JP2002353766A

JP2002353766A - 圧電デバイス

Info

Publication number: JP2002353766A
Application number: JP2002051245A
Authority: JP
Inventors: Hideo Endo; 秀男遠藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2002-12-06

Abstract

(57)【要約】【解決手段】セラミックス薄板を積層した矩形箱状の
べース１１の上面にガラス薄板の蓋１２を接合したパッ
ケージ１３を備える水晶振動子は、蓋内面の凹所１５に
接続端子１６が形成され、その上に音叉型水晶振動片１
４が基端部１４ａを導電性接着剤１７で片持ちに固定保
持されている。水晶振動片は、蓋及びべースの各接合面
に設けた内部端子１８、１９を導電性接着剤２４で接続
しかつベース内部の配線回路を介して、べース底面の外
部端子２０に導通させる。べースには、水晶振動片駆動
用のＩＣチップ２９、異なる発振周波数・異なる又は同
じタイプの水晶振動片３４を実装できる。べース底面の
封止用孔２５は、蓋の接合後に真空雰囲気内でシール材
２６で気密に閉塞され、その後で蓋の外からレーザビー
ムを照射して水晶振動片の周波数を微調整する。【効果】圧電振動子、圧電発振器、複合振動子等の圧
電デバイスをより小型化・薄型化することができる。高
い真空度でパッケージを封止しかつ封止後の周波数微調
整を可能にし、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。例えば図１１に例示する圧電振
動子は、パッケージ１を構成するベース２が絶縁材料の
薄板を積層した矩形箱状をなし、その上面に透明なガラ
ス薄板の蓋３を接合し、その中に音叉型圧電振動片４が
搭載される。圧電振動片４は、パッケージ１の封止後に
外側からレーザ光を照射することにより、その周波数を
微調整することができる。更に、圧電振動片４を駆動す
る発振回路であるＩＣチップをベース２底面に又は該底
面に設けた凹所内に実装することにより、圧電発振器が
得られる。

【０００４】また最近は、特開２０００−５９１６９号
において、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】上述した従来の圧電振
動子又は発振器では、圧電振動片を箱状のベース内に収
容して蓋を接合・封止する構造のため、より一層の薄型
化を図ることが困難である。特に最近の通信技術分野で
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
層の小型化に対応するためには、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、上記特開２
０００−５９１６９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、より一層の小
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、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
い真空度に封止して低いＣＩ値を確保することができ、
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、絶縁材料からなる箱状のベースと
前記ベースの上面に接合されるガラス材料からなる薄板
状の蓋とを有するパッケージ、及び前記パッケージ内に
気密に封止される圧電振動片を備え、前記蓋がその内面
に凹所を有し、前記凹所内に前記圧電振動片が実装され
てい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、第一に、
圧電デバイスのパッケージをより薄型化することがで
き、しかも蓋をベースに接合してパッケージを組み立て
る際に、治具等が接触するなどして圧電振動片を損傷し
たりする虞が少なくなるので、組立作業が容易になる。

【０００９】或る実施例では、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
のような構造のパッケージは、蓋をベースに接合した
後、該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することにより、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。

【００１０】また本発明によれば、ベース側には、同一
パッケージ内に搭載するのが好ましい様々な素子を実装
することができる。或る実施例では、例えばＩＣチッ
プ、コンデンサ、抵抗等の様々な電子部品をベースに搭
載して、パッケージ内に気密に封止することができる。
この電子部品が前記圧電振動片の発振回路である場合に
は、圧電発振器を構成する。

【００１１】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が電気的に接続されてい
る。これにより、ベース側の配線回路を蓋側の配線回路
を介して、表面実装型パッケージの底面に設けられる外
部端子に接続することができる。

【００１２】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材で被覆すると、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
又は剥がれ、電気的接続が失われる虞が少なくなるので
好ましい。

