圧電振動デバイス
【課題】 気密封止する際の封止ガスや異物による悪影響をなくし、導電性バンプの応力の影響を軽減した圧電振動デバイスを提供する。
【解決手段】 振動部２３と保持部２４とを有する圧電振動片２と、前記圧電振動片を保持するベース３と、前記ベースに保持した前記圧電振動片を気密封止するためにベースの封止部で接合する蓋４とが設けられ、前記ベースの搭載部に前記圧電振動片の保持部が導電性バンプＢにより超音波接合された圧電振動デバイスにおいて、前記圧電振動片の振動部２３と前記ベースの封止部３２１の間を隔壁した遮蔽板５が介在されてなる。
【解決手段】 振動部２３と保持部２４とを有する圧電振動片２と、前記圧電振動片を保持するベース３と、前記ベースに保持した前記圧電振動片を気密封止するためにベースの封止部で接合する蓋４とが設けられ、前記ベースの搭載部に前記圧電振動片の保持部が導電性バンプＢにより超音波接合された圧電振動デバイスにおいて、前記圧電振動片の振動部２３と前記ベースの封止部３２１の間を隔壁した遮蔽板５が介在されてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、圧電振動デバイスとして、例えば、水晶振動子や水晶フィルタ、水晶発振器等が挙げられる。この種の圧電振動デバイスでは、その筐体が直方体のパッケージでベースと蓋とから構成される。そして、ベースと蓋とが接合されることで、パッケージの内部の圧電振動片が気密封止されている。近年、圧電振動デバイスの小型化に伴って、特許文献１に示すように、圧電振動片がＦＣＢ法により導電性バンプを介してベースの搭載部に電気的機械的に接合して保持されている。
【特許文献１】特開２００１−８５９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
圧電振動デバイスにおける問題点として、気密封止時のスプラッシュ等により発生する封止ガスや異物等が圧電振動片の振動部に付着することによって圧電振動デバイスの特性にも悪影響を及ぼすことがあった。特に、近年の高周波化に伴っていわゆる逆メサ型の圧電振動片が採用されているが、このような逆メサ型の圧電振動片では保持部分に対して振動部の厚みが非常に薄くなるため付着物の悪影響が顕在化しやすい。
【０００４】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、気密封止する際の封止ガスや異物による悪影響をなくした圧電振動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】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、振動部と保持部とを有する圧電振動片と、前記圧電振動片を保持するベースと、前記ベースに保持した前記圧電振動片を気密封止するためにベースの封止部で接合する蓋とが設けられ、前記ベースの搭載部に前記圧電振動片の保持部が導電性接合材により接合された圧電振動デバイスにおいて、前記圧電振動片の振動部と前記ベースの封止部の間を隔壁した遮蔽板が介在されてなることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、遮蔽板が圧電振動片の振動部とベースの封止部の間を隔壁しているので、封止部で発生する封止ガスやアニール工程で発生するアウトガス、コンタミ等が振動部に付着するのを抑制することで圧電振動デバイスの特性の低下をなくす。
【０００７】
また、上述の構成に加えて、前記遮蔽板は当該遮蔽板の一部が前記圧電振動片の振動部を覆った状態で圧電振動片に重畳配置され圧電振動片の保持部に導電性接合材で接合されてもよい。この構成により、上述の作用効果に加えて、圧電振動片全体に対して遮蔽板を完全に覆い隠すことなく、封止部で発生する封止ガスが振動部に付着するのをより効果的に抑制することができる。また遮蔽板を大型化する必要がなくなり、かつベースの収納スペースを拡大させることなく遮蔽板を取り付けることができるため、圧電振動デバイスの小型化に対応できる。
【０００８】
また、本発明によれば、振動部と保持部とを有する圧電振動片と、前記圧電振動片を保持するサポートと、前記サポートを介して圧電振動片を保持するベースと、前記ベースに保持した前記圧電振動片を気密封止するためにベースの封止部で接合する蓋とが設けられ、前記ベースの搭載部に前記サポートが導電性接合材により接合されるとともに前記サポートの搭載部に前記圧電振動片の保持部が導電性接合材により接合された圧電振動デバイスにおいて、前記サポートの一部が遮蔽板となって前記圧電振動片の振動部と前記ベースの封止部の間を隔壁した状態で介在されてなり、前記サポートは当該サポートの一部が前記圧電振動片の振動部を覆った状態で圧電振動片に重畳配置され圧電振動片の保持部に導電性接合材で接合されてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、サポートが圧電振動片の振動部とベースの封止部の間を隔壁しているので、封止部で発生する封止ガスやアニール工程で発生するアウトガス、コンタミ等が振動部に付着するのを抑制することで圧電振動デバイスの特性の低下をなくす。また前記サポートは当該サポートの一部が前記圧電振動片の振動部を覆った状態で圧電振動片に重畳配置され圧電振動片の保持部に導電性接合材で接合されているので、圧電振動片が各種の導電性接合材による接合時の拘束力の悪影響やベースの応力歪みの影響をサポートが吸収して圧電振動片に悪影響を与えることがない。圧電振動片全体に対してサポートを完全に覆い隠すことなく、封止部で発生する封止ガスが振動部に付着するのをより効果的に抑制することができる。サポートを大型化する必要がなくなり、かつベースの収納スペースを拡大させることなくサポートを取り付けることができるため、圧電振動デバイスの小型化に対応できる。
【００１０】
なお、圧電振動片が水晶の場合、遮蔽板とサポートは水晶やガラス、セラミック等の絶縁性の脆性材料であってもよい。これは圧電振動片の励振電極に対して遮蔽板やサポートが近接配置されても浮遊容量の悪影響が生じにくく、必要な配線やパッド部等の形成も圧電振動片の電極形成と同様の手法により容易に行える。遮蔽板やサポートの熱膨張係数を圧電振動片の熱膨張係数と近接したガラスや水晶等を選択することで、圧電振動片が受ける外部からの熱的機械的応力の悪影響をサポートが吸収するだけでなく、遮蔽板やサポートから圧電振動片に対する熱的機械的応力の悪影響もなくなり、結果として圧電振動デバイスの電気的特性の経年変化が生じにくくなり、電気的特性の向上に好適であるからである。
【００１１】
また、上述の構成に加えて、前記サポートは当該サポートの一部が前記圧電振動片の振動部を覆った状態で２枚のサポートが圧電振動片の両主面に重畳配置され圧電振動片の保持部に導電性接合材で接合されてなり、底面側のサポートにより前記ベースの搭載部に導電性接合材で接合されてもよい。この構成により、上述の作用効果に加えて、封止部で発生する封止ガスやアニール工程で発生するアウトガス、コンタミ等が振動部に付着するのをより効果的に抑制することができる。
【００１２】
以上の構成は、特に、薄肉の振動部と厚肉の保持部（厚肉部）とを有し、振動部の厚みが非常に薄く形成された逆メサ型の圧電振動片に有効であり、高周波化にも対応できる。また逆メサ型の圧電振動片の場合、前記遮蔽板やサポートの一部が前記圧電振動片の薄肉の振動部を覆った状態で圧電振動片に重畳配置され、圧電振動片の厚肉の保持部に導電性接合材で接合することで、厚肉の保持部には側壁部分が存在するので、薄肉の振動部に対して封止部で発生する封止ガスやアニール工程で発生するアウトガス、コンタミ等が振動部に付着するのをさらにより効果的に抑制することができる。
【００１３】
また、上述の構成は導電性接合材が導電性バンプであり、当該導電性バンプにより超音波接合されてもよい。この構成により、上述の作用効果に加えて前記ベースの搭載部に前記圧電振動片の保持部が導電性バンプにより超音波接合されているので、接合時のガスの発生の影響が少なくなり、圧電振動片の振動部に対して接合ガスが付着して特性の低下をなくすことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、気密封止する際の封止ガスや異物による悪影響をなくした圧電振動デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施例では、圧電振動デバイスとして水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。図１は本発明の第１の実施形態にかかる水晶振動子の概略構成を示した断面図である。図２、図３は第１の実施形態の他の実施例にかかる概略断面図である。
