(57)【要約】      （修正有）【課題】温度を適切に検出すると共に、小型化が可能な圧電デバイスを提供する。【解決手段】接続端子が設けられたベース部材１０と、ベース部材を覆うカバー部材２０と、ベース部材とカバー部材とで形成された空間内に配置された発振部材３０と、ベース部材とカバー部材を接合している接合材４０と、を備える。接合材４０は、感温性を有する導電材料を含むと共に、接続端子１５ａ、１５ｂと電気的に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続端子が設けられたベース部材と、
前記ベース部材を覆うカバー部材と、
前記ベース部材と前記カバー部材とで形成された空間内に配置された発振部材と、
前記ベース部材と前記カバー部材を接合している接合材と、
を備え、
前記接合材は、感温性を有する導電材料を含むと共に、前記接続端子と電気的に接続されている、圧電デバイス。
【請求項２】
前記接合材は、前記ベース部材に取り付けられた前記発振部材を囲むように位置している、
請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記ベース部材は、非導電性の硬質材料から成り、
前記カバー部材は、金属を含む硬質材料から成る、
請求項１又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記ベース部材は、
前記カバー部材と接合している接合面と、
前記接合面とは反対側に位置し、前記接続端子が配置されている端子配置面と、
前記接合面と前記端子配置面を電気的に接続する経路を有し、
前記接合材は、前記経路を介して前記接続端子と電気的に接続されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記導電材料は、サーミスタを組成する材料を含む、
請求項１から４のいずれか１項に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記導電材料は、チタン酸バリウムを含む、
請求項１から５のいずれか１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、発振部材を備える圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電デバイスの一つである水晶振動子は、小型・軽量であることから、携帯型の電子機器における周波数や時間の基準源として用いられる。水晶振動子では、ベース部材と当該ベース部材を覆うカバー部材との間の密閉空間に、発振部材である水晶片が配置されている。
【０００３】
ところで、水晶振動子は所定の周波数温度特性を有しており、水晶振動子の周波数温度特性をキャンセルし、水晶振動子を安定して動作させるための温度検出用として、サーミスタが用いられている。下記の特許文献１では、密閉空間内に水晶片及びサーミスタが配置され、水晶振動子の動作温度が検出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】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】
【０００５】
電子機器の小型化等に伴い、圧電デバイスである水晶振動子の更なる小型化が要請されている。しかし、上述したサーミスタは個別部品として搭載されるため、密閉空間を狭くできず、圧電デバイスの小型化を阻害するものとなっている。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、温度を適切に検出すると共に、小型化が可能な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】
【０００７】
本発明の第１の態様においては、接続端子が設けられたベース部材と、前記ベース部材を覆うカバー部材と、前記ベース部材と前記カバー部材とで形成された空間内に配置された発振部材と、前記ベース部材と前記カバー部材を接合している接合材と、を備え、前記接合材は、感温性を有する導電材料を含むと共に、前記接続端子と電気的に接続されている、圧電デバイスを提供する。
【０００８】
上記の圧電デバイスにおいて、前記接合材は、前記ベース部材に取り付けられた前記発振部材を囲むように位置してもよい。また、前記ベース部材は、非導電性の硬質材料から成り、前記カバー部材は、金属を含む硬質材料から成ってもよい。
【０００９】
また、前記ベース部材は、前記カバー部材と接合している接合面と、前記接合面とは反対側に位置し、前記接続端子が配置されている端子配置面と、前記接合面と前記端子配置面を電気的に接続する経路を有し、前記接合材は、前記経路を介して前記接続端子と電気的に接続されてもよい。また、前記導電材料は、サーミスタを組成する材料を含んでもよい。また、前記導電材料は、チタン酸バリウムを含んでもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、温度を適切に検出すると共に、小型化が可能な圧電デバイスを提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る振動子１の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図２】振動子１の側面図である。
【図３】振動子１の等価回路を示す図である。
【図４】接合材４０の構成の一例を説明するための模式図である。
【図５】接合材４０と、二つの接続端子１５ａ、１５ｃとの接続関係を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態に係る振動子１００の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図７】振動子１００の側面図である。
