JP4692277B2 - 圧電振動デバイス - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動デバイスに関する。

現在、気密封止を必要とする電子部品として、例えば、水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発振器等の圧電振動デバイスが挙げられる。この種の圧電振動デバイスとして、例えば、圧電振動基板と、圧電振動基板の両主面上方に対向配置される対向配置基板と、から構成され、圧電振動基板の両主面上それぞれに真空又は不活性雰囲気等による内部空間が形成されたものがある（例えば、下記特許文献１参照。）。

この下記特許文献１の圧電振動デバイスでは、圧電振動基板と対向配置基板とにより圧電振動基板の両主面上それぞれに真空あるいは不活性雰囲気による内部空間が形成されている。そして、内部空間における対向配置基板それぞれに励振電極が対向して形成され、複数の励振電極間に圧電振動基板が配された構成からなっている。

この圧電振動デバイスの場合、内部空間が真空あるいは不活性雰囲気によって形成されているので、圧電振動基板の振動を阻害しにくくなる。これに対して、例えば、この内部空間が気体ではなく液体や固体からなる異なる媒体で形成された場合、液体や固体からなる媒体と圧電振動片が接する状態となって圧電振動基板の振動を阻害することとなる。
特開２００２−１１８４４０号公報

ところで、この上記した特許文献１では、圧電振動基板と対向配置基板とにより圧電振動基板の両主面上それぞれに真空あるいは不活性雰囲気による内部空間が形成されている。すなわち、この圧電振動デバイスでは、圧電振動基板の両主面側に対して空間電界方式とであり、その結果、空間ギャップ量のバラツキにより直列共振抵抗値への影響が非常に大きい。すなわち、空間ギャップ量のバラツキにより直列共振抵抗値が高くなる。

そこで、上記課題を解決するために、本発明は、圧電振動基板の振動を阻害せずに、空間ギャップ量のバラツキにより直列共振抵抗値が高くなるのを抑制する圧電振動デバイスを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、圧電振動基板と、前記圧電振動基板の両主面に対向配置される対向配置基板と、が設けられ、前記圧電振動基板と前記対向配置基板とにより前記圧電振動基板の両主面上それぞれに真空又は不活性雰囲気による内部空間が形成され、前記内部空間における対向配置基板にそれぞれ１つの励振電極が対向して形成され、前記励振電極間に前記圧電振動基板が配された圧電振動デバイスにおいて、前記内部空間内の前記圧電振動基板の少なくとも一方の主面上であって、対向する前記励振電極の間の位置に、前記励振電極と非接触状態の金属材料が形成されたことを特徴とする。

本発明によれば、前記内部空間内の前記圧電振動基板の両主面上であって、対向する前記励振電極の間の位置に、前記励振電極と非接触状態の金属材料が形成されるので、前記圧電振動基板の振動を阻害せずに、空間ギャップ量のバラツキにより直列共振抵抗値が高くなるのを抑制する。具体的に、前記圧電振動基板を挟んで形成された前記対向配置基板に形成された前記励振電極間に電界が加えられると、前記圧電振動基板の両主面に形成された金属材料エリア内に振動エネルギーが閉じ込められる。そのため、前記金属材料を介さない内部空間内での前記励振電極間の電界が加えられた状態では振動エネルギーが分散されてしまう。つまり、前記励振電極が前記金属材料を介することで、前記内部空間内での前記励振電極間の振動エネルギーが集中しやすくなり、空間ギャップ量のバラツキを抑えて直列共振抵抗値を低くすることが可能となる。また、本発明によれば、前記内部空間が真空あるいは不活性雰囲気により形成されているので、内部空間が液体や固体からなる媒体により形成されている場合と異なり、例えば、当該圧電振動デバイスの製造後のレーザによる周波数調整を行なうことが可能となる。また、本発明によれば、当該圧電振動デバイスを高周波化させるのに好ましい。

前記構成において、前記圧電振動基板は、Ｘ軸方向に対してＺ’軸方向が長くなるように外形設計されてもよい。

この場合、前記圧電振動基板は、前記Ｘ軸方向に対して前記Ｚ’軸方向が長くなるように外形設計されるので、前記Ｚ’軸方向に対して前記Ｘ軸方向が長くなるように外形設計された場合と比較して直列共振抵抗値の低減および安定を図るのに好ましい。

