JP2002319839A

JP2002319839A - 圧電デバイス

Info

Publication number: JP2002319839A
Application number: JP2002039221A
Authority: JP
Inventors: Hideo Endo; 秀男遠藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【解決手段】複合圧電振動子は、セラミックス薄板を
積層したべース１１とガラス薄板の蓋１２とからなる矩
形箱状のパッケージ１３を備え、ＡＴカット水晶振動片
１４を搭載したべースの上面に、その内面に音叉型水晶
振動片１５を搭載した蓋を接合し、気密に封止される。
音叉型水晶振動片１５は、蓋及びべースの接合面に設け
た内部端子２０、２１を導電性接着剤２６で接続してべ
ース底面の外部端子２２に導通させる。べースには、更
にＩＣチップ３８を実装できる。各水晶振動片の周波数
は、蓋の外からレーザビームで微調整する。べース底面
の封止用孔２７は、蓋の接合後に真空雰囲気内でシール
材２８で気密に閉塞される。【効果】異なる発振周波数、異なる又は同じタイプの
複数の圧電振動片を単一パッケージ内に収容した複合圧
電振動子、複合発振器等の圧電デパイスを小型化・薄型
化する。パッケージ封止後の周波数微調整を可能にし、
高い真空度で封止し、高品質かつ高安定牲を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、様々な電子機器に
使用される圧電振動子・圧電発振器やＳＡＷデバイス等
の圧電デバイスに関し、特にセラミック等の絶縁材料か
らなるベースにガラス製の蓋を低融点ガラスで接合した
パッケージに、水晶等の圧電材料からなる振動片を気密
に封止する圧電デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、一般に時計や家電製品、各種
情報・通信機器やＯＡ機器等の民生・産業用電子機器に
は、その電子回路のクロック源として圧電振動子、圧電
振動片とＩＣチップとを同一パッケージ内に封止した発
振器やリアルタイムクロックモジュール等の圧電デバイ
スが広く使用されている。特に最近のモバイルコンピュ
ータ、ＩＣカード等の小型情報機器や携帯電話等の通信
機器の分野で、装置の小型化・薄型化に伴い、圧電デバ
イスのより一層の小型化・薄型化が図られると共に、装
置の回路基板への実装に適した表面実装型の圧電デバイ
スが要求されている。

【０００３】一般に表面実装型の圧電デバイスは、絶縁
材料からなるベースに蓋を接合したパッケージ内に圧電
振動片及び必要に応じて電子部品を気密に封止する構造
のものが知られている。例えば音叉型圧電振動片を搭載
した圧電デバイスは、図１１に例示するように、パッケ
ージ１のベース２に接合される蓋３に透明なガラス薄板
を用い、その封止後に外側からレーザ光を照射して圧電
振動片４の表面に付着させた電極膜を部分的に削除する
ことにより、高精度に周波数調整できるようにしてい
る。

【０００４】また、特開２０００−５９１６９号には、
複数種類の水晶振動子を使用するコンピュータ等の電子
機器においてマザーボートの高密度実装化、省スペース
化を図るために、圧入封止形の複数の圧電振動子を並行
に配置し、一体にモールド封止した圧電振動子アレイが
開示されている。同公報によれば、特に各圧電振動子を
そのリードの向きを逆にして配置すると、配線が容易に
なり、小型化に加えて量産性の向上及び低コスト化を図
ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最近、特に通信技術の
分野では、例えば発振周波数帯の異なる複数の振動子を
１個の電子機器に搭載することが要求されている。ま
た、最近急速に普及している電波時計は、標準時刻電波
を受けて自動的に時刻を修正する機能を有するが、使用
する地域・国で異なる周波数の電波を受けるためには、
発振周波数の異なる複数の水晶振動子を備えたマルチチ
ャンネル型のものが望ましい。これらの電子機器につい
てより一層の小型化を図るためには、複数の圧電振動子
を１個のパッケージに収納した複合振動子や複合発振器
等の圧電デバイスが必要である。しかしながら、上述し
た特開２０００−５９１６９号に記載の従来構造では、
個々のパッケージにそれぞれ圧電振動片を気密に封止し
た圧入封止形の圧電振動子を一体化しているため、それ
だけ圧電デバイス全体の寸法が大きくなり、小型化に限
界がある。

【０００６】そこで本発明は、上述した従来の問題点に
鑑みてなされたものであり、その目的は、単一のパッケ
ージに複数の圧電振動片を搭載しかつその小型化・薄型
化を図ることができる表面実装型の圧電デバイスを提供
することにある。更に本発明の目的は、各圧電振動片を
高精度に周波数調整でき、パッケージ内部を高度な真空
又はガス雰囲気に封止することができ、より高品質で安
定性に優れた圧電デバイスを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的を達成するために、絶縁材料からなるベース及び該ベ
ースの上面に接合されるガラス材料からなる蓋を有する
パッケージと、前記蓋に搭載される第１の圧電振動片
と、前記ベースに搭載される第２の圧電振動片とを備
え、第１及び第２の圧電振動片をパッケージ内に気密に
封止することを特徴とする圧電デバイスが提供される。

