(57)【要約】【課題】本発明は、接合材に起因して発生する応力の影響が防がれた圧電振動片及び圧電デバイスを提供する。【解決手段】圧電振動片（１１０）は、導電性の接合材（１５２ａ、１５２ｂ）で固定される圧電振動片である。また、圧電振動片は、圧電材料により形成され、上面及び下面の両主面を有する基材（１１１）と、基材の上面に形成される第１励振電極（１１２ａ）と、基材の下面に形成される第２励振電極（１１２ｂ）と、上面に形成され、第１励振電極から引き出され、接合材で接合される第１接続領域（１１４ａ）を有する第１引出電極（１１３ａ）と、下面に形成され、第２励振電極から引き出され、接合材で接合される第２接続領域（１１４ｂ）を有する第２引出電極（１１３ｂ）と、を有する。さらに、第１接続領域と第２接続領域とは、少なくともその一部が第１励振電極及び第２励振電極から観て前後並びとなる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の接合材で固定される圧電振動片であって、
圧電材料により形成され、上面及び下面の両主面を有する基材と、
前記基材の前記上面に形成される第１励振電極と、
前記基材の前記下面に形成される第２励振電極と、
前記上面に形成され、前記第１励振電極から引き出され、前記接合材で接合される第１接続領域を有する第１引出電極と、
前記下面に形成され、前記第２励振電極から引き出され、前記接合材で接合される第２接続領域を有する第２引出電極と、を有し、
前記第１接続領域と前記第２接続領域とは、少なくともその一部が前記第１励振電極及び前記第２励振電極から観て前後並びとなる圧電振動片。
【請求項２】
導電性の接合材で固定される圧電振動片であって、
圧電材料により形成され、上面及び下面の両主面を有する基材と、
前記基材の前記上面に形成される第１励振電極と、
前記基材の前記下面に形成される第２励振電極と、
前記上面に形成され、前記第１励振電極から引き出され、前記接合材で接合される第１接続領域を有する第１引出電極と、
前記下面に形成され、前記第２励振電極から引き出され、前記接合材で接合される第２接続領域を有する第２引出電極と、を有し、
前記第１接続領域と前記第２接続領域とは、少なくともその一部が前記主面の法線方向から重なる圧電振動片。
【請求項３】
前記基材が一対の長辺及び一対の短辺からなる矩形形状になっており、
前記第１接続領域と前記第２接続領域とが、前記基材の前記長辺と前記短辺とがなす隅部に形成される請求項１及び請求項２に記載の圧電振動片。
【請求項４】
前記基材が一対の長辺及び一対の短辺からなる矩形形状になっており、
前記第１接続領域と前記第２接続領域とが前記基材の一方の前記短辺の中央に形成される請求項１及び請求項２に記載の圧電振動片。
【請求項５】
前記第１励振電極及び前記第２励振電極の中心から、前記第１接続領域と前記第２接続領域とが１つの直線上に配置されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧電振動片。
【請求項６】
前記接合材は第１接合材及び第２接合材を含み、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電振動片と、
前記圧電振動片を載置し、前記第１接続領域に前記第１接合材を介して導通する第１電極パッド及び前記第２接続領域に前記第２接合材を介して導通する第２電極パッドが形成されるパッケージと、を有する圧電デバイス。
【請求項７】
前記第１接合材は、導電性シリコン系樹脂、導電性ウレタン系樹脂、又は金属から成るロウ材であり、
前記第２接合材は、導電性シリコン系樹脂、導電性ウレタン系樹脂、金属から成るロウ材、又は金属バンプである請求項６に記載の圧電デバイス。
【請求項８】
前記パッケージの上面は一対の短辺を有する矩形形状に形成され、
前記パッケージが、前記パッケージの一方の短辺側に形成され、前記圧電振動片を載置し、前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドが形成される載置部と、前記パッケージの他方の短辺側に形成され、少なくとも一部が前記基材に上下方向に重なる枕部と、を有する請求項６又は請求項７に記載の圧電デバイス。
【請求項９】
前記載置部上には段差が形成され、前記第１電極パッドは前記第２電極パッドよりも高い位置に形成される請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項１０】
