特開 2024-153236 振動デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024153236

(43)【公開日】2024-10-29

(54)【発明の名称】振動デバイス

(51)【国際特許分類】

   H03B 5/32 20060101AFI20241022BHJP

【ＦＩ】

H03B5/32 H

H03B5/32 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023066999

(22)【出願日】2023-04-17

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】近藤 学

【テーマコード（参考）】

5J079

【Ｆターム（参考）】

5J079AA03

5J079BA02

5J079BA43

5J079FA01

5J079HA03

5J079HA05

5J079HA09

5J079HA16

5J079HA23

5J079HA25

5J079HA28

5J079HA30

(57)【要約】

【課題】断熱性を高め周波数安定性に優れた振動デバイスを提供する。
【解決手段】振動デバイス１は、振動素子４１を収容している容器３０と、容器３０が搭載されるベース基板１０と、を備え、ベース基板１０は、平面視で、容器３０と重なり、容器３０との間に空間２４を形成する凹部２３と、平面視で、容器３０と重なり、第１接着剤６０を介して容器３０と接合される第１接合部１７と、平面視で、凹部２３とともに第１接合部１７を挟むように設けられた第１配線パターン１８と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動素子を収容している容器と、
前記容器が搭載されるベース基板と、を備え、
前記ベース基板は、
平面視で、前記容器と重なり、前記容器との間に空間を形成する凹部と、
平面視で、前記容器と重なり、第１接着剤を介して前記容器と接合される第１接合部と、
平面視で、前記凹部とともに前記第１接合部を挟むように設けられた第１配線パターンと、を含む、
振動デバイス。

【請求項2】

平面視において、前記容器は、前記第１接着剤を介して前記第１接合部に接合されたコーナー部を有する矩形であり、
前記第１配線パターンは、前記コーナー部に対応して設けられたＬ字形状のパターンを含む、
請求項１に記載の振動デバイス。

【請求項3】

前記容器は、前記第１接合部に形成されたバンプ部材と、前記バンプ部材に塗布された前記第１接着剤と、を介して前記第１接合部に接合されている、
請求項１又は請求項２に記載の振動デバイス。

【請求項4】

前記容器に電気的に接続される集積回路を含み、
前記ベース基板は、前記集積回路が搭載される底面と、前記底面に形成されて平面視で前記集積回路と重なる収容空間と、を含み、
前記容器は、前記収容空間に収容されている、
請求項１又は請求項２に記載の振動デバイス。

【請求項5】

前記ベース基板は、
平面視で、前記集積回路と重なり、第２接着剤を介して前記集積回路と接合される第２接合部と、
平面視で、前記収容空間とともに前記第２接合部を挟むように設けられた第２配線パターンと、
を含む、
請求項４に記載の振動デバイス。

【請求項6】

平面視において、前記集積回路は、前記第２接着剤を介して前記第２接合部に接合されたコーナー部を有する矩形であり、
前記第２配線パターンは、前記コーナー部に対応して設けられたＬ字形状のパターンを含む、
請求項５に記載の振動デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

温度補償型発振器は、振動片と、振動片を発振させるための発振回路と温度補償回路とを有する集積回路と、を備え、集積回路が所定の温度範囲で振動片の発振周波数の所望する周波数からのずれを温度補償することにより、高い周波数精度が得られる。このような温度補償型発振器として、例えば、特許文献１には、振動片と集積回路とを収容した第１容器を第２容器に収容することで、第１容器内の振動片への断熱性を高め、より高い周波数精度が得られる発振器が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－３０００２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載された発振器は、振動片と集積回路とを収容した第１容器を第２容器の凹部底面から第１容器側に突出した固定部に接着剤で固定している。そのため、第１容器を固定する接着剤が広がり接着面積が増大することにより、断熱性が低下し、出力される発振周波数の周波数安定性が劣化する虞があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

振動デバイスは、振動素子を収容している容器と、前記容器が搭載されるベース基板と、を備え、前記ベース基板は、平面視で、前記容器と重なり、前記容器との間に空間を形成する凹部と、平面視で、前記容器と重なり、第１接着剤を介して前記容器と接合される第１接合部と、平面視で、前記凹部とともに前記第１接合部を挟むように設けられた第１配線パターンと、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態に係る振動デバイスの概略構造を示す平面図。

