JP2006332727A - 圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 圧電振動片の基板への固着時に固着剤が圧電振動片に付着することなく、所定の振動周波数が得られる圧電デバイスを提供する。
【解決手段】 圧電デバイス１０は、基部３１と、基部３１の一方の端部から延在される一対の振動腕３２，３３と、基部３１の他方の端部から振動腕３２，３３の両側に平行に延在される一対の振動体支持腕３８，３９と、が設けられる圧電振動片３０と、圧電振動片３０が格納されるパッケージ２０と、から構成され、パッケージ２０に形成されるキャビティＳの底部が、振動腕３２，３３の長手方向外側の両側に平行に形成される一対の圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂと、圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂの内側に設けられる振動腕３２，３３の振動領域範囲よりも広い幅を有する凹部２６と、から構成され、振動体支持腕３８，３９が、圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂに導電性接着剤７０によって固着されていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、圧電デバイスに関し、詳しくは、圧電振動片のパッケージ実装構造に関する。

従来、ベースの上に支持部を有する支持部材を固着し、圧電振動片の一端を支持部材の上に載せ、支持部上からベースの下方まで延びる一対の端子を設けるとともに、一対の端子の上端を導電性接着剤を介して圧電振動片における一対の電極に個別に接続した圧電振動子において、支持部の上面における一対の端子どうしの間に位置する部分に切欠部を形成した圧電デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、少なくとも２層以上のセラミックス絶縁層を積層し、主面の外周部にシール用導体膜が、シール用導体膜で囲まれた領域内に圧電振動片用電極パッドが形成され、前記主面に搭載され、電極が導電性接着剤を介して圧電振動片用電極パッドに接続されている圧電振動片を備える圧電デバイスにおいて、シール用導体膜と圧電振動片用電極パッドとの間に位置する基板の主面に溝を形成した圧電デバイスというものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−７４５７６号公報（第３，４頁、図１） 特開２０００−１３８５３２号公報（第４，５頁、図２，３）

このような特許文献１では、圧電振動片を固着する支持部材の圧電振動片を接続するための一対の端子の間に切欠部を設け、また特許文献２では、圧電振動片を固着する基板の一対の圧電振動片用電極パッドの間に溝を設けている。特許文献１及び特許文献２では共に、圧電振動片の固着、接続には導電性接着剤を採用し、固着時において、導電性接着剤が切欠部や溝内に流動し、電極（端子）または圧電振動片用電極パッド間の短絡を防止している。

しかしながら、このような前述の従来技術では、圧電振動片に導電性接着剤が付着することについては何ら配慮されておらず、圧電振動片の固着工程において、導電性接着剤が、圧電振動片の振動部に付着して、所望の振動特性が得られないということが考えられ、あるいは、圧電振動片に形成される励振電極間の短絡等が発生することが考えられる。

特に、近年、圧電デバイスの小型化が要求されてきており、圧電振動片そのものの小型化、パッケージの小型化が進んできており、これらは、電極間の距離や、支持部材（基板）の電極と振動部との距離が減縮されることになり、前述した従来技術のような切欠部や溝の形成も困難となり、導電性接着剤の付着による短絡や所望の振動特性が得られないというような課題がある。

本発明の目的は、前述の課題を解決することを要旨とし、小型の圧電デバイスにおいて、圧電振動片の基板への固着時に固着剤が圧電振動片に付着することを防止し、且つ電極間の短絡を防止し、安定した振動特性を維持できる圧電デバイスを提供することである。

本発明の圧電デバイスは、基部と、前記基部の一方の端部から延在される振動腕と、基部の他方の端部から前記振動腕の両側に沿って平行に延在される一対の振動体支持腕と、が設けられる圧電振動片と、前記圧電振動片が格納される箱状のパッケージと、から構成され、前記パッケージに形成されるキャビティ底部が、前記振動腕の長手方向外側の両側に平行に形成される一対の圧電振動片支持面と、前記圧電振動片支持面の内側に設けられる少なくとも前記振動腕の振動領域範囲よりも広い幅を有する凹部と、から構成され、前記振動体支持腕が、前記圧電振動片支持面に固着剤によって固着されていることを特徴とする。
ここで、固着剤としては、例えば導電性接着剤等が採用される。また、振動体の振動領域範囲には、例えば、定常的な振動振幅範囲と外部衝撃等による振動範囲が含まれる。

この発明によれば、一対の圧電振動片支持面の間に凹部を設けているために、振動体支持腕を圧電振動片支持面に導電性接着剤等を塗布し固着する際、導電性接着剤が流動しても凹部内に流れ、振動腕に導電性接着剤が付着しないため、導電性接着剤が振動腕に付着することによる振動周波数の影響をなくし、所望の周波数を安定して維持することができる。

また、キャビティ底部に設けられる凹部が、振動腕の振動領域範囲よりも大きく設定されており、このことから、振動腕が振動した際に振動腕が凹部の壁に接触することがなく、外部から衝撃が加えられた場合においても振動腕がキャビティ底部に接触することがなく、振動腕の振動に影響を与えず、さらに、衝撃等で振動腕が破損することを防止することができる。

