JP7247694B2 - 振動デバイス、発振器、振動モジュール、電子機器および移動体 - Google Patents

振動デバイス、発振器、振動モジュール、電子機器および移動体 Download PDF

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Description

本発明は、振動デバイス、発振器、振動モジュール、電子機器および移動体に関するものである。
特許文献１や特許文献２には、凹部を有する蓋体と、凹部の開口を塞いで蓋体に接合されているベース基板と、凹部に収納され、ベース基板に固定されている振動素子と、を有する振動デバイスが記載されている。
特開２０１１－８７０７５号公報 特開平４－２８４００６号公報
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載されている振動デバイスにおいて、蓋体をガラスやシリコンのような機械的強度が十分に高くない材料で構成する場合、蓋体に形成されている凹部の側面と底面との間の形状によっては、当該部分に応力が集中してクラック等が発生し、振動デバイスの特性が劣化するおそれがあった。
本適用例に係る振動デバイスは、半導体材料またはガラス材料により構成され、第１主面に開口している凹部を有する第１基板と、
前記第１主面に接合され、前記凹部の開口を塞ぐ第２基板と、
前記凹部に収納される振動素子と、を備え、
前記凹部の内面は、側面、底面および前記側面と前記底面とを接続している接続面を有し、
前記接続面は、曲面であり、
前記接続面の前記第１基板の厚さ方向である第１方向の長さをＬ１とし、前記第１方向に直交する第２方向の長さをＬ２としたとき、
Ｌ１＜Ｌ２であることを特徴とする。
本適用例に係る振動デバイスでは、前記凹部の前記第１方向の深さをＬ３としたとき、
０．０２＜Ｌ１／Ｌ３＜０．２であることが好ましい。
本適用例に係る振動デバイスでは、前記凹部は、平面視で矩形であり、
前記凹部の内面は、４つの前記側面を有し、
前記側面と前記接続面との境界は、前記側面の両端部よりも中央部が前記底面側に位置していることが好ましい。
本適用例に係る振動デバイスでは、前記側面と前記接続面との境界は、前記振動素子よりも前記底面側に位置していることが好ましい。
本適用例に係る振動デバイスでは、前記第１基板は、前記第１主面と表裏関係にある第２主面と、前記第１主面と前記第２主面とを接続する外周面と、前記第２主面と前記外周面との間に位置し、前記第２主面および前記外周面に対して傾斜している傾斜面と、を有することを特徴とする振動デバイス。
本適用例に係る振動デバイスでは、前記接続面の前記側面側の第１端部における曲率半径は、１μｍ以上、且つ１０μｍ以下であり、
前記接続面の前記底面側の第２端部における曲率半径は、２×１０５μｍ以上、且つ３×１０５μｍ以下であり、
前記第１端部と前記第２端部との間は、連続的な曲面であることが好ましい。
本適用例に係る振動デバイスでは、前記凹部は、ドライエッチングにより形成されたエッチング凹部であり、
前記側面は、前記ドライエッチングにより形成された複数のスキャロップを有し、
前記第１端部における前記接続面の曲率半径は、前記スキャロップの曲率半径よりも大きいことが好ましい。
本適用例に係る発振器は、上述の振動デバイスと、
前記振動素子と電気的に接続され、前記振動素子を発振させる発振回路と、を有することを特徴とする。
本適用例に係る振動モジュールは、上述の振動デバイスと、
前記振動デバイスが搭載されているモジュール部品と、
前記振動デバイスを覆うモールド材と、を有することを特徴とする。
本適用例に係る電子機器は、上述の発振器と、
前記発振器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、を備えていることを特徴とする。
本適用例に係る移動体は、上述の発振器と、
前記発振器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、を備えていることを特徴とする。
第１実施形態に係る振動デバイスを示す斜視図である。 図１中のＡ－Ａ線断面図である。 図１中のＢ－Ｂ線断面図である。 図１の振動デバイスが有する振動素子を示す平面図である。 図４中のＣ－Ｃ線断面図である。 図４中のＤ－Ｄ線断面図である。 図１の振動デバイスが有するリッドを示す拡大断面図である。 第２実施形態に係る発振器を示す断面図である。 第３実施形態に係る振動モジュールを示す断面図である。 第４実施形態に係るパーソナルコンピューターを示す斜視図である。 第５実施形態に係る携帯電話機を示す斜視図である。 第６実施形態に係るデジタルスチールカメラを示す斜視図である。 第７実施形態に係る自動車を示す斜視図である。
