JP2015142098A - 圧電デバイス用パッケージ及び圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】圧電振動片をパッケージ本体に搭載する際、圧電振動片の裏面に沿って拡がる接着剤の流れの方向を規制することにより、接着剤が振動部に向けて拡がるのを抑制し、圧電振動片のＣＩ値の悪化を防止する。
【解決手段】圧電振動片５０を保持するパッケージ本体１０ａを有し、圧電振動片５０に形成された励振電極５３、５４と電気的に接続される接続電極２３、２４をパッケージ本体１０ａに備える圧電デバイス用パッケージ１０であって、接続電極２３、２４は、パッケージ本体１０ａに保持される圧電振動片５０の振動部５１側を切り欠いた状態の切り欠き部２５、２６を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電デバイス用パッケージ及び圧電デバイスに関する。

携帯端末や携帯電話などの電子機器では、圧電振動子や発振器などの圧電デバイスが搭載されている。圧電デバイスとしては、パッケージ本体内のキャビティーに水晶振動片などの圧電振動片が収容されて構成される。このような圧電デバイスの構成の一例としては、振動部に形成された励振電極から引き出された引出電極を備える圧電振動片と、接続電極が形成されたパッケージ本体とを有し、引出電極と接続電極との間に配置される導電性接着剤により圧電振動片をパッケージ本体に保持するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３１８６９２号公報

圧電振動片をパッケージ本体に保持する際、例えば、予め接続電極の表面に導電性の接着剤を塗布し、この接着剤上に圧電振動片を載置し、圧電振動片を若干押圧した状態で接着剤を硬化させている。その際、接着剤は、接着強度の確保や、引出電極と接続電極との電気的な接続を確保するために十分な量が塗布される。そのため、圧電振動片の押圧により、導電性接着剤は、圧電振動片の裏面（接着側の表面）に沿って拡がってしまう。その結果、圧電振動片のＣＩ値（クリスタルインピーダンス値）が大きくなり、振動特性を悪化させるといった問題が生じる。

また、圧電振動片は、振動部での振動を閉じ込めるため、ベベル加工等により周辺部より中央部分を厚くすることが一般的である。このような中央部分が肉厚の圧電振動片では、パッケージ本体への搭載時に、中央部分とパッケージ本体との隙間が周辺部に対して狭くなる。そのため、接着剤は、圧電振動片の中央部分（振動部）に向けて拡がる傾向を示し、ＣＩ値の悪化を招きやすくなる。

以上のような事情に鑑み、本発明では、圧電振動片をパッケージ本体に搭載する際、圧電振動片の裏面に沿って拡がる接着剤の流れの方向を規制することにより、接着剤が振動部に向けて拡がるのを抑制し、圧電振動片のＣＩ値の悪化を防止することが可能な圧電デバイス用パッケージ及び圧電デバイスを提供することを目的とする。

本発明では、圧電振動片を保持するパッケージ本体を有し、圧電振動片に形成された励振電極と電気的に接続される接続電極をパッケージ本体に備える圧電デバイス用パッケージであって、接続電極は、パッケージ本体に保持される圧電振動片の振動部側を切り欠いた状態の切り欠き部を備える。

また、切り欠き部は、接続電極から振動部の中心部に向かう方向に対して交差する方向に直線状に切り欠いて形成されてもよい。また、切り欠き部は、略矩形状の接続電極の４つの角部のうち振動部に近い１つの角部を直線状に切り欠いて形成されてもよい。また、接続電極は、励振電極側の端部が励振電極に対して所定距離だけ離れるように形成されてもよい。また、パッケージ本体は、ベースと、ベースに形成された段部と、を有し、接続電極は、段部に形成されてもよい。

また、本発明は、上記した圧電デバイス用パッケージと、導電性接着剤によってパッケージ本体に保持されかつ接続電極と電気的に接続される励振電極を備える圧電振動片と、を含む圧電デバイスである。

また、圧電振動片は、励振電極が形成される振動部の厚さが周辺部に対して厚く形成されてもよい。また、圧電振動片は、パッケージ本体に接着される側の表面が曲面状であってもよい。

本発明によれば、圧電振動片とパッケージ本体との接着時に、導電性接着剤は、接続電極の切り欠き部によって圧電振動片の振動部に向けて拡がることが規制される。これにより、圧電振動片のＣＩ値が上昇するのを低減でき、品質の高い圧電デバイスを提供することができる。

実施形態に係る圧電デバイス用パッケージの一例を示す平面図である。 図１の圧電デバイス用パッケージを備える圧電デバイスの一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 接続電極上の導電性接着剤を示す平面図であり、（ａ）は圧電振動片の接着前、（ｂ）は圧電振動片の接着後である。 圧電振動片の特性を示すグラフであり、（ａ）実施形態に係る圧電デバイス、（ｂ）は比較例に係る圧電デバイスである。 接続電極の第１〜第３変形例を示す要部平面図である。 接続電極の第４〜第６変形例を示す要部平面図である。 圧電デバイス用パッケージ及び圧電デバイスの第１変形例を示す断面図である。 圧電デバイス用パッケージ及び圧電デバイスの第２変形例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下の実施形態を説明するため、図面においては一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。また、図面においてハッチングした部分は、電極及び導電性接着剤を表している。

以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、圧電振動片の表面に平行な平面をＸＺ平面とする。このＸＺ平面において長手方向をＸ方向と表記し、Ｘ方向に直交する方向をＺ方向と表記する。ＸＺ平面に垂直な方向（圧電振動片の厚さ方向）はＹ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。

