JP5155352B2 - 圧電デバイス - Google Patents

Description

本発明は、特に表面実装型の圧電デバイスに関する。

従来から移動体無線機器等に用いられる圧電デバイスは、圧電振動板の表裏面に励振電極が形成された構成であり、例えばＡＴカット水晶振動板を用いた厚みすべり振動子が用いられている。ＡＴカット水晶振動板は、その板厚で共振周波数が決定され、板厚と共振周波数は反比例する。このため高度な研磨技術を用いた超薄板加工技術が要求されていた。
例えば３００ＭＨｚ以上の水晶振動板においては、当該水晶振動板に振動エネルギーを供給する励振電極の重さが振動を阻害する要因となっていた。

このような問題を解決するために、励振電極を直接水晶振動板には形成せずに無電極の水晶振動板として、水晶振動板の上下に微少な間隙を持って形成された電極を介して振動エネルギーを供給する空間電極を備えた空間電圧印加方式による圧電デバイスが考案されている。特許文献１は、このような空間電極を備えた空間電圧印加方式による圧電デバイスに関するもので、振動部としてのメサ部を備えた無電極圧電基板と、この無電極圧電基板の上下両面側に微少な間隙を維持し励振電極を有する電極付圧電基板が形成されている。

特開２００２−１１８４４０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された圧電デバイスにおいて、無電極圧電基板と電極付圧電基板とは、電極付圧電基板に設けられた凹陥部に塗布された導電性接着剤により接合されている。このため無電極圧電基板の肉厚部と電極付圧電基板の肉厚部とは、接触しているだけで接合はしていない。したがって、十分な気密性が確保できず、経時的に振動特性が悪化する恐れがある。

また、圧電デバイスの励振電極と実装基板端子とは、側面に盛り上げられた導電性接着剤によって電気的に接続している。したがって、クリーム半田を用いる通常の表面実装の工程では実装できず、特別な工程が必要となる。更に導電性接着剤で電気的な接続を確保するために、導電性接着剤を一定の幅で塗布する必要があり、圧電デバイスの狭幅化が妨げられている。

本発明は、圧電振動板に接合され、圧電振動板の支持枠部と励振電極を有する第１カバー板及び第２カバー板との少なくとも一方に、振動部と振動電極とを所定の間隙に維持する高さで振動部の全周を囲む凸部を備え、凸部の近傍に振動部の全周を囲んで塗布された接着剤で接合されている。凸部の近傍に振動部の全周を囲んだ接着剤で接合されることで、振動部と振動電極とを所定の間隙に維持して、十分な気密性が確保できる圧電デバイスを提供することを目的とする。

第１観点の圧電デバイスは、厚みすべり振動モードを有する振動部とこの振動部の周囲に形成され振動部を支持する支持枠部とを有する圧電振動板と、圧電振動板に接合され、振動部に対応する位置に振動部を励振させる励振電極とこの励振電極の周囲に形成される周囲部とを有する第１カバー板と、圧電振動板に接合され、圧電振動板を中心として第１カバー板とは反対側の第２カバー板と、を備え、
支持枠部と第１カバー板と第２カバー板とにより振動部が密封され、
第１カバー板と第２カバー板との少なくとも一方の外面に励振電極と電気的に接続された外部電極が形成され、圧電振動板の支持枠部と前記第１カバー板の周囲部との少なくとも一方に、振動部と励振電極とを所定の間隙に維持する高さで振動部の全周を囲む第１凸部を有し、第１凸部を除く第１凸部の近傍に振動部の全周を囲んで塗布された接着剤で圧電振動板と第１カバー板とが接合される。

第２観点の圧電デバイスは、第１観点において、接着剤は第１凸部の外周側に塗布される。

第３観点の圧電デバイスは、第１観点において、接着剤は第１凸部の内周側に塗布される。

第４観点の圧電デバイスは、第１観点において、圧電振動板の支持枠部と第１カバー板の周囲部との少なくとも一方に、第１凸部の外側となる位置に第１凸部と同じ高さの第２凸部を有し、接着剤は第１凸部と第２凸部との間に塗布される。

第５観点の圧電デバイスは、第１観点から第４観点において、第２カバー板は振動部に対応する位置に振動部を励振させる励振電極とこの励振電極の周囲に形成される周囲部とを有し、圧電振動板の支持枠部と第２カバー板の周囲部との少なくとも一方に、振動部と励振電極とを所定の間隙に維持する高さで振動部の全周を囲む第３凸部を有し、第３凸部を除く第３凸部の近傍に振動部の全周を囲んで塗布された接着剤で圧電振動板と第２カバー板とが接合される。

第６観点の圧電デバイスは、第１観点において、圧電振動板の支持枠部と第２カバー板の周囲部との少なくとも一方に、第３凸部の外側となる位置に第３凸部と同じ高さの第４凸部を有し、接着剤は第３凸部と第４凸部との間に塗布される。

本発明は、圧電振動板の支持枠部と励振電極を有する第１カバー板及び第２カバー板との少なくとも一方に凸部を備え、凸部の近傍に振動部の全周を囲んで塗布された接着剤で接合されている。凸部の近傍に振動部の全周を囲んだ接着剤で接合されることで、振動部と振動電極とを所定の間隙に維持して、十分な気密性が確保できる圧電デバイスが得られる。また、第１カバー板と第２カバー板との一方の外面に前記励振電極と電気的に接続された外部電極を形成することにより圧電デバイスの表面実装を容易にしている。更に、金属膜の蒸着またはスパッタリングにより外部電極を形成し、同時に外部電極と圧電デバイスに形成される引出電極とを接合し、導電性接着剤を使用しないことにより、圧電デバイスを狭幅化することができる。

