JP7211081B2 - 振動デバイス - Google Patents

Description

本発明は、振動デバイスに関するものである。

特許文献１に記載されている水晶振動子は、ベース基板と、リッド基板と、これら２つの基板に挟まれた振動子基板と、を有する。また、振動子基板は、振動子と、振動子を囲む枠状の枠部と、を有する。そして、ベース基板と枠部とが陽極接合され、リッド基板と枠部とが陽極接合されている。

特許文献２に記載されている水晶振動子は、ベース基板と、リッド基板と、これら２つの基板に挟まれた振動子基板と、を有する。また、振動子基板は、振動子と、振動子を囲む枠状の枠部と、を有する。そして、ベース基板と枠部とが直接接合され、リッド基板と枠部とが直接接合されている。また、ベース基板には、振動子と電気的に接続される電極が配置されており、この電極と振動子との電気的な接続は、中間基板に設けられた突起を利用して行われている。

特開２０００－２２３９９６号公報 特開２０１０－２６３５３０号公報

しかしながら、特許文献１の水晶振動子では、振動素子の電気信号が陽極接合に用いる金属膜を介して外部に引き出されている。そのため、例えば、金属膜と他の配線との間に寄生容量が生じ易く、振動素子の特性に悪影響を及ぼすおそれがある。これに対して、引用文献２の水晶振動子では、振動素子の電気信号の引出配線として接合用の金属膜を用いていないものの、振動素子の電気信号を引き出すために、中間基板に突起を形成している。そのため、中間基板の形状が複雑となると共に、中間基板の厚さが厚くなる。したがって、水晶振動子の低背化が困難である。

本発明の一態様は、第１面および前記第１面と反対側の第２面を含む第１基板と、
第３面および前記第３面と反対側の第４面を含む第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、振動素子、前記振動素子を囲む枠状をなす枠部、および前記振動素子と前記枠部とを連結する連結部、を備える中間基板と、
前記枠部と前記第１基板との間に位置し、前記枠部における前記第１基板側の面と前記第２面とを接合する導電性の第１接合部材と、
前記枠部と前記第２基板との間に位置し、前記枠部における前記第２基板側の面と前記第３面とを接合する導電性の第２接合部材と、
前記第１基板に配置されている内部電極と、
前記第１基板と前記中間基板との間に配置され、前記振動素子と前記内部電極とを電気的に接続する第１導通部材と、を有することを特徴とする振動デバイスである。

本発明の一態様では、前記第１基板の前記第１接合部材との接続面および前記枠部の前記第１接合部材との接続面は、それぞれ、平坦面であることが好ましい。

本発明の一態様では、前記第２基板の前記第２接合部材との接続面および前記枠部の前記第２接合部材との接続面は、それぞれ、平坦面であることが好ましい。

本発明の一態様では、前記第１基板は、前記第１導通部材との接続面および前記第１接合部材との接続面が面一であり、
前記中間基板は、前記第１導通部材との接続面および前記第１接合部材との接続面が面一であることが好ましい。

本発明の一態様では、前記第１基板は、前記内部電極を介して前記振動素子と電気的に接続されている発振回路が形成されている半導体基板であり、
前記第１基板の前記第１面側には、
前記発振回路と電気的に接続され、固定電位となる第１外部端子と、
前記発振回路と電気的に接続され、電源が入力される第２外部端子と、
前記発振回路と電気的に接続され、前記発振回路から発振信号が出力される第３外部端子と、
が配置され、
前記第１接合部材は、前記第１外部端子と電気的に接続されていることが好ましい。

本発明の一態様では、前記第１基板の前記第２面は、能動面であり、
前記発振回路は、前記第１基板の前記第１面と前記第２面とを貫通する貫通電極を介して、前記第１外部端子、前記第２外部端子および前記第３外部端子と電気的に接続されていることが好ましい。

本発明の一態様では、前記第１基板の前記第１面は、能動面であり、
前記内部電極は、前記第１基板の前記第１面と前記第２面とを貫通する貫通電極であり、
前記発振回路は、前記貫通電極を介して前記振動素子と電気的に接続されていることが好ましい。

本発明の一態様では、前記第１接合部材および前記第２接合部材は、電気的に接続され、
前記第２基板は、前記第１接合部材および前記第２接合部材を介して前記第１基板と電気的に接続されている半導体基板であることが好ましい。

本発明の一態様では、前記第２基板と前記中間基板との間に配置され、前記第１基板の平面視で、前記第１導通部材と重なっている第２導通部材を有することが好ましい。

本発明の一態様は、本発明の一態様の振動デバイスと、
前記振動デバイスから出力される前記発振信号に基づいて動作する演算処理装置と、を備えることを特徴とする電子機器である。

本発明の一態様は、本発明の一態様の振動デバイスと、
前記振動デバイスから出力される前記発振信号に基づいて動作する演算処理装置と、を備えることを特徴とする移動体である。

本発明の第１実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 中間基板の上面を示す平面図である。 中間基板の下面を上面側から見た透過図である。 中間基板の変形例を示す平面図である。 第１、第２接合部材を示す断面図である。 振動デバイスの断面図である。 振動デバイスの製造工程を示す図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 発振回路を示す回路図である。 本発明の第４実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 本発明の第５実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 本発明の第６実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 本発明の第７実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 本発明の第８実施形態に係る移動体を示す斜視図である。