前記構成において、前記圧電振動基板の両主面に形成された前記金属材料は、離間して形成された金属材料群であってもよい。

この場合、前記圧電振動基板の両主面に形成された前記金属材料は、離間して形成された金属材料群であるので、前記圧電振動基板の振動を阻害しない状態で誘電させることが可能となり、前記励振電極間に振動エネルギーを閉じ込めることで直列共振抵抗値の低減を図ることが可能となる。特に、この構成は、当該圧電振動デバイスの高周波化に適している。また、前記金属材料は、離間して形成された金属材料群であるので、前記励振電極とは全く異なるものである。

前記構成において、前記圧電振動基板もしくは前記対向配置基板の少なくとも一方の主面は逆メサ形成され、前記圧電振動基板の主面に前記金属材料もしくは前記対向配置基板の主面に前記励振電極が形成されてもよい。

この場合、前記圧電振動基板もしくは前記対向配置基板の両主面は逆メサ形成され、前記圧電振動基板の両主面の逆メサ形成された位置に前記金属材料もしくは前記対向配置基板の両主面の逆メサ形成された位置に前記励振電極が形成されるので、基板（前記圧電振動基板や前記対向配置基板）側で形成される逆メサにより、前記圧電振動基板と前記対向配置基板との空間ギャップ量の寸法を制御しやすくなる。その結果、空間ギャップ量の寸法のバラツキを抑制することで、圧電振動デバイスの特性を安定させることが可能となる。

前記構成において、前記金属材料の厚さが約２０ｎｍ以上であって約５０ｎｍ以下に設定され、前記励振電極の厚さが約１００ｎｍ以上に設定されてもよい。

この場合、前記金属材料の厚さが約２０ｎｍ以上であって約５０ｎｍ以下に設定されているので、前記圧電振動基板に形成された前記金属材料に関して前記金属材料を前記圧電振動基板に形成することによる金属特有の振動阻害を抑制することが可能となる。また、前記励振電極の厚さが約１００ｎｍ以上に設定されるので、前記金属材料の膜内抵抗の影響をうけない。また、前記励振電極とは異なり前記金属材料は外見視半透明の状態で前記圧電振動基板に形成されており、前記励振電極と前記金属材料とは全く異なるものである。

前記構成において、前記内部空間であって、それぞれ対向する前記金属材料と前記励振電極との距離が、約２μｍ以下に設定されてもよい。

この場合、前記内部空間であって、それぞれ対向する前記金属材料と前記励振電極との距離が、約２μｍ以下に設定されるので、直列共振抵抗値を抑制するために好ましい。

本発明にかかる圧電振動デバイスによれば、圧電振動基板の振動を阻害せずに、空間ギャップ量のバラツキにより直列共振抵抗値が高くなるのを抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施例では、圧電振動デバイスとしてＡＴカット水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。

本実施例にかかるＡＴカット水晶振動子１（以下、水晶振動子という）は、図１に示すように、ＡＴカット水晶振動片２（以下、水晶振動片という）と、この水晶振動片２を保持するベース３１と、ベース３１に保持した水晶振動片２を気密封止するためのキャップ３２とからなる。

この水晶振動子１では、図１に示すように、ベース３１とキャップ３２とが接合されて筐体であるパッケージ３が構成され、このパッケージ３内に内部空間Ｓ１が形成される。この内部空間Ｓ１のベース３１上に、水晶振動片２が両保持されるとともに、パッケージ３の内部空間Ｓ１が気密封止されている。この際、ベース３１に水晶振動片２が導電性接合材３８を用いて接合されている（熱処理接合）。

次に、この水晶振動子１の各構成について説明する。

ベース３１は、図１に示すように、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板の底部３３と、この底部３３上に積層したセラミック材料の堤部３４とから構成される箱状体に形成され、これら底部３３と堤部３４とが断面凹状に一体的に焼成されている。また、堤部３４は、底部３３の上面外周に沿って成形されている。この堤部３４の上面はキャップ３２との接合領域であり、この堤部３４の上面には図示しないメタライズが形成されている。また、この接合領域には、キャップ３２と接合するために接合材３７が存在しており、この接合材３７がシーム溶接やビーム溶接、加熱封止等の手法により溶融され、気密封止される。なお、接合材３７としては、ニッケルメッキや銀ろう、金錫合金、錫銀合金などのろう材を用いている。