【００１３】また、或る実施例では、圧電振動片が、そ
の基端部において蓋の前記凹所に導電性接着剤で片持ち
式に支持され、該凹所の周縁部が、圧電振動片の基端部
に沿って近接して設けられている。これにより、圧電振
動片を蓋の前記凹所に配置する際に、その位置決めが容
易になる。更に、導電性接着剤は、圧電振動片基端部と
凹所周縁部との隙間を充填するので、比較的少ない使用
量の導電性接着剤で十分なマウント強度が得られ、圧電
振動片を十分強固に固定することができる。

【００１４】別の実施例では、更に、圧電振動片の基端
部の外周縁に凹部が形成されている。圧電振動片基端部
と凹所周縁部との隙間に充填された導電性接着剤は、前
記凹部に溜まり易く、該凹部を越えて不必要な部分にま
で広がるのを防止できるので、好ましい。

【００１５】また別の実施例では、このような少なくと
も２つの凹部が、圧電振動片の基端部に設けられた１対
の引出電極間に形成されている。各引出電極に付着され
た導電性接着剤は、それに近い方の前記凹部に溜まる
が、これを越えて他方の引出電極まで流れるのを防止で
きるので、両引出電極間のショートを確実に防止するこ
とができる。

【００１６】更に、別の実施例では、圧電振動片の基端
部の角部及びこれに隣接する前記凹所の角部が同程度に
丸み付けされている。これにより、導電性接着剤は、基
端部の角部を覆うように付着するので、マウント強度を
高めて圧電振動片をより強固に固定することができる。

【００１７】また、或る実施例では、蓋の前記凹所の、
圧電振動片の先端部に対応する領域に第２の凹所が形成
されている。これにより、圧電振動片の先端部が、落下
による衝撃や外部の機械的振動で上下に大きく振れたり
振動しても、ベース底面に衝突して破損する虞が少な
く、耐衝撃性が向上する。

【００１８】別の実施例では、蓋がそのベースとの接合
面の内周に沿って設けられた段差部を有する。この段差
部を、箱状をなすベースの接合面の内周縁に合わせるこ
とによって、蓋をベースに接合する際にその位置決めを
正確に、特に別個の位置決め手段を用いることなく容易
にすることができる。

【００１９】本発明の圧電振動片としては、音叉型や厚
みすべりモードの圧電振動片、又はＳＡＷ（弾性表面
波）素子を用いることができる。特に、音叉型圧電振動
片を搭載する場合には、パッケージの封止後に、外から
薄いガラスの蓋を通して従来より弱いレーザビームを照
射しても、音叉の振動腕先端に設けられた金属錘材料を
除去して周波数の微調整を高精度に行うことができる。

【００２０】別の実施例では、ベースに搭載された第２
の圧電振動片を更に有することにより、異なる発振周波
数、異なる又は同じタイプの２つの圧電振動子からなる
複合圧電振動子が構成される。第２の圧電振動片が音叉
型圧電振動片である場合には、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。

【００２１】この場合、両圧電振動片は、その基端部に
おいて片持ちに支持され、かつ互いに基端部及び先端部
が反対側に位置するように配置するのが好ましい。これ
により、落下による衝撃や外部からの機械的振動で両圧
電振動片の先端部が上下に大きく揺れたり振動しても、
それらが互いに衝突して破損する虞が少なく、耐衝撃性
が向上する。

【００２２】また、或る実施例では、第１又は第２の圧
電振動片である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。
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。

【００２３】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
余分な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、期待するよう
なＣＩ値の低下が得られない虞がある。本発明によれ
ば、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。

【００２４】更に前記音叉型圧電振動片は、その基端部
に、例えば上述したように該基端部の外周縁に導電性接
着剤を溜めるために形成された前記凹部により、くびれ
部分をベース又は蓋への固着部分と振動腕との間に設け
ることができる。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、ＣＩ値がより低く抑制される。

【００２５】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、くびれ部分が余分な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。この場合にも、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
る構成により、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値の低下を確保することができる。

