JP2019121944A - 振動デバイス、回路装置、振動デバイスの製造方法、電子機器及び移動体 - Google Patents

振動デバイス、回路装置、振動デバイスの製造方法、電子機器及び移動体 Download PDF

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Abstract

【課題】振動子の安定した支持と振動子の振動特性の向上を実現できる振動デバイス、回路装置等の提供。【解決手段】振動デバイス2は、第1及び第2の電極12、13を有する振動子10と、振動子10を駆動する駆動回路30、及び駆動回路30により駆動されているときの振動子10の振動特性に応じたモニター信号MNTを出力する出力回路22を有する回路装置20を含む。回路装置20は、第1の電極12に電気的に接続され、駆動回路30から振動子10への出力信号が出力される第1の端子T1と、第2の電極13に電気的に接続され、振動子10から駆動回路30への入力信号が入力される第2の端子T2と、振動子10の第1及び第2の電極12、13に電気的に非接続の第3の端子T3と、モニター信号MNTが出力されるモニター端子TMを含む。振動子10は、第1、第2及び第3の端子T1、T2、T3に設けられた導電性バンプB1、B2、B3を用いて回路装置20の能動面AF側に支持される。【選択図】図2

Description

本発明は、振動デバイス、回路装置、振動デバイスの製造方法、電子機器及び移動体等に関する。
振動子を用いた振動デバイスの従来技術としては特許文献1、2に開示される技術がある。特許文献1は、振動デバイスの1つである発振器の従来技術であり、振動子の周波数調整手法が開示されている。この周波数調整手法では、イオンガンからイオンビームを振動子に照射することにより振動子の一部を除去して振動子の質量を減少させる。この際に振動子とイオンガンとの間に設けられたシャッターを用いて質量の除去量を調整することで、振動子の発振周波数を調整する。特許文献2は、振動デバイスの1つであるジャイロセンサー(物理量測定装置)の従来技術であり、振動子の検出離調の調整手法が開示されている。この調整手法では、振動モードの共振周波数を変化させたときの漏れ振動信号の変化に基づいて検出離調を測定する。そしてこの測定値に基づいて、駆動モードの振動の共振周波数と当該検出モードの振動の共振周波数との少なくとも一方を調整することで、振動子の検出離調を調整する。
特開2013−74360号公報 特開2004−286476号公報
このような調整手法を用いることで、振動子の振動特性の向上を図れる。しかしながら、振動子の振動特性は、温度変化などの環境変化により変動したり、エージングと呼ばれる経時変化により変動する。例えば特許文献1及び2の振動デバイスでは、振動デバイスのパッケージに対して、振動子を固定するために、接着剤を用いる場合がある。この場合に、接着剤に対して熱が加わると、アウトガス等が原因となって、振動子の振動特性が経時変化してしまう。また従来技術の手法では、振動子の単体での振動特性の調整を行った後に、振動子と回路装置をパッケージに実装して、製品として出荷する。しかしながら、振動デバイスは、製品の状態では、回路装置の駆動回路により駆動されることで振動子が振動する。従って、振動子の単体での振動特性の調整だけでは、振動特性の適切な調整を実現できない。
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、以下の形態又は態様として実現することが可能である。
本発明の一態様は、第1及び第2の電極を有する振動子と、前記振動子を駆動する駆動回路、及び前記駆動回路により駆動されているときの前記振動子の振動特性に応じたモニター信号を出力する出力回路を有する回路装置と、を含み、前記回路装置は、前記第1の電極に電気的に接続され、前記駆動回路から前記振動子への出力信号が出力される第1の端子と、前記第2の電極に電気的に接続され、前記振動子から前記駆動回路への入力信号が入力される第2の端子と、前記第1及び第2の電極に電気的に非接続の第3の端子と、前記モニター信号が出力されるモニター端子と、を含み、前記振動子は、前記第1、第2及び第3の端子に設けられた導電性バンプを用いて前記回路装置の能動面側に支持される振動デバイスに関係する。
本発明の一態様によれば、振動子の第1及び第2の電極に電気的に接続される第1及び第2の端子が回路装置に設けられ、回路装置の駆動回路は、これらの第1及び第2の端子を介して振動子を駆動できる。また回路装置には、振動子の第1及び第2の電極に電気的に非接続の第3の端子が更に設けられる。そして振動子は、これらの第1、第2及び第3の端子に設けられた導電性バンプを用いて回路装置の能動面側に支持される。このようにすれば回路装置の駆動回路により振動子を駆動可能な状態にしながら、回路装置の第1、第2及び第3の端子の導電性バンプを用いて振動子を安定して支持できるようになる。このため振動子等の支持に接着剤等を使用しなくて済むか、又は使用する接着剤を少なくできるため、接着剤等を原因とする環境変動を抑制でき、環境変動が抑制されることで、振動子の振動特性の向上を図れるようになる。更に、回路装置は、駆動回路により駆動されているときの振動子の振動特性に応じたモニター信号を出力する出力回路、及びモニター信号が出力されるモニター端子を含むため、回路装置により振動子が支持された状態で、駆動回路により振動子を駆動しながら、モニター端子からの信号をモニターすることで振動特性の適切な調整を実現できる。従って、振動子の安定した支持と振動子の振動特性の向上を実現できるようになる。
また本発明の一態様では、前記回路装置の前記能動面の平面視における中央線で区画される第1の領域及び第2の領域のうちの前記第1の領域に、前記第1及び第2の端子が設けられ、前記第2の領域に、前記第3の端子が設けられてもよい。
このようにすれば、第1の領域に設けられた第1及び第2の端子の導電性バンプと、第2の領域に設けられた第3の端子の導電性バンプとにより、振動子を安定して支持することが可能になる。
また本発明の一態様では、前記駆動回路は、前記第3の端子に比べて前記第1及び第2の端子に近い位置に設けられてもよい。
このようにすれば、駆動回路から近い位置に配置された第1及び第2の端子を用いて振動子を駆動できるようになり、寄生容量や寄生抵抗の影響を低減できる。
また本発明の一態様では、前記振動子と前記回路装置との間に設けられ、前記回路装置の前記第1の端子と前記振動子の前記第1の電極とを電気的に接続する配線と、前記回路装置の前記第2の端子と前記振動子の前記第2の電極とを電気的に接続する配線とを有する中継基板を含み、前記中継基板は前記回路装置の前記第1、第2及び第3の端子の前記導電性バンプにより支持され、前記振動子は前記中継基板を介して前記回路装置の前記能動面側に支持されてもよい。
このようにすれば、振動子と回路装置の間に中継基板を介在させることで、回路装置やパッケージの熱撓み等による変形が振動子に伝わり難くなり、振動子の振動特性の低下の抑制が可能になる。
また本発明の一態様では、前記回路装置は、前記振動子の前記第1及び第2の電極に電気的に非接続の第4の端子を含み、前記振動子は、前記第1、第2、第3及び第4の端子に設けられた導電性バンプを用いて前記回路装置の前記能動面側に支持されてもよい。
このようにすれば、振動子の四点支持等が可能になり、振動子の更なる安定した支持が可能になる。
また本発明の一態様では、前記モニター端子は、前記回路装置の前記能動面の平面視において、前記振動子に重ならない位置に設けられてもよい。
このようにすれば、第1及び第2の端子を介して駆動回路により振動子を駆動した状態において、振動子の振動特性のモニター信号をモニター端子を介して外部に出力できるようになる。またモニター端子は、回路装置の平面視において、振動子に重ならない位置に設けられているため、プローブを直接に当てることが容易になる。従って、振動子の振動特性の適切な調整が可能になり、振動特性の向上を図れるようになる。
また本発明の一態様では、前記回路装置は、前記駆動回路を有し、前記駆動回路により前記振動子を駆動して前記振動子を発振させる発振回路を含み、前記出力回路は、前記発振回路からの信号に基づいて前記モニター信号を出力してもよい。
このようにすれば、発振回路からの信号に基づくモニター信号を用いて、例えば振動子の発振周波数等の振動特性のモニターが可能になる。
また本発明の一態様では、前記回路装置は、前記駆動回路により駆動される前記振動子からの検出信号に基づいて、前記検出信号に対応する物理量情報を検出する検出回路を含み、前記出力回路は、前記検出回路からの信号に基づいて前記モニター信号を出力してもよい。
このようにすれば、検出回路からの信号に基づくモニター信号を用いて、例えば検出回路により検出される物理量情報に関する振動子の振動特性のモニターが可能になる。
また本発明の一態様では、前記モニター信号は、前記振動子に対して加工が行われて前記振動特性が調整されるときの、調整により変化する前記振動特性を示す信号であってもよい。
このようにすれば、振動に加工を行うことによる振動特性の調整が行われて、振動子の振動特性が変化すると、調整により変化する振動特性を、モニター信号を用いてモニターできるようになり、振動特性の適切な調整が可能になる。
また本発明の一態様では、前記モニター端子の面積は、前記第1、第2及び第3の端子の各々の面積よりも大きくてもよい。
このようにモニター端子の面積を大きくすることで、モニター端子に対してプローブを当て易くなり、振動特性の調整の作業効率の向上を図れるようになる。
また本発明の一態様では、前記回路装置は前記能動面の平面視において矩形であり、前記モニター端子は、前記回路装置の4つのコーナー領域のうちの1つのコーナー領域に配置されてもよい。
このようにコーナー領域にモニター端子を設けることで、例えば端子に当てたプローブにより回路装置を支持する場合に、プローブによる回路装置の安定した支持が可能になる。
また本発明の一態様では、前記回路装置は、前記振動特性のモニターの際に、高電位側電源が供給される第1の電源端子と、低電位側電源が供給される第2の電源端子を含み、前記第1及び第2の電源端子は、前記4つのコーナー領域のうちの前記1つのコーナー領域以外のコーナー領域に配置されてもよい。
このような第1及び第2の電源端子を設けることで、回路装置に電源を供給して動作させることが可能になる。そしてモニター端子、第1及び第2の電源端子が回路装置のコーナー領域に設けられることで、プローブ等による回路装置の更なる安定した支持が可能になる。
また本発明の一態様では、前記回路装置は、振動デバイスの外部端子に電気的に接続される信号端子を有し、前記信号端子は、前記回路装置の前記能動面の平面視において、前記振動子に重ならない位置に設けられてもよい。
このようにすれば、信号端子と振動デバイスの外部端子との電気的な接続を容易に実現できるようになる。
また本発明の一態様では、前記信号端子の断面視での高さは、前記モニター端子の前記断面視での高さよりも高くてもよい。
このように信号端子の断面視での高さを高くすることで、信号端子を内部端子等に安定して接続できるようになる。
また本発明の一態様では、前記回路装置は、振動デバイスのパッケージに対してフェイスダウン実装されてもよい。
このようにすれば、振動子と回路装置をパッケージに対して効率良くコンパクトに実装することが可能になる。
また本発明の他の態様は、第1及び第2の電極を有する振動子を駆動する駆動回路と、前記第1の電極に電気的に接続され、前記駆動回路から前記振動子への出力信号が出力される第1の端子と、前記第2の電極に電気的に接続され、前記振動子から前記駆動回路への入力信号が入力される第2の端子と、前記振動子の前記第1及び第2の電極に電気的に非接続の第3の端子と、を含み、前記第1、第2及び第3の端子には、回路装置の能動面側に前記振動子を支持する導電性バンプが設けられている回路装置に関係する。
本発明の他の態様によれば、回路装置の駆動回路により振動子を駆動可能な状態にしながら、回路装置の第1、第2及び第3の端子の導電性バンプを用いて振動子を安定して支持できるようになり、振動子の振動特性の向上等を図れるようになる。
また本発明の他の態様は、第1及び第2の電極を有する振動子を駆動する駆動回路と、前記駆動回路から前記振動子への出力信号が出力される第1の端子と、前記振動子から前記駆動回路への入力信号が入力される第2の端子と、第3の端子と、を有する回路装置を製造する製造工程と、前記第1の端子と前記第1の電極とが電気的に接続され、前記第2の端子と前記第2の電極とが電気的に接続され、前記第1、第2及び第3の端子に設けられた導電性バンプを用いて前記回路装置の能動面側に前記振動子が支持されるように、前記振動子と前記回路装置を配置する実装工程と、を含む振動デバイスの製造方法に関係する。
