(57)【要約】本発明は振動子をパッケージの所定の位置に所定の角度に正確に位置合わせをして接合させることによって、小型で振動特性が安定した信頼性の高い振動子デバイスを提供することが目的である。本発明に係る振動子デバイスは、第１の基準部を有する基部及び振動脚を有する振動子と、パッケージと、パッケージ内に設けられ第２の基準部を有する台座と、第１の基準部を第２の基準部に合わせるように、表面張力を利用したセルフアライメントによって、振動子を台座に固定するための接合材とを有することを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子デバイスであって、
第１の基準部を有する基部及び振動脚を有する振動子と、
パッケージと、
前記パッケージ内に設けられ、第２の基準部を有する台座と、
表面張力を利用したセルフアライメントによって前記第１の基準部を前記第２の基準部に合わせるように、前記振動子を前記台座に固定するための接合材と、
を有することを特徴とする水晶デバイス。
【請求項２】
前記第１の基準部は前記基部の外形を形成する３つの直線部を有し、前記第２の基準部は前記第１の基準部の３つの直線部と同じ位置関係にある３つの直線部を有する、請求項１に記載の振動子デバイス。
【請求項３】
前記第２の基準部の３つの直線部の内の１つは、前記パッケージの内壁と前記台座との接線である、請求項２に記載の振動子デバイス。
【請求項４】
前記第１の基準部は前記振動子の外形を形成する２つの側壁面を有し、前記第２の基準部は前記２つの測壁面に対応した２つの接合面を有する、請求項１に記載の振動子デバイス。
【請求項５】
前記台座が複数の凸部の集合体から構成される、請求項１に記載の水晶デバイス。
【請求項６】
前記第１の基準部は前記基部の外形を形成する３つの直線部を複数組有し、前記第２の基準部は前記第１の基準部の各組の３つの直線部とそれぞれ同じ位置関係にある３つの直線部を複数組有する、請求項１に記載の振動子デバイス。
【請求項７】
前記第１の基準部は前記振動子の外形を形成する３つの直線部を有し、前記第２の基準部は前記第１の基準部の内の少なくとも２つの直線部と同じ位置関係にある２つの直線部を有し、前記パッケージの内壁は前記第１の基準部の内の少なくとも１つの直線部と対応した接合面を有する、請求項１に記載の振動子デバイス。
【請求項８】
前記接合面に凹部を有する、請求項７に記載の振動子デバイス。
【請求項９】
前記パッケージの内壁に、凹部を有する、請求項７に記載の振動子デバイス。
【請求項１０】
前記基部の幅（Ｗ）と前記台座の幅（Ｗｄ）とが、０．８６Ｗ＜Ｗｄ＜１．１６Ｗの関係にある、請求項７に記載の振動子デバイス。
【請求項１１】
前記基部の幅と前記台座の幅とが略等しい、請求項９に記載の振動子デバイス。
【請求項１２】
前記パッケージは凹部を有し、前記台座は前記凹部内に設けられている、請求項７に記載の振動子デバイス。
【請求項１３】
前記凹部内に設けられた前記振動子への配線部と、前記配線部と前記台座との間に設けられた余剰の前記接合材を溜めるための溝部とをさらに有する、請求項１２に記載の振動子デバイス。
【請求項１４】
前記パッケージはセラミックパッケージである、請求項７に記載の振動子デバイス。
【請求項１５】
前記第１の基準部は第１の方向に向かって平行に形成されている複数の溝であり、前記第２の基準部はほぼ前記第１の方向に向かって平行に形成されている複数の溝を有する、請求項１に記載の振動子デバイス。
【請求項１６】
前記第１の基準部に形成された溝の本数と前記第２の基準部に形成された溝の本数は同じである、請求項１５に記載の振動子デバイス。
【請求項１７】
前記振動子は水晶片である、請求項１に記載の振動子デバイス。
【請求項１８】
振動子デバイスの製造方法であって、
第１の基準部を有する基部及び振動脚を有する振動子を形成する工程と
第２の基準部を有する台座を有するパッケージを形成する工程と、
接合材の表面張力を利用したセルフアライメントによって、前記第１の基準部を前記第２の基準部に合わせるように、前記振動子を前記台座に配置する工程と、
前記接合材を硬化させる工程と、
有することを特徴とする振動子デバイスの製造方法。
【請求項１９】
前記第１の基準部は前記基部の外形を形成する３つの直線部を有するように形成され、
前記第２の基準部は前記第１の基準部の３つの直線部と同じ位置関係にある３つの直線部を有するように形成される、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２０】
前記第２の基準部の３つの直線部の内の１つは、前記パッケージの内壁と前記台座との接線である、請求項１９に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２１】
前記第１の基準部は前記振動子の外形を形成する２つの側壁面を有するように形成され、
前記第２の基準部は前記２つの測壁面に対応した２つの接合面を有するように形成される、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２２】
前記台座が複数の凸部の集合体から構成されるように形成される、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２３】
前記第１の基準部は前記基部の外形を形成する３つの直線部を複数組有するように形成され、
前記第２の基準部は前記第１の基準部の各組の３つの直線部とそれぞれ同じ位置関係にある３つの直線部を複数組有するように形成される、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２４】
前記振動子は、エッチング法によって形成される、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２５】
前記台座は、前記パッケージと一体的に形成される、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２６】
前記第１の基準部は前記水晶片の外形を形成する３つの直線部を有するように形成され、
前記第２の基準部は前記第１の基準部の内の少なくとも２つの直線部と同じ位置関係にある２つの直線部を有し、且つ前記パッケージの内壁は前記第１の基準部の内の少なくとも１つの直線部と対応した接合面を有するように形成される、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２７】
前記接合面は、凹部を有するように形成される、請求項２６に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２８】
前記パッケージの内壁は、凹部を有するように形成される、請求項２６に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２９】
前記基部の幅（Ｗ）と前記台座の幅（Ｗｄ）とが０．８６Ｗ＜Ｗｄ＜１．１６Ｗの関係となるように形成される、請求項２６に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項３０】
前記基部の幅と前記台座の幅とが略等しいように形成される、請求項２９に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項３１】
前記パッケージは凹部を有するように形成され、
前記台座は前記凹部内に設けられるように形成される、請求項２６に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項３２】
前記パッケージは、前記凹部内に前記水晶片への配線部と、前記配線部と前記台座との間に設けられた余剰の前記接合材を溜めるための溝部とを有するように形成される、請求項３１に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項３３】
前記パッケージはセラミックパッケージである、請求項２６に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項３４】
前記第１の基準部は第１の方向に向かって平行に形成されている複数の溝を有するように形成され、
前記第２の基準部はほぼ前記第１の方向に向かって平行に形成されている複数の溝を有するように形成される、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項３５】
前記第１の基準部に形成された溝の本数と前記第２の基準部に形成された溝の本数は同じである、請求項３４に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項３６】
前記振動子は水晶片である、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、振動子をパッケージ内に組み込んで使用する小型の振動子デバイスとその製造方法に関する。
【背景技術】  近年、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、あるいはページングシステム等の移動体通信機器において、装置を小型薄型化しようという目覚しい動きがある。したがって、そのような装置に用いられる水晶振動子等に代表される水晶デバイスにも小型薄型化の要求が高まっている。
こうした水晶デバイスの中でも、特にナビゲーションシステムの角速度検出やビデオカメラの手ぶれ制御に使われるジャイロセンサ装置は、小型薄型化の他に、高精度化の要求も高い。
こうした小型薄型化且つ高精度化の流れにおいて、水晶基板から切り出された微小な水晶片を、小型のパッケージの中に精度良く、且つ良好な一定気圧状態で設置させることが重要になってきた。
水晶デバイスの一例として、音叉型の水晶片を用いた、時計用の３２．７６８ＫＨｚの水晶振動子が知られている（例えば、特許文献１：ＪＰ−Ａ−２００２−９５７７；第４頁、図１８）。
図３３は、上記の水晶振動子の構造の概略を示した要部断面図である。
水晶振動子８０は、水晶基板から音叉型に切り出され、その表面に駆動用の金属電極（図示せず）を形成された水晶片８１が、セラミック材料で形成されたパッケージ８５に備え付けられた台座８３に接着剤８４で接合され、透明なガラス材料またはセラミック材料で形成された蓋体８６により真空雰囲気中で封止された構成を有している。
上記水晶振動子８０は、以下に示すように作成される。
まず、図３３に示されているように、パッケージ８５に、図３３において下面から上面に貫通する微小な貫通穴を予め形成する。
次に、パッケージ８５に備え付けられた台座８３に水晶片８１の基部を熱硬化性の接着剤８４で接合する。
次に、蓋体８６をパッケージ８５上にかぶせて接合する第１の封止工程を行う。
次に、第２の封止工程を行う。第２の封止工程では、真空中にてパッケージ８５の貫通穴に金属製の封止材８７を挿入し、この封止材８７にレーザ光または電子ビームを照射して、レーザ光または電子ビームのエネルギーを利用して封止材８７を加熱する。これにより、封止材８７は溶融し貫通穴内部を塞ぎ、その結果パッケージ８５内は真空状態で封止される。
なお、水晶発振器、ジャイロセンサ装置など他の水晶デバイスも、上述した方法とほぼ同じ方法により作成される。
このような水晶振動子において、水晶片８１をパッケージ８５に備え付けられた台座８３に接合する工程では、水晶片８１の基部よりも大きめに作られた台座８３上に、水晶片８１を適度に位置合わせして配置させた後、接着剤８４によって接合していた。
図３４はこのような水晶振動子における水晶片の接合不良を示した図である。
接着剤８４が熱により硬化する時には、粘度の変化や応力の変化が生じる。この時に、台座８３の表面状態（濡れ性、表面荒れ、汚れ等）の影響によって、水晶片８１が無造作に予定していない方向に引っ張られ、その結果、図３４Ａに示すように水晶片８１がパッケージ８５の中心軸からずれて接合されてしまったり、図３４Ｂに示すように、水晶片８１の振動脚８２の長手方向がパッケージ８５の中心軸に対してθの角度で傾いて接合されてしまったりすることが多々あった。
