(57)【要約】【課題】その目的は、複数の発振信号を生成する場合、複数の圧電振動子を用いることなく小型化が可能で適宜、自由な発振信号を出力することができる圧電デバイスを提供することにある。【解決手段】第１の凹部に第１の圧電振動素子が収容された矩形状の第1の容器体を、第２の凹部に第２の圧電振動素子が収容された矩形状の第２の容器体上面に載置固定されている圧電デバイスであって、前記第１の容器体と前記第２の容器体を導電性接合材で電気的に接続するとともに、前記第１の容器体と第２の容器体の間に、前記導電性接合材の外方に、第２の凹部を囲繞する環状の封止部材が介在されていることを特徴とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の凹部に第１の圧電振動素子が収容された矩形状の第1の容器体を、第２の凹部に第２の圧電振動素子が収容された矩形状の第２の容器体上面に載置固定されている圧電デバイスであって、
前記第１の容器体と前記第２の容器体を導電性接合材で電気的に接続するとともに、前記第１の容器体と第２の容器体の間に、前記導電性接合材の外方に、第２の凹部を囲繞する環状の封止部材が介在されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記封止部材がロウ材から成ることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記封止部材と前記導電性接合材とが同一の金属材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記封止部材が金属材料により形成されるとともに、該封止部材を第２の容器体の配線パターンを介して第２の容器体下面のグランド端子に電気的に接続したことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記第１の容器体及び前記第２の容器体が平面視して略合同であることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一容器内に複数の圧電振動素子を密閉封入した圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯用通信機器等のタイミングデバイスとして水晶振動子が用いられている。
かかる従来の水晶振動子としては、例えば図５に示す如く、一対の接続パッドが設けられている容器体２１の上面に、前記接続パッドに導電性接着材を介して電気的に接続される一対の励振電極を有した複数の水晶振動素子２２と、該水晶振動素子２２を囲繞するシールリング２３とを取着させるとともに、前記シールリング２３の上部に金属製の蓋体２４をシーム溶接等で接合することにより複数の水晶振動素子２２の搭載領域を気密封止した構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
かかる水晶振動子は、容器体２１の下面に設けられる入出力端子並びにグランド端子等の外部端子２５を介して各水晶振動素子２２の励振電極間に外部からの変動電圧が印加されると、各水晶振動素子２２の特性に応じた所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっており、その共振周波数に基づいて外部の発振回路で所定周波数の基準信号が発振・出力される。このような基準信号は携帯用通信機器等の電子機器におけるクロック信号として利用されることとなる。
【０００４】
前述のような水晶振動子等を含む圧電デバイスについては、以下のような文献が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２７４６４９号公報
【０００５】
尚、出願人は、前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに到らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の圧電デバイスにおいては、容器のキャビティ内に収容される水晶振動素子は一素子のみであり、その結果出力される発振周波数も固定された一種類の信号のみであった。
【０００７】
従って、複数のクロック信号を得るためには複数の圧電振動子を用いる必要があるが、要求される複数のクロック信号に対して要求される数だけの圧電振動子を用いると電子機器のコストアップを招いていた。
また、複数の圧電振動子を実装することにより、実装基板に複数の実装用スペースが必要になり、電子機器の小型化することが出来ないという欠点があった。
【０００８】
本発明は上記欠点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、複数の発振信号を生成する場合、複数の圧電振動子を用いることなく小型化が可能で適宜、自由な発振信号を出力することができる圧電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の圧電デバイスは、第１の凹部に第１の圧電振動素子が収容された矩形状の第1の容器体を、第２の凹部に第２の圧電振動素子が収容された矩形状の第２の容器体上面に載置固定されている圧電デバイスであって、前記第１の容器体と前記第２の容器体を導電性接合材で電気的に接続するとともに、前記第１の容器体と第２の容器体の間に、前記導電性接合材の外方に、第２の凹部を囲繞する環状の封止部材が介在されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明の圧電デバイスは、前記封止部材がロウ材から成ることを特徴とするものである。
