JP2014072883A - 圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】圧電デバイスの固定時や搬送時等において外力を受けた場合においても、リッド部やベース部の破損を防止することを目的とする。
【解決手段】枠部１３２と、枠部１３２の内側に連結部１３３を介して支持された振動部１３１との間に貫通孔１３８が形成された圧電振動片１３０と、圧電振動片１３０の表面に接合されるリッド部１１０と、圧電振動片１３０の裏面に接合されるベース部１５０と、を備え、リッド部１１０及びベース部１５０の少なくとも一方は、中央部１１１、１５１を囲んだ周辺部１１２、１５２の厚さが中央部１１１、１５１に対して圧電振動片１３０へ向けて厚く形成され、中央部１１１、１５１と周辺部１１２、１５２との境界部１２０．１４０の少なくとも一部は、リッド部１１０またはベース部１５０において貫通孔１３８及び連結部１３３と対向する部分に設定された対応領域ｒ内に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電デバイスに関する。

圧電デバイスとしては、水晶振動片などの圧電振動片の表面（一方の主面）に接合材を介してリッド部が接合されるとともに、裏面（他方の主面）に同じく接合材を介してベース部が接合されたタイプが知られている（例えば、特許文献１参照）。このタイプで用いられる圧電振動片は、所定の振動数で振動する振動部と、振動部を囲むように形成される枠部と、振動部及び枠部を連結する連結部と、を有している。また、圧電振動片の振動部の表面及び裏面にはそれぞれ励振電極が形成され、各励振電極から枠部までそれぞれ引出電極が形成されるとともに、この引出電極がベース部の外部電極に電気的に接続されている。

特許文献１に記載された圧電デバイスは、圧電振動片として振動部と枠部とが連結部を介して一体化されたものが用いられる。このため、振動部を内部空間（キャビティ）内に支持する剛性は得られるものの、この圧電振動片の表面及び裏面にはリッド部及びベース部がそれぞれ接合されるので、完成品としての圧電デバイスが厚くなってしまう。近年の電子機器の小型化に伴い、圧電デバイスについてもさらなる小型化・薄型化が求められるため、リッド部やベース部、圧電振動片を薄くするとともに、圧電振動片の振動部と干渉しないように、リッド部やベース部において振動部に対向する中央部分を薄くして、全体の薄型化に対応することも提案されている。

特開２０１０−２００１１８公報

しかしながら、圧電デバイスを回路基板等へ実装する際、この圧電デバイスを回路基板等へ押し付けた状態でモールド固定することが一般的であるが、この押し付け力によってリッド部やベース部が破損するといった問題を有している。特に、リッド部やベース部の中央部分が広くかつ薄く形成された場合は押し付けられたときに破損しやすい。さらに、リッド部やベース部の中央部分が広くかつ薄く形成されると、製造段階において圧電振動片にリッド部やベース部を接合するときの力や、搬送時などロボットアームやマニピュレータ等の力を受けたときでも破損するおそれがある。

以上のような事情に鑑み、本発明は、圧電デバイスの固定時や搬送時等において外力を受けた場合においても、リッド部やベース部の破損を防止することが可能な圧電デバイスを提供することを目的とする。

本発明では、矩形状の枠部と、枠部の内側に連結部を介して支持された振動部との間に貫通孔が形成され、振動部に設けられた励振電極と電気的に接続された引出電極を枠部に備える圧電振動片と、圧電振動片の表面に接合されるリッド部と、圧電振動片の裏面に接合され、引出電極と電気的に接続される外部電極を備えるベース部と、を備える圧電デバイスにおいて、リッド部及びベース部の少なくとも一方は、中央部を囲んだ周辺部の厚さが中央部に対して圧電振動片へ向けて厚く形成され、中央部と周辺部との境界部の少なくとも一部は、リッド部またはベース部において貫通孔及び連結部と対向する部分に設定された対応領域内に配置されるように形成される。

また、周辺部は、圧電振動片と接合するための接合材を含んで形成されてもよい。また、周辺部は、板状のリッド部または板状のベース部から中央部に相当する部分を凹ませるように除去することで形成されてもよい。また、境界部は、平面視において矩形状でありかつその四隅部分が曲線で構成されてもよい。また、境界部は、平面視において矩形状でありかつその四隅部分が直交方向を中央部に向けた直線で構成されてもよい。また、周辺部は、連結部と対向する部分の厚さが他の部分より薄くなった凹部を備えてもよい。

