JP2010062973A - 圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を実現しつつ、耐衝撃性に優れた圧電振動子、及び圧電デバイスを提供する。
【解決手段】パッケージ１２の内部において収容された圧電振動片２６を有する圧電デバイスであって、前記圧電振動片２６を前記パッケージ１２の前記内部において支持する複数の支持部材３８を備え、前記複数の支持部材３８は、前記圧電振動片２６を挟む位置に配置され、前記圧電振動片２６が、前記複数の支持部材３８を介して前記パッケージ１２の互いに対向する内面により挟持されて、支持されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は通信機器等に利用される圧電デバイスに関する。

通信機器等に幅広く利用されている圧電デバイスにおいては、小型化の要請が強くなってきており、圧電デバイスを構成する圧電振動片はパッケージ内において長手方向の固定端側をマウント電極で固定し、自由端側をフリーにした片持ち支持構造を採用している。これによりマウント電極からの通電を確保しつつマウント電極からの応力を緩和し圧電振動片の実装面積を減らしてデバイス全体の小型化を図っている。さらに特許文献１においては圧電振動片を駆動する集積回路をパッケージの一部とすることによりさらなる小型化を実現している。一方、移動体に搭載される圧電デバイスに対しては、上述の小型化のみならず耐衝撃性の向上も要求される。
特開２００６−２８４３７３号公報

しかし、圧電デバイスの落下衝撃時に、圧電振動片の自由端がパッケージ内面に接触し圧電デバイスの特性に悪影響を及ぼす虞があった。なお、この問題は圧電振動片が収容されているパッケージが小型であると、圧電振動片とパッケージの内面との間のクリアランスが十分に確保できず、顕著になりやすい。また落下衝撃時に接着剤により固定されている圧電振動片の固定状態が変化して圧電振動片の電気的特性である内部抵抗や容量に変化が生じ、結果として圧電振動片の共振周波数が所望の共振周波数からずれてしまうという問題があった。

そこで本発明は、上記問題点に注目し、小型化、及び耐衝撃性の向上を共に実現する圧電振動子、及び圧電デバイスを提供することを目的とする。

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、以下の適用例として実現することが可能である。

［適用例１］パッケージの内部において収容された圧電振動片を有する圧電デバイスであって、前記圧電振動片を前記パッケージの前記内部において支持する複数の支持部材を備え、前記複数の支持部材は、前記圧電振動片を挟む位置に配置され、前記圧電振動片が、前記複数の支持部材を介して前記パッケージの互いに対向する内面により挟持されて、支持されていることを特徴とする圧電デバイス。

上記構成により、圧電振動片のパッケージに対する機械的固定が、支持部材を介してパッケージの互いに対向する内面により挟持されて行われているため、落下衝撃時の圧電振動片のブレを抑制し、圧電振動片のパッケージの内面との接触を防止することができる。また落下衝撃に伴いパッケージに対する圧電振動片の固定状態が変化してしまうことを防止して、落下衝撃時の圧電振動片の共振周波数の変動を防止することができる。

［適用例２］適用例１に記載の圧電デバイスであって、前記圧電振動片は、前記圧電振動片の励振電極と接続された引き出し電極が形成され、前記引き出し電極は、ワイヤを介して前記パッケージの前記内面に形成された電極に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。

上記構成により、圧電振動片を支持する手段と、圧電振動片を電気的に接続する手段とが分離される。そして、その手段として接続信頼性の高いワイヤボンディングを採用するため、圧電振動片の電気的接続を確実に行うことができ、また、落下衝撃時の圧電振動片のブレが抑制され、これによりワイヤに掛かる機械的な負荷を抑制することができるため、電気的接続の信頼性を高めることができる。

［適用例３］適用例１に記載の圧電デバイスであって、前記パッケージは、ベース部と蓋部とを接合することにより形成され、前記圧電振動片の前記ベース部に対向する面には、前記圧電振動片の励振電極と接続された引き出し電極が形成され、前記複数の支持部材は、前記圧電振動片の一方の面の前記引き出し電極上と、前記圧電振動片の他方の面の前記引き出し電極に平面視して重なる位置とに設けられ、前記圧電振動片が前記複数の支持部材を介して前記ベース部の内面と前記蓋部の内面との間に挟持されて、前記圧電振動片が支持され、前記複数の支持部材のうち前記圧電振動片と前記ベース部との間に配置された第１支持部材は、前記複数の支持部材のうち前記圧電振動片と前記蓋部との間に配置された第２支持部材より硬度の低い導電材により形成されていることを特徴とする圧電デバイス。