（ａ）は、圧電振動板側から見た第１カバー板１０の平面図である。 （ｂ）は、圧電振動板２０の平面図である。 （ｃ）は、第２カバー板４０の平面図である。 （ｄ）は、（ａ）と（ｂ）と（ｃ）とのＡ−Ａ’断面図であり、第１圧電デバイス１００を形成させた状態を示した断面図である。 （ａ）は、（ｂ）に示された第１圧電デバイス１００のＢ−Ｂ’断面線で切った拡大断面図である。 （ｂ）は、第１圧電デバイス１００の平面図である。 第１圧電デバイス１００のパッケージ８０を形成する製造工程のフローチャートである。 パッケージ８０を形成したウエハを切断して第１圧電デバイス１００を製造する工程のフローチャートである。 （ａ）は、第２カバーウエハ４０Ｗの平面図である。 （ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 （ａ）は、図４（ａ）のＤ−Ｄ’断面線で切った第１圧電デバイス１００のウエハの断面図である。 （ｂ）は、第１圧電デバイス１００のウエハに貫通孔を形成した状態を示した断面図である。 （ｃ）は、貫通孔の内面に金属膜及び第２カバー板に外部電極を形成したのち、ダイシングにより第１圧電デバイス１００を形成した状態を示した断面図である。 （ａ）は、圧電振動板側から見た第１カバー板１０Ａの平面図である。 （ｂ）は、圧電振動板２０の平面図である。 （ｃ）は、第２カバー板４０Ａの平面図である。 （ｄ）は、（ａ）と（ｂ）と（ｃ）とのＥ−Ｅ’断面図であり、第２圧電デバイス１１０を形成させた状態を示した断面図である。 （ａ）は、圧電振動板側から見た第１カバー板１０Ｂの平面図である。 （ｂ）は、圧電振動板２０の平面図である。 （ｃ）は、第２カバー板４０Ｂの平面図である。 （ｄ）は、（ａ）と（ｂ）と（ｃ）とのＦ−Ｆ’断面図であり、第３圧電デバイス１２０を形成させた状態を示した断面図である。 （ａ）は、圧電振動板側から見た第１カバー板１０Ｃの平面図である。 （ｂ）は、圧電振動板２０Ｃの平面図である。 （ｃ）は、第２カバー板４０Ｃの平面図である。 （ｄ）は、（ａ）と（ｂ）と（ｃ）とのＧ−Ｇ’断面図であり、第２圧電デバイス１３０を形成させた状態を示した断面図である。 （ａ）は、第１カバー板１０Ｄの平面図である。 （ｂ）は、圧電振動板２０Ｄの平面図である。 （ｃ）は、第２カバー板４０Ｄの平面図である。 （ｄ）は、（ａ）と（ｂ）と（ｃ）とのＨ−Ｈ’断面図であり、第２圧電デバイス１４０を形成させた状態を示した断面図である。

＜第１実施形態；第１圧電デバイス１００の構成＞
図１は、空間電極を備えた空間電圧印加方式による本発明の第１圧電デバイス１００の概略図を示している。図１（ａ）は、第１カバー板１０の下面側から見た内面図であり、（ｂ）は、圧電振動板２０の平面図であり、（ｃ）は、第２カバー板４０の平面図であり、（ｄ）は、（ａ）と（ｂ）と（ｃ）とのＡ−Ａ’断面図であり、第１圧電デバイス１００を形成させた状態を示した断面図である。第１圧電デバイス１００は、圧電振動板２０と第１カバー板１０と第２カバー板４０とから構成されパッケージ８０が形成されている。第１カバー板１０と第２カバー板４０とはガラス、セラミック又は水晶材料から成る。以下、第１圧電デバイス１００の長辺方向をＹ軸方向、短辺方向をＸ軸方向、上部方向をＺ軸方向として説明する。

図１（ａ）に示されるように、第１カバー板１０は、第１凸部１１を圧電振動板２０側の片面に有している。第１凸部１１は、エッチングで第１カバー板１０の周囲部に形成される。第１凸部１１の内側に励振電極３０が形成される。引出電極３２は励振電極３０の角から第１カバー板１０の角まで形成される。励振電極３０及び引出電極３２は、１５０Å〜７００Åのクロム（Ｃｒ）層の上に４００Å〜２０００Åの金（Ａｕ）層が形成された構成である。第１凸部１１の内周側に全周を囲んで接着剤２３が形成される。第１カバー板１０の四隅に切欠き部Ｙが形成され導通配線３１が形成される。導通配線３１は、引出電極３２に電気的に接続している。

図１（ｂ）に示されるように、圧電振動板２０はＡＴカットの水晶振動片から成り、圧電振動板２０の四隅に切欠き部Ｙが形成され導通配線３１が形成される。圧電振動板２０の中央部には厚みすべり振動モードを有する振動部ＳＢがある。また圧電振動板２０の外周部には支持枠部ＳＷが形成されている。振動部ＳＢと支持枠部ＳＷとは圧電振動板２０を貫通する溝である貫通溝ＭＢにより互いに分かれている。なお、貫通溝ＭＢは形成されなくてもよい。

