JP2011182306A - 圧電デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電振動片が収容されたパッケージ内の真空度の低下を抑制できる圧電デバイスおよびその製造方法を提供する。
【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１２と、パッケージベース１２の第１キャビティーに収容された圧電振動片７０と、第１キャビティーに収容され圧電振動片７０を支持するリード３１，３２，３３，３４，３５，３６と、第１キャビティーを封止するリッドと、を含み、圧電振動片７０に形成された振動片端子８１，８２，８３，８４，８５，８６と、リード３１，３２，３３，３４，３５，３６とは、金属間接合されており、リード３１，３２，３３，３４，３５，３６と、パッケージベース１２に形成されたパッケージベース端子２１，２２，２３，２４，２５，２６とは、金属間接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電デバイスおよびその製造方法に関する。

従来から、回転系の回転角速度を検出するための角速度センサーとして、圧電振動片をパッケージ内に収容した振動型圧電ジャイロスコープが利用されてきた。振動型圧電ジャイロスコープは、カーナビゲーションや、スチルカメラの手振れの検出などに利用されている。

パッケージ内に収容された圧電振動片の支持構造として、例えば、特許文献１には、圧電振動片を基板から延びるボンディングワイヤに接合し、当該基板をパッケージの基部に導電性接着剤を用いて接着して圧電振動片を支持する構造が記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載の支持構造では、基板とパッケージの基部との接着に導電性接着剤を用いているため、この導電性接着剤から放出されるガスによりパッケージ内の真空度が低下してしまう場合がある。このようなパッケージ内の真空度の低下は、例えば圧電振動片の性能の低下につながる。

特開２００６−１０５９６３号公報

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、圧電振動片が収容されたパッケージ内の真空度の低下を抑制できる圧電デバイスおよびその製造方法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第１キャビティーに収容された圧電振動片と、
前記第１キャビティーに収容され前記圧電振動片を支持するリードと、
前記第１キャビティーを封止するリッドと、
を含み、
前記圧電振動片に形成された振動片端子と、前記リードとは、金属間接合されており、
前記リードと、前記パッケージベースに形成されたパッケージベース端子とは、金属間接合されている、圧電デバイス。

このような圧電デバイスによれば、前記リードと前記パッケージベース端子とが金属間接合されていることができる。さらに、前記リードと前記振動片端子とが金属間接合されていることができる。したがって、減圧空間においてガスの放出量が多い導電性接着剤や樹脂などを用いることなく、前記圧電振動片の支持および前記振動片端子と前記パッケージベース端子との電気的な接続ができる。すなわち、前記第１キャビティーが減圧空間においてガスの放出量が多い物質を収容しないため、前記第１キャビティー内の真空度の低下を抑制することができる。

〔適用例２〕
適用例１において、
さらに、前記第１キャビティーの外であって前記パッケージベースの第２キャビティー内に実装されたＩＣチップを含む、圧電デバイス。

このような圧電デバイスによれば、前記ＩＣチップが、前記圧電振動片が収容された前記第１キャビティーとは異なる前記第２キャビティーに収容されていることができる。したがって、例えば、前記ＩＣチップの実装に、銀ペーストや樹脂などの減圧空間においてガスの放出量が多い材料を用いても、前記第１キャビティー内の真空度を低下させないことができる。したがって、前記ＩＣチップの実装方法の選択の自由度を高めることができる。

〔適用例３〕
適用例１において、
さらに、前記第１キャビティー内であって前記パッケージベースにフリップチップ実装されたＩＣチップを含む、圧電デバイス。

このような圧電デバイスによれば、前記ＩＣチップの前記パッケージベースへの実装に減圧空間においてガスの放出量の多い材料を用いないため、前記ＩＣチップを前記圧電振動片が収容された前記第１キャビティー内に収容することができる。したがって、前記パッケージベースに複数のキャビティーを形成しなくてもよいため、パッケージベースの製造工程を簡素化することができる。

〔適用例４〕
適用例１ないし３のいずれか１例において、
前記パッケージベースは、前記第１キャビティーを区画する第１側面と、前記第１側面と対向し、前記第１キャビティーを区画する第２側面と、を有し、
前記パッケージベース端子は、前記第１面側側に配置され、かつ接地電位を有し、
前記リードには、前記圧電振動片の外縁の外側を、前記第１側面側から前記第２側面側まで延びるシールド部が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、前記シールド部が、電磁シールドとして機能するため、前記圧電振動片を電磁波から遮蔽することができる。

〔適用例５〕
適用例４において、
前記シールド部の厚さは、前記リードの厚さと比べて大きい、圧電デバイス。

このような圧電デバイスによれば、前記リードの振動が前記シールド部に伝わりにくいため、前記圧電振動片の振動が前記リードおよび前記シールド部を介して外部へ伝わることを抑制することができる。

