(57)【要約】【課題】実装時の応力緩和を達成しつつ、機械的強度を保ち、かつ圧電デバイスの小型化にも適した圧電デバイスを提供する。【解決手段】枠部３０と枠部３０の内周側に配置された圧電振動片２２とを有する圧電振動基板２０と、圧電振動基板２０の一方の主面と対向するように配置され、枠部３０に接合された第１基板１２と、圧電振動基板２０の他方の主面と対向するように配置され、枠部３０に接合された第２基板４０と、を備え、圧電振動基板２０には、枠部３０の外周の圧電振動片２２を挟んで対向する端部に夫々配置された接続部３２，３６の一辺を二分するように切り欠くスリットが設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
2013017143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠部と前記枠部の内周側に配置された圧電振動片とを有する圧電振動基板と、
前記圧電振動基板の一方の主面と対向するように配置され、前記枠部に接合された第１基板と、
前記圧電振動基板の他方の主面と対向するように配置され、前記枠部に接合された第２基板と、
を備え、
前記圧電振動基板には、
前記枠部の外周の前記圧電振動片を挟んで対向する端部に夫々配置された接続部を有し、
当該接続部は、
前記接続部の一辺を二分するように切り欠くスリットが設けられている
ことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電デバイスであって、
前記枠部の外形を矩形とし、
前記接続部は、前記枠部の対向する２辺に設けたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電デバイスであって、
前記圧電振動片は、
振動部と、
前記振動部の両端に接続された一対の基部と、
を有し、
前記第１基板または前記第２基板のいずれか一方には、
ダイアフラムと、
前記ダイアフラム上に設けられ、前記一対の基部をそれぞれ支持する一対の支持部と、
を備えることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の圧電デバイスであって、
前記圧電振動片を前記枠部の内側に複数備え、
前記複数の圧電振動片に夫々電気的に接続された一対の電極パッドが、
前記接続部のそれぞれに設けられた
ことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電デバイスであって、
複数の前記圧電振動片のうちの１つは、
振動部と、
前記振動部の両端に接続された一対の基部と、
を有し、
前記第１基板または前記第２基板のいずれか一方には、
ダイアフラムと、
前記ダイアフラム上に設けられ、前記一対の基部をそれぞれ支持する一対の支持部と、
を備えることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の圧電デバイスであって、
複数の前記圧電振動片のうちの他の１つは、
屈曲振動を励振する振動部を有することを特徴とする圧電デバイス。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の圧電デバイスであって、
前記第１基板または前記第２基板のいずれか一方の外縁部を、前記圧電振動基板の外形に合わせ、
前記圧電基板に設ける前記電極パッドは、前記第１基板または前記第２基板のいずれか他方と接合する側の接続部の主面に配置したことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の圧電デバイスと、
前記圧電デバイスを実装する実装基板と、
を有し、
前記圧電振動基板に設けられた接続部を前記実装基板に固定したことを特徴とする圧電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイス、およびこの圧電デバイスを搭載した圧電モジュールに係り、特に、所謂ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）構造を採用した圧電デバイス、およびこの圧電デバイスを搭載した圧電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電デバイスの小型化に伴い、量産性や小型化に優れた基板積層型の圧電デバイスが種々提案されている。例えば、特許文献１〜３に開示されている圧電デバイスは、厚み滑り振動を励起する振動部を有する圧電デバイスである。特に、特許文献１に開示されている圧電デバイスは、振動基板に水晶を用いて振動部を凹状に形成し、ガラスから成るカバー基板により振動基板の上下を挟むように積層して封止する構造を採っている。これに対し、特許文献２、３に開示されている圧電デバイスは、振動基板に水晶を用いると共に、振動基板に形成した溝により、振動部と枠部を形成している。これにより、カバー基板との接合部である枠部に加えられた応力が、振動部に伝達されることを抑制している。そして、特許文献２には、振動基板とカバー基板との構成部材を同一とすることで、熱膨張率の違いによって生ずる熱歪み等に起因する応力を抑制することが開示されている。
【０００３】
振動基板に溝を設け、接合領域である枠部と振動部とを分断する構成については、特許文献４、５に開示されているように、屈曲振動を励起する振動部を有する圧電デバイスにも採用されている。例えば特許文献４に開示されている圧電デバイスは、いわゆる音叉型の振動部を備えた圧電デバイスであり、特許文献５に開示されている圧電デバイスは、いわゆる双音叉型の振動部を備えた物理量検出素子（圧力センサー素子）である。いずれのデバイスも、振動漏れや枠部からの応力の影響を避けるために、振動部と枠部との接続部分が小さくなるように梁状の支持部による構成が採られている。そして、特許文献５に開示されている物理量検出素子は、一方のカバー基板の主面を撓み、変位可能なダイアフラムとして構成し、このダイアフラムの外側主面の受圧部が圧力を受圧したときに前記ダイアフラムに生ずる撓みを振動部に対して張力として伝達する構成が採られている。振動部に張力が付与されると、振動部の共振周波数が変化して、感圧素子としての働きを担うこととなる。このため、特許文献５に開示されているような構成を採った場合には、振動部における共振周波数の変化をモニターすることで、ダイアフラムに付与された圧力の変動を検出することが可能となる。なお、特許文献６には、感圧素子としての振動部に、厚み滑り振動を励起するもの（ＡＴカット水晶振動子）を採用した構成が開示されている。
【０００４】
このような構成の圧電デバイスは、振動基板に設けた溝（グルーブ）やスリット（貫通孔）により、実装に起因した枠部に生じる内部応力が振動部に伝達されることが緩和される。このため、その実装形態は、カバー基板に設けられた電極パッドを用いて、圧電デバイスの長手方向両端を固定するというものが殆どである。
【０００５】
しかし、このような構成を採った場合でも、実装に起因して枠部に生じる内部応力を緩和しきれずに、梁状の支持部を介して振動部に伝達されてしまう内部応力が少なからず存在する。このような実状は、当該内部応力に起因する共振周波数の変化量が、本来の被検出圧力を受圧したときの共振周波数の変化量に重畳してしまうことから、検出圧力の精度劣化を招く虞があった。
【０００６】
このような問題を払拭すべく、特許文献７や特許文献８に開示されているような物理量検出モジュールが提案されている。特許文献７に開示されている物理量検出モジュールは図２７に示すように、圧電振動基板２を構成する圧電振動片４と枠部３のうち、枠部３の外周に凸状の梁５を延設し、この梁５を介して実装基板６に物理量検出素子１を実装する構成を採っている。なお、図２７において、図２７（Ａ）は物理量検出素子の短辺側模式的断面図であり、図２７（Ｂ）は物理量検出素子の長辺側模式的断面図を示すものである。
このような構成とすることで、ダイアフラム基板の外周の厚肉の枠部（カバー基板）よりも薄肉の梁５の撓みにより、実装基板６から伝達される内部応力の吸収を図っている。
