(57)【要約】【課題】  外部からの衝撃により容易に圧電振動片の接合部が破損せず、かつパッケージを小型化するのに有利な構造の圧電デバイスとその製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器を提供すること。【解決手段】  パッケージ３７内に圧電振動片３２を収容した圧電デバイス３０であって、前記圧電振動片３２が、パッケージ内の絶縁性基体に対して、硬化状態で弾性の低い非導電性接着剤４３により固定されており、かつ前記絶縁性基体に形成した電極部３１，３１に対して、前記圧電振動片がワイヤボンディングにより接続されている。【選択図】  図１
2005094461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、
前記圧電振動片が、パッケージ内の絶縁性基体に対して、硬化状態で弾性の低い非導電性接着剤により固定されており、
かつ前記絶縁性基体に形成した電極部に対して、前記圧電振動片がワイヤボンディングにより接続されている
ことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、
前記圧電振動片が、パッケージ内の絶縁性基体に対して、硬化状態で弾性の高い非導電性接着剤により固定されており、
かつ前記絶縁性基体に形成した電極部が、前記圧電振動片の電極部に設けたバンプに対して、ワイヤボンディングにより接続されている
ことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
前記圧電振動片が、基部とこの基部から平行に延びる複数の振動腕を備えた音叉型振動片であり、前記各振動腕に形成した励振電極と、前記励振電極と接続されており、前記基部の長さ方向の端部であって幅方向の両端部にそれぞれ形成された引出し電極とを有していて、前記絶縁性基体の前記電極部が、前記圧電振動片の前記基部よりも前記振動腕寄り位置に形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記基部が、幅方向に張り出すように形成されており、この張り出し個所に前記引出し電極を形成したことを特徴とする請求項３に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスの製造方法であって、
前記パッケージを構成する絶縁性基体に対して、圧電振動片を接合する工程と、
前記圧電振動片の引出し電極と、前記絶縁性基体の電極部とをワイヤボンディングにより電気的接続を行う工程と、
前記パッケージを蓋体により気密に封止する工程と
を有しており、
前記圧電振動片の接合工程において、硬化状態で弾性の低い非導電性接着剤を用いて接合を行う
ことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項６】
パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスの製造方法であって、
前記パッケージを構成する絶縁性基体に対して、硬化状態で弾性の高い非導電性接着剤を用いて圧電振動片を接合する工程と、
前記圧電振動片の引出し電極と、前記絶縁性基体の電極部とをワイヤボンディングにより電気的接続を行う工程と、
前記パッケージを蓋体により気密に封止する工程と
を有しており、
前記電気的接続工程に先行して、前記圧電振動片のボンディングワイヤ接続個所に、あらかじめバンプを形成する
ことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記電気的接続工程においては、前記絶縁性基体の電極部側に先にボンディングワイヤを接続し、次いで、その後に前記圧電振動片側にボンディングワイヤを接続することを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項８】
パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、
前記圧電振動片が、パッケージ内の絶縁性基体に対して、硬化状態で弾性の高い非導電性接着剤により固定されており、
かつ前記絶縁性基体に形成した電極部が、前記圧電振動片の電極部に設けたバンプに対して、ワイヤボンディングにより接続されている圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにしたことを特徴とする、携帯電話装置。
【請求項９】
パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスを利用した電子機器であって、
前記圧電振動片が、パッケージ内の絶縁性基体に対して、硬化状態で弾性の高い非導電性接着剤により固定されており、
かつ前記絶縁性基体に形成した電極部が、前記圧電振動片の電極部に設けたバンプに対して、ワイヤボンディングにより接続されている圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにしたことを特徴とする、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスおよびその製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。
従来の圧電デバイスは、例えば、図１３の概略斜視図に示すように構成されている（特許文献１参照）。内部に圧電振動片３を収容して、図示しない蓋体により気密に封止されるようになっている。
