JP2022085834A - 振動デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】優れた振動特性を有する振動デバイスを提供する。
【解決手段】振動デバイスは、表裏関係にある第１面および第２面を有するベースと、ベースに対して第１面側に位置し、振動基板および電極を備える振動素子と、第１面に配置されている導電層と、ベースと振動素子との間に配置され、ベースと振動素子とを接合すると共に導電層と電極とを電気的に接続する金属バンプと、ベースと導電層との間に介在し、ベースの平面視で金属バンプと重なり、金属バンプよりも弾性率が小さい第１低弾性率層および振動基板と電極との間に介在し、ベースの平面視で金属バンプと重なり、金属バンプよりも弾性率が小さい第２低弾性率層の少なくとも一方と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動デバイスに関する。

特許文献１には、水晶振動素子が金属バンプを介してパッケージに固定された振動デバイスとしての水晶振動子が開示されている。

特開２０１６－１２７４６９号公報

しかしながら、金属バンプは、弾性率（ヤング率）が高く硬いため、例えば、水晶振動素子とパッケージとの線膨張係数差に起因して生じる熱応力によって塑性変形し易い。金属バンプが塑性変形してしまうと、水晶振動素子に不要振動や周波数ヒステリシスが生じ、振動特性が悪化するおそれがある。

本発明の振動デバイスは、表裏関係にある第１面および第２面を有するベースと、前記ベースに対して前記第１面側に位置し、振動基板および前記振動基板の前記ベース側の面に配置されている電極を備える振動素子と、前記第１面に配置されている導電層と、前記ベースと前記振動素子との間に配置され、前記ベースと前記振動素子とを接合すると共に前記導電層と前記電極とを電気的に接続する金属バンプと、前記ベースと前記導電層との間に介在し、前記ベースの平面視で前記金属バンプと重なり、前記金属バンプよりも弾性率が小さい第１低弾性率層および前記振動基板と前記電極との間に介在し、前記ベースの平面視で前記金属バンプと重なり、前記金属バンプよりも弾性率が小さい第２低弾性率層の少なくとも一方と、を有する。

第１実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 ベースの上面を示す平面図である。 図２中のＢ－Ｂ線断面図である。 変形例を示す断面図である。 振動素子を示す平面図である。 第２実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 変形例を示す断面図である。 第３実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 ヤング率比と応力比との関係を示すグラフ。

以下、振動デバイスの好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、図１、図３、図４、図６、図７および図８中の紙面上側を「上」とも言い、紙面下側を「下」とも言う。また、図２および図５中の紙面手前側を「上」とも言い、紙面奥側を「下」とも言う。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。図２は、ベースの上面を示す平面図である。図３は、図２中のＢ－Ｂ線断面図である。図４は、変形例を示す断面図である。図５は、振動素子を示す平面図である。なお、図１は、図２中のＡ－Ａ線断面図である。

図１に示す振動デバイス１は、収容部Ｓを有するパッケージ１０と、収容部Ｓ内に収容された振動素子４と、を有する。また、パッケージ１０は、一対の金属バンプ８１、８２を介して振動素子４が接合されたベース２と、振動素子４を覆ってベース２の上面２ａに接合されたリッド３と、を有する。また、ベース２には発振回路６Ａを含む集積回路６が形成されている。

ベース２は、シリコン基板、特にＰ型のシリコン基板である。ただし、ベース２としては、特に限定されず、Ｎ型のシリコン基板であってもよい。また、シリコン以外の半導体基板、例えば、Ｇｅ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体基板を用いてもよいし、セラミック基板のような半導体基板以外の基板を用いてもよい。

