(57)【要約】      （修正有）【課題】パッケージ内に温度センサーと圧電振動素子を収納した圧電デバイスにおいて、温度センサーのサイズに関わらず同一のセンサー部品用電極パッドを使用することができる圧電デバイスを提供する。【解決手段】励振電極の形成された圧電素子１０と、温度センサーをパッケージ１に収納した圧電デバイスであって、前記パッケージ１には基板と基板上に温度センサー８０と導電接続されて、１組のセンサー部品用電極パッド４１，４２と、もう１組のセンサー部品用電極パッドを有し、２組の電極パッドは各々一方のセンサー部品用電極パッドと他方のセンサー部品用電極パッドを有し、一方のセンサー部品用電極パッドが各々共通接続され、他方のセンサー部品用電極パッドが各々共通接続され、１組のセンサー部品用電極パッドにのみ温度センサーを搭載することを可能とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励振電極の形成された圧電素子と温度センサーをパッケージに収納した圧電デバイスであって、
前記パッケージには基板と基板上に温度を感知するセンサー部品と導電接続される２組のセンサー部品用電極パットを有し、
前記２組のセンサー部品用電極パッドは各々一方のセンサー部品用電極パッドと他方のセンサー部品用電極パッドを有し、
前記一方のセンサー部品用電極パッドが各々共通接続され、
前記他方のセンサー部品用電極パッドが各々共通接続され、
一方の組の電極パッドの間隔が、他方の組の電極パッドの間隔よりも小さくなっており、
１組のセンサー部品用電極パッドにのみ温度センサーを搭載したことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記パッケージは各々別空間となる第１のキャビティと第２のキャビティを有し、前記圧電素子を前記第１のキャビティ、前記センサー部品を前記第２のキャビティに収納することを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記圧電素子を収納する第１のキャビティと前記温度センサーを収納する第２のキャビティは基板を挟んで相反する方向に形成された構成であり、かつ前記第２のキャビティの基板の中央部が凹状に湾曲していることを特徴とする請求項２記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記温度センサーと前記圧電素子とが同一空間に収納されていることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記温度センサーと前記基板とを樹脂材で接合したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか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、温度センサーとなるセンサー部品をパッケージ内に含む圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電デバイスに用いられる圧電振動子は周囲環境温度により周波数が変化する温度特性を持っている。しかしながら、例えば移動体通信機器などで用いられる圧電デバイスにおいては発振周波数の変動幅が非常に小さく、また高い精度が求められる。このことにより従来から、圧電素子とその近傍に独自の出力を持つ温度センサーを置き、当該温度センサーの情報に基づき外部の回路にて温度補償を行うような構成の圧電デバイスが考えられている。例えば、特開２００５−２８６８９２（特許文献１）、特開２００８−２０５９３８（特許文献２）はその一例を示す先行技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８６８９２号公報
【特許文献２】特開２００８−２０５９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧電デバイスに内蔵される温度センサーにはサーミスタ、ダイオードなどがある。温度センサーは圧電デバイスの要求仕様やパッケージ構成等によって適宜選択されるが、外形サイズの異なる温度センサーを用いることがある。このような場合、小型の温度センサーを考慮して温度センサー搭載用の電極パッドを近接させる構成が考えられるが、半田等の金属ろう材または導電性樹脂接着剤等の導電接合材で接続した際に、導電性接合材が狭い電極間に流れ込み短絡（ショート）するという問題が生じる。また、狭い電極間構成が外形サイズの大きい温度センサーの短絡（ショート）を招くこともあった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、従ってその目的は、パッケージ内にサイズの異なる温度センサーとなるセンサー部品を搭載可能とし、また短絡（ショート）の問題の生じ難い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】
【０００６】
本発明は励振電極の形成された圧電素子と、温度センサーをパッケージに収納した圧電デバイスであって、前記パッケージには基板と基板上に温度センサーと導電接続される２組のセンサー部品用電極パッドを有し、２組の電極パッドは各々一方のセンサー部品用電極パッドと他方のセンサー部品用電極パッドを有し、一方のセンサー部品用電極パッドが各々共通接続され、他方のセンサー部品用電極パッドが各々共通接続され、一方の組の電極パッドの間隔が、他方の組の電極パッドの間隔よりも小さくなっており、１組のセンサー部品用電極パッドにのみ温度センサーを搭載したことを特徴とする圧電デバイスである。