本発明の他の態様によれば、回路装置の駆動回路により振動子を駆動可能な状態にしながら、回路装置の第1、第2及び第3の端子の導電性バンプを用いて振動子を安定して支持できるような振動デバイスの製造が可能になる。
また本発明の他の態様は、上記の振動デバイスを含む電子機器に関係する。
また本発明の他の態様は、上記の振動デバイスを含む移動体に関係する。
本実施形態の振動デバイスの構成例を示す平面図。 本実施形態の振動デバイスの構成例を示す断面図。 駆動回路の構成例。 回路装置の構成例。 回路装置の構成例。 詳細例の振動デバイスの説明図。 詳細例の振動デバイスの平面図。 詳細例の振動デバイスの振動特性の調整手法の説明図。 詳細例の振動デバイスの断面図。 詳細例の振動デバイスの断面図。 比較例の振動特性の調整手法の説明図。 比較例の振動特性の調整手法の説明図。 モニター端子と信号端子の高さ関係についての説明図。 回路装置のレイアウト配置例。 中継基板、振動子の詳細例の斜視図。 振動子の振動特性の調整に用いられる治具の説明図。 比較例における振動デバイスの製造方法を説明するフロー図。 本実施形態の振動デバイスの製造方法を説明するフロー図。 物理量測定装置である振動デバイスの構成例。 物理量測定装置である振動デバイスの構成例。 物理量測定装置である振動デバイスの動作説明図。 電子機器の構成例。 移動体の構成例。
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
1.振動デバイス
図1、図2に本実施形態の振動デバイス2の構成例を示す。図1は、本実施形態の振動デバイス2を示す平面図であり、図2は断面図(側面図)である。振動デバイス2は、振動子10と、振動子10を駆動する駆動回路30を有する回路装置20(IC)を含む。また振動デバイス2は、振動子10、回路装置20が実装されるパッケージ3を更に含むことができる。振動子10は、回路装置20の能動面AF側(回路素子面側)に設けられている。能動面AFは、回路装置20のトランジスター等の能動素子(回路素子)が形成される面である。図1、図2では、回路装置20から振動子10へと向かう方向をDR1(第1の方向)としている。方向DR1は回路装置20の半導体基板に直交する方向である。また方向DR1に直交する方向を、方向DR2、DR3(第2、第3の方向)としている。方向DR2は例えば回路装置20の長辺方向に沿った方向であり、方向DR3は短辺方向に沿った方向である。なお振動デバイス2は図1、図2の構成には限定されず、その一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
振動子10(resonator)は、電気的な信号により機械的な振動を発生する素子(振動素子)である。振動子10は、例えば水晶振動片などの振動片(圧電振動片)により実現できる。例えばカット角がATカットやSCカットなどの厚みすべり振動する水晶振動片などにより実現できる。例えば振動子10は、恒温槽を備えない温度補償型発振器(TCXO)に内蔵されている振動子である。或いは振動子10は、恒温槽を備える恒温槽型発振器(OCXO)に内蔵されている振動子などであってもよい。なお本実施形態の振動子10は、例えば厚みすべり振動型以外の振動片や、水晶以外の材料で形成された圧電振動片などの種々の振動片により実現できる。例えば振動子10として、SAW(Surface Acoustic Wave)共振子や、シリコン基板を用いて形成されたシリコン製振動子としてのMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)振動子等を採用してもよい。
振動子10は、振動片11(振動基板)と電極12、13を有する。振動片11は圧電材料で構成されており、例えば水晶で構成されている。振動片11の回路装置20とは反対方向側の面を第1の面とし、回路装置20側の面を第2の面とした場合に、電極12は振動片11の第1の面に形成され、電極13は第2の面に形成される。また振動子10は、不図示の端子を有しており、この端子を介して回路装置20の端子に電気的に接続される。
回路装置20(集積回路装置)は、能動面AFの平面視において矩形であり、半導体基板を有し、半導体基板の能動面AFに、トランジスター等の能動素子が形成される。また能動面AFには抵抗、キャパシター等の受動素子が形成されてもよい。なお、ここでいう矩形とは必ずしも完全なものではなく、一部に凸形状や凹形状を含んでいたり、辺が曲線を含むものも許容される。
回路装置20は、振動子10を駆動する駆動回路30を有する。また回路装置20は、振動子10の電極12(第1の電極)に電気的に接続され、駆動回路30から振動子10への出力信号が出力される端子T1(第1の端子)と、振動子10の電極13(第2の電極)に電気的に接続され、振動子10から駆動回路30への入力信号が入力される端子T2(第2の端子)を有する。また回路装置20は、振動子10の電極12、13(第1、第2の電極)に電気的に非接続の端子T3(第3の端子)を更に有する。また回路装置20は、種々の信号が出力されたり或いは入力される信号端子TS1、TS2を有してもよい。これらの端子T1、T2、T3、信号端子TS1、TS2は、例えば回路装置20のパッドと呼ばれるものである。なお電気的に接続とは、配線等を介して電気信号が伝達されて届くような接続であり、電気的に非接続とは、電気信号の伝達が遮断されて届かないことである。
例えば回路装置20は、駆動回路30の出力信号(駆動信号)により振動子10を駆動する。例えば図3に駆動回路30の構成例を示す。図3は、振動デバイス2が、振動子10を用いた発振器である場合の駆動回路30の構成例を示している。図3では駆動回路30は、反転増幅回路(インバーター回路)により実現され、駆動回路30の出力信号OUTが、端子T1を介して振動子10(電極12)に出力される。また振動子10(電極13)からの入力信号IN(フィードバック信号)が端子T2を介して駆動回路30に入力される。これにより振動子10を発振させて、所定の発振周波数の発振信号(クロック信号)を生成できる。なお駆動回路30は図3の構成に限定されず、例えば後述するようなジャイロセンサー等の物理量測定装置における駆動回路であってもよい。
図2に示すように振動デバイス2は、セラミック等により形成されるパッケージ3を有する。パッケージ3は、その内側に収容空間Sを有しており、この収容空間Sに振動子10、回路装置20が収容される。収容空間Sは気密封止されており、減圧状態(望ましくは真空に近い状態)になっている。このパッケージ3により、振動子10、回路装置20を衝撃、埃、熱、湿気等から好適に保護することができる。パッケージ3はベース4とリッド5を有する。具体的にはパッケージ3は、振動子10、回路装置20を支持するベース4と、ベース4との間に収容空間Sを形成するようにベース4の上面に接合されたリッド5とにより構成されている。
図2の断面図に示すように、ベース4は、その内側に、上面に開口する第1凹部と、第1凹部の底面に開口する第2凹部を有する。第1凹部の底面には段差部6、7が設けられており、段差部6、7には振動デバイス2の内部端子TI1、TI2が形成されている。内部端子TI1、TI2は、パッケージ3の内部配線(不図示)を介して、振動デバイス2の外部端子TE1、TE2に電気的に接続される。外部端子TE1、TE2は、パッケージ3の外側底面に形成されている。外部端子TE1、TE2は、外部配線(回路基板の配線等)を介して外部デバイスに接続される。例えば回路装置20には信号端子TS1、TS2が設けられており、信号端子TS1、TS2には導電性バンプBS1、BS2が設けられている。そして図2に示すように、信号端子TS1、TS2の導電性バンプBS1、BS2は、振動デバイス2の内部端子TI1、TI2に接触して接続される。これにより、回路装置20の信号端子TS1、TS2と、振動デバイス2の外部端子TE1、TE2とが電気的に接続されるようになる。
図1は回路装置20の能動面AFの平面視での平面図であり、例えば方向DR1と逆方方向から見た図である。この能動面AFの平面視において、回路装置20の端子T1、T2、T3は振動子10に重なるように配置されている。図2の断面図(方向DR3から見た図)に示すように、振動子10と回路装置20は、その厚さ方向に並ぶように積層して取り付けられている。このように振動子10と回路装置20を積層して取り付けたユニットを振動子ユニット9(積層体)と呼ぶこととする。
図2に示すように回路装置20の端子T1、T2、T3には、導電性バンプB1、B2、B3(接続バンプ)が設けられている。導電性バンプB1、B2、B3は、端子T1、T2、T3上に形成された突起状の接続電極である。導電性バンプB1、B2、B3は例えば金属で形成された金属バンプ(金バンプ、銀バンプ又は銅バンプ等)である。なお導電性バンプとして、樹脂により形成されたバンプのコアを金属でメッキすることで構成される樹脂コアバンプを用いる変形実施も可能である。
そして端子T1は、導電性バンプB1を介して振動子10の電極12に電気的に接続される。具体的には図1、図2に示すように、振動子10には、電極12に接続される配線16と、配線16に接続される不図示の第1の接続用端子とが設けられている。そして端子T1の導電性バンプB1がこの第1の接続用端子に接続されることで、端子T1と電極12とが、導電性バンプB1、第1の接続用端子及び配線16を介して電気的に接続されるようになる。また端子T2は、導電性バンプB2を介して振動子10の電極13に電気的に接続される。具体的には、振動子10には、電極13に接続される配線17と、配線17に接続される不図示の第2の接続用端子とが設けられている。図1では電極13及び配線17は点線で示されている。そして端子T2の導電性バンプB2がこの第2の接続用端子に接続されることで、端子T2と電極13とが、導電性バンプB2、第2の接続用端子及び配線17を介して電気的に接続されるようになる。なお以上では、端子T1と電極12が電気的に接続され、端子T2と電極13が電気的に接続される場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されず、端子T1と電極13が電気的に接続され、端子T2と電極12が電気的に接続されてもよい。例えば電極13が第1の電極となり、電極13が第2の電極となってもよい。
一方、回路装置20の端子T3は、振動子10の電極12、13とは電気的に非接続のダミーの端子である。例えば端子T3には導電性バンプB3が設けられており、この導電性バンプB3は、振動子10に接触しているが、振動子10の電極12、13には電気的に接続されていない。例えば回路装置20の端子T1、T2は、振動子10の第1、第2の接続用端子に接続されているが、端子T3は、これらの第1、第2の接続用端子には接続されていない。
そして振動子10は、端子T1、T2、T3に設けられた導電性バンプB1、B2、B3を用いて回路装置20の能動面AF側に支持される。例えば導電性バンプB1、B2、B3(及び端子T1、T2、T3)が支持部材となって、回路装置20により振動子10が支持(三点支持)される。例えば図2では回路装置20により振動子10が支持されてフェイスダウン実装されている。なお回路装置20は、振動子10の電極12、13に電気的に非接続の第4の端子(少なくとも1つの第4の端子)を有してもよい。この場合には、振動子10は、端子T1、T2、T3に設けられた導電性バンプB1、B2、B3と、第4の端子に設けられた導電性バンプを用いて回路装置20に支持(四点支持)されることになる。また振動子10は、回路装置20により直接に支持されていなくてもよく、後述の図9、図10等に示すように中継基板100を介して間接的に支持されるものであってもよい。また振動子10を支持する回路装置の端子の数は5個以上であってもよい。
