JP2005065189A - Piezoelectric device, manufacturing method thereof, mobile phone device using piezoelectric device, and electronic apparatus using piezoelectric device - Google Patents
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
【課題】 外部からの衝撃に強く、かつパッケージを小型化するのに有利な構造の圧電デバイスとその製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器を提供すること。
【解決手段】 パッケージ３７内に圧電振動片３２を収容した圧電デバイス３０であって、前記圧電振動片の一部が、パッケージ内の絶縁基体に設けた電極部３１に対して、固定されており、前記圧電振動片の固定されていない自由端が、前記圧電振動片の厚み方向に振れた際に、前記パッケージ側の前記自由端と当接する個所には、前記圧電振動片の当接部よりも硬度の低い無機材料により形成された衝撃吸収部６１が設けられている。
【選択図】 図２PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric device having a structure resistant to external impact and advantageous for downsizing a package, a manufacturing method thereof, and a mobile phone and an electronic apparatus using the piezoelectric device.
A piezoelectric device 30 in which a piezoelectric vibrating piece 32 is accommodated in a package 37, wherein a part of the piezoelectric vibrating piece is fixed to an electrode portion 31 provided on an insulating base in the package. When the unfixed free end of the piezoelectric vibrating piece swings in the thickness direction of the piezoelectric vibrating piece, the portion that comes into contact with the free end on the package side has a contact portion of the piezoelectric vibrating piece. Also, an impact absorbing portion 61 made of an inorganic material having low hardness is provided.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスおよびその製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器に関する。 The present invention relates to a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package, a manufacturing method thereof, and a mobile phone and an electronic apparatus using the piezoelectric device.
ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。
従来の圧電デバイスは、例えば、図１６に示すように構成されている（特許文献１参照）。
図において、圧電デバイス１は、パッケージ２の内部の底面に形成した電極部８に圧電振動片３を接合し、例えば、ガラス製の蓋体６により気密封止することによって構成されている。
パッケージ２の電極部８は、このパッケージ２の下面の図示しない実装端子と接続されている。
Piezoelectric devices such as piezoelectric vibrators and piezoelectric oscillators in small information devices such as HDDs (hard disk drives), mobile computers, IC cards, and mobile communication devices such as mobile phones, car phones, and paging systems Is widely used.
A conventional piezoelectric device is configured, for example, as shown in FIG. 16 (see Patent Document 1).
In the figure, the piezoelectric device 1 is configured by joining a piezoelectric vibrating piece 3 to an electrode portion 8 formed on a bottom surface inside a package 2 and hermetically sealing it with a lid 6 made of glass, for example.
The electrode portion 8 of the package 2 is connected to a mounting terminal (not shown) on the lower surface of the package 2.
パッケージ２の電極部８上には、導電性接着剤７が塗布され、この導電性接着剤７の上に圧電振動片３の基部４を載置して、導電性接着剤７を硬化させることにより、圧電振動片３の図示しない電極と、パッケージ２側の電極部８とが電気的に接続されて、固定されている。 A conductive adhesive 7 is applied on the electrode portion 8 of the package 2, and the base portion 4 of the piezoelectric vibrating piece 3 is placed on the conductive adhesive 7 to cure the conductive adhesive 7. Thus, an electrode (not shown) of the piezoelectric vibrating piece 3 and the electrode portion 8 on the package 2 side are electrically connected and fixed.
パッケージ２に圧電振動片３を接合した後で、封止材９を用いて、蓋体６によりパッケージ２を封止する。
ここで、パッケージ２は、第１の基板２ａと、第２の基板２ｂと、第３の基板２ｃを積層して形成されており、第１の基板２ａと、第２の基板２ｂには、パッケージ２内と外部とを連通する貫通孔５ａが形成されている。そして、蓋体６の封止後において、パッケージ２を真空雰囲気内で加熱することで、貫通孔２ａを介して、パッケージ２内の気体、例えば、パッケージ２内の水分等の蒸発気体や、導電性接着剤７の硬化の際に生成されるガス成分などを排気し、パッケージ２内の必要な真空度を確保する。
After the piezoelectric vibrating reed 3 is bonded to the package 2, the package 2 is sealed with the lid 6 using the sealing material 9.
Here, the package 2 is formed by laminating a first substrate 2a, a second substrate 2b, and a third substrate 2c, and the first substrate 2a and the second substrate 2b include A through hole 5a that communicates the inside of the package 2 with the outside is formed. Then, after sealing the lid body 6, the package 2 is heated in a vacuum atmosphere, whereby a gas in the package 2, for example, an evaporating gas such as moisture in the package 2, or a conductive material is transmitted through the through hole 2 a. The gas component generated when the adhesive 7 is cured is exhausted to ensure a necessary degree of vacuum in the package 2.
その後、貫通孔５ａに、金属封止材５ｂを配置して、この金属封止材５ｂにレーザ光を照射し、金属封止材５ｂを溶融させることにより、貫通孔５ａを気密に封止するようにしている（孔封止）。 Thereafter, the metal sealing material 5b is disposed in the through hole 5a, and the metal sealing material 5b is irradiated with laser light to melt the metal sealing material 5b, thereby sealing the through hole 5a in an airtight manner. (Hole sealing).
このような構造の圧電デバイス１においては、圧電振動片３が、パッケージ側の電極部８に対して、片持ち式に固定されているので、パッケージ２の外部から衝撃が加えられると、圧電振動片３の自由端が矢印Ｄ１に示すように振れて、該自由端がパッケージ２の内側底面に衝突し、損傷する虞がある。圧電振動片３の自由端が損傷して欠けたりすると、周波数に変化を生じ、性能を損なう。
このため、圧電振動片３の自由端側に対応して、第２の基板２ｂの一部を除去し、凹部２ｄを形成することにより、圧電振動片３の自由端の衝突を回避するようにしている。
しかしながら、このような凹部２ｄを設けるためには、パッケージ２を形成するために何層もの基板を積層する必要があるため、パッケージの厚み方向の寸法を大きくしてしまう欠点がある。
In the piezoelectric device 1 having such a structure, the piezoelectric vibrating reed 3 is fixed in a cantilever manner with respect to the electrode portion 8 on the package side. Therefore, when an impact is applied from the outside of the package 2, the piezoelectric vibrating reed 3 There is a possibility that the free end of the piece 3 swings as shown by an arrow D1, and the free end collides with the inner bottom surface of the package 2 to be damaged. If the free end of the piezoelectric vibrating piece 3 is damaged and chipped, the frequency is changed and the performance is impaired.
For this reason, a part of the second substrate 2b is removed corresponding to the free end side of the piezoelectric vibrating piece 3 to form a recess 2d, thereby avoiding a collision of the free end of the piezoelectric vibrating piece 3. ing.
However, in order to provide such a recess 2d, it is necessary to laminate a number of layers in order to form the package 2, so that there is a drawback that the dimension in the thickness direction of the package is increased.
そこで、図１７に示すような構造も提案されている（特許文献２参照）。
図において、圧電デバイス１０は、パッケージ１１の電極部１４に、導電性接着剤１５を塗布して、圧電振動片１３の基部１３ａを接合し、蓋体１２により、パッケージ１１を封止した構造である。
圧電振動片１３の自由端１３ｂが、その厚み方向に矢印Ｄ２に示す方向に振れた場合に、当接する領域に対応して、蓋体１２の内側とパッケージ１１の内側底面には、それぞれ、導電性接着剤１５と同じ材料により、衝撃吸収部１７，１６がそれぞれ設けられている。
これにより、圧電振動片１３の自由端が矢印Ｄ２方向に振れて、蓋体１２側、あるいはパッケージ１１の内側底面側に衝突しても、そこには衝撃吸収部１７，１６があるので、衝突による衝撃が吸収され、圧電振動片１３の自由端の損傷が防止されるようになっている。
Therefore, a structure as shown in FIG. 17 has also been proposed (see Patent Document 2).
In the figure, a piezoelectric device 10 has a structure in which a conductive adhesive 15 is applied to an electrode portion 14 of a package 11, a base portion 13 a of a piezoelectric vibrating piece 13 is joined, and the package 11 is sealed by a lid 12. is there.
When the free end 13b of the piezoelectric vibrating piece 13 swings in the direction indicated by the arrow D2 in the thickness direction, the inner side of the lid 12 and the inner bottom surface of the package 11 are electrically conductive, corresponding to the contact area. The impact absorbing portions 17 and 16 are provided by the same material as the adhesive 15.
As a result, even if the free end of the piezoelectric vibrating piece 13 swings in the direction of the arrow D2 and collides with the lid 12 side or the inner bottom surface side of the package 11, there are impact absorbing portions 17 and 16 there. The shock due to is absorbed and the free end of the piezoelectric vibrating piece 13 is prevented from being damaged.
ところが、図１７の構造では、各衝撃吸収部１７，１６が、比較的柔らかい材料で形成されているため、圧電振動片１３の自由端の損傷を防止するには適しているが、これらは導電性接着剤１５と同じ材料で形成するようにしたために、バインダー等の成分を含有し、パッケージ１１の内部でガスが生成される原因となる。すなわち、パッケージ１１内は、所定の真空度となるように蓋体１２により気密に封止される必要があり、パッケージ１１内の真空度の低下は、圧電振動片１３の振動性能を悪化させてしまう。
この点、図１６で説明した構造のように、孔封止工程を採用して、生成されたガスの脱ガスをできるかぎり行うようにしても、圧電振動片の実装時におけるリフロー工程等のように、高温の環境下では、なおガスが生成されるおそれがあり、圧電振動片１３の接合部以外に、ガスが生成される個所を必要以上に設けることは好ましくない。
However, in the structure of FIG. 17, each shock absorbing portion 17, 16 is formed of a relatively soft material, which is suitable for preventing damage to the free end of the piezoelectric vibrating piece 13. Since it is made of the same material as the adhesive 15, it contains a component such as a binder and causes gas to be generated inside the package 11. That is, the inside of the package 11 needs to be hermetically sealed by the lid body 12 so as to have a predetermined degree of vacuum, and the decrease in the degree of vacuum in the package 11 deteriorates the vibration performance of the piezoelectric vibrating piece 13. End up.
In this regard, as in the structure described with reference to FIG. 16, a hole sealing process is employed so that the generated gas can be degassed as much as possible. In addition, in a high-temperature environment, gas may still be generated, and it is not preferable to provide a location where gas is generated more than necessary other than the joint portion of the piezoelectric vibrating piece 13.
また、本発明者の研究によれば、次のことが判明した。
例えば、図１６の構造の圧電デバイスであって、パッケージに凹部を形成していないものについて、１００ｇ（グラム）の重量を負荷して、高さ１５０ｃｍから、図１６のＸ，Ｙ，Ｚの向きで、それぞれ１０回づつの落下試験を行った。
この場合、圧電デバイスの周波数に数１０ないし１００ｐｐｍ程度の周波数シフトが認められた。
Further, according to the study of the present inventors, the following has been found.