図１に示すように、ベース２は、板状であり、表裏関係にある第１面としての上面２ａおよび第２面としての下面２ｂを有する。また、ベース２の表面には絶縁膜２０が形成されている。また、ベース２の下面２ｂには振動素子４と電気的に接続された集積回路６が形成されている。ベース２に集積回路６を形成することにより、ベース２を有効活用することができる。特に、下面２ｂに集積回路６を形成することにより、上面２ａに集積回路６を形成する場合と比べて、リッド３との接合領域がない分、集積回路６の形成スペースを広く確保することができる。ただし、集積回路６は、ベース２の下面２ｂではなく、上面２ａに形成してもよい。また、集積回路６は、省略してもよい。

集積回路６には、振動素子４と電気的に接続され、振動素子４を発振させてクロック信号等の発振信号を生成する発振回路６Ａが含まれている。集積回路６には、発振回路６Ａの他にも回路が含まれていてもよい。当該回路としては、例えば、発振回路６Ａからの出力信号を処理する処理回路が挙げられ、このような処理回路としては、例えば、ＰＬＬ回路が挙げられる。

下面２ｂには、配線層６２、絶縁層６３、パッシベーション膜６４および端子層６５が積層してなる積層体６０が形成されている。そして、配線層６２に含まれる配線を介して下面２ｂに形成された図示しない複数の能動素子が電気的に接続されて集積回路６が構成される。また、端子層６５は、発振回路６Ａと電気的に接続された複数の実装端子６５１を有する。なお、図示の構成では、積層体６０に１つの配線層６２が含まれているが、これに限定されず、複数の配線層６２が絶縁層６３を介して積層されていてもよい。つまり、配線層６２と絶縁層６３とが交互に複数回積層されていてもよい。これにより、例えば、回路内の配線の引き回し、複数の実装端子６５１の設置自由度を高めることができる。

また、ベース２には、ベース２を厚さ方向に貫通する一対の貫通孔２１、２２が形成されている。各貫通孔２１、２２内には導電性材料が充填され、貫通電極２１０、２２０が形成されている。また、図１および図２に示すように、ベース２の上面２ａには、振動素子４と電気的に接続された導電層としての一対の配線２８、２９が配置されている。配線２８は、貫通電極２１０を介して発振回路６Ａと電気的に接続され、配線２９は、貫通電極２２０を介して発振回路６Ａと電気的に接続されている。

また、ベース２の上面２ａには、第１低弾性率層５１、５２が配置されている。これら第１低弾性率層５１、５２の弾性率は、金属バンプ８１、８２の弾性率よりも小さい。したがって、第１低弾性率層５１、５２は、金属バンプ８１、８２よりも柔らかい。なお、前記「弾性率」は、ヤング率を意味する。第１低弾性率層５１、５２の弾性率は、金属バンプ８１、８２の弾性率の１／１０以下であることが好ましく、１／５０以下であることがより好ましく、１／１００以下であることがさらに好ましい。

詳しくは、図９に示すグラフを参照しながら説明する。図９に示すグラフは、横軸にヤング率比を示し、縦軸に振動部の応力比を示している。図９に示すグラフでは、ベース２側に低弾性率層を配置した場合と、振動子側に低弾性率層を配置した場合と、を示している。なお、低弾性率層は、第１低弾性率層５１，５２に相当する。振動部は、振動素子４に相当する。

また、図９に示すグラフは、金属バンプ８１，８２を金（Ａｕ）とし、低弾性率層の弾性率が金属バンプ８１，８２と同じ場合のときに（横軸＝１）、振動部に生じる応力を１（縦軸＝１）としたときの応力変化をプロットした。

本実施形態のように、ベース２の上面（図９では、「ベース側」と記載する）に第１低弾性率層５１，５２を配置した場合、上記のような好ましい数値範囲を求めることができる。