【０００７】
特許文献８に開示されている圧電デバイスは図２８に示すように、圧電振動片４と共に圧電振動基板２ａを構成する枠部（第１の枠部３）の外周に、第２の枠部３ａを設け、第１の枠部３の一部と第２の枠部３ａの一部とを梁５により接続している。そして、ダイアフラム基板（カバー基板）の外周に凸状部７ａ，７ｂを延設し、第１の枠部３に接合されたカバー基板の一部である凸状部７ａ，７ｂにより、第２の枠部３ａの一部を挟み込む構成としている。このような構成の物理量検出素子１ａの実装は、第２の枠部３ａにおける梁接合部と、梁５と並行に延びる第２の枠部３ａの一部とを実装基板６に接続することによって成される。これにより、片持ち支持による機械的強度の低下を抑制しつつ、振動部に対する内部応力の伝達の抑制も図ることができる。なお、図２８において、図２８（Ａ）は物理量検出モジュールの短辺側の模式的断面図であり、図２８（Ｂ）は圧電デバイスの長辺側の模式的断面図である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２０１０６７号公報
【特許文献２】特開２００９−６５５２０号公報
【特許文献３】特開２０１１−３５５４８号公報
【特許文献４】特開２０１０−２６８４３９号公報
【特許文献５】特開２０１０−２３０４０１号公報
【特許文献６】特開２０１０−１８１１８３号公報
【特許文献７】特開２０１１−３８８１９号公報
【特許文献８】特開２０１１−３８８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献７や特許文献８に開示されているような構成の物理量検出モジュールであれば、実装基板に実装した際における振動部への応力の伝達を抑制し、振動の検出精度の向上を図ることができると考えられる。
【００１０】
しかしながら、一方で、特許文献７に開示されている物理量検出モジュールは、実装形態が片持ちとなることによる機械的強度不足が懸念され、特許文献８に開示されている物理量検出モジュールは、機械的強度不足の解消には適しているが、振動基板の外周に２つの枠部が形成されるため、圧電デバイスの小型化を妨げる要因となる。
【００１１】
そこで本発明では、実装時の応力緩和を達成しつつ、機械的強度を保ち、かつ圧電デバイスの小型化にも適した圧電デバイス、およびこの圧電デバイスを搭載した圧電モジュール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】
【００１２】
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【００１３】
［適用例１］枠部と前記枠部の内周側に配置された圧電振動片とを有する圧電振動基板と、前記圧電振動基板の一方の主面と対向するように配置され、前記枠部に接合された第１基板と、前記圧電振動基板の他方の主面と対向するように配置され、前記枠部に接合された第２基板と、を備え、前記圧電振動基板には、前記枠部の外周の前記圧電振動片を挟んで対向する端部に夫々配置された接続部を有し、当該接続部は、前記接続部の一辺を二分するように切り欠くスリットが設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
このような特徴を有する圧電デバイスによれば、実装時の応力緩和を達成しつつ、機械的強度を保つことができる。また、このような構成の圧電デバイスは、圧電デバイスの小型化にも適している。
【００１４】
［適用例２］適用例１に記載の圧電デバイスであって、前記枠部の外形を矩形とし、前記接続部は、前記枠部の対向する２辺に設けたことを特徴とする圧電デバイス。
枠部の外形を矩形とすることで、ウェハからの板取性を向上させることができる。また、接続部を枠部において対向する２辺に設けるようにすることで、実装時の安定性を高めることができる。
【００１５】
［適用例３］適用例１または２に記載の圧電デバイスであって、前記圧電振動片は、振動部と、前記振動部の両端に接続された一対の基部と、を有し、前記第１基板または前記第２基板のいずれか一方には、ダイアフラムと、前記ダイアフラム上に設けられ、前記一対の基部をそれぞれ支持する一対の支持部と、を備えることを特徴とする圧電デバイス。
このような特徴を有することにより、圧電デバイスを圧力センサーとして構成することができる。
【００１６】
［適用例４］適用例１または２に記載の圧電デバイスであって、前記圧電振動片を前記枠部の内側に複数備え、前記複数の圧電振動片に夫々電気的に接続された一対の電極パッドが、前記接続部のそれぞれに設けられたことを特徴とする圧電デバイス。
このような特徴を有することにより、各圧電振動片毎に異なる共振周波数を持たせることができる。よって、複数の機能を持った圧電デバイスを構成することが可能となる。
【００１７】
［適用例５］適用例４に記載の圧電デバイスであって、複数の前記圧電振動片のうちの１つは、振動部と、前記振動部の両端に接続された一対の基部と、を有し、前記第１基板または前記第２基板のいずれか一方には、ダイアフラムと、前記ダイアフラム上に設けられ、前記一対の基部をそれぞれ支持する一対の支持部と、を備えることを特徴とする圧電デバイス。
このような特徴を有することにより、圧電デバイスに少なくとも圧力センサーとしての機能を持たせることが可能となる。
【００１８】
［適用例６］適用例５に記載の圧電デバイスであって、複数の前記圧電振動片のうちの他の１つは、屈曲振動を励振する振動部を有することを特徴とする圧電デバイス。
このような特徴を有することにより、例えば、圧力センサーの感圧素子として機能する１つの圧電振動片の温度補償を高精度に行うことが可能となり、圧力センサーの温度特性を向上させることができる。
【００１９】
［適用例７］適用例１乃至５のいずれか１例に記載の圧電デバイスであって、前記第１基板または前記第２基板のいずれか一方の外縁部を、前記圧電振動基板の外形に合わせ、前記圧電基板に設ける前記電極パッドは、前記第１基板または前記第２基板のいずれか他方と接合する側の接続部の主面に配置したことを特徴とする圧電デバイス。
このような特徴を有することにより、接続部の機械的強度をさらに補うことが可能となる。
【００２０】
［適用例８］適用例１乃至７のいずれか１例に記載の圧電デバイスと、前記圧電デバイスを実装する実装基板と、を有し、前記圧電振動基板に設けられた接続部を前記実装基板に固定したことを特徴とする圧電モジュール。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る圧電デバイスの構成を示す分解斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る圧電デバイスを構成する圧電振動片に配される第１基板側対向面における励振電極の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る圧電デバイスを構成する圧電振動片に配される第２基板側対向面における励振電極の構成を示す図である。
【図４】図１に示す各基板を接合した圧電デバイスにおけるＡ−Ａ断面を示す図である。
【図５】ウェハ形態での製造工程を説明するための分解斜視図である。
【図６】接合工程が終了したウェハ状の圧電デバイスを個片化する工程を説明するための図である。
【図７】第１実施形態に係る圧電デバイスにおける枠部の幅を広げ、接合材溜まり部を構成する場合の例を示す図である。
【図８】第１実施形態に係る圧電デバイスにおける圧電振動基板において、電極パッドの配置形態を変えた場合の例を示す図である。
【図９】第１実施形態に係る圧電デバイスにおける圧電振動基板において、対を成す接続部の形態を否対象とした場合の例を示す図である。
【図１０】第１実施形態に係る圧電デバイスにおける圧電振動基板において、長辺を基点として接続部を設けた場合の例を示す図である。
【図１１】第１実施形態に係る圧電デバイスにおける圧電振動基板の接続部の一部に薄肉化のための溝を設けた場合の例を示す図である。
【図１２】第２基板側にダイアフラムを配置した場合の例を示す断面図である。
