特許 7538015 圧電共振デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】圧電共振デバイス

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/24 20060101AFI20240814BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

H03H9/24 B

B81B3/00

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020196675

(22)【出願日】2020-11-27

(65)【公開番号】P2022085154

(43)【公開日】2022-06-08

【審査請求日】2023-02-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】菅谷 優輝

(72)【発明者】

【氏名】林 亮太

【審査官】福田 正悟

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－００９９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４４５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７９３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３４４７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１４９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１７０９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１７６０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００７０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１６００５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－１９０４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－２００６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２８９２９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｈ ９／２４

Ｂ８１Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の面を有する基体と、
第２の面と、前記第２の面に面していない共振部とを有するＭＥＭＳ素子と、
前記第１の面と前記第２の面との間に位置して前記第１の面と前記第２の面とを接着固定する接着部材と、
を備え、
前記接着部材は、前記第１の面と前記第２の面との間で前記第２の面に接していない隙間部を有し、前記第２の面の少なくとも１辺に沿って延在している、
圧電共振デバイス。

【請求項2】

前記隙間部は、前記第１の面の上方から見た平面視で前記共振部と重なる範囲を含んで位置している請求項１記載の圧電共振デバイス。

【請求項3】

前記第２の面は、平面視で矩形状であり、
前記接着部材は、前記第２の面の平行な２辺に沿ってそれぞれ延在している請求項１又は２記載の圧電共振デバイス。

【請求項4】

前記基体は、前記第１の面に凹部を有し、
前記接着部材は、前記凹部外で前記第１の面と前記第２の面とを接着し、
前記凹部は、前記第１の面の上方から見た平面視で前記共振部と重なる範囲を含んで位置している
請求項１～３のいずれか一項に記載の圧電共振デバイス。

【請求項5】

前記基体は、前記第１の面に突起部を有し、
前記接着部材は、前記突起部上で前記第１の面と前記第２の面とを接着し、
前記隙間部は、前記突起部の外側の前記第１の面と前記第２の面との間を含む、
請求項１～４のいずれか一項に記載の圧電共振デバイス。

【請求項6】

前記第１の面上に位置する第１の接続導体と、
前記第１の接続導体に一端が電気的に接続されている配線導体と、
を備え、
前記ＭＥＭＳ素子は、前記共振部に電気的に接続されている第２の接続導体を有し、
前記配線導体の前記一端とは反対の他端は、前記第２の接続導体に電気的に接続されている、
請求項１～５のいずれか一項に記載の圧電共振デバイス。

【請求項7】

前記第１の接続導体及び前記第２の接続導体の少なくとも表面の材質は金である請求項６記載の圧電共振デバイス。

【請求項8】

前記接着部材は、前記第１の面の上方から見た平面視で前記ＭＥＭＳ素子の外縁よりも外側に広がっている請求項１～７のいずれか一項に記載の圧電共振デバイス。

【請求項9】

前記ＭＥＭＳ素子は、半導体基板、下部電極、圧電材料及び上部電極を有し、前記第１
の面の側から上方に向けてこの順番で重なっており、
前記接着部材は、前記ＭＥＭＳ素子の側面における上端位置が、前記下部電極の下端位置よりも低い位置にある、
請求項８記載の圧電共振デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、圧電共振デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

筐体内部に素子が封止されて位置する圧電共振デバイスがある。素子は、接合材又は接着剤により筐体に接着固定され、接続されている信号線を介して筐体の外との間で信号を入出力する（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１４５７６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

共振部を有するＭＥＭＳ素子の底面と筐体とを完全に接着剤により固定すると、以降の製造工程中の加熱などによりＭＥＭＳ素子に不要な力がかかり、動作精度に影響し得る。そこで、より安定してＭＥＭＳ素子を動作させることが可能な圧電共振デバイスを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一の態様は、
第１の面を有する基体と、
第２の面と、前記第２の面に面していない共振部とを有するＭＥＭＳ素子と、
前記第１の面と前記第２の面との間に位置して前記第１の面と前記第２の面とを接着固定する接着部材と、
を備え、
前記接着部材は、前記第１の面と前記第２の面との間で前記第２の面に接していない隙間部を有し、前記第２の面の少なくとも１辺に沿って延在している、
圧電共振デバイスである。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、より安定してＭＥＭＳ素子を動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態の圧電共振デバイスを蓋体が外された状態を見た全体斜視図である。

【図2】圧電共振デバイス１の平面図及び断面図である。

【図3】ＭＥＭＳ素子をより詳しく説明する断面図である。

【図4】変形例１の圧電共振デバイスについて説明する平面図及び断面図である。

【図5】圧電共振デバイスの変形例２、３を示す断面図である。

【図6】変形例４の圧電共振デバイスについて説明する平面図及び断面図である。

【図7】変形例５の圧電共振デバイスについて説明する平面図である。

【図8】変形例６の圧電共振デバイスについて説明する平面図である。

【図9】変形例７の圧電共振デバイスについて説明する平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の圧電共振デバイス１を蓋体１２０が外された状態を見た全体斜視図である。図１（ａ）は蓋体１２０が接合される側の面を見た図であり、図１（ｂ）は蓋体１２０が接合される側とは反対側の面を見た図である。

