(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化された場合でも気密性検査が容易な構造を有する圧電デバイス提供する。【解決手段】圧電デバイス１０は、圧電振動片１１と、この圧電振動片を内包する容器１３と、この容器の外側面に設けられ外部基板に圧電デバイス１０を実装するための実装端子１５ａ〜１５ｄと、を具える。実装端子１５ａ、１５ｃは、容器の気密性検査に用いる試験検査端子を兼ねる。さらに、圧電デバイス１０は、この気密検査端子に接続され前記容器内に設けられ前記容器の雰囲気の変化に応じて電気的特性が変化するセンサ部１７を具える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動片と、該圧電振動片を内包している容器と、該容器の外側面に設けられ外部基板に当該圧電デバイスを実装するための実装端子と、を具える圧電デバイスにおいて、
前記外側面に設けられ実装端子として用いられるとともに前記容器の気密性検査に用いる気密検査端子と、
該気密検査端子に接続され前記容器内に設けられ前記容器の雰囲気の変化に応じて電気的特性が変化するセンサ部と、を具えたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電デバイスにおいて、
前記センサ部は、前記容器内の雰囲気を電極間誘電体としている容量素子であることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の圧電デバイスにおいて、
前記センサ部は、前記容器内の雰囲気に接しさせた発熱抵抗素子であることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の圧電デバイスにおいて、
前記センサ部は、前記容器内の雰囲気に接しさせた発熱抵抗素子であることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の圧電デバイスにおいて、
前記圧電振動片は厚みすべり振動子であり、前記センサ部は屈曲振動子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、気密性検査を容易に行える圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やパーソナルコンピュータ等の各種電子機器では、周波数の選択や制御等のために、水晶振動子や水晶発振器等の圧電デバイスが多用されている。
【０００３】
このような圧電デバイスでは、圧電振動片としての例えば水晶振動片が容器に内包され、容器が気密封止されている。気密封止する理由は、圧電振動片の特性を現在及び将来に渡って安定なものとするためである。従って、容器の気密性能の確認は重要であり、そのため、圧電デバイスの製造工程では、気密性検査が行われている。
【０００４】
気密性検査の従来の典型的な方法が、例えば特許文献１に開示されている。第１の方法は、加熱した液体中に圧電デバイスを沈めて圧電デバイスの容器内部を膨張させ、気密封止が十分でない場合にその箇所から内部空気が気泡として液体中に現れることを利用した方法である。第２の方法は、ヘリウムガスを用いたヘリウムリーク試験法である。第３の方法は、圧電デバイス自体のインピーダンスが容器内の気圧変化に伴って変化する点を検出する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３２９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の気密性検査方法では、圧電デバイスの小型化が進むに従いリーク箇所の検出が困難になっている。具体的には、従来の第１の方法及び第２の方法では、圧電デバイスの小型化に伴い容器内容積が小さくなる分、万一リーク不良が生じていても、容器内から放出される気泡やヘリウムの量が少ないため、リーク検出ができないか、又は、リーク現象を見落してしまう。また、従来の第３の方法では、圧電振動片が厚みすべりモードによる振動片であると、気圧変化に対するインピーダンス変動の量が少ないため、リーク検出ができないか、又は、リーク現象を見落してしまう。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、従って、この出願の目的は、小型化された圧電デバイスであっても気密性検査が容易な構造を有す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】