【図１３】第１実施形態に係る圧電デバイスにおいて、圧電振動片の形態を音叉型圧電振動片とした場合の例を示す分解斜視図である。
【図１４】音叉型圧電振動片に配される第１基板側対向面における励振電極の構成を示す図である。
【図１５】音叉型圧電振動片に配される第２基板側対向面における励振電極の構成を示す図である。
【図１６】第１実施形態に係る圧電デバイスにおいて、圧電振動片の形態を音叉型圧電振動子とし、梁の形態を異ならせた場合の例を示す図である。
【図１７】第１実施形態に係る圧電デバイスにおいて、圧電振動片の形態をＡＴカット圧電振動片とした場合の例を示す分解斜視図である。
【図１８】第２実施形態に係る圧電デバイスの構成を示す分解斜視図である。
【図１９】図１８に示す形態の圧電デバイスにおけるＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図２０】第３実施形態に係る圧電デバイスの構成を示す分解斜視図である。
【図２１】第３実施形態に係る圧電デバイスを構成するパッケージ内にＩＣを備えた場合の例を示す図である。
【図２２】第３実施形態に係る圧電デバイスにおいて、圧電振動基板に形成する２つの圧電振動片を双方とも、音叉型圧電振動片とした場合の例を示す分解斜視図である。
【図２３】本発明に係る圧電デバイスを実装してモジュールを構成する場合の例を示す図である。
【図２４】本発明に係る圧電デバイスを燃料電池システムにおけるモジュールの一部とした場合のブロック図である。
【図２５】本発明に係る圧電デバイスを車両用情報記録装置におけるモジュールの一部とした場合の例を示すブロック図である。
【図２６】本発明に係る圧電デバイスを車両用の側面衝突検出装置を構成するモジュールの一部とした場合の例を示す図である。
【図２７】枠部の外周に設けられた梁により実装を行う従来の圧電デバイスの構成を示す図である。
【図２８】第１枠部と第２枠部を有する従来の圧電デバイスの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の圧電デバイス、および圧電モジュールに係る実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００２３】
まず、図１〜図７を参照して、第１実施形態に係る圧電デバイス１０について説明する。図１は、第１実施形態に係る圧電デバイスの分解斜視図である。図２は圧電デバイスにおける圧電振動片を一方の面から見た際の励振電極の構成を示す斜視図である。図３は圧電デバイスにおける圧電振動片を他方の面から見た際の励振電極の構成を示す斜視図である。図４は、図１に示した圧電デバイスのＡ−Ａ断面を示す図である。図５は、ウェハから成る各基板の状態を示す斜視図である。図６は、ウェハを積層して構成された圧電デバイスをダイシングにより個片化する工程を説明するための図である。
【００２４】
本実施形態に係る圧電デバイス１０は、圧力センサーとしての働きをもつものであり、第１基板１２と、圧電振動基板２０、および第２基板４０を有する。第１基板１２は、ダイアフラム１４と枠部１６、および支持部１８ａ，１８ｂを基本として構成される。ダイアフラム１４は、受圧部としての働きを担い、第１基板１２の一部を薄肉化することにより、板面に可撓性を持たせた構成である。
【００２５】
本実施形態ではダイアフラム１４を、第１基板１２の一方の主面を凹状に掘り込むことで形成している。枠部１６は、薄肉化により構成されるダイアフラム１４の外縁を囲うように配置される厚肉部であり、第１基板１２における機械的強度の確保と、詳細を後述する圧電振動基板２０との接合部としての役割を担う。支持部１８ａ，１８ｂは、ダイアフラム１４上に形成された凸部であり、ダイアフラム１４の撓みを、詳細を後述する圧電振動基板２０に形成された圧電振動片２２に伝達する役割を担う。本実施形態の場合、支持部１８ａ，１８ｂは、ダイアフラム１４上に一対、ダイアフラム１４の中心を基点として対称に設けられている。そして、ダイアフラム１４に対して外側（支持部１８ａ，１８ｂを形成していない側）から押圧（圧力）が加えられると、その撓みに倣って傾倒することとなるため、接合領域である上端部が僅かに離間する方向へと移動する。このため、一対の支持部１８ａ，１８ｂに接合された圧電振動片２２には、引張の力が作用することとなる。なお、支持部１８ａ，１８ｂの高さ（厚み）は、前述した枠部１６の高さ（厚み）と同じで良い。このような構成とすることにより、一方向からの加工（サンドブラストやウエットエッチング）により、枠部１６とダイアフラム１４、および支持部１８ａ，１８ｂをそれぞれ形成することができるからである。
【００２６】
圧電振動基板２０は、圧電振動片２２と枠部３０、梁２８、および接続部３２，３６を有する。本実施形態に係る圧電振動片２２は、一対の基部（第１基部２６ａと第２基部２６ｂ）と、一対の振動部（第１振動部２４ａと第２振動部２４ｂ）を備えた、いわゆる双音叉型の圧電振動片である。このため、本実施形態に係る圧電振動基板２０は、水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系のＸ軸を回転軸として、Ｚ軸を＋Ｙ軸の方向へ約２度回転させた軸をＺ′軸とし、このＺ′軸を法線とした主面を有する、Ｘカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶基板を用いている。
【００２７】
第１基部２６ａ、第２基部２６ｂはそれぞれ、上述した第１基板１２における支持部１８ａ，１８ｂの上端部に接合される。よって、第１基部２６ａ、第２基部２６ｂと、支持部１８ａ，１８ｂはそれぞれ、積層状態において重なる位置に形成される。
【００２８】
第１振動部２４ａ、第２振動部２４ｂは、第１基部２６ａと第２基部２６ｂの間に張り渡された断面矩形の梁である。振動部２４（第１振動部２４ａ、第２振動部２４ｂ）には、詳細を図２、図３に示すような励振電極５０（電極５０ａ〜５０ｐ），５２（電極５２ａ〜５２ｐ）が形成されており、この励振電極５０，５２に電圧が印加されることにより所定周期（共振周波数）での振動が励起される。この振動は、振動部２４に付与される張力に起因して、その共振周波数が変化する。具体的には、付与される張力が小さいほど共振周波数が低く、張力が大きくなるにつれて共振周波数が高くなる。このため、ダイアフラム１４に付与された力（圧力）が、支持部１８ａ，１８ｂと基部（第１基部２６ａ，第２基部２６ｂ）を介して振動部２４に張力として伝達されると、その強さに応じて共振周波数が変化することとなる。よって、振動部２４の共振周波数の変化をモニターすることにより、外部圧力の測定が可能となる。
【００２９】
また、枠部３０は、上述した圧電振動片２２の外周を囲むように配置される。枠部３０は、圧電振動基板２０を他の基板（第１基板１２と第２基板４０）と接合するための接合部としての役割と共に、圧電振動片２２を密閉するキャビティの一部を構成する役割を担う。本実施形態に係る枠部３０は、平面視した際の外形形状を長方形としており、前述した圧電振動片２２の第１基部２６ａと第２基部２６ｂはそれぞれ、枠部３０の長辺方向に沿って配置される。このため、振動部２４も長辺方向に沿って張り渡される構成となる。このような配置形態とすることで、振動部２４の長さを長くとることができるからである。
【００３０】
梁２８は、圧電振動片２２と枠部３０とを接続する梁としての役割を担う。具体的には、梁２８は、圧電振動片２２を構成する第１基部２６ａと第２基部２６ｂのそれぞれと、枠部３０との間に張り渡される。梁２８は、枠部３０に加えられた熱歪み等の応力が、圧電振動片２２に伝達されることを抑制すると共に、支持部１８ａ，１８ｂを介して圧電振動片２２に付与される張力の検出感度の妨げにならないように配置される。このため梁２８は、振動部２４の配置方向と交差する方向、すなわち枠部３０の短辺に沿った方向に向けて張り渡される。また、梁２８の幅は、圧電振動片２２を支持するために必要とされる機械的強度を保てる程度に狭めるようにすると良い。このような構成とすることで、圧電振動片２２を枠部３０に支持しつつ、枠部３０に加えられた応力の伝達抑制と、共振周波数の変化による負荷圧力の検出感度の維持といった双方の効果を得ることができる。