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を有する請求項６から請求項９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、接合材に起因して発生する応力の影響が防がれた圧電振動片、及び該圧電振動片を備える圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の励振電極を有し、一対の励振電極間に交番電圧をかけることにより所定の周波数が励振される圧電振動片が知られている。また、圧電振動片の各励振電極からは引出電極が引き出されており、該引出電極にそれぞれ導電性の接合材が接合されることにより圧電振動片がパッケージに載置されて圧電デバイスが形成される。圧電振動片においては、各励振電極に導電性の接合材を介して電圧がかけられるため、圧電振動片と導電性の接合材とは２箇所以上で接する。
【０００３】
このような圧電振動片では、導電性の接合材が接合する領域間に、環境温度の変化等により、圧電振動片とパッケージとの熱膨張係数の違いに起因した応力がかかる場合がある。この応力が圧電振動片の振動領域に影響を及ぼすことにより、圧電振動片の振動特性が悪化する。
【０００４】
これに対して、例えば特許文献１では、基板上に水晶振動片と同じ水晶材料で形成される台座水晶板を配置し、台座水晶板上に水晶振動片を配置することにより、基板と水晶振動片との間の熱膨張係数の違いに伴う応力の影響が水晶振動片に及ばないようにする旨が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−９８６７８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、引用文献１では、通常の水晶デバイスに台座水晶板を付加して用いるため、製造コストがかさむという問題がある。また、水晶デバイスでは、低背化、小型化が進んでいるが、台座水晶板を付加することにより水晶デバイスの大きさが大きくなるため、水晶デバイスの低背化、小型化の流れに逆らうことになる。
【０００７】
本発明は、接合材に起因して発生する応力の影響が防がれた圧電振動片及び圧電デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１観点の圧電振動片は、導電性の接合材で固定される圧電振動片である。また、圧電振動片は、圧電材料により形成され、上面及び下面の両主面を有する基材と、基材の上面に形成される第１励振電極と、基材の下面に形成される第２励振電極と、上面に形成され、第１励振電極から引き出され、接合材で接合される第１接続領域を有する第１引出電極と、下面に形成され、第２励振電極から引き出され、接合材で接合される第２接続領域を有する第２引出電極と、を有する。さらに、第１接続領域と第２接続領域とは、少なくともその一部が第１励振電極及び第２励振電極から観て前後並びとなる。
【０００９】
第２観点の圧電振動片は、導電性の接合材で固定される圧電振動片である。また、圧電振動片は、圧電材料により形成され、上面及び下面の両主面を有する基材と、基材の上面に形成される第１励振電極と、基材の下面に形成される第２励振電極と、上面に形成され、第１励振電極から引き出され、接合材で接合される第１接続領域を有する第１引出電極と、下面に形成され、第２励振電極から引き出され、接合材で接合される第２接続領域を有する第２引出電極と、を有する。さらに、第１接続領域と第２接続領域とは、少なくともその一部が主面の法線方向から重なる。
【００１０】
第３観点の圧電振動片は、第１観点及び第２観点において、基材が一対の長辺及び一対の短辺からなる矩形形状になっており、第１接続領域と第２接続領域とが、基材の長辺と短辺とがなす隅部に形成される。
【００１１】
第４観点の圧電振動片は、第１観点及び第２観点において、基材が一対の長辺及び一対の短辺からなる矩形形状になっており、第１接続領域と第２接続領域とが基材の一方の短辺の中央に形成される。
【００１２】
第５観点の圧電振動片は、第１観点から第４観点において、第１励振電極及び第２励振電極の中心から、第１接続領域と第２接続領域とが１つの直線上に配置されている。
【００１３】
第６観点の圧電デバイスは、接合材が第１接合材及び第２接合材を含み、第１観点から第５観点の圧電振動片と、圧電振動片を載置し、第１接続領域に第１接合材を介して導通する第１電極パッド及び第２接続領域に第２接合材を介して導通する第２電極パッドが形成されるパッケージと、を有する。
【００１４】
第７観点の圧電デバイスは、第６観点において、第１接合材が、導電性シリコン系樹脂、導電性ウレタン系樹脂、又は金属から成るロウ材であり、第２接合材が、導電性シリコン系樹脂、導電性ウレタン系樹脂、金属から成るロウ材、又は金属バンプである。
【００１５】