【0009】

圧電共振デバイス１は、基体１００と、ＭＥＭＳ素子１５０と、接着部材１７０などを有する。基体１００は、基板１１０と、蓋体１２０などを有する。基板１１０は、蓋体１２０が接合される側の面、すなわち、ｚ方向について上方側の面に、凹状の領域である収容部１１１を有する。ＭＥＭＳ素子１５０は、収容部１１１内に位置している。収容部１１１のうち上方側の開放面、及び当該開放面とは反対側の面であり底面となるＭＥＭＳ素子１５０の載置面１１１０（第１の面）以外の側面、すなわち、開放面と載置面１１１０との間をつなぐ各面であって、ここでは、それぞれｚ方向に平行となる面をなす枠部１１０１の蓋体１２０との接合面（開放面側の端面）には、枠状に、導体層である枠状メタライズ層１１２が位置し、銀ろうなどの封止材を介して蓋体１２０と接合している。特に限定するものではないが、ここでは、この基板１１０のサイズは、ｘｙ面内で一辺が０．６～１０．０ｍｍ程度であり、ｚ方向についての厚みが０．２～２．０ｍｍ程度である。ここでは、ｘ方向を基体１００の長手方向としている。

【0010】

収容部１１１の載置面１１１０上には、一対の電極パッド１１３（１１３１、１１３２）（第１の接続導体）がｙ方向に並んで位置している。ここでは、電極パッド１１３１、１１３２は、それぞれ平面視で同一サイズ同一向きの方形である。電極パッド１１３は、例えば、基板１１０において収容部１１１及び枠部１１０１以外のこれらより下方すなわち－ｚ方向の部分である基部１１０２の載置面１１１０とは反対側の基板底面に位置する外部接続パッド１１４、例えば、それぞれ外部接続パッド１１４１、１１４４と接続している。電極パッド１１３は、例えば、この載置面１１１０上に金薄膜層などがめっきなどにより形成されたものである。あるいは、電極パッド１１３は、スクリーン印刷などにより載置面１１１０から凸状に形成されたものであってもよい。

【0011】

ＭＥＭＳ素子１５０は、収容部１１１の載置面１１１０上で電極パッド１１３よりも－ｘ方向に位置している。ＭＥＭＳ素子１５０は、一の面を底面１５０６（第２の面）として有し、当該底面１５０６が接着部材１７０により載置面１１１０と接着（接合）している。ここでは、接着部材１７０は、ＭＥＭＳ素子１５０のｘ方向について両端にそれぞれ分かれた接着部材１７１、１７２がそれぞれ載置面１１１０とＭＥＭＳ素子１５０との間に位置し、ＭＥＭＳ素子１５０と載置面１１１０とを接着している。接着部材１７０は、例えば、樹脂系接着剤であって絶縁性を有する。接着部材１７０は、エポキシ系樹脂により構成されてもよい。また、エポキシ系樹脂がアルミナなどを含有していても構わない。これにより、基板１１０がセラミック材料の場合に、基板１１０と接着部材１７０との熱膨張係数が近くなる。したがって、接着部材１７０の剥がれなどを抑制して接続強度を向上させることができる。接着部材１７０のフィラーの粒径は、例えば、１～１０μｍである。これにより、ＭＥＭＳ素子１５０が傾かずに安定して実装される。

【0012】

ＭＥＭＳ素子１５０は、底面１５０６とは反対側（＋ｚ側）の上面１５００で導電性の２本のボンディングワイヤ１８１及びボンディングワイヤ１８２（配線導体）により２個の電極パッド１１３１及び電極パッド１１３２とそれぞれ電気的に接続している。ボンディングワイヤ１８１、１８２をまとめてボンディングワイヤ１８０とも記す。ボンディングワイヤ１８０の材質は、特には限られないが、例えば、金（Au）である。ボンディングワイヤ１８０の接続は、例えば、キャピラリを有するワイヤボンダなどを利用して超音波圧着により行われる。ここでは、ボンディングワイヤ１８０のうち電極パッド１１３との接合がファーストボンディングであり、ＭＥＭＳ素子１５０との接合がセカンドボンディングである。これにより、ＭＥＭＳ素子１５０に対する超音波圧着時の加圧を低減させることができる。しかしながら、ファーストボンディングとセカンドボンディングの位置は入れ替えられてもよい。

【0013】

外部接続パッド１１４（１１４１～１１４４）は、外部、例えば、モジュール用基板などに接合される外部電極である。ここでは、外部接続パッド１１４が基板底面の４隅にそれぞれ位置しているが、必要数が４より少ない場合には、適宜省略されてもよい。ＭＥＭＳ素子１５０と接続している外部接続パッド１１４は、例えば、駆動回路に接続されていて、所定の周波数の電圧信号が入力されることで、ＭＥＭＳ素子１５０が発振子とされてもよい。

