(57)【要約】【課題】パッケージの強度を向上させることができる圧電デバイスを提供する。【解決手段】本発明に係る圧電デバイス１００は、パッケージベース１２と、パッケージベース１２の開口を封止するリッド１４と、パッケージベース１２およびリッド１４によって形成されるキャビティー１内に収容された圧電振動片２０と、キャビティー１内に形成され、パッケージベース１２とリッド１４とを接続する支持部材３０と、を含む。【選択図】図１
2011004213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージベースと、
前記パッケージベースの開口を封止するリッドと、
前記パッケージベースおよび前記リッドによって形成されるキャビティー内に収容された圧電振動片と、
前記キャビティー内に形成され、前記パッケージベースと前記リッドとを接続する支持部材と、
を含む、圧電デバイス。
【請求項２】
請求項１において、
前記圧電振動片は、基部と、前記基部から並列して延在した１対の振動腕部と、を有し、
前記支持部材は、前記１対の振動腕部の間に設けられている、圧電デバイス。
【請求項３】
請求項２において、
前記基部には、貫通孔が設けられ、
前記支持部材は、前記貫通孔を通って設けられている、圧電デバイス。
【請求項４】
請求項３において、
前記１対の振動腕部の間に設けられた前記支持部材は、前記パッケージベースの内側面と接続している、圧電デバイス。
【請求項５】
請求項１において、
前記圧電振動片は、
基部と、
前記基部から第１軸に沿って、両側へ延出された１対の検出用振動腕部と、
前記基部から前記第１軸と直交する第２軸に沿って、両側へ延出された１対の連結腕部と、
前記１対の連結腕部の各々から前記第１軸に沿って、両側へ延出された１対の駆動用振動腕部と、
を有し、
前記支持部材は、前記検出用振動腕部と、前記駆動用振動腕部と、の間に設けられている、圧電デバイス。
【請求項６】
請求項１において、
前記圧電振動片は、基部と、前記基部に接続された振動部と、を有し、
前記基部には、貫通孔が設けられ、
前記支持部材は、前記貫通孔を通って設けられている、圧電デバイス。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記支持部材は、前記パッケージベースから前記リッドに向けて、幅が小さくなるテーパ形状である、圧電デバイス。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、
前記パッケージベースおよび前記支持部材は、同じ材質で、一体的に形成されている、圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器の小型化、薄型化の要求に応えて、その電子回路も高密度化され、回路基板に実装される電子部品は、薄型高密度の実装に適するように、小型チップ化されたものが多く出現している。近年、携帯用通信機器等の普及に伴い、ますます電子部品の更なる小型化、軽量化の要求が強まっている。圧電デバイスについても、同様の事情により、小型化が要求されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、圧電振動片をパッケージ内に収容した圧電デバイスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５６７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような小型化の要求に対応するため、圧電デバイスのパッケージを薄くすると、パッケージの強度が低下してしまうという問題がある。すなわち、外部衝撃が加わった場合に、パッケージが破損し、パッケージが折れてしまうこともある。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、パッケージの強度を向上させ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】
【０００７】
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
【０００８】
［適用例１］
パッケージベースと、
前記パッケージベースの開口を封止するリッドと、
前記パッケージベースおよび前記リッドによって形成されるキャビティー内に収容された圧電振動片と、
前記キャビティー内に形成され、前記パッケージベースと前記リッドとを接続する支持部材と、
を含む、圧電デバイス。
【０００９】
このような圧電デバイスによれば、パッケージの強度を向上させることができる。
【００１０】
［適用例２］
適用例１において、
前記圧電振動片は、基部と、前記基部から並列して延在した１対の振動腕部と、を有し、
前記支持部材は、前記１対の振動腕部の間に設けられている、圧電デバイス。
【００１１】
このような圧電デバイスによれば、前記支持部材を、前記パッケージベースの内側底面の中心近傍に配置することができ、パッケージの強度をいっそう向上させることができる。さらに、パッケージのうち特に前記圧電振動片近傍の強度を向上させることができ、前記圧電振動片の動作の安定化を図ることができる。
【００１２】
［適用例３］
