圧電振動子および発振器

【課題】優れた信頼性および温度特性を有する圧電振動子および発振器を提供すること。
【解決手段】圧電振動子１は、配線基板２１１と、圧電振動片３と、圧電振動片３を配線基板２１１に固定する接着剤４とを有している。また、圧電振動片３は、厚み滑り振動をする圧電基板３１と、圧電基板３１に設けられた一対の励振電極３２、３３とを有し、一対の励振電極３２、３３は、それぞれ、導電性ワイヤー５１、５２によって配線基板２１１に電気的に接続されている

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子および発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種電子機器や伝送通信機器に用いる基準周波数信号源として、圧電振動子が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の圧電振動子（圧電デバイス）は、水晶振動素子と、この水晶振動素子を収容するパッケージとを有している。
水晶振動素子は、ＡＴカット水晶板と、ＡＴカット水晶板を励振するための一対の励振電極とを有しており、一対の励振電極のうちの一方の励振電極がＡＴカット水晶板の一方の主面に形成れており、他方の励振電極がＡＴカット水晶板の他方の主面に形成されている。
また、パッケージには、一方の励振電極と電気的に接続された端子と、他方の励振電極と電気的に接続された端子とが形成されている。
【０００３】
特許文献１の圧電振動子では、水晶振動子が有する一方の励振電極とパッケージに形成された一方の端子とを導電性接着剤（金属フィラー等の導電性粒子を混合した接着剤）によって電気的に接続するとともに、この導電性接着剤によってパッケージに水晶振動子を固定し、水晶振動子が有する他方の励振電極とパッケージに形成された他方の端子とをボンディングワイヤーで電気的に接続している。
ここで、導電性接着剤の導電性は、接着剤中に含まれる導電性粒子の量や分散状態に大きく影響される。そのため、導電性接着剤中の導電性粒子の量や分散状態によっては、励振電極と端子との導通を十分にとることができずに導通不良が生じ、圧電振動子が駆動しなかったり、いわゆる周波数ジャンプ（温度変化に伴って周波数が大きくシフトする現象）が発生したりする。
なお、このような問題は、導電性接着剤の大きさが小さくなるほど顕著となるため、従来の圧電振動子では、装置の小型化を図るのが困難でもあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３３２５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、優れた信頼性および温度特性を有する圧電振動子および発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明の圧電振動子は、配線基板と、
圧電振動片と、
前記圧電振動片を前記配線基板に固定する接着剤とを有し、
前記圧電振動片は、厚み滑り振動をする圧電基板と、該圧電基板に設けられた一対の励振電極とを有し、
前記一対の励振電極は、それぞれ、導電性ワイヤーによって前記配線基板に電気的に接続されていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性および温度特性を有する圧電振動子を提供することができる。また、圧電振動子の信頼性および温度特性を維持したまま、容易に小型化を図ることができる。
【０００７】
［適用例２］
本発明の圧電振動子では、前記一対の励振電極のうちの一方の励振電極は、前記圧電基板の一方の主面である第１の面に形成された第１の電極部と、前記第１の面に形成され、前記第１の電極部と電気的に接続された第１の端子とを有し、他方の励振電極は、前記圧電基板の前記第１の面と反対側の第２の面に、前記圧電基板を介して前記第１の電極部と対向するように形成された第２の電極部と、前記第１の面に形成され、前記第２の電極部と電気的に接続された第２の端子とを有し、前記第１の端子および前記第２の端子が、それぞれ、前記導電性ワイヤーによって前記配線基板に電気的に接続されていることが好ましい。
これにより、実質的に厚み滑り振動が起こる部分を避けて導電性ワイヤーが接続されているため、圧電振動片をスムーズに駆動することができる。
【０００８】
［適用例３］
本発明の圧電振動子では、前記圧電基板の平面視にて直交する２軸を第１軸および第２軸としたとき、前記第１の端子および第２の端子は、前記第１の面の前記第１軸方向の一端部に設けられているとともに前記第２軸方向に離間して設けられており、
前記接着剤は、前記第２の面の前記第１軸方向の前記第１の端子および前記第２の端子側の端部にて前記圧電振動片を前記配線基板に固定していることが好ましい。
これにより、実質的に厚み滑り振動が起こる部分を避けて圧電振動片を固定できるため、圧電振動片をスムーズに駆動することができる。
【０００９】
［適用例４］
本発明の圧電振動子では、前記接着剤の前記第２軸方向での長さをｌとし、前記第１の電極部および前記第２の電極部の前記第２軸方向での長さをＬとしたとき、ｌ＜Ｌの関係を満足することが好ましい。
これにより、環境温度に起因した圧電振動片の周波数シフトを抑制でき、圧電振動子の温度特性が向上する。
【００１０】
［適用例５］