パッケージ２の内側底面には、圧電振動片３が図示しない接着剤により接合されている。また、パッケージ２の内側底面には、電極部４，４が形成されており、ボンディングワイヤ５を用いて、圧電振動片３と接続されている。
すなわち、圧電振動片３は、ワイヤボンディングにより電気的に接続された電極部４，４から駆動電圧を供給されることにより、所定の振動がされるようになっている。
【０００３】
これに対して、図１４の概略平面図に示す圧電デバイス５は、図１３の圧電デバイス１よりも小型の圧電デバイスを構成する場合の構造として採用されており、この圧電デバイス５は、ほぼ長方形のパッケージ６内に一方向に長い音叉型圧電振動片７を収容する構成である。
この場合、パッケージ６の一端部の内側底面には、幅方向に分離された一対の電極部８，８が形成されており、圧電振動片７の引出し電極９，９に対して、導電性接着剤１０，１０により接合されている。すなわち、導電性接着剤１０，１０はバインダーに導電性のフィラーなどを含有する硬化状態で比較的柔らかい接着剤である。この圧電デバイス５は、導電性接着剤１０，１０を利用することで、図１３の構造と比較すると、機械的固定と電気的接続を同時に行うことができる利点がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２０５０７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、図１４の構造の圧電デバイス５は、近年大幅に小型化が進められており、パッケージ６内の電極部８，８を隔てる距離がきわめて小さくなる傾向にある。このため、導電性接着剤１０，１０を使用して、圧電振動片７を接合しようとすると、この導電性接着剤１０，１０が電極部８，８を短絡させてしまうおそれがある。
また、このような短絡をおそれて、導電性接着剤１０，１０の塗布量を制限するために、上記短絡を生じない場合でも、導電性接着剤の塗布量の不足により接合性能が低下し、、外部からの衝撃などにより、容易に接合個所が破損するおそれがある。すなわち、導電性接着剤の塗布範囲を限定して、微量だけ塗布しようとする場合には、その粘性を低下させる必要があり、溶剤成分の割合が増加してしまう。また、同じ塗布量としても、導電性接着剤は、混入された導電フィラーの沈殿などにより、時間、温度、湿度などの影響で粘性がバラツキやすく、その結果、実質的に塗布量がマチマチとなり、接合強度にバラツキが生じることとなる。このため、外部からの衝撃などにより、接合面が損傷し、破断しないまでも、その接着界面が変化して、電気的性質が変化することで、圧電振動片の周波数がシフトしてしまう。
【０００６】
そこで、図１４の圧電デバイス５においても、パッケージ６側との接合には、十分な量の非導電接着剤を用いることとし、図１３で説明したように、ワイヤボンディングにより電気的接続を行う方法も考えられる。
しかしながら、一般的にこの種の接合に用いられる接着剤は硬化状態で比較的弾性が低く、すなわち柔らかい性質を有している。このため、圧電振動片７側において、ボンディングワイヤを接続する場合に印加する超音波が適切に作用せず、接合が不十分となる問題がある。
【０００７】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、外部からの衝撃により容易に圧電振動片の接合部が破損せず、かつパッケージを小型化するのに有利な構造の圧電デバイスとその製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器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】
上述の目的は、第１の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、前記圧電振動片が、パッケージ内の絶縁性基体に対して、硬化状態で弾性の低い非導電性接着剤により固定されており、かつ前記絶縁性基体に形成した電極部に対して、前記圧電振動片がワイヤボンディングにより接続されている圧電デバイスにより、達成される。
第１の発明の構成によれば、圧電振動片をパッケージの絶縁性基体に対して、硬化状態で弾性の低い、すなわち、硬くリジットな接着剤で固定されている。このため、多少クリスタルインピーダンスが高くなることがあっても、接合状態が確実となり、外部からの衝撃に強くすることができる。また、電極部と圧電振動片とをボンディングワイヤで接続するようにし、導電性接着剤で接合していないので、導電性接着剤が電極部どうしを短絡することがない。しかも、ワイヤボンディングの際には、ボンディングワイヤを圧電振動片に接続する上で、比較的柔らかい接着剤が接合の際の超音波を吸収してしまうことなく、適切に超音波が作用するので、確実にボンディングワイヤが接続される。
かくして、外部からの衝撃により容易に圧電振動片の接合部が破損せず、かつパッケージを小型化するのに有利な構造の圧電デバイスを提供することができる。
【０００９】
上述の目的は、第２の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、前記圧電振動片が、パッケージ内の絶縁性基体に対して、硬化状態で弾性の高い非導電性接着剤により固定されており、かつ前記絶縁性基体に形成した電極部が、前記圧電振動片の電極部に設けたバンプに対して、ワイヤボンディングにより接続されている圧電デバイスにより、達成される。
