JP2022086505A - 圧電共振デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】より耐久性の向上した圧電共振デバイスを提供する。【解決手段】圧電共振デバイスは、所定の接続先として外部接続パッド（１１４１）を持つ電極パッド（１１３１）を有する基体と、電極を有する共振部（１５３）と電極に接続されている接続パッド（１５１）とを有するＭＥＭＳ素子（１５０）と、電極パッド（１１３１）と接続パッド（１５１）とを接続する複数本のボンディングワイヤ（１８１）と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、圧電共振デバイスに関する。

筐体内部に圧電素子が封止されて位置する圧電共振デバイスがある。素子は、接合材又は接着剤により筐体に接着固定され、接続されている信号線を介して筐体の外との間で信号を入出力する（例えば、特許文献１）。

特開２０１９－１４５７６２号公報

共振部を有する素子の接続導体と筐体の接続導体とを配線導体で接続する場合、この素子に熱や力が加わった場合に、配線導体やその接続部分が他の部位と比較して早期に劣化しやすい。そこで、より耐久性の向上した圧電共振デバイスを提供する。

本開示の一の態様は、
所定の接続先を持つ第１の接続導体を有する基体と、
電極を有する共振部と、前記電極に接続されている第２の接続導体とを有するＭＥＭＳ素子と、
前記第１の接続導体と前記第２の接続導体とを接続する複数本の配線導体と、
を備える圧電共振デバイスである。

本開示によれば、圧電共振デバイスの耐久性をより向上させることができる。

圧電共振デバイスの蓋体が外された状態を見た全体斜視図である。 圧電共振デバイスの蓋体を外した状態での平面図及び断面図である。 ＭＥＭＳ素子をより詳しく説明する断面図である。 変形例１の圧電共振デバイスについて説明する平面図である。 変形例２の圧電共振デバイスを示す平面図である。 変形例３の圧電共振デバイスを示す平面図である。

以下、実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の圧電共振デバイス１の蓋体１２０が外された状態を見た全体斜視図である。図１（ａ）は蓋体１２０が接合される側の面を見た図であり、図１（ｂ）は蓋体１２０が接合される側とは反対側の面を見た図である。

圧電共振デバイス１は、基体１００と、ＭＥＭＳ素子１５０と、接着部材１７０などを有する。基体１００は、基板１１０と、蓋体１２０などを有する。基板１１０は、蓋体１２０が接合される側の面、すなわち、ｚ方向について上方側の面に、凹状の領域である収容部１１１を有する。ＭＥＭＳ素子１５０は、収容部１１１内に位置している。収容部１１１のうち上方側の開放面、及び当該開放面とは反対側の面であり底面となるＭＥＭＳ素子１５０の載置面１１１０（第１の面）以外の側面、すなわち、開放面と載置面１１１０との間をつなぐ各面であって、ここでは、それぞれｚ方向に平行となる面をなす枠部１１０１の蓋体１２０との接合面（開放面側の端面）には、枠状に、導体層である枠状メタライズ層１１２が位置し、銀ろうなどの封止材を介して蓋体１２０と接合している。特に限定するものではないが、ここでは、この基板１１０のサイズは、ｘｙ面内で一辺が０．６～１０．０ｍｍ程度であり、ｚ方向についての厚みが０．２～２．０ｍｍ程度である。ここでは、ｘ方向を基体１００の長手方向としている。

収容部１１１の載置面１１１０上には、２個の電極パッド１１３１、１１３２（それぞれ第１の接続導体。まとめて電極パッド１１３とも記す）がｙ方向に並んで位置している。ここでは、電極パッド１１３１、１１３２は、それぞれ平面視で同一サイズ同一向きの方形であるが、これに限られない。電極パッド１１３１、１１３２は、例えば、基板１１０において収容部１１１及び枠部１１０１以外のこれらより下方すなわち－ｚ方向の部分である基部１１０２の載置面１１１０とは反対側の面（底面）に位置する外部接続パッド１１４、例えば、それぞれ外部接続パッド１１４１、１１４４（所定の接続先）と接続している。電極パッド１１３は、例えば、載置面１１１０上に金薄膜層などがめっきなどにより形成されたものである。あるいは、電極パッド１１３は、スクリーン印刷などにより載置面１１１０から凸状に形成されたものであってもよい。

ＭＥＭＳ素子１５０（共振部）は、収容部１１１の載置面１１１０上で電極パッド１１３よりも－ｘ方向に位置している。ＭＥＭＳ素子１５０は、その底面が接着部材１７０により載置面１１１０と接着されている。接着部材１７０は、例えば、樹脂系接着剤であって絶縁性を有する。接着部材１７０は、エポキシ系樹脂により構成されてもよい。また、基板１１０がセラミック材料の場合には、エポキシ系樹脂にアルミナが含有されていることにより接着部材１７０と基板１１０との熱膨張係数が近くなる。したがって、接着部材１７０の剥がれなどを抑制して接続強度を向上させることができる。接着部材１７０のフィラーの粒径は、例えば、１～１０μｍである。これにより、ＭＥＭＳ素子１５０が傾かずに安定して実装される。