適用例２において、
前記基部には、貫通孔が設けられ、
前記支持部材は、前記貫通孔を通って設けられている、圧電デバイス。
【００１３】
このような圧電デバイスによれば、前記支持部材によって、前記振動腕部の屈曲振動を妨げることなく、いっそうパッケージの強度を向上させることができる。
【００１４】
［適用例４］
適用例３において、
前記１対の振動腕部の間に設けられた前記支持部材は、前記パッケージベースの内側面と接続している、圧電デバイス。
【００１５】
このような圧電デバイスによれば、いっそうパッケージの強度を向上させることができる。
【００１６】
［適用例５］
適用例１において、
前記圧電振動片は、
基部と、
前記基部から第１軸に沿って、両側へ延出された１対の検出用振動腕部と、
前記基部から前記第１軸と直交する第２軸に沿って、両側へ延出された１対の連結腕部と、
前記１対の連結腕部の各々から前記第１軸に沿って、両側へ延出された１対の駆動用振動腕部と、
を有し、
前記支持部材は、前記検出用振動腕部と、前記駆動用振動腕部と、の間に設けられている、圧電デバイス。
【００１７】
このような圧電デバイスによれば、いわゆるダブルＴ型振動片を有する圧電デバイスにおいて、前記支持部材により、パッケージの強度を向上させることができる。
【００１８】
［適用例６］
適用例１において、
前記圧電振動片は、基部と、前記基部に接続された振動部と、を有し、
前記基部には、貫通孔が設けられ、
前記支持部材は、前記貫通孔を通って設けられている、圧電デバイス。
【００１９】
このような圧電デバイスによれば、ＡＴカット振動片を有する圧電デバイスにおいて、前記支持部材により、パッケージの強度を向上させることができる。
【００２０】
［適用例７］
適用例１ないし６のいずれかにおいて、
前記支持部材は、前記パッケージベースから前記リッドに向けて、幅が小さくなるテーパ形状である、圧電デバイス。
【００２１】
このような圧電デバイスによれば、前記支持部材の先端部（前記リッド側の先端部）が細いので、容易に（スムーズに）前記圧電振動片を前記パッケージベースに実装することができる。
【００２２】
［適用例８］
適用例１ないし７のいずれかにおいて、
前記パッケージベースおよび前記支持部材は、同じ材質で、一体的に形成されている、圧電デバイス。
【００２３】
このような圧電デバイスによれば、前記パッケージベースおよび前記支持部材としてエッチング加工が可能な材料を用いることにより、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって、前記パッケージベースおよび前記支持部材を一体的に形成することができ、安価に、圧電デバイスを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す平面図。
【図２】第１の実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。
【図３】第１の実施形態の第１変形例に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。
【図４】第１の実施形態の第２変形例に係る圧電デバイスを模式的に示す平面図。
【図５】第１の実施形態の第３変形例に係る圧電デバイスを模式的に示す平面図。
【図６】第２の実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。
【図７】第２の実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す平面図。
【図８】第３の実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。
【図９】第３の実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
１．  第１の実施形態
１．１．  第１の実施形態に係る圧電デバイス
まず、第１の実施形態に係る圧電デバイス１００について、図面を参照しながら説明する。図１は、圧電デバイス１００を模式的に示す断面図である。図２は、圧電デバイス１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。また、図２では、便宜上、リッド１４の図示を省略している。
【００２７】
圧電デバイス１００は、図１および図２に示すように、パッケージベース１２およびリッド１４を有するパッケージ１０と、圧電振動片２０と、支持部材３０と、を含む。
【００２８】
パッケージベース１２は、圧電振動片２０を収容することができる容器状の形状を有する。パッケージベース１２は、開口を有し、該開口内に圧電振動片２０を収容することができる。図２に示す例では、パッケージベース１２の平面形状は、矩形であるが、特に限定されない。パッケージベース１２の材質は、特に限定されないが、後述するようにパッケージベース１２と支持部材３０との一体形成を考慮すると、エッチング加工が可能な材質であることが好ましい。具体的には、パッケージベース１２の材質としては、例えば、水晶、ガラス、シリコンが好ましい。パッケージベース１２の内側底面１６は、例えば平坦面な面であり、圧電振動片２０の裏面（下面）と対向している。パッケージベース１２の外側底面１７は、例えば平坦な面であり、内側底面１６と反対側の面である。内側底面１６には、例えば、配線４０が設けられている。外側底面１７には、例えば、実装端子４２が設けられている。配線４０と実装端子４２とは、例えば、内側底面１６から外側底面１７までパッケージベース１２を貫通するコンタクト４４によって、電気的に接続されている。