【０００８】このように構成することにより、要求に応
じて異なる発振周波数、異なるタイプの複数の圧電振動
片を単一のパッケージ内に気密に封止すると同時に、パ
ッケージの小型化・薄型化を可能にした複合振動子、更
にこれにＩＣ素子を搭載した複合発振器等の圧電デバイ
スを実現できる。

【０００９】或る実施例では、第１及び第２の圧電振動
片が、その基端部においてそれぞれ蓋及びベースに片持
ち式に支持され、前記第１及び第２の圧電振動片の基端
部と先端部とが、互いに反対側に配置されている。これ
により、パッケージ外面に設けられる外部端子とベース
及び蓋にそれぞれ形成される各圧電振動片の接続端子と
を接続するための配線をより自由に、例えばその線路長
を最短に設計することができる。

【００１０】或る実施例では、ベースが蓋との接合面に
端子を有し、該蓋がベースとの接合面に端子を有し、ベ
ース側の端子と蓋側の端子とを電気的に接続されてい
る。それにより、ベース側の配線回路と蓋側の配線回路
とを接続できるので、例えば第１及び／又は第２の圧電
振動片をパッケージ外面の共通の外部端子に接続するな
ど、パッケージ全体の配線を自由に設計することができ
る。

【００１１】この場合、ベース側の端子と蓋側の端子と
は導電性接着剤を用いて電気的に接続することができ、
更に少なくともその外側を緩衝剤で被覆すると、落下等
による外力やアセンブリ時に圧電デバイスを取り扱うた
めの治具等が引っ掛かるなどして、導電性接着剤が損傷
したり剥がれ、電気的接続が失われる虞が少なくなるの
で好ましい。

【００１２】パッケージを構成するベースと蓋とは様々
な形態を組み合わせて使用することができ、或る実施例
では、ベースが矩形箱状をなしかつ蓋が矩形薄板状をな
す従来と同様の構成にすることができる。特にベースが
セラミック薄板の積層構造からなる場合には、蓋との接
合面にベース側の前記端子を設けたり内部配線を形成す
ることが容易である。

【００１３】別の実施例では、蓋がその内面に凹所を有
し、該凹所内に第１の圧電振動片を収容することによ
り、蓋をベースに接合する際に治具等が触れたりして第
１の圧電振動片を損傷する虞が少なくなるので好まし
い。

【００１４】更に別の実施例では、ベースが矩形箱状を
なし、かつ蓋がその内面に凹所を有し、該凹所内に第１
の圧電振動片を収容する。これにより、第１及び第２の
圧電振動片がそれぞれ蓋又はベースの凹所に収容され、
蓋とベースとの接合時に治具等が接触するなどして各圧
電振動片を損傷する虞が少なくなるので好ましい。

【００１５】また別の実施例では、ベースがその底部
に、パッケージの内部と外部とを連通する封止用孔を有
し、かつ該封止用孔が外側からシール材で閉塞されてい
ることにより、蓋をベースに接合した後、パッケージを
真空又は窒素等の所定のガス雰囲気内に置いて前記封止
用孔を閉塞し、パッケージ内部をより高度な真空又はガ
ス雰囲気に気密に封止することができる。また、第２の
圧電振動片がＡＴカット水晶振動片であると、パッケー
ジの封止後に封止孔を介してイオンビームエッチングを
行うことにより、その周波数を微調整することができ
る。

【００１６】また、第１の圧電振動片が音叉型圧電振動
片であると、パッケージの封止後にその外側からガラス
製の蓋を介してレーザ光を照射することにより、該振動
片に付着させた金属錘を除去して周波数の微調整を容易
に行うことができる。

【００１７】この場合、第２の圧電振動片は、音叉型圧
電振動片の先端に設けられた周波数調整領域の下方から
ずれた位置に配置することが好ましく、レーザ光により
飛ばされた金属錘材料が第２の圧電振動片に付着して、
その周波数を狂わせるなどの悪影響を防止することがで
きる。

【００１８】別の実施例では、第２の圧電振動片を音叉
型圧電振動片とすることができる。この場合に、特に第
１の圧電振動片も音叉型圧電振動片であると、上述した
パッケージの小型化・薄型化の利点に加えて、例えば電
波時計のように使用地域等の使用条件によって発振周波
数が異なるマルチチャンネル型のものが要求される場合
にも、容易に対応することができる。

【００１９】また、或る実施例では、第１及び第２の圧
電振動片の少なくとも一方が音叉型圧電振動片であり、
該音叉型圧電振動片が、その振動腕の各主面に形成した
第１電極と振動腕の各側面に形成した第２電極とからな
る駆動電極を有し、前記第１電極が、各振動腕の少なく
とも一方の主面にその長手方向に沿って設けた溝の側面
に成膜した電極膜により形成される。