第８観点の圧電デバイスは、第６観点及び第７観点において、パッケージの上面が一対の短辺を有する矩形形状に形成される。また、パッケージは、パッケージの一方の短辺側に形成され、圧電振動片を載置し、第１電極パッド及び第２電極パッドが形成される載置部と、パッケージの他方の短辺側に形成され、少なくとも一部が基材に上下方向に重なる枕部と、を有する。
【００１６】
第９観点の圧電デバイスは、第６観点から第８観点において、載置部上には段差が形成され、第１電極パッドが第２電極パッドよりも高い位置に形成される。
【００１７】
第１０観点の圧電デバイスは、第６観点から第９観点において、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を有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の圧電振動片及び圧電デバイスによれば、接合材に起因して発生する応力の影響を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】圧電デバイス１００の分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は、圧電振動片１１０の上面図である。  （ｂ）は、圧電振動片１１０の下面図である。
【図４】（ａ）は、圧電振動片１１０及び載置部１２３の斜視図である。  （ｂ）は、載置部１２３及び載置部１２３に載置された圧電振動片１１０の断面図である。
【図５】（ａ）圧電振動片１１０の概略平面図である。  （ｂ）は、圧電振動片１１０ａの概略平面図である。
【図６】（ａ）は、圧電振動片２１０の上面図である。  （ｂ）は、圧電振動片２１０の下面図である。
【図７】（ａ）は、載置部２２３及び圧電振動片２１０の斜視図である。  （ｂ）は、載置部２２３及び圧電振動片２１０の断面図である。
【図８】圧電デバイス３００の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００２１】
（第１実施形態）
＜圧電デバイス１００の構成＞
図１は、圧電デバイス１００の分解斜視図である。圧電デバイス１００は主に、圧電振動片１１０と、パッケージ１２０と、リッド板１３０と、により構成される。圧電振動片１１０は、例えば、ＡＴカットの水晶材料が基材として用いられる。ＡＴカットの水晶材料を基材としたＡＴカットの水晶振動片は、主面（ＸＺ面）が結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、Ｘ軸を中心としてＺ軸から−Ｙ軸方向に３５度１５分傾斜されている。以下の説明では、ＡＴカットの水晶振動片の軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をＹ’軸及びＺ’軸として用いる。すなわち、圧電デバイス１００において圧電デバイス１００の長手方向をＸ軸方向、圧電デバイス１００の高さ方向をＹ’軸方向、Ｘ軸方向及びＹ’軸方向に垂直な方向をＺ’軸方向として説明する。
【００２２】
圧電振動片１１０の基材１１１は、Ｘ軸方向に長辺が伸び、Ｚ’軸方向に短辺が伸びる矩形形状に形成されている。基材１１１の＋Ｙ’軸側の面である上面には第１励振電極１１２ａが形成され、−Ｙ’軸側の面である下面には第２励振電極１１２ｂが形成されている。また、第１励振電極１１２ａからは圧電振動片１１０の−Ｘ軸側の短辺に第１引出電極１１３ａが引き出されており、第２励振電極１１２ｂからは圧電振動片１１０の−Ｘ軸側の短辺に第２引出電極１１３ｂが引き出されている。
【００２３】
パッケージ１２０は、Ｘ軸方向に長辺が伸び、Ｚ’軸方向に短辺が伸びるように形成されている。また、パッケージ１２０の−Ｙ’軸側の面には一対の外部電極１２５が形成されており、＋Ｙ’軸側の面には圧電振動片１１０が載置される凹部１２１が形成されている。凹部１２１は、パッケージ１２０の＋Ｙ’軸側の面が−Ｙ’軸方向に凹むように形成され、パッケージ１２０の＋Ｙ’軸側の面の凹部１２１の周りには、リッド板１３０に接合される接合面１２２が形成されている。また、パッケージ１２０の側面の四隅には、パッケージ１２０の内側に凹むキャスタレーション１２９が形成されている。
【００２４】
パッケージ１２０の凹部１２１内の−Ｘ軸側には圧電振動片１１０が載置される載置部１２３が形成されている。載置部１２３の＋Ｙ’軸側の面には、圧電振動片１１０の第１引出電極１１３ａに電気的に接続される第１電極パッド１２６ａと、圧電振動片１１０の第２引出電極１１３ｂに電気的に接続される第２電極パッド１２６ｂとが形成されている。一方、凹部１２１内の＋Ｘ軸側には枕部１２４が形成されている。
【００２５】