〔適用例６〕
リードと、前記リードを保持するための保持部と、を有するリードフレームを用意する工程と、
前記リードと圧電振動片に形成された振動片端子とを金属間接合する工程と、
前記リードと前記パッケージベースに形成されたパッケージベース端子を金属間接合して、前記圧電振動片および前記リードフレームをパッケージベースのキャビティーに収容する工程と、
前記キャビティーをリッドにより封止する工程と、
を含む、圧電デバイスの製造方法。

このような圧電デバイスの製造方法によれば、前記リードと前記パッケージベース端子とを金属間接合することができる。さらに、前記リードと前記振動片端子とを金属間接合することができる。したがって、減圧空間においてガスの放出量が多い導電性接着剤や樹脂などを用いることなく、前記圧電振動片の支持および前記振動片端子と前記パッケージベース端子との電気的な接続ができる。すなわち、前記第１キャビティーが減圧空間においてガスの放出量が多い物質を収容しないため、前記第１キャビティー内の真空度の低下を抑制することができる。

〔適用例７〕
適用例６において、
前記リードと前記パッケージベース端子を金属間接合する工程の後に、前記保持部を切断する工程を含み、
前記リードフレームは、複数の前記リードを有し、
複数の前記リードのうちの接地リードは、前記圧電振動片に接地電位を供給し、
複数の前記リードのうちの信号リードは、前記圧電振動片に駆動信号を入力し、または前記圧電振動片からの検出信号を出力し、
前記接地リードと前記信号リードとは、前記保持部によって連結され、
前記保持部を切断する工程において、
前記保持部の切断位置は、前記信号リード側である、圧電デバイスの製造方法。

このような圧電デバイスの製造方法によれば、前記接地リードと電気的に接続する前記保持部の切断痕が、前記信号リードと電気的に接続する前記保持部の切断痕よりも長くなるように切断することができる。これにより、前記接地リードと比べて容量の変化に敏感な前記信号リードに、余分な容量を持たせないことができる。

第１実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る圧電デバイスの圧電振動片の動作を説明するための図。 第１実施形態に係る圧電デバイスの圧電振動片の動作を説明するための図。 第１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。 第１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平面図。 第１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。 第１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平面図。 第１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。 第２実施形態に係る圧電デバイスを模式的に示す断面図。

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． 第１実施形態
１．１． 第１実施形態に係る圧電デバイス
まず、第１実施形態に係る圧電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る圧電デバイス１００を模式的に示す平面図である。図２は、圧電デバイス１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、圧電デバイス１００を模式的に示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４は、圧電デバイス１００を模式的に示す図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は、圧電デバイス１００を模式的に示す図１のＶ−Ｖ線断面図である。なお、図１では、便宜上、リッド１４の図示を省略している。

圧電デバイス１００は、図１〜図５に示すように、パッケージ１０と、リード（第１リード３１，第２リード３２，第３リード３３，第４リード３４，第５リード３５，第６リード３６）と、物理量検出素子８０と、を含む。圧電デバイス１００は、さらに、第１シールド部４０と、第２シールド部４２と、ＩＣチップ９０と、を含むことができる。

パッケージ１０は、図２〜図５に示すように、第１キャビティー１および第２キャビティー２を有するパッケージベース１２と、第１キャビティー１および第２キャビティー２の各々を封止するリッド１４と、を有する。パッケージベース１２の第１キャビティー１には、物理量検出素子８０、リード３１，３２，３３，３４，３５，３６、およびシールド部４０，４２が収容され、第２キャビティー２には、ＩＣチップ９０が収容されている。第１キャビティー１の平面形状は、図１に示すように、例えば四角形である。第１キャビティー１の平面形状は、特に限定されず、多角形であってもよい。パッケージベース１２の材質としては、例えば、セラミック、ガラスなどを挙げることができる。

第１キャビティー１は、パッケージベース１２の第１〜第４側面１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、パッケージベース１２の第１底面４および第２底面６によって区画されている。第１側面１ａと第２側面１ｂとは、対向する面である。第３側面１ｃと第４側面１ｄとは、対向する面である。第１底面４は、第２底面６に比べて高い位置（＋Ｚ方向側）にある。第１キャビティー１は、リッド１４によって気密に封止されている。第１キャビティー１内は、減圧空間、より好ましくは真空である。

第１底面４には、８個のパッケージベース端子（第１端子２１，第２端子２２，第３端子２３，第４端子２４，第５端子２５，第６端子２６，第７端子２７，第８端子２８）が形成されている。第１側面１ａ側の第１〜第３端子２１，２２，２３は、第１側面１ａ（Ｙ軸）に沿って配列されている。第２側面１ｂ側の第４〜第８端子２４，２５，２６，２７，２８は、第２側面１ｂ（Ｙ軸）に沿って配列されている。第１〜第６端子２１，２２，２３，２４，２５，２６の各々は、配線（図示しない）によって、ＩＣチップ９０と電気的に接続されていることができる。また、第７端子２７および第８端子２８は、接地されていることができる。

