JP6834189B2 - 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 - Google Patents

Description

本発明は、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に関するものである。

水晶発振器等に代表されるように、水晶振動片等の振動素子をパッケージ内に収納した振動デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば、特許文献１に係る振動デバイスは、水晶振動片と、水晶振動片が内部空間に収納されたパッケージと、を備え、パッケージに、パッケージの内部空間と外部空間とを連通する貫通孔が設けられ、その貫通孔を封止材により封止している。

特開２０１４−１０７６０４号公報

しかし、特許文献１に係る振動デバイスでは、封止材により封止される貫通孔と水晶振動片との間に遮蔽する物体が存在しないため、レーザーを用いて当該貫通孔を封止材により封止する際、レーザーが水晶振動片に当たってダメージを与えたり、封止時に封止材がパッケージ内に飛散してコンタミネーションを生じさせたりして封止後の振動素子の特性を低下させる可能性があるという問題があった。

本発明の目的は、振動素子の特性低下を低減しつつ、振動素子を収納する容器を封止することができる振動デバイスおよびその製造方法を提供すること、また、かかる振動デバイスを備える電子機器および移動体を提供することにある。

上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の振動デバイスは、振動素子と、
前記振動素子を収納している容器と、
前記容器に収納されている第１温度制御素子および第２温度制御素子と、を備え、
前記容器は、
孔部が設けられているベース層と、
前記振動素子と前記ベース層との間に配置され、前記ベース層の平面視で前記孔部と重なる遮蔽部を有する遮蔽層と、
前記ベース層と前記遮蔽層との間に配置され、前記ベース層の平面視で前記孔部と重なる部分を有する空隙部、前記第１温度制御素子を収納する第１開口部、および、前記第２温度制御素子を収納する第２開口部を含むスペーサー層と、を有し、
前記孔部は、前記ベース層の平面視において前記第１開口部と前記第２開口部との間に配置されていることを特徴とする。

このような振動デバイスによれば、遮蔽部が平面視で孔部と重なっているため、レーザー等のエネルギー線を用いて孔部を封止材により封止する際、エネルギー線による振動素子の損傷や、飛散する封止材による容器内のコンタミネーションの発生を低減することができる。そのため、振動素子の特性低下を低減しつつ、振動素子を収納する容器を封止することができる。
なお、ここでいう孔部は容器のベース層が孔を有する形状であることを意味しており、容器と外気を連通していることを意味しない。孔部は封止材によって封止されている構成であってよい。

本発明の振動デバイスでは、前記空隙部はさらに、前記ベース層の平面視において前記孔部と重なる部分から前記第１開口部側および前記第２開口部側に延びている溝部を含むことが好ましい。
これにより、容器の機械的特性を優れたものとしつつ、空隙部の流路抵抗を小さくして、容器を封止する前に、孔部および空隙部を通じて容器内の脱気を効率的に行うことができる。

本発明の振動デバイスでは、前記遮蔽層は、平面視で、前記第１開口部を包含している第３開口部、および、前記第２開口部を包含している第４開口部を含み、
前記平面視で、前記溝部の前記第１開口部側の端部は前記第３開口部内にあり、前記溝部の前記第２開口部側の端部は前記第４開口部内にあることが好ましい。

本発明の振動デバイスでは、前記容器に対して前記振動素子を固定している固定部を備え、
前記固定部は、前記ベース層の平面視において、前記第１温度制御素子に対して前記第２温度制御素子側に位置し、かつ、前記第２温度制御素子に対して前記第１温度制御素子側に位置していることが好ましい。
これにより、第１温度制御素子と振動素子との間の熱抵抗と、第２温度制御素子と振動素子との間の熱抵抗との差を低減することができる。その結果、第１温度制御素子および第２温度制御素子による温度制御の精度を高めることができる。

本発明の振動デバイスでは、前記容器は、ベース基板、および、前記ベース基板に接合されている蓋体を有し、前記ベース基板と前記蓋体との間に前記振動素子を収納しており、
前記ベース基板が前記ベース層、前記遮蔽層および前記スペーサー層を有することが好ましい。
このようなベース層、遮蔽層およびスペーサー層を有するベース基板上に振動素子を搭載することで、振動素子と孔部との間に遮蔽部を介在させることができる。これにより、エネルギー線を用いて孔部を封止材により封止する際、振動素子のエネルギー線による損傷や、飛散する封止材による容器内のコンタミネーションの発生を効果的に低減することができる。