【００１６】
本実施例にかかる水晶振動子１では、図１に示すように、水晶振動片２（本発明でいう圧電振動片）と、この水晶振動片２を片保持するベース３と、ベース３に保持した水晶振動片２を気密封止するための蓋４と、遮蔽板５が設けられている。
【００１７】
この水晶振動子１では、ベース３と蓋４とからパッケージが構成され、ベース３と蓋４とが接合されてパッケージの内部空間が形成され、このパッケージの内部空間内のベース３の上に水晶振動片２が保持されるとともに、パッケージの内部空間が気密封止される。この際、図１に示すように、ベース３と水晶振動片２とは、それぞれ金属材料からなる導電性バンプＢを用いてＦＣＢ法により電気機械的に超音波接合（拡散接合）されている。
【００１８】
ベース３は、図１に示すように、底部３１と、この底部３１から上方に延出した壁部３２とから構成される箱状体に形成されている。このベース３は、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、セラミック材料の直方体が積層して凹状に一体的に焼成されている。
【００１９】
また、壁部３２は、底部３１の表面外周に沿って成形されている。壁部３２の上面は、蓋４との接合領域（封止部３２１）であり、この接合領域には、蓋４と接合するための図示しない封止部材（例えば、メタライズ層や金属リング材等）が設けられている。
【００２０】
また、このベース３の底部３１には、水晶振動片２の図示しない励振電極と電気機械的に接合するための複数の電極パッド３３，３３（ベースの搭載部）が形成されている。これら電極パッドは、ベース３の外周裏面に形成される端子電極（図示省略）にそれぞれ電気的に接続されている。これら端子電極から外部部品や外部機器と接続される。これらの端子電極および電極パッドは、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベース３と一体的に焼成して形成される。そして、これらの端子電極および電極パッドのうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。
【００２１】
蓋４は、例えば金属材料やセラミック材料等からなり一枚板に成形されている。この蓋４は、下面に図示しない封止材（ろう材、メッキ材、ガラス材等）が形成されており、シームやビーム等の溶接手法、ガラス封止材や金属ろう材等による雰囲気加熱手法によりベース３に接合されて気密封止され、蓋４とベース３とによる水晶振動子１のパッケージが構成される。
【００２２】
水晶振動片２は、図１に示すように、ＡＴカット水晶基板からなり、例えば一枚板の直方体に成形され、基板の外周形は直方体形状からなる。この水晶振動片２の基板の両主面には、水晶振動片２の高周波化に対応するため凹部２１，２２が形成され、凹部２１，２２内部の中央付近にはそれぞれ図示しない励振電極が形成されている。これらの励振電極を外部電極（本実施例では、ベース３の電極パッド３３，３３）と電気機械的に接合するために励振電極から引き出された図示しない引き出し電極、および後述する遮蔽板と接合するための遮蔽板接合用のパッド部が水晶振動片２の一端部の両端部である保持部の角付近に形成されている。つまり、水晶振動片２は前記凹部２１，２２と励振電極により構成された薄肉の振動部２３と、引き出し電極と遮蔽板接合用のパッド部が形成され厚肉部（保持部）２４とを有している。
【００２３】
なお、これらの励振電極と引き出し電極、遮蔽板接合用のパッド部は、フォトリソグラフィ法により形成され、例えば、基板側からクロム、金（Ｃｒ−Ａｕ）の順に、あるいはニッケル、金（Ｎｉ−Ａｕ）の順に積層して形成されている。
【００２４】
前記ベース３の搭載部である電極パッド３３，３３に前記水晶振動片２の厚肉部２４の一端部のみがベース接合用の導電性バンプＢにより超音波接合されている。導電性バンプＢは金等からなる金属バンプや金属メッキバンプにより構成されている。なおベース接合用の導電性バンプＢは金属バンプが望ましく、水晶振動片接合用の導電性バンプＢは金属メッキバンプが望ましいが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
本発明の第１の実施形態では、前記水晶振動片２の振動部２３と前記ベース３の封止部３２１の間を隔壁した遮蔽板５が介在されてなることに特徴があるので、以下詳細を説明する。
【００２６】
遮蔽板５は、例えばＺカット水晶基板を用い、一枚板の直方体に成形され、基板の外周形は直方体形状からなり、前記水晶振動片２とほぼ同一形状同一平面積で構成されている。本形態ではＺカット水晶基板を用いているがＡＴカット等他のカットアングルのものを用いてもよく、ガラス等水晶基板以外の絶縁性の脆性材料でもよい。この遮蔽板５の基板底面側の一端部の両端部には、前記水晶振動片２を接合するための図示しない水晶振動片接合用のパッド部が形成されている。なお、この水晶振動片接合用のパッド部は、上述の電極等と同様にフォトリソグラフィ法により形成され、例えば、基板側からクロム、金（Ｃｒ−Ａｕ）の順に、あるいはニッケル、金（Ｎｉ−Ａｕ）の順に積層して形成されている。
【００２７】
そして、ベース３に搭載された水晶振動片２の上部に遮蔽板５を重畳配置し、前記水晶振動片２の厚肉部２４の一端部に形成された遮蔽板接合用のパッド部と、前記遮蔽板５の一端部に形成された水晶振動片接合用のパッド部との間に水晶振動片接合用の導電性バンプＢを介在した状態で超音波接合されている。これにより遮蔽板５の一部が水晶振動片２の振動部２３を覆った状態でベース３の封止部３２１から完全に隔壁することができる。また本形態ではベース３と水晶振動片３と遮蔽板５とが一端部のみで保持（片持ち保持）されており、接合後の導電性バンプＢの拘束力による悪影響が水晶振動片３に対して加わりにくい保持構成となっている。なお、本形態に限らず、水晶振動片２と遮蔽板５とが予め水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより接合された一体物をベース３に搭載し、同じくベース接合用の導電性バンプＢで接合してもよい。
【００２８】
なお、本発明の第1の実施形態として、図１に示すような遮蔽板５に限るものではなく、これらの形状や個数、接合構成等について特定されるものではない。例えば図２に示すように、逆凹形状の遮蔽板５１を用いて水晶振動片２と独立した状態でベースに搭載するとともに、水晶振動片２の上部を完全に被覆した状態でベース接合用の導電性バンプＢによりベース３にそれぞれ接合した構成としてもよい。また図３に示すように、ベース３に中段部３５を設け、この中段部３５の下の収納部で水晶振動片２をベース接合用の導電性バンプＢによりベース３に電気的機械的に接合するとともに、中段部３５で遮蔽板５２をベース接合用の導電性バンプＢにより接合した構成としてもよい。これらの構成により前記水晶振動片２の振動部２３と前記ベース３の封止部３２１の間を隔壁させることができる。
【００２９】
上記したように、本発明の第１の実施形態によれば、遮蔽板５、遮蔽板５１、および遮蔽板５２が水晶振動片２の振動部２３とベース３の封止部３２１の間を隔壁しているので、封止部３２１で発生する封止ガスが振動部２３に付着するのを抑制することで水晶振動子１の特性の低下をなくす。またベースの電極パッド３３，３３（ベースの搭載部）に水晶振動片の一端部の保持部２４がベース接合用の導電性バンプＢにより超音波接合されるとともに水晶振動片の一端部の保持部２４に遮蔽板の一端部が水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより超音波接合されているので、接合時のガスの発生の影響が少なくなり、水晶振動片の振動部２３に対して接合ガスが付着して特性の低下をなくすことができる。
【００３０】
