圧電デバイス及びその製造方法
【課題】発振周波数の変動を防ぐ圧電デバイスを提供することを課題とする。
【解決手段】励振用電極が設けられている圧電振動素子と、一方の主面に前記圧電振動素子を導電性接着剤により搭載するための圧電振動素子搭載パッドが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子が設けられた搭載体と、一方の主面に窪み部が設けられた素子搭載部材と、窪み部内に設けられた搭載体接続パッドと、圧電振動素子を気密封止する蓋部材とを、備え、搭載体が窪み部に収容され、搭載体接続パッドと素子搭載部材接続端子が導電性接着剤により電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【解決手段】励振用電極が設けられている圧電振動素子と、一方の主面に前記圧電振動素子を導電性接着剤により搭載するための圧電振動素子搭載パッドが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子が設けられた搭載体と、一方の主面に窪み部が設けられた素子搭載部材と、窪み部内に設けられた搭載体接続パッドと、圧電振動素子を気密封止する蓋部材とを、備え、搭載体が窪み部に収容され、搭載体接続パッドと素子搭載部材接続端子が導電性接着剤により電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来の圧電デバイスの一例を示す断面図である。図９は、従来の圧電デバイスの一例を示す断面図である。以下、圧電デバイスの一例として圧電振動子について説明する。
図８に示すように、従来の圧電振動子４００は、その例として素子搭載部材４１０、圧電振動素子４２０、蓋部材４３０とから主に構成されている。
素子搭載部材４１０は、基板部４１０ａと枠部４１０ｂで主に構成されている。
この素子搭載部材４１０は、基板部４１０ａの一方の主面に枠部４１０ｂが設けられて凹部空間４１１が形成される。
また、枠部４１０ｂは、基板部４１０ａの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止用導体膜４１２上にロウ付けなどにより接続される。
その凹部空間４１１内に露出する基板部４１０ａの一方の主面には、２個一対の圧電振動素子搭載パッド４１３が設けられている。
また、基板部４１０ａは、積層構造となっており、基板部４１０ａの内層には、配線パターン（図示せず）等が設けられている。この配線パターンにより圧電振動素子搭載パッド４１３は、素子搭載部材４１０の基板部４１０ａの他方の主面に設けられている外部接続用電極端子４１４と接続している。
これら圧電振動素子搭載パッド４１３上には、導電性接着剤ＤＳを介して電気的に接続される一対の励振用電極４２２から引き出された引き出し電極を表裏主面に有した圧電振動素子４２０が搭載されている。この圧電振動素子４２０を囲繞する素子搭載部材４１０の枠部４１０ｂの頂面には金属製の蓋部材４３０が被せられ、接合されている。これにより、凹部空間４１１が気密封止されている。
【０００３】
また、このような圧電振動素子４２０は、圧電素板４２１の表裏主面にそれぞれ設けられた励振用電極４２２から一辺に延設された引き出し電極を圧電振動素子搭載パッド４１３に導電性接着剤ＤＳで固着することで片持ち固定されている。このときの引き出し電極が設けられた一辺とは反対側の端辺を圧電振動素子４２０の自由端である先端部４２３とする（例えば、特許文献１参照）。
また、図９に示すように、この先端部４２３が素子搭載部材４１０の凹部空間４１１内底面に接触すると、周波数が変動してしまうため、従来の圧電デバイス４００では、前記素子搭載部材４１０の凹部空間４１１内底面の水晶振動素子４２０の先端部４２３と対向する面に枕部材ＭＢが形成されている構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５２７８２号公報
【特許文献２】特開平０８−３３０８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の圧電デバイス４００においては、小型化が進むと、圧電振動素子４２０と圧電振動素子搭載パッド４１３との間の導電性接着剤ＤＳの厚みが薄くなるため、落下の際には、衝撃により、圧電振動素子４２０が導電性接着剤４４０から剥がれてしまうといった課題もあった。
また、特許文献１に示すような従来の圧電デバイス４００においては、圧電振動素子４２０を搭載する際に、圧電振動素子４２０の先端部４２３が素子搭載部材４１０の凹部空間４１１内に露出した基板部４１１ａに接触した場合、振動が阻害されるため、圧電デバイス４００の発振周波数が変動してしまうといった課題があった。
【０００６】
また、特許文献２に示すような従来の圧電デバイス４００においては、圧電振動素子４２０の先端部４２３を基板部４１０ａに接触させないために、枕部ＭＢが形成されている。しかしながら、圧電デバイス４００の小型化が進むと、圧電振動素子４２０も小型化することにより、圧電振動素子４２０の先端部４２３が枕部ＭＢと接触すると、励振用電極４２２と圧電振動素子４２０の先端部４２３と枕部ＭＢとの接触している箇所とが近接することになるので、振動が阻害されるため、圧電デバイス４００の発振周波数が変動してしまうといった課題があった。
【０００７】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、発振周波数の変動を防ぐ圧電デバイスおよびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧電デバイスは、励振用電極が設けられている圧電振動素子と、一方の主面に前記圧電振動素子を導電性接着剤により搭載するための圧電振動素子搭載パッドが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子が設けられた搭載体と、一方の主面に窪み部が設けられた素子搭載部材と、窪み部内に設けられた搭載体接続パッドと、圧電振動素子を気密封止する蓋部材とを、備え、搭載体が窪み部に収容され、搭載体接続パッドと素子搭載部材接続端子が導電性接着剤により電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、素子搭載部材に少なくとも発振回路を備えた集積回路素子を備え、集積回路素子と圧電振動素子とが電気的に接続された状態となっていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の圧電デバイスの製造方法は、一方の主面に圧電振動素子搭載パッドが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子が設けられた搭載体を収容するための収容部を有し、圧電振動素子を搭載する際に先端部を接触させるための枕部を有している搭載用治具に搭載体を収容する搭載体収容工程と、圧電振動素子の先端部が枕部に接触するように、搭載体に圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載工程と、一方の主面に搭載体が収容される窪み部が設けられ、その窪み部内に搭載体接続パッドが設けられている素子搭載部材と圧電振動素子が搭載された搭載体とを接合する搭載体接合工程と、圧電振動素子を気密封止するように素子搭載部材に蓋部材を接合する蓋部材接合工程と、を具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の圧電デバイスによれば、圧電振動素子は、搭載体の圧電振動素子搭載パッドに導電性接着剤により搭載され、搭載体は素子搭載部材の窪み部に収容され、搭載体接続パッドと素子搭載部材接続端子が電気的に接続されていることによって、落下の際には、その２箇所の導電性接着剤で衝撃に耐えることができる。よって、圧電振動素子が導電性接着剤から剥がれることを防止することができる。
また、本発明の圧電デバイスによれば、圧電振動素子が搭載されている搭載体を素子搭載部材の窪み部に収容することによって、圧電振動素子の先端部が素子搭載部材の主面に接触することがないため、発振周波数の変動を防止することができる。
また、本発明の圧電デバイスによれば、素子搭載部材に枕部を設けることがないので、圧電振動素子の先端部が枕部と接触することがなく、また、振動が阻害されることがないため、発振周波数の変動を防止することができる。
【００１２】
本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、一方の主面に圧電振動素子搭載パッドが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子が設けられた搭載体を収容し、圧電振動素子の先端部が搭載用治具の枕部に接触するように、搭載体に圧電振動素子を搭載することで、圧電振動素子の先端部が搭載用治具の主面から間隔を空けて設けることができる。圧電振動素子の先端部が搭載用治具の主面から間隔を空けた状態で搭載されている搭載体を素子搭載部材の窪み部に収容することによって、圧電振動素子の先端部が素子搭載部材の主面から間隔を空けた状態で設けることができる。
