(57)【要約】【課題】本発明は、熱膨張差の歪による周波数の変動が少なく、小型で生産性が高い圧電デバイスを提供する。【解決手段】圧電デバイス１００は、所定の周波数で振動する圧電振動片１０と、圧電振動片を搭載するための一対の電極パッド４１ａ、４１ｂを第３面に有するとともに、第３面の反対側の第４面に一対の端子を有する支持台４０と、圧電振動片を発振させる発振回路又は圧電振動片の周囲の温度を測定するサーミスタを内蔵する集積回路素子２０と、配線が成形された第５面に支持台及び集積回路素子を搭載するとともに、第５面の反対側の第６面に外部端子を有する配線基板３０と、圧電振動片、支持台及び集積回路素子を気密封止する蓋体５０と、を備える。また、圧電振動片は、その圧電振動片の長手方向を配線基板の長方形の長手方向になるように支持台に搭載されるとともに、集積回路素子が圧電振動片と配線基板との間に配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面とこの第１面の反対側の第２面とを有し、所定の周波数で振動する圧電振動片と、
前記圧電振動片を搭載するための一対の電極パッドを第３面に有するとともに、前記第３面の反対側の第４面に一対の端子を有する支持台と、
前記圧電振動片を発振させる発振回路又は前記圧電振動片の周囲の温度を測定するサーミスタを内蔵する集積回路素子と、
配線が形成された第５面に前記支持台及び前記集積回路素子を搭載するとともに、前記第５面の反対側の第６面に外部端子を有し、前記第５面から前記第６面方向に見て長方形状の配線基板と、
前記圧電振動片、前記支持台及び前記集積回路素子を気密封止する箱形状の蓋体と、を備え、
前記圧電振動片は、その圧電振動片の長手方向を前記配線基板の長方形の長手方向になるように前記支持台に搭載されるとともに、前記集積回路素子は前記圧電振動片と前記配線基板との間に配置される圧電デバイス。
【請求項２】
前記配線基板は、前記第５面と前記第６面とをつなぐ側面に、前記圧電振動片の振動を検査する検査端子を有する請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記支持台は、前記圧電振動片の熱膨張率と同じ熱膨張材料で形成され、
前記第３面の一対の電極パッドは、前記配線基板の長方形の短手方向に並んで形成され、
前記第４面の一対の端子は、前記配線基板の長方形の長手方向に並んで形成される請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記支持台は、前記第３面から前記第４面方向に見て長方形状であり、
前記第４面の一対の端子は、前記支持台の短手方向の中心線状に形成される請求項３に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記支持台は、前記第３面から前記第４面方向に見て長方形状であり、
前記第３面の一対の電極パッドは、前記支持台の一方の長辺近傍に形成される請求項３に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記蓋体は金属材料で形成されており、
前記配線基板はセラミック材料で形成されており、
前記金属材料の前記蓋体の端部と前記セラミック材料の前記配線基板とが、シーム溶接、樹脂もしくはガラス材料により封止されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記第５面の前記配線と前記第６面の外部端子とが、貫通配線で接続されている請求項１から請求項６のいずれか一項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、圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスを技術分野とし、特に膨張係数差による振動特性への影響を排除するとともに生産性の優れた表面実装型の圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
生産性の優れた表面実装型の圧電デバイスに関する発明がいくつか提案されている。特許文献１に開示される圧電デバイスは、セラミック製の基板と箱形状の金属カバーとを使って、小型化且つ生産性を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１１６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示される圧電デバイスは、セラミック製の基板に導電性接着剤を塗布してその上に圧電振動片を搭載している。このため、圧電振動片と基板との間隔が非常に狭く、片持タイプの圧電振動片であると、導電性接着剤が固化するまでに圧電振動片が自重で傾いて基板に接してしまうことがある。また、発振回路を含む集積回路などを配置するスペースも少ない。