JP2010103950A - 振動子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化、及び耐衝撃性の向上を実現する振動子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の振動子（圧電振動子１０）は、基部と、前記基部から延びる複数の振動腕と、前記基部から前記振動腕を挟んで前記振動腕に沿って平行に延びる一対の固定用腕と、を有し、パッケージ内部に収容される振動片と、パッケージ４０に接続し、固定用腕を支持する第１の支持部材７０ａと、パッケージ４０に積層される蓋体６０に接続し、固定用腕を支持する第２の支持部材７０ｂと、を備え、第１及び第２の支持部材７０ａ，７０ｂは、いずれか一方が導電性接着剤であり、振動片が、第１及び第２の支持部材７０ａ，７０ｂを介してパッケージ４０及び蓋体６０に挟持されて、支持されていることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信機器等に利用される振動子及びその製造方法に関する。

電子機器の小型化および薄型化に伴い、表面実装型の振動子の小型化、薄型化が要求されている。特許文献１に示すような圧電デバイスを構成する圧電振動片はパッケージ内において長手方向の固定端側をマウント電極で固定し、自由端側をフリーにした片持ち支持構造を採用している。これによりマウント電極からの通電を確保しつつマウント電極からの応力を緩和し圧電振動片の実装面積を減らしてデバイス全体の小型化を図っている。

また特許文献２に示すようにパッケージ内部に圧電振動片を収容した構成の圧電デバイスに、圧電振動片のパッケージに対する接合強度の向上や、接合による振動性能への悪影響を防止するため、接合支持するための固定用腕を供えた圧電振動片をパッケージに収容した圧電デバイスが開示されている。
特許第３９８２４４１号 特開２００６−２０３４５８号公報

しかし、特許文献１に示すような圧電振動片は、圧電デバイスの落下衝撃時に、圧電振動片の自由端がパッケージ内面に接触し圧電デバイスの特性に悪影響を及ぼす虞があった。なお、この問題は圧電振動片が収容されているパッケージが小型であると、圧電振動片とパッケージの内面との間のクリアランスが十分に確保できず、顕著になりやすい。また落下衝撃時に接着剤により固定されている圧電振動片の固定状態が変化して圧電振動片の電気的特性である内部抵抗や容量に変化が生じ、結果として圧電振動片の共振周波数が所望の共振周波数からずれてしまうという問題があった。さらに片持ち支持構造の場合、圧電振動片をベース基板に対して平行に搭載することが困難であるという問題があった。

また特許文献２に示す圧電デバイスも、振動片をパッケージに接合する際の強度を向上させるために固定用腕を設け、この固定用腕により圧電振動片をベース基板に対して平行に搭載させることができる。しかし、パッケージのさらなる薄型化を考慮したとき、圧電振動片と蓋体が接触して所望の共振周波数からずれてしまうという問題があった。
そこで本発明は、上記問題点に注目し、薄型化、及び耐衝撃性の向上を実現する振動子およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
〔適用例１〕基部と、前記基部から延びる複数の振動腕と、前記基部から前記振動腕を挟んで前記振動腕に沿って平行に延びる一対の固定用腕と、を有し、パッケージ内部に収容される振動片と、前記パッケージに接続し、前記固定用腕を支持する第１の支持部材と、前記パッケージに積層される蓋体に接続し、前記固定用腕を支持する第２の支持部材と、を備え、前記第１及び第２の支持部材は、いずれか一方が導電性接着剤であり、前記振動片が、前記第１及び第２の支持部材を介して前記パッケージ及び前記蓋体に挟持されて、支持されていることを特徴とする振動子。

これにより、振動腕を挟む一対の固定用腕を備えた振動片のパッケージに対する機械的固定が、支持部材を介してパッケージ及び蓋体により挟持されて行われているため、落下衝撃時の振動片のブレを抑制し、振動片のパッケージの内面との接触を防止することができる。また落下衝撃に伴いパッケージに対する振動片の固定状態が変化してしまうことを防止して、落下衝撃時の振動片の周波数変動を防止することができる。また振動片を蓋体又はベース基板と平行に保持することができ、薄型化が容易となる。

〔適用例２〕基部と、前記基部から延びる複数の振動腕と、前記振動腕の間の前記基部から前記振動腕に沿って平行に延びる固定用腕と、を有し、パッケージ内部に収容される振動片と、前記パッケージに接続し、前記固定用腕を支持する第１の支持部材と、前記パッケージに積層される蓋体に接続し、前記固定用腕を指示する第２の支持部材と、を備え、前記第１及び第２の支持部材は、いずれか一方が導電性接着剤であり、前記振動片が、前記第１及び第２の支持部材を介して前記パッケージ及び前記蓋体に挟持されて、支持されていることを特徴とする圧電振動子。