第２キャビティー２内には、ＩＣチップ９０が実装されている。第２キャビティー２は、減圧空間であってもよい。第２キャビティー２内は、第１キャビティー１内とは連続しない別の空間である。第２キャビティー２は、リッド１４によって封止されている。

リッド１４は、キャビティー１，２を封止することができる。リッド１４の材質としては、例えば、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、ガラスなどを挙げることができる。

リード３１〜３６は、後述する圧電振動片７０を保持できる程度の剛性を備えた導体機能を有する線材または板材であり、第１キャビティー１に収容されている。リード３１〜３６の具体的な材質としては、例えば、金属であり、４２アロイ（鉄にニッケルが４２％含有された合金）、銅、金、ニッケル、または、これらの合金などを挙げることができる。

第１リード３１は、第１端子２１と物理量検出素子８０の第１検出接地端子８１とを電気的に接続している。第１リード３１は、第１検出接地端子８１に接地電位を供給するためのリードであることができる。第１リード３１の一方の端部は、第１端子２１と金属間接合されている。第１リード３１の他方の端部は、第１検出接地端子８１と金属間接合されている。

第２リード３２は、第２端子２２と物理量検出素子８０の駆動信号端子８２とを電気的に接続している。第２リード３２は、駆動信号端子８２にＩＣチップ９０の駆動回路からの駆動信号を入力するためのリードであることができる。第２リード３２の一方の端部は、第２端子２２と金属間接合されている。第２リード３２の他方の端部は、駆動信号端子８２と金属間接合されている。

第３リード３３は、第３端子２３と物理量検出素子８０の第２検出接地端子８３とを電気的に接続している。第３リード３３は、第２検出接地端子８３に接地電位を供給するためのリードであることができる。第３リード３３の一方の端部は、第３端子２３と金属間接合されている。第３リード３３の他方の端部は、第２検出接地端子８３と金属間接合されている。

第４リード３４は、第４端子２４と物理量検出素子８０の第１検出信号端子８４とを電気的に接続している。第４リード３４は、第４端子２４に物理量検出素子８０からの検出信号を出力するためのリードであることができる。第４リード３４の一方の端部は、第４端子２４と金属間接合されている。第４リード３４の他方の端部は、第１検出信号端子８４と金属間接合されている。

第５リード３５は、第５端子２５と物理量検出素子８０の駆動接地端子８５とを電気的に接続している。第５リード３５は、駆動接地端子８５に接地電位を供給するためのリードであることができる。第５リード３５の一方の端部は、第５端子２５と金属間接合されている。第５リード３５の他方の端部は、駆動接地端子８５と金属間接合されている。

第６リード３６は、第６端子２６と物理量検出素子８０の第２検出信号端子８６とを電気的に接続している。第６リード３６は、物理量検出素子８０からの検出信号を第６端子２６に出力するためのリードであることができる。第６リード３６の一方の端部は、第６端子２６と金属間接合されている。第６リード３６の他方の端部は、第２検出信号端子８６と金属間接合されている。

リード３１〜３６と第１〜第６端子３１〜３６との金属間接合は、例えば、銅からなるリード３１〜３６の一方の端部にニッケルおよび金を積層し、当該一方の端部の各々と、対応する第１〜第６端子２１〜２６に形成された金バンプ３とを熱圧着することにより行うことができる。また、リード３１〜３６と物理量検出素子８０の端子８１〜８６との金属間接合は、同様に、例えば、銅からなるリード３１〜３６の他方の端部にニッケルおよび金を積層し、当該他方の端部の各々と、対応する物理量検出素子８０の端子８１〜８６に形成された金バンプ３とを熱圧着することにより行うことができる。

第１シールド部４０は、図１に示すように、第１リード３１と一体的に形成されている。第１シールド部４０は、圧電振動片７０の外縁の外側を、第１側面１ａ側から第２側面１ｂ側まで延びている。第１リード３１が接地電位を有するため、第１シールド部４０は、物理量検出素子８０を電磁波から遮蔽するための電磁シールド機能を補うように働くことが期待できる。

第１シールド部４０は、第１リード３１と接続する第１側面１ａ側の端部４０ａから第２側面１ｂ側の端部４０ｂまで、２つの屈曲部４１ａ，４１ｂを介して延びている。具体的には、第１シールド部４０は、端部４０ａから第１屈曲部４１ａまで第１側面１ａに沿って＋Ｙ方向に延びる部分と、第１屈曲部４１ａから第２屈曲部４１ｂまで第３側面１ｃに沿って＋Ｘ方向に延びる部分と、第２屈曲部４１ｂから端部４０ｂまで第２側面１ｂに沿って−Ｙ方向に延びる部分と、で構成されている。

