JP2009088700A - 圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】圧電振動片を容器内の台座上の電極端子に導通接続させる際に、確実に圧電振動片を位置決めし支持することができ、電極間で短絡することのない圧電デバイスを提供する。
【解決手段】マウント台２ａは、圧電振動片３に形成された極性の異なる２つの励振電極３ａから引出され配設された２つの接続電極３ｃと対応する位置に圧電振動片搭載面２ｂを有しており、圧電振動片搭載面２ｂの各々は、所定幅の空間部をもって離間した状態に配置されている。マウント台２ａが溝部２ｃによって隔てられた構成であるため、２つの圧電振動片搭載面２ｂはそれぞれが所定幅の空間部を挟んで隣接した状態となる。したがって、圧電振動片３の搭載時に導電性接着剤５が流れ出したとしても、圧電振動片搭載面２ｂは溝部２ｃを挟んで離間した配置関係にあるので、双方から流れ出した導電性接着剤５の接触によるショートを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電デバイスに関する。

近年、ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話等の移動体通信機器に、圧電デバイスはクロック源として多用されている。そして、各情報通信機器の小型化、薄型化がめざましく、それらに用いられる圧電デバイスも小型薄型化が要求されている。また、小型薄型化とともに、各情報通信機器の回路基板に表面実装が可能な表面実装型の圧電デバイスが求められている。

ここで、従来の表面実装型の圧電デバイスについて説明する。
図６は、従来の圧電デバイスを示す断面図、図７は従来の圧電デバイスの蓋体を外したときの平面図である。
図６は、従来の圧電デバイスの一形態であり、容器体３１の一方の主面には、所定の大きさの空間部となる凹部３２が形成され、また、容器体３１底面には素子接続用電極３３が台座３９上に形成されている。そして、容器体３１の外面底部に形成した他の回路基板等に電気的に接続し固定するための図示しない外部接続用電極と容器体３１内に形成した導体（不図示）を介して電気的に接続されている。

この素子接続用電極３３の上に、矩形状に加工した圧電振動片３７の表裏主面上に、励振用電極膜３４、引き出し用電極膜３５及び接続用電極膜３６を形成し、接続用電極膜３６が容器体３１に形成した素子接続用電極３３の上に配置されるような位置に搭載されている。その重なり合い配置されている素子接続用電極３３と接続用電極膜３６へ、導電性接着剤３８を塗布し、この導電性接着剤３８を塗布後に容器体３１ごと恒温槽等の中に入れ加熱することにより、導電性接着剤３８を固化することで、圧電振動片３７を素子接続用電極３３に導電性接着剤３８で固着導通させた圧電デバイスを構成する一部分が形成される。そして、蓋体４０を凹部３２の開放端部を塞ぐようにして容器体３１上に接合して圧電デバイスが構成されている。このような圧電デバイスについては、特許文献１や特許文献２に開示されている。

上記した容器体は、一般に絶縁材としてのセラミックで形成されており、セラミックシートを目的とする形状に積層して製造され、そのセラミックシートを３層、４層に組み合わせた後、焼成工程を経て完成するものである。
特開平７−２４０６５３号公報 特開平９−１８６５４５号公報

しかしながら、上記した従来の圧電デバイスには、次のような問題点があった。
即ち、圧電デバイスの小型化が進み、圧電デバイスのパッケージの外形寸法が、長さの寸法で５ｍｍ以下、幅寸法で３ｍｍ以下及び厚み寸法が１ｍｍ以下となるにつれ、容器体の内部に搭載する圧電振動片と、パッケージの空間部内の壁面との間隔が非常に狭くなる結果、図７に示すように、圧電デバイスの製造時において、平面方向に位置ズレが生じてしまう確率が高くなる。その結果、圧電振動片が固定されていない箇所の一部がパッケージの空間部の内壁に接触し、圧電振動片の振動特性に悪影響を与え、発振がされないという事態が発生してしまうという課題があった。

そして、これらの課題を解決するために、圧電振動片を搭載する際の位置決め精度を高めることが一般的に行われるが、この場合、精度向上のためのシステムの導入が必要となり、製造コストが高くなる結果圧電デバイスのコストを押し上げてしまうという課題があった。また、圧電デバイスのさらなる小型化に伴い、その位置決めのための精度を高めることが非常に困難になるという課題があった。