本発明の振動デバイスの製造方法は、振動素子と、第１温度制御素子と、第２温度制御素子と、孔部が設けられているベース層、前記ベース層の平面視で前記孔部と重なる遮蔽部を有する遮蔽層、および、前記ベース層と前記遮蔽層との間に配置され、前記ベース層の平面視で前記孔部と重なる部分を有する空隙部と、前記第１温度制御素子を収納し、前記ベース層の平面視で前記孔部と重ならない第１開口部と、前記第２温度制御素子を収納し、前記ベース層の平面視で前記孔部と重ならない第２開口部とを含むスペーサー層を有する容器と、を準備する準備工程と、
前記振動素子を前記遮蔽部に対して前記孔部とは反対側に配置して前記容器に収納するとともに、前記第１開口部に前記第１温度制御素子を収納し、かつ、前記第２開口部に前記第２温度制御素子を収納する収納工程と、
前記孔部に封止材を配置し、エネルギー線を前記封止材に照射することにより前記孔部を封止する封止工程と、を有することを特徴とする。

このような振動デバイスの製造方法によれば、遮蔽部が平面視で孔部と重なっているため、レーザー等のエネルギー線を用いて孔部を封止材により封止する際、エネルギー線による振動素子の損傷や、飛散する封止材による容器内のコンタミネーションの発生を低減することができる。そのため、振動素子の特性低下を低減しつつ、振動素子を収納する容器を封止することができる。

本発明の電子機器は、本発明の振動デバイスを備えることを特徴とする。
このような電子機器によれば、優れた特性を有する振動デバイスを備えるため、優れた信頼性を発揮させることができる。

本発明の移動体は、本発明の振動デバイスを備えることを特徴とする。
このような移動体によれば、優れた特性を有する振動デバイスを備えるため、優れた信頼性を発揮させることができる。

本発明の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一部拡大断面図である。 図２に示す容器が備えるベース基板の分解斜視図である。 図２に示す容器が備えるベース基板の平面図である。 本発明の振動デバイスの製造方法を説明するフローチャートである。 図５に示す収納工程を説明する図である。 図５に示す封止工程を説明する図である。 本発明の振動デバイスを備える電子機器の一例であるモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 本発明の振動デバイスを備える電子機器の一例である携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。 本発明の振動デバイスを備える電子機器の一例であるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。 本発明の振動デバイスを備える移動体の一例を示す斜視図である。

以下、本発明の振動デバイス、振動デバイスの製造方法、電子機器および移動体について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

１．振動デバイスおよびその製造方法
（振動デバイス）
まず、本発明の振動デバイスの実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

図１に示す振動デバイス１は、いわゆる恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ）である。この振動デバイス１は、第１容器４と、第１容器４内に収納されている第２容器３（容器）、振動素子２、複数の温度制御素子５および回路素子６と、を有している。ここで、振動素子２は、第２容器３内に収納されている。また、複数の温度制御素子５は、複数の温度制御素子５１および複数の温度制御素子５２を有し、複数の温度制御素子５１が第１容器４と第２容器３との間に配置され、複数の温度制御素子５２が第２容器３内に収納されている。また、回路素子６は、第１容器４と第２容器３との間に配置されている。なお、振動デバイス１は、第１容器４を収納する容器をさらに有していてもよい。また、第１容器４およびこれに付随する構成を省略してもよい。
以下、振動デバイス１の各部の構成を説明する。

［第１容器］
第１容器４（第１パッケージ）は、第２容器３を収納する凹部４１１を有する箱状の第１ベース基板４１（ベース）と、凹部４１１の開口を塞ぐように配置された状態で第１ベース基板４１に接合部材４３を介して接合されている板状の第１蓋体４２（リッド）と、を有している。第１容器４内の空間Ｓ１は、減圧（真空）状態となっていることが好ましい。これにより、空間Ｓ１内に収納されている各部の温度が第１容器４の外部の温度変動によって変動することを低減することができる。なお、第１容器４内の空間Ｓ１は、減圧状態でなくてもよく、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。

第１ベース基板４１は、板状の層４１２、開口を有する枠状の層４１３〜４１７がこの順で積層されて構成されている。これにより、凹部４１１が形成されている。ここで、層４１２の上面の一部が層４１３の開口から露出している。また、層４１３〜４１７は上側にある層ほど開口の幅が大きくなっており、これにより、層４１３〜４１６の上面の一部が層４１４〜４１７の開口からそれぞれ露出している。この第１ベース基板４１の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスや、各種ガラス材料を用いることができる。

このような第１ベース基板４１には、第１蓋体４２が接合部材４３を介して接合されている。ここで、接合部材４３は、第１蓋体４２の構成材料と同様の金属で構成され、必要に応じてニッケルメッキ等のメッキが表面に施されている。また、接合部材４３は、第１ベース基板４１の上面に対してろう接により接合されている。そして、接合部材４３は、第１蓋体４２に対してシーム溶接により接合されている。なお、かかる接合は、シーム溶接と併用して、エネルギー線溶接（レーザー溶接、電子線溶接等）を用いてもよい。