本発明によれば、圧電デバイスの固定時や搬送時等において外力を受けた場合においても、リッド部やベース部の破損を防止することができ、ひいては小型化・薄型化を実現しつつも信頼性を向上させることができる圧電デバイスを提供することができる。

第１実施形態に係る圧電デバイスを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った分解断面図である。 第１実施形態に係る圧電デバイスの概略分解斜視図である。 第２実施形態に係る圧電デバイスを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 （ａ）は境界部の他の形態を示す平面図、（ｂ）は境界部の更に他の形態を示す平面図である。 境界部の他の形態を示す平面図である。 第３実施形態に係る圧電デバイスを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

以下、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。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下の実施形態では、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。また、図面において導電性の膜や接合材の断面についてハッチングして表している。以下の説明では、圧電デバイスの長辺方向をＸ軸方向とし、圧電デバイスの高さ方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向をＺ軸方向として説明する。なお、図１（ａ）、図３（ａ）、図６（ａ）は、いずれも圧電デバイスの平面図であり、分り易くするためリッド部を透視して圧電振動片を実線で示している。

＜第１実施形態＞
圧電デバイス１００は、図１及び図２に示すように、それぞれが矩形平板状のリッド部１１０と、圧電振動片１３０と、ベース部１５０とを積層することにより形成されている。なお、図１（ｂ）では、説明を容易にするためリッド部１１０、圧電振動片１３０、ベース部１５０を分離して表している。これら圧電振動片１３０、リッド部１１０、及びベース部１５０は、例えばＡＴカットの水晶材が用いられている。ＡＴカットは、水晶振動子等の圧電デバイスが常温付近で使用されるにあたって良好な周波数特性が得られる等の利点があり、人工水晶の３つの結晶軸である電気軸、機械軸及び光学軸のうち、光学軸に対して結晶軸周りに３５°１５′だけ傾いた角度で切り出す加工手法である。

圧電振動片１３０は、所定の振動数で振動する振動部１３１と、振動部１３１を囲む枠部１３２と、振動部１３１と枠部１３２とを連結する連結部１３３とから成る。更に、振動部１３１と枠部１３２との間であって連結部１３３を除いた部分には、圧電振動片１３０をＹ軸方向に貫通する貫通孔１３８が形成されている。振動部１３１のＹ軸方向の厚みは所定の振動数に設定されるように枠部１３２より薄くなっている。連結部１３３は、振動部１３１と同等のＹ軸方向厚みに設定されており、枠部１３２との間に段差１３４が設けられている。振動部１３１の表面（＋Ｙ側の面）及び裏面（−Ｙ側の面）には、それぞれ励振電極１３５、１３６が形成されている。これら励振電極１３５、１３６から連結部１３３の表面（＋Ｙ側の面）及び裏面（−Ｙ側の面）を介して、枠部１３２の表面（＋Ｙ側の面）及び裏面（−Ｙ側の面）に、それぞれ引出電極１３５ａ、１３６ａが形成されている。

引出電極１３５ａは、励振電極１３５から連結部１３３を通って枠部１３２まで帯状に延び、圧電振動片１３０の表面（＋Ｙ側の面）において＋Ｚ側かつ−Ｘ側に寄った矩形領域（図１（ａ）では左下の領域）に形成されている。この矩形領域には、振動部１３１の表面（＋Ｙ側の面）の一部、連結部１３３の表面（＋Ｙ側の面）の一部、枠部１３２の表面（＋Ｙ側の面）の一部、及び貫通孔１３８の一部を含んでいる。

さらに、引出電極１３５ａは、上述した矩形領域内において貫通孔１３８に面した部分に形成された引出電極１３５ｂを介して、圧電振動片１３０の裏面（−Ｙ側の面）に形成された引出電極１３５ｃと電気的に接続されている。引出電極１３５ｂは、図１（ａ）に示すように、振動部１３１の−Ｘ側及び＋Ｚ側の側面の一部、連結部１３３の＋Ｚ側の側面、枠部１３２の＋Ｘ側及び−Ｚ側の側面の一部、において形成されている。