For example, a piezoelectric device having the structure shown in FIG. 16 and having no recess formed in the package is loaded with a weight of 100 g (grams), and from a height of 150 cm, the directions of X, Y, and Z in FIG. Then, each 10 drop tests were performed.
In this case, a frequency shift of about several tens to 100 ppm was observed in the frequency of the piezoelectric device.
そして、試験後の圧電デバイスのパッケージを開けて、圧電振動片を取り出したところ、圧電振動片の自由端部の稜線に沿って、図１８に示すような打痕ないしカケが観察された。
図１８（ａ）には、圧電振動片の自由端の稜線に形成されたカケが現れており、図１８（ｂ）には、圧電振動片の自由端部の打痕が現れている。これらの図は、電子顕微鏡による圧電振動片の先端部(自由端部)の拡大写真であり、図１８（ａ）は１０００倍、図１８（ｂ）は４０００倍で撮影したものである。
これらの打痕ないしカケは、丸みを帯びており、計測すると、その形状は、アルミナ粒子の粒径（最大１０μｍ程度）と対応している。
そして、圧電振動片の自由端部のガラス製の蓋体と対向する稜線には、このような打痕ないしカケは観察されなかった。
ここで、パッケージを形成するセラミック（アルミナ）の硬度（モース硬度、以下、硬度はすべて「モース硬度」）は、９であり、水晶の硬度は７、蓋体を構成する一般のガラスは硬度約５．５である。
これらの知見に基づいて、パッケージの小型化をはかりつつ、衝撃に強い圧電デバイスを得る必要がある。
Then, when the package of the piezoelectric device after the test was opened and the piezoelectric vibrating piece was taken out, dents or chips as shown in FIG. 18 were observed along the ridgeline of the free end of the piezoelectric vibrating piece.
FIG. 18A shows a chip formed on the ridgeline of the free end of the piezoelectric vibrating piece, and FIG. 18B shows a dent at the free end of the piezoelectric vibrating piece. These drawings are enlarged photographs of the tip portion (free end portion) of the piezoelectric vibrating reed by an electron microscope. FIG. 18A is taken at 1000 times and FIG. 18B is taken at 4000 times.
These dents or chips are rounded, and when measured, the shape corresponds to the particle size of alumina particles (up to about 10 μm).
Such dents or chips were not observed on the ridge line facing the glass lid at the free end of the piezoelectric vibrating piece.
Here, the hardness of the ceramic (alumina) forming the package (Mohs hardness, hereinafter, all the hardness is “Mohs hardness”) is 9, the hardness of the crystal is 7, and the general glass constituting the lid has a hardness of about 5.5.
Based on these findings, it is necessary to obtain a piezoelectric device that is resistant to impact while reducing the size of the package.
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、外部からの衝撃に強く、かつパッケージを小型化するのに有利な構造の圧電デバイスとその製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a piezoelectric device having a structure that is resistant to external impact and advantageous for downsizing a package, a manufacturing method thereof, and a portable device using the piezoelectric device. The purpose is to provide telephone and electronic equipment.
上述の目的は、第１の発明によれば、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、前記圧電振動片の一部が、パッケージ内の絶縁基体に設けた電極部に対して、固定されており、前記圧電振動片の固定されていない自由端が、前記圧電振動片の厚み方向に振れた際に、前記パッケージ側の前記自由端と当接する個所には、前記圧電振動片の当接部よりも硬度の低い無機材料により形成された衝撃吸収部が設けられている圧電デバイスにより、達成される。
第１の発明の構成によれば、前記衝撃吸収部が、前記圧電振動片の当接部よりも硬度の低い無機材料により形成されている。このため、圧電振動片が、この衝撃吸収部に瞬間的に衝突した場合においては、衝撃吸収部側が損傷し、圧電振動片側が損傷することがない。ここで、衝撃吸収部を無機材料で構成したのは、高い温度環境となっても、できるだけガスの生成を抑制するためである。
これにより、パッケージ内の真空度を悪化させるガスが生成されることが十分に抑制されるので、圧電振動片の振動性能に悪影響が出ることが防止される。
かくして、衝撃吸収部の機能により、圧電振動片が損傷しないので、外部からの衝撃に強く、かつパッケージ内に、衝突を防止するための凹部を形成する必要もないので、パッケージを小型化するのに有利な構造の圧電デバイスを提供することができる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package, wherein a part of the piezoelectric vibrating piece is formed with respect to an electrode portion provided on an insulating base in the package. The piezoelectric vibrating piece is fixed at a position where the free end of the piezoelectric vibrating piece that is not fixed is in contact with the free end on the package side when the piezoelectric vibrating piece is swung in the thickness direction of the piezoelectric vibrating piece. This is achieved by a piezoelectric device provided with an impact absorbing portion formed of an inorganic material having a lower hardness than the contact portion.
According to the configuration of the first invention, the impact absorbing portion is formed of an inorganic material having a lower hardness than the contact portion of the piezoelectric vibrating piece. For this reason, when the piezoelectric vibrating piece instantaneously collides with the shock absorbing portion, the shock absorbing portion side is damaged, and the piezoelectric vibrating piece side is not damaged. Here, the reason why the impact absorbing portion is made of an inorganic material is to suppress the generation of gas as much as possible even in a high temperature environment.
This sufficiently suppresses the generation of gas that deteriorates the degree of vacuum in the package, thereby preventing the vibration performance of the piezoelectric vibrating piece from being adversely affected.
Thus, since the piezoelectric vibrating piece is not damaged by the function of the shock absorbing portion, the package is downsized because it is resistant to external impact and does not need to be formed with a recess for preventing a collision in the package. It is possible to provide a piezoelectric device having an advantageous structure.
上述の目的は、第２の発明によれば、 パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、前記圧電振動片の一部が、パッケージ内の絶縁基体に設けた電極部に対して、固定されており、前記圧電振動片の固定されていない自由端が、前記圧電振動片の厚み方向に振れた際に、前記パッケージ側の前記自由端と当接する個所には、前記絶縁基体の内側底面の表面粗さよりも、微細な表面粗さを有する無機材料により形成された衝撃吸収部が設けられている圧電デバイスにより、達成される。 According to the second aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package, wherein a part of the piezoelectric vibrating piece is in contact with an electrode portion provided on an insulating base in the package. When the free end that is fixed and the piezoelectric vibrating piece is not fixed is swung in the thickness direction of the piezoelectric vibrating piece, the portion that comes into contact with the free end on the package side This is achieved by a piezoelectric device provided with an impact absorbing portion formed of an inorganic material having a finer surface roughness than the surface roughness of the inner bottom surface.
第２の発明の構成によれば、前記衝撃吸収部が、前記絶縁基体の内側底面の表面粗さよりも、微細な表面粗さを有する無機材料により形成されている。このため、圧電振動片が、この衝撃吸収部に瞬間的に衝突した場合においては、衝撃吸収部側が損傷し、圧電振動片側が損傷することがない。ここで、衝撃吸収部を無機材料で構成したのは、高い温度環境となっても、極力ガスの生成を抑制するためである。
これにより、パッケージ内の真空度を悪化させるガスが生成されることが十分に抑制されるので、圧電振動片の振動性能に悪影響が出ることが防止される。
かくして、衝撃吸収部の機能により、圧電振動片が損傷しないので、外部からの衝撃に強く、かつパッケージ内に、衝突を防止するための凹部を形成する必要もないので、パッケージを小型化するのに有利な構造の圧電デバイスを提供することができる。
According to the configuration of the second invention, the impact absorbing portion is formed of an inorganic material having a surface roughness finer than the surface roughness of the inner bottom surface of the insulating base. For this reason, when the piezoelectric vibrating piece instantaneously collides with the shock absorbing portion, the shock absorbing portion side is damaged, and the piezoelectric vibrating piece side is not damaged. Here, the reason why the impact absorbing portion is made of an inorganic material is to suppress the generation of gas as much as possible even in a high temperature environment.
This sufficiently suppresses the generation of gas that deteriorates the degree of vacuum in the package, thereby preventing the vibration performance of the piezoelectric vibrating piece from being adversely affected.
Thus, since the piezoelectric vibrating piece is not damaged by the function of the shock absorbing portion, the package is downsized because it is resistant to external impact and does not need to be formed with a recess for preventing a collision in the package. It is possible to provide a piezoelectric device having an advantageous structure.
第３の発明は、第１または第２の発明のいずれかの構成において、前記衝撃吸収部を形成する材料が、前記絶縁基体に設けられる電極部と同じ材料により形成されていることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、前記衝撃吸収部が、絶縁基体に設けられる電極部と同じ材料で形成されている場合には、電極部の材料は導電金属であり、無機材料であることから、加熱によりガスの生成が殆んど無く、パッケージの真空度を悪化させないものである。しかも金属材料であるから、パッケージ材料に用いられるセラミックス等と比較すると、表面粗さに関して、より細かい。このため圧電振動片の先端が衝突した場合においても、従来と比較して、圧電振動片側を損傷させることがほとんどなく、衝撃吸収部として好適に機能する。しかもパッケージの形成の際に、絶縁基体に電極部を形成する際に、同時に衝撃吸収部を同じ材料で形成すれば、製造工程に余分な工程を増やさないで済むことになる。
A third invention is characterized in that, in the configuration of any one of the first and second inventions, the material forming the shock absorbing part is formed of the same material as the electrode part provided on the insulating base. To do.
According to the structure of 3rd invention, when the said impact-absorbing part is formed with the same material as the electrode part provided in an insulation base | substrate, the material of an electrode part is a conductive metal and is an inorganic material Therefore, almost no gas is generated by heating, and the vacuum degree of the package is not deteriorated. Moreover, since it is a metal material, it is finer in terms of surface roughness than ceramics and the like used for the package material. For this reason, even when the tip of the piezoelectric vibrating piece collides, the piezoelectric vibrating piece side is hardly damaged as compared with the conventional case, and functions suitably as an impact absorbing portion. In addition, when forming the electrode portion on the insulating substrate when forming the package, if the shock absorbing portion is formed of the same material at the same time, it is not necessary to add an extra step to the manufacturing process.
第４の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかの構成において、前記衝撃吸収部が、低融点ガラスにより形成されていることを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、前記衝撃吸収部が、低融点ガラスにより形成されている場合には、ガラスは無機材料であることから、接着剤などと比較すると、加熱によりガスの生成がきわめて少なく、パッケージの真空度を悪化させないものである。しかもガラスは、水晶などの圧電材料よりも、硬度が低い。このため圧電振動片の先端が衝突した場合においても、圧電振動片側を損傷させることがなく、衝撃吸収部として好適に機能する。しかもパッケージの形成の際に、絶縁基体の蓋体との接合面に封止材として低融点金属を形成する際に、同時に衝撃吸収部を同じ材料で形成すれば、製造工程に余分な工程を増やさないで済むことになる。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the impact absorbing portion is formed of low melting point glass.
