圧電振動子及び圧電発振器
【課題】 小型化に対応し圧電振動素子の振動漏れや剥がれを防ぎ、圧電振動素子の素子搭載部材への搭載が容易とする。
【解決手段】 圧電振動素子と、この圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載パッドと外部端子とを有する素子搭載部材と、それぞれの圧電振動素子搭載パッドに設けられる接合用パッドと、圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための蓋部材とを備え、接合用パッドが、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートと、この樹脂シートの両主面に設けられる接着膜と、樹脂シートと接着膜とを貫通する導体部とを備え、接合用パッドが導体部と圧電振動素子との間に介在することで圧電振動素子搭載パッドと圧電振動素子とを電気的に接続することを特徴とする。
【解決手段】 圧電振動素子と、この圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載パッドと外部端子とを有する素子搭載部材と、それぞれの圧電振動素子搭載パッドに設けられる接合用パッドと、圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための蓋部材とを備え、接合用パッドが、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートと、この樹脂シートの両主面に設けられる接着膜と、樹脂シートと接着膜とを貫通する導体部とを備え、接合用パッドが導体部と圧電振動素子との間に介在することで圧電振動素子搭載パッドと圧電振動素子とを電気的に接続することを特徴とする。
【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】
従来より、電子機器には圧電振動子や圧電発振器が用いられている。例えば、圧電振動子の代表的なものとして、水晶を用いた種々の水晶振動子が開発されている。
ここで、圧電振動子である水晶振動子について説明する。
水晶振動子は、水晶片に電極が形成された水晶振動素子と、水晶振動素子が搭載される素子搭載部材と、水晶振動素子を気密封止する蓋部材とから主に構成される。
【０００３】
この水晶振動子は、水晶片の表裏面において対向するように水晶片に電極が設けられた水晶振動素子を収納し保護する素子搭載部材の形状の違いによって、大きく分けて２種類のものが開発されている。かかる水晶振動子の構成には、一例として、容器となる素子搭載部材に形成された凹部に前記水晶振動素子を搭載し平板状の蓋部材を素子搭載部材に接合した構造の水晶振動子と、平板状のベースと呼ばれる素子搭載部材上に前記水晶振動素子を搭載し凹部を有する蓋部材を素子搭載部材に接合した構造の水晶振動子とがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前者の水晶振動子は、圧電振動素子である水晶振動素子を保護する素子搭載部材として、凹部が形成された素子搭載部材が用いられる。この素子搭載部材は、例えば、セラミックからなる平板を１層目とし、その平板上に、２層目としてセラミックからなる枠を積層して凹部が形成されている。
【０００５】
この素子搭載部材は、凹部が設けられる主面上に金属膜からなるメタライズ層が形成されている。また、素子搭載部材は、凹部内に露出する基板上に搭載パッドが設けられている。その搭載パッドには、導電性接着剤を介して水晶片に電極が形成された水晶振動素子が搭載される。
水晶振動素子は、水晶の両主面である表裏面において、互いに向かい合う位置に電極が形成されている。また、水晶片には、これら電極のそれぞれから水晶片の一方の端部まで引回された２つ一対の引回しパターンが形成されている。これら引回しパターンは、互いに向かい合わない位置となるように設けられている。
【０００６】
蓋部材は、平板状に形成されており、前記素子搭載部材のメタライズ層と対応する位置に封止材が設けられている。
これにより、水晶振動子は、前記水晶振動素子を搭載した前記素子搭載部材のメタライズ層と前記蓋部材の封止材とを接合することにより形成される。
【０００７】
このように構成される水晶振動子に用いられる水晶振動子素子は、例えば、平板状の水晶片に代えて、水晶片が音叉型に形成された水晶振動素子を素子搭載部材に搭載する場合もある。この水晶振動子は、角速度センサとして用いることができる。
この場合の電極は、音叉を構成する一方の腕部において、外周面となる４面のうち対向する２面毎に同極同士が設けられ、他方の腕部において、対向する２面に異極電極同士が並ぶように設けられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
なお、水晶振動子に、少なくとも発振回路を備えた集積回路素子を電気的に接続して構成した圧電発振器が、種々、提案されている。
【０００９】
例えば、前記集積回路素子を搭載した容器を前記圧電振動子に機械的・電気的に接続した構造の圧電発振器（例えば、特許文献３参照）、平板状の基板部の両主面に枠部を設けて２つの凹部に圧電振動素子である水晶振動素子と集積回路素子とを搭載した構造の圧電発振器（例えば、特許文献４参照）、圧電振動子の素子搭載部材において凹部が設けられる主面とは反対側の主面に集積回路素子を搭載しつつ四隅から脚状の通電部を設けて外部端子とした構造の圧電発振器（例えば、特許文献５参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−３２４８５２号公報
【特許文献２】特開２００５−１５６３９５号公報
【特許文献３】特開２００９−０１６９５７号公報
【特許文献４】特開２００９−０１６９５０号公報
【特許文献５】特開２００９−０１６９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、近年では、電子機器の小型化に伴い、その電子機器に搭載される電子部品も小型化されてきている。電子部品である圧電振動子及び圧電発振器も例外ではなく、小型化されてきている。
このような状況において、素子搭載部材に搭載される水晶振動素子等の圧電振動素子は、従来よりも小型に形成されることとなるが、圧電効果による圧電振動素子の振動を阻害しないように保持することは困難になってきている。
【００１２】
例えば、圧電振動子及び圧電発振器において、内部に備える圧電振動素子を落下による衝撃に耐えられるようにするには、導電性接着剤の塗布量を多くする必要があるが、この導電性接着剤の塗布量を多くすると、圧電振動素子の振動部分に導電性接着剤が入り込んでしまい、振動漏れの原因となる恐れがある。
また、導電性接着剤の塗布量を少なくすると、搭載パッドから圧電振動素子が剥がれる恐れがある。振動漏れを起こさない程度の量で導電性接着剤を用いた場合、落下による衝撃は、圧電振動素子が導電性接着剤から剥がれるか、又は、硬化した導電性接着剤が搭載パッドから剥がれることにより、衝撃によるエネルギーが吸収されると考察される。したがって、導電性接着剤による圧電振動素子の素子搭載部材への搭載が困難になってきている。
【００１３】
そこで、本発明は、小型化に対応し圧電振動素子の振動漏れや剥がれを防ぎ、圧電振動素子の素子搭載部材への搭載が容易とな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】
【００１４】
前記課題を解決するため、本発明は、圧電振動子であって、圧電振動素子と、この圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載パッドと外部端子とを有する素子搭載部材と、それぞれの前記圧電振動素子搭載パッドに設けられる接合用パッドと、前記圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための蓋部材とを備え、前記接合用パッドが、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートと、この樹脂シートの両主面に設けられる接着膜と、前記樹脂シートと前記接着膜とを貫通する導体部とを備え、前記接合用パッドが前記圧電振動素子搭載パッドと圧電振動素子との間に介在することで前記圧電振動素子搭載パッドと前記圧電振動素子とを電気的に接続することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、圧電発振器であって、少なくとも発振回路を有する集積回路素子と、圧電振動素子と、この圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載パッドと外部端子と前記集積回路素子を搭載する集積回路素子搭載パッドとを有する素子搭載部材と、それぞれの前記圧電振動素子搭載パッドに設けられる接合用パッドと、前記圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための蓋部材とを備え、前記接合用パッドが、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートと、この樹脂シートの両主面に設けられる接着膜と、前記樹脂シートと前記接着膜とを貫通する導体部とを備え、前記接合用パッドが前記圧電振動素子搭載パッドと圧電振動素子との間に介在することで前記圧電振動素子搭載パッドと前記圧電振動素子とを電気的に接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の圧電振動子によれば、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートの両主面に接着膜を設けており、圧電振動素子と素子搭載部材とに接着膜を貼り付けても、その貼り付けられた位置から接着膜がはみ出て圧電振動素子の振動部分に接着膜が触れることがないので、振動漏れを防ぐことができ、また、剥がれを防ぐことができる。