引出電極１３５ｃは、圧電振動片１３０の裏面において＋Ｚ側かつ−Ｘ側に寄った矩形領域（図１（ａ）では左下の領域）に形成されている。この引出電極１３５ｃは、励振電極１３５から延びる帯状部分を除いて、Ｙ方向から見たときに表面側の引出電極１３５ａとほぼ重なっている。また、引出電極１３５ｃは、圧電振動片１３０の裏面に設けられる励振電極１３６及び引出電極１３６ａと電気的に接続されない。

引出電極１３６ａは、励振電極１３６から連結部１３３を通って枠部１３２まで帯状に延び、圧電振動片１３０の裏面（−Ｙ側の面）において−Ｚ側の領域（図１（ａ）では上側の領域）に形成されている。この引出電極１３６ａは、励振電極１３６の−Ｘ側の辺から−Ｘ方向に向けて帯状に延び、枠部１３２に沿って−Ｚ方向から＋Ｘ方向、続けて＋Ｚ方向に折り返され、引出電極１３５ｃと対角にある領域を含んで形成されている。引出電極１３６ａは、圧電振動片１３０の裏面のみに形成されており、表面には形成されていない。なお、上述したように、この引出電極１３６ａは、励振電極１３５及び引出電極１３５ｃとは電気的に接続されない。

また、引出電極１３５ａ、１３５ｃと引出電極１３６ａは、枠部１３２の表裏面のそれぞれにおいて、枠部１３２の幅のほぼ全体にわたって形成されている。このように広い領域を用いることから、これら引出電極１３５ａ等に起因する電気抵抗の上昇が抑えられており、圧電振動片１３０のクリスタルインピーダンス値の上昇が抑えられている。また、圧電振動片１３０に形成される各電極は、例えば、圧電振動片１３０を構成する水晶片の表面に形成される第１金属層と、この第１金属層の表面に形成される第２金属層と、を有する二層構造となっている。第１金属層は、圧電振動片１３０を構成する水晶片に対する各電極の密着性を向上させる役割を有するものであり、例えばニッケルタングステン（Ｎｉ−Ｗ）などを用いて形成されている。第２金属層は、導電性を確保しつつ、電極を保護する役割を有するものであり、例えば金（Ａｕ）などを用いて形成されている。ただし、各電極を二層構造に限定するものではなく、例えばクロム（Ｃｒ）などで下地層を形成することにより三層構造としてもよい。

リッド部１１０は、裏面（−Ｙ側の面）において中央部分が凹んだ中央部１１１と、中央部１１１を囲む周辺部１１２とを有している。従って、周辺部１１２の厚さは、中央部１１１の厚さに比べて、圧電振動片１３０に向けて（−Ｙ方向に）厚くなっている。中央部１１１の深さは、振動部１３１と干渉しないような深さに設定される。なお、周辺部１１２は、板状の部材から中央部１１１に相当する部分を凹ませるように除去することで形成される。従って、中央部１１１と周辺部１１２とは一体となっており、リッド部１１０の剛性を向上させることができる。周辺部１１２は、接合材１１７を介して圧電振動片１３０の枠部１３２と接合する接合面１１２ａを備える。接合材１１７としては低融点ガラスが用いられる。

中央部１１１と周辺部１１２との境界部１２０は、リッド部１１０の裏面において、圧電振動片１３０の貫通孔１３８及び連結部１３３に対向する対応領域ｒ内に配置される。対応領域ｒは、図１（ａ）で示すように、貫通孔１３８のＸ方向の幅（長さ）及びＺ方向の幅（長さ）をもって帯状かつ環状に設定された領域である。このように、境界部１２０が対応領域ｒ内に配置されることにより、厚い周辺部１１２が振動部１３１と干渉することはない。その一方、厚い周辺部１１２の範囲が広くなっているため、リッド部１１０の剛性が向上している。なお、図１（ａ）では境界部１２０が対応領域ｒの中間部分に配置されているが、対応領域ｒの内側に沿って配置することも可能である。この場合、周辺部１１２は最も広い状態となる。