According to the configuration of the fourth invention, when the impact absorbing portion is formed of low melting point glass, since the glass is an inorganic material, compared with an adhesive or the like, gas is generated by heating. It is extremely small and does not deteriorate the vacuum degree of the package. Moreover, glass has a lower hardness than piezoelectric materials such as quartz. For this reason, even when the tip of the piezoelectric vibrating piece collides, the piezoelectric vibrating piece side is not damaged and functions suitably as an impact absorbing portion. In addition, when forming a low melting point metal as a sealing material on the joint surface of the insulating substrate with the lid during the formation of the package, if the impact absorbing portion is formed of the same material at the same time, an extra step is added to the manufacturing process. You don't have to increase it.
第５の発明は、第１ないし第４の発明のいずれかの構成において、前記衝撃吸収部を形成する材料が、印刷により形成可能な材料であることを特徴とする。
第５の発明の構成によれば、衝撃吸収部が、従来の合成樹脂を利用した接着剤等の場合には、塗布厚が厚くなり、パッケージ内の限られたスペースである圧電振動片の収容空間を必要以上に制限してしまう。また、合成樹脂製の接着剤は、スクリーン印刷等の印刷による塗布も困難であることに対して、金属メタライズや低融点ガラス等の印刷可能な材料を利用することにより、小型のパッケージ内の限られたスペースに均一な塗布厚で形成可能となる利点がある。
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the material forming the shock absorbing portion is a material that can be formed by printing.
According to the configuration of the fifth invention, when the shock absorbing part is an adhesive or the like using a conventional synthetic resin, the coating thickness is increased, and the piezoelectric vibrating piece which is a limited space in the package is accommodated. Limit space more than necessary. Synthetic resin adhesives are difficult to apply by printing such as screen printing, but by using printable materials such as metal metallization and low-melting glass, it is possible to limit the size of a small package. There is an advantage that it can be formed in a given space with a uniform coating thickness.
第６の発明は、第１ないし第５の発明のいずれかの構成において、前記圧電振動片が、音叉型の圧電振動片であることを特徴とする。
第６の発明の構成によれば、音叉型の圧電振動片の場合には、構造的に片持ち支持が必要となるので、本発明の衝撃吸収部を設ける必要性が高い。
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the piezoelectric vibrating piece is a tuning fork type piezoelectric vibrating piece.
According to the configuration of the sixth invention, in the case of the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece, the cantilever support is required structurally, and therefore it is highly necessary to provide the shock absorbing portion of the present invention.
第７の発明は、第６の発明の構成において、前記圧電振動片が、枠付きの音叉型の圧電振動片であることを特徴とする。
第７の発明の構成によれば、枠付きの音叉型の圧電振動片の場合には、構造的に電極部と固定されない自由端が必要となるので、本発明の衝撃吸収部を設ける必要性が高い。
According to a seventh invention, in the configuration of the sixth invention, the piezoelectric vibrating piece is a tuning-fork type piezoelectric vibrating piece with a frame.
According to the configuration of the seventh invention, in the case of a tuning-fork type piezoelectric vibrating piece with a frame, it is necessary to provide a free end that is not structurally fixed to the electrode portion. Is expensive.
また、上述の目的は、第８の発明によれば、パッケージを構成するための絶縁基体に電極部を形成する電極形成工程と、前記絶縁基体の電極部に、圧電振動片を接合する工程と、前記圧電振動片の接合後に前記パッケージを蓋体により封止する工程と、前記蓋体による封止後に、前記絶縁基体または前記蓋体に設けられた貫通孔を介して脱ガスするアニール工程と、前記貫通孔を気密に封止する孔封止工程とを含んでおり、前記絶縁基体によりパッケージを形成する際に、前記圧電振動片の固定されていない自由端が、前記圧電振動片の厚み方向に振れた際に、パッケージ側の前記自由端と当接する個所に、前記圧電振動片の当接部よりも硬度の低い無機材料により衝撃吸収部を形成する工程を有している圧電デバイスの製造方法により、達成される。
第８の発明の構成によれば、衝撃吸収部を形成する工程を有していて、特に、この衝撃吸収部は、前記圧電振動片の当接部よりも硬度の低い無機材料により形成するようにされている。ここで、衝撃吸収部を無機材料で形成するようにしたのは、この工程よりも後の工程で熱が作用した際に、ガスが生成されないようにするためである。また、無機材料は、熱が作用してもガスを生成しにくい点では衝撃吸収部を形成する材料として適してはいるが、むしろ衝撃吸収能力の点で、相応しい材料を探すことが困難である。この発明では特に、圧電振動片側の衝撃吸収部と当接する箇所に着目し、当該箇所よりも硬度の低い材料を用いることにより、当接した際に、圧電振動片側を傷つけないものを選ぶようにしている。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an electrode forming step of forming an electrode portion on an insulating base for constituting a package, and a step of bonding a piezoelectric vibrating piece to the electrode portion of the insulating base. A step of sealing the package with a lid after joining the piezoelectric vibrating pieces, and an annealing step of degassing through the through-hole provided in the insulating base or the lid after sealing with the lid. A hole sealing step for hermetically sealing the through hole, and when the package is formed by the insulating base, the unfixed free end of the piezoelectric vibrating piece has a thickness of the piezoelectric vibrating piece. A piezoelectric device having a step of forming an impact absorbing portion with an inorganic material having a hardness lower than that of the contact portion of the piezoelectric vibrating piece at a position where the free end on the package side contacts with the free end when it swings in the direction. Depending on the manufacturing method It is.
According to the configuration of the eighth aspect of the invention, there is a step of forming an impact absorbing portion, and in particular, the impact absorbing portion is formed of an inorganic material having a lower hardness than the contact portion of the piezoelectric vibrating piece. Has been. Here, the reason why the impact absorbing portion is formed of an inorganic material is to prevent gas from being generated when heat is applied in a step after this step. Inorganic materials are suitable as materials for forming shock absorbing parts in that they do not easily generate gas even when heat is applied, but it is rather difficult to find suitable materials in terms of shock absorbing capacity. . In the present invention, in particular, attention is paid to a portion that comes into contact with the shock absorbing portion on the piezoelectric vibrating piece side, and by using a material having a hardness lower than that portion, a material that does not damage the piezoelectric vibrating piece side when brought into contact is selected. ing.
また、上述の目的は、第９の発明によれば、パッケージを構成するための絶縁基体に電極部を形成する電極形成工程と、前記絶縁基体の電極部に、圧電振動片を接合する工程と、前記圧電振動片の接合後に前記パッケージを蓋体により封止する工程と、前記蓋体による封止後に、前記絶縁基体または前記蓋体に設けられた貫通孔を介して脱ガスするアニール工程と前記貫通孔を気密に封止する孔封止工程とを含んでおり、前記絶縁基体によりパッケージを形成する際に、前記圧電振動片の固定されていない自由端が、前記圧電振動片の厚み方向に振れた際に、前記自由端と当接する個所に、前記絶縁基体の内側底面の表面粗さよりも、微細な表面粗さを有する無機材料により衝撃吸収部を形成する工程を有している、圧電デバイスの製造方法により、達成される。 According to the ninth aspect of the present invention, there is provided an electrode forming step of forming an electrode portion on an insulating base for constituting a package, and a step of bonding a piezoelectric vibrating piece to the electrode portion of the insulating base. A step of sealing the package with a lid after joining the piezoelectric vibrating pieces, and an annealing step of degassing through the through-hole provided in the insulating base or the lid after sealing with the lid. A hole sealing step for hermetically sealing the through hole, and when the package is formed by the insulating base, the unfixed free end of the piezoelectric vibrating piece is in the thickness direction of the piezoelectric vibrating piece. A step of forming an impact absorbing portion with an inorganic material having a surface roughness finer than the surface roughness of the inner bottom surface of the insulating base at a position where the free end is in contact with the free end. Method for manufacturing piezoelectric device More, it is achieved.
第９の発明の構成によれば、衝撃吸収部を形成する工程を有していて、特に、この衝撃吸収部は、前記絶縁基体の内側底面の表面粗さよりも、微細な表面粗さを有する無機材料により形成するようにされている。ここで、衝撃吸収部を無機材料で形成するようにしたのは、この工程よりも後の工程で熱が作用した際に、ガスが生成されないようにするためである。また、無機材料は、熱が作用してもガスを生成しにくい点では衝撃吸収部を形成する材料として適してはいるが、むしろ衝撃吸収能力の点で、相応しい材料を探すことが困難である。この発明では特に、これまで、圧電振動片と当接することで、損傷を与えていた箇所の表面粗さに着目し、絶縁基体の内側底面の表面粗さよりも、微細な表面粗さを有する材料を用いることにより、当接した際に、圧電振動片側を傷つけないものを選ぶようにしている。 According to the structure of 9th invention, it has the process of forming an impact-absorbing part, and especially this impact-absorbing part has surface roughness finer than the surface roughness of the inner bottom face of the said insulation base | substrate. It is made to form with an inorganic material. Here, the reason why the impact absorbing portion is formed of an inorganic material is to prevent gas from being generated when heat is applied in a step after this step. Inorganic materials are suitable as materials for forming shock absorbing parts in that they do not easily generate gas even when heat is applied, but it is rather difficult to find suitable materials in terms of shock absorbing capacity. . In this invention, in particular, a material having a surface roughness that is finer than the surface roughness of the inner bottom surface of the insulating base, focusing on the surface roughness of the portion that has been damaged by contact with the piezoelectric vibrating piece so far. By using this, the one that does not damage the piezoelectric vibrating piece side when abutting is selected.
第１０の発明は、第８または第９の発明のいずれかの構成において、 前記絶縁基体に、前記電極部を形成する際に、この電極部と同じ材料により、電極部の形成と同時に前記衝撃吸収部が形成されることを特徴とする。
第１０の発明の構成によれば、前記絶縁基体に、前記電極部を形成する際に、この電極部と同じ材料により、電極部の形成と同時に前記衝撃吸収部が形成されるようにしている。このため、製造工程に衝撃吸収部を設けるために、余分な工程を増やさないで済む。
According to a tenth aspect of the present invention, in the structure according to the eighth or ninth aspect, when the electrode portion is formed on the insulating base, the impact is simultaneously formed with the formation of the electrode portion by using the same material as the electrode portion. An absorption part is formed.
According to the configuration of the tenth invention, when the electrode portion is formed on the insulating base, the shock absorbing portion is formed simultaneously with the formation of the electrode portion by the same material as the electrode portion. . For this reason, in order to provide an impact-absorbing part in a manufacturing process, it is not necessary to increase an extra process.