【０００７】
この目的の達成を図るため、この発明の圧電デバイスによれば、圧電振動片と、該圧電振動片を内包している容器と、該容器の外側面に設けられ外部基板に当該圧電デバイスを実装するための実装端子と、を具える圧電デバイスにおいて、
前記外側面に設けられ前記実装端子として用いられるとともに前記容器の気密性検査に用いる気密検査端子と、該気密検査端子に接続され前記容器内に設けられ前記容器の雰囲気の変化に応じて電気的特性が変化するセンサ部と、を具えたことを特徴とする。
【０００８】
この発明を実施するに当たり、センサ部として、以下の（１）〜（４）の素子から選ばれる素子を用いるのが好ましい。場合によっては、２種以上の素子を用いても良い。（１）前記容器内の雰囲気を電極間誘電体としている容量素子、（２）前記容器内の雰囲気に接しさせた発熱抵抗素子、（３）前記容器内の雰囲気に接しさせた放電素子、（４）屈曲振動子。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の圧電デバイスによれば、圧電デバイス自体が、圧電振動片とは別に、センサ部を持つ。しかも、実装端子としても用いられる気密検査端子を持つ。ここで、気密性が良好な場合のセンサ部の特性は予め把握できる。一方、気密性が悪い場合、容器の雰囲気は気密性が良好な場合と異なる。したがって、気密検査端子にプローブを当てて測定したセンサ部の状態データから気密性の良否を判定できる。しかも、この気密性検査は、例えば、圧電デバイスの特性検査工程において、行える。これらのことから、従来方法での問題を排除することができるとともに、気密性検査の作業効率も改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、この発明の圧電デバイスの概念を説明するための図である。
【図２】（Ａ）は、第１の実施形態の圧電デバイス２０の説明図、（Ｂ）は第２の実施形態の圧電デバイス３０の説明図である。
【図３】（Ａ）は、第３の実施形態の圧電デバイス４０の説明図、（Ｂ）は第４の実施形態の圧電デバイス５０の説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は端子配置例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこれら発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の実施形態中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１２】
１． 本発明の圧電デバイスの概念
図１（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の圧電デバイスの概念を説明する図である。特に図１（Ａ）は、圧電デバイス１０の要部を示した平面図であって、圧電振動片を外した状態で示した平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＰ−Ｐ線に沿った断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のものに圧電振動片１１を搭載した状態を示した平面図である。
【００１３】
この発明の圧電デバイス１０は、圧電振動片１１と、この圧電振動片１１を内包している容器１３と、この容器１３の外側面に設けられ外部基板（図示せず）にこの圧電デバイス１０を実装するための実装端子１５ａ〜１５ｄと、を具える。
圧電振動片１１は、平面形状が長方形状のＡＴ振動子である。容器１３は平面形状が長方形状で、圧電振動片を収納する凹部１３ａを具え、かつ、凹部１３ａの周囲が土手部となっているものである。この土手部に蓋部材（図示せず）が接合されて、圧電振動片１１は気密状態に封止されている。また、実装端子１５ａ〜１５ｄは、容器１３の外側面の４つの角部に設けてある。
【００１４】
また、この圧電デバイス１０は、この発明の特徴である、気密検査端子１５ａ、１５ｃと、センサ部１７と、を具える。気密検査端子１５ａ、１５ｃは、容器１３の気密試験に用いる端子であるが、実装端子としても用いられるものである。また、センサ部１７は、気密検査端子１５ａ，１５ｃに接続され、かつ、容器１３内に設けられていて、容器１３の内部の雰囲気の変化に応じて電気的特性が変化するセンサ部である。このセンサ部の具体例については、後述の実施形態の項で説明する。