図１（ｃ）に示されるように、第２カバー板４０は、第３凸部４１を圧電振動板２０側の片面に有している。第３凸部４１は、エッチングで第２カバー板４０の周囲部に形成される。第３凸部４１の内側に励振電極３０及び引出電極３２が形成される。励振電極３０及び引出電極３２は、１５０Å〜７００Åのクロム（Ｃｒ）層の上に４００Å〜２０００Åの金（Ａｕ）層が形成された構成である。第３凸部４１の内周側に全周を囲んで接着剤２３が形成される。第２カバー板４０の四隅に切欠き部Ｙが形成され導通配線３１が形成される。

第２カバー板４０の底部には、メタライジングされた第１外部電極４７及び第２外部電極４８が形成される。第１外部電極４７及び第２外部電極４８は、夫々の側に設けられた切欠け部Ｙの導通配線３１に電気的に接続している。

図１（ｄ）に示されるように、第１圧電デバイス１００は、中央部に圧電振動板２０を配置して圧電振動板２０の上下面側に夫々第１カバー板１０と第２カバー板４０とを接合させて形成される。第１カバー板１０と第２カバー板４０とには、第１凸部１１及び第３凸部４１の内周側に全周を囲んで接着剤２３が形成されており、接着剤２３の高さは、第１凸部１１及び第３凸部４１の高さより高く盛り上がっている（図４（ｂ）参照）。接着剤２３は加圧されながら加熱されることで押しつぶされる。接着剤２３は加熱処理によって硬化して、圧電振動板２０の支持枠部ＳＷと第１カバー板１０と第２カバー板４０とが接合してパッケージ８０が形成される。

第１圧電デバイス１００では、励振電極３０が接着剤２３により密封されることにより励振電極３０における気密性が確保され、振動特性の経時的変化が防がれている。

図２（ａ）は、図２（ｂ）に示された第１圧電デバイス１００のＢ−Ｂ’断面線で切った拡大断面図であり、図２（ｂ）は、第１圧電デバイス１００の平面図である。第１圧電デバイス１００は、励振電極３０、引出電極３２、第１凸部１１、第３凸部４１、接着剤２３、外部電極４７および外部電極４８が描かれている。なお、接着剤２３に対しては、第１凸部１１、第３凸部４１、励振電極３０又は引出電極３２と区別しやすいように網線で示されている。

図２（ａ）に示されるように、第１外部電極４７は、切欠け部Ｙの導通配線３１に電気的に接続して第２カバー板４０の励振電極３０及び引出電極３２に導通している。第２外部電極４８は、切欠け部Ｙの導通配線３１に電気的に接続して第１カバー板１０の励振電極３０及び引出電極３２に導通している。

図２（ｂ）に示されるように、第１カバー板１０の励振電極３０と第２カバー板４０の励振電極３０とは、圧電振動板２０の上下方向に向き合うが、引出電極３２は対角線方向に配置される。

＜第１圧電デバイス１００の製造方法＞
次に第１圧電デバイス１００の製造方法を説明する。
第２カバー板４０がウエハ状態の際には、第２カバーウエハ４０ＷとＷを末尾に付している。以下第１カバー板１０がウエハ状態の際には第１カバーウエハ１０Ｗ、圧電振動板２０がウエハ状態の際には水晶ウエハ２０Ｗと呼んでいる。

図３Ａ、Ｂは第１圧電デバイス１００を製造する工程を示したフローチャートである。

ステップＳ１０２において、第１カバーウエハ１０Ｗに第１圧電デバイス１００の外形（ＸＹ平面の大きさ）に相当する領域にウェットエッチングにより第１凸部１１が形成される。第１カバーウエハ１０Ｗに第１凸部１１が数百から数千個形成される。

ステップＳ１０４において、第１カバーウエハ１０Ｗに励振電極３０及び引出電極３２が形成される。励振電極３０及び引出電極３２は、ともに、１５０オングストローム〜７００オングストロームのクロム（Ｃｒ）層の上に４００オングストローム〜２０００オングストロームの金（Ａｕ）層が形成された構成である。クロム（Ｃｒ）層の代わりにチタン（Ｔｉ）層を使用してもよく、また金（Ａｕ）層の代わりに銀（Ａｇ）層を使用してもよい。

ステップＳ１０６において、第１凸部１１の内周側に全周を囲んで、印刷によって第１凸部１１の高さよりも高く接着剤２３が塗布される。

ステップＳ１１２において、圧電振動板用の水晶ウエハ２０Ｗが用意される。水晶ウエハ２０Ｗは振動部ＳＢと振動部ＳＢを支持する支持枠部ＳＷとを有している。

ステップＳ１２２において、第２カバーウエハ４０Ｗに第１圧電デバイス１００の外形（ＸＹ平面の大きさ）に相当する領域にウェットエッチングにより第３凸部４１が形成される。第２カバーウエハ４０Ｗに第３凸部４１が数百から数千個形成される。