【００２６】

【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実施例である水晶振動子の構成を概略的に示
している。この水晶振動子は、ベース１１と蓋１２とを
有するパッケージ１３を備え、その内部に音叉型水晶振
動片１４が気密に封止されている。ベース１１は、図１
(Ｂ）に良く示すように、複数のセラミックス薄板を積
層した概ね矩形の箱状に形成されている。蓋１２は、透
明なガラス材料の矩形薄板で形成され、従来と同様に低
融点ガラス（図示せず）でベース１１の上端面に気密に
接合されている。

【００２７】蓋１２は、図２に併せて示すように、その
内面に凹所１５が形成され、その中に音叉型水晶振動片
１４が実装されている。このような凹所は公知技術を用
いて容易に、例えばガラス薄板の表面をエッチングする
ことにより、又はガラス材料の押型成形加工等の一体成
形法により形成される。凹所１５の底面には、その一方
の長手方向の端部に１対の接続端子１６が形成され、音
叉型水晶振動片１４は、その基端部１４ａにおいて接続
端子１６の上に導電性接着剤１７で片持ち式に固定さ
れ、凹所１５内に略水平に保持されている。

【００２８】各接続端子１６からは、それぞれ配線用の
内部端子１８が蓋１２の振動片基端部１４ａ側の２つの
角部に、その表裏両面に亘って引き出されている。これ
らの端子１６、１８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、若しくは蓋１２の内面に成膜し
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。このとき、凹所１５の周縁は、段差の角で金属配線
材料が断線しないように、図示するように傾斜面にする
のがよい。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って、前記端
子をパターニングすると共に、その外形を成形すること
ができ、良好な寸法精度及び位置精度が得られる。

【００２９】ベース１１上端面には、内部端子１８に対
応する２つの角部にそれぞれ配線用の内部端子１９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２０、２１が設けられている。ベース上端面の各
内部端子１９は、その直下に形成されたビアホール２２
及び配線パターン２３を介して、同じ振動片基端部１４
ａ側の外部電極２０にそれぞれ接続されている。対応す
る蓋の内部端子１８とベースの内部端子１９とは、例え
ば導電性接着剤２４により電気的に接続され、これによ
り音叉型水晶振動片１４を外部電極２０に導通させるこ
とができる。このとき、導電性接着剤２４の少なくとも
外側を、好適には完全に覆うように、緩衝材で被覆する
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
剤が損傷し又は剥がれ、電気的接続が失われる虞が少な
くなるので好ましい。

【００３０】更にベース１１には、底面の略中央を貫通
する小径円形の封止用孔２５が穿設され、かつ適当なシ
ール材２６で閉塞されている。シール材２６の充填は、
蓋１２をベース１１に接合した後に、例えば真空環境下
で封止用孔の段差２５´にＡｕ−Ｓｎ等の金属ボール２
７を載せかつ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、本実施例の水
晶振動子は、以下に詳述するように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。

【００３１】本実施例の水晶振動子の製造過程におい
て、音叉型水晶振動片１４は、蓋１２に実装した段階で
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に接合して一体化し、かつ導電
性接着剤２４を塗布して蓋の内部端子１８とベースの内
部端子１９とを導通させる。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２５の段差２５
´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２５をシール材２６で閉塞
し、パッケージ１３を真空封止する。従って、水晶振動
片１４を蓋１２に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、封止後にパッケージ内部の高い真空
度を確保することができる。

【００３２】この状態で、蓋１２外面に露出する内部端
子１８又は外部電極２０を介して周波数を測定しつつ、
蓋１２を通して外からレーザビーム２８を照射し、音叉
型水晶振動片１４の各振動腕の先端部分１４ｂに設けら
れた周波数調整領域の金属錘材料を部分的に除去するこ
とにより、その発振周波数を微調整する。特に凹所１５
はガラスが薄いので、蓋１２の外から従来より弱いレー
ザビームを照射しても、前記各振動腕の先端に設けられ
た金属錘材料を除去して周波数の微調整を高精度に行う
ことができる。