パッケージ１２０は、例えばセラミックを基材としており、第１層１２０ａ、第２層１２０ｂ、及び第３層１２０ｃの３つの層が重ね合わされることにより形成されている。第１層１２０ａは、パッケージ１２０の＋Ｙ’軸側に配置され、第１層１２０ａの＋Ｙ’軸側の面には接合面１２２が形成されている。第２層１２０ｂは、第１層１２０ａの−Ｙ’軸側の面に接合されており、凹部１２１内に載置部１２３及び枕部１２４を形成している。第３層１２０ｃは、第２層１２０ｂの−Ｙ’軸側の面に形成されており、第３層１２０ｃの−Ｙ’軸側の面には外部電極１２５が形成されている。
【００２６】
リッド板１３０は、平板状に形成されており、パッケージ１２０の接合面１２２に封止材１５１（図２参照）を介して接合されることにより、パッケージ１２０の凹部１２１を密封する。リッド板１３０は、例えば金属の板として形成される。
【００２７】
図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。圧電デバイス１００は、パッケージ１２０の凹部１２１がリッド板１３０で密封されることにより、圧電デバイス１００の内部にキャビティ１０１が形成される。キャビティ１０１には、圧電振動片１１０が載置される。載置部１２３に形成される第１電極パッド１２６ａ及び第２電極パッド１２６ｂは、第１接合材１５２ａ及び第２接合材１５２ｂを介して圧電振動片１１０の第１引出電極１１３ａ及び第２引出電極１１３ｂに電気的に接続される。また、第１電極パッド１２６ａ及び第２電極パッド１２６ｂは、パッケージ１２０に形成される配線電極１２８を介して外部電極１２５に電気的に接続される。配線電極１２８は図１のＡ−Ａ断面に形成されていないが、図２では説明のために配線電極１２８を点線で示している。
【００２８】
図３（ａ）は、圧電振動片１１０の上面図である。第１励振電極１１２ａは矩形形状に形成されており、第１励振電極１１２ａの−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側の角からは基板１１１の−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側の角を介して基板１１１の−Ｘ軸側の側面の−Ｚ’軸側に第１引出電極１１３ａが引き出されている。第１引出電極１１３ａの先端は、第１引出電極１１３ａの第１接合材１５２ａに接合される領域である第１接合領域１１４ａとなっている。また、図３（ａ）では、基材１１１を透過するように、圧電振動片１１０の−Ｙ’軸側の面に形成される第２引出電極１１３ｂ及び第２引出電極１１３ｂの第２接合材１５２ｂに接合される領域である第２接合領域１１４ｂが点線で示されている。圧電振動片１１０では、＋Ｙ’軸側から圧電振動片１１０を見た場合に、第１励振電極１１２ａの中心１１５ａと、第１接合領域１１４ａの中心１１６ａと、第２接合領域１１４ｂの中心１１６ｂと、を１本の直線１５３が通るように形成されている。第１引出電極１１３ａは基板１１１の−Ｘ軸側の側面にまで形成されているため、第１接合領域１１４ａの中心１１６ａの位置は＋Ｙ’軸側から見た場合に基板１１１の−Ｘ軸側の辺に沿った位置となる。
【００２９】
図３（ｂ）は、圧電振動片１１０の下面図である。第２励振電極１１２ｂは矩形形状に形成されており、全ての領域が第１励振電極１１２ａにＹ’軸方向に重なるように形成されている。そのため、第２励振電極１１２ｂの中心１１５ｂは、第１励振電極１１２ａの中心１１５ａにＹ’軸方向に重なり、直線１５３が第２励振電極１１２ｂの中心１１５ｂをも通る。第２励振電極１１２ｂの−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側の角からは、基板１１１の−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側の角に向かって第２引出電極１１３ｂが引き出されている。第２引出電極１１３ｂの先端は、第２引出電極１１３ｂの第２接合材１５２ｂに接合される領域である第２接合領域１１４ｂとして形成されている。図３（ｂ）では、基材１１１を透過するように、圧電振動片１１０の＋Ｙ’軸側の面に形成される第１引出電極１１３ａ及び第１引出電極１１３ａの第１接合材１５２ａに接合される領域である第１接合領域１１４ａが点線で示されている。第１接合領域１１４ａ及び第２接合領域１１４ｂは、圧電振動片１１０の−Ｘ軸側の短辺及び−Ｚ’軸側の長辺が交差する付近である隅部に形成される。また、第１接合領域１１４ａ及び第２接合領域１１４ｂは、少なくとも一部が互いに第１励振電極１１２ａ及び第２励振電極１１２ｂから観て前後並びになっている。
【００３０】
