圧電振動子及び圧電発振器
【課題】 圧電振動素子の大きさの影響を受けずに製造を容易とする。
【解決手段】 平面視四角形の容器体１０の一方の主面に設けられた凹部１３内に設けられている搭載パッド１４と圧電振動素子２０に設けられている励振電極２２と接続する引回しパターン２３とが導電性接着材Ｄで接合され、平面視四角形状の蓋体３０で容器体１０の凹部１３を気密封止した圧電振動子１００であって、圧電振動素子２０に設けられている引回しパターン２３が、圧電振動素子２０の両主面にのみ形成されている。
【解決手段】 平面視四角形の容器体１０の一方の主面に設けられた凹部１３内に設けられている搭載パッド１４と圧電振動素子２０に設けられている励振電極２２と接続する引回しパターン２３とが導電性接着材Ｄで接合され、平面視四角形状の蓋体３０で容器体１０の凹部１３を気密封止した圧電振動子１００であって、圧電振動素子２０に設けられている引回しパターン２３が、圧電振動素子２０の両主面にのみ形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に用いられる圧電振動子及び圧電発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子機器に用いられる表面実装可能な圧電振動子として、例えば、水晶振動子が用いられている。この水晶振動子は、凹部を有する絶縁材料からなる容器体に水晶振動素子が搭載された状態で絶縁材料又は金属材料からなる蓋体で気密封止した構造のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来から用いられている水晶振動子において、水晶振動素子の構成が、水晶板と、その両主面に設けられる励振電極と、これら励振電極と通電するために水晶板の一方の端部に設けられる引回しパターンとから構成されている。
これら引回しパターンは、２つ一対で設けられるのもので、一方の引回しパターンは、一方の主面に設けられた励振電極と接続しており、水晶板の一方の端部における片方の隅部まで引回されている。他方の引回しパターンは、他方の主面に設けられた励振電極と接続しており、水晶板の一方の端部における別の隅部まで引回されている。
それぞれの引回しパターンは、隅部において水晶板の両主面に対向するように引回されているために、水晶板の側面にも設けられていた。
【０００４】
このような水晶振動素子を製造する場合、まず、水晶ウェハにフォトリソなどの手法を用いて複数の水晶振動素子となる水晶板の外形位置に励振電極の形状や引回しパターンを形成する。この際、水晶ウェハに電解メッキ、無電解メッキ、スパッタ、蒸着などにより金属膜を水晶ウェハに成膜し、これに水晶板の外形形状となる位置に合わせて励振電極及び引回しパターンとなる部分にレジストを塗布する。その後、エッチングを行って露出する金属膜を除去した後にレジストを除去して励振電極と引回しパターンとを水晶ウェハの両主面に形成する。各水晶板に個片化した後に、水晶板にマスクを施し、引回しパターンの一部である水晶板の側面に蒸着やスパッタなどで金属膜を形成して引回しパターンを完成させる。
【０００５】
このように、従来から用いられている水晶振動素子は、電子機器の小型化に伴って小型化される傾向にあり、例えば、水晶振動子の容器体サイズが長さ２．０ｍｍ、幅１．６ｍｍの大きさであれば、これよりも小さなサイズで製造しなければならない。
したがって、容器体サイズが小さくなればなるほど水晶振動素子の大きさも小さく製造しなければならないこととなる。また、例えば、１つの容器体に２つの凹部が設けられた構造の圧電発振器においても同様である。例えば、容器体の同一平面上に２つの凹部が形成される場合や、両主面に凹部がそれぞれ形成される圧電発振器の場合も小型化が進んでおり、これらに搭載される、例えば、水晶振動素子も小型化が要求されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０６７７９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、水晶振動子及び水晶発振器に用いられる水晶振動素子を小さくするにつれて、水晶板に設ける励振電極が小さくなるために、水晶板の側面に引回しパターンの一部を形成するのは、マスキングの精度を高くしなければならず、作業性が悪くなることが考えられる。これにより、不良の多発や歩留まりの悪化が起こることが懸念される。
例えば、所定のパターンが施されたマスクを備えたホルダーからなる治具に容器体をつめなおす必要があるため、生産性が悪くなる。
また、水晶板が小さいためにハンドリングが悪く、水晶板の側面に引回しパターンの一部を形成するのが困難となってきている。
【０００８】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、圧電振動素子の大きさの影響を受けずに製造を容易とする圧電振動子及び圧電発振器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】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、容器体内に設けられた搭載パッドと圧電振動素子の励振電極と接続する引回しパターンとが接合され、蓋体で前記容器体を気密封止した圧電振動子であって、前記圧電振動素子の引回しパターンが、前記圧電振動素子の両主面にのみ形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、この圧電振動子が、前記搭載パッドと引回しパターンとを接合する導電性接着材を備え、前記導電性接着材が、前記圧電振動素子の蓋体側を向く引回しパターンに接触するように前記搭載パッドと引回しパターンとを電気的かつ機械的に接合することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、１つの容器体に２つの凹部が設けられて、一方の凹部に圧電振動素子が搭載され、他方の凹部に発振回路を含む電子部品が搭載される圧電発振器であって、前記圧電振動素子の引回しパターンが前記圧電振動素子の両主面にのみ形成され、前記容器体の前記一方の凹部内に設けられた搭載パッドと圧電振動素子の励振電極と接続する引回しパターンとが接合されて構成されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、この圧電発振器が前記搭載パッドと引回しパターンとを接合する導電性接着材を備え、該導電性接着材が、前記圧電振動素子の蓋体側を向く引回しパターンに接触するように前記搭載パッドと引回しパターンとを電気的かつ機械的に接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