また、内部空間Ｓ１内のベース３１の表面３５には、水晶振動片２の励振電極６１，６２（下記参照）と電気的に接続する電極パッド（図示省略）が形成されている。これら電極パッドは、それぞれに対応した接続電極（図示省略）を介して、ベース３１の裏面３６に形成される端子電極（図示省略）に電気的に接続されている。これら端子電極（図示省略）から外部部品や外部機器と接続される。なお、これらの電極パッド、端子電極、及び接続電極は、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベースと一体的に焼成して形成される。そして、これら電極パッド、端子電極、及び接続電極のうち一部または全部については、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。

キャップ３２は、図１（ｂ）に示すように、金属材料からなり、平面視矩形状の一枚板に成形されている。

また、水晶振動片２をベース３１に接合するための振動片用接合材には導電性接合材３８が用いられている。この導電性接合材３８の材料には、複数の銀フィラを含有したシリコーンからなる材料が用いられ、導電性接合材３８を熱硬化させることで複数の銀フィラが結合して導電性物質となる。

水晶振動片２は、図１，２に示すように、水晶振動基板４（本発明でいう圧電振動基板）と、水晶振動基板４の両主面４ａ，４ｂに対向配置される対向配置基板５１，５２とを含む構成からなる。

水晶振動基板４は、ＡＴカット水晶板（図示省略）からなり、Ｘ軸方向に対してＺ’軸方向が長くなるように外形設計された平面視矩形上の一枚板の直方体に成形されている。

対向配置基板５１は、例えば、Ｘカット等の水晶板（図示省略）からなり一枚板の直方体に成形されている。この対向配置基板５１の両主面５ａ，５ｂは、空間ギャップ量の寸法のバラツキを抑制するために逆メサ形成されている。

また、主面５ｂの逆メサ形成された位置に励振電極６１が形成されている。そして、対向配置基板５１の主面５ｂには、励振電極６１を外部電極（本実施例では、ベース３１の電極パッド）と電気的に接続するために励振電極６１から引き出された引出電極６３が形成されている。この励振電極６１は、図１，２に示すように、水晶振動片２の側面２１に引出電極６３が引き出されている。また、これらの励振電極６１及び引出電極６３は、例えば、水晶振動板側からクロム，金の順に、あるいはクロム，金，クロムの順に、あるいはクロム，銀，クロムの順に、あるいはクロム，銀の順に積層して形成されている。

上記した対向配置基板５１と同様に、対向配置基板５２の両主面５ａ，５ｂが逆メサ形成され、主面５ａの逆メサ形成された位置に励振電極６２が形成されている。また、対向配置基板５２の主面５ａに、励振電極６２から引き出された引出電極６４が形成されている。なお、上記した本実施例における対向配置基板５１，５２は同一形状および同一材料から構成されている。そのため、本実施例では、対向配置基板５１，５２の構成の符号を同一とする。また、本実施例では、励振電極６１，６２の厚さが約１００ｎｍ以上に設定されている。

図２（ａ）に示すように、上層側から対向配置基板５１、水晶振動基板４、対向配置基板５２の順で、これら対向配置基板５１，５２と水晶振動基板４とがそれぞれ引出電極６３，６４および接合用電極７を介して積層されている。そして、これら対向配置基板５１，５２と水晶振動基板４とが積層されることで、水晶振動基板４の両主面４ａ，４ｂ上それぞれに、真空による内部空間Ｓ２が形成される。内部空間Ｓ２における対向配置基板５１，５２にそれぞれ励振電極６１，６２が対向して形成され、これらの励振電極６１，６２間に水晶振動基板４が配される。

また、図１，２に示すように、対向配置基板５２の下面（主面５ｂ）には、外部電極（本実施例では、ベース３１の電極パッド）と接続する端子電極６７，６８が形成され、これら端子電極６７，６８と励振電極６１，６２とを引出電極６３，６４を介して接続するために水晶振動片２の側面２１，２２に電極部８が形成されている。

また、図２に示すように、内部空間Ｓ２内の水晶振動基板４の両主面４ａ，４ｂ上であって、対向する励振電極６１，６２の間の位置に、励振電極６１，６２と非接触状態の金属材料９１，９２が形成されている。なお、本実施例では。金属材料９１，９２の厚さが約２０ｎｍ以上であって約５０ｎｍ以下に設定されている。この厚みからなる金属材料９１，９２は、外見視半透明の状態となっている。そのため、励振電極６１，６２と金属材料９１，９２とは全く異なるものである。また、本実施例では、内部空間Ｓ２内の対向する金属材料９１と励振電極６１との距離（空間ギャップ量）が、約２μｍ以下に設定され、内部空間Ｓ２内の対向する金属材料９２と励振電極６２との距離（空間ギャップ量）が、約２μｍ以下に設定されている。