図４（ａ）は、圧電振動片１１０及び載置部１２３の斜視図である。載置部１２３の＋Ｙ’軸側の面の主に−Ｚ’軸側には第１電極パッド１２６ａが形成され、主に＋Ｚ’軸側には第２電極パッド１２６ｂが形成されている。第２電極パッド１２６ｂの一部は、第１電極パッド１２６ａにＸ軸方向に重なる位置まで−Ｚ’軸方向に伸びている。図４（ａ）では、第２電極パッド１２６ｂが−Ｚ’軸方向に伸びた先端の領域であり、第１電極パッド１２６ａにＸ軸方向に重なる領域を領域１２７ｂとして示している。圧電振動片１１０は、第２接続領域１１４ｂが領域１２７ｂにＹ’軸方向に重なるように載置される。また、第１電極パッド１２６ａ及び第２電極パッド１２６ｂには、それぞれ配線電極１２８が接続されている。
【００３１】
図４（ｂ）は、載置部１２３及び載置部１２３に載置された圧電振動片１１０の断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面を含んでいる。圧電振動片１１０は、第１接合材１５２ａ及び第２接合材１５２ｂにより載置部１２３に載置され、固定される。圧電振動片１１０の載置では、まず、第２接合材１５２ｂにより第２接合領域１１４ｂと第２電極パッド１２６ｂとが接合される。第２接合領域１１４ｂが形成される第２引出電極１１３ｂは、例えばクロム（Ｃｒ）層（不図示）とクロム（Ｃｒ）層の表面に形成される金（Ａｕ）層（不図示）とにより形成される。また、第２電極パッド１２６ｂは、例えばタングステン（Ｗ）層（不図示）と、タングステン（Ｗ）層の表面に形成されるニッケル（Ｎｉ）層（不図示）と、ニッケル（Ｎｉ）層の表面に形成される金（Ａｕ）層（不図示）と、により形成される。第２電極パッド１２６ｂの各層の形成には、例えばメッキ法等が用いられる。また、第２接合材１５２ｂは例えば金（Ａｕ）等の金属バンプである。このとき、金属バンプと第２電極パッド１２６ｂとは、超音波振動を金属バンプに与えることにより接合される。また、この接合では、枕部１２４（図２参照）が圧電振動片１１０の＋Ｘ軸側を支えることにより、圧電振動片１１０をほぼ水平に保った状態で接合することができるため、安定した接合を行うことができる。
【００３２】
第２接合領域１１４ｂと第２電極パッド１２６ｂとが第２接合材１５２により接合された後、第１接合材１５２ａにより第１接合領域１１４ａと第１電極パッド１２６ａとが接合される。第１引出電極１１３ａ及び第１電極パッド１２６ａは、第２引出電極１１３ｂ及び第２電極パッド１２６ｂと同様の材料により形成される。また、第１接合材１５２ａには、例えば導電性シリコン系樹脂、導電性ウレタン系樹脂、又は金属から成るロウ材等を用いることができる。第１電極パッド１２６ａは、モリブデン、タングステンなどの
金属から構成される。これらの導体（第１電極パッド１２６ａ、第２電極パッド１２６ｂ、１２７b）は、載置部１２３の表面に導電性ペーストの焼き付けにより形成した後、その表面にＮｉ、Ａｕメッキ処理される。尚、電極パッド１２６ａ、１２６ｂにおいては、電極パッド１２６ａ、１２６ｂの下地導体層となる導体を上述の金属のペーストにより印刷形成し、乾燥後に、その表面に上述の金属ペーストで電極パッド１２６ａの形状に応じて、再度印刷形成し、その後、両者を一括的に焼き付け処理し、その後メッキ処理を施す。下地導体層を厚く形成することにより、第１電極パッド１２６ａは第２電極パッド１２６ｂよりもＹ’軸方向に厚く形成することができる。第１電極パッド１２６ａを第２電極パッド１２６ｂよりも厚く形成することにより、第１接合領域１１４ａと第１電極パッド１２６ａとの距離を近くすることができるため、第１接合材１５２ａによる接合が容易になる。
【００３３】
図４（ｂ）で説明された、各電極の構成及び接合方法等は一例であり、その他さまざまな電極構成及び接合方法を用いることができる。例えば、第２接合材１５２ｂには第１接合材１５２ａと同様に、導電性シリコン系樹脂、導電性ウレタン系樹脂、又は金属から成るロウ材等を用いてもよい。また、第１電極パッド１２６ａと第２電極パッド１２６ｂとは同じ厚さに形成されていても良い。
【００３４】
図５（ａ）は、圧電振動片１１０の概略平面図である。図５（ａ）では、第１励振電極１１２ａ、第１接合領域１１４ａ、及び第２接合領域１１４ｂの各領域の外形が点線で示されている。圧電振動片１１０では、第１励振電極１１２ａ及び第２励振電極１１２ｂに交番電圧がかけられることにより基材１１１が所定の周波数で励振される。この基材１１１が振動する領域は、第１励振電極１１２ａ及び第２励振電極１１２ｂに挟まれた領域及びその周辺であり、図５（ａ）では基材１１１の振動に大きく関わる領域を領域１６１としてハッチングにより示している。
【００３５】