ステップＳ１２４において、第２カバーウエハ４０Ｗに励振電極３０及び引出電極３２が形成される。励振電極３０及び引出電極３２は、ともに、１５０オングストローム〜７００オングストロームのクロム（Ｃｒ）層の上に４００オングストローム〜２０００オングストロームの金（Ａｕ）層が形成された構成である。クロム（Ｃｒ）層の代わりにチタン（Ｔｉ）層を使用してもよく、また金（Ａｕ）層の代わりに銀（Ａｇ）層を使用してもよい。

ステップＳ１２６において、第３凸部４１の内周側に全周を囲んで、印刷によって第３凸部４１の高さよりも高く接着剤２３が塗布される。

図４（ａ）は、第２カバーウエハ４０Ｗの平面図であり、図４（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ’断面線で切った断面図である。図４（ａ）に示されるように、第２カバーウエハ４０Ｗは、理解を容易にするため、１つの第２カバー板４０の外形（ＸＹ平面の大きさ）に相当する領域を仮想線（二点鎖線）で表示している。接着剤２３の高さｈ２は、第２カバー板４０の第３凸部４１の高さｈ１より高く塗布される。接着剤２３は粘性が高く、塗布すると表面張力で断面が円形になる。接着剤２３は、圧電振動板ウエハ２０Ｗ（図５を参照）が重ね合わされたとき、押しつぶされる。

ステップＳ１５２において、中央に圧電振動板用の水晶ウエハ２０Ｗを配置して水晶ウエハ２０Ｗの上下面側に夫々第１カバーウエハ１０Ｗと第２カバーウエハ４０Ｗとが重ね合わされる。

ステップＳ１５４において、重ね合わされた３枚のウエハは、真空中又は不活性雰囲気中で加圧される。１００°Ｃから２００°Ｃ程度の比較的低温で加熱して接着剤２３が硬化され、３枚のウエハが結合させてパッケージウエハ８０Ｗが形成される。

図５（ａ）は、図４（ａ）のＤ−Ｄ’断面線で切った第１圧電デバイス１００のウエハの断面図である。図５（ａ）は、理解を容易にするため、第１圧電デバイス１００の外形（ＸＹ平面の大きさ）に相当する領域を仮想線（二点鎖線）で表示している。まず、第１カバーウエハ１０Ｗと圧電振動板用の水晶ウエハ２０Ｗと第２カバーウエハ４０Ｗとが位置合わせされる。これらウエハは、真空中又は不活性雰囲気中で加圧しながら接着剤２３を介して接合され、接着剤２３を硬化するために加熱される。パッケージウエハ８０Ｗを形成する。キャビティ２７内は真空状態又は不活性ガスで満たされている。接着剤２３の高さは、第１凸部１１及び第３凸部４１の高さより高く塗布される。接着剤２３は、ウエハの接合工程で押しつぶされるが第１凸部１１及び第３凸部４１の高さが確保され、圧電振動板２０と励振電極３０との間隙を一定に保つことができる。

ステップＳ１５６において、第１圧電デバイス１００の外形（ＸＹ平面の大きさ）の四隅に切欠け部Ｙとなる貫通孔３５を形成する。

図５（ｂ）は、第１圧電デバイス１００のウエハに貫通孔３５を形成した状態を示した断面図である。図５（ｂ）に示されるように、パッケージウエハ８０Ｗが形成された後、第１圧電デバイス１００の外形（ＸＹ平面の大きさ）の四隅に切欠け部Ｙとなる貫通孔３５を形成する。貫通孔３５に引出電極３２が露出する。

図３ＢのステップＳ１５８において、第２カバーウエハ４０Ｗの底面全面及び貫通孔３５の内面にクロム（Ｃｒ）層をスパッタリングして、金属下地膜を形成する。

ステップＳ１６０において、外部電極下地膜のパターンをフォトリソグラフィー技術により形成する。ステップＳ１６０はステップＳ１５８と同時に行われてもよい。

ステップＳ１６２において、クロム（Ｃｒ）層の上に金（Ａｕ）層を蒸着又はスパッタリングあるいは湿式電気メッキで、金属膜３１、外部電極４７および外部電極４８を同時に形成する。

ステップＳ１６４において、外部電極が形成されたパッケージウエハ８０Ｗ（図５参照）は、第１圧電デバイス１００の外形（ＸＹ平面の大きさ）に沿ってダイシングブレード、ワイヤーソーまたはレーザービームで分離切断されて第１圧電デバイス１００を形成する。励振電極３０は、引出電極３２及び金属膜３１を通じて外部電極に接続している。

図５（ｃ）は、貫通孔３５の内面に金属膜及び第２カバー板に外部電極を形成したのち、ダイシングにより第１圧電デバイス１００を形成した状態を示した断面図である。図５（ｃ）に示されるように、第２カバーウエハ４０Ｗの外部電極と貫通孔３５の内面とにクロム（Ｃｒ）層を蒸着又はスパッタリングして、金属下地膜が形成される。更にクロム（Ｃｒ）層の上に金（Ａｕ）層を蒸着又はスパッタリングまたは湿式電気メッキで金属膜３１及び外部電極４７、外部電極４８が同時に形成されている。

＜第２実施形態；第２圧電デバイス１１０の構成＞
図６は、空間電極を備えた空間電圧印加方式による本発明の第２圧電デバイス１１０の概略図を示している。図６（ａ）は、第１カバー板１０Ａの内面図であり、（ｂ）は、圧電振動板２０の平面図であり、（ｃ）は、第２カバー板４０Ａの平面図であり、（ｄ）は、（ａ）と（ｂ）と（ｃ）とのＥ−Ｅ’断面図であり、第２圧電デバイス１１０を形成させた状態を示した断面図である。第２圧電デバイス１１０は、圧電振動板２０と第１カバー板１０Ａと第２カバー板４０Ａとから構成されている。第１カバー板１０Ａと第２カバー板４０Ａはガラス、セラミック又は水晶材料から成る。