第１１の発明は、第８または第９の発明のいずれかの構成において、前記絶縁基体に、前記蓋体を接合するための低融点ガラスでなる封止材を形成する際に、この封止材と同じ材料により、同時に前記衝撃吸収部が形成されることを特徴とする。
第１１の発明の構成によれば、前記絶縁基体に、前記蓋体を接合するための低融点ガラスでなる封止材を形成する際に、この封止材と同じ材料により、同時に前記衝撃吸収部が形成されるようにしている。このため、蓋体として低融点ガラスで接合される材料を選択した場合には、製造工程に衝撃吸収部を設けるために、余分な工程を増やさないで済む。
In an eleventh aspect of the present invention, in the configuration according to any of the eighth and ninth aspects, when the sealing material made of low melting point glass for joining the lid body is formed on the insulating base, this sealing is performed. The impact absorbing portion is simultaneously formed of the same material as the material.
According to the configuration of the eleventh aspect of the present invention, when the sealing material made of low melting point glass for joining the lid body is formed on the insulating base, the shock absorbing material is simultaneously absorbed by the same material as the sealing material. The part is formed. For this reason, when the material joined by the low melting point glass is selected as the lid, it is not necessary to increase the number of extra steps in order to provide the shock absorbing portion in the manufacturing process.
また、上述の目的は、第１２の発明によれば、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、前記圧電振動片の一部が、パッケージ内の絶縁基体に設けた電極部に対して、固定されており、前記圧電振動片の固定されていない自由端が、前記圧電振動片の厚み方向に振れた際に、前記パッケージ側の前記自由端と当接する個所には、前記圧電振動片の当接部よりも硬度の低い無機材料により形成された衝撃吸収部が設けられている圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした携帯電話装置により、達成される。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a mobile phone device using a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package, wherein a part of the piezoelectric vibrating piece is an insulating substrate in the package. When the free end of the piezoelectric vibrating piece that is not fixed is swung in the thickness direction of the piezoelectric vibrating piece, it abuts on the free end on the package side. In the place, by a mobile phone device that obtains a clock signal for control by a piezoelectric device provided with an impact absorbing portion formed of an inorganic material having a hardness lower than that of the contact portion of the piezoelectric vibrating piece, Achieved.
また、上述の目的は、第１３の発明によれば、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記圧電振動片の一部が、パッケージ内の絶縁基体に設けた電極部に対して、固定されており、前記圧電振動片の固定されていない自由端が、前記圧電振動片の厚み方向に振れた際に、前記パッケージ側の前記自由端と当接する個所には、前記圧電振動片の当接部よりも硬度の低い無機材料により形成された衝撃吸収部が設けられている圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした電子機器により、達成される。 According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus using a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package, wherein a part of the piezoelectric vibrating piece is placed on an insulating base in the package. A portion that is fixed to the provided electrode portion and abuts the free end of the piezoelectric vibrating piece in contact with the free end on the package side when the piezoelectric vibrating piece swings in the thickness direction of the piezoelectric vibrating piece. Is achieved by an electronic device in which a clock signal for control is obtained by a piezoelectric device provided with an impact absorbing portion formed of an inorganic material having a lower hardness than the contact portion of the piezoelectric vibrating piece. The
図１及び図２は、本発明の圧電デバイスの第１の実施の形態を示しており、図１はその概略平面図、図２は図１のＡ−Ａ線概略断面図、図３はその概略底面図である。
図において、圧電デバイス３０は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス３０は、パッケージ３７内に圧電振動片３２を収容している。パッケージ３７は、例えば、後述するように、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成されている。
1 and 2 show a first embodiment of a piezoelectric device of the present invention, FIG. 1 is a schematic plan view thereof, FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. It is a schematic bottom view.
In the figure, the piezoelectric device 30 shows an example in which a piezoelectric vibrator is configured. The piezoelectric device 30 houses a piezoelectric vibrating piece 32 in a package 37. As will be described later, the package 37 is formed by, for example, laminating a plurality of substrates formed by molding an aluminum oxide ceramic green sheet as an insulating material, followed by sintering.
すなわち、この実施形態では、パッケージ３７は、第１の基板５５と第２の基板５６と第３の基板５７とを積層して形成されており、第３の基板５７の内側の材料を除去することで、内部空間Ｓのスペースを形成している。この内部空間Ｓが圧電振動片３２を収容するための収容空間である。そして、第２の基板５６が絶縁基体に相当し、この第２の基板５６に圧電振動片３２を接合している。
ここで、本実施形態では、箱状のパッケージ３７を形成して、圧電振動片３２を収容するようにしているが、例えば、絶縁基体として、１枚の基板を用意し、この１枚の基板に、第２の基板５６の電極部と同様の電極部を形成して圧電振動片３２を接合し、厚みの薄い箱状のリッドないしは蓋体をかぶせて封止して、全体として圧電振動片３２を収容するためのパッケージを構成するようにしてもよい。
That is, in this embodiment, the package 37 is formed by stacking the first substrate 55, the second substrate 56, and the third substrate 57, and removes the material inside the third substrate 57. Thus, a space of the internal space S is formed. This internal space S is a housing space for housing the piezoelectric vibrating piece 32. The second substrate 56 corresponds to an insulating base, and the piezoelectric vibrating piece 32 is bonded to the second substrate 56.
Here, in the present embodiment, the box-shaped package 37 is formed so as to accommodate the piezoelectric vibrating piece 32. For example, a single substrate is prepared as an insulating base, and the single substrate is provided. In addition, an electrode portion similar to the electrode portion of the second substrate 56 is formed, the piezoelectric vibrating piece 32 is bonded, and a thin box-shaped lid or lid is covered and sealed, so that the piezoelectric vibrating piece is formed as a whole. A package for accommodating 32 may be configured.
パッケージ３７の内部空間Ｓ内の図において左端部付近において、内部空間Ｓに露出して内側底部を構成する第２の基板５６には、例えば、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成した電極部３１，３１が設けられている。
この電極部３１，３１は、それぞれ図２に示す実装端子４１，４２と接続されており、外部から印加される駆動電圧を、圧電振動片３２に供給するものである。具体的には、この実装端子４１，４２と電極部３１，３１は、パッケージ３７外部をメタライズにより引き回したり、あるいは第１の基板５５および第２の基板５６の焼成前にタングステンメタライズ等を利用して形成した導電スルーホール４８等で接続することで形成できる。
この各電極部３１，３１の上には、導電性接着剤４３が塗布されて、圧電振動片３２の基部５１が接合されている。この導電性接着剤４３としては、接合力を発揮する接着剤成分（バインダー成分）としての合成樹脂剤に、導電性のフィラー（銀製の細粒等の導電粒子を含む）および、所定の溶剤を含有させたものが使用できる。
In the inner space S of the package 37, in the vicinity of the left end portion, the second substrate 56 that is exposed to the inner space S and forms the inner bottom portion is provided with, for example, an electrode portion formed by nickel plating and gold plating on tungsten metallization. 31 and 31 are provided.
The electrode portions 31 and 31 are connected to the mounting terminals 41 and 42 shown in FIG. 2, respectively, and supply a driving voltage applied from the outside to the piezoelectric vibrating piece 32. Specifically, the mounting terminals 41 and 42 and the electrode portions 31 and 31 are routed outside the package 37 by metallization, or use tungsten metallization or the like before firing the first substrate 55 and the second substrate 56. It can be formed by connecting with the conductive through hole 48 formed in the above.
A conductive adhesive 43 is applied on the electrode portions 31, 31, and the base portion 51 of the piezoelectric vibrating piece 32 is joined. As the conductive adhesive 43, a synthetic resin agent as an adhesive component (binder component) that exhibits bonding force, a conductive filler (including conductive particles such as silver fine particles), and a predetermined solvent are used. What was contained can be used.
圧電振動片３２は、例えば水晶で形成されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。本実施形態の場合、圧電振動片３２は、小型に形成して、必要な性能を得るために、特に図示する形状とされている。
すなわち、圧電振動片３２は、パッケージ３７側と固定される基部５１と、この基部５１を基端として、図において右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕３５，３６を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動片が利用されている。
The piezoelectric vibrating piece 32 is formed of, for example, quartz, and a piezoelectric material such as lithium tantalate or lithium niobate can be used in addition to quartz. In the case of the present embodiment, the piezoelectric vibrating piece 32 has a particularly illustrated shape in order to form a small size and obtain necessary performance.
That is, the piezoelectric vibrating piece 32 includes a base portion 51 fixed to the package 37 side, and a pair of vibrating arms 35 and 36 extending in parallel to be divided into two forks toward the right in the drawing with the base portion 51 as a base end. A so-called tuning fork-type piezoelectric vibrating piece, which is provided and is shaped like a tuning fork as a whole, is used.
ここで、各振動腕３５，３６の主面には、それぞれ長さ方向に延びる長溝４４，４５を形成し、この長溝内に励振電極を形成している。すなわち、図１のＢ−Ｂ線切断端面図である図３に示すように、長溝４４と４５は、それぞれ振動腕３５と、振動腕３６の主面である表裏面に形成され、振動腕３５の長溝４４，４４内には励振電極３４，３４がそれぞれ形成されており、振動腕３６の長溝４５，４５内には励振電極３３，３３がそれぞれ形成されている。これらの励振電極３４と励振電極３３は互いに分離された異極の電極である。そして、振動腕３５，３６の側面に長溝内の励振電極と対となる他方の励振電極が形成されている。これにより、励振電極３４，３３に駆動電圧が印可されることによって、駆動時に、各振動腕の内部の電界効率を高めることができる。 Here, long grooves 44 and 45 extending in the length direction are formed on the main surfaces of the vibrating arms 35 and 36, respectively, and excitation electrodes are formed in the long grooves. That is, as shown in FIG. 3 which is an end view taken along the line BB of FIG. 1, the long grooves 44 and 45 are formed on the front and back surfaces which are the main surfaces of the vibrating arm 35 and the vibrating arm 36, respectively. Excitation electrodes 34 and 34 are formed in the long grooves 44 and 44, respectively, and excitation electrodes 33 and 33 are formed in the long grooves 45 and 45 of the vibrating arm 36, respectively. The excitation electrode 34 and the excitation electrode 33 are electrodes of different polarities separated from each other. The other excitation electrode that is paired with the excitation electrode in the long groove is formed on the side surfaces of the vibrating arms 35 and 36. Thereby, the drive voltage is applied to the excitation electrodes 34 and 33, so that the electric field efficiency inside each vibrating arm can be increased during driving.
また、圧電振動片３２の基部５１の端部（図１では左端部）の幅方向両端付近には、上述したように、パッケージ３７の電極部３１，３１と接続するための電極部として、引き出し電極３３ａ，３４ａが形成されている。各引き出し電極３３ａ，３４ａは、基部５１の外縁を回り込んで、圧電振動片３２の基部５１の表裏に設けられている。これらの各引き出し電極３３ａ，３４ａは、各励振電極３３，３４と接続されている。 Further, as described above, lead-out is provided near the both ends in the width direction of the end portion (left end portion in FIG. 1) of the base portion 51 of the piezoelectric vibrating piece 32 as an electrode portion for connecting to the electrode portions 31 and 31 of the package 37. Electrodes 33a and 34a are formed. The lead electrodes 33 a and 34 a are provided on the front and back of the base 51 of the piezoelectric vibrating piece 32 so as to go around the outer edge of the base 51. These lead electrodes 33a and 34a are connected to the respective excitation electrodes 33 and 34.
