(57)【要約】【課題】外部からの衝撃に伴う応力を緩和し、応力に起因する電子素子の特性劣化を抑制しつつ、片持ち支持部分の破損を低減できる電子デバイスの提供。【解決手段】圧力センサー１は、双音叉素子１５と、枠部１６を有する感圧素子層１０と、感圧素子層１０の一方の主面１１側に積層されたダイヤフラム層２０及び他方の主面１２側に積層されたベース層３０と、平面視において、感圧素子層１０から離れて配置された支持体４０とを備え、双音叉素子１５が、枠部１６に囲まれた開口部１０ａとダイヤフラム層２０及びベース層３０とによって形成された内部空間３に収納され、感圧素子層１０が、感圧素子層１０の一方の側（辺１６ａ側）から延出する梁１８によって支持体４０と接続され、ダイヤフラム層２０及びベース層３０が、平面視において、支持体４０と重なる係止部２４，３３を有し、支持体４０が、圧力センサー１の本体が外部に固定される際の固定部である。【選択図】図１
2011038820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子素子と、
枠部を有する基板と、
前記枠部で囲まれた開口部を覆うように前記基板に積層された蓋体と、
平面視において、前記基板から離れて配置された支持体とを備え、
前記電子素子は、少なくとも前記開口部と前記蓋体とによって形成された内部空間に収納され、
前記基板は、該基板の一方の側から延出する梁によって前記支持体と接続され、
前記蓋体は、平面視において、前記支持体と重なる係止部を有し、
前記支持体は、該支持体を除く前記各構成要素を含む本体が、外部に固定される際の固定部であることを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の電子デバイスにおいて、前記電子デバイスは、前記電子素子が、感圧部と該感圧部の両端に接続される一対の基部とを有する感圧素子であり、
前記基板が、前記感圧素子を囲む前記枠部と、該枠部と前記各基部とを接続する梁部とを有する感圧素子層であり、
前記蓋体が、前記感圧素子層の前記各基部を支持する一対の支持部を有し、前記枠部で囲まれた前記開口部を覆うように、前記感圧素子層の一方の主面側に積層されたダイヤフラム層と、前記感圧素子層の他方の主面側に積層されたベース層とであって、
前記感圧素子が、少なくとも前記開口部と前記ダイヤフラム層と前記ベース層とによって形成された前記内部空間に収納され、
前記感圧素子層が、該感圧素子層の一方の側から延出する前記梁によって前記支持体と接続され、
前記ダイヤフラム層及び前記ベース層が、平面視において、前記支持体と重なる前記係止部を有し、
前記支持体を介して、前記支持体を除く前記各構成要素を含む本体が外部に固定される圧力センサーであることを特徴とする電子デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の電子デバイスにおいて、前記梁の延出方向が、前記感圧素子の前記一対の基部を互いに結ぶ方向と交差していることを特徴とする電子デバイス。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電子デバイスにおいて、前記感圧部が、前記一対の基部を互いに結ぶ方向に延びる一以上の柱状ビームを有していることを特徴とする電子デバイス。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の電子デバイスにおいて、前記電子デバイスは、前記圧力センサーの前記感圧素子を共振させる発振回路部を有するＩＣチップと、
前記ＩＣチップ及び前記支持体が固定されるベース基板とをさらに備え、
前記支持体を介して、前記圧力センサーの本体が前記ベース基板に固定される圧力センサーモジュールであることを特徴とする電子デバイス。
【請求項６】
請求項１に記載の電子デバイスにおいて、前記電子デバイスは、前記電子素子が圧電振動片であり、
前記基板が、前記枠部を有するパッケージベースであり、
前記蓋体が、前記枠部で囲まれた前記開口部を覆うように前記パッケージベースに積層されたリッドであって、
前記圧電振動片が、少なくとも前記開口部と前記リッドとによって形成された前記内部空間に収納され、
前記パッケージベースが、該パッケージベースの一方の側から延出する前記梁によって前記支持体と接続され、
前記リッドが、平面視において、前記支持体と重なる前記係止部を有し、
前記支持体を介して、前記支持体を除く前記各構成要素を含む本体が外部に固定される圧電振動子であることを特徴とする電子デバイス。
【請求項７】
請求項６に記載の電子デバイスにおいて、前記電子デバイスは、前記圧電振動片を共振させる発振回路部を有するＩＣチップを、前記内部空間に備えた圧電発振器であることを特徴とする電子デバイス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子デバイスにおいて、前記蓋体は、複数個取りで形成される際に、隣り合う前記蓋体と前記係止部によって接続され、
前記係止部の先端部または根元部に、くびれが形成されていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子デバイスにおいて、前記蓋体の前記係止部は、平面視において、前記梁と重なっていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の電子デバイスにおいて、前記蓋体の前記係止部の幅が、前記蓋体の幅と等しいことを特徴とする電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感圧素子などに代表される電子素子を備えた電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子素子を備えた電子デバイスに関して、特許文献１には、角速度検出素子の上方に加速度検出素子を配置し、角速度検出素子を弾性手段である連結部を介してパッケージに接続した複合センサーの構成が開示されている。