図６（ａ）に示されるように、第１カバー板１０Ａは、第１凸部１２を圧電振動板２０側の片面に有している。第１凸部１２は、エッチングで第１カバー板１０Ａの周辺部より内側に形成される。第１凸部１２の内側に励振電極３０が形成される。引出電極３２は励振電極３０の角から第１カバー板１０Ａの角まで形成される。励振電極３０及び引出電極３２は、クロム（Ｃｒ）層の上に金（Ａｕ）層が形成された構成である。第１凸部１２の外周側に全周を囲んで第１カバー板１０Ａの外辺部まで接着剤２３が塗布される。第１カバー板１０Ａの四隅に切欠き部Ｙが形成され導通配線３１が形成される。第１凸部１２は、エッチングで第１カバー板１０Ａの周辺部より内側に形成されているが、導通配線３１は、接着剤２３で満たされているため引出電極３２に電気的に接続することができる。

図６（ｂ）に示されるように、圧電振動板２０はＡＴカットの水晶振動片から成り、圧電振動板２０の四隅に切欠き部Ｙが形成され導通配線３１が形成される。圧電振動板２０の中央部には厚みすべり振動モードを有する振動部ＳＢがある。また圧電振動板２０の外周部には支持枠部ＳＷが形成されており、中央部の振動部ＳＢを支持している。

図６（ｃ）に示されるように、第２カバー板４０Ａは、第３凸部４２を圧電振動板２０側の片面に有している。第３凸部４２は、エッチングで第２カバー板４０Ａの周辺部より内側に形成される。第３凸部４２の内側に励振電極３０が形成される。引出電極３２は励振電極３０の角から第２カバー板４０Ａの角まで形成される。励振電極３０及び引出電極３２は、クロム（Ｃｒ）層の上に金（Ａｕ）層が形成された構成である。第３凸部４２の外側に全周を囲んで第２カバー板４０Ａの外辺部まで接着剤２３が塗布される。第２カバー板４０Ａの四隅に切欠き部Ｙが形成され導通配線３１が形成される。

第２カバー板４０Ａの底部には、メタライジングされた第１外部電極４７及び第２外部電極４８が形成される。第１外部電極４７及び第２外部電極４８は、夫々の側に設けられた切欠け部Ｙの導通配線３１に電気的に接続している。

図６（ｄ）に示されるように、第２圧電デバイス１１０は、中央部に圧電振動板２０を配置して圧電振動板２０の上下面側に夫々第１カバー板１０Ａと第２カバー板４０Ａとを接合させて形成される。第１カバー板１０Ａ及び第２カバー板４０Ａには、第１凸部１２及び第３凸部４２の外周側に全周を囲んで接着剤２３が形成されており、接着剤２３の高さは、第１凸部１２及び第３凸部４２の高さより高く盛り上がっている（不図示）。接着剤２３は加圧されながら押しつぶされる。接着剤２３は加熱処理によって硬化して、圧電振動板２０と第１カバー板１０Ａと第２カバー板４０Ａとが接合して第２圧電デバイス１１０が形成される。図３ＡのステップＳ１５６で説明したように、第２圧電デバイス１１０の外形の四隅に切欠け部Ｙとなる貫通孔３５を形成することで、接着剤２３の端面は、圧電振動板２０、第１カバー板１０Ａおよび第２カバー板４０Ａのそれぞれの端面と同一面となる。このため、 図３ＢのステップＳ１５８〜Ｓ１６２と同様に、導通配線３１等が接着剤２３の端面にも形成される。

第２圧電デバイス１１０では、接着剤２３が第１凸部１２および第３凸部４２の外側に形成されるため、接着剤２３が経時的に放出するガスが励振電極３０に付着することが阻止される。したがって、第２圧電デバイス１１０の経時変化特性を良好にする。

＜第３実施形態；第３圧電デバイス１２０の構成＞
図７は、空間電極を備えた空間電圧印加方式による本発明の第３圧電デバイス１２０の概略図を示している。図７（ａ）は、第１カバー板１０Ｂの内面図であり、（ｂ）は、圧電振動板２０の平面図であり、（ｃ）は、第２カバー板４０Ｂの平面図であり、（ｄ）は、（ａ）と（ｂ）と（ｃ）とのＦ−Ｆ’断面図であり、第３圧電デバイス１２０を形成させた状態を示した断面図である。第３圧電デバイス１２０は、圧電振動板２０と第１カバー板１０Ｂと第２カバー板４０Ｂとから構成されている。第１カバー板１０Ｂと第２カバー板４０Ｂはガラス、セラミック又は水晶材料から成る。