また圧電振動片は、圧電振動片と基板との熱膨張差による歪で周波数が変動しやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点の圧電デバイスは、第１面とこの第１面の反対側の第２面とを有し、所定の周波数で振動する圧電振動片と、圧電振動片を搭載するための一対の電極パッドを第３面に有するとともに、第３面の反対側の第４面に一対の端子を有する支持台と、圧電振動片を発振させる発振回路又は圧電振動片の周囲の温度を測定するサーミスタを内蔵する集積回路素子と、配線が成形された第５面に支持台及び集積回路素子を搭載するとともに、第５面の反対側の第６面に外部端子を有し、第５面から第６面方向に見て長方形状の配線基板と、圧電振動片、支持台及び集積回路素子を気密封止する箱形状の蓋体と、を備える。また、圧電振動片は、その圧電振動片の長手方向を配線基板の長方形の長手方向になるように支持台に搭載されるとともに、集積回路素子が圧電振動片と配線基板との間に配置されていることを特徴としている。
【０００６】
第２の観点の圧電デバイスは、第１の観点に記載の圧電デバイスにおいて、配線基板が、第５面と第６面とをつなぐ側面に、圧電振動片の振動を検査する検査端子を有することを特徴としている。
【０００７】
第３の観点の圧電デバイスは、第１の観点又は第２の観点に記載の圧電デバイスにおいて、支持台が、圧電振動片の熱膨張率と同じ熱膨張材料で成形され、第３面の一対の電極パッドが、配線基板の長方形の短手方向に並んで成形され、第４面の一対の端子が、配線基板の長方形の長手方向に並んで成形されていることを特徴としている。
【０００８】
第４の観点の圧電デバイスは、第３の観点に記載の圧電デバイスにおいて、支持台が、第３面から第４面方向に見て長方形状であり、第４面の一対の端子は、支持台の短手方向の中心線状に成形されていることを特徴としている。
【０００９】
第５の観点の圧電デバイスは、第３の観点に記載の圧電デバイスにおいて、支持台が、第３面から第４面方向に見て長方形状であり、第３面の一対の電極パッドが、支持台の一方の長辺近傍に成形されていることを特徴としている。
【００１０】
第６の観点の圧電デバイスは、第１の観点から第５の観点に記載のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、蓋体が金属材料で成形されており、配線基板がセラミック材料で成形されており、金属材料の蓋体の端部とセラミック材料の配線基板とが、シーム溶接、樹脂もしくはガラス材料により封止されていることを特徴としている。
【００１１】
第７の観点の圧電デバイスは、第１の観点から第６の観点に記載のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、第５面の配線と第６面の外部端子とが、貫通配線で接続されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の圧電デバイスによれば、熱膨張差の歪による周波数の変動が少なく、小型で生産性が高い圧電デバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】圧電デバイス１００の構造を示す分解斜視図である。
【図２】支持台４０の斜視図である。
【図３】（ａ）は、支持台４０の上面図である。  （ｂ）は、支持台４０の下面図である。
【図４】（ａ）は、基板３０の上面図である。  （ｂ）は、基板３０の下面図である。
【図５】図４（ａ）のＡ−Ａ断面の圧電デバイス１００を示した図である。
【図６】図４（ａ）のＢ−Ｂ断面の圧電デバイス１００を示した図である。
【図７】（ａ）は、支持台１４０の斜視図である。  （ｂ）は、支持台２４０の斜視図である。  （ｃ）は、支持台３４０の斜視図である。
【図８】圧電デバイス２００の分解斜視図である。
【図９】（ａ）は、基板１３０の上面図である。  （ｂ）は、基板１３０の下面図である。
【図１０】図９（ａ）のＣ−Ｃ断面の圧電デバイス２００を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１から図６を使用して第１実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態にかかわる圧電デバイス１００の分解斜視図である。図１では圧電デバイス１００の構成が分かりやすいよう蓋体５０及び圧電振動片１０を離して図示している。
【００１６】
図１に示されるように、圧電デバイス１００は、集積回路素子２０と、支持台４０と、集積回路素子２０及び支持台４０を配置して保持する基板３０と、支持台４０の上部に配置する圧電振動片１０と、これらを気密封止する蓋体５０と、で構成している。
【００１７】
圧電デバイス１００は、図示されるようにその外形が長方形状の略立方体である。本明細書では、圧電デバイス１００の長手方向をＹ軸とし、短手方向をＸ軸とし、高さ方向をＺ軸として説明する。
【００１８】