また、特許文献２には、ダイヤフラム部と枠体とが弾性部で接続された圧力センサーの構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７６２６３号公報
【特許文献２】特開２００６−１５３８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２に開示されている構成では、角速度検出素子やダイヤフラム部などのセンサーを構成する素子（以下、センサー素子という）を、弾性手段（弾性部）を介して両持ち支持構造（略対向する２箇所以上で支持する構造）で支持している。
しかしながら、この構造では、外部から衝撃などが加わった際に、その衝撃が弾性手段（弾性部）で吸収しきれずにセンサー素子に伝達され、センサー素子に内部応力が生じることがある。
これにより、センサー素子は、本来の検出値に上記内部応力によって発生した値が重畳されることから、検出精度が劣化する虞がある。
【０００５】
この問題を改善する一つの方策としては、センサー素子の一方の端部のみを支持し、他方の端部をフリーにする片持ち支持構造によって、上記内部応力を緩和する構成が考えられる。
しかしながら、この構成では、外部から衝撃などが加わった際に、その衝撃により片持ち支持した支持部に応力が集中することから、この応力集中によって支持部が破損する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例にかかる電子デバイスは、電子素子と、枠部を有する基板と、前記枠部で囲まれた開口部を覆うように前記基板に積層された蓋体と、平面視において、前記基板から離れて配置された支持体とを備え、前記電子素子は、少なくとも前記開口部と前記蓋体とによって形成された内部空間に収納され、前記基板は、該基板の一方の側から延出する梁によって前記支持体と接続され、前記蓋体は、平面視において、前記支持体と重なる係止部を有し、前記支持体は、該支持体を除く前記各構成要素を含む本体が、外部に固定される際の固定部であることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、電子デバイスは、電子素子が内部空間に収納され、基板が一方の側から延出する梁によって支持体と接続され、蓋体が平面視において、支持体と重なる係止部を有し、支持体を除く各構成要素を含む本体が、支持体を介して外部に固定される。
【０００９】
これにより、電子デバイスは、本体が梁によって支持体に片持ち支持され、蓋体の係止部が支持体に重なり、支持体に係止されるストッパーとなることから、片持ち支持構造をとりながら片持ち支持による本体の自由端側（本体を挟んで梁の反対側）の変位を抑制することができる。
このことから、電子デバイスは、外部から衝撃が加わった際に、本体などに発生する応力を緩和し、応力に起因する電子素子の特性劣化を抑制しつつ、片持ち支持部分の破損を低減できる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例にかかる電子デバイスにおいて、前記電子デバイスは、前記電子素子が、感圧部と該感圧部の両端に接続される一対の基部とを有する感圧素子であり、前記基板が、前記感圧素子を囲む前記枠部と、該枠部と前記各基部とを接続する梁部とを有する感圧素子層であり、前記蓋体が、前記感圧素子層の前記各基部を支持する一対の支持部を有し、前記枠部で囲まれた前記開口部を覆うように、前記感圧素子層の一方の主面側に積層されたダイヤフラム層と、前記感圧素子層の他方の主面側に積層されたベース層とであって、前記感圧素子が、少なくとも前記開口部と前記ダイヤフラム層と前記ベース層とによって形成された前記内部空間に収納され、前記感圧素子層が、該感圧素子層の一方の側から延出する前記梁によって前記支持体と接続され、前記ダイヤフラム層及び前記ベース層が、平面視において、前記支持体と重なる前記係止部を有し、前記支持体を介して、前記支持体を除く前記各構成要素を含む本体が外部に固定される圧力センサーであることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、電子デバイスは、圧力センサーであって、圧力センサーの本体が、梁によって支持体に片持ち支持され、ダイヤフラム層及びベース層の各係止部が支持体に重なり、支持体に係止されるストッパーとなることから、片持ち支持構造をとりながら片持ち支持による圧力センサーの本体の自由端側の変位を抑制することができる。
このことから、電子デバイスは、外部から衝撃が加わった際に、圧力センサーの本体などに発生する応力を緩和し、応力に起因する感圧素子の圧力検出精度の劣化を抑制しつつ、片持ち支持部分の破損を低減できる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例２にかかる電子デバイスにおいて、前記梁の延出方向が、前記感圧素子の前記一対の基部を互いに結ぶ方向と交差していることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、電子デバイスは、梁の延出方向が、感圧素子の一対の基部を互いに結ぶ方向と交差していることから、上記応力の方向を感圧素子の圧力検出精度に影響を及ぼし難い方向とすることができる。