第１低弾性率層５１、５２の構成材料としては、金属バンプ８１、８２の弾性率よりも小さければ特に限定されないが、例えば、樹脂材料であることが好ましい。つまり、第１低弾性率層５１、５２は、樹脂材料を含んで形成されていることが好ましい。これにより、第１低弾性率層５１、５２を金属バンプ８１、８２に対して十分に柔らかくすることができる。また、樹脂材料の中でも特に紫外線硬化型等の感光性樹脂材料であることが好ましい。これにより、第１低弾性率層５１、５２の微細加工が可能となり、第１低弾性率層５１、５２を精度よく形成することができると共に、振動デバイス１の小型化を図ることができる。また、半導体プロセスを用いて第１低弾性率層５１、５２を形成することができるため、振動デバイス１を効率的に製造することができる。なお、本実施形態の第１低弾性率層５１、５２は、エポキシ樹脂で構成されている。これにより、適度な柔軟性を有する第１低弾性率層５１、５２が得られる。なお、エポキシ樹脂の他に、ポリイミド樹脂や、（熱硬化性樹脂材料である）フェノール樹脂で構成してもよい。なお、樹脂材料中には、例えば、線膨張係数を調整する目的、導電性を付与する目的、その他の目的等によって金属フィラー等の添加物が混合されていてもよい。

図３に示すように、第１低弾性率層５１は、表面全域すなわち上面および側面が配線２８で覆われている。同様に、第１低弾性率層５２は、表面全域すなわち上面および側面が配線２９で覆われている。このように、第１低弾性率層５１、５２を配線２８、２９で覆うことにより、第１低弾性率層５１、５２から発生するガス（アウトガス）を配線２８、２９内に閉じ込めることができ、ガスが収容部Ｓ内に放出されるのを抑制することができる。そのため、例えば、ガスに起因した収容部Ｓ内の雰囲気の汚染や圧力変化等による振動素子４の振動特性の変化、悪化を抑制することができる。そのため、信頼性に優れた振動デバイス１となる。

なお、本実施形態では、第１低弾性率層５１、５２がベース２の上面２ａに配置されているが、これに限定されず、第１低弾性率層５１、５２とベース２との間に別の層が介在していてもよい。例えば、図４に示すように、配線２８、２９を下層２８１、２９１と上層２８２、２９２の２層構造とし、下層２８１、２９１を上面２ａに配置し、下層２８１、２９１上に第１低弾性率層５１、５２を配置し、その上から第１低弾性率層５１、５２を覆うように上層２８２、２９２を配置してもよい。

リッド３は、ベース２と同様、シリコン基板である。これにより、ベース２とリッド３との線膨張係数が等しくなり、熱膨張に起因する熱応力の発生が抑えられ、優れた振動特性を有する振動デバイス１となる。また、振動デバイス１を半導体プロセスによって形成することができるため、振動デバイス１を精度よく製造することができると共に、その小型化を図ることができる。ただし、リッド３としては、特に限定されず、シリコン以外の半導体基板、例えば、Ｇｅ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体基板を用いてもよい。また、例えば、コバール等の金属基板、ガラス基板等の半導体基板以外の基板を用いることもできる。

図１に示すように、リッド３は、その下面に開口し、内部に振動素子４を収容する有底の凹部３１を有する。そして、リッド３は、その下面において接合部材７を介してベース２の上面２ａに直接接合されている。これにより、リッド３とベース２との間に振動素子４を収容する空間である収容部Ｓが形成される。本実施形態では、直接接合の中でも金属同士の拡散を利用した拡散接合を用いて接合されている。ただし、リッド３とベース２との接合方法は、特に限定されない。

収容部Ｓは、気密であり、減圧状態、好ましくはより真空に近い状態となっている。これにより、粘性抵抗が減り、振動素子４の発振特性が向上する。ただし、収容部Ｓの雰囲気は、特に限定されず、例えば、窒素またはＡｒ等の不活性ガスを封入した雰囲気であってもよく、減圧状態でなく大気圧状態または加圧状態となっていてもよい。

図５に示すように、振動素子４は、振動基板４１と、振動基板４１の表面に配置された電極４２と、を有する。振動基板４１は、厚みすべり振動モードを有し、本実施形態ではＡＴカット水晶基板から形成されている。ＡＴカット水晶基板は、三次の周波数温度特性を有しているため、優れた温度特性を有する振動素子４となる。また、電極４２は、振動基板４１の上面に配置された励振電極４２１と、下面に励振電極４２１と対向して配置された励振電極４２２と、を有する。また、電極４２は、振動基板４１の下面に配置された一対の端子４２３、４２４と、端子４２３と励振電極４２１とを電気的に接続する配線４２５と、端子４２４と励振電極４２２とを電気的に接続する配線４２６と、を有する。

