JP2023111184A - 振動素子、振動デバイスおよび振動デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱応力の低減を図ることができる振動素子、振動デバイスおよび振動デバイスの製造方法を提供すること。【解決手段】振動部を含む圧電基板と、振動部を挟んで前記圧電基板に配置されている第１、第２励振電極と、圧電基板に配置され第１、第２励振電極と電気的に接続されている第１、第２接続電極と、を有し、第１、第２接続電極がそれぞれ搭載基板に接合される振動素子であって、第１接続電極は、第１接着材と、第１接着材に覆われている少なくとも１つの第１バンプを含む第１バンプ群と、を備えている第１接合部材を介して搭載基板に接合され、第２接続電極は、第２接着材と、第２接着材に覆われている少なくとも１つの第２バンプを含む第２バンプ群と、を備えている第２接合部材を介して搭載基板に接合され、第１、第２接合部材が並ぶ方向に沿った振動部の幅をＬ１とし、第１、第２バンプの最大離間距離をＬ２としたとき、Ｌ１≧Ｌ２である。【選択図】図３

Description

本発明は、振動素子、振動デバイスおよび振動デバイスの製造方法に関する。

例えば、特許文献１には、絶縁基板と水晶振動素子とが一対の導電性接着材を介して機械的および電気的に接合されている振動子が記載されている。また、この振動子では、一対の導電性接着材の間に一対の金属バンプが配置されており、この金属バンプによって絶縁基板と水晶振動素子との間に所定のスペースが確保されている。そのため、導電性接着材の潰れが生じず、水晶振動素子を絶縁基板上に安定的に搭載することができる。

特開２００５－２４４６３８号公報

しかしながら、特許文献１の振動子では、一対の導電性接着材の間に一対の金属バンプが配置されているため、一対の導電性接着材が大きく離間してしまう。そのため、水晶振動素子に絶縁基板との線膨張係数差に起因する熱応力が加わり易くなり、例えば、ヒステリシス等の振動特性に影響するという課題があった。

本発明の振動素子は、振動部を含む圧電基板と、前記振動部を挟んで前記圧電基板に配置されている第１励振電極および第２励振電極と、前記圧電基板に配置され前記第１励振電極と電気的に接続されている第１接続電極と、前記圧電基板に配置され前記第２励振電極と電気的に接続されている第２接続電極と、を有し、前記第１接続電極および前記第２接続電極がそれぞれ搭載基板に接合される振動素子であって、
前記第１接続電極は、第１接着材と、前記第１接着材に覆われている少なくとも１つの第１バンプを含む第１バンプ群と、を備えている第１接合部材を介して前記搭載基板に接合され、
前記第２接続電極は、第２接着材と、前記第２接着材に覆われている少なくとも１つの第２バンプを含む第２バンプ群と、を備えている第２接合部材を介して前記搭載基板に接合され、
前記第１接合部材と前記第２接合部材とが並ぶ方向に沿った前記振動部の幅をＬ１とし、前記第１バンプと前記第２バンプとの最大離間距離をＬ２としたとき、Ｌ１≧Ｌ２である。

本発明の振動デバイスは、振動部を含む圧電基板と、前記振動部を挟んで前記圧電基板に配置されている第１励振電極および第２励振電極と、前記圧電基板に配置され前記第１励振電極と電気的に接続されている第１接続電極と、前記圧電基板に配置され前記第２励振電極と電気的に接続されている第２接続電極と、を有している振動素子と、
前記振動素子が搭載されている搭載基板と、
前記第１接続電極と前記搭載基板を接合し、第１接着材と、前記第１接着材に覆われている少なくとも１つの第１バンプを含む第１バンプ群と、を備えている第１接合部材と、
前記第２接続電極と前記搭載基板を接合し、第２接着材と、前記第２接着材に覆われている少なくとも１つの第２バンプを含む第２バンプ群と、を備えている第２接合部材と、を有し、
前記第１接合部材と前記第２接合部材とが並ぶ方向に沿った前記振動部の幅をＬ１とし、前記第１バンプと前記第２バンプとの最大離間距離をＬ２としたとき、Ｌ１≧Ｌ２である。

本発明の振動デバイスの製造方法は、搭載基板に少なくとも１つの第１バンプを含む第１バンプ群および少なくとも１つの第２バンプを含む第２バンプ群を形成するバンプ形成工程と、
前記第１バンプ群を覆うように第１接着材を塗布して第１接合部材を形成し、前記第２バンプ群を覆うように第２接着材を塗布して第２接合部材を形成する接着材塗布工程と、
振動部を含む圧電基板と、前記振動部を挟んで前記圧電基板に配置されている第１励振電極および第２励振電極と、前記圧電基板に配置され前記第１励振電極と電気的に接続されている第１接続電極と、前記圧電基板に配置され前記第２励振電極と電気的に接続されている第２接続電極と、を有している振動素子を準備し、前記第１接合部材を介して前記第１接続電極を前記搭載基板に接合し、前記第２接合部材を介して前記第２接続電極を前記搭載基板に接合する振動素子接合工程と、を含み、
前記第１接合部材と前記第２接合部材とが並ぶ方向に沿った前記振動部の幅をＬ１とし、前記第１バンプと前記第２バンプとの最大離間距離をＬ２としたとき、Ｌ１≧Ｌ２である。