第１蓋体４２の第１ベース基板４１側の面には、凹部４２１が設けられている。これにより、第１蓋体４２は、凹部４２１の底部を構成している薄肉部４２２と、薄肉部４２２の外側において薄肉部４２２よりも厚い厚肉部４２３と、を有している。この厚肉部４２３は、第１蓋体４２の外周縁に沿って全周にわたって形成されている。そして、第１蓋体４２は、厚肉部４２３において第１ベース基板４１に接合されている。この第１蓋体４２の構成材料としては、特に限定されないが、第１ベース基板４１の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、第１ベース基板４１の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。なお、第１蓋体４２の形状は、図示のものに限定されず、例えば、単なる平板状であってもよいし、外周部にフランジ部を有する形状であってもよい。

このような第１容器４において、第１ベース基板４１の層４１３〜４１６の上面には、複数の接続端子（図示せず）が適宜設けられている。この複数の接続端子は、図示しない配線に電気的に適宜接続されているとともに、一部の接続端子が、図示しない配線層を介して、第１ベース基板４１の底面に設けられた端子（図示せず）に電気的に接続されている。これら接続端子は、導電性を有していれば特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）等のメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）等の各被膜を積層した金属被膜で構成されている。

［回路素子］
回路素子６は、前述した第１容器４の第１ベース基板４１の底面（より具体的には層４１２の上面）に対して接着剤等によって固定されている。回路素子６は、図示しない複数の端子を有し、この各端子がボンディングワイヤー６２によって、第１ベース基板４１の層４１３の上面に設けられている各接続端子（図示せず）と電気的に接続されている。この回路素子６は、図示しないが、振動素子２を駆動するための駆動回路（発振回路）を有している。なお、回路素子６は、第１容器４の外部に設けられていてもよい。

［第２容器外の温度制御素子］
複数の温度制御素子５１は、前述した第１容器４の第１ベース基板４１の底面（より具体的には層４１４の上面）に対して接着剤等によって固定されている。温度制御素子５１は、図示しない複数の端子を有し、この各端子が導電性ワイヤー等の配線（図示せず）によって、第１ベース基板４１に設けられている各接続端子（図示せず）と電気的に接続されている。この温度制御素子５１は、第２容器３の温度が所望温度に維持されるように温度制御を行う素子である。例えば、温度制御素子５１は、ヒーターＩＣであり、図示しないが、通電により発熱する発熱部と、発熱部の温度を検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて発熱部の作動を制御する制御部と、を有している。

［第２容器］
第２容器３は、振動素子２（発振素子）を収納する容器であり、前述した温度制御素子５１に対して接着剤７１を介して固定されている。この第２容器３（第２パッケージ）は、振動素子２および温度制御素子５２を収納する凹部３１１を有する箱状の第２ベース基板３１（ベース）と、凹部３１１の開口（図１中下側）を塞ぐように配置された状態で第２ベース基板３１に接合部材３３を介して接合されている板状の第２蓋体３２（リッド）と、を有している。第２容器３内の空間Ｓ２は、減圧（真空）状態となっていることが好ましい。これにより、空間Ｓ２内に収納されている各部の温度が第２容器３の外部の温度変動によって変動することを低減することができる。なお、第２容器３内の空間Ｓ２は、減圧状態でなくてもよく、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。

第２ベース基板３１の凹部３１１の底面には、段差を形成する２つの面が形成されている。すなわち、凹部３１１は、深さが２段階となっており、２つの面にそれぞれ対応して振動素子２と温度制御素子５２とが収納されている。この第２ベース基板３１の構成材料としては、特に限定されないが、前述した第１ベース基板４１の構成材料と同様の材料を用いることができる。なお、第２ベース基板３１については、後に詳述する。

また、第２ベース基板３１には、第２蓋体３２が接合部材３３を介して接合されている。ここで、接合部材３３は、第２蓋体３２の構成材料と同様の金属で構成され、必要に応じてニッケルメッキ等のメッキが表面に施されている。また、接合部材３３は、第２ベース基板３１の上面に対してろう接により接合されている。そして、接合部材３３は、第２蓋体３２に対してシーム溶接により接合されている。なお、かかる接合は、シーム溶接と併用して、エネルギー線溶接（レーザー溶接、電子線溶接等）を用いてもよい。

第２蓋体３２の構成材料としては、特に限定されないが、前述した第１ベース基板４１および第１蓋体４２の構成材料の関係と同様、第２ベース基板３１の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。

第２ベース基板３１の凹部３１１の段差を形成する２つの面のそれぞれには、複数の接続端子（図示せず）が設けられている。この複数の接続端子は、図示しない配線に電気的に適宜接続されているとともに、一部の接続端子が、図示しない配線層を介して、第２ベース基板３１の底面に設けられた端子（図示せず）に電気的に接続されている。これら接続端子の構成材料としては、前述した第１ベース基板４１に設けられた接続端子の構成材料と同様の材料を用いることができる。