また、本発明において、圧電振動素子を搭載する際、樹脂シートの一方の主面に設けられた接着層が素子搭載部材に貼り付けられており、樹脂シートの他方の主面に設けられた接着層で圧電振動素子を接着させることができるので、圧電振動素子を素子搭載部材に容易に搭載することができる。
また、両主面に接着膜が設けられた樹脂シートには、導体部が設けられているため、圧電振動素子と圧電振動素子搭載パッドとを導電性接着剤を用いることなく電気的に接続させることができる。
【００１７】
本発明の圧電発振器によれば、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートの両主面に接着膜を設けており、圧電振動素子と素子搭載部材とに接着膜を貼り付けても、その貼り付けられた位置から接着膜がはみ出て圧電振動素子の振動部分に接着膜が触れることがないので、振動漏れを防ぐことができ、また、剥がれを防ぐことができる。
また、本発明において、圧電振動素子を搭載する際、樹脂シートの一方の主面に設けられた接着層が素子搭載部材に貼り付けられており、樹脂シートの他方の主面に設けられた接着層で圧電振動素子を接着させることができるので、圧電振動素子を素子搭載部材に容易に搭載することができる。
また、両主面に接着膜が設けられた樹脂シートには、導体部が設けられているため、圧電振動素子と搭載パッドとを導電性接着剤を用いることなく電気的に接続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は接合用パッドの一例を示す模式図である。
【図３】本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す模式図である。
【図４】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模式図である。
【図５】本発明の第四の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための形態（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、説明に用いる図面では、説明を明確にするために、一部誇張して記載した構成が示されている。また、各実施形態の説明において、同一要素には同一符号を記載し、重複した説明を省略する。
【００２０】
（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す分解斜視図である。図２（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は接合用パッドの一例を示す模式図である。
なお、図２（ａ）は、図の複雑さを回避するために、圧電振動素子２０の構成を簡略して図示している。
図１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１０１は、素子搭載部材１０Ａと、圧電振動素子２０と、蓋部材３０と、接合用パッド４０とから主に構成されている。
【００２１】
図１に示すように、圧電振動素子２０は、例えば、水晶からなり音叉構造となっている。
例えば、圧電振動素子２０は、基部２１とこの基部２１の両端から平行に延出する２つ一対の四角柱状の腕部２２とで音叉構造を形成している。また、圧電振動素子２０は、基部２１と腕部２２とに導電性膜からなる配線パターン２３が設けられている。
【００２２】
配線パターン２３は、励振電極部２３Ａと搭載端子部２３Ｂと引回しパターン２３Ｃとを有する。例えば、配線パターン２３は、腕部２２、２２において、同極となる導電性膜が互いに向かい合うように設けられる励振電極部２３Ａを有する。また、配線パターン２３は、基部２１において、異極となる導電性膜が並んで設けられる搭載端子部２３Ｂを有する。さらに、配線パターン２３は、同極となる励振電極部２３Ａと搭載端子部２３Ｂとを電気的に接続する引回しパターン２３Ｃを有する。
なお、本実施形態で用いられる圧電振動素子２０において、励振電極部２３Ａが設けられた腕部２２が振動部分となる。
【００２３】
図１及び図２（ａ）に示すように、素子搭載部材１０Ａは、例えばセラミックからなり、一方の主面に凹部１１Ａを有し平面視四角形に形成されている。この素子搭載部材１０Ａは、凹部１１Ａ内に２つ一対の圧電振動素子搭載パッドＰが設けられ、凹部１１Ａが設けられた主面とは反対側の主面の四隅に外部端子Ｇが設けられている。
これら４つの外部端子Ｇのうち所定の２つの外部端子Ｇは、内部配線（図示せず）を介して圧電振動素子搭載パッドＰと電気的に接続されている。この圧電振動素子搭載パッドＰに後述する接合用パッド４０が設けられる。
また、素子搭載部材１０Ａの凹部１１Ａが形成されている一方の主面には、後述する蓋部材３０を接合するための金属膜Ｍが設けられている。
【００２４】
図１及び図２（ｂ）に示すように、接合用パッド４０は、樹脂シート４１、接着膜４２、導体部４３とから構成されている。
樹脂シート４１は、ポリイミド又はシリコンからなり、圧電振動素子２０の２つの搭載端子部２３Ｂ、２３Ｂを含む大きさ以内で、かつ、２つの圧電振動素子搭載パッドＰ、Ｐ内に収まる大きさに設けられている。
この樹脂シート４１は、その両主面の全面に接着膜４２が設けられている。樹脂シート４１及び接着膜４２には、厚み方向に連通する複数の貫通穴（図示せず）が設けられており、その貫通孔に導体部４３が設けられている。つまり、導体部４３は、樹脂シート４１と接着膜４２とを貫通して設けられている。
なお、この導通部４３は、例えば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）等が用いられる。
【００２５】
このような接合用パッド４０の樹脂シート４１は、可撓性を有しており、接着膜４２により圧電振動素子搭載パッドＰと圧電振動素子２０とを接着させた場合、落下による衝撃が加わっても撓むため、接合用パッド４０からの圧電振動素子２０の剥がれ、又は、圧電振動素子搭載パッドＰからの接合用パッド４０の剥がれを防ぐことができる。
【００２６】
蓋部材３０は、例えば、平板状に形成されており、一方の主面に封止材３１が設けられている。この封止材３１は、素子搭載部材１０Ａに設けられる金属膜Ｍと対向するように設けられている。
【００２７】
このように構成される本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子１０１は、素子搭載部材１０Ａの圧電振動素子搭載パッドＰに接合用パッド４０を介して圧電振動素子２０を搭載し、蓋部材３０で素子搭載部材１０Ａの凹部１１Ａを気密封止して形成される。
つまり、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子１０１を製造する場合は、まず、素子搭載部材１０Ａの圧電振動素子搭載パッドＰに接合用パッド４０を設けた状態にしておく。このとき、接合用パッド４０の導体部４３は、圧電振動素子搭載パッドＰに電気的に接続した状態となっている。また、接合用パッド４０の接着膜４２が圧電振動素子搭載パッドＰに接着した状態になっている。
【００２８】
この状態で接合用パッド４０に圧電振動素子２０の搭載端子部２３Ｂを接着させて、圧電振動素子２０を素子搭載部材１０Ａに搭載する。その後、蓋部材３０を素子搭載部材１０Ａに接合する。ここで、蓋部材３０の封止材３１を素子搭載部材１０の凹部１１Ａを塞ぐように金属膜Ｍに接触させて、真空雰囲気中で加熱処理を行う。これにより、蓋部材３０は、素子搭載部材１０Ａに接合される。
【００２９】