【００３１】
接続部３２，３６は、圧電デバイス１０を実装基板３００（図２３参照）に実装するための役割を担う。本実施形態における接続部３２，３６は、上述した枠部３０の外周側に、圧電振動基板２０の一部として延設されている。本実施形態では、接続部３２，３６は枠部３０の短辺を基部として、長辺の延長方向に向かって延設している。なお、接続部３２，３６は、枠部３０において対向する一対の短辺それぞれから延設されている。長辺方向に沿って、互いに反対方向に延設された接続部３２，３６のうち、いずれか一方の接続部（図１に示す例では接続部３６）には、圧電振動片２２に形成された励振電極５０，５２と電気的に接続された一対の電極パッド５６，６０が設けられている。そして、一対の電極パッド５６，６０間に位置する接続部３６には、接続部３６を切欠く切欠き（スリット）３８が設けられている。このような構成とすることにより、実装時における電極パッド５６，６０同士の短絡を有効に防止することができる。また、接続部３６に負荷される熱歪み等に起因する応力を緩和することができる。さらに、本実施形態では、電極パッド５６，６０を設けない接続部３２にも、電極パッド５６，６０を設けた接続部３６と同様な切欠き（スリット）３４を設ける構成としている。このような構成とすることで、圧電デバイス１０を両持ち支持で実装した際にも、応力の緩和といった効果を奏することができる。
【００３２】
万一、仮に、両持ち支持に起因した内部応力が、圧電デバイス１０に作用したとしても、梁２８により圧電振動片２２へ前記内部応力が作用することを抑制させることができる。その理由は、圧電振動片２２の第１振動部２４ａ，第２振動部２４ｂが設けられているので、接続部３２と接続部３６とを結ぶ方向に内部応力が作用しても、前記梁２８の作用により前記内部応力は圧電振動片２２へ伝達されずに抑制されることとなるというものである。
【００３３】
接続部３６に設けられた電極パッド５６，６０は、引出電極５４，５８を介して励振電極５０，５２と電気的に接続される。引出電極５４，５８は、接続部３６と枠部３０、および梁２８を介して圧電振動片２２における基部（図１〜図３に示す例では第２基部２６ｂ）に引き回され、振動部２４に形成された励振電極５０，５２に接続されている。図２、図３に実施形態に係る圧電振動片２２の振動部２４に形成する励振電極５０，５２の形態の一例を示す。なお、図２には、第１基板１２との接合面である一方の面を示し、図３には、第２基板４０との接合面である他方の面を示す。
【００３４】
励振電極５０は、電極５０ａ〜電極５０ｐにより構成され、励振電極５２は、電極５２ａ〜電極５２ｐにより構成されている。本実施形態に係る振動部２４は、それぞれ３つの振動領域に分かれており、各領域毎に電極が配設されている。以下の説明では、引出電極５８が配設される第２基部２６ｂに近接した振動領域を第１領域、第１基部２６ａに近接した振動領域を第３領域と称すこととする。そして、第１領域と第３領域の間に位置する中央の領域を第２領域と称すこととする。
【００３５】
第２基部２６ｂの上面（一方の面）に配置されて、引出電極５４に接続された電極５０ａは、第１振動部２４ａにおける第１領域の外側の側面に配置された電極５０ｂに接続されるとともに、第２振動部２４ｂにおける第１領域の上面に配置された電極５０ｃに接続されている。また、電極５０ｂは、第１振動部２４ａの下面（他方の面）を介して第１領域の内側の側面に配置された電極５０ｄに接続されると共に、第２領域の下面に配置された電極５０ｅに接続されている。
【００３６】
一方、電極５０ｃは、第２振動部２４ｂの上面を介して第２領域の外側の側面に配置された電極５０ｈと、同領域の内側の側面に配置された電極５０ｉに接続されている。さらに、電極５０ｈと電極５０ｉは第２振動部２４ｂにおける下面で結合すると共に、同下面における第３領域に配置された電極５０ｊに接続されている。電極５０ｊは、第１基部２６ａの下面に配置された電極５０ｋを介して第１振動部２４ａにおける第３領域の外側の側面に配置された電極５０ｌに接続されている。また、電極５０ｌは、第１振動部２４ａにおける上面を介して、第３領域の内側の側面に配置された電極５０ｍに接続されると共に、第２領域の上面に配置された電極５０ｎに接続されている。また、第１振動部２４ｂにおける第３領域の内側の側面に配置された電極５０ｍは、第１基部２６ａの上面に配置された電極５０ｏを介して第２振動部２４ｂにおける第３領域の上面に配置された電極５０ｐに接続されている。
【００３７】
これに対し、第２基部２６ｂの下面に配置されて、引出電極５８に接続された電極５２ａは、第２振動部２４ｂにおける第１領域の外側の側面に配置された電極５２ｂに接続されるとともに、第１振動部２４ａにおける第１領域の下面に配置された電極５２ｃに接続されている。また、電極５２ｂは、第２振動部２４ｂの下面を介して第１領域の内側の側面に配置された電極５２ｄに接続されると共に、第２領域の下面に配置された電極５２ｅに接続されている。
【００３８】
電極５２ｄは、第２基部２６ｂの上面に配置された電極５２ｆを介して第１振動部２４ａにおける第１領域の上面に配置された電極５２ｇに接続されている。電極５２ｇは、第１振動部２４ａの上面を介して第２領域の外側の側面に配置された電極５２ｈと、同領域の内側の側面に配置された電極５２ｉに接続されている。さらに、電極５２ｈと電極５２ｉは第１振動部２４ａにおける下面で結合すると共に、同下面における第３領域に配置された電極５２ｊに接続されている。電極５２ｊは、第１基部２６ａの下面に配置された電極５２ｋを介して第２振動部２４ｂにおける第３領域の内側の側面に配置された電極５２ｌに接続されている。また、電極５２ｌは、第２振動部２４ｂにおける上面を介して、第３領域の外側の側面に配置された電極５２ｍに接続されると共に、第２領域の上面に配置された電極５２ｎに接続されている。また、第２振動部２４ｂにおける第３領域の外側の側面に配置された電極５２ｍは、第１基部２６ａの上面に配置された電極５２ｏを介して第１振動部２４ａにおける第３領域の上面に配置された電極５２ｐに接続されている。
【００３９】
よって第１振動部２４ａの第１領域では、側面方向において電極５０ｂと電極５０ｄとが対向し、上面・下面方向において電極５２ｇと電極５２ｃとが対向する。また、第２領域では、側面方向において電極５２ｈと電極５２ｉとが対向し、上面・下面方向において電極５０ｎと電極５０ｅとが対向する。さらに、第３領域では、側面方向において電極５０ｌと電極５０ｍとが対向し、上面・下面方向において電極５２ｐと電極５２ｊとが対向することとなる。
【００４０】
一方、第２振動部２４ｂの第１領域では、側面方向において電極５２ｂと電極５２ｄとが対向し、上面・下面方向において電極５０ｃと電極５０ｇとが対向する。また、第２領域では、側面方向において電極５０ｈと電極５０ｉとが対向し、上面・下面方向において電極５２ｎと電極５２ｅとが対向する。さらに、第３領域では、側面方向において電極５２ｍと電極５２ｌとが対向し、上面・下面方向において電極５０ｐと電極５０ｊとが対向する。
【００４１】
励振電極５０，５２をこのように配設することで、引出電極５４，５８を介して接続された電極パッド５６，６０に交流電圧を印加することにより、第１振動部２４ａ、第２振動部２４ｂは、所定の共振周波数で振動する。なお、励振電極５０，５２における振動部２４への電極の配設パターンは上述の方法に限らず様々なパターンを採用することができる。
【００４２】
第２基板４０は、圧電振動基板２０に対して、第１基板１２とは反対側の面（第１基板が接合する側を一方の面とした場合には他方の面）に対して接合し、圧電振動片２２の振動領域を封止する役割を担う。このため、第２基板４０の外形は、圧電振動基板２０における枠部３０の外形（接続部３２を含まない形状）と一致すれば良い。第２基板４０には、パッケージ内のキャビティ、すなわち圧電振動片２２の振動領域を確保するための凹部４２が設けられており、凹部４２の外周には、圧電振動基板２０を構成する枠部３０と接合される枠部４４が設けられている。