第２の発明の構成によれば、圧電振動片をパッケージの絶縁性基体に対して、硬化状態で弾性の高い、すなわち、比較的柔らかい接着剤で固定されている。このため、固定状態が圧電振動片の振動を極端に妨げることがなく、クリスタルインピーダンスを低減することができる。また、電極部と圧電振動片とをボンディングワイヤで接続するようにし、導電性接着剤で接合していないので、導電性接着剤が電極部どうしを短絡することがない。しかも、圧電振動片の電極部には、バンプを設けて、ボンディングワイヤを接続するようにしているので、超音波がききにくい柔らかな接着剤を使用していても、確実に接続することができる。
かくして、外部からの衝撃により容易に圧電振動片の接合部が破損せず、かつパッケージを小型化するのに有利な構造の圧電デバイスを提供することができる。
【００１０】
第３の発明は、第１または第２の発明のいずれらかの構成において、前記圧電振動片が、基部とこの基部から平行に延びる複数の振動腕を備えた音叉型振動片であり、前記各振動腕に形成した励振電極と、前記励振電極と接続されており、前記基部の長さ方向の端部であって幅方向の両端部にそれぞれ形成された引出し電極とを有していて、前記絶縁性基体の前記電極部が、前記圧電振動片の前記基部よりも前記振動腕寄り位置に形成されていることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、前記絶縁性基体の前記電極部が、前記圧電振動片の前記基部よりも前記振動腕寄り位置に形成されているので、圧電振動片の端部にある引出し電極と、前記絶縁性基体側の電極部との間に、ワイヤボンディングを実行するのに適した所定の距離を設けることができ、このような距離を設けてもパッケージの全長を拡大しなくても済む構造とすることができる。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明の構成において、前記基部が、幅方向に張り出すように形成されており、この張り出し個所に前記引出し電極を形成したことを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、圧電振動片の振動腕から離れた張り出し個所に、電極を形成し、電気的接続と、接着剤によるパッケージ側への接合を行う構造であるから、振動個所から離れた個所で、電気的接続と、機械的接合を行うため、圧電振動片の振動性能に影響を与えにくい。
【００１２】
上述の目的は、第５の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスの製造方法であって、前記パッケージを構成する絶縁性基体に対して、圧電振動片を接合する工程と、前記圧電振動片の引出し電極と、前記絶縁性基体の電極部とをワイヤボンディングにより電気的接続を行う工程と、前記パッケージを蓋体により気密に封止する工程とを有しており、前記圧電振動片の接合工程において、硬化状態で弾性の低い非導電性接着剤を用いて接合を行う圧電デバイスの製造方法により、達成される。
第５の発明の構成によれば、圧電振動片をパッケージの絶縁性基体に対して、硬化状態で弾性の低い、すなわち、硬くリジットな接着剤で固定するようにしている。このため、多少クリスタルインピーダンスが高くなることがあっても、接合状態が確実となり、外部からの衝撃に強くすることができる。また、パッケージ側の電極部と圧電振動片の引出し電極とをボンディングワイヤで接続するようにし、導電性接着剤で接合していないので、導電性接着剤が電極部どうしを短絡することがない。しかも、ワイヤボンディングの際には、ボンディングワイヤを圧電振動片に接続する上で、比較的柔らかい接着剤が接合の際の超音波を吸収してしまうことなく、適切に超音波が作用するので、確実にボンディングワイヤが接続される。
【００１３】
上述の目的は、第６の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスの製造方法であって、前記パッケージを構成する絶縁性基体に対して、硬化状態で弾性の高い非導電性接着剤を用いて圧電振動片を接合する工程と、前記圧電振動片の引出し電極と、前記絶縁性基体の電極部とをワイヤボンディングにより電気的接続を行う工程と、前記パッケージを蓋体により気密に封止する工程とを有しており、前記電気的接続工程に先行して、前記圧電振動片のボンディングワイヤ接続個所に、あらかじめバンプを形成する圧電デバイスの製造方法により、達成される。
第６の発明の構成によれば、圧電振動片をパッケージの絶縁性基体に対して、硬化状態で弾性の高い、比較的柔らかな接着剤で固定するようにしている。このため、固定状態が圧電振動片の振動を極端に妨げることがなく、クリスタルインピーダンスを低減することができる。また、電極部と圧電振動片とをボンディングワイヤで接続するようにし、導電性接着剤で接合していないので、導電性接着剤が電極部どうしを短絡することがない。しかも、圧電振動片の電極部には、バンプを設けて、ボンディングワイヤを接続するようにしているので、超音波がききにくい柔らかな接着剤を使用していても、確実に接続することができる。
【００１４】
第７の発明は、第５または第６の発明のいずれかの構成において、前記電気的接続工程においては、前記絶縁性基体の電極部側に先にボンディングワイヤを接続し、次いで、その後に前記圧電振動片側にボンディングワイヤを接続することを特徴とする。
第７の発明の構成によれば、先に前記絶縁性基体側にワイヤを接続し、次に移る際のワイヤの垂直な引き回し部分を、圧電振動片のマウント高さ部分に吸収させて、圧電振動片の上面より大きく上に突出することがないようにしている。これにより、ワイヤボンディングにより電気的接続を行っても、パッケージの厚みが増大することがなく、コンパクトなパッケージを実現できる。