【０００７】
上記、温度センサーとなるセンサー部品としては、サーミスタ、ダイオードを例示できる。またダイオードはトランジスタのベース・エミッタ間のジャンクションを使用してもよい。以下、これらをセンサー部品と呼ぶ。
【０００８】
上記構成により、前記一方のセンサー部品用電極パッドに搭載するセンサー部品と前記センサー部品用電極パッドに搭載するセンサー部品では、異なるサイズのセンサー部品を選択的に搭載することが可能である。また、流動性のある溶融半田等の接合材を用いてサーミスタ等からなる大型のセンサー部品を、電極パッドの離間幅の大きい他方の組のセンサー部品用電極パッドに搭載することにより、搭載時の接合材による短絡（ショート）の危険性を減少させた。
【０００９】
また、前述した一方の組のセンサー部品用電極パッドより、他方の組のセンサー部品用電極パッドを大型化してもよい、このような構成により、大型センサー部品を安定して搭載することができる。
【００１０】
また、前述した一方のセンサー部品用電極パッドの厚みが、先端部のみ他より大きくても良い。
【００１１】
上記構成をとることにより、小型の半導体センサー部品のＦＣＢ（フリップチップボンディング）実装を行いやすくなる。
【００１２】
また、前述した一方のセンサー部品用電極パッドに対して、対向する他方の電極パッドが大きな面積を持っていてもよい。
【００１３】
上記構成をとることにより、搭載面積の小さなセンサー部品をFCBなどで接合する場合であっても先端部の面積が小さい側に接合点を一点設け、先端部の面積の大きい側に接合点を複数点設けることが可能となり、センサー部品の小型化に対応するとともに、接合の安定性を高めることができる。
【００１４】
また、前記センサー部品用電極パッドの先端部の少なくとも一方が、対向するセンサー部品用電極パッドに向けて漸次幅が減少する構成であってもよい。
【００１５】
上記構成をとることにより、センサー部品をセンサー部品用電極パッドに搭載する際の画像認識による精度を向上することができる。また、同時に前記センサー部品を電気的に接合した後に、センサー部品とセンサー部品下部に位置する基板とを補助的にアンダーフィル等の樹脂材で接合を補強する場合において、温度センサーの下部に樹脂材を流れ込みやすくすることができ、接合強度を強化することができる。
【００１６】
また、前記センサー部品を収納する第１のキャビティと、前記圧電素子を収納する第２のキャビティが別空間であり、更に、第１のキャビティと第２のキャビティが、基板を挟んで相反する方向に形成された構成であり、前記第２のキャビティの基板の中央部が凹状に湾曲していてもよい。
【００１７】
上記構成を取ることによって、第２のキャビティのセンサー部品と基板とを樹脂材で接合した際に、第２のキャビティＳ２の底部の端部に樹脂材が溜まることを防ぎセンサー部品の下部に樹脂材を流れ込みやすくすることができる。
【００１８】
また、前記センサー部品と前記圧電素子とが、同一空間に収納されてもよい。
【００１９】
上記構成を取ることによって、センサー部品が圧電素子の実際の温度をより正確に検出することができる。
【００２０】
また、前記センサー部品と前記基板とを補助的に樹脂材で接合してもよい。
【００２１】
上記構成を取ることによって、パッケージからセンサー部品への熱の伝道効率を上げることができる。また、センサー部品と基板との接合強度を強化させる役割も担う。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明の圧電デバイスによれば、サイズの異なるセンサー部品を選択的に搭載することが可能であり、また、短絡（ショート）の危険性も少ない圧電デバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す圧電デバイスの模式的な断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態を示す圧電デバイスの模式的な平面図。（ａ）ケース体  （ｂ）圧電素子  （ｃ）ケース体裏面図
【図３】本発明の第１の実施形態におけるセンサー部品用電極パッドの内部配線図。
【図４】本発明の第１の実施形態における変形例（ａ）ケース体  （ｂ）センサー部品用電極パッドの内部配線図
【図５】本発明の第２の実施形態を示す模式図。    （ａ）第２の実施形態における圧電デバイスの模式的な断面図。  （ｂ）第２の実施形態における圧電デバイスのケース体を模式に示す平面図。  （ｃ）第２の実施形態における圧電デバイスの裏面を模式的に示す平面図。
【図６】本発明の第３の実施形態の示す圧電デバイスの模式的な断面図。
【図７】本発明の第４の実施形態を示す圧電デバイスの模式的な断面図。
【図８】本発明の第４の実施形態を示す圧電デバイスの模式的な平面図。（ａ）ケース体  （ｂ）圧電素子  （ｃ）ケース体裏面図
【図９】本発明の第４の実施形態におけるセンサー部品用電極パッドの内部配線図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明による好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。
本発明による第１の実施の形態を表面実装型の水晶振動デバイスを例にとり、図１および図２、図３と共に説明する。
【００２５】
圧電振動デバイスは平面視矩形状の圧電素子１０と小型センサー部品８０と、これら圧電素子１０と小型センサー部品８０を搭載するパッケージ１で構成される。そしてパッケージ１は上部が開口した第１のキャビティＳ１、下部が開口した第２のキャビティＳ２を有するケース体２とケース体２の上部を封止する蓋体４とその接合部となる金属リング６、接合部材３で構成される。