第１実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 図１に示す振動デバイスの平面図である。 第１接合部材および第２接合部材を示す縦断面図である。 第１接合部材および第２接合部材を示す横断面図である。 第１接合部材および第２接合部材の変形例を示す横断面図である。 第１接合部材および第２接合部材の変形例を示す横断面図である。 第１接合部材および第２接合部材の変形例を示す横断面図である。 第１接合部材および第２接合部材の変形例を示す横断面図である。 第１接合部材および第２接合部材の変形例を示す横断面図である。 第１接合部材および第２接合部材の変形例を示す断面図である。 振動素子の変形例を示す平面図である。 振動デバイスの製造工程を示すフローチャートである。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 第２実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 第３実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 図１９に示す振動デバイスの平面図である。

以下、本発明の振動素子、振動デバイスおよび振動デバイスの製造方法の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

＜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、図１に示す振動デバイスの平面図である。図３は、第１接合部材および第２接合部材を示す縦断面図である。図４は、第１接合部材および第２接合部材を示す横断面図である。図５ないし図９は、それぞれ、第１接合部材および第２接合部材の変形例を示す横断面図である。図１０は、第１接合部材および第２接合部材の変形例を示す断面図である。図１１は、振動素子の変形例を示す平面図である。図１２は、振動デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１３ないし図１７は、それぞれ、振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。

なお、説明の便宜上、各図には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。また、以下では、Ｘ軸方向に沿う方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸方向に沿う方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸方向に沿う方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、各軸の矢印側を「プラス側」、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｚ軸方向プラス側を「上」とも言い、Ｚ軸方向マイナス側を「下」とも言う。

図１に示す振動デバイス１００は、発振器であり、振動素子１と、振動素子１を発振させる発振回路８０を含む回路素子８と、振動素子１および回路素子８を収容するパッケージ９と、を有している。パッケージ９は、上面に開口する凹部９１１を備える搭載基板としてのベース９１と、凹部９１１の開口を塞ぐようにベース９１の上面に接合部材９３を介して接合されている板状のリッド９２と、を有している。パッケージ９の内側には、凹部９１１によって気密な内部空間Ｓが形成され、この内部空間Ｓに振動素子１および回路素子８がそれぞれ収容されている。

例えば、ベース９１は、アルミナ等のセラミックスで構成され、リッド９２は、コバール等の金属材料で構成されている。これにより、機械的強度に優れるパッケージ９となる。また、これらの線膨張係数差を小さく抑えることができ、熱応力の発生を抑制することができる。ただし、ベース９１およびリッド９２の構成材料としては、それぞれ、特に限定されない。また、内部空間Ｓは、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、粘性抵抗が減少して振動素子１の振動特性が向上する。ただし、内部空間Ｓの雰囲気は、特に限定されない。

凹部９１１は、ベース９１の上面に開口する第１凹部９１１ａと、第１凹部９１１ａの底面に開口し、第１凹部９１１ａよりも小さい第２凹部９１１ｂと、第２凹部９１１ｂの底面に開口し、第２凹部９１１ｂよりも小さい第３凹部９１１ｃと、を有している。そして、第３凹部９１１ｃの底面に回路素子８が配置されており、第１凹部９１１ａの底面に振動素子１が配置されている。

また、第２凹部９１１ｂの底面には、ボンディングワイヤーＢＷ１を介して回路素子８と電気的に接続されている複数の内部端子９５１が配置され、第１凹部９１１ａの底面には、導電性の第１、第２接合部材６、７を介して振動素子１と電気的に接続されている一対の内部端子９５２、９５３が配置され、ベース９１の下面には複数の外部端子９５４が配置されている。複数の内部端子９５１は、図示しない内部配線を介して内部端子９５２、９５３および外部端子９５４に電気的に接続されている。これにより、振動素子１と回路素子８とが電気的に接続され、回路素子８と外部端子９５４とが電気的に接続された状態となる。

図２に示すように、振動素子１は、圧電基板１１と、圧電基板１１の表面に配置されている電極パターンと、を有している。なお、振動素子１は、後述するように、Ｘ軸方向マイナス側の端部においてベース９１に接合されているため、以下では、Ｘ軸方向マイナス側の端部を基端部とも言い、Ｘ軸方向プラス側の端部を先端部とも言う。

圧電基板１１は、ＡＴカットの水晶基板である。圧電基板１１は、板状をなし、表裏関係にある上面および下面を有している。また、圧電基板１１は、厚さ方向つまりＺ軸方向からの平面視において（以下、単に「平面視」とも言う。）、Ｘ軸方向を長手方向とし、Ｙ軸方向を短手方向とした略長方形状となっている。また、圧電基板１１は、平面視で略長方形状の振動部１１１を含む。

電極パターンは、上面に配置されている励振電極としての第１励振電極１２１、下面に第１励振電極１２１と対向して配置されている励振電極としての第２励振電極１２２と、下面に配置されている第１接続電極１２３および第２接続電極１２４と、第１励振電極１２１と第１接続電極１２３とを接続している第１引出電極１２５と、第２励振電極１２２と第２接続電極１２４とを接続している第２引出電極１２６と、を有している。第１、第２接続電極１２３、１２４は、圧電基板１１の基端部にＹ軸方向に並んで配置されている。