【図８】変形例に係る振動子２００の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１の実施形態＞
図１〜図３を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの一例である振動子の構成について説明する。
【００１３】
図１は、第１の実施形態に係る振動子１の構成の一例として、感温性を有する導電性の接合材と接続端子との電気的接続にスルホールを用いた場合を示す分解斜視図である。図２は、振動子１の側面図である。図３は、振動子１の等価回路を示す図である。なお、図２（ａ）は図１のＸ１方向から見た振動子１の右側面図であり、図２（ｂ）は図１のＸ２方向から見た振動子１の左側面図である。
【００１４】
振動子１は、例えば水晶振動子であり、携帯型の電子機器における周波数や時間の基準源としてマイクロコンピュータの基準クロックとして用いられる。
【００１５】
図１に示すように、振動子１は、ベース部材１０と、カバー部材２０と、発振部材３０と、接合材４０とを有する。以下では、構成部材毎に説明する。
【００１６】
（ベース部材１０）
ベース部材１０は、例えば積層セラミックの硬質材料からなり、中央に凹部１１が形成された容器である。ベース部材１０は、凹部１１内の空間に発振部材３０を収容する。ベース部材１０は、図１及び図２に示すように、接合面１２と、端子配置面１４と、接続端子１５ａ〜１５ｄと、スルホール１６ａ、１６ｂと、を有する。
【００１７】
接合面１２は、ベース部材１０の上面であり、接合材４０を介してカバー部材２０と接合する。端子配置面１４は、接合面１２とは反対側に位置するベース部材１０の下面である。
【００１８】
接続端子１５ａ〜１５ｄは、端子配置面１４に配置されている。具体的には、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、４つの接続端子１５ａ〜１５ｄが端子配置面１４の角部にそれぞれ位置している。また、４つの接続端子１５ａ〜１５ｄは、振動子１を駆動する回路、例えば上述したマイクロコンピュータの実装基板と接続される。
【００１９】
スルホール１６ａ、１６ｂは、接合面１２から端子配置面１４まで貫通した貫通孔である。この貫通孔の内周には、例えば銅メッキが施されている。このスルホール１６ａ、１６ｂは、接合面１２と端子配置面１４を電気的に接続する経路である。具体的には、スルホール１６ａは、接合面１２と端子配置面１４の接続端子１５ａとを電気的に接続し、スルホール１６ｂは、接合面１２と接続端子１５ｃとを電気的に接続する。
【００２０】
（カバー部材２０）
カバー部材２０は、例えば金属製又はセラミック製の硬質平板であり、ベース部材１０を覆う。具体的には、カバー部材２０は、ベース部材１０の凹部１１の開口を塞いで、凹部１１内を密閉空間にする。カバー部材２０の下面２２が、ベース部材１０の接合面１２と接合される。
【００２１】
（発振部材３０）
発振部材３０は、ベース部材１０とカバー部材２０とで形成された空間内に配置されている。発振部材３０は、例えば水晶片である。発振部材３０は、凹部１１の底部に導電性の接着剤で固定されている。発振部材３０は、図３に示すように、端子配置面１４において対角線上に位置する接続端子１５ｂと接続端子１５ｄに接続されている。なお、発振部材３０は、図２には示していないが、凹部１１の底部に形成されたスルホールを介して接続端子１５ｂと接続端子１５ｄに接続されている。
【００２２】
（接合材４０）
接合材４０は、ベース部材１０の接合面１２と、カバー部材２０の下面２２とを接合する。このような接合材４０は、凹部１１内の空間を密閉する封止材としての機能を有する。これにより、凹部１１内の空間を気密に保つことができる。
【００２３】
接合材４０は、図１に示すように、接合面１２の長手方向（Ｙ方向）に沿った面（以下、長手面とも呼ぶ）１２ａ、１２ｂと、接合面１２の短手方向（Ｘ方向）に沿った面（以下、短手面とも呼ぶ）１２ｃ、１２ｄに塗布されている。すなわち、接合材４０は、ベース部材１０に取り付けられた発振部材３０を囲むように位置している。また、接合材４０は、本実施形態において導電性接着剤である。
【００２４】
図４は、接合材４０の構成の一例を説明するための模式図である。図４に示すように、接合材４０は、感温性を有する導電材料４１と、接合用物質から成るバインダ材４２とを混合したものである。
【００２５】
導電材料４１は、サーミスタを組成する材料であるサーミスタ粒子を含む。サーミスタ粒子は、高温焼成で作成されたサーミスタを粉砕したものである。サーミスタ粒子は、図４に示すように、接合材４０の内部で互いに接触するように分布している。サーミスタ粒子は、例えばチタン酸バリウムを含んでもよい。チタン酸バリウムを用いたサーミスタにおいては、特定の温度を超えるとチタン酸バリウムの抵抗値が急上昇するので、温度変化を検出しやすい。
【００２６】
バインダ材４２は、非導電性を有し、例えばエポキシ樹脂から成る。ただし、これに限定されず、バインダ材４２は、ガラス系の材料から成ってもよい。
【００２７】
図５は、接合材４０と、二つの接続端子１５ａ、１５ｃとの接続関係を説明するための図である。接合材４０は、図５に示すように、端子配置面１４において対角線上に位置する接続端子１５ａと接続端子１５ｃとを電気的に接続する導電路４５を形成する。具体的には、接合材４０は、スルホール１６ａ、１６ｂ（図２）を介して接続端子１５ａ及び接続端子１５ｃと電気的に接続されている。また、接合材４０は、図５に示すように導電路４５においてサーミスタ４６として機能する。これにより、サーミスタ４６により検出した温度情報（例えば抵抗値の変化）が、接続端子１５ａ及び接続端子１５ｃを介して外部に伝達される。