また、圧電振動片１１０には第１接合材１５２ａ及び第２接合材１５２ｂが接合されて載置部１２３に載置されることに起因して応力がかかる場合があるが、図５（ａ）ではこの応力が生じる領域を領域１６２として示している。領域１６２は、基材１１１における第１接合材１５２ａと第２接合材１５２ｂとの接合箇所間の距離及び位置等により範囲が変化する。以降の説明では、第１接合領域１１４ａの中心１１６ａ及び第２接合領域１１４ｂの中心１１６ｂのみで圧電振動片１１０に接合していると仮定して領域１６２の範囲を考慮する。応力には、例えば、パッケージ１２０と圧電振動片１１０との熱膨張係数の違いに起因して生じる応力、及び圧電デバイス１００にかかる曲げ応力に起因して生じる応力等がある。圧電デバイス１００にかかる曲げ応力とは、圧電デバイス１００がプリント基板等に実装された場合に、プリント基板等が曲げられることによって圧電デバイス１００にかかる応力である。これらの応力は、圧電振動片１１０が第１接合材１５２ａ及び第２接合材１５２ｂによりパッケージ１２０に固定されることにより生じる応力であり、第１接合領域１１４ａと第２接合領域１１４ｂとの間に特に強く生じる。そのため、この応力がかかる範囲は領域１６２で示されるように、中心１１６ａ、中心１１６ｂから連線１５３が外側に伸びる方向には広がらない。
【００３６】
基材１１１が振動して所定の周波数を発生する領域１６１と応力がかかる領域１６２とが互いに重なる場合には、基材１１１の振動が応力により影響を受けて圧電振動片１１０の振動特性が悪化する。圧電振動片１１０では、第１接合領域１１４ａと第２接合領域１１４ｂとが振動領域１６１から見て、互いに振動領域１６１外で前後に配置されることにより第１接合領域１１４ａと第２接合領域１１４ｂとの間の応力がかかる領域は振動領域１６１から分離されている。また、各接合領域が基材１１１の隅部に形成されることにより励振電極が形成される位置と各接合領域とが離れて形成されるため、領域１６１と領域１６２とが離れている。これらにより、圧電振動片１１０では、領域１６１と領域１６２とが互いに重ならず、接合材に起因して生ずる応力が振動特性に影響を及ぼすことが妨げられている。
【００３７】
また、応力は第１接合領域１１４ａと第２接合領域１１４ｂとの間で広がる。そのため、図５（ａ）において示されるように、領域１６２は１１６ａと１１６ｂとを結ぶ直線１５３に沿った方向には広がらず、直線１５３に垂直な方向に広がる。圧電振動片１１０では、領域１６２が広がらない方向である直線１５３に沿った方向が中心１１５ａに向いているため、領域１６１と領域１６２とが重なり難くなっている。
【００３８】
さらに、接合材に起因して生ずる応力を緩和するために軟性のあるシリコン系接着剤が用いられたが、この接合が不安定になるため周波数変化及び接合の不具合が生じることがあった。また、シリコン系接着剤を使用した場合にはシリコン系接着剤に特有なシロキサン揮発問題で、振動特性の経時変化が大きくなるという問題があった。圧電振動片１１０では接合材に起因して生ずる応力が弱くなるように形成されているため硬い接合材を使用することができ、これにより圧電振動片１１０を安定して接合することができる。そのため、周波数変化及び接合の不具合の発生を防ぐことができる。
【００３９】
＜変形例＞
第１接合領域の中心、第２接合領域の中心、及び励振電極の中心は、必ずしも１つの直線上に配置されなくても良い。以下に、第１接合領域１１４ａ、第２接合領域１１４ｂ、及び第１励振電極１１２ａが相対的に取りうる位置関係について説明する。また、以下の説明では第１接合領域１１４ａ及び第１励振電極１１２ａの位置を固定し、第２接合領域１１４ｂの位置を変化させることにより説明する。
【００４０】
図５（ｂ）は、圧電振動片１１０ａの概略平面図である。圧電振動片１１０ａでは、圧電振動片１１０（図５（ａ）参照）と比べて第１励振電極１１２ａ及び第１接続領域１１４ａの形成位置は同じであるが、第２接続領域１１４ｂの形成位置が異なっている。そのため、図５（ｂ）の圧電振動片１１０ａでは、第２接続領域を第２接続領域１７４ｂとし、その中心を中心１７６ｂとしている。また、図５（ｂ）では、第１励振電極１１２ａ、第１接続領域１１４ａ、及び第２接続領域１７４ｂが点線で示されている。
【００４１】
圧電振動片１１０ａでは、第１接続領域１１４ａ及び第２接続領域１７４ｂの一部がＹ’軸方向に重なって形成されている。そのため、＋Ｙ’軸側から圧電振動片１１０ａを見た場合に、第１励振電極１１２ａの中心１１５ａを通る直線１５３ａが、第１接続領域１１４ａ及び第２接続領域１７４ｂの両方の領域を通る。圧電振動片１１０ａでは、第１接続領域１１４ａ及び第２接続領域１７４ｂが、互いにその一部がＹ’軸方向に重なるように接近して形成されているため、第１接続領域１１４ａ及び第２接続領域１７４ｂに起因して生じる応力１６２ａの範囲が小さくなっている。また、第１接続領域１１４ａ及び第２接続領域１７４ｂが基材１１１の−Ｘ軸側の辺付近に形成されているため、第１励振電極１１２ａと第１接続領域１１４ａ及び第２接続領域１７４ｂとが互いに離れて形成される。これらのことにより、圧電振動片１１０ａでは圧電振動片１１０と同じく、領域１６１と領域１６２ａとが互いに重ならず、接合材に起因して生ずる応力が振動特性に影響を及ぼすことが妨げられている。