圧電デバイス１００の製造は、例えばシート上に複数の圧電デバイス１００を形成していくシート工法により形成される。シート工法では、まず、セラミック材料等で構成され複数の基板３０が連結して形成されたシート（不図示）の各基板３０上に支持台４０と集積回路素子２０とを配置し、支持台４０の上に圧電振動片１０を配置して、それぞれを電気的に接続して固定する。その後、圧電デバイス１００は蓋体５０が圧電振動片１０、集積回路素子２０、及び支持台４０を覆うように配置され、内部を気密にして封止される。最後に、シートが切断されて、個々の圧電デバイス１００に分割される。
【００１９】
圧電振動片１０は、例えば厚みすべり振動するＡＴカット等の水晶片からなり、その外形が長方形状の平板に成形されている。圧電振動片１０は、圧電デバイス１００と同様に長手方向がＹ軸となり、短手方向がＸ軸となり、高さ方向がＺ軸とする。圧電振動片１０は、水晶のみならず、例えばタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなど又は圧電セラミックを含む圧電材を使用することもできる。
【００２０】
圧電振動片１０の上面（第１面）及び下面（第２面）には、それぞれ電圧によって励振する励振電極１１と、支持台４０に接続する接続電極１２と、励振電極１１から接続電極１２（１２ａ，１２ｂ）まで引き出す引出電極１３とが成形されている。２個の接続電極１２ａ、１２ｂの片面は、その下部に配置した支持台４０の上面に成形された一対の第１電極パッド４１（図１、図２、図３を参照）に対して電気的に接合する。なお、励振電極１１、接続電極１２及び引出電極１３は、真空蒸着法やスパッタリング法により成形される。
【００２１】
圧電振動片１０の接続電極１２は、長手方向である−Ｙ軸方向の端部に成形され、後述する支持台４０の短手方向の中央部に成形された第１電極パッド４１に接合する。
【００２２】
第１導電体Ｄ１は、導電性シリコン系樹脂、導電性ウレタン系樹脂などである。第１導電体Ｄ１は、Ａｕなどの金属バンプ、または、ＡｕやＡｕ−Ｓｎ合金、半田等の金属から成るロウ材であってもよい。
【００２３】
図２は支持台４０の斜視図である。支持台４０は、圧電振動片１０の熱膨張率と同じ熱膨張材料又は熱膨張率の差の小さい材料が使われる。圧電振動片１０がＡＴカットまたはＧＴカットの水晶材であれば、同じカット方向のＡＴカットまたはＧＴカット水晶材が使われることが好ましい。図２に示されるように、支持台４０は、その外形が長方形状の直方体に成形されている。支持台４０は、圧電デバイス１００の長手、短手方向と逆になり、長手方向がＸ軸となり、短手方向がＹ軸となる。高さ方向は同じくＺ軸になる。直方体の支持台４０に、第１電極パッド４１、第１接続端子４２及び電極パターン４３が成形される。第１電極パッド４１、第１接続端子４２、及び電極パターン４３は真空蒸着法やスパッタリング法などにより成形する。
【００２４】
図３（ａ）は、支持台４０の上面（第３面）を図示している。図３（ｂ）は支持台４０の下面（第４面）を図示している。支持台４０の上面（＋Ｚ軸方向）は、図３（ａ）に示されるように、２個の第１電極パッド４１ａ、４１ｂが成形されている。第１電極パッド４１ａと第１電極パッド４１ｂとの中心を結ぶ中心線Ｘ１はＸ軸と平行に成形され、支持台４０のＹ軸方向の略中心を通過する。また、第１電極パッド４１ａと第１電極パッド４１ｂとはＸ軸方向のそれぞれの端部に成形され、上部に載置する圧電振動片１０の接続電極１２ａ及び接続電極１２ｂに対応する位置に成形される。
【００２５】
第１導電体Ｄ１により、第１電極パッド４１ａは接続電極１２ａと接合し、第１電極パッド４１ｂは接続電極１２ｂと接合する。接続電極１２と第１電極パッド４１との電気的な接続は、第１電極パッド４１に第１導電体Ｄ１である導電性接着剤を盛り付け、その上に接続電極１２を載置する。その後、熱処理することで導電性接着剤を硬化させて圧電振動片１０を固定する。圧電振動片１０は片持ち支持される。
【００２６】
支持台４０の下面（−Ｚ軸方向）は、図３（ｂ）に示されるように、２個の第１接続端子４２ａ、第１接続端子４２ｂが成形されている。第１接続端子４２ａと第１接続端子４２ｂとの中心を結ぶ中心線Ｙ１はＹ軸と平行に成形され、長手方向（Ｘ軸）の略中心を通過する。また、第１接続端子４２ａと第１接続端子４２ｂとは短手方向（Ｙ軸）の端部に成形されている。
【００２７】
第１電極パッド４１ａは電極パターン４３を介して第１接続端子４２ａと接続し、第１電極パッド４１ｂは電極パターン４３を介して第１接続端子４２ｂと接合する。
【００２８】
第１接続端子４２ａ及び第１接続端子４２ｂは、下方に配置された基板３０（図６を参照）の上面（第５面）に導電性接着剤で接続する。
【００２９】
支持台４０は、圧電振動片１０と同じ材料又は熱膨張率の差が小さい材料で成形されることにより、圧電振動片１０と支持台４０との熱膨張差に起因する周波数変動が発生しにくい。また圧電振動片１０が水晶であれば同じカット方向の水晶材料を使うため熱膨張率は同じとなる。さらに、支持台４０の中心線Ｘ１と中心線Ｙ１とは、図２で示されるように、Ｚ軸方向から見て直交している。支持台４０のＹ軸方向の熱膨張により第１接続端子４２ａと第１接続端子４２ｂとの距離間が伸び縮んで応力が発生しても、Ｚ軸方向から見てＹ軸が直交するＸ軸方向の位置に第１電極パッド４１ａ及び第１電極パッド４１ｂが成形されているため、圧電振動片１０は応力の影響を受け難い。これにより、第１実施形態の圧電デバイス１００は、周波数の変動が少ない。