第１励振電極１２１および第２励振電極１２２は、振動部１１１を挟んで配置されている。換言すると、振動部１１１は、第１励振電極１２１および第２励振電極１２２の両方と平面視で重なる位置に設けられている。振動部１１１は、第１励振電極１２１および第２励振電極１２２の間に印加される電圧により、厚み滑り振動をなす。

以上、振動素子１について説明したが、その構成は、特に限定されない。例えば、圧電基板１１の平面視形状は、矩形に限定されず、円形、楕円形、半円形、その他の多角形であってもよい。また、圧電基板１１の外縁部を研削するベベル加工や、圧電基板１１の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、メサあるいは逆メサが形成されていてもよい。また、振動素子１として、ＡＴカット水晶振動素子ではなく、ＳＣカット水晶振動素子、ＢＴカット水晶振動素子、音叉型水晶振動素子、弾性表面波共振子、その他の圧電振動素子、ＭＥＭＳ共振素子等を用いてもよい。

このような構成の振動素子１は、第１接合部材６および第２接合部材７を介してベース９１に接合されている。第１接合部材６および第２接合部材７は、Ｙ軸方向に並んで配置されている。また、図３に示すように、第１接合部材６は、内部端子９５２と第１接続電極１２３との間に位置し、これらを電気的に接続している。一方、第２接合部材７は、内部端子９５３と第２接続電極１２４との間に位置し、これらを電気的に接続している。これにより、第１、第２接合部材６、７によって振動素子１とベース９１とが機械的に接合されると共に、振動素子１と回路素子８とが電気的に接続される。

第１接合部材６は、第１接着材６１と、第１接着材６１に覆われている第１バンプ群６２と、を有している。また、第１バンプ群６２には複数の第１バンプ６２１が含まれている。同様に、第２接合部材７は、第２接着材７１と、第２接着材７１に覆われている第２バンプ群７２と、を有している。また、第２バンプ群７２には複数の第２バンプ７２１が含まれている。

第１接着材６１は、導電性を有し、内部端子９５１と第１接続電極１２３とを機械的に接合すると共に、電気的に接続している。同様に、第２接着材７１は、導電性を有し、内部端子９５２と第２接続電極１２４とを機械的に接合すると共に、電気的に接続している。これにより、ベース９１と振動素子１との電気的な接続を容易に行うことができる。このような第１、第２接着材６１、７１としては、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系の各種樹脂接着材に、金属粒子等の導電性フィラーが含有された接着材を用いることができる。これにより、第１接着材６１および第２接着材７１の構成が簡単となる。

各第１バンプ６２１は、第１接着材６１内に埋設されている。また、各第２バンプ７２１は、第２接着材７１内に埋設されている。これら各第１バンプ６２１および各第２バンプ７２１は、それぞれ、硬質であり、ベース９１と振動素子１との間に所定の間隔Ｄを確保するスペーサーとしての機能を有する。そのため、ベース９１に振動素子１を搭載する際に、第１接着材６１および第２接着材７１の想定以上の潰れが規制され、第１接着材６１および第２接着材７１の径の広がりを抑制することができると共に、径を容易に制御することができる。このように、第１接着材６１および第２接着材７１を小径でかつ所定の大きさに制御することができるため、第１接合部材６と第２接合部材７との接触を防ぎつつ、これらをより接近させて配置することができる。そのため、振動素子１とベース９１との線膨張係数差に起因して振動素子１に加わる熱応力を小さく抑えることができる。その結果、例えば、ヒステリシス等、振動特性の低下を効果的に抑制することができる。

特に、各第１バンプ６２１を第１接着材６１内に埋設することにより、第１接着材６１の塗布量を少なくすることができる。そのため、第１接着材６１の濡れ広がりが抑制され、第１接着材６１の径をより小さくすることができる。また、各第１バンプ６２１との表面張力によって第１接着材６１の濡れ広がりが抑制され、第１接着材６１の径をより小さくすることができる。つまり、各第１バンプ６２１は、上述したスペーサーとしての機能に加えて、第１接着材６１の濡れ広がりを抑制するアンカーとしての機能を併せて有している。

第２バンプ７２１についても同様である。つまり、各第２バンプ７２１を第２接着材７１内に埋設することにより、第２接着材７１の塗布量を少なくすることができる。そのため、第２接着材７１の濡れ広がりが抑制され、第２接着材７１の径をより小さくすることができる。また、各第２バンプ７２１との表面張力によって第２接着材７１の濡れ広がりが抑制され、第２接着材７１の径をより小さくすることができる。つまり、各第２バンプ７２１は、上述したスペーサーとしての機能に加えて、第２接着材７１の濡れ広がりを抑制するアンカーとしての機能を併せて有している。

ここで、第１バンプ群６２が有する第１バンプ６２１の数および第２バンプ群７２が有する第２バンプ７２１の数としては、それぞれ、特に限定されないが、複数すなわち２つ以上であることが好ましい。これにより、第１、第２バンプ群６２、７２の強度を高めることができ、前述したスペーサーとしての機能をより確実に発揮することができる。第１、第２バンプ６２１、７２１の上限数としては、特に限定されないが、それぞれ、１０個以下であることが好ましく、５つ以下であることがより好ましい。これにより、第１、第２接合部材６、７の過度な大径化を抑制することができる。