＜圧電デバイス用パッケージ及び圧電デバイス＞
実施形態に係る圧電デバイス用パッケージ及び圧電デバイスの一例について、図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係る圧電デバイス用パッケージ１０を示しており、図２（ａ）は、圧電デバイス１００の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。なお、図１及び図２（ａ）では、カバー（リッド）３０及びシールリング６０を透過して表わしている。図１及び図２に示すように、圧電デバイス用パッケージ１０は、後述する圧電振動片５０をパッケージ本体１０ａに保持しかつ収容する。パッケージ本体１０ａは、ベース２０と、カバー３０（図２（ｂ）参照）とを有している。

ベース２０は、Ｙ方向から見てＺ方向を短辺、Ｘ方向を長辺とする略矩形状に形成される。ベース２０の表面（＋Ｙ側の面）には、凹部２１と、凹部２１を囲む接合面２２とが形成される。凹部２１は、キャビティー（圧電振動片を収容する空間）４０として用いられる。凹部２１には、底部２１ａと段部２１ｂとが形成される。段部２１ｂは、底部２１ａを囲むように形成され、底部２１ａに対して＋Ｙ方向に突出するように形成される。これにより、底部２１ａと段部２１ｂの表面とは、所定の段差（Ｙ方向の距離）が形成される。この段差の距離は、後述する電子デバイス８０等（図７参照）の高さに応じて設定されてもよい。

ベース２０は、安価で形成が容易なセラミック材料から形成され、例えば、ガラス−セラミックやアルミナセラミック等が用いられる。なお、ベース２０は、このようなセラミック材料に代えて、ガラス、シリコン、樹脂、金属等が用いられてもよい。以下に説明する変形例についても同様である。

ベース２０は、図２（ｂ）に示すように、第１セラミック部２０ａと、第１セラミック部２０ａの上側（＋Ｙ側）に配置された第２セラミック部２０ｂと、第２セラミック部２０ｂの上側（＋Ｙ側）に配置された第３セラミック部２０ｃと、から構成される。ベース２０は、これら第１〜３セラミック部２０ａ〜２０ｃが積層された状態で形成される。第１セラミック部２０ａは板状部材であり、ベース２０の底部２１ｃを形成する。第２及び第３セラミック部２０ｂ、２０ｃは、キャビティー４０を形成する部分が抜かれた枠状の部材である。また、第２セラミック部２０ｂは、段部２１ｂを形成する部材であり、第２セラミック部２０ｂの厚さ（Ｙ方向の長さ）が段部２１ｂの高さ（Ｙ方向の長さ）となっている。なお、ベース２０は、このような積層構造に限定されず、例えば一体として形成されてもよい。

第１〜３セラミック部２０ａ〜２０ｃは、全て同一の厚さを有し、かつ同種類のセラミック材料から形成される。ただし、これらの一部又は全部は、異なる厚さあるいは異なる種類のセラミック材料から形成されてもよい。

ベース２０は、上記した構成に限定されず、例えば、Ｙ方向から見たときの形状として、正方形、円形、楕円形、長円形等の形状であってもよい。また、ベース２０には、凹部２１が設けられなくてもよい。また、凹部２１において、段部２１ｂは設けられなくてもよい。また、段部２１ｂは、Ｙ方向から見て矩形状の領域が形成されることに限定されず、例えば、Ｙ方向から見て正方形や円形等の領域が形成されるものでもよい。また、段部２１ｂは、ベース２０において複数が形成されてもよい。また、ベース２０には、例えば角部あるいは側面の一部をＹ方向に沿って切り欠いて形成されるキャスタレーションが設けられてもよい。

図１に示すように、段部２１ｂの＋Ｙ側の表面には、接続電極２３、２４が形成される。接続電極２３、２４は、それぞれＺ方向に並んで配置される。また、接続電極２３と接続電極２４とは、振動部５１の中心部Ｏを通りかつＸ軸に平行な直線に対して対称となるように配置される。接続電極２３、２４は、図２に示すように、導電性接着剤７１、７２を介して、圧電振動片５０の裏面（−Ｙ側の面）の−Ｘ側の周辺部５２と接合する。これにより、ベース２０に圧電振動片５０が保持されるとともに、接続電極２３、２４は、それぞれ後述する励振電極５３、５４と電気的に接続される。

接続電極２３、２４は、圧電デバイス用パッケージ１０に保持される圧電振動片５０の振動部５１側を切り欠いた状態の切り欠き部２５、２６をそれぞれ備えている。切り欠き部２５は、接続電極２３、２４を含んでＸ方向及びＺ方向に平行な辺を有する略矩形の領域から、４つの角部のうち振動部５１に近い１つの角部（＋Ｘかつ−Ｚ側の角部）を切り欠いた状態で形成される。切り欠き部２６も同様に、略矩形の領域から４つの角部のうち振動部５１に近い１つの角部（＋Ｘかつ＋Ｚ側の角部）を切り欠いた状態で形成される。切り欠き部２５、２６は、それぞれ、接続電極２３、２４から振動部５１の中心部Ｏに向かう方向Ｄ１、Ｄ２に対して交差する方向Ｄ３、Ｄ４に直線状に切り欠いて形成される。なお、方向Ｄ３、Ｄ４は、方向Ｄ１、Ｄ２に対して直交する方向に設定されてもよい。

接続電極２３、２４の励振電極５３、５４側（＋Ｘ側）の端部（辺部）は、励振電極５３、５４に対してそれぞれ所定距離Ｗ１、Ｗ２だけ離れるように形成される。所定距離Ｗ１、Ｗ２は同一の値に設定されるが、異なる値であってもよい。また、接続電極２３の＋Ｚ側の端部及び接続電極２４の−Ｚ側の端部は、それぞれ第３セラミック部２０ｃの積層部分まで形成される。