ＭＥＭＳ素子１５０は、導電性のボンディングワイヤ１８０（配線導体）により電極パッド１１３と電気的に接続している。電極パッド１１３１につながっているボンディングワイヤ１８１は、複数本、ここでは２本のボンディングワイヤを含む。電極パッド１１３２につながっているボンディングワイヤ１８２は、複数本、ここでは同様に２本のボンディングワイヤを含む。ボンディングワイヤ１８０の材質は、特には限られないが、例えば、金（Au）である。

複数本のボンディングワイヤ１８０の接続は、例えば、キャピラリを有するワイヤボンダなどを利用して超音波圧着により各々行われる。ここでは、ボンディングワイヤ１８０と電極パッド１１３との接合がファーストボンディングであり、ＭＥＭＳ素子１５０との接合がセカンドボンディングである。これにより、ＭＥＭＳ素子１５０に対する加圧を低減させることができる。しかしながら、ファーストボンディングとセカンドボンディングの位置は入れ替えられてもよい。

外部接続パッド１１４（１１４１～１１４４）は、外部、例えば、モジュール用基板などに接合される外部電極である。ここでは、外部接続パッド１１４が基板底面の４隅にそれぞれ位置しているが、必要数が４より少ない場合には、適宜省略されてもよい。外部接続パッド１１４のうち少なくとも一部は、上述のように電極パッド１１３１、１１３２を介してＭＥＭＳ素子１５０につながっている。外部接続パッド１１４は、例えば、駆動回路に接続されて、所定の周波数の電圧信号が入力されることで、ＭＥＭＳ素子１５０が発振子とされてもよい。

基板１１０は、セラミック材料と、シリコンなどの半導体材料と、ガラスなどからなる。セラミック材料は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム焼結体、ムライト質焼結体又はガラス－セラミック焼結体などである。蓋体１２０は、導体金属からなり、枠状メタライズ層１１２に対して接合されることで収容部１１１を気密封止する。封止には、金すず（AuSn）又は銀ろうなどの導電性封止部材が用いられる。枠部１１０１はスルーホール１１５を有し、スルーホール１１５は、枠状メタライズ層１１２と電気的に接続している。また、スルーホール１１５は、基板１１０をｚ方向に貫通して、基板底面の外部接続パッド１１４のうちの一部、例えば、外部接続パッド１１４１、１１４２と接続している。蓋体１２０は、接地されることで収容部１１１内への外部ノイズの伝搬を抑制する。蓋体１２０は、導電性封止部材及び枠状メタライズ層１１２を介してスルーホール１１５に対して電気的に接続している。スルーホール１１５と接続している外部接続パッド１１４が接地されることで、蓋体１２０は接地状態とされる。なお、枠部１１０１は、スルーホール１１５の代わりに板状の導体板を有して、蓋体１２０と外部接続パッド１１４とを電気的に接続する経路の一部をなしていてもよい。

枠状メタライズ層１１２は、導体金属からなり、枠部１１０１の接合面に印刷形成される。
枠状メタライズ層１１２、電極パッド１１３及び外部接続パッド１１４などの導体層の少なくとも露出している表面は、ニッケル及び／又は金によるめっき層で被覆されていてもよい。例えば、露出面にニッケルめっきが１～２０μｍの厚みでなされ、このニッケルめっき層上に金めっき層が０．１～３．０μｍの厚みでなされる。これにより、表面の酸化腐食を抑制し、また、絶縁性の物質である基板１１０の上面に位置する枠状メタライズ層１１２と金属導体である蓋体１２０との接続を容易かつ強固なものとすることができる。また、金線であるボンディングワイヤ１８０と適切に接続し、低抵抗で信号を伝達することができる。

図２は、（ａ）圧電共振デバイス１の蓋体１２０を外した状態での平面図（平面図について、以下同じ）、及び（ｂ）この平面図における断面線ＡＡでの断面図である。

上述のように、２個の電極パッド１１３１、１１３２は、収容部１１１内で載置面１１１０のｘ方向について正の側の端部付近にｙ方向に並んで位置している。２本のボンディングワイヤ１８１ａ、１８１ｂは、それぞれ、ＭＥＭＳ素子１５０上の接続パッド１５１との接続点と電極パッド１１３１との接続点との間を略平行にほぼｘｚ面内でつないでいる。２本のボンディングワイヤ１８２ａ、１８２ｂは、ＭＥＭＳ素子１５０上の接続パッド１５２との接続点と電極パッド１１３２との接続点との間を略平行にほぼｘｚ面内でつないでいる。

平面視で電極パッド１１３１、１１３２と重なる位置には、それぞれ基部１１０２を貫通する貫通導体１１６１、１１６２がある。貫通導体１１６１、１１６２は、一端がそれぞれ電極パッド１１３１、１１３２とつながり、他の一端がそれぞれ外部接続パッド１１４１、１１４４につながっている。なお、貫通導体１１６１、１１６２は、ｚ方向にのみ延びているものに限られない。貫通導体１１６１、１１６２が基部１１０２内をｘｙ面に沿った方向にも延びて、例えば、電極パッド１１３１を外部接続パッド１１４２と接続していてもよい。