次に、上記した本実施例にかかる水晶振動子１と、他の形態の水晶振動子との直列共振抵抗値を測定し、その結果を、図４に示す。なお、ここでは、本実施例にかかる水晶振動子１と、他の形態の水晶振動子との対応関係を明確にするために、それぞれ対応する構成には同一名称を用い、同一符号を付す。

なお、この比較において用いる水晶振動子は、図３（ａ）に示すように水晶振動基板４の両主面４ａ，４ｂそれぞれに励振電極６１，６２が形成され、Ｚ’軸方向に対してＸ軸方向が長くなるように外形設計された水晶振動片２を設けた水晶振動子（以下、従来技術１とする）と、図３（ａ）に示すように水晶振動基板４の両主面４ａ，４ｂそれぞれに励振電極６１，６２が形成され、Ｘ軸方向に対してＺ’軸方向が長くなるように外形設計された水晶振動片２を設けた水晶振動子（以下、従来技術２とする）と、図３（ｂ）に示すように上記した特許文献１の水晶振動片と同一の構成要件からなり、Ｚ’軸方向に対してＸ軸方向が長くなるように外形設計された水晶振動片２を設けた水晶振動子（以下、従来技術３とする）と、図３（ｂ）に示すように上記した特許文献１の水晶振動片と同一の構成要件からなり、Ｘ軸方向に対してＺ’軸方向が長くなるように外形設計された水晶振動片２を設けた水晶振動子（以下、従来技術４とする）と、本実施例と水晶振動基板４の外形設計だけが異なり、水晶振動基板４がＺ’軸方向に対してＸ軸方向が長くなるように外形設計された図２（ａ）に示す水晶振動子（以下、比較例とする）と、本実施例にかかる水晶振動子１（図２（ａ）参照）と、である。

図４に示すように、上記した従来技術１，２の場合、その直列共振抵抗値の値がかなり高いことがわかる。また、従来技術３，４と従来技術１，２と比較すると、従来技術３，４の直列共振抵抗値が低いことはわかるが、これら従来技術３，４と比較例と本実施例とを比較すると、比較例および本実施例が、従来技術３，４と比較してその直列共振抵抗値が低いことはわかる。このことから、図３（ａ）に示す水晶振動片２の構成よりも図３（ｂ）に示す水晶振動片２の構成のほうがその直列共振抵抗値が低いことがわかる。このことから、図２（ａ）に示すように、内部空間Ｓ２内の水晶振動基板４の両主面４ａ，４ｂ上であって、対向する励振電極６１，６２の間の位置に、励振電極６１，６２と非接触状態の金属材料９１，９２を形成することがその直列共振抵抗値を低くするのに好ましいことがわかる。また、比較例と本実施例とを比較すると、本実施例のほうがその直列共振抵抗値が低いことはわかる。このことから、水晶振動基板４の外形設定を、Ｘ軸方向に対してＺ’軸方向が長くなるようにすることが好ましいことがわかる。この水晶振動基板４の外形設定に関する内容は、従来技術１，２および従来技術３，４を比較することからもわかる。

次に、本実施例と上記した従来技術４とを用いて、空間ギャップ量に対する直列共振抵抗値を測定した。その結果を図５に示す。

図５に示すように、本実施例によれば、空間ギャップ量が多くなった場合であっても、その直列共振抵抗値があまり増加しないことがわかる。これに対して、従来技術４によれば、図５に示すように、空間ギャップ量が多くなった場合、その直列共振抵抗値が２次関数的に増加することがわかる。このことから、本実施例によれは、空間ギャップ量の値に関係なく直列共振抵抗値を低く抑えることがわかる。また、空間ギャップ量が約２μｍ以下の少ないときであっても、本実施例のほうが従来技術４よりその直列共振抵抗値が低いこともわかる。