【図2】図１中のＡ１－Ａ１線における断面図。

【図3】図１中のＡ２－Ａ２線における断面図。

【図4】第１実施形態に係る振動デバイスが備えるベース基板の概略構造を示す平面図。

【図5】第１実施形態に係る振動デバイスが備える振動子の概略構造を示す平面図。

【図6】図５中のＢ１－Ｂ１線における断面図。

【図7】第２実施形態に係る振動デバイスの概略構造を示す平面図。

【図8】図７中のＣ１－Ｃ１線における断面図。

【図9】第３実施形態に係る振動デバイスが備えるベース基板の概略構造を示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

１．第１実施形態
先ず、第１実施形態に係る振動デバイス１について、ダブルシール構造の温度補償型発振器を一例として挙げ、図１～図６を参照して説明する。
尚、図１において、振動デバイス１の内部の構成を説明する便宜上、リッド１２を取り外した状態を図示している。また、図５において、振動子４０の内部の構成を説明する便宜上、リッド３３を取り外した状態を図示している。

【0008】

また、説明の便宜上、以降の各図には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を図示している。また、Ｘ軸に沿った方向を「Ｘ方向」、Ｙ軸に沿った方向を「Ｙ方向」、Ｚ軸に沿った方向を「Ｚ方向」と言う。また、各軸方向の矢印先端側を「プラス側」、基端側を「マイナス側」とも言う。

【0009】

本実施形態に係る振動デバイス１は、図１、図２、及び図３に示すように、容器３０に振動素子４１を収容した振動子４０と、振動素子４１を発振させるための発振回路と温度補償回路とを有する集積回路５０と、振動子４０と集積回路５０とを収容するベース基板１０と、を有する。

【0010】

振動子４０は、図５及び図６に示すように、振動素子４１と、振動素子４１を収容する容器３０と、を有する。

【0011】

振動素子４１は、板状の基板４２の表裏主面に励振電極４３と、パッド電極４４と、励振電極４３とパッド電極４４とを電気的に接続するリード電極４５と、が形成されている。

【0012】

励振電極４３は、基板４２の中央部で表主面の励振電極４３と裏主面の励振電極４３とが重なるように配置されている。

【0013】

パッド電極４４は、基板４２のＸ方向マイナス側の端部の表裏主面に配置されている。また、表主面の励振電極４３とリード電極４５を介して電気的に接続するパッド電極４４は、Ｙ方向マイナス側の端部に配置され、裏主面の励振電極４３とリード電極４５を介して電気的に接続するパッド電極４４は、Ｙ方向プラス側の端部に配置されている。尚、表裏主面に形成されたパッド電極４４は、図示しない側面電極によって電気的に接続されている。

【0014】

また、振動素子４１は、容器３０内に収容され、振動素子４１の一方の端部であるパッド電極４４部分のみで接合された片持ち梁構造で接合されている。

【0015】

容器３０は、矩形であり、セラミック等からなるベース３１と、金属、セラミック、ガラス等からなるリッド３３と、ベース３１とリッド３３とを接合するシールリングや低融点ガラス等の接合材３２と、を有する。また、図１及び図２に示すように、容器３０の４隅に対応する４つのコーナー部３９が第１接着剤６０を介して、ベース基板１０に接合されている。

【0016】

ベース３１は、Ｚ方向マイナス側に開口する凹部３４と、凹部３４の底面３５にＺ方向マイナス側に開口する凹部３６と、を有し、凹部３４と凹部３６とにより、振動素子４１を収容する収容空間３１ａを構成している。凹部３４の底面３５には、内部端子３７が形成されており、ベース３１のリッド３３側とは反対側の面には、外部端子３８が形成されている。尚、内部端子３７と外部端子３８とは、図示しない貫通電極等により電気的に接続されている。また、収容空間３１ａは、気密空間であり、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されているが、収容空間３１ａの雰囲気は、特に限定されず、例えば、減圧状態であってもよいし、加圧状態であってもよい。