接続電極２３、２４は、中心部Ｏを通りかつＸ軸に平行な直線に対して対称となる形状に形成される。従って、接続電極２３、２４は、ほぼ同一の面積に形成される。また、接続電極２３、２４は、同一の金属膜の構成により形成される。このような金属膜の構成としては、段部２１ｂの＋Ｙ側の表面に、ベース２０との密着性を高める下地層としてニッケル（Ｎｉ）が成膜され、この下地層の上に主電極層として金（Ａｕ）が成膜された２層構造が採用される。また、それぞれの金属膜の膜厚は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）の層が２〜６μｍ、金（Ａｕ）の層が０．３〜０．７μｍに設定される。この金属膜の膜厚により、接続電極２３、２４の表面（＋Ｙ側の面）と段部２１ｂの表面との間には段差が生じる。

接続電極２３、２４は、例えばメタルマスク等を用いた真空蒸着やスパッタ蒸着等により導電性の金属膜が成膜されて形成される。なお、接続電極２３、２４は、フォトリソグラフィー法及びエッチングにより形成されてもよく、金属ペーストや導電性フィラーを用いてスクリーン印刷などの印刷手法により形成された下地層の表面にめっきを施して形成されてもよい。

なお、接続電極２３、２４の形状は、上記した構成に限定されない。例えば、接続電極２３、２４は、Ｙ方向から見た場合、略矩形状から振動部５１側を切り欠いた形状となっているが、これに代えて、四角以外の多角形状、円形状、長円形状、又は楕円形状などの形状から振動部５１側を切り欠いた状態の形状であってもよい。また、接続電極２３、２４は、同一の面積であることに限定されず、互いに異なる面積に設定されてもよい。また、接続電極２３、２４は、Ｚ方向に並んで配置されることに限定されず、例えば、Ｚ方向に対して傾斜する方向に並んで配置されてもよい。これらの事項については、後述する変形例において適用されてもよい。

また、接続電極２３、２４の−Ｘ側の端部（辺部）は、第３セラミック部２０ｃ（図２（ａ）参照）から離間して配置されるが、例えば、第３セラミック部２０ｃまで形成されてもよい。また、接続電極２３の＋Ｚ側の端部または接続電極２４の−Ｚ側の端部は、第３セラミック部２０ｃまで形成されるが、例えば、第３セラミック部２０ｃからそれぞれ離間するように形成されてもよい。また、接続電極２３、２４の一方には、切り欠き部２５、２６が形成されなくてもよい。なお、切り欠き部２５、２６が形成されない接続電極２３、２４の形状、大きさ、及び構成については、任意である。

また、接続電極２３、２４は、上記した金属膜により形成されることに限定されず、下地層としては、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、あるいはニッケルクロム（ＮｉＣｒ）や、ニッケルチタン（ＮｉＴｉ）、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）合金などが採用されてもよく、主電極層としては、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などの金属、あるいはこれらの金属を含む合金などが採用されてもよい。また、金属膜の構成は、２層構造に限定されず、１層構造あるいは３層以上の構造であってもよい。

ベース２０には、貫通電極２５ａ、２５ｂが形成される。貫通電極２５ａ、２５ｂは、それぞれ、接続電極２３、２４からベース２０の第１及び第２セラミック部２０ａ、２０ｂを−Ｙ方向に貫通して形成される。貫通電極２５ａ、２５ｂは、それぞれ後述する外部電極２６ａ、２６ｂと電気的に接続する。

貫通電極２５ａ、２５ｂは、段部２１ｂの＋Ｙ側の面から−Ｙ方向にかけて徐々に口径が拡がる略円錐台状に形成される。貫通電極２５ａ、２５ｂは、例えば銀（Ａｇ）ペーストが貫通孔に充填されて形成されるが、これに代えて、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）などの金属、もしくは、これらの金属を含む合金、金属以外の導体を含んだペーストが充填されてもよく、あるいは、貫通孔の側面に導電性の金属膜が成膜されて形成されてもよい。

貫通電極２５ａ、２５ｂは、上記の構成に限定されず、例えば円柱形状や角柱形状であってもよい。また、このような貫通電極２５ａ、２６ｂの一部あるいは全部は、設けられなくてもよい。この場合、ベース２０に上記したキャスタレーションが設けられ、キャスタレーションの表面に、接続電極２３、２４と外部電極２６ａ、２６ｂとを接続するキャスタレーション電極が形成されてもよい。

ベース２０の裏面（−Ｙ側の面）には、４つの外部電極２６ａ〜２６ｄが形成される。外部電極２６ａ〜２６ｄは、それぞれＹ方向から見て略矩形状に形成されており、ベース２０の裏面（−Ｙ側の面）の４つの角部側の領域に形成されている。外部電極２６ａ、２６ｂは、−Ｘ側の領域にＺ方向に並んで形成され、他の基板等に実装される際の一対の実装端子として用いられる。外部電極２６ａ、２６ｂは、それぞれ貫通電極２５ａ、２５ｂに接続されており、これら貫通電極２５ａ、２５ｂを介して接続電極２３、２４と電気的に接続されている。なお、外部電極２６ａ〜２６ｄの形状は、略矩形状に限定されず、例えば四角以外の多角形状、円形状、長円形状、楕円形状であってもよい。なお、外部電極２６ｃ、２６ｄは、ダミー電極である。

外部電極２６ａ〜２６ｂは、上記した接続電極２３、２４と同一の金属膜の構成であるが、異なってもよい。また、外部電極２６ａ〜２６ｂの形成についても、接続電極２３、２４と同様の方法が用いられるが、異なってもよい。

ベース２０は、図２（ｂ）に示すように、シールリング６０を介してカバー３０の接合面３２と接合される。シールリング６０は、枠状に形成され、ベース２０の接合面２２に、例えば銀ろうなどのろう材（不図示）を介して接合される。シールリング６０は、カバー３０と同一の材料から形成されるが、異なる材料が用いられてもよい。