【００３０】
集積回路素子２０は、直方体に成形されたベアチップの１チップ集積回路素子を用いている。集積回路素子２０は圧電振動片１０の励振電極１１の下部近傍に配置される。圧電デバイス１００は圧電振動片１０を支持台４０に固定するため、圧電振動片１０の下部に集積回路素子２０を配置するのに必要な空間が確保される。
【００３１】
集積回路素子２０内には、周囲の温度状態を検知するサーミスタ等の感温素子、圧電振動片１０の温度特性を補償する温度補償データを格納するとともに該温度補償データに基づいて圧電振動片１０の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、又は発振回路等の電子回路が設けられている。
【００３２】
図４（ａ）は、基板３０の上面（第５面）を図示してある。位置関係が分かりやすいように、図４（ａ）の破線で示した領域は、その上部に載置される支持台４０、圧電振動片１０、集積回路素子２０、及びその第２接続端子２１の位置を示している。図４（ｂ）は基板３０の下面（第６面）を図示してある。図５は図４（ａ）の基板３０におけるＡ−Ａ断面の圧電デバイス１００を示した図である。図６は図４（ａ）の基板３０におけるＢ−Ｂ断面の圧電デバイス１００を示した図である。
【００３３】
集積回路素子２０の下面は、図４及び図５に示されるように、６個の第２接続端子２１ａ〜２１ｆが成形されている。集積回路素子２０は第２接続端子２１を基板３０に向け、基板３０の第２電極パッド３３に重なるよう配置する。第２接続端子２１と第２電極パッド３３とは、フリップチップボンディングの手法で接続する。
【００３４】
基板３０の主構造材は、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やガラス等の無機材料から成形されている。図１及び図４に示されるように、基板３０は平面視で平板の直方体である。
【００３５】
基板３０には、基板３０の上面から下面を貫通する５個の貫通電極３２、８個の第２電極パッド３３、及び電極パターン３５が形成される。基板３０の上面が示される図４（ａ）では、５個の貫通電極３２が貫通電極３２ａ〜３２ｅ、８個の第２電極パッド３３が第２電極パッド３３ａ〜３３ｈとして示されている。また、基板３０の外周にはメタライズ層３９ａが形成され、メタライズ層３９ａ上にはシールリング３９ｂが配置される。また、基板３０の四隅の側面には基板３０の内側に凹むようにキャスタレーション３８ａが形成され、＋Ｙ軸側、−Ｙ軸側の側面の中央の側面には基板３０の内側に凹むようにキャスタレーション３８ｂが形成されている。
【００３６】
８個の第２電極パッド３３は、図５及び図６で示されるように、その上部に載置する支持台４０の２個の第１接続端子４２及び集積回路素子２０の６個の第２接続端子２１に第２導電体Ｄ２を用いて接合される。支持台４０の２個の第１接続端子４２との接合は、例えば、導電性接着剤を介して行う。集積回路素子２０の６個の第２接続端子２１との接合は、例えばフリップチップボンディングの手法があり、この手法により集積回路素子２０の各端子が第２電極パッド３３に電気的に接続され、集積回路素子２０が基板３０に固定される。フリップチップボンディングは、例えば第２導電体Ｄ２に金バンプ（又はＡｕボール）を用いたＡｕ−Ａｕ接合方式により第２電極パッド３３と、第２接続端子２１とを融着・接合する。フリップチップボンディングに用いられる金属はＡｕが代表的であるが、用いられる金属はＡｕに限られない。なお、第２導電体Ｄ２は、導電性シリコン系樹脂、導電性ウレタン系樹脂などの樹脂、Ａｕ−Ｓｎ合金、半田等の金属から成るロウ材であってもよい。
【００３７】
具体的には、第１接続端子４２ａは第２電極パッド３３ｈと接合し、第１接続端子４２ｂは第２電極パッド３３ｇと接続する。第２接続端子２１ａは第２電極パッド３３ａと接続し、同様に、第２接続端子２１ｂは第２電極パッド３３ｂと接続し、第２接続端子２１ｃは第２電極パッド３３ｃと接続し、第２接続端子２１ｄは第２電極パッド３３ｄと接続し、第２接続端子２１ｅは第２電極パッド３３ｅと接続し、第２接続端子２１ｆは第２電極パッド３３ｆと接続する。なお、図５の断面図は、図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面であり第２電極パッド３３ｃ、３３ｄ、及び３３ｆの断面が示されている。また、なお、図６の断面図は、図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面であり第２電極パッド３３ｇ及び３３ｈの断面が示されている。
【００３８】