なお、本実施形態では、図４に示すように、第１バンプ６２１および第２バンプ７２１がそれぞれ略正方形状に並んで４つ配置されている。これにより、第１バンプ６２１および第２バンプ７２１の数および配置が好適となり、第１、第２接合部材６、７を十分に小さい径に抑えつつ、上述したスペーサーとしての機能およびアンカーとしての機能をそれぞれ十分に発揮することができる。ただし、第１バンプ６２１および第２バンプ７２１の数および配置は、特に限定されず、振動素子１の大きさ、第１、第２接続電極１２３、１２４の配置等によって適宜設定することができる。例えば、第１バンプ６２１および第２バンプ７２１は、それぞれ、図５に示すように、さらに中心に１つを加えてもよいし、図６に示すように、略正三角形状に並んで３つ配置されていてもよいし、図７に示すように、Ｘ軸方向に並んで２つ配置されていてもよいし、図８に示すように、Ｙ軸方向に並んで２つ配置されていてもよいし、図９に示すように、１つだけが配置されていてもよい。また、第１バンプ６２１と第２バンプ７２１とでその数や配置が異なっていてもよい。

各第１バンプ６２１は、第１接着材６１よりも硬く、各第２バンプ７２１は、第２接着材７１よりも硬い。つまり、各第１バンプ６２１は、第１接着材６１よりも高いヤング率を有し、各第２バンプ７２１は、第２接着材７１よりも高いヤング率を有している。特に、本実施形態では、各第１、第２バンプ６２１、７２１は、それぞれ、金属バンプで構成されている。これにより、各第１、第２バンプ６２１、７２１が十分に硬質となり、前述したスペーサーとしての機能をより確実に発揮することができる。なお、各第１、第２バンプ６２１、７２１は、例えば、ワイヤーボンディング技術を用いたスタッドバンプ、めっきバンプ等で構成されている。ただし、各第１、第２バンプ６２１、７２１の構成材料や形成方法としては、それぞれ、特に限定されない。

また、図３に示すように、各第１バンプ６２１は、複数のバンプ６２１ａが積み重なって構成されている。このような構成によれば、積み重ねるバンプ６２１ａの数で第１バンプ６２１の高さを簡単に制御することができる。そのため、間隔Ｄを制御し易くなる。さらには、複数のバンプ６２１ａを積み重ねることにより、第１バンプ６２１の表面積を大きくすることができると共に、第１バンプ６２１の表面に凹凸を形成することができる。そのため、前述したアンカー効果がより向上する。

同様に、各第２バンプ７２１は、複数のバンプ７２１ａが積み重なって構成されている。このような構成によれば、積み重ねるバンプ７２１ａの数で第２バンプ７２１の高さを簡単に制御することができる。そのため、間隔Ｄを制御し易くなる。さらには、複数のバンプ７２１ａを積み重ねることにより、第２バンプ７２１の表面積を大きくすることができると共に、第２バンプ７２１の表面に凹凸を形成することができる。そのため、前述したアンカー効果がより向上する。

ただし、第１、第２バンプ６２１、７２１の構成としては、特に限定されず、例えば、１つのバンプ６２１ａ、７２１ａで構成されていてもよい。

また、本実施形態では、第１バンプ群６２つまり各第１バンプ６２１は、第１接続電極１２３と離間している。言い換えると、各第１バンプ６２１と第１接続電極１２３とは非接触である。同様に、第２バンプ群７２つまり各第２バンプ７２１は、第２接続電極１２４と離間している。言い換えると、各第２バンプ７２１と第２接続電極１２４とは非接触である。これにより、第１、第２接着材６１、７１と第１、第２接続電極１２３、１２４との接触面積の減少を抑制することができ、これらの接合強度を高めることができる。

ただし、これに限定されず、例えば、図１０に示すように、第１バンプ群６２は、第１接続電極１２３と接触していてもよく、第２バンプ群７２は、第２接続電極１２４と接触していてもよい。これにより、第１バンプ群６２を介して内部端子９５１と第１接続電極１２３とを電気的に接続することができ、第２バンプ群７２を介して内部端子９５２と第２接続電極１２４とを電気的に接続することができる。したがって、第１、第２接着材６１、７１として絶縁性の接着材を用いることが可能となり、材料の選択肢が増える。

また、第１接合部材６と第２接合部材７とが並ぶ方向すなわちＹ軸方向に沿った振動部１１１の幅をＬ１とし、第１バンプ６２１と第２バンプ７２１との最大離間距離をＬ２としたとき、Ｌ１≧Ｌ２の関係を満足している。これにより、第１接合部材６と第２接合部材７との離間距離Ｌ３を小さくすることができ、振動素子１とベース９１との線膨張係数差に起因して振動素子１に加わる熱応力を小さく抑えることができる。そのため、例えば、ヒステリシス等、振動素子１の振動特性の低下を効果的に抑制することができる。なお、最大離間距離Ｌ２は、複数の第１バンプ６２１のうち第２接合部材７に対してＹ軸方向に最も離間している第１バンプ６２１と、複数の第２バンプ７２１のうち第１接合部材６に対してＹ軸方向に最も離間している第２バンプ７２１と、のＹ軸方向に沿った離間距離を言う。