これにより振動腕に挟まれた固定用腕を備えた振動片のパッケージに対する機械的固定が、支持部材を介してパッケージ及び蓋体により挟持されて行われているため、落下衝撃時の振動片のブレを抑制し、振動片のパッケージの内面との接触を防止することができる。また落下衝撃に伴いパッケージに対する振動片の固定状態が変化してしまうことを防止して、落下衝撃時の振動片の周波数変動を防止することができる。また振動片を蓋体又はベース基板と平行に保持することができ、薄型化が容易となる。

〔適用例３〕基部と、前記基部から延びる複数の振動腕と、前記基部から前記振動腕を挟んで前記振動腕に沿って平行に延びる一対の固定用腕と、を有する振動片と、封止材よりも大きな口径を有する第１の封止孔を備え、前記振動片をマウントする第１の基板と、前記振動片を収容するキャビティを構成する開口部と前記キャビティの枠部であって平面視した際に前記第１の封止孔と重なる位置に設けられた前記封止材よりも小さな口径を有する第２の封止孔とを備え、前記第１の基板に積層される第２の基板と、前記枠部の上面に枠状配設され、前記開口部及び前記第２の封止孔を内側に配置するロウ材を介して前記第２の基板に積層される蓋体と、前記第１の封止孔内壁面及び前記第１の封止孔と前記第２の封止孔との段差部に固着した封止材と、前記固定用腕を上下面から支持する第１及び第２の支持部材と、を備え、前記第１及び第２の支持部材は、いずれか一方が導電性接着剤であり、前記振動片が、前記第１及び第２の支持部材を介して前記蓋体と前記第１の基板の互いに対向する内面に挟持されて、支持されていることを特徴とする振動子。

これにより振動腕を挟む一対の固定用腕を備えた振動片のパッケージに対する機械的固定が、支持部材を介してパッケージ及び蓋体により挟持されて行われているため、落下衝撃時の振動片のブレを抑制し、振動片のパッケージの内面との接触を防止することができる。また振動片を蓋体又はベース基板と平行に保持することができ、薄型化が容易となる。さらに振動片を収容するキャビティ内に封止材の蒸散粒子が混入・飛散することが無く、当該蒸散粒子が振動片の励振電極等に付着することによる悪影響も無い。

〔適用例４〕基部と、前記基部から延びる複数の振動腕と、前記振動腕の間の前記基部から前記振動腕に沿って平行に延びる固定用腕と、を有する振動片と、封止材よりも大きな口径を有する第１の封止孔を備え、前記振動片をマウントする第１の基板と、前記振動片を収容するキャビティを構成する開口部と前記キャビティの枠部であって平面視した際に前記第１の封止孔と重なる位置に設けられた前記封止材よりも小さな口径を有する第２の封止孔とを備え、前記第１の基板に積層される第２の基板と、前記枠部の上面に枠状配設され、前記開口部及び前記第２の封止孔を内側に配置するロウ材を介して前記第２の基板に積層される蓋体と、前記第１の封止孔内壁面及び前記第１の封止孔と前記第２の封止孔との段差部に固着した封止材と、前記固定用腕を上下面から支持する第１及び第２の支持部材と、を備え、前記第１及び第２の支持部材は、いずれか一方が導電性接着剤であり、前記振動片が、前記第１及び第２の支持部材を介して前記蓋体と前記第１の基板の互いに対向する内面に挟持されて、支持されていることを特徴とする振動子。

これにより振動腕に挟まれた固定用腕を備えた振動片のパッケージに対する機械的固定が、固定用腕の両面とパッケージの内面との間で行われる。このため、振動片を蓋体又は第１の基板と平行に保持することができ、薄型化が容易となる。また振動片を収容するキャビティ内に封止材の蒸散粒子が混入・飛散することを防止でき、当該蒸散粒子が振動片の励振電極等に付着することによる悪影響もない。

〔適用例５〕前記第２の支持部材は、上面が硬化した後、前記蓋体に接触させていることを特徴とする適用例１ないし適用例４のいずれか１に記載の振動子。
これにより第２の支持部材が硬化した後、振動片に傾きが生じている場合であっても、蓋対をパッケージに搭載する際の第２の支持部材と蓋体の接触によって、振動片の偏りによるバラツキを吸収して振動片を平行に調整することができる。また落下衝撃時の振動片のブレを抑制し、振動片のパッケージ内面との接触を防止することができる。
〔適用例６〕パッケージのベース基板に第１の支持部材を塗布して振動片の固定用腕をマウントし、前記振動片の共振周波数を調整し、前記固定用腕の上面に第２の支持部材を塗布し、前記第２の支持部材を硬化させた後、蓋体を前記パッケージに接合し、前記振動片が前記第１及び第２の支持部材を介して前記パッケージの互いに対向する内面に挟持されて、支持されていることを特徴とする振動子の製造方法。