このような圧電振動子によれば、圧電振動素子の側面に引回しパターンの一部を設ける必要がないために、圧電振動子の製造を容易にすることができる。
また、このような圧電発振器によれば、圧電振動素子の側面に引回しパターンの一部を設ける必要がないために、圧電発振器の製造を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、圧電振動素子を水晶振動素子として説明する。また、各実施形態において、同一構成要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
（第一の実施形態）
図１（ａ）は本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子に用いられる圧電振動素子の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は容器体の一例を示す斜視図である。図２（ａ）は搭載パッドに導電性接着材を塗布した状態を示す斜視図であり、（ｂ）は圧電振動素子を搭載した状態を示す斜視図であり、（ｃ）は圧電振動子の一例を示す斜視図である。図３は図２（ｃ）のＡ−Ａ断面図である。図４は水晶ウェハに励振電極及び引回しパターンを設けた状態の一例を示す斜視図である。図５はウェハの容器体となる部分に設けられた搭載パッドに導電性接着材を塗布した状態を示す部分斜視図である。図６は水晶振動素子を搭載した状態を示す斜視図である。図７は容器体となる部分が配列されたウェハと蓋体となるウェハとを接合した状態の一例を示す部分斜視図である。
【００１６】
図１〜図３に示すように、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子１００は、容器体１０と圧電振動素子である水晶振動素子２０と蓋体３０と導電性接着材Ｄとから主に構成されている。
【００１７】
容器体１０は、例えばガラス又は水晶からなり、図１（ｂ）に示すように、平面視四角形状で一方の主面に凹部１３を有しており、この凹部１３内に水晶振動素子２０を搭載するための搭載パッド１４が２つ一対で設けられている。
具体的には、容器体１０の凹部１３が設けられていない面を下、凹部１３が開口する面を上とした場合、凹部１３底面であって、四隅のうちの、例えば、短辺に沿って隣り合う２つの隅側にそれぞれ１つずつ搭載パッド１４が形成されて２つ一対となっている。
【００１８】
この搭載パッド１４は金属膜から成り、容器体１０の内部を介して容器体１０の下側の面１２に設けられた外部端子Ｇと電気的に接続されている。なお、２つの搭載パッド１４同士は、電気的に接続していない。
また、容器体１０の凹部１３が形成される主面１１にはメタライズ層（図示せず）が設けられており、蓋体３０（図２（ｃ）参照）の封止材（図示せず）と接合できるようになっている。
【００１９】
蓋体３０は、例えばガラス又は水晶からなり、図２（ｃ）及び図３に示すように、容器体１０に設けられた凹部１３を気密封止する役割を果たし、凹部１３内に水晶振動素子２０が搭載された後に容器体１０に接合される。この蓋体３０は、平面視四角形状で、金属材料で構成されている。
この蓋体３０の一方の主面に封止材（図視せず）が設けられており、容器体１０に設けられているメタライズ層（図示せず）と接合するようになっている。
なお、容器体１０と蓋体３０との接合には、封止材（図示せず）の材質により異なるが、シーム溶接、レーザー照射による接合、ハロゲンランプによる加熱接合など、封止材の材質に対応した接合方法を用いることができる。
【００２０】
水晶振動素子２０は、図１（ａ）及び図３に示すように、水晶板２１と励振電極２２と引回しパターン２３とから構成されている。
水晶板２１は、例えば、ＡＴカットの平面視四角形状となっており、水晶板２１の両主面の所定の位置に励振電極２２が設けられている。励振電極２２は、互いに向かい合うように設けられている。
【００２１】
図１（ａ）及び図２（ｂ）、図３に示すように、引回しパターン２３は、それぞれの励振電極２２に１つ設けられる。この引回しパターン２３は励振電極２２から水晶板２１の一方の端部側にある片方の隅部２３Ａまで達して設けられ、かつ、その裏側の隅部２３Ｂにも設けられ、隅部２３Ａ、２３Ｂで相対した状態となっている。しかし、水晶板２１も側面には引回しパターン２３は設けない。
そのため、同一極性で用いられる引回しパターン２３が、水晶板２１の一方の主面側に設けられる部分と他方の主面に設けられる部分とで電気的に接続していない状態となる。これらは後述するが導電性接着材Ｄを用いて容器体１０に搭載されるときに電気的に接続した状態となる。
【００２２】
また、同一極性で用いられる引回しパターン２３が、水晶板２１の一方の主面側に設けられる部分と他方の主面に設けられる部分とが隅部２３Ａ、２３Ｂで相対しているため、２つの引回しパターン２３は、それぞれ異なる別の隅部まで達するように設けられることとなる。これにより、後述する導電性接着材Ｄを用いて容器体１０に接合した際に、接合強度を従来と同様に維持することができる。
【００２３】
このような水晶振動素子２０は、例えば、以下のような工程で製造される。
水晶ウェハの両主面に金属膜を電解メッキ、無電解メッキ、スパッタ、蒸着により成膜する金属膜製膜工程を行う。
次に、水晶板２１の外形形状と対応させて励振電極２２及び引回しパターン２３となる位置にレジストを塗布するレジスト塗布工程を行う。
この状態で、エッチングを行い、レジストで覆われていない露出する金属膜を除去する金属膜除去工程を行う。
残ったレジストを除去して金属膜を露出させ（図４参照）、励振電極２２及び引回しパターン２３とするレジスト除去工程を行う。
この状態で、各水晶板２１に個片化して水晶振動素子２０を得る。
この工程からも解るように、水晶板２１の側面に引回しパターン２３の一部を設ける工程を不要としている。
【００２４】
なお、励振電極２２及び引回しパターン２３と同一形状となる貫通部を有する金属製マスク（図示せず）を水晶ウェハに重ねる工程を行い、その後、蒸着やスパッタ等により貫通部内に金属膜を形成し、重ねた金属製マスクを剥がすことで励振電極２２及び引回しパターン２３を設ける工程を行っても良い。