上記したように、本実施例にかかる水晶振動子１によれば、内部空間Ｓ２内の水晶振動基板４の両主面４ａ，４ｂ上であって、対向する励振電極６１，６２の間の位置に、励振電極６１，６２と非接触状態の金属材料９１，９２が形成されるので、水晶振動基板４の振動を阻害せずに、空間ギャップ量のバラツキにより直列共振抵抗値が高くなるのを抑制する。具体的に、水晶振動基板４を挟んで形成された対向配置基板５１，５２に形成された励振電極６１，６２間に電界が加えられると、水晶振動基板４の両主面４ａ，４ｂに形成された金属材料９１，９２エリア内に振動エネルギーが閉じ込められる。そのため、金属材料９１，９２を介さない内部空間Ｓ２内での励振電極６１，６２間の電界が加えられた状態では振動エネルギーが分散されてしまう。つまり、励振電極６１，６２が金属材料９１，９２を介することで、内部空間Ｓ２内での励振電極６１，６２間の振動エネルギーが集中しやすくなり、空間ギャップ量のバラツキを抑えて直列共振抵抗値を低くすることができる。また、本実施例によれば、内部空間Ｓ２が真空により形成されているので、内部空間Ｓ２が液体や固体からなる媒体により形成されている場合と異なり、例えば、水晶振動子１の製造後のレーザによる周波数調整を行なうことができる。また、本実施例によれば、水晶振動子１を高周波化させるのに好ましい。なお、本実施例でいう高周波とは、約２００〜１０００ＭＨｚの範囲の周波数帯のことをいう。

なお、ここでいう水晶振動子１を高周波化に対応させた場合、水晶振動基板４の厚みを薄くする必要がある。しかしながら、水晶振動基板４の厚みを薄くした状態で、図３（ａ）に示すように水晶振動基板４に従来の厚みの励振電極６１，６２を形成した場合、励振電極６１，６２の質量負荷の影響をうけやすくなり、水晶振動基板４が振動阻害される。また、温度変化に対して、金属の温度特性による影響が温系の回転、バラツキに影響をきたす。そこで、厚みを薄くした水晶振動基板４に厚みを薄くした励振電極６１，６２を形成することが思案されるが、この場合、励振電極６１，６２の厚みがある一定の厚み以下になると、励振電極６１，６２の膜厚抵抗が大きくなり、その直列共振抵抗値が上昇する。そのため、少なくとも、励振電極６１，６２の厚みをある一定以上の厚みに保つ必要がある。これに対して、本実施例にかかる水晶振動子１の構成によれば、水晶振動基板４の厚みと、励振電極６１，６２の厚みとが直接関係しないため、すなわち、水晶振動基板４の両主面４ａ，４ｂに励振電極６１，６２が形成されていないため、上記したような図３（ａ）に示す水晶振動片２の課題を解消することが可能となる。

また、内部空間Ｓ２であって、それぞれ対向する金属材料９１，９２と励振電極６１，６２との距離が、約２μｍ以下に設定されるので、直列共振抵抗値を抑制するために好ましい。

また、水晶振動基板４は、Ｘ軸方向に対してＺ’軸方向が長くなるように外形設計されるので、図５に示すように、Ｚ’軸方向に対してＸ軸方向が長くなるように外形設計された場合と比較して直列共振抵抗値の低減および安定を図るのに好ましい。

また、金属材料９１，９２の厚さが約２０ｎｍ以上であって約５０ｎｍ以下に設定されているので、水晶振動基板４に形成された金属材料９１，９２に関して金属材料９１，９２を水晶振動基板４に形成することによる金属特有の振動阻害を最小限に抑制することができる。また、励振電極６１，６２の厚さが約１００ｎｍ以上に設定されるので、金属材料９１，９２の膜内抵抗の影響をうけない。また、励振電極６１，６２とは異なり金属材料９１，９２は外見視半透明の状態で水晶振動基板４に形成されており、励振電極６１，６２と金属材料９１，９２とは全く異なるものである。

また、対向配置基板５１，５２の両主面５ａ，５ｂは逆メサ形成され、両主面５ａ，５ｂのうち内部空間Ｓ２内における主面５ａ，５ｂそれぞれの逆メサ形成された位置に励振電極６１，６２が形成されるので、対向配置基板５１，５２で形成される逆メサにより、水晶振動基板４と対向配置基板５１，５２との空間ギャップ量の寸法を制御しやすくなる。その結果、空間ギャップ量の寸法のバラツキを抑制することで、水晶振動子１の特性を安定させることができる。

なお、本実施例では、圧電振動デバイスとしてＡＴカット水晶振動子を用いたが、これに限定されるものではなく、厚みすべり振動するデバイスであれば他の圧電振動デバイスであってもよい。