図７（ａ）に示されるように、第１カバー板１０Ｂは、第１凸部１３及び第２凸部１４を圧電振動板２０側の片面に有している。第１凸部１３は、エッチングで第１カバー板１０Ａの周辺部に形成され、第１凸部１３より内側となる位置に第１凸部１３と同じ高さの第２凸部１４がエッチングで形成される。第２凸部１４の内側に励振電極３０が形成される。引出電極３２は励振電極３０の角から第１カバー板１０Ｂの角まで形成される。励振電極３０及び引出電極３２は、クロム（Ｃｒ）層の上に金（Ａｕ）層が形成された構成である。第１凸部１３と第２凸部１４との間に全周を囲んで接着剤２３が塗布される。第１カバー板１０Ｂの四隅に切欠き部Ｙが形成され導通配線３１が形成される。

図７（ｂ）に示されるように、圧電振動板２０はＡＴカットの水晶振動片から成り、圧電振動板２０の四隅に切欠き部Ｙが形成され導通配線３１が形成される。圧電振動板２０の中央部には厚みすべり振動モードを有する振動部ＳＢがある。また圧電振動板２０の外周部には支持枠部ＳＷが形成されており、中央部の振動部ＳＢを支持している。

図７（ｃ）に示されるように、第２カバー板４０Ｂは、第３凸部４３及び第４凸部４４を圧電振動板２０側の片面に有している。第３凸部４３は、エッチングで第２カバー板４０Ａの周辺部に形成され、第３凸部４３より内側となる位置に第３凸部４３と同じ高さの第４凸部４４がエッチングで形成される。第４凸部４４の内側に励振電極３０が形成される。引出電極３２は励振電極３０の角から第２カバー板４０Ｂの角まで形成される。励振電極３０及び引出電極３２は、クロム（Ｃｒ）層の上に金（Ａｕ）層が形成された構成である。第２カバー板４０Ｂは、第３凸部４３と第４凸部４４との間に全周を囲んで接着剤２３が形成される。第２カバー板４０の四隅に切欠き部Ｙが形成され導通配線３１が形成される。第２カバー板４０Ｂの底部には、メタライジングされた第１外部電極４７及び第２外部電極４８が形成される。第１外部電極４７及び第２外部電極４８は、夫々の側に設けられた切欠け部Ｙの導通配線３１に電気的に接続している。

図７（ｄ）に示されるように、第２圧電デバイス１２０は、中央部に圧電振動板２０を配置して圧電振動板２０の上下面側に夫々第１カバー板１０Ｂと第２カバー板４０Ｂとを接合させて形成される。第１カバー板１０Ｂには、第１凸部１３と第２凸部１４との間に全周を囲んで接着剤２３が塗布され、第２カバー板４０Ｂには、第３凸部４３と第４凸部４４との間に全周を囲んで接着剤２３が形成される。接着剤２３の高さは、第１凸部１３、第２凸部１４、第３凸部４３及び第４凸部４４の高さより高く盛り上がっている（不図示）。接着剤２３は加圧されながら押しつぶされる。接着剤２３は加熱処理によって硬化して、圧電振動板２０と第１カバー板１０Ｂと第２カバー板４０Ｂとが接合して第３圧電デバイス１２０が形成される。

第３圧電デバイス１２０でも、接着剤２３が第２凸部１４および第４凸部４４の外側に形成されるため、接着剤２３が経時的に放出するガスが励振電極３０に付着することが阻止される。

＜第４実施形態；第４圧電デバイス１３０の構成＞
図８は、空間電極を備えた空間電圧印加方式による本発明の第４圧電デバイス１３０の概略図を示している。第１圧電デバイス１００との違いは、圧電振動板２０Ｃの両面に第１凸部２５が形成されている点である。第１凸部２５は、第１凸部１５及び第３凸部４５の高さと異なる高さであってもよく、同じ高さであってもよい。第４実施形態では第１凸部２５が、第１凸部１５及び第３凸部４５と同じ高さである場合を説明する。

図８（ａ）は、第１カバー板１０Ｃの内面図であり、（ｂ）は、圧電振動板２０Ｃの平面図であり、（ｃ）は、第２カバー板４０Ｃの平面図であり、（ｄ）は、（ａ）と（ｂ）と（ｃ）とのＧ−Ｇ’断面図であり、第４圧電デバイス１３０を形成させた状態を示した断面図である。第４圧電デバイス１３０は、圧電振動板２０Ｃと第１カバー板１０Ｃと第２カバー板４０Ｃとから構成されている。第１カバー板１０Ｃと第２カバー板４０Ｃはガラス、セラミック又は水晶材料から成る。

図８（ａ）に示されるように、第１カバー板１０Ｃは、第１凸部１５を圧電振動板２０Ｃ側の片面に有している。第１凸部１５は、エッチングで第１カバー板１０Ｃの周辺部に形成される。第１凸部１５の内側に励振電極３０が形成される。引出電極３２は励振電極３０の角から第１カバー板１０Ｃの角まで形成される。励振電極３０及び引出電極３２は、クロム（Ｃｒ）層の上に金（Ａｕ）層が形成された構成である。第１凸部１５の内周側に全周を囲んで接着剤２３が形成される。第１カバー板１０Ｃの四隅に切欠き部Ｙが形成され導通配線３１が形成される。導通配線３１は、引出電極３２に電気的に接続している。

図８（ｂ）に示されるように、圧電振動板２０ＣはＡＴカットの水晶振動片から成り、両面に第１凸部１５及び第３凸部４５の高さと同じ高さの第１凸部２５を有している。第１凸部２５は、エッチングで圧電振動板２０Ｃの周辺部に形成される。第１凸部２５の内周側に全周を囲んで接着剤２３が形成される。圧電振動板２０Ｃの四隅に切欠き部Ｙが形成され導通配線３１が形成される。また、圧電振動板２０の中央部には厚みすべり振動モードを有する振動部ＳＢがある。