以下、本適用例に係る振動デバイス、発振器、振動モジュール、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、第１実施形態に係る振動デバイスを示す斜視図である。図２は、図１中のＡ－Ａ線断面図である。図３は、図１中のＢ－Ｂ線断面図である。図４は、図１の振動デバイスが有する振動素子を示す平面図である。図５は、図４中のＣ－Ｃ線断面図である。図６は、図４中のＤ－Ｄ線断面図である。図７は、図１の振動デバイスが有するリッドを示す拡大断面図である。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、各軸の矢印先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｚ軸方向プラス側を「上」とも言い、マイナス側を「下」とも言う。また、Ｚ軸方向からの平面視を単に「平面視」とも言う。
図１に示すように、振動デバイス１は、振動素子５と、振動素子５を収納するパッケージ２と、を有する。また、図２および図３に示すように、パッケージ２は、第１基板として振動素子５を収納する凹部３５を有する箱状のリッド３と、第２基板として凹部３５の開口を塞いでリッド３と接合された板状のベース４と、を有する。そして、凹部３５の開口がベース４で塞がれることにより、振動素子５を収納する収納空間Ｓが形成される。収納空間Ｓは、気密であり、減圧状態、好ましくはより真空に近い状態となっている。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た雰囲気であってもよく、減圧状態でなく大気圧状態または加圧状態となっていてもよい。
ベース４は、絶縁性を有する基板４０と、基板４０に配置された電極４３と、を有する。さらに、基板４０は、ベース基板４１と、ベース基板４１の表面に配置された絶縁膜４２と、を有する。ベース基板４１は、平面視形状が矩形の板状であり、互いに表裏関係にある下面４１１および上面４１２を有する。また、ベース基板４１は、その上面４１２と下面４１１とを貫通する２つの貫通孔４１５、４１６を有する。
ベース基板４１の構成材料は、半導体材料である。半導体材料としては、特に限定されず、例えば、シリコン、ゲルマニウムや、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体材料を用いることができる。ベース基板４１の構成材料として半導体材料を用いることにより、振動デバイス１を半導体プロセスによって形成することができるため、振動デバイス１を精度よく製造することができると共に、その小型化を図ることができる。また、ベース４に、例えば、発振回路等の半導体回路を形成することができ、ベース４を有効活用することができる。特に、本実施形態では、ベース基板４１の構成材料として、シリコンを用いている。これにより、入手し易く、安価なベース基板４１となる。
ただし、ベース基板４１の構成材料としては、半導体材料に限定されず、例えば、各種セラミックス材料、各種ガラス材料等を用いることができる。セラミックス材料やガラス材料を用いた場合、ベース基板４１自体が絶縁性を有するため、絶縁膜４２を省略することができる。
また、ベース基板４１の表面には絶縁膜４２が配置されている。ただし、絶縁膜４２は、上面４１２の外縁部すなわちリッド３との接合部には配置されていない。そのため、上面４１２の外縁部は、絶縁膜４２から露出している。絶縁膜４２は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）から構成されている。また、絶縁膜４２の形成方法としては、特に限定されず、例えば、ベース基板４１の表面を熱酸化することにより形成してもよいし、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いたプラズマＣＶＤにより形成してもよい。ただし、絶縁膜４２としては、特に限定されず、例えば、ポリイミド等の絶縁性の樹脂材料から構成されていてもよいし、異種材料が積層した複合体で構成されていてもよい。
また、絶縁膜４２上には電極４３が配置されている。電極４３は、互いに離間して配置された第１配線４４および第２配線４５を有する。第１配線４４は、基板４０の上面に配置され、収納空間Ｓ内に臨む内部端子４４１と、基板４０の下面に配置され、パッケージ２の外部に臨む外部端子４４２と、貫通孔４１５内に配置され、内部端子４４１と外部端子４４２とを電気的に接続する貫通電極４４３と、を有する。
同様に、第２配線４５は、基板４０の上面に配置され、収納空間Ｓ内に臨む内部端子４５１と、基板４０の下面に配置され、パッケージ２の外部に臨む外部端子４５２と、貫通孔４１６内に配置され、内部端子４５１と外部端子４５２とを電気的に接続する貫通電極４５３と、を有する。
また、電極４３は、基板４０の下面に配置された２つのダミー端子４６１、４６２を有する。ダミー端子４６１、４６２は、電気的な役割を担っておらず、例えば、パッケージ２と対象物との接合強度を高めるために設けられている。ただし、ダミー端子４６１、４６２の役割としては、これに限定されない。