よって、圧電振動素子の先端部が素子搭載部材の主面に接触しないため、発振周波数の変動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の圧電デバイスの製造方法の搭載体収容工程を示す断面図であり、（ｂ）は、本発明の圧電デバイスの製造方法の圧電振動素子搭載工程を示す断面図であり、（ｃ）は、本発明の圧電デバイスの製造方法の蓋部材接合工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の圧電振動素子搭載工程を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す分解斜視図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す断面図である。
【図８】従来における圧電デバイスの一例を示す断面図である。
【図９】従来における圧電デバイスの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、圧電振動素子に水晶を用いた場合について説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。また、図示した寸法も一部誇張して示している。
【００１６】
本実施形態において、圧電デバイスの一例として、圧電振動子について説明する。
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る圧電振動子１００は、素子搭載部材１１０と圧電振動素子１２０と蓋部材１３０と搭載体ＴＴとで主に構成されている。この圧電振動子１００は、前記素子搭載部材１１０に形成されている凹部空間１１１内に搭載体ＴＴを介して、圧電振動素子１２０が搭載され、その凹部空間１１１が蓋部材１３０により気密封止された構造となっている。
【００１７】
圧電振動素子１２０は、図１及び図２に示すように、水晶素板１２１に励振用電極１２２を被着形成したものであり外部からの交番電圧が励振用電極１２２を介して水晶素板１２１に印加されると、所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
水晶素板１２１は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極１２２は、前記水晶素板１２１の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
このような圧電振動素子１２０は、その両主面に被着されている励振用電極１２２から延出する引き出し電極と後述する搭載体の圧電振動素子搭載パッドＴＰとを、導電性接着剤１５０を介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間１１１に搭載される。 このときの引き出し電極が設けられた一辺とは反対側の端辺を圧電振動素子１２０の自由端である先端部１２３とする。
【００１８】
図１及び図２に示すように、素子搭載部材１１０は、基板部１１０ａと、枠部１１０ｂとで主に構成されている。
この素子搭載部材１１０は、基板部１１０ａの一方の主面に枠部１１０ｂが設けられて、凹部空間１１１が形成されている。
尚、この素子搭載部材１１０を構成する基板部１１０ａは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。また、基板部１１０ａは、セラミック材が積層した構造となっている。
枠部１１０ｂは、例えば、シールリングを用いている。この場合、枠部１１０ｂは、４２アロイやコバール等の金属から成り、中心が打ち抜かれた枠状になっている。
また、枠部１１０ｂは、基板部１１０ａの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止用導体膜１１２上にロウ付けなどにより接続される。
凹部空間１１１内で露出した基板部１１０ａの一方の主面には、窪み部１１５が設けられている。その窪み部１１５内には、後述する搭載体ＴＴを接続するための搭載体接続パッド１１３が設けられている。
素子搭載部材１１０の基板部１１０ａの他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子１１４が設けられている。
基板部１１０ａの内層には、配線パターン（図示せず）等が設けられている。この配線パターンにより搭載体接続パッド１１３は、素子搭載部材１１０の基板部１１０ａの他方の主面に設けられている外部接続用電極端子１１４と接続している。
【００１９】
図１及び図２に示すように、搭載体ＴＴは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成され、前記窪み部１１５に収容できる形状となっている。
搭載体ＴＴの一方の主面には２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ（ＴＰ１、ＴＰ２）が設けられ、他方の主面には、素子搭載部材接続端子ＳＴ（ＳＴ１、ＳＴ２）が設けられている。
２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ１、ＴＰ２は、ビア導体ＶＤを介して素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２と接続されている。
また、素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２とその窪み部１１５内に設けられている搭載体接続パッド１１３とが導電性接着剤ＤＳを介して電気的且つ機械的に接続することによって、窪み部１１５内に搭載体ＴＴが収容されることになる。よって、圧電振動素子搭載パッドＴＰは、外部接続用端子１１４とも電気的に接続されることになる。
【００２０】
蓋部材１３０は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）などからなる。このような蓋部材１３０は、凹部空間１１１を、窒素ガスや真空などで気密的に封止される。具体的には、蓋部材１３０は、窒素雰囲気中や真空雰囲気中で、素子搭載部材１１０の枠部１１０ｂ上に載置され、枠部１１０ｂの表面の金属と蓋部材１３０の金属の一部とが溶接されるように所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、枠部１１０ｂに接合される。
【００２１】
前記導電性接着剤ＤＳ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ものであり、導電性粉末としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、のうちのいずれかまたはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。
【００２２】
尚、前記素子搭載部材１１０は、アルミナセラミックスから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面に、封止用導体膜１１２、搭載体接続パッド１１３、外部接続用電極端子１１４等となる導体ペーストを、また、セラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内にビア導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することにより製作される。
【００２３】
このように本発明の実施形態に係る圧電デバイス１００によれば、圧電振動素子１２０は、搭載体ＴＴの圧電振動素子搭載パッドＴＰに導電性接着剤ＤＳにより搭載され、搭載体ＴＴは、窪み部１１５に収容され、搭載体接続パッド１１３と素子搭載部材接続端子ＳＴが電気的に接続されていることによって、圧電デバイスが構成される。これにより、落下の際には、その２箇所の導電性接着剤ＤＳで衝撃に耐えることができる。よって、圧電振動素子１２０が導電性接着剤ＤＳから剥がれることを防止することができる。
また、本発明の圧電デバイス１００によれば、圧電振動素子１２０が搭載されている搭載体ＴＴを素子搭載部材１１０の窪み部１１５に収容することによって、圧電振動素子１２０の先端部１２３が素子搭載部材１１０の主面である露出する基板部１１０ａに接触することがないため、発振周波数の変動を防止することができる。
【００２４】
次に前記圧電デバイスの製造方法について図３〜図４を用いて説明する。
図３（ａ）は、本発明の圧電デバイスの製造方法の搭載体収容工程を示す断面図であり、図３（ｂ）は、本発明の圧電デバイスの製造方法の圧電振動素子搭載工程を示す断面図であり、図３（ｃ）は、本発明の圧電デバイスの製造方法の蓋部材接合工程を示す断面図である。また、図４は、本発明の圧電デバイスの製造方法の搭載体収容工程を示す斜視図である。
【００２５】
（搭載体収容工程）