図８（ｃ）に示されるように、第２カバー板４０Ｃは、第３凸部４５を圧電振動板２０Ｃ側の片面に有している。第３凸部４５は、エッチングで第２カバー板４０Ｃの周辺部に形成される。第３凸部４５の内側に励振電極３０及び引出電極３２が形成される。励振電極３０及び引出電極３２は、クロム（Ｃｒ）層の上に金（Ａｕ）層が形成された構成である。第３凸部４５の内周側に全周を囲んで接着剤２３が形成される。第２カバー板４０Ｃの四隅に切欠き部Ｙが形成され導通配線３１が形成される。

第２カバー板４０Ｃの底部には、メタライジングされた第１外部電極４７及び第２外部電極４８が形成される。第１外部電極４７及び第２外部電極４８は、夫々の側に設けられた切欠け部Ｙの導通配線３１に電気的に接続している。

図８（ｄ）に示されるように、第４圧電デバイス１３０は、中央部に圧電振動板２０Ｃを配置して圧電振動板２０Ｃの上下面側に夫々第１カバー板１０Ｃと第２カバー板４０Ｃとを接合させて形成される。第１カバー板１０Ｃと圧電振動板２０Ｃと第２カバー板４０Ｃとには、第１凸部１５、第１凸部２５及び第３凸部４５の内周側に全周を囲んで接着剤２３が形成されており、接着剤２３の高さは、第１凸部１５および第１凸部２５を合わせた高さ、または第３凸部４５および第１凸部２５を合わせた高さより高く盛り上がっている（不図示）。圧電振動板２０Ｃと第１カバー板１０Ｃと第２カバー板４０Ｃとを接合して第４圧電デバイス１３０が形成される。

特に図示しないが、第４圧電デバイス１３０と同じように、第２圧電デバイス１１０および第３圧電デバイス１２０でも、圧電振動板２０に第１凸部２５が形成されてもよい。

＜第５実施形態；第５圧電デバイス１４０の構成＞
図９は、空間電極を備えた空間電圧印加方式による本発明の第５圧電デバイス１４０の概略図を示している。第５圧電デバイス１４０は、第１圧電デバイス１００の変形例である。第１圧電デバイス１００との違いは、第１カバー板１０Ｄには第１凸部を設けずに平板であり、圧電振動板２０Ｄの第１面（第１カバー板１０Ｄ側）に第１凸部２１を設け、その内側に励振電極３０及び引出電極３２が形成された点である。したがって、圧電振動板２０Ｄの第１面側には空間電極が形成されていない。以下、第１圧電デバイス１００と異なる部分について説明する。

図９（ａ）は、第１カバー板１０Ｄの平面図であり、（ｂ）は、圧電振動板２０Ｄの平面図であり、（ｃ）は、第２カバー板４０Ｄの平面図であり、（ｄ）は、（ａ）と（ｂ）と（ｃ）とのＨ−Ｈ’断面図であり、第５圧電デバイス１４０を形成させた状態を示した断面図である。第５圧電デバイス１４０は、圧電振動板２０Ｄと第１カバー板１０Ｄと第２カバー板４０Ｄとから構成されている。

図９（ａ）に示されるように、第１カバー板１０Ｄは平板であり、第１カバー板１０Ｃの四隅に切欠き部Ｙが形成され導通配線３１が形成される。第５圧電デバイス１４０では導通配線３１が形成されていなくてもよい。

図９（ｂ）に示されるように、圧電振動板２０ＤはＡＴカットの水晶振動片から成り、第１カバー板１０Ｄ側面に第１凸部２１を有している。第１凸部２１は、エッチングで圧電振動板２０Ｄの周辺部に形成される。第１凸部２１の内側の振動部ＳＢには励振電極３０が形成される。引出電極３２は励振電極３０の角から第１カバー板１０Ｃの角まで形成される。第１凸部２１の内周側に全周を囲んで接着剤２３が形成される。圧電振動板２０Ｄの四隅に切欠き部Ｙが形成され導通配線３１が形成される。

図９（ｃ）に示されるように、第２カバー板４０Ｄは、第３凸部４１、励振電極３０、引出電極３２、接着剤２３が形成される。第２カバー板４０の四隅に切欠き部Ｙが形成され導通配線３１及び第１外部電極４７、第２外部電極４８が形成される。第１圧電デバイス１００の第２カバー板４０と同一の構成である。

図９（ｄ）に示されるように、第５圧電デバイス１４０は、中央部に圧電振動板２０Ｄを配置して圧電振動板２０Ｄの上下面側に夫々第１カバー板１０Ｄと第２カバー板４０Ｄとを接合させて形成される。圧電振動板２０Ｄと第２カバー板４０Ｄとには、第１凸部２１及び第３凸部４１の内周側に全周を囲んで接着剤２３が形成されており、接着剤２３の高さは、第１凸部２１及び第３凸部４１の高さより高く盛り上がっている。接着剤２３は加圧されながら加熱されることで押しつぶされる。圧電振動板２０Ｄと第１カバー板１０Ｄと第２カバー板４０Ｄとが接合して第５圧電デバイス１４０が形成される。