リッド３は、下面３１（第１主面）と、下面３１と表裏関係にある上面３２（第２主面）と、下面３１と上面３２とを接続する外周面３３と、上面３２と外周面３３との間に位置し、上面３２および外周面３３に対して傾斜している傾斜面３４と、を有する。言い換えると、上面３２と外周面３３の間の角部が面取りされている。これにより、当該部分への応力集中が抑制され、リッド３の機械的強度が高まる。なお、本実施形態では、傾斜面３４が平坦面で構成されているが、これに限定されず、曲面で構成されていてもよい。また、本実施形態では、上面３２の全周にわたって傾斜面３４が形成されているが、これに限定されず、上面３２の外周の一部にだけ傾斜面３４が形成されていてもよい。また、傾斜面３４は、省略してもよい。
また、リッド３は、その下面３１に開口する有底の凹部３５を有する箱状をなす。このようなリッド３の構成材料は、半導体材料である。半導体材料としては、特に限定されず、例えば、シリコン、ゲルマニウムや、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体材料を用いることができる。リッド３の構成材料として半導体材料を用いることにより、振動デバイス１を半導体プロセスによって形成することができるため、振動デバイス１を精度よく製造することができると共に、その小型化を図ることができる。特に、本実施形態では、リッド３の構成材料としてシリコンを用いている。これにより、入手し易く、安価なリッド３となる。また、ベース基板４１とリッド３の材料を揃えることができ、これらの熱膨張係数差を実質的にゼロとすることができる。そのため、熱膨張に起因する熱応力の発生が抑えられ、優れた振動特性を有する振動デバイス１となる。
ただし、リッド３の構成材料としては、半導体材料に限定されず、各種ガラス材料を用いることもできる。リッド３の構成材料として、光透過性を有するガラス材料を用いると、振動デバイス１の製造後に、リッド３を介して振動素子５にレーザーを照射して励振電極５２２の一部を除去し、振動素子５の周波数調整を行うことができる。
このようなリッド３は、その下面３１において接合部材６を介してベース基板４１の上面４１２と直接接合されている。本実施形態では、直接接合の中でも金属同士の拡散を利用した拡散接合を用いてリッド３とベース基板４１とが接合されている。具体的には、リッド３の下面３１に金属膜を設けると共に、ベース基板４１の上面４１２に金属膜を設け、これら金属膜同士を拡散接合することにより接合部材６が形成され、この接合部材６を介してリッド３とベース基板４１とが接合されている。ただし、接合方法としては、これに限定されず、例えば、リッド３の下面３１とベース基板４１の上面４１２とにアルゴンガス等の不活性ガスを照射して、これらの面を活性し、下面３１と上面４１２とを直接接合してもよい。また、樹脂接着剤、低融点ガラス等の各種接合部材を用いて接合してもよい。
図４に示すように、振動素子５は、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。ＡＴカット水晶基板は、三次の周波数温度特性を有しており、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の下面に配置された励振電極５２１と、上面に振動基板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、上面および下面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、２つの振動腕が面内方向に音叉振動する音叉型の振動素子であってもよい。すなわち、振動基板５１は、ＡＴカット水晶基板に限定されず、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カット水晶基板等であってもよい。また、本実施形態では、振動基板５１が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。更にまた、振動素子５は、圧電駆動型の振動素子に限らず、静電気力を用いた静電駆動型の振動素子であってもよい。
このような振動素子５は、図２、図３および図４に示すように、導電性の接合部材Ｂ１、Ｂ２によってベース４の上面に固定されている。また、接合部材Ｂ１は、ベース４が有する内部端子４４１と振動素子５が有する端子５２３とを電気的に接続し、接合部材Ｂ２は、ベース４が有する内部端子４５１と振動素子５が有する端子５２４とを電気的に接続している。
接合部材Ｂ１、Ｂ２としては、導電性と接合性とを兼ね備えていれば、特に限定されず、例えば、金バンプ、銀バンプ、銅バンプ、はんだバンプ等の各種金属バンプ、ポリイミド系、エポキシ系、シリコーン系、アクリル系の各種接着剤に銀フィラー等の導電性フィラーを分散させた導電性接着剤等を用いることができる。接合部材Ｂ１、Ｂ２として前者の金属バンプを用いると、接合部材Ｂ１、Ｂ２からのガスの発生を抑制でき、収納空間Ｓの環境変化、特に圧力の上昇を効果的に抑制することができる。一方、接合部材Ｂ１、Ｂ２として後者の導電性接着剤を用いると、接合部材Ｂ１、Ｂ２が金属バンプに比べて柔らかくなり、振動素子５に応力が伝わり難くなる。