図３（ａ）及び図４に示すように、搭載体収容工程は、一方の主面に圧電振動素子搭載パッドＴＰが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子ＳＴが設けられた搭載体ＴＴを収容するための収容部ＫＢを有し、圧電振動素子１２０を搭載する際に先端部１２３を接触させるための枕部ＭＢを有している搭載用治具ＴＪに前記搭載体ＴＴを収容する工程である。
【００２６】
搭載用治具ＴＪは、例えば、ＳＵＳ等の金属材料が用いられ、図３（ａ）及び図４に示すように、後述する搭載体ＴＴを収容し、その搭載体ＴＴに圧電振動素子１２０を搭載することに使用される。
前記搭載用治具ＴＪは、前記搭載体ＴＴの厚みよりも厚く、前記搭載体ＴＴを収容する大きさの収容部ＫＢが複数形成されている。
前記搭載用治具ＴＪは、後述する圧電振動素子１２０を搭載する際に、その先端部１２３が接触する箇所に凸形状の枕部ＭＢが設けられている
【００２７】
搭載体ＴＴは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成され、図３（ａ）及び図４に示すように、前記収容体ＫＢ及び素子搭載部材１１０の窪み部１１５に収容できる形状となっている。
搭載体ＴＴの一方の主面には２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ１、ＴＰ２が設けられ、他方の主面には、素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２が設けられている。
２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ１、ＴＰ２は、ビア導体ＶＤを介して素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２と接続されている。
【００２８】
（圧電振動素子搭載工程）
図３（ａ）及び図４に示すように、圧電振動素子搭載工程は、圧電振動素子１２０の先端部１２３が前記枕部ＭＢに接触するように、前記搭載体ＴＴに圧電振動素子１２０を搭載する工程である。
前記搭載体ＴＴの主面に一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰが設けられており、前記圧電振動素子搭載パッドＴＰ上に導電性接着剤ＤＳを塗布し、この圧電振動素子搭載パッドＴＰに塗布された導電性接着剤ＤＳに圧電振動素子１２０の表面に形成した励振用電極１２２から引き出された引き出し電極を付着させる形態で圧電振動素子１２０を搭載する。
この際に、前記搭載用治具ＴＪに設けられている凸形状の枕部ＭＢに前記圧電振動素子１２０の先端部１２３が接触するように搭載する。
このようにして導電性接着剤ＤＳを硬化させるので、圧電振動素子１２０の先端部１２３が搭載用治具ＴＪの主面から間隔を空けて設けることができる。つまり、圧電振動素子１２０の先端部１２３が搭載用治具ＴＪの主面から離れる方向に向くように搭載することができる。
【００２９】
（搭載体接合工程）
図３（ｂ）に示すように、搭載体接合工程は、一方の主面に前記搭載体ＴＴが収容される窪み部１１５が設けられ、その窪み部１１５内に搭載体接続パッド１１３が設けられている素子搭載部材１１０と前記圧電振動素子１２０が搭載された前記搭載体ＴＴとを接合する工程である。
搭載体ＴＴの素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２と素子搭載部材１１０の窪み部１１５内に設けられている搭載体接続パッド１１３とが導電性接着剤ＤＳを介して電気的且つ機械的に接続することによって、素子搭載部材１１０と搭載体ＴＴとを接合する。
圧電振動素子搭載パッドＴＰは、外部接続用端子１１４とも電気的に接続されることになる。
【００３０】
このように圧電振動素子１２０の先端部１２３が搭載用治具ＴＪの主面から間隔を空けた状態で搭載されている搭載体ＴＴを素子搭載部材１１０の窪み部１１５に収容することによって、圧電振動素子１２０の先端部１２３が素子搭載部材１１０の主面から間隔を空けた状態で設けることができる。つまり、圧電振動素子１２０の先端部１２３が素子搭載用部材１１０の主面から離れる方向に向くように設けることができる。よって、圧電振動素子１２０の先端部１２３が素子搭載部材１１０の主面に接触しないため、発振周波数の変動を防止することができる。
【００３１】
（蓋部材接合工程）
図３（ｃ）に示すように、蓋部材接合工程は、前記圧電振動素子１２０を気密封止するように素子搭載部材１１０に蓋部材１３０を接合する工程である。
蓋部材１３０は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）が用いられ、圧電振動素子１２０を窒素ガス雰囲気中や真空雰囲気中などで気密封止する際に用いられる。
具体的には、蓋部材１３０は、所定雰囲気中で、前記素子搭載部材１１０の枠部１１０ｂ上に載置され、枠部１１０ｂの表面の金属と蓋部材１３０の金属の一部とが溶接されるように、シーム溶接機（図示せず）のローラ電極を蓋部材１３０に接触させ、前記ローラ電極に電源を供給しながら、蓋部材１３０の外側縁部に沿って動かすことで、枠部１１０ｂに接合される。
【００３２】
発明の圧電デバイスの製造方法によれば、一方の主面に圧電振動素子搭載パッドＴＰが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子ＳＴが設けられた搭載体ＴＴを収容し、圧電振動素子１２０の先端部１２３が搭載用治具ＴＪの枕部ＭＢに接触するように、搭載体ＴＴに圧電振動素子１２０を搭載することで、圧電振動素子１２０の先端部１２３が搭載用治具ＴＪの主面から間隔を空けて設けることができる。圧電振動素子１２０の先端部１２３が搭載用治具ＴＪの主面から間隔を空けた状態で搭載されている搭載体ＴＴを素子搭載部材１１０の窪み部１１５に収容することによって、圧電振動素子１２０の先端部１２３が素子搭載部材１１０の主面から間隔を空けた状態で設けることができる。
よって、圧電振動素子１２０の先端部１２３が素子搭載部材１１０の主面に接触しないため、発振周波数の変動を防止することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
次に本実施形態において、圧電デバイスの一例として、圧電発振器について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。図６は、図５のＢ−Ｂ断面図である。また、図示した寸法も一部誇張して示している。
本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイス２００は、素子搭載部材２１０の基板部２１０ａと第２の枠部２１０ｃによって設けられた第２の凹部空間２１６内に搭載されている集積回路素子２４０とを備えている点で第１の実施形態と異なる。
【００３４】
図５及び図６に示すように、本発明の第２の実施形態に係る圧電発振器２００は、素子搭載部材２１０と圧電振動素子１２０と蓋部材１３０と集積回路素子２４０と搭載体ＴＴとで主に構成されている。この圧電発振器２００は、前記素子搭載部材２１０に形成されている第１の凹部空間２１１内に圧電振動素子１２０が搭載され、第２の凹部空間２１６内には、集積回路素子２４０が搭載されている。その第１の凹部空間２１１が蓋部材１３０により気密封止された構造となっている。
【００３５】
集積回路素子２４０は、図５及び図６に示すように、回路形成面に前記圧電振動素子１２０からの発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された出力信号は外部接続用電極端子２１４を介して圧電発振器２００の外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
また、集積回路素子２４０には、可変容量素子に周囲温度に応じた制御電圧を印加して温度変化による発振回路の発振周波数の変動を補償するため、３次関数発生回路及び記憶素子部により温度補償回路部が設けられており、３次関数発生回路には、温度センサが接続されている。
この温度センサは、検出した温度と、温度センサに印加させる電圧値とに基づいて生成される温度データ信号（電圧値）が３次関数発生回路に出力される構成となっている。
集積回路素子２４０は、素子搭載部材２１０の第２の凹部空間２１６内に露出した基板部２１０ａに形成された集積回路素子搭載パッド２１５に半田等の導電性接合材を介して搭載されている。
【００３６】
図５及び図６示すように、素子搭載部材２１０は、基板部２１０ａと、枠部２１０ｂ、２１０ｃとで主に構成されている。
この素子搭載部材２１０は、基板部２１０ａの一方の主面に枠部２１０ｂが設けられて、第１の凹部空間２１１が形成されている。また、素子搭載部材２１０の他方の主面に枠部２１０ｃが設けられて、第２の凹部空間２１６が形成されている。
第１の凹部空間２１１内で露出した基板部２１０ａの一方の主面には、窪み部２１５が設けられ、その窪み部２１５内には、後述する搭載体ＴＴを接続するための搭載体接続パッド２１３が設けられている。
素子搭載部材２１０の枠部２１０ｃの他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子２１４が設けられている。