上記構成により、パッケージの蓋部の外部からベース部方向に加える応力を、第２支持部材及び圧電振動片を通じて導電材に伝達することができる。よって導電材をベース部に押し付けることが可能となり、導電材とベース部とを強固に固定することができるので、圧電振動片の外部との電気的接続の信頼性が向上する。

［適用例４］適用例３に記載の圧電デバイスであって、前記第１支持部材は金バンプであることを特徴とする圧電デバイス。
上記構成により、圧電振動片はフリップチップボンディングによりパッケージのベース側に形成された貫通電極と強固に接続できる。よって適用例３の効果に加えて圧電振動片とパッケージのベース側との接着面積を減らし、寄生容量の発生を抑制できる。

［適用例５］適用例１に記載の圧電デバイスであって、前記圧電振動片には、前記圧電振動片の励振電極と接続する一対の引き出し電極が形成され、前記支持部材は、導電材で形成されて前記各引き出し電極上に設けられ、前記各引き出し電極は、前記支持部材を介して前記パッケージに形成された電極と電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。

上記構成により、支持部材は圧電振動片の機械的な支持と電気的な接続を共に行うことができるため、構成物品を減らし、コストダウンを図ることができる。また適用例１と同様の理由により、導電性を有する支持部材の落下衝撃に伴う内部抵抗や静電容量の変化を防止して、落下衝撃時の圧電振動子の共振周波数の変動を防止することができる。

［適用例６］適用例５に記載の圧電デバイスであって、前記パッケージは、ベース部と蓋部とを接合することにより形成され、前記複数の支持部材は、樹脂の表面を金属メッキして構成される樹脂コアバンプでそれぞれ形成されていることを特徴とする圧電デバイス。

上記構成により、圧電振動片をパッケージに接続してパッケージ内を真空封止する際に、樹脂コアバンプから圧電振動片の周波数特性等に影響を与えるガスが発生することがない。また、圧電振動片の固定に接着剤を用いる必要がないため、接着剤の硬化のための工程は必要がなく工程数を減らすことができ、また接着剤を用いないので接着剤の塗布位置や塗布量のバラツキの影響はなく、圧電振動子の歩留まりを向上でき、コストダウンを実
現できる。

［適用例７］請求項１に記載の圧電デバイスであって、前記パッケージは、ベース部と蓋部とを接合することによって形成され、前記ベース部は、ＩＣであり、前記ＩＣに形成された回路と、前記圧電振動片とが電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。
これにより、ＩＣを備えた圧電デバイスの小型化を実現しつつ耐衝撃性を向上させることができる。

［適用例８］適用例１に記載の圧電デバイスであって、前記パッケージは、ベース部と蓋部とを接合することにより形成され、前記ベース部は、前記パッケージの外側に能動面を向けたＩＣであり、前記ＩＣを貫通し、前記能動面に形成された回路とその非能動面とを接続可能な貫通電極が、前記ＩＣに形成され、前記非能動面に露出した前記貫通電極が前記圧電振動片に電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。

これにより、ＩＣを備えた圧電デバイスの小型化を実現しつつ耐衝撃性を向上させることができる。また圧電振動片と回路との電気的接続を行う貫通電極がＩＣに形成されているため、ＩＣのサイズを大きくすることなく圧電振動片と回路との電気的接続を行うことができる。

以下、本発明に係る圧電振動子及び圧電デバイスを図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

本発明に係る圧電振動子はいずれの実施形態においても、パッケージの内部において支持部材により片持ち支持された圧電振動片を有する圧電振動子であって、前記支持部材は、前記圧電振動片の固定端とその裏面の対向する位置に設けられ、前記支持部材は前記パッケージの互いに対向する内面に挟み込まれて固定された構成を共通に有している。

第１実施形態に係る圧電振動子１０を図１に示す。図１（ａ）は側面方向から見た模式図、図１（ｂ）は平面方向から見た模式図である。圧電振動子１０は、パッケージ１２、ベース部１４、蓋部１６、リッド１８、側壁２０、貫通電極２２等から構成される。

パッケージ１２はセラミック等の絶縁性材料から形成され、台座となる平板状のベース部１４と、リッド１８とリッド１８の周縁に側壁２０を有する蓋部１６から構成される。パッケージ１２の内部空間２２は、蓋部１６の側壁２０を下に向け、側壁２０の下端部２０ａとベース部１４の上面の周縁領域とを、プラズマ接合または陽極接合等により接合することにより形成される。