カバー３０は、Ｙ方向から見てＺ方向を短辺、Ｘ方向を長辺とする略矩形状の板状部材である。カバー３０としては、例えばニッケル（Ｎｉ）、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）などの金属材料が用いられる。カバー３０は、裏面（−Ｙ側の面）がシールリング６０の表面（＋Ｙ側の面）に接合される。これにより、圧電デバイス用パッケージ１０の内部にはキャビティー４０が形成される。キャビティー４０は、真空雰囲気あるいは窒素などの圧電振動片５０に対して不活性なガス雰囲気となっている。

なお、カバー３０は上記した構成に限定されず、例えばＹ方向から見た形状は、略矩形以外の種々の形状であってよい。また、カバー３０は、金属材料に代えて、例えば、セラミックスや、シリコン、ガラス、樹脂などが用いられてもよい。また、カバー３０は、ベース２０と同一の材料により形成されてもよい。また、カバー３０の裏面（−Ｙ側の面）の接合面３２に囲まれた領域に、キャビティー４０を形成するための凹部が設けられてもよい。

カバー３０とベース２０との接合は、シールリング６０を用いて行うことに限定されず、例えば、ろう材、はんだ、各種接合材を介して接合されてもよく、接合材などを用いずに直接接合されてもよい。なお、これらの場合、ベース２０の接合面２２には、シールリング６０は配置されない。

圧電デバイス１００は、図２に示すように、圧電デバイス用パッケージ１０と、圧電振動片５０と、を含んで構成される。この圧電デバイス１００は、圧電振動子である。圧電振動片５０は、ベース２０の段部２１ｂにおいて片持ちされた状態で支持され、キャビティー４０に収容される。圧電振動片５０は、例えばＡＴカットの水晶振動片が用いられる。ＡＴカットは、圧電振動子が常温付近で使用されるにあたって良好な周波数特性が得られる等の利点があり、人工水晶の３つの結晶軸である電気軸、機械軸及び光学軸のうち、光学軸に対して結晶軸周りに３５°１５′だけ傾いた角度で切り出す加工手法である。

図２（ａ）に示すように、圧電振動片５０は、Ｙ方向から見てＸ方向を長辺かつＺ方向を短辺とする略矩形に形成される。圧電振動片５０は、圧電デバイス用パッケージ１０のキャビティー４０内に収容可能な寸法に形成される。また、図２（ｂ）に示すように、圧電振動片５０の表面（＋Ｙ側の面）及び裏面（−Ｙ側の面）は、曲面状に形成され、励振電極５３、５４が形成される振動部５１の厚さが周辺部５２に対して厚く形成される。このように、振動部５１が周辺部５２より厚く形成されることにより、板状の場合に比べて振動エネルギーを振動部５１に閉じ込めることが可能となる。

圧電振動片５０の振動部５１の表面（＋Ｙ側の面）及び裏面（−Ｙ側の面）には、それぞれ励振電極５３、５４が形成される。圧電振動片５０の表面（＋Ｙ側の面）には、励振電極５３から−Ｘ方向に引き出された引出電極５５が形成される。引出電極５５は、励振電極５３から引き出された後、圧電振動片５０の側面を通って裏面に引き出される。また、圧電振動片５０の裏面には、励振電極５４から同じく−Ｘ方向に引き出された引出電極５６が形成される。

励振電極５３、５４及び引出電極５５、５６は、例えば導電性の金属膜により形成される。この金属膜としては、例えば水晶材との密着性を高める下地層としてクロム（Ｃｒ）や、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、あるいはニッケルクロム（ＮｉＣｒ）や、ニッケルチタン（ＮｉＴｉ）、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）合金などが成膜され、この下地層の上に金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）などの主電極層が成膜された２層構造が採用される。

圧電振動片５０は、励振電極５３、５４に所定の電圧が印加されることにより所定の振動数で振動する。引出電極５５は、導電性接着剤７１を介して接続電極２３と電気的に接続され、引出電極５６は、導電性接着剤７２（導電性接着剤７１に対して−Ｚ方向に位置している。）を介して接続電極２４と電気的に接続される。従って、励振電極５３、５４のそれぞれは、引出電極５５、５６、接続電極２３、２４、及び貫通電極２５ａ、２５ｂを介して、外部電極２６ａ、２６ｂに電気的に接続される。

導電性接着剤７１、７２としては、例えば揮発しにくく作業性に優れ、高温雰囲気下においても性能劣化が生じにくいシリコン系導電性接着剤が用いられるが、ポリイミド系、ウレタン系、あるいはエポキシ系の導電性接着剤などが用いられてもよい。また、導電性接着剤７１、７２には、それぞれ同一の種類の接着剤が用いられるが、異なる種類が用いられてもよい。

なお、圧電振動片５０は、上記した構成に限定されず、例えば、ＢＴカットやＧＴカットや、ＸＴカットなどの水晶振動片が用いられてもよい。また、圧電振動片５０は、水晶材に限定されず、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）などが用いられてもよい。また、圧電振動片５０は、Ｙ方向から見たときに四角以外の多角形状等、種々の形状であってもよく、音叉型であってもよい。

また、圧電振動片５０は、振動部５１の厚さが周辺部５２に対して厚く形成されることに限定されず、例えば、厚さ（Ｙ方向の距離）が一定に形成された板状であってもよい。また、圧電振動片５０の表面及び裏面の一方または双方が曲面状に形成されなくてもよい。また、圧電振動片５０の表面等が曲面状に形成されることに代えて、例えば、振動部５１の表面及び裏面の一方または双方に、周辺部５２に対して段階的に盛り上がった形状のメサ部が形成されてもよい。このメサ部により、振動エネルギーを振動部５１に閉じ込めることができる。また、メサ部は、コンベックス加工等により、表面が曲面状に形成されてもよい。