図５及び図６に示すように、第２の凹部空間２１６内で露出した基板部２１０ａの他方の主面には、複数の集積回路素子搭載パッド２１５と２個一対の圧電振動素子測定用パッド（図示せず）が形成されている。
【００３７】
図５及び図６に示すように、搭載体ＴＴは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成され、前記窪み部２１５に収容できる形状となっている。
搭載体ＴＴの一方の主面には２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ１、ＴＰ２が設けられ、他方の主面には、素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２が設けられている。
２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ１、ＴＰ２は、ビア導体ＶＤを介して素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２と接続されている。
また、素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２とその窪み部２１５内に設けられている搭載体接続パッド２１３が導電性接着剤ＤＳを介して電気的且つ機械的に接続することによって、窪み部２１５内に搭載体ＴＴが収容されることになる。よって、圧電振動素子搭載パッドＴＰは、外部接続用端子２１４とも電気的に接続されることになる。
【００３８】
このように本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスを構成しても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００３９】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る圧電デバイスを示す断面図である。また、図示した寸法も一部誇張して示している。
本発明の第３の実施形態に係る圧電デバイス３００は、素子搭載部材３１０に枠部を設けずに、蓋部材３３０に凹部空間３３１を設けた点で第１の実施形態と異なる。
【００４０】
図７に示すように、本発明の第３の実施形態に係る圧電振動子１００は、素子搭載部材３１０と圧電振動素子１２０と蓋部材３３０と搭載体ＴＴとで主に構成されている。この圧電振動子３００は、前記素子搭載部材３１０に圧電振動素子１２０が搭載され、凹部空間３３１が設けられた蓋部材３３０により気密封止された構造となっている。
【００４１】
図７に示すように、素子搭載部材３１０は、基板部３１０ａで主に構成されている。
この素子搭載部材３１０は、基板部３１０ａの一方の主面には、窪み部３１５が設けられ、その窪み部３１５内には、後述する搭載体ＴＴを接続するための搭載体接続パッド３１３が設けられている。
基板部３１０ａの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止用導体パターン３１２上に後述する蓋部材３３０を封止材３３２によって接合される。
素子搭載部材３１０の他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子３１４が設けられている。
【００４２】
図７に示すように搭載体ＴＴは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成され、前記窪み部２１５に収容できる形状となっている。
搭載体ＴＴの一方の主面には２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ１、ＴＰ２が設けられ、他方の主面には、素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２が設けられている。
２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ１、ＴＰ２は、ビア導体ＶＤを介して素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２と接続されている。
また、素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２とその窪み部３１５内に設けられている搭載体接続パッド３１３が導電性接着剤ＤＳを介して電気的且つ機械的に接続することによって、窪み部３１５内に搭載体ＴＴが収容されることになる。よって、圧電振動素子搭載パッドＴＰは、外部接続用端子３１４とも電気的に接続されることになる。
【００４３】
蓋部材３３０は、前記圧電振動素子１２０を内包できるように、凹部空間３３１が形成され、その凹部空間３３１を囲繞し且つ延設した鍔部３３２を有している。
また、その鍔部３３２の基板部３１０ａに設けられた封止用導体パターン３１２と対応する位置には、例えば、Ｎｉメッキ、ＡｇＣｕ、ＡｕＳｎ等の封止材３３３が設けられている。
前記蓋部材３３０は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）などからなる。
具体的には、蓋部材３３０は、所定雰囲気で、素子搭載部材３１０の封止用導体パターン３１２上に載置され、蓋部材３３０の鍔部３３２に設けられた封止材３３３が溶融されるように、例えば、レーザやシーム溶接機を用いることにより、封止用導体パターン３１２に接合される。
【００４４】
このように本発明の第３の実施形態に係る圧電デバイスを構成しても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００４５】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
例えば、前記した本実施形態では、圧電振動素子を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電振動素子でも構わない。
【００４６】
また、前記した本実施形態では、枠部にシールリングを用いた場合を説明したが、基板部と同様にセラミック材で形成しても構わない。
この場合、枠部の開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターンが形成され、蓋部材は、この封止用導体パターン上に配置接合される。
この際の蓋部材は、前記素子搭載部材の凹部空間を囲繞するように設けられた封止用導体パターンに相対する箇所に封止部材が設けられている。
【符号の説明】
【００４７】
１１０、２１０、３１０・・・素子搭載部材
１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ・・・基板部
１１０ｂ、２１０ｂ、２１０ｃ・・・枠部
１１１、２１１、３３１・・・凹部空間（第１の凹部空間）
１１２、２１２・・・封止用導体膜
３１２・・・封止用導体パターン
１１３、２１３、３１３・・・搭載体接続パッド
１１４、２１４、３１４・・・外部接続用電極端子
１１５、２１５、３１５・・・窪み部
２１６・・・第２の凹部空間
２１７・・・集積回路素子搭載パッド
１２０・・・圧電振動素子
１２１・・・水晶素板
１２２・・・励振用電極
１２３・・・先端部
１３０、３３０・・・蓋部材
３３２・・・鍔部
３３３・・・封止材
２４０・・・集積回路素子
１００、２００、３３０・・・圧電デバイス
ＴＴ・・・搭載体
ＴＰ１、ＴＰ２・・・圧電振動素子搭載パッド
ＳＴ１、ＳＴ２・・・素子搭載部材接続端子
ＤＳ・・・導電性接着剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来の圧電デバイスの一例を示す断面図である。図９は、従来の圧電デバイスの一例を示す断面図である。以下、圧電デバイスの一例として圧電振動子について説明する。
図８に示すように、従来の圧電振動子４００は、その例として素子搭載部材４１０、圧電振動素子４２０、蓋部材４３０とから主に構成されている。
素子搭載部材４１０は、基板部４１０ａと枠部４１０ｂで主に構成されている。
この素子搭載部材４１０は、基板部４１０ａの一方の主面に枠部４１０ｂが設けられて凹部空間４１１が形成される。
また、枠部４１０ｂは、基板部４１０ａの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止用導体膜４１２上にロウ付けなどにより接続される。
その凹部空間４１１内に露出する基板部４１０ａの一方の主面には、２個一対の圧電振動素子搭載パッド４１３が設けられている。
また、基板部４１０ａは、積層構造となっており、基板部４１０ａの内層には、配線パターン（図示せず）等が設けられている。この配線パターンにより圧電振動素子搭載パッド４１３は、素子搭載部材４１０の基板部４１０ａの他方の主面に設けられている外部接続用電極端子４１４と接続している。