ベース部１４には２つの貫通電極２２が形成されベース部１４の下面に形成された外部電極２４と接続される。貫通電極２２は後述のワイヤボンディングを行うため、図１（ｂ）に示すように圧電振動子１０をリッド１８の上から見た場合に支持部材３８及び圧電振動片２６と干渉しない位置に形成される。
外部電極２４は実装機器側の電極（不図示）に接続され、パッケージ１２内の圧電振動片２６を発振させる発振回路（不図示）と接続するものである。

圧電振動片２６は水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電材料から形成されており、厚みすべり振動片、音叉型振動片、ＳＡＷ振動片を用いることができるが、
本実施形態においては厚みすべり振動片２８を例に説明する。厚みすべり振動片２８の長手方向（長辺方向）の固定端２８ａが支持部材３８により固定され、固定端２８ａの長手方向の反対側にある自由端２８ｂはパッケージ１２の内部空間１２ａで浮いた状態となっており、厚みすべり振動片２８は片持ち支持状態でパッケージ１２の内部空間１２ｅで支持されている。厚みすべり振動片２８の両面には励振電極３０、３２が配設されている。厚みすべり振動片２８の固定端２８ａにおいて、後述の支持部材３８と干渉しない位置に厚みすべり振動片２８の励振電極３０（３２）と接続した引き出し電極３４（３６）が配設されている。引き出し電極３６は厚みすべり振動片２８の周縁を回りこみ、他方の引き出し電極３４が形成された面に形成されている。そして引き出し電極３４、３６は互いに干渉しないように、厚みすべり振動片２８の固定端２８ａの両端にそれぞれ分かれて配設されている。そして厚みすべり振動片２８は、引き出し電極３４、３６が形成された面をパッケージ１２のリッド１８側に向けて支持部材３８により固定される。そして引き出し電極３４、３６と貫通電極２２はＡｕ線等のワイヤ４０によるワイヤボンディングにより接続される。

支持部材３８は、エポキシ樹脂等の一定の強度と弾性を有する接着剤等から形成されたものである。支持部材３８が一定の強度を有することにより、厚みすべり振動片２８の支持を確実に行うことができるとともに、一定の弾性を有することによりパッケージ１２外部からの衝撃が、支持部材３８を通じて厚みすべり振動片２８に及ぶことを防止することができる。支持部材３８は厚みすべり振動片２８の固定端２８ａの両面であって、固定端２８ａの中央領域、すなわち引き出し電極３４、３６と当接しない位置に設けられる。なお、支持部材３８は、ベース部１４に固定される方を第１支持部材３８ａとし、蓋部１６に固定される方を第２支持部材３８ｂとするが、支持部材３８は厚みすべり振動片２８をパッケージ１２に当接させず、浮かせた状態で支持するため、第１支持部材３８ａ及び第２支持部材３８ｂは所定の高さを有するように設ける必要がある。

第１実施形態に係る圧電振動子１０の組み立ては、まずパッケージ１２のベース部１４上の所定の位置（２箇所）において第１支持部材３８ａ（接着剤）を所定の高さまで塗布し、第１支持部材３８ａの上に、引き出し電極３４、３６を有する面を上向きにして厚みすべり振動片２８の固定端２８ａを接着し、厚みすべり振動片２８をベース部１４上の面と平行に保ったまま第１支持部材３８ａを硬化させて厚みすべり振動片２８を固定する。

次にワイヤ４０を用い、引き出し電極３４、３６とベース部１４において所定の位置に形成された貫通電極２２とをワイヤボンディングにより接続する。この段階で厚みすべり振動片２８は外部電極２４と電気的に接続され、厚みすべり振動片２８を発振回路（不図示）に接続して厚みすべり振動片２８を発振させることができるため、レーザ光を励振電極３０、３２に照射して励振電極３０、３２の一部を剥ぎ取ることにより共振周波数の調整を行う。

そして、既に硬化した第１支持部材３８ａに対向して厚みすべり振動片２８の固定端２８ａ上に第２支持部材３８ｂ（接着剤）を所定の高さまで塗布する。このとき第２支持部材３８ｂ上端のベース部１４上面からの高さが蓋部１６の側壁２０の高さよりやや高くなるように、第２支持部材３８ｂを塗布する。そして蓋部１６の側壁２０の下端部２０ａとベース部１４上の周縁領域をプラズマ接合または陽極接合により接合する。このとき第２支持部材３８ｂの上端とリッド１８の下面とが当接し、この状態を維持して第２支持部材３８ｂを硬化させ、リッド１８の下面と厚みすべり振動片２８の固定端２８ａに接着する。よって、厚みすべり振動片２８は、ベース部１４の上面に固定された第１支持部材３８ａのみならず、リッド１８の下面に固定された第２支持部材３８ｂにも支持されることになる。そしてベース部１４または蓋部１６に形成された封止孔（不図示）から空気を吸引して封止孔を封止することにより圧電振動子１０が形成される。