水晶片８１がパッケージ８５内で傾いて接合されると、最悪の場合、図３４Ｂに示すように、水晶片８１がパッケージ８５に接触してしまうことがある。その場合、設計通りの振動が発生しなかったり、振動脚８２が破損してしまったりすることもあった。こうした不良は信頼性を悪くする原因となるため、従来の水晶振動子ではパッケージをある程度大きく設計して、こうした不良の発生を回避していた。その結果、従来の水晶振動子では小型化が難しかった。なお、この課題は水晶振動子に限ったものでではなく、水晶デバイス全般に言える課題である。
水晶デバイスの中の一つの応用製品として、自動車等の位置を検出するナビゲーションシステムに使われるジャイロセンサ装置がある。ジャイロセンサ装置では、パッケージ内での水晶片の取付け角度が角速度の検出精度に大きく関わる。通常、ジャイロセンサ装置では、水晶片の振動脚をジャイロセンサ装置の回転軸Ｚと平行になるように設置し、回転軸Ｚに直交するような方向に振動脚を振動させるようにして、正確な角速度Ωを検出していた。しかしながら、従来用いられているような水晶片の接合方法では、パッケージに対して水晶片の傾きを正確に位置決めすることが難しく、その結果、精度の低いジャイロセンサ装置が出来上がることが多いという問題点があった。
また、装置の回路基板に表面実装が可能な表面実装タイプの圧電デバイスが知られている（例えば、ＪＰ−Ａ−２００３−１５２４９９；第５頁、図３、図４）。
図３５に、上記圧電デバイスの概略構成の断面図を示す。
圧電デバイス９０は、パッケージ９１内に圧電振動体９２を収容している。パッケージ９１は、例えば、セラミックスグリーンシートを積層して燒結した酸化アルミニウム質燒結体等の基板で、浅い箱状に形成されている。積層した場合に内側に所定の内部空間Ｓを形成する。内部空間Ｓの底部には、パッケージ９１の幅方向の各端部付近に、Ａｕ及びＮｉメッキが施された電極部９３が所定の間隔を隔てて形成されている。電極部９３は、外部と接続されて、駆動電圧を供給するものである。
図３６に圧電デバイス９０における圧電振動体９２と電極部９３との接合部の拡大図を示す。
各電極部９３の上に、シリコン系の導電性接着剤９４が塗布されている。導電性接着剤９４の上に圧電振動体９２の基部９２ａを載置して、軽く抑えた際に、導電性接着剤９４が押されて広がる。導電性接着剤９４が硬化されることにより、圧電振動体９２と電極部９３とが接合される。導電性接着剤９４を塗布して、軽く抑えた際に、流れた導電性接着剤９４は、圧電振動体９２の引き出し電極９５を囲むように形成された溝部９６に阻まれる。したがって、各電極部９３は、互いに接触することはなく、短絡が有効に防止される。パッケージ９１の開放された上端は、低融点ガラスなどのロウ材を介して蓋体９７が接合されることにより、封止されている。蓋体９７を透過したレーザ光により周波数調整を行うために、この蓋体９７は、光を透過させる材料、例えば、ガラスで形成されている。
上記圧電デバイス９０を用いたジャイロセンサ装置では、圧電振動体９２の電極９５に交流電圧を印加し、圧電振動体９２を駆動方向の固有振動数で駆動方向に速度ｖで屈曲振動をさせる。この状態では、圧電振動体９２の音叉部が音叉部の長手方向の中心軸周りに角速度ωで回転し、圧電振動体９２には、Ｆ＝２ｍｖωのコリオリ力が発生する。上記圧電デバイス９０を用いたジャイロセンサ装置では、このコリオリ力による振動に基づく出力電圧によって角速度を検出する構成になっている。そして、このようなジャイロセンサ装置では、検出すべきコリオリ力の発生方向に対して音叉型水晶振動子の脚部が所定の方向になるように構成されている。仮に、コリオリ力の発生方向に対して音叉型水晶振動子の脚部が傾いて取り付けられると、脚部に発生するコリオリ力は傾きに応じた分力となり、発生する出力電圧も不正確なものとなって、検出結果としては精度の悪いものとなる。そのため、ジャイロセンサ装置においては、音叉型振動子の取り付け精度を向上させて検出結果の精度を向上させる必要があった。
上記圧電デバイス９０では、圧電振動体９２の基部９２ａを、セラミックパッケージ９１に取付ける時に、導電性接着剤９４の塗布量の量、塗布位置のズレなどにより、２つの電極面間で導電性接着剤９４の表面張力バランスがくずれ、圧電振動体９２の基部９２ａが傾いて取付けられる恐れがある。圧電振動体９２が所定の位置に位置決めされないと、性能が不安定になると言う問題があった。また、圧電振動体９２の取り付け精度を向上させるために、導電性接着剤９４が硬化するまでの間、位置決め冶具などを使用して位置決めを行わなければならない。しかしながら、位置決め冶具を利用すると、圧電振動体９２の接合工程の作業性が悪化するという問題があった。
【発明の開示】
本発明の目的は、小型で信頼性の高い振動子デバイス及びその製造方法を提供することである。
また、本発明の目的は、正確な角速度の検出が可能な高精度且つ小型で、信頼性の高いジャイロセンサ装置を提供することにある。
本発明に係る振動子デバイスは、第１の基準部を有する基部及び振動脚を有する振動子と、パッケージと、パッケージ内に設けられ第２の基準部を有する台座と、第１の基準部を第２の基準部に合わせるように、表面張力を利用したセルフアライメントによって、振動子を台座に固定するための接合材と、を有することを特徴とする。
また、本発明に係る振動子デバイスでは、第１の基準部は基部の外形を形成する３つの直線部を有し、第２の基準部は第１の基準部の３つの直線部と同じ位置関係にある３つの直線部を有することが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスでは第２の基準部の３つの直線部の内の１つは、パッケージの内壁と台座との接線であることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスでは、第１の基準部は水晶片の外形を形成する２つの側壁面を有し、第２の基準部は２つの測壁面に対応した２つの接合面を有することが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスでは、台座が複数の凸部の集合体から構成されることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスでは、第１の基準部は基部の外形を形成する３つの直線部を複数組有し、第２の基準部は第１の基準部の各組の３つの直線部とそれぞれ同じ位置関係にある３つの直線部を複数組有することが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスでは、第１の基準部は振動子の外形を形成する３つの直線部を有し、第２の基準部は第１の基準部の内の少なくとも２つの直線部と同じ位置関係にある２つの直線部を有し、パッケージの内壁は第１の基準部の内の少なくとも１つの直線部と対応した接合面を有することが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスでは、接合面又はパッケージの内壁に凹部を有することが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスでは、基部の幅（Ｗ）と台座の幅（Ｗｄ）とは０．８６Ｗ＜Ｗｄ＜１．１６Ｗの関係にあることが好ましく、さらに基部の幅と台座の幅とが略等しいことが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスでは、パッケージは凹部を有し、台座は凹部内に設けられていることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスでは、凹部内に設けられた水晶片への配線部と、配線部と台座との間に設けられた余剰の接合材を溜めるための溝部とをさらに有することが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスでは、パッケージはセラミックパッケージであることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスでは、第１の基準部は第１の方向に向かって平行に形成されている複数の溝であり、第２の基準部はほぼ第１の方向に向かって平行に形成されている複数の溝を有することが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスでは、第１の基準部に形成された溝の本数と第２の基準部に形成された溝の本数は同じであることが好ましい。
本発明に係る振動子デバイスの製造方法は、第１の基準部を有する基部及び振動脚を有する振動子を形成する工程と、第２の基準部を有する台座を有するパッケージを形成する工程と、接合材の表面張力を利用したセルフアライメントによって、第１の基準部を第２の基準部に合わせるように、振動子を台座に配置する工程と、接合材を硬化させる工程と、有することを特徴とする。
また、本発明に係る振動子デバイスの製造方法では、第１の基準部は基部の外形を形成する３つの直線部を有するように形成され、第２の基準部は第１の基準部の３つの直線部と同じ位置関係にある３つの直線部を有するように形成されることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスの製造方法では、第２の基準部の３つの直線部の内の１つは、パッケージの内壁と台座との接線であることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスの製造方法では、第１の基準部は振動子の外形を形成する２つの側壁面を有するように形成され、第２の基準部は２つの測壁面に対応した２つの接合面を有するように形成されることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスの製造方法では、台座が複数の凸部の集合体から構成されるように形成されることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスの製造方法では、第１の基準部は基部の外形を形成する３つの直線部を複数組有するように形成され、第２の基準部は第１の基準部の各組の３つの直線部とそれぞれ同じ位置関係にある３つの直線部を複数組有するように形成されることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスの製造方法では、振動子は、エッチング法によって形成されることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスの製造方法では、台座は、パッケージと一体的に形成されることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスの製造方法では、第１の基準部は振動子の外形を形成する３つの直線部を有しるように形成され、第２の基準部は第１の基準部の内の少なくとも２つの直線部と同じ位置関係にある２つの直線部を有し、且つパッケージの内壁は第１の基準部の内の少なくとも１つの直線部と対応した接合面を有するように形成されることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスの製造方法では、接合面又はパッケージの内壁に凹部を有するように形成されることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスの製造方法では、基部の幅（Ｗ）と台座の幅（Ｗｄ）とは０．８６Ｗ＜Ｗｄ＜１．１６Ｗの関係にあることが好ましく、さらに基部の幅と台座の幅とが略等しいように形成されることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスの製造方法では、パッケージは凹部を有するように形成され、台座は凹部内に設けられるように形成されることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスの製造方法では、パッケージは、凹部内に水晶片への配線部と、配線部と台座との間に設けられた余剰の接合材を溜めるための溝部とを有するように形成されることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスの製造方法では、パッケージはセラミックパッケージであることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスの製造方法では、第１の基準部は第１の方向に向かって平行に形成されている複数の溝を有するように形成され、第２の基準部はほぼ第１の方向に向かって平行に形成されている複数の溝を有するように形成されることが好ましい。