【００２５】
導電性接着材Ｄは、図２（ｂ）及び図５、図６に示すように、容器体１０の搭載パッド１４と水晶振動素子２０の隅部側の引回しパターン２３とを電気的かつ機械的に接合する際に用いられる。この導電性接着材Ｄは、容器体１０の搭載パッド１４に接着しつつ水晶振動素子２０の水晶板２１の隅部側の両主面に設けられる引回しパターン２３に接着することで、水晶振動素子２０を搭載パッド１４に接合した状態を維持させている。
【００２６】
導電性接着材Ｄと水晶振動素子２０の接合の関係について説明する。具体的には、図３に示すように、容器体１０の凹部１３の底面側を向く水晶振動素子２０の引回しパターン２３と容器体１０の搭載パッド１４とが導電性接着材Ｄで接合された状態となるが、容器体１０の開口側を向く水晶振動素子２０の引回しパターン２３にも導電性接着材Ｄが付いている状態となっている。
これにより、容器体１０の凹部１３の底面側を向く水晶振動素子２０の引回しパターン２３は、接合強度を維持する役割を果たす。
【００２７】
なお、図５に示すように、容器体１０が個片化されるまえのウェハの状態で導電性接着材Ｄを塗布し、この状態で、図６に示すように、水晶振動素子２０を容器体１０に搭載しても良い。その後、図７に示すように、蓋体３０が配列されたウェハを水晶振動素子２０が搭載されたウェハに接合して圧電振動子１００が配列されたウェハとする。このウェハをダイシング等により切断して個片化し、個々の圧電振動子１００とする。
なお、この場合、容器体１０が配列されたガラスからなるウェハと蓋体３０が配列されたガラスからなるウェハとを直接接合により接合しても良いし、容器体１０が配列された水晶からなるウェハと蓋体３０が配列された水晶からなるウェハとを直接接合により接合しても良い。
【００２８】
これにより、水晶振動素子２０の側面に引回しパターン２３の一部を設ける必要がないために、圧電振動子１００の製造を容易にすることができる。
言い換えれば、水晶振動素子２０の水晶板２１の側面にまで引回しパターン２３を設けなくても、圧電振動子１００としての機能を維持することができる。また、水晶板２１の側面に引回しパターン２３の一部を設けないために、マスキングや蒸着、スパッタのどの高精度かつ煩雑な作業がなくなり、水晶振動素子２０が小型化されても作業性を向上させることができる。
【００２９】
（第一の実施形態の変形例）
このような圧電振動子１００は、図示しないが、発振回路を備えた集積回路素子などが搭載された容器に接合して圧電発振器としても良いし、リードフレームを用いて発振回路を備えた集積回路素子を接合してモールド樹脂で外形を整えた圧電発振器としても良い。
【００３０】
（第二の実施形態）
図８（ａ）は本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器に用いられる容器体の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は容器体に圧電振動素子と集積回路素子とを搭載した状態を示す斜視図であり、（ｃ）は本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器を示す斜視図である。
【００３１】
図８に示すように、本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器２００は、主面に少なくとも２つの凹部１３Ａ、１３Ｂが設けられた容器体１０Ａと、一方の凹部１３Ａ内に搭載される圧電振動素子である水晶振動素子２０と、これら凹部１３Ａ、１３Ｂを気密封止する蓋体３０と、他方の凹部１３Ｂに搭載される発振回路を備えた集積回路素子４０とから主に構成されている。
【００３２】
本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器２００で用いられる容器体１０Ａは、例えば、同一平面内であって、一方の主面に２つの凹部１３Ａ、１３Ｂが設けられており、他方の主面には外部端子（図示せず）が設けられた構造となっている。
２つの凹部１３Ａ、１３Ｂのうち、一方の凹部１３Ａには水晶振動素子２０を搭載するための搭載パッド１４Ａが設けられ、他方の凹部１３Ｂには発振回路を有する集積回路素子４０を搭載するためのＩＣ用パッド１４Ｂが設けられている。なお、搭載パッド１４ＡはＩＣ用パッド１４Ｂの所定の部分と電気的に接続している。また、ＩＣ用パッド１４Ｂの所定の部分は、所定の外部端子と接続しており、実装基板（図示せず）より電圧を印加できるようになっている。
【００３３】
このような容器体１０Ａにおいても、第一の実施形態に係る圧電振動子１００で用いられる圧電振動素子２０と同様の水晶振動素子２０が用いられる。この水晶振動素子２０の引回しパターン２３は、前記したとおり、水晶振動素子２０の両主面にのみ形成されており、側面には設けられていない構造となっている。この水晶振動素子２０は、容器体１０Ａの一方の凹部１３Ａ内に設けられた搭載パッド１４Ａと水晶振動素子２０の励振電極２２と接続する引回しパターン２３とを導電性接着材Ｄにより接合して用いる。
【００３４】
これにより、水晶振動素子２０の側面に引回しパターン２３の一部を設ける必要がないために、圧電発振器２００の製造を容易にすることができる。
言い換えれば、水晶振動素子２０の水晶板２１の側面にまで引回しパターン２３を設けなくても、圧電発振器２００としての機能を維持することができる。また、水晶板２１の側面に引回しパターン２３の一部を設けないために、マスキングや蒸着、スパッタなどの高精度かつ煩雑な作業がなくなり、水晶振動素子２０が小型化されても作業性を向上させることができる。
【００３５】
（第二の実施形態の変形例）
このような圧電発振器２００は、図示しないが、容器体に設けられる凹部の側面が階段状に形成されている構造の発振器にも適用できる。例えば、凹部内の最も低い位置に発振回路を備えた集積回路素子を搭載し、階段状の側面の段差部分に水晶振動素子を搭載する構造で構成しても良い。つまり、凹部の中にさらに凹部を有した構造の容器体を用いることができる。
【００３６】
（第三の実施形態）
図９は、本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す断面図である。