これら圧電振動素子搭載パッド４１３上には、導電性接着剤ＤＳを介して電気的に接続される一対の励振用電極４２２から引き出された引き出し電極を表裏主面に有した圧電振動素子４２０が搭載されている。この圧電振動素子４２０を囲繞する素子搭載部材４１０の枠部４１０ｂの頂面には金属製の蓋部材４３０が被せられ、接合されている。これにより、凹部空間４１１が気密封止されている。
【０００３】
また、このような圧電振動素子４２０は、圧電素板４２１の表裏主面にそれぞれ設けられた励振用電極４２２から一辺に延設された引き出し電極を圧電振動素子搭載パッド４１３に導電性接着剤ＤＳで固着することで片持ち固定されている。このときの引き出し電極が設けられた一辺とは反対側の端辺を圧電振動素子４２０の自由端である先端部４２３とする（例えば、特許文献１参照）。
また、図９に示すように、この先端部４２３が素子搭載部材４１０の凹部空間４１１内底面に接触すると、周波数が変動してしまうため、従来の圧電デバイス４００では、前記素子搭載部材４１０の凹部空間４１１内底面の水晶振動素子４２０の先端部４２３と対向する面に枕部材ＭＢが形成されている構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５２７８２号公報
【特許文献２】特開平０８−３３０８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の圧電デバイス４００においては、小型化が進むと、圧電振動素子４２０と圧電振動素子搭載パッド４１３との間の導電性接着剤ＤＳの厚みが薄くなるため、落下の際には、衝撃により、圧電振動素子４２０が導電性接着剤４４０から剥がれてしまうといった課題もあった。
また、特許文献１に示すような従来の圧電デバイス４００においては、圧電振動素子４２０を搭載する際に、圧電振動素子４２０の先端部４２３が素子搭載部材４１０の凹部空間４１１内に露出した基板部４１１ａに接触した場合、振動が阻害されるため、圧電デバイス４００の発振周波数が変動してしまうといった課題があった。
【０００６】
また、特許文献２に示すような従来の圧電デバイス４００においては、圧電振動素子４２０の先端部４２３を基板部４１０ａに接触させないために、枕部ＭＢが形成されている。しかしながら、圧電デバイス４００の小型化が進むと、圧電振動素子４２０も小型化することにより、圧電振動素子４２０の先端部４２３が枕部ＭＢと接触すると、励振用電極４２２と圧電振動素子４２０の先端部４２３と枕部ＭＢとの接触している箇所とが近接することになるので、振動が阻害されるため、圧電デバイス４００の発振周波数が変動してしまうといった課題があった。
【０００７】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、発振周波数の変動を防ぐ圧電デバイスおよびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧電デバイスは、励振用電極が設けられている圧電振動素子と、一方の主面に前記圧電振動素子を導電性接着剤により搭載するための圧電振動素子搭載パッドが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子が設けられた搭載体と、一方の主面に窪み部が設けられた素子搭載部材と、窪み部内に設けられた搭載体接続パッドと、圧電振動素子を気密封止する蓋部材とを、備え、搭載体が窪み部に収容され、搭載体接続パッドと素子搭載部材接続端子が導電性接着剤により電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、素子搭載部材に少なくとも発振回路を備えた集積回路素子を備え、集積回路素子と圧電振動素子とが電気的に接続された状態となっていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の圧電デバイスの製造方法は、一方の主面に圧電振動素子搭載パッドが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子が設けられた搭載体を収容するための収容部を有し、圧電振動素子を搭載する際に先端部を接触させるための枕部を有している搭載用治具に搭載体を収容する搭載体収容工程と、圧電振動素子の先端部が枕部に接触するように、搭載体に圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載工程と、一方の主面に搭載体が収容される窪み部が設けられ、その窪み部内に搭載体接続パッドが設けられている素子搭載部材と圧電振動素子が搭載された搭載体とを接合する搭載体接合工程と、圧電振動素子を気密封止するように素子搭載部材に蓋部材を接合する蓋部材接合工程と、を具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の圧電デバイスによれば、圧電振動素子は、搭載体の圧電振動素子搭載パッドに導電性接着剤により搭載され、搭載体は素子搭載部材の窪み部に収容され、搭載体接続パッドと素子搭載部材接続端子が電気的に接続されていることによって、落下の際には、その２箇所の導電性接着剤で衝撃に耐えることができる。よって、圧電振動素子が導電性接着剤から剥がれることを防止することができる。
また、本発明の圧電デバイスによれば、圧電振動素子が搭載されている搭載体を素子搭載部材の窪み部に収容することによって、圧電振動素子の先端部が素子搭載部材の主面に接触することがないため、発振周波数の変動を防止することができる。
また、本発明の圧電デバイスによれば、素子搭載部材に枕部を設けることがないので、圧電振動素子の先端部が枕部と接触することがなく、また、振動が阻害されることがないため、発振周波数の変動を防止することができる。
【００１２】
本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、一方の主面に圧電振動素子搭載パッドが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子が設けられた搭載体を収容し、圧電振動素子の先端部が搭載用治具の枕部に接触するように、搭載体に圧電振動素子を搭載することで、圧電振動素子の先端部が搭載用治具の主面から間隔を空けて設けることができる。圧電振動素子の先端部が搭載用治具の主面から間隔を空けた状態で搭載されている搭載体を素子搭載部材の窪み部に収容することによって、圧電振動素子の先端部が素子搭載部材の主面から間隔を空けた状態で設けることができる。
よって、圧電振動素子の先端部が素子搭載部材の主面に接触しないため、発振周波数の変動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の圧電デバイスの製造方法の搭載体収容工程を示す断面図であり、（ｂ）は、本発明の圧電デバイスの製造方法の圧電振動素子搭載工程を示す断面図であり、（ｃ）は、本発明の圧電デバイスの製造方法の蓋部材接合工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の圧電振動素子搭載工程を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す分解斜視図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す断面図である。
【図８】従来における圧電デバイスの一例を示す断面図である。
【図９】従来における圧電デバイスの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、圧電振動素子に水晶を用いた場合について説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。また、図示した寸法も一部誇張して示している。
【００１６】
本実施形態において、圧電デバイスの一例として、圧電振動子について説明する。
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る圧電振動子１００は、素子搭載部材１１０と圧電振動素子１２０と蓋部材１３０と搭載体ＴＴとで主に構成されている。この圧電振動子１００は、前記素子搭載部材１１０に形成されている凹部空間１１１内に搭載体ＴＴを介して、圧電振動素子１２０が搭載され、その凹部空間１１１が蓋部材１３０により気密封止された構造となっている。
【００１７】
圧電振動素子１２０は、図１及び図２に示すように、水晶素板１２１に励振用電極１２２を被着形成したものであり外部からの交番電圧が励振用電極１２２を介して水晶素板１２１に印加されると、所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
水晶素板１２１は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極１２２は、前記水晶素板１２１の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
このような圧電振動素子１２０は、その両主面に被着されている励振用電極１２２から延出する引き出し電極と後述する搭載体の圧電振動素子搭載パッドＴＰとを、導電性接着剤１５０を介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間１１１に搭載される。 このときの引き出し電極が設けられた一辺とは反対側の端辺を圧電振動素子１２０の自由端である先端部１２３とする。