【００１４】
［適用例４］上記適用例２にかかる電子デバイスにおいて、前記感圧部が、前記一対の基部を互いに結ぶ方向に延びる一以上の柱状ビームを有していることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、電子デバイスは、感圧部が一対の基部を互いに結ぶ方向に延びる一以上の柱状ビームを有していることから、その特性によって他の構成の感圧素子と比較して、圧力の変化を感度よく検出することができる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例２にかかる電子デバイスにおいて、前記電子デバイスは、前記圧力センサーの前記感圧素子を共振させる発振回路部を有するＩＣチップと、前記ＩＣチップ及び前記支持体が固定されるベース基板とをさらに備え、前記支持体を介して前記圧力センサーの本体が前記ベース基板に固定される圧力センサーモジュールであることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、電子デバイスは、ＩＣチップと、ＩＣチップ及び支持体が固定されるベース基板とを備え、支持体を介して圧力センサーの本体がベース基板に固定される圧力センサーモジュールである。
このことから、電子デバイスは、例えば、支持体が圧力センサーの本体を挟んでベース基板に両持ち支持されても、圧力センサーの本体は、上記適用例２と同様に支持体に片持ち支持されている。
したがって、電子デバイスは、外部から衝撃が加わった際に、圧力センサーの本体などに発生する応力を緩和し、応力に起因する感圧素子の圧力検出精度の劣化を抑制しつつ、片持ち支持部分の破損が低減された圧力センサーモジュールを具現化できる。
【００１８】
［適用例６］上記適用例１にかかる電子デバイスにおいて、前記電子デバイスは、前記電子素子が圧電振動片であり、前記基板が、前記枠部を有するパッケージベースであり、前記蓋体が、前記枠部で囲まれた前記開口部を覆うように前記パッケージベースに積層されたリッドであって、前記圧電振動片が、少なくとも前記開口部と前記リッドとによって形成された前記内部空間に収納され、前記パッケージベースが、該パッケージベースの一方の側から延出する前記梁によって前記支持体と接続され、前記リッドが、平面視において、前記支持体と重なる前記係止部を有し、前記支持体を介して、前記支持体を除く前記各構成要素を含む本体が外部に固定される圧電振動子であることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、電子デバイスは、圧電振動子であって、圧電振動子の本体が、梁によって支持体に片持ち支持され、リッドの係止部が支持体に重なり、支持体に係止されるストッパーとなることから、片持ち支持構造をとりながら片持ち支持による圧電振動子の本体の自由端側の変位を抑制することができる。
このことから、電子デバイスは、外部から衝撃が加わった際に、圧電振動子の本体などに発生する応力を緩和し、応力に起因する圧電振動片の周波数特性の劣化を抑制しつつ、片持ち支持部分の破損を低減できる。
【００２０】
［適用例７］上記適用例６にかかる電子デバイスにおいて、前記電子デバイスは、前記圧電振動片を共振させる発振回路部を有するＩＣチップを、前記内部空間に備えた圧電発振器であることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、電子デバイスは、上記圧電振動子に、圧電振動片を共振させる発振回路部を有するＩＣチップを加えた圧電発振器であることから、外部から衝撃が加わった際に、圧電発振器の本体などに発生する応力を緩和し、応力に起因する圧電振動片の周波数特性の劣化を抑制しつつ、片持ち支持部分の破損が低減された圧電発振器を具現化できる。
【００２２】
［適用例８］上記適用例にかかる電子デバイスにおいて、前記蓋体は、複数個取りで形成される際に、隣り合う前記蓋体と前記係止部によって接続され、前記係止部の先端部または根元部に、くびれが形成されていることが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、電子デバイスは、蓋体が複数個取りで形成される際に、隣り合う蓋体と係止部によって接続され、係止部の先端部または根元部に、くびれが形成されていることから、くびれ部分で折り取ることによって蓋体の個片化が容易に行える。
【００２４】
［適用例９］上記適用例にかかる電子デバイスにおいて、前記蓋体の前記係止部は、平面視において、前記梁と重なっていることが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、電子デバイスは、蓋体の係止部が平面視において、梁と重なっていることから、例えば、支持体を基板の一辺に沿う棒状に形成でき、基板を囲む枠状に形成する場合と比較して、支持体を含めた外形サイズを小さくできる。
【００２６】
［適用例１０］上記適用例にかかる電子デバイスにおいて、前記蓋体の前記係止部の幅が、前記蓋体の幅と等しいことが好ましい。
【００２７】
この構成によれば、電子デバイスは、蓋体の係止部の幅が、蓋体の幅と等しいことから、外部から衝撃が加わった際に、係止部が支持体と接触して発生する単位面積当たりの係止部の応力を低減できる。加えて、電子デバイスは、蓋体の外形形状を、例えば、矩形形状などに単純化可能なことから、蓋体の外形加工が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形態の圧力センサーの概略構成を示す模式展開斜視図。