これにより、第２の支持部材が硬化した後、振動片に傾きが生じている場合であっても、蓋対をパッケージに搭載する際の第２の支持部材と蓋体の接触によって、振動片の偏りによるバラツキを吸収して振動片を平行に調整することができる。よって振動片をリッド又はベース基板と平行に保持することができ、薄型化が容易となる。また振動腕を挟む一対の固定用腕を備えた振動片のパッケージに対する機械的固定が、支持部材を介してパッケージ及び蓋体により挟持されて行われているため、落下衝撃時の振動片のブレを抑制し、振動片のパッケージの内面との接触を防止することができる。また落下衝撃に伴いパッケージに対する振動片の固定状態が変化してしまうことを防止して、落下衝撃時の振動片の周波数変動を防止することができる。

〔適用例７〕
前記第２の支持部材を塗布した後、前記蓋体をパッケージに搭載して接合し、前記第２の支持部材を前記蓋体に固着させたことを特徴とする適用例６に記載の振動子の製造方法。
これにより第２の支持部材の硬化を蓋体とパッケージの接合時に行うことができ、第２の支持部材のみ硬化させる製造工程を一部省略することができる。

以下、本発明に係る振動子及びその製造方法の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。本実施形態では振動子に一例として圧電振動子を用いた場合について説明する。

図１は第１実施形態に係る振動子の構成概略を示す図である。同図（１）は蓋体６０を外した平面図を示し、（２）は（１）に蓋体６０を付けたＡ−Ａ断面図を示し、（３）は底面図を示し、（４）は（１）の圧電振動片を除いたパッケージの平面図を示している。図示のように圧電振動子１０は、圧電振動片２０と、それを収容するためのキャビティを有するパッケージ４０と、キャビティの上部開口部を封止する蓋体６０と、支持部材７０とを主な構成要件としている。

圧電振動片２０としては、圧電効果を奏する部材、例えば水晶やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、及び圧電セラミックス等に電極パターンを形成して励振可能としたものであれば、その形態も種々選択可能である。ここで本実施形態では、部材を周波数−温度特性に優れた水晶とし、以下のような形態の圧電振動片を採用している。すなわち、一対の振動腕２１と、この振動腕２１を支える基部２２、及び振動腕２１と基部２２とを支持する一対の固定用腕２３とを有する。ここで固定用腕２３は、支持状態の安定性を確保するために、基部２２から振動腕２１と反対方向へ延設されたくびれ部２４を介し、基部２２の側方両側へ延設される。基部２２の側方へ延設された固定用腕２３はさらに、振動腕２１の延設方向へと延設され、その端部を圧電振動片の長手方向中心付近に位置させている。このような形態とすることで、支持部を圧電振動片の長手方向中心付近に置くことができるため、その実装状態を安定させることができ、圧電振動片の実装状態での水平位置を確保しやすくなる。また、励振部である振動腕２１から固定部である固定用腕２３の先端までの距離を長くすることで、振動漏れを防止することができる。さらに、基部２２と固定用腕２３との間にくびれ部２４を介在させたことにより、振動漏れ防止の効果を高めることができる。

振動腕２１には、その断面において対向する面に同電位の電圧が印加されるように励振電極２５，２６が形成されている。なお励振電極２５，２６は、図１中逆向きの斜線で示すように、対を成す２つの振動腕２１において互いに対応する面には、異なる極性の電位の電圧が印加されるように配線されている。固定用腕２３には、励振電極２５，２６に対する電力の供給を行うための入出力電極２７，２８が形成されており、基部等に形成された引出し電極２９ａ，２９ｂを介して励振電極２５，２６と電気的に接続されている。

本実施形態に係るパッケージ４０は、２つの基板（第１の基板４２と第２の基板４４）から構成される。第１の基板４２、第２の基板４４共に、構成部材としてアルミナや窒化アルミ等を原材料としたセラミックス基板とすれば良く、パッケージ４０はこれらの基板を積層させて焼結することで形成される。

第１の基板４２は、パッケージ４０の底板を構成し、一方の主面にはマウント電極４６、他方の主面には外部実装用電極４８が形成されている。図１（３）に示す４つの外部実装用電極４８は、２つが能動電極（ＨＯＴ電極）４８ａであり、残る２つが接地電極（ＧＮＤ電極）４８ｂとして設定されている。そしてマウント電極４６はそれぞれ、第２の基板４４との接合部に引き回された金属パターン５０、及び図示しないスルーホールを介して、ＨＯＴ電極として設定された外部実装用電極４８と電気的に接続されている。また外部実装用電極４８は、図示しない実装機器側の電極と接続されてパッケージ内の圧電振動片２０を発振させる発振回路と接続するものである。

第２の基板４４には、キャビティを構成するための開口部５２が形成されている。開口部５２は、圧電振動片２０の形状に合わせて形成されている。開口部５２の枠部の上端面には、ロウ材の濡れ性が良いメタライズ８５が設けられている。

蓋体６０は、平板状の部材であれば良く、パッケージ４０を構成する部材と熱膨張率の近い金属（例えばコバール等）や、ガラス（例えばソーダガラス）等により構成すれば良い。蓋体６０に金属を用いた場合には、耐久性が高く、パッケージ内部の配線によっては、蓋体６０を外部電極として利用することも可能となる。また、蓋体６０にガラスを用いた場合には、透光性を有する主面からレーザやイオンビームによる電極のトリミングが可能となり、パッケージ４０に蓋体６０を接合した後に周波数調整を行うことが可能となる。またメタライズ８５を設けなくても良い。