こうして形成された第１実施形態に係る圧電振動子１０は、圧電振動片２６のパッケージ１２に対する機械的固定が、圧電振動片２６の両面とパッケージ１２の内面との間で行われているため、落下衝撃時の圧電振動片のブレを抑制し、圧電振動片２６とパッケージ１２の内面とが接触することを防止することができる。したがって、圧電振動子１０の小型化を実現しつつ、圧電振動片２６のパッケージ１２に対する実装強度を向上させることができる。すなわち落下衝撃時の圧電振動片２６のブレを抑制し、圧電振動片２６のパッケージ１２の内面との接触を防止することができる。また落下衝撃に伴う支持部材３８の静電容量の変化を防止して、落下衝撃時の圧電振動子１０の共振周波数の変動を防止することができる。

また、圧電振動片２６を支持する手段と、圧電振動片２６を電気的に接続する手段とが分離される。よって圧電振動片２６の電気的接続を確実に行うことができ、また、落下衝撃時の圧電振動片２６のブレが抑制され、これによりワイヤに掛かる機械的な負荷を抑制することができるため、電気的接続の信頼性を高めることができる。

第２実施形態に係る圧電振動子５０を図２、図３に示す。図３は図２の変形例である、図２（ａ）及び図３（ａ）は側面方向から見た模式図であり、図２（ｂ）及び図３（ｂ）は平面方向から見た模式図である。第２実施形態に係る圧電振動子５０は、ベース部１４側に固定された第１支持部材５２が導電材により形成されるとともに、前記第１支持部材５２がベース部１４側に加圧された状態であることが特徴である。厚みすべり振動片２８の形態は第１実施形態と同様であるが、引き出し電極３４、３６を有する面をベース部１４側に向け第１支持部材５２により支持されている。ベース部１４側に固定される第１支持部材５２は導電性シリコン５４（図２）、またはＡｕバンプ５６（図３）を用いた導電材により形成されている。導電材は、エポキシ樹脂等が用いられる蓋部１６側に固定される第２支持部材５８よりも硬度が低いものであれば他の材料でも利用できる。また第１支持部材５２は後述の形成過程によりベース部１４側に加圧された状態となる。第１支持部材５２及び第２支持部材５８は、厚みすべり振動片２８の短辺の両端側に分かれて形成された引き出し電極３４、３６上に設けられ（計２つ）、第１支持部材５２及び第２支持部材５８は、引き出し電極３４、３６をそれぞれ挟み込むように対向して、第１支持部材５２は引き出し電極３４、３６が形成された面、第２支持部材５８はその反対面に設けられる。これにより厚みすべり振動片２８は、固定端２８ａにおいて２点支持され、長手方向で片持ち支持されることになる。

更に互いに対向する第１支持部材５２及び第２支持部材５８は厚みすべり振動片２８を挟んで一直線上に並んで固定される。これにより後述の組み立てにおいて第２支持部材５８から第１支持部材５２へ応力を伝達して、第１支持部材５２とベース部１４との間を強固に固定することができる。また一直線上に並んでいるため第１支持部材５２が前記一直線方向以外の方向に変形し、厚みすべり振動片２８がベース部１４及び蓋部１６に対して傾斜して固定され、またはパッケージ１２の内面に当接して固定されることを防止できる。

図２、図３に示すように、貫通電極６０は第１実施形態と同様にベース部１４に形成されるが、２つの第１支持部材５２と接続可能な位置、すなわち第１支持部材５２が固定される位置にそれぞれ形成される。いいかえれば第１支持部材５２が厚みすべり振動片２８の引き出し電極３４、３６を支持する位置に対応して形成される。これにより引き出し電極３４、３６は、導電材で形成された第１支持部材５２及び貫通電極６０を介して外部電極６２と電気的に接続される。