以上のように本実施形態の振動デバイス2は、振動子10と回路装置20を含む。そして回路装置20は、振動子10を駆動する駆動回路30と、振動子10の電極12に電気的に接続され、駆動回路30から振動子10への出力信号が出力される端子T1と、振動子10の電極13に電気的に接続され、振動子10から駆動回路30への入力信号が入力される端子T3と、振動子10の電極12、13に電気的に非接続の端子T3を含む。そして端子T1、T2、T3には、回路装置20の能動面AF側に振動子10を支持するための導電性バンプB1、B2、B3が設けられている。このように本実施形態の振動デバイス2及び回路装置20では、振動子10の電極に電気的に接続される端子T1、T2と、振動子10の電極に電気的に非接続の端子T3が、回路装置20に設けられ、端子T1、T2を介して回路装置20の駆動回路30により振動子10が駆動される。そして振動子10は、これらの端子T1、T2、T3に設けられた導電性バンプB1、B2、B3により支持されて、回路装置20の能動面AF側に配置される。このようにすれば、例えばシリコン系の接着剤等を使用することなく、回路装置20の能動面AF側に振動子10を配置して固定できるようになる。従って、当該接着剤からのアウトガス等を原因とする、振動子10の振動特性(発振周波数等)の経時変化などを抑制できるようになり、より良好な振動特性を得ることが可能になる。例えば、金属バンプなどの導電性バンプB1、B2、B3を用いることで、これらのバンプからのアウトガスの発生が防止され、収容空間S内の環境変化(例えば圧力の上昇)を効果的に抑制することができ、振動特性を向上できる。振動デバイス2が発振器ある場合を例にとれば、周波数誤差を最小限に抑えることができ、発振周波数の高精度化を図れるようになる。また端子T1、T2に加えて、端子T3を設けることで、回路装置20上に振動子10を安定して支持できるようになる。即ち、駆動用の端子T1、T2だけによる振動子10の支持では、振動子10のサイズ等によっては安定性の点で十分ではないおそれがあるが、ダミーの端子T3を更に設けて、端子T1、T2、T3による三点支持(或いは四点支持等)とすることで、安定した支持が可能になる。このように本実施形態によれば、振動子10の振動特性の向上と振動子10の安定した支持を両立して実現できるようになる。また振動子10と回路装置20が取り付けられた振動子ユニット9では、回路装置20の駆動用の端子T1、T2が振動子10の電極12、13に電気的に接続され、振動子10を駆動回路30により駆動可能な状態になっている。従って、振動子ユニット9を、後述する振動子10の振動特性の調整などの様々な用途に利用できるようになる。また導電性バンプB1、B2、B3により振動子10を支持することで、振動子10と回路装置20の間の距離を最小限にすることができ、振動デバイス2の小型化の実現なども可能になる。
また図1において、回路装置20の能動面AFの平面視における中央線CLで区画される2つの領域を、領域AR1、AR2とする。中央線CL(中心線)は、例えば回路装置20の外形をなす4辺のいずれかを二等分する中央線であり、本実施形態では長辺を二等分する中央線である。この場合に、領域AR1、AR2のうちの領域AR1(第1の領域)に、端子T1、T2が設けられ、領域AR2(第2の領域)に、端子T3が設けられる。またダミーの第4の端子を更に設けた場合には、この第4の端子も領域AR2に設けられることになる。このようにすれば、回路装置20の中央線CLの両側の領域AR1、AR2の支持点(T1、T2、T3)で、振動子10を支持できるようになり、回路装置20による振動子10の安定した支持を実現できる。なお、より安定した支持を実現するためには、図1の平面視において振動子10に重なる領域内において、中央線CLから左側(一方側)になるべく離れた位置に端子T1、T2を設け、中央線CLから右側(他方側)になるべく離れた位置に端子T3を設けることが望ましい。
また図1に示すように、回路装置20の駆動回路30は、端子T3に比べて端子T1、T2に近い位置に設けられている。例えば駆動回路30と端子T1、T2との距離をLD1とし、駆動回路30と端子T3との距離をLD2とした場合に、LD1<LD2となる。例えば図1では、端子T1と端子T2の間に駆動回路30を配置することで、端子T1、T2と駆動回路30との距離を短くしている。このようにすることで、駆動回路30から近い位置に配置された端子T1、T2を用いて振動子10を駆動できるようになる。従って、端子T1、T2に接続される配線の寄生容量や寄生抵抗の影響を低減でき、駆動回路30による振動子10の適切な駆動が可能になる。これにより振動子10の振動特性を向上でき、振動デバイス2が発振器である場合を例にとれば、周波数誤差を最小限にすることができ、発振周波数の高精度化を図れるようになる。また駆動回路30と端子T1、T2との距離を近づける一方で、駆動回路30と端子T3との距離を離すことで、結果的に、端子T1、T2と端子T3の距離を離すことが可能になる。そして、このように端子T1、T2と端子T3の距離が離れることにより、端子T1、T2、T3の導電性バンプB1、B2、B3による安定した振動子10の支持が可能になる。
2.振動デバイスの詳細例
次に振動デバイス2の詳細例について説明する。ここでは振動デバイス2が発振器である場合を例にとり説明する。具体的には、温度補償型の発振器であるTCXO(Temperature Compensated Crystal Oscillator)への適用例について説明する。なお温度補償型の発振器はOCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator)であってもよい。
図4、図5に、振動デバイス2の詳細例における回路装置20の構成例を示す。図4では、回路装置20は、発振回路21と出力回路22と端子T1、T2とモニター端子TMを含む。また回路装置20は、処理回路23、記憶部24(メモリー)、D/A変換回路25、温度センサー26、A/D変換回路27、電源供給用の電源端子TV、TG、信号端子TSD、TSCを更に含むことができる。
発振回路21は、駆動回路30を有し、駆動回路30により振動子10を駆動して振動子10を発振させる回路である。発振回路21としては例えば図3に示すような構成の回路を採用できる。なお図3の駆動回路30の出力ノード、入力ノードの少なくとも一方の接続ノードに対して可変容量回路を設けることが望ましい。可変容量回路は、例えば制御電圧に基づき容量値が変化するバラクターや、デジタルの制御データに基づいて、接続ノードに接続されるキャパシターの数が切り替わるキャパシターアレイなどにより実現できる。
出力回路22は、端子T1、T2を介して駆動回路30により駆動されているときの振動子10の振動特性に応じたモニター信号MNTを出力する。出力回路22は、例えば信号をバッファリングするバッファー回路などにより実現できる。モニター端子TMは、出力回路22からのモニター信号MNTが出力される端子である。例えば出力回路22は、発振回路21からの信号に基づいてモニター信号MNTを出力する。例えば発振回路21は、振動子10の発振周波数のクロック信号を出力する。出力回路22は、例えば、発振回路21からの出力信号であるクロック信号をバッファリングして、モニター信号MNTとしてモニター端子TMに出力する。即ち出力回路22は、発振回路21からの信号(クロック信号)に基づいてモニター信号MNTを出力する。そして外部の測定装置(テスター)は、モニター端子TMから出力されるモニター信号MNT(クロック信号)に基づいて、発振周波数を測定する。これにより振動子10の振動特性である発振周波数をモニターすることが可能になる。
温度センサー26は、環境(例えば回路装置20や振動子10)の温度に応じて変化する温度依存電圧を、温度検出電圧として出力する。例えば温度センサー26は、温度依存性を有する回路素子を利用して温度依存電圧を生成し、温度に非依存の電圧(例えばバンドギャップリファレンス電圧)を基準として温度依存電圧を出力する。例えば、PN接合の順方向電圧を温度依存電圧として出力する。
A/D変換回路27は、温度センサー26からの温度検出電圧のA/D変換を行い、その結果を温度検出データとして出力する。A/D変換方式としては、例えば逐次比較型、フラッシュ型、パイプライン型又は二重積分型等を採用できる。
処理回路23(デジタル信号処理回路)は種々の信号処理を行う。例えば処理回路23(温度補償部)は、温度検出データに基づいて、振動子10の発振周波数の温度特性を補償する温度補償処理を行い、発振周波数を制御するための周波数制御データを出力する。具体的には処理回路23は、温度に応じて変化する温度検出データ(温度依存データ)と、温度補償処理用の係数データ(近似関数の係数のデータ)などに基づいて、温度変化による発振周波数の変動をキャンセル又は抑制する(温度変化があった場合にも発振周波数を一定にする)ための温度補償処理を行う。温度補償処理用の係数データは記憶部24に記憶される。記憶部24は、RAM(SRAM、DRAM)などの半導体メモリーにより実現してもよいし、不揮発性メモリーにより実現してもよい。処理回路23は、温度補償処理を含む種々の信号処理を時分割に実行するDSP(Digital Signal Processor)により実現できる。或いは処理回路23は、ゲートアレイ等の自動配置配線によるASIC回路により実現してもよいし、プロセッサー(例えばCPU、MPU等)とプロセッサー上で動作するプログラムにより実現してもよい。また処理回路23は温度補償以外の補正処理(例えばエージング補正)を行ってもよい。また処理回路23は、恒温槽型発振器(OCXO)における恒温槽のヒーター制御(オーブン制御)などを行ってもよい。
なお処理回路23は、クロック信号SCL、データ信号SDAを用いて外部デバイスとの間でシリアル通信を行うインターフェース回路を有している。インターフェース回路は例えばI2CやSPIなどのインターフェース回路である。信号端子TSC、TSDは、これらのクロック信号SCL、データ信号SDA用の端子である。例えば図1、図2や後述の図7の信号端子TS1、TS2は、これらの信号端子TSC、TSDなどである。
D/A変換回路25は、周波数制御データをD/A変換し、周波数制御データに対応する制御電圧を発振回路21に出力する。発振回路21に設けられる可変容量回路は、この制御電圧に基づいて容量値が可変に制御される。この場合の可変容量回路は、前述のバラクターなどにより実現できる。
電源端子TVには高電位側の電源VDDが供給され、電源端子TGには低電位側の電源VSS(例えばGND)が供給される。回路装置20は、これらの電源VDD、VSSが供給されて動作する。
図5に回路装置20の他の構成例を示す。図5では、図4のD/A変換回路25の代わりに、フラクショナル−N型PLL回路28が設けられている。処理回路23からの周波数制御データに基づいて、フラクショナル−N型PLL回路28での分周比が設定されることで、周波数制御データに対応する発振周波数のクロック信号がフラクショナル−N型PLL回路28により生成される。そして生成されたクロック信号は、出力回路22によりバッファリングされて、モニター信号MNTとしてモニター端子TMを介して外部に出力される。そして外部の測定装置が、モニター端子TMから出力されるモニター信号MNTに基づいて発振周波数を測定する。これにより振動子10の振動特性である発振周波数をモニターすることが可能になる。
図6、図7、図8は詳細例の振動デバイス2の説明図である。図9、図10はパッケージ3に実装された状態での振動デバイス2を示す断面図である。図6に示すように、詳細例の振動デバイス2では、振動子10と回路装置20との間に中継基板100が設けられる。例えば振動子10、中継基板100、回路装置20は厚さ方向に並ぶように積層して取り付けられている。このように振動子10と中継基板100と回路装置20を積層して取り付けたユニットが、振動子ユニット9(積層体)となる。中継基板100には、後述の図15で詳細に説明するように、回路装置20の端子T1と振動子10の電極12とを電気的に接続するための配線111、112や、回路装置20の端子T2と振動子10の電極13とを電気的に接続するための配線115、116が形成される。これらの配線111、112、115、116は、中継基板100の振動子10側の面に設けられた導電性バンプBT1、BT2を介して、後述の図15に示す振動子10の端子14、15に電気的に接続される。そして、振動子10の端子14、15は、電極12、13に電気的に接続される。具体的には図15に詳細に示すように、端子14(第1の接続用端子)は配線16を介して電極12に接続され、端子15(第2の接続用端子)は配線17を介して電極13に接続される。これにより回路装置20の駆動用の端子T1、T2が、振動子10の電極12、13に電気的に接続されるようになる。そして端子T1、T2の間に駆動電圧が印加されることで、振動子10が発振動作を行うようになる。このように中継基板100は、振動子10と回路装置20との間の電気的な接続を中継する基板である。この中継基板100は、回路装置20やパッケージ3の変形により生じる応力を振動子10に伝わりにくくする機能を有している。中継基板100は例えば水晶基板により実現できる。例えば水晶基板をエッチング(例えばウェットエッチング)によりパターニングすることで、例えば後述の図15に示すような形状の中継基板100を形成する。なお中継基板100を、水晶基板以外の圧電基板や、シリコン基板、樹脂基板、金属基板又はセラミック基板等により実現してもよい。