また、本実施例ではキャップ３２に金属材料を用いているが、これに限定されるものではなく、キャップ３２がセラミックからなり、ベース３１との接合のための接合材３７としてガラス材を用いてもよい。なお、接合材３７としてガラス材を用いることでベース３１とキャップ３２との接合強度を向上させることができる。

また、本実施例では、水晶振動片２の側面２１，２２の略中央に電極部８が形成されているが、これに電極部８の側面２１，２２への形成位置はこれに限定されるものではなく、例えば、導電性接合材３８近傍であってもよい。または、導電性接合材３８と同一位置に形成されて電極部８を振動片用接合材として用いてもよい。

また、本実施例では内部空間Ｓ２が真空により形成されているが、これに限定されるものではなく、窒素などの不活性ガスであってもよい。

また、本実施例では、図１に示す形状のベース３１とキャップ３２とからパッケージ３を構成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形されたベースと箱状体からなり断面逆凹状に成形されたキャップとからパッケージが構成されておよい。すなわち。ベース３１上の接合領域に接合材３７が付され、この接合材３７を介してキャップ３２とベース３１とが接合されるものであれば、ベース３１とキャップ３２との形状は限定されるものではなく任意に設計可能である。また、ベース３１とキャップ３２との材料は、それぞれセラミックと金属材料に限定されるものではなく、セラミックや金属材料のほかに水晶や石英ガラスなどの他の材料であってもよい。

また、本実施例では、対向配置基板５１，５２の両主面５ａ，５ｂが逆メサ形成され、この逆メサ形成された位置に励振電極６１，６２が形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、対向配置基板５１，５２が平面視矩形状の一枚板に成形され、水晶振動基板４の両主面４ａ，４ｂが逆メサ形成され、両主面４ａ，４ｂの逆メサ形成された位置に金属材料９１，９２が形成されてもよく、この場合も本実施例と同様に、水晶振動子１の小型化により劣化する直列共振抵抗値を改善させることができ、水晶振動子１を高周波化させるのに好ましい。
い。

また、本実施例では、図７（ａ）に示すように、金属材料９１，９２の厚さが約２０ｎｍ以上であって約５０ｎｍ以下に設定され、金属材料９１，９２は外見視半透明の状態で水晶振動基板４に形成されているが、これに限定されるものではなく、励振電極６１，６２と全く異なるものであればよい。そのため、例えば、水晶振動基板４の両主面４ａ，４ｂに形成された金属材料９１，９２は、図７（ｂ）に示すように離間して形成された金属材料群であってもよい。なお、図７（ｂ）では、金属材料９１，９２は均等幅をもって離間して形成された金属材料群であるが、これに限定されるものでなく、金属材料９１，９２は、離間して形成された金属材料群であればよく、離間幅は限定されるものではない。この場合、水晶振動基板４の両主面４ａ，４ｂに形成された金属材料９１，９２は、離間して形成された金属材料群であるので、水晶振動基板４の振動を阻害しない状態で誘電させることができ、励振電極６１，６２間に振動エネルギーを閉じ込めることで直列共振抵抗値の低減を図ることができる。特に、この構成は、水晶振動子１の高周波化に適している。また、金属材料９１，９２は、離間して形成された金属材料群であるので、励振電極６１，６２とは全く異なるものである。

また、本実施例では、空間ギャップ量を約２μｍ以下に設定されているが、図５に示す空間ギャップ量と直列共振抵抗値との関係からわかるように、空間ギャップ量を約１μｍ程度あるいは約１μｍ以下に抑えることが好ましい。

また、本実施例では、水晶振動基板４の両主面４ａ，４ｂに金属材料９１，９２が形成されているが、これに限定されるものではなく、いずれか一方の主面のみに金属材料が形成されてもよい。

また、本実施例では、導電性接合材３８を振動片用接合材として用いているが、これに限定されるものではなく、接続バンプを振動片用接合材として用いてもよい。振動片用接合材として接続バンプを用いた場合、パッケージ３の小型化に好適である。

また、本実施例では、導電性接合材３８としてシリコーン樹脂などからなる導電性樹脂接着剤を例にしたが、これに限定されるものではなく、例えばポリイミドやエポキシなどからなる樹脂材料であってもよい。さらに、半田などの低融点の金属材料や、接続バンプやメッキバンプであってもよい。

また、本実施例で示す逆メサ形成は、例えば図１や図６に示すように基板（水晶振動基板４や対向配置基板５１，５２）の両主面に対して行なっているが、これに限定されるものではなく、基板の少なくとも一主面に形成されてもよく、この場合、逆メサ形成された位置に励振電極６１，６２や金属材料９１，９２が形成されてもよい。