第２実施形態において、第１支持部材５２に導電性シリコン５４（図２）を用いた場合
の圧電振動子５０の組み立ては、ベース部１４上の貫通電極６０が露出した部分（２箇所）に第１支持部材５２を所定の高さまでそれぞれ塗布し、厚みすべり振動片２８とベース部１４との平行な配置を維持した状態で、第１支持部材５２の上端に対応させて厚みすべり振動片２８の引き出し電極３４、３６を第１支持部材５２に載置し、第１支持部材５２を硬化させることで、厚みすべり振動片２８は第１支持部材５２に支持される。一方、第１支持部材５２にＡｕバンプ５６（図３）を用いた場合の圧電振動子５０の組み立ては、まず厚みすべり振動片２８の引き出し電極３４、３６にＡｕバンプ５６をそれぞれ接続する。そして引き出し電極３４、３６に接続されたＡｕバンプ５６をそれぞれベース部１４の貫通電極６０が露出した部分に乗せＡｕバンプ５６を貫通電極６０に押し付けるとともに、厚みすべり振動片２８のＡｕバンプ５６の真上の位置から超音波を与えて熱圧着によりＡｕバンプ５６をつぶすことにより、厚みすべり振動片２８をベース部１４に固定する。

第１支持部材５２に導電性シリコン５４、Ａｕバンプ５６のいずれを用いた場合でも、この段階で引き出し電極３４、３６は第１支持部材５２、及び貫通電極６０を介して外部電極６２に電気的に接続されるので、第１実施形態と同様に共振周波数の調整を行う。

次に、厚みすべり振動片２８の上面であって第１支持部材５２と対向する位置に第２支持部材５８を所定の高さまでそれぞれ塗布し、第２支持部材５８を硬化させる。このとき導電性シリコン５４（またはＡｕバンプ５６）、厚みすべり振動片２８、第２支持部材５８が形成するベース部１４からのマウントの高さは、蓋部１６の側壁２０の高さよりもやや高くなるように第２支持部材５８の高さを第２支持部材５８の硬化前に調整する。

そして、第２支持部材５８が硬化したのち蓋部１６の側壁２０の下端部２０ａとベース部１４上の周縁領域をプラズマ接合または陽極接合により接合する。このとき、前記マウントの高さは側壁２０の高さよりも高くしてあるので、第２支持部材５８の上端とリッド１８の下面とが当接するとともに、ベース部１４と蓋部１６との間の接合力により第１支持部材５２はベース部１４側に加圧されることになる。また上述のように第１支持部材５２及び第２支持部材５８は一直線上に並ぶため、第１支持部材５２は前記一直線の方向にのみ圧力を受けるため、厚みすべり振動片２８が傾斜して、パッケージ１２に当接することはない。そして上述同様にパッケージ１２の内部空間１２ａを真空封止することにより第２実施形態の圧電振動子５０が形成される。

こうして形成された第２実施形態に係る圧電振動子５０は、パッケージ１２の蓋部１６の外部からベース部１４方向に加える応力を、第２支持部材５８及び厚みすべり振動片２８を通じて導電材である第１支持部材５２に伝達することができる。よって第１支持部材５２をベース部１４に押し付けることが可能となり、第１支持部材５２とベース部１４とを強固に固定することができるので、厚みすべり振動片２８の外部との電気的接続の信頼性が向上する。さらに第１支持部材５２にＡｕバンプ５６を用いた場合は、フリップチップボンディングによりパッケージ１２のベース部１４に形成された貫通電極６０と強固に接続できるので、厚みすべり振動片２８とパッケージ１２のベース部１４との接着面積を減らし、寄生容量の発生を抑制できる。

第３実施形態に係る圧電振動子７０を図４に示す。図４（ａ）は側面方向から見た模式図であり、図４（ｂ）は平面方向から見た模式図である。第３実施形態に係る圧電振動子７０において、厚みすべり振動片７２の引き出し電極７４、７６は、第１実施形態、第２実施形態とは異なり、厚みすべり振動片７２の固定端７２ａの両面の互いに対向する位置に形成されている。そして第１支持部材７８及び第２支持部材８０はそれぞれ引き出し電極７４、７６を挟み込みつつ互いに対向して厚みすべり振動片７２の固定端７２ａを挟み込むように設けられる。また第１支持部材７８及び第２支持部材８０は導電材であって例
えば導電シリコンが用いられる。

貫通電極８２、８４はベース部１４に形成され、一方の貫通電極８２は第１支持部材７８を固定する位置に形成されている。また他方の貫通電極８４はベース部１４の周縁領域であって蓋部１６の側壁２０の下端部２０ａと当接する所定の位置に形成される。なお、貫通電極８２、８４はそれぞれベース部１４下面に接続された外部電極８８と接続される。