また図6〜図10の詳細例の振動デバイス2では、回路装置20が、振動子10の電極12、13(第1、第2の電極)に電気的に非接続の端子T3、T4(第3、第4の端子)を含む。そして振動子10は、端子T1、T2、T3、T4に設けられた導電性バンプB1、B2、B3、B4を用いて回路装置20の能動面AF側に支持される。具体的には振動子10は、回路装置20の端子T1、T2、T3、T4の導電性バンプB1、B2、B3、B4により支持される中継基板100を介して、回路装置20の能動面AF側に支持される。また図1と同様に、端子T1、T2は、回路装置20の中央線CLで区画される領域AR1に配置され、端子T3、T4は領域AR2に配置される。また駆動回路30は、端子T3、T4に比べて端子T1、T2に近い位置に設けられる。なお、ここでは振動子10を支持するための端子として4つの端子T1、T2、T3、T4を用いているが、図1、図2のように3つの端子T1、T2、T3を用いて振動子10を支持するようにしてもよい。或いは5つ以上の端子を用いて振動子10を支持するようにしてもよい。
このように本実施形態では、振動子10と回路装置20の間に中継基板を介在させている。このように中継基板100を介在させることで、例えば回路装置20やパッケージ3の熱撓み等による変形(応力)が振動子10に伝わり難くなり、振動子10の振動特性の低下を抑制することが可能になる。
また本実施形態では、振動子10の電極12、13に電気的に接続される駆動用の端子T1、T2と、これらの電極12、13に電気的に接続されないダミーの端子T3、T4とが回路装置20に設けられる。そして振動子10は、端子T1、T2、T3、T4に設けられた導電性バンプB1、B2、B3、B4を用いて回路装置20に支持される。例えば中継基板100を介して回路装置20に支持される。このようにすれば、導電性バンプB1、B2、B3、B4により振動子10を四点支持できるようになり、より安定した振動子10の支持が可能になる。従って、振動特性の向上と安定支持とを両立して実現できるようになる。
図7は、回路装置20の能動面AFの平面視での図である。図4、図5に示すように回路装置20は、振動子10の振動特性に応じたモニター信号MNTを出力する出力回路22と、出力回路22からのモニター信号MNTが出力されるモニター端子TMを有する。端子T1、T2は、振動子10の電極12、13に電気的に接続されると共に、駆動回路30に電気的に接続される。例えば図3に示すように、端子T1からは、駆動回路30から振動子10への出力信号OUTが出力され、端子T2には、振動子10から駆動回路30への入力信号INが入力される。従って、出力回路22は、端子T1、T2を介して駆動回路30により駆動されているときの振動子10の振動特性(発振周波数)をモニターするためのモニター信号MNTを、モニター端子TMに出力できる。そして図7に示すように、モニター端子TMは、回路装置20の能動面AFの平面視において、振動子10に重ならない位置に設けられる。より具体的には、モニター端子TMは平面視において中継基板100に重ならない位置に設けられる。例えば端子T1、T2、T3、T4は、当該平面視において、振動子10や中継基板100に重なる位置に設けられるが、モニター端子TMは、振動子10や中継基板100に重ならない位置に設けられる。同様に、後述する電源供給用の電源端子TG、TVや制御端子TCも、当該平面視において、振動子10や中継基板100に重ならない位置に設けられる。なお図6〜図10のように、回路装置20により中継基板100を介して振動子10を支持する構成では、モニター端子TM(TG、TV、TC)は、平面視において中継基板100に重ならない位置に設けられる。一方、図1、図2のように、中継基板100を設けずに、回路装置20により直接に振動子10を支持する構成では、モニター端子TM(TG、TV、TC)は、平面視において振動子10に重ならない位置に設けられる。
このような位置にモニター端子TMを設けることで、図8に示すように、モニター端子TMにプローブPVを押し当て易くなる。そして、外部の測定装置(テスター)によりモニター信号MNTを容易に測定できるようになる。
なお、例えば中継基板100にモニター用のパッドを設け、モニター端子TMを電気的に接続する構成としてもよい。このようにすれば、モニター端子TMが平面視において中継基板100や振動子10が重なっている構成であっても、中継基板100のモニター用のパッドにプローブPVを押し当てることで、モニター信号MNTを容易に測定できる。
具体的には図8では、振動子10の励振電極である電極12に対してイオンビームIBを照射している。このようにイオンビームIBを照射し、電極12の一部を除去(膜厚を薄く)することで、振動子10の振動特性である発振周波数(共振周波数)を調整できる。例えば図9、図10では、振動子10及び回路装置20がパッケージ3に収容されて実装されているが、図8では、振動子10及び回路装置20をパッケージ3に収容する前の製造工程である調整工程で、イオンビームIBを照射して、発振周波数を調整する。この場合に振動子10は、端子T1〜T4の導電性バンプB1〜B4を用いて回路装置20に支持されており、振動子10と回路装置20が取り付けられている状態になっている。また駆動回路30に接続される端子T1、T2は、振動子10の電極12、13に電気的に接続されており、駆動回路30により振動子10を駆動できる。また電源端子TV、TGに対してプローブPVを当てて、外部装置(例えば電源供給装置)から電源VDD、VSSを供給することで、回路装置20に電源VDD、VSSが供給されて、回路装置20が動作できる。従って、外部の測定装置は、端子T1、T2を介して駆動回路30により駆動されているときの振動子10の発振周波数(振動特性)を、モニター信号MNT(クロック信号)を用いて測定できるようになる。
具体的には、モニター信号MNTは、振動子10に対して加工が行われて振動特性が調整されるときの、調整により変化する振動特性を示す信号である。例えば図8では、イオンビームIBが照射されることで振動子10の電極12が加工されて、振動特性である発振周波数(共振周波数)が調整されている。この場合にプローブPVをモニター端子TMに当てることで、イオンビームIBの照射による調整により変化する発振周波数(広義には振動特性)を、モニター端子TMからのモニター信号MNTを用いて、モニターできるようになる。例えばイオンビームIBの照射により電極12の一部が除去されると、振動子10の発振周波数が変化し、これによりモニター信号MNTであるクロック信号の周波数も変化する。従って、この周波数の変化を外部の測定装置により測定することで、振動子10の発振周波数を適切な周波数に調整できるようになる。
特に本実施形態では、振動子10と回路装置20を取り付けて、駆動回路30により実際に振動子10を駆動している状態において、イオンビームIBにより発振周波数を調整しながら、モニター信号MNTを用いて周波数を測定できる。従って、実際の製品の場合と同じ状態で、振動子10を駆動して周波数を測定できるため、より適切な発振周波数の調整が可能になる。またイオンビームIBを照射する際に、中継基板100等がマスクとなって、当該イオンビームIBが回路装置20に照射されてしまう事態も抑制できる。従って、イオンビームIBによる回路装置20へのダメージを低減できる。
例えば図11、図12は比較例の振動デバイス302の振動特性の調整手法を説明する図である。図11では、電極312、313を有する振動子310の単体の状態で、端子TDRにプローブPVを当てて、振動子310の駆動信号を入力し、電極312にイオンビームIBを照射して、振動子310の発振周波数(共振周波数)を調整している。そして、この調整の工程の後に、図12に示すように振動子310及び回路装置320をパッケージ303に収容して、振動デバイス302の製品として出荷する。この場合に例えば出荷前に、回路装置320の調整機能を用いて、振動子310の発振周波数の最終的な微調整を行う。
しかしながら図11、図12の手法では、振動子310と回路装置320が取り付けられておらず、振動子310の単体の状態で、イオンビームIBによる周波数調整が行われる。従って、実際の製品の状態とは異なる状態で、イオンビームIBによる周波数調整が行われることになる。従って、適切な周波数調整を実現できないという不利点がある。
これに対して本実施形態では図8に示すように、振動子10と回路装置20を取り付けて、駆動回路30により振動子10を駆動するというような実際の製品の状態と同様の状態で、イオンビームIBによる周波数調整を行うことできる。例えば駆動回路30に接続される配線の寄生抵抗や寄生容量を反映させた周波数調整が可能になる。従って、周波数誤差を最小限に抑えることができ、発振周波数の高精度化を図れるようになる。具体的には本実施形態では、図8のように振動子10と回路装置20を取り付けた状態で、イオンビームIBにより振動子10の発振周波数が調整される。その後、図9、図10に示すように振動子10及び回路装置20をパッケージ3に収容して実装して製品の状態とする。そして、例えば振動デバイス2の外部端子TE1、TE2を用いて、前述した駆動回路30の可変容量回路の容量値を調整することで、最終的な周波数調整を行う。例えば外部端子TE1、TE2として、図4、図5のクロック信号SCL、データ信号SDAの信号端子TSC、TSDに接続される外部端子が用意されており、これらの外部端子を用いて可変容量回路の容量値の調整処理を行う。この場合に、図8のように振動子10と回路装置20を取り付けた状態でイオンビームIBによる周波数調整が行われているため、可変容量回路の容量値を用いた最終的な周波数調整の際の調整範囲を非常に狭くすることができ、結果的に周波数精度を大幅に向上できる。例えば周波数精度が数十ppb以下(望ましくは10ppb程度以下)となるような振動デバイス2の実現が可能になる。更に本実施形態では、振動子10及び回路装置20をパッケージ3に収容する前に、周波数を調整して測定できる。従って、振動子10の発振周波数が規格外となって、回路装置20及びパッケージ3が共に無駄となり、製造コストが増加してしまうような事態の発生も防止できる。
例えば基地局と通信端末との通信方式として、これまではFDD(Frequency Division Duplex)が用いられていたが、次世代の5Gなどの通信方式では、TDD(Time Division Duplex)が用いられる。そしてTDD方式では、上がりと下りで同じ周波数を用いて時分割でデータが送受信され、各機器に割り当てられたタイムスロットの間にはガードタイムが設定されている。このため、適正な通信を実現するためには、各機器において時刻同期を行う必要があり、正確な絶対時刻の計時が要求される。また発振器を、基準信号源として用いる場合には、いわゆるホールドオーバーの問題がある。例えば、GPSやネットワークからの基準信号に対して、PLL回路を用いて発振器の発振信号(出力信号)を同期させることで、周波数変動を抑制できるようになる。しかしながら、GPSやネットワーク(インターネット)からの基準信号が消失又は異常となるホールドオーバーが発生すると、同期のための基準信号を得ることができなくなる。従って、このようなホールドオーバーが発生した場合には、基準信号が無い状態で発振器側が絶対時刻を計時する必要があり、この計時時刻がずれてしまうと、通信が破綻してしまう。このため、発振器には、ホールドオーバー期間においても、非常に高い周波数安定度が要求される。
一方、発振器の発振周波数はエージングにより変動してしまうという問題がある。エージングによる発振周波数の変動の原因は、例えば気密封止容器内で起こる振動子への粉塵の脱着や、アウトガスによる環境変化、発振器に使用される接着剤の経時変化と言われている。従って、次世代の通信方式に対応できるような発振器を実現するためには、このようなエージングによる変動が抑制された高い精度の発振周波数を実現する必要がある。
この点、本実施形態の手法によれば、振動子10と回路装置20の取り付けは導電性バンプB1〜B4を用いて行われ、接着剤等を使用しなくて済むため、エージングによる発振周波数の変動を抑制できる。また図8に示すように振動子10と回路装置20を取り付けた状態でイオンビームIBを用いた周波数調整を行うことができる。従って、次世代の通信方式にも対応できるような高い精度(一例としてはホールドオーバーの時間が1.5μsとなるような精度)の発振周波数を実現することが可能になる。