このような第２容器３は、第２蓋体３２が第１容器４の第１ベース基板４１側を向いており、第２蓋体３２が温度制御素子５１に対して接着剤７１を介して固定されている。また、第２ベース基板３１の底面に設けられた端子（図示せず）は、ボンディングワイヤー６１を介して、第１ベース基板４１の層４１６の上面に設けられている各接続端子（図示せず）と電気的に接続されている。

［発振素子］
振動素子２は、前述した第２容器３の空間Ｓ２内に収納されている。また、振動素子２は、導電性接着剤７２を介して、前述した第２ベース基板３１の凹部３１１の段差を形成する２つの面のうちの開口側の面（凹部３１１の深さが浅い側の面）に設けられた接続端子（図示せず）に固定されている。なお、導電性接着剤７２は、導電性金属材料で代替することもできる。また、導電性接着剤に代えて非導電性の接着剤を用いてもよく、この場合、第２ベース基板３１上の接続端子に対して振動素子２をボンディングワイヤーにより電気的に接続してもよい。

振動素子２は、図示しないが、圧電基板（素子片）と、この圧電基板の表裏面のそれぞれに設けられている励振電極と、を有し、励振電極に通電することにより圧電基板の厚みすべり振動を励振させる。ここで、圧電基板の下面に設けられた励振電極は、前述した導電性接着剤７２を介して第２ベース基板３１の接続端子（図示せず）に電気的に接続されている。また、圧電基板の上面に設けられた励振電極は、図示しないボンディングワイヤーを介して第２ベース基板３１の接続端子（図示せず）に接続されている。圧電基板としては、例えば、ＡＴカット、Ｚカット、ＢＴカット等の水晶基板やその他圧電基板が挙げられる。なお、振動素子２は、図示の形態に限定されず、例えば、二脚音叉、Ｈ型音叉、三脚音叉、くし歯型、直交型、角柱型等であってもよい。

［第２容器内の温度制御素子］
複数の温度制御素子５２は、前述した第２容器３の第２ベース基板３１の底面（より具体的には段差を形成する２つの面のうちの底部側の面）に対して接着剤等によって固定されている。温度制御素子５２は、図示しない複数の端子を有し、この各端子が導電性ワイヤー等の配線（図示せず）によって、第２ベース基板３１に設けられている各接続端子（図示せず）と電気的に接続されている。この温度制御素子５２は、振動素子２の温度が所望温度に維持されるように温度制御を行う素子である。例えば、温度制御素子５２は、前述した温度制御素子５１と同様、ヒーターＩＣであり、図示しないが、通電により発熱する発熱部と、発熱部の温度を検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて発熱部の作動を制御する制御部と、を有している。

（第２容器の第２ベース基板）
以下、第２ベース基板３１について詳述する。
図２は、図１に示す振動デバイスの一部拡大断面図である。図３は、図２に示す容器が備えるベース基板の分解斜視図である。図４は、図２に示す容器が備えるベース基板の平面図である。なお、図２は、図１に対して切断方向が９０°異なっており、また、図１では、第２ベース基板３１の詳細な構成の図示が省略されている。

図２および図３に示すように、第２ベース基板３１は、第１ベース層３１２、第２ベース層３１３、スペーサー層３１４、遮蔽層３１５および枠体層３１６を有し、これらが図２中上方に向けてこの順で積層されている。ここで、第１ベース層３１２および第２ベース層３１３は、ベース層３１８を構成している。なお、図示では、第１ベース層３１２、第２ベース層３１３、スペーサー層３１４、遮蔽層３１５および枠体層３１６の各層が単一層で構成されているが、これらの層のうちの少なくとも１層が複数層で構成されていてもよい。

第１ベース層３１２には、第１ベース層３１２の厚さ方向に貫通する貫通孔３１２ａが設けられている。また、第２ベース層３１３には、該第２ベース層３１３の平面視（以下、単に「平面視」と言う）で貫通孔３１２ａに重なる位置に、第２ベース層３１３の厚さ方向に貫通する貫通孔３１３ａが設けられている。ここで、貫通孔３１２ａ、３１３ａは、ベース層３１８を貫通している孔部３１７（封止孔）を構成している。この孔部３１７は、例えばＡｕＧｅ等の金属材料で構成されている封止材３４により塞がれている。