以下、本発明の一態様の振動デバイス、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。図２は、中間基板の上面を示す平面図である。図３は、中間基板の下面を上面側から見た透過図である。図４は、中間基板の変形例を示す平面図である。図５は、第１、第２接合部材を示す断面図である。図６は、振動デバイスの断面図である。図７は、振動デバイスの製造工程を示す図である。図８から図１０は、それぞれ、振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。なお、説明の便宜上、各図には、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸として図示している。また、図１および図６中のＺ軸方向の＋側を「上」とも言い、Ｚ軸方向の－側を「下」とも言う。

図１に示す振動デバイス１は、ベース基板２と、リッド基板３と、中間基板４と、を有し、ベース基板２とリッド基板３との間に中間基板４が設置された構造となっている。ベース基板２は、第１面である下面２１と、下面２１と反対側の第２面である上面２２と、を含む板状をなす。リッド基板３は、ベース基板２の上側に位置し、ベース基板２側に位置する第３面である下面３１と、下面３１と反対側の第４面である上面３２と、を含む板状をなす。中間基板４は、ベース基板２とリッド基板３との間に位置し、ベース基板２側に位置する第５面である下面４１と、リッド基板３側に位置する第６面である上面４２と、を含む板状をなす。言い換えると、ベース基板２とリッド基板３とが中間基板４を介して対向配置され、上面２２と下面４１とが離間しつつ対向し、下面３１と上面４２とが離間しつつ対向するように配置されている。これら３つの基板のうち、ベース基板２およびリッド基板３は、それぞれ、シリコン基板であり、中間基板４は、水晶基板である。

また、図２および図３に示すように、中間基板４は、振動素子５と、振動素子５を囲む枠状の枠部４３と、振動素子５と枠部４３とを連結する連結部４４と、を有する。連結部４４は、例えば、図４に示すように、途中で屈曲した形状となっていてもよい。これにより、連結部４４によって応力が吸収されて、枠部４３から振動素子５へ応力が伝わり難くなる。そのため、振動素子５の特性が安定する。

振動素子５は、中間基板４から形成された振動基板５１と、振動基板５１の表面に配置された電極５２と、を有する。振動基板５１は、厚みすべり振動モードを有し、本実施形態ではＡＴカット水晶基板から形成されている。すなわち、中間基板４は、水晶基板としてＡＴカット水晶基板を用いている。ＡＴカット水晶基板は、三次の周波数温度特性を有しているため、優れた温度特性を有する振動素子５となる。

電極５２は、振動基板５１の上面４２に配置された励振電極５２１と、下面４１に、振動基板５１を介して励振電極５２１と対向して配置された励振電極５２２と、を有する。また、電極５２は、振動基板５１の下面４１に配置された一対の端子５２３、５２４と、端子５２３と励振電極５２１とを電気的に接続する配線５２５と、端子５２４と励振電極５２２とを電気的に接続する配線５２６と、を有する。

なお、振動素子５の構成は、上述の構成に限定されない。例えば、振動素子５は、励振電極５２１、５２２に挟まれた振動領域がその周囲から突出したメサ型となっていてもよいし、逆に、振動領域がその周囲から凹没した逆メサ型となっていてもよい。また、振動基板５１の周囲を研削するベベル加工や、上面４２および下面４１を凸曲面とするコンベックス加工が施されていてもよい。

また、振動素子５としては、厚みすべり振動モードで振動するものに限定されず、例えば、複数の振動腕が面内方向に屈曲振動する音叉型振動素子であってもよい。振動基板５１は、ＡＴカット水晶基板から形成されたものに限定されず、ＡＴカット水晶基板以外の水晶基板、例えば、Ｘカット水晶基板、Ｙカット水晶基板、Ｚカット水晶基板、ＢＴカット水晶基板、ＳＣカット水晶基板、ＳＴカット水晶基板等から形成されていてもよい。また、本実施形態では、振動基板５１が圧電材料である水晶で構成されているが、これに限定されず、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、四ホウ酸リチウム、ランガライト、ニオブ酸カリウム、リン酸ガリウム等の圧電単結晶体により構成されていてもよいし、これら以外の圧電単結晶体で構成されていてもよい。振動素子５は、圧電駆動型を用いたが、別な駆動方式として静電気力を用いた静電駆動型を用いてもよい。

図１に示すように、振動デバイス１は、さらに、枠部４３とベース基板２との間に位置し、枠部４３の下面４１とベース基板２の上面２２とを接合する第１接合部材６１と、枠部４３とリッド基板３との間に位置し、枠部４３の上面４２とリッド基板３の下面３１とを接合する第２接合部材６２と、を有する。そして、第１、第２接合部材６１、６２によって、ベース基板２、リッド基板３および枠部４３が接合されることによりパッケージ１０が構成され、パッケージ１０の内部に振動素子５を収納する収納空間Ｓが形成されている。収納空間Ｓは、気密封止され、減圧状態、すなわち真空状態となっている。これにより、振動素子５を安定して駆動させることができる。ただし、収納空間Ｓの雰囲気は、特に限定されず、例えば、窒素またはＡｒ等の不活性ガスを封入し、大気圧状態、加圧状態となっていてもよい。