これにより、引き出し電極３３ａ，３４ａから、励振電極３３，３４に駆動電圧が印加されることにより、各振動腕３５，３６内で電界が適切に形成され、振動腕３５，３６の各先端部が互いに接近したり離間したりするように駆動されて、所定の周波数で振動する。
さらに、圧電振動片３２の基部５１に近接して、各振動腕３５，３６の基端付近には、幅方向の寸法を縮幅することにより形成した切欠き部もしくはくびれ部５３，５３を有している。この切欠き部５３，５３により、各振動腕３５，３６からの振動が、基部５１側に漏れ込むことができるだけ低減されるようになっている。これにより、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）値を低く押さえることができる。
尚、圧電振動片としては、図示のような音叉型の圧電振動片に限らず、圧電材料を矩形にカットしたＡＴカット振動片やコンベックスタイプの振動片等の種々の圧電振動片を使用することができる。
As a result, by applying a driving voltage from the extraction electrodes 33a and 34a to the excitation electrodes 33 and 34, an electric field is appropriately formed in each of the resonating arms 35 and 36, and each tip portion of the resonating arms 35 and 36 is Driven to approach and separate from each other, it vibrates at a predetermined frequency.
Further, in the vicinity of the base 51 of the piezoelectric vibrating piece 32, there are notches or constricted portions 53, 53 formed by reducing the width dimension in the vicinity of the base ends of the vibrating arms 35, 36. doing. By the notches 53 and 53, the vibrations from the vibrating arms 35 and 36 are reduced as much as possible to leak into the base 51 side. As a result, the CI (crystal impedance) value can be kept low.
The piezoelectric vibrating piece is not limited to the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece as shown in the figure, and various piezoelectric vibrating pieces such as an AT cut vibrating piece obtained by cutting a piezoelectric material into a rectangular shape or a convex type vibrating piece may be used. Can do.
パッケージ３７の開放された上端には、蓋体４０が接合されることにより、封止されている。蓋体４０は、好ましくは、パッケージ３７に封止固定した後で、図２に示すように、外部からレーザ光ＬＢを圧電振動片３２の金属被覆部もしくは励振電極の一部（図示せず）に照射して、質量削減方式により周波数調整を行うために、光を透過する材料，特に、薄板ガラスにより形成されている。
蓋体４０として適するガラス材料としては、例えば、ダウンドロー法により製造される薄板ガラスとして、例えば、硼珪酸ガラスが使用される。
蓋体４０が、ガラスにより形成される場合には、例えば、低融点ガラス等を利用した封止材３８を利用して、パッケージ３７に固定される。蓋体４０が、コバール等の金属材料で形成される場合には、蓋体４０はシーム溶接等の手法により、パッケージ３７に対して固定される。
A lid 40 is bonded to the opened upper end of the package 37 so as to be sealed. The lid 40 is preferably sealed and fixed to the package 37, and then, as shown in FIG. 2, the laser beam LB is externally applied to the metal coating portion of the piezoelectric vibrating piece 32 or a part of the excitation electrode (not shown). In order to adjust the frequency by the mass reduction method, it is made of a material that transmits light, particularly, thin glass.
As a glass material suitable for the lid 40, for example, borosilicate glass is used as a thin glass manufactured by a downdraw method, for example.
When the lid 40 is formed of glass, the lid 40 is fixed to the package 37 using a sealing material 38 using low melting point glass or the like, for example. When the lid 40 is formed of a metal material such as Kovar, the lid 40 is fixed to the package 37 by a technique such as seam welding.
この実施形態では、図２に示されているように、パッケージ３７の底部中央に貫通孔３９が形成されており、金属封止材４６により気密に封止されている。貫通孔３９は、その孔封止前の段階でパッケージ３７の内部空間Ｓと外部とを連通することで、後述する製造工程におけるアニール工程において、パッケージ３７内のガス（気体成分）を外部に排出する機能を有している。 In this embodiment, as shown in FIG. 2, a through hole 39 is formed at the center of the bottom of the package 37 and is hermetically sealed with a metal sealing material 46. The through-hole 39 communicates the internal space S of the package 37 with the outside before sealing the hole, thereby discharging the gas (gas component) in the package 37 to the outside in an annealing process in a manufacturing process described later. It has a function to do.
さらに、図２に示されているように、パッケージ３７の内側には、衝撃吸収部６１が形成されている。
具体的には、衝撃吸収部６１は、パッケージ３７の内面において、圧電振動片３２が外部からの衝撃により矢印Ｄ方向に変位した際に、圧電振動片３２の先端部３２ａが当接する領域に設けられている。このような領域としては、例えば、この実施形態では、第２の基板５６の内部空間Ｓに露出した端部（図２では右端部）が適している。
Further, as shown in FIG. 2, an impact absorbing portion 61 is formed inside the package 37.
Specifically, the shock absorbing portion 61 is provided on the inner surface of the package 37 in a region where the tip portion 32a of the piezoelectric vibrating piece 32 abuts when the piezoelectric vibrating piece 32 is displaced in the direction of arrow D due to an external impact. It has been. As such a region, for example, in this embodiment, an end portion (right end portion in FIG. 2) exposed to the internal space S of the second substrate 56 is suitable.
衝撃吸収部６１は、無機材料により形成されていると好ましい。これにより、衝撃吸収部６１を第２の基板５６に設けた後の製造工程において、熱が加えられても、有害なガスを発生しにくいので、パッケージ３７の内部の真空度を阻害しないからである。
さらに好ましくは、衝撃吸収部６１は、無機材料であって、当接する相手部材よりも硬度が高い材料および／または表面粗さがより微細である材料であることが好ましい。すなわち、無機材料は、硬度が高く、表面粗さに関しては、種々の形態をとり得るところ、特にその性質として、このような条件で材料を選択し、形成状態を工夫する必要がある。これにより、衝撃吸収部６１と当接した相手部材に損傷を与えることがなく、衝撃吸収部としての機能を確実に発揮できるものである。
The impact absorbing portion 61 is preferably made of an inorganic material. As a result, in the manufacturing process after the shock absorbing portion 61 is provided on the second substrate 56, even if heat is applied, harmful gas is hardly generated, and thus the degree of vacuum inside the package 37 is not hindered. is there.
More preferably, the shock absorbing portion 61 is preferably made of an inorganic material having a higher hardness than the abutting counterpart member and / or a material having a finer surface roughness. That is, the inorganic material has high hardness and can take various forms with respect to the surface roughness. In particular, it is necessary to select the material under such conditions and devise the formation state as its properties. Thereby, the function as an impact absorption part can be exhibited reliably, without damaging the other member which contact | abutted with the impact absorption part 61. FIG.
また、さらに好ましくは、衝撃吸収部６１としては、後述するように、電極部３１と同じ材料で同じ表面状態とするか、あるいは、蓋体４０を低融点ガラスによる封止材３８で接合する場合において、封止材３８と同じ低融点ガラスで形成する。
これにより、衝撃吸収部６１を形成するための独立した工程を増やすことなく、電極部３１の形成時や、封止材３８の形成時に同時に衝撃吸収部６１を形成することが可能となる。詳しくは、後述する製造工程で説明する。
More preferably, as the shock absorbing portion 61, as described later, the same material is used for the electrode portion 31 or the same surface state is used, or the lid body 40 is joined by a sealing material 38 made of low-melting glass. In FIG. 4, the same low melting point glass as that of the sealing material 38 is used.
Thereby, it is possible to form the shock absorbing portion 61 simultaneously with the formation of the electrode portion 31 or the sealing material 38 without increasing the number of independent processes for forming the shock absorbing portion 61. In detail, it demonstrates in the manufacturing process mentioned later.
本実施形態の圧電デバイス３０は、以上のように構成されており、その衝撃吸収部６１を電極部３１と同じ材料で形成した場合には、衝撃吸収部６１の表面は、図４（ａ）に示すような電極部３１と同じ表面状態となる。これに対して、図４（ｂ）は衝撃吸収部６１を設けない場合のパッケージ３７の内側底面、すなわち、第２の基板５６の表面の状態を示している。
図４（ａ）は図４（ｂ）の状態よりも表面粗さが微細であり、このため、圧電振動片３２の先端部３２ａが図４（ｂ）の状態のパッケージに当接した際に、電極部３１と同じ表面状態である図４（ａ）のような衝撃吸収部６１に当接した場合には、圧電振動片３２の先端部３２ａが欠けることを十分に防止することができる。尚、図４（ａ）、図４（ｂ）は、ともにパッケージの内側底面の該当個所の４０μｍ四方を１０００倍に拡大した図である。
かくして、圧電デバイス３０においては、衝撃吸収部６１の機能により、圧電振動片３２が損傷しないので、外部からの衝撃に強く、かつパッケージ内に、衝突を防止するための凹部を形成する必要もないので、パッケージを小型化するのに有利な構造の圧電デバイスを提供することができる。
The piezoelectric device 30 of the present embodiment is configured as described above. When the impact absorbing portion 61 is formed of the same material as the electrode portion 31, the surface of the impact absorbing portion 61 is as shown in FIG. It becomes the same surface state as the electrode part 31 as shown in FIG. On the other hand, FIG. 4B shows the state of the inner bottom surface of the package 37, that is, the surface of the second substrate 56 when the shock absorbing portion 61 is not provided.
4A has a finer surface roughness than the state of FIG. 4B. Therefore, when the tip 32a of the piezoelectric vibrating piece 32 comes into contact with the package in the state of FIG. 4B. In the case of contact with the shock absorbing portion 61 as shown in FIG. 4A, which is the same surface state as the electrode portion 31, it is possible to sufficiently prevent the tip portion 32a of the piezoelectric vibrating piece 32 from being chipped. 4 (a) and 4 (b) are views in which the 40 μm square of the corresponding portion on the inner bottom surface of the package is enlarged 1000 times.
Thus, in the piezoelectric device 30, the piezoelectric vibrating piece 32 is not damaged by the function of the shock absorbing portion 61, so that the piezoelectric device 30 is resistant to external impacts and does not need to have a recess for preventing a collision in the package. Therefore, it is possible to provide a piezoelectric device having a structure advantageous for downsizing the package.