【００２６】
パッケージ１は、少なくとも圧電素子１０および温度センサーとなる小型センサー部品８０を収容可能な筐体である。圧電素子１０の収納場所と小型センサー部品８０の収納場所は基板２-Ｘを挟んで相反する方向に形成されており、それぞれ上部収納場所キャビティＳ１、下部収納場所キャビティＳ２からなる。キャビティＳ１は圧電素子１０を搭載後、蓋体４によって密閉され、それにより外部との機械的接触を防ぐ。また、パッケージ１は複数の部材から構成されてもよく、第１の実施形態においてはケース体２、接合部材３、蓋体４と金属リング６からなる。
【００２７】
ケース体２は圧電素子１０及び小型センサー部品８０を収納することができる前記第１のキャビティＳ１と第２のキャビティＳ２を有し、これらの各キャビティは平面視において長辺と短辺を持つ矩形を有している。圧電素子１０の搭載位置である第１のキャビティＳ１には前記長辺の一方端の近傍に圧電素子用電極パッド３１，３２を持ち、小型センサー部品８０の搭載位置である第２のキャビティＳ２にはセンサー部品用電極パッド４１，４２と４３，４４を持つ。また、ケース体2は第１のキャビティＳ１の外周に堤部２-Ａ、堤部２-Ａの上面に堤部上面２-Ｂを有し、当該堤部上面２-Ｂの一部と金属リング６が接合される。また、ケース体２の前記長辺の他方端近傍上に配される枕１２は、帯状に伸びた突起部であり、外部からの衝撃を受けた際、圧電素子１０のたわみを抑制し、耐衝撃性を向上させるためのものである。
【００２８】
ケース体２の構成は、アルミナセラミックの絶縁素材を複数積層することによって形成されている。また、ケース体２内部には外部への電気的接続となる配線が形成されている。本発明の実施例１においては圧電素子用電極パッド３１，３２は図２（ａ）に示すように、ケース体２のキャビティＳ１内の底面の長手方向の一辺に偏り、短辺方向に並んで２個一対で形成される。また、センサー部品用電極パッド４１，４２と４３，４４は図２（ａ）に示すように、キャビティＳ２内の底面に長手方向の両端に偏り、それぞれ２個１組で２組形成されている。上記、圧電素子用電極パッド３１，３２、センサー部品用電極パッド４１，４２とセンサー部品用電極パッド４３，４４はＷ（タングステン）によるメタライズ膜の上に、Ｎｉ，Ａｕのメッキ膜が積層して構成されている。センサー部品用電極パッド４１，４２はキャビティＳ２の底面の長手方向の一方に形成されており、小型センサー部品８０の搭載部である。センサー部品用電極パッド４１，４２は平行に対向辺が正対向しないずれた状態で配置されている。また、センサー部品用電極パッド４３，４４はキャビティＳ２の底面の長手方向の他方に形成されており、センサー部品用電極パッド４１，４２よりも互いの間隔が広く形成され、電極パッドのサイズも大型となっている。センサー部品が小型サイズとなった場合、センサー部品用電極パッド４１，４２で導電接合することができ、またセンサー部品が大型サイズとなった場合、センサー部品用電極パッド４３，４４へ搭載することが可能であり、搭載するセンサー部品のサイズを幅広く設定することが可能となる。また、そのセンサー部品用電極パッド４１，４２の間の幅は短絡（ショート）事故を防止するため０．０１ｍｍ以上が望ましい。本実施例においてはメタライズ膜はＷ（タングステン）からなるがＭｏ（モリブデン）によって形成されてもよく、ケース体２の基材にアルミナセラミックを用いているが、その他の例としてガラスセラミック、ガラス等の絶縁素材を用いてもよい。
【００２９】
また、ケース体２はスルーホールビアと内部配線を有しており、これらにより、ケース体２の電気配線を行っている。前記圧電素子用電極パッド３１，３２およびセンサー部品用電極パッド４１，４２とセンサー部品用電極パッド４３，４４は内部配線およびスルーホールビアによって外部に引き出されている。スルーホールビアはスルーホール内部を導電材で埋めることにより、配線間の電気的接続を行う。このスルーホールビアに使用される導電材としては、例えば、Ｗ、Ｍｏなどの金属が上げられる。内部配線はケース体２外周の角部に設けられたキャスタレーションに有る金属膜からなる端子電極Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４に繋がっており、それぞれの裏面の外部接続端子５１，５２，５３，５４に電気的接続がされている。なお、端子電極及び外部接続端子もＷもしくはＭｏによるメタライズ膜の上に、Ｎｉ，Ａｕのメッキ膜が積層して構成されている。圧電素子用電極パッド３１は端子電極Ｋ３に内部配線で繋がっており、圧電素子用電極パッド３２は端子電極Ｋ２に繋がっている。また、図３に示すように、センサー部品用電極パッド４１とセンサー部品用電極パッド４３は内部配線４５に繋がっており、端子電極Ｋ１に接続されている。一方、センサー部品用電極パッド４２とセンサー部品用電極パッド４４は内部配線４６に繋がっており、端子電極Ｋ４に接続されている。以上の構成により圧電素子用電極パッド３１，３２はそれぞれ外部接続端子５３，５２に電気的接続され、センサー部品用電極パッド４１とセンサー部品用電極パッド４３は外部接続端子５１へ、センサー部品用電極パッド４２とセンサー部品用電極パッド４４は外部接続端子５４に電気的接続されている。
【００３０】