第１接合部材６１は、枠部４３とベース基板２とを接合する接合部材として機能するだけでなく、振動素子５とベース基板２との間に隙間Ｇ１を形成するスペーサーとしても機能する。同様に、第２接合部材６２は、枠部４３とリッド基板３とを接合する接合部材として機能するだけでなく、振動素子５とリッド基板３との間に隙間Ｇ２を形成するスペーサーとしても機能する。このように、第１、第２接合部材６１、６２がスペーサーを兼ねることにより、パッケージ１０の構成がより簡単なものとなる。

また、これら第１、第２接合部材６１、６２は、導電性を有し、本実施形態では金属で構成されている。具体的には、図５に示すように、第１接合部材６１は、ベース基板２の上面２２に設けられた金属膜６１１と、枠部４３の下面４１に設けられた金属膜６１２と、を有しており、金属膜６１１の上面と金属膜６１２の下面とを拡散接合して形成されている。金属膜６１１は、Ｃｕ（銅）からなる基部６１１ａ上に、Ｎｉ（ニッケル）／Ｐｄ（パラジウム）／Ａｕ（金）の積層体であるめっき層６１１ｂを形成して構成されている。金属膜６１２は、Ｃｒ（クロム）により構成された金属層６１２ａ上にＡｕ（金）により構成された金属層６１２ｂを積層した積層体である。金属膜６１２は、励振電極５２２、配線５２６、および一対の端子５２３、５２４と同時に形成する。そして、めっき層６１１ｂの表面にある金めっき層と、金属膜６１２の表面にある金により構成された金属層６１２ｂとが拡散接合されている。このような構成によれば、第１接合部材６１の表面が金により構成された層で覆われるため、優れた対候性が発揮され、第１接合部材６１の腐食を効果的に抑制することができる。

第２接合部材６２についても同様であり、第２接合部材６２は、リッド基板３の下面３１に設けられた金属膜６２１と、枠部４３の上面４２に設けられた金属膜６２２と、を拡散接合して形成されている。金属膜６２１は、Ｃｕからなる基部６２１ａ上に、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕの積層体であるめっき層６２１ｂを形成して構成されている金属膜６２２は、Ｃｒ（クロム）により構成された金属層６２２ａ上にＡｕ（金）により構成された金属層６２２ｂを積層した積層体である。金属膜６２２は、励振電極５２１および配線５２５と同時に形成する。そして、互いの表面にある金めっき膜同士が拡散接合されている。そして、めっき層６２１ｂの表面にある金めっき層と、金属膜６１２の表面にある金により構成された金属層６１２ｂとが拡散接合されている。このような構成によれば、第２接合部材６２の表面が金により構成された層で覆われるため、優れた対候性が発揮され、第２接合部材６２の腐食を効果的に抑制することができる。

また、第１接合部材６１と第２接合部材６２は、枠部４３の内側面を回り込んで互いに接触し、電気的に接続されている。これにより、ベース基板２とリッド基板３とが、第１接合部材６１および第２接合部材６２を介して電気的に接続される。

また、図６に示すように、ベース基板２の下面２１には一対の外部接続端子６５、６６が配置されている。また、ベース基板２には下面２１から上面２２まで貫通する一対の貫通電極６７、６８が配置されており、貫通電極６７と外部接続端子６５とが電気的に接続され、貫通電極６８と外部接続端子６６とが電気的に接続されている。

振動デバイス１は、さらに、ベース基板２と中間基板４との間に位置する一対の第１導通部材であるバンプＢ１、Ｂ２を有する。また、図６に示すように、バンプＢ１は、その下端部が貫通電極６７と接触し、上端部が振動素子５の端子５２３と接触することにより、これらを電気的に接続している。一方、バンプＢ２は、その下端部が貫通電極６８と接触し、上端部が振動素子５の端子５２４と接触することにより、これらを電気的に接続している。これにより、振動素子５の励振電極５２１、５２２が外部接続端子６５、６６まで電気的に引き出される。

このように、バンプＢ１、Ｂ２を介して振動素子５と外部接続端子６５、６６とを電気的に接続することにより、第１、第２接合部材６１、６２を引き出し配線として用いる必要がない。そのため、他の配線との間に寄生容量が形成され難く、振動素子５の特性の低下を効果的に抑制することができる。

バンプＢ１、Ｂ２としては、導電性および接合性を有していれば、特に限定されないが、第１接合部材６１の金属膜６１１を形成する工程と同時に、第１接合部材６１と同じ材料により形成するのが望ましい。これにより、バンプＢ１、Ｂ２を形成する工程を、第１接合部材６１を形成する工程と別に行うことが不要になる。また、第１接合部材６１と同じ厚さのバンプＢ１、Ｂ２を容易に形成することができる。

なお、本実施形態では、ベース基板２の平面視で、振動素子５と重なる位置にバンプＢ１、Ｂ２が配置されているが、これに限定されず、例えば、連結部４４と重なる位置にバンプＢ１、Ｂ２が配置されていてもよい。この場合、振動素子５の端子５２３、５２４がそれぞれ連結部４４まで引き出されており、当該部分において、バンプＢ１、Ｂ２と接続されていればよい。