ＭＥＭＳ素子１５０は、上面（＋ｚ側の面）に接続パッド１５１、１５２（それぞれ第２の接続導体）と、共振部１５３とを備える。共振部１５３は、共振手段１５３１を有する。共振手段１５３１は、上面がＭＥＭＳ素子１５０の上面に露出され、ノードで支持されて、当該ノードを固定端とする所定のモードで振動可能となっている。共振手段１５３１は、後述のように、上面の側、すなわち＋ｚ側の上部電極と、底面に近い側、すなわち－ｚ側の下部電極とを有し、各電極がそれぞれ接続パッド１５１、１５２に電気的に接続している。ここでは、接続パッド１５１が配線１５４を介して上部電極に接続している。接続パッド１５２は、ＭＥＭＳ素子１５０の内部で下部電極に接続している。

接続パッド１５１、１５２は、ＭＥＭＳ素子１５０のｘ方向について正の側の縁付近、すなわち、共振部１５３に対して電極パッド１１３と同一の側に位置している。接続パッド１５１、１５２は、上述のように電極パッド１１３に接続されているボンディングワイヤ１８０のＭＥＭＳ素子１５０の側の接続端である。接続パッド１５１、１５２の最上面は、例えば、金（Au）であってもよい。接続パッド１５１は、ｙ方向について電極パッド１１３１と対応する位置にあり、２本のボンディングワイヤ１８１ａ、１８１ｂが接続されている。接続パッド１５２は、ｙ方向について電極パッド１１３２と対応する位置にあり、２本のボンディングワイヤ１８２ａ、１８２ｂが接続されている。接続パッド１５１、１５２におけるボンディングワイヤ１８０の各接続点は、ｘ方向についてほぼ同一の位置にある。これにより、合計４本のボンディングワイヤ１８０の長さはほぼ等しい。これにより、ＭＥＭＳ素子１５０の等価直列抵抗（ＥＳＲ）に係るボンディングワイヤ１８０の寄与（影響）を均一にすることができる。
ボンディングワイヤ１８０は、それぞれｘ方向に最短距離、すなわち直線で延びている必要はなく、若干の余裕があってもよい。また、ボンディングワイヤ１８０は、平面視でｘ方向に伸びる直線からｙ方向への若干のずれや曲がりがあってもよいが、必要以上に弛みなどを生じていない。ここでは、ボンディングワイヤ１８０がそれぞれ下方に垂れ下がってＭＥＭＳ素子１５０の上縁に接触せず、また、振動などで隣のボンディングワイヤ１８０と接触しないようになっているとよい。また、ボンディングワイヤ１８０は、蓋体１２０が枠状メタライズ層１１２に接合された状態で、いずれも当該蓋体１２０などに接触しない。

ここでは、共振部１５３は、ＭＥＭＳ素子１５０のｙ方向について中心付近に位置し、ｘ方向について接続パッド１５１、１５２よりも電極パッド１１３１、１１３２から遠い側にある。

ＭＥＭＳ素子１５０は、例えば、基体１００の長手方向であるｘ方向に沿った方向が長手方向となる長方形（平面視矩形状）であるが、これに限られない。また、共振部１５３の形状は、出力周波数などに応じて様々に変形し得るので、共振部１５３は、形状に応じた向きで基体１００に対して位置していてよい。ＭＥＭＳ素子１５０の上面における空きスペースには、例えば、製品のシリアル番号などの識別情報の記載がなされていてもよい。また、この空きスペースは、平面状であって、ＭＥＭＳ素子１５０を基体１００に対して載置する際に、移動のために吸着されるために利用されてもよい。このように空きスペースを吸着することで、共振部１５３を吸着せずにＭＥＭＳ素子１５０の載置が可能となるので、共振部１５３にごみが付着したり共振部１５３が損傷したりするおそれを低減させることができる。

接着部材１７０は、ＭＥＭＳ素子１５０の底面に接着しているだけではなく、平面視でＭＥＭＳ素子１５０の外縁よりも外側にはみ出して広がっている。接着部材１７０は、その弾性により製造時などにかかる応力などを吸収してＭＥＭＳ素子１５０の破損などを抑制する。なお、接着部材１７０は、ＭＥＭＳ素子１５０の底面全体に接着しているものに限られない。ＭＥＭＳ素子１５０の底面のうち一部には、接着部材１７０が接着していなくてもよい。

図３は、ＭＥＭＳ素子１５０をより詳しく説明する断面図である。ここでは、図２（ａ）における断面線ＢＢでの断面が示されている。

ＭＥＭＳ素子１５０は、ハンドリング層１５０１と、絶縁層１５０２と、ドープ層１５０３（下部電極）と、圧電層１５０４（圧電材料）と、上部電極１５０５などを有し、この順番で－ｚ側から＋ｚ側へ重なっている。