次に前記ケース体２の作製方法の例を上げる。アルミナセラミックから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加し、混合してセラミックグリーンシートを得る。セラミックグリーンシートの表面などに圧電素子用電極パッド３１，３２やセンサー部品用電極パッド４１，４２，４３，４４、外部接続端子５１，５２，５３，５４等となる導電ペーストを所定のパターンにて塗布するとともに、セラミックグリーンシートに予め穿設しておいたスルーホール内にビア導通材となる導電ペースト（メタライズ用ペースト）を塗布し、これを複数枚積層してプレス成型した後、高温で焼成することによって製作される。この積層の際、キャビティＳ１、キャビティＳに対応する数層分のセラミックグリーンシートの中央に穴を開けたものを使用することによって、キャビティＳ１、キャビティＳ２を形成することができる。
【００３１】
金属リング６は中心が打ち抜かれた枠状となり、コバール材（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）からなる。また金属リング６のその他の例として４２アロイ材（Ｆｅ−Ｎｉ合金）などの金属から形成されてもよい。金属リング６を用いてパッケージ１の側壁を構成する際は、ケース体２の上面の金属リング６を配置する部分にＷからなるメタライズ膜（図示せず）を設け、その上部に銀ろうでコバール材からなる金属リング６を接合する。当該金属リング６の表面にはＮｉ，Ａｕによるメッキ膜を積層して構成されている。なお前記メタライズ膜はＭｏ（モリブデン）からなってもよい。
【００３２】
蓋体４は、ケース体２の上部開口を封止するものであり、平面で見た際に長方形のコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）からなる。また金属リング６のその他の例として４２アロイ材（Ｆｅ−Ｎｉ合金）などの金属から形成されてもよい。この蓋体４を形成するコバールは前面をＮｉで覆われた構成となっている。蓋体４は、ケース体２のキャビティＳ１を覆うサイズであり、堤部上面２-Ｂと接着することによってパッケージ１を構成し、圧電素子１０やセンサー部品８０が動作する空間であるキャビティＳ１を不活性ガス雰囲気や真空雰囲気に気密封止するものである。また、本実施例においては蓋体４はコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）を用いているが、その他の例としてガラス、水晶や、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）、セラミック、リン青銅などの金属を用いてもよく、その形状はケース体２を封止して密閉空間とすることができる形状であればよく特に限定されない。またその素材によって接合材は異ならせてもよい。
【００３３】
次に蓋体４とケース体２に溶融接着された金属リング６の接着方法について説明する。蓋体４は表面がＮｉで覆われており、蓋体４は金属リング６のＡｕメッキ膜上に配される。パラレルシーム溶接機のローラー電極によって蓋体４の稜線部分を押圧しながら通電し、走行することによって蓋体４の接点のＮｉと金属リング６のＡｕ面の下部にあるＮｉ面が溶融し、Ｎｉが接合部材となって気密封止が行われる。本実施形態において蓋体４は表面をＮｉで覆われているとしたがこれに限らない。また、本実施形態における封止方法はシーム封止であるが、ケース体２および蓋体４の材料によって接合部材３は異なり、接着方法も異なる。その他の例として、電子ビーム溶接などの溶接方法や、金属ろう封止、低融点ガラス封止、樹脂封止などの接合材を用いる方法をとることも可能である。
【００３４】
圧電素子１０はパッケージ１のキャビティＳ１内に配置される。圧電素子１０は長辺と短辺を有する矩形状のＡＴカット水晶板を用い、その表裏面に対向して電極が形成されている。当該電極は水晶板の上面にＣｒ膜を形成し、その上面にＡｕまたはＡｇからなる膜を積層して構成される。また、本実施例における圧電振動子１０はＡＴカット水晶振動板であるが、その他の例としてタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、圧電セラミック等の圧電材料で形成されてもよく、圧電素材が水晶であった場合、ＳＣカット振動子、音叉型振動子、双音叉型振動子などを使用することができ、圧電素子１０の形状は限定されない。
【００３５】
圧電素子１０の電極は図２の（ｂ）に示すように、中央に表裏対向した長辺と短辺を有する長方形状の励振電極７０を持ち、その励振電極７０からの一方の短辺の角部への延長部と、短辺の一方に２個一対で設けられる引き出し電極７１，７２を有する。この引き出し電極７１，７２は、それぞれケース体２の圧電素子用電極パッド３１，３２に接着する部分となる。
【００３６】
導電性接着剤１１はキャビティＳ１内にあり、ケース体２の一方の短辺側にて圧電素子１０をケース体２に固定し、導通させるためのものである。圧電素子１０の引き出し電極７１，７２をそれぞれ、ケース体２の圧電素子用電極パッド３１，３２上に接着する。これにより、圧電素子１０上に形成された励振電極７０と電気的接続をおこなう。導電性接着剤１１はシリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして、導電性粉末が含有されている。この導電性粉末は、Ｐｄ，Ａｇを組み合わせて用いる。本実施例における導電性粉末はＰｄ，Ａｇであるが、その他の例としてＡｌ，Ｍｏ（モリブデン），Ｗ（タングステン），Ｐｔ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＮｉＦｅ，のうちのいずれかまたはこれらのどの組み合わせを含むものが用いられてもよく、また、導電性接着剤１１の代わりに金属バンプ等を用いてもよい。