また図7に示すように、モニター端子TMの面積は、端子T1〜T4の各々の面積よりも大きい。例えばモニター端子TMの面積は、端子T1〜T4の各々の面積の2倍以上であり、更に望ましくは4倍以上である。例えば端子T1〜T4の各々の面積が100μm×100μmである場合に、モニター端子TMの面積を、100μm×100μmの2倍以上にしたり、100μm×100μmの4倍以上(200μm×200μm以上)とする。なお図1のように3つの端子T1〜T3しか設けなかった場合には、モニター端子TMの面積は、端子T1〜T3(第1〜第3の端子)の各々の面積よりも大きくなる。このようにモニター端子TMの面積を大きくすることで、図8に示すような周波数調整の際にモニター端子TMに対してプローブPVを当て易くなり、周波数調整の作業効率等を向上できるようになる。
例えば後述の図16のような治具120を用いて周波数調整を行う場合には、治具120に設けられたプローブ(PV1〜PV4)の先端の面積が大きくなる。従って、プローブを当てる端子の面積が小さいと、プローブの先端を端子に適切に接触させることができなくなる事態が生じる。この点、図7、図8では、プローブが当てられるモニター端子TMの面積は通常の端子よりも大きくなっている。従って図16に示すような治具120を用いた場合にも、治具120のプローブをモニター端子TMに対して安定して当てることが可能になり、周波数調整の作業効率等の向上を図れる。またプローブとモニター端子TMとの接触面積が大きくなることで、モニター信号MNTであるクロック信号の周波数が高い場合にも、周波数調整用の測定装置に対してモニター信号MNTを適切に伝送することも可能になる。
また図7に示すように、モニター端子TMは、回路装置20の4つのコーナー領域のうちの1つのコーナー領域に配置される。例えば図7では回路装置20の左上側のコーナー領域にモニター端子TMが設けられている。コーナー領域は、回路装置20の2つの辺が交差する交点(角部)に対して設定される所定面積の領域である。このようにコーナー領域にモニター端子TMを設けることで、例えば端子に当てたプローブにより回路装置20を支持する場合に、プローブによる回路装置20の安定した支持が可能になる。
更に具体的には回路装置20は、図8に示すような振動子10の振動特性のモニターの際に、高電位側電源であるVDDが供給される電源端子TV(第1の電源端子)と、低電位側電源であるVSS(GND)が供給される電源端子TG(第2の電源端子)を含む。回路装置20は、振動子10の振動特性のモニターによる測定の際(周波数調整工程の際)に、電源端子TV、TGに供給されるVDD、VSSに基づき動作する。即ち回路装置20の各回路は、電源端子TV、TGに供給されるVDD、VSSを動作電源として動作する。そして図7に示すように電源端子TV、TGは、4つのコーナー領域のうちの、モニター端子TMが設けられる1つのコーナー領域以外のコーナー領域に配置される。図7では、モニター端子TMは例えば左上側のコーナー領域に配置され、電源端子TVは例えば右上側のコーナー領域に配置され、電源端子TGは例えば左下側のコーナー領域に配置される。また回路装置20には、制御信号が入力される制御端子TCが設けられており、制御端子TCは例えば右下側のコーナー領域に配置されている。制御端子TCに入力される制御信号としては、例えばモニター信号MNTの出力のイネーブルの制御信号などを想定できる。なおモニター端子TM、電源端子TV、TG、制御端子TCの配置は図7に示すような配置に限定されず、種々の変形実施が可能である。例えばモニター端子TM、電源端子TV、TG、制御端子TCの各端子を図7とは異なるコーナー領域に配置してもよい。
図7に示すようにモニター端子TM、電源端子TV、TG、制御端子TCを回路装置20のコーナー領域に設ければ、端子に当てたプローブにより回路装置20を支持する場合に、プローブによる回路装置20の更なる安定した支持が可能になる。例えば回路装置20の四点支持(端子が3つの場合には三点支持)による安定した支持が可能になる。例えば図16に示すような治具120を用いる場合には、モニター端子TM、電源端子TV、TG、制御端子TCに当てられたプローブPV1、PV2、PV3、PV4により回路装置20を安定して支持できるようになる。そして、このように回路装置20をプローブPV1〜PV4により支持した状態で、図8に示すように振動子10の電極12(励振電極)に対してイオンビームIBを照射できる。これにより、モニター信号MNT(クロック信号)により振動子10の発振周波数をモニターしながら、イオンビームIBによる発振周波数の調整を行うことが可能になる。
なお図8では振動子10の電極12にイオンビームIBを照射してその一部を除去することで、周波数調整を行っている。これに対して振動子10の電極13については、例えば振動子10をカッティングする前のウェハーの状態でイオンビーム等による周波数調整を行えばよい。例えばATカットの水晶板などからなる薄板状のウェハーを準備し、ウェハーをエッチング(ドライエッチング、ウエットエッチング等)によりパターニングすることで、ウェハーに複数の振動片(振動基板)を形成する。そして振動片の表面に金属膜を成長することで、振動片上に電極(12、13)を形成する。そしてウェハーから振動片をカッティング(離脱)する前の工程において、ウェハーの複数の振動片の各振動片の電極(電極13)に対してイオンビームを照射することで、周波数調整を行う。例えば共振周波数を測定しながら周波数調整を行う。このようにすれば、電極12、13をバランス良く加工できるようになり、より適切な周波数調整を実現できる。
また図7に示すように回路装置20は、信号端子TS1、TS2を有する。信号端子TS1、TS2としては例えば図4、図5に示すようなクロック信号SCLの信号端子TSCやデータ信号SDAの信号端子TSDなどを想定できる。そして信号端子TS1、TS2は、回路装置20の能動面AFの平面視において、振動子10に重ならない位置に設けられる。具体的には図7では、信号端子TS1、TS2は、当該平面視において中継基板100に重ならない位置に設けられる。例えば図7では、端子T1〜T4は、平面視において中継基板100や振動子10に重なる位置に設けられる。一方、モニター端子TM、電源端子TV、TG、制御端子TCに加えて、信号端子TS1、TS2も、平面視において中継基板100や振動子10に重ならない位置に設けられる。このようにすれば、信号端子TS1、TS2と振動デバイス2の外部端子TE1、TE2との電気的な接続を容易に実現できるようなる。
例えば図9、図10に詳細例の振動デバイス2の側面視での断面図を示す。図9はフェイスダウン実装の例であり、図10はフェイスアップ実装の例である。
例えば図9では、回路装置20は、振動デバイス2のパッケージ3に対してフェイスダウン実装されている。具体的には回路装置20の能動面AFがパッケージ3のベース4(底面)の方に向くようにフェイスダウン実装される。例えば回路装置20から振動子10へと向かう方向をDR1とした場合に、方向DR1がパッケージ3のベース4(底面)の方を向くように実装される。そして回路装置20に対して中継基板100及び振動子10が取り付けられた状態で、回路装置20、中継基板100及び振動子10がパッケージ3の収容空間Sに収容されて気密封止される。
この場合に回路装置20の信号端子TS1、TS2に形成された導電性バンプBS1、BS2を、ベース4の段差部6、7(第1凹部の底部)に形成された内部端子TI1、TI2に接続する。そして内部端子TI1、TI2は例えばパッケージ3の内部配線により外部端子TE1、TE2に電気的に接続される。従って図9のようにフェイスダウン実装することで、信号端子TS1、TS2と振動デバイス2の外部端子TE1、TE2とを電気的に接続できるようになる。例えば図7に示すように、回路装置20の信号端子TS1、TS2は、平面視において振動子10や中継基板100に重ならない位置に設けられる。従って図9に示すようにフェイスダウン実装した場合に、信号端子TS1、TS2の導電性バンプBS1、BS2を、段差部6、7の内部端子TI1、TI2に容易に接続できる。即ち、信号端子TS1、TS2が平面視において振動子10や中継基板100に重ならない位置に設けられているため、フェイスダウン実装において信号端子TS1、TS2の導電性バンプBS1、BS2を内部端子TI1、TI2に接続する際に、振動子10や中継基板100が邪魔にならない。従って、信号端子TS1、TS2の導電性バンプBS1、BS2を内部端子TI1、TI2に容易に接続できるようになり、回路装置20の信号端子TS1、TS2と振動デバイス2の外部端子TE1、TE2を電気的に接続できるようになる。
一方、図10では、回路装置20は、振動デバイス2のパッケージ3に対してフェイスアップ実装されている。具体的には回路装置20の能動面AFがパッケージ3のリッド5(上面)の方に向くようにフェイスアップ実装される。例えば回路装置20から振動子10へと向かう方向をDR1とした場合に、方向DR1がパッケージ3のリッド5(上面)の方を向くように実装される。回路装置20の下方にはアンダーフィルが設けられている。そして回路装置20に対して中継基板100及び振動子10が取り付けられた状態で、回路装置20、中継基板100及び振動子10がパッケージ3の収容空間Sに収容されて気密封止される。
この場合に回路装置20の信号端子TS1、TS2に対してボンディングワイヤーBW1、BW2を接続することで、信号端子TS1、TS2と外部端子TE1、TE2を電気的に接続できるようになる。これにより外部端子TE1、TE2、内部端子TI1、TI2、信号端子TS1、TS2を介して、外部からの信号を回路装置20に入力したり、回路装置20からの信号を外部に出力できるようになる。例えば回路装置20の信号端子TS1、TS2は、平面視において振動子10や中継基板100に重ならない位置に設けられる。従って図10のようにフェイスアップ実装した場合に、振動子10や中継基板100がボンディングワイヤーBW1、BW2のボンディング接続の邪魔にならない。従って、信号端子TS1、TS2にボンディングワイヤーBW1、BW2を容易に接続できるようになり、信号端子TS1、TS2と外部端子TE1、TE2を電気的に接続できる。
また本実施形態では、信号端子TS1、TS2の断面視での高さは、モニター端子TM(TV、TG、TC)の断面視での高さよりも高くなっている。例えば図13では、信号端子TS1(TS2)の上方には、接続用の多層のメッキMPS(接続用の金属層)が形成され、メッキMPSの上方に、金属バンプである導電性バンプBS1(BS2)が形成される。多層のメッキMPSとしては、例えばNi/Pd/Auなどを用いることができ、導電性バンプBS1としてはAuバンプなどを用いることができる。このように信号端子TS1と導電性バンプBS1の間にメッキMPSを形成することで、接続強度を向上できる。そしてメッキMPS及び導電性バンプBS1が形成された信号端子TS1(TS2)の断面視での高さをHAとする。即ち、この場合の高さHAは、信号端子TS1(TS2)のパッドメタルの高さのみならず、メッキMPS及び導電性バンプBS1の高さを含むものである。
一方、モニター端子TMの上方には、多層のメッキMPMだけが形成される。即ち、モニター端子TMのパッドメタルの上方に多層のメッキMPMが形成される。多層のメッキMPMとしてはNi/Pd/Auなどを用いることができる。このようにメッキMPMが形成されたモニター端子TMの断面視での高さをHBとする。即ち、この場合の高さHBは、モニター端子TMのパッドメタルの高さのみならず、メッキMPMの高さを含むものである。
このように信号端子TS1、TS2の断面視での高さHAを高くすることで、例えば図9のようなフェイスダウン実装の際に、信号端子TS1、TS2の導電性バンプBS1、BS2を、ベース4の段差部6、7の内部端子TI1、TI2に容易に接続できるようになる。即ち、このようなフェイスダウン実装を行った場合に、モニター端子TM(TV、TG、TC)の高さHBは低いため、モニター端子TMは段差部6、7や内部端子TI1、TI2には接触しない一方で、信号端子TS1、TS2の高さHAは高いため、導電性バンプBS1、BS2が内部端子TI1、TI2に接触するようになる。従って、信号端子TS1、TS2の導電性バンプBS1、BS2を内部端子TI1、TI2に安定して接続することが可能になり、例えば接続の寄生抵抗の低減等も図れるようになる。
図14に回路装置20の詳細なレイアウト配置例を示す。図14の回路装置20の能動面AFの平面視における中央線CLで区画される領域AR1、AR2のうち、領域AR1に端子T1、T2が設けられ、領域AR2に端子T3、T4が設けられる。この端子T3、T4は振動子10の電極や回路装置20の回路が接続されないダミーの端子(パッド)である。例えば端子T3は、中央線CLを基準に端子T1とほぼ線対称となる位置に配置される。端子T4は、中央線CLを基準に端子T2とほぼ線対称となる位置に配置される。なお端子T1〜T4の配置はこのような線対称の配置には限定されない。また図14では端子T1とT2の間に駆動回路30が配置されているが、本実施形態はこれに限定されず、駆動回路30の左方向側(回路装置20の短辺に向かう方向側。方向DR2の反対側)に端子T1、T2を配置するなどの種々の変形実施が可能である。