また、上述の作用効果に加えて遮蔽板５では、水晶振動板２と同一形状同一平面積に構成され、遮蔽板５の一部が前記水晶振動片２の振動部２３を覆った状態で水晶振動片２に重畳配置され、水晶振動片２の保持部２４にして水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより超音波接合された一体物を構成しているので、遮蔽板５を大型化することなく、封止部３２１で発生する封止ガスが振動部２３に付着するのをより効果的に抑制することができるとともに、ベース３収納スペースを拡大させることなく遮蔽板５を取り付けることができるため、水晶振動子１の小型化に対応できる。
【００３１】
なお、遮蔽板５は水晶振動片２と同じ水晶で構成されているので、水晶振動片接合用の導電性バンプＢの超音波接合時の応力の悪影響を吸収して当該導電性バンプＢの接合性の向上に好適であり、前記遮蔽板から水晶振動片２に対する熱的機械的応力の悪影響もなくなる。結果として水晶振動子１の電気的特性の経年変化が生じにくくなり、電気的特性の向上に好適な構成とできる。また、絶縁材料の水晶からなる遮蔽板５を水晶振動片２の励振電極に対して近接配置したとしても浮遊容量の悪影響が生じにくい。前記水晶振動片接合用のパッド部の形成も水晶振動片の各電極形成と同様にフォトリソグラフィ法により容易に行える。加えてＺカット水晶基板を用いることで、異方性の影響を受けにくい材料であるので、前記遮蔽板を成形する際のエッチング時、異方性の影響を受けにくく形状精度がよいため、前記遮蔽板の形状を任意の形状に容易に成形することが可能となる。これは、異方性の影響を受けやすい材料の場合、前記遮蔽板を成形する際のエッチングの時、予め設定した軸方向に対して斜め方向にエッチングするため、前記遮蔽板の形状を任意の形状や寸法、面積に成形することが難しくなるためである。また、前記遮蔽板が異方性の影響を受けにくい材料であるので、前記水晶振動片の振動の影響を受けることがなく、組み立て精度や保持位置の精度も向上する。結果として前記遮蔽板の設置により前記水晶振動片の特性を悪化させることを防止することが可能となる。
【００３２】
以上の構成は、特に、薄肉の振動部２３と厚肉の保持部（厚肉部）２４とを有し、振動部２３の厚みが非常に薄く形成された逆メサ型の水晶振動片２に有効であり、高周波化にも対応できる。水晶振動片の厚肉の保持部２４に対してベース３や遮蔽板５を各種の導電性バンプＢにより接合することができるので、導電性バンプ接合時の水晶振動片２の厚み方向の強度を確保することができ、振動部２３の厚みが薄く強度の比較的弱い逆メサ型の水晶振動片２の割れをなくすのに好適である。加えて遮蔽板５の一部が水晶振動片２の薄肉の振動部２３を覆った状態で水晶振動片２に重畳配置され、水晶振動片２の厚肉の保持部２４に接合することで、厚肉の保持部２４には側壁部分２４１が存在するので、薄肉の振動部２３に対して封止部３２１で発生する封止ガスが振動部２３に付着するのをさらにより効果的に抑制することができる。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図４は本発明の第２の実施形態にかかる水晶振動子の概略構成を示した断面図である。図５、図６は第２の実施形態の他の実施例にかかる概略断面図である。なお上記第１の実施形態と同様の部分については同番号を付すとともに、相違点を中心に説明する。
【００３４】
本発明の第２の実施形態では、図４に示すように、水晶振動片２（本発明でいう圧電振動片）と、この水晶振動片２を両主面で片持するサポート６、およびサポート６０と、このサポート６を接合するベース３と、ベース３に保持した水晶振動片２を気密封止するための蓋４とが設けられている。このうち、前記サポート６０は当該サポートの一部が遮蔽板となって前記水晶振動片２の振動部２３と前記ベース３の封止部３２１の間を隔壁した状態で介在されてなり、サポート６０は当該サポートの一部が水晶振動片２の振動部２３を覆った状態で水晶振動片２に重畳配置され水晶振動片２の保持部２４に接合されてなることに特徴があるので、以下詳細を説明する。
【００３５】
サポート６，６０は、例えばＺカット水晶基板を用い、一枚板の直方体に成形され、基板の外周形は直方体形状からなり、前記水晶振動片２とほぼ同一形状同一平面積で構成されている。本形態ではＺカット水晶基板を用いているがＡＴカット等他のカットアングルのものを用いてもよく、ガラス等水晶基板以外の絶縁性の脆性材料でもよい。このサポート６の上面側の一端部の両端部、およびサポート６０の底面側の一端部の両端部には、前記水晶振動片２の前記引き出し電極と接合するための図示しない水晶振動片接合用のパッド部が形成され、サポート６の底面側の一端部の両端部には、前記水晶振動片接合用のパッド部と図示しないビヤや引き回しパターンにより接続された前記ベース３を接合するための図示しないベース接合用のパッド部が形成されている。なお、これらの水晶振動片接合用のパッド部やベース接合用のパッド部、引き回しパターン等は、上述の電極等と同様にフォトリソグラフィ法により形成され、例えば、基板側からクロム、金（Ｃｒ−Ａｕ）の順に、あるいはニッケル、金（Ｎｉ−Ａｕ）の順に積層して形成されている。
【００３６】
そして、前記ベース３の搭載部である電極パッド３３，３３に前記サポート６の一端部のみがベース接合用のパッド部がベース接合用の導電性バンプＢにより超音波接合されている。ベース３に搭載されたサポート６の上部に水晶振動片２を重畳配置し、かつこの水晶振動片２の上部にサポート６０を重畳配置し、前記水晶振動片２の厚肉部２４の一端部の両主面に形成されたサポート接合用のパッド部と、前記各サポート６，６０の一端部に形成された水晶振動片接合用のパッド部との間に水晶振動片接合用の導電性バンプＢをそれぞれ介在した状態で超音波接合されている。すなわち２枚のサポート６，６０が水晶振動片２の両主面に重畳配置され水晶振動片２の保持部２４の一端部のみに導電性バンプＢにより接合されてなり、底面側のサポート６により前記ベースの搭載部である電極パッド３３，３３にベース接合用の導電性バンプＢにより超音波接合されている。このような構成により、サポート６０の一部が水晶振動片２の振動部２３を覆った状態でベース３の封止部３２１から完全に隔壁することができる。また本形態ではベース３とサポート６、水晶振動片３、サポート６０とが一端部のみで保持（片持ち保持）されており、接合後の導電性バンプＢの拘束力による悪影響が水晶振動片３に対して加わりにくい保持構成となっている。なお、本形態に限らず、水晶振動片２とサポート６とサポート６０とが予め水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより接合された一体物をベース３に搭載し、同じくベース接合用の導電性バンプＢで接合してもよい。またサポート６ではなくサポート６０にベース接合用のパッド部を設け、当該パッド部にてベース接合用の導電性バンプＢを介してベース３と電気的機械的に接合し、ベース３に搭載してもよい。
【００３７】
なお、本発明の第２の実施形態として、図４に示すようなサポート６とサポート６０の組み合わせにより構成されるものに限るものではなく、これらの形状や個数、接合構成等について特定されるものではない。例えば図５に示すように、逆凹形状のサポート６１を用いるとともに当該サポートの収納部６１１に水晶振動片２を水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより電気的機械的に接合し、サポートの側壁の開口端部６１２でベース接合用の導電性バンプＢによりベース３に電気的機械的に接合した構成としてもよい。また図６に示すように、ベース３に中段部３５を設けて板状のサポート６２を用いるとともに、当該サポート６２の底面に水晶振動片２を水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより電気的機械的に接合し、サポート６２の端部でベース接合用の導電性バンプＢによりベースの中段部３５に電気的機械的に接合した構成としてもよい。これらの構成により前記水晶振動片２の振動部２３と前記ベース３の封止部３２１の間を隔壁させることができるだけでなく、サポートを介してベース３に水晶振動片２を電気的機械的に接合することができる。
【００３８】