図３に示した通り、離間距離には第１バンプ６２１および第２バンプ７２１自体の幅も含まれる。すなわち、第１バンプ６２１と第２バンプ７２１との最大離間距離Ｌ２は、Ｙ軸方向に沿った第１バンプ６２１の幅と、Ｙ軸方向に沿った第２バンプ７２１の幅と、Ｙ軸方向に沿った第１バンプ６２１と第２バンプ７２１との間の距離と、の和である。

上述のように、Ｌ１≧Ｌ２の関係を満足していればよいが、０．９Ｌ１≧Ｌ２の関係を満足することが好ましく、０．８Ｌ１≧Ｌ２の関係を満足することがさらに好ましい。これにより、離間距離Ｌ３をさらに小さくすることができ、振動素子１の振動特性の低下をさらに効果的に抑制することができる。

なお、本実施形態では、第１、第２励振電極１２１、１２２が互いに同じ形状であるため、Ｌ１は、第１励振電極１２１の幅としてもよく、第２励振電極１２２の幅としてもよい。これに対して、例えば、図１１に示すように、第１、第２励振電極１２１、１２２が互いに異なる形状である場合は、第１、第２励振電極１２１、１２２の小さい方すなわち第２励振電極１２２の幅をＬ１とすればよい。

また、第１、第２励振電極１２１、１２２が完全に重ならず、一部がずれて配置されている場合は、第１、第２励振電極１２１、１２２が重なる部分の幅をＬ１とすればよい。なお、本実施形態では第１接合部材６と第２接合部材７がＹ軸方向において振動部１１１の範囲内に収まるように配置されているが、必ずしもこのような配置でなくてもよく、Ｌ１≧Ｌ２の関係を満足していればよい。また、第１励振電極１２１、第２励振電極１２２、および振動部１１１の平面視形状は、矩形に限定されず、円形、楕円形、長円形、半円形、その他の多角形であってもよい。その場合、Ｙ軸方向における振動部１１１の幅の最大値をＬ１とすればよい。

次に、振動デバイス１００の製造方法について説明する。振動デバイス１００の製造方法は、図１２に示すように、バンプ形成工程Ｓ１と、接着材塗布工程Ｓ２と、振動素子接合工程Ｓ３と、リッド接合工程Ｓ４と、を含んでいる。

≪バンプ形成工程Ｓ１≫
まず、図１３に示すように、ベース９１を準備する。なお、図示しないが、このベース９１には既に回路素子８が搭載されている。次に、図１４に示すようにベース９１に複数の第１バンプ６２１を形成して第１バンプ群６２を得ると共に、複数の第２バンプ７２１を形成して第２バンプ群７２を得る。第１、第２バンプ６２１、７２１は、それぞれ、ワイヤーボンディング技術を用いたスタッドバンプやめっきバンプで形成することができる。ここで、本工程では、第１バンプ６２１と第２バンプ７２１との最大離間距離Ｌ２が振動部１１１の幅Ｌ１よりも小さくなるように、第１、第２バンプ群６２、７２を形成する。

≪接着材塗布工程Ｓ２≫
次に、図１５に示すように、第１バンプ群６２上から未硬化の第１接着材６１を塗布すると共に、第２バンプ群７２上から未硬化の第２接着材７１を塗布する。これにより、第１バンプ群６２が第１接着材６１で覆われてなる第１接合部材６および第２バンプ群７２が第２接着材７１で覆われてなる第２接合部材７が得られる。

≪振動素子接合工程Ｓ３≫
次に、振動素子１を準備する。次に、図１６に示すように、振動素子１を第１、第２バンプ群６２、７２に押し当てるようにして、第１、第２接合部材６、７上に配置する。前述したように、この際、第１、第２バンプ群６２、７２がベース９１と振動素子１との間に所定の間隔Ｄを確保するためのスペーサーとして機能する。そのため、第１、第２接着材６１、７１の想定以上の潰れを抑制することができ、第１、第２接着材６１、７１の接触を効果的に抑制することができる。次に、第１、第２接着材６１、７１を硬化する。これにより、第１接合部材６を介して第１接続電極１２３がベース９１に接合され、第２接合部材７を介して第２接続電極１２４がベース９１に接合された状態となる。

≪リッド接合工程Ｓ４≫
次に、リッド９２を準備する。次に、図１７に示すように、リッド９２を接合部材９３を介してベース９１の上面に接合する。以上により、振動デバイス１００が得られる。

以上のような製造方法によれば、Ｌ１≧Ｌ２の関係を満足しているため、第１接合部材６と第２接合部材７との離間距離Ｌ３を小さくすることができ、振動素子１とベース９１との線膨張係数差に起因して振動素子１に加わる熱応力を小さく抑えることができる。そのため、例えば、ヒステリシス等、振動素子１の振動特性の低下を効果的に抑制することができる。