【0014】

基板１１０は、セラミック材料と、シリコンなどの半導体材料と、ガラスなどからなる。セラミック材料は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム焼結体、ムライト質焼結体又はガラス－セラミック焼結体などである。蓋体１２０は、導体金属からなり、枠状メタライズ層１１２に対して接合されることで収容部１１１を気密封止する。封止には、金すず（AuSn）又は銀ろうなどの導電性封止部材が用いられる。枠部１１０１はスルーホール１１５を有し、スルーホール１１５は、枠状メタライズ層１１２と電気的に接続している。また、スルーホール１１５は、基板１１０をｚ方向に貫通して、基板底面の外部接続パッド１１４のうちの１つ又は２つ、例えば、外部接続パッド１１４１、１１４２と接続している。蓋体１２０は、接地されることで収容部１１１内への外部ノイズの伝搬を抑制する。蓋体１２０は、導電性封止部材及び枠状メタライズ層１１２を介してスルーホール１１５に対して電気的に接続している。スルーホール１１５と接続している外部接続パッド１１４が接地されることで、蓋体１２０は接地状態とされる。なお、枠部１１０１は、スルーホール１１５の代わりに板状の導体板を有して、蓋体１２０と外部接続パッド１１４とを電気的に接続する経路の一部をなしていてもよい。

【0015】

枠状メタライズ層１１２は、導体金属からなり、枠部１１０１の接合面に印刷形成される。
枠状メタライズ層１１２、電極パッド１１３及び外部接続パッド１１４などの導体層の少なくとも露出している表面は、ニッケル及び／又は金によるめっき層で被覆されていてもよい。例えば、露出面にニッケルめっきが１～２０μｍの厚みでなされ、このニッケルめっき層上に金めっき層が０．１～３．０μｍの厚みでなされる。これにより、表面の酸化腐食を抑制し、また、絶縁性の物質である基板１１０の上面に位置する枠状メタライズ層１１２と金属導体である蓋体１２０との接続を容易かつ強固なものとすることができる。また、金線であるボンディングワイヤ１８０と適切に接続し、低抵抗で信号を伝達することができる。

【0016】

図２は、（ａ）圧電共振デバイス１の蓋体１２０を外した状態での平面図（平面図について、以下同じ）、及び（ｂ）この平面図における断面線ＡＡでの断面図（断面図について、特に明示がない限り以下同じ）である。

【0017】

上述のように、２個の電極パッド１１３１、１１３２は、収容部１１１内に載置面１１１０のｘ方向について正の側の端部付近にｙ方向に並んで位置している。ボンディングワイヤ１８１は、ＭＥＭＳ素子１５０との接続点Ｃ１（他端）と、電極パッド１１３１との接続点Ｃ３（一端）との間をほぼｙｚ面内でつないでいる。ボンディングワイヤ１８２は、ＭＥＭＳ素子１５０との接続点Ｃ２（他端）と、電極パッド１１３２との接続点Ｃ４（一端）との間をほぼｙｚ面内でつないでいる。

【0018】

平面視で電極パッド１１３１、１１３２と重なる位置には、それぞれ基部１１０２を貫通する貫通導体１１６１、１１６２があり、一端がそれぞれ電極パッド１１３１、１１３２とつながり、他の一端がそれぞれ外部接続パッド１１４１、１１４４につながっている。なお、貫通導体１１６１、１１６２は、ｚ方向にのみ延びているものに限られない。貫通導体１１６１、１１６２が基部１１０２内をｘｙ面方向にも延びて、例えば、電極パッド１１３１を外部接続パッド１１４２と接続していてもよい。

【0019】

ＭＥＭＳ素子１５０は、上面１５００に接続パッド１５１及び接続パッド１５２（第２の接続導体）と、共振部１５３とを備える。共振部１５３は、共振手段１５３１を有する。共振手段１５３１は、上面がＭＥＭＳ素子１５０の上面に露出され、ノードで支持されて、当該ノードを固定端とする所定のモードで振動可能となっている。共振手段１５３１は、後述のように、上面１５００の側、すなわち＋ｚ側の上部電極と、底面１５０６に近い側、すなわち－ｚ側の下部電極とを有し、各電極がそれぞれ接続パッド１５１、１５２に電気的に接続している。ここでは、接続パッド１５１が配線１５４を介して上部電極に接続する。接続パッド１５２は、ＭＥＭＳ素子１５０の内部で下部電極に接続している。

