(57)【要約】【課題】  その目的は、生産性を向上させた圧電デバイスを提供することにある。【解決手段】  本発明の圧電デバイスは、圧電振動素子と、該圧電振動素子と接続して発振回路を構成する集積回路素子並びに電子部品素子と、前記圧電振動素子及び前記集積回路素子並びに前記電子部品素子を搭載する為の容器体とからなる圧電デバイスにおいて、前記集積回路素子の基板がｐ型半導体で容器体の電源電圧電極に接続する場合は、ｐ型半導体の仕事関数Φｓｐと前記導電性接着剤に含まれる導電性フィラーの仕事関数Φｍの関係をΦｓｐ＞Φｍとなるようにし、整流性を有する接合状態としたことを特徴とするものである。【選択図】  図１
2006339892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動素子と、該圧電振動素子と接続して発振回路を構成する集積回路素子並びに電子部品素子と、前記圧電振動素子及び前記集積回路素子並びに前記電子部品素子を搭載する為の容器体とからなる圧電デバイスにおいて、
前記集積回路素子の基板裏面を容器体の電源電圧電極と導電性接着剤にて接続されており、前記集積回路素子の基板がｐ型半導体である場合、前記ｐ型半導体の仕事関数をΦｓｐとし、前記導電性接着剤の導電性フィラーの仕事関数をΦｍとした時に、Φｓｐ＞Φｍであることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
圧電振動素子と、該圧電振動素子と接続して発振回路を構成する集積回路素子並びに電子部品素子と、前記圧電振動素子及び前記集積回路素子並びに前記電子部品素子を搭載する為の容器体とからなる圧電デバイスにおいて、
前記集積回路素子の基板裏面を容器体のグランド電極と導電性接着剤にて接続されており、前記集積回路素子の基板がｎ型半導体である場合、ｎ型半導体の仕事関数をΦｓｎとすると、Φｓｎ＜Φｍであることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
前記導電性接着剤の導電性フィラーがアルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、またはこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
請求項１ないし請求項２に記載の仕事関数とは、真空準位とフェルミ準位のエネルギー差であることを特徴とする圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
かかる従来の圧電デバイスとしては、水晶基板の両主面に振動電極が形成された水晶振動素子２２と、該水晶振動素子２２と接続して発振回路を構成する集積回路素子２３と、前記水晶振動素子２２及び前記集積回路素子２３を収容する容器体２１を封止するための蓋体４から成る。前記集積回路素子は、種類により素子基板がｐ型半導体またはｎ型半導体により構成されている。前記集積回路素子は、回路内でグランド電位に接続されているものと、回路外でグランド電位に接続されているものが知られている。（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２６０５１２号公報  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】
【０００３】
前記集積回路素子の基板がｎ型半導体ならば前記集積回路素子の基板と容器体との搭載部は電気的に浮いた状態、もしくは電源電圧（Ｖｄｄ）電位とした電極とするのが一般的である。これは容器体との搭載部の電極電位がグランド（ＧＮＤ）電位となると、前記集積回路素子の構造により、前記集積回路素子に配置された電源電圧（Ｖｄｄ）端子間にショート電流が流れてしまうため使用できないと考えられていた。このため、前記集積回路素子と容器体との搭載部の電極電位をグランド（ＧＮＤ）電位に設計してしまうと、ｐ型半導体の基板を用いた集積回路素子に変更するとき容器体の再設計を行わなければならず、時間とともに経費も浪費することになり、生産性が低下してしまうといった欠点があった。
【０００４】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、生産性を向上させた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】
【０００５】
本発明の圧電デバイスは、圧電振動素子と、該圧電振動素子と接続して発振回路を構成する集積回路素子並びに電子部品素子と、前記圧電振動素子及び前記集積回路素子並びに前記電子部品素子を搭載する為の容器体とからなる圧電デバイスにおいて、前記集積回路素子の基板裏面を容器体の電源電圧電極と導電性接着剤にて接続されており、前記集積回路素子の基板がｐ型半導体である場合、前記ｐ型半導体の仕事関数をΦｓｐとし、前記導電性接着剤の導電性フィラーの仕事関数をΦｍとした時に、Φｓｐ＞Φｍであることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の圧電デバイスは、圧電振動素子と、該圧電振動素子と接続して発振回路を構成する集積回路素子並びに電子部品素子と、前記圧電振動素子及び前記集積回路素子並びに前記電子部品素子を搭載する為の容器体とからなる圧電デバイスにおいて、前記集積回路素子の基板裏面を容器体のグランド電極と導電性接着剤にて接続されており、前記集積回路素子の基板がｎ型半導体である場合、ｎ型半導体の仕事関数をΦｓｎとすると、Φｓｎ＜Φｍであることを特徴とするものである。