【図２】図１の模式断面図。
【図３】変形例１の圧力センサーのダイヤフラム層の構成を示す模式図。
【図４】変形例２の圧力センサーの概略構成を示す模式平面図。
【図５】変形例３の圧力センサーの概略構成を示す模式平面図。
【図６】変形例４の圧力センサーの概略構成を示す模式平面図。
【図７】第２の実施形態の圧力センサーモジュールの概略構成を示す模式断面図。
【図８】第３の実施形態の圧電振動子の概略構成を示す模式図。
【図９】変形例の圧電発振器の概略構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の電子デバイスとしての圧力センサーの概略構成を示す模式展開斜視図である。図２は図１の模式断面図であり、図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ線での断面図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ線での断面図である。
【００３０】
図１、図２に示すように、圧力センサー１は、電子素子としての感圧素子の１つである双音叉素子１５と、枠部を有する基板としての感圧素子層１０と、感圧素子層１０の枠部１６で囲まれた開口部１０ａを覆うように、感圧素子層１０に積層された蓋体としてのダイヤフラム層２０及びベース層３０と、平面視において、感圧素子層１０から離れて配置され、感圧素子層１０を囲む枠状の支持体４０とを備えている。
【００３１】
圧力センサー１の本体（支持体４０を除いた部分）は、上記各層が、平面視において、一部を除いた輪郭が互いに重なり合うように積層されることにより、一部を除き略直方体形状に形成されている。
圧力センサー１の各層は、複数個取りが可能なウエハー状の水晶基板を基材として、フォトエッチング、サンドブラストなどの加工方法により所定の形状に形成されている。
【００３２】
感圧素子層１０は、感圧部としての互いに略平行な角柱状の一対の振動片部（柱状ビーム）１３と、振動片部１３の両端に接続される一対の略矩形の基部１４とを有する双音叉素子１５と、双音叉素子１５を囲む略矩形の枠部１６と、枠部１６と双音叉素子１５の各基部１４とを接続する各一対の梁部１７とを有している。なお、振動片部１３は、一対の基部１４を互いに結ぶ方向に延びている。
感圧素子層１０は、平面視において、外形形状が略矩形に形成され、各構成要素の厚みが略同一に形成されている。なお、双音叉素子１５の図示しない電極は、梁部１７を介して枠部１６に引き出されている。
【００３３】
感圧素子層１０は、感圧素子層１０の枠部１６の一方の側（辺１６ａ側）から延出する梁１８によって支持体４０と接続されている。つまり、感圧素子層１０と支持体４０とは、梁１８を介して一体化されている。
支持体４０は、圧力センサー１の本体が外部の機器５０や図示しないベース基板などに固定される際の固定部である。
なお、梁１８は、一対の基部１４を互いに結ぶ方向に沿った辺（１６ａなど）側から、一対の基部１４を互いに結ぶ方向と交差（略直交）する方向に延出されている。
【００３４】
ダイヤフラム層２０は、平面視において、後述する係止部２４を除いて外形形状が略矩形に形成されている。
そして、ダイヤフラム層２０は、感圧素子層１０の開口部１０ａを覆うように、感圧素子層１０の一方の主面１１側に積層されている。
ダイヤフラム層２０は、可撓性を有する平板部２１と、平板部２１から突出し、双音叉素子１５の各基部１４を支持する一対の支持部２３と、平板部２１の外周にあって、平板部２１から支持部２３側に突出し、一対の支持部２３を囲む枠部２２とを一体で有している。
【００３５】
ダイヤフラム層２０は、ダイヤフラム層２０の外周の平板部２１を挟んで梁１８の反対側から延出し、平面視において、支持体４０と重なる係止部２４を有している。なお、ダイヤフラム層２０の係止部２４と支持体４０とは、接合されていない。
また、ダイヤフラム層２０の係止部２４と支持体４０との間には、両者の寸法のばらつきを吸収するために隙間を設けてもよい。
【００３６】
圧力センサー１は、ダイヤフラム層２０の各支持部２３と双音叉素子１５の各基部１４とが接合され、ダイヤフラム層２０の枠部２２と感圧素子層１０の枠部１６とが接合されている。
これにより、圧力センサー１は、双音叉素子１５の振動片部１３と、ダイヤフラム層２０の平板部２１との間に空間が形成される。
【００３７】
ベース層３０は、平面視において、後述する係止部３３を除いて外形形状が略矩形に形成されている。ベース層３０は、双音叉素子１５との間に空間を形成するための凹部３１が、感圧素子層１０側に形成されている。
そして、ベース層３０は、感圧素子層１０の開口部１０ａを覆うように、感圧素子層１０の他方の主面１２側に積層されている。
ベース層３０は、凹部３１を囲む外周枠部３２が感圧素子層１０の枠部１６と接合されている。
これにより、圧力センサー１は、双音叉素子１５の振動片部１３と、ベース層３０の凹部３１との間に空間が形成される。
【００３８】
ベース層３０は、ベース層３０の外周の、凹部３１を挟んで梁１８の反対側から延出し、平面視において、支持体４０と重なる係止部３３を有している。なお、ベース層３０の係止部３３と支持体４０とは、接合されていない。
また、ベース層３０の係止部３３と支持体４０との間には、両者の寸法のばらつきを吸収するために隙間を設けてもよい。
【００３９】