第１シールド部４０は、第１リード３１と第７端子２７によって支持されている。第１シールド部４０と第７端子２７とは、金属間接合されていることができる。第７端子２７は、接地されていてもよい。これにより、第１端子２１に加えて第７端子２７によっても第１検出接地端子８１が接地されるのでグランド配線が強化されて第１検出接地端子８１とパッケージ１０の外表面に形成した接地用の接続端子との間のインピーダンスを小さくすることが可能である。したがって、例えば電磁シールド機能の強化や、ノイズ特性の向上などの効果を期待できる。なお、衝撃が加わった際に、場合によっては第１シールド部４０が揺れる可能性がある。そのような揺れの発生を予め抑えておきたい場合は、第１シールド部４０とパッケージベース１２とを固定する箇所を３以上にすれば良い。即ち、例えば、第１シールド部４０を第１端子２１と第７端子２７とで固定する他に、加えて第１シールド部４０を第１端子２１と第７端子２７との中間の位置とパッケージベース１２の例えば第１底面４にパッケージベース端子と同じく金属面を有する端子とを金属間接合した構成とすれば良い。

第２シールド部４２は、図１に示すように、第３リード３３と一体的に形成されている。第２シールド部４２は、圧電振動片７０の外縁の外側を、第１側面１ａ側から第２側面１ｂ側まで延びている。第３リード３３は接地電位を有するため、第２シールド部４２は、物理量検出素子８０を電磁波から遮蔽するための電磁シールド機能を補うように働くことが期待できる。

第２シールド部４２は、第３リード３３と接続する第１側面１ａ側の端部４２ａから第２側面１ｂ側の端部４２ｂまで、２つの屈曲部４３ａ，４３ｂを介して延びている。具体的には、第２シールド部４２は、端部４２ａから第３屈曲部４３ａまで第１側面１ａに沿って−Ｙ方向に延びる部分と、第３屈曲部４３ａから第４屈曲部４３ｂまで第４側面１ｄに沿って＋Ｘ方向に延びる部分と、第４屈曲部４３ｂから端部４２ｂまで第２側面１ｂに沿って＋Ｙ方向に延びる部分と、で構成されている。

第２シールド部４２は、第３リード３３と第８端子２８によって支持されている。第２シールド部４２と第８端子２８とは、金属間接合されていることができる。第８端子２８は、接地されていてもよい。これにより、第３端子２３に加えて第８端子２８によっても第２検出接地端子８３が接地されるのでグランド配線が強化されて第２検出接地端子８３とパッケージ１０の外表面に形成した接地用の接続端子との間のインピーダンスを小さくすることが可能である。したがって、例えば電磁シールド機能の強化や、ノイズ特性の向上などの効果を期待することができる。なお、衝撃が加わった際に、場合によっては第２シールド部４２が揺れる可能性がある。このような揺れの発生を予め抑えておきたい場合は、上述の第２シールド部４０の場合と同様に第２シールド部４２とパッケージベース１２とを固定する箇所を３以上にすれば良い。

シールド部４０，４２の厚さは、リード３１〜３６の厚さと比べて大きいことができる。シールド部４０，４２の厚さがリード３１〜３６の厚さよりも大きい場合、シールド部４０，４２の厚さがリード３１〜３６の厚さと同じ場合と比べて、リード３１〜３６の振動がシールド部４０，４２に伝わりにくい。したがって、シールド部４０，４２は、圧電振動片７０の振動がリード３１〜３６およびシールド部４０，４２を介して外部へ伝わることを抑制することができる。シールド部４０，４２の厚さは、例えば、１００μｍ程度であり、リード３１〜３６の厚さは、例えば、１０〜３０μｍ程度である。

また、シールド部４０，４２の厚さは、リード３１〜３６の厚さと同じであってもよい。これにより、後述するリードフレーム５０を容易に製造することができる。

物理量検出素子８０は、図１に示すように、圧電振動片７０と、圧電振動片７０に形成された電極と、当該電極と電気的に接続され圧電振動片７０に形成された振動片端子（第１検出接地端子８１，駆動信号端子８２，第２検出接地端子８３，第１検出信号端子８４，駆動接地端子８５，第２検出信号端子８６）と、を含む。

圧電振動片７０は、第１キャビティー１に収容されている。圧電振動片７０は、図２に示すように、リード３１〜３６によって、支持されている。圧電振動片７０の材質としては、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電単結晶や、ジルコン酸チタン酸鉛等の圧電セラミックなどの圧電材料を用いることができる。また、圧電振動片７０は、シリコン半導体の表面の一部に、電極に挟まれた酸化亜鉛、窒化アルミニウム等の圧電薄膜を形成した構造であってもよい。

物理量検出素子８０を有する圧電デバイス１００は、物理量に応じて圧電振動片７０の周波数が変動することを利用して、その物理量を検出するセンサーとして機能することができる。より具体的には、圧電デバイス１００は、加速度によって発生する応力、角速度によって発生するコリオリ力などを検出するジャイロセンサーとして機能することができる。