【００２０】このような溝付き振動腕構造を有する音叉
型圧電振動片は、例えば特開昭５６−６５５１７号公報
に記載されているように公知であり、振動腕の主面に平
行な電界を発生させることによって電界効率を大幅に高
めることができ、それによりＣＩ（クリスタルインピー
ダンス）値を低く抑制できることが知られている。とこ
ろが、この振動腕が屈曲運動を行うときにパッケージ内
に空気等のガスが存在したり十分な真空度が得られない
場合には、振動腕の主面に設けた溝が受ける余分な空気
抵抗のため、特に圧電デバイスの小型化・微小化に伴っ
て音叉型圧電振動片が小型化・微小化するほど、振動腕
の屈曲運動が制限されるので、期待するようなＣＩ値の
低下が得られない虞がある。本発明の圧電デバイスは、
ベース底部に設けた封止用孔を、蓋をベースに接合した
後で外側から封止材で閉塞することにより、パッケージ
内部を高い真空度に封止できるので、振動腕の十分な屈
曲運動が確保され、十分なＣＩ値の低下を得ることがで
きる。

【００２１】更に別の実施例では、第１及び第２の圧電
振動片の少なくとも一方が音叉型圧電振動片であり、該
音叉型圧電振動片がその基端部に、ベース又は蓋への固
着部分と振動腕との間に設けられたくびれ部分を有す
る。

【００２２】この音叉型圧電振動片は、振動腕の振動が
くびれ部分に遮断されて基端部の固定部分まで及ばない
ので、振動腕はより自由に屈曲運動することができ、Ｃ
Ｉ値がより低く抑制される。ところが、振動腕の屈曲運
動は、パッケージ内に空気等のガスが存在したり十分な
真空度が得られない場合に、くびれ部分が余分に空気抵
抗を受けるため、特に圧電デバイスの小型化・微小化に
伴って音叉型圧電振動片が小型化・微小化するほど、振
動腕の屈曲運動が制限されるので、期待するようなＣＩ
値の低下が得られない虞がある。本発明の圧電デバイス
は、同様にベース底部に設けた封止用孔を、蓋の接合後
に外側から封止材で閉塞することにより、パッケージ内
部を高い真空度に封止できるので、振動腕のより自由な
屈曲運動を確保して、十分なＣＩ値の低下を得ることが
できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適実施例につ
いて添付図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、各図に
おいて類似の構成要素には、同一の参照符号を付すこと
とする。図１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明を適用した圧電
デバイスの第１実施例である複合圧電振動子の構成を概
略的に示している。この複合圧電振動子は、矩形箱状の
ベース１１と薄板状の蓋１２とを有するパッケージ１３
を備え、その内部に２つの水晶振動片１４、１５が気密
に封止されている。蓋１２は、従来と同様に低融点ガラ
スでベース１１の上端面に気密に接合されている。本実
施例では、前記水晶振動片として、互いに異なる周波数
帯域のＡＴカット水晶振動片と音叉型水晶振動片とを用
途に応じて適当に選択する。

【００２４】ベース１１は、複数のセラミックス薄板を
積層して概ね矩形の箱状に形成される。ベース１１の内
部に画定される空所の底部には、接続端子１６が形成さ
れ、かつその上にＡＴカット水晶振動片１４が、その基
端部１４ａにおいて導電性接着剤１７で片持ち式にかつ
略水平に固着されている。

【００２５】蓋１２は、透明なガラス材料の矩形薄板で
形成され、かつその内面には接続端子１８が形成され、
その上に音叉型水晶振動片１５がその基端部１５ａにお
いて導電性接着剤１９で片持ち式にかつ略水平に固着さ
れている。前記両水晶振動片は、その基端部と先端部と
が互いに反対側に位置するように配置される。蓋１２の
振動片基端部１５ａ側の２つの角部には、それぞれ接続
端子１８から配線用の内部端子２０が表裏両面に亘って
引き出されている。これらの端子は、例えば金属配線材
料の蒸着又はスパッタリングにより、若しくは成膜した
金属配線材料をエッチングすることにより形成される。
また、このような蓋は、表面に電極膜を形成したガラス
薄板をエッチングすることにより前記端子をパターニン
グでき、良好な寸法精度及び位置精度が得られる。

【００２６】ベース１１上端面には、内部端子２０に対
応する２つの角部にそれぞれ配線用の内部端子２１が設
けられている。更にベース１１の底面には、各角部に外
部電極２２、２３が設けられている。ベース上端面の各
内部端子２１は、その直下に形成されたビアホール２４
及び配線パターン２５を介して、同じ振動片基端部１５
ａ側の外部電極２２にそれぞれ接続されている。