【００１５】
上述の目的は、第８の発明にあっては、 パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、前記圧電振動片が、パッケージ内の絶縁性基体に対して、硬化状態で弾性の高い非導電性接着剤により固定されており、かつ前記絶縁性基体に形成した電極部が、前記圧電振動片の電極部に設けたバンプに対して、ワイヤボンディングにより接続されている圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、携帯電話装置により、達成される。
【００１６】
上述の目的は、第９の発明にあっては、 パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記圧電振動片が、パッケージ内の絶縁性基体に対して、硬化状態で弾性の高い非導電性接着剤により固定されており、かつ前記絶縁性基体に形成した電極部が、前記圧電振動片の電極部に設けたバンプに対して、ワイヤボンディングにより接続されている圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、電子機器により、達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１及び図２は、本発明の圧電デバイスの実施の形態を示しており、図１はその概略平面図、図２は図１のＡ−Ａ線概略断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線概略断面図である。
図において、圧電デバイス３０は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス３０は、パッケージ３７内に圧電振動片３２を収容している。パッケージ３７は、例えば、後述するように、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成されている。
【００１８】
すなわち、この実施形態では、パッケージ３７は、第１の基板５５と第２の基板５６と第３の基板５７とを積層して形成されており、第３の基板５７の内側の材料を除去することで、内部空間Ｓのスペースを形成している。この内部空間Ｓが圧電振動片３２を収容するための収容空間である。そして、第２の基板５６が絶縁性基体に相当し、この第２の基板５６に圧電振動片３２を接合している。
ここで、本実施形態では、箱状のパッケージ３７を形成して、圧電振動片３２を収容するようにしているが、例えば、絶縁性基体として、１枚の基板を用意し、この１枚の基板に、第２の基板５６の電極部と同様の電極部を形成して圧電振動片３２を接合し、厚みの薄い箱状のリッドないしは蓋体をかぶせて封止し、全体として圧電振動片３２を収容するためのパッケージを構成するようにしてもよい。
【００１９】
パッケージ３７の内部空間Ｓ内の図において左端部付近において、内部空間Ｓに露出して内側底部を構成する絶縁性基体としての第２の基板５６には、例えば、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成した電極部３１，３１が設けられている。
この電極部３１，３１は、それぞれ図２に示す実装端子４１，４２と接続されており、外部から印加される駆動電圧を、圧電振動片３２に供給するものである。具体的には、この実装端子４１，４２と電極部３１，３１は、パッケージ３７外部をメタライズにより引き回したり、あるいは第１の基板５５および第２の基板５６の焼成前にタングステンメタライズ等を利用して形成した導電スルーホール等で接続することで形成できる。
【００２０】
この実施形態では、図１に示すように、パッケージ３７の四隅に形成された１／４円でなるキャスタレーション部３３，３３，３３，３３に形成した導電パターン３３ａ，３３ａ，３３ａ，３３ａにより接続されている。キャスタレーション部は、パッケージ製作時に多数の基板をグリーンシート（後述）から切断する際の切断線の交差個所に形成した案内となる円形の貫通孔であるキャスタレーションに基づき形成されるものである。その表面の導電パターン３３ａ，３３ａ，３３ａ，３３ａは、パッケージ３７の縦方向に延びている。
この各電極部３１，３１の上には、非導電性接着剤４３が塗布されて、圧電振動片３２の基部５１が接合されている。この非導電性接着剤４３としては、硬化状態で、比較的弾性が高いものとして、例えば、熱硬化型のシリコン系接着剤等が使用されている。
【００２１】
圧電振動片３２は、例えば水晶で形成されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。本実施形態の場合、圧電振動片３２は、小型に形成して、必要な性能を得るために、特に図示する形状とされている。
すなわち、圧電振動片３２は、パッケージ３７側と固定される基部５１と、この基部５１を基端として、図において右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕３５，３６を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動片が利用されている。
【００２２】
ここで、各振動腕３５，３６の主面には、好ましくは、それぞれ長さ方向に延びる図示しない長溝を形成し、この長溝内に励振電極（図示せず）を形成している。この長溝は、それぞれ振動腕３５と、振動腕３６の主面である表裏面に形成され、長溝内には励振電極がそれぞれ形成されており、各振動腕の長溝内に形成される励振電極は互いに分離された一対の電極とされている。これにより、励振電極に駆動電圧が印加されることによって、駆動時に、各振動腕の内部の電界効率を高めることができるようになっている。