また、圧電振動片を搭載する際に、圧電振動片の四辺とパッケージの空間部内の壁面との間隔が狭いため、圧電振動板の主面を製造治具などで保持して搭載しなくてはならず、励振振動域にその治具が接触することとなり、不純物などの付着の原因となる課題があった。

また、圧電振動片を固定するための、台座上の素子固定用電極が、パッケージ内部の同一平面上に形成されているため、導電性接着剤で圧電振動片を固定する際、導電性接着剤が圧電振動片の下面に流れ出して素子固定用電極がショートしてしまうという課題があった。

さらに、従来の圧電デバイスのパッケージは絶縁性のセラッミックによる積層型の構造を採用しているため、その製造方法としては階層毎に製造する必要があり、製造に多くの工数が、強いては製造コストを押し上げ圧電デバイスがコスト高になっている

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、高集積化に対応して、圧電デバイスのパッケージの小型化が急速に進む中、圧電振動片を容器内の台座上の電極端子に導通接続させる際に、確実に圧電振動片を位置決めし支持することができ、電極間で短絡することのない圧電デバイスを提供することにある。

パッケージ内に圧電振動片を収容してなる圧電デバイスにおいて、
前記パッケージは、シリコン基板より成り、該シリコン基板の一面には前記圧電振動片を収容する空間と、前記圧電振動片を搭載固定するためのマウント台が前記シリコン基板と一体的に形成されており、前記マウント台は、前記圧電振動片に形成された極性の異なる２つの励振電極から引出され配設された２つの接続電極と個々に対応する圧電振動片搭載面を有し、当該圧電振動片搭載面の各々は、所定幅の空間部をもって離間して配置されている圧電デバイスとする。

前記マウント台の圧電振動片搭載面の周囲には、前記圧電振動片を位置決めするための壁部が一体的に形成されている圧電デバイスとする。

本発明によれば、電極間で短絡することのない圧電デバイスを提供することができると共に、位置決め用の壁部により圧電振動片を容器内の台座上の電極端子に導通接続させる際に、確実に圧電振動片を位置決めし支持することができる。また、シリコン基板を用いることでパッケージ内にマウント台及び壁部を一体に形成することができ、製造工程が簡素化でき低コスト化が図れる。

シリコン基板より成るパッケージの一面には前記圧電振動片を収容する空間と、前記圧電振動片を搭載固定するためのマウント台が前記シリコン基板と一体的に形成されており、前記マウント台は、前記圧電振動片に形成された極性の異なる２つの励振電極から引出され配設された２つの接続電極と個々に対応する圧電振動片搭載面を有し、当該圧電振動片搭載面の各々は、所定幅の空間部をもって離間して配置した構成の圧電デバイスとする。また、前記マウント台上周囲には、前記圧電振動片を位置決めするための壁部を一体的に形成する。

以下本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の実施例１における圧電デバイスを示す分解斜視図である。図２は本発明の実施例１における圧電デバイスを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。尚、図２（ａ）においては、圧電デバイスの蓋体を省略している。

２はパッケージで、圧電振動片３を収容する空間を有し、圧電振動片３を搭載固定するためのマウント台２ａが形成されている。パッケージ２はシリコン材料から成る平板状基板をエッチング手法によって不用部分を除去することで圧電振動片３の収容空間とマウント台２ａとなる構造物を同時形成したものである。したがって、マウント台２ａはパッケージ２に一体形成され保持された状態のものである。

圧電振動片３の主面上には励振電極３ａが金属蒸着等の手段により形成されており、引出電極３ｂを介して接続電極３ｃに電気的に接続されている。前記励振電極３ａは圧電振動片３の両主面上に形成されたもので、各々の極性は異なる構成で利用される。前記励振電極３ｃのみは、一主面上から圧電振動片３の側面部を介し他方の主面上まで回り込むようにして配設されている。

前記マウント台２ａは、圧電振動片３に形成された極性の異なる２つの励振電極３ａから引出され配設された２つの接続電極３ｃと各々対応する位置に圧電振動片搭載面２ｂを有しており、圧電振動片搭載面２ｂの各々は、所定幅の空間部をもって離間した状態に配置されている。本実施例においては、マウント台２ａが溝部２ｃによって隔てられた構成である。よって２つの圧電振動片搭載面２ｂはそれぞれが所定幅の空間部を挟んで隣接した状態となっている。