本発明の圧電振動子では、前記接着剤は、前記圧電基板の平面視にて、前記第１の端子と前記第２の端子の間に位置していることが好ましい。
これにより、接着剤によって圧電振動片の駆動が阻害されるのを防止することができる。
【００１１】
［適用例６］
本発明の圧電振動子では、前記接着剤は、前記圧電基板の平面視にて、前記第１の端子および前記第２の端子と重なり合う部位を有し、
前記第１の端子と前記配線基板とを接続する前記導電性ワイヤーは、前記第１の端子の前記接着剤と重なり合っている部位にて前記第１の端子と接続されており、
前記第２の端子と前記配線基板とを接続する前記導電性ワイヤーは、前記第２の端子の前記接着剤と重なり合っている部位にて前記第２の端子と接続されていることが好ましい。
これにより、確実に第１の端子および第２の端子に導電性ワイヤーをより接合することができる。
【００１２】
［適用例７］
本発明の圧電振動子では、前記配線基板は、前記圧電基板の平面視にて、前記第１の端子の前記導電性ワイヤーが接続された部位を含むように前記圧電基板側に突出した突出部および前記第２の端子の前記導電性ワイヤーが接続された部位を含むように前記圧電基板側に突出した突出部の少なくとも一方を有していることが好ましい。
これにより、確実に第１の端子および第２の端子に導電性ワイヤーをより接合することができる。
【００１３】
［適用例８］
本発明の圧電振動子では、前記突出部と前記圧電基板との離間距離は、２０μｍ以下であることが好ましい。
これにより、第１の端子および第２の端子に導電性ワイヤーを接合する際の、圧電基板の変位に伴う接着剤の変形量を小さくすることができるため、接着剤の破壊や、圧電振動片の接着剤からの離脱等を防止することができる。
【００１４】
［適用例９］
本発明の発振器は、基板と、
圧電振動片と、
前記圧電振動片を前記基板に固定する接着剤と、
前記基板に搭載され、前記圧電振動片を駆動する回路素子とを有し、
前記圧電振動片は、厚み滑り振動をする圧電基板と、該圧電基板に設けられた一対の励振電極とを有し、
前記一対の励振電極は、それぞれ、導電性ワイヤーによって直接または間接的に前記回路素子に電気的に接続されていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性および温度特性を有する発振器を提供することができる。また、発振器の信頼性および温度特性を維持したまま、容易に小型化を図ることができる。
【００１５】
［適用例１０］
本発明の発振器では、前記回路素子は、前記基板の平面視にて、前記圧電振動片と重ならないように設けられていることが好ましい。
これにより、発振器の小型化（薄型化）を図ることができる。
［適用例１１］
本発明の発振器では、前記回路素子と前記圧電振動片は、同一空間内に収容されていることが好ましい。
これにより、圧電振動片と回路の環境温度（雰囲気温度）をほぼ等しくすることができるため、発振器の信頼性が向上する。
【００１６】
［適用例１２］
本発明の発振器では、前記一対の励振電極は、それぞれ、前記導電性ワイヤーによって直接、前記回路素子に接続されていることが好ましい。
これにより、発振器の信頼性が向上する。
［適用例１３］
本発明の発振器では、前記一対の励振電極は、それぞれ、前記配線基板に設けられ、前記導電性ワイヤーが接続された配線を介して前記発振回路に接続されていることが好ましい。
これにより、発振器の製造途中で、簡単に、圧電振動片の特性を検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の圧電振動子の第１実施形態を示す平面図である。
【図２】図１に示す圧電振動子が有する圧電振動片を示す平面図である。
【図３】図１中Ａ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の圧電振動子の第２実施形態を示す平面図である。
【図５】図４中Ｂ−Ｂ線断面図である。
【図６】本発明の圧電振動子の第３実施形態を示す平面図である。
【図７】図６中Ｃ−Ｃ線断面図である。
【図８】図７に示す突出部の機能を説明するための図である。
【図９】本発明の圧電振動子の第４実施形態を示す平面図である。
【図１０】図９中Ｄ−Ｄ線断面図である。
【図１１】図９に示す圧電振動子の変形例を示す平面図である。
【図１２】本発明の発振器の好適な実施形態を示す平面図である。
【図１３】図１２中のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１４】本発明の発振器の他の実施形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の圧電振動子および発振器を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の圧電振動子の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の圧電振動子の第１実施形態を示す平面図、図２は、図１に示す圧電振動子が有する圧電振動片を示す平面図、図３は、図１中Ａ−Ａ線断面図である。なお、以下の説明では、図１および図２中の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」と言う。また、以下では、図１に示すように、圧力振動子の平面視にて、互いに直交する３つの軸をｘ軸（第１軸）、ｙ軸（第２軸）およびｚ軸（第３軸）とし、ｘ軸とｙ軸とを含む平面が圧電振動片の主面に平行な面である。また、ｘ軸に平行な方向を「ｘ軸方向」と言い、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向」と言い、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」と言う（他の図についても同様）。