【００１１】
更に本発明の圧電デバイスは、前記封止部材と前記導電性接合材とが同一の金属材料から成ることを特徴とするものである。
【００１２】
また更に本発明の圧電デバイスは、前記封止部材が金属材料により形成されるとともに、該封止部材を第２の容器体の配線パターンを介して第２の容器体下面のグランド端子に電気的に接続したことを特徴とするものである。
【００１３】
更に本発明の圧電デバイスは、前記第１の容器体及び前記第２の容器体が平面視して略合同であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の圧電デバイスによれば、前記第１の容器体と前記第２の容器体を導電性接合材で電気的に接続するとともに、前記第１の容器体と第２の容器体の間に、前記導電性接合材の外方に、第２の凹部を囲繞する環状の封止部材が介在されていることにより、第２の圧電振動素子の封止状態を目視等によって容易に確認することができるため、製品の検査等にかかる作業性が良好となる。
【００１５】
また本発明の圧電デバイスによれば、封止部材をロウ材で形成することにより、第１の容器体と第２の容器体との接合強度を高くすることができるため、第１の容器体と第２の容器体間の熱応力に起因した封止部や接続部の破損等が有効に防止されるようになり、圧電振動子の生産性、信頼性を向上させることが可能となる。
【００１６】
更に本発明の圧電デバイスによれば、前記封止部材と前記導電性接合材とを同一のロウ材で形成すれば、両者を同一の工程で形成した上、同一の工程でロウ付けすることができ、圧電振動子の生産性を高く維持することができる。
【００１７】
また更に本発明の圧電デバイスによれば、封止部材を金属材料で形成するとともに、該封止部材を第２の容器体の配線パターンを介して第２の容器体下面のグランド端子と電気的に接続させておくことにより、圧電振動子の使用時、第１の圧電振動素子並びに第２の圧電振動素子が収容されている空所がグランド電位に保持された封止部材で取り囲まれた形となることから、空所内に侵入しようとする外部からのノイズの一部を前記封止部材でもって遮蔽し、空所内の圧電振動素子をより安定して動作させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る圧電デバイスを表面実装型の水晶振動子に適用した例を示す分解斜視図、図２は図１の水晶振動子の容器体を下方から見た外観斜視図である。同図に示す水晶振動子は、大略的に、第１の容器体１及び第２の容器体２と、圧電振動素子としての第１の水晶振動素子３及び第２の水晶振動素子４と、蓋体５とで構成されている。
【００１９】
第１の水晶振動素子３及び第２の水晶振動素子４は、所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の励振電極を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の励振電極を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。
このような第１の水晶振動素子３及び第２の水晶振動素子４は、その両主面に被着されている励振電極と第１の容器体１並びに第２の容器体２上面のそれぞれに対応する搭載パッド１３，１５を導電性接着材１４を介して電気的・機械的に接続することによって第１の容器体１及び第２の容器体２に設けられた第１の凹部６及び第２の凹部７の底面に搭載される。
【００２０】
前記導電性接着材１４は、シリコン樹脂やポリイミド樹脂等から成る樹脂材料中にＡｇ等から成る導電性粒子を所定量、添加・混合してなるものである。
【００２１】
前記第１の容器体１及び第２の容器体２は、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る絶縁層を複数層、積層することによって形成されており、その上面には、中央域に矩形状に開口する第１の凹部６及び第２の凹部７が、周辺域に第１の凹部６及び第２の凹部７の開口部を囲繞する環状の導体層８が形成されており、第２の容器体２の開口部には、第１の容器体１に収容されている第１の水晶振動素子３と電気的に接続する為の接続電極９が設けられている。
第１の容器体１の下面には、前記第２の容器体２の導体層８に対応する導体パターン１０及び入力端子、出力端子を含む接続電極１１が形成されており、上述した第２の容器体２の開口部に設けられている前記接続電極９と電気的に接続される。また、第２の容器体２の下面には入力端子、出力端子及びグランド端子を含む複数個の外部端子電極１２がそれぞれ設けられている。
【００２２】
かかる第１の容器体１の凹部底面に設けられている一対の搭載パッド１３は、その上面側で後述する第１の水晶振動素子３の励振電極に導電性接着材１４を介して電気的に接続され、下面側で第１の容器体１上の配線パターンや容器体内部のビア導体等を介して第１の容器体下面の入出力端子（入力端子、出力端子）等の接続電極１１に電気的に接続され、前記第２の容器体２の開口部に設けられている前記接続電極９と接続し、第２の容器体内部のビア導体を介して、第２の容器体２下面に設けられている外部端子電極１２に電気的に接続される。
【００２３】
第２の容器体２の凹部底面に設けられている一対の搭載パッド１５は、その上面側で後述する第２の水晶振動素子４の励振電極に導電性接着材１４を介して電気的に接続され、下面側で容器体１上の配線パターンや第２の容器体内部のビア導体等を介して第２の容器体下面の入出力端子（入力端子、出力端子）等の外部端子電極１２に電気的に接続される。