ベース部１５０は、表面（＋Ｙ側の面）において中央部分が凹んだ中央部１５１と、中央部１５１を囲む周辺部１５２とを有している。従って、周辺部１５２の厚さは、中央部１５１の厚さに比べて、圧電振動片１３０に向けて（＋Ｙ方向に）厚くなっている。中央部１５１の深さは、振動部１３１と干渉しないような深さに設定される。なお、周辺部１５２は、板状の部材から中央部１５１に相当する部分を凹ませるように除去することで形成される。従って、中央部１５１と周辺部１５２とは一体となっており、ベース部１５０の剛性を向上させることができる。周辺部１５２は、接合材１６０を介して圧電振動片１３０の枠部１３２と接合する接合面１５２ａを備える。接合材１６０としては、接合材１１７と同様に低融点ガラスが用いられる。

中央部１５１と周辺部１５２との境界部１４０は、ベース部１５０の表面において、圧電振動片１３０の貫通孔１３８及び連結部１３３に対向する対応領域ｒ内に配置される。対応領域ｒについては上述のとおりである。このように、境界部１４０が対応領域ｒ内に配置されることにより、厚い周辺部１５２が振動部１３１と干渉することはない。その一方、厚い周辺部１５２の範囲が広くなっているため、ベース部１５０の剛性が向上している。なお、境界部１４０を対応領域ｒの内側に沿って配置することが可能な点は、リッド部１１０の境界部１２０と同様である。なお、境界部１２０と境界部１４０とは、図１に示すようにＹ方向から見たときに一致しているが、これに限定されず、互いに異なる配置としてもよい。

ベース部１５０は、裏面（−Ｚ側の面）に一対の外部電極１５４、１５５が形成される。また、ベース部１５０の四隅にはキャスタレーション（切り欠き部）１５６が形成される。４つのキャスタレーション１５６のうち対角位置にある２か所には、外部電極１５４、１５５に電気的に接続するキャスタレーション電極１５４ａ、１５５ａがそれぞれ形成されている。このキャスタレーション電極１５４ａ、１５５ａは、キャスタレーション１５６の表面と、ベース部１５０の表面（＋Ｙ側の面）の一部に形成されている。

ベース部１５０を圧電振動片１３０の裏面に接合した際、圧電振動片１３０の引出電極１３５ｃ、１３６ａが、それぞれキャスタレーション電極１５５ａ、１５４ａと電気的に接続される。これにより、励振電極１３５、１３６のそれぞれは、引出電極１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ、１３６ａ及びキャスタレーション電極１５４ａ、１５５ａを介して外部電極１５４、１５５と電気的に接続される。

このとき、リッド部１１０とベース部１５０とで挟まれたキャビティ内（内部空間）には振動部１３１が位置している。なお、このキャビティは、凹形状を成す中央部１１１、１５１が面しているので振動部１３１と干渉することはない。すなわち、Ｙ軸方向から見ると境界部１２０、１４０は、振動部１３１と重なっておらず、振動部１３１の外側に位置しているため、境界部１２０、１４０が振動部１３１に接触するのを防止するだけでなく、接合材１１７、１６０が振動部１３１と接触することを防止している。例えば、リッド１１０やベース部１５０を圧電振動片１３０に接合する場合に接合材１１７、１６０がキャビティ側へ流れ込むことが考えられるが、この流れ込みは境界部１２０、１４０によって制限されるため、接合材１１７、１６０が振動部１３１に付着する可能性を低減でき、振動特性の悪化を防止できる。また、キャビティ内は、リッド部１１０の接合面１１２aと枠部１３２の表面との間に配置された接合材１１７と、ベース部１２０の接合面１５２aと枠部１３２の裏面との間に配置された接合材１６０とによってシールされており、例えば真空雰囲気や窒素やアルゴンなどの不活性雰囲気などに設定されている。

このように、リッド部１１０の境界部１２０が対応領域ｒ内に配置され、さらにベース部１５０の境界部１４０が同じく対応領域ｒ内に配置されるので周辺部１１２、１５２の範囲を広くすることになり、リッド部１１０及びベース部１５０の剛性が向上することにより、圧電デバイス１００の固定時や搬送時等において外力を受けた場合においても、リッド部１１０やベース部１５０の破損を防止することができる。その結果、小型化・薄型化を実現しつつも信頼性の高い圧電デバイス１００を提供することができる。なお、第１実施形態では、リッド部１１０及びベース部１５０の双方の境界部１２０、１４０を対応領域ｒ内に配置したが、これに代えていずれか一方、例えばリッド部１１０の境界部１２０のみを対応領域ｒ内に配置してもよい。