上記したように、本発明の第２の実施形態によれば、サポート６０、サポート６１、およびサポート６２が水晶振動片２の振動部２３とベース３の封止部３２１の間を隔壁しているので、封止部３２１で発生する封止ガスが振動部２３に付着するのを抑制することで水晶振動子１の特性の低下をなくす。またベースの電極パッド３３，３３（ベースの搭載部）にサポート６、サポート６１、およびサポート６２がベース接合用の導電性バンプＢにより超音波接合され、かつサポート６とサポート６０、サポート６１、およびサポート６２の搭載部に水晶振動片の保持部２４が水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより超音波接合されているので、接合時のガスの発生の影響が少なくなり、水晶振動片の振動部２３に対して接合ガスが付着して特性の低下をなくす。水晶振動片２が各導電性バンプＢによる接合時の拘束力の悪影響やベース３の応力歪みの影響をサポート６、サポート６１、およびサポート６２が吸収して水晶振動片２に悪影響を与えることがない。また、サポート６とサポート６０では、水晶振動板２と同一形状同一平面積に構成され、水晶振動片２に対して重畳配置され、水晶振動片２の保持部２４に水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより超音波接合された一体物を構成しているので、サポート６とサポート６０を大型化することなく、水晶振動片２に対してサポート６とサポート６０で全体を包み込むことが可能となる。この結果封止部３２１で発生する封止ガスが振動部２３に付着するのをより効果的に抑制することができるだけでなく、ベース３収納スペースを拡大させることなくサポートを取り付けることができるため、水晶振動子１の小型化に対応できる。
【００３９】
なお、サポート６とサポート６０、サポート６１、およびサポート６２は水晶振動片２と同じ水晶で構成されているので、水晶振動片接合用の導電性バンプＢの超音波接合時の応力の悪影響を吸収して当該導電性バンプＢの接合性の向上に好適であり、前記サポートから水晶振動片２に対する熱的機械的応力の悪影響もなくなる。結果として水晶振動子１の電気的特性の経年変化が生じにくくなり、電気的特性の向上に好適な構成とできる。また、絶縁材料の水晶からなるサポート６とサポート６０、サポート６１、サポート６２を水晶振動片２の励振電極に対して近接配置したとしても浮遊容量の悪影響が生じにくい。前記水晶振動片接合用のパッド部の形成も水晶振動片の各電極形成と同様にフォトリソグラフィ法により容易に行える。加えてＺカットの水晶基板を用いることで、異方性の影響を受けにくい材料であるので、前記サポートを成形する際のエッチング時、異方性の影響を受けにくく形状精度がよいため、前記サポートの形状を任意の形状に容易に成形することが可能となる。これは、異方性の影響を受けやすい材料の場合、前記サポートを成形する際のエッチングの時、予め設定した軸方向に対して斜め方向にエッチングするため、前記サポート材の形状を任意の形状や寸法、面積に成形することが難しくなるためである。また、前記サポート材が異方性の影響を受けにくい材料であるので、前記水晶振動片の振動の影響を受けることがなく、組み立て精度や保持位置の精度も向上する。結果として前記サポート材の設置により前記水晶振動片の特性を悪化させることを防止することが可能となる。
【００４０】
以上の構成は、特に、薄肉の振動部２３と厚肉の保持部（厚肉部）２４とを有し、振動部２３の厚みが非常に薄く形成された逆メサ型の水晶振動片２に有効であり、高周波化にも対応できる。水晶振動片の厚肉の保持部２４に対してベース３やサポート６とサポート６０、サポート６１、およびサポート６２を水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより接合することができるので、導電性バンプ接合時の水晶振動片２の厚み方向の強度を確保することができ、振動部２３の厚みが薄く強度の比較的弱い逆メサ型の水晶振動片２の割れをなくすのに好適である。加えてサポートの一部が水晶振動片２の振動部２３を覆った状態で水晶振動片２に重畳配置され、水晶振動片の厚肉の保持部２４に対してサポート６とサポート６０、サポート６１、およびサポート６２を接合することで、厚肉の保持部２４には側壁部分２４１が存在するので、薄肉の振動部２３に対して封止部３２１で発生する封止ガスが振動部２３に付着するのをさらにより効果的に抑制することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、逆メサ型の水晶振動板のみを用いた例について説明しているが、平板状の水晶振動板等の振動部と保持部を具備する他の水晶振動板にも適用できる。また、図７に示すように、水晶振動板２として周囲に貫通溝２４を介して外枠２６を形成したものを用いるとともに、水晶振動板の外枠２６に対して導電性バンプＢにより遮蔽板５、またはサポート６、６０、６１、６２を接合する構成でもよい。この実施例では導電性接合材として導電性バンプＢを用いた構成に特に有効であり、導電性バンプＢの接合時の拘束力の悪影響やベースの応力歪みの影響をなくすことができ、しかも封止部３２１で発生する封止ガスが振動部２３に付着するのをより効果的に抑制することができる上で好ましい。
【００４２】
上記実施形態では、導電性接合材として導電性バンプを例にして説明しているが、シリコーン樹脂系やエポキシ樹脂系の導電性樹脂接着剤を用いてもよいし、はんだや鉛フリーはんだ、金錫、金ゲル材等の金属ろう材を用いてもよい。また、上述の遮蔽板５、５１、５２や、サポート６と６０、６１，６２の外表面のうち少なくともベース３の封止部３２１に近接した領域には、スプラッシュによる不要物（ガスや異物）が付着しやすくなる構成を施すとより好ましい。このような構成例として、粗面部を形成したり、ＳｉやＴｉ、Ｃｒ、Ａｌ、ＮｉＣｒ等の酸化膜からなる薄膜を形成したり、あるいはＴｉ、Ｍｇ、Ｂａ，Ｚｒ等のゲッター材を構成するとよい。
【００４３】
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、他のいろいろ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で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、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】
【００４４】
本発明は、水晶振動子や水晶フィルタ、水晶発振器等の圧電振動デバイスに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる水晶振動子の概略構成を示した断面図。
【図２】第1の実施形態の他の実施例にかかる概略断面図。
【図３】第1の実施形態の他の実施例にかかる概略断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる水晶振動子の概略構成を示した断面図。
【図５】第２の実施形態の他の実施例にかかる概略断面図。
【図６】第２の実施形態の他の実施例にかかる概略断面図。
【図７】他の実施例にかかる概略断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１ 水晶振動子
２ 水晶振動片
３ ベース
４ 蓋
５，５１，５２ 遮蔽板
６，６０，６１，６２ サポート
Ｂ 導電性バンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、圧電振動デバイスとして、例えば、水晶振動子や水晶フィルタ、水晶発振器等が挙げられる。この種の圧電振動デバイスでは、その筐体が直方体のパッケージでベースと蓋とから構成される。そして、ベースと蓋とが接合されることで、パッケージの内部の圧電振動片が気密封止されている。近年、圧電振動デバイスの小型化に伴って、特許文献１に示すように、圧電振動片がＦＣＢ法により導電性バンプを介してベースの搭載部に電気的機械的に接合して保持されている。
【特許文献１】特開２００１−８５９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
圧電振動デバイスにおける問題点として、気密封止時のスプラッシュ等により発生する封止ガスや異物等が圧電振動片の振動部に付着することによって圧電振動デバイスの特性にも悪影響を及ぼすことがあった。特に、近年の高周波化に伴っていわゆる逆メサ型の圧電振動片が採用されているが、このような逆メサ型の圧電振動片では保持部分に対して振動部の厚みが非常に薄くなるため付着物の悪影響が顕在化しやすい。