【００２４】
前記第１の容器体１に形成されている凹部６の開口周縁には、蓋体５が取着されている。
前記蓋体５としては、４２アロイやコバール，リン青銅等を用いれば良く、その下端部をＡｕ−Ｓｎ等の封止部材１６を介して導体層８に、蓋体５の外周部に沿って第１の容器体１の上面に環状に接合することによって第１の容器体１の上面に取着されている。
【００２５】
そして、上述した第１の容器体１と第２の容器体２との間には、第１の容器体１下面に設けられている接続電極１１と第２の容器体２の開口部に設けられている接続電極９とを電気的に接続する複数個の導電性接合材１７が、これら導電性接合材１７の外方には環状の封止部材１６が介在されており、かかる封止部材１６は、第１の容器体下面や第２の容器体２に形成されている凹部７の内面等によって囲まれた第２の水晶振動素子４の収納領域を囲繞することにより気密封止している。
また、第１の水晶振動素子３の収容領域を囲繞する環状の封止部材１６は、第１の容器体１と第２の容器体２の間を電気的に接続する導電性接合材１７よりも外方に配置されているため、第１の容器体１と第２の容器体２の間の封止状態を目視等によって容易に確認することができ、製品の検査等にかかる作業性が良好となる利点もある。
【００２６】
また上述した導電性接合材１７や封止部材１６としては、例えば、ＡｕやＡｕ−Ｓｎ合金、半田等の金属から成るロウ材が好適に用いられ、前記導体層８の上面側で前述した蓋体４が前記封止部材１７を介して電気的に接続され、下面側で第１の容器体内部のビア導体等並びに第２の容器体内部のビア導体を介して第２の容器体下面の外部端子電極１２の１つであるグランド端子に電気的に接続される。このように封止部材１６をグランド端子電極と電気的に接続させておけば、第１の水晶振動素子３及び第２の水晶振動素子４が収容されている第１の凹部６及び第２の凹部７がグランド電位（ＧＮＤ）に保持された封止部材１６で取り囲まれた形となることから、侵入しようとする外部からのノイズの一部を封止部材１６でもって遮蔽し、第１の凹部６及び第２の凹部７内に収容されている第１の水晶振動素子３及び第２の水晶振動素子４をより安定して動作させることができる。
【００２７】
また、これをＮ２ガスやＡｒガス等の不活性ガス雰囲気中または所定の真空度に保たれた真空中で熱処理し、導電性接合材１７及び封止部材１６を第２の容器体２の上面、第１の容器体１の下面にそれぞれ接合することにより組み立てられる。
不活性ガス雰囲気中で行なうのは第１の水晶振動素子３及び第２の水晶振動素子４が収容される第１の凹部６及び第２の凹部７に不活性ガスを充填しておくことで第１の水晶振動素子３及び第２の水晶振動素子４等の電気的特性を安定させるためである。また、封止を真空中で行なう場合、第１の水晶振動素子３及び第２の水晶振動素子４の電気的特性を安定させることができるとともに、第１の水晶振動素子３及び第２の水晶振動素子４のクリスタルインピーダンスを低く抑えることができる。
【００２８】
ここで封止部材１６をロウ材により形成しておけば、第１の容器体１と第２の容器体２との接合強度が高くなることから、第１の容器体１及び第２の容器体２間の熱応力に起因した封止部や接続部の破損等が有効に防止されるようになり、水晶振動子の生産性、信頼性を向上させることができる。
またこの場合、封止部材１６と導電性接合材１７とを同一のロウ材で形成するようにすれば、両者を同一の工程で形成した上、同一の工程でロウ付けすることができ、水晶発振器の生産性を高く維持することができる利点もある。
【００２９】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００３０】
上述した実施形態においては、水晶振動子で説明を行ったが、集積回路素子を搭載した水晶発振器であっても構わない。
【００３１】
また、上述した実施形態においては、圧電振動素子として水晶振動素子を用いた水晶振動子を例にとって説明したが、これに代えて、圧電振動素子として弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ等の他の圧電振動素子を用いる場合にも本発明は適用可能である。
【００３２】
更に上述した実施形態においては、第１の水晶振動素子及び第２の水晶振動素子の内、一方が音叉型水晶振動素子を用いる場合にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る上方から見た水晶振動子（圧電デバイス）の分解斜視図である
【図２】本発明の一実施形態に係る水晶振動子で使用される容器体を下方から見た外観斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る水晶振動子（圧電デバイス）の外観斜視図である。
【図４】図１における本発明の水晶振動子（圧電デバイス）の断面図である。
【図５】従来の水晶振動子の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・第１の容器体、
２・・・第２の容器体
３・・・第１の水晶振動素子
４・・・第２の水晶振動素子
５・・・蓋体
６・・・第１の凹部
７・・・第２の凹部
８・・・導体層
９、１１・・・接続電極
１０・・・導体パターン
１２・・・外部端子電極
１３、１５・・・搭載パッド
１４・・・導電性接着剤
１６・・・封止部材
１７・・・導電性接合材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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