【００３７】
小型センサー部品８０は第２のキャビティＳ２内に配置される温度センサーであり、ダイオードの代用としてトランジスタのベース・エミッタ間のジャンクションを利用するものである。トランジスタはシリコンウェハによる作製が可能な為小型化が容易であるという利点があり、通常温度センサーとして利用されるサーミスタ等からなるセンサー部品９０よりも小さい。トランジスタにはベース、エミッタ、コレクタの３端子が有る。通常は、ベース・エミッタ間に順方向の電圧、コレクタ・ベース間に逆方向の電圧を加えることによって、エミッタ電流に生じる増幅作用を利用する。本発明におけるトランジスタはベース・エミッタ間の２端子のみを接続し、定電流を流し、温度変化によって生じる電圧の変化を用いて温度センサーとして利用する。小型センサー部品８０の外部入力端子と外部出力端子（図示せず）をケース体２に設けられたセンサー部品用電極パッド４１，４２上に接合材２１にて固定され導通をとることにより、温度データ信号がパッケージ外部へと出力される。また、小型センサー部品８０と基板２-Ｘの間を樹脂材にて補助接合することによって接合強度を上げている。本実施例における小型センサー部品８０はトランジスタからなる温度センサーとしたが、サーミスタやダイオードを温度センサーとして用いてもよい。
【００３８】
接合材２１は小型センサー部品８０を第２のキャビティＳ２内に固定し、小型センサー部品８０の外部接続端子とセンサー部品用電極パッド４１，４２との導通をとるためのものであり搭載するセンサー部品によって異なる。シリコンウェハからなる小型化されたトランジスタを近接部に搭載する場合にはＦＣＢ（フリップチップボンディング）からなる。またその他の例として、半田、導電性接着剤による電気的機械的接合などがある。
【００３９】
以上の構成物からなる本実施例１の圧電デバイスの製法を説明する。第１のキャビティＳ１にある圧電素子用電極パッド３１，３２に導電性接着剤１１を塗布し、その上に圧電素子１０を圧電素子用電極パッド３１，３２と引き出し電極７１，７２がそれぞれ対応するように搭載した上で、製品を加熱炉に投入し導電性接着剤１１を硬化する。次に製品の電極の膜厚を増減することによって周波数を調整し、アニール炉にいれて再度加熱する。真空雰囲気中で第１のキャビティＳ１上に蓋体４を配し、シーム溶接により接合する。具体的にはシーム溶接機のローラー電極によって蓋体４の稜線部分を押圧しながら通電し走行することによって蓋体４の接点のＮｉと金属リング６のＡｕ面の下部にあるＮｉ面が溶融し、Ｎｉが接合部材となって真空にて気密封止が行われる。密閉後、エージング等の熱処理工程、検査工程を経て、第２のキャビティＳ２内のセンサー部品用電極パッド４１，４２に小型センサー８０を接合材２１を用いて固定する。その後、小型センサー８０と基板２-Ｘとの間に樹脂材２２を注入し、樹脂材の乾燥工程を経て最終製品検査を行う。
【００４０】
本発明の第１の実施例においては電極パッドが小さく、また、パッド間の幅の狭いセンサー部品用電極パッド４１，４２と、電極パッドが大きく、また、パッド間の幅の広いセンサー部品用電極パッド４３，４４が設けられている。このため小型化したトランジスタなどからなる小型センサー部品８０をパッド間の狭いセンサー部品用電極パッド４１，４２に搭載することが可能である。センサー部品用電極パッド４１，４２はセンサー部品用電極パッド４３，４４に比べ電極パッドのサイズが小さいため、対向する領域がセンサー部品用電極パッド４３，４４よりも少ない。これによりセンサー部品用電極パッド４３，４４の全体を近づけた際よりも短絡（ショート）の危険性が少ない。
【００４１】
次に本発明によるセンサー部品用電極パッドの変形例を表面実装型の水晶振動子デバイスを例にとり、図４と共に説明する。      
【００４２】
図４における変形例は図２に対し、一方の組のセンサー部品用電極パッド４１ａ，４２ａと他方の組のセンサー部品用電極パッド４３ａ，４４ａを第２のキャビティＳ２の底面においてスルーホールビア４１１，４２１，４３１，４４１を用いて内部配線を行っている。また、センサー部品用電極パッド４１ａ，４２ａの小型センサー部品８０の搭載部となる先端部４０１ａ，４０２ａは厚みが搭載部分外よりも大きくなっている、
【００４３】
ケース体２は本発明の第１の実施形態と同様にアルミナセラミックを積層することによって形成されており、同様の機能を持つが、センサー部品用電極パッド４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａはパッケージ１の短辺側のセラミック積層部内部には引き込まれておらず、センサー部品用電極パッド４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａのそれぞれの一端にスルーホールビア４１１，４２１，４３１，４４１を設け、内部配線へと繋がっている。スルーホールビア４１１，４３１によってセラミック積層内へと引き込まれたセンサー部品用電極パッド４１ａ，４３ａは内部配線４５１へと繋がり、第１の実施形態と同様に端子電極Ｋ１を通じて外部接続端子５１へと接続されている。また、スルーホールビア４２１，４４１によって積層内へと引き込まれたセンサー部品用電極パッド４２ａ，４４ａも、内部配線４６１へと繋がり、第１の実施形態と同様に端子電極Ｋ４を通じて外部接続端子５４へと接続されている。
【００４４】