【０００４】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、気密封止する際の封止ガスや異物による悪影響をなくした圧電振動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】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、振動部と保持部とを有する圧電振動片と、前記圧電振動片を保持するベースと、前記ベースに保持した前記圧電振動片を気密封止するためにベースの封止部で接合する蓋とが設けられ、前記ベースの搭載部に前記圧電振動片の保持部が導電性接合材により接合された圧電振動デバイスにおいて、前記圧電振動片の振動部と前記ベースの封止部の間を隔壁した遮蔽板が介在されてなることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、遮蔽板が圧電振動片の振動部とベースの封止部の間を隔壁しているので、封止部で発生する封止ガスやアニール工程で発生するアウトガス、コンタミ等が振動部に付着するのを抑制することで圧電振動デバイスの特性の低下をなくす。
【０００７】
また、上述の構成に加えて、前記遮蔽板は当該遮蔽板の一部が前記圧電振動片の振動部を覆った状態で圧電振動片に重畳配置され圧電振動片の保持部に導電性接合材で接合されてもよい。この構成により、上述の作用効果に加えて、圧電振動片全体に対して遮蔽板を完全に覆い隠すことなく、封止部で発生する封止ガスが振動部に付着するのをより効果的に抑制することができる。また遮蔽板を大型化する必要がなくなり、かつベースの収納スペースを拡大させることなく遮蔽板を取り付けることができるため、圧電振動デバイスの小型化に対応できる。
【０００８】
また、本発明によれば、振動部と保持部とを有する圧電振動片と、前記圧電振動片を保持するサポートと、前記サポートを介して圧電振動片を保持するベースと、前記ベースに保持した前記圧電振動片を気密封止するためにベースの封止部で接合する蓋とが設けられ、前記ベースの搭載部に前記サポートが導電性接合材により接合されるとともに前記サポートの搭載部に前記圧電振動片の保持部が導電性接合材により接合された圧電振動デバイスにおいて、前記サポートの一部が遮蔽板となって前記圧電振動片の振動部と前記ベースの封止部の間を隔壁した状態で介在されてなり、前記サポートは当該サポートの一部が前記圧電振動片の振動部を覆った状態で圧電振動片に重畳配置され圧電振動片の保持部に導電性接合材で接合されてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、サポートが圧電振動片の振動部とベースの封止部の間を隔壁しているので、封止部で発生する封止ガスやアニール工程で発生するアウトガス、コンタミ等が振動部に付着するのを抑制することで圧電振動デバイスの特性の低下をなくす。また前記サポートは当該サポートの一部が前記圧電振動片の振動部を覆った状態で圧電振動片に重畳配置され圧電振動片の保持部に導電性接合材で接合されているので、圧電振動片が各種の導電性接合材による接合時の拘束力の悪影響やベースの応力歪みの影響をサポートが吸収して圧電振動片に悪影響を与えることがない。圧電振動片全体に対してサポートを完全に覆い隠すことなく、封止部で発生する封止ガスが振動部に付着するのをより効果的に抑制することができる。サポートを大型化する必要がなくなり、かつベースの収納スペースを拡大させることなくサポートを取り付けることができるため、圧電振動デバイスの小型化に対応できる。
【００１０】
なお、圧電振動片が水晶の場合、遮蔽板とサポートは水晶やガラス、セラミック等の絶縁性の脆性材料であってもよい。これは圧電振動片の励振電極に対して遮蔽板やサポートが近接配置されても浮遊容量の悪影響が生じにくく、必要な配線やパッド部等の形成も圧電振動片の電極形成と同様の手法により容易に行える。遮蔽板やサポートの熱膨張係数を圧電振動片の熱膨張係数と近接したガラスや水晶等を選択することで、圧電振動片が受ける外部からの熱的機械的応力の悪影響をサポートが吸収するだけでなく、遮蔽板やサポートから圧電振動片に対する熱的機械的応力の悪影響もなくなり、結果として圧電振動デバイスの電気的特性の経年変化が生じにくくなり、電気的特性の向上に好適であるからである。
【００１１】
また、上述の構成に加えて、前記サポートは当該サポートの一部が前記圧電振動片の振動部を覆った状態で２枚のサポートが圧電振動片の両主面に重畳配置され圧電振動片の保持部に導電性接合材で接合されてなり、底面側のサポートにより前記ベースの搭載部に導電性接合材で接合されてもよい。この構成により、上述の作用効果に加えて、封止部で発生する封止ガスやアニール工程で発生するアウトガス、コンタミ等が振動部に付着するのをより効果的に抑制することができる。
【００１２】
以上の構成は、特に、薄肉の振動部と厚肉の保持部（厚肉部）とを有し、振動部の厚みが非常に薄く形成された逆メサ型の圧電振動片に有効であり、高周波化にも対応できる。また逆メサ型の圧電振動片の場合、前記遮蔽板やサポートの一部が前記圧電振動片の薄肉の振動部を覆った状態で圧電振動片に重畳配置され、圧電振動片の厚肉の保持部に導電性接合材で接合することで、厚肉の保持部には側壁部分が存在するので、薄肉の振動部に対して封止部で発生する封止ガスやアニール工程で発生するアウトガス、コンタミ等が振動部に付着するのをさらにより効果的に抑制することができる。
【００１３】
また、上述の構成は導電性接合材が導電性バンプであり、当該導電性バンプにより超音波接合されてもよい。この構成により、上述の作用効果に加えて前記ベースの搭載部に前記圧電振動片の保持部が導電性バンプにより超音波接合されているので、接合時のガスの発生の影響が少なくなり、圧電振動片の振動部に対して接合ガスが付着して特性の低下をなくすことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、気密封止する際の封止ガスや異物による悪影響をなくした圧電振動デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施例では、圧電振動デバイスとして水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。図１は本発明の第１の実施形態にかかる水晶振動子の概略構成を示した断面図である。図２、図３は第１の実施形態の他の実施例にかかる概略断面図である。
【００１６】
本実施例にかかる水晶振動子１では、図１に示すように、水晶振動片２（本発明でいう圧電振動片）と、この水晶振動片２を片保持するベース３と、ベース３に保持した水晶振動片２を気密封止するための蓋４と、遮蔽板５が設けられている。
【００１７】
この水晶振動子１では、ベース３と蓋４とからパッケージが構成され、ベース３と蓋４とが接合されてパッケージの内部空間が形成され、このパッケージの内部空間内のベース３の上に水晶振動片２が保持されるとともに、パッケージの内部空間が気密封止される。この際、図１に示すように、ベース３と水晶振動片２とは、それぞれ金属材料からなる導電性バンプＢを用いてＦＣＢ法により電気機械的に超音波接合（拡散接合）されている。
【００１８】
ベース３は、図１に示すように、底部３１と、この底部３１から上方に延出した壁部３２とから構成される箱状体に形成されている。このベース３は、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、セラミック材料の直方体が積層して凹状に一体的に焼成されている。
【００１９】
また、壁部３２は、底部３１の表面外周に沿って成形されている。壁部３２の上面は、蓋４との接合領域（封止部３２１）であり、この接合領域には、蓋４と接合するための図示しない封止部材（例えば、メタライズ層や金属リング材等）が設けられている。
【００２０】
また、このベース３の底部３１には、水晶振動片２の図示しない励振電極と電気機械的に接合するための複数の電極パッド３３，３３（ベースの搭載部）が形成されている。これら電極パッドは、ベース３の外周裏面に形成される端子電極（図示省略）にそれぞれ電気的に接続されている。これら端子電極から外部部品や外部機器と接続される。これらの端子電極および電極パッドは、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベース３と一体的に焼成して形成される。そして、これらの端子電極および電極パッドのうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。