なお、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子１０１は、素子搭載部材１０Ａの凹部１１Ａ内に、圧電振動素子２０に接触しないようにゲッター材（図示せず）を設けた構成としても良い。このゲッター材は、凹部１１Ａ内に発生したガスを吸収する役割を果たす。
【００３０】
これにより、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子１０１は、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シート４１の両主面に接着膜４２が設けられ、圧電振動素子２０と素子搭載部材１０Ａとに接着膜４２を貼り付けても、その貼り付けられた位置から接着膜４２がはみ出て圧電振動素子２０の振動部分に触れることがないので、圧電振動素子の振動漏れを防ぐことができ、また、剥がれを防ぐことができる。
また、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子１０１は、圧電振動素子２０を搭載する際、樹脂シート４１の一方の主面に設けられた接着層４２が素子搭載部材１０Ａの２つの搭載パッドＰ、Ｐに渡って貼り付けられており、樹脂シート４１の他方の主面に設けられた接着層４２で圧電振動素子２０の２つの搭載端子部２３Ｂ、２３Ｂを含めて接着させることができるので、圧電振動素子２０を素子搭載部材１０Ａに容易に搭載することができる。
また、両主面に接着膜４２が設けられた樹脂シート４１には、導体部４３が設けられているため、圧電振動素子２０と搭載パッドＰとを導電性接着剤を用いることなく電気的に接続させることができる。
【００３１】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器について説明する。
図３は、本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す模式図である。なお、図３は、図の複雑さを回避するために、圧電振動素子２０の構成を簡略して図示している。
図３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１０２は、気密封止されている圧電振動素子２０に集積回路素子５０が電気的に接続されている点で第一の実施形態と異なる。
本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器１０２は、素子搭載部材１０Ｂと、圧電振動素子２０と蓋部材３０と接合用パッド４０と集積回路素子５０とから主に構成されている。
【００３２】
集積回路素子５０は、少なくとも発振回路を備えており、圧電振動素子２０と電気的に接続されている。
例えば、集積回路素子５０は、回路形成面に圧電振動素子２０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端子Ｇを介して圧電発振器１０２の外へ出力される。発振回路で生成される出力信号は、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５０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５０は、後述する素子搭載部材１０Ｂの第２の凹部１１Ｃ内に露出した基板部１２Ｂに形成された集積回路素子搭載パッドＩＣＰに半田等の導電性接合材を介して搭載されている。
【００３３】
図３に示すように、素子搭載部材１０Ｂは、基板部１２Ｂ、第１の枠部１３Ｂ、第２の枠部１４Ｂとで主に構成されている。この素子搭載部材１０Ｂは、基板部１２Ｂの一方の主面に第１の枠部１３Ｂが設けられて、第１の凹部１１Ｂが形成されている。また、素子搭載部材１０Ｂの他方の主面に第２の枠部１４Ｂが設けられて、第２の凹部１１Ｃが形成されている。
なお、素子搭載部材１０Ｂは、第一の凹部１１Ｂ内に圧電振動素子２０が搭載され、第二の凹部１１Ｃ内に集積回路素子５０が搭載されるようになっている。
【００３４】
なお、この素子搭載部材１０Ｂを構成する基板部１２Ｂ及び第２の枠部１４Ｂ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１２Ｂは、セラミック材が積層した構造となっている。第１の枠部１３Ｂは、例えば、シールリングを用いる。この場合、第１の枠部１３Ｂ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、第１の枠部１３Ｂは、基板部１２Ｂ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１５上にロウ材１６等を用いたロウ付けなどにより接続される。
【００３５】
第１の凹部１３内で露出した基板部１２Ｂの一方の主面には、２個一対の圧電振動素子搭載パッドＰが設けられている。
また、図３に示すように、第２の凹部１１Ｃ内で露出した基板部１２Ｂの主面には、複数の集積回路素子搭載パッドＩＣＰと２個一対の圧電振動素子測定用パッド（図示せず）が設けられている。基板部１２Ｂは、その内層に内部配線（図示せず）が設けられている。
【００３６】
また、図３に示すように、第２の枠部１４の主面には、外部端子Ｇが設けられている。
つまり、基板部１２Ｂの集積回路素子搭載パッドＩＣＰが設けられている主面と平行となる第２の枠部１４Ｂの主面の４隅には、それぞれ外部端子Ｇが設けられている。
【００３７】
ここで、所定の一つの集積回路素子搭載パッドＩＣＰは、所定の一つの外部端子Ｇである電源電圧パッドと所定の内部配線を介して接続されている。これにより、電源電圧パッド（所定の一つの外部端子Ｇ）には、電源電圧が印加されることになる。
【００３８】
また、それぞれの圧電振動素子搭載パッドＰは、他の所定の内部配線を介して所定の集積回路素子搭載パターンＩＣＰと電気的に接続されている。
なお、圧電振動素子測定用パッドは、圧電振動素子搭載パッドＰと他の内部配線を介して接続されている。
この圧電振動素子測定用パッドは、第１の凹部１１Ｂ内に搭載されている圧電振動素子２０の発振周波数やクリスタルインピーダンス等の特性を測定するために用いられる。
【００３９】
第一の凹部１１Ｂ内の基板部１２Ｂに設けられた圧電振動素子搭載パッドＰは、その表面に接合用パッド４０が設けられる。
この接合用パッド４０は、接着膜４２により圧電振動素子搭載パッドＰに接着しつつ、導体部４３により圧電振動素子搭載パッドＰと電気的に接続している。
また、この接合用パッド４０には、圧電振動素子２０が搭載される。接合用パッド４０は、接着膜４２により圧電振動素子２０に接着しつつ、導体部４３により圧電振動素子２０の搭載端子部２３Ｂと電気的に接続される。つまり、圧電振動素子２０は、接合用パッド４０を介して圧電振動素子搭載パッドＰと電気的に接続した状態となっている。
【００４０】
したがって、このように第二の実施形態に係る圧電発振器１０２を構成したので、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートの両主面に接着膜を設けており、圧電振動素子２０と素子搭載部材１０Ｂとに接着膜４２を貼り付けても、その貼り付けられた位置から接着膜４２がはみ出て圧電振動素子２０の振動部分に接着膜が触れることがないので、振動漏れを防ぐことができ、また、剥がれを防ぐことができる。
また、第二の実施形態に係る圧電発振器１０２は、圧電振動素子２０を搭載する際、樹脂シート４１の一方の主面に設けられた接着層４２が素子搭載部材１０Ｂの２つの搭載パッドＰ、Ｐに渡って貼り付けられており、樹脂シート４１の他方の主面に設けられた接着層４２で圧電振動素子２０の２つの搭載端子部２３Ｂ、２３Ｂを含めて接着させることができるので、圧電振動素子２０を素子搭載部材１０Ｂに容易に搭載することができる。
また、両主面に接着膜が設けられた樹脂シート４１には、導体部４３が設けられているため、圧電振動素子２０と搭載パッドＰとを導電性接着剤を用いることなく電気的に接続させることができる。
【００４１】
（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器について説明する。
図４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模式図である。なお、図４は、図の複雑さを回避するために、圧電振動素子２０の構成を簡略して図示している。
図４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１０３は、圧電振動素子２０と集積回路素子５０とが搭載される素子塔載部材１０Ｃの構造が異なる点で第二の実施形態と異なる。
【００４２】