ここで、貫通孔３１２ａ、３１３ａは、平面視で第１、第２ベース層３１２、３１３の中央部に位置している。これにより、第１、第２ベース層３１２、３１３に不均一な応力が生じることを低減することができる。また、貫通孔３１３ａの内径（幅）が貫通孔３１２ａの内径（幅）よりも狭くなっている。これにより、後述するように、孔部３１７内に、封止材３４を形成するための半田ボール等の封止材を安定的に載置することができる。貫通孔３１２ａ、３１３ａの横断面形状は、図示ではそれぞれ円形であるが、これに限定されず、例えば、四角形、五角形等の多角形であってもよい。また、貫通孔３１２ａ、３１３ａの内径（幅）は、図示ではそれぞれ板厚方向に沿って一定であるが、これに限定されず、例えば、内径（幅）が漸減または漸増する部分や、内径（幅）が異なる複数の部分を有していてもよい。

スペーサー層３１４には、スペーサー層３１４を貫通する開口部３１４ａが設けられている。この開口部３１４ａは、平面視において、直線的に延びている幅狭部３１４ａ１と、幅狭部３１４ａ１の両端部に接続されている２つの幅広部３１４ａ２と、を有している。図４に示すように、平面視において、幅狭部３１４ａ１の中央部が孔部３１７（または図２、３に示す貫通孔３１３ａ）に重なっている。２つの幅広部３１４ａ２は、それぞれ、幅狭部３１４ａ１の幅（図４中上下方向の長さ）よりも広い。特に、各幅広部３１４ａ２は、平面視で温度制御素子５２（第１、第２温度制御素子５２１、５２２）を包含している。

遮蔽層３１５には、遮蔽層３１５の厚さ方向に貫通する２つの開口部３１５ｂが設けられている。この遮蔽層３１５の２つの開口部３１５ｂ間の部分は、平面視で孔部３１７（図２、３に示す貫通孔３１３ａ）に重なっており、当該部分が遮蔽部３１５ａを構成している。２つの開口部３１５ｂは、前述したスペーサー層３１４の２つの幅広部３１４ａ２にそれぞれ対応して設けられており、平面視で、それぞれ対応する幅広部３１４ａ２を包含している。また、遮蔽部３１５ａは、平面視で、前述したスペーサー層３１４の幅狭部３１４ａ１の両端部を除く大部分と重なっている。これにより、第２ベース層３１３と遮蔽部３１５ａとの間には、スペーサー層３１４の幅狭部３１４ａ１による空隙部Ｓ３が空間Ｓ２の一部（空間Ｓ２に連通した空間）として形成されている。この空隙部Ｓ３は、平面視において、孔部３１７（または図２、３に示す貫通孔３１３ａ）に重なる部分から互いに反対方向に延びている２つの溝部Ｓ３１を有する。

枠体層３１６には、枠体層３１６の厚さ方向に貫通する開口部３１６ａが設けられている。すなわち、枠体層３１６は、開口部３１６ａを有する枠状をなしている。開口部３１６ａは、平面視で、前述したスペーサー層３１４の２つの幅広部３１４ａ２、および、遮蔽層３１５の２つの開口部３１５ｂを一括して包含している。

以上のような第１ベース層３１２、第２ベース層３１３、スペーサー層３１４、遮蔽層３１５および枠体層３１６が積層されてなる第２ベース基板３１では、互いに連通する幅広部３１４ａ２および開口部３１５ｂにより、空隙部Ｓ３を介して図２中横方向に離間配置された２つの凹部が形成され、その２つの凹部内にそれぞれ温度制御素子５２が配置されている。ここで、一方の凹部内に配置されている温度制御素子５２を第１温度制御素子５２１とし、他方の凹部内に配置されている温度制御素子５２を第２温度制御素子５２２とする。

また、遮蔽層３１５上には、導電性接着剤７２を介して振動素子２が固定されている。ここで、導電性接着剤７２は、平面視で、第１温度制御素子５２１との距離と、第２温度制御素子５２２との距離とが等しくなるように配置されている。また、振動素子２は、平面視で、孔部３１７および遮蔽部３１５ａと重なっている。

以上説明したような振動デバイス１は、前述したように、振動素子２と、振動素子２を収納している「容器」である第２容器３と、を備えている。そして、第２容器３は、孔部３１７が設けられているベース層３１８と、振動素子２とベース層３１８との間に配置され、平面視で孔部３１７と重なる遮蔽部３１５ａを有する遮蔽層３１５と、ベース層３１８と遮蔽層３１５との間に配置され、平面視で孔部３１７と重なる部分を有する空隙部Ｓ３を形成しているスペーサー層３１４と、を有する。