モニター端子TM、電源端子TV、TG、制御端子TCは、回路装置20の各コーナー領域に配置されている。そして例えばモニター端子TMと電源端子TGの間の端子領域(I/O領域)に信号端子TS1が配置され、電源端子TVと制御端子TCの間の端子領域(I/O領域)に信号端子TS2が配置されている。例えばモニター端子TM、電源端子TGは回路装置20の第1の短辺に沿って配置され、電源端子TV、制御端子TCは、回路装置20の第1の短辺に対向する第2の短辺に沿って配置される。
またモニター端子TMと電源端子TGの間の端子領域には、モニター時ではなく通常動作時(製品時)に電源VSSが供給される電源端子が配置される。この電源端子は例えば電源端子TGに電気的に接続される。また、この電源端子は、振動デバイス2の内部端子及び内部配線を介して振動デバイス2の外部端子に電気的に接続される。また電源端子TVと制御端子TCの間の端子領域には、通常動作時に電源VDDが供給される電源端子が配置される。この電源端子は例えば電源端子TVに電気的に接続される。また、この電源端子は、振動デバイス2の内部端子及び内部配線を介して振動デバイス2の外部端子に電気的に接続される。
回路装置20の中央付近には処理回路23が配置されている。処理回路23は、例えばゲートアレイ等の自動配置配線により実現できる。なお、処理回路23は例えばDSP(Digital Signal Processor)のマクロブロックを含んでもよい。また処理回路23以外の回路領域には、アナログ回路等が配置される。具体的には図4、図5のD/A変換回路25、温度センサー26、A/D変換回路27、フラクショナル−N型PLL回路28、出力回路22或いは記憶部24などの回路が配置される。
図15に中継基板100の具体例を示す。中継基板100は、いわゆるジンバル形状となっており、板状の中継基板100の平面視において開口する応力緩和用の穴部(1又は複数の穴部)を有する。具体的には中継基板100は、回路装置20に固定される枠状の支持部102と、支持部102の内側に位置する枠状の第1揺動部103と、第1揺動部103の内側に位置し、振動子10に固定される第2揺動部104と、支持部102と第1揺動部103とを接続する梁部106、107と、第1揺動部103と第2揺動部104とを接続する梁部108、109と、を有している。
支持部102は矩形の枠状となっている。そして支持部102は、図6〜図10で説明したように、回路装置20の端子T1〜T4に形成され接合性を有する導電性バンプB1〜B4を用いた接続により、回路装置20に固定される。例えば端子T1、T2の導電性バンプB1、B2は、図15の中継基板100の支持部102の端子110、114に接続されて固定される。端子T3、T4は、支持部102において端子110、114に対向する場所に接続されて固定される。このようにして、中継基板100の支持部102の両側を回路装置20に固定することで、中継基板100の姿勢が安定し、中継基板100の不要な変位、振動等を抑制することができる。
また、支持部102の内側に位置する第1揺動部103と、第1揺動部103の内側に位置する第2揺動部104は、矩形の板状となっている。そして図6〜図10で説明したように、第2揺動部104の下面に形成された接合性を有する導電性バンプBT1、BT2を用いた接続により、振動子10が固定される。
また梁部106、107は、第1揺動部103の両側に位置し、第1揺動部103を両持ち支持するように、第1揺動部103と支持部102とを接続している。これにより第1揺動部103は、支持部102に対して、梁部106、107を結ぶ線分の回りに揺動可能となっている。また梁部108、109は、第2揺動部104の両側に位置し、第2揺動部104を両持ち支持するように、第2揺動部104と第1揺動部103とを接続している。これにより第2揺動部104は、第1揺動部103に対して、梁部108、109を結ぶ線分の回りに揺動可能となっている。
このような構成の中継基板100によれば、回路装置20に固定される支持部102から、振動子10が固定されている第2揺動部104までの応力の伝達経路を、蛇行させることができるため、当該伝達経路をなるべく長く確保することができる。これにより、パッケージ3や回路装置20の変形により生じる応力が支持部102から第2揺動部104までの間に効果的に吸収、緩和され、第2揺動部104に固定された振動子10に伝わってしまうのを効果的に抑制できる。従って、振動子10の駆動特性の変化(発振周波数の変動)が起き難く、振動子10は、優れた振動特性を発揮することができる。
また図15に示すように中継基板100の支持部102には、端子110、114が形成されている。前述したように、端子110、114は、回路装置20の端子T1、T2に形成された導電性バンプB1、B2に接続される。そして端子110は、中継基板100に形成された配線111、112を介して、第2揺動部104の底面に設けられた端子113に電気的に接続される。端子114は、中継基板100に形成された配線115、116を介して、第2揺動部104の底面に設けられた端子117に電気的に接続される。そして端子113、117は、導電性バンプBT1、BT2を用いて振動子10の端子14、15に接続される。端子14、15は、配線16、17を介して、振動子10の励振電極である電極12、13に接続される。このようにすることで、回路装置20の端子T1は、導電性バンプB1と、中継基板100の端子110、配線111、112及び端子113と、導電性バンプBT1と、振動子10の端子14及び配線16を介して、振動子10の電極12に電気的に接続されるようになる。また回路装置20の端子T2は、導電性バンプB2と、中継基板100の端子114、配線115、116及び端子117と、導電性バンプBT2と、振動子10の端子15及び配線17を介して、振動子10の電極13に電気的に接続されるようになる。これにより、端子T1、T2に接続された回路装置20の駆動回路30を用いて、振動子10の電極12、13を駆動して、振動子10を振動させることが可能になる。
図16は、図8の周波数調整工程において用いられる治具120の説明図である。図8の周波数調整工程は、回路装置20、中継基板100及び振動子10が積層された振動子ユニット9を、治具120に載置した状態で行われる。治具120は、プローブPV1、PV2、PV3、PV4を有しており、治具120に振動子ユニット9を載置すると、回路装置20のTM、TV、TG、TCの各端子に、治具120のPV1、PV2、PV3、PV4の各プローブが接触する。また治具120は、中継基板100及び振動子10との接触を避けるための開口部122を有している。このような治具120を用いることにより、回路装置20のモニター端子TMから出力されるモニター信号MNTを、プローブPV1を介して測定装置に入力して、振動子10の振動特性の調整の際の振動特性のモニターに使用できるようになる。またプローブPV2、PV3を介して、回路装置20の電源端子TV、TGに対して電源VDD、VSSを供給して、振動子10の振動特性の調整の際に回路装置20を動作させることが可能になる。またプローブPV4を介して、回路装置20の制御端子TCに制御信号を入力して、回路装置20の制御を行うことが可能になる。なお、モニター端子TM、電源端子TV、TG、制御端子TCは、回路装置20の能動面AFの平面視において、中継基板100や振動子10と重ならない位置に配置されているため、モニター端子TM、電源端子TV、TG、制御端子TCに対して、プローブPV1、PV2、PV3、PV4を接触させ易い構造となっている。
このようにして、回路装置20、中継基板100及び振動子10が積層された振動子ユニット9を、治具120に載置して、図8で説明したように、イオンビームIBを振動子10の電極12に照射する。これにより、振動子10の発振周波数等の振動特性の調整が可能になる。この場合に、振動子ユニット9では、回路装置20の端子T1、T2が振動子10の電極12、13に電気的に接続された状態になっている。従って、回路装置20の駆動回路30により振動子10を駆動した状態で、測定装置が、回路装置20のモニター端子TMからのモニター信号MNTを、プローブPV1を介して取得できる。そしてモニター信号MNTを用いて、振動子10の振動特性の変化をモニターしながら、イオンビームIBにより振動子10の発振周波数等の振動特性を調整できるようになる。
次に振動デバイス2の製造方法について説明する。例えば図17は、図11、図12の比較例での振動デバイス302の製造方法を説明するフロー図である。まず回路装置320の製造を行う(ステップS11)。そして図11で説明したように振動子310の単体での周波数の粗調整を行う(ステップS12)。次に回路装置320を実装し(ステップS13)、振動子310を実装する(ステップS14)。そして図12に示すようにパッケージ封止を行う(ステップS15)。最後に回路装置320の内部機能による周波数微調整を行う(ステップS16)。
図18は本実施形態での振動デバイス2の製造方法を説明するフロー図である。まず回路装置20の製造を行う(ステップS21)。即ち、当該製造工程において、振動子10を駆動する駆動回路30と、駆動回路30から振動子10への出力信号が出力される端子T1と、振動子10から駆動回路30への入力信号が入力される端子T2と、端子T3と、を有する回路装置20を製造する。具体的には、このような構成の複数の回路装置20の回路パターン(トランジスターや信号線のパターン)が形成された半導体ウェハーを製造し、当該半導体ウェハーから、ICチップである回路装置20をカッティングにより切り離すことで製造する。振動子10、中継基板100についても、水晶板などからなる薄板状のウェハーを準備し、ウェハーをエッチングによりパターニングすることで製造する。
次に、振動子10、中継基板100及び回路装置20を実装する(ステップS22)。具体的には当該実装工程において、回路装置20の端子T1と振動子10の電極12とが電気的に接続され、回路装置20の端子T2と振動子10の電極13とが電気的に接続され、端子T1、T2、T3に形成された導電性バンプB1、B2、B3を用いて回路装置20の能動面AF側に振動子10が支持されるように、振動子10と回路装置20を配置する。これにより、図6、図7で説明したように、振動子10、中継基板100及び回路装置20が取り付けられた振動子ユニット9が作成される。
次に回路装置20の駆動回路30(発振回路21)で駆動しながら周波数の粗調整を行う(ステップS23)。即ち図8で説明したように、回路装置20の駆動回路30により振動子10を駆動した状態で、モニター端子TMによりモニター信号MNTをモニターしながら、イオンビームIBを電極12に照射して、周波数の粗調整を行う。そしてパッケージ封止を行う(ステップS24)。即ち、図9、図10で説明したように、振動子10、中継基板100及び回路装置20からなる振動子ユニット9をパッケージ3に収容して気密封止する。そして最後に回路装置20の内部機能による周波数の微調整を行う(ステップS25)。例えば回路装置20の発振回路21に設けられた可変容量回路の容量値を調整して、周波数の最終的な調整を行う。以上のようにすることで、振動特性を向上させた振動デバイス2の製造が可能な製造方法を実現できる。
3.物理量測定装置
以上では、振動デバイス2が発振器である場合を主に例にとり説明したが、本実施形態の振動デバイス2は物理量を測定するための物理量測定装置(物理量検出装置)であってもよい。測定される物理量としては角速度、加速度、角加速度、速度、距離又は時間等の種々の物理量を想定できる。図19、図20に、このような物理量測定装置としての振動デバイス2の構成例を示す。
図19の振動デバイス2は、振動子10と回路装置20を含み、回路装置20は、駆動回路30、検出回路60、出力回路22を含む。具体的には回路装置20は、駆動回路30により駆動される振動子10からの検出信号S1、S2に基づいて、検出信号S1、S2に対応する物理量情報を検出する検出回路60を含む。そして出力回路22は、検出回路60からの信号に基づいて、モニター信号である検出電圧VOUTを出力する。
振動子10(センサー素子、物理量トランスデューサー)は、物理量を検出するための素子であり、振動片41、42と、駆動電極43、44と、検出電極45、46と、接地電極47を有する。振動片41、42は、例えば水晶などの圧電材料の薄板から形成される圧電型振動片である。具体的には、振動片41、42は、Zカットの水晶基板により形成された振動片である。なお振動片41、42の圧電材料は、水晶以外のセラミックスやシリコン等の材料であってもよい。