ハンドリング層１５０１は、シリコン基板（半導体基板）を含み、その下面が接着部材１７０により基板１１０の載置面１１１０に接着されている。接着部材１７０は、ハンドリング層１５０１の縁からはみ出してフィレット部分１７０ａとなっている。このフィレット部分１７０ａの上端位置は、ＭＥＭＳ素子１５０の側面、すなわちｘｙ面に垂直な面において、絶縁層１５０２の上端位置（ドープ層１５０３の下端位置）よりも低い位置、通常では、ハンドリング層１５０１の上端位置以下となっている。したがって、接着部材１７０は、ドープ層１５０３、圧電層１５０４及び上部電極１５０５とは接触せず、ＭＥＭＳ素子１５０の上面にも接触しない。

絶縁層１５０２は、二酸化ケイ素（SiO₂）層である。絶縁層１５０２の厚さは微小であってよい。この絶縁層１５０２は、共振部１５３の範囲で除去されている。ここでは、ハンドリング層１５０１と絶縁層１５０２をまとめて半導体基板とする。

ドープ層１５０３は、Ｐ型ドープがなされたシリコン層である。ここでのドープ量は、通常の半導体素子におけるドープ量よりはるかに多く、例えば、１～２桁大きい。これにより、ドープ層１５０３は、事実上導体として振る舞い、ＭＥＭＳ素子１５０の内部で接続パッド１５２とつながって下部電極として機能する。

ドープ層１５０３の一部は、ノード以外の部分で当該一部以外及び半導体基板から離隔しており、振動可能となっている。

圧電層１５０４は、物理的な形状変化と電気信号との間で対応関係を有する圧電材料による薄膜層である。ここでは、圧電層１５０４は、窒化アルミニウム（AlN）の薄膜層であり、上部電極１５０５とドープ層１５０３の間の印加電圧に応じて変形し、又は外部からの圧力などによる変形量に応じた電圧を上部電極１５０５とドープ層１５０３との間に生じさせる。

上部電極１５０５は、圧電層１５０４の上側に接して位置し、配線１５４を介して接続パッド１５１と電気的に接続している。上部電極１５０５は、例えば、アルミニウム（Al）層である。

このように、ドープ層１５０３、圧電層１５０４及び上部電極１５０５の積層構造は、絶縁層１５０２を有しない共振部１５３の範囲では、これらが下方のハンドリング層１５０１と離隔し、また、平面視で各層の周囲ともｘｙ面内で図示略のノード部分以外で離隔しており、共振手段１５３１をなす。これにより、この共振手段１５３１は、上部電極１５０５と下部電極であるドープ層１５０３（まとめて本実施形態の共振部の電極）との間への印加電圧パターンに応じて、又は共振手段１５３１の表面への外部からの圧力に応じて、共振周波数での振動を生じ得る。

共振手段１５３１の共振周波数は、圧電層１５０４の特性だけではなく、ドープ層１５０３及び上部電極１５０５のサイズ、すなわち面積及び厚さ、更に、周囲の図示略のノード部材など、各部の特性に依存する。その結果、共振周波数は、実装の状況に応じて設計値から多少のずれが生じ得る。圧電共振デバイス１では、実装後の共振手段１５３１に対し、例えば、露出された上面の上部電極１５０５をアルゴンレーザといったイオンレーザを用いて薄く削る処理を行うことで、所望の共振周波数に近づける調整が行われてもよい。

図４は、変形例１の圧電共振デバイス１ａについて説明する平面図である。
圧電共振デバイス１ａは、４つの電極パッド１１３１ａ、１１３１ｂ、１１３２ａ、１１３２ｂ（複数の組の複数の第１の接続導体）を備える。また、ＭＥＭＳ素子１５０ａは、４つの接続パッド１５１ａ、１５１ｂ、１５２ａ、１５２ｂ（複数の組の複数の第２の接続導体）を有する。接続パッド１５１ａ、１５１ｂ（ある組の複数の第２の接続導体）は、配線１５４ａを介して上部電極（組に対応する電極）に接続され、接続パッド１５２ａ、１５２ｂ（他の組の複数の第２の接続導体）は、ＭＥＭＳ素子１５０ａの内部で下部電極（他の組に対応する電極）に接続されている。

ボンディングワイヤ１８１ａは、電極パッド１１３１ａと接続パッド１５１ａとをつないでおり、ボンディングワイヤ１８１ｂは、電極パッド１１３１ｂと接続パッド１５１ｂとをつないでいる。また、ボンディングワイヤ１８２ａは、電極パッド１１３２ａと接続パッド１５２ａとをつないでおり、ボンディングワイヤ１８２ｂは、電極パッド１１３２ｂと接続パッド１５２ｂとをつないでいる。すなわち、ボンディングワイヤ１８０は、それぞれ、共振部１５３に対して同一の側に位置する電極パッド１１３と接続パッド１５１とをつないでいる。

接続パッド１５１ａ、１５２ａ及び電極パッド１１３１ａ、１１３２ａ（ある組の複数の第１の接続導体）は、圧電共振デバイス１ａの長手方向（ｘ方向）について略中央に位置する共振部１５３（共振手段１５３１）に対して＋ｘの側に位置し、接続パッド１５１ｂ、１５２ｂ及び電極パッド１１３１ｂ、１１３２ｂ（他の組の第１の接続導体）は、－ｘの側に位置している。