図１に示すように、圧電振動子１は、パッケージ２と、パッケージ２内に収容された圧電振動片３と、圧電振動片３をパッケージに固定する１つの接着剤４とを有している。以下、これら各構成要素について順次説明する。
【００１９】
［水晶振動片］
図２（ａ）は、圧電振動片３を一方側（後述するリッド２２側）から見た平面図であり、図（ｂ）は、圧電振動片３を他方側（後述する配線基板２１１側）から見た平面図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、圧電振動片３は、平面視形状が長方形（矩形）の板状をなす圧電基板３１と、圧電基板３１に形成された一対の励振電極３２、３３とを有している。
【００２０】
圧電基板３１は、主として厚み滑り振動をする水晶素板である。本実施形態では、圧電基板３１としてＡＴカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶素板を用いている。ＡＴカットとは、水晶の結晶軸であるＸ軸とＺ軸とを含む平面（Ｙ面）をＸ軸回りにＺ軸から反時計方向に約３５度１５分程度回転させて得られる主面（Ｘ軸とＺ’軸とを含む主面）を有するように切り出すことを言う。このような構成の圧電基板３１では、圧電基板３１の長手方向が水晶の結晶軸であるＸ軸と一致する。
【００２１】
励振電極３２は、圧電基板３１の上面（第１の面）３１１に形成された電極部（第１の電極部）３２１と、同じく圧電基板３１の上面３１１に形成されたボンディングパッド（第１の端子）３２２と、電極部３２１およびボンディングパッド３２２を電気的に接続する配線３２３とを有している。
電極部３２１は、圧電基板３１の上面３１１のｘ軸方向の右端部を除くようにして形成されている。また、電極部３２１の平面視形状は、長方形（矩形）であり、その長手方向がｘ軸に一致している。ボンディングパッド３２２は、圧電基板３１の上面３１１のｘ軸方向右側端部かつｙ軸方向上側端部、すなわち上面３１１の右上に位置する角部に形成されている。
【００２２】
一方、励振電極３３は、圧電基板３１の下面（第２の面）３１２に形成された電極部（第２の電極部）３３１と、圧電基板３１の上面３１１に形成されたボンディングパッド（第２の端子）３３２と、電極部３３１およびボンディングパッド３３２を電気的に接続する配線３３３とを有している。
電極部３３１は、圧電基板３１の下面３１２のｘ軸方向の右端部を除くようにして形成されており、その平面視形状が長方形（矩形）である。また、電極部３３１は、圧電基板３１を介して電極部３２１と対向するように形成されており、電極部３２１とほぼ同じ平面視形状をなしている。すなわち、圧電基板３１の平面視（ｘ軸およびｙ軸を含む平面視）にて、電極部３２１、３３１の輪郭が一致している。ボンディングパッド３３２は、圧電基板３１の上面３１１のｘ軸方向右側端部かつｙ軸方向下側端部、すなわち左下に位置する角部に形成されており、ボンディングパッド３２２とｙ軸方向に離間して並設されている。
【００２３】
このような励振電極３２、３３は、例えば、圧電基板３１上に蒸着やスパッタリングによってニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）の下地層を成膜した後、下地層の上に蒸着やスパッタリングによって金（Ａｕ）の電極層を成膜し、その後フォトリソグラフィおよび各種エッチング技術を用いて、所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。このように、下地層を形成すすることにより、圧電基板３１と前記電極層との接着性が向上し、信頼性の高い圧電振動片３が得られる。なお、励振電極３２、３３の構成としては、これに限定されず、例えば、下地層を省略してもよいし、その構成材料を導電性を有する他の材料（例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、モリブテン（Ｍｏ）等の各種金属材料）としてもよい。
【００２４】
［パッケージ］
図３に示すように、パッケージ２は、ベース２１と、ベース２１の凹部開口を塞ぐリッド２２とを有している。
ベース２１は、板状の配線基板２１１と枠状の枠部材２１２との積層体で構成されており、これによりベース２１の略中央に上側（リッド２２側）に開放する凹部が形成されている。
【００２５】
配線基板２１１は、例えば絶縁性のセラミック基板に電極や配線がパターニングされた基板である。このような配線基板２１１は、圧電振動片３を固定するとともに、圧電振動片３を例えば図示しないＩＣチップ（少なくとも圧電振動片３を駆動させる回路（発振回路）を備える半導体回路素子）に電気的に接続する機能を有している。