【0020】

接続パッド１５１、１５２は、ＭＥＭＳ素子１５０のｘ方向について正の側の縁付近に位置している。接続パッド１５１、１５２は、上述のように電極パッド１１３に接続されているボンディングワイヤ１８０のＭＥＭＳ素子１５０の側の接続端（他端）である。接続パッド１５１、１５２の最上面は、例えば、金（Au）であってもよい。接続パッド１５１は、ｙ方向について電極パッド１１３１と対応する位置、ここでは、電極パッド１１３１と共振部１５３との間にあり、ボンディングワイヤ１８１が接続される。接続パッド１５２は、ｙ方向について電極パッド１１３２と対応する位置、ここでは、電極パッド１１３２と共振部１５３との間にあり、ボンディングワイヤ１８２と接続される。接続パッド１５１、１５２におけるボンディングワイヤ１８１、１８２の各接続点Ｃ１、Ｃ２は、ｘ方向についてほぼ同一の位置にある。これにより、ボンディングワイヤ１８１、１８２の長さはほぼ等しい。ボンディングワイヤ１８１、１８２には、ｘ方向に最短距離、すなわち直線で延びている必要はなく、若干の余裕があってもよい。また、ボンディングワイヤ１８１、１８２は、平面視でｘ方向に伸びる直線からｙ方向への若干のずれや曲がりがあってもよいが、必要以上に弛みなどを生じていない。ここでは、ボンディングワイヤ１８１、１８２が下方に垂れ下がってＭＥＭＳ素子１５０の上縁に接触しないようになっている。一方で、ボンディングワイヤ１８１、１８２は、蓋体１２０が枠状メタライズ層１１２に接合された状態で、当該蓋体１２０などに接触しない。

【0021】

ここでは、共振部１５３は、ＭＥＭＳ素子１５０のｙ方向について中心付近に位置し、ｘ方向について接続パッド１５１、１５２よりも電極パッド１１３１、１１３２から遠い側にある。

【0022】

ＭＥＭＳ素子１５０（底面１５０６）は、例えば、基体１００の長手方向であるｘ方向に沿った方向が長手方向となる長方形（平面視矩形状）であるが、これに限られない。また、共振部１５３の形状は、出力周波数などに応じて様々に変形し得るので、共振部１５３は、形状に応じた向きで基体１００に対して位置していてよい。ＭＥＭＳ素子１５０の上面における空きスペースには、例えば、製品のシリアル番号などの識別情報の記載がなされていてもよい。また、この空きスペースは、平面状であって、ＭＥＭＳ素子１５０を基体１００に対して載置する際に、移動のために吸着されるために利用されてもよい。このように空きスペースを吸着することで、共振部１５３を吸着せずにＭＥＭＳ素子１５０の載置が可能となるので、共振部１５３にごみが付着したり共振部１５３が損傷したりするおそれを低減させることができる。

【0023】

接着部材１７１及び接着部材１７２は、ＭＥＭＳ素子１５０のｘ方向両端を規定しｙ方向に伸びる平行な２辺（少なくとも１辺）に沿って延在し、底面１５０６に接着しているだけではなく、平面視でＭＥＭＳ素子１５０の外縁よりも外側にはみ出して広がっている。接着部材１７０は、その弾性により製造時などにかかる応力などを吸収してＭＥＭＳ素子１５０の破損などを抑制する。一方で、接着部材１７０は、平面視でＭＥＭＳ素子１５０の中央部分に当たる接着部材１７１と接着部材１７２との間、特に、共振部１５３と重なる範囲を含む部分に、ＭＥＭＳ素子１５０が接着部材１７０に接していない（接着部材１７０のない）隙間部１７３を有する。ＭＥＭＳ素子１５０の接着後にも、圧電共振デバイス１の残りの製造工程において加熱、加圧などがなされ得るが、加熱時などに基板１１０とＭＥＭＳ素子１５０との間の変形特性（温度特性）の違いにより応力が生じたり、接着部材１７０が膨張・収縮したりする際、全面で接着部材１７０と接着していないことで、ＭＥＭＳ素子１５０の特に共振部１５３に直接的にかかる力を低減させ、本来想定されている精度（周波数特性）から共振動作が外れるのを抑制する。

【0024】

図３は、ＭＥＭＳ素子１５０をより詳しく説明する断面図である。ここでは、図２（ａ）における断面線ＢＢでの断面が示されている。

【0025】

ＭＥＭＳ素子１５０は、ハンドリング層１５０１と、絶縁層１５０２と、ドープ層１５０３（下部電極層）と、圧電層１５０４（圧電材料）と、上部電極１５０５などを有し、この順番で－ｚ側から＋ｚ側へ重なっている。

【0026】

ハンドリング層１５０１は、シリコン基板（半導体基板）を含み、その下面が底面１５０６をなし、接着部材１７０により基板１１０の載置面１１１０に接着されている。接着部材１７０は、ハンドリング層１５０１の縁からはみ出してフィレット部分１７０ａとなっている。このフィレット部分１７０ａの上端位置は、ＭＥＭＳ素子１５０の側面、すなわちｘｙ面に垂直な面において、絶縁層１５０２の上端位置（ドープ層１５０３の下端位置）よりも低い位置、通常では、ハンドリング層１５０１の上端位置以下となっている。したがって、接着部材１７０は、ドープ層１５０３、圧電層１５０４及び上部電極１５０５とは接触せず、ＭＥＭＳ素子１５０の上面にも接触しない。なお、断面線ＢＢ上では、共振手段１５３１の直下には接着部材１７０がない。