なお、振動素子４の構成は、上述の構成に限定されない。例えば、振動素子４は、励振電極４２１、４２２に挟まれた振動領域がその周囲から突出したメサ型となっていてもよいし、逆に、振動領域がその周囲から凹没した逆メサ型となっていてもよい。また、振動基板４１の周囲を研削するベベル加工や、上面および下面を凸曲面とするコンベックス加工が施されていてもよい。

また、振動素子４としては、厚みすべり振動モードで振動するものに限定されず、例えば、音叉型の振動素子のように複数の振動腕が面内方向に屈曲振動するものであってもよい。つまり、振動基板４１は、ＡＴカット水晶基板から形成されたものに限定されず、ＡＴカット水晶基板以外の水晶基板、例えば、Ｘカット水晶基板、Ｙカット水晶基板、Ｚカット水晶基板、ＢＴカット水晶基板、ＳＣカット水晶基板、ＳＴカット水晶基板等から形成されていてもよい。

また、振動基板４１の構成材料としては、水晶に限定されず、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、四ホウ酸リチウム、ランガサイト、ニオブ酸カリウム、リン酸ガリウム等の圧電単結晶体により構成されていてもよいし、これら以外の圧電単結晶体で構成されていてもよい。更にまた、振動素子４は、圧電駆動型の振動片に限らず、静電気力を用いた静電駆動型の振動片であってもよい。

以上のような振動素子４は、図３に示すように、一対の金属バンプ８１、８２によってベース２に接合されていると共に配線２８、２９と電気的に接続されている。金属バンプ８１、８２は、スタッドバンプ、めっきバンプ等である。

金属バンプ８１は、配線２８の第１低弾性率層５１上に位置する部分に配置されている。つまり、金属バンプ８１は、ベース２の平面視で、第１低弾性率層５１と重なるようにして、配線２８上に配置されている。そして、金属バンプ８１は、その下面において配線２８に接合し、その上面において端子４２３に接合している。これにより、金属バンプ８１によって振動素子４とベース２とが接合されると共に配線２８と端子４２３とが電気的に接続される。同様に、金属バンプ８２は、配線２９の第１低弾性率層５２上に位置する部分に配置されている。つまり、金属バンプ８２は、ベース２の平面視で、第１低弾性率層５２と重なるようにして、配線２９上に配置されている。そして、金属バンプ８２は、その下面において配線２９に接合し、その上面において端子４２４に接合している。これにより、金属バンプ８２によって振動素子４とベース２とが接合されると共に配線２９と端子４２４とが電気的に接続される。

これら金属バンプ８１、８２は、例えば、超音波接合により配線２８、２９に接合され、熱圧着により端子４２３、４２４と接合されている。ただし、接合方法は、特に限定さない。

このような金属バンプ８１、８２としては、特に限定されず、例えば、金バンプ、銀バンプ、銅バンプ、半田バンプ等を用いることができる。なお、金属バンプ８１、８２の構成材料は、配線２８、２９の最表層の材料や端子４２３、４２４の最表層の材料と同じであることが好ましい。例えば、配線２８、２９および端子４２３、４２４の最表層が金（Ａｕ）で構成されている場合には、金属バンプ８１、８２は、金バンプであることが好ましい。これにより、配線２８、２９および端子４２３、４２４と金属バンプ８１、８２との親和性が増し、高い接合強度が得られる。