駆動電極43には、回路装置20の駆動回路30からの駆動信号DS(広義には出力信号)が供給され、これにより駆動用の振動片41が振動する。振動片41は例えば後述の図21の駆動アーム48A〜48Dである。そして駆動電極44からのフィードバック信号DG(広義には入力信号)が駆動回路30に対して入力される。例えば振動片41が振動することによるフィードバック信号DGが駆動回路30に入力される。
そして駆動用の振動片41が振動することにより検出用の振動片42が振動し、この振動により発生した電荷(電流)が検出信号S1、S2として検出電極45、46から検出回路60に入力される。ここで接地電極47は接地電位(GND)に設定されている。検出回路60は、これらの検出信号S1、S2に基づいて、検出信号S1、S2に対応する物理量情報(角速度等)を検出する。なお以下では振動子10がジャイロセンサー素子である場合を主に例にとり説明するが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、加速度等の他の物理量を検出する素子であってもよい。また振動子10としては例えば後述の図21のようなダブルT型構造の振動片を用いることができるが、音叉型又はH型等の振動片であってもよい。
図19に示すように回路装置20は、端子T1、T2、T5、T6と、モニター端子TMと、駆動回路30と、検出回路60と、出力回路22を含む。端子T1(第1の端子)からは、駆動回路30の出力信号である駆動信号DSが振動子10に対して出力される。端子T2(第2の端子)には、振動子10から駆動回路30への入力信号であるフィードバック信号DGが入力される。駆動回路30は、振動子10からのフィードバック信号DGが入力されて信号増幅を行う増幅回路や、自動ゲイン制御を行うAGC回路(ゲイン制御回路)や、駆動信号DSを振動子10に出力する出力回路などを含むことができる。例えばAGC回路は、振動子10からのフィードバック信号DGの振幅が一定になるように、ゲインを可変に自動調整する。AGC回路は、増幅回路からの信号を全波整流する全波整流器や、全波整流器の出力信号の積分処理を行う積分器などにより実現できる。出力回路は、例えば矩形波の駆動信号DSを出力する。この場合には出力回路はコンパレーターとバッファー回路などにより実現できる。なお出力回路は正弦波の駆動信号DSを出力してもよい。また駆動回路30は、例えば増幅回路の出力信号に基づいて同期信号SYCを生成して、検出回路60に出力する。
検出回路60は、増幅回路、同期検波回路、調整回路等を含むことができる。増幅回路には、振動子10からの検出信号S1、S2が端子T1、T2を介して入力されて、検出信号S1、S2の電荷−電圧変換や信号増幅を行う。検出信号S1、S2は差動信号を構成している。具体的には増幅回路は、検出信号S1を増幅する第1のQ/V変換回路と、検出信号S2を増幅する第2のQ/V変換回路と、第1、第2のQ/V変換回路の出力信号を差動増幅する差動アンプを含むことできる。同期検波回路は、駆動回路30からの同期信号SYCを用いた同期検波を行う。例えば検出信号S1、S2から所望波を抽出するための同期検波を行う。調整回路は、ゼロ点補正のためのオフセット調整や、感度調整のためのゲイン補正を行う。また検出回路60は、同期検波等によって除去しきれなかった不要信号を減衰させるフィルター回路を含むことができる。
出力回路22は、検出回路60からの検出電圧VOUTをバッファリングして、モニター信号としてモニター端子TMを介して外部に出力する。ジャイロセンサーを例にとれば、検出電圧VOUTは、検出された角速度に応じて電圧が変化する電圧信号である。
図20では、図19とは異なり、検出回路60がA/D変換回路を有する。そして検出回路60からのデジタルの検出データが処理回路90に入力される。処理回路90は、検出回路60からの検出データに基づいて、オフセット調整のための補正処理や感度調整のための補正処理などの各種の補正処理を行う。出力回路22は、処理回路90からの補正処理後の検出データDOUTを、モニター信号としてモニター端子TMを介して外部に出力する。この場合の出力回路22は、例えばI2CやSPIなどのインターフェース回路により実現してもよい。
図21にダブルT型構造の振動子10の構成の一例を示す。振動子10は、駆動アーム48A、48B、48C、48Dと、検出アーム49A、49Bと、基部51と、連結アーム52A、52Bを有する。矩形状の基部51に対して+Y軸方向、−Y軸方向に検出アーム49A、49Bが延出している。また基部51に対して+X軸方向、−X軸方向に連結アーム52A、52Bが延出している。そして連結アーム52Aに対して、その先端部から+Y軸方向、−Y軸方向に駆動アーム48A、48Bが延出しており、連結アーム52Bに対して、その先端部から+Y軸方向、−Y軸方向に駆動アーム48C、48Dが延出している。駆動アーム48A、48B、48C、48Dの先端側に設けられる幅広の錘部58A、58B、58C、58D(ハンマーヘッド)と、検出アーム49A、49Bの先端側に設けられる幅広の錘部59A、59B(ハンマーヘッド)は、周波数調整用の錘として用いられる。Z軸を振動子10の厚さ方向とすると、振動子10は、Z軸回りでの角速度を検出する。X軸及びY軸は、Z軸に直交する座標軸であり、X軸とY軸は互いに直交する。X軸、Y軸、Z軸は、各々、水晶基板の電気軸、機械軸、光軸とも呼ばれる。
駆動アーム48A、48Bの上面及び下面には、駆動電極43が形成され、駆動アーム48A、48Bの右側面及び左側面には、駆動電極44が形成される。駆動アーム48C、48Dの上面及び下面には、駆動電極44が形成され、駆動アーム48C、48Dの右側面及び左側面には駆動電極43が形成される。そして駆動回路30からの駆動信号DS(広義には出力信号)は駆動電極43(広義には第1の電極)に供給され、駆動電極44(広義には第2の電極)からのフィードバック信号DG(広義には入力信号)が駆動回路30に入力される。検出アーム49Aの上面及び下面には、検出電極45が形成され、検出アーム49Aの右側面及び左側面には、接地電極47が形成される。検出アーム49Bの上面及び下面には、検出電極46が形成され、検出アーム49Bの右側面及び左側面には、接地電極47が形成される。そして検出電極45、46からの検出信号S1、S2は検出回路60に入力される。
次に図21を用いて振動デバイス2の動作を説明する。駆動回路30により駆動電極43に対して駆動信号DSが印加されると、駆動アーム48A、48B、48C、48Dは、逆圧電効果により図21の矢印C1に示すような屈曲振動(励振振動)を行う。例えば実線の矢印で示す振動姿態と点線の矢印で示す振動姿態を所定の周波数で繰り返す。即ち、駆動アーム48A、48Cの先端が互いに接近と離間を繰り返し、駆動アーム48B、48Dの先端も互いに接近と離間を繰り返す屈曲振動を行う。このとき駆動アーム48A及び48Bと駆動アーム48C及び48Dとが、基部51の重心位置を通るX軸に対して線対称の振動を行っているので、基部51、連結アーム52A、52B、検出アーム49A、49Bはほとんど振動しない。
この状態で、振動子10に対してZ軸を回転軸とした角速度が加わると(振動子10がZ軸回りで回転すると)、コリオリ力により駆動アーム48A、48B、48C、48Dは矢印C2に示すように振動する。即ち、矢印C1の方向とZ軸の方向とに直交する矢印C2の方向のコリオリ力が、駆動アーム48A、48B、48C、48Dに作用することで、矢印C2の方向の振動成分が発生する。この矢印C2の振動が連結アーム52A、52Bを介して基部51に伝わり、これにより検出アーム49A、49Bが矢印C3の方向で屈曲振動を行う。この検出アーム49A、49Bの屈曲振動による圧電効果で発生した電荷信号が、検出信号S1、S2として検出回路60に入力されて、Z軸回りでの角速度が検出されるようになる。例えば、Z軸回りでの振動子10の角速度をωとし、質量をmとし、振動速度をvとすると、コリオリ力はFc=2m・v・ωと表される。従って検出回路60が、コリオリ力に応じた信号である所望信号を検出することで、Z軸回りでの角速度ωを求めることができる。
図21の錘部58A〜58D、59A、59Bには、質量調整用膜(不図示)が形成されている。この質量調整用膜の一部をイオンビーム(電子ビーム)やレーザーの照射により除去(トリミング)することで、例えば駆動周波数(駆動モードの共振周波数)、検出周波数(検出モードの共振周波数)を調整できる。これにより、離調周波数(駆動周波数と検出周波数の差)の調整やジャイロのゼロ点調整などを行うことができる。そして本実施形態では、図19〜図21において、駆動回路30により振動子10を駆動している状態で、回路装置20の端子T1、T2とダミーの端子(T3、T4)に形成された導電性バンプを用いて、回路装置20の能動面側に振動子10を支持できる。そして駆動回路30により振動子10を駆動しながら、図21の錘部58A〜58D、59A、59Bの質量調整用膜の一部を除去できる。このとき、図19、図20においてモニター信号である検出電圧VOUT、検出データDOUTを、外部の測定装置に出力できるため、質量調整用膜の除去による調整により変化する振動子10の振動特性をモニターできるようになる。従って、振動子10の振動特性を向上でき、物理量測定装置による角速度等の物理量の検出精度の向上等を図れるようになる。
4.電子機器、移動体
図22に、本実施形態の振動デバイス2(回路装置20)を含む電子機器500の構成例を示す。この電子機器500は、回路装置20と振動子10を有する振動デバイス2と、処理部520を含む。また通信部510、操作部530、表示部540、記憶部550、アンテナANTを含むことができる。
電子機器500としては、例えば基地局又はルーター等のネットワーク関連機器、距離、時間、流速又は流量等の物理量を計測する高精度の計測機器、生体情報を測定する生体情報測定機器(超音波測定装置、脈波計、血圧測定装置等)、車載機器(自動運転用の機器等)などを想定できる。また電子機器500として、頭部装着型表示装置や時計関連機器などのウェアラブル機器、ロボット、印刷装置、投影装置、携帯情報端末(スマートフォン等)、コンテンツを配信するコンテンツ提供機器、或いはデジタルカメラ又はビデオカメラ等の映像機器などを想定できる。
通信部510(通信インターフェース)は、アンテナANTを介して外部からデータを受信したり、外部にデータを送信する処理を行う。処理部520(プロセッサー)は、電子機器500の制御処理や、通信部510を介して送受信されるデータの種々のデジタル処理などを行う。処理部520の機能は、例えばマイクロコンピューターなどのプロセッサーにより実現できる。操作部530(操作インターフェース)は、ユーザーが入力操作を行うためのものであり、操作ボタンやタッチパネルディスプレイなどにより実現できる。表示部540は、各種の情報を表示するものであり、液晶や有機ELなどのディスプレイにより実現できる。記憶部550は、データを記憶するものであり、その機能はRAMやROMなどの半導体メモリーやHDD(ハードディスクドライブ)などにより実現できる。
図23に、本実施形態の振動デバイス2(回路装置20)を含む移動体の例を示す。本実施形態の振動デバイス2(発振器、物理量測定装置)は、例えば、車、飛行機、バイク、自転車、ロボット、或いは船舶等の種々の移動体に組み込むことができる。移動体は、例えばエンジンやモーター等の駆動機構、ハンドルや舵等の操舵機構、各種の電子機器(車載機器)を備えて、地上や空や海上を移動する機器・装置である。図23は移動体の具体例としての自動車206を概略的に示している。自動車206には、本実施形態の振動デバイス2が組み込まれる。制御装置208は、この振動デバイス2により生成されたクロック信号や測定された物理量情報に基づいて種々の制御処理を行う。例えば物理量情報として、自動車206の周囲の物体の距離情報が測定された場合に、制御装置208は、測定された距離情報を用いて自動運転のための種々の制御処理を行う。制御装置208は、例えば車体207の姿勢に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪209のブレーキを制御する。なお本実施形態の振動デバイス2が組み込まれる機器は、このような制御装置208には限定されず、自動車206やロボット等の移動体に設けられる種々の機器に組み込むことができる。
なお、上記のように本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るであろう。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。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。また振動デバイス、回路装置、電子機器、移動体の構成・動作や、振動デバイスでの振動子、中継基板、回路装置の配置構成や接続構成等も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