次に、圧電デバイス用パッケージ１０及び圧電デバイス１００の製造方法の一例について説明する。ベース２０は、先ず、第１セラミック部２０ａを多面取りする第１シート、第２セラミック部２０ｂを多面取りする第２シート、第３セラミック部２０ｃを多面取りする第３シートが用意される。これらの第１〜第３シートは、例えば、所定の厚さのグリーンシートが用いられる。グリーンシートは、例えばガラスやアルミナなどを主原料とするセラミック粉末やバインダーなどの混合物から形成される。

続いて、第１シートの所定位置には貫通孔が形成される。第２シートの所定位置には、貫通孔が形成されるとともに、段部２１ｂを形成するためにプレス等により所定形状が抜かれる。第３シートは、キャビティー４０を形成するためにプレス等により所定形状が抜かれる。これら第１シート、第２シート、及び第３シートは、位置合わせされ、かつこの順で積層された後、切断されて個別化され、さらに加熱されて焼成される。なお、貫通孔には、銀ペースト等が充填され、貫通電極２５ａ等が形成される。

続いて、ベース２０の段部２１ｂの＋Ｙ側の面の所定の領域には、メタルマスクを介して、スパッタ蒸着または真空蒸着等によりニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）の金属膜が、この順で成膜され、接続電極２３、２４が形成される。同様に、ベース２０の裏面（−Ｙ側の面）の所定の領域には、外部電極２６ａ〜２６ｄが形成される。なお、接続電極２３、２４は、フォトリソグラフィー法及びエッチングによる手法や、スクリーン印刷などの印刷手法等が用いられてもよい点は上記のとおりである。

カバー３０は、先ず、所定の厚さに形成された板状の金属部材が用意される。続いて、この金属部材を所定の略矩形状に切断することによりカバー３０が形成される。カバー３０は、ベース２０に圧電振動片５０を搭載した後に、シールリング６０を介してベース２０に接合される。

圧電振動片５０は、先ず、水晶結晶体からＡＴカットにより所定の厚さで切り出された圧電ウェハ（水晶ウェハ）が用いられる。この圧電ウェハは、所定寸法に切断されて水晶片が形成される。水晶片は、ベベル加工等が施されることにより、表面及び裏面の中央部分が周辺部分より厚くなった曲面状に形成される。この中央部分は振動部５１に相当し、周辺部分は周辺部５２に相当する。なお、水晶片をベベル加工等するか否かは任意である。続いて、水晶片は、洗浄された後、表面の所定の領域に励振電極５３、５４及び引出電極５５、５６が形成されて、圧電振動片５０が完成する。

励振電極５３、５４及び引出電極５５、５６は、水晶片の表面に、メタルマスクを介して、スパッタ蒸着や真空蒸着により、下地層、主電極層の順で金属膜が成膜されて形成される。励振電極５３、５４及び引出電極５５、５６は、例えば同一材料により、かつ一体的に形成される。なお、励振電極５３等は、フォトリソグラフィー法及びエッチングによる手法や、印刷手法等により形成されてもよい。また、水晶片に切断する前に、フォトリソグラフィー法及びエッチングによって圧電ウェハの表面や裏面にメサ部が形成されてもよい。メサ部は、圧電振動片５０の振動部５１に対応する位置に形成される。

圧電振動片５０は、導電性接着剤７１、７２により、ベース２０の段部２１ｂに形成された接続電極２３、２４に保持される。図３は、接続電極２４上の導電性接着剤７２を示す平面図であり、（ａ）は圧電振動片５０の接着前、（ｂ）は圧電振動片５０の接着後である。先ず、ベース２０の接続電極２３、２４の表面には、それぞれ導電性接着剤７１、７２が配置される。導電性接着剤７１、７２は、例えばディスペンサーにより塗布される。その際、例えばカメラ等により、塗布された導電性接着剤７１、７２の画像が取得され、所定量が接続電極２３、２４の所定位置に配置されていることが確認されてもよい。なお、塗布された導電性接着剤７１、７２は、図３（ａ）に示すように、接続電極２３、２４上においてＹ方向から見て略円形状となっている。

続いて、圧電振動片５０の引出電極５５、５６と、接続電極２３、２４とを位置合わせした状態で圧電振動片５０が載置され、−Ｙ方向に若干押圧される。導電性接着剤７１、７２は、Ｙ方向に潰れるように変形し、接続電極２３、２４及び圧電振動片５０の裏面に沿って拡がる。

圧電振動片５０は、振動部５１の厚さが周辺部５２に対して厚いため、接続電極２３、２４と圧電振動片５０の裏面との間隔は、振動部５１の中心部Ｏの方向に向けて徐々に狭くなっている。そのため、導電性接着剤７１、７２は、間隔が狭い方向に向けて拡がるが、その方向には切り欠き部２５、２６が形成されているので、図３（ａ）に示すように切り欠き部２６に沿って向きを変えて拡がることになる。その結果、図３（ｂ）に示すように、導電性接着剤７２は、切り欠き部２６にせき止められて、Ｙ方向から見ると、切り欠き部２６を底とする山形状または略台形状となる。接続電極２３に塗布された導電性接着剤７１についても、上記した導電性接着剤７２と同様である。なお、接続電極２３、２４は、段部２１ｂに対して所定高さを持つため、切り欠き部２５、２６を境界として導電性接着剤７１、７２が振動部５１の方向に拡がるのを規制する効果も加わっているものと考えられる。