【００２９】
リッド１４は、図１に示すように、パッケージベース１２上に形成され、パッケージベース１２の開口を封止している。リッド１４は、パッケージベース１２の開口を封止する平板形状を有する。リッド１４の材質としては、例えば、４２アロイ（鉄にニッケルが４２％含有された合金）やコバール（鉄、ニッケルおよびコバルトの合金）等の金属、セラミック、ガラスなどを列挙することができる。リッド１４は、例えば、半田（図示せず）を用いて、パッケージベース１２と接合されている。パッケージベース１２およびリッド１４によって形成されるキャビティー１は、圧電振動片２０が動作するための空間となる。キャビティー１は、密閉されることができ、減圧空間や不活性ガス雰囲気に設置されることができる。キャビティー１は、パッケージベース１２の内側底面１６と、パッケージベース１２の内側面１８と、リッド１４の下面（内側底面１６と対向する側の面）と、によって区画されている空間であるともいえる。
【００３０】
圧電振動片２０は、キャビティー１内に収容されている。圧電振動片２０の材質としては、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料などを列挙することができる。圧電振動片２０の態様は、特に限定されず、音叉型振動片、いわゆるダブルＴ型振動片、ＡＴカット振動片などを例示することができる。以下では、圧電振動片２０として、音叉型振動片を用いた例について説明する。
【００３１】
圧電振動片２０は、基部２２と、振動腕部２４と、を有する。基部２２は、接合部材４６によって配線４０上に固定されている。基部２２によって、圧電振動片２０は、片持ち梁状に、キャビティー１内に支持されているともいえる。振動腕部２４は２つ（１対）設けられおり、２つの振動腕部２４は、基部２２から並列して、互いに平行に延びている。振動腕部２４は、内側底面１６および内側面１８と離間しており、ＸＹ平面において屈曲振動することができる。振動腕部２４には、振動腕部２４を屈曲振動させるための励振電極（図示せず）が形成されており、基部２２には、励振電極と接続する引出電極（図示せず）が形成されている。そして、引出電極は、導電性の接合部材４６を介して、配線４０と電気的に接続されている。なお、励振電極および引出電極の材質としては、圧電振動片２０側から、例えば、クロム、金をこの順で積層したものなどを用いることができる。また、接合部材４６としては、例えば、半田、銀ペーストなどを列挙することができる。
【００３２】
支持部材３０は、キャビティー１内に形成され、パッケージベース１２とリッド１４とを接続している。より具体的には、支持部材３０は、パッケージベース１２の内側底面１６と、リッド１４の下面と、を接続している。図示の例では、支持部材３０は、パッケージベース１２およびリッド１４と、直接接触することによって接続されている。図示はしないが、支持部材３０は、接着剤などを介して、パッケージベース１２と接続されていてもよい。同様に、支持部材３０は、接着剤などを介して、リッド１４と接続されていてもよい。支持部材３０は、パッケージベース１２とリッド１４との間に配置されているともいえる。支持部材３０は、図２に示すように平面視において、２つの振動腕部２４の間に設けられている。なお、支持部材３０は、振動腕部２４の屈曲振動を妨げない位置に設けられている。
【００３３】
支持部材３０の形状は、柱状（棒状）である。図２に示す例では、支持部材３０の平面形状は、四角形であるが、特に限定されず、円形でもよい。図示の例では、支持部材３０は、内側面１８と離間して設けられている。図示の例では、支持部材３０は２つ設けられているが、その数は特に限定されない。支持部材３０の材質は、特に限定されないが、パッケージベース１２の材質と同じであり、かつエッチング加工が可能な材質であることが好ましい。具体的には、支持部材３０の材質としては、例えば、水晶、ガラス、シリコンが好ましい。これにより、支持部材３０とパッケージベース１２とを、一体的に形成することができる。
【００３４】
第１の実施形態に係る圧電デバイス１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００３５】
圧電デバイス１００によれば、パッケージベース１２とリッド１４とを接続する支持部材３０を有する。これにより、パッケージ１０の強度を向上させることができる。
【００３６】
圧電デバイス１００によれば、支持部材３０は、圧電振動片２０の振動腕部２４の間に設けられている。これにより、支持部材３０を、内側底面１６の中心近傍に配置することができ、パッケージ１０の強度をいっそう向上させることができる。さらに、パッケージ１０のうち特に圧電振動片２０近傍の強度を向上させることができ、圧電振動片２０の動作の安定化を図ることができる。仮に、支持部材３０を圧電振動片２０から離れた内側面１８近傍に設けたとしても、パッケージ１０の強度を向上させ難く、圧電振動片２０の動作の安定化をなし得ない場合がある。すなわち、支持部材３０は、パッケージ１０の強度向上を考慮すると、できるだけ圧電振動片２０の近傍に配置されていることが望ましい。