このようなジャイロセンサーに使用される圧電振動片７０の態様としては、いわゆるダブルＴ型振動片、音叉型振動片、ＡＴ振動片、ウォーク型振動片などを例示することができる。以下、圧電振動片７０を、いわゆるダブルＴ型振動片として説明する。

圧電振動片７０は、図１に示すように、基部７１と、一対の連結腕７２と、一対の検出振動腕７３と、一対の第１駆動振動腕７４と、一対の第２駆動振動腕７５と、を含む。

一対の連結腕７２は、基部７１から、Ｘ軸に沿って、互いに反対方向に延出している。一対の検出振動腕７３は、基部７１から、Ｙ軸に沿って、互いに反対方向に延出している。一対の第１駆動振動腕７４は、一対の連結腕７２の一方から、Ｙ軸に沿って、互いに反対方向に延出している。一対の第２駆動振動腕７５は、一対の連結腕７２の他方から、Ｙ軸に沿って、互いに反対方向に延出している。

図示の例では、振動腕７３，７４，７５の先端部には、錘部７６が形成されている。錘部７６の幅（Ｘ軸方向の大きさ）は、振動腕７３，７４，７５の幅より大きい。これにより、圧電デバイス１００の検出感度を向上させることができる。

一対の検出振動腕７３の一方には、図示はしないが、側面に第１検出接地電極が形成され、上面および下面に第１検出信号電極が形成されている。一対の検出振動腕７３の他方には、図示はしないが、側面に第２検出接地電極が形成され、上面および下面に第２検出信号電極が形成されている。

第１検出接地電極は、第１検出接地端子８１と電気的に接続されている。第２検出接地電極は、第２検出接地端子８３と電気的に接続されている。第１検出信号電極は、第１検出信号端子８４と電気的に接続されている。第２検出信号電極は、第２検出信号電極８６と電気的に接続されている。

第１駆動振動腕７４には、図示はしないが、側面に駆動信号電極が形成され、上面および下面に駆動接地電極が形成されている。第２駆動振動腕７５には、図示はしないが、側面に駆動接地電極が形成され、上面および下面に駆動信号電極が形成されている。

駆動信号電極は、駆動信号端子８２に電気的に接続されている。駆動接地電極は、駆動接地端子８５に電気的に接続されている。

図６および図７は、圧電振動片７０の動作を説明するための図である。

角速度が加わらない状態において、駆動振動腕７４，７５に形成された駆動信号電極と駆動接地電極との間に電圧が印加されると、駆動振動腕７４，７５は、図６に示すように、矢印Ａに示す方向に屈曲振動を行う。このとき、第１駆動振動腕７４と第２駆動振動腕７５とは、圧電振動片７０の重心Ｇを通るＹ軸方向に沿う線（図示しない）関して線対称の振動を行う。そのため、基部７１、連結腕７２、および検出用振動腕７３は、ほとんど振動しない。

駆動振動腕７４，７５がＡ方向の駆動振動を行っている状態で、圧電振動片７０にＺ軸周りの角速度ωが加わると、圧電振動片７０は図７に示すような振動を行う。すなわち、駆動振動系を構成する駆動振動腕７４，７５および連結腕７２に矢印Ｂ方向のコリオリの力が働き、新たな振動が励起される。この矢印Ｂ方向の振動は、重心Ｇに対して周方向の振動である。また同時に、検出振動腕７３は、矢印Ｂの振動に呼応して、矢印Ｃ方向の検出振動が励起される。そして、この振動により発生した圧電材料の歪みを、検出振動腕７３に形成した第１検出信号電極および第２検出信号電極が検出して角速度が求められる。

ＩＣチップ９０は、図２に示すように、第２キャビティー２内に実装されている。ＩＣチップ９０は、フリップチップ実装されていてもよい。ＩＣチップ９０は、図示の例では、パッケージベース１２に形成された配線（図示しない）と金バンプ３を介して電気的に接続されている。図示はしないが、ＩＣチップ９０は、金や銅などからなるワイヤーによって、パッケージベース１２に形成された配線と電気的に接続されていてもよい。

ＩＣチップ９０は、例えば、パッケージベース１２に形成された配線、第１〜第６端子２１〜２６、およびリード３１〜３６を介して、物理量検出素子８０の端子８１〜８６と電気的に接続されている。

ＩＣチップ９０は、圧電振動片７０を駆動振動させるための駆動回路と、角速度が加わったときに圧電振動片７０に生じる検出振動を検出する検出回路と、を有することができる。

駆動回路は、パッケージベース１２に形成された配線、第２端子２２、および第２リード３２を介して、駆動信号端子８２に検出信号を入力することができる。検出回路には、第１検出信号端子８４からの検出信号が、第４リード３４、第４端子２４、およびパッケージベース１２に形成された配線を介して入力される。さらに、検出回路には、第２検出信号端子８６からの検出信号が、第６リード３６、第６端子２６、およびパッケージベース１２に形成された配線を介して入力される。