前記メタライズ８５上に設けるロウ材は、蓋体６０とパッケージ４０とを接合するために用いられる接合材である。ロウ材としては、低融点の合金や低融点のガラス等が用いられる。ロウ材は開口部５２の周囲のメタライズ８５上に略矩形状に施される。

支持部材７０は、導電性シリコンなどの導電材、又はエポキシ樹脂等の一定の強度と弾性を有する非導電性の接着剤等から形成される。支持部材７０は、一定の強度を有することにより、圧電振動片２０の支持を確実に行うことができるとともに、一定の弾性を有することによりパッケージ４０外部からの衝撃が、支持部材７０を通じて圧電振動片２０に及ぶことを防止することができる。支持部材７０は圧電振動片２０の固定用腕２３の上下面（両面）に設けられるが、第１の基板４２上に固定される方を第１の支持部材７０ａとし、蓋体６０に固定される方を第２の支持部材７０ｂとする。また第１及び第２の支持部材７０ａ，７０ｂは、圧電振動片２０をパッケージ４０に当接させず、浮かせた状態で支持するため、所定の高さを有するように設けている。

次に、上記構成による圧電振動子の製造方法について以下説明する。
パッケージ４０の第１の基板４２上の圧電振動片２０の固定位置となる２つのマウント電極４６上に第１の支持部材７０ａを所定の高さまで塗布する。このとき第１の支持部材７０ａの塗布は、圧電振動片２０の固定を安定化させるために、多点、線状など塗布面積を広く確保するのが望ましい。

そして第１の支持部材７０ａ上に圧電振動片２０の固定用腕２３を接着し、圧電振動片２０を第１の基板４２の上面と平行を維持したまま第１の支持部材７０ａを硬化温度まで加熱し硬化させて圧電振動片２０を固定する。

第１の支持部材７０ａが固着した後、圧電振動片２０は外部実装用電極４８と電気的に接続されており、圧電振動片２０を図示しない発振回路に接続して発振させることができる。そこでレーザ光やイオンビームなどを圧電振動片２０の重り部に照射して重り部の一部を剥ぎ取ることにより共振周波数の調整を行う。なお前記重り部は励振電極２５，２６を引き回した構成にしても良いが、励振電極２５，２６と分離していても良い。

次に圧電振動片２０の固定用腕２３の上面に第２の支持部材７０ｂを所定の高さまで塗布する。このとき第２の支持部材７０ｂの高さは、第２の基板４４の高さよりもやや高くなるように塗布している。また第１の支持部材７０ａと同様に多点、線状など塗布面積を広くとるのが望ましい。そして第２の支持部材７０ｂを硬化温度まで加熱し硬化させる。これにより第１の支持部材７０ａと第２の支持部材７０ｂは固定用腕２３を挟んで一直線上に並んで固定される。

第２の支持部材７０ｂが硬化した後、蓋体６０とパッケージ４０を接合させる。まず蓋体６０を第２の基板４４のメタライズ８５上にロウ材を介して積層させると、第２の支持部材７０ｂの上面と蓋体６０の下面が当接する。これにより第２の支持部材７０ｂが硬化した後、圧電振動片２０に傾きが生じている場合であっても、蓋体６０をパッケージ４０に搭載する際の第２の支持部材７０ｂと蓋体６０の接触によって、圧電振動片２０の偏りによるバラツキを吸収して圧電振動片２０が平行となるように調整することができる。そして接合温度まで加熱して蓋体６０をパッケージ４０に接合させる。このとき蓋体６０と第２の支持部材７０ｂは、支持部材が蓋体６０に固着することなく、接触状態を維持している。

これにより圧電振動片２０の固定用腕２３は、第１の基板４２上の第１の支持部材７０ａと、蓋体６０の下面の第２の支持部材７０ｂにより上下面（両面）から挟持されて支持されることになる。そしてパッケージ４０は内部を真空状態に維持して、図示しない封止孔を封止することにより圧電振動子１０が形成される。

なお第２の支持部材７０ｂを塗布した後、前記蓋体６０をパッケージ４０に搭載して接合し、第２の支持部材７０ｂを前記蓋体６０に固着させても良い。すなわち第２の支持部材７０ｂを固定用腕２３の上面に塗布した後、第２の基板４４に蓋体６０を封止し、２段階で加熱する。まず第２の支持部材７０ｂの硬化温度まで加熱する。ついで蓋体６０とパッケージ４０が接合温度まで加熱し接合する。これにより第２の支持部材７０ｂの硬化を蓋体６０とパッケージ４０の接合と同時に行うことができ、第２の支持部材７０ｂのみ硬化させる製造工程を省略することができる。