次に、圧電デバイス１００の製造方法について説明する。
リッド部１１０、圧電振動片１３０、ベース部１５０のいずれも、例えば人工水晶をＡＴカットして作成されたウエハから個々を切り出す多面取りが行われる。
リッド部１１０は、リッドウエハの裏面に、フォトリソグラフィ法及びエッチングによって中央部１１１に相当する部分が凹むように除去され、周辺部１１２が形成される。同じく、ベース部１５０は、ベースウエハの表面に、フォトリソグラフィ法及びエッチングによって中央部１５１に相当する部分が凹むように除去され、周辺部１５２が形成される。また、ベースウェハの所定箇所には、キャスタレーション（切り欠き部）１５６を形成するための貫通穴が形成される。さらに、ベースウェハは、裏面に外部電極１５４、１５５が、また貫通穴にキャスタレーション電極１５４ａ、１５５ａがそれぞれ形成される。

リッド部１１０やベース部１５０の製造と並行して圧電振動片１３０も製造される。まず、圧電振動片１３０を構成する振動部１３１が所望の周波数特性を備えるように、ウエハの厚さが調整される。この厚さ調整は、例えば、ウエハのうち振動部１３１を含んだ領域をエッチングすること等により行うことができる。その後、フォトリソグラフィ法及びエッチングによって、振動部１３１、枠部１３２及び連結部１３３をウエハに形成する。

次に、振動部１３１、枠部１３２及び連結部１３３に対して、励振電極１３５、１３６、引出電極１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ、１３６ａが形成される。これら電極は、例えば下地層としてクロム（Ｃｒ）による金属膜が形成された後、第１金属層としてニッケルタングステン（Ｎｉ−Ｗ）による金属膜が形成され、次いで第２金属層として金（Ａｕ）による金属膜が形成される。

続いて、真空雰囲気下において、圧電振動片１３０の枠部１３２の表面に、接合材１１７を介してリッド部１１０の接合面１１２ａ（周辺部１１２の裏面の一部）が接合される。また、同様に、圧電振動片１３０の枠部１３２の裏面に、接合材１６０を介してベース部１５０の接合面１５２ａ（周辺部１５２の表面の一部）が接合される。その後、予め設定されたスクライブラインに沿って切断することにより、個々の圧電デバイス１００が完成する。なお、圧電デバイス１００の製造方法としては、以上の方法に限定されず、種々の手法が用いられる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る圧電デバイス２００について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。

図３に示すように、圧電デバイス２００は、第１実施形態のリッド部１１０及び接合材１１７に代えて、リッド部２１０及び接合材２１７が用いられる。リッド部２１０は、凹凸のない矩形の平板形状のものが用いられる。このリッド２１０には、接合面２１２ａを含んだ領域に接合材２１７によって周辺部２１２が形成され、この周辺部２１２に囲まれた部分に中央部２１１が形成されている。接合材２１７は、例えば低融点ガラスが用いられ、リッド部２１０の裏面において外周縁に沿って形成されている。なお、接合材２１７の形成は、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェットやディスペンサによる吐出方式など、各種の印刷手法により行われる。

接合材２１７は、硬化することによりリッド部２１０と一体となって、リッド部２１０を補強する。なお、接合材２１７の厚さは、周辺部２１１の厚さに相当し、リッド部２１０の中央部２１１が圧電振動片１３０と干渉しないように設定される。中央部２１１と周辺部２１２との境界部２２０（接合材２１７の内側の周縁）は、図３に示すように、対応領域ｒ内に配置される。対応領域ｒについては、上述のとおりである。境界部２２０が対応領域ｒ内に配置されることにより、厚い周辺部２１２が振動部１３１と干渉することはない。すなわち、Ｙ軸方向から見ると接合材２１７（境界部２２０）は、振動部１３１と重なっておらず、振動部１３１の外側に位置しているため、接合材２１７が振動部１３１に接触するのを防止している。従って、接合材２１７が振動部１３１に付着する可能性を低減でき、振動特性の悪化を防止できる。また、厚い周辺部２１２の範囲が広くなっているため、リッド部２１０の剛性が向上している。図３（ｂ）に示すように、接合材２１７の内側部分（境界部２２０の近傍部分）は圧電振動片１３０との接合には用いられず、キャビティ内に位置している。なお、図３（ａ）では境界部２２０が対応領域ｒの中間部分に配置されているが、対応領域ｒの内側に沿って配置することも可能である。この場合、周辺部２１２は最も広い状態となる。