【００３３】本実施例は、このように水晶振動片を蓋の
内面の凹所に配置することにより、パッケージの薄型化
を図ることができる。また、蓋をベースに接合してパッ
ケージを組み立てる際に、治具等が接触するなどして水
晶振動片を損傷する虞が少なくなるので、組立作業が容
易になり、作業効率及び生産性が向上する。更に、パッ
ケージの封止後に水晶振動片の周波数を高精度に微調整
できかつパッケージ内部を高い真空度に封止できるの
で、より低いＣＩ値を確保でき、より高品質で性能の安
定性に優れた水晶振動子が得られる。

【００３４】箱状をなすベース１１の内部に画定される
空所は、比較的自由に用いることができ、例えばＩＣチ
ップ、コンデンサ、抵抗等の様々な電子部品を配置し
て、同じパッケージ１３内に気密に封止することによ
り、圧電発振器等の様々な圧電デバイスを構成すること
ができる。また、ベース１１に第２の圧電振動片を更に
搭載することにより、異なる発振周波数、異なるタイプ
又は同じタイプの２つの圧電振動子を備えた複合圧電振
動子を構成することができる。

【００３５】図３の実施例では、音叉型水晶振動片１４
の発振回路を構成するＩＣチップ２９が、ベース１１の
空所底面に実装されている。前記空所底面には配線パタ
ーン３０が形成され、ボンディングワイヤ３１によりＩ
Ｃチップ２９と電気的に接続されている。配線パターン
３０は、その一部がベース１１内部の回路３２を介して
ベース１１底面の外部端子２１に接続され、他の一部
が、ビアホール２２及び内部端子１９、１８を介して音
叉型水晶振動片１４に接続される。また、必要に応じて
配線パターン３０の一部は、ベース１１内部の回路３３
を介してベース１１底面の外部端子２０に接続されてい
る。

【００３６】図４の実施例は、２個の圧電振動子を備え
る複合圧電振動子であり、ＡＴカット水晶振動片３４が
ベース１１の空所底面に実装されている。前記空所底面
には１対の接続端子３５が形成され、その上にＡＴカッ
ト水晶振動片３４が、基端部３４ａにおいて導電性接着
剤３６で片持ち式に固定され、音叉型水晶振動片１４の
下側に略水平に保持されている。接続端子３５は、ベー
ス１１外面に引き出されて対応する外部電極２１に接続
され、これによりＡＴカット水晶振動片３４が外部電極
２１に導通する。この実施例において、水晶振動片３４
の基端部３４ａ及び先端部３４ｂは、音叉型水晶振動片
１４の基端部１４ａ及び先端部１４ｂとそれぞれ反対側
に位置するように配置される。これにより、各水晶振動
片の前記先端部が、落下による衝撃や外部の機械的振動
で上下に大きく振れたり振動しても、互いに衝突して破
損する虞が少なく、耐衝撃性が向上するので好ましい。

【００３７】本実施例の複合圧電振動子の製造過程にお
いて、ＡＴカット水晶振動片３４は、ベース１１に実装
した段階で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に接合して一体化し、
かつ導電性接着剤２４を塗布して蓋の内部端子１８とベ
ースの内部端子１９とを導通させる。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２５の
段差２５´に載せた金属ボール２７をレーザビームで溶
着させることにより、前記封止用孔をシール材２６で閉
塞し、パッケージ１３を真空封止する。

【００３８】この状態で、ＡＴカット水晶振動片３４の
発振周波数を微調整する。これは、外部電極２１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２８´を音叉型水晶振動片１４の両振動腕間の
隙間を通してＡＴカット水晶振動片３４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１４の発振周波数を微
調整する。これは、同様に蓋１２外面に露出する内部端
子１８又は外部電極２０を介して周波数を測定しつつ、
透明な蓋１２を通して外からレーザビーム２８を照射
し、音叉型水晶振動片１４の各振動腕の先端部分１４ｂ
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、前記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。