【０００７】
更に本発明の圧電デバイスは、前記導電性接着剤の導電性フィラーがアルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、またはこれらの組み合わせを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の圧電デバイスによれば、ｎ型半導体基板を用いた集積回路素子と容器体との搭載部電極を電源電圧（Ｖｄｄ）電位に設計した容器体でもｐ型半導体基板を用いた集積回路素子を搭載できるように使い回しが可能となる。それは、前記集積回路素子の素子基板がｐ型半導体で容器体の電源電圧（Ｖｄｄ）電極に導電性接着剤を介して接続する場合は、ｐ型半導体の仕事関数Φｓｐと前記導電性接着剤に含まれる導電性フィラーの仕事関数Φｍの関係をΦｓｐ＞Φｍとなるようにし、整流性を有する接合状態とすることで、容器体の電源電圧電極と前記集積回路素子に配置されたグランド端子間にショート電流が流れない為、圧電デバイスとしての機能を果たすとともに集積回路素子の故障や圧電デバイスに接続された回路を破壊するようなことを防止することが可能となる。
【０００９】
また、このことにより容器体側の接続電極が電源電圧（Ｖｄｄ）電位の容器体を1種類のみ設計するだけでよいので、生産性を向上させることが可能となる。一方、前記集積回路素子の基板がｎ型半導体で容器体のグランド電極に接続する際にも同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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の斜視図、図２は図１の圧電デバイスの断面図であり、これらの図に示す圧電デバイスは、大略的に、容器体１と、圧電振動素子としての水晶振動素子５と、発振回路および周波数調整用回路としての集積回路素子６と電子部品素子７で構成されている。
【００１１】
前記圧電デバイスの１つとして、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）が挙げられる。電圧制御水晶発振器は、外部制御電圧により、出力周波数を可変する機能を付加したものであり、水晶振動素子５に直列に可変容量ダイオードを接続し、容量を変化させることによって周波数を可変させる。
【００１２】
前記容器体１は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る容器体１と、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る蓋体４とから成り、前記容器体１の外周壁の上面に、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等のメタライズ層を形成し、前記メタライズ層の上面には、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）をメッキした導体層３が設けられ、前記導体層３の上面に前記蓋体４を載置・固定させることによって前記容器体１が構成されており、前記容器体１の内側に形成された第１のキャビティ８に前記水晶振動素子５及び前記集積回路素子６が実装され、第２のキャビティ９には、前記電子部品素子７が実装されている。
【００１３】
一方、前記容器体１の内部に収容される水晶振動素子５は、所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の振動電極を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の励振用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。
【００１４】
また、水晶片には、凹部が形成されており、前記凹部には、励振用電極が形成されている逆メサ型の水晶振動素子５と言うものがあり、高周波用として使用されている。
【００１５】
このような形状に加工した水晶片に、圧電振動領域部の凹部に励振用電極と、この励振用電極から接続部を介して引き出した引出電極と、接続部の外周辺のうち一辺の表裏縁部近傍に形成した前記引出電極と電気的に接続した容器接続用電極とを形成することで水晶振動素子５を形成している。
前記水晶振動素子５は、一対の振動電極に対し導電性接着剤を介して基板上面の対応する搭載パッドに電気的に接続させることによって容器体１の上面に搭載され、これによって水晶振動素子５と容器体１との電気的接続及び機械的接続が同時になされる。
【００１６】
前記導電性接着剤は、シリコーン樹脂の中に導電性フィラーが含有されているものであり、導電性粉末としては、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、またはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。