以上のような振動デバイス１では、図５に示すように、ベース基板２の第１接合部材６１との接続面２２ａおよび枠部４３の第１接合部材６１との接続面４１ａは、それぞれ、平坦面である。これにより、接続面２２ａに金属膜６１１を形成し易くなり、接続面４１ａに金属膜６１２を形成し易くなる。なお、平坦面とは、例えば、表面粗さＲａが、２００（ｎｍ）以下であることを意味する。ただし、これに限定されず、例えば、接続面２２ａ、４１ａの少なくとも一方が平坦面でなく、前述した表面粗さＲａを超えるような比較的大きい凹凸を有する面であってもよい。

同様に、リッド基板３の第２接合部材６２との接続面３１ａおよび枠部４３の第２接合部材６２との接続面４２ａは、それぞれ、平坦面である。これにより、接続面３１ａに金属膜６２１を形成し易くなり、接続面４２ａに金属膜６２２を形成し易くなる。なお、平坦面とは、例えば、表面粗さＲａが、２００（ｎｍ）以下であることを意味する。ただし、これに限定されず、例えば、接続面３１ａ、４２ａの少なくとも一方が平坦面でなく、前述した表面粗さＲａを超えるような比較的大きい凹凸を有する面であってもよい。

また、図６に示すように、ベース基板２では、バンプＢ１、Ｂ２との接続面２２ｂと、上述した第１接合部材６１との接続面２２ａと、が面一である。すなわち、接続面２２ａ、２２ｂは、同一Ｘ－Ｙ平面上に位置している。また、中間基板４では、バンプＢ１、Ｂ２との接続面４１ｂと、上述した第１接合部材６１との接続面４１ａと、が面一である。すなわち、接続面４１ａ、４１ｂは、同一Ｘ－Ｙ平面上に位置している。このような構成とすることにより、後述する製造方法で述べるように、第１接合部材６１を介してベース基板２と中間基板４とを接合すると同時にバンプＢ１、Ｂ２を介して貫通電極６７、６８と振動素子５との電気的な接続を容易にかつ確実に行うことができる。

なお「面一」とは、上述したように、２つの面が同一Ｘ－Ｙ平面上に位置していることの他、例えば、製造上生じ得る誤差等、２つの面が若干ずれている場合も含む意味である。ただし、これに限定されず、接続面２２ａ、２２ｂが面一でなくてもよく、接続面４１ａ、４１ｂが面一でなくてもよい。

次に、振動デバイス１の製造方法について簡単に説明する。図７に示すように、振動デバイス１の製造方法は、ベース基板２、リッド基板３および中間基板４を準備する準備工程と、ベース基板２、リッド基板３および中間基板４を接合する接合工程と、一体形成された複数の振動デバイス１を個片化する個片化工程と、を有する。

［準備工程］
まず、図８に示すように、ベース基板２、リッド基板３および中間基板４をそれぞれ準備する。

ベース基板２に関しては、まず、ベース基板２の母材であり、後に個片化されてベース基板２となる複数の領域Ｓ２をマトリックス状に有するベースシリコン基板２０を準備する。次に、各領域Ｓ２に外部接続端子６５、６６および貫通電極６７、６８を形成する。また、各領域Ｓ２に、その外縁に沿った枠状の金属膜６１１を形成する。次に、貫通電極６７、６８上にバンプＢ１、Ｂ２を形成する。なお、隣り合う金属膜６１１同士は、各領域の境界に位置するスクライブラインＬと重ならないように、互いに離間した別体で形成する。

リッド基板３に関しては、まず、リッド基板３の母材であり、後に個片化されてリッド基板３となる複数の領域Ｓ３をマトリックス状に有するリッドシリコン基板３０を準備する。次に、各領域Ｓ３に、その外縁に沿った枠状の金属膜６２１を形成する。なお、上述した金属膜６１１と同様に、隣り合う金属膜６２１同士は、スクライブラインＬと重ならないように、互いに離間した別体で形成する。

中間基板４に関しては、まず、中間基板４の母材であり、後に個片化されて中間基板４となる複数の領域Ｓ４をマトリックス状に有する水晶基板４０を準備する。そして、水晶基板４０をエッチングによりパターニングし、各領域Ｓ４に枠部４３、連結部４４および振動基板５１を形成する。そして、各振動基板５１の表面に電極５２を形成する。さらに、各枠部４３の下面４１に、枠状の金属膜６１２を形成し、各枠部４３の上面４２に、枠状の金属膜６２２を形成する。なお、上述した金属膜６１１と同様に、スクライブラインＬと重ならないように、隣り合う金属膜６１２同士を離間した別体で形成し、隣り合う金属膜６２２同士を離間した別体で形成する。

［接合工程］
次に、水晶基板４０をベースシリコン基板２０とリッドシリコン基板３０とで挟み込み、減圧環境下で、金属膜６１１、６１２を拡散接合すると共に、金属膜６２１、６２２を拡散接合する。これにより、図９に示すように、第１接合部材６１を介してベース基板２と中間基板４とが接合された状態となり、第２接合部材６２を介してリッド基板３と中間基板４とが接合された状態となる。なお、ベースシリコン基板２０と水晶基板４０との接合の際、バンプＢ１、Ｂ２が振動素子５の端子５２３、５２４と接触し、バンプＢ１、Ｂ２を介して内部電極としての貫通電極６７、６８と端子５２３、５２４とが電気的に接続される。以上により、複数の振動デバイス１が一体形成された構造体１００が得られる。