このような振動デバイス１によれば、遮蔽部３１５ａが平面視で孔部３１７と重なっているため、レーザー等のエネルギー線を用いて孔部３１７を封止材により封止する際、エネルギー線による振動素子２の損傷や、飛散する封止材による第２容器３内のコンタミネーションの発生を低減することができる。そのため、振動素子２の特性の低下を低減しつつ、振動素子２を収納する第２容器３を封止することができる。また、ベース層３１８、スペーサー層３１４および遮蔽層３１５を含む複数の層に分けて第２容器３を形成することで、前述したような遮蔽部３１５ａおよび空隙部Ｓ３を有する構成を所望の形状で容易に形成することができる。なお、第２ベース層３１３を「ベース層」と捉えることもでき、この場合、貫通孔３１３ａが「孔部」であると言える。また、第１ベース層３１２および第２ベース層３１３が単一の層で構成されていてもよい。

ここで、「容器」である第２容器３は、「ベース基板」である第２ベース基板３１、および、第２ベース基板３１に接合されている「蓋体」である第２蓋体３２を有し、第２ベース基板３１と第２蓋体３２との間に振動素子２を収納している。そして、第２ベース基板３１がベース層３１８、遮蔽層３１５およびスペーサー層３１４を有する。このようなベース層３１８、遮蔽層３１５およびスペーサー層３１４を有する第２ベース基板３１上に振動素子２を搭載することで、振動素子２と孔部３１７との間に遮蔽部３１５ａを介在させることができる。これにより、エネルギー線を用いて孔部３１７を封止材３４により封止する際、振動素子２のエネルギー線による損傷や、飛散する封止材による第２容器３内のコンタミネーションの発生を効果的に低減することができる。

また、空隙部Ｓ３は、平面視において空隙部Ｓ３の孔部３１７と重なる部分から互いに異なる方向に延びている複数の溝部Ｓ３１を含む。これにより、第２容器３の機械的特性を優れたものとしつつ、空隙部Ｓ３の流路抵抗を小さくして、第２容器３を封止する前に、孔部３１７および空隙部Ｓ３を通じて第２容器３内の脱気を効率的に行うことができる。

さらに、「容器」である第２容器３に収納されている第１温度制御素子５２１および第２温度制御素子５２２をさらに備え、孔部３１７は、平面視において第１温度制御素子５２１と第２温度制御素子５２２との間に配置されている。これにより、熱が逃げやすい孔部３１７の温度変動を効率的に低減することができる。その結果、第１温度制御素子５２１および第２温度制御素子５２２による温度制御の精度を高めることができる。

また、振動デバイス１は、「容器」である第２容器３に対して振動素子２を固定している「固定部」である導電性接着剤７２を備えている。そして、導電性接着剤７２は、平面視において、第１温度制御素子５２１に対して第２温度制御素子５２２側に位置し、かつ、第２温度制御素子５２２に対して第１温度制御素子５２１側に位置している。これにより、第１温度制御素子５２１と振動素子２との間の熱抵抗と、第２温度制御素子５２２と振動素子２との間の熱抵抗との差を低減することができる。その結果、第１温度制御素子５２１および第２温度制御素子５２２による温度制御の精度を高めることができる。

さらに、スペーサー層３１４および遮蔽層３１５には、第１温度制御素子５２１および第２温度制御素子５２２が配置されている開口部３１４ａ、３１５ｂが設けられている。これにより、第２容器３の低背化を図ることができる。

（振動デバイスの製造方法）
以下、本発明の振動デバイスの製造方法について、前述した振動デバイス１を製造する場合を例に説明する。
図５は、本発明の振動デバイスの製造方法を説明するフローチャートである。
振動デバイス１の製造方法は、振動素子２を収納した第２容器３を封止した構造体を製造する工程を含み、かかる工程は、図５に示すように、［１］準備工程Ｓ１０と、［２］収納工程Ｓ２０と、［３］封止工程Ｓ３０と、を有する。以下、各工程を順次説明する。

［１］準備工程Ｓ１０
図示しないが、まず、第２ベース基板３１、第２蓋体３２、振動素子２および複数の温度制御素子５２を準備する。

ここで、振動素子２は、例えば、水晶基板等の圧電基板をエッチングすることにより素子片を形成し、その素子片上に励振電極を気相成膜法により形成する。
また、第２ベース基板３１は、例えば、アルミナ粉末と、ホウケイ酸ガラス粉末と、有機樹脂バインダーとの混合物をシート状に成形したセラミックグリーンシートを焼成することで得られる。その際、セラミックグリーンシートは、第１ベース層３１２、第２ベース層３１３、スペーサー層３１４、遮蔽層３１５および枠体層３１６に対応する複数層からなり、各層には配線用の貫通孔をパンチング等によって適宜形成し、その貫通孔を含む領域に、タングステン、モリブテン等の高融点金属を含む導体ペーストを適宜充填・塗布する。かかる導体ペーストが焼成後に接続端子や配線となる。また、得られた第２ベース基板３１上には接合部材３３をろう材により接合する。