導電性接着剤７１、７２は、この状態で、加熱処理されあるいは常温で硬化し、圧電振動片５０のベース２０に対する接着は完了する。導電性接着剤７１、７２を介して、接続電極２３、２４と引出電極５５、５６とが電気的に接続される。なお、導電性接着剤７１、７２は、接続電極２３、２４に塗布されることに代えて、圧電振動片５０の引出電極５５、５６に塗布されてもよく、この場合の導電性接着剤７１、７２についても、接着時の状態は上記と同様である。

続いて、真空雰囲気あるいは窒素など圧電振動片５０に対して不活性なガス雰囲気に形成されたチャンバー内で、カバー３０がシールリング６０とシーム溶接により接合される。これにより、圧電振動片５０は、圧電デバイス用パッケージ１０のキャビティー４０内に気密封止された状態で収容され、圧電デバイス１００が完成する。

このように、本実施形態によれば、接続電極２３、２４が切り欠き部２５、２６を備えるので、導電性接着剤７１、７２は切り欠き部２５、２６によって振動部５１の方向に拡がるのを規制することができる。これにより、導電性接着剤７１、７２が振動部５１に付着してＣＩ値を上昇させることを防止できる。また、切り欠き部２５、２６は、接続電極２３、２４から振動部５１の中心部Ｏに向かう方向Ｄ１、Ｄ２に対して、それぞれ交差する方向Ｄ３、Ｄ４に直線状に形成されるので、導電性接着剤７１、７２の流れを、方向Ｄ３、Ｄ４に向けることにより、振動部５１への導電性接着剤７１、７２の付着を確実に防止できる。また、接続電極２３、２４は、切り欠き部２５、２６を除いて略矩形状に形成されるため、引出電極５５、５６に対して十分な接続面積を確保することができる。

また、接続電極２３、２４は、励振電極５３、５４側の端部２３ａ、２４ａが励振電極５３、５４に対して所定距離Ｗ１、Ｗ２だけ離れるため、接続電極２３、２４と振動部５１との距離を確保し、導電性接着剤７１、７２が接続電極２３、２４を超えて振動部５１の方向に流れた場合であっても、振動部５１まで到達するのを抑制することにより、ＣＩ値の上昇を防止できる。また、接続電極２３、２４は、段部２１ｂに形成されることにより、圧電振動片５０と底部２１ａとの間には所定間隔が形成され、導電性接着剤７１、７２が振動部５１に付着するのを防止できる。

また、圧電振動片５０のように、振動部５１の厚さが周辺部５２に対して厚く形成されたものでも、切り欠き部２５、２６によって導電性接着剤７１、７２が振動部５１に付着するのを防止でき、特に、圧電振動片５０の裏面が曲面状であっても導電性接着剤７１、７２が振動部５１に付着するのを防止できる。

なお、接続電極２３の＋Ｚ側及び−Ｘ側の端部、接続電極２４の−Ｚ側及び−Ｘ側の端部が第３セラミック部２０ｃの積層部分まで形成される場合、接続電極２３、２４の画像を例えばカメラ等により取得したときに、位置や形状などの誤認識が生じることを低減できる。

図４は、本実施形態に係る圧電デバイス１００と比較例について、温度変化に対するＣＩ値を示すグラフであり、図４（ａ）は圧電デバイス１００の測定結果、（ｂ）は比較例の測定結果を示している。図４（ａ）及び（ｂ）において、縦軸はＣＩ値、横軸は温度を示す。なお、測定された圧電デバイス１００及び比較例のサンプル数は、それぞれ４３個、５０個である。比較例は、接続電極として、切り欠き部を有しない矩形状のものが用いられ、その他の構成については圧電デバイス１００と同一である。

図４（ａ）に示すように、圧電デバイス１００は、除々に温度を低下させるとＣＩ値は緩やかに上昇していくことが確認された。また、図４（ｂ）に示すように、比較例についても、同様に、温度の低下に伴いＣＩ値は上昇するが、２０℃付近を境界にして急激に上昇するとともに、圧電デバイス１００に比べて全体的にＣＩ値が高いことが確認された。このような結果から、接続電極２３、２４に切り欠き部２５、２６が形成される場合、形成されない場合と比べて例えば低温時等にＣＩ値の上昇が抑制され、振動特性が向上することが確認された。

＜接続電極の変形例＞
図５は、接続電極の第１〜第３変形例を示し、図６は、接続電極の第４〜第６変形例を示している。なお、図５及び図６は、いずれも段部２１ｂ上の−Ｚ側の接続電極を示しているが、＋Ｚ側には特に説明しない限り対称形状の接続電極が形成される。図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１〜第３変形例に係る接続電極１２４、２２４、３２４は、いずれもＸ及びＺ方向に平行な辺を有する略矩形状の領域から４つの角部のうち振動部５１に近い１つの角部（＋Ｘかつ＋Ｚ側の角部）を切り欠いた状態で形成される。

第１変形例に係る接続電極１２４は、図５（ａ）に示すように、切り欠き部１２６の形状が、それぞれＸ方向、Ｚ方向に平行な２本の直線部を有する折れ線状となっている。この直線部の長さは、それぞれ同一であるが、異ならせてもよい。また、このような直線部は、Ｘ方向あるいはＺ方向に対して傾斜する方向に沿って形成されてもよく、３本以上を有してもよい。また、切り欠き部１２６の形状の一部に曲線部を含んでもよい。

第２変形例に係る接続電極２２４は、図５（ｂ）に示すように、切り欠き部２２６の形状が、内側に向けた円弧状となっている。この円弧の曲率は任意に設定されてよい。また、切り欠き部２２６の形状は、このような内側に向けた円弧を含んだ形状であってもよい。

第３変形例に係る接続電極３２４は、図５（ｃ）に示すように、切り欠き部３２６の形状が、外側に向けた円弧状となっている。この円弧の曲率は任意に設定されてよい。また、切り欠き部３２６の形状は、このような外側に向けた円弧を含んだ形状であってもよい。また、内側に向けた円弧と外側に向けた円弧とを組み合わせたものでもよい。