ここで、前述したように、各領域Ｓ２の接続面２２ａ、２２ｂが面一であり、各領域Ｓ４の接続面４１ａ、４１ｂが面一であるため、例えば、バンプＢ１、Ｂ２の高さを第１接合部材６１の厚さ以上に確保しておけば、ベースシリコン基板２０と水晶基板４０とを接合した際に、確実に、バンプＢ１、Ｂ２と端子５２３、５２４とを接触させることができる。そのため、バンプＢ１、Ｂ２の高さ管理が容易となり、振動デバイス１の製造がより容易となる。

［個片化工程］
次に、ダイシングブレードＤＢを用い、スクライブラインＬに沿って各振動デバイス１を個片化する。以上により、図１０に示すように、個片化された複数の振動デバイス１が得られる。ここで、第１、第２接合部材６１、６２は、スクライブラインＬと重ならないように形成されている。そのため、個片化の際、ダイシングブレードＤＢが第１、第２接合部材６１、６２を切断することがない。したがって、ダイシングブレードＤＢの根詰まりを効果的に抑制することができ、より精度よく各振動デバイス１を個片化することができる。さらには、個片化後においても、第１、第２接合部材６１、６２の表面が金めっき膜に覆われた状態を維持することができるため、第１、第２接合部材６１、６２の対候性を高く維持することができる。

以上、振動デバイス１について説明した。このような振動デバイス１は、第１面である下面２１および下面２１と反対側の第２面である上面２２を含む第１基板としてのベース基板２と、第３面である下面３１および下面３１と反対側の第４面である上面３２を含む第２基板としてのリッド基板３と、ベース基板２とリッド基板３との間に配置され、振動素子５、振動素子５を囲む枠状をなす枠部４３、および振動素子５と枠部４３とを連結する連結部４４を備える中間基板４と、枠部４３とベース基板２との間に位置し、枠部４３におけるベース基板２側の面である下面４１と上面２２とを接合する導電性の第１接合部材６１と、枠部４３とリッド基板３との間に位置し、枠部４３におけるリッド基板３側の面である上面４２と下面３１とを接合する導電性の第２接合部材６２と、ベース基板２に配置されている内部電極としての貫通電極６７、６８と、ベース基板２と中間基板４との間に配置され、振動素子５と貫通電極６７、６８とを電気的に接続する第１導通部材としてのバンプＢ１、Ｂ２と、を有する。

このような構成の振動デバイス１によれば、バンプＢ１、Ｂ２を介して中間基板４から配線を引き出しているため、中間基板４の形状を工夫する必要がない。したがって、中間基板４の形状が簡単なものとなり、中間基板４を薄くできる。そのため、振動デバイス１の低背化が容易である。さらには、第１、第２接合部材６１、６２を引き出し配線として用いる必要もないため、他の配線との間に寄生容量が形成され難く、振動素子５の特性の低下を効果的に抑制することができる。

また、前述したように、ベース基板２の第１接合部材６１との接続面２２ａおよび枠部４３の第１接合部材６１との接続面４１ａは、それぞれ、平坦面である。これにより、第１接合部材６１、より具体的には、第１接合部材６１を形成する金属膜６１１、６１２を形成し易くなる。

また、前述したように、リッド基板３の第２接合部材６２との接続面３１ａおよび枠部４３の第２接合部材６２との接続面４２ａは、それぞれ、平坦面である。これにより、第２接合部材６２、より具体的には、第２接合部材６２を形成する金属膜６２１、６２２を形成し易くなる。

また、前述したように、ベース基板２は、バンプＢ１、Ｂ２との接続面２２ｂおよび第１接合部材６１との接続面２２ａが面一であり、中間基板４は、バンプＢ１、Ｂ２との接続面４１ｂおよび第１接合部材６１との接続面４１ａが面一である。したがって、第１接合部材６１を介してベース基板２と中間基板４とを接合すると同時にバンプＢ１、Ｂ２を介して貫通電極６７、６８と振動素子５との電気的な接続を容易にかつ確実に行うことができる。

＜第２実施形態＞
図１１は、本発明の第２実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。

本実施形態に係る振動デバイス１は、主に、第２導通部材としてのバンプＢ３、Ｂ４を有すること以外は、前述した第１実施形態の振動デバイス１と同様である。なお、以下の説明では、第２実施形態の振動デバイス１に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１１では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

図１１に示すように、本実施形態の振動デバイス１は、リッド基板３と中間基板４との間に配置された第２導通部材としての一対のバンプＢ３、Ｂ４を有する。また、バンプＢ３、Ｂ４の上面はリッド基板３の下面３１に接触し、下面は、中間基板４の上面４２に接触している。なお、バンプＢ３、Ｂ４は、振動素子５とは電気的に接続されておらず、振動素子５を電気的に引き出す配線として機能していない。

また、バンプＢ３、Ｂ４は、ベース基板２の平面視で、バンプＢ１、Ｂ２と重なっている。そのため、振動素子５が、その下側に位置するバンプＢ１、Ｂ２と、その上側に位置するバンプＢ３、Ｂ４と、で挟まれた構成となっている。このように、振動素子５をバンプＢ１、Ｂ２とバンプＢ３、Ｂ４とで挟み込むことにより、振動素子５の姿勢が安定する。また、前述した第１実施形態のように、バンプＢ１、Ｂ２だけだと、バンプＢ１、Ｂ２に付勢されて振動素子５が傾くおそれもあるが、本実施形態によっては、その問題が解消される。