【0027】

絶縁層１５０２は、二酸化ケイ素（SiO₂）層である。絶縁層１５０２の厚さは微小であってよい。この絶縁層１５０２は、共振部１５３の範囲で除去されている。ここでは、ハンドリング層１５０１と絶縁層１５０２をまとめて半導体基板とする。

【0028】

ドープ層１５０３は、Ｐ型ドープがなされたシリコン層である。ここでのドープ量は、通常の半導体素子におけるドープ量よりはるかに多く、例えば、１～２桁大きい。これにより、ドープ層１５０３は、事実上導体として振る舞い、下部電極として機能する。

【0029】

ドープ層１５０３の一部は、ノード以外の部分で当該一部以外及び半導体基板から離隔しており、振動可能となっている。

【0030】

圧電層１５０４は、物理的な形状変化と電気信号との間で対応関係を有する圧電材料による薄膜層である。ここでは、圧電層１５０４は、窒化アルミニウム（AlN）の薄膜層であり、上部電極１５０５とドープ層１５０３の間の印加電圧に応じて変形し、又は外部からの圧力などによる変形量に応じた電圧を上部電極１５０５とドープ層１５０３との間に生じさせる。

【0031】

上部電極１５０５は、圧電層１５０４の上側に接して位置し、配線１５４を介して接続パッド１５１と電気的に接続している。上部電極１５０５は、例えば、アルミニウム（Al）層である。

【0032】

このように、ドープ層１５０３、圧電層１５０４及び上部電極１５０５の積層構造は、絶縁層１５０２を有しない共振部１５３の範囲では、これらが下方のハンドリング層１５０１と離隔し、また、平面視で各層の周囲ともｘｙ面内で図示略のノード部分以外で離隔しており、共振手段１５３１をなす。これにより、この共振手段１５３１は、共振周波数での振動を生じ得る。

【0033】

このような共振手段１５３１の共振周波数は、圧電層１５０４の特性だけではなく、ドープ層１５０３及び上部電極１５０５のサイズ、すなわち面積及び厚さ、更に、周囲の図示略のノード部材など、各部の特性に依存する。その結果、共振周波数は、実装の状況に応じて設計値から多少のずれが生じ得る。圧電共振デバイス１では、実装後の共振手段１５３１に対し、例えば、露出された上面の上部電極１５０５をアルゴンレーザといったイオンレーザを用いて薄く削る処理を行うことで、所望の共振周波数に近づける調整が行われてもよい。

【0034】

図４は、変形例１の圧電共振デバイス１ａについて説明する平面図及び断面図である。

【0035】

この変形例１の圧電共振デバイス１ａは、載置面１１１０に凹部１１１１を有する。凹部１１１１は、平面視で共振部１５３（特に共振手段１５３１）の少なくとも一部、ここでは全体と重なる範囲を含んで位置している。接着部材１７０は、凹部１１１１の外側で載置面１１１０とＭＥＭＳ素子１５０の底面１５０６とを接着している。したがって、凹部１１１１の内部全体が隙間部１７３となる。このように、圧電共振デバイス１ａを載置面１１１０に全面固着させないだけでなく、共振部１５３を凹部１１１１内の載置面１１１０からより確実に離隔させる。よって、この変形例１の圧電共振デバイス１ａは、より確実に共振動作に対する影響を低減させることができる。

【0036】

図５は、上記の圧電共振デバイス１、１ａの各変形例２、３を示す断面図である。

【0037】

これらの変形例２、３では、接着部材１７０が接着部材１７２を有さない。すなわち、圧電共振デバイス１は、ｘ方向について一端のみ、矩形状のＭＥＭＳ素子１５０のうちの一辺ここでは＋ｘ側でｙ方向に伸びる辺に沿って偏在する接着部材１７１のみを有し、これにより載置面１１１０とＭＥＭＳ素子１５０とが接着、固定されている。ＭＥＭＳ素子１５０と載置面１１１０との間の残りの部分は、隙間部１７３となる。この場合、ＭＥＭＳ素子１５０を載置面１１１０から離隔した状態で載置面１１１０に略平行で安定的に固定する必要がある。そのため、ＭＥＭＳ素子１５０の固着時には、当初から接着部材１７０の粘度が高く、また、ＭＥＭＳ素子１５０を固定位置に移動させた後、速やかに接着部材１７０を固化させることで、取付姿勢をばらつかせないようにさせてもよい。

【0038】

接続パッド１５１、１５２の側の接着部材１７１を残すことで、基体１００へのＭＥＭＳ素子１５０の固定後に、当該ＭＥＭＳ素子１５０に固定されるボンディングワイヤ１８０の固定動作時に、より安定してＭＥＭＳ素子１５０を支持することができる。