【００２１】
蓋４は、例えば金属材料やセラミック材料等からなり一枚板に成形されている。この蓋４は、下面に図示しない封止材（ろう材、メッキ材、ガラス材等）が形成されており、シームやビーム等の溶接手法、ガラス封止材や金属ろう材等による雰囲気加熱手法によりベース３に接合されて気密封止され、蓋４とベース３とによる水晶振動子１のパッケージが構成される。
【００２２】
水晶振動片２は、図１に示すように、ＡＴカット水晶基板からなり、例えば一枚板の直方体に成形され、基板の外周形は直方体形状からなる。この水晶振動片２の基板の両主面には、水晶振動片２の高周波化に対応するため凹部２１，２２が形成され、凹部２１，２２内部の中央付近にはそれぞれ図示しない励振電極が形成されている。これらの励振電極を外部電極（本実施例では、ベース３の電極パッド３３，３３）と電気機械的に接合するために励振電極から引き出された図示しない引き出し電極、および後述する遮蔽板と接合するための遮蔽板接合用のパッド部が水晶振動片２の一端部の両端部である保持部の角付近に形成されている。つまり、水晶振動片２は前記凹部２１，２２と励振電極により構成された薄肉の振動部２３と、引き出し電極と遮蔽板接合用のパッド部が形成され厚肉部（保持部）２４とを有している。
【００２３】
なお、これらの励振電極と引き出し電極、遮蔽板接合用のパッド部は、フォトリソグラフィ法により形成され、例えば、基板側からクロム、金（Ｃｒ−Ａｕ）の順に、あるいはニッケル、金（Ｎｉ−Ａｕ）の順に積層して形成されている。
【００２４】
前記ベース３の搭載部である電極パッド３３，３３に前記水晶振動片２の厚肉部２４の一端部のみがベース接合用の導電性バンプＢにより超音波接合されている。導電性バンプＢは金等からなる金属バンプや金属メッキバンプにより構成されている。なおベース接合用の導電性バンプＢは金属バンプが望ましく、水晶振動片接合用の導電性バンプＢは金属メッキバンプが望ましいが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
本発明の第１の実施形態では、前記水晶振動片２の振動部２３と前記ベース３の封止部３２１の間を隔壁した遮蔽板５が介在されてなることに特徴があるので、以下詳細を説明する。
【００２６】
遮蔽板５は、例えばＺカット水晶基板を用い、一枚板の直方体に成形され、基板の外周形は直方体形状からなり、前記水晶振動片２とほぼ同一形状同一平面積で構成されている。本形態ではＺカット水晶基板を用いているがＡＴカット等他のカットアングルのものを用いてもよく、ガラス等水晶基板以外の絶縁性の脆性材料でもよい。この遮蔽板５の基板底面側の一端部の両端部には、前記水晶振動片２を接合するための図示しない水晶振動片接合用のパッド部が形成されている。なお、この水晶振動片接合用のパッド部は、上述の電極等と同様にフォトリソグラフィ法により形成され、例えば、基板側からクロム、金（Ｃｒ−Ａｕ）の順に、あるいはニッケル、金（Ｎｉ−Ａｕ）の順に積層して形成されている。
【００２７】
そして、ベース３に搭載された水晶振動片２の上部に遮蔽板５を重畳配置し、前記水晶振動片２の厚肉部２４の一端部に形成された遮蔽板接合用のパッド部と、前記遮蔽板５の一端部に形成された水晶振動片接合用のパッド部との間に水晶振動片接合用の導電性バンプＢを介在した状態で超音波接合されている。これにより遮蔽板５の一部が水晶振動片２の振動部２３を覆った状態でベース３の封止部３２１から完全に隔壁することができる。また本形態ではベース３と水晶振動片３と遮蔽板５とが一端部のみで保持（片持ち保持）されており、接合後の導電性バンプＢの拘束力による悪影響が水晶振動片３に対して加わりにくい保持構成となっている。なお、本形態に限らず、水晶振動片２と遮蔽板５とが予め水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより接合された一体物をベース３に搭載し、同じくベース接合用の導電性バンプＢで接合してもよい。
【００２８】
なお、本発明の第1の実施形態として、図１に示すような遮蔽板５に限るものではなく、これらの形状や個数、接合構成等について特定されるものではない。例えば図２に示すように、逆凹形状の遮蔽板５１を用いて水晶振動片２と独立した状態でベースに搭載するとともに、水晶振動片２の上部を完全に被覆した状態でベース接合用の導電性バンプＢによりベース３にそれぞれ接合した構成としてもよい。また図３に示すように、ベース３に中段部３５を設け、この中段部３５の下の収納部で水晶振動片２をベース接合用の導電性バンプＢによりベース３に電気的機械的に接合するとともに、中段部３５で遮蔽板５２をベース接合用の導電性バンプＢにより接合した構成としてもよい。これらの構成により前記水晶振動片２の振動部２３と前記ベース３の封止部３２１の間を隔壁させることができる。
【００２９】
上記したように、本発明の第１の実施形態によれば、遮蔽板５、遮蔽板５１、および遮蔽板５２が水晶振動片２の振動部２３とベース３の封止部３２１の間を隔壁しているので、封止部３２１で発生する封止ガスが振動部２３に付着するのを抑制することで水晶振動子１の特性の低下をなくす。またベースの電極パッド３３，３３（ベースの搭載部）に水晶振動片の一端部の保持部２４がベース接合用の導電性バンプＢにより超音波接合されるとともに水晶振動片の一端部の保持部２４に遮蔽板の一端部が水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより超音波接合されているので、接合時のガスの発生の影響が少なくなり、水晶振動片の振動部２３に対して接合ガスが付着して特性の低下をなくすことができる。
【００３０】
また、上述の作用効果に加えて遮蔽板５では、水晶振動板２と同一形状同一平面積に構成され、遮蔽板５の一部が前記水晶振動片２の振動部２３を覆った状態で水晶振動片２に重畳配置され、水晶振動片２の保持部２４にして水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより超音波接合された一体物を構成しているので、遮蔽板５を大型化することなく、封止部３２１で発生する封止ガスが振動部２３に付着するのをより効果的に抑制することができるとともに、ベース３収納スペースを拡大させることなく遮蔽板５を取り付けることができるため、水晶振動子１の小型化に対応できる。
【００３１】
なお、遮蔽板５は水晶振動片２と同じ水晶で構成されているので、水晶振動片接合用の導電性バンプＢの超音波接合時の応力の悪影響を吸収して当該導電性バンプＢの接合性の向上に好適であり、前記遮蔽板から水晶振動片２に対する熱的機械的応力の悪影響もなくなる。結果として水晶振動子１の電気的特性の経年変化が生じにくくなり、電気的特性の向上に好適な構成とできる。また、絶縁材料の水晶からなる遮蔽板５を水晶振動片２の励振電極に対して近接配置したとしても浮遊容量の悪影響が生じにくい。前記水晶振動片接合用のパッド部の形成も水晶振動片の各電極形成と同様にフォトリソグラフィ法により容易に行える。加えてＺカット水晶基板を用いることで、異方性の影響を受けにくい材料であるので、前記遮蔽板を成形する際のエッチング時、異方性の影響を受けにくく形状精度がよいため、前記遮蔽板の形状を任意の形状に容易に成形することが可能となる。これは、異方性の影響を受けやすい材料の場合、前記遮蔽板を成形する際のエッチングの時、予め設定した軸方向に対して斜め方向にエッチングするため、前記遮蔽板の形状を任意の形状や寸法、面積に成形することが難しくなるためである。また、前記遮蔽板が異方性の影響を受けにくい材料であるので、前記水晶振動片の振動の影響を受けることがなく、組み立て精度や保持位置の精度も向上する。結果として前記遮蔽板の設置により前記水晶振動片の特性を悪化させることを防止することが可能となる。
【００３２】