図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、第４〜第６変形例に係る接続電極４２４、５２４、６２４は、いずれもＸ及びＺ方向に平行な辺を有する略矩形状の領域から＋Ｘ側を切り欠いた状態で形成される。

第４変形例に係る接続電極４２４は、図６（ａ）に示すように、切り欠き部４２６の形状が直線状となっている。切り欠き部４２６の形状は、直線状に代えて、複数の直線部を有する折れ線状であってもよく、曲線部を含んだ形状であってもよい。

第５変形例に係る接続電極５２４は、図６（ｂ）に示すように、切り欠き部５２６の形状が、内側に向けて引っ込んだ状態の曲線部となっている。この曲線部は、位置によって曲率を変化させているが、一定の曲率を有する円弧に設定されてよい。また、切り欠き部５２６の形状は、このような曲線部を含んだ形状であってもよい。

第６変形例に係る接続電極６２４は、図６（ｃ）に示すように、切り欠き部６２６の形状が、外側に向けて張り出した状態の曲線部となっている。この曲線部は、位置によって曲率を変化させているが、一定の曲率を有する円弧に設定されてよい。また、切り欠き部６２６の形状は、このような曲線部を含んだ形状であってもよい。

以上の第１〜６変形例に係る接続電極１２４〜６２４は、上記した接続電極２４と同様の効果を有する。また、第４〜６変形例では、振動部５１に近い＋Ｘ側が切り欠かれるので、接続電極４２４等が振動部５１から離れた状態となり、導電性接着剤７２が振動部５１まで達するのを防止することができる。

＜圧電デバイス用パッケージ及び圧電デバイスの変形例＞
図７は、第１変形例に係る圧電デバイス用パッケージ２１０及び圧電デバイス２００を示す断面図である。以下の説明において、上記した圧電デバイス用パッケージ１０及び圧電デバイス１００と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。

図７に示すように、圧電デバイス用パッケージ２１０は、圧電振動片５０をパッケージ本体２１０ａに保持しかつ収容する。パッケージ本体２１０ａは、ベース２２０とカバー３０とを有している。ベース２２０には、電子デバイス８０が搭載される。ベース２２０の底部２１ａの表面（＋Ｙ側の面）には、例えば６つの接続用電極２２７が形成される。接続用電極２２７は、それぞれ、電子デバイス８０の６つの端子の各位置に対応する領域に形成される。

接続用電極２２７は、不図示の引回し電極に接続される。引回し電極は、接続電極２３、２４及び外部電極２６ａ〜２６ｄに接続される。このような引回し電極は、例えば、第１セラミック部２０ａや第２セラミック部２０ｂを貫通する電極や、第１あるいは第２セラミック部２０ａ、２０ｂなどの角部又は側面部においてＹ方向に沿って形成されるキャスタレーション電極などが用いられる。例えば、６つの接続用電極２２７のうち２つは、引回し電極及び接続電極２３、２４を介して励振電極５３、５４と電気的に接続される。また、残りの４つの接続用電極２２７は、引回し電極を介して外部電極２６ａ〜２６ｄと電気的に接続される。

圧電デバイス２００は、図７に示すように、圧電デバイス用パッケージ２１０と、圧電振動片５０と、電子デバイス８０とを有する。なお、圧電デバイス２００は、発振器である。電子デバイス８０は、ベース２２０の底部２１ａの＋Ｙ側の面に、例えば、バンプ９０によって保持される。バンプ９０としては、例えば、金バンプ、はんだバンプ、はんだボールなどが用いられる。

電子デバイス８０の６つの端子８１のうち２つの端子８１は、励振電極５３、５４と電気的に接続される。残りの４つの端子８１は、それぞれ、発振回路からの出力用端子、駆動用電圧用端子、グラウンド用端子、スタンバイ機能用端子である。これらの６つの端子は、それぞれバンプ９０を介して接続用電極２２７と電気的に接続される。なお、電子デバイス８０としては、例えばＩＣやＬＳＩなどの集積回路であってもよい。また、電子デバイス８０の端子数は６つ以外であってもよい。なお、この場合、接続用電極２２７は、端子数に対応して形成される。後述する接続用電極３２７についても同様である。

圧電デバイス２００（圧電デバイス用パッケージ２１０）の製造方法は、上記した圧電デバイス１００（圧電デバイス用パッケージ１０）の製造方法とほぼ同様である。ただし、電子デバイス８０は、圧電振動片５０の搭載前に、例えばチップマウンタにより接続用電極２２７と端子８１との位置合わせを行いつつ、底部２１ａに搭載される。なお、底部２１ａの表面と電子デバイス８０との隙間は、樹脂等が充填されてもよい。

図８は、第２変形例に係る圧電デバイス用パッケージ３１０及び圧電デバイス３００を示す断面図である。図８に示すように、圧電デバイス用パッケージ３１０は、圧電振動片５０をパッケージ本体３１０ａに保持しかつ収容する。パッケージ本体３１０ａは、ベース３２０とカバー３０とを有している。ベース３２０は、第１セラミック部２０ａの−Ｙ側に、第４セラミック部３２０ａが積層された構成を有する。第４セラミック部３２０ａは、第１〜第３セラミック部２０ａ等と同一の厚さを有し、かつ同種のセラミック材料から形成される。なお、第４セラミック部３２０ａは、第１〜第３セラミック部２０ａ等とは異なる厚さで形成されてもよく、例えば電子デバイス８０の高さ（Ｙ方向の距離）に合わせた厚さに形成されてもよい。また、第１〜第３セラミック部２０ａ等と異なるセラミック材料から形成されてもよい。