図３に示すように、配線基板２１１は、少なくともパッケージ２内に臨む面に形成された１対の接続端子２１１ａ、２１１ｂを有している。また、配線基板２１１は、接続端子２１１ａ、２１１ｂをパッケージ２外へ引き出すための図示しない引き出し電極を有している。接続端子２１１ａ、２１１ｂは、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属配線材料をセラミックス絶縁材料上にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などのめっきを施すことにより形成することができる。
【００２６】
図１および図３に示すように、接続端子２１１ａは、例えば金属材料で構成され、導電性を有する導電性ワイヤー５１によってボンディングパッド３２２と電気的に接続されている。これと同様に、接続端子２１１ｂも導電性ワイヤー５２によってボンディングパッド３３２と電気的に接続されている。ワイヤー５１による接続端子２１１ａとボンディングパッド３２２との接続およびワイヤー５２による接続端子２１１ｂとボンディングパッド３３２との接続は、それぞれ、ワイヤーボンディング法により簡単に行うことができる。
【００２７】
このように、接続端子２１１ａ、２１１ｂとボンディングパッド３２２、３３２とを導電性ワイヤーで５１、５２を用いて接続することにより、これらの接続状態をより確実に維持することができる。具体的には、圧電振動子１では、接続端子２１１ａとボンディングパッド３２２（接続端子２１１ｂとボンディングパッド３３２の接続についても同様）の導通をとる手段として従来のような導電性接着剤を用いないため、従来のような問題、すなわち接続端子２１１ａとボンディングパッド３２２の導通不良で、圧電振動子１が駆動しなかったり、温度変化に伴う圧電振動片３の周波数ジャンプが発生したりするのを確実に防止できる。そのため、信頼性および温度特性に優れた圧電振動子１が得られる。また、このような圧電振動子１によれば、優れた信頼性および温度特性を維持しつつ、装置の小型化を容易に図ることもできる。
【００２８】
また、導電性ワイヤーで５１、５２をボンディングパッド３２２、３３２に接続することにより、圧電振動片３の実質的に厚み滑り振動が起こる部分（電極部３２１、３３１で挟まれた部分）を避けて導電性ワイヤー５１、５２を接続することができるため、圧電振動片３をスムーズに駆動することができる。
枠部材２１２は、圧電振動片３の周囲を覆うように設けられている。この枠部材２１２は、例えば、枠状のセラミックシート（セラミックグリーンシート）を複数枚積層して焼成することにより形成することができる。
【００２９】
リッド２２は、例えば金属製である。このようなリッド２２は、枠部材２１２上に形成され、例えば鉄−ニッケル−コバルト（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｋｏ）合金で構成されたシーリング２３を介してベース２１にシーム溶接されている。これにより、パッケージ２内の圧電振動片３が気密に封止される。なお、パッケージ２内は、真空であってもよいし、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスが充填されていてもよい。
【００３０】
［接着剤］
接着剤４は、パッケージ２に圧電振動片３を固定する機能を有している。この接着剤４は、圧電振動片３を、下面３１２側にて配線基板２１１と接触しないように配線基板２１１に固定している。
図１および図３に示すように、接着剤４は、圧電基板３１の下面３１２のｘ軸方向右側端部でかつｙ軸方向中央部に接合しており、圧電振動片３を配線基板２１１に対して片持ち支持している。このような位置にて圧電振動片３を固定することにより、圧電振動片３の実質的に厚み滑り振動が起こる部分を避けて圧電振動片３を固定することができるため、圧電振動片３をスムーズに駆動することができる。
【００３１】
また、接着剤４は、圧電基板３１の平面視にて、ボンディングパッド３２２、３３２の間に位置している。すなわち、接着剤４が電極部３２１、３３１が形成された領域に位置していないため、接着剤４によって圧電振動片３の駆動が阻害されるのを防止することができる。
接着剤４の大きさとしては、特に限定されないが、ｙ軸方向の長さ（最大長さ）ｌが電極部３２１、３３１のｙ軸方向の長さＬよりも短いのが好ましい。すなわちｌ＜Ｌなる関係を満足するのが好ましい。
【００３２】
圧電振動片３は、圧電基板３１にｙ軸方向（結晶軸で言えば、前記Ｚ’軸方向）の応力が加わると、周波数がシフトし、所望の周波数特性が得られなくなる。このような応力が加わる原因の１つとして、圧電基板３１の熱膨張が挙げられる。圧電基板３１と、この圧電基板３１に接合された接着剤４の線膨張係数は互いに異なるため、これらが同一温度下に置かれれば、いずれか一方が他方の膨張を阻害し、これにより、圧電基板３１に前述したような応力が加わる（熱歪みが生じる）。
【００３３】
そこで、ｌ＜Ｌなる関係を満足することにより、接着剤４のｙ軸方向の長さを比較的短くすることができ、圧電基板３１の熱膨張によって、圧電基板３１にｙ軸方向の応力が加わるのを抑制することができる。その結果、環境温度に起因した圧電振動片３の周波数シフトを抑制でき、圧電振動子１の温度特性が向上する。
接着剤４のｙ軸方向長さｌの最小値としては、圧電振動片３を配線基板２１１に対して支持することができる強度を有していれば特に限定されない。
【００３４】