【0017】

また、内部端子３７には、導電性の接合材６４を介して振動素子４１が接合されている。より具体的には、導電性接着剤等の接合材６４によって、振動素子４１のパッド電極４４が接合されている。そのため、内部端子３７とパッド電極４４とが電気的に接続し、外部端子３８に電圧を印加することで、振動素子４１を発振させることができる。
尚、本実施形態では、容器３０として、セラミック等からなるベース３１と、金属、セラミック、ガラス等からなるリッド３３を用いているが、これに限定することはなく、シリコンからなるベース３１と、シリコンからなるリッド３３でも構わない。

【0018】

集積回路５０は、矩形であり、振動素子４１を発振させるための発振回路と、所定の温度範囲で振動素子４１の発振周波数の所望する周波数からのずれを温度補償する温度補償回路と、を有する。また、図１及び図３に示すように、集積回路５０の４隅に対応する４つのコーナー部５１が第２接着剤６１を介して、ベース基板１０に接合されている。

【0019】

ベース基板１０は、セラミック等からなり、金属、セラミック、ガラス等からなるリッド１２と共に振動子４０と集積回路５０とを収容するパッケージを構成している。また、ベース基板１０とリッド１２とは、シールリングや低融点ガラス等の接合材１１を介して接合されている。

【0020】

ベース基板１０は、図１、図２、図３、及び図４に示すように、Ｚ方向プラス側に開口する凹部１３と、凹部１３の底面１４にＺ方向プラス側に開口する凹部１５と、を有し、凹部１３と凹部１５とにより、振動子４０と集積回路５０とを収容する収容空間２６を構成している。従って、収容空間２６は、平面視で、振動子４０の容器３０及び集積回路５０と重なっている。また、凹部１５の底面１６の容器３０と重なる位置に、Ｚ方向プラス側に開口する凹部２３が設けられている。凹部２３は、平面視で、容器３０と重なり、容器３０との間に空間２４を形成している。容器３０とベース基板１０との間に空間２４を設けることで、ベース基板１０から容器３０への熱伝達が抑制され、容器３０の断熱性を高めることができる。

【0021】

凹部１３の底面１４に集積回路５０が搭載されており、平面視で、底面１４の集積回路５０のコーナー部５１と重なる第２接合部１９に第２接着剤６１を介して、集積回路５０が接合されている。尚、底面１４には、平面視で、容器３０と重なる収容空間２６、具体的には凹部１５とともに第２接合部１９を挟むように第２配線パターン２０が設けられている。第２配線パターン２０は、集積回路５０のコーナー部５１に対応するＬ字形状のパターンであり、グランド電極と電気的に接続されている。第２配線パターン２０は、集積回路５０のコーナー部５１に対応して形成されているので、集積回路５０を搭載する際の位置合わせに用いることができ、且つ、第２接着剤６１の接着面積のばらつきを抑制することができる。

【0022】

また、底面１４には、内部配線パターン２１と内部配線パターン２２とが設けられている。内部配線パターン２１は、容器３０に形成された外部端子３８とボンディングワイヤー６２を介して電気的に接続され、内部配線パターン２２は、集積回路５０に形成された端子５２とボンディングワイヤー６３を介して電気的に接続されている。尚、内部配線パターン２１と内部配線パターン２２とは、図示しない電極パターンにより電気的に接続されている。また、内部配線パターン２２は、図示しない貫通電極によりベース基板１０のリッド１２側とは反対側の面に設けられた外部端子２５と電気的に接続されている。

【0023】

凹部１５の底面１６に容器３０が搭載されており、平面視で、底面１６の容器３０のコーナー部３９と重なる第１接合部１７に第１接着剤６０を介して、容器３０が接合されている。尚、底面１６には、平面視で、凹部２３とともに第１接合部１７を挟むように第１配線パターン１８が設けられている。第１配線パターン１８は、容器３０のコーナー部３９に対応するＬ字形状のパターンであり、グランド電極と電気的に接続されている。容器３０を接合する第１接合部１７を凹部２３と第１配線パターン１８とが囲んでいるので、第１接着剤６０の広がりを抑制し、第１接着剤６０の接着面積を一定とすることができ、容器３０の断熱性をより高めることができる。