素子塔載部材１０Ｃは、基板部１２Ｃと、第１の枠部１３Ｃと、第２の枠部１４Ｃとから構成されている。この素子塔載部材１０Ｃは、基板部１２Ｃの一方の主面に第１の枠部１３Ｃが設けられ、この第１の枠部１３Ｃに第２の枠部１４Ｃが設けられた構造となっている。
ここで、第１の枠部１３Ｃは、第２の枠部１４Ｃよりも開口が小さく形成されている。
この第１の枠部１３Ｃと基板部１２Ｃとで形成される第一の凹部１１Ｄ内に集積回路素子５０を搭載するための集積回路素子搭載パッドＩＣＰが設けられる。
また、第１の枠部１３Ｃと第２の枠部１４Ｃとで設けられる第二の凹部１１Ｅ内であって、第１の枠部１３Ｃ上に圧電振動素子２０を搭載するための圧電振動素子搭載パッドＰが設けられている。
【００４３】
第一の凹部１３Ｃ上に設けられた圧電振動素子搭載パッドＰは、その表面に接合用パッド４０が設けられる。
この接合用パッド４０は、接着膜４２により圧電振動素子搭載パッドＰに接着しつつ、導体部４３により圧電振動素子搭載パッドＰと電気的に接続している。
また、この接合用パッド４０には、圧電振動素子２０が搭載される。接合用パッド４０は、接着膜４２により圧電振動素子２０に接着しつつ、導体部４３により圧電振動素子２０の搭載端子部２５Ｃと電気的に接続される。つまり、圧電振動素子２０は、接合用パッド４０を介して圧電振動素子搭載パッドＰと電気的に接続した状態となっている。
【００４４】
したがって、このように第三の実施形態に係る圧電発振器１０３を構成しても、第二の実施形態と同様の効果を奏する。
【００４５】
（第四の実施形態）
次に、本発明の第四の実施形態に係る圧電発振器について説明する。
図５、本発明の第四の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す模式図である。なお、図５は、図の複雑さを回避するために、圧電振動素子２０の構成を簡略して図示している。
図５に示すように、本発明の第四の実施形態に係る圧電発振器１０４は、第一の実施形態に係る圧電振動子１０１に、別途、容器６０に収納された集積回路素子５０と電気的に接続している点で第二の実施形態と異なる。
【００４６】
前記容器６０は、平板状の基板部１２Ｄとこの基板部１２Ｄの一方の主面に設けられる壁部１３Ｄとから主に構成されており、この基板部１２Ｄと壁部１３Ｄとが一体で形成されて凹部１１Ｆが設けられている。
この容器６０は、内部に内部配線（図示せず）が設けられ、また、壁部１３Ｄで囲まれた基板部１２Ｄ上には、集積回路素子搭載パッドＩＣＰが設けられている。また、基板部１２Ｄの主面と平行となる壁部１３Ｄの主面には、圧電振動子接続パッドＳＰが設けられている。さらに、壁部１３Ｄが設けられている主面とは反対側の主面に、別途、容器側外部端子ＹＧが設けられている。
【００４７】
所定の集積回路素子搭載パッドＩＣＰは、内部配線（図示せず）を介して圧電振動子接続パッドＳＰと電気的に接続している。また、所定の他の集積回路素子搭載パッドＩＣＰは、内部配線（図示せず）を介して容器側外部端子ＹＧと電気的に接続している。
【００４８】
このように構成される本発明の第四の実施形態に係る圧電発振器１０４は、容器６０の圧電振動子接続パッドＳＰと圧電振動子１０１の外部端子Ｇとを通電可能な接合材Ｓにより接合することで構成される。
【００４９】
したがって、このように第四の実施形態に係る圧電発振器１０４を構成しても、第二の実施形態と同様の効果を奏する。
【００５０】
なお、前記の実施の形態は一例であって、本発明を限定するものではない。例えば、素子塔載部材が凹部を有する構成としつつ平板状の蓋部材で凹部を気密封止する構成としたがこれに限定されず、素子塔載部材を平板状に構成しつつ凹部有する蓋部材でその凹部を気密封止する構成としてもよい。
また、集積回路素子搭載パッドを圧電振動子の素子塔載部材に設け、この集積回路素子搭載パッドに集積回路素子を搭載した構造の圧電発振器としても良い。また、このような圧電発振器において、素子塔載部材の外部端子に、集積回路素子よりも厚みを有する導電材等で脚状部を形成した構造の圧電発振器としても良い。
【００５１】
また、圧電振動素子２０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。
【００５２】
また、圧電振動素子２０を音叉型構造として説明したが、これに限定されず、Ｈ型の圧電振動素子、四角形の圧電振動素子、表面に凸部が設けられた圧電振動素子、表面に凹部が設けられた圧電振動素子を用いても良い。
なお、例えば、四角形の圧電振動素子の場合は、励振電極が設けられた部分が振動部分となる。また、表面に凸部が設けられた圧電振動素子の場合は、凸部の表面に励振電極が設けられることとなり、この励振電極が設けられた部分が振動部分となる。また、表面に凹部が設けられた圧電振動素子の場合は、凹部内に励振電極が設けられることとなり、この励振電極が設けられた部分が振動部分となる。
【００５３】
なお、Ｈ型構造の圧電振動素子とは、例えば、基部とこの基部の両端から平行に延出する２つ一対の四角柱状の励振腕部と、これら励振腕部とは反対の方向に基部から延出する２つ一対の検出腕部でＨ型構造を形成している。また、この圧電振動素子は、これら検出腕部の間であって基部から延出する固定部を備えており、基部、励振腕部、検出腕部、固定部に金属膜からなる配線パターンが形成されている。
【００５４】
配線パターンは、励振腕部において、同極となる金属膜が互いに向かい合うように設けられる励振電極部を有する。また、配線パターンは、検出腕部において、同極となる金属膜が互いに向かい合いつつ異極同士が並ぶように設けられる検出電極部を有する。また、配線パターンは、これら励振電極部を固定部の端部まで引回しつつ、検出電極部を固定部の端部まで引回し、引回された端部が搭載端子部となっている。
このようなＨ形構造の圧電振動素子の場合、励振腕部と検出腕部とが振動部分となる。
なお、所定の大きさとは、圧電振動素子の振動を阻害しない領域内に収まる大きさをいう。これにより、圧電振動素子は、角速度センサ素子として機能することとなる。
【００５５】
また、接合用パッド４０は、圧電振動素子を搭載する場合以外に、集積回路素子５０を素子塔載部材に搭載する際に用いても良い。
この場合、接合用パッド４０は、集積回路素子５０が接合される集積回路素子搭載パッドＩＣＰの全てを含む面積となるように素子塔載部材に貼り付けられ、集積回路素子５０が接合用パッド４０に接着した状態にてして用いる。
このように構成することで、圧電発振器の外形形状が２ｍｍ以下の大きさになっても、集積回路素子を容易に素子塔載部材に搭載することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０１ 圧電振動子
１０２、１０３、１０４ 圧電発振器
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 素子搭載部材
１１Ａ、１１Ｆ 凹部
１１Ｂ、１１Ｄ 第１の凹部
１１Ｃ、１１Ｅ 第２の凹部
１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ 基板部
１３Ｂ、１３Ｃ 第１の枠部
１３Ｄ 壁部
１４Ｂ、１４Ｃ 第２の枠部
２０ 圧電振動素子
２３ 配線パターン
２３Ａ 励振電極部
２３Ｂ 搭載端子部
２３Ｃ 引回しパターン
３０ 蓋部材
４０ 接合用パッド
４１ 樹脂シート
４２ 接着膜
４３ 導体部
５０ 集積回路素子
６０ 容器
Ｇ 外部端子
ＩＣＰ 集積回路素子搭載パッド
Ｐ 圧電振動素子搭載パッド
【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】
従来より、電子機器には圧電振動子や圧電発振器が用いられている。例えば、圧電振動子の代表的なものとして、水晶を用いた種々の水晶振動子が開発されている。
ここで、圧電振動子である水晶振動子について説明する。
水晶振動子は、水晶片に電極が形成された水晶振動素子と、水晶振動素子が搭載される素子搭載部材と、水晶振動素子を気密封止する蓋部材とから主に構成される。
【０００３】
この水晶振動子は、水晶片の表裏面において対向するように水晶片に電極が設けられた水晶振動素子を収納し保護する素子搭載部材の形状の違いによって、大きく分けて２種類のものが開発されている。かかる水晶振動子の構成には、一例として、容器となる素子搭載部材に形成された凹部に前記水晶振動素子を搭載し平板状の蓋部材を素子搭載部材に接合した構造の水晶振動子と、平板状のベースと呼ばれる素子搭載部材上に前記水晶振動素子を搭載し凹部を有する蓋部材を素子搭載部材に接合した構造の水晶振動子とがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前者の水晶振動子は、圧電振動素子である水晶振動素子を保護する素子搭載部材として、凹部が形成された素子搭載部材が用いられる。この素子搭載部材は、例えば、セラミックからなる平板を１層目とし、その平板上に、２層目としてセラミックからなる枠を積層して凹部が形成されている。