本変形例におけるセンサー部品９０はサーミスタからなり、そのサイズは本発明の第１の実施形態において使用される小型センサー部品８０より大きい。また、変更点以外については、上記実施例で用いられるパッケージ１を構成するケース体２、接合部材３、蓋体４と、圧電素子１０、導電性接着剤１１、は本発明の第１の実施形態にて用いられる素材及び機能を持つものであり、その形状も順ずるものである。
【００４５】
上記、第１の実施形態の変形例であるスルーホールビア４１１，４２１，４３１，４４１によって配線をセラミック積層内に引き込むことの効果とセンサー部品用電極パッド４１ａ，４２ａの先端部４０１ａ，４０２ａの厚みが他の部分よりも大きくなっていることの効果を説明する。
【００４６】
上記、第１の実施形態において、第２のキャビティＳ２の内壁上端外枠と外部接続端子５１，５２，５３，５４はパッケージの小型化が進むにつれ近接する。このため、第２のキャビティＳ２内でセンサー部品９０を半田付けした際に溶融した半田が第２のキャビティＳ２内のセンサー部品用電極パッド４３，４４より外壁を伝い流れだし、ケース体２の底面に達した場合、半田が外部接続端子５１〜５４に接し、短絡（ショート）する可能性がある。本発明の第１の実施形態の変形例においてはセンサー部品用電極パッド４３ａ，４４ａがキャビティＳ２の内壁に接していないため、半田の外部接続端子への流れ込みを防ぐことができる。
【００４７】
また、センサー部品用電極パッド４１ａ，４２ａに小型センサー部品を搭載することを選択した場合、センサー部品用電極パッドの先端部４０１ａ，４０２ａの厚みが搭載部分以外よりも厚くなっていることにより、センサー部品のＦＣＢ（フリップチップボンディング）実装を行いやすくすることができる。
【００４８】
次に本発明による第２の実施形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり、図５と共に説明する。
【００４９】
本実施例はパッケージ１を第１の実施形態とは異なる構成とし、センサー部品用電極パッド４１ｂ，４２ｂは対向する部分の形状が異なっている。センサー部品用電極パッド４１ｂの対向部分である先端部４０１ｂは半円状の曲率を有する。センサー部品用電極パッド４２ｂの対向部分である先端部４０２ｂはＴ字形状で、センサー部品の接合領域を広く確保している。
【００５０】
パッケージ１は、少なくとも圧電素子１０および温度センサーとなる小型センサー部品８０を収容可能な筐体である。圧電素子１０の収納場所と小型センサー部品８０の収納場所は基板２-Ｘを挟んで相反する方向に形成されており、それぞれ上部収納場所第１のキャビティＳ１、下部収納場所第２のキャビティＳ２からなる。第１のキャビティＳ１は圧電素子１０を搭載後、蓋体４によって密閉され、それにより外部との機械的接触を防ぐ。また、パッケージ１は複数の部材から構成されてもよい。本発明の第１の実施形態の圧電デバイスにおいてパッケージ１はケース体２および接合部材３、蓋体４からなる。
【００５１】
ケース体２は圧電素子１０及び小型センサー部品８０を収納することができる第１のキャビティＳ１と第２のキャビティＳ２を有し、上方、下方が共に開口した形状であり、これらキャビティは平面視において長辺と短辺を持つ矩形である。圧電素子１０の搭載位置である第１のキャビティＳ１には圧電素子用電極パッド３１，３２を持ち、小型センサー部品８０の搭載位置である第２のキャビティＳ２にはセンサー部品用電極パッド４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂを持つ。また、ケース体２は第１のキャビティＳ１の外周に堤部２-Ａ、堤部２-Ａの上面に堤部上面２-Ｂを有し、当該堤部上面２-Ｂの１部と蓋体４が接合される。
【００５２】
ケース体２は本発明の第１の実施形態と同様にアルミナセラミックを積層することによって形成されており、同様の機能を持つが、センサー部品用電極パッド４１ｂとセンサー部品用電極パッド４２ｂは対向する辺が正対向しており、センサー部品用電極パッド４１ｂの先端部４０１ｂは対向するセンサー部品用電極パッド４１ｂに向けて漸次幅が減少する構成である半円となっており、一方、センサー部品用電極パッド４２ｂの先端部４０２ｂは、他方よりも大きな面積を持つように形成されている。その他、内部配線による接続先は本発明の第１の実施形態と同様である。
【００５３】
蓋体４はコバールを基材とし、上面をＮｉで覆われている。また接合面である下面は緩衝材となるＣｕで覆い、その下に板状のＡｇろうを配した４層構造となっている。
【００５４】
次に蓋体４とケース体２の接着方法について説明する。ケース体２の堤部上面２-Ｂに予めＷ（タングステン）などから構成されるメタライズ膜を厚めに設け、その上にＮｉ，Ａｕなどからなるメッキ膜を配する。堤部上面２-Ｂに蓋体４のＡｇろうが接した状態でシーム溶接機の通電ローラー電極によって蓋体４の稜線部分を押圧しながら電気をかけ走行することによって蓋体４の接点のＡｇろうとケース体２のＡｕが溶融し、気密封止が行われる。
【００５５】
また、本発明の第２の実施形態における変更点以外については、上記実施例で用いられるパッケージ１を構成するケース体２、接合部材３、蓋体４と、圧電素子１０、導電性接着剤１１、小型センサー部品８０は本発明の第１の実施形態にて用いられる素材及び機能を持つものであり、その形状も順ずるものである。
【００５６】