【００２３】
また、圧電振動片３２の基部５１の端部（図１では左端部）の幅方向両端付近には、上述したように、パッケージ３７の電極部３１，３１と接続するための電極部として、引出し電極３４，３４が形成されている。各引出し電極３４，３４は、基部５１の外縁を回り込んで、圧電振動片３２の基部５１の表裏に設けられている。これらの各引出し電極３４，３４は上述した各励振電極と接続されており、例えば、水晶表面に、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）を順次メッキして形成することができる。
【００２４】
これにより、引出し電極３４，３４から、図示しない励振電極に駆動電圧が印加されることにより、各振動腕３５，３６内で電界が適切に形成され、振動腕３５，３６の各先端部が互いに接近したり離間したりするように駆動されて、所定の周波数で振動する。
尚、圧電振動片としては、図示のような音叉型の圧電振動片に限らず、圧電材料を矩形にカットしたＡＴカット振動片やコンベックスタイプの振動片等の種々の圧電振動片を使用することができる。
パッケージ３７の図２において、圧電振動片３２の振動腕の先端部の下方に対応した内側底面には、凹部４４が形成されている。凹部４４は、第２の基板５６の内側の材料を部分的に除去して形成されるものである。この凹部４４は、圧電デバイス３０に外部から衝撃が加えられた際に、振動腕の先端部が下方に振れた際に、内側底面と当接して損傷することを防止するために設けられている。
【００２５】
パッケージ３７の開放された上端には、蓋体４０が接合されることにより、封止されている。蓋体４０は、好ましくは、パッケージ３７に封止固定した後で、図２に示すように、外部からレーザ光ＬＢを圧電振動片３２の金属被覆部もしくは励振電極の一部（図示せず）に照射して、質量削減方式により周波数調整を行うために、光を透過する材料，特に、薄板ガラスにより形成されている。
蓋体４０として適するガラス材料としては、例えば、ダウンドロー法により製造される薄板ガラスとして、例えば、硼珪酸ガラスが使用される。
蓋体４０が、ガラスにより形成される場合には、例えば、低融点ガラス等を利用した封止材３８を利用して、パッケージ３７に固定される。蓋体４０が、コバール等の金属材料で形成される場合には、蓋体４０はシーム溶接等の手法により、パッケージ３７に対して固定される。
【００２６】
この実施形態では、図２に示されているように、パッケージ３７の底部中央に貫通孔３９が形成されており、金属封止材４６により気密に封止されている。貫通孔３９は、第１の基板５５を貫通する第１の孔３９ａと、第２の基板５６を貫通する第２の孔３９ｂを連通させて、段付き孔として形成されている。この貫通孔３９は、その孔封止前の段階でパッケージ３７の内部空間Ｓと外部とを連通することで、後述する製造工程におけるアニール工程において、パッケージ３７内のガス（気体成分）を外部に排出する機能を有している。
【００２７】
さらに、この実施形態では、図１に示されているように、絶縁性基体側、すなわち、パッケージ３７の電極部３１，３１が幅方向に広げられ、かつ圧電振動片３２の振動腕３５，３６が延びる方向に延長された延長部３１ａ，３１ａを有している。そして、電極部の延長部３１ａ，３１ａには、それぞれ、バンプ５３，５３が形成され、圧電振動片３２の引出し電極３４，３４上の各バンプ５４，５４とボンディングワイヤ６１，６１で接続されている。
【００２８】
本実施形態の圧電デバイス３０は以上のように構成されており、圧電振動片３２をパッケージ３７の絶縁性基体である第２の基板５６に形成した電極部３１に対して、硬化状態で弾性の高い、すなわち、比較的柔らかい非導電性接着剤４３で固定している。このため、固定状態が圧電振動片３２の振動を極端に妨げることがなく、クリスタルインピーダンスを低減することができる。また、電極部３１と圧電振動片３２とをボンディングワイヤ６１で接続するようにし、導電性接着剤で接合していないので、導電性接着剤が電極部どうしを短絡することがない。しかも、圧電振動片３２の電極部３１には、バンプ５４を設けて、ボンディングワイヤ６１を接続するようにしているので、超音波がききにくい柔らかな接着剤を使用していても、確実に接続することができる。
したがって、外部からの衝撃により容易に圧電振動片３２の接合部が破損せず、かつパッケージ３７を小型化しても電極部を短絡させることがない圧電デバイスを提供することができる。
【００２９】
（圧電デバイスの製造方法）
次に、圧電デバイス３０の製造方法の実施形態を図４のフローチャートを参照しながら説明する。
先ず、図１および図３で説明した圧電振動片３２と蓋体４０は、別々に形成しておく。圧電振動片３２については、例えば、水晶ウエハをエッチングして、既に説明した形状を形成するとともに、必要な励振電極を形成することで、従来と同様に製造することができるので、詳しい説明は省略する。
また、蓋体４０の構造は上述の通りであり、低融点ガラスで形成したり、金属材料として、例えばコバールなどを用いて、従来と同様の方法で作成することができる（ＳＴ４１）。
ここで、圧電振動片３２には、電極形成後（励振電極および引出し電極３４，３４形成後）に、コンタクトピンを当てて、駆動電圧を印加しながら、周波数をモニタし、励振電極等の金属被覆部に外部からレーザ光を照射して、質量削減方式による周波数調整を行う（ＳＴ３１）。その後、引出し電極３４，３４の上にバンプ５４，５４を形成する（ＳＴ３２）。