【００３７】
圧電デバイス１００によれば、パッケージベース１２および支持部材３０の材質は、同じ、エッチング加工が可能な材質であることが望ましい。これにより、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって、パッケージベース１２および支持部材３０を一体的に形成することができ、安価に、圧電デバイス１００を形成することができる。
【００３８】
１．２．  第１の実施形態の変形例に係る圧電デバイス
（１）次に、第１の実施形態の第１変形例に係る圧電デバイス１１０について、図面を参照しながら説明する。図３は、圧電デバイス１１０を模式的に示す断面図であり、圧電デバイス１００を示した図１に対応している。
【００３９】
以下、第１の実施形態の第１変形例に係る圧電デバイス１１０において、第１の実施形態に係る圧電デバイス１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、以下に説明する第１の実施形態の第２変形例に係る圧電デバイス１２０、および第１の実施形態の第３変形例に係る圧電デバイス１３０についても同様である。
【００４０】
圧電デイバス１００の例では、支持部材３０の幅（Ｘ軸方向の大きさ）は、一定であった。これに対し、圧電デバイス１１０では、図３に示すように、支持部材３０は、パッケージベース１２からリッド１４に向けて（＋Ｚ方向に向けて）、幅が小さくなるテーパ形状である。すなわち、支持部材３０のリッド１４側の先端部の幅は、支持部材３０のパッケージベース１２側の先端部の幅より小さい。圧電デバイス１１０によれば、支持部材３０のリッド１４側の先端部の幅が小さいので、例えば圧電デイバス１００に比べて、容易に（スムーズに）圧電振動片２０をパッケージベース１０に実装することができる。
【００４１】
（２）次に、第１の実施形態の第２変形例に係る圧電デバイス１２０について、図面を参照しながら説明する。図４は、圧電デバイス１２０を模式的に示す平面図であり、圧電デバイス１００を示した図２に対応している。なお、図４では、便宜上、リッド１４の図示を省略している。
【００４２】
圧電デバイス１００の例では、支持部材３０は、２つの振動腕部２４の間に設けられていた。これに対し、圧電デバイス１２０では、図４に示すように、基部２２には貫通孔２２ａが形成され、支持部材３０は、さらに貫通孔２２ａを通って設けられている。図示の例では、支持部材３０は、貫通孔２２ａの内壁と離間している。貫通孔２２ａは、圧電振動片２０を貫通している。図示の例では、貫通孔２２ａの平面形状は円形だが、特に限定されず、例えば多角形でもよい。また、貫通孔２２ａの数も限定されない。圧電デバイス１２０によれば、支持部材３０は、圧電振動片２０の近傍で、かつ、振動腕部２４の屈曲振動を妨げないように配置されているので、いっそうパッケージ１０の強度を向上させることができる。
【００４３】
（３）次に、第１の実施形態の第３変形例に係る圧電デバイス１３０について、図面を参照しながら説明する。図５は、圧電デバイス１３０を模式的に示す平面図であり、圧電デバイス１００を示した図２に対応している。なお、図５では、便宜上、リッド１４の図示を省略している。
【００４４】
圧電デバイス１００の例では、支持部材３０は、パッケージベース１２の内側面１８と離間して設けられていた。これに対し、圧電デバイス１３０では、図５に示すように、支持部材３０は、内側面１８に接続している。支持部材３０は、内側面１８と一体的に接続されていてもよい。圧電デバイス１３０によれば、いっそうパッケージ１０の強度を向上されることができる。
【００４５】
２．  第２の実施形態
次に、第２の実施形態に係る圧電デバイス２００について、図面を参照しながら説明する。図６は、圧電デバイス２００を模式的に示す断面図である。図７は、圧電デバイス２００を模式的に示す平面図である。なお、図６は、図７のＶＩ−ＶＩ線断面図である。また、図７では、便宜上、リッド１４の図示を省略している。以下、第２の実施形態に係る圧電デバイス２００において、第１の実施形態に係る圧電デバイス１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
圧電デバイス１００では、圧電振動片として、音叉型振動片（圧電振動片２０）を用いた例について説明した。圧電デバイス２００では、圧電振動片として、いわゆるダブルＴ型振動片（圧電振動片２２０）を用いた例について説明する。
【００４７】
圧電振動片２２０は、図６および図７に示すように、基部２２２と、検出用振動腕部２２４と、連結腕部２２５と、駆動用振動腕部２２６と、支持部２２７と、梁部２２８と、を有することができる。
【００４８】