５個の貫通電極３２ａ〜３２ｅは、図６で示されるように、基板３０の上面から下面を貫通し、基板３０の上面の電極パターン３５と基板３０の下面の外部接続用電極端子３４ａ〜３４ｄ，３６ａ，３６ｂとを接続する。なお、図６の断面図では、貫通電極３２ｄ、３２ｅの断面が示されている。
【００３９】
電極パターン３５は、シールリング３９ｂの内側に成形された第２電極パッド３３と貫通電極３２とを電気的に接続する。また、電極パターン３５は、第２電極パッド３３と第２電極パッド３３とを電気的に接続するための内部接続用のパターン、及び第２電極パッド３３からシールリング３９ｂの外側の−Ｘ軸側の＋Ｙ軸側のキャスタレーション３８ａの側面に成形された側面電極３７ｃ（図１を参照）に接続するための外部接続用のパターンとして成形されている。
【００４０】
シールリング３９ｂは、基板に設けられたメタライズ層３９ａに、銀ろう付けした後、シームウエルド法によって、金属製のリッド（金属蓋）をシールリングに溶接（シーム溶接）する。
【００４１】
基板３０の下面には、図４（ｂ）で示されるように、上述した５個の貫通電極３２ａ〜３２ｅ、６個の外部接続用電極端子３４ａ〜３４ｄ，３６ａ，３６ｂ、及び電極パターン３５が成形される。外部接続用電極端子のうち四隅の４個の外部接続用電極端子は、それぞれ電圧が入力される電源電圧端子３４ａ、発振信号を出力する発振出力端子３４ｂ、発振周波数を制御する発振制御端子３４ｃ、アースであるアース端子３４ｄ、として機能する。短手方向の両端中央部の外部接続用電極端子は、検査用端子３６ａ、３６ｂとして機能する。検査用端子３６ａ、３６ｂは圧電振動片１０の振動特性を検査する端子である。なお、検査用端子３６ａ、３６ｂは後述する側面電極３７ａ、３７ｂと接続して、気密封止された圧電デバイス１００の側面で圧電振動片１０の振動特性を検査することが可能となっている。
【００４２】
基板３０の側面には、図１に示されるように、基板３０の外周に３個の側面電極３７ａ〜３７ｃが成形される。側面電極３７ｃは基板３０の上面のシールリング３９ｂと接続し、図４（ｂ）に示された基板３０の下面のアース端子３４ｄと接続する。側面電極３７ａ、３７ｂは、キャスタレーション３８ｂに形成されている。また、図６に示されるように、側面電極３７ａ、３７ｂは基板３０の下面の検査用端子３６ａ、３６ｂとそれぞれ接続し、基板３０の上面のシールリング３９ｂと接続しないよう成形される。
【００４３】
基板３０の上面の接続経路は、第２接続端子２１ａが第２電極パッド３３ａ、電極パターン３５を通り貫通電極３２ａへ接続する。同様に、第２接続端子２１ｂは第２電極パッド３３ｂ、電極パターン３５を通り貫通電極３２ｂへ、第２接続端子２１ｃは第２電極パッド３３ｃ、電極パターン３５を通り貫通電極３２ｃへ接続する。第２接続端子２１ｄは第２電極パッド３３ｄ、電極パターン３５を通りシールリング３９ｂと接合する。第２接続端子２１ｅは第２電極パッド３３ｅ、電極パターン３５を通り、第２電極パッド３３ｈ、さらに電極パターン３５を通り、貫通電極３２ｄへ接続する。第２接続端子２１ｆは第２電極パッド３３ｆ、一方の電極パターン３５を通り、第２電極パッド３３ｇへ接続する。また、第２接続端子２１ｆは、他方の電極パターン３５を通り、貫通電極３２ｅへ接続する。
【００４４】
基板３０の下面の接続経路は、貫通電極３２ａが直接に電源電圧端子３４ａへ接続する。同様に、貫通電極３２ｂは直接に発振出力端子３４ｂへ、貫通電極３２ｃは直接に発振制御端子３４ｃへ接続する。貫通電極３２ｄは直接に検査用端子３６ａへ、貫通電極３２ｅは直接に検査用端子３６ｂへ接続する。側面電極３７ｃは電極パターン３５を通りアース端子３４ｄへ接続する。なお、検査用端子３６ａは側面電極３７ａに接続し、検査用端子３６ｂは側面電極３７ｂに接続して圧電振動片１０の振動特性を検査する端子として利用する。
【００４５】
上述した第２電極パッド３３、電極パターン３５、側面電極３７、及び外部接続用電極端子は、例えばタングステンやモリブデンのメタライズ層の上部にニッケルメッキと金メッキで成形する。
【００４６】
図１、図５及び図６で示されるように、蓋体５０は凹状に成形され、開口面を下にして配置される。蓋体５０は、例えば、４２アロイやコバール、リン青銅等の金属から成る厚さ０．１ｍｍ以下の金属平板を材料とし、金属平板をプレス加工等によって凹状とする。開口面の断端はフランジ５１を成形する。
【００４７】
蓋体５０はシールリング３９ｂに載置され気密封止する。蓋体５０は気密封止の際にシールリング３９ｂと電気的に接続される。シールリング３９ｂは側面電極３７ｃを介してアース端子３４ｄと接続するため蓋体５０に発生した電位はグランド電位に保持される。これにより、蓋体５０の電磁シールド効果によって、圧電振動片１０は外部からの不要な電気的作用、例えばノイズ等から良好に保護される。
【００４８】