リッド１８下面の第２支持部材８０を固定する位置には内部配線８６が形成され、内部配線８６はリッド１８の下面の所定位置から側壁２０の内側を通り下端部２０ａの所定の位置までの経路を有する。内部配線８６はタングステン等のペースト材料を蓋部１６の内側に塗布し、焼結させて形成させたのちにＡｕ等のメッキを施したものである。

ベース部１４と蓋部１６との接合は、プラズマ接合により行うことが好適である。プラズマ接合は接合面にＡｕ膜等の金属膜（不図示）をスパッタ等により形成し、両方の金属膜の表面をプラズマ照射により活性化させ、活性化された金属膜表面同士を当接させ、加熱加圧して活性化された金属原子が当接面から互いに拡散して当接した膜同士が一体化することにより接合させるものである。よって内部配線８６及び貫通電極８４は金属膜（不図示）を介して電気的に接合することができる。したがって、厚みすべり振動片７２の蓋部１６側に向いた面に形成された引き出し電極７６は、第２支持部材８０、内部配線８６、金属膜（不図示）を経由して貫通電極８４と電気的に接続される。

第３実施形態に係る圧電振動子７０の組み立ては、まずベース部１４の貫通電極８２が形成された位置に第１支持部材７８を所定の高さまで塗布し、第１支持部材７８の上に引き出し電極７４を載せ、かつ厚みすべり振動片７２をベース部１４上面と水平を保った状態で第１支持部材７８に接着させ、第１支持部材７８を硬化させる。

この状態でベース部１４側に向いた引き出し電極７４は、第１支持部材７８を介して貫通電極８２と電気的に接続される。よって外部電極８８と上面に向いた引き出し電極７６とを発振回路（不図示）に接続して上述同様に共振周波数の調整を行う。

次に、上面に向いた引き出し電極７６上に所定の高さまで塗布する。このとき、第２支持部材８０上端のベース部１４上面からの高さが、蓋部１６の側壁２０の高さよりもやや高くなるように塗布する。そして、すでに内部配線８６が施された蓋部１６の側壁２０の下端部２０ａと、ベース部１４の周縁とをプラズマ接合により接合する。このとき第２支持部材８０と内部配線８６が接着し、第２支持部材８０が硬化することによって第２支持部材８０は内部配線８６を挟み込む態様で蓋部１６に固定される。そして上述同様にパッケージ１２内部を真空封止することにより第３実施形態に係る圧電振動子７０が形成される。

このようにして形成された第３実施形態の圧電振動子７０は、第１支持部材７８及び第２支持部材８０は厚みすべり振動片７２の機械的な支持と電気的な接続を共に行うことができるため、構成物品を減らし、コストダウンを図ることができる。また第１実施形態と同様の理由により、導電性を有する第１支持部材７８及び第２支持部材８０の落下衝撃に伴う内部抵抗や静電容量の変化を防止して、落下衝撃時の圧電振動子７０の共振周波数の変動を防止することができる。

第４実施形態に係る圧電振動子９０を図５に示す。図５（ａ）は側面方向から見た模式図、図５（ｂ）は平面方向からみた模式図である。第４実施形態に係る圧電振動子９０は基本的には第３実施形態の圧電振動子７０と類似するが、厚みすべり振動片７２の両面に
形成されている支持部材が表面にＡｕメッキが施された樹脂コアバンプ９２となっていることである。樹脂コアバンプ９２は引き出し電極７４、７６上にそれぞれ形成され、エポキシ樹脂等をコアとしてその表面にＡｕメッキが施されている。よって樹脂コアバンプ９２はそれぞれ引き出し電極７４、７６に固定されるとともに、引き出し電極７４、７６と電気的に接続される。２つの樹脂コアバンプ９２及び厚みすべり振動片７２が形成する高さは、蓋部１６の側壁２０の高さよりも高くなるように設計する。これにより、樹脂コアバンプ９２は、ベース部１４と蓋部１６との接合力により圧力を受けて変形し、ベース部１４及び蓋部１６に対して突っ張る態様で厚みすべり振動片７２を支持することになる。そしてベース部１４側の樹脂コアバンプ９２はベース部の貫通電極８２が露出した部分に固定されるとともに、貫通電極８２と電気的に接続され、蓋部１６側の樹脂コアバンプ９２はリッド１８の内部配線８６が設けられた部分に固定されるとともに、内部配線８６と電気的に接続される。