図９に示すように、本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器２０１は、両主面に凹部１３Ｃ、１３Ｄが設けられた容器体１０Ｂと、一方の凹部１３Ｃ内に搭載される圧電振動素子である水晶振動素子２０と、この凹部１３Ｃを気密封止する蓋体３０と、他方の凹部１３Ｄに搭載される発振回路を備えた集積回路素子４０とから主に構成されている。
【００３７】
このような容器体１０Ｂにおいても、第一の実施形態に係る圧電振動子１００で用いられる圧電振動素子２０と同様の水晶振動素子２０が用いられる。この水晶振動素子２０の引回しパターン２３は、前記したとおり、水晶振動素子２０の両主面にのみ形成されており、側面には設けられていない構造となっている。この水晶振動素子２０は、容器体１０Ｂの一方の凹部１３Ｃ内に設けられた搭載パッド１４Ｃと水晶振動素子２０の励振電極２２と接続する引回しパターン２３とを導電性接着材Ｄにより接合して用いる。
【００３８】
これにより、水晶振動素子２０の側面に引回しパターン２３の一部を設ける必要がないために、圧電発振器２０１の製造を容易にすることができる。
言い換えれば、水晶振動素子２０の水晶板２１の側面にまで引回しパターン２３を設けなくても、圧電発振器２０１としての機能を維持することができる。また、水晶板２１の側面に引回しパターン２３の一部を設けないために、マスキングや蒸着、スパッタなどの高精度かつ煩雑な作業がなくなり、水晶振動素子２０が小型化されても作業性を向上させることができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、圧電振動素子としてセラミック等の圧電材料を用いることもできる。また、圧電振動素子が音叉型の形状となっていても良いし、励振振動させる部分を凹ませた形状や凸状に厚みを持たせた形状としても良いし、縁部分をベベル加工、プラノコンベックス加工、バイコンベックス加工を施した形状となっていても良い。
また、容器体と蓋体との接合には、前記した方法以外の接合方法を用いることができる。例えば、容器体と蓋体との材質が同一材料の場合、例としてガラスを用いた場合、容器体と蓋体とを直接接合により接合しても良いし、容器体又は蓋体のいずれか一方にアルミニウムからなる接合膜を設け、陽極接合により接合しても良い。
また、励振電極や引回しパターンは、金属膜であればよく、従来周知の金属材料を用いることができる。例えば、下地に、Ｔｉ、Ｃｒなどを用い、下地の上にＡｕなどを設けた構成としても良い。
さらに、平板状の基板に圧電振動素子が搭載され凹部を有する蓋体で気密封止した構造の圧電振動子又は圧電発振器としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）は本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子に用いられる圧電振動素子の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は容器体の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は搭載パッドに導電性接着材を塗布した状態を示す斜視図であり、（ｂ）は圧電振動素子を搭載した状態を示す斜視図であり、（ｃ）は圧電振動子の一例を示す斜視図である。
【図３】図２（ｃ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】水晶ウェハに励振電極及び引回しパターンを設けた状態の一例を示す斜視図である。
【図５】ウェハの容器体となる部分に設けられた搭載パッドに導電性接着材を塗布した状態を示す部分斜視図である。
【図６】水晶振動素子を搭載した状態を示す斜視図である。
【図７】容器体となる部分が配列されたウェハと蓋体となるウェハとを接合した状態の一例を示す部分斜視図である。
【図８】（ａ）は本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器に用いられる容器体の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は容器体に圧電振動素子と集積回路素子とを搭載した状態を示す斜視図であり、（ｃ）は本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器を示す斜視図である。
【図９】本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００ 圧電振動子
２００、２０１ 圧電発振器
１０、１０Ａ、１０Ｂ 容器体
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ 凹部
１４、１４Ａ、１４Ｃ 搭載パッド
１４Ｂ、１４Ｄ ＩＣ用パッド
２０ 水晶振動素子（圧電振動素子）
２１ 水晶板
２２ 励振電極
２３ 引回しパターン
３０ 蓋体
４０ 集積回路素子
Ｄ 導電性接着材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に用いられる圧電振動子及び圧電発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子機器に用いられる表面実装可能な圧電振動子として、例えば、水晶振動子が用いられている。この水晶振動子は、凹部を有する絶縁材料からなる容器体に水晶振動素子が搭載された状態で絶縁材料又は金属材料からなる蓋体で気密封止した構造のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来から用いられている水晶振動子において、水晶振動素子の構成が、水晶板と、その両主面に設けられる励振電極と、これら励振電極と通電するために水晶板の一方の端部に設けられる引回しパターンとから構成されている。
これら引回しパターンは、２つ一対で設けられるのもので、一方の引回しパターンは、一方の主面に設けられた励振電極と接続しており、水晶板の一方の端部における片方の隅部まで引回されている。他方の引回しパターンは、他方の主面に設けられた励振電極と接続しており、水晶板の一方の端部における別の隅部まで引回されている。
それぞれの引回しパターンは、隅部において水晶板の両主面に対向するように引回されているために、水晶板の側面にも設けられていた。
【０００４】