また、本発明に係る振動子デバイスの製造方法では、第１の基準部に形成された溝の本数と第２の基準部に形成された溝の本数は同じであることが好ましい。
さらに、本発明に係る振動子デバイス又は振動子デバイスの製造法では、振動子は水晶片であることが好ましい。
また、本発明は、基部と該基部から突出して形成される複数の振動脚とを有する水晶片がパッケージ内に組み込まれた水晶デバイスであって、水晶片の基部の外形線に、少なくとも３本の直線部を有しており、パッケージには前記水晶片を接合するための台座が備わっており、台座の水晶片が接合される面の外形線にも、水晶片の基部の外形線に形成される任意の３本の直線部と同じ位置関係にある３本の直線部を有しており、水晶片の基部の外形線に形成される３本の直線部と台座の水晶片が接合される面の外形線に形成される３本の直線部とが重なり合って接合されている水晶デバイス、であることを特徴とする。
また、本発明は、基部と該基部から突出して形成される複数の振動脚とを有する水晶片がパッケージ内に組み込まれた水晶デバイスであって、水晶片の基部には、少なくとも２つの側壁面を有しており、パッケージには前記水晶片を接合するための台座が備わっており、台座の水晶片が接合される面の周囲にも、水晶片の基部に形成される任意の２つの側壁面と同じ位置関係にある２つの壁面が形成されており、水晶片の基部に形成される２つの側壁面と、台座の水晶片が接合される面の周囲に形成される２つの壁面とが向かい合って接合されている水晶デバイス、であることを特徴とする。
また、本発明は、基部と該基部から突出して形成される複数の振動脚とを有する水晶片がパッケージ内に組み込まれた水晶デバイスの製造方法であって、外形線に少なくとも３本の直線部を有した基部を備えた水晶片を形成する工程と、水晶片との接合面の外形線に、水晶片の基部の外形線に形成される任意の３本の直線部と同じ位置関係にある３本の直線部を有した台座を備えたパッケージを形成する工程と、台座の接合面上に接着剤を介して水晶片の基部を配置させる工程と、接着剤を硬化させる工程とを有する水晶デバイスの製造方法、であることを特徴とする。
また、本発明は、基部と該基部から突出して形成される複数の振動脚とを有する水晶片がパッケージ内に組み込まれた水晶ジャイロであって、水晶片の基部における平面の形状が、少なくとも３本の直線部を有した形状からなっており、パッケージには水晶片を接合するための台座が備わっており、台座の水晶片が接合される面の形状が、複数の直線部を有する形状で形成されており、水晶片が接合される面に形成される複数の直線部のうち、水晶片の基部における平面に形成される任意の３本の直線部と同じ位置関係にある３本の直線部が２組以上形成されており、水晶片の基部の平面に形成される３本の直線部と、台座の前記水晶片が接合される面に形成される任意の３本の直線部とが位置合わせをして接合される水晶ジャイロ、であることを特徴とする。
また、本発明は、基部と該基部から突出して形成される複数の振動脚とを有する水晶片がパッケージ内に組み込まれた水晶ジャイロの製造方法であって、外形線に少なくとも３本の直線部を有した基部を備えた水晶片を形成する工程と、水晶片との接合面の外形線に前記水晶片の基部の外形線に形成される任意の３本の直線部と同じ位置関係にある３本の直線部を２組以上有する台座を備えたパッケージを形成する工程と、水晶片の基部の平面に形成される３本の直線部と、台座の前記水晶片が接合される面に形成される任意の３本の直線部とを位置合わせする工程と、台座の接合面上に接着剤を介して水晶片の基部を配置させる工程と、接着剤を硬化させる工程とを有する水晶ジャイロの製造方法、であることを特徴とする。
また、本発明は、基部と該基部から突出して形成される複数の振動脚とを有する水晶片がパッケージ内に組み込まれた水晶デバイスであって、水晶片の基部に複数の溝が一定の方向に向かって平行に形成されており、パッケージに前記水晶片を接合するための台座が備わり、該台座に複数の溝が一定の方向に向かって平行に形成されており、水晶片の基部に形成される溝と、台座に形成される溝とがほぼ同じ方向に沿って配置されている水晶デバイス、であることを特徴とする。
また、本発明は、基部と該基部から突出して形成される複数の振動脚とを有する水晶片がパッケージに備わる台座に固定された水晶デバイスの製造方法であって、水晶片の基部にエッチング法によって複数の溝を形成する工程と、パッケージに備わる台座に複数の溝を形成する工程と、水晶片の基部に形成される溝と、台座に形成される溝とがほぼ同じ方向に沿うようにして配置させ、溝が形成されている水晶片の基部と前記溝が形成されている台座との間に接着剤を挟み込む工程と、接着剤を固化させ、水晶片の基部と前記台座とを接合する工程とを有する水晶デバイスの製造方法、であることを特徴とする。
また、本発明は、基部と該基部から突出して形成される複数の振動脚とを有する水晶片がパッケージ内に組み込まれた水晶ジャイロであって、水晶片の基部に複数の溝が振動脚の長手方向に沿って平行に形成されており、パッケージには前記水晶片を接合するための台座が備わり、該台座に複数の溝が検出しようとする角速度の回転軸方向に沿って平行に形成されており、水晶片の基部に形成される溝と、台座に形成される溝とがほぼ同じ方向に沿って配置されている水晶ジャイロ、であることを特徴とする。
また、本発明は、基部と該基部から突出して形成される複数の振動脚とを有する水晶片がパッケージに備わる台座に固定された水晶ジャイロの製造方法であって、水晶片の基部にエッチング法によって複数の溝を形成する工程と、パッケージに備わる台座に複数の溝を形成する工程と、水晶片の基部に形成される溝と、台座に形成される溝とがほぼ同じ方向に沿うようにして配置させ、溝と形成されている水晶片の基部と前記溝が形成されいている台座との間に接着剤を挟み込む工程と、接着剤を固化させ、水晶片の基部と台座とを接合する工程とを有する水晶ジャイロの製造方法、であることを特徴とする。
また、本発明は、振動部と基部とを有する圧電振動体の基部を支持基板に接着剤で固定した振動子デバイスにおいて、支持基板は前記基部を搭載するための台座部を有し、台座部の幅は、基部の幅と略同じであることを特徴とする振動子デバイス、であることを特徴とする。
本発明に係る振動子デバイス又は振動子デバイスの製造方法では、水晶片の基部に、基部の外形を形成する少なくとも３本の直線部を有し、台座の振動子との接合面の形状にも、振動子の基部に形成される３本の直線部と同じ位置関係にある３本の直線部を有している。これら振動子の基部の３本の直線部と台座の接合面の３本の直線部を認識しながら位置合わせすることによって、振動子と台座とを、ほぼ正確に、所定の位置に、所定の角度で位置合わせすることが可能になる。
また、振動子の基部が有する３本の直線部と台座の接合面の３本の直線部とを同じ位置関係にすると、振動子の基部の外形形状と台座の接合面の外形形状とがほぼ同じ形状になる。
振動子と台座とが、本発明に係る振動子デバイスのような関係にある場合、仮に、振動子が台座に対して位置ずれした状態で接着剤を介して置かれたとしても、接着剤が硬化する前に、接着剤の表面張力によって接着剤の表面積が最小なるように力が働き、振動子と台座とが重なり合うように作用する。この場合、振動子の基部の外形形状と台座の接合面の外形形状が全く同じ寸法で一致している時に、振動子の基部と台座とがぴったりと重なり合い、最も位置精度良く位置決めすることが可能である。
すなわち、振動子の基部の外形形状と台座の接合面の外形形状とがほぼ同じ形状にすることによって、水晶片と台座が備わるパッケージとの位置ずれを少なくするという効果がある。
また、本発明に係る振動子デバイス又は振動子デバイスの製造方法では、振動子の基部に振動脚の長手方向と同じ方向に向かった微細な溝を形成し、台座に微細な溝を形成した。振動子の基部に形成された溝と、台座に形成された溝とを同じ方向になるようにして合わせ、各々の溝内に接着剤を塗布する。接着剤は液状のため、溝に流れ込んだ接着剤には毛細管力がはたらき、この毛細管力によって、振動子は、振動子に刻まれた溝の方向と台座に刻まれた溝の方向が平行になるように、自動的に引っ張られる。振動子に形成された溝は、振動脚の長手方向と同じ方向に刻まれているので、振動子に刻まれた溝の方向と台座に刻まれた溝の方向が平行になるということは、振動脚が台座に刻まれた溝の方向に沿って配置されることになる。このようにして、振動子はパッケージに対して傾くことなく所定の方向に固定することが可能になる。
上記のような微細な溝は、エッチング法によって形成すると、ミクロンレベルの精度で正確に形成することが可能である。よってエッチング法で形成された溝を利用することによって、振動子の配置がより正確になる。
本発明に係る振動子デバイス及び振動子デバイスの製造方法によれば、振動子をパッケージの所定の位置に正確に配置させて接合することができるため、振動子がパッケージに接触してしまうといった問題がなくなり、安定した振動特性が得られるようになる。その結果、信頼性の高い振動子デバイスを得ることができる。
また、本発明に係る振動子デバイス及び振動子デバイスの製造方法によれば、パッケージを小さくしても振動子がパッケージに接触し難くなったため、小型の振動子デバイスを得ることができる。
さらに、本発明に係る振動子デバイス及び振動子デバイスの製造方法によれば、本発明に係る振動子デバイスを利用して、安定した精度の高い角速度の検出することができるジャイロセンサ装置を提供することができる。
さらに、本発明に係る振動子デバイス及び振動子デバイスの製造方法によれば、本発明に係る振動子デバイスを利用して、ナビゲーションシステムの使い方に応じた、最適な構成のジャイロセンサ装置を容易に提供することができる。
さらに、本発明に係る振動子デバイスは、振動子の接着部である基部の幅と、パッケージの接着部である台座の幅を、略同等に設定し、振動子の基部とパッケージの台座を接着剤で接着する構成を有しているので、接着剤のセルフアライメント機能が発揮される。したがって、振動子（圧電振動体）の傾きを、所望の範囲、例えば、±５°以内に収めることができる。すなわち、本発明に係る振動子デバイスを利用すれば、ジャイロセンサ装置の検出精度を高めることができる。さらに、パッケージの内壁部と振動子の基部端面の接触部において、パッケージの内壁部の一部に切り欠き（凹部）を設け、振動子の基部の側面に残存するバリを、凹部に入るように構成すれば、側壁部との接触が防止されるため、製品バラツキの少ない安定した性能の振動子デバイスを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】  図１は、第１の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片の取り付け位置を示した平面図である。
図２は、第１の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片と台座の接合状態を示した図である。
図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、第１の実施形態に係る水晶デバイスの製造方法を示す図である。
図４は、第２の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片の取り付け位置を示した平面図である。
図５は、第２の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片と台座の接合状態を示した図である。
図６は、第３の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片の取り付け位置を示した平面図である。
図７は、第３の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片と台座の接合状態を示した図である。
図８Ａは第４の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片の取り付け位置を示した平面図であり、図８Ｂは図８Ａの断面図である。
図９は、第４の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片と台座の接合状態を示した図である。