【０００５】
この素子搭載部材は、凹部が設けられる主面上に金属膜からなるメタライズ層が形成されている。また、素子搭載部材は、凹部内に露出する基板上に搭載パッドが設けられている。その搭載パッドには、導電性接着剤を介して水晶片に電極が形成された水晶振動素子が搭載される。
水晶振動素子は、水晶の両主面である表裏面において、互いに向かい合う位置に電極が形成されている。また、水晶片には、これら電極のそれぞれから水晶片の一方の端部まで引回された２つ一対の引回しパターンが形成されている。これら引回しパターンは、互いに向かい合わない位置となるように設けられている。
【０００６】
蓋部材は、平板状に形成されており、前記素子搭載部材のメタライズ層と対応する位置に封止材が設けられている。
これにより、水晶振動子は、前記水晶振動素子を搭載した前記素子搭載部材のメタライズ層と前記蓋部材の封止材とを接合することにより形成される。
【０００７】
このように構成される水晶振動子に用いられる水晶振動子素子は、例えば、平板状の水晶片に代えて、水晶片が音叉型に形成された水晶振動素子を素子搭載部材に搭載する場合もある。この水晶振動子は、角速度センサとして用いることができる。
この場合の電極は、音叉を構成する一方の腕部において、外周面となる４面のうち対向する２面毎に同極同士が設けられ、他方の腕部において、対向する２面に異極電極同士が並ぶように設けられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
なお、水晶振動子に、少なくとも発振回路を備えた集積回路素子を電気的に接続して構成した圧電発振器が、種々、提案されている。
【０００９】
例えば、前記集積回路素子を搭載した容器を前記圧電振動子に機械的・電気的に接続した構造の圧電発振器（例えば、特許文献３参照）、平板状の基板部の両主面に枠部を設けて２つの凹部に圧電振動素子である水晶振動素子と集積回路素子とを搭載した構造の圧電発振器（例えば、特許文献４参照）、圧電振動子の素子搭載部材において凹部が設けられる主面とは反対側の主面に集積回路素子を搭載しつつ四隅から脚状の通電部を設けて外部端子とした構造の圧電発振器（例えば、特許文献５参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−３２４８５２号公報
【特許文献２】特開２００５−１５６３９５号公報
【特許文献３】特開２００９−０１６９５７号公報
【特許文献４】特開２００９−０１６９５０号公報
【特許文献５】特開２００９−０１６９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、近年では、電子機器の小型化に伴い、その電子機器に搭載される電子部品も小型化されてきている。電子部品である圧電振動子及び圧電発振器も例外ではなく、小型化されてきている。
このような状況において、素子搭載部材に搭載される水晶振動素子等の圧電振動素子は、従来よりも小型に形成されることとなるが、圧電効果による圧電振動素子の振動を阻害しないように保持することは困難になってきている。
【００１２】
例えば、圧電振動子及び圧電発振器において、内部に備える圧電振動素子を落下による衝撃に耐えられるようにするには、導電性接着剤の塗布量を多くする必要があるが、この導電性接着剤の塗布量を多くすると、圧電振動素子の振動部分に導電性接着剤が入り込んでしまい、振動漏れの原因となる恐れがある。
また、導電性接着剤の塗布量を少なくすると、搭載パッドから圧電振動素子が剥がれる恐れがある。振動漏れを起こさない程度の量で導電性接着剤を用いた場合、落下による衝撃は、圧電振動素子が導電性接着剤から剥がれるか、又は、硬化した導電性接着剤が搭載パッドから剥がれることにより、衝撃によるエネルギーが吸収されると考察される。したがって、導電性接着剤による圧電振動素子の素子搭載部材への搭載が困難になってきている。
【００１３】
そこで、本発明は、小型化に対応し圧電振動素子の振動漏れや剥がれを防ぎ、圧電振動素子の素子搭載部材への搭載が容易とな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】
【００１４】
前記課題を解決するため、本発明は、圧電振動子であって、圧電振動素子と、この圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載パッドと外部端子とを有する素子搭載部材と、それぞれの前記圧電振動素子搭載パッドに設けられる接合用パッドと、前記圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための蓋部材とを備え、前記接合用パッドが、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートと、この樹脂シートの両主面に設けられる接着膜と、前記樹脂シートと前記接着膜とを貫通する導体部とを備え、前記接合用パッドが前記圧電振動素子搭載パッドと圧電振動素子との間に介在することで前記圧電振動素子搭載パッドと前記圧電振動素子とを電気的に接続することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、圧電発振器であって、少なくとも発振回路を有する集積回路素子と、圧電振動素子と、この圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載パッドと外部端子と前記集積回路素子を搭載する集積回路素子搭載パッドとを有する素子搭載部材と、それぞれの前記圧電振動素子搭載パッドに設けられる接合用パッドと、前記圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための蓋部材とを備え、前記接合用パッドが、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートと、この樹脂シートの両主面に設けられる接着膜と、前記樹脂シートと前記接着膜とを貫通する導体部とを備え、前記接合用パッドが前記圧電振動素子搭載パッドと圧電振動素子との間に介在することで前記圧電振動素子搭載パッドと前記圧電振動素子とを電気的に接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の圧電振動子によれば、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートの両主面に接着膜を設けており、圧電振動素子と素子搭載部材とに接着膜を貼り付けても、その貼り付けられた位置から接着膜がはみ出て圧電振動素子の振動部分に接着膜が触れることがないので、振動漏れを防ぐことができ、また、剥がれを防ぐことができる。
また、本発明において、圧電振動素子を搭載する際、樹脂シートの一方の主面に設けられた接着層が素子搭載部材に貼り付けられており、樹脂シートの他方の主面に設けられた接着層で圧電振動素子を接着させることができるので、圧電振動素子を素子搭載部材に容易に搭載することができる。
また、両主面に接着膜が設けられた樹脂シートには、導体部が設けられているため、圧電振動素子と圧電振動素子搭載パッドとを導電性接着剤を用いることなく電気的に接続させることができる。
【００１７】
本発明の圧電発振器によれば、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートの両主面に接着膜を設けており、圧電振動素子と素子搭載部材とに接着膜を貼り付けても、その貼り付けられた位置から接着膜がはみ出て圧電振動素子の振動部分に接着膜が触れることがないので、振動漏れを防ぐことができ、また、剥がれを防ぐことができる。
また、本発明において、圧電振動素子を搭載する際、樹脂シートの一方の主面に設けられた接着層が素子搭載部材に貼り付けられており、樹脂シートの他方の主面に設けられた接着層で圧電振動素子を接着させることができるので、圧電振動素子を素子搭載部材に容易に搭載することができる。
また、両主面に接着膜が設けられた樹脂シートには、導体部が設けられているため、圧電振動素子と搭載パッドとを導電性接着剤を用いることなく電気的に接続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は接合用パッドの一例を示す模式図である。
【図３】本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す模式図である。
【図４】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模式図である。