また、第２蓋体３２は、例えば、金属板をエッチングすることで形成される。なお、一枚の金属板から複数の第２蓋体３２を形成する場合、エッチングの後、複数の第２蓋体３２の一部同士が連結した状態であってもよく、この場合、その連結部分をレーザー等のエッチング以外の方法で切断してもよい。かかるエッチングは、ウエットエッチングまたはドライエッチングのいずれでもよいが、生産性を高める観点から、ウエットエッチングであることが好ましい。

［２］収納工程Ｓ２０
図６は、図５に示す収納工程を説明する図である。
次に、図６に示すように、第２容器３内に振動素子２および温度制御素子５２を収納する。このとき、振動素子２を遮蔽部３１５ａに対して孔部３１７とは反対側に配置して第２容器３に収納する。

詳細に説明すると、まず、第２ベース基板３１に対して温度制御素子５２を接着剤により固定した後、温度制御素子５２と第２ベース基板３１とをワイヤーボンディングにより電気的に接続する。次に、第２ベース基板３１に対して振動素子２を導電性接着剤７２により固定し、その後、第２ベース基板３１と第２蓋体３２とを接合部材３３を介して、シーム溶接等により接合する。これにより、振動素子２および温度制御素子５２を収納した第２容器３を得る。

［３］封止工程Ｓ３０
図７は、図５に示す封止工程を説明する図である。
次に、図７に示すように、ＡｕＧｅ等の金属材料で構成された半田ボールのような形状の封止材３４Ａを孔部３１７内に載置し、その封止材３４Ａにレーザー等のエネルギー線ＬＬを照射する。これにより、封止材３４Ａを溶融した後に固化させて封止材３４を形成する。このとき、真空下（減圧下）で封止材３４の形成を行うことにより、真空封止された空間Ｓ２が得られる。

以上説明したような振動デバイス１の製造方法は、前述したように、準備工程Ｓ１０と、収納工程Ｓ２０と、封止工程Ｓ３０と、を有する。ここで、準備工程Ｓ１０において、振動素子２と、孔部３１７が設けられているベース層３１８、平面視で孔部３１７と重なる遮蔽部３１５ａを有する遮蔽層３１５、および、ベース層３１８と遮蔽層３１５との間に配置され、平面視で孔部３１７と重なる空隙部Ｓ３を形成しているスペーサー層３１４を有する「容器」である第２容器３と、を準備する。収納工程Ｓ２０において、振動素子２を遮蔽部３１５ａに対して孔部３１７とは反対側に配置して第２容器３に収納する。封止工程Ｓ３０において、孔部３１７に封止材３４Ａを配置し、エネルギー線を封止材３４Ａに照射することにより孔部３１７を封止する。

このような振動デバイス１の製造方法によれば、遮蔽部３１５ａが平面視で孔部３１７と重なっているため、レーザー等のエネルギー線を用いて孔部３１７を封止材３４により封止する際、エネルギー線による振動素子２の損傷や、飛散する封止材による第２容器３内のコンタミネーションの発生を低減することができる。そのため、振動素子２の特性の低下を低減しつつ、振動素子２を収納する第２容器３を封止することができる。

［電子機器］
次いで、本発明の振動デバイスを備える電子機器（本発明の電子機器）について、図１０〜１２に基づき、詳細に説明する。

図８は、本発明の振動デバイスを備える電子機器の一例であるモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１１０８を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、基準クロックとして機能する振動デバイス１が内蔵されている。

図９は、本発明の振動デバイスを備える電子機器の一例である携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、振動デバイス１が内蔵されている。

図１０は、本発明の振動デバイスを備える電子機器の一例であるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。

ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。

撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ１３００には、振動デバイス１が内蔵されている。

以上のような電子機器は、優れた特性を有する振動デバイス１を備えるため、優れた信頼性を発揮させることができる。

なお、本発明の振動デバイスを備える電子機器は、図８のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図９の携帯電話機、図１０のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等に適用することができる。

［移動体］
次に、本発明の振動デバイスを備える移動体（本発明の移動体）について説明する。

図１１は、本発明の振動デバイスを備える移動体の一例を示す斜視図である。この図において、自動車１５００には、振動デバイス１が搭載されている。振動デバイス１は、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。

以上説明したような移動体は、優れた特性を有する振動デバイス１を備えるため、優れた信頼性を発揮させることができる。

以上、本発明の振動デバイス、振動デバイスの製造方法、電子機器および移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。また、本発明では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、前述した実施形態では、振動デバイスが恒温槽型水晶発振器である場合を例に説明したが、これに限定されず、本発明は、恒温槽型水晶発振器以外の水晶発振器、水晶発振器以外の発振器、加速度、角速度等の物理量を検出する物理量センサーにも適用可能である。すなわち、振動素子は、タイミング源として用いられる発振素子に限定されず、例えば、加速度、角速度等の物理量に応じた信号を出力するセンサー素子であってもよい。