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、リード３１〜３６とパッケージベース１２に形成された第１〜第６端子２１〜２６とが金属間接合されていることができる。さらに、リード３１〜３６と物理量検出素子８０の端子８１〜８６とが金属間接合されていることができる。したがって、減圧空間においてガスの放出量が多い導電性接着剤や樹脂などを用いることなく、物理量検出素子８０の支持、および物理量検出素子８０の端子８１〜８６と第１〜第６端子２１〜２６との電気的な接続ができる。すなわち、第１キャビティー１が減圧空間においてガスの放出量が多い物質を収容しないため、第１キャビティー１内の真空度の低下を抑制することができる。

圧電デバイス１００によれば、リード３１〜３６とパッケージベース１２に形成された第１〜第６端子２１〜２６が金属間接合されていることができるため、小型化を図ることができる。例えば、リードとパッケージベースに形成された端子が導電性接着剤で接続されている場合、接続の強度を確保するためには、リードおよびパッケージベースに所定の接着面積を必要とする。圧電デバイス１００では、リード３１〜３６と第１〜第６端子２１〜２６とが金属間接合されているため、導電性接着剤で接続されている場合と比べて、接続に必要な面積を小さくすることができる。したがって、圧電デバイス１００によれば、小型化を図ることができる。

圧電デバイス１００によれば、ＩＣチップ９０が第２キャビティー２に収容されていることができる。したがって、例えば、ＩＣチップ９０の実装に、銀ペーストや樹脂などの減圧空間においてガスの放出量が多い材料を用いても、第１キャビティー１内の真空度を低下させないことができる。したがって、ＩＣチップ９０の実装方法の選択の自由度を高めることができる。

１．２． 第１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８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り、図２に対応している。図９は、圧電デバイス１００の製造工程を模式的に示す平面図である。図１０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１１は、圧電デバイス１００の製造工程を模式的に示す平面図であり、図１に対応している。図１２は、圧電デバイス１００の製造工程を模式的に示す図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。

図８に示すように、第２キャビティー２内にＩＣチップ９０が実装されたパッケージベース１２を用意する。パッケージベース１２には、第１〜第８端子２１〜２８が形成されている。

図９に示すように、リードフレーム５０を用意する。リードフレーム５０は、リード３１〜３６と、リード３１〜３６を保持するための保持部５２と、で構成されている。リード３１〜３６の各々は、保持部５２により連結されている。リード３１〜３６と保持部５２とは、一体的に形成されている。リードフレーム５０は、第１キャビティー１に収容されたときに、保持部５２が圧電振動片７０の周囲を囲むように形成されていることができる。保持部５２は、リードフレーム５０を第１キャビティー１内に収容する際にリードフレーム５０が撓まない程度の強度を有することが望ましい。保持部５２がこのような強度を有するために、例えば、保持部５２の厚さを１００μｍ程度の大きさに形成してもよい。

リードフレーム５０は、例えば、銅箔（または銅板）を、フォトリソグラフィ技術によりエッチングすることで形成することができる。また、ハーフエッチング技術を用いて、リード３１〜３６の厚さを保持部５２の厚さよりも薄くしてもよい。

図１０に示すように、リード３１〜３６の各々と、対応する物理量検出素子８０の端子８１〜８６とを金属間接合する。なお、図１０では、例として、第２リード３２と、対応する駆動信号端子８２、および第５リード３５と、対応する駆動接地端子８５について示した。

この金属間接合は、例えば、銅からなるリード３１〜３６の各々の一方の端部にニッケルおよび金を積層し、当該一方の端部の各々と対応する物理量検出素子８０の端子８１〜８６に形成された金バンプ３とを熱圧着することにより行うことができる。第１〜第６リード３１〜３６の各々と、対応する物理量検出素子８０の端子８１〜８６との接合は、同時に行ってもよい（ギャングボンディング）。

図１１および図１２に示すように、リード３１〜３６の各々と、対応する第１〜第６端子２１〜２６とを金属間接合して、物理量検出素子８０およびリードフレーム５０をパッケージベース１２の第１キャビティー１に収容する。また、保持部５２と第７端子２７および第８端子２８とを金属間接合する。

この金属間接合は、例えば、銅からなるリード３１〜３６の他方の端部にニッケルおよび金を積層し、当該他方の端部の各々と、対応する第１〜第６端子２１〜２６に形成された金バンプ３とを熱圧着することにより行うことができる。保持部５２と第７端子２７および第８端子２８との金属間接合も同様に行うことができる。

図１に示すように、保持部５２を切断して、リード３１〜３６の各々を電気的に分離する。保持部５２の切断は、例えば、レーザーによって行うことができる。保持部５２の切断により、接地電位を供給するための第１リード３１と電気的に接続する保持部５２の切断痕が第１シールド部４０となり、接地電位を供給するための第３リード３３と電気的に接続する保持部５２の切断痕が第２シールド部４２となることができる。