以上、振動デバイス１００および振動デバイス１００の製造方法について説明した。振動デバイス１００が備える振動素子１は、前述したように、振動部１１１を含む圧電基板１１と、振動部１１１を挟んで圧電基板１１に配置されている第１、第２励振電極１２１、１２２と、圧電基板１１に配置され第１励振電極１２１と電気的に接続されている第１接続電極１２３と、圧電基板１１に配置され第２励振電極１２２と電気的に接続されている第２接続電極１２４と、を有し、第１接続電極１２３および第２接続電極１２４がそれぞれ搭載基板であるベース９１に接合されている。また、第１接続電極１２３は、第１接着材６１と、第１接着材６１に覆われている少なくとも１つの第１バンプ６２１を含む第１バンプ群６２と、を備えている第１接合部材６を介してベース９１に接合され、第２接続電極１２４は、第２接着材７１と、第２接着材７１に覆われている少なくとも１つの第２バンプ７２１を含む第２バンプ群７２と、を備えている第２接合部材７を介してベース９１に接合されている。また、第１接合部材６と第２接合部材７とが並ぶ方向であるＹ軸方向に沿った振動部１１１の幅をＬ１とし、第１バンプ６２１と第２バンプ７２１との最大離間距離をＬ２としたとき、Ｌ１≧Ｌ２である。これにより、第１、第２接合部材６、７の接触を防ぎつつ、第１接合部材６と第２接合部材７との離間距離Ｌ３を小さくすることができる。そのため、振動素子１とベース９１との線膨張係数差に起因して振動素子１に加わる熱応力を小さく抑えることができる。その結果、例えば、ヒステリシス等、振動素子１の振動特性の低下を効果的に抑制することができる。

また、前述したように、第１バンプ群６２は、複数の第１バンプ６２１を含み、第２バンプ群７２は、複数の第２バンプ７２１を含んでいる。これにより、第１、第２バンプ群６２、７２の強度を高めることができ、前述したスペーサーとしての機能をより確実に発揮することができる。

また、前述したように、第１バンプ６２１および第２バンプ７２１は、それぞれ、複数のバンプ６２１ａ、７２１ａが積み重なって構成されている。これにより、積み重ねるバンプ６２１ａ、７２１ａの数で第１、第２バンプ６２１、７２１の高さを簡単に制御することができる。そのため、間隔Ｄを制御し易くなる。さらには、複数のバンプ６２１ａ、７２１ａを積み重ねることにより、第１、第２バンプ６２１、７２１の表面積を大きくすることができると共に、第１、第２バンプ６２１、７２１の表面に凹凸を形成することができる。そのため、前述したアンカー効果がより向上する。

また、前述したように、第１接着材６１および第２接着材７１は、それぞれ、導電性を有している。これにより、ベース９１と振動素子１との電気的な接続を容易に行うことができる。

また、前述したように、第１バンプ６２１は、第１接続電極１２３と離間しており、第２バンプ７２１は、第２接続電極１２４と離間している。これにより、第１、第２接着材６１、７１と第１、第２接続電極１２３、１２４との接触面積の減少を抑制することができ、これらの接合強度を高めることができる。

また、前述したように、振動デバイス１００は、振動部１１１を含む圧電基板１１と、振動部１１１を挟んで圧電基板１１に配置されている第１、第２励振電極１２１、１２２と、圧電基板１１に配置され第１励振電極１２１と電気的に接続されている第１接続電極１２３と、圧電基板１１に配置され第２励振電極１２２と電気的に接続されている第２接続電極１２４と、を有している振動素子１と、振動素子１が搭載されている搭載基板であるベース９１と、第１接続電極１２３とベース９１を接合し、第１接着材６１と、第１接着材６１に覆われている少なくとも１つの第１バンプ６２１を含む第１バンプ群６２と、を備えている第１接合部材６と、第２接続電極１２４とベース９１を接合し、第２接着材７１と、第２接着材７１に覆われている少なくとも１つの第２バンプ７２１を含む第２バンプ群７２と、を備えている第２接合部材７と、を有している。また、第１接合部材６と第２接合部材７とが並ぶ方向であるＹ軸方向に沿った振動部１１１の幅をＬ１とし、第１バンプ６２１と第２バンプ７２１との最大離間距離をＬ２としたとき、Ｌ１≧Ｌ２である。これにより、第１、第２接合部材６、７の接触を防ぎつつ、第１接合部材６と第２接合部材７との離間距離Ｌ３を小さくすることができる。そのため、振動素子１とベース９１との線膨張係数差に起因して振動素子１に加わる熱応力を小さく抑えることができる。その結果、例えば、ヒステリシス等、振動素子１の振動特性の低下を効果的に抑制することができる。

また、前述したように、振動デバイス１００の製造方法は、搭載基板であるベース９１に少なくとも１つの第１バンプ６２１を含む第１バンプ群６２および少なくとも１つの第２バンプ７２１を含む第２バンプ群７２を形成するバンプ形成工程Ｓ１と、第１バンプ群６２を覆うように第１接着材６１を塗布して第１接合部材６を形成し、第２バンプ群７２を覆うように第２接着材７１を塗布して第２接合部材７を形成する接着材塗布工程Ｓ２と、振動部１１１を含む圧電基板１１と、振動部１１１を挟んで圧電基板１１に配置されている第１、第２励振電極１２１、１２２と、圧電基板１１に配置され第１励振電極１２１と電気的に接続されている第１接続電極１２３と、圧電基板１１に配置され第２励振電極１２２と電気的に接続されている第２接続電極１２４と、を有している振動素子１を準備し、第１接合部材６を介して第１接続電極１２３をベース９１に接合し、第２接合部材７を介して第２接続電極１２４をベース９１に接合する振動素子接合工程Ｓ３と、を含んでいる。また、第１接合部材６と第２接合部材７とが並ぶ方向であるＹ軸方向に沿った振動部１１１の幅をＬ１とし、第１バンプ６２１と第２バンプ７２１との最大離間距離をＬ２としたとき、Ｌ１≧Ｌ２である。このような製造方法によれば、第１、第２接合部材６、７の接触を防ぎつつ、第１接合部材６と第２接合部材７との離間距離Ｌ３を小さくすることができる。そのため、振動素子１とベース９１との線膨張係数差に起因して振動素子１に加わる熱応力を小さく抑えることができる。その結果、例えば、ヒステリシス等、振動素子１の振動特性の低下を効果的に抑制することができる。