【００１８】
図１及び図２に示すように、素子搭載部材１１０は、基板部１１０ａと、枠部１１０ｂとで主に構成されている。
この素子搭載部材１１０は、基板部１１０ａの一方の主面に枠部１１０ｂが設けられて、凹部空間１１１が形成されている。
尚、この素子搭載部材１１０を構成する基板部１１０ａは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。また、基板部１１０ａは、セラミック材が積層した構造となっている。
枠部１１０ｂは、例えば、シールリングを用いている。この場合、枠部１１０ｂは、４２アロイやコバール等の金属から成り、中心が打ち抜かれた枠状になっている。
また、枠部１１０ｂは、基板部１１０ａの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止用導体膜１１２上にロウ付けなどにより接続される。
凹部空間１１１内で露出した基板部１１０ａの一方の主面には、窪み部１１５が設けられている。その窪み部１１５内には、後述する搭載体ＴＴを接続するための搭載体接続パッド１１３が設けられている。
素子搭載部材１１０の基板部１１０ａの他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子１１４が設けられている。
基板部１１０ａの内層には、配線パターン（図示せず）等が設けられている。この配線パターンにより搭載体接続パッド１１３は、素子搭載部材１１０の基板部１１０ａの他方の主面に設けられている外部接続用電極端子１１４と接続している。
【００１９】
図１及び図２に示すように、搭載体ＴＴは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成され、前記窪み部１１５に収容できる形状となっている。
搭載体ＴＴの一方の主面には２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ（ＴＰ１、ＴＰ２）が設けられ、他方の主面には、素子搭載部材接続端子ＳＴ（ＳＴ１、ＳＴ２）が設けられている。
２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ１、ＴＰ２は、ビア導体ＶＤを介して素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２と接続されている。
また、素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２とその窪み部１１５内に設けられている搭載体接続パッド１１３とが導電性接着剤ＤＳを介して電気的且つ機械的に接続することによって、窪み部１１５内に搭載体ＴＴが収容されることになる。よって、圧電振動素子搭載パッドＴＰは、外部接続用端子１１４とも電気的に接続されることになる。
【００２０】
蓋部材１３０は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）などからなる。このような蓋部材１３０は、凹部空間１１１を、窒素ガスや真空などで気密的に封止される。具体的には、蓋部材１３０は、窒素雰囲気中や真空雰囲気中で、素子搭載部材１１０の枠部１１０ｂ上に載置され、枠部１１０ｂの表面の金属と蓋部材１３０の金属の一部とが溶接されるように所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、枠部１１０ｂに接合される。
【００２１】
前記導電性接着剤ＤＳ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ものであり、導電性粉末としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、のうちのいずれかまたはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。
【００２２】
尚、前記素子搭載部材１１０は、アルミナセラミックスから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面に、封止用導体膜１１２、搭載体接続パッド１１３、外部接続用電極端子１１４等となる導体ペーストを、また、セラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内にビア導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することにより製作される。
【００２３】
このように本発明の実施形態に係る圧電デバイス１００によれば、圧電振動素子１２０は、搭載体ＴＴの圧電振動素子搭載パッドＴＰに導電性接着剤ＤＳにより搭載され、搭載体ＴＴは、窪み部１１５に収容され、搭載体接続パッド１１３と素子搭載部材接続端子ＳＴが電気的に接続されていることによって、圧電デバイスが構成される。これにより、落下の際には、その２箇所の導電性接着剤ＤＳで衝撃に耐えることができる。よって、圧電振動素子１２０が導電性接着剤ＤＳから剥がれることを防止することができる。
また、本発明の圧電デバイス１００によれば、圧電振動素子１２０が搭載されている搭載体ＴＴを素子搭載部材１１０の窪み部１１５に収容することによって、圧電振動素子１２０の先端部１２３が素子搭載部材１１０の主面である露出する基板部１１０ａに接触することがないため、発振周波数の変動を防止することができる。
【００２４】
次に前記圧電デバイスの製造方法について図３〜図４を用いて説明する。
図３（ａ）は、本発明の圧電デバイスの製造方法の搭載体収容工程を示す断面図であり、図３（ｂ）は、本発明の圧電デバイスの製造方法の圧電振動素子搭載工程を示す断面図であり、図３（ｃ）は、本発明の圧電デバイスの製造方法の蓋部材接合工程を示す断面図である。また、図４は、本発明の圧電デバイスの製造方法の搭載体収容工程を示す斜視図である。
【００２５】
（搭載体収容工程）
図３（ａ）及び図４に示すように、搭載体収容工程は、一方の主面に圧電振動素子搭載パッドＴＰが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子ＳＴが設けられた搭載体ＴＴを収容するための収容部ＫＢを有し、圧電振動素子１２０を搭載する際に先端部１２３を接触させるための枕部ＭＢを有している搭載用治具ＴＪに前記搭載体ＴＴを収容する工程である。
【００２６】
搭載用治具ＴＪは、例えば、ＳＵＳ等の金属材料が用いられ、図３（ａ）及び図４に示すように、後述する搭載体ＴＴを収容し、その搭載体ＴＴに圧電振動素子１２０を搭載することに使用される。
前記搭載用治具ＴＪは、前記搭載体ＴＴの厚みよりも厚く、前記搭載体ＴＴを収容する大きさの収容部ＫＢが複数形成されている。
前記搭載用治具ＴＪは、後述する圧電振動素子１２０を搭載する際に、その先端部１２３が接触する箇所に凸形状の枕部ＭＢが設けられている
【００２７】
搭載体ＴＴは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成され、図３（ａ）及び図４に示すように、前記収容体ＫＢ及び素子搭載部材１１０の窪み部１１５に収容できる形状となっている。
搭載体ＴＴの一方の主面には２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ１、ＴＰ２が設けられ、他方の主面には、素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２が設けられている。
２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ１、ＴＰ２は、ビア導体ＶＤを介して素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２と接続されている。
【００２８】
（圧電振動素子搭載工程）
図３（ａ）及び図４に示すように、圧電振動素子搭載工程は、圧電振動素子１２０の先端部１２３が前記枕部ＭＢに接触するように、前記搭載体ＴＴに圧電振動素子１２０を搭載する工程である。
前記搭載体ＴＴの主面に一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰが設けられており、前記圧電振動素子搭載パッドＴＰ上に導電性接着剤ＤＳを塗布し、この圧電振動素子搭載パッドＴＰに塗布された導電性接着剤ＤＳに圧電振動素子１２０の表面に形成した励振用電極１２２から引き出された引き出し電極を付着させる形態で圧電振動素子１２０を搭載する。
この際に、前記搭載用治具ＴＪに設けられている凸形状の枕部ＭＢに前記圧電振動素子１２０の先端部１２３が接触するように搭載する。
このようにして導電性接着剤ＤＳを硬化させるので、圧電振動素子１２０の先端部１２３が搭載用治具ＴＪの主面から間隔を空けて設けることができる。つまり、圧電振動素子１２０の先端部１２３が搭載用治具ＴＪの主面から離れる方向に向くように搭載することができる。