以上、振動デバイス１の全体構成について簡単に説明した。次に、振動デバイス１の特徴の１つである凹部３５の構成について詳細に説明する。図４に示すように、凹部３５は、平面視で矩形であり、特に本実施形態では、Ｘ軸方向を長手とする長方形である。そのため、図５および図６に示すように、凹部３５の内面は、４つの側面３５１と、底面３５２と、を有する。そして、凹部３５の内面は、さらに、各側面３５１と底面３５２との間に位置し、これらを接続する接続面３５３を有する。接続面３５３は、断面視で、湾曲凹面からなる曲面である。このように、側面３５１と底面３５２との間に曲面からなる接続面３５３を配置することにより、側面３５１と底面３５２との間に角が形成されず、当該部分への応力集中が低減される。したがって、本実施形態のように、機械的強度がそれほど高くないシリコンによってリッド３を構成しても、十分に高い機械的強度を有する振動デバイス１となる。また、応力集中によるクラックが発生し、振動素子５を収納する収納空間Ｓの気密性が破壊され、振動素子５の周波数等が変動することを抑制できる。
また、側面３５１と接続面３５３との境界Ｑは、振動素子５よりも上側すなわち底面３５２側に位置している。接続面３５３が形成されている部分では、接続面３５３が傾斜している分、収納空間ＳのＸ軸方向の幅およびＹ軸方向の幅が小さくなってしまう。そのため、接続面３５３を振動素子５よりも上側に配置することにより、振動素子５の配置スペースが小さくなるのを抑制することができ、振動素子５を、リッド３との間に十分なクリアランスを持ってベース４に配置することができる。ただし、これに限定されず、例えば、境界Ｑは、振動素子５よりも下側に位置していてもよい。
また、接続面３５３は、リッド３の厚さ方向であるＺ軸方向の長さをＬ１とし、Ｚ軸方向に直交する方向である方向すなわち図５であればＸ軸方向、図６であればＹ軸方向の長さをＬ２としたとき、Ｌ２＞Ｌ１である。これにより、例えば、Ｌ２＝Ｌ１である場合と比べて、応力の分散効率が高まり、リッド３の破損を効果的に抑制することができる。また、Ｌ２＜Ｌ１の場合と比べて、接続面３５３の高さが抑えられるため、リッド３の小型化を図ることができる。
なお、図５および図６に示すように、本実施形態では、接続面３５３は、その全周においてＬ２＞Ｌ１となっているが、少なくとも一部がＬ２＞Ｌ１となっていればよい。また、図５と図６とでＬ２やＬ１の大きさが異なっていてもよい。この場合は、図５に示すＬ２、Ｌ１がＬ２＞Ｌ１であり、図６に示すＬ２、Ｌ１がＬ２＞Ｌ１であればよい。
また、凹部３５の深さをＬ３としたとき、０．０２＜Ｌ１／Ｌ３＜０．２である。このように、０．０２＜Ｌ１／Ｌ３とすることにより、上述した応力分散効果を十分に発揮することができる。一方、Ｌ１／Ｌ３＜０．２とすることにより、パッケージ２の大型化を効果的に抑制することができる。なお、０．０５＜Ｌ１／Ｌ３＜０．１５であるのがより好ましく、０．０７＜Ｌ１／Ｌ３＜０．１２であるのがさらに好ましい。これにより、上述の効果をより顕著に発揮することができる。ただし、Ｌ１とＬ３との関係は、特に限定されない。
また、接続面３５３の側面３５１側の第１端部Ｐ１における曲率半径ｒ１と、底面３５２側の第２端部Ｐ２における曲率半径ｒ２と、中央部Ｐ３における曲率半径ｒ３と、を比較すると、ｒ３＜ｒ１＜ｒ２である。また、第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２とは、連続した曲面で接続されており、第１端部Ｐ１から中央部Ｐ３に向けて曲率半径が漸増し、同じく、第２端部Ｐ２から中央部Ｐ３に向けて曲率半径が漸増している。このように、第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２とで曲率半径を異ならせることにより、前述した応力分散効果をより顕著に発揮することができる。また、中央部Ｐ３の曲率半径ｒ３を、第１、第２端部Ｐ１、Ｐ２の曲率半径ｒ１、ｒ２よりも小さくすることにより、収納空間Ｓへの接続面３５３の張り出しを抑制することができ、収納空間Ｓの減少を抑制することができる。
なお、第１端部Ｐ１の曲率半径ｒ１としては、特に限定されないが、例えば、１μｍ以上、且つ１０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以上、且つ８μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以上、且つ７μｍ以下であることがさらに好ましい。曲率半径ｒ１をこのような範囲とすることにより、接続面３５３と側面３５１とをより滑らかに接続することができる。そのため、接続面３５３と側面３５１との境界部への応力の集中を効果的に抑制することができる。一方、第２端部Ｐ２の曲率半径ｒ２としては、特に限定されないが、例えば、２×１０５μｍ以上、且つ３×１０５μｍ以下であることが好ましく、２．２×１０５μｍ以上、且つ２．８×１０５μｍ以下であることがより好ましく、２．４×１０５μｍ以上、且つ２．６×１０５μｍ以下であることがさらに好ましい。曲率半径ｒ２をこのような範囲とすることにより、接続面３５３と底面３５２とをより滑らかに接続することができる。そのため、接続面３５３と底面３５２との境界部への応力の集中を効果的に抑制することができる。