（圧電デバイスの製造方法）
次に、圧電デバイス３０の製造方法の実施形態を図５のフローチャートを参照しながら説明する。
先ず、図１および図３で説明した圧電振動片３２と蓋体４０は、別々に形成しておく。圧電振動片３２については、例えば、水晶ウエハをエッチングして、既に説明した形状を形成するとともに、必要な励振電極を形成することで、従来と同様に製造することができるので、詳しい説明は省略する。
また、蓋体４０の構造は上述の通りであり、低融点ガラスで形成したり、金属材料として、例えばコバールなどを用いて、従来と同様の方法で作成することができる。
(Piezoelectric device manufacturing method)
Next, an embodiment of a method for manufacturing the piezoelectric device 30 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, the piezoelectric vibrating piece 32 and the lid 40 described with reference to FIGS. 1 and 3 are formed separately. The piezoelectric vibrating piece 32 can be manufactured in the same manner as before by, for example, etching the quartz wafer to form the shape already described and forming the necessary excitation electrodes, and detailed description thereof is omitted. To do.
Moreover, the structure of the cover body 40 is as above-mentioned, and it can form with the method similar to the past using a low melting glass, or using a kovar etc. as a metal material.
（パッケージの形成工程）
図５において、例えば、所定の溶液中にセラミックパウダを分散させ、バインダを添加して生成される混練物をシート状の長いテープ形状に成形し（ＳＴ１１）、これを所定の長さにカットして（ＳＴ１２）得た、図６に示す所謂グリーンシート５２を用意する。
グリーンシート５２は、上述した第１の基板５５と、第２の基板５６および第３の基板５７とを形成するために共通して使用することができる。
(Package formation process)
In FIG. 5, for example, ceramic powder is dispersed in a predetermined solution, and a kneaded product formed by adding a binder is formed into a sheet-like long tape shape (ST11), which is cut into a predetermined length. (ST12), the so-called green sheet 52 shown in FIG. 6 is prepared.
The green sheet 52 can be used in common to form the first substrate 55, the second substrate 56, and the third substrate 57 described above.
図６のグリーンシート５２を利用して、図７（ａ）に示すように、第１の基板となるシート５５−１を形成する。具体的には、シート５５−１は、この場合、縦横に連続した４つ分の第１の基板を一度に形成する場合を示している。シート５５−１には、上述した電極部３１と実装端子４１，４２とを電気的に接続するための導電スルーホール４８（図２参照）を形成するための貫通孔４８ａと、脱ガスのための貫通孔３９ａ−１を必要な数だけ形成する。この際には、個別の製品に後でカットするための案内となるキャスタレーションも同時に形成する（ＳＴ１３）。 Using the green sheet 52 shown in FIG. 6, a sheet 55-1 serving as a first substrate is formed as shown in FIG. Specifically, in this case, the sheet 55-1 shows a case where four first substrates that are continuous vertically and horizontally are formed at a time. The sheet 55-1 has a through hole 48a for forming a conductive through hole 48 (see FIG. 2) for electrically connecting the electrode part 31 and the mounting terminals 41, 42, and for degassing. The required number of through holes 39a-1 are formed. At this time, a castellation that serves as a guide for later cutting into individual products is also formed (ST13).
同様にして、図６のグリーンシート５２を利用して、図７（ｂ）に示すように、第２の基板５６となるシート５６−１を形成する。シート５６―１にも上述した電極部３１と実装端子４１，４２とを電気的に接続するための導電スルーホール４８（図２参照）を形成するための貫通孔４８ｂと、脱ガスのための貫通孔３９ｂ−１およびキャスタレーションを必要な数だけ形成する。
図７（ｃ）は、図６のグリーンシート５２を利用して第３の基板５７を形成するためのシート５７−１を形成する様子を示している。この場合、シート５７−１は、これと重ねられるシート５５−１，５６−１と同様に、４つ分の第３の基板を形成するようにしている。シート５７−１は、図２で説明した内部空間Ｓのために内側の材料を除去して、矩形の枠状に成形され、かつ必要なキャスタレーションを形成したものである。
Similarly, using the green sheet 52 in FIG. 6, a sheet 56-1 to be the second substrate 56 is formed as shown in FIG. The sheet 56-1 also has a through hole 48 b for forming a conductive through hole 48 (see FIG. 2) for electrically connecting the electrode portion 31 and the mounting terminals 41, 42 described above, and for degassing. The required number of through holes 39b-1 and castellations are formed.
FIG. 7C shows a state in which the sheet 57-1 for forming the third substrate 57 is formed using the green sheet 52 of FIG. In this case, the sheet 57-1 forms the third substrate for four similarly to the sheets 55-1 and 56-1 to be overlaid thereon. The sheet 57-1 is formed by removing the inner material for the internal space S described with reference to FIG. 2, forming a rectangular frame, and forming a necessary castellation.
図８は、パッケージの形成工程の次段の工程を示しており、図８（ａ）のシート５５―１はそのままで、図８（ｂ）に示されているように、シート５６−１には、その焼成前に、図２で説明した電極部３１，３１および導電スルーホール４８を形成するためのタングステンメタライズ３１ａ，３１ａを塗布する。この際に、図示は省略するが、貫通孔３９の周縁の金属被覆部、図２の実装端子４１，４２に対応した個所にもタングステンメタライズを塗布する（ＳＴ１４）。 FIG. 8 shows a process subsequent to the package forming process. The sheet 55-1 in FIG. 8A is left as it is, and as shown in FIG. Is applied with tungsten metallized 31a, 31a for forming the electrode portions 31, 31 and the conductive through hole 48 described in FIG. At this time, although not shown in the drawing, tungsten metallization is also applied to the portions corresponding to the metal covering portions around the through holes 39 and the mounting terminals 41 and 42 in FIG. 2 (ST14).
ＳＴ１４において、重要なことは、図１および図２で説明した衝撃吸収部６１に対応して、符号６１ａの箇所を形成することである。衝撃吸収部６１が、電極部３１と同じ材料で形成される場合には、タングステンメタライズ６１ａ，６１ａ，６１ａ，６１ａを塗布する。これにより、シート焼成後、その上に電極と同じメッキを施すことができる。
これに対して、図１および図２で説明した蓋体４０が、ガラス材料で形成される場合等において、封止材３８として低融点ガラスが用いられる場合には、図８（ｃ）に示すように、シート５７−１の上端に封止材３８を塗布するのと同時に、符号６１ａの箇所にも低融点ガラスを塗布する。
このように、衝撃吸収部６１の形成は、シート５６―１への電極形成のためのタングステンメタライズの塗布工程や、シート５７−１への封止材としての低融点ガラスの塗布工程と共に行うことができる。このため、衝撃吸収部６１を形成するための特別の工程を別途用意する必要がなく、製造工程をより多段階とせずに、従来の工程を利用して容易に実現することができる。
In ST14, what is important is to form a portion 61a corresponding to the shock absorbing portion 61 described in FIG. 1 and FIG. When the shock absorbing part 61 is formed of the same material as the electrode part 31, tungsten metallized 61a, 61a, 61a, 61a is applied. Thereby, after baking a sheet | seat, the same plating as an electrode can be given on it.
On the other hand, in the case where the lid 40 described with reference to FIGS. 1 and 2 is formed of a glass material or the like, when low melting point glass is used as the sealing material 38, it is shown in FIG. As described above, at the same time as the sealing material 38 is applied to the upper end of the sheet 57-1, the low melting point glass is also applied to the portion denoted by reference numeral 61a.
As described above, the formation of the impact absorbing portion 61 is performed together with the application process of tungsten metallization for forming an electrode on the sheet 56-1, and the application process of low melting point glass as a sealing material to the sheet 57-1. Can do. For this reason, it is not necessary to prepare a special process for forming the shock absorbing portion 61 separately, and it can be easily realized by using a conventional process without making the manufacturing process more multistage.
なお、衝撃吸収部６１を形成するために、上述したように、低融点ガラスを使用した場合、その衝撃吸収機能の点では、問題がないが、低融点ガラスは、ペースト状であるため、タングステンメタライズと比べると、塗布しにくい場合がある。また、低融点ガラスは、物性値調整などのためにフィラーが含有されており、これにより、塗布厚を一様にしにくい場合には、予めフィラーを除く作業が必要となる場合等もある。このような点を考慮すると、衝撃吸収部６１は、電極材料で形成する方が好ましい。電極材料で形成する場合には、上述のように、電極形成工程を変更することなく、利用でき、しかも、例えば、タングステンメタライズの上に、ニッケル（Ｎ）、金（Ａｕ）を被覆した場合では、金のモース硬度が、２．５ないし３、ニッケルが３．８程度で、パッケージ内面に相当する材料としてのアルミナ粒子と比べて十分小さく、かつ表面粗さも、セラミック露出面より小さいので、好ましい。 As described above, when the low melting point glass is used to form the shock absorbing portion 61, there is no problem in terms of the shock absorbing function. However, since the low melting point glass is in a paste form, it is tungsten. Compared with metallization, it may be difficult to apply. Further, the low melting point glass contains a filler for adjusting the physical property value, and if this makes it difficult to make the coating thickness uniform, it may be necessary to remove the filler in advance. Considering such a point, it is preferable that the shock absorbing portion 61 is formed of an electrode material. In the case of forming with an electrode material, as described above, it can be used without changing the electrode forming process. For example, in the case where nickel (N) or gold (Au) is coated on tungsten metallization, It is preferable because the Mohs hardness of gold is about 2.5 to 3, nickel is about 3.8, sufficiently smaller than alumina particles as a material corresponding to the inner surface of the package, and the surface roughness is smaller than the exposed ceramic surface. .
次いで、図９に示すように、シート５５−１の上にシート５６−１，５７−１を順次積層し（ＳＴ１５）、焼成した（ＳＴ１６）後で、タングステンメタライズの上にニッケルメッキおよび金メッキを順次施して、電極や端子および衝撃吸収部を含む金属被覆部を形成する。
そして、キャスタレーションを利用して、図示されている切断線Ｃ１，Ｃ２に沿ってカットし（ＳＴ１７）、個々のパッケージを形成する。
Next, as shown in FIG. 9, after the sheets 56-1 and 57-1 are sequentially laminated on the sheet 55-1 (ST15) and fired (ST16), nickel plating and gold plating are performed on the tungsten metallization. The metal coating part including an electrode, a terminal, and an impact absorption part is formed in order.
Then, by using castellation, cutting is performed along the cutting lines C1 and C2 shown in the figure (ST17) to form individual packages.
（圧電振動片の接合工程）
図２に示すように、第１の基板５５に形成した電極部３１の上に導電性接着剤４３を塗布し、その上に圧電振動片３２の基部５１を載置し、上方から僅かに加重を与えて、加熱下で、導電性接着剤４３を硬化させる（ＳＴ１８）（マウント工程）。
この際に、導電性接着剤４３の硬化の過程で、パッケージ３７の内部空間Ｓ内には、ガスが生成され、このガスやパッケージ３７内の水分が加熱により蒸発した気体成分が生成される。
(Piezoelectric vibrating piece joining process)
As shown in FIG. 2, a conductive adhesive 43 is applied on the electrode portion 31 formed on the first substrate 55, and the base portion 51 of the piezoelectric vibrating piece 32 is placed thereon, and a slight load is applied from above. The conductive adhesive 43 is cured under heating (ST18) (mounting process).