【００２９】
（搭載体接合工程）
図３（ｂ）に示すように、搭載体接合工程は、一方の主面に前記搭載体ＴＴが収容される窪み部１１５が設けられ、その窪み部１１５内に搭載体接続パッド１１３が設けられている素子搭載部材１１０と前記圧電振動素子１２０が搭載された前記搭載体ＴＴとを接合する工程である。
搭載体ＴＴの素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２と素子搭載部材１１０の窪み部１１５内に設けられている搭載体接続パッド１１３とが導電性接着剤ＤＳを介して電気的且つ機械的に接続することによって、素子搭載部材１１０と搭載体ＴＴとを接合する。
圧電振動素子搭載パッドＴＰは、外部接続用端子１１４とも電気的に接続されることになる。
【００３０】
このように圧電振動素子１２０の先端部１２３が搭載用治具ＴＪの主面から間隔を空けた状態で搭載されている搭載体ＴＴを素子搭載部材１１０の窪み部１１５に収容することによって、圧電振動素子１２０の先端部１２３が素子搭載部材１１０の主面から間隔を空けた状態で設けることができる。つまり、圧電振動素子１２０の先端部１２３が素子搭載用部材１１０の主面から離れる方向に向くように設けることができる。よって、圧電振動素子１２０の先端部１２３が素子搭載部材１１０の主面に接触しないため、発振周波数の変動を防止することができる。
【００３１】
（蓋部材接合工程）
図３（ｃ）に示すように、蓋部材接合工程は、前記圧電振動素子１２０を気密封止するように素子搭載部材１１０に蓋部材１３０を接合する工程である。
蓋部材１３０は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）が用いられ、圧電振動素子１２０を窒素ガス雰囲気中や真空雰囲気中などで気密封止する際に用いられる。
具体的には、蓋部材１３０は、所定雰囲気中で、前記素子搭載部材１１０の枠部１１０ｂ上に載置され、枠部１１０ｂの表面の金属と蓋部材１３０の金属の一部とが溶接されるように、シーム溶接機（図示せず）のローラ電極を蓋部材１３０に接触させ、前記ローラ電極に電源を供給しながら、蓋部材１３０の外側縁部に沿って動かすことで、枠部１１０ｂに接合される。
【００３２】
発明の圧電デバイスの製造方法によれば、一方の主面に圧電振動素子搭載パッドＴＰが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子ＳＴが設けられた搭載体ＴＴを収容し、圧電振動素子１２０の先端部１２３が搭載用治具ＴＪの枕部ＭＢに接触するように、搭載体ＴＴに圧電振動素子１２０を搭載することで、圧電振動素子１２０の先端部１２３が搭載用治具ＴＪの主面から間隔を空けて設けることができる。圧電振動素子１２０の先端部１２３が搭載用治具ＴＪの主面から間隔を空けた状態で搭載されている搭載体ＴＴを素子搭載部材１１０の窪み部１１５に収容することによって、圧電振動素子１２０の先端部１２３が素子搭載部材１１０の主面から間隔を空けた状態で設けることができる。
よって、圧電振動素子１２０の先端部１２３が素子搭載部材１１０の主面に接触しないため、発振周波数の変動を防止することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
次に本実施形態において、圧電デバイスの一例として、圧電発振器について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。図６は、図５のＢ−Ｂ断面図である。また、図示した寸法も一部誇張して示している。
本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイス２００は、素子搭載部材２１０の基板部２１０ａと第２の枠部２１０ｃによって設けられた第２の凹部空間２１６内に搭載されている集積回路素子２４０とを備えている点で第１の実施形態と異なる。
【００３４】
図５及び図６に示すように、本発明の第２の実施形態に係る圧電発振器２００は、素子搭載部材２１０と圧電振動素子１２０と蓋部材１３０と集積回路素子２４０と搭載体ＴＴとで主に構成されている。この圧電発振器２００は、前記素子搭載部材２１０に形成されている第１の凹部空間２１１内に圧電振動素子１２０が搭載され、第２の凹部空間２１６内には、集積回路素子２４０が搭載されている。その第１の凹部空間２１１が蓋部材１３０により気密封止された構造となっている。
【００３５】
集積回路素子２４０は、図５及び図６に示すように、回路形成面に前記圧電振動素子１２０からの発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された出力信号は外部接続用電極端子２１４を介して圧電発振器２００の外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
また、集積回路素子２４０には、可変容量素子に周囲温度に応じた制御電圧を印加して温度変化による発振回路の発振周波数の変動を補償するため、３次関数発生回路及び記憶素子部により温度補償回路部が設けられており、３次関数発生回路には、温度センサが接続されている。
この温度センサは、検出した温度と、温度センサに印加させる電圧値とに基づいて生成される温度データ信号（電圧値）が３次関数発生回路に出力される構成となっている。
集積回路素子２４０は、素子搭載部材２１０の第２の凹部空間２１６内に露出した基板部２１０ａに形成された集積回路素子搭載パッド２１５に半田等の導電性接合材を介して搭載されている。
【００３６】
図５及び図６示すように、素子搭載部材２１０は、基板部２１０ａと、枠部２１０ｂ、２１０ｃとで主に構成されている。
この素子搭載部材２１０は、基板部２１０ａの一方の主面に枠部２１０ｂが設けられて、第１の凹部空間２１１が形成されている。また、素子搭載部材２１０の他方の主面に枠部２１０ｃが設けられて、第２の凹部空間２１６が形成されている。
第１の凹部空間２１１内で露出した基板部２１０ａの一方の主面には、窪み部２１５が設けられ、その窪み部２１５内には、後述する搭載体ＴＴを接続するための搭載体接続パッド２１３が設けられている。
素子搭載部材２１０の枠部２１０ｃの他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子２１４が設けられている。
図５及び図６に示すように、第２の凹部空間２１６内で露出した基板部２１０ａの他方の主面には、複数の集積回路素子搭載パッド２１５と２個一対の圧電振動素子測定用パッド（図示せず）が形成されている。
【００３７】
図５及び図６に示すように、搭載体ＴＴは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成され、前記窪み部２１５に収容できる形状となっている。
搭載体ＴＴの一方の主面には２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ１、ＴＰ２が設けられ、他方の主面には、素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２が設けられている。
２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ１、ＴＰ２は、ビア導体ＶＤを介して素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２と接続されている。
また、素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２とその窪み部２１５内に設けられている搭載体接続パッド２１３が導電性接着剤ＤＳを介して電気的且つ機械的に接続することによって、窪み部２１５内に搭載体ＴＴが収容されることになる。よって、圧電振動素子搭載パッドＴＰは、外部接続用端子２１４とも電気的に接続されることになる。
【００３８】
このように本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスを構成しても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００３９】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る圧電デバイスを示す断面図である。また、図示した寸法も一部誇張して示している。
本発明の第３の実施形態に係る圧電デバイス３００は、素子搭載部材３１０に枠部を設けずに、蓋部材３３０に凹部空間３３１を設けた点で第１の実施形態と異なる。
【００４０】
図７に示すように、本発明の第３の実施形態に係る圧電振動子１００は、素子搭載部材３１０と圧電振動素子１２０と蓋部材３３０と搭載体ＴＴとで主に構成されている。この圧電振動子３００は、前記素子搭載部材３１０に圧電振動素子１２０が搭載され、凹部空間３３１が設けられた蓋部材３３０により気密封止された構造となっている。
【００４１】
図７に示すように、素子搭載部材３１０は、基板部３１０ａで主に構成されている。
この素子搭載部材３１０は、基板部３１０ａの一方の主面には、窪み部３１５が設けられ、その窪み部３１５内には、後述する搭載体ＴＴを接続するための搭載体接続パッド３１３が設けられている。