このような水晶振動素子を製造する場合、まず、水晶ウェハにフォトリソなどの手法を用いて複数の水晶振動素子となる水晶板の外形位置に励振電極の形状や引回しパターンを形成する。この際、水晶ウェハに電解メッキ、無電解メッキ、スパッタ、蒸着などにより金属膜を水晶ウェハに成膜し、これに水晶板の外形形状となる位置に合わせて励振電極及び引回しパターンとなる部分にレジストを塗布する。その後、エッチングを行って露出する金属膜を除去した後にレジストを除去して励振電極と引回しパターンとを水晶ウェハの両主面に形成する。各水晶板に個片化した後に、水晶板にマスクを施し、引回しパターンの一部である水晶板の側面に蒸着やスパッタなどで金属膜を形成して引回しパターンを完成させる。
【０００５】
このように、従来から用いられている水晶振動素子は、電子機器の小型化に伴って小型化される傾向にあり、例えば、水晶振動子の容器体サイズが長さ２．０ｍｍ、幅１．６ｍｍの大きさであれば、これよりも小さなサイズで製造しなければならない。
したがって、容器体サイズが小さくなればなるほど水晶振動素子の大きさも小さく製造しなければならないこととなる。また、例えば、１つの容器体に２つの凹部が設けられた構造の圧電発振器においても同様である。例えば、容器体の同一平面上に２つの凹部が形成される場合や、両主面に凹部がそれぞれ形成される圧電発振器の場合も小型化が進んでおり、これらに搭載される、例えば、水晶振動素子も小型化が要求されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０６７７９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、水晶振動子及び水晶発振器に用いられる水晶振動素子を小さくするにつれて、水晶板に設ける励振電極が小さくなるために、水晶板の側面に引回しパターンの一部を形成するのは、マスキングの精度を高くしなければならず、作業性が悪くなることが考えられる。これにより、不良の多発や歩留まりの悪化が起こることが懸念される。
例えば、所定のパターンが施されたマスクを備えたホルダーからなる治具に容器体をつめなおす必要があるため、生産性が悪くなる。
また、水晶板が小さいためにハンドリングが悪く、水晶板の側面に引回しパターンの一部を形成するのが困難となってきている。
【０００８】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、圧電振動素子の大きさの影響を受けずに製造を容易とする圧電振動子及び圧電発振器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】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、容器体内に設けられた搭載パッドと圧電振動素子の励振電極と接続する引回しパターンとが接合され、蓋体で前記容器体を気密封止した圧電振動子であって、前記圧電振動素子の引回しパターンが、前記圧電振動素子の両主面にのみ形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、この圧電振動子が、前記搭載パッドと引回しパターンとを接合する導電性接着材を備え、前記導電性接着材が、前記圧電振動素子の蓋体側を向く引回しパターンに接触するように前記搭載パッドと引回しパターンとを電気的かつ機械的に接合することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、１つの容器体に２つの凹部が設けられて、一方の凹部に圧電振動素子が搭載され、他方の凹部に発振回路を含む電子部品が搭載される圧電発振器であって、前記圧電振動素子の引回しパターンが前記圧電振動素子の両主面にのみ形成され、前記容器体の前記一方の凹部内に設けられた搭載パッドと圧電振動素子の励振電極と接続する引回しパターンとが接合されて構成されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、この圧電発振器が前記搭載パッドと引回しパターンとを接合する導電性接着材を備え、該導電性接着材が、前記圧電振動素子の蓋体側を向く引回しパターンに接触するように前記搭載パッドと引回しパターンとを電気的かつ機械的に接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
このような圧電振動子によれば、圧電振動素子の側面に引回しパターンの一部を設ける必要がないために、圧電振動子の製造を容易にすることができる。
また、このような圧電発振器によれば、圧電振動素子の側面に引回しパターンの一部を設ける必要がないために、圧電発振器の製造を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、圧電振動素子を水晶振動素子として説明する。また、各実施形態において、同一構成要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
（第一の実施形態）
図１（ａ）は本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子に用いられる圧電振動素子の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は容器体の一例を示す斜視図である。図２（ａ）は搭載パッドに導電性接着材を塗布した状態を示す斜視図であり、（ｂ）は圧電振動素子を搭載した状態を示す斜視図であり、（ｃ）は圧電振動子の一例を示す斜視図である。図３は図２（ｃ）のＡ−Ａ断面図である。図４は水晶ウェハに励振電極及び引回しパターンを設けた状態の一例を示す斜視図である。図５はウェハの容器体となる部分に設けられた搭載パッドに導電性接着材を塗布した状態を示す部分斜視図である。図６は水晶振動素子を搭載した状態を示す斜視図である。図７は容器体となる部分が配列されたウェハと蓋体となるウェハとを接合した状態の一例を示す部分斜視図である。
【００１６】
図１〜図３に示すように、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子１００は、容器体１０と圧電振動素子である水晶振動素子２０と蓋体３０と導電性接着材Ｄとから主に構成されている。
【００１７】
容器体１０は、例えばガラス又は水晶からなり、図１（ｂ）に示すように、平面視四角形状で一方の主面に凹部１３を有しており、この凹部１３内に水晶振動素子２０を搭載するための搭載パッド１４が２つ一対で設けられている。