さらに、一対の圧電振動片支持面が、振動腕の長手方向外側の両側に平行に設けられているために、振動体支持腕との必要充分な固着面積が確保でき、圧電振動片が傾いて固着されることを防止することができ、所望の固着強度を確保することができる。

また、詳しくは後述する実施形態で説明するが、振動腕には複数の励振電極が形成される。従って、凹部を設けることにより、導電性接着剤は凹部内に流動し、導電性接着剤が複数の励振電極間にわたって付着し短絡することを防止できる。

また、前述の構造では、前記凹部の幅をＷ３、前記一対の振動体支持腕の内側側面間の距離をＷ２としたとき、Ｗ２≦Ｗ３の関係に設定されていることが好ましい。

このように凹部の幅と一対の振動体支持腕の内側側面の距離を設定することにより、導電性接着剤が振動体支持腕より振動腕側に流れ出す範囲を規制することができ、導電性接着剤が振動腕に付着することを回避することができる。

また、前記パッケージに設けられる凹部が、平面視して前記基部と前記振動体とを囲む大きさに設定されていることが好ましい。

凹部は、振動体支持腕を除く基部と振動腕を囲む範囲で形成されているので、振動腕自身は中空に浮いて固着されているので、仮に、圧電振動体が圧電振動片支持面に対して多少傾いて固着されても、振動腕がパッケージに接触することがなく安定した振動周波数を提供することを可能にする。
また、凹部を設けることにより、上記効果を得るために、振動腕と導電性接着剤との距離を増やす目的でパッケージを厚くする必要がなく、薄型の圧電デバイスを提供することができる。

さらに、凹部をこのような大きさを設定することにより、小型サイズのパッケージながら、キャビティの容積を大きくすることが可能であり、導電性接着剤を固着する際に僅かに発生することが考えられるガス密度を抑え、振動に対する影響を低減することができる。

また、本発明では、前記パッケージに設けられる凹部の底部に封止孔が設けられていることが好ましい。
ここで、封止孔とは、例えば、パッケージ内に圧電振動片を固着した後、キャビティ内の空気やガスを排出して気密封止するための孔を意味する。

前述したように、凹部は、振動体支持腕を除く基部と振動体を囲む範囲で形成され、振動腕自身は中空に浮いて固着されているので、凹部内の任意の位置に、任意の大きさの封止孔を設けることができるうえ、パッケージのほぼ中央部に配置することが可能で、封止作業が容易に行えるという効果もある。

また、本発明の構造では、前記一対の圧電振動片支持面のそれぞれにマウント電極が設けられ、前記マウント電極が、概ね前記圧電振動片の重心位置から前記振動体支持腕の端部までの範囲に設けられ、前記マウント電極の範囲において前記振動体支持腕が固着剤によって固着されていることが好ましい。

このように、マウント電極を概ね前記圧電振動片の重心位置から振動体支持腕の端部の範囲に設けているので、基部近傍で圧電振動片が保持されることになり、振動腕と導電性接着剤との距離を大きく設定でき、導電性接着剤が振動腕に付着することを回避し易くする。
また、基部に形成される複数の励振電極が近接する位置との距離も離れて設定することができるため、励振電極間の短絡を防止することができる。

また、本発明では、前記一対の圧電振動片支持面のそれぞれにマウント電極が設けられ、前記マウント電極が、前記圧電振動片の重心位置を中心にして長手方向両側に、概ね同じ距離で設けられ、前記マウント電極の範囲において前記振動体支持腕が固着剤によって固着されていることが好ましい。

圧電振動片の固着場所を、重心を中心とした範囲にすることによって、圧電振動片の姿勢が平衡し、安定した姿勢で固着することができ、傾きの発生を低減し易くすることができる。

また、本発明では、前記一対の圧電振動片支持面のそれぞれにマウント電極が設けられ、前記マウント電極が、概ね前記圧電振動片の重心位置から振動体支持腕の先端部の範囲に設けられ、前記マウント電極の範囲において前記振動体支持腕が固着剤によって固着されていることが好ましい。

このようにすれば、圧電振動片は、重心位置から振動体支持腕の先端部の範囲で固着されるため、基部近傍の厚み方向の外乱による振動振幅を低く抑えることができるほか、振動体の振動が固着部に漏洩し振動特性が悪化するのを防止することができる。また、振動腕の先端位置に近い位置で圧電振動片を固着するため、前述した基部近傍で固着する場合に比べ振動腕の先端部の位置ずれを低減することができる。

また、本発明では、前記一対の圧電振動片支持面のそれぞれにマウント電極が設けられ、前記マウント電極が、前記振動体支持腕の端部から先端までの範囲に設けられ、前記マウント電極の範囲において前記振動体支持腕が固着剤によって固着されていることが望ましい。

このようにすれば、圧電振動片を、振動体支持腕の端部から先端までの範囲の広い範囲で固着するので、固定強度を高めるともに、マウント電極と励振電極との接続面積を大きくすることができ、接続の信頼性を高めることができる。

また、本発明は、前記パッケージに設けられる凹部が、少なくとも、概ね前記圧電振動片の重心位置から前記振動体支持腕の端部を囲む範囲の第１の凹部と、前記振動腕の先端部を囲む範囲の第２凹部と、が設けられていることを特徴とする。