【００３０】
ここで、使用されるバンプは、主として金属バンプであるが、樹脂製のバンプなどを利用することもできる。バンプ５４，５４として、金属バンプを使用する場合、引出し電極３４，３４の表面の金属の種類と適合するものとして、この実施形態では、引出し電極をＡｕメッキで形成したので、金バンプが適している。
【００３１】
金バンプ５４，５４の形成方法は、メッキ法やスタッドバンプ形成法が利用される。すなわち、メッキ法は各引出し電極３４，３４上にそれぞれ金属バンプを形成するための金属材料としての金または金合金を形成した後でリフローし、半球状もしくは、複数段を有するバンプを形成する。あるいは蒸着やペースト印刷により形成してもよい。
また、フォトプロセスを利用したメッキ法に限らず、ボールバンプもしくはスタッドバンプにより形成してもよい。すなわち、金ワイヤをキャピラリから露出させた先端に、電気トーチや水素トーチ等で加熱溶融させてボールを形成する。そして、各引出し電極３４，３４の上に移動させて、熱併用超音波圧着して形成する。
【００３２】
（パッケージの形成工程）
図１および図２で説明したパッケージ３７は、例えば、所定の溶液中にセラミックパウダを分散させ、バインダを添加して生成される混練物をシート状の長いテープ形状に成形し、これを所定の長さにカットして得た、所謂グリーンシートを用意する。
グリーンシートは、上述した第１の基板５５と、第２の基板５６および第３の基板５７とを形成するために共通して使用することができる。
【００３３】
これら第１の基板５５と、第２の基板５６、第３の基板５７は、上述した各構造に適合するように成形され、各電極部や導電パターンを形成する。すなわち、第１の基板５５となるグリーンシートには、貫通孔３９の第１の孔３９ａを設けるとともに、上述したキャスタレーションの内面や、実装端子４１，４２に対応して、導電ペースト、例えばタングステンメタライズを塗布する。第２の基板５６となるグリーンシートには、貫通孔３９の第２の孔３９ｂを設けるとともに、凹部４４に対応した成形を行い、上述したキャスタレーションの内面や、電極部３１，３１に対応して、タングステンメタライズを塗布する。第３の基板５７となるグリーンシートには、内部空間Ｓに対応するように、材料を除去し、上述したキャスタレーションの内面に対応して、タングステンメタライズを塗布する。
成形後に第１ないし第３の基板を積層し、焼成後、タングステンメタライズ上に、ニッケルおよび金メッキを施す（ＳＴ１１）。なお、パッケージ３７の上端には、図２で説明した封止材３８を塗布しておく。
【００３４】
（圧電振動片の接合工程）
次に、圧電振動片３２をパッケージ３７の電極部３１の上に接合する（ＳＴ１２）。この場合、接着剤としては、特に硬化後に比較的弾性の高い非導電性接着剤を使用する。このような接着剤としては、例えば、熱硬化型のシリコン系接着剤を用いることができる。図１ないし図３で説明したように、非導電性接着剤４３は、機械的接合を行うだけであり、従来のように、導電性接着剤を用いた電気的接続をともなわないので、その塗布領域は、図１に示す幅方向に分離された電極部３１，３１に分けて塗布する必要はない。
非導電性接着剤４３の塗布領域は、電極部３１，３１とは関係なく、むしろパッケージ３７の内側底面に図１において左端付近の圧電振動片３２の基部５１が位置すべき領域に、十分な塗布量を適用することができる。このため、従来のように、接着剤の塗布量の不足により接合強度が低下して、耐衝撃性に劣る接合をしてしまうことが有効に防止される。また、接着剤の塗布量が多いために、電極部３１，３１を短絡させてしまうこともあわせて防止される。
【００３５】
（電気的接続工程）
次いで、マウント剤としての非導電性接着剤４３を加熱して硬化させ（ＳＴ１３）、続いて、ワイヤボンディング（ＳＴ１４）を行う。
例えば、図５(ａ)に示すように、金ワイヤ７２をキャピラリ７１から露出させる。この状態で、金ワイヤ７２の先端に、図示しない電気トーチや水素トーチ等で加熱を行い、溶融させてイニシャルボール７３を形成する。このイニシャルボールを図１および図２で示した電極部３１の延長部３１ａ，３１ａの上面に押し当てて、熱併用超音波圧着する（ファースト）。次いで、図５(ｂ)に示すように、キャピラリ７１を移動させて、金ワイヤ７２を引き回し、もしこのまま、図５(ｃ)に示すように、引出し電極３４上に超音波圧着（セカンド）しようとすると、その圧着面７２ａは矢印で図示するように、例えば、半月もしくは三日月状の小さな面積となってしまう。
【００３６】
ここで、圧電振動片３２の引出し電極３４には次のような問題がある。すなわち、圧電振動片３２は、比較的弾性の高い非導電性接着剤４３により接合されているため、キャピラリ７１から伝えられる超音波が吸収されて、その効果が減殺されて、ボンディングしにくい。また、一般に、圧電振動片３２に形成される引出し電極３４の金の膜厚は、７００ないし８００オングストローム程度であり、きわめて薄く、金ワイヤが着きにくい。そこで、ＳＴ３２で説明したように、引出し電極３４上に予め形成されているバンプ５４にセカンドを打つことにより、容易かつ確実にワイヤボンディングを行うことができる。
ワイヤボンディング後においては、パッケージ３７に、封止材３８を用いて蓋体４０を固定する (蓋封止)（ＳＴ１５）。
【００３７】
（アニール工程）
次に、図２で説明した貫通孔３９に金属封止材４６を充填する前に、パッケージ３７を、気密にしたチャンバー（図示せず）内に収容して、チャンバー内を真空に引き、加熱下で、脱ガスを行う（アニール処理）（ＳＴ１６）。