また、接着剤４は、ｙ軸方向において、電極部３２１、３３１の両端の間に全域が位置するように設けられている。これにより、より安定した状態で、圧電振動片３を配線基板２１１に固定することができる。
このような接着剤４としては、実質的に電気を流さない非導電性の接着剤を用いることが好ましい。これにより、不本意に、接着剤４を介して圧電振動子１が有する各種配線や端子同士が電気的に接続されるのを防止することができる。そのため、接着剤４の配設位置や配線パターンの自由度が向上する。
【００３５】
非導電性の接着剤としては、シリコーン系、ポリイミド系、エポキシ系等の各種接着剤を用いることができるが、これらの中でもシリコーン系の接着剤が好ましい。シリコーン系の接着剤は、比較的柔軟な接着剤である。そのため、シリコーン系の接着剤４を用いることにより、接着剤４が容易に伸縮し、熱膨張によって圧電基板３１に生じる応力を緩和することができる。その結果、環境温度に起因した圧電振動片３の周波数シフトを抑制できる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の圧電振動子の第２実施形態について説明する。
図４は、本発明の圧電振動子の第２実施形態を示す平面図、図５、図４中Ｂ−Ｂ線断面図である。
以下、第２実施形態の圧電振動子について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第２実施形態にかかる圧電振動子１Ａは、接着剤４の配置が異なる以外は、前述した第１実施形態の圧電振動子１と同様である。なお、図４および図５にて、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００３７】
図４および図５に示すように、本実施形態の圧電振動子１Ａでは、圧電基板３１の平面視（ｘ軸とｙ軸を含む平面視）にて、接着剤４は、ボンディングパッド３２２と重なり合う領域４１と、ボンディングパッド３３２と重なり合う領域４２とを有している。そして、導電性ワイヤー５１は、ボンディングパッド３２２の領域４１と重なり合う部位（領域４１の直上）に接合されている。これと同様に、導電性ワイヤー５２は、ボンディングパッド３３２の領域４２と重なり合う部位（領域４２の直上）に接合されている。
【００３８】
導電性ワイヤー５１、５２をこのような位置でボンディングパッド３２２、３３２に接合することにより、導電性ワイヤー５１、５２をより確実にボンディングパッド３２２、３３２に接合することができる。
具体的には、導電性ワイヤー５１、５２を接続する方法であるワイヤーボンディング技術は、キャピラリ（図示せず）を超音波振動させながらキャピラリに挿通された導電性ワイヤーを目的部位に押し付けることにより、導電性ワイヤーを目的部位に接合する。そのため、目的部位が何らかの部材によって支持（固定）されていないと、導電性ワイヤーを目的部位に押し付ける力が弱くなり、超音波振動を効率的に伝達することができず、導電性ワイヤーと目的部位の接合強度が低下する。
【００３９】
そこで、本実施形態のように、ボンディングパッド３２２の領域４１と重なり合う部位にて導電性ワイヤー５１を接続することにより、ボンディングパッド３２２と導電性ワイヤー５１とを高い接合強度で接合することができる。ボンディングパッド３３２と導電性ワイヤー５２との接合についても同様である。
以上のような第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００４０】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の圧電振動子の第３実施形態について説明する。
図６は、本発明の圧電振動子の第３実施形態を示す平面図、図７は、図６中Ｃ−Ｃ線断面図、図８は、図７に示す突出部の機能を説明するための図である。
以下、第３実施形態の圧電振動子について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第３実施形態にかかる圧電振動子１Ｂは、配線基板２１１が２つの突出部２１１ｃ、２１１ｄを有する以外は、前述した第１実施形態の圧電振動子１と同様である。なお、図６、図７および図８にて、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００４１】
図６および図７に示すように、本実施形態の圧電振動子１Ｂでは、配線基板２１１が、その上面（パッケージ２の内側に臨む面）から突出する２つの突出部２１１ｃ、２１１ｄを有している。
突出部２１１ｃは、頂面が圧電基板３１の下面３１２と平行な突起である。このような突出部２１１ｃは、圧電基板３１の平面視（ｘ軸とｙ軸を含む平面視）にて、ボンディングパッド３２２の少なくとも一部と重なり合うように設けられている。また、突出部２１１ｃは、自然状態では、圧電振動片３と接触していない。そして、ボンディングパッド３２２の突出部２１１ｃと重なり合っている部位に導電性ワイヤー５１が接合されている。
【００４２】
同様に、突出部２１１ｄは、頂面が圧電基板３１の下面３１２と平行な突起である。このような突出部２１１ｄは、圧電基板３１の平面視にて、ボンディングパッド３３２の少なくとも一部と重なり合うように設けられている。また、突出部２１１ｄは、自然状態では、圧電振動片３と接触していない。そして、ボンディングパッド３３２の突出部２１１ｄと重なり合っている部位に導電性ワイヤー５２が接合されている。