励振電極を水晶振動片上に形成した場合、励振電極と水晶振動片との間に応力ひずみが生じる。この応力ひずみにより圧電デバイスのエージング特性が悪くなる。また、この応力ひずみにより熱が発生するため、熱履歴による周波数変化が起こる。空間電極の形成は励振電極と水晶振動片との間の応力ひずみを無くすことができるため、エージング特性を良好に保ち、周波数変化を抑えることができる。

しかし、空間電極の形成は励振電極と水晶振動片との間隔が広くなり、ＣＩ値が高くなるという欠点がある。第５圧電デバイス１４０は片面のみを空間電極として形成することにより、両面を空間電極とする場合と比較してＣＩ値を抑えることができ、両励振電極を水晶振動片上に形成した場合と比較してエージング特性の悪化および周波数変化を抑えることができる。

特に図示しないが、第５圧電デバイス１４０と同じように、第２圧電デバイス１１０および第３圧電デバイス１２０でも、圧電振動板２０の第１面に第１凸部２１を設け、その内側に励振電極３０及び引出電極３２が形成されてもよい。

以上、本発明の最適な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、第５圧電デバイス１４０の圧電振動板２０Ｄを反転させて、第２カバー板４０Ｄを平板にすることができる。また、第１カバー板１０Ｄに第１凸部１１及び接着剤２３を設け、圧電振動板２０Ｄを平板として励振電極３０を形成することができる。また、本発明ではＡＴカットの水晶振動片を一例として説明したが、これに限らずＢＴカットの水晶振動片などでも本発明と同じ効果が得られる。また、本実施形態では圧電材料として水晶を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、圧電材料としては水晶以外にも例えば、ＬｉＴａＯ_３（リチウムタンタレート）なども適用可能である。さらに圧電デバイスとして、圧電振動子以外に、発振回路を含む集積回路ＩＣを組み込んだ圧電発振器として構成することも可能である。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ … 第１カバー板
１０Ｗ … 第１カバーウエハ
１１，１２，１３，１５，２１，２５ … 第１凸部
１４ … 第２凸部
２０，２０Ｃ，２０Ｄ … 圧電振動板
２０Ｗ … 圧電振動板用の水晶ウエハ
２３ … 接着剤
３０ … 励振電極、 ３１ … 導通配線、 ３２ …引出電極
３５ … 貫通孔
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ … 第２カバー板
４０Ｗ … 第２カバーウエハ
４１，４２，４３，４５ … 第３凸部
４４ … 第４凸部
４７ … 第１外部電極 、 ４８ … 第２外部電極
８０ … パッケージ、 ８０Ｗ … パッケージウエハ
１００ … 第１圧電デバイス、 １１０ … 第２圧電デバイス
１２０ … 第３圧電デバイス、 １４０ … 第４圧電デバイス
１５０ … 第５圧電デバイス
ＭＢ … 溝部
ＳＢ … 振動部
ＳＷ … 支持枠部
Ｙ … 切欠け部

Claims (3)

1. 厚みすべり振動モードを有する振動部とこの振動部の周囲に形成され前記振動部を支持する支持枠部とを有する圧電振動板と、
   前記圧電振動板に接合され、前記振動部に対応する位置に前記振動部を励振させる励振電極とこの励振電極の周囲に形成される周囲部とを有する第１カバー板と、
   前記圧電振動板に接合され、前記圧電振動板を中心として前記第１カバー板とは反対側の第２カバー板と、を備え、
   前記支持枠部と前記第１カバー板と前記第２カバー板とにより前記振動部が密封され、
   前記第１カバー板と前記第２カバー板との少なくとも一方の外面に前記励振電極と電気的に接続された外部電極が形成され、
   前記圧電振動板の支持枠部と前記第１カバー板の周囲部との少なくとも一方に、前記振動部と前記励振電極とを所定の間隙に維持する高さで前記振動部の全周を囲む第１凸部を有し、
   前記圧電振動板の支持枠部と前記第１カバー板の周囲部との少なくとも一方に、前記第１凸部の外側となる位置に前記第１凸部と同じ高さの第２凸部を有し、
   前記第１凸部と前記第２凸部との間に前記振動部の全周を囲んで塗布された接着剤で前記圧電振動板と前記第１カバー板とが接合され、前記第１凸部と前記第２凸部とは、前記支持枠部又は前記周囲部の他方に直接接する圧電デバイス。
2. 前記第２カバー板は、前記振動部に対応する位置に前記振動部を励振させる励振電極とこの励振電極の周囲に形成される周囲部とを有し、
   前記圧電振動板の支持枠部と前記第２カバー板の周囲部との少なくとも一方に、前記振動部と前記励振電極とを所定の間隙に維持する高さで前記振動部の全周を囲む第３凸部を有し、
   前記第３凸部を除く前記第３凸部の近傍に前記振動部の全周を囲んで塗布された接着剤で前記圧電振動板と前記第２カバー板とが接合される請求項１に記載の圧電デバイス。
3. 前記圧電振動板の支持枠部と前記第２カバー板の周囲部との少なくとも一方に、前記第３凸部の外側となる位置に前記第３凸部と同じ高さの第４凸部を有し、
   前記接着剤は前記第３凸部と前記第４凸部との間に塗布される請求項２に記載の圧電デバイス。