JP2010226420A

JP2010226420A - 圧電デバイス

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Publication number: JP2010226420A
Application number: JP2009071355A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Anzai; 達也安齊
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】圧電デバイスの小型化に対応できる振動片の支持構造を有し、高い信頼性を確保することができる圧電デバイスを提供する。
【解決手段】本発明に係る圧電デバイス１００は、パッケージベース１０と、パッケージベース１０の上方に形成され、パッケージベース１０を封止するリッド２０と、パッケージベース１０およびリッド２０によって形成されるキャビティー１内に収容された振動片４０と、を含み、振動片４０は、基部４２と、基部４２から水平方向に延出した腕部４４と、基部４２に接続し、少なくとも一部が腕部４４より下方向に位置する支持部４６と、を有し、支持部４６の下面と、パッケージベース１０の内側底面１８とは、接着剤１７によって接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電デバイスに関する。

従来、電子機器の小型化薄型化の要求に応えて、その電子回路も高密度化され、回路基板に実装される電子部品は、薄型高密度の実装に適するように、小型チップ化されたものが多く出現している。近年、携帯用通信機器等の普及に伴い、ますます電子部品の更なる小型化、軽量化、そしてコストダウンの要求が強まっている。圧電振動子においても、同様の事情により、小型化が要求されている。

ここで、特許文献１には、パッケージの電極部上に、導電性接着剤を用いて、圧電振動片を接合する構造が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示された構造では、上述した事情により圧電振動子の小型化が進むと、圧電振動片の導電性接着剤によって固定されている部分と、振動腕と、の間の距離が小さくなり、導電性接着剤が振動腕に付着することが懸念され、信頼性が低下する場合がある。

特開２００８−７２７０５号公報

本発明の目的の１つは、圧電デバイスの小型化に対応できる振動片の支持構造を有し、高い信頼性を確保することができる圧電デバイスを提供することにある。

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、以下の態様または適用例として実現することができる。

［適用例１］
パッケージベースと、
前記パッケージベースの上方に形成され、前記パッケージベースを封止するリッドと、
前記パッケージベースおよび前記リッドによって形成されるキャビティー内に収容された振動片と、
を含み、
前記振動片は、
基部と、
前記基部から水平方向に延出した腕部と、
前記基部に接続し、少なくとも一部が前記腕部より下方向に位置する支持部と、
を有し、
前記支持部の下面と、前記パッケージベースの内側底面とは、接着剤によって接合されている、圧電デバイス。

このような圧電デバイスによれば、前記接着剤が前記腕部に付着することを防止することができる。そのため、小型化に対応できる前記振動片の支持構造を有し、高い信頼性を確保することができる圧電デバイスを提供することができる。

［適用例２］
適用例１において、
前記腕部に形成された励振電極と、
前記パッケージベースの外側底面に形成された実装端子と、
を含み、
前記接着剤は、導電性であり、
前記励振電極と前記実装端子とは、前記接着剤を介して、電気的に接続されている、圧電デバイス。

このような圧電デバイスによれば、外部からの駆動電圧を、前記実装端子から前記接着剤を介して、前記励振電極に伝えることができる。

なお、本発明に係る記載では、「電気的に接続」という文言を、例えば、「特定の部材（以下「Ａ部材」という）に「電気的に接続」された他の特定の部材（以下「Ｂ部材」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ部材とＢ部材とが、直接接して電気的に接続されているような場合と、Ａ部材とＢ部材とが、他の部材を介して電気的に接続されているような場合とが含まれるものとして、「電気的に接続」という文言を用いている。

［適用例３］
適用例１または２において、
前記支持部は、前記基部および前記腕部と一体的に形成されている、圧電デバイス。

このような圧電デバイスによれば、簡易な工程で、前記支持部を形成することができる。

本実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。本実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す平面図。本実施形態に係る圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図。本実施形態に係る圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図。本実施形態の変形例に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。本実施形態の変形例に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。本実施形態の変形例に係る圧電デバイスを模式的に示す平面図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

１．圧電デバイス
まず、本実施形態に係る圧電デバイス１００について、図面を参照しながら説明する。図１は、圧電デバイス１００を模式的に示す断面図である。図２は、圧電デバイス１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。また、図２では、便宜上、リッド２０の図示を省略している。

圧電デバイス１００は、図１および図２に示すように、パッケージベース１０と、リッド２０と、振動片４０と、を含む。さらに、圧電デバイス１００は、励振電極５０と、引出電極５２と、実装端子５４と、接続配線５６と、を含むことができる。

パッケージベース１０は、振動片４０を収容することができる容器状の形状を有する。図２に示す例では、パッケージベース１０の平面形状は、矩形であるが、特に限定されない。パッケージベース１０の材質としては、例えば、セラミック、ガラスなど列挙することができる。パッケージベース１０は、例えば、第１基板１２と、第１基板１２上に形成された第２基板１４と、を積層して形成されている。第２基板１４は、開口を有することができ、該開口内に振動片４０を収容することができる。パッケージベース１０の内側底面１８（第１基板１２の上面）は、平坦な面であることができる。