このような構造によれば、第１の凹部と第２の凹部との間は、パッケージ底部の厚みが増し、薄型のパッケージを実現しながらパッケージ強度を高めることができる。

また、上記構造では、前記一対の圧電振動片支持面のそれぞれにマウント電極が設けられ、前記マウント電極が、概ね前記圧電振動片の重心位置から前記振動体支持腕の端部までの範囲に設けられ、前記マウント電極の範囲において前記振動体支持腕が固着剤によって固着されていることが好ましい。

このような構造によれば、前述したような導電性接着剤が振動腕に付着することによる振動周波数の影響をなくし、所望の周波数を安定して維持することができるという効果の他、振動腕の先端部にも凹部が設けられているので、定常振動のとき、あるいは衝撃等により振動体先端部が振動した際に、最も振幅が大きくなる振動体先端部がパッケージに接触することを防止することができる。

また、前記第１の凹部と前記第２の凹部との間に封止孔が設けられていることが好ましい。
第１の凹部と第２の凹部との間は、パッケージ底部の総厚部に相当するため、封止孔を開設するために、パッケージ底部の厚みを増す必要がないので、パッケージの薄型化を図ることができる。また、パッケージを前述した凹部内に封止孔を設ける構造に比べ、薄型のパッケージを実現でき、さらに、本発明の目的を達成しながらパッケージ製造工程の短縮を実現できる。

また、本発明では、前記封止孔が、少なくともキャビティ内側の直径より外側の直径が大きい２段構成であることが望ましい。
前述したように封止孔は、パッケージ内に圧電振動片を固着した後、キャビティ内の空気やガスを排出して気密封止するために設けられる。気密封止の際、封止孔を２段構成することにより、封止材はキャビティ内側の孔の範囲で留まり、キャビティ内には入らないため、封止材が振動体に接触したり、付着することを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図４は本発明の実施形態１に係る圧電デバイスを示し、図５，６は、実施形態２、図７，８は、実施形態３、図９，１０は実施形態４、図１１，１２は実施形態５の圧電デバイスを示している。
（実施形態１）

図１〜図４は実施形態１に係る圧電デバイスを示している。図１は平面図、図２は図１に表すＡ−Ａ断面図、図３は図１に表すＢ−Ｂ断面図、図４は図１に表すＣ−Ｃ断面図である。なお、図１は、説明を分かりやすくするために蓋体６０を取り除いた状態を示している。図１〜図４において、本発明の圧電デバイス１０は、パッケージ２０内に圧電振動片３０が格納、固着され、蓋体６０で気密封止され構成されている。

パッケージ２０は、第１の基板２１、第２の基板２２、第３の基板２３、第４の基板２４が積層されて形成されている。第１の基板２１は、内形が平面視長方形の箱状に形成されており、第２の基板２２の主面に積層することで内部空間Ｓを構成している。この内部空間Ｓが、圧電振動片３０を収納するためのキャビティＳである。

第２の基板２２には、略中央に長方形の貫通孔２６が開設されており、この貫通孔２６は、圧電振動片３０を構成する基部３１と基部３１の一方の端部から延在される振動体としての一対の振動腕３２，３２とを囲む大きさを有して形成されている。また、貫通孔２６の幅は、圧電腕の振動領域範囲、つまり振動腕３２，３３が定常的な振動をするとき（図中、３２ａ，３３ａで示す）、あるいは、外部からの衝撃を受けたときに振動しても接触しない範囲の大きさに設定されている。

第２の基板２２は、第３の基板２３の主面に積層され、貫通孔２６は凹部２６となる。凹部２６の深さは第２の基板２２の厚みであり、圧電振動片３０が厚み方向に撓んだときに底部（第３の基板２３の主面に相当）に接触しない深さである。第３の基板２３は第４の基板２４の主面に積層されている。

第１の基板２１〜第４の基板２４は、絶縁材料として酸化アルミニウムのセラミックグリーンシートをそれぞれ前述した形状に成形し、積層した後、焼結して形成される。
このようにして、キャビティＳとキャビティＳの底部に凹部２６を備える長方形の箱状のパッケージ２０が形成される。

ここで、キャビティＳにおいて、凹部２６の長手方向の周縁部は、圧電振動片３０を接続、固着するための圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂであり、それぞれ振動腕３２，３３に平行に形成されている。

一対の圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂには、圧電振動片３０の重心位置Ｇ近傍（図中、直線Ｄで表す位置）から基部３１の端部の範囲にわたってマウント電極６１，６２が形成されている。マウント電極６１，６２は、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成される。このマウント電極６１，６２は、第２の基板２２、第３の基板２３、第４の基板２４を貫通するビアホール内の導電部６７を介して、第４の基板２４の裏面に形成される実装端子６５，６６（ビアホールは省略）に接続されており、これにより互いに異極となって圧電振動片３０に駆動電圧を供給する電極となる（図２，３、参照）。
このマウント電極６１，６２の範囲内に固着剤としての導電性接着剤７０が塗布され、この導電性接着剤７０を介して圧電振動片３０がパッケージ２０に固着されている。