このように、振動素子４とベース２との接合に金属バンプ８１、８２を用いることにより、振動デバイス１の小型化を図ることができる。簡単に説明すると、例えば、これらの接合に金属バンプ８１、８２ではなくペースト状の導電性接着剤を用いた場合、導電性接着剤をベース２に塗布した際や振動素子４を導電性接着剤に押し付けた際に導電性接着剤の径が広がってしまう。そのため、導電性接着剤の小径化が困難である。また、このような径の広がりによって導電性接着剤同士が接触するおそれもあり、このおそれを解消するために導電性接着剤同士を十分に離間して配置する必要もある。そのため、導電性接着剤を配置するのに大きなスペースが必要となり、振動デバイス１の大型化を招く。これに対して、金属バンプ８１、８２によれば、導電性接着剤のような径の広がりが殆ど生じない。そのため、金属バンプ８１、８２自体が十分に小径となり、さらには、互いの離間距離をより小さくすることもできる。その結果、金属バンプ８１、８２を小さなスペースに配置することができ、振動デバイス１の小型化を図ることができる。また、導電性接着剤と比べてガスの発生が低減されるため、ガスに起因した収容部Ｓ内の雰囲気の汚染や圧力変化等による振動素子４の振動特性の変化、悪化を抑制することができる。そのため、信頼性に優れた振動デバイス１となる。

このように、振動素子４とベース２との接合に金属バンプ８１、８２を用いることにより振動デバイス１の小型化を図ることができる、ガスの発生を抑制することができるというメリットがある反面、次のようなデメリットもある。金属バンプ８１、８２は、金属材料で構成されているためヤング率が高い。そのため、例えば、振動デバイス１の製造プロセス中に加わる熱応力、特にベース２と振動素子４との線膨張係数差に起因する熱応力や、製造後に受ける衝撃等によって金属バンプ８１、８２が塑性変形し、この塑性変形によって振動素子４に意図しない応力が加わり、振動素子４の周波数特性が悪化したり、不要振動や周波数ヒステリシスが生じたりするおそれがある。

そこで、振動デバイス１では、このような金属バンプ８１、８２の塑性変形を抑制するために、金属バンプ８１、８２を第１低弾性率層５１、５２上に配置している。つまり、金属バンプ８１、８２とベース２との間に金属バンプ８１、８２よりも柔らかい第１低弾性率層５１、５２を介在させている。これにより、前述したような熱応力や衝撃が第１低弾性率層５１、５２によって吸収、緩和され、金属バンプ８１、８２の塑性変形を抑制することができる。したがって、振動素子４の周波数特性の悪化、不要振動や周波数ヒステリシスの発生を効果的に抑制することができる。

以上、振動デバイス１について説明した。このような振動デバイス１は、前述したように、表裏関係にある第１面としての上面２ａおよび第２面としての下面２ｂを有するベース２と、ベース２に対して上面２ａ側に位置し、振動基板４１および振動基板４１のベース２側の面に配置されている電極４２を備える振動素子４と、上面２ａに配置されている導電層としての配線２８、２９と、ベース２と振動素子４との間に配置され、ベース２と振動素子４とを接合すると共に電気的に接続する金属バンプ８１、８２と、ベース２と配線２８、２９との間に介在し、ベース２の平面視で金属バンプ８１、８２と重なり、金属バンプ８１、８２よりも弾性率が小さい第１低弾性率層５１、５２と、を有する。このような構成によれば、第１低弾性率層５１、５２が応力を吸収、緩和することにより、金属バンプ８１、８２の塑性変形を効果的に抑制することができる。そのため、振動素子４の周波数特性の悪化、不要振動や周波数ヒステリシスの発生を効果的に抑制することができる。その結果、信頼性に優れた振動デバイス１となる。

また、前述したように、第１低弾性率層５１、５２は、配線２８、２９で覆われている。これにより、第１低弾性率層５１、５２から発生するガスを配線２８、２９内に閉じ込めることができ、ガスが収容部Ｓ内に放出されるのを抑制することができる。そのため、ガスに起因した収容部Ｓ内の雰囲気の汚染や圧力変化等による振動素子４の振動特性の変化、悪化を抑制することができる。その結果、信頼性に優れた振動デバイス１となる。