上記のような構成を有する第１基板１２、圧電振動基板２０、および第２基板４０は、図４に示すように接合層４８を介して接合される。
【００４３】
各接合層４８の形成は、各接合領域に対応する位置に、例えば下地をＣｒとするＡｕのメタライズ層を形成する。そして各接合領域にＩｎ等のロウ材を塗布し、図４に示すように各基板を積層した状態で加熱・加圧する。そしてＩｎを溶融させてメタライズ層に拡散させ、ＩｎとＡｕとの共晶反応を引き起こす。これにより共晶合金であるＡｕ−Ｉｎ層をＣｒで挟んだ態様の接合層４８が形成される。また各接合層４８を形成する接合部材として導電性接着剤や、抵抗率の低い低融点ガラス等も用いることができる。なお各接合層として上述のメタライズ層を用いる場合、各電極（励振電極５０，５２、引出電極５４，５８、および電極パッド５６，６０）はメタライズ層の形成と同一工程にて形成することができる。
各接合層４８を形成する接合部材として導電性を有する材料を用いた場合、引出電極５４，５８は、それぞれ各面に形成された接合層４８と接触する。
【００４４】
しかし、各面に配された接合層４８が直接接触することは無く、両面間を行き来することとなる引出電極５４（電極パッド５６）は、接合層４８の外部領域となる接続部３６を経由して両面間を跨ぐように引き回されている。このため、引出電極５４や励振電極５０と、引出電極５８や励振電極５２とが電気的に接触し、両者間に短絡が生ずることはない。
【００４５】
上記のような構成の圧電デバイス１０は、各基板を積層することによって構成される内部空間を真空とする。これにより、屈曲振動を成す圧電振動片２２に振動を励起させることが可能となる。また、温度変化による空気の膨張、収縮に伴う内部空間の圧力変動を抑制し、検出値の精度劣化を防ぐことができる。なお、内部空間の真空化は、各基板の接合を真空領域中で行うようにしても良いし、第２基板４０に図示しない封止孔を設け、接合後にパッケージを真空領域に配置し、封止孔を封止するといった方法を採っても良い。このような構成とすることにより、実施形態に係る圧電デバイス１０は、真空を基準とした圧力を測定可能となる。
【００４６】
次に、圧力センサーとして構成した本実施形態に係る圧電デバイス１０による圧力検出の仕組みについて、簡単に説明する。まず、ダイアフラム１４に圧力が印加されると、ダイアフラム１４は圧力の強度に応じて内部空間側、すなわち圧電振動基板２０側に撓み変形する。ダイアフラム１４の変形に伴い、ダイアフラム１４に一体形成された支持部１８ａ，１８ｂは、ダイアフラム１４の撓みに応じて傾倒する。ダイアフラム１４は、特性上、中心部を基準としてすり鉢状に撓むこととなるため、第１基板１２の長辺方向に沿って配置された支持部１８ａ，１８ｂは、互いに異なる方向に傾倒することとなる。このため、接合部である上端は、互いに離間する方向に変位する。
【００４７】
支持部１８ａ，１８ｂにおける接合部が互いに離間する方向に変位すると、当該接合部に接合された第１基部２６ａと第２基部２６ｂも、この変位に応じた力を受ける。このため、振動部２４には引張応力が印加され振動部２４の共振周波数が高くなる。よって、ダイアフラム１４に印加された圧力の値は、振動部２４における共振周波数の変化量をモニターすることで検知することができる。
【００４８】
このような構成を有する圧電デバイス１０によれば、実装基板３００（図２３参照）への実装時の応力緩和を達成しつつ、機械的強度を保ち、かつ圧電デバイスの小型化にも対応することができる。
【００４９】
上記のような構成の圧電デバイス１０を製造する場合には、図５に示すように、ウェハ単位で接合が成される。以下、実施形態に係る圧電デバイス１０の製造方法について簡単に説明する。
【００５０】
まず、第１ウェハ７０、第２ウェハ９０、および圧電振動ウェハ８０の外形形成を行う。外形形状の形成方法としては、例えばサンドブラストやウエットエッチング等を挙げることができる。具体的には、比較的形状が単純な第２ウェハ９０は、サンドブラストにより外形形成を行うことが好ましい。加工時間を短くすることができるからである。一方、外形形状が複雑な圧電振動ウェハ８０は、ウエットエッチングにより外形形成を行うことが好ましい。ウエットエッチングにより、微細形状の加工が可能となるからである。さらに、外形形状は単純であるが、薄肉なダイアフラム１４を形成する第１ウェハ７０は、サンドブラストにより外形形成を行った後、ウエットエッチング（ライトエッチング）を施すようにすると良い。これにより、加工時間の短縮と、ダイアフラム１４を構成する表面の平坦化を図ると共に、残留応力の除去を図ることができる。
【００５１】
図５に示すように、各ウェハ（第１ウェハ７０、圧電振動ウェハ８０、第２ウェハ９０）は、各基板（第１基板１２、圧電振動基板２０、第２基板４０）をアレイ状に配置した形態として形成される。なお、各ウェハにおける基板構成要素は、梁７２，７６，８２，８６，９２，９６を介して連結されることで、アレイ状を成す。なお、本実施形態に係る圧電デバイス１０では、圧電振動基板２０に比べて第１基板１２と第２基板４０は、長辺方向の長さが短くなるように構成されている。このため、長辺方向に隣接する基板間の距離が圧電振動基板２０よりも長くなり、梁７２，９２の長さが長くなる。従って、第１基板１２や第２基板４０を長辺方向に連結する梁７２，９２の基部側位置に溝７４を設けておくようにすると良い。このような構成とすることで、梁７２，８２，９２を一度に切断する際に、切断時に生ずる振動等により、溝７４，９４形成部で余剰部分の折り取りが成されることとなるからである。
【００５２】
次に、圧電振動ウェハ８０に対する電極形成と、各ウェハに対する接合パターンの形成を行う。電極、および接合パターンの形成は、蒸着やスパッタリング、およびＣＶＤなどの製法を用いた金属膜の形成工程と、フォトリソグラフィ等のパターニング技術を用いたパターン形成工程とによれば良い。
【００５３】
次に、第１ウェハ７０、圧電振動ウェハ８０、および第２ウェハ９０を接合する。接合は、上述したように、接合材を介して加圧、加熱することにより成せば良い。
【００５４】
ウェハの接合を終えた後、圧電デバイス１０の個片化を行う。個片化は、ダイシングにより行えば良い。ダイシングを行った場合図６に示すように、第１ウェハ７０や第２ウェハ９０において溝７４，９４を設けた梁７２，９２は、カット時の振動等により溝７４，９４部分で折り取られることとなる。よって、実施形態に示すように量産を行った場合には、各基板の外縁に、梁の基部が残留することとなる。
【００５５】
このようにして圧電デバイス１０の個片化を行うようにすれば、ダイシングブレードが接触する箇所は、基板を連結する梁７２，７６，８２，８６，９２，９６の部分だけとなる。このため、ダイシングにより発生する振動を抑制することができ、基板間の剥離や振動部２４の破損等を防止して、圧電デバイス１０の歩留りを向上させ、量産性を高めることができる。また、ダイシングブレードが直接基板に接触することが無いため、ダイシングに起因した各基板のチッピングを避けることができる。さらに、切断面積が小さいため、ダイシングブレードの長寿命化を図ることができる。
【００５６】
本実施形態のように、基板同士を接合する接合部材が接合時に溶融する場合は、接合層４８を構成する接合部材が各接合領域から漏れ出て圧電振動基板２０の側面を経由して反対面に到達し、引出電極５４，５８（励振電極５０，５２）同士が短絡する虞がある。このような虞がある場合には、漏れ出た接合部材を受け止める接合材溜まり部３０ａ，３０ｂを設けるようにすれば良い。例えば、図５に示すように、圧電振動基板２０における枠部３０の幅を第１基板１２の枠部１６や第２基板４０の枠部４４の幅よりも広くすることで、接合時に漏れ出た接合部材を受け止める接合材溜まり部３０ａ，３０ｂを形成することができる。図５に示す例では、圧電振動基板２０の枠部３０を振動空間の内側に突出させるようにしている。これにより、漏れ出た接合部材は、突出部である接合材溜まり部３０ａと第１基板１２の枠部１６、あるいは接合材溜まり部３０ｂと第２基板４０の枠部４４との間にフィレットを形成するように溜まり、接合状態の安定化が図られると共に、短絡を防ぐことができる。