これにより、パッケージ３７内で、上述した非導電性接着剤４３の硬化などに起因するガスが、パッケージの外部に排出される。
【００３８】
（孔封止工程）
次に、たとえば、パッケージ３７を裏返して、底面を上方に向けた状態で、図示しない所定の治具にセットし、バルク状態の金属封止材を貫通孔３９に載せて、レーザ光を照射し、溶融させて、図２の符号４６に示すように貫通孔３９内に充填することで、貫通孔３９を完全に塞ぎ、パッケージを気密状態で封止する（ＳＴ１７）。
この工程は、アニール処理工程に続いて、真空雰囲気下で行われる。
次いで、図２で説明したように、外部からレーザ光ＬＢを圧電振動片３２の金属被覆部もしくは励振電極の一部に照射して、質量削減方式により周波数調整を行い（ＳＴ１８）、必要な検査(ＳＴ１９)を経て、圧電デバイス３０が完成する（ＳＴ２０）。
【００３９】
図６および図７は、上述の実施形態の変形例１を示しており、図６はその概略平面図、図７は図６のＣ−Ｃ線概略断面図である。
これらの図において、上述の実施形態の圧電デバイス３０と同一の符号を付した個所は共通する構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
変形例１に係る圧電デバイス３０−１は、上述の圧電デバイス３０と比較すると、圧電振動片３２とパッケージ３７−１の電極部３１，３１との接続構造が相違している。
【００４０】
すなわち、圧電振動片３２の引出し電極３４，３４には、予めバンプを形成せず、ワイヤボンディングの際に、図５(ａ)で説明したイニシャルボール７３によるバンプを、バンプ５４−１，５４−１として引出し電極３４，３４上に形成し（ファースト）、そこからボンディングワイヤ６１，６１としての金ワイヤを引き回してパッケージ３７−１側の電極部３１，３１上の個所３１ｂ，３１ｂにそれぞれセカンドとして圧着する（図５(ｃ)参照）。すなわち、パッケージ３７−１の電極部３１，３１は圧電振動片３２と異なり、接着剤で接合されているわけではないので、キャピラリによる十分な圧着力を受けながら、超音波を印加された際に、この超音波の効果を減殺することがない。このため、敢えて電極部３１，３１側にバンプを形成しなくても確実な電気的接続が可能である。
【００４１】
この場合、図７に示すように、圧電振動片３２の引出し電極３４上にバンプ５４−１を接合した後で、ボンディングワイヤ６１を引き回す際には、上方にまず引き回す必要があり、この上方への引き回し分だけ、図示するｈ１の高さが必要となる。このため、パッケージ３７−１は、図２のパッケージ３７と比較すると、この距離ｈ１分だけ厚み方向が増大してしまう。しかしながら、この変形例１では、圧電振動片３２側に予めバンプを形成する工程（図５のＳＴ３２）が不要となる点で有利である。なお、電極部３１，３１は、図２で説明したように延長部を形成してもよいことは勿論である。以上述べた点を除き、変形例１も上述した実施形態の圧電デバイス３０と同じ作用効果を発揮することができる。
【００４２】
図８および図９は、上述の実施形態の変形例２を示しており、図８はその概略平面図、図９は図８のＥ−Ｅ線概略断面図である。
これらの図において、上述の実施形態の圧電デバイス３０と同一の符号を付した個所は共通する構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
変形例２に係る圧電デバイス３０−２は、上述の圧電デバイス３０と比較すると、圧電振動片３２とパッケージ３７側の電極部３１，３１との接続構造が相違している。
【００４３】
この圧電デバイス３０−２は、パッケージ３７側に圧電振動片３２を接合するための非導電性接着剤４３−１として、硬化状態で比較的弾性の低い接着剤が使用されている。すなわち、この導電性接着剤４３−１としては、例えば、合成樹脂成分としてエポキシ系の合成樹脂が含有された比較的硬い接着剤が使用されている。このため、圧電振動片３２の引出し電極３４，３４上には、予めバンプを形成することなく、先ず、パッケージ３７側の電極部（延長部３１ａ，３１ａ）にだけイニシャルボールでバンプ５３，５３を形成し、そのまま各引出し電極３４，３４の上に移動させて、ボンディングワイヤ６１，６１をそれぞれ引き回し、所定個所３４ａ，３４ａにて熱併用超音波圧着する。
【００４４】
この場合、圧電振動片３２は、比較的硬い非導電性接着剤４３−１で接合されているので、キャピラリによる圧着と、超音波の印加を減殺することなく、確実に電気的接続を行うことができる。したがって、予め圧電振動片３２側にバンプを形成する必要がない分、工程が簡単になり、第１の実施形態と同様の作用効果を発揮することができる。
【００４５】
図１０および図１１は、上述の実施形態の変形例３を示しており、図１０はその概略平面図、図１１は図１０のＦ−Ｆ線概略断面図である。
これらの図において、上述の実施形態の圧電デバイス３０と同一の符号を付した個所は共通する構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
変形例３に係る圧電デバイス３０−３は、上述の圧電デバイス３０と比較すると、圧電振動片３２の構造が相違している。
【００４６】
図１０に示されているように、圧電振動片３２の基部５１は幅方向に張り出すように形成されており、この張り出し部５２，５２に引出し電極３４，３４が形成されている。このような張り出し個所にバンプ５４，５４が予め形成されおり、このバンプ５４，５４に対して、パッケージ３７側の電極部３１，３１の各延長部３１ａ，３１ａのバンプ５３，５３からボンディングワイヤ６１，６１が引き回されて、接続されている。