また、前述したように、第１低弾性率層５１、５２は、樹脂材料を含んで形成されている。これにより、第１低弾性率層５１、５２を金属バンプ８１、８２に対して十分に柔らかくすることができる。

また、前述したように、振動デバイス１は、下面２ｂに配置され、振動素子４と電気的に接続されている発振回路６Ａを有する。これにより、ベース２を有効活用することができる。また、発振回路６Ａと振動素子４との間の配線長を短くすることもでき、ノイズが乗り難くもなる。

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。図７は、変形例を示す断面図である。なお、図６は、前述した第１実施形態の図３に相当する図である。

本実施形態は、第１低弾性率層５１、５２に替えて第２低弾性率層５３、５４を有すること以外は、前述した第１実施形態と同様である。以下の説明では、本実施形態に関し前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図６において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

本実施形態の振動デバイス１では、図６に示すように、第１低弾性率層５１、５２が省略されている。そして、その代わりに、振動素子４は、振動基板４１の下面に配置された第２低弾性率層５３、５４を有する。また、第２低弾性率層５３の下面に端子４２３が配置され、第２低弾性率層５４の下面に端子４２４が配置されている。つまり、振動基板４１と端子４２３との間に第２低弾性率層５３が介在し、振動基板４１と端子４２４との間に第２低弾性率層５４が介在する。第２低弾性率層５３、５４は、第１低弾性率層５１、５２と同様の構成とすることができるため、その説明を省略する。

金属バンプ８１は、ベース２の平面視で、第２低弾性率層５３と重なっている。そして、金属バンプ８１は、その下面において配線２８に接合され、その上面において端子４２３の第２低弾性率層５３上の部分に接合されている。これにより、金属バンプ８１によって振動素子４とベース２とが接合されると共に配線２８と端子４２３とが電気的に接続される。同様に、金属バンプ８２は、ベース２の平面視で、第２低弾性率層５４と重なっている。そして、金属バンプ８２は、その下面において配線２９に接合され、その上面において端子４２４の第２低弾性率層５４上の部分に接合されている。これにより、金属バンプ８２によって振動素子４とベース２とが接合されると共に配線２９と端子４２４とが電気的に接続される。

振動基板４１の下面には、第２低弾性率層５３，５４が配置されている。これら第２低弾性率層５３，５４の弾性率は、金属バンプ８１、８２の弾性率よりも小さい。したがって、第２低弾性率層５３、５４は、金属バンプ８１、８２よりも柔らかい。なお、前記「弾性率」は、ヤング率を意味する。第２低弾性率層５３、５４の弾性率は、金属バンプ８１、８２の弾性率の１／１０以下であることが好ましく、１／５０以下であることがより好ましく、１／１００以下であることがさらに好ましい。

詳しくは、図９に示すグラフを参照しながら説明する。上記したように、図９に示すグラフは、横軸にヤング率比を示し、縦軸に振動部の応力比を示している。なお、低弾性率層は、第２低弾性率層５３，５４に相当する。振動部は、振動素子４に相当する。

また、上記と同様に、金属バンプ８１，８２を金（Ａｕ）とし、低弾性率層の弾性率が金属バンプ８１，８２と同じ場合のときに（横軸＝１）、振動部に生じる応力を１（縦軸＝１）としたときの応力変化をプロットした。

本実施形態のように、振動素子４の下面（図９では、「振動子側」と記載する）に第２低弾性率層５３，５４を配置した場合、上記のような好ましい数値範囲を求めることができる。

このように、金属バンプ８１、８２と振動基板４１との間に金属バンプ８１、８２よりも柔らかい第２低弾性率層５３、５４を介在させることにより、前述した第１実施形態と同様に、熱応力や衝撃が第２低弾性率層５３、５４によって吸収、緩和され、金属バンプ８１、８２の塑性変形を抑制することができる。したがって、振動素子４の周波数特性の悪化、不要振動や周波数ヒステリシスの発生を効果的に抑制することができる。