【００４２】
（第２実施形態）
圧電振動片では、各引出電極の形状を様々に形成することができる。また、パッケージは、圧電振動片を載置し易い形状に形成されることができる。さらに、圧電デバイスは、集積回路素子が載置されて圧電発振器として形成されても良い。以下に、このような特徴を有する圧電デバイスについて示す。また、以下の説明では、第１実施形態と同様の部分に関しては、第１実施形態と同様の符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
＜圧電デバイス２００の構成＞
図６（ａ）は、圧電振動片２１０の上面図である。圧電振動片２１０は、基材１１１に第１励振電極１１２ａ、第２励振電極１１２ｂ、第１引出電極２１３ａ、及び第２引出電極２１３ｂが形成される。第１引出電極２１３ａは、第１励振電極１１２ａの−Ｘ軸側の辺の中央から−Ｘ軸方向に基材１１１の−Ｘ軸側の辺にまで引き出され、さらに、基材１１１の−Ｘ軸側の辺に沿って伸びている。第１引出電極２１３ａに第１接合材１５２ａが形成される領域である第１接続領域２１４ａは、基材１１１の−Ｘ軸側の辺の中央に形成されている。また、図６（ａ）では、基材１１１の−Ｙ’軸側の面に形成される第２引出電極２１３ｂの一部及び第２接続領域２１４ｂが基材１１１を透過するように点線で示されている。また、図６（ａ）では、第１接続領域２１４ａの中心２１６ａ及び第２接続領域２１４ｂの中心２１６ｂが示されている。圧電振動片２１０は、＋Ｙ’軸側から圧電振動片２１０を見た場合に、中心１１５ａ、中心２１６ｂ、及び中心２１６ａを１本の直線２５３が通るように形成されている。
【００４４】
図６（ｂ）は、圧電振動片２１０の下面図である。図６（ｂ）では、第２励振電極１１２ｂ、第２引出電極２１３ｂ、及び第２接続領域２１４ｂが示されている。また、図６（ｂ）では、第１引出電極２１３ａの一部及び第１接続領域２１４ａが基材１１１を透過するように点線で示されている。第２引出電極２１３ｂは、第２励振電極１１２ｂから−Ｘ軸方向に引き出され、基材１１１の−Ｘ軸側の辺に到達する前にＺ’軸方向に伸びるように形成されている。
【００４５】
図７（ａ）は、載置部２２３及び圧電振動片２１０の斜視図である。圧電デバイス２００（不図示）は、圧電デバイス１００（図１参照）において、載置部１２３及び圧電振動片１１０の代わりに載置部２２３及び圧電振動片２１０を用いることにより形成される。載置部２２３の＋Ｙ’軸側の面には段差が形成されている。載置部２２３の段差の上段には、第１電極パッド２２６ａが形成されており、段差の下段には第２電極パッド２２６ｂが形成されている。第１電極パッド２２６ａ及び第２電極パッド２２６ｂには、それぞれ配線電極１２８が電気的に接続されている。また、図７（ａ）では、第１電極パッド２２６ａが第１接合材１５２ａに接合される領域２２７ａ、及び第２電極パッド２２６ｂが第２接合材１５２ｂに接合される領域２２７ｂが示されている。圧電振動片２１０は、第２接続領域２１４ｂが領域２２７ｂにＹ’軸方向に重なるように載置部２２３に載置される。
【００４６】
図７（ｂ）は、載置部２２３及び圧電振動片２１０の断面図である。図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ断面を含む断面図になっている。圧電デバイス２００では、第２引出電極２１３ｂ、第２接合材１５２ｂ、及び第２電極パッド２２６ｂの合計厚さだけ圧電振動片２１０が載置部２２３から＋Ｙ’軸方向に離れるが、載置部２２３に段差が形成されることにより、第１接続領域２１４ａと第１電極パッド２２６ａの領域２２７ａとの距離が短くなり、第２接合材１５２ａによる接合が容易になっている。そのため、圧電振動片２１０を載置部２２３に載置することが容易である。
【００４７】
＜圧電デバイス３００の構成＞
図８は、圧電デバイス３００の断面図である。以下に図８を参照して、集積回路素子を有する圧電デバイス３００について説明する。圧電デバイス３００は主に、圧電振動片１１０、パッケージ３２０、リッド板１３０、及び集積回路素子３７０により構成されている。圧電デバイス３００内にはパッケージ３２０及びリッド板１３０により囲まれたキャビティ３０１が形成されており、キャビティ３０１には圧電振動片１１０及び集積回路素子３７０が配置されている。
【００４８】