図１０Ａは第５の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片の取り付け位置を示した平面図であり、図１０Ｂは図１０Ａの断面図である。
図１１は、第５の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片と台座の接合状態を示した図である。
図１２Ａは第６の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片の取り付け位置を示した平面図であり、図１２Ｂは図１２Ａの断面図である。
図１３Ａは第６の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片と台座の接合状態を示した図であり、図１３Ｂは図１３Ａの一部分の拡大図である。
図１４Ａは第７の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片の取り付け位置を示した平面図であり、図１４Ｂは図１４Ａの断面図である。
図１５は、第７の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片と台座の接合状態を示した図である。
図１６Ａ及び図１６Ｂは、ナビゲーションシステム内でのジャイロセンサ装置の取付け角度と検出しようとする角速度の回転軸の関係を表した図である。
図１７は、ジャイロセンサ装置を備えたナビゲーションシステムの構成図である。
図１８は、第８の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片の取り付け位置を示した平面図である。
図１９は、第８の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片と台座の接合状態の一例を示した図である。
図２０は、第８の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片と台座の接合状態の他の例を示した図である。
図２１は、第９の実施形態に係る水晶デバイスにおける溝付きの水晶片と溝付きの台座を示した斜視図である。
図２２は、第９の実施形態に係る水晶デバイスにおける溝付きの台座が備えられたパッケージの斜視図である。
図２３は、第９の実施形態に係る水晶デバイスにおける溝付きの台座と水晶片の取り付け位置を示した平面図である。
図２４は、第９の実施形態に係る水晶デバイスにおける溝付きの水晶片と溝付きの台座を接合した状態図である。
図２５は、第９の実施形態に係る水晶デバイスにおける水晶片の接合状態を示した平面図である。
図２６は、水晶デバイスの取り付け状態を示した図である。
図２７は、第９の実施形態に係る水晶デバイスをジャイロセンサ装置に適用した場合の説明図である。
図２８は、第１０の実施形態に係るジャイロセンサ装置の展開斜視図である。
図２９は、図２８の断面図である。
図３０は、図２８に示す圧電振動体を取付けた支持基板を基板に組込む前の状態の斜視図である。
図３１Ａは図２８に示す支持基板の台座に圧電振動体を載置した状態を示す平面図、図３１Ｂはその断面図である。
図３２Ａは図２８に示す支持基板の台座に圧電振動体を載置した状態を示す平面図、図３２Ｂはその断面図である。
図３３は、従来の水晶振動子の構造の概略を示した要部断面図である。
図３４Ａ及びＢは、水晶振動子における水晶片の接合不良を示した図である。
図３５は、従来の圧電デバイスの概略構成の断面図を示す。
図３６は、図３５に示す圧電デバイスの接合部の拡大図を示す。
【発明を実施するための最良の形態】  以下図面を参照して本発明に係る振動子デバイス及びその製造方法、並びに本発明に係るジャイロセンサ装置及びその製造方法について説明する。
本発明は、振動子に設けられた第１の基準部、台座に設けられた第２の基準、及び接合のための接合剤によるセルフアライメント作用によって、振動子を正確にパッケージの台座の所定位置に接合することを特徴としている。以下に示す実施形態に基づいて、そのような本発明を実現するための構成及びそれらの構成による具体的作用について説明する。しかしながら、以下に示す実施形態は一例であって、本発明はこれらに限定されるものではない。
（第１の実施形態）
図１は本発明に係る水晶デバイスにおける接合面の形状が矩形形状である台座を備えたパッケージと水晶片の取り付け位置を示した平面図である。
第１の実施形態に係る水晶デバイスに用いられる水晶片１０は、基部１２０と、基部１２０から突出して形成される複数の振動脚１１０とから構成した。一方、この水晶片１０が組み込まれるパッケージ４０には台座２０を形成し、水晶片１０の基部１２０を接着剤等を介して台座２０と接合した。
図１に示すように、水晶片１０の基部１２０の平面形状は、３本の直線部１０ｉ、１０ｊ、１０ｋを有する外形線から形成した。直線部１０ｉと直線部１０ｋは一定の間隔ｗ１で平行して配置し、直線部１０ｊは直線部１０ｉ、１０ｋそれぞれと垂直に配置した。
一方、台座２０の上部平面、すなわち水晶片１０の基部１２０と接合される面には、４本の直線部２０ｈ、２０ｉ、２０ｊ、２０ｋからなる外形線で構成される矩形形状とした。直線部２０ｉと直線部２０ｋは一定の間隔ｗ２で平行して配置し、直線部２０ｈ、２０ｊは直線部２０ｉ、２０ｋそれぞれと垂直に配置した。
図２は、図１に示す水晶片１０と台座２０との接合状態を示した図である。
図２において斜線部の領域は接着剤を介して水晶片１０と台座２０とが接合されている部分である。図２に示す接合状態、及び図１に示す水晶片１０と台座２０との形状からわかるように、本発明に係る水晶デバイスでは、水晶片１０の基部１２０の外形線である直線部１０ｉと台座２０の接合面の外形線である直線部２０ｉとが重なり合い、水晶片１０の基部１２０の外形線である直線部１０ｊと台座２０の接合面の外形線である直線部２０ｊとが重なり合い、及び水晶片１０の基部１２０の外形線である直線部１０ｋと台座２２の接合面の外形線である直線部２０ｋとが重なり合って接合されるように構成した。
すなわち、直線部１０ｉと直線部１０ｋとの間隔ｗ１と、直線部２０ｉと直線部２０ｋとの間隔ｗ２は、ほぼ同じ寸法の間隔とした。また、水晶片１０の基部１２０に形成される３本の直線部１０ｉ、１０ｊ、１０ｋ（第１の基準部）と、台座２０に形成される３本の直線部２０ｉ、２０ｊ、２０ｋ（第２の基準部）とを、ほぼ同じ位置関係になるように構成した。
このような構成は以下に示す製造方法とそれに伴う作用によって達成でき、その結果、水晶片１０を位置ずれさせることなくパッケージ４０内の台座２０に接合させることができるようになった。
図３は、図１及び図２に示す水晶デバイスの製造方法を示した図である。なお、図３は、図２における断面図Ｄ−Ｄを示している。
まず、所定の大きさの基部を有する水晶片１０と、所定の大きさの台座２０を備えたパッケージ４０を、別々に形成する。本実施形態では水晶片１０は水晶基板をエッチング法によって形成した。エッチング法は、ミクロンレベルの精度での加工が可能であるため、非常に正確な外形寸法で水晶片１０を形成することができた。一方、パッケージ４０とそれに備え付けられた台座２０は、グリーンシートを成形しさらに焼結して作製する一般的なセラミックスの製造方法によって、一体化させて形成した。パッケージ４０とそれに備え付けられた台座２０を一体化して形成することで、所定の位置に正確に台座２０が配置されたパッケージ４０を形成することができた。
次に、図３Ａに示すように、このようにして形成された台座２０の上部平面、すなわち水晶片１０の基部と接合される面の上に、接着剤３０を、ディスペンサー等を用いて適量塗布した。次に、接着剤３０を介して台座２０上に水晶片１０を設置した。この時、図１で示される水晶片１０の基部１２０に形成される３本の直線部１０ｉ、１０ｊ、１０ｋと台座２０に形成される３本の直線部２０ｉ、２０ｊ、２０ｋとを目視によって認識しながら位置合わせする、又は所定の光学装置を利用した画像処理によって認識しながら位置合わせすることにより、従来よりも少ない位置ずれ量で位置決めすることができた。
図３Ｂに示すように、水晶片１０が台座２０に対して位置ずれした状態で設置された場合、接着剤３０の表面張力によって接着剤３０の表面積ｓ１が最小なるように力（図中矢印で表示されている力）が働く。したがって、水晶片１０と台座２０が重なり合うように、力が作用し、位置ずれの補正が自動的に行われる。その結果、図１で示される水晶片１０の基部１２０に形成される３本の直線部１０ｉ、１０ｊ、１０ｋと台座２０に形成される３本の直線部２０ｉ、２０ｊ、２０ｋが合わさるように、水晶片１０と台座２０が位置合わせされる。
最終的には、図３Ｃに示すように、接着剤３０の表面積が最小（ｓ２）になった時点で位置合わせが終了する。この後、接着剤３０を硬化させて本発明に係る水晶デバイスの水晶片１０とパッケージ４０との接合が完了する。本実施形態では接着剤３０に熱硬化性接着剤を使用したので、加熱によって接着剤を硬化させたが、この他に、紫外線硬化性接着剤、二液混合硬化性接着剤、はんだ等も使用可能である。なお、このように自動的に位置ずれを補正し位置合わせをする手法は、一般にセルフアライメントと呼ばれる。すなわち、瞬間的に固着せずセルフアライメント可能であれば、接着剤及びはんだを含んだ接合材全般を本実施形態に利用することができる。さらに、この点は、以下に説明するすべての実施形態にも適応される。
以上に示したように、第１の実施形態に係る水晶デバイスの製造方法では、水晶片１０の基部１２０に形成される３本の直線部１０ｉ、１０ｊ、１０ｋ（第１の基準部）と台座２２に形成される３本の直線部２０ｉ、２０ｊ、２０ｋ（第２の基準部）とを認識しながら位置合わせすることができる。さらに、第１の実施形態に係る水晶デバイスの製造方法では、第１の基準部、第２の基準部及び接着剤３０によるセルフアライメント作用によって、水晶片１０の正確な位置合わせが行われるため、従来に比べ格段に位置合わせ精度が良くなった。その結果、従来に発生していた振動特性の不良や、水晶片１０の振動脚１１０の破損不良といった不良がほとんど無くなり、水晶デバイスの信頼性が向上した。
また、水晶片１０が傾いて接合されパッケージ４０に接触してしまう危険性が少なくなったので、パッケージ４０を、水晶片１０が入れられる程度の最小の大きさまで小さくすることができるようになった。その結果、従来よりも小型の水晶デバイスを達成することができた。
なお、上述のセルフアライメントによってなされる水晶片１０と台座２０の位置合わせ精度は、水晶片１０の基部の外形形状と台座２０の接合面の外形形状が全く同じ寸法で一致している時に、最も高精度になる。
ただし、我々の実験によれば、水晶片１０の基部の外形形状と台座２０の接合面の外形形状が全く同じ寸法で一致していなくても、適度な範囲で寸法が一致していれば、通常の水晶デバイスの製造上、特に問題はないことがわかった。我々の実験によれば、図１における水晶片１０の基部１２０の直線部１０ｉと直線部１０ｋの間の間隔ｗ１と、台座２０の接合面の直線部２０ｉと直線部２０ｋの間の間隔ｗ２との関係が０．８６ｗ１＜ｗ２＜１．１６ｗ１の場合には、何ら問題ないことを確認した。
（第２の実施形態）
図４は本発明に係る水晶デバイスにおける接合面の形状が矩形形状である台座を備えたパッケージと水晶片の取り付け位置を示した平面図である。
第２の実施形態に係る水晶デバイスに用いられる水晶片１１は、基部１２１と、基部１２１から突出して形成される複数の振動脚１１１とから構成した。一方、この水晶片１１が組み込まれるパッケージ４１には台座２１を形成し、水晶片１１の基部１２１を接着剤等を介して台座２１と接合した。
図４に示すように、水晶片１１の基部１２１の平面形状は、３本の直線部１１ｉ、１１ｊ、１１ｋを有する外形線から形成した。直線部１１ｉと直線部１１ｋは一定の間隔ｗ１で平行して配置し、直線部１１ｊは直線部１１ｉ、１１ｋそれぞれと垂直に配置した。
一方、台座２１の上部平面、すなわち水晶片１１の基部１２１と接合される面には、４本の直線部２１ｈ、２１ｉ、２１ｊ、２１ｋからなる外形線で構成される矩形形状とした。直線部２１ｉと直線部２１ｋは一定の間隔ｗ２で平行して配置し、直線部２１ｈ、２１ｊは直線部２１ｉ、２１ｋそれぞれと垂直に配置した。
また、図４に示すように、台座２１は、箱状のパッケージ４１の内壁と接して形成した。そのため、台座２４の接合面の外形線である４本の直線部のうち１本の直線部２１ｊは、パッケージ４１と台座２１との境界線、すなわち接線とした。