【００４３】
このような構成とすることにより、導電性ワイヤー５１、５２をより確実にボンディングパッド３２２、３３２に接合することができるとともに、駆動時における圧電振動片３とパッケージ２の接触を防止することができる。具体的には、自然状態では、図８（ａ）に示すように、接着剤４に支持された圧電基板３１は、突出部２１１ｃ、２１１ｄと離間しているが、前記の第２実施形態で述べたワイヤーボンディング技術を用いて、導電性ワイヤー５１をボンディングパッド３２２に接合する際には、キャピラリによって押さえ付けられることによって、図８（ｂ）に示すように、接着剤４の変形を伴いながら圧電基板３１が突出部２１１ｃと接触するよう変位する。
【００４４】
圧電基板３１は、突出部２１１ｃに接触すると、それ以上の変位が規制されるため、突出部２１１ｃが圧電基板３１のボンディングパッド３２２が形成された部位を支持する枕木のような役割を果たし、前述した第２実施形態と同様の理由により、導電性ワイヤー５１をボンディングパッド３２２により強固に接合することができる。突出部２１１ｄについても、突出部２１１ｃと同様の効果を発揮する。
【００４５】
突出部２１１ｃ、２１１ｄと圧電基板３１の下面３１２との離間距離としては、特に限定されないが、２０μｍ以下であるのが好ましい。これにより、導電性ワイヤー５１、５２をボンディングパッド３２２、３３２に接合する際の、圧電基板３１の変位に伴う接着剤４の変形量を小さくすることができるため、接着剤４の破壊や、圧電振動片３の接着剤４からの離脱等を防止することができる。
以上のような第３実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００４６】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の圧電振動子の第４実施形態について説明する。
図９は、本発明の圧電振動子の第４実施形態を示す平面図、図１０は、図９中Ｄ−Ｄ線断面図、図１１は、図９に示す圧電振動子の変形例を示す平面図である。
以下、第４実施形態の圧電振動子について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００４７】
本発明の第４実施形態にかかる圧電振動子１Ｃは、接着剤４の位置および配線基板２１１が突出部２１１ｅを有する以外は、前述した第１実施形態の圧電振動子１と同様である。なお、図９、図１０および図１１にて、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図９および図１０に示すように、本実施形態の圧電振動子１Ｃでは、圧電基板３１の平面視にて、接着剤４がボンディングパッド３２２の少なくとも一部と重なるように、圧電基板３１の１つの角部（図９中の右上に位置する角部）に設けられている。そして、導電性ワイヤー５１が、ボンディングパッド３２２の接着剤４と重なり合う部位に接合されている。このような構成とすることにより、前述した第２実施形態と同様の理由から、ワイヤーボンディング技術によって、導電性ワイヤー５１をボンディングパッド３２２に対して強固に接合することができる。その結果、圧電振動子１の信頼性が向上する。
【００４８】
また、図９および図１０に示すように、本実施形態の圧電振動子１Ｃでは、配線基板２１１が、その上面（パッケージ２の内側に臨む面）から突出する突出部２１１ｅを有している。突出部２１１ｅは、頂面が圧電基板３１の下面３１２と平行な突起である。このような突出部２１１ｅは、圧電基板３１の平面視（ｘ軸とｙ軸を含む平面視）にて、ボンディングパッド３３２の少なくとも一部と重なり合うように設けられている。また、突出部２１１ｅは、自然状態では、圧電振動片３と接触していない。
【００４９】
そして、ボンディングパッド３３２の突出部２１１ｅと重なり合っている部位に導電性ワイヤー５２が接合されている。このような構成とすることにより、前述した第３実施形態と同様の理由から、ワイヤーボンディング技術によって、導電性ワイヤー５２をボンディングパッド３３２に対して強固に接合することができる。
なお、本実施形態では、接着剤４が圧電基板３１の１つの角部付近に位置している形態について説明したが、これに限定されず、例えば、図１１に示すように、ｙ軸方向の中央部に位置するような形態であってもよい。また、本実施形態では、接着剤４がボンディングパッド３２２に対応するように設けられ、突出部２１１ｅがボンディングパッド３３２に対応するように設けられた形態について説明したが、この逆であってもよい。
以上のような第４実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００５０】
次いで、本発明の発振器について説明する。
図１２は、本発明の発振器の好適な実施形態を示す平面図、図１３は、図１２中のＥ−Ｅ線断面図である。
図１２および図１３に示すように、発振器６は、パッケージ７と、パッケージ７に収容された圧電振動片３およびＩＣチップ８と、圧電振動片３をパッケージ７に固定する接着剤４とを有している。以下、発振器６の各構成について説明するが、圧電振動片３および接着剤４については、第１実施形態で述べた構成と同様であるため、その説明を省略する。なお、圧電振動片３および接着剤４の構成として、前述した第２実施形態〜第４実施形態のいずれかの構成を用いることもできる。