電極パッド１１３１ａは、貫通導体１１６１ａを介して外部接続パッド１１４１に接続され、電極パッド１１３２ａは、貫通導体１１６２ａを介して外部接続パッド１１４４に接続されている。電極パッド１１３１ｂは、導体１１６１ｂ（直下の外部接続パッド１１４２に接続していない）及び接続導体１１６４を介して外部接続パッド１１４１又は貫通導体１１６１ａに接続されている。導体１１６１ｂ及び接続導体１１６４は一体的であってもよい。電極パッド１１３２ｂは、導体１１６２ｂ（直下の外部接続パッド１１４３に接続していない）及び接続導体１１６３を介して貫通導体１１６２ａ又は外部接続パッド１１４４に接続されている。胴体１１６２ｂと接続導体１１６３は一体的であってもよい。外部接続パッド１１４１、１１４４にそれぞれ対応する駆動信号が入力されることで、駆動信号が並行してＭＥＭＳ素子１５０ａ（共振部１５３）に供給され、共振部１５３に駆動電圧が印加される。一方で、外部接続パッド１１４３は、スルーホール１１５に接続されており、接地されればよい。なお、接続導体１１６４を有さずに導体１１６１ｂが貫通導体として外部接続パッド１１４２に接続し、外部接続パッド１１４１、１１４２に対して同一の駆動信号が入力されてもよい。すなわち、電極パッド１１３１ａ、１１３１ｂの最終的な所定の接続先は、同一の駆動信号の発信源であってもよい。

その他、変形例１で説明していない各構成、構造や配置は、上記実施形態のものと同一であり、説明を省略する。

このように、変形例１の圧電共振デバイス１ａでは、接続パッド１５１ｂ、１５２ｂ、電極パッド１１３１ｂ、１１３２ｂ、及びボンディングワイヤ１８１ｂ、１８２ｂは、接続パッド１５１ａ、１５２ａ及び電極パッド１１３１ａ、１１３２ａ及びボンディングワイヤ１８１ａ、１８２ａとｘ方向について対称に位置している。言い換えると、接続パッド１５１ｂ、１５２ｂ、電極パッド１１３１ｂ、１１３２ｂ（第１の接続導体及び第２の接続導体の一部）は、共振部１５３に対して接続パッド１５１ａ、１５２ａ、電極パッド１１３１ａ、１１３２ａ（一部以外の残り）と反対側（異なる側）に位置している。このように同一用途の配線が大きく異なる位置にあることで、２本の配線が同時又は近いタイミングで劣化、切断されて正常に動作しなくなることを抑制することができる。

図５は、変形例２の圧電共振デバイス１ｃを示す平面図である。
圧電共振デバイス１ｃでは、ＭＥＭＳ素子１５０ｃの接続パッド１５１ａ、１５２ｂは、配線１５４ｃを介して上部電極に接続され、接続パッド１５２ａ、１５１ｂは、下部電極に接続されている。貫通導体１１６２ａ又は外部接続パッド１１４４と導体１１６１ｂとの間が基部１１０２内に位置する接続導体１１６３ｃによりつながれている。貫通導体１１６１ａ又は外部接続パッド１１４１と導体１１６２ｂとの間が基部１１０２内に位置する接続導体１１６４ｃによりつながれている。接続導体１１６３ｃ、１１６４ｃは、平面視で交差するが、基部１１０２内で接触せず離隔している。

電極パッド１１３２ａ、１１３１ｂにつながる外部接続パッド１１４４及び電極パッド１１３１ａ、１１３２ｂにつながる外部接続パッド１１４１にそれぞれ対応する駆動信号が入力されることで、駆動信号がＭＥＭＳ素子１５０ｃ（共振部１５３）に対して並行に供給され、共振部１５３に対して駆動電圧が印加される。スルーホール１１５につながる外部接続パッド１１４３は接地されればよい。あるいは、接続導体１１６３ｃを有する代わりに導体１１６１ｂが基部１１０２を貫通して外部接続パッド１１４２に接続しており、外部接続パッド１１４２、１１４４に同一の駆動信号が同期して入力されてもよい。

その他この変形例２について説明していない構成や構造は、変形例１の構成や構造と同一であり、説明を省略する。

このように、同一の駆動信号に係るボンディングワイヤ１８１ａ、１８２ｂが共振部１５３の中心に対して略対称に位置し、ボンディングワイヤ１８１ｂ、１８２ａが共振部１５３の中心に対して略対称に位置することで、圧電共振デバイス１ｃに対して加わる力に対する対応する２本のボンディングワイヤ１８０への影響を異ならせ、２本同時又は近いタイミングで劣化、切断されて正常に動作しなくなるのをより効果的に抑制する。

図６は、変形例３の圧電共振デバイス１ｄを示す平面図である。
上記実施の形態及び各変形例では、ボンディングワイヤ１８０の長さが略均一であるものとして説明したが、同一信号を送受信するボンディングワイヤ１８１ｄ、１８２ｅの長さやボンディングワイヤ１８１ｅ、１８２ｄの長さのうち少なくとも一部が異なるものであってもよい。ここでは、ボンディングワイヤ１８１ｅ、１８２ｅは、それぞれボンディングワイヤ１８１ｄ、１８２ｄよりも長い。その他の構成は、変形例２の圧電共振デバイス１ｃと同一であり、同一の符号で示すこととして説明を省略する。