【００２８】
なお、上記では、スルホール１６ａ、１６ｂの内周に銅メッキが施されていることとしたが、これに限定されない。例えば、スルホール１６ａ、１６ｂには、接合材４０が充填されてもよい。かかる場合にも、接合材４０が、接続端子１５ａ及び接続端子１５ｃと電気的に接続される。
【００２９】
また、図５では、二つの長手面１２ａ、１２ｂと二つの短手面１２ｃ、１２ｄとに導電路４５が形成されていることとしたが、これに限定されない。例えば、長手面１２ｂと短手面１２ｄに導電路４５が形成される一方で、長手面１２ａと短手面１２ｃに導電路が形成されなくてもよい。このために、長手面１２ｂと短手面１２ｄに感温性を有する接合材４０が塗布され、長手面１２ａと短手面１２ｃには非導電性の接合材が塗布される。
【００３０】
（第１の実施形態の効果）
第１の実施形態では、ベース部材１０とカバー部材２０を接合する接合材４０が、感温性を有する導電材料を含んで、二つの接続端子１５ａ、１５ｃを電気的に接続する導電路４５を形成している。
これにより、接合材４０は、発振部材３０が配置される空間（凹部１１）を密閉する機能と、発振部材３０の周囲の温度を検出する機能と、を有することになる。かかる場合には、凹部１１内に個別部品としてのサーミスタを配置させる必要が無くなり、凹部１１を狭くできるので、振動子１の更なる小型化が実現可能となる。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
図６及び図７を参照しながら、第２の実施形態に係る振動子の構成について説明する。図６は、第２の実施形態に係る振動子１００の構成の一例を示す分解斜視図である。図７は、振動子１００の側面図である。なお、図７（ａ）は図６のＸ１方向から見た振動子１００の右側面図であり、図７（ｂ）は図６のＸ２方向から見た振動子１００の左側面図である。
【００３２】
第２の実施形態では、第１の実施形態に対して、ベース部材１１０とカバー部材１２０の形状が異なる。ベース部材１１０は、図６に示すように平板状の部材であり、凹部が形成されていない。そして、ベース部材１１０の上面１１２に発振部材１３０が固定されている。カバー部材１２０は、長手方向（Ｙ方向）と直交する平面での断面形状が逆Ｕ字状の部材であり、内部に空間を有する。これにより、カバー部材１２０とベース部材１１０の間に、発振部材１３０を配置させる空間が形成される。
【００３３】
そして、接合材１４０は、ベース部材１１０の上面１１２と、カバー部材１２０のフランジ部１２２とを接合している。また、接合材１４０は、第２の実施形態でも、感温性を有する導電材料を含み、端子配置面１１４に配置された二つの接続端子１１５ａ、１１５ｃを接続する導電路を形成している。なお、接続端子１１５ａ、１１５ｃは、それぞれスルホール１１６ａ、１１６ｂ（図７）を介して、接合材１４０と電気的に接続されている。なお、上述した以外の構成は、第１の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００３４】
第２の実施形態でも、接合材１４０は、発振部材１３０が配置される空間を密閉する機能と、発振部材１３０の周囲の温度を検出する機能と、を有することになる。かかる場合には、ベース部材１１０とカバー部材１２０が形成する空間内にサーミスタを配置させる必要が無くなり、前記空間を狭くできるので、振動子１００の更なる小型化が実現可能となる。
【００３５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００３６】
上記では、接合材と接続端子の接続が、スルホールを介して行われることとしたが、これに限定されず、例えば接合材と接続端子の接続は、ベース部材の側面に形成された導通路を介して行われてもよい。
また、上記では、ベース部材が、セラミックス製であることとしたが、これに限定されず、例えば水晶、ガラス、樹脂、プラスチック製であってもよい。ベース部材は、接続端子と接合材との電気的経路を確保できる硬質材料から成ることが望ましい。同様に、カバー部材も、水晶、ガラス、樹脂、プラスチック製の硬質材料から成ってもよい。
【００３７】
図８は、変形例に係る振動子２００の構成の一例を示す図である。振動子２００は、それぞれ水晶から成るベース部材２１０、カバー部材２２０、及び発振部材２３０で構成されている。発振部材２３０には、中央側の発振部２３２を囲むように振動子の側壁が形成されている。発振部材２３０とカバー部材２２０は、第１の実施形態と同様に、感温性を有する導電性の接合材２４０によって接合されている。また、接合材２４０は、ベース部材２１０の接続端子２１５と電気的に接続されている。これにより、接合材２４０が、発振部２３２の周囲の温度を検出することになる。
【符号の説明】
【００３８】
１、１００、２００    振動子
１０、１１０、２１０    ベース部材
１２    接合面
１４    端子配置面
１５ａ〜１５ｄ    接続端子
１６ａ、１６ｂ    スルホール
２０、１２０、２２０    カバー部材
３０、１３０、２３０    発振部材
４０、１４０、２４０    接合材
４１    導電材料
４２    バインダ材
４５    導電路
【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８】
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【図７】
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