具体的には、容器体１０の凹部１３が設けられていない面を下、凹部１３が開口する面を上とした場合、凹部１３底面であって、四隅のうちの、例えば、短辺に沿って隣り合う２つの隅側にそれぞれ１つずつ搭載パッド１４が形成されて２つ一対となっている。
【００１８】
この搭載パッド１４は金属膜から成り、容器体１０の内部を介して容器体１０の下側の面１２に設けられた外部端子Ｇと電気的に接続されている。なお、２つの搭載パッド１４同士は、電気的に接続していない。
また、容器体１０の凹部１３が形成される主面１１にはメタライズ層（図示せず）が設けられており、蓋体３０（図２（ｃ）参照）の封止材（図示せず）と接合できるようになっている。
【００１９】
蓋体３０は、例えばガラス又は水晶からなり、図２（ｃ）及び図３に示すように、容器体１０に設けられた凹部１３を気密封止する役割を果たし、凹部１３内に水晶振動素子２０が搭載された後に容器体１０に接合される。この蓋体３０は、平面視四角形状で、金属材料で構成されている。
この蓋体３０の一方の主面に封止材（図視せず）が設けられており、容器体１０に設けられているメタライズ層（図示せず）と接合するようになっている。
なお、容器体１０と蓋体３０との接合には、封止材（図示せず）の材質により異なるが、シーム溶接、レーザー照射による接合、ハロゲンランプによる加熱接合など、封止材の材質に対応した接合方法を用いることができる。
【００２０】
水晶振動素子２０は、図１（ａ）及び図３に示すように、水晶板２１と励振電極２２と引回しパターン２３とから構成されている。
水晶板２１は、例えば、ＡＴカットの平面視四角形状となっており、水晶板２１の両主面の所定の位置に励振電極２２が設けられている。励振電極２２は、互いに向かい合うように設けられている。
【００２１】
図１（ａ）及び図２（ｂ）、図３に示すように、引回しパターン２３は、それぞれの励振電極２２に１つ設けられる。この引回しパターン２３は励振電極２２から水晶板２１の一方の端部側にある片方の隅部２３Ａまで達して設けられ、かつ、その裏側の隅部２３Ｂにも設けられ、隅部２３Ａ、２３Ｂで相対した状態となっている。しかし、水晶板２１も側面には引回しパターン２３は設けない。
そのため、同一極性で用いられる引回しパターン２３が、水晶板２１の一方の主面側に設けられる部分と他方の主面に設けられる部分とで電気的に接続していない状態となる。これらは後述するが導電性接着材Ｄを用いて容器体１０に搭載されるときに電気的に接続した状態となる。
【００２２】
また、同一極性で用いられる引回しパターン２３が、水晶板２１の一方の主面側に設けられる部分と他方の主面に設けられる部分とが隅部２３Ａ、２３Ｂで相対しているため、２つの引回しパターン２３は、それぞれ異なる別の隅部まで達するように設けられることとなる。これにより、後述する導電性接着材Ｄを用いて容器体１０に接合した際に、接合強度を従来と同様に維持することができる。
【００２３】
このような水晶振動素子２０は、例えば、以下のような工程で製造される。
水晶ウェハの両主面に金属膜を電解メッキ、無電解メッキ、スパッタ、蒸着により成膜する金属膜製膜工程を行う。
次に、水晶板２１の外形形状と対応させて励振電極２２及び引回しパターン２３となる位置にレジストを塗布するレジスト塗布工程を行う。
この状態で、エッチングを行い、レジストで覆われていない露出する金属膜を除去する金属膜除去工程を行う。
残ったレジストを除去して金属膜を露出させ（図４参照）、励振電極２２及び引回しパターン２３とするレジスト除去工程を行う。
この状態で、各水晶板２１に個片化して水晶振動素子２０を得る。
この工程からも解るように、水晶板２１の側面に引回しパターン２３の一部を設ける工程を不要としている。
【００２４】
なお、励振電極２２及び引回しパターン２３と同一形状となる貫通部を有する金属製マスク（図示せず）を水晶ウェハに重ねる工程を行い、その後、蒸着やスパッタ等により貫通部内に金属膜を形成し、重ねた金属製マスクを剥がすことで励振電極２２及び引回しパターン２３を設ける工程を行っても良い。
【００２５】
導電性接着材Ｄは、図２（ｂ）及び図５、図６に示すように、容器体１０の搭載パッド１４と水晶振動素子２０の隅部側の引回しパターン２３とを電気的かつ機械的に接合する際に用いられる。この導電性接着材Ｄは、容器体１０の搭載パッド１４に接着しつつ水晶振動素子２０の水晶板２１の隅部側の両主面に設けられる引回しパターン２３に接着することで、水晶振動素子２０を搭載パッド１４に接合した状態を維持させている。
【００２６】
導電性接着材Ｄと水晶振動素子２０の接合の関係について説明する。具体的には、図３に示すように、容器体１０の凹部１３の底面側を向く水晶振動素子２０の引回しパターン２３と容器体１０の搭載パッド１４とが導電性接着材Ｄで接合された状態となるが、容器体１０の開口側を向く水晶振動素子２０の引回しパターン２３にも導電性接着材Ｄが付いている状態となっている。
これにより、容器体１０の凹部１３の底面側を向く水晶振動素子２０の引回しパターン２３は、接合強度を維持する役割を果たす。
【００２７】
なお、図５に示すように、容器体１０が個片化されるまえのウェハの状態で導電性接着材Ｄを塗布し、この状態で、図６に示すように、水晶振動素子２０を容器体１０に搭載しても良い。その後、図７に示すように、蓋体３０が配列されたウェハを水晶振動素子２０が搭載されたウェハに接合して圧電振動子１００が配列されたウェハとする。このウェハをダイシング等により切断して個片化し、個々の圧電振動子１００とする。
なお、この場合、容器体１０が配列されたガラスからなるウェハと蓋体３０が配列されたガラスからなるウェハとを直接接合により接合しても良いし、容器体１０が配列された水晶からなるウェハと蓋体３０が配列された水晶からなるウェハとを直接接合により接合しても良い。
【００２８】
これにより、水晶振動素子２０の側面に引回しパターン２３の一部を設ける必要がないために、圧電振動子１００の製造を容易にすることができる。
言い換えれば、水晶振動素子２０の水晶板２１の側面にまで引回しパターン２３を設けなくても、圧電振動子１００としての機能を維持することができる。また、水晶板２１の側面に引回しパターン２３の一部を設けないために、マスキングや蒸着、スパッタのどの高精度かつ煩雑な作業がなくなり、水晶振動素子２０が小型化されても作業性を向上させることができる。
【００２９】
（第一の実施形態の変形例）