圧電振動片３０は、本実施形態では水晶振動子を例示して説明するが、他にタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料を採用することができる。また、本実施形態では、圧電振動片として音叉型の水晶振動子を例示して説明する。

圧電振動片３０は、略矩形の基部３１と、基部３１の一方の端部から延在される振動体としての一対の振動腕３２，３３と、基部３１の他方の端部から振動腕３２，３３の長手方向に対して直角方向両側に延在される延在部３６，３７と、延在部３６，３７からそれぞれ振動腕３２，３３の外側の両側平行に延在される一対の振動体支持腕３８，３９とから構成されている。

振動体支持腕３８，３９はそれぞれ、振動腕３２，３３の水平面の接触を回避するように（図中、３２ａ，３３ａに示す）、振動腕３２，３３の長さよりもＬ１だけ短く形成されるとともに、振動腕３２，３３のそれぞれ外側の側面から所定の幅Ｗ１だけ離れて形成されている。

振動腕３２，３３は、その表裏面のそれぞれに長手方向に沿って延びる長溝が形成されており（図示せず）、その断面形状はＨ型をしている。そして、その長溝内に励振電極４０，４１が形成され、長溝内の励振電極４０と対向するように、振動腕３２の側面に励振電極４１が形成されており、長溝内の励振電極４１に対向するようにして、振動腕３３の側面に励振電極４０が形成されている。

励振電極４０は、基部３１を経由して振動体支持腕３９の裏面まで達し、導電性接着剤７０を介してマウント電極６２に接続され、励振電極４１は、基部３１を経由して振動体支持腕３８の裏面まで達し、導電性接着剤７０を介してマウント電極６１に接続されている。
前述したように、長溝を設け、長溝内の電極とこれに対抗する側面の電極とを異極となるように配置して、各振動腕内の電解効率を高めて、振動腕３２，３３の小型化、結果としてパッケージ２０を含めて圧電デバイス１０の小型化を実現している。

なお、基部３１と延在部３６，３７との間には、くびれ部３４，３５が設けられている。くびれ部３４，３５は、振動腕３２，３３の定常的な振動を振動体支持腕３８，３９に伝播しない（振動漏れがない）ように設けられている。

続いて、本実施形態の圧電デバイスの断面構造及び実装工程を図面を参照して説明する。図１も参照する。
図２は、図１に示すＡ−Ａ断面図である。キャビティＳの底部の圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂの表面に形成されるマウント電極６１，６２の範囲に、導電性接着剤７０が塗布される。導電性接着剤７０は、シリコン系またはエポキシ系あるいはポリイミド系の導電性接着剤である。この導電性接着剤７０の上に圧電振動片３０を載置し、硬化させることでマウント電極６１，６２と圧電振動片３０とが電気的機械的に接続する。

なお、本実施形態では、固着剤として導電性接着剤を用いているが、本発明はこれに限らず、例えば、電気的接続にはワイヤボンディングで行い、機械的固着には絶縁性接着剤を用いることもできる。

圧電振動片３０は、このようにして圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂに固着された後、蓋体６０によって封止される。第１の基板２１の上部周縁の開口端面には、低融点ガラス等のロウ材５１が適用されて蓋体６０が接合されており、これによって、キャビティＳは蓋封止される。

蓋体６０の材質は特に限定されるものではないが、蓋封止した後であっても、圧電振動片３０に設けられた励振電極あるいは錘（図示せず）等にレーザー光をあてて、質量削減方式で周波数調整ができるように光を透過する材料、例えばガラスから形成されている。

続いて、図１に示すＢ−Ｂ断面について、図３を参照して説明する。図３において、第２の基板２２の主面に設けられる圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂの上面にマウント電極６１，６２が形成されており、その上面に導電性接着剤７０が塗布されている。この導電性接着剤７０の上面に圧電振動片３０が載置されて硬化される。

一対の振動体支持腕３８，３９の内側側面間の距離をＷ２、凹部２６の幅をＷ３とするとき、Ｗ２≦Ｗ３の関係に設定されている。導電性接着剤７０は流動性があり、または加熱等の硬化処理を行う際に流動性が高くなることがあり、導電性接着剤７０の一部が凹部２６内に流動する。ここで、Ｗ２≦Ｗ３の関係にあるため、導電性接着剤７０は、凹部２６の側壁に沿って流動するため、圧電振動片３０の底面位置において振動腕３２または振動腕３３の方向には膨らみにくい構造となっている。

仮に、Ｗ２≧Ｗ３の関係に相互の寸法が設定される場合、導電性接着剤７０は凹部２６の側壁に沿って流動するが、導電性接着剤７０は、振動腕３２または振動腕３３との距離が近づき、振動腕３２または振動腕３３に付着しやすくなる。振動腕３２または振動腕３３に導電性接着剤７０が付着すると所望の周波数が得られなくなる。また、前述したように振動腕３２，３３には励振電極４０，４１が形成されており、これらの励振電極に導電性接着剤７０が付着すると電極が短絡され、圧電振動片３０は振動しない。

なお、振動体支持腕３８，３９との内側側面と凹部２６の側面壁との距離Ｑは、振動腕３２，３３と振動体支持腕３８，３９の内側側面との距離と、圧電振動片３０の固着強度のバランスから設定される。