検出振動腕部２２４は、１対設けられ、基部２２２から第１軸（Ｘ軸）に沿って両側へ延出している。検出用振動腕部２２４によって、角速度を検出する検出振動系が構成されている。連結腕部２２５は、１対設けられ、基部２２２から第１軸と直交する第２軸（Ｙ軸）に沿って両側へ延出している。駆動用振動腕部２２６は、１対の連結腕部２２５の各々からＸ軸に沿って両側へ延出している。連結腕部２２５と駆動用振動腕部２２６とによって、圧電振動片２２０を駆動する駆動振動系が構成されている。検出用振動腕部２２４および駆動用振動腕部２２６の先端部は、他の部分より幅（Ｙ軸方向の大きさ）が大きい。これにより、角速度の検出感度を向上させることができる。支持部２２７は、例えば、２つ設けられ、図６に示すように、接合部材４６によって、配線４０上に固定されている。２つの支持部２２７は、図７に示すように、基部２２２を挟み、互い対向するように設けられている。梁部２２８は、例えば、４つ設けられ、基部２２２と支持部２２７を接続している。なお、圧電振動片２２０の材質等の説明は、圧電振動片２０の説明を適用することができる。
【００４９】
支持部材３０は、図７に示すように、検出用振動腕部２２４と駆動用振動腕部２２６との間に設けられている。より具体的には、支持部材３０は、基部２２２から＋Ｘ方向に延出した検出用振動腕部２２４と、連結腕２２５から＋Ｘ方向に延出した駆動用振動腕部２２６と、の間に設けられている。また、支持部材３０は、基部２２２から−Ｘ方向に延出した検出用振動腕部２２４と、連結腕２２５から−Ｘ方向に延出した駆動用振動腕部２２６と、の間に設けられている。図示の例では、支持部材３０は、４つ設けられているが、その数は特に限定されない。図示はしないが、支持部材３０は、パッケージベース１０の内側面１８と接続していてもよい。また、支持部材３０は、基部２２２に設けられた貫通孔（図示せず）を通って設けられていてもよい。
【００５０】
圧電デバイス２００によれば、いわゆるダブルＴ型振動片を有する圧電デバイスにおいて、支持部材３０により、パッケージ１０の強度を向上させることができる。
【００５１】
３．  第３の実施形態
次に、第３の実施形態に係る圧電デバイス３００について、図面を参照しながら説明する。図８は、圧電デバイス２００を模式的に示す断面図である。図９は、圧電デバイス２００を模式的に示す平面図である。なお、図８は、図９のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。また、図９では、便宜上、リッド１４の図示を省略している。以下、第３の実施形態に係る圧電デバイス３００において、第１の実施形態に係る圧電デバイス１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５２】
圧電デバイス２００では、圧電振動片として、ＡＴカット振動片（圧電振動片３２０）を用いた例について説明する。
【００５３】
圧電振動片３２０の平面形状は、図９に示すように、矩形であることができる。圧電振動片３２０の材質としては、例えば、ＡＴカットされた水晶を列挙することができる。圧電振動片３２０は、図８および図９に示すように、基部３２２と、振動部３２４と、を有する。
【００５４】
基部３２２は、例えば、接合部材４６によって、配線４０上に固定されている。基部３２２には、貫通孔３２２ａが形成されており、支持部材３０は、貫通孔３２２ａを通って形成されている。図示の例では、支持部材３０は、貫通孔２２ａの内壁と離間している。貫通孔２２ａは、圧電振動片２０を貫通している。図示の例では、貫通孔２２ａの平面形状は円形だが、特に限定されず、例えば多角形でもよい。また、貫通孔２２ａの数も限定されない。
【００５５】
振動部３２４は、基部３２２と接続している。振動部３２４は、厚みすべり振動する。
【００５６】
圧電デバイス２００によれば、ＡＴカット振動片を有する圧電デバイスにおいて、支持部材３０により、パッケージ１０の強度を向上させることができる。
【００５７】
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００５８】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５９】
１  キャビティー、１０  パッケージ、１２  パッケージベース、１４  リッド、
１６  内側底面、１７  外側底面、１８  内側面、２０  圧電振動片、２２  基部、
２２ａ  貫通孔、２４  振動腕部、３０  支持部材、４０  配線、４２  実装端子、
４４  コンタクト、４６  接合部材、１００  圧電デバイス、１１０  圧電デバイス、
１２０  圧電デイバス、１３０  圧電デバイス、２００  圧電デバイス、
２２０  圧電振動片、２２２  基部、２２４  検出用振動腕部、２２５  連結腕部、
２２６  駆動用振動腕部、２２７  支持部、２２８  梁部、３００  圧電デバイス、
３２０  圧電振動片、３２２  基部、３２２ａ  貫通孔、３２４  振動部
【図１】
2011004213.tif 000003
【図２】
2011004213.tif 000004
【図３】
2011004213.tif 000005
【図４】
2011004213.tif 000006
【図５】
2011004213.tif 000007
【図６】
2011004213.tif 000008
【図７】
2011004213.tif 000009
【図８】
2011004213.tif 000010
【図９】
2011004213.tif 000011