なお、本実施例では、パッケージ３内に水晶振動片２が保持接合されているが、これに限定されるものではなく、例えば、図８，９に示すように、水晶振動片２自体が水晶振動子１として用いられてもよい。なお、図８，９に示す水晶振動子１では、上記した本願発明にかかる水晶振動子１およびその変形例と同様の作用効果を有している。例えば、下記する図８，９に示す水晶振動子１では、対向配置基板５１，５２および水晶振動基板４のいずれの主面にも逆メサが形成されていないが、これに限定されるものではなく、いずれの基板に逆メサが形成されてもよい。また、図８，９に示す水晶振動子１では、上記した本実施例にかかる水晶振動子１との対応関係を明確にするために、それぞれ対応する構成には同一名称を用い、同一符号を付す。

図８，９に示す水晶振動子１では、水晶振動基板４と、水晶振動基板４の両主面４ａ，４ｂを気密封止する対向配置基板５１，５２とを含む構成からなる。なお、この対向配置基板５１，５２は、水晶振動子１のパッケージを構成するベース３１とキャップ３２との役割も担っている。なお、これら対向配置基板５１，５２と水晶振動基板４とは、図８，９に示すように、上層側から対向配置基板５１、水晶振動基板４、対向配置基板５２の順で、接合材３７により接合されている。

水晶振動基板４は、ＡＴカット水晶板からなり、Ｘ軸方向に対してＺ’軸方向が長くなるように外形設計された平面視矩形上の一枚板の直方体に成形されている。また、図８，９に示すように、水晶振動基板４の両主面４ａ，４ｂ間を貫通するように２つのスルーホール４１が形成され、これらのスルーホール４１内は電極形成されている。

対向配置基板５１は、例えば、Ｘカット等の水晶板（図示省略）からなり一枚板の直方体に成形されている。そして、図８，９に示すように、対向配置基板５１の下側の主面５ｂの平面視略中央領域に、励振電極６１が形成され、この励振電極６１から引出電極６３が引き出されている。

対向配置基板５２は、例えば、Ｘカット等の水晶板（図示省略）からなり一枚板の直方体に成形されている。そして、図８，９に示すように、対向配置基板５２の上側の主面５ａの平面視略中央領域に、励振電極６２が形成され、この励振電極６２から引出電極６４が引き出されている。さらに、下側の主面には、外部電極（本実施の形態では、下記するベース３１の電極パッド）と電気的に接続するための端子電極６７，６８が形成されている。また、図８，９に示すように、対向配置基板５２の両主面５ａ，５ｂ間を貫通するようにスルーホール６６が形成され、端子電極６８と引出電極６４とがスルーホール６６を介して電気的に接続されている。

上記した対向配置基板５１，５２と水晶振動基板４とは、図８，９に示すように積層され、対向配置基板５１に形成された励振電極６１が、導電性接続部材３９（接続バンプ、導電接合材、メッキバンプ、金属ボールなど）、水晶振動基板４のスルーホール４１、導電性接続部材３９（接続バンプ、導電接合材、メッキバンプ、金属ボールなど）および対向配置基板５２のスルーホール６６を介して端子電極６７に電気的に接続されている。また、図９に示すように水晶振動基板４の両主面４ａ、４ｂ上には気密封止された内部空間Ｓ２が形成されている。

なお、上記した水晶振動基板４のスルーホール４１とは、それぞれ水晶振動子１の製造工程（特に対向配置基板５１，５２と水晶振動基板４との積層工程）において位置決めに使用することができる。

上記した図８，９に示す水晶振動子１によれば、パッケージ３の小型化を図ることが可能となる。

また、図８，９に示す水晶振動子１では、対向配置基板５２の下側の主面５ｂに２つの端子電極６７，６８が形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、対向配置基板５２の下側の主面５ｂに端子電極６８が形成され、対向配置基板５１の上側の主面５ａに端子電極６７が形成されてもよい。この場合、対向配置基板５１に形成された励振電極６１が、対向配置基板５１のスルーホール６５を介して端子電極６７に電気的に接続され、対向配置基板５２に形成された励振電極６２が、対向配置基板５２のスルーホール６６を介して端子電極６８に電気的に接続されている。