【図５】本発明の第四の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための形態（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、説明に用いる図面では、説明を明確にするために、一部誇張して記載した構成が示されている。また、各実施形態の説明において、同一要素には同一符号を記載し、重複した説明を省略する。
【００２０】
（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す分解斜視図である。図２（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は接合用パッドの一例を示す模式図である。
なお、図２（ａ）は、図の複雑さを回避するために、圧電振動素子２０の構成を簡略して図示している。
図１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１０１は、素子搭載部材１０Ａと、圧電振動素子２０と、蓋部材３０と、接合用パッド４０とから主に構成されている。
【００２１】
図１に示すように、圧電振動素子２０は、例えば、水晶からなり音叉構造となっている。
例えば、圧電振動素子２０は、基部２１とこの基部２１の両端から平行に延出する２つ一対の四角柱状の腕部２２とで音叉構造を形成している。また、圧電振動素子２０は、基部２１と腕部２２とに導電性膜からなる配線パターン２３が設けられている。
【００２２】
配線パターン２３は、励振電極部２３Ａと搭載端子部２３Ｂと引回しパターン２３Ｃとを有する。例えば、配線パターン２３は、腕部２２、２２において、同極となる導電性膜が互いに向かい合うように設けられる励振電極部２３Ａを有する。また、配線パターン２３は、基部２１において、異極となる導電性膜が並んで設けられる搭載端子部２３Ｂを有する。さらに、配線パターン２３は、同極となる励振電極部２３Ａと搭載端子部２３Ｂとを電気的に接続する引回しパターン２３Ｃを有する。
なお、本実施形態で用いられる圧電振動素子２０において、励振電極部２３Ａが設けられた腕部２２が振動部分となる。
【００２３】
図１及び図２（ａ）に示すように、素子搭載部材１０Ａは、例えばセラミックからなり、一方の主面に凹部１１Ａを有し平面視四角形に形成されている。この素子搭載部材１０Ａは、凹部１１Ａ内に２つ一対の圧電振動素子搭載パッドＰが設けられ、凹部１１Ａが設けられた主面とは反対側の主面の四隅に外部端子Ｇが設けられている。
これら４つの外部端子Ｇのうち所定の２つの外部端子Ｇは、内部配線（図示せず）を介して圧電振動素子搭載パッドＰと電気的に接続されている。この圧電振動素子搭載パッドＰに後述する接合用パッド４０が設けられる。
また、素子搭載部材１０Ａの凹部１１Ａが形成されている一方の主面には、後述する蓋部材３０を接合するための金属膜Ｍが設けられている。
【００２４】
図１及び図２（ｂ）に示すように、接合用パッド４０は、樹脂シート４１、接着膜４２、導体部４３とから構成されている。
樹脂シート４１は、ポリイミド又はシリコンからなり、圧電振動素子２０の２つの搭載端子部２３Ｂ、２３Ｂを含む大きさ以内で、かつ、２つの圧電振動素子搭載パッドＰ、Ｐ内に収まる大きさに設けられている。
この樹脂シート４１は、その両主面の全面に接着膜４２が設けられている。樹脂シート４１及び接着膜４２には、厚み方向に連通する複数の貫通穴（図示せず）が設けられており、その貫通孔に導体部４３が設けられている。つまり、導体部４３は、樹脂シート４１と接着膜４２とを貫通して設けられている。
なお、この導通部４３は、例えば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）等が用いられる。
【００２５】
このような接合用パッド４０の樹脂シート４１は、可撓性を有しており、接着膜４２により圧電振動素子搭載パッドＰと圧電振動素子２０とを接着させた場合、落下による衝撃が加わっても撓むため、接合用パッド４０からの圧電振動素子２０の剥がれ、又は、圧電振動素子搭載パッドＰからの接合用パッド４０の剥がれを防ぐことができる。
【００２６】
蓋部材３０は、例えば、平板状に形成されており、一方の主面に封止材３１が設けられている。この封止材３１は、素子搭載部材１０Ａに設けられる金属膜Ｍと対向するように設けられている。
【００２７】
このように構成される本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子１０１は、素子搭載部材１０Ａの圧電振動素子搭載パッドＰに接合用パッド４０を介して圧電振動素子２０を搭載し、蓋部材３０で素子搭載部材１０Ａの凹部１１Ａを気密封止して形成される。
つまり、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子１０１を製造する場合は、まず、素子搭載部材１０Ａの圧電振動素子搭載パッドＰに接合用パッド４０を設けた状態にしておく。このとき、接合用パッド４０の導体部４３は、圧電振動素子搭載パッドＰに電気的に接続した状態となっている。また、接合用パッド４０の接着膜４２が圧電振動素子搭載パッドＰに接着した状態になっている。
【００２８】
この状態で接合用パッド４０に圧電振動素子２０の搭載端子部２３Ｂを接着させて、圧電振動素子２０を素子搭載部材１０Ａに搭載する。その後、蓋部材３０を素子搭載部材１０Ａに接合する。ここで、蓋部材３０の封止材３１を素子搭載部材１０の凹部１１Ａを塞ぐように金属膜Ｍに接触させて、真空雰囲気中で加熱処理を行う。これにより、蓋部材３０は、素子搭載部材１０Ａに接合される。
【００２９】
なお、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子１０１は、素子搭載部材１０Ａの凹部１１Ａ内に、圧電振動素子２０に接触しないようにゲッター材（図示せず）を設けた構成としても良い。このゲッター材は、凹部１１Ａ内に発生したガスを吸収する役割を果たす。
【００３０】
これにより、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子１０１は、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シート４１の両主面に接着膜４２が設けられ、圧電振動素子２０と素子搭載部材１０Ａとに接着膜４２を貼り付けても、その貼り付けられた位置から接着膜４２がはみ出て圧電振動素子２０の振動部分に触れることがないので、圧電振動素子の振動漏れを防ぐことができ、また、剥がれを防ぐことができる。
また、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子１０１は、圧電振動素子２０を搭載する際、樹脂シート４１の一方の主面に設けられた接着層４２が素子搭載部材１０Ａの２つの搭載パッドＰ、Ｐに渡って貼り付けられており、樹脂シート４１の他方の主面に設けられた接着層４２で圧電振動素子２０の２つの搭載端子部２３Ｂ、２３Ｂを含めて接着させることができるので、圧電振動素子２０を素子搭載部材１０Ａに容易に搭載することができる。
また、両主面に接着膜４２が設けられた樹脂シート４１には、導体部４３が設けられているため、圧電振動素子２０と搭載パッドＰとを導電性接着剤を用いることなく電気的に接続させることができる。
【００３１】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器について説明する。
図３は、本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す模式図である。なお、図３は、図の複雑さを回避するために、圧電振動素子２０の構成を簡略して図示している。
図３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１０２は、気密封止されている圧電振動素子２０に集積回路素子５０が電気的に接続されている点で第一の実施形態と異なる。
本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器１０２は、素子搭載部材１０Ｂと、圧電振動素子２０と蓋部材３０と接合用パッド４０と集積回路素子５０とから主に構成されている。
【００３２】
集積回路素子５０は、少なくとも発振回路を備えており、圧電振動素子２０と電気的に接続されている。
例えば、集積回路素子５０は、回路形成面に圧電振動素子２０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端子Ｇを介して圧電発振器１０２の外へ出力される。発振回路で生成される出力信号は、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５０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５０は、後述する素子搭載部材１０Ｂの第２の凹部１１Ｃ内に露出した基板部１２Ｂに形成された集積回路素子搭載パッドＩＣＰに半田等の導電性接合材を介して搭載されている。