第４実施形態に係る圧電振動子の組み立ては、まず厚みすべり振動片７２の両面にある引き出し電極７４、７６上に樹脂コアバンプ９２をそれぞれ形成する。そして前記樹脂コアバンプ９２の一方をベース部１４の貫通電極８２が露出した部分に置き、厚みすべり振動片７２をベース部１４に対して平行を保った状態で仮止めするため、前記ベース部１４側にある樹脂コアバンプ９２を弱く加圧して前記ベース部１４に接合する。この状態で上向きの樹脂コアバンプ９２と貫通電極８２を発振回路（不図示）に接続し、上述同様に共振周波数の調整を行う。

次に、蓋部１６の側壁２０の下端部２０ａとベース部１４の周縁領域とを第３実施形態と同様にプラズマ接合により接続する。このとき蓋部１６側に向いた樹脂コアバンプ９２は内部配線８６と接触する。そしてベース部１４と蓋部１６との接合力により、２つの樹脂コアバンプ９２は共に強く加圧されて変形し、それぞれベース部１４、蓋部１６に圧着して固定される。

そして上述同様にパッケージ１２内部を真空封止することによって第４実施形態の圧電振動子９０が形成される。
こうして形成された圧電振動子９０は、厚みすべり振動片７２をパッケージ１２に接続してパッケージ１２内を真空封止する際に、樹脂コアバンプ９２から厚みすべり振動片７２の周波数特性等に影響を与えるガスが発生することがない。また圧着により厚みすべり振動片７２をパッケージ１２に接続するため、通常用いられる厚みすべり振動片７２をパッケージに接着する接着剤の硬化のための工程は必要がないため工程数を減らすことがき、また接着剤を用いないので接着剤のアライメント性の影響はなく、圧電振動子９０の歩留まり上げ、コストダウンを図ることができる。

第５実施形態に係る圧電デバイス１００を図６に示す。図６（ａ）は側面方向から見た模式図であり、図６（ｂ）は底面方向からみた模式図である。第５実施形態に係る圧電デバイス１００は第１実施形態乃至第４実施形態に係る圧電振動子１０、５０、７０、９０に発振回路（不図示）を包含するＩＣチップ１０２を付加したものである。図６においては第１実施形態に係る圧電振動子に対して本実施形態を適用したもののみ示しているが、他の実施形態に適用した場合も同様であるので説明を省略する。本実施形態において、パッケージ１２のベース部１４をパッケージ１２の外側に能動面を向けたＩＣチップ１０２に置き換えている。ＩＣチップ１０２には貫通電極１０６が形成され、貫通電極１０６の一端はＩＣチップ１０２の能動面に形成された発振回路等の回路に接続され、他端は厚みすべり振動片２８側に接続されている。ＩＣチップ１０２に形成される貫通電極１０６は、各実施形態にあわせ、厚みすべり振動片側の構造に応じてその位置を設計すればよい。

ＩＣチップ１０２の能動面には複数の電極パッド１０４が形成されている。電極パッド
１０４と貫通電極１０６は接続電極１１４により接続されている。よって厚みすべリ振動片２８は電極パッド１０４を介して発振回路（不図示）と接続される。ＩＣチップ１０２の能動面に形成された電極パッド１０４は一般的に小さい範囲に収まっているので、能動面上にポリイミド等の絶縁層１０８を形成し、絶縁層１０８の表面に実装用の外部電極１１０を形成し、外部電極１１０と電極パッド１０４とを絶縁層１０８を貫通する貫通電極１１２、貫通電極１１２と電極パッド１０４とを接続する接続電極１１６を形成することで、ＩＣチップ１０２上の電極パッド１０４の配置を実装用に再配置するとともに、電極パッド１０４を封止して電気的な短絡等を防止することができる。第５実施形態に係る圧電デバイスの組み立ては、第１実施形態乃至第４実施形態と同様なので説明を省略する。

第５実施形態に係る圧電デバイス１００によれば、小型化を実現しつつ耐衝撃性に優れた第１実施形態乃至第４実施形態に係る圧電振動子１０、５０、７０、９０を用いたチップサイズパッケージ型の圧電デバイス１００を構築することができる。

いずれの実施形態においても、圧電振動子１０、５０、７０、９０に用いられる圧電振動片２６は厚みすべり振動片２８、７２を前提に述べてきたが、音叉型振動片を用いる場合は、圧電振動子１０、５０、７０、９０の真空封止前の共振周波数の調整は圧電振動子１０、５０、７０、９０を真空チャンバに入れて行えばよい。またリッド１８がレーザ光を透過する材料で形成されている場合は、真空封止後においても共振周波数の調整を行うことができる。