【0024】

本実施形態の振動デバイス１は、平面視で、容器３０と重なる位置に凹部２３が形成されているため、容器３０との間に空間２４を設けることができ容器３０の断熱性を高めることができる。また、容器３０を接合する第１接合部１７が凹部２３と第１配線パターン１８とで囲まれているので、第１接着剤６０の広がりを抑制することができる。そのため、第１接着剤６０の接着面積を一定とすることができ、容器３０の断熱性をより高めることができる。従って、より高い周波数精度を有する振動デバイス１を得ることができる。

【0025】

また、容器３０や集積回路５０のコーナー部３９，５１に沿ってＬ字形状の第１配線パターン１８や第２配線パターン２０が設けられているので、第１配線パターン１８や第２配線パターン２０を容器３０や集積回路５０の搭載時の位置合わせに用いることができ、容器３０や集積回路５０を高精度に搭載することができる。

【0026】

２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係る振動デバイス１ａについて、図７及び図８を参照して説明する。尚、図７は、説明する便宜上、リッド１２を取り外した状態を図示している。

【0027】

本実施形態の振動デバイス１ａは、第１実施形態の振動デバイス１に比べ、容器３０を接合する第１接着剤６０ａの形状が異なること以外は、第１実施形態の振動デバイス１と同様である。尚、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

【0028】

振動デバイス１ａは、図７及び図８に示すように、容器３０が第１接合部１７に形成されたバンプ部材６０ｂと、バンプ部材６０ｂに塗布された第１接着剤６０ａと、を介して第１接合部１７に接合されている。

【0029】

本実施形態の振動デバイス１ａは、容器３０と第１接合部１７との間にバンプ部材６０ｂが配置されているため、第１実施形態の振動デバイス１に比べ、容器３０と第１接合部１７との間を広くすることができる。そのため、容器３０の断熱性をより高めることができる。また、Ｌ字形状の第１配線パターン１８と第２配線パターン２０とが設けられているので、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

【0030】

３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係る振動デバイス１ｂについて、図９を参照して説明する。

【0031】

本実施形態の振動デバイス１ｂは、第１実施形態の振動デバイス１に比べ、容器３０と重なる位置に配置された凹部２３ａ，２３ｂの形状が異なること以外は、第１実施形態の振動デバイス１と同様である。尚、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

【0032】

振動デバイス１ｂは、図９に示すように、容器３０と重なる位置に配置された凹部２３ａ，２３ｂの形状が、平面視で、五角形である。凹部２３ａは、Ｘ方向の一辺が三角形状であり、凹部２３ｂの形状は、Ｙ方向の一辺が三角形状である。また、凹部２３ａ，２３ｂの三角形状は、それぞれ、ベース基板１０ｂの中心側に配置されている。
そのため、対角上の第１接合部１７同士が底面１６で連続しているので、ベース基板１０ｂのそり、つまり、Ｚ方向への変形に対する強度を向上させることができる。

【0033】

本実施形態の振動デバイス１ｂは、容器３０と重なる位置に配置された凹部２３ａ，２３ｂにより、対角上の第１接合部１７同士が底面１６で連続しているので、ベース基板１０ｂのＺ方向への変形に対する強度を向上させることができる。また、Ｌ字形状の第１配線パターン１８と第２配線パターン２０とが設けられているので、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0034】

１，１ａ，１ｂ…振動デバイス、１０…ベース基板、１１…接合材、１２…リッド、１３…凹部、１４…底面、１５…凹部、１６…底面、１７…第１接合部、１８…第１配線パターン、１９…第２接合部、２０…第２配線パターン、２１，２２…内部配線パターン、２３…凹部、２４…空間、２５…外部端子、２６…収容空間、３０…容器、３１…ベース、３１ａ…収容空間、３２…接合材、３３…リッド、３４…凹部、３５…底面、３６…凹部、３７…内部端子、３８…外部端子、３９…コーナー部、４０…振動子、４１…振動素子、４２…基板、４３…励振電極、４４…パッド電極、４５…リード電極、５０…集積回路、５１…コーナー部、５２…端子、６０…第１接着剤、６１…第２接着剤、６２，６３…ボンディングワイヤー、６４…接合材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】