【００３３】
図３に示すように、素子搭載部材１０Ｂは、基板部１２Ｂ、第１の枠部１３Ｂ、第２の枠部１４Ｂとで主に構成されている。この素子搭載部材１０Ｂは、基板部１２Ｂの一方の主面に第１の枠部１３Ｂが設けられて、第１の凹部１１Ｂが形成されている。また、素子搭載部材１０Ｂの他方の主面に第２の枠部１４Ｂが設けられて、第２の凹部１１Ｃが形成されている。
なお、素子搭載部材１０Ｂは、第一の凹部１１Ｂ内に圧電振動素子２０が搭載され、第二の凹部１１Ｃ内に集積回路素子５０が搭載されるようになっている。
【００３４】
なお、この素子搭載部材１０Ｂを構成する基板部１２Ｂ及び第２の枠部１４Ｂ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１２Ｂは、セラミック材が積層した構造となっている。第１の枠部１３Ｂは、例えば、シールリングを用いる。この場合、第１の枠部１３Ｂ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、第１の枠部１３Ｂは、基板部１２Ｂ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１５上にロウ材１６等を用いたロウ付けなどにより接続される。
【００３５】
第１の凹部１３内で露出した基板部１２Ｂの一方の主面には、２個一対の圧電振動素子搭載パッドＰが設けられている。
また、図３に示すように、第２の凹部１１Ｃ内で露出した基板部１２Ｂの主面には、複数の集積回路素子搭載パッドＩＣＰと２個一対の圧電振動素子測定用パッド（図示せず）が設けられている。基板部１２Ｂは、その内層に内部配線（図示せず）が設けられている。
【００３６】
また、図３に示すように、第２の枠部１４の主面には、外部端子Ｇが設けられている。
つまり、基板部１２Ｂの集積回路素子搭載パッドＩＣＰが設けられている主面と平行となる第２の枠部１４Ｂの主面の４隅には、それぞれ外部端子Ｇが設けられている。
【００３７】
ここで、所定の一つの集積回路素子搭載パッドＩＣＰは、所定の一つの外部端子Ｇである電源電圧パッドと所定の内部配線を介して接続されている。これにより、電源電圧パッド（所定の一つの外部端子Ｇ）には、電源電圧が印加されることになる。
【００３８】
また、それぞれの圧電振動素子搭載パッドＰは、他の所定の内部配線を介して所定の集積回路素子搭載パターンＩＣＰと電気的に接続されている。
なお、圧電振動素子測定用パッドは、圧電振動素子搭載パッドＰと他の内部配線を介して接続されている。
この圧電振動素子測定用パッドは、第１の凹部１１Ｂ内に搭載されている圧電振動素子２０の発振周波数やクリスタルインピーダンス等の特性を測定するために用いられる。
【００３９】
第一の凹部１１Ｂ内の基板部１２Ｂに設けられた圧電振動素子搭載パッドＰは、その表面に接合用パッド４０が設けられる。
この接合用パッド４０は、接着膜４２により圧電振動素子搭載パッドＰに接着しつつ、導体部４３により圧電振動素子搭載パッドＰと電気的に接続している。
また、この接合用パッド４０には、圧電振動素子２０が搭載される。接合用パッド４０は、接着膜４２により圧電振動素子２０に接着しつつ、導体部４３により圧電振動素子２０の搭載端子部２３Ｂと電気的に接続される。つまり、圧電振動素子２０は、接合用パッド４０を介して圧電振動素子搭載パッドＰと電気的に接続した状態となっている。
【００４０】
したがって、このように第二の実施形態に係る圧電発振器１０２を構成したので、ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートの両主面に接着膜を設けており、圧電振動素子２０と素子搭載部材１０Ｂとに接着膜４２を貼り付けても、その貼り付けられた位置から接着膜４２がはみ出て圧電振動素子２０の振動部分に接着膜が触れることがないので、振動漏れを防ぐことができ、また、剥がれを防ぐことができる。
また、第二の実施形態に係る圧電発振器１０２は、圧電振動素子２０を搭載する際、樹脂シート４１の一方の主面に設けられた接着層４２が素子搭載部材１０Ｂの２つの搭載パッドＰ、Ｐに渡って貼り付けられており、樹脂シート４１の他方の主面に設けられた接着層４２で圧電振動素子２０の２つの搭載端子部２３Ｂ、２３Ｂを含めて接着させることができるので、圧電振動素子２０を素子搭載部材１０Ｂに容易に搭載することができる。
また、両主面に接着膜が設けられた樹脂シート４１には、導体部４３が設けられているため、圧電振動素子２０と搭載パッドＰとを導電性接着剤を用いることなく電気的に接続させることができる。
【００４１】
（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器について説明する。
図４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模式図である。なお、図４は、図の複雑さを回避するために、圧電振動素子２０の構成を簡略して図示している。
図４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１０３は、圧電振動素子２０と集積回路素子５０とが搭載される素子塔載部材１０Ｃの構造が異なる点で第二の実施形態と異なる。
【００４２】
素子塔載部材１０Ｃは、基板部１２Ｃと、第１の枠部１３Ｃと、第２の枠部１４Ｃとから構成されている。この素子塔載部材１０Ｃは、基板部１２Ｃの一方の主面に第１の枠部１３Ｃが設けられ、この第１の枠部１３Ｃに第２の枠部１４Ｃが設けられた構造となっている。
ここで、第１の枠部１３Ｃは、第２の枠部１４Ｃよりも開口が小さく形成されている。
この第１の枠部１３Ｃと基板部１２Ｃとで形成される第一の凹部１１Ｄ内に集積回路素子５０を搭載するための集積回路素子搭載パッドＩＣＰが設けられる。
また、第１の枠部１３Ｃと第２の枠部１４Ｃとで設けられる第二の凹部１１Ｅ内であって、第１の枠部１３Ｃ上に圧電振動素子２０を搭載するための圧電振動素子搭載パッドＰが設けられている。
【００４３】
第一の凹部１３Ｃ上に設けられた圧電振動素子搭載パッドＰは、その表面に接合用パッド４０が設けられる。
この接合用パッド４０は、接着膜４２により圧電振動素子搭載パッドＰに接着しつつ、導体部４３により圧電振動素子搭載パッドＰと電気的に接続している。
また、この接合用パッド４０には、圧電振動素子２０が搭載される。接合用パッド４０は、接着膜４２により圧電振動素子２０に接着しつつ、導体部４３により圧電振動素子２０の搭載端子部２５Ｃと電気的に接続される。つまり、圧電振動素子２０は、接合用パッド４０を介して圧電振動素子搭載パッドＰと電気的に接続した状態となっている。
【００４４】
したがって、このように第三の実施形態に係る圧電発振器１０３を構成しても、第二の実施形態と同様の効果を奏する。
【００４５】
（第四の実施形態）
次に、本発明の第四の実施形態に係る圧電発振器について説明する。
図５、本発明の第四の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す模式図である。なお、図５は、図の複雑さを回避するために、圧電振動素子２０の構成を簡略して図示している。
図５に示すように、本発明の第四の実施形態に係る圧電発振器１０４は、第一の実施形態に係る圧電振動子１０１に、別途、容器６０に収納された集積回路素子５０と電気的に接続している点で第二の実施形態と異なる。
【００４６】
前記容器６０は、平板状の基板部１２Ｄとこの基板部１２Ｄの一方の主面に設けられる壁部１３Ｄとから主に構成されており、この基板部１２Ｄと壁部１３Ｄとが一体で形成されて凹部１１Ｆが設けられている。
この容器６０は、内部に内部配線（図示せず）が設けられ、また、壁部１３Ｄで囲まれた基板部１２Ｄ上には、集積回路素子搭載パッドＩＣＰが設けられている。また、基板部１２Ｄの主面と平行となる壁部１３Ｄの主面には、圧電振動子接続パッドＳＰが設けられている。さらに、壁部１３Ｄが設けられている主面とは反対側の主面に、別途、容器側外部端子ＹＧが設けられている。
【００４７】
所定の集積回路素子搭載パッドＩＣＰは、内部配線（図示せず）を介して圧電振動子接続パッドＳＰと電気的に接続している。また、所定の他の集積回路素子搭載パッドＩＣＰは、内部配線（図示せず）を介して容器側外部端子ＹＧと電気的に接続している。
【００４８】
このように構成される本発明の第四の実施形態に係る圧電発振器１０４は、容器６０の圧電振動子接続パッドＳＰと圧電振動子１０１の外部端子Ｇとを通電可能な接合材Ｓにより接合することで構成される。
【００４９】