【００２７】それぞれ対応する蓋の内部端子２０とベー
スの内部端子２１とは、例えば導電性接着剤２６により
電気的に接続され、これにより音叉型水晶振動片１５を
外部電極２２に導通させる。他方、ベースの接続端子１
６は、それぞれベース外面に引き出されて対応する外部
電極２３に接続され、これによりＡＴカット水晶振動片
１４を外部電極２３に導通させる。これらベース１１の
配線及び外部電極は、例えばＷ、Ｍｏ等の金属配線材料
をセラミック薄板表面にスクリーン印刷した後に焼成
し、かつその上にＮｉ、Ａｕをめっきすることにより形
成される。

【００２８】更にベース１１には、底面の中心位置を貫
通する小径円形の封止用孔２７が設けられ、かつ適当な
シール材２８で閉塞されている。シール材２８の充填
は、例えば封止用孔の段差２７´に載せたＡｕ−Ｓｎ等
の金属ボール２９をレーザビーム等で溶着させることに
より行う。このような構造を有することにより、本実施
例の複合圧電振動子は、以下に詳述するように各振動片
の高精度な周波数調整及びパッケージ内部の高い真空度
を実現することができる。

【００２９】本実施例の複合圧電振動子の製造過程にお
いて、各水晶振動片１４、１５は、それぞれ別個の工程
でベース１１及び蓋１２に実装され、かつその発振周波
数を所定の周波数範囲に粗調整する。次に、蓋１２をベ
ース１１に低融点ガラスで気密に接合して一体化し、か
つ導電性接着剤２６を塗布して蓋の内部端子２０とベー
スの内部端子２１とを導通させる。次に、このパッケー
ジを真空雰囲気内に置いて、上述したように封止用孔２
７の段差２７´に載せた前記Ａｕ−Ｓｎボールをレーザ
ビームで溶着させることにより、封止用孔２７をシール
材２８で閉塞し、パッケージ１３を真空封止する。

【００３０】この状態で、ＡＴカット水晶振動片１４の
発振周波数を微調整する。これは、外部電極２３を介し
てその周波数を測定しつつ、透明な蓋１２の外からレー
ザビーム３０を音叉型水晶振動片１５の振動腕と振動腕
との隙間１５ｃを通してＡＴカット水晶振動片１４表面
の励振電極に照射し、これを部分的に除去することによ
り行う。更にこの状態で、音叉型水晶振動片１５の発振
周波数を微調整する。これは、蓋１２外面に露出する内
部端子２０又は外部電極２２を介して周波数を測定しつ
つ、同様に透明な蓋１２を通して外からレーザビーム３
０´を照射し、音叉型水晶振動片１５の各振動腕の先端
部分１５ｂに設けられた周波数調整領域の金属錘を部分
的に除去することにより行う。尚、各振動片にレーザビ
ームを照射して周波数調整を行う順序は、逆であっても
よい。

【００３１】別の実施例では、ＡＴカット水晶振動片１
４の周波数微調整を、封止用孔２７のシール材２８によ
る閉塞前に行うことができる。これは、蓋１２をベース
１１に接合した後、同様に外部電極２３を介してその周
波数を測定しつつ、封止用孔２７を介してイオンビーム
エッチングによりＡＴカット水晶振動片１４表面の励振
電極を部分的に除去することにより行う。音叉型水晶振
動片１５の周波数微調整は、この後で封止用孔２７をシ
ール材２８で閉塞した後、同様に蓋１２の外からレーザ
ビーム３０´を照射することにより行えばよい。

【００３２】本実施例は、このように２つの水晶振動片
を上下に配置することによりパッケージの小型化・薄型
化を図ることができ、かつパッケージの組立てにおい
て、２種類の水晶振動片を別個にベース及び蓋に搭載し
かつ周波数を粗調整した後、ベースと蓋とを接合するこ
とにより、作業効率及び生産性が良く、しかもいずれか
の水晶振動片に不良があった場合には、片方のみを廃棄
すれば良いので、複合圧電振動子の製造上歩留まりが向
上し、製造コストの低減を図ることができる。更に、パ
ッケージの真空封止後に両水晶振動片の周波数を微調整
できるので、より高品質で高安定性の複合振動子が得ら
れる。

【００３３】特に本実施例では、上述したように小型化
・薄型化したパッケージ１３の内部に２個の圧電振動片
１４、１５を収容しているので、それだけ内部容積が従
来に比して大幅に小さくなっている。このため、前記各
圧電振動片を固着するための導電性接着剤から発生する
ガスや、低融点ガラスで蓋１２をベース１１に接合する
際に発生したりその熱で膨張するガスがパッケージ内部
の真空度、従って圧電振動子のＣＩ値に与える影響はそ
れだけ大きい。本実施例のパッケージ１３は、封止前に
その内部に発生するガス及びその膨張を封止用孔２７か
ら逃がすことができるので、より高い真空度を確保し、
より低いＣＩ値の確保を図ることができる。