次に、図１に示すＣ−Ｃ断面について図４を参照して説明する。図４は、封止孔６８の構造を示している。封止孔６８は、凹部２６内の略中央部底部（図１、参照）に配置されている。凹部２６の底部は第３の基板２３の主面であり、第３の基板２３には、貫通孔６８ａが開設されている。また、第４の基板２４には同じ位置に貫通孔６８ｂが開設され、貫通孔６８ｂの直径は、キャビティＳの内側の貫通孔６８ａよりも大きく設定され、２段構成の封止孔６８が形成されている。

パッケージ２０の内部に圧電振動片３０を収納し、蓋体６０によって蓋封止した後、この封止孔６８からキャビティＳ内の空気や導電性接着剤から発生するガスを排出し、封止材８０により気密封止され、キャビティＳの内部は真空状態となり、安定した振動を維持することができる。封止孔６８を２段構成する意味は、例えば、封止材８０の原形が球形である場合、貫通孔６８ｂに対応した直径にしておけば、貫通孔６８ａ内を透通して封止材８０がキャビティＳ内に浸入することを防止することにある。

従って、前述した実施形態１によれば、凹部２６の幅をＷ３、一対の振動体支持腕３８，３９の内側距離をＷ２としたとき、Ｗ２≦Ｗ３の関係に設定されているので、図３に示すように導電性接着剤７０が振動体支持腕３８，３９より振動体としての振動腕３２，３３側に流れ出す範囲を規制することができ、導電性接着剤７０が振動腕３２，３３に付着することを回避し、所望の振動周波数を得ることができ、また、その周波数を維持することができる。

また、振動腕３２，３３及び基部３１には、励振電極４０，４１が形成されている。従って、凹部２６を設けることにより、導電性接着剤７０が励振電極４０，４１にわたって付着し短絡することを防止できる。

また、キャビティＳの底部に設けられる凹部２６が、振動腕３２，３３の振動領域範囲よりも大きく設定されており、このことから、振動腕３２，３３が振動した際に振動腕の先端（３２ａ，３３ａに示す）が凹部２６の側面壁に接触することがなく、外部から衝撃が加えられた場合においても振動腕３２，３３がキャビティＳの底部（第３の基板２３の主面）に接触することもなく、振動腕３２，３３の振動に影響を与えず、さらに、衝撃等で圧電振動片３０が破損することを防止することができる。

さらに、一対の圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂが、振動腕３２，３３の長手方向外側の両側に平行に振動腕３２，３３の長さよりも長く設けられているために、振動体支持腕３８，３９との必要充分な固着面積が任意に確保でき、圧電振動片３０が傾いて固着されることを防止することができ、所望の固着強度を確保することができる。

凹部２６は、振動体支持腕３８，３９を除く基部３１と振動腕３２，３３を囲む大きさ、形状で形成され、振動腕３２，３３自身は中空に浮いて固着されているので、仮に、圧電振動片３０が圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂ対して多少傾いて固着されても、振動腕３２，３３がパッケージ２０に接触することがなく安定した振動周波数を提供することを可能にする。
また、凹部２６を設けることにより、上記効果を得るためにパッケージを厚くする必要がなく、薄型の圧電デバイス１０を提供することができる。

さらに、凹部２６をこのような大きさを設定することにより、小型サイズのパッケージながら、キャビティＳの容積を大きくすることが可能であり、導電性接着剤７０を硬化する際、僅かに発生することが考えられるガスの密度を抑えることができ、振動特性に対する影響を低減することができる。

前述したように、凹部２６内には、封止孔６８が開設され封止材８０によって気密封止されている。従って、封止孔６８は、凹部２６内の任意の位置に、任意の大きさで開設でき、パッケージのほぼ中央部に配置すれば、封止作業が容易に行えるという効果もある。

また、この封止孔６８が、キャビティＳの内側の直径（貫通孔６８ａ）より外側の直径（貫通孔６８ｂ）が大きい２段構成としているために、封止材８０はキャビティ内側の孔の範囲で留まり、キャビティＳ内には入らないため、封止材８０が圧電振動片３０に接触したり、付着することを防止することができる。
（実施形態２）

続いて、本発明の実施形態２に係る圧電デバイスの構成について、図面を参照して説明する。実施形態２は、前述した実施形態１の構成に比べ、圧電振動片のパッケージへの固着位置を変えたところに特徴を有し、パッケージ及び圧電振動片の形状は変わらないため、共通部分の説明を省略し、同じ符号を附して説明する。

図５、図６は、実施形態２に係る圧電デバイス１０の構造を示す平面図及び部分断面図（図５のＡ−Ａ断面）である。図５、図６において、圧電振動片３０は、パッケージ２０内に構成されるキャビティＳに収納され、振動体支持腕３８，３９を圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂに導電性接着剤７０によって固着されている。

圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂには、マウント電極６１，６２が形成されている。このマウント電極６１，６２は、圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂにおいて、圧電振動片３０の重心位置（重心Ｇ及び直線Ｄで示す）を中心として圧電振動片３０の長手方向両側に、図中左右に概ね同じ距離の範囲で形成されている。従って、導電性接着剤７０は、このマウント電極６１，６２の範囲に塗布され、この範囲で、圧電振動片３０が固着、接続されている。