したがって、このように第四の実施形態に係る圧電発振器１０４を構成しても、第二の実施形態と同様の効果を奏する。
【００５０】
なお、前記の実施の形態は一例であって、本発明を限定するものではない。例えば、素子塔載部材が凹部を有する構成としつつ平板状の蓋部材で凹部を気密封止する構成としたがこれに限定されず、素子塔載部材を平板状に構成しつつ凹部有する蓋部材でその凹部を気密封止する構成としてもよい。
また、集積回路素子搭載パッドを圧電振動子の素子塔載部材に設け、この集積回路素子搭載パッドに集積回路素子を搭載した構造の圧電発振器としても良い。また、このような圧電発振器において、素子塔載部材の外部端子に、集積回路素子よりも厚みを有する導電材等で脚状部を形成した構造の圧電発振器としても良い。
【００５１】
また、圧電振動素子２０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。
【００５２】
また、圧電振動素子２０を音叉型構造として説明したが、これに限定されず、Ｈ型の圧電振動素子、四角形の圧電振動素子、表面に凸部が設けられた圧電振動素子、表面に凹部が設けられた圧電振動素子を用いても良い。
なお、例えば、四角形の圧電振動素子の場合は、励振電極が設けられた部分が振動部分となる。また、表面に凸部が設けられた圧電振動素子の場合は、凸部の表面に励振電極が設けられることとなり、この励振電極が設けられた部分が振動部分となる。また、表面に凹部が設けられた圧電振動素子の場合は、凹部内に励振電極が設けられることとなり、この励振電極が設けられた部分が振動部分となる。
【００５３】
なお、Ｈ型構造の圧電振動素子とは、例えば、基部とこの基部の両端から平行に延出する２つ一対の四角柱状の励振腕部と、これら励振腕部とは反対の方向に基部から延出する２つ一対の検出腕部でＨ型構造を形成している。また、この圧電振動素子は、これら検出腕部の間であって基部から延出する固定部を備えており、基部、励振腕部、検出腕部、固定部に金属膜からなる配線パターンが形成されている。
【００５４】
配線パターンは、励振腕部において、同極となる金属膜が互いに向かい合うように設けられる励振電極部を有する。また、配線パターンは、検出腕部において、同極となる金属膜が互いに向かい合いつつ異極同士が並ぶように設けられる検出電極部を有する。また、配線パターンは、これら励振電極部を固定部の端部まで引回しつつ、検出電極部を固定部の端部まで引回し、引回された端部が搭載端子部となっている。
このようなＨ形構造の圧電振動素子の場合、励振腕部と検出腕部とが振動部分となる。
なお、所定の大きさとは、圧電振動素子の振動を阻害しない領域内に収まる大きさをいう。これにより、圧電振動素子は、角速度センサ素子として機能することとなる。
【００５５】
また、接合用パッド４０は、圧電振動素子を搭載する場合以外に、集積回路素子５０を素子塔載部材に搭載する際に用いても良い。
この場合、接合用パッド４０は、集積回路素子５０が接合される集積回路素子搭載パッドＩＣＰの全てを含む面積となるように素子塔載部材に貼り付けられ、集積回路素子５０が接合用パッド４０に接着した状態にてして用いる。
このように構成することで、圧電発振器の外形形状が２ｍｍ以下の大きさになっても、集積回路素子を容易に素子塔載部材に搭載することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０１ 圧電振動子
１０２、１０３、１０４ 圧電発振器
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 素子搭載部材
１１Ａ、１１Ｆ 凹部
１１Ｂ、１１Ｄ 第１の凹部
１１Ｃ、１１Ｅ 第２の凹部
１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ 基板部
１３Ｂ、１３Ｃ 第１の枠部
１３Ｄ 壁部
１４Ｂ、１４Ｃ 第２の枠部
２０ 圧電振動素子
２３ 配線パターン
２３Ａ 励振電極部
２３Ｂ 搭載端子部
２３Ｃ 引回しパターン
３０ 蓋部材
４０ 接合用パッド
４１ 樹脂シート
４２ 接着膜
４３ 導体部
５０ 集積回路素子
６０ 容器
Ｇ 外部端子
ＩＣＰ 集積回路素子搭載パッド
Ｐ 圧電振動素子搭載パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動素子と、
この圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載パッドと外部端子とを有する素子搭載部材と、
それぞれの前記圧電振動素子搭載パッドに設けられる接合用パッドと、
前記圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための蓋部材とを備え、
前記接合用パッドが、
ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートと、
この樹脂シートの両主面に設けられる接着膜と、
前記樹脂シートと前記接着膜とを貫通する導体部とを備え、
前記接合用パッドが前記圧電振動素子搭載パッドと圧電振動素子との間に介在することで前記圧電振動素子搭載パッドと前記圧電振動素子とを電気的に接続することを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
少なくとも発振回路を有する集積回路素子と、
圧電振動素子と、
この圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載パッドと外部端子と前記集積回路素子を搭載する集積回路素子搭載パッドとを有する素子搭載部材と、
それぞれの前記圧電振動素子搭載パッドに設けられる接合用パッドと、
前記圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための蓋部材とを備え、
前記接合用パッドが、
ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートと、
この樹脂シートの両主面に設けられる接着膜と、
前記樹脂シートと前記接着膜とを貫通する導体部とを備え、
前記接合用パッドが前記圧電振動素子搭載パッドと圧電振動素子との間に介在することで前記圧電振動素子搭載パッドと前記圧電振動素子とを電気的に接続することを特徴とする圧電発振器。
【請求項１】
圧電振動素子と、
この圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載パッドと外部端子とを有する素子搭載部材と、
それぞれの前記圧電振動素子搭載パッドに設けられる接合用パッドと、
前記圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための蓋部材とを備え、
前記接合用パッドが、
ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートと、
この樹脂シートの両主面に設けられる接着膜と、
前記樹脂シートと前記接着膜とを貫通する導体部とを備え、
前記接合用パッドが前記圧電振動素子搭載パッドと圧電振動素子との間に介在することで前記圧電振動素子搭載パッドと前記圧電振動素子とを電気的に接続することを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
少なくとも発振回路を有する集積回路素子と、
圧電振動素子と、
この圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載パッドと外部端子と前記集積回路素子を搭載する集積回路素子搭載パッドとを有する素子搭載部材と、
それぞれの前記圧電振動素子搭載パッドに設けられる接合用パッドと、
前記圧電振動素子の周囲を気密の環境に維持するための蓋部材とを備え、
前記接合用パッドが、
ポリイミド又はシリコンからなる樹脂シートと、
この樹脂シートの両主面に設けられる接着膜と、
前記樹脂シートと前記接着膜とを貫通する導体部とを備え、
前記接合用パッドが前記圧電振動素子搭載パッドと圧電振動素子との間に介在することで前記圧電振動素子搭載パッドと前記圧電振動素子とを電気的に接続することを特徴とする圧電発振器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２３９３２８（Ｐ２０１０−２３９３２８Ａ）
【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２００９−８３８７３（Ｐ２００９−８３８７３）
【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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