【００３４】図２は、第１実施例の変形例による複合圧
電振動子を概略的に示している。この変形例は、各水晶
振動片１４、１５の基端部１４ａ、１５ａの適所にそれ
ぞれ弾性緩衝部３１、３２が突設されている。これによ
り、落下による衝撃や外部の機械的振動により各水晶振
動片の先端部分１４ｂ、１５ｂが振れたり振動し、他方
の水晶振動片の基端部に衝突しても、その衝撃を吸収し
かつ水晶振動片の破損を防止でき、周波数変動の虞が無
くなるので、耐衝撃性が大幅に向上する。また、前記各
弾性緩衝部の形成時に、図示するように各振動片基端部
の導電性接着剤１７、１９による接着部分を覆うように
前記樹脂材料を設けると、水晶振動片の接着強度が向上
するので好ましい。

【００３５】弾性緩衝部３１、３２は、硬化後に弾性を
有しかつより好適には電気的絶縁性を有する、例えばシ
リコーン系・ウレタン系接着剤等の公知の樹脂材料で形
成される。特にＵＶ（紫外）硬化性の樹脂接着剤は、硬
化処理が比較的容易で、水晶振動片及び電極膜に何ら影
響を与えることなく、所定位置に所望の形態で硬化させ
ることができるので好ましい。

【００３６】図３は、図２の変形例による複合圧電振動
子を示している。この変形例では、蓋１２の内面に突部
３３が、水晶振動片１５の基端部１５ａの背後で水晶振
動片１４の先端部分１４ｂに対応する位置に形成されて
いる。突部３３は、例えば低融点ガラスを蓋１２内面に
付着させることにより形成される。突部３３の先端には
弾性緩衝部３４が、図２の実施例と同様に、弾性とより
好適には電気的絶縁性とを有する公知の樹脂材料等で、
水晶振動片１５よりも高く設けられている。これによ
り、落下による衝撃や外部の機械的振動によりＡＴカッ
ト水晶振動片１４の先端部分１４ｂが振れたり振動して
も、音叉型水晶振動片１５の基端部に衝突する虞がな
く、また弾性緩衝部３４に衝突しても、その衝撃を吸収
して破損を防止でき、周波数変動の虞が無くなり、耐衝
撃性が大幅に向上する。

【００３７】図４（Ａ）、（Ｂ）及び図５（Ａ）、
（Ｂ）は、それぞれ第１実施例の別の変形例による複合
圧電振動子を示している。図４（Ａ）、（Ｂ）の変形例
では、蓋１２の４つの角部においてベース１１との接合
部をそれぞれ外側から包むように、弾性緩衝材３５が付
着されている。特に内部端子２０、２１を設けた側の２
つの角部は、これらを接続する導電性接着剤２２を完全
に被覆するように設けられる。これに対し、図５
（Ａ）、（Ｂ）の変形例では、蓋１２の全周縁に沿って
ベース１１との接合部をそれぞれ外側から包むように、
弾性緩衝材３６が付着されている。

【００３８】いずれの場合にも、弾性緩衝材３５、３６
によってパッケージ１３の封止強度が向上し、外部から
パッケージにかかる力や衝撃が蓋１２やベース１１との
接合部に直接作用して、蓋が破損したり剥がれて開いた
りするのを防止することができる。これらの弾性緩衝材
３５、３６も、図２、図３の実施例における弾性緩衝部
と同様に、硬化後に弾性を有しかつより好適には電気的
絶縁性を有するシリコーン系・ウレタン系接着剤等の公
知の樹脂材料で形成される。

【００３９】図６は、第１実施例の更に別の変形例によ
る複合圧電振動子を示している。この実施例では、音叉
型水晶振動片１５の周波数調整領域が設けられた各振動
腕の先端部分１５ｂの下方にＡＴカット水晶振動片１４
が存在しないように、両水晶振動片が互いに少しずれた
位置に配置される。より具体的には、ＡＴカット水晶振
動片の基端部１４ａが、図１の実施例の場合よりも音叉
型水晶振動片の基端部１５ａ側に少しずらして配置さ
れ、かつその背後には、ベース１１の一部を構成するセ
ラミック薄板により隔壁３７が設けられている。この隔
壁によって、ベース内部の前記空所は、各振動腕先端部
分１５ｂの下方領域がＡＴカット水晶振動片１４から隔
てられるので、レーザビームによる音叉型水晶振動片１
５の周波数微調整時にその先端部分１５ｂから飛散した
金属材料がＡＴカット水晶振動片に付着して、周波数変
動等の悪影響を及ぼす虞を予防することができる。