また、凹部２６、凹部２６の内部に設けられる封止孔６８、励振電極４０，４１（図１、参照）と実装端子６５，６６とのビアホール内の導電部６７による接続構造は、実施形態１と同じ構成である。さらに、凹部２６の幅と振動体支持腕３８，３９の内側距離との関係も実施形態１と同じに設定されている。

従って、この実施形態２によれば、前述した実施形態１と同様に、導電性接着剤７０が振動腕３２，３３に付着、あるいは励振電極４０，４１間の短絡を防止できるという効果を得ることができるうえ、圧電振動片３０の固着場所を、重心位置Ｇを中心とした範囲にすることによって、圧電振動片３０の姿勢が平衡し、安定した姿勢で固着することができ、傾きの発生を低減し易くすることができ、振動腕３２，３３の先端部と基部３１の端部との厚み方向の振動振幅を実施形態１の構造よりも小さくすることができるという効果がある。
（実施形態３）

続いて、本発明の実施形態３に係る圧電デバイスの構成について、図面を参照して説明する。実施形態３は、前述した実施形態１，２の構成に比べ、圧電振動片のパッケージへの固着位置を振動体支持腕の先端方向に変えたところに特徴を有し、パッケージ及び圧電振動片の形状は変わらないため、共通部分の説明を省略し、同じ符号を附して説明する。

図７、図８は、実施形態３に係る圧電デバイス１０の構造を示す平面図及び部分断面図（図７のＡ−Ａ断面）である。図７、図８において、圧電振動片３０は、パッケージ２０内に構成されるキャビティＳに収納され、振動体支持腕３８，３９を圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂに導電性接着剤７０によって固着されている。

圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂには、マウント電極６１，６２が形成されている。このマウント電極６１，６２は、圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂにおいて、圧電振動片３０の重心位置Ｇ近傍（直線Ｄで示す）から振動体支持腕３８，３９の先端方向に、先端部を僅かに超える範囲に形成されている。従って、導電性接着剤７０は、このマウント電極６１，６２の範囲に塗布され、この範囲で、圧電振動片３０が固着、接続されている。

また、凹部２６、凹部２６の内部に設けられる封止孔６８、励振電極４０，４１（図１、参照）と実装端子６５，６６とのビアホール内の導電部６７による接続構造は、実施形態１と同じ構成である。さらに、凹部２６の幅と振動体支持腕３８，３９の内側距離との関係も実施形態１と同じに設定されている。

従って、この実施形態３によれば、前述した実施形態１と同様に導電性接着剤７０が振動腕３２，３３に付着、あるいは励振電極４０，４１間の短絡を防止できる効果を得ることができるうえ、圧電振動片３０の固着場所を、重心位置Ｇから振動体支持腕３８，３９の先端位置にわたる範囲にすることによって、基部３１の端部よりも振動腕３２，３３の先端部の厚み方向の振動振幅を前述した実施形態１及び実施形態２よりも小さくすることができる。
また、圧電振動片３０は、振動腕３２，３３の先端部に近い位置で固着されるので、振動腕３２，３３の平面方向、厚み方向の位置ずれを小さくすることができる。
（実施形態４）

続いて、本発明の実施形態４に係る圧電デバイスの構成について、図面を参照して説明する。実施形態４は、前述した実施形態１〜３の構成に比べ、圧電振動片のパッケージへの固着位置を変えたところに特徴を有し、パッケージ及び圧電振動片の形状は変わらないため、共通部分の説明を省略し、同じ符号を附して説明する。

図９、図１０は、実施形態４に係る圧電デバイス１０の構造を示す平面図及び部分断面図（図９のＡ−Ａ断面）である。図９、図１０において、圧電振動片３０は、パッケージ２０内に構成されるキャビティＳに収納され、振動体支持腕３８，３９を圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂに導電性接着剤７０によって固着されている。

圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂには、マウント電極６１，６２が形成されている。このマウント電極６１，６２は、圧電振動片支持面２２ａ，２２ｂにおいて、振動体支持腕３８，３９の長手方向全体を含む範囲で形成されている。従って、導電性接着剤７０は、このマウント電極６１，６２の範囲に塗布され、この範囲で、圧電振動片３０が固着、接続されている。

また、凹部２６、凹部２６の内部に設けられる封止孔６８、励振電極４０，４１（図１、参照）と実装端子６５，６６とのビアホール内の導電部６７による接続構造は、実施形態１と同じ構成である。さらに、凹部２６の幅と振動体支持腕３８，３９の内側距離との関係も前述した実施形態１〜実施形態３と同じに設定されている。

従って、この実施形態４によれば、前述した実施形態１と同様に導電性接着剤７０が振動腕３２，３３に付着、あるいは励振電極４０，４１間の短絡を防止できる効果を得ることができるうえ、圧電振動片３０が、振動体支持腕３８，３９の端部から先端までの範囲の広い範囲で固着するので、固定強度を高めるとともに、マウント電極６１，６２と励振電極４０，４１との接続面積を大きくすることができ、接続の信頼性を高めることができる。また、振動腕３２，３３の平面方向、厚み方向の位置ずれを小さくすることができる。
（実施形態５）