なお、圧力センサー１の各層間の接合、及び双音叉素子１５の各基部１４とダイヤフラム層２０の各支持部２３との接合には、（１）低融点ガラスによる接合方法、（２）互いの接合面をプラズマ照射などにより親水化処理して表面を活性化させ、接合面同士を貼り合わせることで水素結合させるなどの直接接合方法、（３）アルコキシド、オルガノシロキシ基などを含む接合部材を用い、紫外線やプラズマ照射により接合する接合方法、（４）金錫合金被膜などの金属被膜を接合部材に用いた共晶接合方法などを用いることができる。
なお、感圧素子層１０の梁部１７は、ダイヤフラム層２０、ベース層３０のいずれにも接合されておらず、フリーな状態となっている。
【００４０】
上記の構成により、圧力センサー１は、少なくとも感圧素子層１０の開口部１０ａとダイヤフラム層２０とベース層３０とによって形成された内部空間３に、双音叉素子１５がダイヤフラム層２０の各支持部２３間に架け渡された状態で収納されている。
なお、圧力センサー１は、内部空間３が真空状態で気密に保持され、絶対圧を検出する圧力センサーとなっている。
また、圧力センサー１の本体は、支持体４０を介して、接着剤、バンプなどの接合部材６０により外部の機器５０などに固定される。
【００４１】
ここで、圧力センサー１の動作の概略を説明する。
圧力センサー１は、外部空間の圧力を受圧したダイヤフラム層２０の平板部２１が内部空間３内と外部空間との圧力差に応じて厚み方向（矢印Ｃ方向）に撓んで変位することにより、一対の支持部２３が双音叉素子１５の一対の基部１４を互いに結ぶ方向に変位する。
この支持部２３の変位によって、双音叉素子１５が一対の基部１４を互いに結ぶ方向に伸縮し、伸縮の際に発生する応力で共振周波数が変化する。
圧力センサー１は、この共振周波数の変化を検出している。外部からの圧力は、この検出された共振周波数の変化の割合に応じて、ルックアップテーブルなどによって定められた数値に変換することで導出される。
【００４２】
上述したように、第１の実施形態の圧力センサー１は、圧力センサー１の本体が、梁１８によって支持体４０に片持ち支持され、ダイヤフラム層２０及びベース層３０の係止部２４，３３が、平面視において、支持体４０と重なっている。
これにより、圧力センサー１は、ダイヤフラム層２０及びベース層３０の係止部２４，３３が支持体４０に係止されるストッパーとなることから、片持ち支持構造をとりながら片持ち支持による圧力センサー１の本体の自由端側（ダイヤフラム層２０及びベース層３０の係止部２４，３３側）の矢印Ｃ方向の変位（揺れ）を抑制することができる。
このことから、圧力センサー１は、外部から衝撃が加わった際に、圧力センサー１の本体などに発生する応力を緩和し、この応力に起因する双音叉素子１５の共振周波数の変化による圧力検出精度の劣化を抑制しつつ、梁１８などの片持ち支持部分の破損を低減できる。
【００４３】
また、圧力センサー１は、梁１８が感圧素子層１０の基部１４を互いに結ぶ方向に沿った辺１６ａから、双音叉素子１５の一対の基部１４を互いに結ぶ方向と交差（略直交）する方向に延出されている。
このことから、圧力センサー１は、梁１８の延出方向が双音叉素子１５の伸縮する方向と交差することで、外部から衝撃が加わった際に発生する応力の方向を、双音叉素子１５の圧力検出精度に影響を及ぼし難い方向とすることができる。
この結果、圧力センサー１は、この応力に起因する双音叉素子１５の共振周波数の変化が抑制されることから、圧力検出精度の劣化を抑制できる。
なお、梁１８は、延出方向が一対の基部１４を互いに結ぶ方向と同方向となる位置に設けてもよい。
【００４４】
また、圧力センサー１は、感圧素子としての双音叉素子１５の振動片部１３が一対の基部１４を互いに結ぶ方向に延びる一以上の柱状ビームであることから、その特性により他の構成の感圧素子と比較して、圧力の変化を感度よく検出することができる。
なお、圧力センサー１は、双音叉素子１５に代えて、振動片部１３を１つの柱状ビームとした音叉素子としてもよい。
この場合でも、圧力センサー１は、他の構成の感圧素子と比較して、圧力の変化を感度よく検出することができる。
なお、支持体４０は、全周に亘って繋がっている必要はなく、途中で切断されていてもよい。また、係止部２４，３３は、複数設けてもよい。
【００４５】
ここで、第１の実施形態の圧力センサーの変形例について説明する。
（変形例１）
図３は、変形例１の圧力センサーのダイヤフラム層の構成を示す模式図である。
図３（ａ）に示すように、変形例１のダイヤフラム層１２０は、複数個取りで形成される際に、隣り合うダイヤフラム層１２０’，１２０”と係止部１２４，１２４’によって接続され、平面視において、係止部１２４，１２４’の先端部または根元部に、くびれ１２５，１２５’が形成されている。
【００４６】
この構成によれば、変形例１の圧力センサーは、ダイヤフラム層１２０が、隣り合うダイヤフラム層１２０’，１２０”と係止部１２４，１２４’によって接続され、係止部１２４，１２４’に、くびれ１２５，１２５’が形成されていることから、くびれ１２５，１２５’部分で折り取ることにより、ダイヤフラム層１２０の個片化が容易に行える。
【００４７】
なお、図３（ｂ）のダイヤフラム層の要部模式断面図に示すように、隣り合うダイヤフラム層１２０ａ，１２０ａ’を接続する係止部１２４ａのくびれ１２５ａは、厚み方向に形成されてもよい。
この構成によっても、変形例１の圧力センサーは、上記くびれ１２５，１２５’が形成された場合と同様の効果が得られる。
なお、これらのくびれは、第１の実施形態のベース層３０を、複数個取りで形成する際にも適用できる。
【００４８】
（変形例２）