前記圧電振動片搭載面２ｂには電極パッド（不図示）が形成されており、導電性接着剤５を介して圧電振動片３が搭載固定される。前記電極パッドは、配線パターン・スルーホール（何れも不図示）によりパッケージ２の外部まで引き出されパッケージ２外部に設けられた外部接続用端子（不図示）と接続される構成である。

本構成によれば、圧電振動片３の搭載時に導電性接着剤５が流れ出したとしても、圧電振動片搭載面２ｂは溝部２ｃを挟んで離間した配置関係にあるので、導電性接着剤５の回り込みによる距離は長くなり、双方から流れ出した導電性接着剤５の接触によるショートを防止することができる。

また、本実施例においては、前記マウント台２ａの圧電振動片搭載面２ｂの周辺部には、前記圧電振動片３を位置決めするための壁部２ｄを一体的に形成した構成としている。該構成によれば、圧電振動片３を圧電振動片搭載面２ｂにセットする際、圧電振動片３の位置決めが確実になされるので、導電性接着剤５が硬化する時に加わる応力による圧電振動片３の短手方向への横ずれ、傾きを防止することができる。

パッケージ２のマウント台２ａに圧電振動片３を搭載固定した後、蓋体４をパッケージ２の開放部を塞ぐようにして接合し、圧電デバイス１が構成される。本実施例で説明した圧電振動片３は矩形状の圧電振動片を一例としたが、これに限らず音叉型圧電振動片や他の形状の振動片を採用しても同様の効果が得られるのはもちろんである。

続いて、本実施例の圧電デバイスのパッケージ製造方法について説明する。
図３は、本発明の圧電デバイスに係わるパッケージの製造工程を示す図で、（ａ）は第一工程、（ｂ）は第二工程、（ｃ）は第三工程を示す図である。尚、（ａ）〜（ｃ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’断面部をそれぞれ図示している。

まず、平板状のシリコン基板２を準備し一主面の全面にレジスト膜を塗布する。次いで、所望形状のマスクを用いて露光・現像しパターニングする。その後レジスト膜の不用部分を除去してレジスト膜２０のみを残す。レジスト膜２０以外の部位はシリコン基板面が露出した状態である。次いで図２（ａ）に図示するレジスト膜２０をエッチングマスクとしてシリコン基板２の露出面をエッチングして第一段目の凹部を形成する。前記第一段目の凹部底面部はマウント台２ａの頂面位置となる。

次いで、第一段目の凹部底面部のマウント台と成る領域にレジスト膜２１を施し、該レジスト膜２１をエッチングマスクとして露出する第一段目の凹部底面部をさらにエッチングして第二段目の凹部を形成する。第二段目の凹部はパッケージ４の底面部となる。

次いで、マウント台２の領域上のレジスト膜２１を一旦除去し、再度その一部にレジスト膜２２を施す（図３（ｂ）参照）。この時、第二段目の凹部底面部全面にもレジスト膜２３を施しておく。次いで、マウント台２の領域上に一部露出するシリコン基板面をエッチングして圧電振動片搭載面２ｂを形成する（図３（ｃ）参照）。最後に残ったレジスト膜２０、２２、２３の全てを剥離してシリコン基板２と一体となるマウント台２及び圧電振動片搭載面２ｂが形成される。尚、図１、２に示した溝部２ｃは、第二段目の凹部形成時に形成されるもので、その溝幅サイズについては、マウント台２の領域上に形成するレジスト膜のパターン設計により任意に設定することができる。

前述したように、所謂フォトリソエッチング手法により圧電振動片の搭載精度や信頼性を高めたマウント台の形成が容易に行え、生産性が向上する。尚、前述の製造方法は一例であり、これに限らずエッチング部位の設定や手順は任意に変更、組み替えて実施することが可能である。

図４は本発明の実施例２における圧電デバイスを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。尚、図４（ａ）においては、圧電デバイスの蓋体を省略している。図５は図４に示す圧電デバイスのマウント台の斜視図である。