また、接続面３５３のＺ軸方向の長さＬ１としては、特に限定されないが、例えば、６個分のスキャロップＳＣの高さ以上、１４個分のスキャロップＳＣの高さ以下であることが好ましい。すなわち、１つのスキャロップＳＣの幅をＷとしたとき、６≦Ｌ１／Ｗ≦１４であることが好ましい。これにより、接続面３５３の長さＬ１が適度なものとなり、リッド３の大型化を抑制しつつ、前述した応力分散効果を効果的に発揮することができる。ここで、少なくとも２つ以上のスキャロップＳＣの幅の平均値を幅Ｗとしてもよいし、最も大きいスキャロップＳＣの幅を幅Ｗとしてもよいし、最も小さいスキャロップＳＣの幅を幅Ｗとしてもよい。
また、側面３５１と接続面３５３との境界Ｑは、側面３５１の両端部よりも中央部が底面３５２側に位置している。言い換えると、側面３５１の両端部での境界Ｑと底面３５２との離間距離Ｄ１は、側面３５１の中央部での境界Ｑと底面３５２との離間距離Ｄ２よりも大きい。つまり、Ｄ１＞Ｄ２である。このように、境界Ｑの底面３５２からの距離を側面３５１の端部と中央部とで異ならせることにより、前述した応力分散効果を効果的に発揮することができ、より機械的強度の高い振動デバイス１となる。特に、本実施形態では、境界Ｑが底面３５２側に凸となるように湾曲している。これにより、上述した効果をより顕著に発揮することができる。ただし、これに限定されず、Ｄ１≦Ｄ２であってもよい。
ここで、凹部３５は、ドライエッチングの一種である「ボッシュ・プロセス」により形成されたエッチング凹部である。ボッシュ・プロセスは、エッチング用ガスであるＳＦ６と、側壁保護膜形成用ガスであるＣ４Ｆ８とを交互に供給することにより、高アスペクト比でシリコンに孔を掘り進める技術であり、その製造上、図７に示すように、側面３５１には「スキャロップＳＣ」と呼ばれる複数の微小な凹部がＺ軸方向に連続して形成される。スキャロップＳＣの内周面は、曲面であり、この曲率半径ｒ４よりも第１端部Ｐ１の曲率半径ｒ１の方が大きい。すなわち、ｒ４＜ｒ１である。これにより、接続面３５３を十分に緩やかな曲面とすることができ、前述した応力分散効果を効果的に発揮することができる。ただし、これに限定されず、ｒ４≧ｒ１であってもよい。
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、前述したように、半導体材料またはガラス材料により構成され、第１主面である下面３１に開口している凹部３５を有する第１基板としてのリッド３と、リッド３の下面３１に接合され、凹部３５の開口を塞ぐ第２基板としてのベース４と、凹部３５に収納される振動素子５と、を備えている。また、凹部３５の内面は、側面３５１、底面３５２および側面３５１と底面３５２とを接続している接続面３５３を有する。そして、接続面３５３は、曲面であり、接続面３５３のリッド３の厚さ方向である第１方向としてのＺ軸方向の長さをＬ１とし、Ｚ軸方向に直交する第２方向としてのＸ－Ｙ面内方向の長さをＬ２としたとき、Ｌ１＜Ｌ２である。このように、側面３５１と底面３５２との間に曲面からなる接続面３５３を配置することにより、側面３５１と底面３５２との間に角が形成されず、当該部分への応力集中が低減される。したがって、本実施形態のように、機械的強度がそれほど高くないシリコンによってリッド３を構成しても、十分に高い機械的強度を有する振動デバイス１となる。
また、前述したように、凹部３５のＺ軸方向の深さをＬ３としたとき、０．０２＜Ｌ１／Ｌ３＜０．２である。このように、０．０２＜Ｌ１／Ｌ３とすることにより、上述した応力分散効果を十分に発揮することができる。一方、Ｌ１／Ｌ３＜０．２とすることにより、パッケージ２の大型化を効果的に抑制することができる。
また、前述したように、凹部３５は、平面視で矩形であり、凹部３５の内面は、４つの側面３５１を有する。そして、側面３５１と接続面３５３との境界Ｑは、側面３５１の両端部よりも中央部が底面３５２側に位置している。このように、境界Ｑの底面３５２からの距離を側面３５１の端部と中央部とで異ならせることにより、前述した応力分散効果を効果的に発揮することができ、より機械的強度の高い振動デバイス１となる。特に、本実施形態では、境界Ｑが底面３５２側に凸となるように湾曲している。これにより、上述した効果をより顕著に発揮することができる。
また、前述したように、側面３５１と接続面３５３との境界Ｑは、振動素子５よりも底面３５２側に位置している。これにより、振動素子５の配置スペースが小さくなるのを抑制することができ、振動素子５を、リッド３との間に十分なクリアランスを持ってベース４に配置することができる。
また、前述したように、リッド３は、下面３１と表裏関係にある第２主面としての上面３２と、下面３１と上面３２とを接続する外周面３３と、上面３２と外周面３３との間に位置し、上面３２および外周面３３に対して傾斜している傾斜面３４と、を有する。言い換えると、上面３２と外周面３３の間の角部が面取りされている。これにより、当該部分への応力集中が抑制され、リッド３の機械的強度が高まる。