【００１５】
また、圧電振動片１１は、図示を省略しているが、その表裏面に励振用電極１１ａと、この励振電極１１ａから引き出された引出電極１１ｂとを具える。そして、この圧電振動片１１は、図１（Ｃ）に示したように、容器１３の凹部１３ａの内部底面に設けた接続パッド１３ｂに、引出電極１１ｂの位置で、導電性接着剤１９によって、接続固定してある。そして、接続パッド１３ｂは、実装端子１５ｂ、１５ｄに、図示しないビア配線によって、接続してある。
この圧電デバイス１０の場合、実装端子１５ｂ、１５ｄを用いて圧電振動片１１を駆動でき、実装端子１５ａ、１５ｃを用いてセンサ部１７の特性の測定、すなわち容器１３の気密性検査をすることが出来る。
【００１６】
２． 実施形態
次に、センサ部１７の具体例について説明する。
２−１．第１の実施形態
図２（Ａ）は第１の実施形態の圧電デバイス２０を説明する平面図であって、図１（Ａ）と同様な条件で示した平面図である。
この第１の実施形態の圧電デバイス２０では、センサ部を、容器１３内の雰囲気を電極間誘電体としている容量素子１７ａで構成してある。具体的には、例えば、容量素子１７ａの電極間の容量部となる部分が微小ギャップとなっている導体パタン、又は、一部を例えばレーザで除去して容量部とした導体パタンで、容量素子１７ａを構成する。この容量素子１７ａの電極間ギャップは、例えば数μｍが好ましい。
【００１７】
このような容量素子１７ａでは、電極間の誘電体は、容器１３の内部雰囲気そのものになる。従って、例えば容器１３に気密不良箇所があった場合で、この圧電デバイスを例えばアルコール中に浸漬した場合、アルコールが容器１３内部に入って電極間の誘電体の状態は変化する。すなわち、容量素子１７ａの電極間誘電体の誘電率は、アルコールの影響を受けて、容器１１の気密性が良い場合に比べ変化する。そのため、容量素子１７ａの容量は、容器１１の気密性が良い場合の容量とは違う値になる。この現象を利用することで、気密性検査が行えると期待できる。
【００１８】
２−２．第２の実施形態
図２（Ｂ）は第２の実施形態の圧電デバイス３０を説明する平面図であって、図１（Ａ）と同様な条件で示した平面図である。
この第２の実施形態の圧電デバイス３０では、センサ部を、容器１３内の雰囲気に接しさせた発熱抵抗素子１７ｂで構成してある。具体的には、導体パタンの一部にギャップを設け、このギャップ部分に発熱抵抗体を印刷し焼成して、発熱抵抗素子１７ｂを構成する。
このような発熱抵抗素子１７ｂでは、これに通電した場合、発熱するが、容器１３内の雰囲気が例えば真空であれば熱伝導が悪いため発熱抵抗素子１７ｂの温度が上昇し、その結果、発熱抵抗素子の抵抗値が高まる。一方、容器１３に気密不良箇所があって容器内の真空度が悪化していると、発熱抵抗素子の熱は放熱され易くなるので、発熱抵抗素子の抵抗値の上昇は、容器の気密性が良い場合に比べ小さい。このような抵抗値の変化を利用することで、気密性検査が行えると期待できる。または、発熱抵抗素子が焼き切れてしまった場合は、それを利用することで気密性検査が行えると期待できる。または、発熱抵抗素子を酸化され易い材料で構成しておき、気密性不良時に発熱抵抗素子が酸化されて抵抗が変化することを利用して気密性検査を行っても良い。
【００１９】
２−３．第３の実施形態
図３（Ａ）は第３の実施形態の圧電デバイス４０を説明する平面図であって、図１（Ａ）と同様な条件で示した平面図である。
この第３の実施形態の圧電デバイス４０では、センサ部を、容器１３内の雰囲気に接しさせた放電素子１７ｃで構成してある。具体的には、導体パタンの一部に微小ギャップを設け、このギャップ間を放電空間とした放電素子で構成する。なお、好ましくはギャップ両側の放電電極として機能する部分は、放電を容易にするために凸状に対向させるのが良い。
このような放電素子１７ｃでは、これに高電圧を印加すると、容器１３内の真空度に応じて放電が起こる。一般に、雰囲気が０．０１気圧より高真空であると放電は生じる。真空封止した圧電デバイスの場合の容器１３内の真空度は０．０１気圧程度であるから、放電素子１７ｃでは高電圧を印加すると放電が生じて放電電流が流れる。一方、容器１３に気密不良箇所が生じていて容器１３内の真空度が悪化していると放電電流は低下又はゼロになる。このような現象を利用することで、気密性検査が行えると期待できる。