本実施形態では第１の支持部材７０ａに導電性接着剤を、第２の支持部材７０ｂに非導電性接着剤を用い、いずれか一方に導電性接着剤を用いている。なお支持部材の硬化による伸縮率又は膨張率を考慮して、第１及び第２の支持部材をいずれも同質となる導電性接着剤を用いてもよい。

このような第１実施形態の圧電振動子１０によれば、振動腕２１を挟む一対の固定用腕２３を備えた圧電振動片２０のパッケージ４０に対する機械的固定が、固定用腕２３の両面とパッケージ４０の内面との間で行われる。このため、圧電振動片２０を蓋体６０又は第１の基板４２と平行に保持することができ、薄型化が容易となる。また落下衝撃時の圧電振動片２０のブレを抑制し、圧電振動片２０とパッケージ４０の内面とが接触することを防止することができる。同様に蓋体６０とパッケージ４０とが接触することを防止することができる。したがって、圧電振動子２０の小型化を実現しつつ、圧電振動片２０のパッケージ４０に対する実装強度を向上させることができる。

図２は第２実施形態に係る圧電振動子の構成概略を示す図である。同図（１）は蓋体６０を外した平面図を示し、（２）は（１）に蓋体６０を付けたＢ−Ｂ断面図を示し、（３）は（１）の圧電振動片を除いたパッケージの平面図を示し、（４）は第２実施形態の圧電振動片の底面図を示している。

第２実施形態に係る圧電振動子１０Ａは、第１実施形態の圧電振動片１０と同質の材質を採用し、一対の振動腕２０２と、この振動腕２０２を支える基部２０４と、一対の振動腕２０２の間から当該振動腕２０２に沿って平行に延びる固定用腕２０６とを有している。

ここで固定用腕２０６は、基部２０４とくびれ部２２８を介して一対の振動腕２０２の間を長手方向に沿って中心付近まで延設されている。このような形態とすることで、支持部を圧電振動片の長手方向中心付近に置くことができるため、その実装状態を安定させることができ、圧電振動片の実装状態での水平位置を確保しやすくなる。また、基部２０４と固定用腕２０６との間にくびれ部２２８を介在させたことにより、振動漏れ防止の効果を高めることができる。

振動腕２０２には、その断面において対向する面に同電位の電圧が印加されるように励振電極２０８，２１０が形成されている。なお励振電極２０８，２１０は、図２中逆向きの斜線で示すように、対を成す２つの振動腕２０２において互いに対応する面には、異なる極性の電位の電圧が印加されるように配線されている。固定用腕２０６には、励振電極２０８，２１０に対する電力の供給を行うための入出力電極２１６，２１８が形成されており、基部２０４等に形成された引出し電極２１２，２１４を介して励振電極２０８，２１０と電気的に接続されている。また２本の振動腕２０２の端部には、それぞれ重り部２２４，２２６を形成している。重り部２２４，２２６は、振動腕２０２よりも幅広の矩形状に形成している。重り部２２４，２２６を形成することにより、圧電振動片の特性を変化させることなく、振動腕２０２の全長を短くすることができる。

さらに振動腕２０２には、表裏面にそれぞれ２個の長溝２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ，２３０ｄを形成している。長溝２３０の内面の励振電極と、それに対向する側面電極との間に電界を形成することで、電界効率を高めることができる。

パッケージ４０ａは、第１実施形態のパッケージ４０と同様の構成であるが、マウント電極４６ａ及び金属パターン５０ａの位置が異なる。図２（３）に示すようにマウント電極４６ａは、圧電振動片２００の固定用腕２０６の入出力電極２１６，２１８と対向する位置に設けている。金属パターン５０ａについてもマウント電極４６ａから図示しないスルーホールを介して、ＨＯＴ電極として設定された外部実装用電極と電気的に接続するように引き回されている。

その他の構成は 第１実施形態に係る圧電振動子１０と同一であり、その詳細な説明を省略する。上記構成による第２実施形態の圧電振動子１０Ａは、第１実施形態の圧電振動子１０の製造方法と同様に製造することができる。

このような第２実施形態に係る圧電振動子１０Ａによれば、振動腕２０２に挟まれた固定用腕２０６を備えた圧電振動片２００のパッケージ４０ａに対する機械的固定が、固定用腕２０６の両面とパッケージ４０ａの内面との間で行われるため、落下衝撃時の圧電振動片２００のブレを抑制し、圧電振動片２００とパッケージ４０ａの内面とが接触することを防止することができる。同様に蓋体６０とパッケージ４０ａとが接触することを防止することができる。したがって、圧電振動子の小型化を実現しつつ、圧電振動片のパッケージに対する実装強度を向上させることができる。