【００５７】
上記実施形態では、圧電振動基板２０枠部３０の一方の辺から延設した接続部３６に、切欠き３８を設けて２つの電極パッド５６，６０を配設する構成としていた。しかしながら、本発明に係る圧電デバイス１０では、図８に示すように、圧電振動基板２０ａにおいて対向する辺から延設した接続部３６，３２に対して点対称となるように電極パッド５６，６０を配設する構成としても良い。また、図示はしないが当然に、対向する辺から延設した接続部に対して線対称となるように電極パッドを配設しても良い。
【００５８】
また、上記実施形態では、接続部３２と接続部３６を線対称な形態として、圧電振動基板２０（２０ａ）を平面視した際の外形形状がＨ型となるように構成していた。しかしながら図９に示すように、接続部３２と接続部３６との形態は、否対称な形態であっても良い。例えば図９に示す圧電振動基板２０ｂでは、電極パッド５６，６０を設ける側の接続部３６は、切欠きを中央に設けた二股の形態とし、電極パッド５６，６０を設けない側の接続部３６は、切欠き３４ａを接続部３６の両端に設けた形態としている。このような形態とすることで、電極パッド５６，６０を設けない側の接続部３２は、圧電振動基板２０ｂの幅に比べて幅が狭い凸部として形成されることとなる。接続部３２をこのような形態とした場合であっても、実装状態の安定化を図れる。また、固定部位が４点から３点となることで、実装状態に起因して付与される熱歪み等の応力が緩和される。
【００５９】
また、上記実施形態では、接続部３２，３６は圧電振動基板２０（２０ａ，２０ｂ）の短辺を基部として、長辺に沿った方向に延設する旨記載した。しかしながら図１０に示す圧電振動基板２０ｃのように、接続部３２，３６は長辺を基部にして、短辺に沿った方向に延設するようにしても良い。接続部３２，３６の配置形態を変えた場合であっても、圧電デバイスとして同様な効果を奏することができるからである。
【００６０】
また、上記実施形態では、圧電振動基板２０の厚みは、いずれも一様なものとして記載した。しかしながら、図１１に示すように、圧電振動基板２０における接続部３２，３６の一部を薄肉に形成するようにしても良い。このような形態とすることで、圧電デバイス１０を実装基板３００（図２３参照）に実装してモジュールを構成した際、圧電振動片２２に伝達される熱歪の影響を改善することができる。このため、接続部３２，３６を薄肉に構成するための溝３２ａ，３６ａは、電極パッド５６，６０と、枠部３０との間に位置するように設けることが望ましい。なお、図１１に示す例では、薄肉を構成するための溝３２ａ，３６ａは、接続部３２，３６の延設方向と直交するように、接続部３２，３６の全幅に亘って設けるように示している。しかしながら、溝３２ａ，３６ａを間欠的に設け、薄肉部が接続部３２，３６の幅方向に点在するような構成とした場合であっても、熱歪の改善に寄与することができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、第１基板１２にダイアフラム１４を形成し、実装基板３００（図２３参照）に圧電デバイス１０を実装した場合には、ダイアフラム１４が上面側に配置される形態としていた。しかしながら、本実施形態に係る圧電デバイス１０ａは図１２に示すように、第１基板１２ａではなく、第２基板４０にダイアフラム、および支持部を形成する構成としても良い。このような構成とした場合であっても、圧電デバイスとして同様な効果を奏することができるからである。また、このような構成とすることによれば、ダイアフラムに塵埃等が積もる虞が無く、汚染環境下においてもダイアフラムの稼動特性を維持し、検出精度の維持を図ることができる。
【００６２】
本実施形態では、振動部２４を２つの柱状ビームにより構成しているが、これを１つの柱状ビーム（シングルビーム）により構成することもできる。このような構成とした場合には、柱状ビームに対して第１基部２６ａ、第２基部２６ｂを介して印加される張力が１つの柱状ビームに集中し、その断面に付与される力は大きくなる。このため、共振周波数の変化量が大きくなり、圧電デバイス１０の感度を向上させることができる。また振動部２４を２つ以上の柱状ビームにより構成することも可能である。この場合、各柱状ビームの振動に対称性を持たせることにより、振動漏れを抑制してＱ値の高い圧電デバイス１０とすることができる。なお、本実施形態のように柱状ビームが２つの場合は、柱状ビームの長手方向の中央が互いに離れ、互いに近づくような振動とすることにより一対の振動ビームは対称性を有する振動となり、外部への振動漏れを抑制することができる。
【００６３】
本実施形態では、圧電振動片２２をいわゆる双音叉型とし、圧電デバイス１０として圧力センサーを構成する旨記載した。しかしながら、本発明に係る圧電デバイスは圧力センサーに限らず、圧電振動片を用いた振動子であっても良い。
【００６４】
例えば図１３に示す例は、圧電振動基板２０ｄに形成する圧電振動片２２ａを、いわゆる音叉型圧電振動片としたものである。このような構成を有する圧電デバイス１０ｂでは、基板（第１基板１２ｂおよび第２基板４０）にダイアフラムを構成する必要が無い。このため、第１基板１２ｂおよび第２基板４０は双方共に、圧電振動基板２０に対向する面に、キャビティを構成するための凹部１４ａ，４２のみを備える形態としている。
【００６５】
図１３に示す例では、基部２６を枠部３０の短辺に接続する梁２８ａを設け、この梁２８ａに括れを設ける構成としている。このような構成とすることにより、振動漏れを抑制することができる。
【００６６】
圧電振動片２２ａにおける２本の柱状ビーム（第１振動部２４ａ、第２振動部２４ｂ）に形成する励振電極５０，５２の形態は、基本的には上述した実施形態に係る圧電デバイス１０（１０ａ）と同様である。例えば、等しい電位の電圧が印加される電極を、振動部２４を構成する柱状ビームの表裏面に対向配置した場合、異なる電位の電圧が印加される電極は、柱状ビームの側面に対向配置するという構成である。なお、具体的な励振電極５０，５２の配置構成は次の通りである。
【００６７】
すなわち図１４、図１５に示すように、圧電振動片２２ａにおける基部２６の上面側に配置され、引出電極５４と接続された電極５０ａは、第１振動部２４ａにおける外側の側面に配置された電極５０ｂに接続されると共に、第２振動部２４ｂの上面に配置された電極５０ｇに接続されている。そして、電極５０ｂは、第１振動部２４ａの先端に配置された電極５０ｃを経由して、内側の側面に配置された電極５０ｄに接続されている。電極５０ｄは、２つの振動部（第１振動部２４ａと第２振動部２４ｂ）における叉部近傍の基部２６の下面に配置された電極５０ｅに接続されている。そして、電極５０ｅは、第２振動部２４ｂにおける下面に配置された電極５０ｆと接続されている。
【００６８】
一方、圧電振動片２２ａにおける基部２６の下面側に配置され、引出電極５８と接続された電極５２ａは、第２振動部２４ｂにおける外側の側面に配置された電極５２ｂに接続されると共に、第１振動部における下面に配置された電極５２ｇに接続されている。そして、電極５２ｂは、第２振動部２４ｂの先端に配置された電極５２ｃを経由して、内側の側面に配置された電極５２ｄに接続されている。電極５２ｄは、２つの振動部（第１振動部２４ａと第２振動部２４ｂ）における叉部近傍の基部２６における上面に配置された電極５２ｅに接続されている。そして、電極５２ｅは第１振動部２４ａにおける上面に配置された電極５２ｆと接続されている。
このような構成の圧電振動片２２ａを有する圧電デバイス１０ｂであっても、本実施形態に係る圧電振動片の一部とみなすことができる。
【００６９】
また、圧電振動片２２ａを音叉型圧電振動片とする場合には、梁の形態を図１６に示すようなものとしても良い。すなわち、梁２８ｂを、圧電振動片２２ａを構成する基部２６の側方から延出させ、鉤状のクランクを成して枠部３０における長辺に連結する形態とするものである。
【００７０】