以上の構成は、特に、薄肉の振動部２３と厚肉の保持部（厚肉部）２４とを有し、振動部２３の厚みが非常に薄く形成された逆メサ型の水晶振動片２に有効であり、高周波化にも対応できる。水晶振動片の厚肉の保持部２４に対してベース３や遮蔽板５を各種の導電性バンプＢにより接合することができるので、導電性バンプ接合時の水晶振動片２の厚み方向の強度を確保することができ、振動部２３の厚みが薄く強度の比較的弱い逆メサ型の水晶振動片２の割れをなくすのに好適である。加えて遮蔽板５の一部が水晶振動片２の薄肉の振動部２３を覆った状態で水晶振動片２に重畳配置され、水晶振動片２の厚肉の保持部２４に接合することで、厚肉の保持部２４には側壁部分２４１が存在するので、薄肉の振動部２３に対して封止部３２１で発生する封止ガスが振動部２３に付着するのをさらにより効果的に抑制することができる。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図４は本発明の第２の実施形態にかかる水晶振動子の概略構成を示した断面図である。図５、図６は第２の実施形態の他の実施例にかかる概略断面図である。なお上記第１の実施形態と同様の部分については同番号を付すとともに、相違点を中心に説明する。
【００３４】
本発明の第２の実施形態では、図４に示すように、水晶振動片２（本発明でいう圧電振動片）と、この水晶振動片２を両主面で片持するサポート６、およびサポート６０と、このサポート６を接合するベース３と、ベース３に保持した水晶振動片２を気密封止するための蓋４とが設けられている。このうち、前記サポート６０は当該サポートの一部が遮蔽板となって前記水晶振動片２の振動部２３と前記ベース３の封止部３２１の間を隔壁した状態で介在されてなり、サポート６０は当該サポートの一部が水晶振動片２の振動部２３を覆った状態で水晶振動片２に重畳配置され水晶振動片２の保持部２４に接合されてなることに特徴があるので、以下詳細を説明する。
【００３５】
サポート６，６０は、例えばＺカット水晶基板を用い、一枚板の直方体に成形され、基板の外周形は直方体形状からなり、前記水晶振動片２とほぼ同一形状同一平面積で構成されている。本形態ではＺカット水晶基板を用いているがＡＴカット等他のカットアングルのものを用いてもよく、ガラス等水晶基板以外の絶縁性の脆性材料でもよい。このサポート６の上面側の一端部の両端部、およびサポート６０の底面側の一端部の両端部には、前記水晶振動片２の前記引き出し電極と接合するための図示しない水晶振動片接合用のパッド部が形成され、サポート６の底面側の一端部の両端部には、前記水晶振動片接合用のパッド部と図示しないビヤや引き回しパターンにより接続された前記ベース３を接合するための図示しないベース接合用のパッド部が形成されている。なお、これらの水晶振動片接合用のパッド部やベース接合用のパッド部、引き回しパターン等は、上述の電極等と同様にフォトリソグラフィ法により形成され、例えば、基板側からクロム、金（Ｃｒ−Ａｕ）の順に、あるいはニッケル、金（Ｎｉ−Ａｕ）の順に積層して形成されている。
【００３６】
そして、前記ベース３の搭載部である電極パッド３３，３３に前記サポート６の一端部のみがベース接合用のパッド部がベース接合用の導電性バンプＢにより超音波接合されている。ベース３に搭載されたサポート６の上部に水晶振動片２を重畳配置し、かつこの水晶振動片２の上部にサポート６０を重畳配置し、前記水晶振動片２の厚肉部２４の一端部の両主面に形成されたサポート接合用のパッド部と、前記各サポート６，６０の一端部に形成された水晶振動片接合用のパッド部との間に水晶振動片接合用の導電性バンプＢをそれぞれ介在した状態で超音波接合されている。すなわち２枚のサポート６，６０が水晶振動片２の両主面に重畳配置され水晶振動片２の保持部２４の一端部のみに導電性バンプＢにより接合されてなり、底面側のサポート６により前記ベースの搭載部である電極パッド３３，３３にベース接合用の導電性バンプＢにより超音波接合されている。このような構成により、サポート６０の一部が水晶振動片２の振動部２３を覆った状態でベース３の封止部３２１から完全に隔壁することができる。また本形態ではベース３とサポート６、水晶振動片３、サポート６０とが一端部のみで保持（片持ち保持）されており、接合後の導電性バンプＢの拘束力による悪影響が水晶振動片３に対して加わりにくい保持構成となっている。なお、本形態に限らず、水晶振動片２とサポート６とサポート６０とが予め水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより接合された一体物をベース３に搭載し、同じくベース接合用の導電性バンプＢで接合してもよい。またサポート６ではなくサポート６０にベース接合用のパッド部を設け、当該パッド部にてベース接合用の導電性バンプＢを介してベース３と電気的機械的に接合し、ベース３に搭載してもよい。
【００３７】
なお、本発明の第２の実施形態として、図４に示すようなサポート６とサポート６０の組み合わせにより構成されるものに限るものではなく、これらの形状や個数、接合構成等について特定されるものではない。例えば図５に示すように、逆凹形状のサポート６１を用いるとともに当該サポートの収納部６１１に水晶振動片２を水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより電気的機械的に接合し、サポートの側壁の開口端部６１２でベース接合用の導電性バンプＢによりベース３に電気的機械的に接合した構成としてもよい。また図６に示すように、ベース３に中段部３５を設けて板状のサポート６２を用いるとともに、当該サポート６２の底面に水晶振動片２を水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより電気的機械的に接合し、サポート６２の端部でベース接合用の導電性バンプＢによりベースの中段部３５に電気的機械的に接合した構成としてもよい。これらの構成により前記水晶振動片２の振動部２３と前記ベース３の封止部３２１の間を隔壁させることができるだけでなく、サポートを介してベース３に水晶振動片２を電気的機械的に接合することができる。
【００３８】
上記したように、本発明の第２の実施形態によれば、サポート６０、サポート６１、およびサポート６２が水晶振動片２の振動部２３とベース３の封止部３２１の間を隔壁しているので、封止部３２１で発生する封止ガスが振動部２３に付着するのを抑制することで水晶振動子１の特性の低下をなくす。またベースの電極パッド３３，３３（ベースの搭載部）にサポート６、サポート６１、およびサポート６２がベース接合用の導電性バンプＢにより超音波接合され、かつサポート６とサポート６０、サポート６１、およびサポート６２の搭載部に水晶振動片の保持部２４が水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより超音波接合されているので、接合時のガスの発生の影響が少なくなり、水晶振動片の振動部２３に対して接合ガスが付着して特性の低下をなくす。水晶振動片２が各導電性バンプＢによる接合時の拘束力の悪影響やベース３の応力歪みの影響をサポート６、サポート６１、およびサポート６２が吸収して水晶振動片２に悪影響を与えることがない。また、サポート６とサポート６０では、水晶振動板２と同一形状同一平面積に構成され、水晶振動片２に対して重畳配置され、水晶振動片２の保持部２４に水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより超音波接合された一体物を構成しているので、サポート６とサポート６０を大型化することなく、水晶振動片２に対してサポート６とサポート６０で全体を包み込むことが可能となる。この結果封止部３２１で発生する封止ガスが振動部２３に付着するのをより効果的に抑制することができるだけでなく、ベース３収納スペースを拡大させることなくサポートを取り付けることができるため、水晶振動子１の小型化に対応できる。
【００３９】