【００３９】別の実施例では、ＡＴカット水晶振動片３
４の周波数微調整を、封止用孔２５のシール材２６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２１を介してその周
波数を測定しつつ、封止用孔２５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３４表面の励振
電極を部分的に除去することにより行う。この場合、音
叉型水晶振動片１４の周波数微調整は、この後で封止用
孔２５をシール材２６で閉塞した後、同様に蓋１２の外
からレーザビーム２８を照射することにより行えばよ
い。

【００４０】本実施例は、このように互いに異なるタイ
プ及び異なる周波数帯域の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・薄型化を図り
つつ、複合型の水晶振動子を実現することができる。ま
た、２つの水晶振動片を別個にベース及び蓋に搭載しか
つその周波数を粗調整した後、ベースと蓋とを接合して
パッケージを組み立てることにより、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、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。

【００４１】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、３４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。

【００４２】本発明の複合圧電振動子において、蓋１２
及びベース１１に搭載される圧電振動片は、上記実施例
の音叉型水晶振動片１４とＡＴカット水晶振動片３４と
の組み合わせに限定されるものではない。例えば、蓋１
２及びベース１１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材料を蓋１２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。

【００４３】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１２の外からレーザビームを照射して各水晶振動片の
周波数を微調整することができる。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。

【００４４】図５は、本発明の第２実施例による水晶振
動子の蓋１２の内面を概略的に示している。この実施例
における蓋１２内面の凹所１５は、その周縁部分が、音
叉型水晶振動片１４の基端部１４ａの周囲において該基
端部の外周縁に沿ってその間に狭い隙間を画定するよう
に近接して設けられている。これにより、音叉型水晶振
動片１４を蓋１２の凹所１５内に配置する際に、その位
置決めを簡単にすることができる。

【００４５】接続端子１６に付着させた導電性接着剤１
７は、その上に水晶振動片の基端部１４ａを載せて固定
する際に該基端部と凹所１５周縁部との隙間を充填す
る。そのため、導電性接着剤１７の使用量が比較的少な
くても、水晶振動片の基端部１４ａは、その裏面と接続
端子１６の上面との間だけでなく、その外周縁と凹所１
５周縁部との間で固定されるので、マウント強度が高く
なる。従って、音叉型水晶振動片１４を十分強固にかつ
より安定して固定することができる。

【００４６】他方、蓋１２内面の凹所１５は、その周縁
部分が、音叉型水晶振動片１４の振動部分である両振動
腕の周囲において該振動腕から十分な距離をもって離隔
されるように設けられる。これにより、水晶振動子の発
振時に音叉型水晶振動片１４の両振動腕が左右に大きく
振動しても、凹所１５の周縁に触れて振動が阻害される
虞がなく、安定して良好な性能が得られる。

【００４７】図６（Ａ）及び（Ｂ）は、上記第２実施例
の変形例を示している。この変形例では、音叉型水晶振
動片１４の基端部１４ａの外周に沿って複数の小さい凹
部が形成されている。基端部１４ａの両側辺には、振動
腕寄りの位置にコ字形の切欠きからなる第１凹部３７が
それぞれ１つずつ形成されている。このため、基端部１
４ａの各側辺に沿って前記振動腕側に流れた導電性接着
剤１７は、過剰な量を使用しない限り、第１凹部３７に
入って溜まるので、それ以上振動腕側に流れない。従っ
て、導電性接着剤１７が不必要に振動腕側に回り込んで
固化し、マウント強度を低下させたり音叉型水晶振動片
１４の振動に影響を与えたりする虞を予め解消すること
ができる。尚、第１凹部３７は、本実施例のコ字形以外
の様々な形状とすることができる。

【００４８】基端部１４ａの端辺には２つの、同様にコ
字形の切欠きからなる第２凹部３８が、その間に凸部３
９を挟むように形成されている。第２凹部３８は、基端
部１４ａの左右両端に設けられた１対の引出電極４０の
間に配置されており、前記端辺をその両端から各引出電
極４０に沿って流れる導電性接着剤１７は、過剰な量を
使用しない限り、第２凹部３８に入って溜まるので、そ
れ以上反対側の引出電極４０へは流れない。従って、音
叉型水晶振動片１４の小型化によって引出電極４０の離
隔距離が小さくなっても、導電性接着剤による両引出電
極間のショートを有効に防止することができる。同じく
第２凹部３８は、本実施例のコ字形以外の様々な形状と
することができる。