【００４０】図７は、本発明の第２実施例である圧電発
振器を概略的に示している。この圧電発振器は、ベース
１１の前記空所底部に更に凹陥部１１ａがＡＴカット水
晶振動片１４の下側に設けられており、その中に発振回
路としてのＩＣチップ３８がフリップチップボンディン
グにより実装されている点で、図１の第１実施例と異な
る。更にベース１１には、前記空所底部のＩＣチップ３
８実装領域以外の適当な位置に、封止用孔２７が穿設さ
れかつシール材２８で閉塞されている。これにより、異
なる周波数帯域に対応した複合型の圧電発振器が実現さ
れる。

【００４１】図８は、本発明の第３実施例である複合圧
電振動子を示している。この圧電振動子は、ベース１１
が平坦なセラミック基板からなり、かつその内面にＡＴ
カット水晶振動片１４が実装されると共に、蓋１２が板
状ガラスの内面に形成された凹陥部１２ａを有し、かつ
該凹陥部内に音叉型水晶振動片１５が収容されている点
で、図１の第１実施例と異なる。このように凹陥部１２
ａに収容した水晶振動片は、蓋１２を取り扱う際に治具
や手が直接触れる虞が少ないので、作業が容易になり、
歩留まりが向上するので好ましい。

【００４２】この凹陥部は、例えば所定の矩形寸法に切
断したガラス板の表面をエッチングすることにより容易
に形成される。また、蓋１２は、ガラス材料の押型成形
加工等の一体成形法により、所望の形状に成形すること
もできる。

【００４３】図９及び図１０の音叉型水晶振動子は、図
１に示す構成のパッケージ１３に加えて、それぞれ音叉
型水晶振動片の構造に特徴を有する。図９において、蓋
１２に搭載されている音叉型水晶振動片１５は、例えば
特開昭５６−６５５１７号公報に記載されているような
構造を有し、基端部１５ａから平行に延長する１対の振
動腕１５ｂの上下主面３９ａ、３９ｂには、その長手方
向に沿って直線状に溝４０ａ、４０ｂがそれぞれ形成さ
れている。振動腕１５ｂの各溝４０ａ、４０ｂには、図
９（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、その側面及び底面に
成膜した電極膜からなる第１電極４１ａ、４１ｂが設け
られ、かつ振動腕１５ｂの各側面には形成した第２電極
４２ａ、４２ｂが設けられ、互いに一方の振動腕の第１
電極４１ａ（４１ｂ）が他方の振動腕の第２電極４２ｂ
（４２ａ）に電気的に接続されて、音叉型水晶振動片１
５を振動させる駆動電極を構成している。また、前記駆
動電極からの引出電極４３ａ、４３ｂが基端部１５ａに
設けられ、それぞれ蓋１２の内面に設けられた対応する
接続端子１８、１８に導電性接着剤１９、１９で片持ち
に固定されている。

【００４４】このような構造を有する音叉型水晶振動片
では、接続端子１８、１８から前記駆動電極に交流電圧
を印加すると、隣接する第１電極４１ａ、４１ｂと第２
電極４２ａ、４２ｂとの間で、図９（Ｄ）に示すように
前記各主面に平行な電界Ｅ１、Ｅ２が発生し、その結果
電界効率が大幅に向上し、ＣＩ値を低く抑制することが
できる。ところが、パッケージ１３内に空気又は他のガ
スが存在したり真空度が低いと、その主面を含む平面内
で屈曲運動を行う振動腕１５ｂは、溝４０ａ、４０ｂが
空気抵抗を受けるため、特に複数の圧電振動片を搭載し
た複合圧電振動子では、その小型化に伴ってパッケージ
１３の内部容積が小さくなるほど、水晶振動片１５の屈
曲運動が制限され易く、ＣＩ値を期待するほど低く抑制
できなくなる虞がある。本実施例では、パッケージ１３
が上述した構造を有することにより、低融点ガラスや導
電性接着剤等から発生するガスを抑制して、パッケージ
内部を高い真空度に封止できる。従って、本実施例の複
合圧電振動子は、その小型化と十分なＣＩ値の低下とを
同時に実現することができる。

【００４５】図１０において、蓋１２に搭載された音叉
型水晶振動片１５は、図１の実施例と同様に基端部１５
ａが、振動腕１５ｂに設けた駆動電極からの引出電極４
３ａ、４３ｂにおいてそれぞれ対応する蓋１２内面の接
続端子１８、１８に導電性接着剤１９で片持ちに固定さ
れると共に、基端部１５ａには、その蓋１２への固定部
分と振動腕１５ｂとの間に形成したコ字形の切欠き４４
ａ、４４ｂからなるくびれ部分４４が設けられている。
これにより、各振動腕１５ｂは、その振動が切欠き４４
ａ、４４ｂに遮断されて基端部１５ａの前記固定部分ま
で及ばないので、より自由に屈曲運動でき、従ってＣＩ
値をより低く抑制することができる。また、くびれ部分
４４は、コ字形以外の様々な形状の切欠きや、基端部１
５ａの側辺に設けられる様々な凹みによって形成するこ
とができる。