【0039】

なお、接着部材１７１によるＭＥＭＳ素子１５０の接着箇所は、上記一端（一辺）を含まなくてもよい。当該一端付近の下面のみ、例えば、接続パッド１５１、１５２の直下などが接着部材１７１により固定されてもよい。また、上記一端（一辺）の全体を固定せず、その一部分のみが固定されてもよい。これらの場合でも、接着部材１７１のない隙間部１７３が平面視で共振部１５３と重なる（特に、共振部１５３全体を含む）ように、接着箇所がＭＥＭＳ素子１５０の周縁部付近に定められる。

【0040】

図６は、変形例４の圧電共振デバイス１ｂについて説明する平面図及び断面図である。

【0041】

この圧電共振デバイス１ｂは、平面視で接着部材１７１、１７２が接着する範囲にそれぞれ応じて載置面１１１０に突起部１１１２、１１１３を有する。すなわち、突起部１１１２、１１１３は、平面視でＭＥＭＳ素子１５０よりも小さく、接着部材１７１、１７２は、それぞれ突起部１１１２、１１１３上で載置面１１１０とＭＥＭＳ素子１５０の第２の面とを接着する。突起部１１１２、１１１３の間の突起部外の間隙１１１１ｂは、隙間部１７３に含まれる。これにより、間隙１１１１ｂにおける底面１５０６と載置面１１１０との距離は、突起部１１１２、１１１３の高さに応じて大きくなる。

【0042】

また、圧電共振デバイスでは、接着部材１７０による接着範囲の形状も適宜変更可能である。
図７は、変形例５の圧電共振デバイス１ｃについて説明する平面図である。

【0043】

この圧電共振デバイス１ｃでは、接着部材１７１ｃは、ＭＥＭＳ素子１５０の３辺に沿って位置し、ＭＥＭＳ素子１５０を載置面１１１０に固定している。この場合でも平面視で共振部１５３と重なる範囲は、接着部材１７１ｃによる接着はなされていない隙間部１７３となっている。また、収容部１１１は、上記変形例１、３の凹部１１１１と同様に、平面視で共振部１５３と重なる範囲に凹部を有していてもよいし、上記変形例４の突起部１１１２、１１１３と同様に、平面視で共振部１５３を挟む位置に突起を有していてもよい。

【0044】

すなわち、接着部材１７１ｃは、隙間部１７３を内包するようなひとつながりの形状であってもよい。ひとつながりの形状は、本変形例のように隙間部１７３を開放する部分を有するものだけではなく、環状の形状を有していてもよい。

【0045】

図８は、変形例６の圧電共振デバイス１ｄについて説明する平面図である。

【0046】

接着部材１７０は、接着部材１７１ｄ１、１７１ｄ２、１７２ｄ１、１７２ｄ２を含み、ＭＥＭＳ素子１５０は、これら接着部材１７１ｄ１、１７１ｄ２、１７２ｄ１、１７２ｄ２により４か所で載置面１１１０に接着されている。接着部材１７１ｄ１、１７１ｄ２、１７２ｄ１、１７２ｄ２は、特には限られないが平面視略円形状でＭＥＭＳ素子１５０の４隅をそれぞれ載置面１１１０に接着している。このような接着箇所であっても平面視でＭＥＭＳ素子１５０の底面１５０６、特に共振部１５３と重なる位置に接着部材１７０が隙間部１７３を有する構成とすることができる。なお、接着部材１７１ｄ１、１７１ｄ２、１７２ｄ１、１７２ｄ２の形状は、略円形ではなく、平面視矩形（角を丸めたような形も含む）やその他の適宜な形状であってもよい。また、４か所の接着部材１７１ｄ１、１７１ｄ２、１７２ｄ１、１７２ｄ２は、互いに異なる平面視形状であってもよい。

【0047】

図９は、変形例７の圧電共振デバイス１ｅについて説明する平面図である。

【0048】

接着部材１７０は、接着部材１７１ｅ１、１７１ｅ２、１７２ｅ１を含み、ＭＥＭＳ素子１５０は、これら接着部材１７１ｅ１、１７１ｅ２、１７２ｅ１により３か所で載置面１１１０に接着されている。接着部材１７１ｅ１、１７１ｅ２、１７２ｅ１による接着箇所は、４隅を含む必要はなく、ここでは、＋ｘ側の辺に沿って２か所、－ｘ側の辺に沿って１か所にそれぞれ位置している。すなわち、接着箇所は、４か所である必要はない。また、これらの位置関係は、中心位置など所定の規準点（線）に対して必ずしも対称でなくてもよい。ｘ方向に伸びる２つの辺上に位置していてもよいし、各辺に接していなくても（完全にＭＥＭＳ素子１５０と載置面１１１０との間に位置して、底面１５０６の外側に広がっていなくても）よい。また、各接着箇所における接着部材１７１ｅ１、１７１ｅ２、１７２ｅ１のサイズ（幅）は、互いに異なっていてもよい。なお、サイズが異なる場合でも、載置面１１１０からの高さは均一とされるとよい。載置面１１１０とＭＥＭＳ素子１５０（底面１５０６）との間で底面１５０６への接着部材１７０の接着箇所以外は、隙間部１７３となる。