図５は、図４に示す水晶片１１と台座２１との接合状態を示した図である。
図５において斜線部の領域は接着剤を介して水晶片１１と台座２１とが接合されている部分である。図５に示す接合状態、及び図４に示す水晶片１１と台座２１との形状からわかるように、本発明に係る水晶デバイスでは、水晶片１１の基部１２１の外形線である直線部１１ｉと台座２１の接合面の外形線である直線部２１ｉとが重なり合い、水晶片１１の基部１２１の外形線である直線部１１ｊと台座２１の接合面の外形線である直線部２１ｊ（又はパッケージ４１の内壁）とが重なり合い、及び水晶片１１の基部１２１の外形線である直線部１１ｋと台座２１の接合面の外形線である直線部２１ｋとが重なり合って接合されるように構成した。
すなわち、直線部１１ｉと直線部１１ｋとの間隔ｗ１と、直線部２１ｉと直線部２１ｋとの間隔ｗ２は、ほぼ同じ寸法の間隔とした。また、水晶片１１の基部１２１に形成される２本の直線部１１ｉ、１１ｋと、台座２１に形成される２本の直線部２１ｉ、２０ｋとを、ほぼ同じ位置関係になるように構成した。さらに、水晶片１１の基部１２１の直線部１１ｊと直線部２１ｊ（パッケージ４１と台座２１との接線）とを向かい合って接合した。
このような構成においても、水晶片１１の基部１２１に形成される３本の直線部１１ｉ、１１ｊ、１１ｋ（第１の基準部）と台座２１に形成される３本の直線部２１ｉ、２１ｊ（パッケージ４１と台座２１との接線）、２１ｋ（第２の基準部）とを認識しながら位置合わせすることによって、位置ずれの少ない位置合わせが可能となる。また、第１の基準部、第２の基準部及び接着剤によるセルフアライメントによって、図３に示したように水晶片１１の基部１２１に形成される２本の直線部１１ｉと１１ｋと台座２１に形成される２本の直線部２１ｉ及び２１ｋのとの正確な位置合わせが行われ、さらに図１３Ｂにおいて後述するように水晶片１１の基部１２１の直線部１１ｊと直線部２１ｊ（パッケージ４１と台座２１との接線）とが引っ張られることによって正確な位置合わせが行われる。したがって、従来に比べ格段に位置合わせ精度をよくすることができた。その結果、水晶デバイスの信頼性を向上させることができ、さらに小型にすることもできた。
（第３の実施形態）
図６は本発明に係る水晶デバイスにおける接合面の形状が３本の直線部と曲線部からなる台座を備えたパッケージと水晶片の取り付け位置を示した平面図である。
本実施形態の水晶片１２は、図６に示すように基部１２２の外形形状が複雑な形状をしている。水晶デバイスの性能上の都合から、もしくは電極の配置の都合から、こうした複雑な形状の基部１２２にしなくてはならないことが多々ある。基部１２２からは複数の振動脚１１２が突出して形成されている。このような複雑な外形形状を有する水晶片１２であっても、エッチング法を用いることで、容易に加工し、形成することができた。
本実施形態の水晶片１２の基部１２２の平面形状は、３本の直線部１２ｉ、１２ｊ、１２ｋとそれらの直線部を結ぶいくつかの線分からなる外形線で形成した。
一方、この水晶片１２が組み込まれるパッケージ４２には台座２１が形成されており、水晶片１２の基部１２２が接着剤等を介して台座２２と接合される。
この台座２２の上部平面、すなわち水晶片１２の基部１２２と接合される面は、３本の直線部２２ｉ、２２ｊ、２２ｋとそれらを結ぶ曲線とからなる外形線で構成される外形形状とした。
図７は、図６に示す水晶片１２と台座２２との接合状態を示した図である。
図７において斜線部の領域は接着剤を介して水晶片１１と台座２１とが接合されている部分である。図７に示す接合状態、及び図６に示す水晶片１２と台座２２との形状からわかるように、本発明に係る水晶デバイスでは、水晶片１２の基部１２２の外形線である直線部１２ｉと台座２２の接合面の外形線である直線部２２ｉとが重なり合い、水晶片１２の基部１２２の外形線である直線部１２ｊと台座２２の接合面の外形線である直線部２２ｊとが重なり合い、水晶片１２の基部１２２の外形線である直線部１２ｋと台座２２の接合面の外形線である直線部２２ｋとが重なり合って接合されるように構成した。
このような構成においても、水晶片１２の基部１２２に形成される３本の直線部１２ｉ、１２ｊ、１２ｋ（第１の基準部）と台座２２に形成される３本の直線部２２ｉ、２２ｊ、２２ｋ（第２の基準部）とを認識しながら位置合わせすることによって、位置ずれの少ない位置合わせが可能となる。さらに、第１の基準部、第２の基準部及び接着剤によるセルフアライメントによっても、水晶片１２と台座２２との正確な位置合わせが行われるため、従来に比べ格段に位置合わせ精度をよくすることができた。その結果、水晶デバイスの信頼性を向上させることができ、さらに小型にすることもできた。
（第４の実施形態）
図８Ａは、本発明に係る水晶デバイスにおける接合面が凹部底面で接合面の形状が３本の直線部と曲線部からなる台座を備えたパッケージと水晶片の取り付け位置を示した平面図である。
本実施形態の水晶片１３は、図８Ａに示すように基部１２３の外形形状が複雑な形状をしており、その基部１２３からは複数の振動脚１１３が突出するように形成した。
本実施形態の水晶片１３の基部１２３の平面形状は、３本の直線部１３ｉ、１３ｊ、１３ｋとそれらの直線部を結ぶいくつかの線分からなる外形線で形成した。
図８Ｂは、図８ＡのＡ−Ａ断面図である。
図８Ｂに示されるように、水晶片１３が組み込まれるパッケージ４３には、部分的に凹部形状になっている台座２３を形成した。台座２３の凹部の底面に、水晶片１３の基部１２３を、接着剤等を介して接合した。よって、台座２３の凹部底面が本実施形態における接合面である。
台座２３の凹部底面、すなわち水晶片１３の基部１２３との接合面は、３本の直線部２３ｉ、２３ｊ、２３ｋとそれらを結ぶ曲線とからなる外形線で構成される外形形状とした。
図９は、図８Ａに示す水晶片１３と台座２３との接合状態を示した図である。
図９において斜線部の領域は接着剤を介して水晶片１１と台座２３とが接合されている部分である。図９に示す接合状態、及び図８Ａに示す水晶片１３と台座２３との形状からわかるように、本発明に係る水晶デバイスでは、水晶片１３の基部１２３の外形線である直線部１３ｉと台座２３の接合面の外形線である直線部２３ｉとが重なり合い、水晶片１３の基部１２３の外形線である直線部１３ｊと台座２３の接合面の外形線である直線部２３ｊとが重なり合い、水晶片１３の基部１２３の外形線である直線部１３ｋと台座２３の接合面の外形線である直線部２３ｋとが重なり合って接合されるように構成した。
このような構成においても、水晶片１３の基部１２３に形成される３本の直線部１３ｉ、１３ｊ、１３ｋ（第１の基準部）と台座２３に形成される３本の直線部２３ｉ、２３ｊ、２３ｋ（第２の基準部）とを認識しながら位置合わせすることによって位置ずれの少ない位置合わせが可能になる。また、本実施形態では台座２３の接合面（凹部底面）の周囲に凹部の壁面が形成し、水晶片１３の基部１２３をそこに落とし込んで位置合わせをしているため、ほとんど位置ずれは発生しなかった。さらに、第１の基準部、第２の基準部及び接着剤によるセルフアライメントによっても、水晶片１３の基部１２３は台座２３の接合面（凹部底面）に位置決めされる。よって本実施形態においても、水晶片１３をパッケージ４３の所定の位置に正確に位置決めして接合することができ、その結果、水晶デバイスの信頼性を向上させることができ、さらに小型にすることもできた。
（第５の実施形態）
図１０Ａは、本発明に係る水晶デバイスにおける接合面の形状が３本の直線部と曲線部からなりそのうち一部がパッケージとの接線でもある台座を備えたパッケージと水晶片の取り付け位置を示した平面図である。
本実施形態の水晶片１４は、図１０Ａに示すように基部１２４の外形形状が複雑な形状をしており、その基部１２４からは複数の振動脚１１１が突出するように形成した。
本実施形態の水晶片１４の基部１２４の平面形状は、３本の直線部１４ｉ、１４ｊ、１４ｋとそれらの直線部を結ぶいくつかの線分からなる外形線で形成した。
一方、この水晶片１４が組み込まれるパッケージ４４には台座２４が形成されており、水晶片１４の基部１２４を接着剤等を介して、台座２４に接合した。
台座２４の上部平面、すなわち水晶片１４の基部１２４と接合される面は、３本の直線部２４ｉ、２４ｊ、２４ｋとそれらを結ぶ曲線とからなる外形線で構成される外形形状とした。
図１０Ｂは、図１０ＡのＡ−Ａ断面図である。
図１０Ｂに示すように、台座２４は、箱状のパッケージ４４の内壁と接して形成した。そのため、台座２４の接合面の外形線である３本の直線部のうち１本の直線部２４ｊは、パッケージ４４と台座２４との境界線、すなわち接線とした。
図１１は、水晶片１４と台座２４との接合状態を示した図である。
図１１において斜線部の領域は、接着剤を介して水晶片１４と台座２４とが接合されている部分である。図１１に示す接合状態、及び図１０Ａに示す水晶片１４、台座２４の形状からわかるように、本発明に係る水晶デバイスでは、水晶片１４の基部１２４の外形線である直線部１４ｉと台座２４の接合面の外形線である直線部２４ｉとが重なり合い、水晶片１４の基部１２４の外形線である直線部１４ｊと台座２４の接合面の外形線である直線部２４ｊとが重なり合い、水晶片１４の基部１２４の外形線である直線部１４ｋと台座２４の接合面の外形線である直線部２４ｋとが重なり合って接合されるように構成した。
このような構成においても、水晶片１４の基部１２４に形成される３本の直線部１４ｉ、１４ｊ、１４ｋ（第１の基準部）と台座２４に形成される３本の直線部２４ｉ、２４ｊ、２４ｋ（第２の基準部）とを認識しながら位置合わせすることによって位置ずれの少ない位置合わせが可能になる。また、本実施形態では直線部２４ｊはパッケージ４４の内壁との接線でもあり、水晶片１４の基部１２４に形成される直線部１４ｊを直線部２４ｊと接するパッケージ４４の内壁に押しつけるようにして配置させることが可能である。さらに、第１の基準部、第２の基準部及び接着剤によるセルフアライメントによっても、水晶片１４の基部１２４は台座２４に位置決めされる。その結果、より正確な位置決めをすることができる。以上のように、水晶片１４をパッケージ４４の所定の位置に正確に位置決めして接合することができるので、その結果、水晶デバイスの信頼性を向上させることができ、さらに小型にすることもできた。
（第６の実施形態）
図１２Ａは本発明に係る水晶デバイスにおける接合面の外形線に接して壁面が形成された台座を備えたパッケージと水晶片の取り付け位置を示した平面図である。
本実施形態に用いられる水晶片１５は、基部１２５と基部１２５から突出して形成される複数の振動脚１１５とで構成した。
本実施形態の水晶片１５の基部１２５の平面形状は、ほぼ矩形に近い形状をしており、３本の直線部を有するように構成した。よって水晶片１５の基部１２５には、３本の直線部を、平面との境界線として形成される３つの側壁面１５ｐ、１５ｑ、１５ｒが必ず存在している。これら３つの側壁面１５ｐ、１５ｑ、１５ｒはいずれも非曲面である。
図１２Ｂは、図１２ＡのＢ−Ｂ断面図である。
図１２Ｂに示すように、水晶片１５が組み込まれるパッケージ４５には、水晶片１５との接合面の周辺に壁が形成された台座２５を設けた。台座２５の接合面に水晶片１５の基部１２５を接着剤等を介して接合した。
台座２５に形成される接合面は、矩形形状からなる外形形状をしており、そのうち２辺に接して、接合面周辺に形成される壁の壁面２５ｐ、２５ｑを設けた。
図１３Ａは、水晶片１５と台座２５との接合状態を示した図である。
図１３Ａにおいて斜線部の領域は接着剤を介して水晶片１０と台座２５とが接合されている部分である。図１３Ａに示すように、本実施形態では、水晶片１５の基部１２５の側壁面１５ｐと台座２５の接合面に接して形成される壁の壁面２５ｐとを向かい合って接合し、水晶片１５の基部１２５の側壁面１５ｑと台座２５の接合面に接して形成される壁の壁面２５ｑとを向かい合って接合した。
このような構成の本実施形態では、水晶片１５の基部１２５の側壁面１５ｐ、１５ｑ（第１の基準部）の外形線と台座２５の接合面周辺に形成される壁面２５ｐ、２５ｑ（第２の基準部）の外形線を認識しながら位置合わせを行った。
その結果、水晶片１５の基部１２５の側壁面１５ｐと台座２５に形成される壁の壁面２５ｐとの間、及び水晶片１５の基部１２５の側壁面１５ｑと台座２５に形成される壁の壁面２５ｑとの間には、以下に示すような接着剤３０の表面張力が働く。