＜第２実施形態＞
図１８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。

本実施形態の振動デバイス１００は、第１、第２接合部材６、７の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動デバイス１００と同様である。そのため、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した第１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、本実施形態における図において、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。

図１８に示すように、本実施形態の振動デバイス１００では、第１接合部材６に含まれる４つの第１バンプ６２１のうち、基端側（Ｘ軸方向マイナス側）に位置する２つの第１バンプ６２１の高さが先端側（Ｘ軸方向プラス側）に位置する２つの第１バンプ６２１の高さよりも低い。同様に、第２接合部材７に含まれる４つの第２バンプ７２１のうち、基端側に位置する２つの第２バンプ７２１の高さが先端側に位置する２つの第２バンプ７２１の高さよりも低い。このような構成とすることで、振動素子１を、その先端側を上に向けた傾斜姿勢でベース９１に配置することができる。これにより、振動素子１の先端部の沈み込みを抑制することができ、振動素子１とベース９１との接触を抑制することができる。

なお、各第１、第２バンプ６２１、７２１の高さおよび配置は、振動素子１をどのような姿勢で搭載するかによって適宜設定することができる。

以上のように、本実施形態の振動デバイス１００では、第１バンプ群６２は、高さの異なる第１バンプ６２１を含み、第２バンプ群７２は、高さの異なる第２バンプ７２１を含んでいる。これにより、振動素子１をベース９１に対して傾斜した姿勢で搭載することができる。

このような第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１９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。図２０は、図１９に示す振動デバイスの平面図である。

本実施形態の振動デバイス１００は、恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）であること以外は、前述した第１実施形態の振動デバイス１００と同様である。そのため、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した第１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、本実施形態における各図において、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。

図１９に示すように、本実施形態の振動デバイス１００では、ベース９１の凹部９１１が、ベース９１の上面に開口する第１凹部９１１ａと、第１凹部９１１ａの底面に開口し第１凹部９１１ａよりも小さい第２凹部９１１ｂと、第２凹部９１１ｂの底面に開口し第２凹部９１１ｂよりも小さい第３凹部９１１ｃと、第３凹部９１１ｃの底面に開口し第３凹部９１１ｃよりも小さい第４凹部９１１ｄと、を有している。そして、第４凹部９１１ｄの底面に回路素子８が配置されており、第２凹部９１１ｂの底面にヒーターとしての温度制御素子２を介して振動素子１が配置されている。なお、本実施形態の場合、温度制御素子２が搭載基板に相当する。

また、図２０に示すように、第３凹部９１１ｃの底面には、ボンディングワイヤーＢＷ１を介して回路素子８と電気的に接続されている複数の内部端子９５１が配置され、第１凹部９１１ａの底面には、ボンディングワイヤーＢＷ２および温度制御素子２上の中継電極２８、２９を介して振動素子１と電気的に接続されている一対の内部端子９５２、９５３と、ボンディングワイヤーＢＷ３を介して温度制御素子２と電気的に接続されている複数の内部端子９５５と、が配置されている。

温度制御素子２は、温度センサー２１と、発熱回路２２と、を有している。温度センサー２１は、その周囲温度、特に振動素子１の温度を検出する温度検出部として機能し、発熱回路２２は、振動素子１を加熱する発熱部として機能する。発熱回路２２は、温度センサー２１の検出結果に基づいて制御され、振動素子１を所定の温度に維持する。このように、温度制御素子２を振動素子１と同じ内部空間Ｓに収容することにより、温度センサー２１の検出結果と実際の振動素子１の温度との差が小さくなり、周波数温度特性に優れた振動デバイス１００が得られる。

また、振動素子１の第１接続電極１２３は、第１接合部材６を介して中継電極２８に機械的および電気的に接合されており、第２接続電極１２４は、第２接合部材７を介して中継電極２９に機械的および電気的に接合されている。

このような第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。なお、本実施形態では、振動デバイス１００を恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）に適用しているが、これに限定されず、例えば、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）等、如何なる発振器に適用してもよい。