上記した図１０に示す水晶振動子１によれば、パッケージ３の小型化を図ることができるだけなく、電極の引き回しが容易となる。

また、図８〜１０に示す対向配置基板５１，５２は、ＡＴカット水晶板からなっているが、これに限定されるものではなく、他の水晶板や石英ガラス、セラミックなどであってもよい。

また、上記した図８〜１０に示す水晶振動子１の水晶振動基板４は、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形されているが、これに限定されるものではない。例えば、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、貫通溝４２が両主面４ａ，４ｂにわたって貫通形成されていてもよい。この場合、貫通溝４２を形成することにより、図８〜１０の水晶振動基板４と比較して、水晶振動基板４の振動状態が良好となる。

なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、圧電振動デバイスに適用でき、特に水晶振動子などに好適である。

図１は、本実施例にかかる水晶振動子の概略構成図である。図１（ａ）は、ベースに水晶振動片を保持した状態の水晶振動子の概略平面図である。図１（ｂ）は、内部空間を公開した水晶振動子の概略側面断面図である。 図２は、本実施例にかかる水晶振動片の概略構成図である。図２（ａ）は、内部空間を公開した水晶振動片の概略側面断面図である。図２（ｂ）は、励振電極の配置を示した水晶振動片の概略平面図である。 図３（ａ）は、従来技術１，２の水晶振動子に設けた水晶振動片の概略側面断面図である。図３（ｂ）は、従来技術３，４の水晶振動子に設けた水晶振動片の概略側面断面図である。 図４は、本実施例にかかる水晶振動子と、他の形態の水晶振動子との直列共振抵抗値の分布図である。 図５は、本実施例にかかる水晶振動子と従来技術４にかかる水晶振動子との空間ギャップ量と直列共振抵抗値との関係図である、 図６は、本実施の他の例にかかる、内部空間を公開した水晶振動片の概略側面断面図である。 図７（ａ）は、図１，２，６に示す金属材料を形成した水晶振動基板の一部拡大図である。図７（ｂ）は、本実施の別の例にかかる金属材料を形成した水晶振動基板の一部拡大図である。 図８は、本実施の他の例にかかる水晶振動子の概略分解斜視図である。 図９は、内部空間を公開した図８に示す水晶振動子の概略側面断面図である。 図１０は、本実施の別の例にかかる水晶振動子の概略分解斜視図である。 図１１は、図８〜１０とは異なる本実施の別の例にかかる水晶振動子の水晶振動基板の概略構成図である。図１１（ａ）は、水晶振動基板の概略斜視図である。図１１（ｂ）は、水晶振動基板の概略平面図である。

符号の説明

１ 水晶振動子（圧電振動デバイス）
Ｓ 内部空間
４ 水晶振動基板（圧電振動基板）
４ａ，４ｂ 水晶振動基板の主面（圧電振動基板の主面）
５１，５２ 対向配置基板
５ａ，５ｂ 対向配置基板の主面
６１，６２ 励振電極
９１，９２ 金属材料

Claims (6)

1. 圧電振動基板と、前記圧電振動基板の両主面に対向配置される対向配置基板と、が設けられ、前記圧電振動基板と前記対向配置基板とにより前記圧電振動基板の両主面上それぞれに真空又は不活性雰囲気による内部空間が形成され、前記内部空間における対向配置基板にそれぞれ１つの励振電極が対向して形成され、前記励振電極間に前記圧電振動基板が配された圧電振動デバイスにおいて、
   前記内部空間内の前記圧電振動基板の少なくとも一方の主面上であって、対向する前記励振電極の間の位置に、前記励振電極と非接触状態の金属材料が形成されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
2. 前記圧電振動基板は、Ｘ軸方向に対してＺ’軸方向が長くなるように外形設計されたことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動デバイス。
3. 前記圧電振動基板の両主面に形成された前記金属材料は、離間して形成された金属材料群であることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電振動デバイス。
4. 前記圧電振動基板もしくは前記対向配置基板の少なくとも一方の主面は逆メサ形成され、前記圧電振動基板の主面に前記金属材料もしくは前記対向配置基板の主面に前記励振電極が形成されたことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の圧電振動デバイス。
5. 前記金属材料の厚さが約２０ｎｍ以上であって約５０ｎｍ以下に設定され、前記励振電極の厚さが約１００ｎｍ以上に設定されたことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１つに記載の圧電振動デバイス。
6. 前記内部空間であって、それぞれ対向する前記金属材料と前記励振電極との距離が、約２μｍ以下に設定されたことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１つに記載の圧電振動デバイス。

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