なお、サポート６とサポート６０、サポート６１、およびサポート６２は水晶振動片２と同じ水晶で構成されているので、水晶振動片接合用の導電性バンプＢの超音波接合時の応力の悪影響を吸収して当該導電性バンプＢの接合性の向上に好適であり、前記サポートから水晶振動片２に対する熱的機械的応力の悪影響もなくなる。結果として水晶振動子１の電気的特性の経年変化が生じにくくなり、電気的特性の向上に好適な構成とできる。また、絶縁材料の水晶からなるサポート６とサポート６０、サポート６１、サポート６２を水晶振動片２の励振電極に対して近接配置したとしても浮遊容量の悪影響が生じにくい。前記水晶振動片接合用のパッド部の形成も水晶振動片の各電極形成と同様にフォトリソグラフィ法により容易に行える。加えてＺカットの水晶基板を用いることで、異方性の影響を受けにくい材料であるので、前記サポートを成形する際のエッチング時、異方性の影響を受けにくく形状精度がよいため、前記サポートの形状を任意の形状に容易に成形することが可能となる。これは、異方性の影響を受けやすい材料の場合、前記サポートを成形する際のエッチングの時、予め設定した軸方向に対して斜め方向にエッチングするため、前記サポート材の形状を任意の形状や寸法、面積に成形することが難しくなるためである。また、前記サポート材が異方性の影響を受けにくい材料であるので、前記水晶振動片の振動の影響を受けることがなく、組み立て精度や保持位置の精度も向上する。結果として前記サポート材の設置により前記水晶振動片の特性を悪化させることを防止することが可能となる。
【００４０】
以上の構成は、特に、薄肉の振動部２３と厚肉の保持部（厚肉部）２４とを有し、振動部２３の厚みが非常に薄く形成された逆メサ型の水晶振動片２に有効であり、高周波化にも対応できる。水晶振動片の厚肉の保持部２４に対してベース３やサポート６とサポート６０、サポート６１、およびサポート６２を水晶振動片接合用の導電性バンプＢにより接合することができるので、導電性バンプ接合時の水晶振動片２の厚み方向の強度を確保することができ、振動部２３の厚みが薄く強度の比較的弱い逆メサ型の水晶振動片２の割れをなくすのに好適である。加えてサポートの一部が水晶振動片２の振動部２３を覆った状態で水晶振動片２に重畳配置され、水晶振動片の厚肉の保持部２４に対してサポート６とサポート６０、サポート６１、およびサポート６２を接合することで、厚肉の保持部２４には側壁部分２４１が存在するので、薄肉の振動部２３に対して封止部３２１で発生する封止ガスが振動部２３に付着するのをさらにより効果的に抑制することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、逆メサ型の水晶振動板のみを用いた例について説明しているが、平板状の水晶振動板等の振動部と保持部を具備する他の水晶振動板にも適用できる。また、図７に示すように、水晶振動板２として周囲に貫通溝２４を介して外枠２６を形成したものを用いるとともに、水晶振動板の外枠２６に対して導電性バンプＢにより遮蔽板５、またはサポート６、６０、６１、６２を接合する構成でもよい。この実施例では導電性接合材として導電性バンプＢを用いた構成に特に有効であり、導電性バンプＢの接合時の拘束力の悪影響やベースの応力歪みの影響をなくすことができ、しかも封止部３２１で発生する封止ガスが振動部２３に付着するのをより効果的に抑制することができる上で好ましい。
【００４２】
上記実施形態では、導電性接合材として導電性バンプを例にして説明しているが、シリコーン樹脂系やエポキシ樹脂系の導電性樹脂接着剤を用いてもよいし、はんだや鉛フリーはんだ、金錫、金ゲル材等の金属ろう材を用いてもよい。また、上述の遮蔽板５、５１、５２や、サポート６と６０、６１，６２の外表面のうち少なくともベース３の封止部３２１に近接した領域には、スプラッシュによる不要物（ガスや異物）が付着しやすくなる構成を施すとより好ましい。このような構成例として、粗面部を形成したり、ＳｉやＴｉ、Ｃｒ、Ａｌ、ＮｉＣｒ等の酸化膜からなる薄膜を形成したり、あるいはＴｉ、Ｍｇ、Ｂａ，Ｚｒ等のゲッター材を構成するとよい。
【００４３】
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、他のいろいろ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で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、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】
【００４４】
本発明は、水晶振動子や水晶フィルタ、水晶発振器等の圧電振動デバイスに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる水晶振動子の概略構成を示した断面図。
【図２】第1の実施形態の他の実施例にかかる概略断面図。
【図３】第1の実施形態の他の実施例にかかる概略断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる水晶振動子の概略構成を示した断面図。
【図５】第２の実施形態の他の実施例にかかる概略断面図。
【図６】第２の実施形態の他の実施例にかかる概略断面図。
【図７】他の実施例にかかる概略断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１ 水晶振動子
２ 水晶振動片
３ ベース
４ 蓋
５，５１，５２ 遮蔽板
６，６０，６１，６２ サポート
Ｂ 導電性バンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部と保持部とを有する圧電振動片と、前記圧電振動片を保持するベースと、前記ベースに保持した前記圧電振動片を気密封止するためにベースの封止部で接合する蓋とが設けられ、前記ベースの搭載部に前記圧電振動片の保持部が導電性接合材により接合された圧電振動デバイスにおいて、
前記圧電振動片の振動部と前記ベースの封止部の間を隔壁した遮蔽板が介在されてなることを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項２】
振動部と保持部とを有する圧電振動片と、前記圧電振動片を保持するサポートと、前記サポートを介して圧電振動片を保持するベースと、前記ベースに保持した前記圧電振動片を気密封止するためにベースの封止部で接合する蓋とが設けられ、前記ベースの搭載部に前記サポートが導電性接合材により接合されるとともに前記サポートの搭載部に前記圧電振動片の保持部が導電性接合材により接合された圧電振動デバイスにおいて、
前記サポートの一部が遮蔽板となって前記圧電振動片の振動部と前記ベースの封止部の間を隔壁した状態で介在されてなり、前記サポートは当該サポートの一部が前記圧電振動片の振動部を覆った状態で圧電振動片に重畳配置され圧電振動片の保持部に導電性接合材で接合されてなることを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項１】
振動部と保持部とを有する圧電振動片と、前記圧電振動片を保持するベースと、前記ベースに保持した前記圧電振動片を気密封止するためにベースの封止部で接合する蓋とが設けられ、前記ベースの搭載部に前記圧電振動片の保持部が導電性接合材により接合された圧電振動デバイスにおいて、
前記圧電振動片の振動部と前記ベースの封止部の間を隔壁した遮蔽板が介在されてなることを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項２】
振動部と保持部とを有する圧電振動片と、前記圧電振動片を保持するサポートと、前記サポートを介して圧電振動片を保持するベースと、前記ベースに保持した前記圧電振動片を気密封止するためにベースの封止部で接合する蓋とが設けられ、前記ベースの搭載部に前記サポートが導電性接合材により接合されるとともに前記サポートの搭載部に前記圧電振動片の保持部が導電性接合材により接合された圧電振動デバイスにおいて、
前記サポートの一部が遮蔽板となって前記圧電振動片の振動部と前記ベースの封止部の間を隔壁した状態で介在されてなり、前記サポートは当該サポートの一部が前記圧電振動片の振動部を覆った状態で圧電振動片に重畳配置され圧電振動片の保持部に導電性接合材で接合されてなることを特徴とする圧電振動デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１２４３４７（Ｐ２０１０−１２４３４７Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９７４９１（Ｐ２００８−２９７４９１）
【出願日】平成２０年１１月２１日（２００８．１１．２１）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２１日（２００８．１１．２１）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]