次に、本発明の実施形態５に係る圧電デバイスの構成について、図面を参照して説明する。実施形態５は、前述した実施形態１〜４の構成に比べ、キャビティＳの底部に形成される凹部を２箇所に設けたことを特徴とする。圧電振動片の形状は前述した実施形態１〜４と同じであり、パッケージを含め共通部分には、同じ符号を附して説明している。

図１１は、実施形態５に係る圧電デバイス１１０の平面図、図１２は、図１１のＥ−Ｅ断面図である。図１１において、圧電振動片３０は、パッケージ１２０内に構成されるキャビティＳに収納され、振動体支持腕３８，３９を圧電振動片支持面１２２ａ，１２２ｂに導電性接着剤７０によって固着されている。

ここで、キャビティＳの底部には、２箇所に第１の凹部としての凹部１２６と、第２の凹部としての１２７が設けられている。凹部１２６，１２７は、第２の基板１２２（図１２、参照）に貫通孔として開設されている。凹部１２６は、長手方向は圧電振動片３０の概ね重心位置Ｇ（図中、直線Ｄで示す）から振動体支持腕３８，３９の端部にわたり、幅方向は、前述した実施形態１によるＷ３に相当する寸法で形成されている。

また、凹部１２７は、長手方向が振動腕３２，３３の先端部から、振動体支持腕３８，３９の先端にかからない範囲、幅方向は、第１の基板２１の内面壁にかからない範囲の形状に設定されている。なお、幅方向は、凹部１２６と同じにしてもよい。これら凹部１２６及び凹部１２７の間に封止孔１６８が開設されている。断面構成にについては、図１２を参照して後述する。

凹部１２６の幅方向両側には、圧電振動片支持面１２２ａ，１２２ｂが形成されており、これら圧電振動片支持面にマウント電極６１，６２が形成されている。マウント電極の位置、大きさは、前述した実施形態１（図１、参照）と同じに形成される。

次に、図１２を参照して圧電デバイス１１０の断面構成について説明する。図１２において、パッケージ１２０は、第１の基板２１と第２の基板１２２と第３の基板１２３とが積層して形成されている。第１の基板２１は、実施形態１と共通である。第２の基板１２２には、貫通孔１２６と貫通孔１２７と、貫通孔１２６，１２７との間に封止孔１６８ａと、が開設されている。

この第２の基板１２２と第３の基板１２３とが積層されることで、貫通孔１２６，１２７が凹部１２６，１２７に形成される。第３の基板１２３には、封止孔１６８ｂが開設されており、封止孔１６８ａ、封止孔１６８ｂとで、２段構成の封止孔１６８が形成される。なお、封止孔１６８は実施形態１（図４、参照）と同じ構造である。封止孔１６８は、蓋体６０を蓋封止したのち、キャビティＳ内の空気やガスを排出した後、封止材８０によって気密封止される。

圧電振動片３０は、実施形態１と同様に、マウント電極６１，６２の範囲に導電性接着剤７０が塗布された後、導電性接着剤７０の上面に載置され固着される。
なお、励振電極４０，４１（図１、参照）とマウント電極６１，６２と実装端子６５，６６との接続は実施形態１と同じであるため説明を省略する。
また、図１１のＢ−Ｂ断面構造は、実施形態１の図３で示す構造と同じである。

従って、前述した実施形態５によれば、凹部１２６と凹部１２７との間は、パッケージ底部の厚みが増し、薄型のパッケージを実現しながらパッケージ強度を高めることができる。

また、圧電振動片３０のパッケージ１２０への固着は、実施形態１（図３、参照）と同様に行えるため、導電性接着剤７０が振動体に付着することによる振動周波数の影響をなくし、所望の周波数を安定して維持することができるという効果の他、振動腕３２，３３の先端部にも凹部１２７が設けられているので、定常振動のとき、あるいは衝撃等により振動腕先端部が振動した際に、最も振幅が大きくなる振動腕先端部がパッケージの内面に接触することを防止することができる。

また、凹部１２６と凹部１２７との間は、パッケージ底部の総厚部に相当し、第２の基板１２２に凹部１２６，１２７と封止孔としての貫通孔１６８ａを開設しているため、実施形態１〜実施形態４に用いた第４の基板２４を設ける必要がないので、パッケージ１２０の薄型化を図ることができる。また、第４の基板２４がないことから、本発明の目的を達成しながらパッケージ製造工程の短縮を実現できる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施形態５では、圧電振動片３０のパッケージ１２０との固着構造は、実施形態１と同様な構造を採用しているが、これに限定されるものではなく、実施形態２〜実施形態４の構造を適宜選択して採用することができ、それぞれの構造に対応する効果を得ることができる。

また、実施形態１〜実施形態５においては、音叉形状の水晶振動子を圧電振動片として例示し説明しているが、音叉型に限らず、他の形状の圧電振動片であっても、振動体支持腕を設けることによって、本発明の構造を応用し、同様な効果を得ることができる。

従って、前述の実施形態１〜実施形態５では、小型の圧電デバイスにおいて、圧電振動片の基板への固着時に固着剤が圧電振動片に付着することを防止し、且つ電極間の短絡を防止し、安定した振動特性を維持できる圧電デバイスを提供することができる。