梁２８ｂの形態をこのようなものとした場合、基部２６から枠部３０までの伝播経路が長くなる。このため、振動漏れを防止する効果をさらに高めることができる。また、梁２８ｂをクランク状に曲げたことより、枠部３０に負荷される応力（歪み）を吸収し、圧電振動片２２ａに与える応力の影響を抑制することができる。
【００７１】
また、圧電振動片は、屈曲振動を励起するタイプに限らず、厚み滑り振動を励起するタイプのものであっても良い。例えば図１７に示す例は、圧電振動基板２０ｅをＡＴカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶基板により構成している。そして、枠部３０の内側に、ほぼ矩形の圧電振動片２２ｂを構成している。励振電極５０，５２は、圧電振動片２２ｂの上下面（一方の面と他方の面）に形成されており、上下面における励振電極５０，５２の重複領域が励振領域となる。このため、振動領域の上下面に形成する励振電極５０と励振電極５２の形態は、必ずしも一致しなくても良い。なお、圧電振動片２２ｂの上下面に形成された励振電極５０，５２はそれぞれ、引出電極５４，５８を介して電極パッド５６，６０に接続されている。
このような構成の圧電振動片２２ｂを有する圧電デバイス１０ｃであっても、本実施形態に係る圧電デバイスの一部とみなすことができる。
【００７２】
次に、図１８、図１９を参照して、本発明の圧電デバイスに係る第２実施形態について説明する。なお、図１８は本実施形態に係る圧電デバイスの分解斜視図であり、図１９は図１８に示す圧電デバイスのＡ−Ａ断面を示す図である。
【００７３】
本実施形態に係る圧電デバイスの殆どの構成は、上述した第１実施形態に係る圧電デバイスと同様である。したがって、その機能を同一とする箇所には、図面に１００を足した符号を付して、その詳細な説明は省略することとする。
【００７４】
本実施形態に係る圧電デバイス１１０と、第１実施形態に係る圧電デバイス１０との相違点は、第１基板の外形形状にある。具体的には、本実施形態に係る圧電デバイス１１０は、第１基板１１２の外形形状を、圧電振動基板１２０の外形形状に合致させる構成とした。そして、接続部１３２，１３６と第１基板１１２の凸設部１１９とを接合層１４８を介して接合することで、接続部１３２，１３６の機械的強度を高めることができる。これにより、フェイスダウン実装を行った際の押さえ込みによる接続部１３２，１３６の割れや、ワイヤー（不図示）を介して実装する際のワイヤーを打ち込む際の衝撃による接続部１３２，１３６の割れを回避することができる。
その他の構成、作用、効果は、上述した第１実施形態に係る圧電デバイス１０と同様である。
【００７５】
次に、図２０を参照して、本発明の圧電デバイスに係る第３実施形態について説明する。なお、図２０は本実施形態に係る圧電デバイスの分解斜視図である。
本実施形態に係る圧電デバイスも、第１基板、圧電振動基板、および第２基板から構成され、圧電振動基板を構成する枠部に接続部を有するという基本形態については、上述した第１実施形態に係る圧電デバイスと同様である。したがって、その機能を同一とする箇所には、図面に２００を足した符号を付して、その詳細な説明は省略することとする。なお、図２０においては、第１基板を図中下側、第２基板を図中上側に示している。
【００７６】
本実施形態に係る圧電デバイス２１０と第１実施形態に係る圧電デバイス１０との相違点は、単一の圧電振動基板２２０に、複数（図２０に示す例では２つ）の圧電振動片（第１振動片２２２と第２振動片２２２ａ）を形成した点にある。具体的には、図２０に示す例では、第１振動片２２２として双音叉型圧電振動片を形成し、第２振動片２２２ａとして音叉型圧電振動片を形成している。ここで、双音叉型圧電振動片の構成は、上述した第１実施形態において、図１〜図３に示した圧電振動片２２の構成と同様とすることができる。また、音叉型圧電振動片の構成は、同じく第１実施形態において、図１３〜図１５に示した圧電振動片２２ａの構成と同様とすることができる。よって、各圧電振動片２２２，２２２ａにおける励振電極の配置構成は、該当する説明箇所を援用することとする。
【００７７】
本実施形態の圧電振動基板２２０では、枠部２３０の短辺を基部として長辺に沿った方向へ延設された対を成す接続部２３２，２３６のそれぞれに、電極パッド２５６，２６０，２５６ａ，２６０ａを配置している。例えば図２０に示す例では、接続部２３２に配置された電極パッド２５６，２６０は、第１振動片２２２である双音叉型圧電振動片に形成された励振電極と電気的に接続されている。一方、接続部２３６に配置された電極パッド２５６ａ，２６０ａは、第２振動片２２２ａである音叉型圧電振動片に形成された励振電極と電気的に接続されている。
【００７８】
このような構成を有する圧電デバイス２１０では、圧電振動基板２２０の枠部２３０における一方の面に必ず、電位の異なる電圧が印加される複数の電極（例えば引出電極２５８と引出電極２５８ａ）が配置されることとなる。このため、接合層（不図示）を構成する接合材としては、低融点ガラス等の絶縁材料を選定する必要がある。
【００７９】
本実施形態では第１基板２１２にダイアフラム２１４と支持部２１８ａ，２１８ｂを形成しており、第１振動片２２２である双音叉型圧電振動片は、圧力センサーの感圧素子として働くこととなる。一方、第２振動片２２２ａである音叉型圧電振動片は、一般的に２次曲線で示される周波数温度特性を有するため、環境温度の変化に応じて共振周波数が変化するという特性を持つ。このため、音叉型圧電振動片の共振周波数をモニターすることにより、環境温度を測定することができる。したがって、感圧素子として働く双音叉型圧電振動片における共振周波数の温度補償を精度良く行うことが可能となる。
その他の構成、作用、効果については、上述した第１実施形態に係る圧電デバイス１０と同様である。
【００８０】
また、本実施形態に係る圧電デバイス２１０も、上記第２実施形態に係る圧電デバイスと同様に、第１基板２１２の外形形状を圧電振動基板２２０の外形形状に合致させるように凸設部２１９を形成することができる（図２１参照）。また、例えば上述したように、第２振動片２２２ａである音叉型圧電振動片により温度検出を行い、この検出温度に基づいて第１振動片２２２である双音叉型圧電振動片における共振周波数の温度補償を行うような場合には、図２１に示す圧電デバイス２１０ａのように、温度補償回路（集積回路：ＩＣ２４５）をパッケージ内部に備えるようにしても良い。
【００８１】
図２１に示す例では、ダイアフラム２１４を形成しない第２基板２４０に形成した凹部２４２に、ＩＣ２４５を配置する構成としている。このため、第２基板２４０の凹部２４２には、双音叉型圧電振動片と音叉型圧電振動片との双方と、ＩＣ２４５との電気的接合を図るための図示しない電極パターンを設ける必要がある。なお、図２１に示す例では、ＩＣ２４５の実装は、金属ワイヤー２４７によるワイヤボンディングであるように示しているが、これをフリップチップボンディングとした場合であっても、その効果に変わりは無い。
【００８２】
また、本実施形態に係る圧電デバイス２１０では、第１振動片２２２として双音叉型圧電振動片を備え、第２振動片２２２ａとして音叉型圧電振動片を備える構成とした。しかしながら、複数の圧電振動片の種類や特性の組み合わせはこれに限るものでは無い。例えば、振動形態を同様とするものであれば、図２２に示す圧電デバイス２１０ｂのように、第１振動片２２２、第２振動片２２２ａともに音叉型振動片とし、２つの圧電振動片において互いに共振周波数を異ならせるといった仕様にすることもできる。
【００８３】
図２３に本発明に係る圧電モジュールを構成するための圧電デバイス（図２３に示す例では、第１実施形態に係る圧電デバイス１０）の実装形態を示す。図２３に示す例では、実装基板３００に凹状部３０２を設け、この凹状部３０２に圧電デバイス１０の第２基板４０を遊嵌させた状態で実装を行っている。なお、実装基板３００における実装電極３０４は、実装基板３００の厚肉部に配置されている。
【００８４】
圧電デバイス１０は、厚肉部上に接続部３２，３６が位置するように配置される。接続部３２，３６と実装基板３００における厚肉部との間には、接着剤３０６，３０８が配置される。接着剤３０６，３０８は、少なくとも実装電極３０４側に設ける接着剤３０８については、導電性を有するものであると良い。