次に第３実施形態に係る圧電振動子１０Ｂについて説明する。図３は蓋体を除いた第３実施形態に係る圧電振動子の構成を示す図であり、（１）は蓋体６０を除いた平面、（２）は（１）におけるＣ−Ｃ断面をそれぞれ示す図である。また、図４は第３実施形態のパッケージの構成を示す図であり、（１）は蓋体６０を除いた平面、（２）は（１）に蓋体６０を付けたＤ−Ｄ断面、（３）は（１）に蓋体６０を付けたＥ−Ｅ断面、（４）は底面をそれぞれ示す図である。図５は第１の封止孔に金属ボールを載置したときの拡大図である。図６は図４（２）のＦ部の部分拡大図である。
第３実施形態に係る圧電振動子１０Ｂの圧電振動片は第１実施形態と同様の圧電振動片２０であり詳細な説明を省略する。

パッケージ４０ｂは、第１実施形態のパッケージ４０と基本構成は同一であり、以下異なる構成について説明する。
第１の基板４２ｂには、ＧＮＤ電極として設定された外部実装用電極４８の１つに、第１の封止孔８０が形成されている。第１の封止孔８０は第１の基板４２ｂを貫通する孔であり、その口径は、封止に用いる金属ボール９６（ハンダボール）の直径よりも大きく設定されている。第１の封止孔８０の内壁面には、図５に示すように金属被膜（メタライズ）８２が形成されている。第１の封止孔８０の内壁面にメタライズ８２を施すことにより、封止材（例えばハンダ）に対する濡れ性を向上させることができ、密着性、すなわちパッケージ４０ｂの気密信頼性を向上させることができる。なお、第１の封止孔８０における内壁面のメタライズ８２は、第１の基板４２ｂを製造する際、外部実装用電極４８の形成と同時にスクリーン印刷し、一方の主面側からの吸引により内壁面への引込みを行うことで形成することができる。

第２の基板４４ｂには、キャビティを構成するための開口部５２ｂが形成され、側壁となる枠部の上端面には、ロウ材の濡れ性が良い枠状の第１のメタライズ８５が形成されている。さらに第２のメタライズ８１が第１のメタライズ８５を形成した接合領域に長辺部分と、短辺部分にそれぞれ浮島状に形成されている。開口部５２ｂは、圧電振動片２０の形状に合わせて形成されており、基板の長手方向に沿って、幅の広い幅広部９０と、幅の狭い幅狭部９２とを連接させて形成され、幅広部９０に基部２２と固定用腕２３及び振動腕２１の基端側を収容し、幅狭部９２に振動腕２１の先端側を収容可能とされている。このように、開口部５２ｂの幅に差を持たせたために、側壁を構成する枠部には張り出し部９４が形成されることとなる。

本実施形態では、第２の基板４４ｂの枠部における張り出し部９４に、第２の封止孔８４を形成している。第２の封止孔８４は第２の基板４４ｂを貫通する孔であり、その口径は、上述した金属ボール９６の直径よりも小さく設定されており、その形成位置は中心が、第１の基板４２ｂに形成した第１の封止孔８０の中心と一致する位置とすることが望ましく、少なくともその一部を重複させる位置とする。第１の封止孔８０と第２の封止孔８４とをこのような位置関係で形成することで、第１の封止孔８０と第２の封止孔８４を介してキャビティの真空引きを行うことが可能となるからである。

図５に示すように第２の封止孔８４の口径を金属ボール９６の直径よりも小さくすることで、第１の封止孔８０に収容した金属ボール９６を支持することができるようになる。このため、第２の基板４４ｂの厚み分だけ、金属ボール９６とキャビティとの距離を離すことが可能となる。よって、金属ボール９６を溶融させた際に生ずる蒸散粒子がキャビティ内へ浸入することを抑制することができる。また、第２の封止孔８４を第１の封止孔８０に比べて小径とすることで、枠状部材となる第２の基板４４ｂの強度を高めることも可能となる。なお、第１の基板４２ｂと対向する側の面であって、第２の封止孔８４の周囲には、スクリーン印刷等によって形成されたメタライズ８３が形成されている。当該部分にメタライズ８３を形成することで、第１の封止孔８０と第２の封止孔８４との段差部分にメタライズが現れることとなる。よって、当該部分の封止材に対する濡れ性を高めることができる。このため、封止孔による封止面積（距離）を増やすことができ、圧電振動子の気密信頼性を向上させることができる。

第１のメタライズ８５は、前述のように開口部５２ｂの周囲に略矩形状に施されるため、張り出し部９４は第１のメタライズ８５上に設けたロウ材による囲繞領域の内側に位置することとなる。また、開口部５２ｂ及び第２の封止孔８４についてもロウ材による囲繞領域の内側に配置することになる。さらに、第２のメタライズ８１は、ロウ材を施した接合領域の長辺部分と短辺部分にそれぞれ形成されている。ロウ材はそれ自体に微小な厚みを有することとなるため、ロウ材が施されていない張り出し部９４と蓋体６０との間には、微小な隙間が形成されることとなるが、ロウ材の溶融度合い等によってはその隙間のあき具合に誤差が生ずる場合がある。張り出し部９４と蓋体６０との隙間は、第２の封止孔８４を介した真空引きの気道として用いられるため、当該隙間が狭まった場合には真空引きに要する時間が長時間化することとなる。また、蓋体６０と第２の基板４４ｂとの気密信頼性を高めることができる。