リッド２０は、図１に示すように、パッケージベース１０上に形成され、パッケージベース１０の開口を封止している。リッド２０は、パッケージベース１０の開口を封止する平板形状を有する。リッド２０の材質としては、例えば、４２アロイ（鉄にニッケルが４２％含有された合金）やコバール（鉄、ニッケルおよびコバルトの合金）等の金属、セラミックス、ガラスなどを列挙することができる。パッケージベース１０およびリッド２０によって形成されるキャビティー１は、振動片４０が動作するための空間となる。キャビティー１は、密閉されることができ、減圧空間や不活性ガス雰囲気に設置されることができる。

振動片４０は、キャビティー１内に収容されている。振動片４０の材質としては、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料などを列挙することができる。振動片４０の態様は、特に限定されず、音叉振動片、ＡＴ振動片などを例示することができる。図示の例では、振動片４０として、音叉振動片を用いている。振動片４０は、基部４２と、腕部４４と、支持部４６と、を有する。腕部４４は、図２に示すように、基部４２から、振動子４０の厚み方向と直交する方向（Ｘ方向）に、二股に別れて平行に延びている。腕部４４は、図１に示すように、内側底面１８と離間しており、ＸＹ平面において屈曲振動することができる。支持部４６は基部４２に接続し、少なくとも支持部４６の一部は腕部４４より下方向に位置している。すなわち、支持部４６の下面は、腕部４４の下面より下方向に位置している。図示の例では、支持部４６の全てが腕部４４より下方向に位置している。支持部４６は、基部４２および腕部４４と一体的に形成されてもよいし、別個に形成された後、例えば直接接合によって、基部４２の下面に接合されていてもよい。図２に示す例では、支持部４６の平面形状は、矩形であるが、例えば円形でもよく、特に限定されない。また、図２に示すように平面視において、支持部４６は、基部４２と完全に重なっているが、基部４２から突出している部分を有していてもよい。図２に示す例では、支持部４６は２つ設けられているが、その数は特に限定されない。支持部４６の下面と、パッケージベース１０の内側底面１８とは、接着剤１７によって接合されている。これにより、振動片４０は、内側底面１８上方に支持されていることができる。接着剤１７は、例えば、固着を担う樹脂と、導電を担う金属（導電性フィラー）と、を混合した導電性接着剤である。

励振電極５０は、腕部４４に形成されている。励振電極５０は、腕部４４を振動させるための電極である。図１に示す例では、励振電極５０は、腕部４４の上面および下面に形成されている。図示はしないが、励振電極５０は、腕部４４の側面に形成されていてもよい。励振電極５０は、基部４２および支持部４６に形成された引出電極５２によって、導電性接着剤１７と電気的に接続していることができる。図示の例では、腕部４４の上面に形成された励振電極５０と、下面に形成された励振電極５０と、の両方が導電性接着剤１７と電気的に接続しているが、いずれか一方のみが導電性接着剤１７と電気的に接続していてもよい。励振電極５０および引出電極５２としては、例えば、振動片４０側からクロム、金の順序で積層したものなどを用いることができる。

実装端子５４は、パッケージベース１０の外側底面１９（第１基板１２の下面）に形成されている。実装端子５４は、第１基板１２を貫通する接続配線５６によって、導電性接着剤１７と電気的に接続していることができる。すなわち、励振電極５０と実装端子５４とは、導電性接着剤１７を介して、電気的に接続されている。これにより、圧電デバイス１００を実装基板（図示せず）などに実装した場合に、外部からの駆動電圧を、実装端子５４から、接続配線５６、導電性接着剤１７、および引出電極５２を介して、励振電極５０に伝えることができる。実装端子５４としては、例えば、第１基板１２側からタングステンないしモリブテン、ニッケル、金の順序で積層したものなどを用いることができる。接続配線５６の材質としては、例えば、金、銅、アルミニウムを列挙することができる。

圧電デバイス１００は、例えば、以下の特徴を有する。

圧電デバイス１００によれば、支持部４６の下面と、パッケージベース１０の内側底面１８とが、接着剤１７によって接合されていることにより、振動片４０は内側底面１８上方に支持されているが、支持部４６は腕部４４より下方向に位置していることができる。そのため、仮に接着剤１７が内側底面１８上に広がったとしても、接着剤１７が腕部４４に付着することを防止することができる。したがって、圧電デバイス１００は、小型化に対応できる振動片４０の支持構造を有し、高い信頼性を確保することができる。

圧電デバイス１００によれば、接着剤１７は、導電性であることができる。そのため、外部からの駆動電圧を、実装端子５４から、接着剤１７を介して、励振電極５０に伝えることができる。