【００４９】また、基端部１４ａの両角部４１は、隣接
する凹所１５の隅部と同程度に丸み付けされている。こ
のため、導電性接着剤１７は各角部４１に回り込み易
く、図６（Ｂ）に想像線４２で示すように、凹所１５の
内周縁との隙間から各角部の上面を少なくとも部分的に
覆うように付着する。従って、音叉型水晶振動片１４
は、基端部１４ａの角部でより強固に固定され、そのマ
ウント強度が向上する。また、音叉型水晶振動片１４を
蓋１２の凹所１５内に配置する際に、より正確な位置決
めを簡単にすることができる。

【００５０】更に、本実施例の音叉型水晶振動片１４
は、基端部１４ａの蓋１２への固定部分と振動腕１４ｂ
との間に第１凹部３７によるくびれ部分４５を設けるこ
とにより、各振動腕１４ｂの振動が第１凹部３７に遮断
されて基端部１４ａの前記固定部分まで及ばない。この
ため、各振動腕１４ｂは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。しかし、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、特に水晶振動子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、前記第１凹部
が余分に空気抵抗を受けるため、却って水晶振動片１４
の屈曲運動が制限され易く、ＣＩ値を期待するほど低く
できない虞がある。本実施例の音叉型水晶振動子は、パ
ッケージ１３が図１に関連して上述した封止構造を有す
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。

【００５１】図７（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第３実
施例による水晶振動子を概略的に示している。この実施
例では、蓋１２の内面に突条４３が、図７（Ｂ）に斜線
を付して示すベース１１との接合面１２ａの内周に沿っ
て段差部を形成するように凹所１５との間に設けられて
いる。蓋１２をベース１１に接合する際に、その上端面
即ち接合面の内周縁に前記段差部を合わせることによっ
て、その位置決めを、特に別個の位置決め手段を用いる
ことなく正確にかつ容易にすることができる。

【００５２】図８（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第３実
施例による水晶振動子を概略的に示している。この実施
例では、蓋１２内面の音叉型水晶振動片１４の先端部１
４ｂに隣接する領域に第２の凹所４４が形成されてい
る。これにより、落下による衝撃や外部の機械的振動に
より音叉型水晶振動片１４の先端部１４ｂが上下に大き
く振れたり振動しても、蓋１２の内面に衝突して破損し
たりする虞が少なくなるので、耐衝撃性が大幅に向上す
る。第２の凹所４４は、例えばエッチングにより又はガ
ラス材料の押型成形加工等の一体成形法により、凹所１
５と同時に加工することができる。

【００５３】図９は、図１及び図２に示す本発明の第１
実施例の変形例を概略的に示している。本実施例の音叉
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、音叉型水晶振動片の構造に特徴を有する。図９
（Ａ）において、蓋１２に搭載された音叉型水晶振動片
１４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１４ａから平行に延
長する１対の振動腕１４ｂの上下主面４６ａ、４６ｂに
は、その長手方向に沿って直線状に溝４７ａ、４７ｂが
それぞれ形成されている。振動腕１４ｂの各溝４７ａ、
４７ｂには、図９（Ｂ）及び（Ｃ）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４８
ａ、４８ｂが設けられ、かつ振動腕１４ｂの各側面には
形成した第２電極４９ａ、４９ｂが設けられ、互いに一
方の振動腕の第１電極４８ａ（４８ｂ）が他方の振動腕
の第２電極４９ｂ（４９ａ）に電気的に接続されて、音
叉型水晶振動片１４を振動させる駆動電極を構成してい
る。前記駆動電極からの引出電極４０ａ、４０ｂは、基
端部１４ａにおいて蓋１２内面の対応する接続端子１
６、１６に導電性接着剤１７、１７で固着されている。