ＭＥＭＳ素子１５０ｃ（共振部１５３）やＭＥＭＳ素子１５０ｃからの信号の出力先がボンディングワイヤ１８０の長さの違いによる信号の同期ずれなどにより悪影響を受けるものではない場合には、異なる長さのボンディングワイヤ１８０とすることで、熱や圧力などに対する影響の受け方を異ならせることができる。これにより、対となる２本のボンディングワイヤ１８０が同時又は近いタイミングで劣化、切断されて正常に動作しなくなるのを抑制する。

以上のように、本実施形態の圧電共振デバイス１は、外部接続パッド１１４１（又は外部接続パッド１１４４）に接続する電極パッド１１３１（外部接続パッド１１４４に対応して電極パッド１１３２。以下同じ）を有する基体１００と、上部電極１５０５及び下部電極であるドープ層１５０３を有する共振部１５３と上記各電極に接続されている接続パッド１５１（接続パッド１５２）とを有するＭＥＭＳ素子１５０と、電極パッド１１３と接続パッド１５１（接続パッド１５２）とを接続する複数本のボンディングワイヤ１８１（ボンディングワイヤ１８２）と、を備える。
このように、電極パッドと接続パッドとの間の１つの信号の接続に対し、複数本のボンディングワイヤによる接続を行うことで、温度変動が大きかったり、大きな力が加わりやすかったりといった条件の厳しい状況で用いられる圧電共振デバイス１において比較的弱い配線部分の劣化や切断による故障の早期発生を抑制することができる。よって、この圧電共振デバイス１では、従来よりも耐久性を向上させることができる。

また、圧電共振デバイス１ａのように、ＭＥＭＳ素子１５０ａは、複数本のボンディングワイヤ１８１ａ、１８１ｂ（１８２ａ、１８２ｂ）が各々接続されている複数の接続パッド１５１ａ、１５１ｂ（１５２ａ、１５２ｂ）を備えていてもよい。同一信号に係る複数本のボンディングワイヤをＭＥＭＳ素子１５０ａの異なる接続パッドに接合させることで、あるボンディングワイヤやその接続点にかかる熱や力の影響が大きく、劣化、切断されやすい使用状況であっても、他のボンディングワイヤをこれよりも長く維持させやすくする。これにより、圧電共振デバイス１の耐久性をより安定して従来よりも向上させることができる。

また、圧電共振デバイス１ａのように、基体１００は、複数本のボンディングワイヤ１８１ａ、１８１ｂ（１８２ａ、１８２ｂ）が各々接続されている複数の電極パッド１１３１ａ、１１３１ｂ（１１３２ａ、１１３２ｂ）を備えていてもよい。接続パッドの場合と同様に、同一信号に係る複数本のボンディングワイヤを異なる電極パッドに接合させることで、あるボンディングワイヤやその接続点にかかる熱や力の影響が大きく、劣化、切断されやすい使用状況であっても、他のボンディングワイヤの接続状態をこれよりも長く維持させやすくする。これにより、圧電共振デバイス１の耐久性をより安定して従来よりも向上させることができる。

また、複数の電極パッド１１３１ａ、１１３１ｂ（１１３２ａ、１１３２ｂ）及び複数の接続パッド１５１ａ、１５１ｂ（１５２ａ、１５２ｂ）は、それぞれ一部（例えば、電極パッド１１３１ｂ及び接続パッド１５１ｂ）が共振部１５３に対して当該一部以外の残り（電極パッド１１３１ａ及び接続パッド１５１ａ）とは異なる側に位置し、複数本のボンディングワイヤ１８１ａ、１８１ｂは、共振部１５３に対して同一の側にある接続パッド１５１ａ（接続パッド１５２ａ）と電極パッド１１３１ａ（電極パッド１１３２ａ）、及び接続パッド１５１ｂ（接続パッド１５２ｂ）と電極パッド１１３１ｂ（電極パッド１１３２ｂ）を接続していてもよい。
電極パッドと接続パッドをボンディングワイヤの数に合わせて同数備え、共振部１５３に対して同一の側にあるもの同士をボンディングワイヤで接続することで、当該ボンディングワイヤやその接続点の劣化に係る条件をより大きく異ならせやすくする。これにより、圧電共振デバイス１ａなどでは、使用による劣化に伴い一部のボンディングワイヤの切断などが生じても、他のボンディングワイヤが正常に電極パッドと接続パッドの間を引き続きつないでいる状態を維持しやすくすることで、より故障しづらくして、耐久性を高めることができる。