したがって、圧電デバイス３０−３にあっては、圧電振動片３２の振動腕３５，３６から離れた張り出し部５２，５２に、引出し電極３４，３４を形成し、電気的接続と、導電性接着剤４３によるパッケージ側への接合を行う構造であるから、振動個所から離れた個所で、電気的接続と、機械的接合を行うため、このような固定構造が、屈曲振動を行う圧電振動片３２の振動性能に影響を与えにくい。
その他の作用効果は上述の実施形態の圧電デバイス３０と同じである。
【００４７】
図１２は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
図において、送信者の音声を受信するマイクロフォン３０８及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ３０９を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３０１を備えている。
ＣＰＵ３０１は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのＬＣＤや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部３０２や、ＲＡＭ，ＲＯＭ等でなる情報記憶手段（メモリ）３０３の制御を行うようになっている。このため、ＣＰＵ３０１には、圧電デバイス３０やその他の変形例の圧電デバイスが取り付けられて、その出力周波数をＣＰＵ３０１に内蔵された所定の分周回路（図示せず）等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このＣＰＵ３０１に取付けられる圧電デバイス３０等は、圧電デバイス３０等単体でなくても、圧電デバイス３０等と、所定の分周回路等とを組み合わせた発振器であってもよい。
【００４８】
ＣＰＵ３０１は、さらに、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）３０５と接続され、温度補償水晶発振器３０５は、送信部３０７と受信部３０６に接続されている。これにより、ＣＰＵ３０１からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償水晶発振器３０５により修正されて、送信部３０７及び受信部３０６に与えられるようになっている。
【００４９】
このように、制御部を備えたデジタル式携帯電話装置３００のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電デバイス３０その他の変形例の圧電デバイスを利用することができる。この場合、外部から衝撃を受けても、圧電振動片の接合個所が損傷を受けることがないので、製品の信頼性が向上する。
【００５０】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、パッケージや箱状の蓋体に被われるようにして、内部に圧電振動片を収容するものであれば、圧電振動子、圧電発振器等の名称にかかわらず、全ての圧電デバイスに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の圧電デバイスの実施形態を示す概略平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線概略断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線切断端面図。
【図４】図１の圧電デバイスの製造方法の実施形態を示すフローチャート。
【図５】図４の製造方法における電気的接続工程を説明するための説明図。
【図６】本発明の実施形態の圧電デバイスの変形例１に係る圧電デバイスの概略平面図。
【図７】図６のＣ―Ｃ線概略断面図。
【図８】本発明の実施形態の圧電デバイスの変形例２に係る圧電デバイスの概略平面図。
【図９】図８のＥ―Ｅ線概略断面図。
【図１０】本発明の実施形態の圧電デバイスの変形例３に係る圧電デバイスの概略平面図。
【図１１】図１０のＦ―Ｆ線概略断面図。
【図１２】本発明の実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図。
【図１３】従来の圧電デバイスの一例を示す概略斜視図。
【図１４】従来の圧電デバイスの他の例を示す概略平面図。
【符号の説明】
【００５２】
３０，３０−１，３０−２，３０−３・・・圧電デバイス、３２・・・圧電振動片、３５，３６・・・振動腕、３１・・・電極部、４３・・・非導電性接着剤、５３，５４・・・バンプ、５５・・・第１の基板、５６・・・第２の基板（絶縁性基体）。
【図１】
2005094461.tif 000003
【図２】
2005094461.tif 000004
【図３】
2005094461.tif 000005
【図４】
2005094461.tif 000006
【図５】
2005094461.tif 000007
【図６】
2005094461.tif 000008
【図７】
2005094461.tif 000009
【図８】
2005094461.tif 000010
【図９】
2005094461.tif 000011
【図１０】
2005094461.tif 000012
【図１１】
2005094461.tif 000013
【図１２】
2005094461.tif 000014
【図１３】
2005094461.tif 000015
【図１４】
2005094461.tif 000016