１…振動デバイス、２…振動素子、３…第２容器（容器）、４…第１容器、５…温度制御素子、６…回路素子、３１…第２ベース基板（ベース基板）、３２…第２蓋体（蓋体）、３３…接合部材、３４…封止材、３４Ａ…封止材、４１…第１ベース基板、４２…第１蓋体、４３…接合部材、５１…温度制御素子、５２…温度制御素子、６１…ボンディングワイヤー、６２…ボンディングワイヤー、７１…接着剤、７２…導電性接着剤、３１１…凹部、３１２…第１ベース層、３１２ａ…貫通孔、３１３…第２ベース層、３１３ａ…貫通孔、３１４…スペーサー層、３１４ａ…開口部、３１４ａ１…幅狭部、３１４ａ２…幅広部、３１５…遮蔽層、３１５ａ…遮蔽部、３１５ｂ…開口部、３１６…枠体層、３１６ａ…開口部、３１７…孔部、３１８…ベース層、４１１…凹部、４１２…層、４１３…層、４１４…層、４１５…層、４１６…層、４１７…層、４２１…凹部、４２２…薄肉部、４２３…厚肉部、５２１…第１温度制御素子、５２２…第２温度制御素子、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１１０８…表示部、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１３００…ディジタルスチルカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１３１２…ビデオ信号出力端子、１３１４…入出力端子、１４３０…テレビモニター、１４４０…パーソナルコンピューター、１５００…自動車、ＬＬ…エネルギー線、Ｓ１…空間、Ｓ１０…準備工程、Ｓ２…空間、Ｓ２０…収納工程、Ｓ３…空隙部、Ｓ３０…封止工程、Ｓ３１…溝部

Claims (8)

1. 振動素子と、
   前記振動素子を収納している容器と、
   前記容器に収納されている第１温度制御素子および第２温度制御素子と、を備え、
   前記容器は、
   孔部が設けられているベース層と、
   前記振動素子と前記ベース層との間に配置され、前記ベース層の平面視で前記孔部と重なる遮蔽部を有する遮蔽層と、
   前記ベース層と前記遮蔽層との間に配置され、前記ベース層の平面視で前記孔部と重なる部分を有する空隙部、前記第１温度制御素子を収納する第１開口部、および、前記第２温度制御素子を収納する第２開口部を含むスペーサー層と、を有し、
   前記孔部は、前記ベース層の平面視において前記第１開口部と前記第２開口部との間に配置されていることを特徴とする振動デバイス。
2. 前記空隙部はさらに、前記ベース層の平面視において前記孔部と重なる部分から前記第１開口部側および前記第２開口部側に延びている溝部を含む請求項１に記載の振動デバイス。
3. 前記遮蔽層は、平面視で、前記第１開口部を包含している第３開口部、および、前記第２開口部を包含している第４開口部を含み、
   前記平面視で、前記溝部の前記第１開口部側の端部は前記第３開口部内にあり、前記溝部の前記第２開口部側の端部は前記第４開口部内にある請求項２に記載の振動デバイス。
4. 前記容器に対して前記振動素子を固定している固定部を備え、
   前記固定部は、前記ベース層の平面視において、前記第１温度制御素子に対して前記第２温度制御素子側に位置し、かつ、前記第２温度制御素子に対して前記第１温度制御素子側に位置している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動デバイス。
5. 前記容器は、ベース基板、および、前記ベース基板に接合されている蓋体を有し、前記ベース基板と前記蓋体との間に前記振動素子を収納しており、
   前記ベース基板が前記ベース層、前記遮蔽層および前記スペーサー層を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動デバイス。
6. 振動素子と、第１温度制御素子と、第２温度制御素子と、孔部が設けられているベース層、前記ベース層の平面視で前記孔部と重なる遮蔽部を有する遮蔽層、および、前記ベース層と前記遮蔽層との間に配置され、前記ベース層の平面視で前記孔部と重なる部分を有する空隙部と、前記第１温度制御素子を収納し、前記ベース層の平面視で前記孔部と重ならない第１開口部と、前記第２温度制御素子を収納し、前記ベース層の平面視で前記孔部と重ならない第２開口部とを含むスペーサー層を有する容器と、を準備する準備工程と、
   前記振動素子を前記遮蔽部に対して前記孔部とは反対側に配置して前記容器に収納するとともに、前記第１開口部に前記第１温度制御素子を収納し、かつ、前記第２開口部に前記第２温度制御素子を収納する収納工程と、
   前記孔部に封止材を配置し、エネルギー線を前記封止材に照射することにより前記孔部を封止する封止工程と、を有することを特徴とする振動デバイスの製造方法。
7. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
8. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動デバイスを備えることを特徴とする移動体。

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