また、圧電共振デバイス１ａなどのように、複数の電極パッド１１３１ａ、１１３１ｂ（１１３２ａ、１１３２ｂ）と、複数の接続パッド１５１ａ、１５１ｂ（１５２ａ、１５２ｂ）と、複数のボンディングワイヤ１８１（１８２）と、を含む組を複数備え、複数のボンディングワイヤ１８１（１８２）は、同じ組の対応する電極（上部電極１５０５又はドープ層１５０３）につながっている。
すなわち、電極が複数ある場合には、圧電共振デバイス１ａなどは、当該電極の数に応じた数の電極パッド、接続パッド及びボンディングワイヤの組を有していてよい。これにより、圧電共振デバイス１ａなどでは、全ての配線についてより耐久性を高め、より長く正常な動作を維持させることが可能になる。

また、複数本のボンディングワイヤ１８０の長さが等しくてもよい。これにより、ＭＥＭＳ素子１５０の等価直列抵抗に係るボンディングワイヤ１８０の寄与（影響）を均一にすることができる。また、複数に分岐する信号が正確に同期する必要がある場合などに、問題の発生を抑制することができる。また、同一長さで画一的にボンディングワイヤ１８０の接合を行うことができる。

他方で、複数本のボンディングワイヤ１８０のうち少なくとも一部の長さが当該一部以外の長さと異なっていてもよい。異なる長さであれば、各ボンディングワイヤ１８０に対する影響の出方も異なるものとなり得るので、短期間の使用で全てのボンディングワイヤ１８０が劣化、切断されて故障するのを抑制し得る。

また、電極パッド１１３及び接続パッド１５１、１５２の少なくとも表面は金であってもよい。これにより、腐食反応を抑制し、かつ抵抗損失などを抑制して、確実に適正な信号を伝送することができる。

また、圧電共振デバイス１は、ＭＥＭＳ素子１５０を基体１００に接着している接着部材１７０を備える。ＭＥＭＳ素子１５０は、ハンドリング層１５０１、ドープ層１５０３、圧電層１５０４及び上部電極１５０５などを有し、基体１００の側から上方に向けてこの順番で重なっている。接着部材１７０は、ＭＥＭＳ素子１５０の側面における上端位置が、ドープ層１５０３の下端位置よりも低い位置にある。すなわち、接着部材１７０がＭＥＭＳ素子１５０の下面からはみ出て生じたフィレット部分１７０ａは、ＭＥＭＳ素子１５０のうち積層構造の上方に位置する導体部分及び圧電層１５０４に接触しなければよい。これにより、短絡などのトラブルを生じさせにくい範囲でＭＥＭＳ素子１５０の載置面１１１０への接合をより確実に行い、また、共振周波数の更なるずれを抑制することができる。また、接着部材１７０（エポキシ系樹脂）中にナトリウム原子など（金属粒子）が含まれている場合に、この金属粒子がドープ層１５０３に入り込んで導電率を変動させないようにすることができる。

なお、上記実施の形態は例示であって、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、蓋体１２０で収容部１１１が密閉されて、ＭＥＭＳ素子１５０が発振子として用いられる場合について説明したが、外部接続パッドが所定の検出回路に接続されて、加速度などを検出する検出部として利用されてもよい。また、ＭＥＭＳ素子１５０の共振部１５３に直接又は所定の被膜などを介して物質などが接触、堆積可能であり、検出回路などにより接触頻度や堆積重量などを検出可能な検出部であってもよい。例えば、ＭＥＭＳ素子１５０をガスセンサとして使用する場合には、ＭＥＭＳ素子１５０を測定対象エリア内に配置する前に共振周波数を測定しておく。これが、検出対象のガスがない状態における共振周波数、すなわち、参照周波数となる。その後、測定対象エリア内にＭＥＭＳ素子１５０を配置してＭＥＭＳ素子１５０の共振周波数を測定し、この共振周波数を上記参照周波数と比較することで、検出対象ガスの有無を判断することができる。

また、上記の各変形例では、対応するボンディングワイヤ１８０、接続パッド１５１、１５２や電極パッド１１３１、１１３２などは、共振部１５３に対して反対側に位置するものとして説明したが、異なる位置関係、例えば、共振部１５３に対して９０度異なる方向に位置していてもよい。

また、上記実施の形態では、ボンディングワイヤ１８０が接続される接続パッドと電極パッドの数が等しいものとして説明したが、これに限られない。例えば、共通の接続パッド１５１、１５２から異なる電極パッドに接続されるなどであってもよい。

また、共通の接続パッドと電極パッドの間をつなぐボンディングワイヤ１８０は、必ずしも平行である必要はない。また、つなぐ位置に合わせて接続パッド及び／又は電極パッドの形状が適宜定められてもよい。

また、同組の接続パッドと電極パッドとは、必ずしも共振部１５３に対して同一の側に位置していなくてもよい。例えば、単一の接続パッドから、共振部１５３に対して９０度異なる側に位置する２つの電極パッドに対してそれぞれボンディングワイヤ１８０が伸びていてもよい。

また、上記実施の形態では、同一の電極や外部接続パッドに接続されるボンディングワイヤ１８０は２本であるものとして説明したが、これに限られない。３本以上であってもよい。また、上部電極１５０５につながるボンディングワイヤ１８０の本数と下部電極（ドープ層１５０３）につながるボンディングワイヤ１８０の本数とが異なっていてもよい。