このように、リッド部２１０の境界部２２０が対応領域ｒ内に配置されるので、リッド部２１０と一体の接合材２１７の範囲、すなわち周辺部２１２の範囲が広くなり、リッド部２１０の剛性が向上することにより、圧電デバイス２００の固定時や搬送時等において外力を受けた場合においても、リッド部２１０の破損を防止することができる。また、リッド部２１０としては平板状のものが用いられるため、製造段階でリッド部２１０の加工が不要となり、製造コストを低減させることができる。

次に、圧電デバイス２００の製造方法について説明する。
リッド部２１０は、例えば人工水晶をＡＴカットして作成されたウエハから個々を切り出す多面取りが行われる点は、第１実施形態と同様である。ただし、リッド部２１０となるリッドウエハとしては、その裏面に中央部２１１を形成するためのエッチング等の必要はなく、平板状のものが用いられる。なお、圧電振動片１３０となる圧電ウエハや、ベース部１５０となるベースウエハの加工については第１実施形態と同様である。

続いて、リッド部２１０の裏面に接合材２１７が上記した印刷手法等によって塗布される。このとき、接合材２１７の厚さは、硬化した後に周辺部２１２が所望の厚さとなるように設定される。そして、真空雰囲気下において、圧電振動片１３０の表面にリッド部２１０が接合され、また、圧電振動片１３０の裏面にベース部１５０が接合材１６０を介して接合された後に、スクライブラインに沿って切断され、個々の圧電デバイス２００が完成する点は、第１実施形態と同様である。なお、圧電デバイス２００の製造方法としては、以上の方法に限定されず、種々の手法が用いられる。

＜境界部の他の形態＞
第１及び第２実施形態の圧電デバイス１００、２００では、境界部１２０、２２０の形状が平面視（Ｙ方向から見たとき）において４つの角部を持つ矩形状となっている。この圧電デバイス１００等に外力が働くと、角部に応力が集中するため、境界部１２０、２２０の四隅から中央部１１１、２１１の中心に向けてヒビや割れが生じる可能性がある。従って、境界部の形状として四隅部分の形状を適宜変更してもよい。

図４（ａ）は境界部の他の形態、（ｂ）は境界部の更に他の形態、図５は境界部の更に他の形態を示している。なお、第１及び第２実施形態と同様の部分については、同じ符号を付して説明を省略する。また、図４及び図５においては、分かり易くするため、圧電振動片１３０の外形を実線で表し、リッド部１１０（図１参照）の境界部を点線で表している。また、図４及び図５に示す曲線境界部１２０ａ、１２０ｂや直線境界部１２０ｃ、１２０ｄは、第１実施形態における境界部１２０の変形例とする他に、第２実施形態における境界部２２０の変形例、ベース部１５０の境界部１４０の変形例も含んでいる。

図４（ａ）に示す境界部は、平面視において矩形状でありかつその四隅部分に曲線境界部１２０ａを有している。この曲線境界部１２０ａは、対応領域ｒ内に配置されている。なお、境界部においてＸ方向及びＺ方向の直線部分は、圧電振動片１３０の貫通孔１３８の外側縁部と一致している。すなわち、図４（ａ）では、境界部の一部（曲線境界部１２０ａ）が対応領域ｒ内に配置されたものといえる。なお、曲線境界部１２０ａの曲率は、この曲線境界部１２０ａが対応領域ｒの範囲に収まるように設定される。

図４（ｂ）に示す境界部は、平面視において矩形状でありかつその四隅部分に曲線境界部１２０ｂを有している。また、曲線境界部１２０ａ及び直線境界部１２０ｃは、図４（ａ）に示す境界部とは異なり、双方とも対応領域ｒ内に配置されている。なお、曲線境界部１２０ｂは、曲線境界部１２０ａと同様に、対応領域ｒの範囲に収まるような曲率に設定される。