また、前述したように、接続面３５３の側面３５１側の第１端部Ｐ１における曲率半径ｒ１は、１μｍ以上、且つ１０μｍ以下であり、接続面３５３の底面３５２側の第２端部Ｐ２における曲率半径ｒ２は、２×１０５μｍ以上、且つ３×１０５μｍ以下である。また、第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間は、連続的な曲面である。これにより、接続面３５３によって、側面３５１と底面３５２とをより滑らかに接続することができる。そのため、接続面３５３への応力集中はもちろんのこと、接続面３５３と側面３５１との境界部や接続面３５３と底面３５２との境界部への応力集中についても効果的に抑制することができる。
また、前述したように、凹部３５は、ドライエッチングにより形成されたエッチング凹部であり、側面３５１は、ドライエッチングにより形成された複数のスキャロップＳＣを有する。そして、第１端部Ｐ１における接続面３５３の曲率半径ｒ１は、スキャロップＳＣの曲率半径ｒ４よりも大きい。つまり、ｒ４＜ｒ１である。これにより、接続面３５３を十分に緩やかな曲面とすることができ、前述した応力分散効果を効果的に発揮することができる。
＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態に係る発振器を示す断面図である。なお、図８は、図２に相当する断面図である。
本実施形態に係る発振器１０は、ベース４に発振回路４８が形成されていること以外は、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８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８に示す発振器１０は、ベース４に形成され、振動素子５と電気的に接続された発振回路４８を有する。本実施形態では、ベース基板４１の下面４１１が能動面となっている。また、ベース基板４１の下面４１１には、絶縁層４９１と配線層４９２とが積層した積層体４９が設けられ、この配線層４９２を介して下面４１１に形成された複数の図示しない回路要素が電気的に接続され、発振回路４８が構成されている。このように、ベース４に発振回路４８を形成することにより、ベース４のスペースを有効活用することができる。
このように、発振器１０は、振動デバイス１と、振動素子５と電気的に接続され、振動素子５を発振させる発振回路４８と、を有する。そのため、発振器１０は、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、本実施形態では、ベース基板４１の下面４１１が能動面となっているが、これに限定されず、ベース基板４１の上面４１２が能動面となっていてもよい。ベース基板４１の上面４１２を能動面とすることで、振動素子５と発振回路４８との電気的な接続をより低インピーダンスにすることが可能となり、発振器のより安定した発振が可能となる。また、発振回路４８は、ベース４と別体で形成されていてもよい。この場合、発振回路４８は、収納空間Ｓ内に配置されていてもよいし、収納空間Ｓ外に配置されていてもよい。
＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態に係る振動モジュールを示す断面図である。
図９に示す振動モジュール１０００は、支持基板１０１０と、支持基板１０１０に搭載された回路基板１０２０と、回路基板１０２０に搭載された振動デバイス１と、回路基板１０２０および振動デバイス１をモールドするモールド材Ｍと、を有する。
支持基板１０１０は、例えば、インターポーザー基板である。支持基板１０１０の上面には複数の接続端子１０１１が配置され、下面には複数の実装端子１０１２が配置されている。また、支持基板１０１０内には図示しない内部配線が配置され、この内部配線を介して、各接続端子１０１１が、対応する実装端子１０１２と電気的に接続されている。このような支持基板１０１０としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。
また、回路基板１０２０は、ダイアタッチ材を介して支持基板１０１０の上面に接合されている。回路基板１０２０には、振動デバイス１が有する振動素子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１０２３が形成されており、その上面に発振回路１０２３と電気的に接続された複数の端子１０２２が配置されている。そして、一部の端子１０２２は、ボンディングワイヤーＢＷを介して接続端子１０１１と電気的に接続されており、一部の端子１０２２は、例えば、導電性の接合部材Ｂ３を介して振動デバイス１と電気的に接続されている。
モールド材Ｍは、回路基板１０２０および振動デバイス１をモールドし、水分、埃、衝撃等から保護している。モールド材Ｍとしては、特に限定されないが、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができ、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。