このような圧電振動子１００は、図示しないが、発振回路を備えた集積回路素子などが搭載された容器に接合して圧電発振器としても良いし、リードフレームを用いて発振回路を備えた集積回路素子を接合してモールド樹脂で外形を整えた圧電発振器としても良い。
【００３０】
（第二の実施形態）
図８（ａ）は本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器に用いられる容器体の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は容器体に圧電振動素子と集積回路素子とを搭載した状態を示す斜視図であり、（ｃ）は本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器を示す斜視図である。
【００３１】
図８に示すように、本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器２００は、主面に少なくとも２つの凹部１３Ａ、１３Ｂが設けられた容器体１０Ａと、一方の凹部１３Ａ内に搭載される圧電振動素子である水晶振動素子２０と、これら凹部１３Ａ、１３Ｂを気密封止する蓋体３０と、他方の凹部１３Ｂに搭載される発振回路を備えた集積回路素子４０とから主に構成されている。
【００３２】
本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器２００で用いられる容器体１０Ａは、例えば、同一平面内であって、一方の主面に２つの凹部１３Ａ、１３Ｂが設けられており、他方の主面には外部端子（図示せず）が設けられた構造となっている。
２つの凹部１３Ａ、１３Ｂのうち、一方の凹部１３Ａには水晶振動素子２０を搭載するための搭載パッド１４Ａが設けられ、他方の凹部１３Ｂには発振回路を有する集積回路素子４０を搭載するためのＩＣ用パッド１４Ｂが設けられている。なお、搭載パッド１４ＡはＩＣ用パッド１４Ｂの所定の部分と電気的に接続している。また、ＩＣ用パッド１４Ｂの所定の部分は、所定の外部端子と接続しており、実装基板（図示せず）より電圧を印加できるようになっている。
【００３３】
このような容器体１０Ａにおいても、第一の実施形態に係る圧電振動子１００で用いられる圧電振動素子２０と同様の水晶振動素子２０が用いられる。この水晶振動素子２０の引回しパターン２３は、前記したとおり、水晶振動素子２０の両主面にのみ形成されており、側面には設けられていない構造となっている。この水晶振動素子２０は、容器体１０Ａの一方の凹部１３Ａ内に設けられた搭載パッド１４Ａと水晶振動素子２０の励振電極２２と接続する引回しパターン２３とを導電性接着材Ｄにより接合して用いる。
【００３４】
これにより、水晶振動素子２０の側面に引回しパターン２３の一部を設ける必要がないために、圧電発振器２００の製造を容易にすることができる。
言い換えれば、水晶振動素子２０の水晶板２１の側面にまで引回しパターン２３を設けなくても、圧電発振器２００としての機能を維持することができる。また、水晶板２１の側面に引回しパターン２３の一部を設けないために、マスキングや蒸着、スパッタなどの高精度かつ煩雑な作業がなくなり、水晶振動素子２０が小型化されても作業性を向上させることができる。
【００３５】
（第二の実施形態の変形例）
このような圧電発振器２００は、図示しないが、容器体に設けられる凹部の側面が階段状に形成されている構造の発振器にも適用できる。例えば、凹部内の最も低い位置に発振回路を備えた集積回路素子を搭載し、階段状の側面の段差部分に水晶振動素子を搭載する構造で構成しても良い。つまり、凹部の中にさらに凹部を有した構造の容器体を用いることができる。
【００３６】
（第三の実施形態）
図９は、本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す断面図である。
図９に示すように、本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器２０１は、両主面に凹部１３Ｃ、１３Ｄが設けられた容器体１０Ｂと、一方の凹部１３Ｃ内に搭載される圧電振動素子である水晶振動素子２０と、この凹部１３Ｃを気密封止する蓋体３０と、他方の凹部１３Ｄに搭載される発振回路を備えた集積回路素子４０とから主に構成されている。
【００３７】
このような容器体１０Ｂにおいても、第一の実施形態に係る圧電振動子１００で用いられる圧電振動素子２０と同様の水晶振動素子２０が用いられる。この水晶振動素子２０の引回しパターン２３は、前記したとおり、水晶振動素子２０の両主面にのみ形成されており、側面には設けられていない構造となっている。この水晶振動素子２０は、容器体１０Ｂの一方の凹部１３Ｃ内に設けられた搭載パッド１４Ｃと水晶振動素子２０の励振電極２２と接続する引回しパターン２３とを導電性接着材Ｄにより接合して用いる。
【００３８】
これにより、水晶振動素子２０の側面に引回しパターン２３の一部を設ける必要がないために、圧電発振器２０１の製造を容易にすることができる。
言い換えれば、水晶振動素子２０の水晶板２１の側面にまで引回しパターン２３を設けなくても、圧電発振器２０１としての機能を維持することができる。また、水晶板２１の側面に引回しパターン２３の一部を設けないために、マスキングや蒸着、スパッタなどの高精度かつ煩雑な作業がなくなり、水晶振動素子２０が小型化されても作業性を向上させることができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、圧電振動素子としてセラミック等の圧電材料を用いることもできる。また、圧電振動素子が音叉型の形状となっていても良いし、励振振動させる部分を凹ませた形状や凸状に厚みを持たせた形状としても良いし、縁部分をベベル加工、プラノコンベックス加工、バイコンベックス加工を施した形状となっていても良い。
また、容器体と蓋体との接合には、前記した方法以外の接合方法を用いることができる。例えば、容器体と蓋体との材質が同一材料の場合、例としてガラスを用いた場合、容器体と蓋体とを直接接合により接合しても良いし、容器体又は蓋体のいずれか一方にアルミニウムからなる接合膜を設け、陽極接合により接合しても良い。
また、励振電極や引回しパターンは、金属膜であればよく、従来周知の金属材料を用いることができる。例えば、下地に、Ｔｉ、Ｃｒなどを用い、下地の上にＡｕなどを設けた構成としても良い。