【００４６】本実施例においても、パッケージ１３内に
空気又は他のガスが存在したり真空度が低い場合には、
切欠き４４ａ、４４ｂが余分に空気抵抗を受けるため、
図９の実施例と同様に、特に複数の圧電振動片を搭載し
た複合圧電振動子では、その小型化に伴ってパッケージ
１３の内部容積が小さくなるほど、水晶振動片１５の屈
曲運動が制限され易く、ＣＩ値を期待するほど低く抑制
できなくなる虞がある。本実施例の音叉型水晶振動子
は、パッケージ１３が上述した構造を有することによ
り、低融点ガラスや導電性接着剤等から発生するガスを
抑制して、パッケージ内部を高い真空度に封止できるの
で、振動腕のより自由な屈曲運動が確保され、小型化と
十分なＣＩ値の低下とを同時に実現することができる。

【００４７】本発明の複合圧電振動子に搭載される圧電
振動片は、上記実施例におけるベース１１のＡＴカット
水晶振動片１４と蓋１２の音叉型水晶振動片１５との組
み合わせに限定されるものではない。例えば、ベース１
１及び蓋１２にそれぞれ発振周波数の異なる音叉型水晶
振動片を搭載することができる。このような複合圧電振
動子は、特に電波時計のように使用する地域・国で異な
る周波数で動作するマルチチャンネル型の用途に適して
いる。この場合、両音叉型水晶振動片は、それぞれの振
動腕先端部分に設けられた金属錘を蓋の外側から個別に
レーザビームで照射できるように配置することが好まし
い。そのために、上記各実施例と異なり、パッケージ内
に各圧電振動片の基端部を長手方向の同じ側に配置した
り、両圧電振動片が平面的に互いに重ならないように配
置することも可能である。

【００４８】また、上記実施例とは逆に、ベース１１に
音叉型水晶振動片を、蓋１２にＡＴカット水晶振動片を
それぞれ搭載することができる。その場合にも、同様に
蓋の外からレーザビームを照射して周波数の微調整を行
うことができる。更に、ベース１１及び蓋１２にそれぞ
れＡＴカット水晶振動片を搭載することもできる。

【００４９】以上、本発明の好適実施例について詳細に
説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技
術的範囲内において上記各実施例に様々な変更・変形を
加えて実施することができる。例えば、図１の実施例に
おいても、図８の内面に凹陥部を設けかつその中に水晶
振動片を収容した蓋を組み合わせて用いることができ
る。また、図９及び図１０の音叉型水晶振動片は、それ
らを組み合わせて適用することができ、またそれらを個
別に又は組み合わせて図２乃至図８の各実施例に適用す
ることもできる。更に本発明は、両圧電振動片を駆動す
るためのＩＣチップを同一パッケージの内部に実装した
圧電発振器のような圧電デバイスについても、同様に適
用できる。

【００５０】

【発明の効果】本発明による圧電デバイスは、上述した
ように第１及び第２の圧電振動片を気密に封止するパッ
ケージにおいて、絶縁材料のベースに接合されるガラス
材料の蓋に第１の圧電振動片を搭載した構成により、異
なる発振周波数、異なるタイプ又は同じタイプの複数の
圧電振動片を単一のパッケージ内に収容してその小型化
・薄型化を図ると同時に、パッケージの封止後に圧電振
動片の周波数を微調整することができ、高品質で安定性
に優れた複合圧電振動子、更にこれにＩＣ素子を搭載し
た複合発振器等の圧電デバイスを実現することができ
る。

【００５１】特に、更にこのパッケージのベースに封止
用孔を設けかつシール材で気密に封止する構造を採用す
ることによって、各圧電振動片の実装時やパッケージの
封止時に低融点ガラスや導電性接着剤等から発生するガ
スを抑制し、より高い真空度に封止することができる。
また、このパッケージに搭載した音叉型水晶振動片は、
真空封止後により高精度な周波数調整が可能であり、更
に振動腕の主面に設けた溝の側面に一方の駆動電極を設
けたり、基端部にくびれ部分を設けた構成を組み合わせ
ることにより、圧電デバイスの小型化とＣＩ値の抑制と
を同時に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ図は本発明の第１実施例を示す平面図、Ｂ図
はその縦断面図、Ｃ図はその底面図である。

【図２】第１実施例の変形例を示す縦断面図である。

【図３】図２の変形例を示す縦断面図である。

【図４】Ａ図は第１実施例の別の変形例を示す平面図、
Ｂ図はその縦断面図である。

【図５】Ａ図は図４の変形例を示す平面図、Ｂ図はその
縦断面図である。

【図６】第１実施例の更に別の変形例を示す縦断面図で
ある。

【図７】本発明の第２実施例を示す縦断面図である。

【図８】本発明の第３実施例を示す縦断面図である。

【図９】Ａ図は第１実施例の変形例を示す縦断面図、Ｂ
図はその平面図、Ｃ図は振動腕を示すＢ図の部分拡大
図、Ｄ図はＣ図のＤ−Ｄ線における振動腕の拡大断面図
である。