At this time, in the process of curing the conductive adhesive 43, gas is generated in the internal space S of the package 37, and a gas component is generated by evaporation of this gas and moisture in the package 37 by heating.
圧電振動片３２が電極部３１に接合された状態で、圧電振動片３２に駆動電圧を印加し、周波数をモニタしながら、周波数調整がされる（粗調整）（ＳＴ１９）。
その後、封止材３８を利用して、蓋体４０を固定する(蓋封止)（ＳＴ２０）。
（アニール工程）
図２の構成において、貫通孔３９に金属封止材４６の充填前に、パッケージ(図９で示すパッケージ３７―１)を、気密にしたチャンバー（図示せず）内に収容して、チャンバー内を真空に引き、加熱下で、脱ガスを行う（ＳＴ２２）。
これにより、パッケージ３７内で、上述した導電性接着剤の硬化などに起因するガスが、パッケージの外部に排出される。
In the state where the piezoelectric vibrating piece 32 is bonded to the electrode part 31, a drive voltage is applied to the piezoelectric vibrating piece 32, and the frequency is adjusted (coarse adjustment) while monitoring the frequency (ST19).
Thereafter, the lid 40 is fixed using the sealing material 38 (lid sealing) (ST20).
(Annealing process)
In the configuration of FIG. 2, before filling the through hole 39 with the metal sealing material 46, the package (package 37-1 shown in FIG. 9) is accommodated in an airtight chamber (not shown). Is evacuated and degassed under heating (ST22).
Thereby, in the package 37, the gas resulting from the above-described curing of the conductive adhesive is discharged to the outside of the package.
（孔封止工程）
次に、たとえば、パッケージ３７を裏返して、底面を上方に向けた状態で、図示しない所定の治具にセットし、バルク状態の金属封止材を貫通孔３９に載せて、レーザ光を照射し、溶融させて、図２の符号４６に示すように貫通孔３９内に充填することで、貫通孔３９を完全に塞ぎ、パッケージを気密状態で封止する（ＳＴ２３）。
この工程は、アニール工程に続いて、真空雰囲気下で行われる。
次いで、図２で説明したように、外部からレーザ光ＬＢを圧電振動片３２の金属被覆部もしくは励振電極の一部に照射して、質量削減方式により周波数調整を行い（ＳＴ２４）、必要な検査(ＳＴ２５)を経て、圧電デバイス３０が完成する。
(Hole sealing process)
Next, for example, the package 37 is turned upside down and set in a predetermined jig (not shown) with the bottom surface facing upward, and a bulk metal sealing material is placed on the through hole 39 and irradiated with laser light. Then, it is melted and filled into the through hole 39 as shown by reference numeral 46 in FIG. 2, thereby completely closing the through hole 39 and sealing the package in an airtight state (ST23).
This step is performed in a vacuum atmosphere following the annealing step.
Next, as described with reference to FIG. 2, the laser beam LB is externally applied to the metal coating portion of the piezoelectric vibrating piece 32 or a part of the excitation electrode, and the frequency is adjusted by the mass reduction method (ST24), and necessary inspection is performed. Through (ST25), the piezoelectric device 30 is completed.
図１０および図１１は、上述した実施形態の変形例１を示している。図１０は、変形例１に係る圧電デバイス７０の概略平面図であり、図１１は、図１０のＣ−Ｃ線断面図である。
変形例１の圧電デバイス７０において、上述した圧電デバイス３０と共通する構成には、同一の符号を付して、重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
10 and 11 show a first modification of the above-described embodiment. FIG. 10 is a schematic plan view of the piezoelectric device 70 according to the first modification, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
In the piezoelectric device 70 according to the first modification, the same components as those of the piezoelectric device 30 described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted, and differences will be mainly described.
図１０および図１１の圧電デバイス７０が上述した圧電デバイス３０と相違しているのは、圧電振動片７１の構造の点である。
圧電振動片７１は、ほぼ矩形の枠部７２を有しており、枠部７２の内側に、基部５１が一体に形成されている。基部５１からは一対の振動腕３５，３６が平行に延びており、各振動腕３５，３６は枠部７２と接していない。
このような圧電振動片７１は、その枠部７２を含めて、例えば、水晶などの圧電材料をエッチングして形成することができる。
The piezoelectric device 70 in FIGS. 10 and 11 is different from the above-described piezoelectric device 30 in the structure of the piezoelectric vibrating piece 71.
The piezoelectric vibrating piece 71 has a substantially rectangular frame portion 72, and the base portion 51 is integrally formed inside the frame portion 72. A pair of vibrating arms 35 and 36 extend in parallel from the base 51, and the vibrating arms 35 and 36 are not in contact with the frame portion 72.
Such a piezoelectric vibrating piece 71 including the frame portion 72 can be formed by etching a piezoelectric material such as quartz.
パッケージ３７の内側底部においては、その長さ方向の両端部に、それぞれ電極部３１―１，３１―２が形成されている。そして、圧電振動片７１においては、枠部７２と一体の基部５１が、一方の電極部３１―１と導電性接着剤４３により接合されていて、枠部７２の基部とは反対の端部７２ａが、他方の電極部３１―２と接続されている。そして、他方の電極部３１―２は、衝撃吸収部６１を兼ねている。
尚、圧電振動片７１の枠部７２と各振動腕３５，３６には、図示しない駆動用の電極（励振電極等）が形成されている。
したがって、圧電デバイス７０においても、外部からの衝撃などにより、各振動腕３５、３６が図２で説明したように、矢印Ｄ方向に振られた場合に、その先端部が衝撃吸収部６１に当接しても、損傷することがないので、上述の実施形態における圧電デバイス３０と同様の作用効果が発揮される。
In the inner bottom portion of the package 37, electrode portions 31-1 and 31-2 are formed at both ends in the length direction. In the piezoelectric vibrating piece 71, the base portion 51 integrated with the frame portion 72 is joined to the one electrode portion 31-1 by the conductive adhesive 43, and the end portion 72 a opposite to the base portion of the frame portion 72. Is connected to the other electrode portion 31-2. The other electrode part 31-2 also serves as the shock absorbing part 61.
Note that a driving electrode (excitation electrode or the like) (not shown) is formed on the frame portion 72 and the vibrating arms 35 and 36 of the piezoelectric vibrating piece 71.
Therefore, also in the piezoelectric device 70, when the vibrating arms 35 and 36 are swung in the direction of arrow D as described with reference to FIG. Even if it contacts, since it is not damaged, the effect similar to the piezoelectric device 30 in the above-mentioned embodiment is exhibited.
図１２および図１３は、上述した実施形態の変形例２を示している。図１２は、変形例２に係る圧電デバイス８０の概略平面図であり、図１３は、図１２のＥ−Ｅ線断面図である。
変形例２の圧電デバイス８０において、上述した圧電デバイス３０と共通する構成には、同一の符号を付して、重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
図１２および図１３の圧電デバイス８０が上述した圧電デバイス３０と相違しているのは、圧電振動片８１の構造の点である。
12 and 13 show a second modification of the above-described embodiment. 12 is a schematic plan view of the piezoelectric device 80 according to the second modification, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG.
In the piezoelectric device 80 according to the second modification, the same components as those of the above-described piezoelectric device 30 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted, and differences will be mainly described.
The piezoelectric device 80 in FIGS. 12 and 13 is different from the above-described piezoelectric device 30 in the structure of the piezoelectric vibrating piece 81.
圧電振動片８１は、基部５１の端部に一体に設けられた支持部８２を備えている。また、基部５１からは一対の振動腕３５，３６が平行に延びており、各振動腕３５，３６は支持部８２と接していない。
支持部８２は、基部５１の一端から、各振動腕３５，３６が延びる方向に沿って、これらと平行に延びる長尺の支持片であり、先端部８２ａは自由端となっている。
このような圧電振動片８１は、支持部８２を含めて、例えば、水晶などの圧電材料をエッチングして形成することができる。
The piezoelectric vibrating piece 81 includes a support portion 82 provided integrally with the end portion of the base portion 51. A pair of vibrating arms 35 and 36 extend in parallel from the base 51, and the vibrating arms 35 and 36 are not in contact with the support portion 82.
The support portion 82 is a long support piece extending in parallel with the vibrating arms 35 and 36 from one end of the base portion 51 in the extending direction, and the distal end portion 82a is a free end.
Such a piezoelectric vibrating piece 81 including the support portion 82 can be formed by etching a piezoelectric material such as quartz.
パッケージ３７の内側底部においては、その長さ方向の両端部に、それぞれ電極部３１―１，３１―２が形成されている。そして、圧電振動片８１においては、支持部８２と一体の基部５１が、一方の電極部３１―１と導電性接着剤４３により接合されていて、支持部８２の端部８２ａが、他方の電極部３１―２と接続されている。そして、他方の電極部３２―２は、衝撃吸収部６１を兼ねている。
尚、圧電振動片８１の支持部８２と各振動腕３５，３６には、図示しない駆動用の電極（励振電極等）が形成されている。
したがって、圧電デバイス８０においても、外部からの衝撃などにより、各振動腕３５、３６が図２で説明したように、矢印Ｄ方向に振られた場合に、その先端部が衝撃吸収部６１に当接しても、損傷することがないので、上述の実施形態における圧電デバイス３０と同様の作用効果が発揮される。
In the inner bottom portion of the package 37, electrode portions 31-1 and 31-2 are formed at both ends in the length direction. In the piezoelectric vibrating piece 81, the base portion 51 integral with the support portion 82 is joined to the one electrode portion 31-1 by the conductive adhesive 43, and the end portion 82 a of the support portion 82 is connected to the other electrode. Connected to the unit 31-2. The other electrode part 32-2 also serves as the shock absorbing part 61.
Note that driving electrodes (excitation electrodes and the like) (not shown) are formed on the support portion 82 and the vibrating arms 35 and 36 of the piezoelectric vibrating piece 81.
Therefore, also in the piezoelectric device 80, when the vibrating arms 35 and 36 are swung in the direction of the arrow D as described with reference to FIG. Even if it contacts, since it is not damaged, the effect similar to the piezoelectric device 30 in the above-mentioned embodiment is exhibited.
図１４は、本実施形態における圧電デバイスについて、図１８で説明したのと同じ条件で落下試験した場合の結果を示しており、従来と同じ条件における本実施形態の圧電振動片の拡大写真で、図１４（ａ）は振動腕３５の先端を、図１４（ｂ）は振動腕３６の先端を写したものである。
これらの写真に示されているように、パッケージの内側底部と圧電振動片の各振動腕の先端部が当接しても、打痕ないしカケは観察されなかった。
FIG. 14 shows a result of a drop test on the piezoelectric device in the present embodiment under the same conditions as described in FIG. 18, and is an enlarged photograph of the piezoelectric vibrating piece in the present embodiment under the same conditions as in the past. 14A shows the tip of the vibrating arm 35, and FIG. 14B shows the tip of the vibrating arm 36. As shown in FIG.