６はパッケージで、圧電振動片３を収容する空間を有し、圧電振動片３を搭載固定するためのマウント台６ａが形成されている。パッケージ６はシリコン材料から成る平板状基板をエッチング手法によって不用部分を除去することで圧電振動片３の収容空間とマウント台６ａとなる構造物を同時形成したものである。したがって、マウント台６ａはパッケージ６に一体形成され保持されている。圧電振動片３は、実施例１で説明した構成と同様であるため詳細説明は省略する。

前記マウント台６ａは、圧電振動片３に形成された極性の異なる２つの励振電極３ａから引出され配設された２つの接続電極３ｃと対応する位置に圧電振動片搭載面６ｂを有しており、圧電振動片搭載面６ｂの各々は、所定幅の空間部６ｃをもって離間した状態に配置されている。本実施例のマウント台６ａは前記接続電極３ｃに対応して２つ個々に独立して形成されている。よって個々のマウント台６ａの間には空間部６ｃが必然的に存在する構成である。

前記圧電振動片搭載面６ｂには電極パッド（不図示）が形成されており、導電性接着剤５を介して圧電振動片３が搭載固定される。前記電極パッドは、配線パターン・スルーホール（何れも不図示）によりパッケージ６の外部まで引き出されパッケージ６外部に設けられた外部接続用端子（不図示）と接続される構成である。

本構成によれば、圧電振動片３の搭載時に導電性接着剤５が流れ出したとしても、圧電振動片搭載面６ｂは空間部６ｃを挟んで離間した配置関係にあるので、導電性接着剤５の回り込みによる距離は長くなり、双方から流れ出した導電性接着剤５の接触によるショートを防止することができる。

また、本実施例においては、前記マウント台６ａの圧電振動片搭載面６ｂの周辺部には、前記圧電振動片３を位置決めするための壁部６ｄを一体的に形成した構成としている。該構成によれば、圧電振動片３を圧電振動片搭載面にセットする際、圧電振動片３の位置決めが確実になされるので、導電性接着剤５が硬化する時に加わる応力による圧電振動片３の短手方向への横ずれ、傾きを防止することができる。

パッケージ６のマウント台６ａに圧電振動片３を搭載固定した後、蓋体４をパッケージ６の開放部を塞ぐようにして接合し、圧電デバイスが構成される。本実施例で説明した圧電振動片３は矩形状の圧電振動片を一例としたが、これに限らず音叉型圧電振動片や他の形状の振動片であっても良い。

本発明の実施例１における圧電デバイスを示す分解斜視図。 本発明の実施例１における圧電デバイスを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図。 本発明の圧電デバイスに係わるパッケージの製造工程を示す図。 本発明の実施例２における圧電デバイスを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図。 図４に示す圧電デバイスのマウント台の斜視図。 従来の圧電デバイスを示す断面図。 従来の圧電デバイスの蓋体を外したときの平面図。

符号の説明

１ 圧電デバイス
２ パッケージ
２ａ マウント台
２ｂ 圧電振動片搭載面
２ｃ 溝部
２ｄ 壁部
３ 圧電振動片
３ａ 励振電極
３ｂ 引出電極
３ｃ 接続電極
４ 蓋体
５ 導電性接着剤
６ パッケージ
６ａ マウント台
６ｂ 圧電振動片搭載面
６ｃ 空間部
６ｄ 壁部
２０ レジスト膜
２１ レジスト膜
２２ レジスト膜
２３ レジスト膜
３１ 容器体
３２ 凹部
３３ 素子接続用電極
３４ 励振用電極膜
３５ 引き出し用電極膜
３６ 接続用電極膜
３７ 圧電振動片
３８ 導電性接着剤
３９ 台座
４０ 蓋体

Claims (2)

1. パッケージ内に圧電振動片を収容してなる圧電デバイスにおいて、
   前記パッケージは、シリコン基板より成り、該シリコン基板の一面には前記圧電振動片を収容する空間と、前記圧電振動片を搭載固定するためのマウント台が前記シリコン基板と一体的に形成されており、前記マウント台は、前記圧電振動片に形成された極性の異なる２つの励振電極から引出され配設された２つの接続電極と個々に対応する圧電振動片搭載面を有し、当該圧電振動片搭載面の各々は、所定幅の空間部をもって離間して配置されていることを特徴とする圧電デバイス。
2. 前記マウント台の圧電振動片搭載面の周囲には、前記圧電振動片を位置決めするための壁部が一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
   
   

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