パッケージ３２０は、例えばセラミックを基材としており、第１層１２０ａ、第２層３２０ｂ、及び第３層１２０ｃの３つの層が重ね合わされることにより形成されている。第１層１２０ａは、パッケージ３２０の＋Ｙ’軸側に配置され、第１層１２０ａの＋Ｙ’軸側の面には接合面１２２が形成されている。第２層３２０ｂは、第１層１２０ａの−Ｙ’軸側の面に接合されており、キャビティ３０１内に載置部３２３及び枕部３２４を形成している。第２層３２０ｂ、載置部３２３、及び枕部３２４は、集積回路素子３７０を配置するための空間を形成するために、圧電デバイス１００の第２層１２０ｂ、載置部１２３、及び枕部１２４（いずれも図２参照）よりも厚く形成されている。第３層１２０ｃは、第２層３２０ｂの−Ｙ’軸側の面に形成されており、第３層１２０ｃの−Ｙ’軸側の面には外部電極３２５が形成されている。外部電極３２５は、第３層１２０ｃの−Ｙ’軸側の面の四隅にそれぞれ形成されている。また、第３層１２０ｃの＋Ｙ’軸側の面には、集積回路素子３７０に電気的に接続される６つの電極パッド３２７が形成されている。各電極パッド３２７は、載置部３２３の＋Ｙ’軸側の面に形成される第１電極パッド１２６ａ、第２電極パッド１２６ｂ、又は４つの外部電極３２５のいずれかに配線電極３２８を介して電気的に接続される。４つの外部電極３２５は、例えば、正電源に接続される端子、周波数信号の出力端子、集積回路素子３７０の制御端子、又は接地される端子として用いられる。
【００４９】
集積回路素子３７０は、圧電振動片１１０を発振させるための発振回路である。集積回路素子３７０の−Ｙ’軸側の面には６つの電極パッド３７１が形成されており、パケージ３２０に形成される電極パッド３２７に金属バンプ１５４を介して電気的に接続される。これにより、集積回路素子３７０は、第１電極パッド１２６ａ、第２電極パッド１２６ｂ、又は４つの外部電極３２５のいずれかに電気的に接続される。
【００５０】
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。また、各実施形態の特徴を様々に組み合わせて実施することができる。
【００５１】
例えば、圧電デバイス３００では集積回路素子３７０が発振回路であるとして説明されたが、集積回路素子３７０は圧電振動片１１０を制御し又は制御するための情報を収集する素子であることができる。そのため、集積回路素子３７０はサーミスタ等の温度センサであっても良く、発振回路と温度センサとの機能を持ち合わせるように形成されても良い。また、集積回路素子３７０には、温度センサと共に、温度センサで測定した温度に基づいて圧電振動片の周波数温度特性を補償する温度補償回路が含まれていても良い。
【００５２】
また、上記の実施形態では圧電振動片にＡＴカットの水晶振動片である場合を示したが、同じように厚みすべりモードで振動するＢＴカットの水晶振動片などであっても同様に適用できる。さらに圧電振動片は水晶材のみならず、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムあるいは圧電セラミックを含む接合材に基本的に適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１００、２００、３００  …  圧電デバイス
１０１、３０１  …  キャビティ
１１０、１１０ａ、２１０  …  圧電振動片
１１１  …  基材
１１２ａ  …  第１励振電極
１１２ｂ  …  第２励振電極
１１３ａ、２１３ａ  …  第１引出電極
１１３ｂ、２１３ｂ  …  第２引出電極
１１４ａ、２１４ａ  …  第１接続領域
１１４ｂ、１７４ｂ、２１４ｂ  …  第２接続領域
１１５ａ  …  第１励振電極の中心
１１５ｂ  …  第２励振電極の中心
１１６ａ、２１６ａ  …  第１接続領域の中心
１１６ｂ、１７６ｂ、２１６ｂ  …  第２接続領域の中心
１２０、３２０  …  パッケージ
１２０ａ  …  第１層
１２０ｂ、３２０ｂ  …  第２層
１２０ｃ  …  第３層
１２１  …  凹部
１２２  …  接合面
１２３、２２３、３２３  …  載置部
１２４、３２４  …  枕部
１２５、３２５  …  外部電極
１２６ａ、２２６ａ  …  第１電極パッド
１２６ｂ、２２６ｂ  …  第２電極パッド
１２８、３２８  …  配線電極
１２９  …  キャスタレーション
１３０  …  リッド板
１５１  …  封止材
１５２ａ  …  第１接合材
１５２ｂ  …  第２接合材
１５４  …  金属バンプ
３２７、３７１  …  電極パッド
３７０  …  集積回路素子
【図１】
2015095815.tif 000003
【図２】
2015095815.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015095815.tif 000007
【図６】
2015095815.tif 000008
【図７】
2015095815.tif 000009
【図８】
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