図４は、変形例２の圧力センサーの概略構成を示す模式平面図である。なお、第１の実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４９】
図４に示すように、変形例２の圧力センサー２０１は、ダイヤフラム層２２０及びベース層２３０の係止部２２４，２３３が、第１の実施形態に対して反対側に延出し、平面視において、梁１８と重なっている。
【００５０】
この構成によれば、圧力センサー２０１は、ダイヤフラム層２２０及びベース層２３０の係止部２２４，２３３が、平面視において、梁１８と重なっていることから、支持体２４０を感圧素子層１０（図１参照）の辺１６ａに沿う棒状に形成できる。
この結果、圧力センサー２０１は、感圧素子層１０を囲む枠状に支持体２４０を形成する場合と比較して、支持体２４０を含めた全体の外形サイズを小さくできる。
【００５１】
（変形例３）
図５は、変形例３の圧力センサーの概略構成を示す模式平面図である。なお、第１の実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５２】
図５に示すように、変形例３の圧力センサー３０１は、ダイヤフラム層３２０及びベース層３３０の係止部３２４，３３３が、梁１８の延出方向に対して交差する方向に、外周の互いに対向する辺のそれぞれから延出している。また、支持体３４０は、圧力センサー３０１の本体を挟んで、梁１８の反対側が除去されている。
【００５３】
この構成によれば、圧力センサー３０１は、係止部３２４，３３３が、梁１８の延出方向に対して交差する方向に、外周の互いに対向する辺のそれぞれから延出していることから、圧力センサー３０１の長手方向（基部１４を互いに結ぶ方向）の傾きを抑制できる。
また、圧力センサー３０１は、支持体３４０の、圧力センサー３０１の本体を挟んで、梁１８の反対側が除去されていることから、第１の実施形態と比較して、全体のサイズを小型化できる。
【００５４】
（変形例４）
図６は、変形例４の圧力センサーの概略構成を示す模式平面図である。なお、第１の実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５５】
図６に示すように、変形例４の圧力センサー４０１は、ダイヤフラム層４２０及びベース層４３０の係止部４２４，４３３の幅Ｗ１が、ダイヤフラム層４２０及びベース層４３０の幅Ｗ２と等しい。
【００５６】
この構成によれば、圧力センサー４０１は、ダイヤフラム層４２０及びベース層４３０の係止部４２４，４３３の幅Ｗ１が、ダイヤフラム層４２０及びベース層４３０の幅Ｗ２と等しいことから、外部から衝撃が加わった際に、係止部４２４，４３３が支持体４０と接触して発生する単位面積当たりの係止部４２４，４３３の応力を低減できる。
加えて、圧力センサー４０１は、ダイヤフラム層４２０及びベース層４３０の外形形状を、矩形形状などに単純化可能なことから、ダイヤフラム層４２０及びベース層４３０の外形加工が容易に行える。
なお、ダイヤフラム層４２０及びベース層４３０の係止部４２４，４３３の幅Ｗ１は、これに限定するものではなく、ダイヤフラム層４２０及びベース層４３０の幅Ｗ２に対して、１／２、１／３、１／４など任意に設定してもよい。
また、上記構成は、ダイヤフラム層４２０及びベース層４３０のいずれか一方のみに適用してもよい。
【００５７】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態の電子デバイスとしての圧力センサーモジュールの概略構成を示す模式断面図である。なお、図７（ａ）の断面位置は、図１におけるＡ−Ａ線に相当し、図７（ｂ）の断面位置は、図１におけるＢ−Ｂ線に相当する。
なお、第１の実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５８】
図７に示すように、圧力センサーモジュール２は、第１の実施形態の圧力センサー１と、圧力センサー１の双音叉素子１５を共振させる発振回路部を有するＩＣチップ７０と、ＩＣチップ７０及び支持体４０が固定されるベース基板としてのパッケージベース８０と、キャップ９０とを備えている。
そして、圧力センサーモジュール２は、支持体４０を介して圧力センサー１の本体が、パッケージベース８０に固定されている。
【００５９】
パッケージベース８０は、平板部８１と、平板部８１から立設し圧力センサー１を囲む側壁８２とを備えている。パッケージベース８０は、平面視において外形形状が略矩形に形成されている。
パッケージベース８０の側壁８２には、段部８３が設けられ、圧力センサー１の支持体４０が、この段部８３に搭載され、接着剤、バンプなどの接合部材６０を介して複数個所で固定（両持ち支持）されている。
パッケージベース８０には、水晶基板、ガラス基板、セラミック基板などが用いられている。なお、パッケージベース８０と支持体４０とにおける熱応力を抑制する観点から、パッケージベース８０の材料には、線膨張係数が支持体４０と近似する材料を用いることが好ましい。
【００６０】
パッケージベース８０の平板部８１には、凹部８５が形成され、双音叉素子１５を共振させる発振回路部を有するＩＣチップ７０が搭載されている。
ＩＣチップ７０は、パッド７１がバンプ７２を介してフリップチップ実装によりパッケージベース８０の内部配線８６と電気的に接続されている。
パッケージベース８０の外底面８７には、外部実装端子８８が形成されており、内部配線８６を介してＩＣチップ７０と電気的に接続されている。