さらに、平板状の基板に圧電振動素子が搭載され凹部を有する蓋体で気密封止した構造の圧電振動子又は圧電発振器としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）は本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子に用いられる圧電振動素子の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は容器体の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は搭載パッドに導電性接着材を塗布した状態を示す斜視図であり、（ｂ）は圧電振動素子を搭載した状態を示す斜視図であり、（ｃ）は圧電振動子の一例を示す斜視図である。
【図３】図２（ｃ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】水晶ウェハに励振電極及び引回しパターンを設けた状態の一例を示す斜視図である。
【図５】ウェハの容器体となる部分に設けられた搭載パッドに導電性接着材を塗布した状態を示す部分斜視図である。
【図６】水晶振動素子を搭載した状態を示す斜視図である。
【図７】容器体となる部分が配列されたウェハと蓋体となるウェハとを接合した状態の一例を示す部分斜視図である。
【図８】（ａ）は本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器に用いられる容器体の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は容器体に圧電振動素子と集積回路素子とを搭載した状態を示す斜視図であり、（ｃ）は本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器を示す斜視図である。
【図９】本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００ 圧電振動子
２００、２０１ 圧電発振器
１０、１０Ａ、１０Ｂ 容器体
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ 凹部
１４、１４Ａ、１４Ｃ 搭載パッド
１４Ｂ、１４Ｄ ＩＣ用パッド
２０ 水晶振動素子（圧電振動素子）
２１ 水晶板
２２ 励振電極
２３ 引回しパターン
３０ 蓋体
４０ 集積回路素子
Ｄ 導電性接着材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器体内に設けられた搭載パッドと圧電振動素子の励振電極と接続する引回しパターンとが接合され、蓋体で前記容器体を気密封止した圧電振動子であって、
前記圧電振動素子の引回しパターンが、
前記圧電振動素子の両主面にのみ形成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
前記搭載パッドと引回しパターンとを接合する導電性接着材を備え、
前記導電性接着材は、
前記圧電振動素子の蓋体側を向く引回しパターンに接触するように前記搭載パッドと引回しパターンとを電気的かつ機械的に接合することを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子。
【請求項３】
１つの容器体に２つの凹部が設けられて、一方の凹部に圧電振動素子が搭載され、他方の凹部に発振回路を含む電子部品が搭載される圧電発振器であって、
前記圧電振動素子の引回しパターンが前記圧電振動素子の両主面にのみ形成され、
前記容器体の前記一方の凹部内に設けられた搭載パッドと圧電振動素子の励振電極と接続する引回しパターンとが接合されて構成されることを特徴とする圧電発振器。
【請求項４】
前記搭載パッドと引回しパターンとを接合する導電性接着材を備え、
該導電性接着材は、
前記圧電振動素子の蓋体側を向く引回しパターンに接触するように前記搭載パッドと引回しパターンとを電気的かつ機械的に接合することを特徴とする請求項３に記載の圧電発振器。
【請求項１】
容器体内に設けられた搭載パッドと圧電振動素子の励振電極と接続する引回しパターンとが接合され、蓋体で前記容器体を気密封止した圧電振動子であって、
前記圧電振動素子の引回しパターンが、
前記圧電振動素子の両主面にのみ形成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
前記搭載パッドと引回しパターンとを接合する導電性接着材を備え、
前記導電性接着材は、
前記圧電振動素子の蓋体側を向く引回しパターンに接触するように前記搭載パッドと引回しパターンとを電気的かつ機械的に接合することを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子。
【請求項３】
１つの容器体に２つの凹部が設けられて、一方の凹部に圧電振動素子が搭載され、他方の凹部に発振回路を含む電子部品が搭載される圧電発振器であって、
前記圧電振動素子の引回しパターンが前記圧電振動素子の両主面にのみ形成され、
前記容器体の前記一方の凹部内に設けられた搭載パッドと圧電振動素子の励振電極と接続する引回しパターンとが接合されて構成されることを特徴とする圧電発振器。
【請求項４】
前記搭載パッドと引回しパターンとを接合する導電性接着材を備え、
該導電性接着材は、
前記圧電振動素子の蓋体側を向く引回しパターンに接触するように前記搭載パッドと引回しパターンとを電気的かつ機械的に接合することを特徴とする請求項３に記載の圧電発振器。
【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２００９−１３５７４９（Ｐ２００９−１３５７４９Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１０１７０（Ｐ２００７−３１０１７０）
【出願日】平成１９年１１月３０日（２００７．１１．３０）
【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２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月３０日（２００７．１１．３０）
【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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