ここで、接地電位を供給するためのリード（接地リード）３１，３３，３５と、検出信号を出力するためのリード（信号リード）３４，３６または駆動信号を入力するためのリード（信号リード）３２と、を連結する保持部５２を切断する場合、接地リード３１，３３，３５と電気的に接続する保持部５２の切断痕が、信号リード３２，３４，３６と電気的に接続する保持部５２の切断痕よりも長くなるように切断することが望ましい。

具体的には、第１リード３１と検出信号を出力するための第４リード３４とを連結する保持部５２を切断する場合、第４リード３４側（第４リード３４の近傍）を切断することが望ましい。同様に、第３リード３３と検出信号を出力するための第６リード３６とを連結する保持部５２を切断する場合、第６リード３６側（第６リード３６の近傍）を切断することが望ましい。これにより、接地電位を供給するための第１リード３１および第３リード３３と比べて、容量の変化に敏感な第４リード３４および第６リード３６に余分な容量を持たせないことができる。さらに、シールド部４０，４２が物理量検出素子８０を囲む領域が多くなるため、より物理量検出素子８０を電磁波から遮蔽することができる。

なお、シールド部４０、４２の存在が事実上圧電デバイス１００の性能に大きく寄与しない場合は、シールド部４０、４２をリード３１、３３から切断しても構わない。更に切断したシールド部４０、４２をパッケージ１０の外へ排除しても構わない。ただしこの場合、シールド部４０、４２を排除する製造工程上の手間が必要となるため、上記実施例のようにパッケージ１０内に収容した構成とした方が構造工程上は効率的である。

図２に示すように、第１キャビティー１および第２キャビティー２をリッド１４によって封止する。リッド１４とパッケージベース１２との接着は、例えば、プラズマ溶接、シーム溶接、超音波接合などを用いて行われる。

次に、パッケージベース１２に形成された貫通孔（図示しない）から第１キャビティー１内を減圧排気し、その後、貫通孔を塞ぐ。これにより、第１キャビティー１内を減圧空間にすることができる。

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、例えば、以下の特徴を有する。

圧電デバイス１００の製造方法によれば、リード３１〜３６とパッケージベース１２に形成された端子２１〜２６とを金属間接合することができる。さらに、リード３１〜３６と物理量検出素子８０の端子８１〜８６とを金属間接合することができる。したがって、減圧空間においてガスの放出量が多い導電性接着材や樹脂などを用いることなく、物理量検出素子８０の支持、および物理量検出素子８０の端子８１〜８６と第１〜第６端子２１〜２６との電気的な接続ができる。すなわち、圧電デバイス１００の製造方法によれば、第１キャビティー１内に減圧空間においてガスの放出量が多い物質を収容しないため、第１キャビティー１内の真空度の低下を抑制することができる。

さらに、圧電デバイス１００の製造方法によれば、第１キャビティー１内に減圧空間においてガスの放出量が多い物質を収容しないため、第１キャビティー１を減圧空間にする前に従来から行われる、導電性接着剤や樹脂からガスを放出させるための真空アニール（例えば減圧排気しながら熱処理を行う）工程を省略することができる。したがって、圧電デバイス１００の製造方法によれば、製造工程を簡素化することができる。

圧電デバイス１００の製造方法によれば、リード３１〜３６と、リード３１〜３６を保持するための保持部５２と、が全て金属で構成されたリードフレーム５０を用いることができる。そのため、例えば、接着材やポリイミドなどで構成されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）基板を用いることなく、リード３１〜３６と、物理量検出素子８０の端子８１〜８６および第１〜第６端子２１〜２６との接合を行うことができる。したがって、このような場合の圧電デバイス１００の製造方法によれば、減圧空間においてガスの放出量が多い接着材やポリイミドを第１キャビティー１内に収容しないため、第１キャビティー１内の真空度の低下を抑制することができる。また、リード３１〜３６は保持部５２にて連結された状態では各リードのＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の位置（姿勢）を適切に保つことが出来る。従って、圧電デバイス１００の製造方法によれば、リード３１〜３６をパッケージ１０内へ高い搭載精度をもて固定することが可能であり、これにより製造工程を簡素化しながらリード３１〜３６の搭載ズレによる歪みが小さく抑えられるので圧電デバイス１００の電気的特性のバラツキを抑えることが可能である。なお、この場合、ガスの放出という点について問題とならなければＴＡＢにも適用できる。

２． 第２実施形態
次に、第２実施形態に係る圧電デバイスについて説明する。図１３は、本実施形態に係る圧電デバイス２００を模式的に示す断面図である。なお、図１３は、図２に対応している。以下、第２の実施形態に係る圧電デバイス２００において、第１の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。

図２に示す圧電デバイス１００では、第２キャビティー２内にＩＣチップ９０が実装されていた。圧電デバイス２００では、第１キャビティー１内にＩＣチップ９０が実装されていることができる。