このため本実施形態では、図６に示すように蓋体接合時の熱によっては溶融しない第１及び第２のメタライズ８１，８５の厚みによって張り出し部９４と蓋体６０との隙間１００を所定範囲に確保した上でロウ材によって第２の基板４４ｂと蓋体６０とを接合する構成とした。

次に上記構成による第３実施形態の圧電振動子１０Ｂの製造方法について説明する。
第３実施形態に係る圧電振動片１０Ｂは、蓋体６０をパッケージ４０ｂに接合するまでの工程は第１実施形態の圧電振動片１０と同様の方法により行うことにより、圧電振動片２０の固定用腕２３は、第１の基板４２ｂ上の第１の支持部材７０ａと、蓋体６０の下面の第２の支持部材７０ｂにより上下面（両面）から挟持されて支持されることになる。

そしてパッケージ４０ｂに蓋体６０を接合した後、キャビティの真空引きをして第１の封止孔８０を封止材で封止すると、封止材を溶融させた際に生ずる蒸散粒子が、蓋体６０やパッケージ４０ｂにおける枠部（張り出し部）の上端面の蒸散粒子付着領域（図６の斜線部分）に付着することとなる。換言すると、本実施形態の圧電振動子１０Ｂは、蓋体６０と第２の基板４４ｂ上端面に設けた蒸散粒子付着領域に封止材の蒸散粒子を付着させているのである。このため、本実施形態に係る圧電振動子１０Ｂでは、圧電振動片２０を収容するキャビティ内に封止材の蒸散粒子が混入・飛散することが無く、当該蒸散粒子が圧電振動片１０の励振電極等に付着することによる悪影響も無い。

また、上記のような構成の圧電振動子１０Ｂでは、封止孔を第１の封止孔８０と第２の封止孔８４から成る段孔とし、第１の封止孔８０の内壁面と第２の封止孔８４の開口部の周囲とにメタライズ８２，８３を形成したことより、封止材の密着性と封止材の付着距離（面積）を増やすことができた。よって、パッケージの気密信頼性を向上させることができた。

さらに、上記のような構成の圧電振動子１０Ｂでは、第２の封止孔８４の口径を第１の封止孔８０よりも小さくしたため、第２の基板４４ｂの強度を向上させることができ、圧電振動子全体としてもその強度を高めることができる。

このような第３実施形態に係る圧電振動子１０Ｂによれば、振動腕２１を挟む一対の固定用腕２３を備えた圧電振動片２０のパッケージ４０ｂに対する機械的固定が、固定用腕２３の両面とパッケージ４０ｂの内面との間で行われる。このため、圧電振動片２０を蓋体６０又は第１の基板４２ｂと平行に保持することができ、薄型化が容易となる。また圧電振動片２０を収容するキャビティ内に封止材の蒸散粒子が混入・飛散することを防止でき、当該蒸散粒子が圧電振動片１０の励振電極等に付着することによる悪影響も無い。

図７は第４実施形態に係る圧電振動子の構成概略を示す図である。同図（１）は蓋体６０を除いた平面図を示し、（２）は（１）に蓋体６０を付けたＧ−Ｇ断面を示す図である。

第４実施形態に係る圧電振動子１０Ｃは、パッケージ４０ｃの枠体に封止孔を穿孔した振動子である。なお第４実施形態の圧電振動片は第２実施形態と同様の圧電振動片２００であり詳細な説明を省略する。またパッケージ４０ｃは、第３実施形態と基本構成は同一であり、第１及び第２の封止孔８０ｃ，８４ｃ、張り出し部９４ｃ、マウント電極、金属パターンの位置が異なるのみである。

このような第４実施形態に係る圧電振動子１０Ｃによれば、振動腕２０２に挟まれた固定用腕２０６を備えた圧電振動片２００のパッケージ４０ｃに対する機械的固定が、固定用腕２０６の両面とパッケージ４０ｃの内面との間で行われる。このため、圧電振動片２００を蓋体６０又は第１の基板４２ｃと平行に保持することができ、薄型化が容易となる。また圧電振動片２００を収容するキャビティ内に封止材の蒸散粒子が混入・飛散することを防止でき、当該蒸散粒子が圧電振動片２００の励振電極等に付着することによる悪影響も無い。

第１実施形態に係る圧電振動子の構成概略を示す図である。 第２実施形態に係る圧電振動子の構成概略を示す図である。 蓋体を除いた第３実施形態に係る圧電振動子の構成を示す図である。 第３実施形態のパッケージの構成を示す図である。 第１の封止孔に金属ボールを載置したときの拡大図である。 図４（２）のＦ部の部分拡大図である。 第４実施形態に係る圧電振動子の構成概略を示す図である。