上記、第２の実施形態であるセンサー部品用電極パッド４１ｂ，４２ｂの先端部４０１ｂ，４０２ｂの形状変更による効果を説明する。センサー部品用電極パッド４１ｂの先端部４０１ｂを半円形状とすることにより、小型センサー部品８０をセンサー部品用電極パッド４１ｂ，４２ｂに搭載する際の画像認識による精度を向上することができる。また、同時に小型センサー部品８０を電気的に接合した後に、小型センサー部品８０とセンサー部品下部に位置する基板２-Ｘとを補助的にアンダーフィル等の樹脂材２２で接合を補強する場合において、温度センサーの下部に樹脂材を流れ込みやすくすることができ、接合強度を強化することができる。また、センサー部品用電極パッド４２ｂの先端部４０２ｂを他方の先端部４０１ｂよりも大きな面積を持つことにより、搭載面積の小さな小型センサー部品８０をＦＣＢ（フリップチップボンディング）などで接合する場合であっても先端部の面積が小さい側に接合点を一点設け、先端部の面積の大きい側に接合点を複数点設けることが可能となり、小型センサー部品８０に対応するとともに、接合の安定性を高めることができる。
【００５７】
次に本発明による第３の実施形態を表面実装型の水晶振動発振器を例にとり、図６と共に説明する。
【００５８】
本発明による第３の実施形態は第１の実施形態における第２のキャビティＳ２の形状を変更したものである。第２のキャビティＳ２には側壁と底面が有り、底面は基板２-Ｘの表面に対応している。また、第２のキャビティの底面の端部よりも中央部が凹状に湾曲している形態である。
【００５９】
第３の実施形態におけるケース体２の変更点以外については、上記実施例で用いられるパッケージ１を構成するケース体２、接合部材３、蓋体４と、圧電素子１０、導電性接着剤１１、小型センサー部品８０は本発明の第１の実施形態にて用いられる素材及び機能を持つものであり、その形状も順ずるものである。
【００６０】
上記第３の実施形態をとることにより、第２のキャビティＳ２にセンサー部品８０を搭載し、接続の強化及び、電極パッド部の保護のために小型センサー部品８０の下部に樹脂材を流し込んだ際に、基板２-Ｘの中央部に向けて流れ込みやすくすることができる。
【００６１】
次に本発明による第４の実施形態を表面実装型の水晶振動発振器を例にとり、図７，図８，図９と共に説明する。
【００６２】
本発明による第４の実施形態はパッケージ１のキャビティをキャビティＳ１のみとした一体型パッケージであり、キャビティＳ１内に圧電素子１０と小型センサー部品８０を搭載し、また、圧電素子１０の保持方法を両側保持とした形態である。また、センサー部品用電極パッド４２ｃの先端部４０２ｃを他方の先端部４０１ｃよりも小さな面積としている。センサー部品用電極パッド４３ｃ，４４ｃについては第１の実施形態の変形例と同様に内壁には達していない。
【００６３】
ケース体２は、圧電素子１０及び小型センサー部品８０を収容することができる前述のキャビティＳ１と凹部Ｓ３を有し、上方が開口した容器状の構成であり、平面視において長辺と短辺を持つ矩形である。また、ケース体２はキャビティＳ１の外周に堤部２-Ａを有し、堤部２-Ａの上面に堤部上面２-Ｂを有し、当該堤部上面の一部と蓋体４が接合される。
【００６４】
ケース体２の構成は、アルミナセラミックの絶縁素材を複数積層することによって形成されている。また、ケース体２は内部底面に段差を有しており、ケース体２内部には外部への電気的接続となる配線が形成されている。本発明の実施例１においては圧電素子用電極パッド３１，３２は図７（ａ）に示すように、ケース体２のキャビティＳ１内の底面の両側に対角線上に２個一対で形成される。また、センサー部品用電極パッド４１ｃ，４２ｃと４３ｃ，４４ｃは図２（ａ）に示すように、キャビティＳ１内の底面に長手方向の両端に偏り、それぞれ２個１組で２組形成されている。上記、圧電素子用電極パッド３１，３２、センサー部品用電極パッド４１ｃ，４２ｃはＷ（タングステン）によるメタライズ膜の上に、Ｎｉ，Ａｕのメッキ膜が積層して構成されている。センサー部品用電極パッド４１ｃ，４２ｃはキャビティＳ１の底面の長手方向の一方に形成されており、小型センサー部品８０の搭載部である。センサー部品用電極パッド４１ｃ，４２ｃは平行に対向する辺が正対向に配置されている。また、センサー部品用電極パッド４３ｃ，４４ｃはキャビティＳ１の底面の長手方向の他方に形成されており、センサー部品用電極パッド４１ｃ，４２ｃよりも互いの間隔が広く形成され、電極パッドのサイズも大型となっている。センサー部品が小型サイズとなった場合、センサー部品用電極パッド４１ｃ，４２ｃで導電接合することができ、またセンサー部品が大型サイズとなった場合、センサー部品用電極パッド４３ｃ，４４ｃへ搭載することが可能であり、搭載するセンサー部品のサイズを幅広く設定することが可能となる。また、そのセンサー部品用電極パッド４１ｃ，４２ｃの間の幅は短絡（ショート）事故を防止するため０．０１ｍｍ以上が望ましい。また、本実施例においてはケース体２の基材にアルミナセラミックを用いているが、その他の例としてガラスセラミック、ガラス等の絶縁素材を用いてもよい。
【００６５】