第４セラミック部３２０ａは、中央部分の領域がＹ方向に貫通した枠状の部材であり、ベース３２０の裏面（−Ｙ側の面）には、凹部３２１が形成される。凹部３２１は、電子デバイス８０が収容可能に形成される。凹部３２１の−Ｙ側の面には、例えば、６つの接続用電極３２７が形成される。接続用電極３２７は、それぞれ電子デバイス８０の６つの端子の各位置に対応する領域に形成される。また、第４セラミック部３２０ａの−Ｙ側の凹部３２１を囲んだ面には、それぞれ４つ角部に、略矩形状の外部電極３２６ａ〜３２６ｄが形成される。

接続用電極３２７は、不図示の引回し電極に接続される。引回し電極は、接続電極２３、２４及び外部電極３２６ａ〜３２６ｄに接続される。このような引回し電極は、例えば、第１セラミック部２０ａや第２セラミック部２２０ｂを貫通する電極や、第１あるいは第２、第４セラミック部２０ａ、２０ｂ、３２０ａなどの角部又は側面部においてＹ方向に沿って形成されるキャスタレーション電極などが用いられる。例えば、６つの接続用電極３２７のうち２つは、引回し電極及び接続電極２３、２４を介して励振電極５３、５４と電気的に接続される。また、残りの４つの接続用電極３２７は、引回し電極を介して外部電極３２６ａ〜３２６ｄと電気的に接続される。

圧電デバイス３００は、図８に示すように、圧電デバイス用パッケージ３１０と、圧電振動片５０と、電子デバイス８０とを有する。なお、圧電デバイス３００は、発振器である。電子デバイス８０は、ベース３２０の−Ｙ側に形成された凹部３２１の−Ｙ側の面に配置される。電子デバイス８０は、例えばバンプ９０によって、圧電デバイス用パッケージ３１０に保持される。電子デバイス８０の６つの端子８１は、バンプ９０を介して、それぞれ接続電極３２７と電気的に接続される。

圧電デバイス３００（圧電デバイス用パッケージ３１０）の製造方法は、上記した、圧電デバイス１００の製造方法とほぼ同様である。ただし、第４セラミック部３２０ａは、次のように形成される。先ず、多面取り用の第４シートが用意される。この第４シートは、所定の厚さを有するグリーンシートである。次いで、第４シートのうち、凹部３２１を形成する部分の領域がプレス抜きされる。次いで、第１〜第３シートが積層される工程において、第１シートの裏面（第２シートと反対側の面）に第４シートが積層された後、積層シートは切断かつ焼成され、所定の電極が設けられる。このようにして、第４セラミック部３２０ａが形成される。また、凹部３２１の−Ｙ側の面と電子デバイス８０との隙間は、樹脂等で充填されてもよい。

以上、本発明の圧電デバイス用パッケージ及び圧電デバイスについて説明したが、本発明は、上記した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上記した実施形態及び変形例の構成の一部を組み合わせてもよい。また、圧電デバイス１００〜３００は、圧電振動子あるいは発振器に限定されず、フィルタやＳＡＷデバイスなどであってもよい。

また、圧電デバイス１００〜３００において、キャビティー４０にサーミスタ等のデバイスが収容されてもよい。サーミスタが搭載されることにより、この圧電デバイスは、例えば温度補償機能を備える。また、サーミスタはキャビティー４０に収容されるため、温度補償機能の精度を向上できる。

Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４…方向
Ｏ…中心部
Ｗ１、Ｗ２…所定距離
１０、２１０、３１０…圧電デバイス用パッケージ
１０ａ、２１０ａ、３１０ａ…パッケージ本体
２０、２２０、３２０…ベース
２１ｂ…段部
２３、２４、１２４、２２４、３２４、４２４、５２４、６２４…接続電極
２３ａ、２４ａ…端部
２５、２６、１２６、２２６、３２６、４２６、５２６、６２６…切り欠き部
５０…圧電振動片
５１…振動部
５２…周辺部
５３、５４…励振電極
７１、７２…導電性接着剤
１００、２００、３００…圧電デバイス

Claims (8)

1. 圧電振動片を保持するパッケージ本体を有し、前記圧電振動片に形成された励振電極と電気的に接続される接続電極を前記パッケージ本体に備える圧電デバイス用パッケージであって、
   前記接続電極は、前記パッケージ本体に保持される前記圧電振動片の振動部側を切り欠いた状態の切り欠き部を備える圧電デバイス用パッケージ。
2. 前記切り欠き部は、前記接続電極から前記振動部の中心部に向かう方向に対して交差する方向に直線状に切り欠いて形成される請求項１記載の圧電デバイス用パッケージ。
3. 前記切り欠き部は、略矩形状の前記接続電極の４つの角部のうち前記振動部に近い１つの角部を直線状に切り欠いて形成される請求項２記載の圧電デバイス用パッケージ。
4. 前記接続電極は、前記励振電極側の端部が前記励振電極に対して所定距離だけ離れるように形成される請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の圧電デバイス用パッケージ。
5. 前記パッケージ本体は、ベースと、前記ベースに形成された段部と、を有し、
   前記接続電極は、前記段部に形成される請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の圧電デバイス用パッケージ。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の圧電デバイス用パッケージと、
   導電性接着剤によって前記パッケージ本体に保持されかつ前記接続電極と電気的に接続される励振電極を備える圧電振動片と、を含む圧電デバイス。
7. 前記圧電振動片は、前記励振電極が形成される振動部の厚さが周辺部に対して厚く形成される請求項６記載の圧電デバイス。
8. 前記圧電振動片は、前記パッケージ本体に接着される側の表面が曲面状である請求項７記載の圧電デバイス。
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Images