符号の説明

１０………圧電振動子、２０、２００………圧電振動片、２１………振動腕、２２………基部、２３………固定用腕、２４………くびれ部、２５，２６………励振電極、２７，２８………入出力電極、２９………引出し電極、４０………パッケージ、４２………第１の基板、４４………第２の基板、４６………マウント電極、４８………外部実装用電極、５０………金属パターン、５２………開口部、６０………蓋体、７０………支持部材、２０２………振動腕、２０４………基部、２０６………固定用腕、２０８，２１０………励振電極、２１２，２１４………引出し電極、２１６，２１８………入出力電極、２２４，２２６………重り部、２２８………くびれ部、２３０………長溝。

Claims (7)

1. 基部と、前記基部から延びる複数の振動腕と、前記基部から前記振動腕を挟んで前記振動腕に沿って平行に延びる一対の固定用腕と、を有し、パッケージ内部に収容される振動片と、
   前記パッケージに接続し、前記固定用腕を支持する第１の支持部材と、
   前記パッケージに積層される蓋体に接続し、前記固定用腕を支持する第２の支持部材と、を備え、
   前記第１及び第２の支持部材は、いずれか一方が導電性接着剤であり、
   前記振動片が、前記第１及び第２の支持部材を介して前記パッケージ及び前記蓋体に挟持されて、支持されていることを特徴とする振動子。
2. 基部と、前記基部から延びる複数の振動腕と、前記振動腕の間の前記基部から前記振動腕に沿って平行に延びる固定用腕と、を有し、パッケージ内部に収容される振動片と、
   前記パッケージに接続し、前記固定用腕を支持する第１の支持部材と、
   前記パッケージに積層される蓋体に接続し、前記固定用腕を指示する第２の支持部材と、を備え、
   前記第１及び第２の支持部材は、いずれか一方が導電性接着剤であり、
   前記振動片が、前記第１及び第２の支持部材を介して前記パッケージ及び前記蓋体に挟持されて、支持されていることを特徴とする圧電振動子。
3. 基部と、前記基部から延びる複数の振動腕と、前記基部から前記振動腕を挟んで前記振動腕に沿って平行に延びる一対の固定用腕と、を有する振動片と、
   封止材よりも大きな口径を有する第１の封止孔を備え、前記振動片をマウントする第１の基板と、
   前記振動片を収容するキャビティを構成する開口部と前記キャビティの枠部であって平面視した際に前記第１の封止孔と重なる位置に設けられた前記封止材よりも小さな口径を有する第２の封止孔とを備え、前記第１の基板に積層される第２の基板と、
   前記枠部の上面に枠状配設され、前記開口部及び前記第２の封止孔を内側に配置するロウ材を介して前記第２の基板に積層される蓋体と、
   前記第１の封止孔内壁面及び前記第１の封止孔と前記第２の封止孔との段差部に固着した封止材と、
   前記固定用腕を上下面から支持する第１及び第２の支持部材と、を備え、
   前記第１及び第２の支持部材は、いずれか一方が導電性接着剤であり、前記振動片が、前記第１及び第２の支持部材を介して前記蓋体と前記第１の基板の互いに対向する内面に挟持されて、支持されていることを特徴とする振動子。
4. 基部と、前記基部から延びる複数の振動腕と、前記振動腕の間の前記基部から前記振動腕に沿って平行に延びる固定用腕と、を有する振動片と、
   封止材よりも大きな口径を有する第１の封止孔を備え、前記振動片をマウントする第１の基板と、
   前記振動片を収容するキャビティを構成する開口部と前記キャビティの枠部であって平面視した際に前記第１の封止孔と重なる位置に設けられた前記封止材よりも小さな口径を有する第２の封止孔とを備え、前記第１の基板に積層される第２の基板と、
   前記枠部の上面に枠状配設され、前記開口部及び前記第２の封止孔を内側に配置するロウ材を介して前記第２の基板に積層される蓋体と、
   前記第１の封止孔内壁面及び前記第１の封止孔と前記第２の封止孔との段差部に固着した封止材と、
   前記固定用腕を上下面から支持する第１及び第２の支持部材と、を備え、
   前記第１及び第２の支持部材は、いずれか一方が導電性接着剤であり、前記振動片が、前記第１及び第２の支持部材を介して前記蓋体と前記第１の基板の互いに対向する内面に挟持されて、支持されていることを特徴とする振動子。
5. 前記第２の支持部材は、上面が硬化した後、前記蓋体に接触させていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１に記載の圧電振動子。
6. パッケージのベース基板に第１の支持部材を塗布して振動片の固定用腕をマウントし、
   前記振動片の共振周波数を調整し、
   前記固定用腕の上面に第２の支持部材を塗布し、
   前記第２の支持部材を硬化させた後、蓋体を前記パッケージに接合し、
   前記振動片が前記第１及び第２の支持部材を介して前記パッケージの互いに対向する内面に挟持されて、支持されていることを特徴とする振動子の製造方法。
7. 前記第２の支持部材を塗布した後、前記蓋体をパッケージに搭載して接合し、前記第２の支持部材を前記蓋体に固着させたことを特徴とする請求項６に記載の振動子の製造方法。

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