蓋体５０の気密封止は、基板３０に圧電振動片１０、支持台４０及び集積回路素子２０が接合された後に、窒素雰囲気、または真空中でシールリング３９ｂに蓋体５０を載置し、パラレルシーム接合等のシーム溶接を行うことによってなされる。なお、気密封止にはその他のビーム溶接、雰囲気加熱等の手法を用いてもよい。すなわち、シーム溶接の代わりに、シールリングを用いないダイレクトシーム、又はレーザ、高周波加熱等を用いたＡｕ−Ｓｎなどのロウ材による封止が行われても良い。
【００４９】
（変形例）
本変形例では、第１実施形態で示された支持台４０に形成される第１電極パッド４１及び第１接続端子４２の位置を変えた場合を示す。以下はその変更点を記載する。
【００５０】
図７（ａ）は、支持台１４０の斜視図であり、図７（ｂ）は、支持台２４０の斜視図であり、図７（ｃ）は、支持台３４０の斜視図である。
【００５１】
図７（ａ）で示されるように、支持台１４０は、第１実施形態と同様に水晶材で成形され、その外形が長方形状の直方体に成形されている。支持台１４０は、長手方向がＸ軸となり、短手方向がＹ軸となり、高さ方向がＺ軸となる。
【００５２】
支持台１４０の上面に成形される２個の第１電極パッド４１ａ、第１電極パッド４１ｂは、−Ｙ軸方向の端部に成形される。中心線Ｘ１は第１電極パッド４１ａと第１電極パッド４１ｂとの中心を結ぶ。
【００５３】
支持台１４０の下面の２個の第１接続端子４２ａ、第１接続端子４２ｂは、第１実施形態と同様である。中心線Ｙ１は第１接続端子４２ａと第１接続端子４２ｂとの中心を結ぶ。
【００５４】
支持台１４０の中心線Ｘ１と中心線Ｙ１とは、Ｚ軸方向から見てＸ軸中央の−Ｙ軸方向の端部近傍で直交する。第１電極パッド４１を−Ｙ軸方向の端部に成形することにより、圧電振動片１０の面積を広く確保することができるため、圧電デバイス１００の振動はより安定する。
【００５５】
図７（ｂ）で示されるように、支持台２４０は水晶材で成形され、その外形が長方形状の直方体に成形されている。支持台２４０は、長手方向がＸ軸となり、短手方向がＹ軸となり、高さ方向がＺ軸となる。支持台２４０には矩形の水晶材に第１電極パッド４１、第１接続端子４２、及び電極パターン４３を成形される。
【００５６】
支持台２４０の上面に成形される２個の第１電極パッド４１ａ、第１電極パッド４１ｂは、第１実施形態と同様である。中心線Ｘ１は第１電極パッド４１ａと第１電極パッド４１ｂとの中心を結ぶ。
【００５７】
支持台２４０の下面の２個の第１接続端子４２ａ、第１接続端子４２ｂは、−Ｘ軸方向の端部に成形される。中心線Ｙ１は第１接続端子４２ａと第１接続端子４２ｂとの中心を結ぶ。
【００５８】
支持台２４０の中心線Ｘ１と中心線Ｙ１とは、Ｚ軸方向から見てＹ軸中央の−Ｘ軸方向の端部近傍で直交する。
【００５９】
図７（ｃ）で示されるように、支持台３４０は水晶材で成形され、その外形が長方形状の直方体に成形されている。支持台３４０は、長手方向がＸ軸となり、短手方向がＹ軸となり、高さ方向がＺ軸となる。支持台３４０には矩形の水晶材に第１電極パッド４１、第１接続端子４２、及び電極パターン４３が形成される。
【００６０】
支持台３４０の上面に成形される２個の第１電極パッド４１ａ、第１電極パッド４１ｂは、図７（ａ）に示される支持台１４０と同じ位置に配置される。中心線Ｘ１は第１電極パッド４１ａと第１電極パッド４１ｂとの中心を結ぶ。
【００６１】
支持台３４０の下面の２個の第１接続端子４２ａ、第１接続端子４２ｂは、＋Ｘ軸方向の端部に成形される。中心線Ｙ１は第１接続端子４２ａと第１接続端子４２ｂとの中心を結ぶ。
【００６２】
支持台３４０の中心線Ｘ１と中心線Ｙ１とは、Ｚ軸方向から見て＋Ｘ軸方向の−Ｙ軸方向の隅で直交する。
【００６３】
本変形例で示された支持台１４０、支持台２４０、及び支持台３４０は、水晶材で成形することにより、圧電振動片１０と支持台４０との熱膨張差に起因する周波数変動がおきにくい。また、Ｚ軸方向から見て直交する位置に第１電極パッド４１の中心線Ｘ１及び第１接続端子４２の中心線Ｙ１を成形することで、圧電振動片１０は水晶材と膨張係数が異なる材料で成形された基板からの応力の影響も受けづらくすることができる。
【００６４】
上述した、支持台４０、支持台１４０、支持台２４０、及び支持台３４０は水晶材で成形している。それに、Ｚ軸方向から見て直交する位置に第１電極パッド４１の中心線Ｘ１及び第１接続端子４２の中心線Ｙ１を成形すれば、水晶材と膨張係数が異なる材料で成形された基板からの応力の影響も受けづらい圧電デバイス１００を提供できる。
【００６５】
以上に示された複数の支持台１４０、支持台２４０、及び支持台３４０で理解できるように、支持台に成形する第１電極パッド４１及び第１接続端子４２はＺ軸方向から見てその中心線Ｘ１と中心線Ｙ１とを直交して成形すればよい。このため支持台の変形例はこの限りでない。
【００６６】
（第２実施形態）
第２実施形態の圧電デバイス２００は基板１３０に貫通した電極を用いない。以下に、図８から図１０を使用して説明する。
【００６７】