【００８５】
本発明に係る圧電デバイス１０は、対を成す接続部３２，３６それぞれにおいて二点支持状態で実装される。固定箇所である接続部３２，３６には、実装基板３００との間において熱歪み等に起因する応力が発生し得るが、接続部３２，３６には、切欠き３４，３８（図１参照）が設けられている。このため接続部３２，３６は、負荷される応力に応じて、応力を緩和する方向へ屈曲することができる。よって、応力が枠部３０や振動部２４へ与える影響を低減させることができる。
更に、接続部３２，３６の一部を薄肉とすることで、熱歪の影響を更に改善できる効果が期待できる。
なお、上記実施形態ではいずれも、圧電振動基板２０を水晶で構成するように記載したが、圧電振動基板は、水晶以外の圧電材料を用いることもできる。
【００８６】
このように圧電デバイス１０を実装して構成される圧電モジュールは、例えば携帯電話、ハードディスク、パーソナルコンピューター、ＢＳ及びＣＳ放送用の受信チューナー、同軸ケーブルや光ケーブル中を伝搬する高周波信号や光信号用の各種処理装置、広い温度範囲で高周波・高精度クロック（低ジッタ、低位相雑音）を必要とするサーバー・ネットワーク機器、無線通信用機器等の様々な電子機器に適用することができる。
【００８７】
また、圧電デバイス１０は、加速度センサーや、回転速度センサー等の各種センサーにも広く適用することができる。また、図２３に示したような圧電モジュールは、燃料電池システムの一部として機能させることもできる。近年注目をされるようになった水素やメタノール等の燃料電池は、軽量化や利便性等に起因して、例えば、ビデオカメラ、ノート型パーソナルコンピューター、携帯用電話機、携帯情報端末機（Ｐｅｒｓｏｎ ａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ：ＰＤＡ）、オーディオプレーヤ、プロジェクタ載置台、カプセル型医療機器の通信機能を具備した電子機器といった各種情報処理装置の燃料電池としての用途が考えられる。
【００８８】
図２４に示すように、燃料電池システム４００は、水素を燃料として電力を発生させる燃料電池セル４０２と、該燃料電池セル４０２に水素を供給する水素吸蔵合金容器４０４と、該水素吸蔵合金容器４０４と上記燃料電池セル４０２との間に配設された圧力検出用の圧力センサーとしての圧電デバイス１０と、圧力調整弁４０６と安全弁４０８とを備えることで構成することができる。
【００８９】
また、本発明に係る圧電デバイス１０を車両用情報記録装置に搭載した場合のブロック図を図２５に示す。図２５に示す車両用情報記録装置４５０は、デジタルタコグラフ４５２と、ドライブレコーダー４６２を備え、事故等のイベント発生時前後の必要な時間のみについて、双方が生成するデータを関連付けて記録し、その後の解析等に有用なデータを提供することを可能とするものである。
【００９０】
この車両用情報記録装置４５０では、デジタルタコグラフ４５２と、ドライブレコーダー４６２との他に、走行状況検知手段４５４、デジタルタコグラフ通信手段４５６、デジタルタコグラフ記録手段４５８、およびデジタルタコグラフ制御部４６０等を備えている。ここで、走行状況検知手段４５４は、車両速度やエンジン回転数、タイヤ圧力、テンキーやタッチパネルからの車両運転者による入力情報、その他気温、湿度等の外部入力情報、カメラによる走行時等の映像、Ｇセンサーによって得られる加速度や衝突時の衝撃等の情報等を得るための手段である。
【００９１】
また、デジタルタコグラフ通信手段４５６は、デジタルタコグラフ４５２によって得られた情報と、ドライブレコーダー４６２によって得られた情報とを送受信する手段である。そして、デジタルタコグラフ記録手段４５８は、デジタルタコグラフ制御部４６０からの制御信号を受け、各種取得情報を記録するための手段である。このような構成の車両用情報記録装置４５０において、本発明に係る圧電デバイス１０は、走行状況検知手段４５４の一部として利用することで、高精度な圧力（高度）検出が可能となる。
【００９２】
図２６に、本発明に係る圧電デバイス１０を側面衝突検出装置５００に搭載した場合の模式図を示す。側面衝突検出装置５００に、本実施形態に係る圧電デバイス１０を搭載してモジュールを構成する場合、例えば、車両５０２のサイドドア５０４の内部に、圧力センサーとしての圧電デバイス１０を配置すれば良い。このような構成とすれば、サイドドア５０４の内部空間５０６の圧力変動を検出することで、これを車両５０２の側面に加えられた衝撃として検出することが可能となる。
【００９３】
上記実施形態においては、本発明に係る圧電デバイス１０を搭載した圧電モジュールの例として、特に車両に係わる具体例を示して説明したが、例えば本発明に係る圧電デバイス１０を圧力センサーとして機能させる場合、圧力検出を必要とする機器全般に適用可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００９４】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ………圧電デバイス、１２，１２ａ，１２ｂ………第１基板、１４………ダイアフラム、１４ａ………凹部、１６………枠部、１８ａ，１８ｂ………支持部、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ………圧電振動基板、２２，２２ａ，２２ｂ………圧電振動片、２４………振動部、２４ａ………第１振動部、２４ｂ………第２振動部、２６………基部、２６ａ………第１基部、２６ｂ………第２基部、２８，２８ａ，２８ｂ………梁、３０………枠部、３０ａ，３０ｂ………接合材溜まり部、３２………接続部、３４，３４ａ………切欠き、３６………接続部、３８………切欠き、４０………第２基板、４２………凹部、４４………枠部、４８………接合層、５０………励振電極、５０ａ〜５０ｐ………電極、５２………励振電極、５２ａ〜５２ｐ………電極、５４………引出電極、５６………電極パッド、５８………引出電極、６０………電極パッド、７０………第１ウェハ、７２………梁、７４………溝、７６………梁、８０………圧電振動ウェハ、８２………梁、８６………梁、９０………第２ウェハ、９２………梁、９４………溝、９６………梁。
【図１】
2013017143.tif 000003
【図２】
2013017143.tif 000004
【図３】
2013017143.tif 000005
【図４】
2013017143.tif 000006
【図５】
2013017143.tif 000007
【図６】
2013017143.tif 000008
【図７】
2013017143.tif 000009
【図８】
2013017143.tif 000010
【図９】
2013017143.tif 000011
【図１０】
2013017143.tif 000012
【図１１】
2013017143.tif 000013
【図１２】
2013017143.tif 000014
【図１３】
2013017143.tif 000015
【図１４】
2013017143.tif 000016
【図１５】
2013017143.tif 000017
【図１６】
2013017143.tif 000018
【図１７】
2013017143.tif 000019
【図１８】
2013017143.tif 000020
【図１９】
2013017143.tif 000021
【図２０】
2013017143.tif 000022
【図２１】
2013017143.tif 000023
【図２２】
2013017143.tif 000024
【図２３】
2013017143.tif 000025
【図２４】
2013017143.tif 000026
【図２５】
2013017143.tif 000027
【図２６】
2013017143.tif 000028
【図２７】
2013017143.tif 000029
【図２８】
2013017143.tif 000030