このように、曲線境界部１２０ａや、曲線境界部１２０ｂ及び直線境界部１２０ｃが対応領域ｒ内に配置されることにより、リッド部１１０の周辺部１１２の範囲が広くなり、リッド部１１０の剛性を向上させることができる。さらに、曲線境界部１２０ａ、１２０ｂによって四隅部分が曲線となっているため角部がなく、この四隅部分が補強されることになり、リッド部１１０に外力を受けた場合においても角部への応力集中が抑制されるので、リッド部１１０の破損を一層防止することができる。また、図４（ｂ）に示す内容は、後述する第３実施形態にも適用可能である。

図５に示す境界部は、平面視において矩形状でありかつその四隅部分には直交方向を中央部１１１に向けた直線境界部１２０ｄを有している。この直線境界部１２０ｄは、対応領域ｒ内に配置されている。なお、境界部においてＸ方向の直線部分は、圧電振動片１３０の貫通孔１３８の外側縁部と一致している。すなわち、図５では、境界部の一部（直線境界部１２０ｄ）が対応領域ｒ内に配置されたものといえる。また、図５に示す境界部は、平面視において六角形状となっているが、これに限定されず八角以上の多角形状としてもよい。また、境界部のうち、貫通孔１３８の外側縁部と一致している部分を対応領域ｒ内に配置してもよい。

このように、直線境界部１２０ｄが対応領域ｒ内に配置されることにより、リッド部１１０の周辺部１１２の範囲が広くなり、リッド部１１０の剛性を向上させることができる。さらに、四隅部分に形成されていた直角部分が直線境界部１２０ｄによって直角より大きな鈍角の角部に分けられるため、リッド部１１０に外力を受けた場合においても直角の角部と比較して応力集中が抑制されるので、リッド部１１０の破損を一層防止することができる。また、図５に示す内容は、後述する第３実施形態にも適用可能である。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る圧電デバイス３００について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。

図６に示すように、圧電デバイス３００は、リッド部３１０が用いられる。リッド部３１０は、第１実施形態のリッド部１１０と同様に、裏面（−Ｙ側の面）において中央部分が凹んだ中央部３１１と、中央部３１１を囲む周辺部３１２とを有している。従って、周辺部３１２の厚さは、中央部３１１の厚さに比べて、圧電振動片１３０に向けて（−Ｙ方向に）厚くなっている。また、周辺部３１２の裏面には、接合材３１７を介して圧電振動片１３０の枠部１３２と接合する接合面３１２ａを備える。接合材３１７としては低融点ガラスが用いられる。

中央部３１１と周辺部３１２との境界部３２０は、対応領域ｒ内に配置される。対応領域ｒは、上述のとおりである。また、図６（ａ）に示すように、周辺部３１２のうち、圧電振動片１３０の連結部１３３に対向する部分には凹部３２０ａが形成されている。凹部３２０ａの部分では、図６（ｂ）に示すように、Ｙ方向の厚さが中央部３１１と同様の厚さとなっている。この凹部３２０ａによって連結部１３３との干渉が防止される。また、境界部３２０が対応領域ｒ内に配置されるので、厚い周辺部３１２が振動部１３１と干渉することはない。

このように、リッド部３１０の境界部３２０が凹部３２０ａを除いて対応領域ｒ内に配置されるので、周辺部３１２の範囲が広くなり、リッド部３１０の剛性が向上することにより、圧電デバイス３００の固定時や搬送時等において外力を受けた場合においても、リッド部３１０の破損を防止することができる。また、周辺部３１２は、連結部１３３の対向部分に凹部３２０ａを有しているので、周辺部３１２が不用意に連結部１３３に接触して振動特性の変動等を引き起こすことを防止できる。なお、図６では、リッド部３１０の境界部３２０に凹部３２０ａを形成しているが、ベース部１５０の周辺部１５２においても連結部１３３との対向部分に凹部が形成されてもよい。

次に、圧電デバイス３００の製造方法について説明する。
リッド部３１０は、例えば人工水晶をＡＴカットして作成されたウエハから個々を切り出す多面取りが行われる点は、第１実施形態と同様である。リッド部３１０が複数形成されるリッドウエハの裏面に、フォトリソグラフィ法及びエッチングによって中央部３１１に相当する部分が凹むように除去され、周辺部３１２が形成される。周辺部３１２の形成と同時またはその後に、周辺部３１２の所定部分（連結部１３３と対向する部分）に凹部３２０ａが形成される。なお、圧電振動片１３０となる圧電ウエハや、ベース部１５０となるベースウエハの加工については第１実施形態と同様である。