以上、本発明の振動素子、振動デバイスおよび振動デバイスの製造方法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、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１…振動素子、１００…振動デバイス、１１…圧電基板、１１１…振動部、１２１…第１励振電極、１２２…第２励振電極、１２３…第１接続電極、１２４…第２接続電極、１２５…第１引出電極、１２６…第２引出電極、２…温度制御素子、２１…温度センサー、２２…発熱回路、２８…中継電極、２９…中継電極、６…第１接合部材、６１…第１接着材、６２…第１バンプ群、６２１…第１バンプ、６２１ａ…バンプ、７…第２接合部材、７１…第２接着材、７２…第２バンプ群、７２１…第２バンプ、７２１ａ…バンプ、８…回路素子、８０…発振回路、９…パッケージ、９１…ベース、９１１…凹部、９１１ａ…第１凹部、９１１ｂ…第２凹部、９１１ｃ…第３凹部、９１１ｄ…第４凹部、９２…リッド、９３…接合部材、９５１…内部端子、９５２…内部端子、９５３…内部端子、９５４…外部端子、９５５…内部端子、ＢＷ１…ボンディングワイヤー、ＢＷ２…ボンディングワイヤー、ＢＷ３…ボンディングワイヤー、Ｄ…幅、Ｌ１…幅、Ｌ２…最大離間距離、Ｌ３…離間距離、Ｓ…内部空間、Ｓ１…バンプ形成工程、Ｓ２…接着材塗布工程、Ｓ３…振動素子接合工程、Ｓ４…リッド接合工程

Claims (8)

1. 振動部を含む圧電基板と、前記振動部を挟んで前記圧電基板に配置されている第１励振電極および第２励振電極と、前記圧電基板に配置され前記第１励振電極と電気的に接続されている第１接続電極と、前記圧電基板に配置され前記第２励振電極と電気的に接続されている第２接続電極と、を有し、前記第１接続電極および前記第２接続電極がそれぞれ搭載基板に接合される振動素子であって、
   前記第１接続電極は、第１接着材と、前記第１接着材に覆われている少なくとも１つの第１バンプを含む第１バンプ群と、を備えている第１接合部材を介して前記搭載基板に接合され、
   前記第２接続電極は、第２接着材と、前記第２接着材に覆われている少なくとも１つの第２バンプを含む第２バンプ群と、を備えている第２接合部材を介して前記搭載基板に接合され、
   前記第１接合部材と前記第２接合部材とが並ぶ方向に沿った前記振動部の幅をＬ１とし、前記第１バンプと前記第２バンプとの最大離間距離をＬ２としたとき、Ｌ１≧Ｌ２であることを特徴とする振動素子。
2. 前記第１バンプ群は、複数の前記第１バンプを含み、
   前記第２バンプ群は、複数の前記第２バンプを含んでいる請求項１に記載の振動素子。
3. 前記第１バンプ群は、高さの異なる前記第１バンプを含み、
   前記第２バンプ群は、高さの異なる前記第２バンプを含んでいる請求項２に記載の振動素子。
4. 前記第１バンプおよび前記第２バンプは、それぞれ、複数のバンプが積み重なって構成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動素子。
5. 前記第１接着材および前記第２接着材は、それぞれ、導電性を有している請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動素子。
6. 前記第１バンプは、前記第１接続電極と離間しており、
   前記第２バンプは、前記第２接続電極と離間している請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動素子。
7. 振動部を含む圧電基板と、前記振動部を挟んで前記圧電基板に配置されている第１励振電極および第２励振電極と、前記圧電基板に配置され前記第１励振電極と電気的に接続されている第１接続電極と、前記圧電基板に配置され前記第２励振電極と電気的に接続されている第２接続電極と、を有している振動素子と、
   前記振動素子が搭載されている搭載基板と、
   前記第１接続電極と前記搭載基板を接合し、第１接着材と、前記第１接着材に覆われている少なくとも１つの第１バンプを含む第１バンプ群と、を備えている第１接合部材と、
   前記第２接続電極と前記搭載基板を接合し、第２接着材と、前記第２接着材に覆われている少なくとも１つの第２バンプを含む第２バンプ群と、を備えている第２接合部材と、を有し、
   前記第１接合部材と前記第２接合部材とが並ぶ方向に沿った前記振動部の幅をＬ１とし、前記第１バンプと前記第２バンプとの最大離間距離をＬ２としたとき、Ｌ１≧Ｌ２であることを特徴とする振動デバイス。
8. 搭載基板に少なくとも１つの第１バンプを含む第１バンプ群および少なくとも１つの第２バンプを含む第２バンプ群を形成するバンプ形成工程と、
   前記第１バンプ群を覆うように第１接着材を塗布して第１接合部材を形成し、前記第２バンプ群を覆うように第２接着材を塗布して第２接合部材を形成する接着材塗布工程と、
   振動部を含む圧電基板と、前記振動部を挟んで前記圧電基板に配置されている第１励振電極および第２励振電極と、前記圧電基板に配置され前記第１励振電極と電気的に接続されている第１接続電極と、前記圧電基板に配置され前記第２励振電極と電気的に接続されている第２接続電極と、を有している振動素子を準備し、前記第１接合部材を介して前記第１接続電極を前記搭載基板に接合し、前記第２接合部材を介して前記第２接続電極を前記搭載基板に接合する振動素子接合工程と、を含み、
   前記第１接合部材と前記第２接合部材とが並ぶ方向に沿った前記振動部の幅をＬ１とし、前記第１バンプと前記第２バンプとの最大離間距離をＬ２としたとき、Ｌ１≧Ｌ２であることを特徴とする振動デバイスの製造方法。

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