図１３Ｂは、図１３ＡのＣの部分の拡大図である。
図１３Ｂに示すように、水晶片１５の基部１２５の側壁面１５ｐと台座２５に形成される壁の壁面２５ｐとの間、及び水晶片１５の基部１２５の側壁面１５ｑと台座２５に形成される壁の壁面２５ｑとの間には拡大すると非常に狭い隙間がでる場合がある。すると、粘性流体である接着剤３０は毛細管力によってその隙間に入り込んでいく。さらに接着剤３０の表面張力によって、水晶片１５の側壁面１５ｐが台座２５に形成される壁の壁面２５ｐ側に引っ張られ、同様に、水晶片１５の側壁面１５ｑが台座２５に形成される壁の壁面２５ｑ側に引っ張られる。
このような、第１の基準部、第２の基準部及び接着剤によるセルフアライメント作用によって、水晶片１５は台座２６に形成される壁の壁面に正確に固定される。このようにして本実施形態でも位置ずれの少ない位置合わせができ、その結果、水晶デバイスの信頼性を向上させることができ、さらに小型にすることもできた。
（第７の実施形態）
図１４Ａは、本発明に係る水晶デバイスにおける接合面の形状が矩形形状からなり、接合面の外形線のうち一部がパッケージとの接線でもある台座を備えたパッケージと水晶片の取り付け位置を示した平面図である。
本発明に係る水晶デバイスに用いられる水晶片１６は、基部１２６とこの基部１２６から突出して形成される複数の振動脚１１６とで構成した。
本実施形態では、水晶片１６の基部１２６の平面形状は、３本の直線部１６ｉ、１６ｊ、１６ｋを有する外形線で形成した。また、直線部１６ｉと直線部１６ｋは振動脚１１６の長手方向と平行に配置され、直線部１６ｊは直線部１６ｉ、１６ｋのそれぞれと垂直に配置される位置関係とした。
一方、この水晶片１６が組み込まれるパッケージ４６には台座２６が形成されており、水晶片１６の基部１２６を接着剤等を介して台座２６に接合した。
図１４Ｂは、図１４ＡのＦ−Ｆ断面図である。
図１４Ｂに示すように、台座２６の上部平面、すなわち水晶片１６の基部１２６と接合される面は、４本の直線部２６ｈ、２６ｉ、２６ｊ、２６ｋからなる矩形形状とした。また、台座２６は、箱状のパッケージ４６の内壁と接して形成した。そのため、台座２６の接合面の外形線である４本の直線部のうち１本の直線部２６ｊは、パッケージ４６と台座２６との境界線、すなわち接線にもなっている。
また本実施形態では、台座２６に形成される外形線のうち直線部２６ｉ、２６ｋはパッケージ４６の中心線に対して所定の角度ζで傾いて形成した。
図１５は、水晶片１６と台座２６との接合状態を示した図である。
図１５において斜線部の領域は接着剤を介して水晶片１６と台座２６とが接合されている部分である。図１５に示す接合状態、及び図１４Ａに示す水晶片１６、台座２６の形状からわかるように、本実施形態では、水晶片１６の基部１２６の外形線である直線部１６ｉと台座２６の接合面の外形線である直線部２６ｉとが重なり合い、水晶片１６の基部１２６の外形線である直線部１６ｊと台座２６の接合面の外形線である直線部２６ｊとが重なり合い、水晶片１６の基部１２６の外形線である直線部１６ｋと台座２６の接合面の外形線である直線部２６ｋとが重なり合って接合されるように構成した。
その結果、本実施形態では水晶片１６の振動脚１１６の長手方向がパッケージ４６の中心線に対して所定の角度ζで傾いた状態で接合することができた。本構成においても、水晶片１６の基部１２６に形成される３本の直線部１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ（第１の基準部）と台座２６に形成される３本の直線部２６ｉ、２６ｊ、２６ｋ（第２の基準部）とを認識しながら位置合わせすることによって、所定の角度ζに対して数度以下の誤差で正確に位置合わせすることができた。
また本実施形態では直線部２６ｊはパッケージ４６の内壁との接線でもあり、水晶片１６の基部１２６に形成される直線部１６ｊを直線部２６ｊと接するパッケージ４６の内壁に押しつけるようにして配置させることが可能である。さらに、第１の基準部、第２の基準部及び接着剤によるセルフアライメントによっても、水晶片１６の基部１２６は台座２６に位置決めされる。その結果、より正確な位置決めをすることができる。以上のように本実施形態において、水晶片１６をパッケージ４６の所定の位置に所定の角度ζで正確に位置決めして接合することができ、その結果、水晶デバイスの信頼性を向上させることができ、さらに小型にすることもできた。
本実施形態の水晶デバイスの構成は、水晶デバイスの一つの応用製品であるジャイロセンサ装置に好ましく利用することができる。なおジャイロセンサ装置とは、一般に水晶片を利用した角速度センサのことを指し、振動脚に振動を発生させた状態で回転が起こると、振動方向に直交する方向にコリオリ力が発生する現象を利用したものである。このコリオリ力の大きさから角速度を検出することができる。
図１６は一般的なナビゲーションシステム内でのジャイロセンサ装置の取付け角度と検出しようとする角速度の回転軸の関係を表した図である。図１６Ａは、検出しようとする角速度Ωの回転軸Ｚに垂直な回路基板５２０にジャイロセンサ装置５００が取り付けられた場合を示している。また、図１６Ｂは、検出しようとする角速度Ωの回転軸Ｚに垂直な面に対して傾斜角ψの角度で傾いている回路基板５２０にジャイロセンサ装置５１０が取り付けられた場合を示している。
ジャイロセンサ装置５００は、その中心軸が水平面に対してほぼ垂直になるように回路基板５２０に取り付けられる。よって図１６Ａに示すように、回転軸Ｚに垂直に回路基板５２０が配置されている場合、水晶片１０の振動脚はパッケージ４０の中心軸に平行になるように接合すればよい（第１の実施形態参照）。
一方、図１６Ｂに示すように、回転軸Ｚに垂直な面に対して傾斜角ψの角度で回路基板５２０が傾いている場合、水晶片１６はパッケージ４６の中心軸に対して最適な所定の角度ζで傾けて接合する必要がある（第７の実施形態参照）。パッケージ４６の中心軸が回路基板５２０に対して垂直になるようにジャイロセンサ装置５１０が取り付けられている場合は、ζ＝ψである。
図１７に、ジャイロセンサ装置を備えたナビゲーションシステムの概略構成を示す。
図１７は、ナビゲーションシステムを自動車のダッシュボード１０００（一般にフロントガラスの下の計器盤やスイッチ類を集中配置した部分を指す。）内に埋め込んだ形態を示したものである。ナビゲーションシステムは、人工衛星から送られてくる位置情報信号を受信するためのＧＰＳ（ｇｌｏｂａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）アンテナ５４０、自動車の角速度を検出し自動車の挙動信号に変えて出力するジャイロセンサ装置５００、位置情報信号及び挙動信号等を処理するためのＩＣ５３０、ＩＣ５３０で処理された信号を画像として表示するためのディスプレイ５７０、配線５５０及び回路基板５２０、各種部品を中に組み込んで衝撃から保護する外装５６０等から構成されている。
図１７に示すように、ナビゲーションシステムをダッシュボード１０００内に埋め込んで使用する場合、通常、運転者からディスプレイ５１０に表示される画像が見やすくなるように、ナビゲーションシステムを傾けて配置させることが多い。
しかしながら、検出が必要とされる角速度Ωの回転軸Ｚは、ナビゲーションシステムがいかなる角度で車体に取り付けられようと、一定の方向で定まっており、水晶片１０の振動脚の長手方向は必ずこの回転軸Ｚに平行になるように取り付けなければならない。そうしないと正確な角速度Ωの検出はできない。
したがって、このような場合、水晶片１０の振動脚を回転軸Ｚと平行になるように、水晶片１０をパッケージ４０内で傾けて設置して、角速度Ωの検出を行う必要がある。
図１５に示すような本実施形態の水晶デバイスをジャイロセンサ装置として利用すれば、水晶片１６をパッケージ４６の所定の位置に所定の角度ζで正確に位置決めして接合することができるため、図１７に示すような、傾けて使用されるナビゲーションシステムに組み込むジャイロセンサ装置５００として最適である。
（第８の実施形態）
図１８は本発明に係る水晶デバイスにおける複数の凸部が集まった集合体からなる台座を備えたパッケージと水晶片との取り付け位置を示した平面図である。
本実施形態に係る水晶デバイスに用いられる水晶片１７は、基部１２７とこの基部１２７から突出して形成される複数の振動脚１１７とで構成した。
本実施形態では、水晶片１７の基部１２７の平面形状は、３本の直線部１７ｉ、１７ｊ、１７ｋを有する外形線で形成されており、直線部１７ｉと直線部１７ｋは互いに平行して配置され、直線部１７ｊは直線部１７ｉ、１７ｋそれぞれと垂直に配置される位置関係とした。
一方、この水晶片１７が組み込まれるパッケージ４７には台座２７を形成し、水晶片１７の基部１２７が接着剤等を介して台座２７と接合した。
本実施形態における台座２７は、図１８に示すように、パッケージ４７の一平面上に突起状に形成された５つの凸部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅの集合体から構成した。本発明における台座とは水晶片が接合される面を有する構成部のことであり、このように複数の凸部が一定の範囲内にまとまって形成されている集合体も台座の一形態として考えることができる。
図１９は、水晶片１７と複数の凸部が集まった集合体からなる台座２７との接合状態の一例を示した図である。
図１９において斜線部の領域は接着剤を介して水晶片１７と台座２７とが接合されている部分である。図１９では５つの凸部の内、凸部２９ａ、２９ｃ、２９ｅの上部平面に接着剤を塗布し、水晶片１７と台座２７との接合を行った。したがって、本実施形態に係る水晶デバイスでは、図１９に示す接合状態、及び図１８に示す水晶片１７、台座２７の形状からわかるように、水晶片１７の基部１２７の外形線である直線部１７ｉと凸部２７ａ及び凸部２７ｅの外形線の一部とが重なり合い、水晶片１７の基部１２７の外形線である直線部１７ｊと凸部２７ａ、凸部２７ｃ及び凸部２７ｅの外形線の一部とが重なり合い、水晶片１７の基部１２７の外形線である直線部１７ｋと凸部２７ａ及び凸部２７ｃの外形線の一部とが重なり合って接合するように構成した。
すなわち、図１９に示す本実施形態において、凸部２７ａ、２７ｃ、２７ｅは、水晶片１７の基部１２７に形成される３本の直線部１７ｉ、１７ｊ、１７ｋと同じ位置関係にある外形線を有していることがわかる。よって図１９に示す本実施形態においても、本発明の特徴である、台座の水晶片が接合される面の外形線にも水晶片の基部の外形線に形成される任意の３本の直線部と同じ位置関係にある３本の直線部を有しているという条件が満たされている。
以上のような構成においても、水晶片１７の基部１２７に形成される３本の直線部１７ｉ、１７ｊ、１７ｋ（第１の基準部）と台座２７の中の凸部２７ａ、２７ｃ、２７ｅ（第２の基準部）に形成される外形線を認識しながら位置合わせすることによって位置ずれの少ない位置合わせが可能なった。さらに、第１の基準部、第２の基準部及び接着剤によるセルフアライメント作用によっても正確な位置合わせが行われるため、従来に比べ格段に位置合わせ精度をよくすることができた。その結果、水晶デバイスの信頼性を向上させることができ、さらに小型にすることもできた。
図２０は、水晶片１７と複数の凸部が集まった集合体からなる台座２７との接合状態の他の例を示した図である。
図２０において斜線部の領域は接着剤を介して水晶片１７と台座２７とが接合されている部分である。図２０では５つの凸部の内、凸部２７ａ、２７ｂ、２７ｄの上部平面に接着剤を塗布し、水晶片１７と台座２７との接合を行った。したがって、本実施形態係る水晶デバイスでは、図２０に示す接合状態、及び図１８に示す水晶片１７、台座２７の形状からわかるように、水晶片１７の基部１２７の外形線である直線部１７ｉと凸部２７ａ及び凸部２７ｄの外形線の一部とが重なり合い、水晶片１７の基部１２７の外形線である直線部１７ｊと凸部２７ａ、凸部２７ｂ及び凸部２７ｄの外形線の一部とが重なり合い、水晶片１７の基部１２７の外形線である直線部１７ｋと凸部２７ａ及び凸部２７ｂの外形線の一部とが重なり合って接合されるように構成した。