第１実施形態に係る圧電振動子の模式図である。 第２実施形態に係る圧電振動子の模式図である。 第２実施形態に係る圧電振動子の変形例の模式図である。 第３実施形態に係る圧電振動子の模式図である。 第４実施形態に係る圧電振動子の模式図である。 第５実施形態に係る圧電デバイスの模式図である。

符号の説明

１０………圧電振動子、１２………パッケージ、１４………ベース部、１６………蓋部、１８………リッド、２０………側壁、２２………貫通電極、２４………外部電極、２６………圧電振動片、２８………厚みすべり振動片、３０………励振電極、３２………励振電極、３４………引き出し電極、３６………引き出し電極、３８………支持部材、４０………ワイヤ、５０………圧電振動子、５２………第１支持部材、５４………導電性シリコン、５６………Ａｕバンプ、５８………第２支持部材、６０………貫通電極、６２………外部電極、７０………圧電振動子、７２………厚みすべり振動片、７４………引き出し電極、７６………引き出し電極、７８………第１支持部材、８０………第２支持部材、８２………貫通電極、８４………貫通電極、８６………内部配線、８８………外部電極、９０………圧電振動子、９２………樹脂コアバンプ、１００………圧電デバイス、１０２………ＩＣチップ、１０４………電極パッド、１０６………貫通電極、１０８………絶縁層、１１０………外部電極、１１２………貫通電極、１１４………接続電極、１１６………接続電極。

Claims (8)

1. パッケージの内部において収容された圧電振動片を有する圧電デバイスであって、
   前記圧電振動片を前記パッケージの前記内部において支持する複数の支持部材を備え、
   前記複数の支持部材は、前記圧電振動片を挟む位置に配置され、
   前記圧電振動片が、前記複数の支持部材を介して前記パッケージの互いに対向する内面により挟持されて、支持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であって、
   前記圧電振動片は、前記圧電振動片の励振電極と接続された引き出し電極が形成され、
   前記引き出し電極は、ワイヤを介して前記パッケージの前記内面に形成された電極に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。
3. 請求項１に記載の圧電デバイスであって、
   前記パッケージは、ベース部と蓋部とを接合することにより形成され、
   前記圧電振動片の前記ベース部に対向する面には、前記圧電振動片の励振電極と接続された引き出し電極が形成され、
   前記複数の支持部材は、前記圧電振動片の一方の面の前記引き出し電極上と、前記圧電振動片の他方の面の前記引き出し電極に平面視して重なる位置とに設けられ、
   前記圧電振動片が前記複数の支持部材を介して前記ベース部の内面と前記蓋部の内面との間に挟持されて、前記圧電振動片が支持され、
   前記複数の支持部材のうち前記圧電振動片と前記ベース部との間に配置された第１支持部材は、前記複数の支持部材のうち前記圧電振動片と前記蓋部との間に配置された第２支持部材より硬度の低い導電材により形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
4. 請求項３に記載の圧電デバイスであって、
   前記第１支持部材は金バンプであることを特徴とする圧電デバイス。
5. 請求項１に記載の圧電デバイスであって、
   前記圧電振動片には、前記圧電振動片の励振電極と接続する一対の引き出し電極が形成され、
   前記支持部材は、導電材で形成されて前記各引き出し電極上に設けられ、
   前記各引き出し電極は、前記支持部材を介して前記パッケージに形成された電極と電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。
6. 請求項５に記載の圧電デバイスであって、
   前記パッケージは、ベース部と蓋部とを接合することにより形成され、
   前記複数の支持部材は、樹脂の表面を金属メッキして構成される樹脂コアバンプでそれぞれ形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
7. 請求項１に記載の圧電デバイスであって、
   前記パッケージは、ベース部と蓋部とを接合することによって形成され、
   前記ベース部は、ＩＣであり、
   前記ＩＣに形成された回路と、前記圧電振動片とが電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。
8. 請求項１に記載の圧電デバイスであって、
   前記パッケージは、ベース部と蓋部とを接合することにより形成され、
   前記ベース部は、前記パッケージの外側に能動面を向けたＩＣであり、
   前記ＩＣを貫通し、前記能動面に形成された回路とその非能動面とを接続可能な貫通電
   極が、前記ＩＣに形成され、
   前記非能動面に露出した前記貫通電極が前記圧電振動片に電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。

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