図８は、本発明の実施形態にかかる圧電デバイス２００の分解斜視図である。なお、図８では圧電デバイス２００の構成が分かりやすいよう蓋体１５０及び圧電振動片１０を離して図示している。図９（ａ）は基板１３０の上面を図示してある。なお、図９（ａ）の破線で示した領域は、その上部に載置する圧電振動片１０、支持台４０、集積回路素子２０及びその第２接続端子２１の位置を示している。図９（ｂ）は基板１３０の下面を図示してある。図１０は図９（ａ）のＣ−Ｃ断面の圧電デバイス２００を示した図である。
【００６８】
図８に示されるように、圧電デバイス２００は、圧電振動片１０、支持台４０、及び集積回路素子２０を配置して保持する基板１３０と、基板１３０に配置保持した圧電振動片１０、支持台４０、及び集積回路素子２０を気密封止する蓋体１５０と、で構成されている。
【００６９】
圧電デバイス２００は、第１実施形態と同様にその外形が長方形状の略直方体である。また、圧電デバイス２００は長手方向がＹ軸とし、短手方向がＸ軸とし、高さ方向がＺ軸として説明する。
【００７０】
圧電デバイス２００は、本体筐体の基板１３０上に支持台４０と集積回路素子２０とを配置し、支持台４０の上に圧電振動片１０を配置して、それぞれを電気的に接続して固定する。その後、圧電デバイス２００では、蓋体１５０が圧電振動片１０、集積回路素子２０、及び支持台４０を覆うように配置され、内部を気密にして封止される。
【００７１】
支持台４０及び集積回路素子２０は、第１実施形態と同様に第１接続端子４２及び第２接続端子２１を下向き（基板１３０側）にして基板１３０に接合する。２個の第１接続端子４２と、６個の第２接続端子２１は基板１３０の８個の第２電極パッド１３３（図９（ａ）を参照）に接合する。
【００７２】
基板１３０の主構造材は、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や樹脂等の有機材料から成形され、図８及び図９に示されるように、平面視矩形状の直方体に成形する。
【００７３】
基板１３０の上面には、図９（ａ）に示されるように、８個の第２電極パッド１３３ａ〜１３３ｈ及び電極パターン１３５が形成される。また、基板１３０の上面の外周には第１封止材１３９ａが塗布される。
【００７４】
６個の第２電極パッド１３３ａ〜１３３ｆは、その上部に載置する集積回路素子２０の６個の第２接続端子２１ａ〜２１ｆと第２導電体Ｄ２を用いて接合される。また、支持台４０の２個の第２電極パッド１３３ｇ及び１３３ｈは第１接続端子４２ａ及び第１接続端子４２ｂと第２導電体Ｄ２を用いて接合される。
【００７５】
第１封止材１３９ａは帯状に形成され、また、基板１３０の外周を矩形形状に囲むように形成されている。図１０で示されるように、第１封止材１３９ａは非導電性のポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、または低融点ガラスを塗布することで、その下層を通過する電極パターン１３５に対して絶縁処理される。第１封止材１３９ａは塗布後に加熱して固化させる。絶縁処理しないと２以上の電極パターン１３５同士が短絡する可能性があり、さらには、第１封止材１３９ａが導電性材料であると、２以上の電極パターン１３５同士が短絡してしまう。
【００７６】
電極パターン１３５は、第１封止材１３９ａの内側に成形された第２電極パッド１３３と第２電極パッド１３３とを電気的に接続するための内部接続用のパターン、及び第２電極パッド１３３から第１封止材１３９ａの外側のキャスタレーション３８ａ、３８ｂの側面に形成された側面電極１３７ａ〜１３７ｆ（図８及び図９を参照）に接続するための外部接続用のパターンとして形成されている。
【００７７】
基板１３０の下面には、図９（ｂ）で示されるように、６個の側面電極１３７ａ〜１３７ｆ、４個の外部接続用電極端子１３４、及び電極パターン１３５が形成される。４個の外部接続用電極端子１３４は基板１３０の下面の四隅に形成され、それぞれ電圧が入力される電源電圧端子１３４ａ、発振信号を出力する発振出力端子１３４ｂ、発振周波数を制御する発振制御端子１３４ｃ、アースであるアース端子１３４ｄ、として機能する。
【００７８】
基板１３０の側面には、図８及び図９に示されるように、６個の側面電極１３７ａ〜１３７ｆが形成される。４隅の４個の側面電極１３７ａ〜１３７ｄは基板１３０の上面の電極パターン１３５から下面の電極パターン１３５を接続する電極として機能する。短手方向の中央部に形成される側面電極１３７ｅ及び側面電極１３７ｆは圧電振動片１０の振動特性を検査する端子として利用される。
【００７９】
基板１３０の上面の接続経路では、第２接続端子２１ａが第２電極パッド１３３ａ、電極パターン１３５を通り側面電極１３７ａへ接続される。以下同様に、第２接続端子２１ｂは第２電極パッド１３３ｂ、電極パターン１３５を通り側面電極１３７ｂへ、第２接続端子２１ｃは第２電極パッド１３３ｃ、電極パターン１３５を通り側面電極１３７ｃへ、第２接続端子２１ｄは第２電極パッド１３３ｄ、電極パターン１３５を通り側面電極１３７ｄへ接続される。第２接続端子２１ｅは、第２電極パッド１３３ｅ及び電極パターン１３５を通って第２電極パッド１３３ｈに接続され、さらに電極パターン１３５を通り、側面電極１３７ｅに接続される。第２接続端子２１ｆは、第２電極パッド１３３ｆ及び一方の電極パターン１３５を通って第２電極パッド１３３ｇに接続され、また、他方の電極パターン１３５を通り、側面電極１３７ｆに接続される。