As shown in these photographs, even when the inner bottom of the package and the tip of each vibrating arm of the piezoelectric vibrating piece contacted, no dent or chipping was observed.
図１５は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
図において、送信者の音声を受信するマイクロフォン３０８及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ３０９を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１を備えている。
ＣＰＵ３０１は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのＬＣＤや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部３０２や、ＲＡＭ，ＲＯＭ等でなる情報記憶手段（メモリ）３０３の制御を行うようになっている。このため、ＣＰＵ３０１には、圧電デバイス３０等が取り付けられて、その出力周波数をＣＰＵ３０１に内蔵された所定の分周回路（図示せず）等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このＣＰＵ３０１に取付けられる圧電デバイス３０等は、圧電デバイス３０等単体でなくても、圧電デバイス３０等と、所定の分周回路等とを組み合わせた発振器であってもよい。
FIG. 15 is a diagram illustrating a schematic configuration of a digital mobile phone device as an example of an electronic apparatus using the piezoelectric device according to the above-described embodiment of the present invention.
In the figure, a microphone 308 for receiving the voice of the sender and a speaker 309 for outputting the received content as a voice output are provided, and further, an integrated circuit or the like as a control unit connected to the modulation and demodulation unit of the transmission / reception signal. The CPU (Central Processing Unit) 301 is provided.
In addition to modulation and demodulation of transmission / reception signals, the CPU 301 includes an information input / output unit 302 including an LCD as an image display unit and operation keys for inputting information, and an information storage unit (memory) 303 including a RAM, a ROM, and the like. Control is to be performed. For this reason, the piezoelectric device 30 or the like is attached to the CPU 301, and its output frequency is used as a clock signal suitable for the control content by a predetermined frequency dividing circuit (not shown) incorporated in the CPU 301. Has been. The piezoelectric device 30 or the like attached to the CPU 301 may not be a single device such as the piezoelectric device 30 but may be an oscillator that combines the piezoelectric device 30 and the like with a predetermined frequency dividing circuit or the like.
ＣＰＵ３０１は、さらに、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）３０５と接続され、温度補償水晶発振器３０５は、送信部３０７と受信部３０６に接続されている。これにより、ＣＰＵ３０１からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償水晶発振器３０５により修正されて、送信部３０７及び受信部３０６に与えられるようになっている。 The CPU 301 is further connected to a temperature compensated crystal oscillator (TCXO) 305, and the temperature compensated crystal oscillator 305 is connected to the transmitter 307 and the receiver 306. Thus, even if the basic clock from the CPU 301 fluctuates when the environmental temperature changes, it is corrected by the temperature compensated crystal oscillator 305 and supplied to the transmission unit 307 and the reception unit 306.
このように、制御部を備えたデジタル式携帯電話装置３００のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電デバイス３０その他の変形例の圧電デバイスを利用することができる。この場合、外部から衝撃を受けても、圧電振動片が損傷を受けることがないので、製品の信頼性が向上する。 As described above, the piezoelectric device 30 according to the above-described embodiment and other modified piezoelectric devices can be used for an electronic apparatus such as the digital cellular phone device 300 including the control unit. In this case, since the piezoelectric vibrating piece is not damaged even when an impact is applied from the outside, the reliability of the product is improved.
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、パッケージや箱状の蓋体に被われるようにして、内部に圧電振動片を収容するものであれば、圧電振動子、圧電発振器等の名称にかかわらず、全ての圧電デバイスに適用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. Each configuration of each embodiment can be appropriately combined or omitted, and can be combined with other configurations not shown.
In addition, the present invention is applicable to all piezoelectric devices regardless of the names of piezoelectric vibrators, piezoelectric oscillators, etc., as long as they are covered with a package or a box-shaped lid and accommodate a piezoelectric vibrating piece inside. Can be applied to.
３０，７０，８０・・・圧電デバイス、３２・・・圧電振動片、３５，３６・・・振動腕、３１・・・電極部、５５・・・第１の基板、５６・・・第２の基板（絶縁基体）、６１・・・衝撃吸収部。 30, 70, 80 ... Piezoelectric device, 32 ... Piezoelectric vibrating piece, 35, 36 ... Vibrating arm, 31 ... Electrode unit, 55 ... First substrate, 56 ... Second Substrate (insulating base), 61... Shock absorbing part.
Claims (13)
前記圧電振動片の一部が、パッケージ内の絶縁基体に設けた電極部に対して、固定されており、
前記圧電振動片の固定されていない自由端が、前記圧電振動片の厚み方向に振れた際に、前記パッケージ側の前記自由端と当接する個所には、前記圧電振動片の当接部よりも硬度の低い無機材料により形成された衝撃吸収部が設けられている
ことを特徴とする圧電デバイス。 A piezoelectric device containing a piezoelectric vibrating piece in a package,
A part of the piezoelectric vibrating piece is fixed to an electrode portion provided on an insulating base in the package,
When the unfixed free end of the piezoelectric vibrating piece swings in the thickness direction of the piezoelectric vibrating piece, the portion that comes into contact with the free end on the package side is more than the contact portion of the piezoelectric vibrating piece. A piezoelectric device comprising an impact absorbing portion formed of an inorganic material having low hardness.
前記圧電振動片の一部が、パッケージ内の絶縁基体に設けた電極部に対して、固定されており、
前記圧電振動片の固定されていない自由端が、前記圧電振動片の厚み方向に振れた際に、前記パッケージ側の前記自由端と当接する個所には、前記絶縁基体の内側底面の表面粗さよりも、微細な表面粗さを有する無機材料により形成された衝撃吸収部が設けられている
ことを特徴とする圧電デバイス。 A piezoelectric device containing a piezoelectric vibrating piece in a package,
A part of the piezoelectric vibrating piece is fixed to an electrode portion provided on an insulating base in the package,
From the surface roughness of the inner bottom surface of the insulating base, the free end of the piezoelectric resonator element that is not fixed is in contact with the free end on the package side when the free end swings in the thickness direction of the piezoelectric resonator element. A shock absorbing portion formed of an inorganic material having a fine surface roughness is provided.
前記絶縁基体の電極部に、圧電振動片を接合する工程と、
前記圧電振動片の接合後に前記パッケージを蓋体により封止する工程と、
前記蓋体による封止後に、前記絶縁基体または前記蓋体に設けられた貫通孔を介して脱ガスするアニール工程と、
前記貫通孔を気密に封止する孔封止工程と
を含んでおり、
前記絶縁基体によりパッケージを形成する際に、前記圧電振動片の固定されていない自由端が、前記圧電振動片の厚み方向に振れた際に、パッケージ側の前記自由端と当接する個所に、前記圧電振動片の当接部よりも硬度の低い無機材料により衝撃吸収部を形成する工程を有している
ことを特徴とする、圧電デバイスの製造方法。 An electrode forming step of forming an electrode portion on an insulating substrate for constituting a package;
Bonding a piezoelectric vibrating piece to the electrode portion of the insulating base;
Sealing the package with a lid after joining the piezoelectric vibrating piece;
After the sealing with the lid, an annealing step for degassing through the through hole provided in the insulating base or the lid;
And a hole sealing step for hermetically sealing the through hole,
When the package is formed by the insulating base, the unfixed free end of the piezoelectric vibrating piece is in contact with the free end on the package side when the piezoelectric vibrating piece swings in the thickness direction. A method for manufacturing a piezoelectric device, comprising the step of forming an impact absorbing portion with an inorganic material having a hardness lower than that of the contact portion of the piezoelectric vibrating piece.
前記絶縁基体の電極部に、圧電振動片を接合する工程と、
前記圧電振動片の接合後に前記パッケージを蓋体により封止する工程と、
前記蓋体による封止後に、前記絶縁基体または前記蓋体に設けられた貫通孔を介して脱ガスするアニール工程と
前記貫通孔を気密に封止する孔封止工程と
を含んでおり、
前記絶縁基体によりパッケージを形成する際に、前記圧電振動片の固定されていない自由端が、前記圧電振動片の厚み方向に振れた際に、前記自由端と当接する個所に、前記絶縁基体の内側底面の表面粗さよりも、微細な表面粗さを有する無機材料により衝撃吸収部を形成する工程を有している
ことを特徴とする、圧電デバイスの製造方法。 An electrode forming step of forming an electrode portion on an insulating substrate for constituting a package;
Bonding a piezoelectric vibrating piece to the electrode portion of the insulating base;
Sealing the package with a lid after joining the piezoelectric vibrating piece;
After sealing with the lid body, an annealing step for degassing through the through hole provided in the insulating base or the lid body, and a hole sealing step for hermetically sealing the through hole,
When forming a package with the insulating base, the free end of the piezoelectric vibrating piece that is not fixed is in contact with the free end when the free end of the piezoelectric vibrating piece swings in the thickness direction of the piezoelectric vibrating piece. A method for manufacturing a piezoelectric device, comprising a step of forming an impact absorbing portion with an inorganic material having a finer surface roughness than the surface roughness of the inner bottom surface.
前記圧電振動片の一部が、パッケージ内の絶縁基体に設けた電極部に対して、固定されており、
前記圧電振動片の固定されていない自由端が、前記圧電振動片の厚み方向に振れた際に、前記パッケージ側の前記自由端と当接する個所には、前記圧電振動片の当接部よりも硬度の低い無機材料により形成された衝撃吸収部が設けられている圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにしたことを特徴とする、携帯電話装置。 A mobile phone device using a piezoelectric device containing a piezoelectric vibrating piece in a package,
A part of the piezoelectric vibrating piece is fixed to an electrode portion provided on an insulating base in the package,
When the unfixed free end of the piezoelectric vibrating piece swings in the thickness direction of the piezoelectric vibrating piece, the portion that comes into contact with the free end on the package side is more than the contact portion of the piezoelectric vibrating piece. A cellular phone device characterized in that a clock signal for control is obtained by a piezoelectric device provided with an impact absorbing portion formed of an inorganic material having low hardness.
前記圧電振動片の一部が、パッケージ内の絶縁基体に設けた電極部に対して、固定されており、
前記圧電振動片の固定されていない自由端が、前記圧電振動片の厚み方向に振れた際に、前記パッケージ側の前記自由端と当接する個所には、前記圧電振動片の当接部よりも硬度の低い無機材料により形成された衝撃吸収部が設けられている圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにしたことを特徴とする、電子機器。 An electronic device using a piezoelectric device containing a piezoelectric vibrating piece in a package,
A part of the piezoelectric vibrating piece is fixed to an electrode portion provided on an insulating base in the package,
When the unfixed free end of the piezoelectric vibrating piece swings in the thickness direction of the piezoelectric vibrating piece, the portion that comes into contact with the free end on the package side is more than the contact portion of the piezoelectric vibrating piece. An electronic apparatus, wherein a control clock signal is obtained by a piezoelectric device provided with an impact absorbing portion formed of an inorganic material having low hardness.
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