特に、第２低弾性率層５３の表面つまり下面および側面は、端子４２３で覆われ、第２低弾性率層５４の表面つまり下面および側面は、端子４２４で覆われている。このように第２低弾性率層５３、５４を端子４２３、４２４で覆うことにより、第２低弾性率層５３、５４から発生するガス（アウトガス）を端子４２３、４２４内に閉じ込めることができ、ガスが収容部Ｓ内に放出されるのを抑制することができる。そのため、例えば、ガスに起因した収容部Ｓ内の雰囲気の汚染や圧力変化等による振動素子４の振動特性の変化、悪化を抑制することができる。そのため、信頼性に優れた振動デバイス１となる。ただし、第２低弾性率層５３、５４の構成としては、特に限定されず、その一部が端子４２３、４２４から露出していてもよい。

なお、本実施形態では、第２低弾性率層５３、５４が振動基板４１の下面に配置されているが、これに限定されず、第２低弾性率層５３、５４と振動基板４１との間に別の層が介在していてもよい。例えば、図７に示すように、端子４２３、４２４を下層４２３ａ、４２４ａと上層４２３ｂ、４２４ｂの２層構造とし、下層４２３ａ、４２４ａを下面に配置し、下層４２３ａ、４２４ａ上に第２低弾性率層５３、５４を配置し、その上から第２低弾性率層５３、５４を覆うように上層４２３ｂ、４２４ｂを配置してもよい。

以上、振動デバイス１について説明した。このような振動デバイス１は、前述したように、表裏関係にある第１面としての上面２ａおよび第２面としての下面２ｂを有するベース２と、ベース２に対して上面２ａ側に位置し、振動基板４１および振動基板４１のベース２側の面に配置されている電極４２を備える振動素子４と、上面２ａに配置されている導電層としての配線２８、２９と、ベース２と振動素子４との間に配置され、ベース２と振動素子４とを接合すると共に電気的に接続する金属バンプ８１、８２と、振動基板４１と電極４２との間に介在し、ベース２の平面視で金属バンプ８１、８２と重なり、金属バンプ８１、８２よりも弾性率が小さい第２低弾性率層５３、５４と、を有する。このような構成によれば、第２低弾性率層５３、５４が応力を吸収、緩和することにより、金属バンプ８１、８２の塑性変形を効果的に抑制することができる。そのため、振動素子４の周波数特性の悪化、不要振動や周波数ヒステリシスの発生を効果的に抑制することができる。その結果、信頼性に優れた振動デバイス１となる。

以上のような第２実施形態によっても前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
図８は、第３実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。なお、図８は、前述した第１実施形態の図３に相当する図である。

本実施形態は、第１低弾性率層５１、５２に加えて第２低弾性率層５３、５４を有すること以外は、前述した第１実施形態と同様である。つまり、本実施形態は、前述した第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせた構成である。以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

本実施形態の振動デバイス１では、図８に示すように、振動素子４は、振動基板４１の下面に配置された第２低弾性率層５３、５４を有する。第２低弾性率層５３、５４は、第１低弾性率層５１、５２と同様の構成とすることができるため、その説明を省略する。また、第２低弾性率層５３の下面には端子４２３が配置され、第２低弾性率層５４の下面には端子４２４が配置されている。つまり、振動基板４１と端子４２３との間に第２低弾性率層５３が介在し、振動基板４１と端子４２４との間に第２低弾性率層５４が介在する。

このように、本実施形態の振動デバイス１では、金属バンプ８１、８２とベース２との間に金属バンプ８１、８２よりも柔らかい第１低弾性率層５１、５２が介在しており、金属バンプ８１、８２と振動基板４１との間に金属バンプ８１、８２よりも柔らかい第２低弾性率層５３、５４が介在している。これにより、熱応力や衝撃が第１低弾性率層５１、５２および第２低弾性率層５３、５４によって吸収、緩和され、金属バンプ８１、８２の塑性変形をより効果的に抑制することができる。したがって、振動素子４の周波数特性の悪化、不要振動や周波数ヒステリシスの発生を効果的に抑制することができる。