なお、バンプＢ３、Ｂ４の構成としては、特に限定されず、例えば、バンプＢ１、Ｂ２と同じ構成としてもよいし、バンプＢ１、Ｂ２と異なる構成であってもよい。

以上のように、本実施形態の振動デバイス１は、リッド基板３と中間基板４との間に配置され、ベース基板２の平面視で、第１導通部材であるバンプＢ１、Ｂ２と重なっている第２導通部材であるバンプＢ３、Ｂ４を有する。これにより、振動素子５をバンプＢ１、Ｂ２とバンプＢ３、Ｂ４とで挟み込むことができる。そのため、振動素子５の姿勢が安定する。

＜第３実施形態＞
図１２は、本発明の第３実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。図１３は、発振回路を示す回路図である。

本実施形態に係る振動デバイス１は、主に、ベース基板２に回路２８を形成したこと以外は、前述した第１実施形態の振動デバイス１と同様である。なお、以下の説明では、第３実施形態の振動デバイス１に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１２では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

本実施形態の振動デバイス１では、ベース基板２およびリッド基板３は、それぞれ、半導体基板であり、本実施形態では、シリコン基板が用いられている。特に、本実施形態では、ベース基板２およびリッド基板３として、Ｐ型シリコン基板が用いられている。Ｐ型シリコン基板は、例えば、シリコン基板にホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）等のＰ型不純物をドープすることにより製造される。ただし、ベース基板２およびリッド基板３としては、特に限定されず、Ｎ型シリコン基板を用いてもよいし、シリコン以外の半導体基板、例えば、Ｇｅ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体基板を用いてもよい。

また、図１２に示すように、ベース基板２には、振動素子５と電気的に接続された回路２８が形成されており、本実施形態では、その下面２１が能動面となっている。回路２８としては、特に限定されず、例えば、図１３に示すような、振動素子５を発振させてクロック信号等の基準信号の周波数を生成する発振回路が挙げられる。このように、ベース基板２に回路２８を形成することにより、ベース基板２のスペースを有効活用することができる。

また、ベース基板２の下面２１には、絶縁層２９１と配線層２９２とが交互に積層した積層体２９が設けられ、この配線層２９２を介して下面２１に形成された複数の回路要素（図示せず）が電気的に接続され、回路２８が構成されている。また、ベース基板２の上面２２に接触しているバンプＢ１、Ｂ２は、貫通電極６７、６８を介して配線層２９２と電気的に接続されている。つまり、バンプＢ１、Ｂ２は、貫通電極６７、６８を介して回路２８と電気的に接続されている。また、積層体２９の表面（下面）には配線層２９２を介して回路２８と電気的に接続された３つの外部接続端子６５１、６５２、６５３が設けられている。このうち、外部接続端子６５１は、電源に繋がる端子であり、外部接続端子６５２は、グランドに繋がる端子であり、外部接続端子６５３は、回路２８からの発振信号が出力される端子である。なお、外部接続端子の数としては、３つに限定されず、必要に応じて加減してもよい。

本実施形態のように、ベース基板２の下面２１を能動面とすることにより、回路２８と外部接続端子６５１、６５２、６５３との電気的な接続を、配線層２９２を介して簡単に行うことができる。

また、ベース基板２の第１接合部材６１との接続面２２ａは、他の部分に対してＰ型不純物が高濃度でドープされた高濃度ドープ領域２３で構成されている。そのため、ベース基板２と第１接合部材６１とがオーミック接触し、これらの間の抵抗値をより低く抑えることができる。同様に、リッド基板３の第２接合部材６２との接続面３１ａは、他の部分に対してＰ型不純物が高濃度でドープされた高濃度ドープ領域３３で構成されている。そのため、リッド基板３と第２接合部材６２とがオーミック接触し、これらの間の抵抗値をより低く抑えることができる。

本実施形態の場合、ベース基板２がＰ型シリコン基板であり、外部接続端子６５２と接続されてグランド電位となることから、ベース基板２と第１、第２接合部材６１、６２を介して電気的に接続されたリッド基板３もグランド電位となる。これにより、パッケージ１０がシールド層として機能し、振動素子５を外乱から保護することができる。また、パッケージ１０によって、振動デバイス１の内部から発生するノイズの放出を遮断でき、周囲の電子部品に与える影響を低減することができる。なお、パッケージ１０は、グランド以外の定電位となっていてもよい。

以上のように、本実施形態の振動デバイス１では、ベース基板２は、貫通電極６７、６８を介して振動素子５と電気的に接続されている発振回路としての回路２８が形成されている半導体基板である。また、ベース基板２の下面２１側には、回路２８と電気的に接続され、固定電位となる第１外部端子である外部接続端子６５２と、回路２８と電気的に接続され、電源が入力される第２外部端子である外部接続端子６５１と、回路２８と電気的に接続され、回路２８から発振信号が出力される第３外部端子としての外部接続端子６５３と、が配置されている。そして、第１接合部材６１は、外部接続端子６５２と電気的に接続されている。このように、ベース基板２に回路２８を形成することにより、ベース基板２を有効利用することができる。