本発明の実施形態１に係る圧電デバイスを示す平面図。 本発明の実施形態１に係る圧電デバイスのＡ−Ａ断面を示す部分断面図。 本発明の実施形態１に係る圧電デバイスのＢ−Ｂ断面を示す部分断面図。 本発明の実施形態１に係る圧電デバイスのＣ−Ｃ断面を示す部分断面図。 本発明の実施形態２に係る圧電デバイスを示す平面図。 本発明の実施形態２に係る圧電デバイスのＡ−Ａ断面を示す部分断面図。 本発明の実施形態３に係る圧電デバイスを示す平面図。 本発明の実施形態３に係る圧電デバイスのＡ−Ａ断面を示す部分断面図。 本発明の実施形態４に係る圧電デバイスを示す平面図。 本発明の実施形態４に係る圧電デバイスのＡ−Ａ断面を示す部分断面図。 本発明の実施形態５に係る圧電デバイスを示す平面図。 本発明の実施形態５に係る圧電デバイスのＥ−Ｅ断面を示す部分断面図。

符号の説明

１０…圧電デバイス、２０…パッケージ、２２ａ，２２ｂ…圧電振動片支持面、２６…凹部、３０…圧電振動片、３１…基部、３２，３３…振動腕、３８，３９…振動体支持腕、４０，４１…励振電極、６１，６２…マウント電極、６８…封止孔、７０…導電性接着剤。

Claims (12)

1. 基部と、前記基部の一方の端部から延在される振動腕と、基部の他方の端部から前記振動腕の両側に沿って平行に延在される一対の振動体支持腕と、が設けられる圧電振動片と、
   前記圧電振動片が格納される箱状のパッケージと、から構成され、
   前記パッケージに形成されるキャビティ底部が、前記振動腕の長手方向外側の両側に平行に形成される一対の圧電振動片支持面と、前記圧電振動片支持面の内側に設けられる少なくとも前記振動腕の振動領域範囲よりも広い幅を有する凹部と、から構成され、
   前記振動体支持腕が、前記圧電振動片支持面に固着剤によって固着されていることを特徴とする圧電デバイス。
2. 請求項１に記載の圧電デバイスにおいて、
   前記凹部の幅をＷ３、前記一対の振動体支持腕の内側側面間の距離をＷ２としたとき、Ｗ２≦Ｗ３の関係に設定されていることを特徴とする圧電デバイス。
3. 請求項１または請求項２に記載の圧電デバイスにおいて、
   前記パッケージに設けられる凹部が、平面視して前記基部と前記振動体とを囲む大きさに設定されていることを特徴とする圧電デバイス。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、
   前記パッケージに設けられる凹部の底部に封止孔が設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、
   前記一対の圧電振動片支持面のそれぞれにマウント電極が設けられ、
   前記マウント電極が、概ね前記圧電振動片の重心位置から前記振動体支持腕の端部までの範囲に設けられ、前記マウント電極の範囲において前記振動体支持腕が固着剤によって固着されていることを特徴とする圧電デバイス。
6. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、
   前記一対の圧電振動片支持面のそれぞれにマウント電極が設けられ、
   前記マウント電極が、前記圧電振動片の重心位置を中心にして長手方向両側に、概ね同じ距離で設けられ、前記マウント電極の範囲において前記振動体支持腕が固着剤によって固着されていることを特徴とする圧電デバイス。
7. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、
   前記一対の圧電振動片支持面のそれぞれにマウント電極が設けられ、
   前記マウント電極が、概ね前記圧電振動片の重心位置から振動体支持腕の先端部の範囲に設けられ、
   前記マウント電極の範囲において前記振動体支持腕が固着剤によって固着されていることを特徴とする圧電デバイス。
8. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、
   前記一対の圧電振動片支持面のそれぞれにマウント電極が設けられ、
   前記マウント電極が、前記振動体支持腕の端部から先端までの範囲に設けられ、
   前記マウント電極の範囲において前記振動体支持腕が固着剤によって固着されていることを特徴とする圧電デバイス。
9. 請求項１または請求項２に記載の圧電デバイスにおいて、
   前記パッケージに設けられる凹部が、少なくとも、概ね前記圧電振動片の重心位置から前記振動体支持腕の端部を囲む範囲の第１の凹部と、前記振動腕の先端部を囲む範囲の第２凹部と、が設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
10. 請求項９に記載の圧電デバイスにおいて、
    前記一対の圧電振動片支持面のそれぞれにマウント電極が設けられ、
    前記マウント電極が、概ね前記圧電振動片の重心位置から前記振動体支持腕の端部までの範囲に設けられ、前記マウント電極の範囲において前記振動体支持腕が固着剤によって固着されていることを特徴とする圧電デバイス。
11. 請求項９または請求項１０に記載の圧電デバイスにおいて、
    前記第１の凹部と前記第２の凹部との間に封止孔が設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
12. 請求項４または請求項１１に記載の圧電デバイスにおいて、
    前記封止孔が、少なくともキャビティ内側の直径より外側の直径が大きい２段構成であることを特徴とする圧電デバイス。
    

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