また、上記、本発明の第４の実施形態における内部配線を図９と共に説明する。ケース体２はスルーホールビアと内部配線を有しており、これらにより、ケース体２の電気配線を行っている。前記圧電素子用電極パッド３１，３２およびセンサー部品用電極パッド４１ｃ，４２ｃと４３ｃ，４４ｃはスルーホールビアおよび内部配線によって外部に引き出されている。スルーホールビアはスルーホール内部を導電材で埋めることにより、配線間の電気的接続を行う。このスルーホールビアに使用される導電材としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）などの金属が上げられる。内部配線はケース体２外周の角部に設けられたキャスタレーションに有る金属膜からなる端子電極Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４に繋がっており、それぞれの裏面の外部接続端子５１，５２，５３，５４に電気的接続がされている。なお、端子電極及び外部接続端子もＷもしくはＭｏによるメタライズ膜の上に、Ｎｉ，Ａｕのメッキ膜が積層して構成されている。圧電素子用電極パッド３１は端子電極Ｋ２にスルーホールビア及び内部配線で繋がっており、圧電素子用電極パッド３２は端子電極Ｋ３に繋がっている。また、図９に示すように、センサー部品用電極パッド４１ｃとセンサー部品用電極パッド４３ｃは内部配線４５ｃに繋がっており、端子電極Ｋ１に接続されている。一方、センサー部品用電極パッド４２ｃとセンサー部品用電極パッド４４ｃは内部配線４６ｃに繋がっており、端子電極Ｋ４に接続されている。以上の構成により圧電素子用電極パッド３１，３２はそれぞれ外部接続端子５３，５２に電気的接続され、センサー部品用電極パッド４１ｃとセンサー部品用電極パッド４３ｃは外部接続端子５１へ、センサー部品用電極パッド４２ｃとセンサー部品用電極パッド４４ｃは外部接続端子５４に電気的接続されている。
【００６６】
圧電振動子１０は本発明の第１、第２の実施形態と同様の機能を持つ物であり、矩形のＡＴカット水晶振動板である。電極の形状は図８（ｂ）に示すように、中央に表裏対向した矩形の励振電極７０を持ち、左右の対角線上に電極が延長された引き出し電極７１，７２を持つ。
【００６７】
導電性接着剤１１は本発明の第１、第２の実施形態と同様の素材、機能を持つものであり、キャビティＳ１内にて小型センサー部品８０の上部に圧電素子１０をケース体２に固定し導通させるためのものである。本実施例において導電性接着剤１１はケース体２の両側、対角線上に図８（ａ）の圧電素子用電極パッド３１，３２の上に位置し、圧電素子１０を両側から保持し、導通をとる。
【００６８】
第４の実施形態における変更点以外については、上記実施例で用いられるパッケージ１を構成するケース体２、接合部材３、蓋体４と、圧電素子１０、導電性接着剤１１、小型センサー部品８０は本発明の第１の実施形態にて用いられる素材及び機能を持つものであり、その形状も順ずるものである。
【００６９】
また、圧電素子１０と小型センサー部品８０を同一の空間に搭載しているため、圧電素子１０と小型センサー部品８０の温度差が少なくなり、圧電素子１０のより正確な温度データを出力可能な圧電デバイスを得ることができる。また、圧電素子１０を両側保持することにより、パッケージ１に大きな衝撃が加わった際にも、圧電素子が大きく揺れることがなく、またパッケージ１が変形した場合においても圧電素子と接触することがなく、耐衝撃性にすぐれた圧電デバイスといえる。このため衝撃の予想される車載用圧電デバイスなどにおいて有効である。なお、第３の実施形態において、圧電素子１０の長辺の両端を保持しているが、対角ではなく、各短辺の中央部分を保持する構成としてもよい。また、センサー部品用電極パッド４２ｃの先端部４０２ｃを対向する他方の先端部４０１ｃより小さくすることにより、先端部の対向する領域が減少し短絡（ショート）の危険性を減らすことができ、小型センサー部品８０をセンサー部品用電極パッド４１ｃ，４２ｃに搭載する際の画像認識による精度を向上することができる。
【００７０】
以上、実施形態および変形例で複数の例示を行ったが、これらを互いに組み合わせ、実施形態の圧電デバイスに適用することができる。これにより組み合わせによる相乗的な効果をえることができる。  
【００７１】
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他の色々な形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点において単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであり、明細書本文にはなんら拘束されない。更に特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。  
【産業上の利用可能性】
【００７２】
圧電デバイスあるいは他のセンサー部品の量産に適用できる。  
【符号の説明】
【００７３】
１  パッケージ
２  ケース体
３  接合部材
４  蓋体
６  金属リング
１０  圧電素子
１１  導電性接着剤
２１  接合材
２２  樹脂材
３１，３２  圧電素子用電極パッド
４１，４２，４３，４４  センサー部品用電極パッド
４０１，４０２  先端部
４１１，４２１，４３１，４４１  スルーホールビア
４５，４６，４５１，４６１  内部配線
５１，５２，５３，５４  外部接続端子
７０  励振電極
７１，７２  引き出し電極
８０  小型センサー部品
９０  センサー部品
Ｓ１，Ｓ２  キャビティ
２-Ａ  堤部
２-Ｂ  堤部上面
２-Ｘ  基板
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４  端子電極
【図１】
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【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】
2013138293.tif 000009
【図８】
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【図９】
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