【0049】

以上のように、本実施形態の圧電共振デバイス１は、載置面１１１０（第１の面）を有する基体１００と、底面１５０６（第２の面）と共振部１５３とを有するＭＥＭＳ素子１５０と、載置面１１１０と底面１５０６との間に位置して載置面１１１０と底面１５０６とを接着する接着部材１７０と、を備える。接着部材１７０は、載置面１１１０と底面１５０６との間で底面１５０６に接していない隙間部１７３を有する。
このように、ＭＥＭＳ素子１５０の底面１５０６を載置面１１１０に全面で接着させるのではなく、隙間部１７３を有する状態とさせることで、製造時にＭＥＭＳ素子１５０と基体１００との間で応力が生じたり接着部材１７０が膨張・収縮したりした場合にＭＥＭＳ素子１５０の全体にその力が加わって共振部１５３の共振動作に悪影響を及ぼす／残すのを抑制することができる。よって、圧電共振デバイス１では、より安定してＭＥＭＳ素子を動作させることができる。

【0050】

また、隙間部１７３は、載置面１１１０の上方から見た平面視で共振部１５３と重なる位置を含む。すなわち、共振部１５３の直下から応力がかからないので、共振部１５３に対する悪影響を低減することができる。

【0051】

また、接着部材１７０は、底面１５０６の少なくとも１辺に沿って延在している。接着部材１７１などがＭＥＭＳ素子１５０の周縁に沿って少なくともその一部の辺を固定することで、共振部１５３への影響を抑えつつ安定して固定することができる。

【0052】

特に、変形例２、３などのように、接着部材１７０は、底面１５０６の１辺にのみ沿って偏在していてもよい。これにより、特に、一時的な変形などの影響を極力後に残さず、共振部１５３を安定動作させることができる。

【0053】

また、底面１５０６は、平面視で矩形状であり、接着部材１７０は、底面１５０６の平行な２辺に沿ってそれぞれ延在していてもよい。ＭＥＭＳ素子１５０の平行な２辺に沿って両縁を固定することで、圧電共振デバイス１では、容易かつ安定してＭＥＭＳ素子１５０を固定することができる。

【0054】

また、基体１００は、載置面１１１０に凹部１１１１を有し、接着部材１７０は、凹部１１１１の外で載置面１１１０と底面１５０６とを接着し、凹部１１１１は、載置面１１１０の上方から見た平面視で共振部１５３と重なる範囲を含んで位置している。共振部１５３の範囲でより広い隙間部１７３を有する形状の基体１００とすることで、共振部１５３の動作を妨げず、圧電共振デバイス１をより精度よく安定して動作させることができる。

【0055】

また、基体１００は、載置面１１１０に突起部１１１２、１１１３を有し、接着部材１７０は、突起部１１１２、１１１３上で載置面１１１０と底面１５０６とを接着し、隙間部１７３は、突起部１１１２、１１１３の外側（特に間）の載置面１１１０と底面１５０６との間を含む。これにより、突起部１１１２、１１１３の間で隙間部１７３を広く取ることが出来、圧電共振デバイス１をより精度よく安定して動作させることができる。

【0056】

また、圧電共振デバイス１は、載置面上に位置する電極パッド１１３１、１１３２と、電極パッド１１３１、１１３２にそれぞれ一端が電気的に接続されているボンディングワイヤ１８１、１８２と、を備える。ＭＥＭＳ素子１５０は、共振部１５３に電気的に接続されている接続パッド１５１、１５２を有する。ボンディングワイヤ１８１、１８２の一端とは反対の他端は、それぞれ接続パッド１５１、１５２に電気的に接続されている。これにより、共振デバイスから信号を取り出したり信号を印加したりすることができる。

【0057】

また、電極パッド１１３１、１１３２及び接続パッド１５１、１５２の少なくとも表面の材質は金である。これにより、腐食反応を抑制し、かつ抵抗損失などを抑制して、確実に適正な信号を伝送することができる。

【0058】

また、接着部材１７０は、平面視でＭＥＭＳ素子１５０よりも外側に広がっている。これにより、接着部材１７０は、より安定にＭＥＭＳ素子１５０を支持することができる。特に、ＭＥＭＳ素子１５０の取り付け時及びボンディングワイヤ１８０の接続時に共振部１５３にかかる力などが悪影響を及ぼすのを効果的に抑制することができる。

【0059】

また、ＭＥＭＳ素子１５０は、ハンドリング層１５０１、ドープ層１５０３、圧電層１５０４、及び上部電極１５０５などを有し、載置面１１１０の側からこの順番で重なっている。接着部材１７０は、ＭＥＭＳ素子１５０の側面における上端位置が、ドープ層１５０３の下端位置よりも低い位置にある。すなわち、接着部材１７０がＭＥＭＳ素子１５０の下面からはみ出て生じたフィレット部分１７０ａは、ＭＥＭＳ素子１５０のうち積層構造の上方に位置する導体部分及び圧電層１５０４に接触しなければよい。これにより、短絡などのトラブルを生じさせにくい範囲でＭＥＭＳ素子１５０の載置面１１１０への接合をより確実に行い、また、共振周波数の更なるずれを抑制することができる。また、接着部材１７０（エポキシ系樹脂）中にナトリウム原子など（金属粒子）が含まれている場合に、この金属粒子がドープ層１５０３に入り込んで導電率を変動させないようにすることができる。