圧電デバイス１００によれば、支持部４６は、基部４２および腕部４４と一体的に形成されていることができる。そのため、簡易な工程で、支持部４６を形成することができる。

２．本実施形態に係る圧電デバイスの製造方法
次に、圧電デバイス１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図３および図４は、圧電デバイス１００の製造工程を模式的に示す断面図である。

図３に示すように、実装端子５４および接続配線５６が形成されたパッケージ１０を準備する。実装端子５４および接続配線５６は、例えば、スパッタリング法、蒸着法、めっき法などにより形成されることができる。

図４に示すように、励振電極５０および引出電極５２が形成された振動片４０を準備する。振動片４０の基部４２、腕部４４および支持部４６は、例えば、ひとつの圧電基板（図示せず）を用意し、該圧電基板をエッチングすることにより、一体的形成されることができる。なお、基部４２および腕部４４と、支持部４６とは、別個に形成され、例えば、直接接合によって接合されてもよい。励振電極５０および引出電極５２は、スパッタリング法、蒸着法、めっき法などにより形成されることができる。なお、パッケージベース１０を準備する工程と、振動片４０を準備する工程とは、その順序を問わない。

図１に示すように、振動片４０を、内側底面１８上方に支持する。より具体的には、支持部４６の下面と内側底面１８とを接着剤１７によって接合することにより、振動片４０を支持する。

次に、リッド２０によって、パッケージベース１０の開口を封止する。封止は、例えば、プラズマ溶接、シーム溶接、超音波接合、または接着剤などにより行われることができる。

以上の工程により、圧電デバイス１００を製造することができる。

圧電デバイス１００の製造方法によれば、上述のとおり、小型化に対応できる振動片４０の支持構造を有し、高い信頼性を確保することができる圧電デバイス１００を得ることができる。

３．変形例
次に、本実施形態の変形例に係る圧電デバイス２００について、図面を参照しながら説明する。図５および図６は、圧電デバイス２００を模式的に示す断面図である。図７は、圧電デバイス２００を模式的に示す平面図である。なお、図５は、図７のＶ−Ｖ線断面図であり、図６は、ＶＩ−ＶＩ線断面図である。また、図５および図６では、便宜上、リッド２０の図示を省略している。以下、本実施形態の変形例に係る圧電デバイス２００において、本実施形態に係る圧電デバイス１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

圧電デバイス２００では、図５〜図７に示すように、圧電デバイス１００と支持部４６の形状がことなる。圧電デバイス１００の例では、図２に示すように平面視において、支持部４６は基部４２と重なっていたが、圧電デバイス２００では、図７に示すように平面視において、支持部４６は、基部４２から突出している部分を有する。圧電デバイス２００では、腕部４４は、基部４２の第１の辺２４１において、基部４２と接続しており、支持部４６は、基部４２の第１の辺２４１と直交する第２の辺２４３において、基部４２と接続している。支持部４６は、腕部４４の延出している方向と同じ方向に、延出している。支持部４６は、例えば２つ設けられることができ、２つの腕部４４の一部は、２つの支持部４６の間に位置している。支持部４６は、図５に示すように、基部４２の両端を支持しており、基部４２の下面と内側底面１８との間には、空隙が存在する。図示はしないが、支持部４６は、空隙を存在させずに、基部４２の下面全面が支持部４６の上面と接している構造でもよい。

圧電デバイス２００によれば、圧電デバイス１００に比べて、平面視において、腕部４４と支持部４６との間の距離が小さくなる構造であっても、支持部４６は腕部４４より下方向に位置しているため、接着剤１７が腕部４４に付着することを確実に防止することができる。

上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。

１キャビティー、１０パッケージベース、１２第１基板、１４第２基板、１７接着剤、１８内側底面、１９外側底面、２０リッド、４０振動片、４２基部、４４腕部、４６支持部、５０励振電極、５２引出電極、５４実装端子、５６接続配線、１００圧電デバイス、２００圧電デバイス、２４１第１の辺、２４３第２の辺

Claims

パッケージベースと、
前記パッケージベースの上方に形成され、前記パッケージベースを封止するリッドと、
前記パッケージベースおよび前記リッドによって形成されるキャビティー内に収容された振動片と、
を含み、
前記振動片は、
基部と、
前記基部から水平方向に延出した腕部と、
前記基部に接続し、少なくとも一部が前記腕部より下方向に位置する支持部と、
を有し、
前記支持部の下面と、前記パッケージベースの内側底面とは、接着剤によって接合されている、圧電デバイス。
請求項１において、
前記腕部に形成された励振電極と、
前記パッケージベースの外側底面に形成された実装端子と、
を含み、
前記接着剤は、導電性であり、
前記励振電極と前記実装端子とは、前記接着剤を介して、電気的に接続されている、圧電デバイス。
請求項１または２において、
前記支持部は、前記基部および前記腕部と一体的に形成されている、圧電デバイス。