以上、振動デバイス１について説明した。このような振動デバイス１は、前述したように、表裏関係にある第１面としての上面２ａおよび第２面としての下面２ｂを有するベース２と、ベース２に対して上面２ａ側に位置し、振動基板４１および振動基板４１のベース２側の面に配置されている電極４２を備える振動素子４と、上面２ａに配置されている導電層としての配線２８、２９と、ベース２と振動素子４との間に配置され、ベース２と振動素子４とを接合すると共に電気的に接続する金属バンプ８１、８２と、ベース２と配線２８、２９との間に介在し、ベース２の平面視で金属バンプ８１、８２と重なり、金属バンプ８１、８２よりも弾性率が小さい第１低弾性率層５１、５２と、振動基板４１と電極４２との間に介在し、ベース２の平面視で金属バンプ８１、８２と重なり、金属バンプ８１、８２よりも弾性率が小さい第２低弾性率層５３、５４と、を有する。このような構成によれば、第１低弾性率層５１、５２および第２低弾性率層５３、５４が応力を吸収、緩和することにより、金属バンプ８１、８２の塑性変形を効果的に抑制することができる。そのため、振動素子４の周波数特性の悪化、不要振動や周波数ヒステリシスの発生を効果的に抑制することができる。その結果、信頼性に優れた振動デバイス１となる。

以上のような第３実施形態によっても前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明の振動デバイスを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１…振動デバイス、１０…パッケージ、２…ベース、２ａ…上面、２ｂ…下面、２０…絶縁膜、２１…貫通孔、２１０…貫通電極、２２…貫通孔、２２０…貫通電極、２８…配線、２８１…下層、２８２…上層、２９…配線、２９１…下層、２９２…上層、３…リッド、３１…凹部、４…振動素子、４１…振動基板、４２…電極、４２１…励振電極、４２２…励振電極、４２３…端子、４２３ａ…下層、４２３ｂ…上層、４２４…端子、４２４ａ…下層、４２４ｂ…上層、４２５…配線、４２６…配線、５１…第１低弾性率層、５２…第１低弾性率層、５３…第２低弾性率層、５４…第２低弾性率層、６…集積回路、６Ａ…発振回路、６０…積層体、６２…配線層、６３…絶縁層、６４…パッシベーション膜、６５…端子層、６５１…実装端子、７…接合部材、８１…金属バンプ、８２…金属バンプ、Ｓ…収容部。

Claims (5)

1. 表裏関係にある第１面および第２面を有するベースと、
   前記ベースに対して前記第１面側に位置し、振動基板および前記振動基板の前記ベース側の面に配置されている電極を備える振動素子と、
   前記第１面に配置されている導電層と、
   前記ベースと前記振動素子との間に配置され、前記ベースと前記振動素子とを接合すると共に前記導電層と前記電極とを電気的に接続する金属バンプと、
   前記ベースと前記導電層との間に介在し、前記ベースの平面視で前記金属バンプと重なり、前記金属バンプよりも弾性率が小さい第１低弾性率層および前記振動基板と前記電極との間に介在し、前記ベースの平面視で前記金属バンプと重なり、前記金属バンプよりも弾性率が小さい第２低弾性率層の少なくとも一方と、を有することを特徴とする振動デバイス。
2. 前記第１低弾性率層および前記第２低弾性率層の弾性率は、前記金属バンプの弾性率の１／１０以下である請求項１に記載の振動デバイス。
3. 前記第１低弾性率層および前記第２低弾性率層は、前記導電層で覆われている請求項１または２に記載の振動デバイス。
4. 前記第１低弾性率層および前記第２低弾性率層は、樹脂材料を含んで形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動デバイス。
5. 前記第２面に配置され、前記振動素子と電気的に接続されている発振回路を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動デバイス。

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