【００８０】
基板１３０の下面の接続経路では、側面電極１３７ａが電極パターン１３５を通り電源電圧端子１３４ａへ接続する。以下同様に、側面電極１３７ｂは電極パターン１３５を通り発振出力端子１３４ｂに接続し、側面電極１３７ｃは電極パターン１３５を通り発振制御端子１３４ｃに接続し、側面電極３７ｄは電極パターン１３５を通りアース端子１３４ｄに接続する。
【００８１】
上述した第２電極パッド１３３、電極パターン１３５、側面電極１３７ａ〜１３７ｆ、及び外部接続用電極端子１３４は、例えばタングステンやモリブデンのメタライズ層の上部にニッケルメッキ及び金メッキで形成される。
【００８２】
蓋体１５０は凹状に成形され、開口面を下にして配置される。蓋体１５０は、例えば、４２アロイやコバール、リン青銅等の金属から成る厚さ０．１ｍｍ以下の金属平板を材料とし、金属平板をプレス加工等によって凹状とする。開口面の断端は金属平板の厚さと同等であり、フランジを成形しない。薄い金属で成形され、フランジを成形していない蓋体１５０は基板１３０の利用面積を増やす効果がある。第２実施形態の蓋体１５０はフランジを成形していないが、フランジを成形していてもよい。
【００８３】
蓋体１５０は、基板１３０に圧電振動片１０、支持台４０、及び集積回路素子２０が接合された後に、窒素雰囲気又は真空中で基板１３０に載置されて気密封止される。
【００８４】
蓋体１５０の気密封止は、図１０に示されるように、基板１３０の第１封止材１３９ａの上部にペースト状の第２封止材１３９ｂを塗布する。塗布後、蓋体１５０は第２封止材１３９ｂに載置して押圧し、その後、加熱処理することで気密封止する。
【００８５】
第２封止材１３９ｂには、非導電性のポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、又は低融点ガラスが使用され、ホットプレートや赤外線ランプ、各種レーザ等の光源による加熱により接合される。
【００８６】
以上のように、具体的な実施形態を説明してきたが、これらの実施形態に限定されるものではない。第２実施形態では、第１封止材１３９ａ及び第２封止材１３９ｂをそれぞれ塗布して封止したが、一回の非導電性の封止材の塗布だけであってもよい。また第２実施形態も、変形例で示された支持台１４０、支持台２４０、及び支持台３４０を使用することが可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０        …  圧電振動片
１１        …  励振電極
１２，１２ａ，１２ｂ        …  接続電極
１３        …  引出電極
２０        …  集積回路素子
２１，２１ａ〜２１ｆ        …  第２接続端子
３０，１３０        …  基板
３２，３２ａ〜３２ｅ        …  貫通電極
３３，３３ａ〜３３ｈ，１３３，１３３ａ〜１３３ｈ        …  第２電極パッド
３４ａ，１３４ａ      …  電源電圧端子
３４ｂ，１３４ｂ      …  発振出力端子
３４ｃ，１３４ｃ      …  発振制御端子
３４ｄ，１３４ｄ      …  アース端子
３５，１３５        …  電極パターン
３６ａ，３６ｂ，１３６        …  検査用端子
３７，１３７ａ〜１３７ｆ        …  側面電極
３８ａ，３８ｂ        …  キャスタレーション
３９ａ        …  メタライズ層
３９ｂ        …  シールリング
４０，１４０，２４０，３４０        …  支持台
４１，４１ａ，４１ｂ        …  第１電極パッド
４２，４２ａ，４２ｂ        …  第１接続端子
４３        …  電極パターン
５０，１５０        …  蓋体
５１        …  フランジ
１００，２００      …  圧電デバイス
１３９ａ    …  第１封止材
１３９ｂ    …  第２封止材
Ｄ１、Ｄ２        …  第１導電体、  第２導電体
Ｘ１、Ｙ１        …  中心線
【図１】
2015080039.tif 000003
【図２】
2015080039.tif 000004
【図３】
2015080039.tif 000005
【図４】
2015080039.tif 000006
【図５】
2015080039.tif 000007
【図６】
2015080039.tif 000008
【図７】
2015080039.tif 000009
【図８】
2015080039.tif 000010
【図９】
2015080039.tif 000011
【図１０】
2015080039.tif 000012