ＩＣチップ９０は、パッケージベース１２に対して、フリップチップ実装されていることができる。具体的には、ＩＣチップ９０の表面に形成された電極（図示しない）と、パッケージベース１２に形成された電極上の金バンプ３とを密着させて熱圧着することで、ＩＣチップ９０を実装することができる。したがって、ワイヤボンディングなどと比べて、減圧空間においてガスの放出量が多い半田（フラックス）や導電性接着剤などを用いないで、ＩＣチップ９０を実装することができる。

圧電デバイス２００によれば、圧電振動片７０が収容された第１キャビティー１内に、ＩＣチップ９０を実装することができる。したがって、パッケージベース１２に複数のキャビティーを形成しなくてもよいため、装置の小型化を図ることができ、かつパッケージベース１２の製造工程を簡素化することができる。

なお、圧電デバイス２００の製造方法は、圧電デバイス１００の製造方法と同様であるため、その説明を省略する。

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。したがって、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 第１キャビティー、２ 第２キャビティー、１ａ 第１側面、１ｂ 第２側面、
１ｃ 第３側面、１ｄ 第４側面、３ 金バンプ、４ 第１底面、６ 第２底面、
１０ パッケージ、１２ パッケージベース、１４ リッド、２１ 第１端子、
２２ 第２端子、２３ 第３端子、２４ 第４端子、２５ 第５端子、２６ 第６端子、
２７ 第７端子、２８ 第８端子、３１ 第１リード、３２ 第２リード、
３３ 第３リード、３４ 第４リード、３５ 第５リード、３６ 第６リード、
４０ 第１シールド部、４０ａ 端部、４０ｂ 端部、４１ａ 屈曲部、
４１ｂ 屈曲部、４２ 第２シールド部、４２ａ 端部、４２ｂ 端部、
４３ａ 屈曲部、４３ｂ 屈曲部、５０ リードフレーム、５２ 保持部、
７０ 圧電振動片、７１ 基部、７２ 連結腕、７３ 検出振動腕、
７４ 第１駆動振動腕、７５ 第２駆動振動腕、７６ 錘部、８０ 物理量検出素子、
８１ 第１検出接地端子、８２ 駆動信号端子、８３ 第２検出接地端子、
８４ 第１検出信号端子、８５ 駆動接地端子、８６ 第２検出信号端子、
９０ ＩＣチップ、１００ 圧電デバイス、２００ 圧電デバイス

Claims (7)

1. パッケージベースと、
   前記パッケージベースの第１キャビティーに収容された圧電振動片と、
   前記第１キャビティーに収容され前記圧電振動片を支持するリードと、
   前記第１キャビティーを封止するリッドと、
   を含み、
   前記圧電振動片に形成された振動片端子と、前記リードとは、金属間接合されており、
   前記リードと、前記パッケージベースに形成されたパッケージベース端子とは、金属間接合されている、圧電デバイス。
2. 請求項１において、
   さらに、前記第１キャビティの外であって前記パッケージベースの第２キャビティー内に実装されたＩＣチップを含む、圧電デバイス。
3. 請求項１において、
   さらに、前記第１キャビティー内であって前記パッケージベースにフリップチップ実装されたＩＣチップを含む、圧電デバイス。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記パッケージベースは、
   前記第１キャビティーを区画する第１側面と、
   前記第１側面と対向し、前記第１キャビティーを区画する第２側面と、を有し、
   前記パッケージベース端子は、前記第１側面側に配置され、かつ接地電位を有し、
   前記リードには、前記圧電振動片の外縁の外側を、前記第１側面側から前記第２側面側まで延びるシールド部が一体的に形成されている、圧電デバイス。
5. 請求項４において、
   前記シールド部の厚さは、前記リードの厚さと比べて大きい、圧電デバイス。
6. リードと、前記リードを保持するための保持部と、を有するリードフレームを用意する工程と、
   前記リードと圧電振動片に形成された振動片端子とを金属間接合する工程と、
   前記リードと前記パッケージベースに形成されたパッケージベース端子を金属間接合して、前記圧電振動片および前記リードフレームをパッケージベースのキャビティーに収容する工程と、
   前記キャビティーをリッドにより封止する工程と、
   を含む、圧電デバイスの製造方法。
7. 請求項６において、
   前記リードと前記パッケージベース端子を金属間接合する工程の後に、前記保持部を切断する工程を含み、
   前記リードフレームは、複数の前記リードを有し、
   複数の前記リードのうちの接地リードは、前記圧電振動片に接地電位を供給し、
   複数の前記リードのうちの信号リードは、前記圧電振動片に駆動信号を入力し、または前記圧電振動片からの検出信号を出力し、
   前記接地リードと前記信号リードとは、前記保持部によって連結され、
   前記保持部を切断する工程において、
   前記保持部の切断位置は、前記信号リード側である、圧電デバイスの製造方法。

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