T1、T2、T3、T4…端子(第1、第2、第3、第4の端子)、AF…能動面、
AR1、AR2…領域(第1、第2の領域)、
B1、B2、B3、B4、BS1、BS2、BT1、BT2…導電性バンプ、
TM…モニター端子、TS1、TS2、TSC、TSD…信号端子、
TV、TG…電源端子、TI1、TI2…内部端子、TE1、TE2…外部端子、
TC…制御端子、PV、PV1、PV2、PV3、PV4…プローブ、
MNT…モニター信号、IN…入力信号、OUT…出力信号、
CL…中央線、DG…フィードバック信号、DS…駆動信号、
BW1、BW2…ボンディングワイヤー、
2…振動デバイス、3…パッケージ、4…ベース、5…リッド、
6、7…段差部、9…振動子ユニット、10…振動子、11…振動片、
12、13…電極(第1、第2の電極)、14、15…端子、16、17…配線、
20…回路装置、21…発振回路、22…出力回路、23…処理回路、24…記憶部、
25…D/A変換回路、26…温度センサー、27…A/D変換回路、
28…フラクショナル−N型PLL回路、30…駆動回路、41、42…振動片、
43、44…駆動電極、45、46…検出電極、47…接地電極、
48A、48B、48C、48D…駆動アーム、49A、49B…検出アーム、
51…基部、52A、52B…連結アーム、
58A、58B、58C、58D…錘部、59A、59B…錘部、
60…検出回路、90…処理回路、100…中継基板、102…支持部、
103…第1揺動部、104…第2揺動部、106〜109…梁部、
110…端子、111、112…配線、113、114…端子、
115、116…配線、117…端子、120…治具、122…開口部、
206…自動車(移動体)、207…車体、208…制御装置、209…車輪、
500…電子機器、510…通信部、520…処理部、530…操作部、
540…表示部、550…記憶部

Claims (19)

  1. 第1及び第2の電極を有する振動子と、
    前記振動子を駆動する駆動回路、及び前記駆動回路により駆動されているときの前記振動子の振動特性に応じたモニター信号を出力する出力回路を有する回路装置と、
    を含み、
    前記回路装置は、
    前記第1の電極に電気的に接続され、前記駆動回路から前記振動子への出力信号が出力される第1の端子と、
    前記第2の電極に電気的に接続され、前記振動子から前記駆動回路への入力信号が入力される第2の端子と、
    前記第1及び第2の電極に電気的に非接続の第3の端子と、
    前記モニター信号が出力されるモニター端子と、
    を含み、
    前記振動子は、前記第1、第2及び第3の端子に設けられた導電性バンプを用いて前記回路装置の能動面側に支持されることを特徴とする振動デバイス。
  2. 請求項1に記載の振動デバイスにおいて、
    前記回路装置の前記能動面の平面視における中央線で区画される第1の領域及び第2の領域のうちの前記第1の領域に、前記第1及び第2の端子が設けられ、前記第2の領域に、前記第3の端子が設けられることを特徴とする振動デバイス。
  3. 請求項1又は2に記載の振動デバイスにおいて、
    前記駆動回路は、前記第3の端子に比べて前記第1及び第2の端子に近い位置に設けられることを特徴とする振動デバイス。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の振動デバイスにおいて、
    前記振動子と前記回路装置との間に設けられ、前記回路装置の前記第1の端子と前記振動子の前記第1の電極とを電気的に接続する配線と、前記回路装置の前記第2の端子と前記振動子の前記第2の電極とを電気的に接続する配線とを有する中継基板を含み、
    前記中継基板は前記回路装置の前記第1、第2及び第3の端子の前記導電性バンプにより支持され、前記振動子は前記中継基板を介して前記回路装置の前記能動面側に支持されることを特徴とする振動デバイス。
  5. 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の振動デバイスにおいて、
    前記回路装置は、
    前記振動子の前記第1及び第2の電極に電気的に非接続の第4の端子を含み、
    前記振動子は、前記第1、第2、第3及び第4の端子に設けられた導電性バンプを用いて、前記回路装置の前記能動面側に支持されることを特徴とする振動デバイス。
  6. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の振動デバイスにおいて、
    前記モニター端子は、前記回路装置の前記能動面の平面視において、前記振動子に重ならない位置に設けられることを特徴とする振動デバイス。
  7. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の振動デバイスにおいて、
    前記回路装置は、
    前記駆動回路を有し、前記駆動回路により前記振動子を駆動して前記振動子を発振させる発振回路を含み、
    前記出力回路は、
    前記発振回路からの信号に基づいて前記モニター信号を出力することを特徴とする振動デバイス。
  8. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の振動デバイスにおいて、
    前記回路装置は、
    前記駆動回路により駆動される前記振動子からの検出信号に基づいて、前記検出信号に対応する物理量情報を検出する検出回路を含み、
    前記出力回路は、
    前記検出回路からの信号に基づいて前記モニター信号を出力することを特徴とする振動デバイス。
  9. 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の振動デバイスにおいて、
    前記モニター信号は、前記振動子に対して加工が行われて前記振動特性が調整されるときの、調整により変化する前記振動特性を示す信号であることを特徴とする振動デバイス。
  10. 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の振動デバイスにおいて、
    前記モニター端子の面積は、前記第1、第2及び第3の端子の各々の面積よりも大きいことを特徴とする振動デバイス。
  11. 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の振動デバイスにおいて、
    前記回路装置は前記能動面の平面視において矩形であり、
    前記モニター端子は、前記回路装置の4つのコーナー領域のうちの1つのコーナー領域に配置されることを特徴とする振動デバイス。
  12. 請求項11に記載の振動デバイスにおいて、
    前記回路装置は、
    前記振動特性のモニターの際に、高電位側電源が供給される第1の電源端子と、低電位側電源が供給される第2の電源端子を含み、
    前記第1及び第2の電源端子は、前記4つのコーナー領域のうちの前記1つのコーナー領域以外のコーナー領域に配置されることを特徴とする振動デバイス。
  13. 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の振動デバイスにおいて、
    前記回路装置は、
    振動デバイスの外部端子に電気的に接続される信号端子を有し、
    前記信号端子は、前記回路装置の前記能動面の平面視において、前記振動子に重ならない位置に設けられることを特徴とする振動デバイス。
  14. 請求項13に記載の振動デバイスにおいて、
    前記信号端子の断面視での高さは、前記モニター端子の前記断面視での高さよりも高いことを特徴とする振動デバイス。
  15. 請求項1乃至14のいずれか一項に記載の振動デバイスにおいて、
    前記回路装置は、振動デバイスのパッケージに対してフェイスダウン実装されることを特徴とする振動デバイス。
  16. 第1及び第2の電極を有する振動子を駆動する駆動回路と、
    前記第1の電極に電気的に接続され、前記駆動回路から前記振動子への出力信号が出力される第1の端子と、
    前記第2の電極に電気的に接続され、前記振動子から前記駆動回路への入力信号が入力される第2の端子と、
    前記振動子の前記第1及び第2の電極に電気的に非接続の第3の端子と、
    を含み、
    前記第1、第2及び第3の端子には、回路装置の能動面側に前記振動子を支持する導電性バンプが設けられていることを特徴とする回路装置。
  17. 第1及び第2の電極を有する振動子を駆動する駆動回路と、前記駆動回路から前記振動子への出力信号が出力される第1の端子と、前記振動子から前記駆動回路への入力信号が入力される第2の端子と、第3の端子と、を有する回路装置を製造する製造工程と、
    前記第1の端子と前記第1の電極とが電気的に接続され、前記第2の端子と前記第2の電極とが電気的に接続され、前記第1、第2及び第3の端子に設けられた導電性バンプを用いて前記回路装置の能動面側に前記振動子が支持されるように、前記振動子と前記回路装置を配置する実装工程と、
    を含むことを特徴とする振動デバイスの製造方法。
  18. 請求項1乃至15のいずれか一項に記載の振動デバイスを含むことを特徴とする電子機器。
  19. 請求項1乃至15のいずれか一項に記載の振動デバイスを含むことを特徴とする移動体。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7135576B2 (ja) * 2018-08-17 2022-09-13 セイコーエプソン株式会社 振動デバイス、振動デバイスの製造方法、電子機器および移動体
JP2021132314A (ja) * 2020-02-20 2021-09-09 セイコーエプソン株式会社 振動素子、振動デバイス、電子機器、移動体および振動素子の製造方法
WO2021199790A1 (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 株式会社大真空 恒温槽型圧電発振器
JP2022082997A (ja) * 2020-11-24 2022-06-03 セイコーエプソン株式会社 発振器および製造方法
US20240056030A1 (en) * 2021-02-25 2024-02-15 Daishinku Corporation Oven-controlled crystal oscillator
JP2023018236A (ja) * 2021-07-27 2023-02-08 セイコーエプソン株式会社 回路装置及び発振器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4415365B2 (ja) 2003-03-19 2010-02-17 セイコーエプソン株式会社 振動子の検出離調の測定方法およびその調整方法
JP4539708B2 (ja) * 2007-11-02 2010-09-08 エプソントヨコム株式会社 圧電振動片、圧電振動子および加速度センサ
JP5476964B2 (ja) * 2009-12-09 2014-04-23 セイコーエプソン株式会社 振動子、発振器、ジャイロ及び電子機器
JP2011160350A (ja) * 2010-02-03 2011-08-18 Seiko Instruments Inc 圧電振動片、圧電振動子、圧電振動子の製造方法、発振器、電子機器および電波時計
JP5682361B2 (ja) * 2011-02-17 2015-03-11 セイコーエプソン株式会社 振動デバイス、振動デバイスの製造方法、モーションセンサー、および電子機器
JP5838691B2 (ja) 2011-09-27 2016-01-06 セイコーエプソン株式会社 振動子の周波数調整方法
JP2015088812A (ja) * 2013-10-29 2015-05-07 セイコーエプソン株式会社 振動子、振動子の製造方法、発振器、電子機器、および移動体
JP6295611B2 (ja) * 2013-11-05 2018-03-20 セイコーエプソン株式会社 振動子、発振器、電子機器、および移動体
JP6256036B2 (ja) * 2014-01-21 2018-01-10 セイコーエプソン株式会社 振動子、発振器、電子機器及び移動体

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