また、上記実施の形態では、上部電極１５０５とドープ層１５０３にそれぞれつながる２組のボンディングワイヤについて説明したが、信号を伝える電極が３個以上ある場合には、各電極についてそれぞれ複数のボンディングワイヤ１８０を備えていてよい。

また、上記実施の形態では、ＭＥＭＳ素子１５０の接続パッド１５１、１５２と電極パッド１１３１、１１３２との接続をボンディングワイヤ１８０により行ったが、これに限らず、導電性の配線部材全般が利用されてよい。

また、平面視でＭＥＭＳ素子１５０の外縁よりも外側に位置する接着部材１７０は、ＭＥＭＳ素子１５０の側面に接着していなくてもよい。あるいは、接着部材１７０がＭＥＭＳ素子１５０の外縁の一部又は全体よりも外側に広がっていなくてもよい。

また、上部電極１５０５の上面に保護層を有していてもよい。これにより、上部電極１５０５が酸化し、又は削れることを抑えることができる。保護層は、例えば、ＡｌＮであってもよい。

また、上部電極１５０５の最上面が金（Au）であってもよい。反対に、接続パッド１５１、１５２や電極パッド１１３１、１１３２の最上面（表面）が金ではなくてもよい。
その他、上記実施の形態で示した具体的な構成、位置関係や材質などは、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載した発明の範囲とその均等の範囲を含む。

１、１ａ、１ｃ、１ｄ 圧電共振デバイス
１００ 基体
１１０ 基板
１１０１ 枠部
１１０２ 基部
１１１ 収容部
１１１０ 載置面
１１２ 枠状メタライズ層
１１３ 電極パッド
１１４ 外部接続パッド
１１５ スルーホール
１２０ 蓋体
１５０、１５０ａ、１５０ｃ ＭＥＭＳ素子
１５０１ ハンドリング層
１５０２ 絶縁層
１５０３ ドープ層
１５０４ 圧電層
１５０５ 上部電極
１５１、１５２、１５１ａ、１５１ｂ、１５２ａ、１５２ｂ 接続パッド
１５３ 共振部
１５３１ 共振手段
１５４、１５４ａ、１５４ｃ 配線
１７０ 接着部材
１７０ａ フィレット部分
１８０、１８１、１８２、１８１ａ、１８１ｂ、１８２ａ、１８２ｂ、１８１ｄ、１８１ｅ、１８２ｄ、１８２ｅ ボンディングワイヤ
１１３１、１１３２、１１３１ａ、１１３２ａ、１１３１ｂ、１１３２ｂ 電極パッド
１１４１～１１４４ 外部接続パッド
１１６１、１１６１ａ、１１６２、１１６２ａ 貫通導体
１１６１ｂ、１１６２ｂ 導体
１１６３、１１６３ｃ、１１６４、１１６４ｃ 接続導体

Claims (9)

1. 所定の接続先を持つ第１の接続導体を有する基体と、
   電極を有する共振部と、前記電極に接続されている第２の接続導体とを有するＭＥＭＳ素子と、
   前記第１の接続導体と前記第２の接続導体とを接続する複数本の配線導体と、
   を備える圧電共振デバイス。
2. 前記ＭＥＭＳ素子は、前記複数本の配線導体が各々接続されている複数の前記第２の接続導体を有する、
   請求項１記載の圧電共振デバイス。
3. 前記基体は、前記複数本の配線導体が各々接続されている複数の前記第１の接続導体を有する、
   請求項１又は２記載の圧電共振デバイス。
4. 前記基体は、前記複数本の配線導体が各々接続されている複数の前記第１の接続導体を有し、
   前記複数の第１の接続導体及び前記複数の第２の接続導体は、それぞれ一部が前記共振部に対して当該一部以外の残りとは異なる側に位置し、
   前記複数本の配線導体は、前記共振部に対して同一の側にある前記第１の接続導体と前記第２の接続導体とを接続している、
   請求項２記載の圧電共振デバイス。
5. 前記基体は、前記複数本の配線導体が各々接続されている複数の前記第１の接続導体を有し、
   前記複数の第１の接続導体と、前記複数の第２の接続導体と、前記複数の配線導体と、を含む組を複数備え、
   前記複数の第２の接続導体は、前記組にそれぞれ対応する前記電極につながっている、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の圧電共振デバイス。
6. 前記複数本の配線導体の長さが等しい、請求項１～５のいずれか一項に記載の圧電共振デバイス。
7. 前記複数本の配線導体のうち少なくとも一部の長さが当該一部以外の長さと異なる、請求項１～５のいずれか一項に記載の圧電共振デバイス。
8. 前記第１の接続導体及び前記第２の接続導体の少なくとも表面は金である、請求項１～７のいずれか一項に記載の圧電共振デバイス。
9. 前記ＭＥＭＳ素子を前記基体に接着している接着部材を備え、
   前記ＭＥＭＳ素子は、半導体基板、下部電極、圧電材料及び上部電極を有し、前記基体の側から上方に向けてこの順番で重なっており、
   前記接着部材は、前記ＭＥＭＳ素子の側面における上端位置が、前記下部電極の下端位置よりも低い位置にある、
   請求項１～８のいずれか一項に記載の圧電共振デバイス。

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