続いて、真空雰囲気下において、圧電振動片１３０の表面に接合材３１７を介してリッド部３１０が接合され、また、圧電振動片１３０の裏面にベース部１５０が接合材１６０を介して接合される。その後、スクライブラインに沿って切断され、個々の圧電デバイス３００が完成する点は、第１実施形態と同様である。なお、圧電デバイス３００の製造方法としては、以上の方法に限定されず、種々の手法が用いられる。

以上、第１〜第３実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、変形例として第１及び第２実施形態で説明した内容を適宜組み合わせることも可能である。例えば、リッド部において中央部に対する周辺部の厚さをわずかに厚くするように形成し、接合材を用いて周辺部全体の厚さを調整するものでもよい。

また、他の変形例として、第２及び第３実施形態で説明した内容を適宜組み合わせることも可能である。例えば、凹凸のない矩形の平板形状のリッド部２１０を用い、接合材２１７によって形成される周辺部２１２に、第３実施形態の凹部３２０ａに相当する凹部が形成されてもよい。これにより、リッド部１２０において連結部１３３と対向する領域には接合材２１７が配置されず、接合材２１７が連結部１３３に付着するのを防止している。なお、凹部を持つ接合材２１７は、凹部に相当する部分を除外した印刷パターンを用いて接合材２１７をリッド部２１０の裏面に印刷することにより形成される。

また、上記した実施形態では、圧電デバイスとして水晶振動子（圧電振動子）を示しているが、発振器であってもよい。発振器の場合は、ベース部１５０にＩＣ等が搭載され、圧電振動片１３０の引出電極１３５ａ等や、ベース部１５０の外部電極１５４等がそれぞれＩＣに接続される。また、上記した実施形態では、圧電振動片として水晶振動片を用いているが、これに代えて、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等から形成された圧電振動片を用いてもよい。また、リッド部１１０及びベース部１５０として水晶材を用いているが、これに代えて、ガラスやセラミックス等を用いてもよい。

ｒ…対応領域
１００、２００、３００…圧電デバイス
１１０、２１０、３１０…リッド部
１１１、１５１、２１１、３１１…中央部
１１２、１５２、２１２、３１２…周辺部
１１７、１６０、２１７、３１７…接合材
１２０、１４０、２２０、３２０…境界部
１２０ａ、１２０ｂ…曲線境界部
１２０ｃ、１２０ｄ…直線境界部
１３０…圧電振動片
１３１…振動部
１３２…枠部
１３３…連結部
１３５、１３６…励振電極
１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ、１３６ａ…引出電極
１３８…貫通孔
１５０…ベース部
１５４，１５５…外部電極
１５６…キャスタレーション
３２０ａ…凹部

Claims (6)

1. 矩形状の枠部と、前記枠部の内側に連結部を介して支持された振動部との間に貫通孔が形成され、前記振動部に設けられた励振電極と電気的に接続された引出電極を前記枠部に備える圧電振動片と、
   前記圧電振動片の表面に接合されるリッド部と、
   前記圧電振動片の裏面に接合され、前記引出電極と電気的に接続される外部電極を備えるベース部と、を備える圧電デバイスにおいて、
   前記リッド部及び前記ベース部の少なくとも一方は、中央部を囲んだ周辺部の厚さが前記中央部に対して前記圧電振動片へ向けて厚く形成され、
   前記中央部と前記周辺部との境界部の少なくとも一部は、前記リッド部または前記ベース部において前記貫通孔及び前記連結部と対向する部分に設定された対応領域内に配置される圧電デバイス。
2. 前記周辺部は、前記圧電振動片と接合するための接合材を含んで形成される請求項1記載の圧電デバイス。
3. 前記周辺部は、板状の前記リッド部または板状の前記ベース部において前記中央部に相当する部分を凹ませるように除去することで形成される請求項1記載の圧電デバイス。
4. 前記境界部は、平面視において矩形状でありかつその四隅部分が曲線で構成される請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
5. 前記境界部は、平面視において矩形状でありかつその四隅部分が直交方向を前記中央部に向けた直線で構成される請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
6. 前記周辺部は、前記連結部と対向する部分の厚さが他の部分より薄くなった凹部を備える請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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