【図１０】Ａ図は第１実施例の別の変形例を示す縦断面
図、Ｂ図はその平面図、Ｃ図は基端部の部分拡大図であ
る。

【図１１】従来の圧電振動子を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１、１３パッケージ２、１１ベース３、１２蓋４圧電振動片１１ａ、１２ａ凹陥部１４ＡＴカット水晶振動片１５音叉型水晶振動片１４ａ、１５ａ基端部１４ｂ、１５ｂ先端部分１５ｃ隙間１６、１８接続端子１７、１９導電性接着剤２０、２１内部端子２２、２３外部電極２４ビアホール２５配線パターン２６導電性接着剤２７封止用孔２７´ 段差２８シール材２９金属ボール３０、３０´ レーザビーム３１、３２、３４弾性緩衝部３３突部３５、３６弾性緩衝材３７隔壁３８ＩＣチップ３９ａ、３９ｂ主面４０ａ、４０ｂ溝４１ａ、４１ｂ第１電極４２ａ、４２ｂ第２電極４３ａ、４３ｂ引出電極４４くびれ部分４４ａ、４４ｂ切欠き

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０３Ｈ 9/19 Ｈ０３Ｈ 9/19 Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁材料からなるベースと、前記ベー
スの上面に接合されるガラス材料からなる蓋とを有する
パッケージと、前記蓋に搭載される第１の圧電振動片と、前記ベースに搭載される第２の圧電振動片とを備え、前記第１及び第２の圧電振動片を前記パッケージ内に気
密に封止することを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】前記第１及び第２の圧電振動片が、そ
の基端部においてそれぞれ前記蓋及びベースに片持ち式
に支持され、前記第１及び第２の圧電振動片の前記基端
部と先端部とが、互いに反対側に配置されていることを
特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】前記ベースに搭載されたＩＣ素子を更
に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電
デバイス。
【請求項４】前記ベースが前記蓋との接合面に端子
を有し、前記蓋が前記ベースとの接合面に端子を有し、
ベース側の前記端子と蓋側の前記端子とを電気的に接続
したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
の圧電デバイス。
【請求項５】ベース側の前記端子と蓋側の前記端子
とが導電性接着剤で電気的に接続され、かつ少なくとも
その外側を緩衝剤で被覆したことを特徴とする請求項４
に記載の圧電デバイス。
【請求項６】前記ベースが矩形箱状をなし、かつ前
記蓋が矩形薄板状をなすことを特徴とする請求項１乃至
５のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項７】前記蓋がその内面に凹所を有し、前記
凹所内に前記第１の圧電振動片が収容されていることを
特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電デバ
イス。
【請求項８】前記ベースが矩形箱状をなし、かつ前
記蓋がその内面に凹所を有し、前記凹所内に前記第１の
圧電振動片が収容されていることを特徴とする請求項１
乃至５のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項９】前記ベースがその底部に、前記パッケ
ージの内部と外部とを連通する封止用孔を有し、かつ前
記封止用孔が外側からシール材で閉塞されていることを
特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の圧電デバ
イス。
【請求項１０】前記第１の圧電振動片が音叉型圧電
振動片であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれ
かに記載の圧電デバイス。
【請求項１１】前記第２の圧電振動片が、前記音叉
型圧電振動片の先端に設けられた周波数調整領域の下方
からずれた位置に配置されていることを特徴とする請求
項１０に記載の圧電デバイス。
【請求項１２】前記第２の圧電振動片がＡＴカット
水晶振動片であることを特徴とする請求項１乃至１１の
いずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項１３】前記第２の圧電振動片が音叉型圧電
振動片であることを特徴とする請求項１乃至１１のいず
れかに記載の圧電デバイス。
【請求項１４】前記第１及び第２の圧電振動片の少
なくとも一方が音叉型圧電振動片であり、前記音叉型圧
電振動片が、その振動腕の各主面に形成した第１電極と
前記振動腕の各側面に形成した第２電極とからなる駆動
電極を有し、前記第１電極が、前記各振動腕の少なくと
も一方の前記主面にその長手方向に沿って設けた溝の側
面に成膜した電極膜からなることを特徴とする請求項９
に記載の圧電デバイス。
【請求項１５】前記第１及び第２の圧電振動片の少
なくとも一方が音叉型圧電振動片であり、前記音叉型圧
電振動片がその前記基端部に、前記ベース又は前記蓋へ
の固着部分と前記振動腕との間に設けられたくびれ部分
を有することを特徴とする請求項９に記載の圧電デバイ
ス。