このように、振動モジュール１０００は、振動デバイス１と、振動デバイス１が搭載されているモジュール部品としての回路基板１０２０と、振動デバイス１を覆うモールド材Ｍと、を有する。そのため、振動モジュール１０００は、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、優れた信頼性を発揮することができる。特に、前述したように、振動デバイス１では、リッド３の凹部３５に接続面３５３を形成すると共に、リッド３の外周に傾斜面３４を形成し、応力を効果的に分散できる構成となっている。そのため、モールド中に加わる応力による振動デバイス１の破損を効果的に抑制することができる。
＜第４実施形態＞
図１０は、第４実施形態に係るパーソナルコンピューターを示す斜視図である。
図１０に示す電子機器としての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、発振器１０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１１１０を備えている。演算処理回路１１１０は、発振器１０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、発振器１０と、発振器１０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１１１０と、を備える。そのため、前述した発振器１０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５実施形態＞
図１１は、第５実施形態に係る携帯電話機を示す斜視図である。
図１１に示す電子機器としての携帯電話機１２００は、図示しないアンテナ、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、発振器１０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１２１０を備えている。演算処理回路１２１０は、発振器１０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、発振器１０と、発振器１０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１２１０と、を備える。そのため、前述した発振器１０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１２は、第６実施形態に係るデジタルスチールカメラを示す斜視図である。
図１２に示すデジタルスチールカメラ１３００は、ボディ１３０２を有し、ボディ１３０２の背面にはＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う表示部１３１０が設けられている。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１０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１３１２を備えている。演算処理回路１３１２は、発振器１０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、発振器１０と、発振器１０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１３１２と、を備える。そのため、前述した発振器１０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、本適用例の電子機器は、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７実施形態＞
図１３は、第７実施形態に係る自動車を示す斜視図である。
図１３に示す自動車１５００には、発振器１０と、発振器１０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１５１０が内蔵されている。そのような発振器１０と演算処理回路１５１０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、発振器１０と、発振器１０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１５１０と、を備える。そのため、前述した発振器１０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、本適用例の振動デバイス、発振器、振動モジュール、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、本適用例は、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、本適用例に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本適用例は、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…発振器、２…パッケージ、３…リッド、３１…下面、３２…上面、３３…外周面、３４…傾斜面