【００２０】
２−４．第４の実施形態
図３（Ｂ）は第４の実施形態の圧電デバイス５０を説明する平面図であって、図１（Ａ）と同様な条件で示した平面図である。
この第４の実施形態の圧電デバイス５０では、センサ部を、屈曲振動子で構成してある。ここで、屈曲振動子とは典型的には、２本の振動腕を持つ音叉型水晶振動子を挙げることが出来る。また、屈曲振動子の容積を小さくするため、１本の振動棒を持つ片持ち梁構造の屈曲振動子でも良い。屈曲振動子はその振動モードが故に、振動のし易さは空気抵抗に大きく左右される。容器１３の真空度が良い程、振動のし易さが高まり、従って、クリスタルインピダンスが小さくなる。この現象は、厚みすべり振動モードで振動するＡＴカット振動子やＳＣカット振動子に比べ真空度で言って２桁近く感度が高い。従って、圧電振動片１１として厚みすべり振動子を用いた圧電デバイスにこの屈曲振動子から成るセンサ部１７ｄを設けることで、圧電デバイスの気密性試験が可能と期待できる。
【００２１】
２−５．端子の配置関係の説明
図４（Ａ）〜（Ｃ）はこの発明に係る圧電デバイスの実装端子と気密検査端子の配置例を説明する平面図である。すなわち、容器１３の外側面の４つの角部各々に実装端子を有した場合の、気密検査端子のいくつかの配置例を示してある。
先ず、図４（Ａ）の場合は、上述の各実施形態での端子の配置関係を再度示したものである。すなわち、容器１３の外側面に具わる実装端子１５ａ〜１５ｄのうちの対角線上に位置する１組の実装端子１５ｂ、１５ｄに圧電振動片１１を接続してあり、他の１組の実装端子１５ａ、１５ｃ間にセンサ部１７を接続した例を示してある。この例の場合、実装端子１５ａ、１５ｃを気密検査端子として利用する。
【００２２】
次に、図４（Ｂ）の場合は、容器１３の外側面に具わる実装端子１５ａ〜１５ｄのうちの容器１３の長手方向に沿う１組の実装端子１５ａ、１５ｄに圧電振動片１１を接続してあり、他の１組の実装端子１５ｂ、１５ｃ間にセンサ部１７を接続した例を示してある。この例の場合、実装端子１５ｂ、１５ｃを気密検査端子として利用する。
次に、図４（Ｃ）の場合は、センサ部１７で必要とする２つの試験端子のうちの一つの端子と、圧電振動片１１で必要とする２つの端子のうちの一つの端子とを、共通端子とした例である。具体的には、実装端子１５ｃが、圧電振動片とセンサ部の共通端子としてある。この例の場合、実装端子１５ｂ、１５ｃを気密検査端子として利用する。なお、実装端子１５ａ〜１５ｄのうちのどの端子を、圧電振動片及びセンサ部の共通端子とするかは任意である。
図４（Ａ）〜（Ｃ）に例示したように、気密検査端子の活用方法に応じて、端子配置を自由に設定するのが良い。
【００２３】
３．その他の実施形態
上述においては、この発明の圧電デバイスの実施形態を説明したが、この発明は上述の実施形態に限られない。例えば、上述の例では、圧電デバイスとして水晶振動子を例に挙げて説明したが、この発明は、水晶発振器、さらには、水晶以外の圧電材料を用いた圧電振動子や圧電発振器にも適用できる。また、容器１３として、凹部１３ａを有しその周囲が土手部となり、この土手部に蓋部材を接合する構造の容器を用いたが、容器１３の構造はこれに限られない。例えば平板状のベースと凹部を持つキャップとを組み合わせて構成される容器であってもこの発明を適用できる。また、実装端子の数はこの発明の目的を損ねない範囲で変更できる。また、容器や圧電振動片の平面形状は矩形に限られず、任意の形状にすることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１０：この発明の圧電デバイス、  １１：圧電振動片（水晶振動片）、
１１ａ：励振用電極、  １１ｂ：引出電極
１３：容器、  １３ａ:凹部、  １３ｂ：接続パッド、
１５ａ〜１５ｄ：実装端子（一部は機密検査端子も兼ねる）
１７：センサ部、  １７ａ：容量素子、  １７ｂ：発熱抵抗素子、  
１７ｃ：放電素子、  １７ｄ：屈曲振動子、  １９：導電性接着剤、  
２０：第１の実施形態の圧電デバイス、
３０：第２の実施形態の圧電デバイス、  ４０：第３の実施形態の圧電デバイス
５０：第４の実施形態の圧電デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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