【0060】

なお、上記実施の形態は例示であって、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、蓋体１２０で収容部１１１が密閉されて、ＭＥＭＳ素子１５０が発振子として用いられる場合について説明したが、外部接続パッドが所定の検出回路に接続されて、加速度などを検出する検出部として利用されてもよい。また、ＭＥＭＳ素子１５０の共振部１５３に直接又は所定の被膜などを介して物質などが接触、堆積可能であり、検出回路などにより接触頻度や堆積重量などを検出可能な検出部であってもよい。例えば、ＭＥＭＳ素子１５０をガスセンサとして使用する場合には、ＭＥＭＳ素子１５０を測定対象エリア内に配置する前に共振周波数を測定しておく。これが、検出対象のガスがない状態における共振周波数、すなわち、参照周波数となる。その後、測定対象エリア内にＭＥＭＳ素子１５０を配置してＭＥＭＳ素子１５０の共振周波数を測定し、この共振周波数を上記参照周波数と比較することで、検出対象ガスの有無を判断することができる。

【0061】

また、実際には、接着部材１７０は、載置面１１１０上に多少広がった形状となりやすく、ｘｙ面内で同一の位置で、接着部材１７０が載置面１１１０には接しているが、底面１５０６には接していない部分が生じ得る。このような部分も隙間部１７３に含まれてもよい。

【0062】

また、上記実施の形態では、いずれもＭＥＭＳ素子１５０の中央付近、特に共振部１５３と平面視で重なる位置が接着部材１７０と接していないものとして説明したが、隙間部１７３を有していれば、これらの実施形態の接着範囲に限られない。

【0063】

また、上記実施の形態では、ＭＥＭＳ素子１５０の底面１５０６が載置面１１１０と平行に位置するものとして説明したが、これに限られるものではない。ＭＥＭＳ素子１５０が載置面１１１０に対して多少傾いて位置していてもよい。また、凹部１１１１や突起部１１１２、１１１３が直方体形状ではなくてもよい。また、圧電共振デバイス１は、凹部１１１１と突起部１１１２、１１１３の両方を有していてもよい。

【0064】

また、上記実施の形態では、ＭＥＭＳ素子１５０の接続パッド１５１、１５２と電極パッド１１３１、１１３２との接続をボンディングワイヤにより行ったが、これに限らず、導電性の配線部材全般が利用されてよい。

【0065】

また、上記実施の形態では、電極パッド１１３１、１１３２、及び接続パッド１５１、１５２は、それぞれ、平面視で同一サイズ同一向きの方形であるものとして説明したが、方形でなくてもよく、同一向きや同一サイズでなくてもよい。平面視で方形ではない場合には、例えば、円形などであってもよいし、また、方形の角の一部又は全部を落とした又は丸めたものであってもよい。

【0066】

また、平面視でＭＥＭＳ素子１５０の外縁よりも外側に位置する接着部材１７０は、ＭＥＭＳ素子１５０の側面に接着していなくてもよい。

【0067】

また、上部電極１５０５の上面に保護層を有していてもよい。これにより、上部電極１５０５が酸化し、又は削れることを抑えることができる。保護層は、例えば、ＡｌＮであってもよい。

【0068】

また、上部電極１５０５の最上面が金（Au）であってもよい。反対に、接続パッド１５１、１５２や電極パッド１１３１、１１３２の最上面（表面）が金ではなくてもよい。
その他、上記実施の形態で示した具体的な構成、位置関係や材質などは、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載した発明の範囲とその均等の範囲を含む。

【符号の説明】

【0069】

１、１ａ～１ｅ 圧電共振デバイス
１００ 基体
１１０ 基板
１１０１ 枠部
１１０２ 基部
１１１ 収容部
１１１０ 載置面
１１１１ 凹部
１１１１ｂ 間隙
１１１２、１１１３ 突起部
１１２ 枠状メタライズ層
１１３、１１３１、１１３２ 電極パッド
１１４、１１４１～１１４４ 外部接続パッド
１１５ スルーホール
１１６１、１１６２ 貫通導体
１２０ 蓋体
１５０ ＭＥＭＳ素子
１５００ 上面
１５０１ ハンドリング層
１５０２ 絶縁層
１５０３ ドープ層
１５０４ 圧電層
１５０５ 上部電極
１５０６ 底面
１５１、１５２ 接続パッド
１５３ 共振部
１５３１ 共振手段
１５４ 配線
１７０、１７１、１７２、１７１ｃ、１７１ｄ１～１７１ｅ２ 接着部材
１７３ 隙間部
１７０ａ フィレット部分
１８１、１８２ ボンディングワイヤ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】