【００５４】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１６、１６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４８ａ、４８ｂと第２
電極４９ａ、４９ｂとの間で、図９（Ｃ）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１４ｂは、溝４７ａ、４７ｂが
空気抵抗を受けるため、特に水晶振動子の小型化に伴っ
てパッケージ１３の内部容積が小さくなるほど、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
ない虞がある。本実施例では、パッケージ１３が図１に
関連して上述した封止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
実施例の水晶振動子は、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。

【００５５】図１０は、図９の水晶振動子に更に変更を
加えた第１実施例の別の変形例を概略的に示している。
図１０（Ａ）において、蓋１２に搭載された音叉型水晶
振動片１４は、図６の実施例と同様に、基端部１４ａに
更に、その蓋１２への固定部分と振動腕１４ｂとの間に
形成されたコ字形の切欠き即ち第１凹部３７によるくび
れ部分４５が設けられている。各振動腕１４ｂは、その
振動が第１凹部３７に遮断されて基端部１４ａの前記固
定部分まで及ばないため、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４５は、コ字形以外の様々な形状の第１凹部３
７、又は基端部１５ａの側辺に設けられる様々な凹みに
よって設けることができる。

【００５６】しかし、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、特に水晶振動
子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、前記第１凹部が余分に空気抵抗を受けるた
め、却って水晶振動片１４の屈曲運動が制限され易く、
ＣＩ値を期待するほど低くできない虞がある。本実施例
の音叉型水晶振動子は、同様にパッケージ１３が図１に
関連して上述した封止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。

【００５７】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、上記各実施例の
蓋１２に音叉型水晶振動片に代えてＡＴカット水晶振動
片を搭載しても良く、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。また、上述した各実施例を相互に組み合わせて実施
することができる。例えば、図５、図６の実施例のよう
な蓋１２及び／又は振動片基端部１４ａの構成を、それ
以外の他の各実施例について適用することができ、上記
各実施例の蓋構造を図７又は図８のように構成すること
ができる。また、図３の実施例において追加の圧電振動
片を蓋１２又はベース１１に搭載することもできる。更
に、図９又は図１０の音叉型水晶振動片をそれ以外の他
の各実施例に適用することもできる。

【００５８】

【発明の効果】本発明による圧電デバイスは、上述した
構成によりパッケージをより薄型化することができ、し
かも蓋をベースに接合する際に治具等の接触により圧電
振動片を損傷する虞が少なく、組立作業が容易で歩留ま
りが向上するになると共に、ベースに例えば圧電振動片
の発振回路であるＩＣチップやコンデンサ、抵抗等の様
々な電子部品を搭載したり、異なる発振周波数、異なる
又は同じタイプの圧電振動片を更に搭載して、小型・薄
型化した圧電発振器、複合振動子等の圧電デバイスを実
現することができる。

【００５９】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できるから、このパ
ッケージに搭載した水晶振動片は、真空封止後により高
精度な周波数調整が可能である。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し、
従来より一層の高品質及び高い安定性を達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）図は本発明の第１実施例である水晶振動
子を示す平面図、（Ｂ）図はその縦断面図、（Ｃ）図は
底面図である。

【図２】図１に示す第１実施例の蓋の底面図である。

【図３】第１実施例の変形例である水晶発振器の縦断面
図である。

【図４】第１実施例の変形例である複合水晶振動子の縦
断面図である。

【図５】本発明の第２実施例による蓋の底面図である。

【図６】（Ａ）図は第２実施例の変形例による蓋の底面
図、（Ｂ）図はその部分拡大図である。

【図７】（Ａ）図は本発明の第３実施例による水晶振動
子の縦断面図、（Ｂ）図は蓋の底面図である。

【図８】（Ａ）図は本発明の第４実施例による水晶振動
子の縦断面図、（Ｂ）図は蓋の底面図である。

【図９】Ａ図は第１実施例の変形例による水晶振動子の
蓋の底面図、Ｂ図はその振動腕を示すＡ図の部分拡大
図、Ｃ図はＢ図のＣ−Ｃ線における振動腕の拡大断面図
である。