【００１７】
これらの導電性粉末は高い仕事関数を有し、半導体材料に拡散しない金属である。特に銀（Ａｇ）は高い仕事関数を持つ金属であり、高電圧においてショットキー効果を有している。
前記蓋体４は、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成り、前記金属の表面に金錫（Ａｕ−Ｓｎ）のろう材層２を施す。また、金錫（Ａｕ−Ｓｎ）のクラッド材を使用しても構わない。
【００１８】
前記集積回路素子６は、容器体１の上面に形成されている電極と前記上面に形成された電極とをワイヤーボンディング法等で接続しているものであり、その回路形成面に、発振出力を生成する発振回路等が設けられており、該発振回路で生成された発振出力は、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
【００１９】
ｎ型半導体基板を用いた集積回路素子６と容器体の搭載部電極を電源電圧（Ｖｄｄ）電位に設計した容器体でもｐ型半導体基板を用いた集積回路素子６を搭載できるように使い回しが可能となる。それは、前記集積回路素子６の素子基板がｐ型半導体で容器体の電源電圧（Ｖｄｄ）電極に導電性接着剤を介して接続する場合は、ｐ型半導体の仕事関数Φｓｐと前記導電性接着剤に含まれる導電性フィラーの仕事関数Φｍの関係をΦｓｐ＞Φｍとなるようにし、整流性を有する接合状態とすることで、容器体の電源電圧電極と前記集積回路素子６に配置されたグランド端子間にショート電流が流れない為、圧電デバイスとしての機能を果たすとともに集積回路素子６の故障や圧電デバイスに接続された回路を破壊するようなことを防止することが可能となる。
【００２０】
また、このことにより容器体側の接続電極が電源電圧（Ｖｄｄ）電位の容器体を1種類のみ設計するだけでよいので、生産性を向上させることが可能となる。
【００２１】
上記記載の仕事関数Φとは、真空準位とフェルミ準位のエネルギー差であり、例えば、ｐ型半導体の仕事関数Φｓｐと導電性フィラーの仕事関数Φｍの関係が、Φｓｐ＞Φｍの場合、ｐ型半導体の電子のエネルギーは、導電性フィラーの電子のエネルギーよりも大きい。
【００２２】
そのことにより、接合させることによってｐ型半導体表面の電子は、導電性フィラー側へと移動する。電子の移動に伴い、ｐ型半導体表面にはイオン化したドナーだけが存在する空乏層が生じ、導電性フィラー側が負に帯電する。両者のフェルミ準位が一致すると熱平衡状態となり、ｐ型半導体側でエネルギー準位のショットキー障壁ができる為、電子の移動は停止する。
【００２３】
ｐ型半導体搭載用に容器体側の接続電極が電源電圧（Ｖｄｄ）電位になる容器体１に、ｐ型半導体を導電性接着剤を介して容器体に搭載することで接合部に整流性を与え、容器体側の接続電極を電源電圧（Ｖｄｄ）電位に接続した容器体を使用することができるので、生産性を向上させることが可能となる。
前記集積回路素子６の基板がｐ型半導体およびｎ型半導体の２種類が考えられるが、ｎ型半導体についても同様の効果がある。
【００２４】
前記電子部品素子７は、可変容量ダイオード及びチップ部品等であり、該発振周波数を調整するものである。前記可変容量ダイオードは、外部制御電圧を印加することによって発振周波数を調整する役割を担うほか、インダクタ素子は前記水晶振動素子５と直列に接続すると周波数の調整範囲を広げる役割があり、他にコンデンサ素子、抵抗素子等も付加することが考えられる。
【００２５】
ここで容器体１の蓋体４を、容器体１の配線導体を介して容器体下面に配されるグランド端子用の外部端子１１に接続させておけば、その使用時、蓋体４がアースされることによりシールド機能が付与されることとなるため、水晶振動素子５や後述する集積回路素子６を外部からの不要な電気的作用より良好に保護することができる。従って、容器体１の蓋体４は、グランド端子用の外部端子１１に接続させておくことが好ましい。
【００２６】
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。更に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５を用いるようにしたが、他の圧電振動素子、例えばＳＡＷ（弾性表面波）素子等を用いて圧電発振器を構成する場合にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明における一実施形態の圧電発振器の分解斜視図である。
【図２】本発明における一実施形態の圧電発振器の断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１・・・容器体
２・・・ろう材層
３・・・導体層
４・・・蓋体
５・・・水晶振動素子（圧電振動素子）
６・・・集積回路素子
７・・・電子部品素子
８・・・第１のキャビティ
９・・・第２のキャビティ
１０・・・導電性接着剤
１１・・・外部端子
【図１】
2006339892.tif 000003
【図２】
2006339892.tif 000004