基板部３１０ａの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止用導体パターン３１２上に後述する蓋部材３３０を封止材３３２によって接合される。
素子搭載部材３１０の他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子３１４が設けられている。
【００４２】
図７に示すように搭載体ＴＴは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成され、前記窪み部２１５に収容できる形状となっている。
搭載体ＴＴの一方の主面には２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ１、ＴＰ２が設けられ、他方の主面には、素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２が設けられている。
２個一対の圧電振動素子搭載パッドＴＰ１、ＴＰ２は、ビア導体ＶＤを介して素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２と接続されている。
また、素子搭載部材接続端子ＳＴ１、ＳＴ２とその窪み部３１５内に設けられている搭載体接続パッド３１３が導電性接着剤ＤＳを介して電気的且つ機械的に接続することによって、窪み部３１５内に搭載体ＴＴが収容されることになる。よって、圧電振動素子搭載パッドＴＰは、外部接続用端子３１４とも電気的に接続されることになる。
【００４３】
蓋部材３３０は、前記圧電振動素子１２０を内包できるように、凹部空間３３１が形成され、その凹部空間３３１を囲繞し且つ延設した鍔部３３２を有している。
また、その鍔部３３２の基板部３１０ａに設けられた封止用導体パターン３１２と対応する位置には、例えば、Ｎｉメッキ、ＡｇＣｕ、ＡｕＳｎ等の封止材３３３が設けられている。
前記蓋部材３３０は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）などからなる。
具体的には、蓋部材３３０は、所定雰囲気で、素子搭載部材３１０の封止用導体パターン３１２上に載置され、蓋部材３３０の鍔部３３２に設けられた封止材３３３が溶融されるように、例えば、レーザやシーム溶接機を用いることにより、封止用導体パターン３１２に接合される。
【００４４】
このように本発明の第３の実施形態に係る圧電デバイスを構成しても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００４５】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
例えば、前記した本実施形態では、圧電振動素子を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電振動素子でも構わない。
【００４６】
また、前記した本実施形態では、枠部にシールリングを用いた場合を説明したが、基板部と同様にセラミック材で形成しても構わない。
この場合、枠部の開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターンが形成され、蓋部材は、この封止用導体パターン上に配置接合される。
この際の蓋部材は、前記素子搭載部材の凹部空間を囲繞するように設けられた封止用導体パターンに相対する箇所に封止部材が設けられている。
【符号の説明】
【００４７】
１１０、２１０、３１０・・・素子搭載部材
１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ・・・基板部
１１０ｂ、２１０ｂ、２１０ｃ・・・枠部
１１１、２１１、３３１・・・凹部空間（第１の凹部空間）
１１２、２１２・・・封止用導体膜
３１２・・・封止用導体パターン
１１３、２１３、３１３・・・搭載体接続パッド
１１４、２１４、３１４・・・外部接続用電極端子
１１５、２１５、３１５・・・窪み部
２１６・・・第２の凹部空間
２１７・・・集積回路素子搭載パッド
１２０・・・圧電振動素子
１２１・・・水晶素板
１２２・・・励振用電極
１２３・・・先端部
１３０、３３０・・・蓋部材
３３２・・・鍔部
３３３・・・封止材
２４０・・・集積回路素子
１００、２００、３３０・・・圧電デバイス
ＴＴ・・・搭載体
ＴＰ１、ＴＰ２・・・圧電振動素子搭載パッド
ＳＴ１、ＳＴ２・・・素子搭載部材接続端子
ＤＳ・・・導電性接着剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励振用電極が設けられている圧電振動素子と、
一方の主面に前記圧電振動素子を導電性接着剤により搭載するための圧電振動素子搭載パッドが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子が設けられた搭載体と、
一方の主面に窪み部が設けられた素子搭載部材と、
前記窪み部内に設けられた搭載体接続パッドと、
前記圧電振動素子を気密封止する蓋部材とを、備え、
前記搭載体が前記窪み部に収容され、前記搭載体接続パッドと前記素子搭載部材接続端子が導電性接着剤により電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記素子搭載部材に少なくとも発振回路を備えた集積回路素子を備え、前記集積回路素子と前記圧電振動素子とが電気的に接続された状態となっ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３】
一方の主面に圧電振動素子搭載パッドが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子が設けられた搭載体を収容するための収容部を有し、圧電振動素子を搭載する際に先端部を接触させるための枕部を有している搭載用治具に前記搭載体を収容する搭載体収容工程と、
圧電振動素子の先端部が前記枕部に接触するように、前記搭載体に圧電振動素子を
搭載する圧電振動素子搭載工程と、
一方の主面に前記搭載体が収容される窪み部が設けられ、その窪み部内に搭載体接続パッドが設けられている素子搭載部材と前記圧電振動素子が搭載された前記搭載体とを接合する搭載体接合工程と、
前記圧電振動素子を気密封止するように素子搭載部材に蓋部材を接合する蓋部材接合工程と、
を具備することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項１】
励振用電極が設けられている圧電振動素子と、
一方の主面に前記圧電振動素子を導電性接着剤により搭載するための圧電振動素子搭載パッドが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子が設けられた搭載体と、
一方の主面に窪み部が設けられた素子搭載部材と、
前記窪み部内に設けられた搭載体接続パッドと、
前記圧電振動素子を気密封止する蓋部材とを、備え、
前記搭載体が前記窪み部に収容され、前記搭載体接続パッドと前記素子搭載部材接続端子が導電性接着剤により電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記素子搭載部材に少なくとも発振回路を備えた集積回路素子を備え、前記集積回路素子と前記圧電振動素子とが電気的に接続された状態となっ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３】
一方の主面に圧電振動素子搭載パッドが設けられ、他方の主面に素子搭載部材接続端子が設けられた搭載体を収容するための収容部を有し、圧電振動素子を搭載する際に先端部を接触させるための枕部を有している搭載用治具に前記搭載体を収容する搭載体収容工程と、
圧電振動素子の先端部が前記枕部に接触するように、前記搭載体に圧電振動素子を
搭載する圧電振動素子搭載工程と、
一方の主面に前記搭載体が収容される窪み部が設けられ、その窪み部内に搭載体接続パッドが設けられている素子搭載部材と前記圧電振動素子が搭載された前記搭載体とを接合する搭載体接合工程と、
前記圧電振動素子を気密封止するように素子搭載部材に蓋部材を接合する蓋部材接合工程と、
を具備することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２３９３４１（Ｐ２０１０−２３９３４１Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８４１５１（Ｐ２００９−８４１５１）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラキンセキ株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラキンセキ株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
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