【００５１】
パッケージ７は、箱状のベース７１と、ベース７１の開口を塞ぐように設けられたリッド７２とを有している。ベース７１は、圧電振動片３およびＩＣチップ８が固定された配線基板（基板）７１１と、枠状の枠部材７１２とが積層して構成されている。
配線基板７１１は、例えば絶縁性のセラミック基板に電極、端子等が形成されて構成される。このような配線基板７１１には、その上面（パッケージ７内に臨む面）の中央部に開放する凹部７１１ａが形成されている。そして、凹部７１１ａの底面に、接着剤４を介して圧電振動片３が、接着剤９を介してＩＣチップ８がそれぞれ固定されている。
【００５２】
特に本実施形態の発振器６では、圧電振動片３とＩＣチップ８とが厚さ方向（Ｚ軸方向）に互いに重なり合うことなく配置されているため、発振器６の小型化（薄型化）を図ることができる。
また、配線基板７１１は、その上面であって凹部７１１ａの周囲に４つのＩＣ接続端子１０１〜１０４を有している。これら４つのＩＣ接続端子１０１〜１０４は、例えば、配線基板７１１を貫通するように形成された導電スルーホール等の層内配線（図示せず）によって、パッケージ７の外部に引き出されている。
【００５３】
枠部材７１２は、圧電振動片３およびＩＣチップ８の周囲を囲むように設けられている。この枠部材７１２は、例えば枠状のセラミックシート（セラミックグリーンシート）を複数枚積層した状態で焼成することにより形成することができる。
リッド７２は、例えば金属製である。このようなリッド７２は、枠部材７１２上に形成され、例えば鉄−ニッケル−コバルト（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｋｏ）合金で構成されたシーリング７３を介してベース７１にシーム溶接されている。これにより、パッケージ７内の圧電振動片３およびＩＣチップ８が気密に封止される。なお、パッケージ７内は、真空であってもよいし、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスが充填されていてもよい。
【００５４】
本実施形態のＩＣチップ８は、圧電振動片３を駆動（発振）させる回路と、発振器６の外部出力信号を生成する回路とを有している。また、ＩＣチップ８は、外部に露出するように形成された６つの電極パッド８１、８２、８３、８４、８５および８６を有している。これらのうち電極パッド８１、８２が圧電振動片３を駆動させる回路から引き出されており、電極パッド８３、８４、８５および８６が外部出力信号を生成する回路から引き出されている。
電極パッド８３、８４、８５、８６は、導電性ワイヤー５３、５４、５５、５６を介してＩＣ接続端子１０１、１０２、１０３、１０４に電気的に接続されている。
【００５５】
電極パッド８１は、導電性ワイヤー５１を介して、直接、圧電振動片３のボンディングパッド３２２に電気的に接続されている。これと同様に、電極パッド８２は、導電性ワイヤー５２を介して、直接、ボンディングパッド３３２に電気的に接続されている。このように、ボンディングパッド３２２、３３２と電極パッド８１、８２とが直接、導電性ワイヤー５１、５２を介して接続されることにより、ボンディングパッド３２２、３３２および電極パッド８１、８２間の配線長さをより短くすることができ、配線抵抗を小さくすることができるため、圧電振動片３の駆動の省電力化を図ることもできる。
【００５６】
上記実施形態で説明した発振器は、以下の変形例として実施することも可能である。
図１４は、本発明の発振器の他の実施形態を示す平面図である。
図１４に示す発振器６Ａは、ボンディングパッド３２２、３３２と電極パッド８１、８２との接続方法異なる以外は、前述した発振器６と同様である。なお、図１４にて、前述した発振器６と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００５７】
図１４に示す発振器６Ａでは、配線基板７１１が、その上面に形成された接続用配線１０５、１０６を有している。そして、接続用配線１０５は、導電性ワイヤー５１を介してボンディングパッド３２２に接続されており、導電性ワイヤー５７を介して電極パッド８１に接続されている。同様に、接続用配線１０６は、導電性ワイヤー５２を介してボンディングパッド３３２に接続されており、導電性ワイヤー５８を介して電極パッド８２に接続されている。
【００５８】
このような構成とすることにより、発振器６Ａの製造段階の途中にて、圧電振動片３の振動特性を検査するのが容易となる。すなわち、発振器６Ａの製造方法として、まず、ベース７１を用意し、次いで、容易したベース７１に接着剤４を介して圧電振動片３を固定し、次いで導電性ワイヤー５１、５２によってボンディングパッド３２２、３３２と接続用配線１０５、１０６とを接続する。この段階にて、テスターを接続用配線１０５、１０６に接続することにより、簡単に圧電振動片３の周波数特性を検査することができる。そして、当該検査によって周波数特性が規定値内のものに関しては、ＩＣチップ８の搭載およびリッド７２による封止を行えばよいし、規定値外のものに関しては、破棄等すればよい。
【００５９】