【図１０】Ａ図は更に図９の変形例を示す蓋の平面図、
Ｂ図はその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１２ａ接合面１４音叉型水晶振動片１４ａ基端部１４ｂ先端部１５凹所１６接続端子１７導電性接着剤１８、１９内部端子２０、２１外部電極２２ビアホール２３配線回路２４導電性接着剤２５封止用孔２５´ 段差２６シール材２７金属ボール２８レーザビーム２９ＩＣチップ３０配線パターン３１ボンディングワイヤ３２、３３配線回路３４ＡＴカット水晶振動片３４ａ基端部３４ｂ先端部３５接続端子３６導電性接着剤３７第１凹部３８第２凹部３９凸部４０、４０ａ、４０ｂ引出電極４１角部４２想像線４３突条４４第２の凹所４５くびれ部分４６ａ、４６ｂ主面４７ａ、４７ｂ溝４８ａ、４８ｂ第１電極４９ａ、４９ｂ第２電極

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/215 Ｈ０３Ｈ 9/215 Ｆターム(参考） 5J079 AA04 BA43 BA44 HA03 HA05 HA07 HA09 HA28 HA29 5J108 AA02 BB02 CC04 CC06 CC08 DD02 DD05 EE03 EE07 EE18 GG03 GG13 GG16 GG17 GG20 JJ01 JJ02 JJ04 MM01 MM04 NA02 NA03 NB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁材料からなる箱状のベースと前記
ベースの上面に接合されるガラス材料からなる薄板状の
蓋とを有するパッケージ、及び前記パッケージ内に気密
に封止される圧電振動片を備え、前記蓋がその内面に凹所を有し、前記凹所に前記圧電振
動片が実装されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】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に記載の圧電デバイス。
【請求項３】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又は２に記載の圧電デバ
イス。
【請求項４】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
その外側を緩衝材で被覆したことを特徴とする請求項３
に記載の圧電デバイス。
【請求項５】前記ベースに搭載された電子部品を更
に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに
記載の圧電デバイス。
【請求項６】前記電子部品が前記圧電振動片の発振
回路であることを特徴とする請求項５に記載の圧電デバ
イス。
【請求項７】前記圧電振動片が、その基端部におい
て前記凹所に導電性接着剤で片持ち式に支持され、前記
凹所の周縁部が、前記圧電振動片の基端部に沿って近接
して設けられていることを特徴とする請求項１乃至６の
いずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項８】前記圧電振動片の前記基端部には、そ
の外周縁に凹部が形成されていることを特徴とする請求
項７に記載の圧電デバイス。
【請求項９】前記圧電振動片の前記基端部に設けら
れた１対の引出電極間に、少なくとも２つの前記凹部が
形成されていることを特徴とする請求項８に記載の圧電
デバイス。
【請求項１０】前記圧電振動片の前記基端部の角部
及びこれに隣接する前記凹所の角部が同程度に丸み付け
されていることを特徴とする請求項７に記載の圧電デバ
イス。
【請求項１１】前記蓋の前記凹所の前記圧電振動片
の先端部に対応する領域に第２の凹所が形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の
圧電デバイス。
【請求項１２】前記蓋がその前記ベースとの接合面
の内周に沿って設けられた段差部を有することを特徴と
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１２のいずれかに
記載の圧電デバイス。
【請求項１４】前記ベースに搭載された第２の圧電
振動片を更に有することを特徴とする請求項１乃至１３
のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項１５】前記両圧電振動片が、それぞれ基端
部において片持ちに支持され、かつ互いに前記基端部及
び先端部が反対側に位置するように配置されることを特
徴とする請求項１４に記載の圧電デバイス。
【請求項１６】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１２のいず
れかに記載の圧電デバイス。
【請求項１７】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１３又は１６に記載の圧
電デバイス。
【請求項１８】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１７に記載の圧電デバイス。