また、圧力センサー１の図示しない電極は、感圧素子層１０の枠部１６から梁１８を経由して、リード線８９などを介してパッケージベース８０の内部配線８６ａと電気的に接続されている。
【００６１】
これらにより、圧力センサーモジュール２は、ＩＣチップ７０に外部から入力される駆動信号によって圧力センサー１を駆動（共振）させることができる。
なお、ＩＣチップ７０は、パッド７１がワイヤーボンディングによりパッケージベース８０の内部配線８６と電気的に接続されてもよい。
【００６２】
キャップ９０は、平面視において外形形状が略矩形に形成されている。キャップ９０は、圧力センサー１との間に空間を形成するための凹部９１が、圧力センサー１側に形成されている。
そして、キャップ９０は圧力センサー１を覆うように配置され、凹部９１を囲む外周枠部９２がパッケージベース８０の側壁８２と接合されている。
キャップ９０の外周枠部９２には、切り欠き部９３が複数個所に形成されている。これにより、キャップ９０とパッケージベース８０とで構成された内部空間には、揺らぎが抑制され安定した状態で外気が導入される。
なお、キャップ９０には、熱応力を抑制するために、パッケージベース８０と同様の材料を用いることが好ましい。
【００６３】
上述したように、第２の実施形態の圧力センサーモジュール２は、ＩＣチップ７０と、ＩＣチップ７０及び支持体４０が固定されるパッケージベース８０と、キャップ９０とを備え、支持体４０を介して圧力センサー１の本体がパッケージベース８０に固定されている。
このことから、圧力センサーモジュール２は、支持体４０が圧力センサー１の本体を挟んでパッケージベース８０に両持ち支持されても、圧力センサー１の本体は、梁１８によって支持体４０に片持ち支持されている。
これにより、圧力センサーモジュール２は、外部から衝撃が加わった際に、圧力センサー１の本体などに発生する応力を緩和し、この応力に起因する双音叉素子１５の共振周波数の変化による圧力検出精度の劣化を抑制しつつ、梁１８などの片持ち支持部分の破損を低減できる。
【００６４】
なお、ＩＣチップ７０は、平面視において、圧力センサー１と重ならないように配置してもよい。これによれば、圧力センサーモジュール２は、上記のＩＣチップ７０と圧力センサー１とが重なる構成より、厚みを薄くできる。
また、圧力センサーモジュール２は、ＩＣチップ７０を圧力センサー１より大きく形成し、圧力センサー１の上方に配置することにより、ＩＣチップ７０にキャップ９０の代替機能を持たせてもよい。
【００６５】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態の電子デバイスとしての圧電振動子の概略構成を示す模式図である。図８（ａ）は、リッド側から俯瞰した模式平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＤ−Ｄ線での模式断面図である。なお、平面図では、理解を容易にするためにリッドを透視した状態で示し、リッドの外形を２点鎖線で表している。
【００６６】
図８に示すように、圧電振動子５は、電子素子としての圧電振動片５１０と、枠部を有する基板としての枠部５８１を有するパッケージベース５８０と、枠部５８１に囲まれた開口部５８０ａを覆うように、パッケージベース５８０に積層された蓋体としてのリッド５２０と、平面視において、パッケージベース５８０から離れて配置され、パッケージベース５８０を囲む支持体５４０と、リッド５２０とパッケージベース５８０とを接合する接合部材５６５とを備えている。
そして、圧電振動子５は、パッケージベース５８０の開口部５８０ａとリッド５２０と接合部材５６５とによって形成された内部空間５０３に、圧電振動片５１０が収納されている。
【００６７】
そして、圧電振動子５は、パッケージベース５８０が、パッケージベース５８０の一方の側（辺５１６側）から延出する梁５１８によって支持体５４０と接続され、リッド５２０が、平面視において、支持体５４０と重なる係止部５２４を有している。
そして、圧電振動子５は、支持体５４０を介して、支持体５４０を除く上記各構成要素を含む本体が、外部の機器５５０などに固定される。換言すれば、支持体５４０は、圧電振動子５の本体が、外部の機器５５０などに固定される際の固定部となっている。
なお、パッケージベース５８０と支持体５４０とは、梁５１８を介して一体化されている。
【００６８】
圧電振動片５１０は、平面形状が略矩形の基部５１１と、基部５１１の一端部から互いに略平行に延在した角柱状の一対の振動腕部５１２（振動部）とを備えた音叉型水晶振動片である。なお、圧電振動片５１０には、図示しない励振電極が形成されている。
圧電振動片５１０は、駆動信号により振動腕部５１２が、振動腕部５１２の主面５１２ａに沿った方向である矢印Ｅ方向と矢印Ｆ方向とに交互に変位する屈曲振動モードで振動する。
【００６９】
パッケージベース５８０は、平面視において、外形形状が略矩形に形成されている。
パッケージベース５８０には、セラミックグリーンシートを成形して焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。
【００７０】
パッケージベース５８０の内底面５８２には、内部電極５２１が形成され、エポキシ系、シリコン系、ポリイミド系などの導電性接着剤５６０を介して圧電振動片５１０の基部５１１が支持（固定）され、圧電振動片５１０が搭載されている。なお、圧電振動片５１０の固定には、導電性接着剤５６０に代えて、はんだ、バンプなどの接合部材を用いてもよい。