すなわち、図２０に示す本実施形態において、凸部２７ａ、２７ｂ、２７ｄは、水晶片１７の基部１２７に形成される３本の直線部１７ｉ、１７ｊ、１７ｋと同じ位置関係にある外形線を有していることがわかる。よって図１７に示す本実施形態においても、本発明の特徴である、台座の水晶片が接合される面の外形線にも水晶片の基部の外形線に形成される任意の３本の直線部と同じ位置関係にある３本の直線部を有しているという条件が満たされている。
以上のような構成においても、水晶片１７の基部１２７に形成される３本の直線部１７ｉ、１７ｊ、１７ｋ（第１の基準部）と台座２７の中の凸部２７ａ、２７ｂ、２７ｄ（第２の基準部）に形成される外形線を認識しながら位置合わせすることによって位置ずれの少ない位置合わせが可能になった。さらに、さらに、第１の基準部、第２の基準部及び接着剤によるセルフアライメント作用によっても正確な位置合わせが行われるため、従来に比べ格段に位置合わせ精度をよくすることができた。その結果、水晶デバイスの信頼性を向上させることができ、さらに小型にすることもできた。
また、本実施形態では、図２０に示すように、水晶片１７をパッケージ４７の中心軸に対して所定の角度で傾けて接合することもできた。
本実施形態では、台座２７を５つの凸部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅで構成することによって、台座２７の外形線（すなわち凸部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅの外形線）に多数の直線部を設けている。そうすることによって、水晶片１７の基部１２７における３本の直線部１７ｉ、１７ｊ、１７ｋと同じ位置関係にある３本の直線部を台座２７の外形線上に２組設けることができた。これにより、２種類の角度で水晶片１７をパッケージ４７に取り付けることができた。
本実施形態の利点は、このように、一つの形状のパッケージ４７でありながら、２種類の角度で水晶片１７を正確に接合できる点にもある。なお２種類以上の角度で水晶片１７をパッケージ４７に取り付けるためには、台座２７の外形線に少なくとも４本以上の直線部を設けること必要である。直線部が４本以上あれば３本の直線部の組み合わせを２組以上設定することが可能で２種類以上の角度での取付けが可能になる。
このような本実施形態の利点は、水晶デバイスの一つの応用製品であるジャイロセンサ装置としての利用に非常に有効である。図１７に示すように、ナビゲーションシステムをダッシュボード１０００内に埋め込んで使用する場合、通常、運転者からディスプレイ５１０に表示される画像が見やすくなるように、ナビゲーションシステムを傾けて配置させることが多い。そのため、ナビゲーションシステム内で回路基板５２０に取り付けられるジャイロセンサ装置５１０も傾いた状態で取り付けられることになる。
その時の回路基板５２０上へのジャイロセンサ装置５１０の取付け状態とジャイロセンサ装置５１０内の水晶片の接合状態は、図１６Ｂに示すようになる。図１６Ｂのような場合は、水晶片は、振動脚がパッケージの中心軸に対して所定の角度ζで傾いた状態で接合される必要があるため、本実施形態の図２０に示すような水晶デバイスの構成を用いることができる。
その一方で、ナビゲーションシステムは、図１７に示すような車体への取付け方ばかりされるわけではない。車体の構成によってはナビゲーションシステムを路面に平行になるように取り付けた方が好ましい場合も多い。その場合、回路基板５２０上へのジャイロセンサ装置５１０の取付け状態とジャイロセンサ装置５１０内の水晶片の接合状態は、図１６Ａに示すようになる。図１６Ａのような場合は、水晶片は、振動脚がパッケージの中心軸に対して平行になるように接合される必要があるため、本実施形態の図１９に示すような水晶デバイスの構成を用いることができる。
以上のようにして、本実施形態の水晶デバイスを、ナビゲーションシステムに取り付けられるジャイロセンサ装置に用いれば、ナビゲーションシステムの使い方が車種によって２通り存在する場合であっても、同じ構成で対応することができるようになった。
以上のような構造と製造方法によって、本実施形態に係る水晶デバイスでは水晶片をパッケージの所定の位置に正確に配置させて接合することができた。よって水晶片がパッケージに接触してしまうといった問題がなくなったので、安定した振動特性が得られるようになった。その結果、信頼性の高い水晶デバイスを達成することができた。
また、パッケージを小さくしても水晶片がパッケージに接触し難くなったため、小型の水晶デバイスを達成できた。
また、本発明に係る水晶デバイスをジャイロセンサ装置として用いると、安定した精度の高い角速度の検出が可能になるという別の効果も得ることができた。
また、本発明に係る水晶デバイスをナビゲーションシステム用のジャイロセンサ装置として用いることによって、ナビゲーションシステムの使い方に応じた、最適な構成のジャイロセンサ装置を容易に提供できるようになった。
（第９の実施形態）
図２１は、本実施形態に係る水晶デバイスにおける溝付きの水晶片１８と溝付きの台座２８を示した斜視図である。
溝付きの水晶片１８は、基部１２８とこの基部１２８から突出して形成される複数の振動脚１１８とから構成した。この水晶片１８の基部１２８には、台座２８と接合される側の面に、複数の微細な溝２０１が所定の間隔で平行に形成した。これらの微細な溝２０１の方向は、振動脚１１８の長手方向と同じ方向とした。
図２２は本実施形態に係る水晶デバイスにおける溝付きの台座２８を備えたパッケージ４８の斜視図であり、図２３は溝付きの台２８を備えるパッケージ４８と水晶片１８の取り付け位置を示した平面図である。
図２２に示すように、パッケージ４８には水晶片１８を取り付けて支持するための台座２８を備え、その台座２８にも複数の微細な溝２０２を所定の間隔で平行に形成した。台座２８に形成した溝２０２の方向は、図２３に示すように、パッケージ４８の中心軸に沿った方向とした。
図２４は溝付きの水晶片１８と溝付きの台座２８が接合した状態図を示す斜視図である。
図２４に示すように、水晶片１８の基部１２８と台座２８とを接着剤３０を介して接合した。この時、水晶片１８の基部１２８に形成される溝２０１（第１の基準部）と台座２８に形成される溝２０２（第２の基準部）、ほぼ平行になるようにして接合した。なお、図２４において、パッケージ４８は、図をわかりやすくするために描かれていない。
図２４のように、水晶片１８と台座２８とを接合すると、塗布直後の接着剤３０は液体状であるので、毛細管現象により接着剤３０が溝２０１及び溝２０２内を流れるようにして浸透する。本実施形態では、溝が微細で且つ多数あるため、毛細管現象によって生じる力（この力を一般に毛細管力と称する。）は大きく、水晶片１８を容易に動かすほどの力が発生する。
図２５は、水晶片１８の接合状態を示した平面図である。
図２５に示すように、毛細管力Ｆは溝に沿って生じる。よって水晶片１８に形成された溝２０１内を流れる接着剤３０による毛細管力Ｆは、振動脚１１８の長手方向に向かって生じる。一方、台座２８に形成された溝２０２内を流れる接着剤３０による毛細管力Ｆは、溝２０２が形成されている方向であるパッケージの中心軸に沿った方向に向かって生じる。これら２つの毛細管力Ｆが重なりあって作用するので、水晶片１８が、図２６に示すように多少傾いて接着されたとしても、図２５に示すように振動脚１１８の長手方向がパッケージ４８の中心軸と平行になるように補正されて固定される。
本実施形態のもっとも特徴とするところは、このように、第１の基準部、第２の基準部及び接着剤による、毛細管力Ｆに基づくセルフアライメントを利用して、水晶片１８を所定の位置に自動的に配置させる点にある。
なお、毛細管力Ｆを発生させるために水晶片１８に形成される微細な溝２０１は、ＬＳＩ分野で広く用いられているフォトリソグラフィー法によるパターニング方法と、エッチングによる水晶の加工方法によって形成した。その寸法精度はミクロンレベルで、溝幅は数十ミクロンレベルまで微細化することが可能である。
本実施形態における水晶デバイスの製造方法について以下に説明する。
まず、水晶片１８の基部１２８に耐エッチング性を有する膜、たとえば金（Ａｕ）膜、を成膜する。
次に、耐エッチング性膜をフォトリソグラフィー法によりパターニングして、溝２０１となる複数のスリット形状を形成する。
次に、複数のスリット形状をフッ酸等によってエッチングし、所定の深さの溝２０１を形成する。
一方、パッケージ４８、台座２８及び台座２８に形成される複数の溝２０２は、グリーンシートを重ねて焼結する一般的なセラミックスの加工によって、一体成形した。
このようにして形成された水晶片１８と台座２８を、溝２０１と２０２が対向するように向かい合わせ、その間に接着剤３０を塗布し、挟み込む。接着剤３０としては、熱硬化性接着剤を用いたが、光硬化性接着剤を用いることもできる。
その後、加熱（光硬化性接着剤を用いた場合には光の照射）によって接着剤を硬化させ、水晶片１８の基部１２８と台座２８とを接合する。
以上のような構造と製造方法によって、水晶片１８をパッケージ４８の所定の位置に正確に配置させて接合することができた。よって水晶片１８がパッケージ４８に接触してしまうといった問題がなくなったので、安定した振動特性が得られるようになった。またこれによりパッケージ４８を小さくしても水晶片１０がパッケージ４０に接触し難くなるため小型化が可能になった。
また本実施形態に係る水晶デバイスをジャイロセンサ装置として用いると、安定した精度の高い角速度の検出が可能になるという別の効果も得ることができる。
図２７は、本実施形態に係る水晶デバイスをジャイロセンサ装置として用いた場合の水晶片の取り付け位置を示す平面図である。
ジャイロセンサ装置の場合、水晶片の振動脚を回転軸Ｚと平行になるようにパッケージに設置し、回転軸Ｚに直交する振動方向Ｄに振動脚を振動させることによって、回転軸Ｚを中心軸とした角速度Ωを、もっとも正確に測定できる。
図２７に示すジャイロセンサ装置では、水晶片１８の基部に形成される溝２０１を振動脚１１８の長手方向に沿って平行に形成した。このとき溝２０１の加工にエッチング法を用いることによって、振動脚の長手方向に沿ってほぼ正確に加工することができた。
一方、パッケージ４８に備わる台座２８には、検出しようとする角速度Ωの回転軸Ｚに沿って溝２０２を形成した。
水晶片１８の基部１２８に形成される溝２０１とパッケージ４８に備えられた台座２８に形成される溝２０２とをほぼ同じ方向に沿って接合することによって、図２７に示すように、検出しようとする角速度Ωの回転軸Ｚに対して、振動脚１１８の長手方向が平行になるように配置することができた。
したがって、図２７に示すジャイロセンサ装置では、高精度の角速度検出が可能になった。また、図２７に示すジャイロセンサ装置では、水晶片の位置あわせ精度が正確であるため、安定した角速度の検出ができるようになった。
（第１０の実施形態）
図２８は本実施形態に係るジャイロセンサ装置の展開斜視図であり、図２９は本実施形態に係るジャイロセンサ装置の断面図である、図３０は水晶片を取り付けた支持基板を組込む前の状態の斜視図である。
センサユニット３００は、セラミックス等の多層基板よりなる支持基板（パッケージ）４９の一方の面に、複数（例えば、３本）の振動脚１１９を有する圧電振動体（水晶片）１９を接着固定して搭載するように構成した。圧電振動体１９に形成されている電極は、支持基板４９に形成された配線用台座部４９ｃとワイヤで電気的に接続した。圧電振動体１９の駆動回路及び検出回路の機能を有するＩＣチップ３０４、及びチップ部品３０５などよりなる電子部品等を表面実装している基板３０６は、支持基板４９の他方の面に半田固定した。圧電振動体１９は金属製の封止カバー３０７で覆い、真空封止した。
ブチル系ゴムなどよりなる一対の振動吸収部材３０８の対抗する面に、センサユニット３００の上下側を挿嵌する支持凹部３０８ａを形成した。また、蓋体９側の振動吸収部材３０８の側面には、配線方向に沿って配線部材３００を収納する凹部３０８ｂを形成した。配線部材３００は、可撓性を有するＦＰＣよりなり、配線はＦＰＣの片面に配設されている。振動吸収材８に形成されている支持凹部３０８ａは、センサユニット３００の上下両端を含む６面を確実に支持できるように構成した。
金属製ケース３１１には、センサユニット３００、振動吸収材３０８及び配線部材３１０を収納した。樹脂製の蓋体９には、配線部材３１０と接続するための複数の外部接続端子３１２を設けた。外部接続端子３１２は折り曲げるようにして外方に突出させた。