また、前述したように、ベース基板２の下面２１は、能動面であり、内部電極は、ベース基板２の下面２１と上面２２とを貫通する貫通電極６７、６８であり、回路２８は、貫通電極６７、６８を介して振動素子５と電気的に接続されている。これにより、回路２８と振動素子５との電気的な接続が容易となる。また、下面２１を能動面とすることにより、下面２１側に外部接続端子６５１、６５２、６５３を配置し易くなる。

また、前述したように、第１接合部材６１および第２接合部材６２は、電気的に接続され、リッド基板３は、第１接合部材６１および第２接合部材６２を介してベース基板２と電気的に接続されている半導体基板である。これにより、リッド基板３をベース基板２と同電位とすることができ、例えば、ベース基板２およびリッド基板３をグランドに接続することにより、パッケージ１０を外乱から振動素子５を保護するシールド層として機能させることができる。

＜第４実施形態＞
図１４は、本発明の第４実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。

本実施形態に係る振動デバイス１は、主に、ベース基板２の上面２２が能動面であること以外は、前述した第３実施形態の振動デバイス１と同様である。なお、以下の説明では、第４実施形態の振動デバイス１に関し、前述した第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１４では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

図１４に示すように、本実施形態の振動デバイス１では、ベース基板２に振動素子５と電気的に接続された回路２８が形成されており、上面２２が能動面となっている。また、ベース基板２の上面２２には、絶縁層２９１と配線層２９２とが交互に積層した積層体２９が設けられ、この配線層２９２を介して上面２２に形成された複数の回路要素（図示せず）が電気的に接続され、回路２８が構成されている。なお、ベース基板２の第１接合部材６１との接続面２２ａ上には、積層体２９が形成されておらず、ベース基板２の上面２２が露出している。これにより、前述した第３実施形態と同様に、ベース基板２と第１接合部材６１とをオーミック接触させることができる。

また、積層体２９の表面（上面）には配線層２９２を介して回路２８と電気的に接続された内部接続端子６３、６４が設けられている。そして、図１４に破線で示すバンプＢ１、Ｂ２は、平面視で内部接続端子６３、６４とは異なる位置において、接続面２２ｂ、２２ｂに接触し、当該接続面２２ｂ、２２ｂを介して内部接続端子６３、６４に電気的に接続されている。また、ベース基板２の下面２１には３つの外部接続端子６５１、６５２、６５３が設けられている。そして、外部接続端子６５１、６５２、６５３は、貫通電極６７、６８、６９を介して配線層２９２と電気的に接続されている。このように、ベース基板２の上面２２を能動面とすることにより、回路２８と内部接続端子６３、６４との電気的な接続を、配線層２９２を介して簡単に行うことができる。

以上のように、本実施形態の振動デバイス１では、ベース基板２の上面２２は、能動面であり、回路２８は、ベース基板２の下面２１と上面２２とを貫通する貫通電極６７、６８、６９を介して、外部接続端子６５１、６５２、６５３と電気的に接続されている。これにより、回路２８と外部接続端子６５１、６５２、６５２との電気的な接続が容易となる。また、上面２２を能動面とすることにより、上面２２側に内部接続端子６３、６４を配置し易くなる。

＜第５実施形態＞
図１５は、本発明の第５実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。

図１５に示すラップトップ型のパーソナルコンピューター１１００は、本発明の振動デバイスを備える電子機器を適用したものである。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１１０８を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、例えば、発振器として用いられる振動デバイス１が内蔵されている。

また、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２や表示部１１０８などの制御に関する演算処理を行う演算処理回路を備えている。演算処理回路は、振動デバイス１の発振回路から出力される発振信号に基づいて動作する。

このように、電子機器としてのパーソナルコンピューター１１００は、振動デバイス１と、振動デバイス１から出力される発振信号に基づいて動作する演算処理回路と、を備える。そのため、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

＜第６実施形態＞
図１６は、本発明の第６実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。

図１６に示す携帯電話機１２００は、本発明の振動デバイスを備える電子機器を適用したものである。携帯電話機１２００は、アンテナ、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には表示部１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、例えば、発振器として用いられる振動デバイス１が内蔵されている。

また、携帯電話機１２００は、操作ボタン１２０２などの制御に関する演算処理を行う演算処理回路を備えている。演算処理回路は、振動デバイス１の発振回路から出力される発振信号に基づいて動作する。

このように、電子機器としての携帯電話機１２００は、振動デバイス１と、振動デバイス１から出力される発振信号に基づいて動作する演算処理回路と、を備える。そのため、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

＜第７実施形態＞
図１７は、本発明の第７実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。

図１７に示すデジタルスチールカメラ１３００は、本発明の振動デバイスを備える電子機器を適用したものである。ボディ１３０２の背面には表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ボディ１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズやＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。そして、撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押すと、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、例えば、発振器として用いられる振動デバイス１が内蔵されている。

また、デジタルスチールカメラ１３００は、表示部１３１０や受光ユニット１３０４などの制御に関する演算処理を行う演算処理回路を備えている。演算処理回路は、振動デバイス１の発振回路から出力される発振信号に基づいて動作する。

このように、電子機器としてのデジタルスチールカメラ１３００は、振動デバイス１と、振動デバイス１から出力される発振信号に基づいて動作する演算処理回路と、を備える。そのため、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