圧電振動片５１０は、励振電極と電気的に接続されているマウント電極（不図示）が基部５１１に形成され、各マウント電極が内部電極５２１と重なるように搭載されている。  これにより、圧電振動子５は、圧電振動片５１０の励振電極と内部電極５２１とが電気的に接続される。
【００７１】
リッド５２０は、平面視において、係止部５２４を除いて外形形状が略矩形に形成されている。リッド５２０には、コバールなどの金属が用いられている。
リッド５２０は、前述したように、リッド５２０の外周の、パッケージベース５８０を挟んで梁５１８の反対側から延出し、平面視において、支持体５４０と重なる係止部５２４を有している。なお、リッド５２０の係止部５２４と支持体５４０とは、接合されていない。
また、リッド５２０の係止部５２４と支持体５４０との間には、両者の寸法のばらつきを吸収するために隙間を設けてもよい。ここでは、リッド５２０とパッケージベース５８０とを接合する接合部材５６５の厚み分の隙間が設けられている。
【００７２】
パッケージベース５８０にリッド５２０が接合されて成るパッケージ５０９の内部空間５０３は、気密に保持された真空状態となっている。
なお、圧電振動子５と外部の機器５５０などとの電気的な接続は、図示しないリード線などで行われる。
【００７３】
この構成によれば、第３の実施形態の圧電振動子５は、圧電振動子５の本体（圧電振動子５の支持体５４０を除く部分）が、梁５１８によって支持体５４０に片持ち支持され、リッド５２０の係止部５２４が支持体５４０に重なり、支持体５４０に係止されるストッパーとなることから、片持ち支持構造をとりながら片持ち支持による圧電振動子５の本体の自由端側（リッド５２０の係止部５２４側）の矢印Ｇ方向の変位を抑制することができる。
このことから、圧電振動子５は、外部から衝撃が加わった際に、圧電振動子５の本体などに発生する応力を緩和し、この応力に起因する圧電振動片５１０の共振周波数の変化による周波数特性の劣化を抑制しつつ、梁５１８などの片持ち支持部分の破損を低減できる。
【００７４】
（変形例）
ここで、第３の実施形態の圧電振動子５の変形例について説明する。
図９は、第３の実施形態の変形例の圧電発振器の概略構成を示す模式図である。図９（ａ）は、リッド側から俯瞰した模式平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＨ−Ｈ線での模式断面図である。なお、平面図では、理解を容易にするためにリッドを透視した状態で示し、リッドの外形を２点鎖線で表している。
なお、第３の実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７５】
図９に示すように、圧電発振器６は、圧電振動片５１０を共振させる発振回路部を有するＩＣチップ６７０を、パッケージ５０９の内部空間５０３に備えている。
具体的には、ＩＣチップ６７０は、パッケージベース５８０の内底面５８２に固定され、ワイヤーボンディングなどで図示しない内部配線と電気的に接続されている。
これにより、ＩＣチップ６７０は、内部電極５２１を介して圧電振動片５１０の励振電極と電気的に接続される。
これらにより、圧電発振器６は、ＩＣチップ６７０に外部から入力される駆動信号によって圧電振動片５１０を駆動（共振）させ、共振信号（発振信号）を出力することができる。
【００７６】
これによれば、圧電発振器６は、圧電振動子５に、圧電振動片５１０を共振させる発振回路部を有するＩＣチップ６７０を加えた構成であることから、圧電振動子５と同様に、外部から衝撃が加わった際に、圧電発振器６の本体などに発生する応力を緩和し、この応力に起因する圧電振動片５１０の共振周波数の変化による周波数特性の劣化を抑制しつつ、梁５１８などの片持ち支持部分の破損を低減できる。
【００７７】
なお、ＩＣチップ６７０は、フリップチップ実装によって内部配線と電気的に接続されてもよい。
また、圧電発振器６は、パッケージベース５８０をシリコン基板で形成し、このシリコン基板内にＩＣチップ６７０を一体で形成（集積回路を形成）する構成としてもよい。
またベース層３０においてもシリコン基板で形成し、このシリコン基板内にＩＣチップを一体形成（集積回路を形成）する構成としてもよい。
【００７８】
なお、上記各実施形態及び各変形例では、双音叉素子１５及び圧電振動片５１０の材料に水晶を用いたが、これに限定するものではなく、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電性を有する材料を用いてもよい。
また、圧電振動片５１０は、音叉型に限定するものではなく、ＡＴカット型やＳＡＷ（弾性表面波）振動片としてもよい。
なお、第１の実施形態の各変形例は、第２の実施形態、第３の実施形態及び第３の実施形態の変形例にも適用できる。
また、圧電デバイスとして、ジャイロセンサーや、加速度センサーなどにも上記実施形態や各変形例を適用できる。
【符号の説明】
【００７９】
１…電子デバイスとしての圧力センサー、３…内部空間、１０…基板としての感圧素子層、１０ａ…開口部、１１…一方の主面、１２…他方の主面、１３…感圧部としての振動片部、１４…基部、１５…感圧素子としての双音叉素子、１６…枠部、１６ａ…辺、１７…梁部、１８…梁、２０…蓋体としてのダイヤフラム層、２１…平板部、２２…枠部、２４…係止部、３０…蓋体としてのベース層、３１…凹部、３２…外周枠部、３３…係止部、４０…支持体。
【図１】
2011038820.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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