図３１Ａは支持基板の台座に圧電振動体を接合した状態を示す平面図であり、図３１Ｂはその断面図である。
支持基板４９は、セラミックを積層した凹部４９ａを有するセラミックパッケージであり、平面が略矩形形状を有し、矩形形状の一方の短辺には台座２９が形成されるように構成した。凹部４９ａ内には、配線パターンを形成した配線用台座部４９ｃを設け、台座２９と配線用台座部４９ｃとの間には、余剰の接着剤３０を溜める溝部４９ｄを設けた。支持基板４９に形成された台座２９に近接した側壁部４９ｅには、圧電振動体１９の基部１２９の側面に残存するバリ１２９ｂとの接触を防止するための凹部（切り欠き）４９ｆを設けた。バリ１２９ｂとは。圧電振動体１９を多数個取りして生産した際に、残存した突起部を言う。支持基板４９に形成した台座２９の幅（Ｗｄ）は、圧電振動体１９の基部１２９の幅（Ｗ）と略等しく設定した。なお、凹部（切り欠き）４９ｆは、圧電振動体１９にバリ１２９ｂが無い場合であっても、余分な接着剤３０を溜める領域として有効に機能する。
ここで、平坦な台座２９に接着剤３０を塗布し、その接着剤３０の上に圧電振動体１９の平坦な基部１２９を載置し、接着剤３０が硬化されることにより、支持基板４９に形成された台座２９と圧電振動体１９の基部１２９とを接着・固定した。この際、接着剤のセルフアライメント機能が発揮されて、圧電振動体１９の傾き（α）は、所望の範囲（例えば、±５°以内）に収まり、ジャイロセンサ装置の所定の検出精度を満足した。この接着剤３０は、本実施例の場合は、例えば、シリコン系の接着剤（粘度、１２Ｐａ・ｓ）を用いたが、エポキシ系の接着剤（粘度、３〜４Ｐａ・ｓ）を用いることもできる。
接着剤３０のセルフアライメント機能を発揮して、圧電振動体１９の傾き（α）を所望の範囲（例えば、±５°以内）に収めるためには、台座２９の幅（Ｗｄ）と圧電振動体１９の基部１２９の幅（Ｗ）との間には、本出願人が試行するところによると、０．８６Ｗ＜Ｗｄ＜１．１６Ｗの関係があった。
図３２Ａは支持基板の台座に圧電振動体を接合した状態を示す平面図であり、図３２Ｂはその断面図である。
支持基板４９は圧電振動体１９の基部１２９とほぼ同じ幅の台座２９を有している。また、図３４Ａに示すように、圧電振動体１９の基部１２９は支持基板４９の側壁部４９ｅに接触するが、基部１２９のバリ１２９ｂが側壁部４９ｅの凹部４９ｆに入るので、バリ１２９ｂが側壁部４９ｅに接触して圧電振動体１９が傾くのが防止される。
本実施形態におけるジャイロセンサ装置では、支持基板４９に形成された台座２９の幅（Ｗｄ）を圧電振動体１９の基部１２９の幅（Ｗ）と略等しく設定し、且つ、支持基板４９に形成された台座２９に近接した側壁部４９ｅに凹部（切り欠き）４９ｆを設けた。さらに、平坦な台座２９上に接着剤３０を塗布し、図３１に示すように圧電振動体１９の基部１２９を載置したので、セルフアライメント機能が発揮されて、圧電振動体１９は接着剤３０に引っ張られて、幅方向のみでなく、縦方向にも移動して、位置決めがなされた。すなわち、圧電振動体１９の基部１２９の側面に残存するバリ１２９ｂは、支持基板４９の側壁部４９ｅに形成された凹部（切り欠き）４９ｆ内に収まり、基部１２９の側面は、支持基板４９の側壁部４９ｅに当接し、圧電振動体１９は所望の範囲（例えば、±５°以内）の傾き（α）で接合された。台座２９と配線用台座部４９ｃの間に設けられた溝部４９ｄには、余剰の接着剤３０を溜めることができる。
以上より、所望の検出精度を満足したジャイロセンサ装置を提供することが可能となった。また、製品バラツキの少ない安定した性能のジャイロセンサ装置を提供することが可能となった。
本実施形態では、圧電振動体１９の基部１２１の平面形状は、図３０に示すように、３本の直線部１９ｉ、１９ｊ、１９ｋを有する外形線から形成した。直線部１９ｉと直線部１９ｋは一定の間隔Ｗで平行して配置し、直線部１９ｊは直線部１９ｉ、１９ｋそれぞれと垂直に配置した。なお、前述したように直線部１９ｊはその中央部にバリ１２９ｂを有している。
一方、台座２９の上部平面、すなわち圧電振動体１９の基部１２９と接合される面には、３本の直線部２９ｉ、２９ｊ、２９ｋ及び支持基板４９の側壁部４９ｅに形成された直線部からなるからなる外形線で構成される矩形形状とした。直線部２９ｉ及び直線部２９ｋはほぼ間隔Ｗで平行して配置した。直線部２９ｈ及び支持基板４９の側壁部４９ｅに形成された直線部は、直線部２９ｉ、２９ｋそれぞれと垂直に配置した。なお、前述したように、支持基板４９の側壁部４９ｅに形成された直線部の中央部には、凹部（切り欠き）４９ｆが設けられている。
このような構成においても、圧電振動体１９の基部１２９に形成される３本の直線部１９ｉ、１９ｊ、１９ｋ（第１の基準部）と台座２９に形成される３本の直線部２９ｉ、２９ｋ及び支持基板４９の側壁部４９ｅに形成された直線部（第２の基準部）とを認識しながら位置合わせすることによって、位置ずれの少ない位置合わせが可能となる。また、第１の基準部、第２の基準部及び接着剤３０によるセルフアライメントによって、図３に示したように圧電振動体１９の基部１２９に形成される２本の直線部１１ｉと１１ｋと台座２９に形成される２本の直線部２９ｉ及び２９ｋのとの正確な位置合わせが行われ、さらに図１３Ｂに示したように圧電振動体１９の基部１２９の直線部１９ｊと支持基板４９の側壁部４９ｅに形成された直線部とが引っ張られることによって正確な位置合わせが行われる。したがって、従来に比べ格段に位置合わせ精度をよくすることができた。
上記の実施形態では、水晶片を用いて説明を行ったが、他の振動子に本発明を適用することができる。また、上記の実施形態では、複数の振動脚を有する水晶片を用いて説明を行ったが、振動脚を１本しか有していない振動子に対しても本発明を適用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３５】
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【図３６】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年1月17日(2006.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】振動子デバイスであって、
第１の基準部を有する基部及び振動脚を有する振動子と、
パッケージと、
前記パッケージ内に設けられた、第２の基準部を有する台座と、
表面張力を利用したセルフアライメントによって前記第１の基準部を前記第２の基準部に合わせるように、前記振動子を前記台座に固定するための接合材と、
を有し、
前記第２の基準部は、前記パッケージの中心線に対して所定の角度で傾いた状態に形成されていることを特徴とする水晶デバイス。
【請求項２】前記第１の基準部は前記基部の外形を形成する３つの直線部を有し、前記第２の基準部は前記第１の基準部の３つの直線部と同じ位置関係にある３つの直線部を有する、請求項１に記載の振動子デバイス。
【請求項３】前記第２の基準部の３つの直線部の内の１つは、前記パッケージの内壁と前記台座との接線である、請求項２に記載の振動子デバイス。
【請求項４】前記第１の基準部は前記振動子の外形を形成する２つの側壁面を有し、前記第２の基準部は前記２つの測壁面に対応した２つの接合面を有する、請求項１に記載の振動子デバイス。
【請求項５】（削除）
【請求項６】（削除）
【請求項７】前記第１の基準部は前記振動子の外形を形成する３つの直線部を有し、前記第２の基準部は前記第１の基準部の内の少なくとも２つの直線部と同じ位置関係にある２つの直線部を有し、前記パッケージの内壁は前記第１の基準部の内の少なくとも１つの直線部と対応した接合面を有する、請求項１に記載の振動子デバイス。
【請求項８】（削除）
【請求項９】（削除）
【請求項１０】前記基部の幅（Ｗ）と前記台座の幅（Ｗｄ）とが、０．８６Ｗ＜Ｗｄ＜１．１６Ｗの関係にある、請求項７に記載の振動子デバイス。
【請求項１１】前記基部の幅と前記台座の幅とが略等しい、請求項１０に記載の振動子デバイス。
【請求項１２】（削除）
【請求項１３】（削除）
【請求項１４】前記パッケージはセラミックパッケージである、請求項７に記載の振動子デバイス。
【請求項１５】（削除）
【請求項１６】（削除）
【請求項１７】前記振動子は水晶片である、請求項１に記載の振動子デバイス。
【請求項１８】振動子デバイスの製造方法であって、
第１の基準部を有する基部及び振動脚を有する振動子を形成する工程と
パッケージの中心線に対して所定の角度で傾いた状態に形成されている第２の基準部を有する台座を有するパッケージを形成する工程と、
接合材の表面張力を利用したセルフアライメントによって、前記第１の基準部を前記第２の基準部に合わせるように、前記振動子を前記台座に配置する工程と、
前記接合材を硬化させる工程と、
有することを特徴とする振動子デバイスの製造方法。
【請求項１９】前記第１の基準部は前記基部の外形を形成する３つの直線部を有するように形成され、
前記第２の基準部は前記第１の基準部の３つの直線部と同じ位置関係にある３つの直線部を有するように形成される、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２０】前記第２の基準部の３つの直線部の内の１つは、前記パッケージの内壁と前記台座との接線である、請求項１９に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２１】前記第１の基準部は前記振動子の外形を形成する２つの側壁面を有するように形成され、
前記第２の基準部は前記２つの測壁面に対応した２つの接合面を有するように形成される、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２２】（削除）
【請求項２３】（削除）
【請求項２４】前記振動子は、エッチング法によって形成される、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２５】前記台座は、前記パッケージと一体的に形成される、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２６】前記第１の基準部は前記水晶片の外形を形成する３つの直線部を有するように形成され、
前記第２の基準部は前記第１の基準部の内の少なくとも２つの直線部と同じ位置関係にある２つの直線部を有し、且つ前記パッケージの内壁は前記第１の基準部の内の少なくとも１つの直線部と対応した接合面を有するように形成される、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項２７】（削除）
【請求項２８】（削除）
【請求項２９】前記基部の幅（Ｗ）と前記台座の幅（Ｗｄ）とが０．８６Ｗ＜Ｗｄ＜１．１６Ｗの関係となるように形成される、請求項２６に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項３０】前記基部の幅と前記台座の幅とが略等しいように形成される、請求項２９に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項３１】（削除）
【請求項３２】（削除）
【請求項３３】前記パッケージはセラミックパッケージである、請求項２６に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項３４】（削除）
【請求項３５】（削除）
【請求項３６】前記振動子は水晶片である、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【請求項３７】前記所定の角度は、前記振動デバイスが他の装置に組み込まれた場合に、前記振動脚の長手方向が前記振動子デバイスの予め定められた回転軸と平行となるような角度である、請求項１に記載の振動子デバイス。
【請求項３８】前記所定の角度は、前記振動デバイスが他の装置に組み込まれた場合に、前記振動脚の長手方向が前記振動子デバイスの予め定められた回転軸と平行となるような角度である、請求項１８に記載の振動子デバイスの製造方法。
【国際調査報告】
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2005090912.tif 000052
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