なお、本発明の電子機器は、前述したパーソナルコンピューター、携帯電話機およびデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンタ）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。

＜第８実施形態＞
図１８は、本発明の第８実施形態に係る移動体を示す斜視図である。

図１８に示す自動車１５００は、本発明の振動デバイスを備える移動体を適用した自動車である。自動車１５００には、例えば、発振器として用いられる振動デバイス１と、振動デバイス１の発振回路から出力される発振信号に基づいて動作する演算処理回路が内蔵されている。そのような振動デバイス１と演算処理回路は、例えば、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。

このように、移動体としての自動車１５００は、振動デバイス１と、振動デバイス１から出力される発振信号に基づいて動作する演算処理回路と、を備える。そのため、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

なお、移動体としては、自動車１５００に限定されず、例えば、飛行機、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。

以上、本発明の一態様の振動デバイス、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成を組み合わせたものであってもよい。

１…振動デバイス、１０…パッケージ、１００…構造体、２…ベース基板、２０…ベースシリコン基板、２１…下面、２２…上面、２２ａ、２２ｂ…接続面、２３…高濃度ドープ領域、２８…回路、２９…積層体、２９１…絶縁層、２９２…配線層、３…リッド基板、３０…リッドシリコン基板、３１…下面、３１ａ…接続面、３２…上面、３３…高濃度ドープ領域、４…中間基板、４０…水晶基板、４１…下面、４１ａ、４１ｂ…接続面、４２…上面、４２ａ…接続面、４３…枠部、４４…連結部、５…振動素子、５１…振動基板、５２…電極、５２１、５２２…励振電極、５２３、５２４…端子、５２５、５２６…配線、６１…第１接合部材、６１１、６１２…金属膜、６１１ａ、６１２ａ…基部、６１１ｂ、６１２ｂ…めっき層、６２…第２接合部材、６２１、６２２…金属膜、６２１ａ、６２２ａ…基部、６２１ｂ、６２２ｂ…めっき層、６３、６４…内部接続端子、６５、６５１、６５２、６５３、６６…外部接続端子、６７、６８、６９…貫通電極、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１１０８…表示部、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１３００…デジタルスチールカメラ、１３０２…ボディ、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１５００…自動車、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４…バンプ、ＤＢ…ダイシングブレード、Ｇ１、Ｇ２…隙間、Ｌ…スクライブライン、Ｓ…収納空間、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４…領域

Claims (8)

1. 第１面および前記第１面と反対側の第２面を含む第１基板と、
   第３面および前記第３面と反対側の第４面を含む第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、振動素子、前記振動素子を囲む枠状をなす枠部、および前記振動素子と前記枠部とを連結する連結部、を備える中間基板と、
   前記枠部と前記第１基板との間に位置し、前記枠部における前記第１基板側の面と前記第２面とを接合する導電性の第１接合部材と、
   前記枠部と前記第２基板との間に位置し、前記枠部における前記第２基板側の面と前記第３面とを接合する導電性の第２接合部材と、
   前記第１基板に配置されている内部電極と、
   前記第１基板と前記中間基板との間に配置され、前記振動素子と前記内部電極とを電気的に接続する第１導通部材と、を有し、
   前記第１基板は、前記内部電極を介して前記振動素子と電気的に接続されている発振回路が形成されている半導体基板であり、
   前記第１基板の前記第１面側には、
   前記発振回路と電気的に接続され、固定電位となる第１外部端子と、
   前記発振回路と電気的に接続され、電源が入力される第２外部端子と、
   前記発振回路と電気的に接続され、前記発振回路から発振信号が出力される第３外部端子と、
   が配置され、
   前記第１接合部材は、前記第１外部端子と電気的に接続されていることを特徴とする振動デバイス。
2. 前記第１基板の前記第１接合部材との接続面および前記枠部の前記第１接合部材との接続面は、それぞれ、平坦面である請求項１に記載の振動デバイス。
3. 前記第２基板の前記第２接合部材との接続面および前記枠部の前記第２接合部材との接続面は、それぞれ、平坦面である請求項１または２に記載の振動デバイス。
4. 前記第１基板は、前記第１導通部材との接続面および前記第１接合部材との接続面が面一であり、
   前記中間基板は、前記第１導通部材との接続面および前記第１接合部材との接続面が面一である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動デバイス。
5. 前記第１基板の前記第２面は、能動面であり、
   前記発振回路は、前記第１基板の前記第１面と前記第２面とを貫通する貫通電極を介して、前記第１外部端子、前記第２外部端子および前記第３外部端子と電気的に接続されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動デバイス。
6. 前記第１基板の前記第１面は、能動面であり、
   前記内部電極は、前記第１基板の前記第１面と前記第２面とを貫通する貫通電極であり、
   前記発振回路は、前記貫通電極を介して前記振動素子と電気的に接続されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動デバイス。
7. 前記第１接合部材と前記第２接合部材とは、電気的に接続され、
   前記第２基板は、前記第１接合部材および前記第２接合部材を介して前記第１基板と電気的に接続されている半導体基板である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動デバイス。
8. 前記第２基板と前記中間基板との間に配置され、前記第１基板の平面視で、前記第１導通部材と重なっている第２導通部材を有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動デバイス。

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