、３５…凹部、３５１…側面、３５２…底面、３５３…接続面、４…ベース、４０…基板、４１…ベース基板、４１１…下面、４１２…上面、４１５、４１６…貫通孔、４２…絶縁膜、４３…電極、４４…第１配線、４４１…内部端子、４４２…外部端子、４４３…貫通電極、４５…第２配線、４５１…内部端子、４５２…外部端子、４５３…貫通電極、４６１…ダミー端子、４６２…ダミー端子、４８…発振回路、４９…積層体、４９１…絶縁層、４９２…配線層、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、６…接合部材、１０００…振動モジュール、１０１０…支持基板、１０１１…接続端子、１０１２…実装端子、１０２０…回路基板、１０２２…端子、１０２３…発振回路、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、１１１０…演算処理回路、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１２１０…演算処理回路、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、１３１２…演算処理回路、１５００…自動車、１５１０…演算処理回路、Ｂ１…接合部材、Ｂ２…接合部材、Ｂ３…接合部材、ＢＷ…ボンディングワイヤー、Ｄ１…離間距離、Ｄ２…離間距離、Ｌ１、Ｌ２…長さ、Ｌ３…深さ、Ｍ…モールド材、Ｐ１…第１端部、Ｐ２…第２端部、Ｐ３…中央部、Ｑ…境界、Ｓ…収納空間、ＳＣ…スキャロップ

Claims (11)

  1. 半導体材料またはガラス材料により構成され、第１主面に開口している凹部を有する第１基板と、
    前記第１主面に接合され、前記凹部の開口を塞ぐ第２基板と、
    前記凹部に収納される振動素子と、を備え、
    前記凹部の内面は、側面、底面および前記側面と前記底面とを接続している接続面を有し、
    前記接続面は、曲面であり、
    前記接続面の前記第１基板の厚さ方向である第１方向の長さをＬ１とし、前記第１方向に直交する第２方向の長さをＬ２としたとき、
    Ｌ１＜Ｌ２であることを特徴とする振動デバイス。
  2. 前記凹部の前記第１方向の深さをＬ３としたとき、
    ０．０２＜Ｌ１／Ｌ３＜０．２である請求項１に記載の振動デバイス。
  3. 前記凹部は、平面視で矩形であり、
    前記凹部の内面は、４つの前記側面を有し、
    前記側面と前記接続面との境界は、前記側面の両端部よりも中央部が前記底面側に位置している請求項１または２に記載の振動デバイス。
  4. 前記側面と前記接続面との境界は、前記振動素子よりも前記底面側に位置している請求項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基板は、前記第１主面と表裏関係にある第２主面と、前記第１主面と前記第２主面とを接続する外周面と、前記第２主面と前記外周面との間に位置し、前記第２主面および前記外周面に対して傾斜している傾斜面と、を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動デバイス。
  6. 前記接続面の前記側面側の第１端部における曲率半径は、１μｍ以上、且つ１０μｍ以下であり、
    前記接続面の前記底面側の第２端部における曲率半径は、２×１０５μｍ以上、且つ３×１０５μｍ以下であり、
    前記第１端部と前記第２端部との間は、連続的な曲面である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動デバイス。
  7. 前記凹部は、ドライエッチングにより形成されたエッチング凹部であり、
    前記側面は、前記ドライエッチングにより形成された複数のスキャロップを有し、
    前記第１端部における前記接続面の曲率半径は、前記スキャロップの曲率半径よりも大きい請求項６に記載の振動デバイス。
  8. 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と、
    前記振動素子と電気的に接続され、前記振動素子を発振させる発振回路と、を有することを特徴とする発振器。
  9. 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と、
    前記振動デバイスが搭載されているモジュール部品と、
    前記振動デバイスを覆うモールド材と、を有することを特徴とする振動モジュール。
  10. 請求項８に記載の発振器と、
    前記発振器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、を備えていることを特徴とする電子機器。
  11. 請求項８に記載の発振器と、
    前記発振器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、を備えていることを特徴とする移動体。
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