以上、本発明の圧電振動子および発振器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、圧電振動片が平板状（上面および下面がともに略平坦面）の圧電基板を有する形態について説明したが、圧電振動片としては、これに限定されず、例えばメサ型や逆メサ型であってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ‥‥圧電振動子２‥‥パッケージ２１‥‥ベース２１１‥‥配線基板２１１ａ、２１１ｂ‥‥接続端子２１１ｃ、２１１ｄ、２１１ｅ‥‥突出部２１２‥‥枠部材２２‥‥リッド２３‥‥シーリング３‥‥圧電振動片３１‥‥圧電基板３１１‥‥上面（第１の面）３１２‥‥下面（第２の面）３２‥‥励振電極（第１の励振電極）３２１‥‥電極部（第１の電極部）３２２‥‥ボンディングパッド（第１の端子）３２３‥‥配線３３‥‥励振電極（第２の励振電極）３３１‥‥電極部（第２の電極部）３３２‥‥ボンディングパッド（第２の端子）３３３‥‥配線４‥‥接着剤４１、４２‥‥領域５１〜５８‥‥導電性ワイヤー６、６Ａ‥‥発振器７‥‥パッケージ７１‥‥ベース７１１‥‥配線基板（基板）７１１ａ‥‥凹部７１２‥‥枠部材７２‥‥リッド７３‥‥シーリング８‥‥ＩＣチップ８１〜８６‥‥電極パッド９‥‥接着剤１０１〜１０４‥‥ＩＣ接続端子１０５、１０６‥‥接続用配線

【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
圧電振動片と、
前記圧電振動片を前記配線基板に固定する接着剤とを有し、
前記圧電振動片は、厚み滑り振動をする圧電基板と、該圧電基板に設けられた一対の励振電極とを有し、
前記一対の励振電極は、それぞれ、導電性ワイヤーによって前記配線基板に電気的に接続されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
前記一対の励振電極のうちの一方の励振電極は、前記圧電基板の一方の主面である第１の面に形成された第１の電極部と、前記第１の面に形成され、前記第１の電極部と電気的に接続された第１の端子とを有し、他方の励振電極は、前記圧電基板の前記第１の面と反対側の第２の面に、前記圧電基板を介して前記第１の電極部と対向するように形成された第２の電極部と、前記第１の面に形成され、前記第２の電極部と電気的に接続された第２の端子とを有し、前記第１の端子および前記第２の端子が、それぞれ、前記導電性ワイヤーによって前記配線基板に電気的に接続されている請求項１に記載の圧電振動子。
【請求項３】
前記圧電基板の平面視にて直交する２軸を第１軸および第２軸としたとき、前記第１の端子および第２の端子は、前記第１の面の前記第１軸方向の一端部に設けられているとともに前記第２軸方向に離間して設けられており、
前記接着剤は、前記第２の面の前記第１軸方向の前記第１の端子および前記第２の端子側の端部にて前記圧電振動片を前記配線基板に固定している請求項２に記載の圧電振動子。
【請求項４】
前記接着剤の前記第２軸方向での長さをｌとし、前記第１の電極部および前記第２の電極部の前記第２軸方向での長さをＬとしたとき、ｌ＜Ｌの関係を満足する請求項３に記載の圧電振動子。
【請求項５】
前記接着剤は、前記圧電基板の平面視にて、前記第１の端子と前記第２の端子の間に位置している請求項２ないし４のいずれかに記載の圧電振動子。
【請求項６】
前記接着剤は、前記圧電基板の平面視にて、前記第１の端子および前記第２の端子と重なり合う部位を有し、
前記第１の端子と前記配線基板とを接続する前記導電性ワイヤーは、前記第１の端子の前記接着剤と重なり合っている部位にて前記第１の端子と接続されており、
前記第２の端子と前記配線基板とを接続する前記導電性ワイヤーは、前記第２の端子の前記接着剤と重なり合っている部位にて前記第２の端子と接続されている請求項２ないし５のいずれかに記載の圧電振動子。
【請求項７】
前記配線基板は、前記圧電基板の平面視にて、前記第１の端子の前記導電性ワイヤーが接続された部位を含むように前記圧電基板側に突出した突出部および前記第２の端子の前記導電性ワイヤーが接続された部位を含むように前記圧電基板側に突出した突出部の少なくとも一方を有している請求項２ないし６のいずれかに記載の圧電振動子。
【請求項８】
前記突出部と前記圧電基板との離間距離は、２０μｍ以下である請求項７に記載の圧電振動子。
【請求項９】
基板と、
圧電振動片と、
前記圧電振動片を前記基板に固定する接着剤と、
前記基板に搭載され、前記圧電振動片を駆動する回路素子とを有し、
前記圧電振動片は、厚み滑り振動をする圧電基板と、該圧電基板に設けられた一対の励振電極とを有し、
前記一対の励振電極は、それぞれ、導電性ワイヤーによって直接または間接的に前記回路素子に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
【請求項１０】
前記回路素子は、前記基板の平面視にて、前記圧電振動片と重ならないように設けられている請求項９に記載の発振器。
【請求項１１】
前記回路素子と前記圧電振動片は、同一空間内に収容されている請求項９または１０に記載の発振器。
【請求項１２】
前記一対の励振電極は、それぞれ、前記導電性ワイヤーによって直接、前記回路素子に接続されている請求項９ないし１１のいずれかに記載の発振器。
【請求項１３】
前記一対の励振電極は、それぞれ、前記配線基板に設けられ、前記導電性ワイヤーが接続された配線を介して前記発振回路に接続されている請求項９ないし１２のいずれかに記載の発振器。

【図１】