(57)【要約】【課題】感温素子の特性を安定して測定でき、水晶振動子の生産性を向上させることが可能な水晶振動子を提供する。【解決手段】本発明の水晶振動子は、基板１１０ａと、第一枠部１１０ｂと、第二枠部１１０ｃとからなるパッケージ１１０と、基板１１０ａの上面の電極パッド１１１に実装された水晶素子１２０と、基板１１０ａの下面の接合パッド１１５に実装され、平面視して、水晶素子１２０と重なる箇所に設けられた感温素子１３０と、水晶素子１２０を気密封止する蓋体１４０と、を備え、第二枠部１１０ｃの下面の両端には、それぞれに下面の一端の二つの隅にわたって連続して設けられた電極パッド１１１と電気的に接続されている水晶素子用外部端子Ｇ１を有し、基板１１０ａの対辺に位置する両側面には、それぞれに接合パッド１１５とのみ電気的に接続されている感温素子用外部端子Ｇ２が設けられていることを特徴とするものである。【選択図】図２
2014147013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の基板と、前記基板の上面に設けられた第一枠部と、前記基板の下面に設けられた外形が矩形状の第二枠部とからなるパッケージと、
前記第一枠部で囲まれる領域であって前記基板の上面に設けられた電極パッドに実装された水晶素子と、
前記第二枠部で囲まれる領域であって前記基板の下面に設けられた接合パッドに実装され、平面視して、前記水晶素子と重なる箇所に設けられた感温素子と、
前記第一枠部上に接合され、前記水晶素子を気密封止する蓋体と、を備え、
前記第二枠部の下面の両端には、それぞれに該下面の一端の二つの隅にわたって連続して設けられた、前記電極パッドと電気的に接続されている水晶素子用外部端子を有し、
前記基板の対辺に位置する両側面には、それぞれに前記接合パッドとのみ電気的に接続されている感温素子用外部端子が設けられていることを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
請求項１に記載の水晶振動子であって、
前記感温素子用外部端子は、前記基板の側面から前記第二枠部の外側面の下端にかけて設けられていることを特徴とする水晶振動子。
【請求項３】
請求項２に記載の水晶振動子であって、
一対の前記感温素子用外部端子の内の１つは、前記第一枠部の外側面の上端にまで設けられており、前記蓋体と電気的に接続されていることを特徴とする水晶振動子。
【請求項４】
請求項２に記載の水晶振動子であって、
前記基板の側面から前記第二枠部の外側面にかけて窪み部が設けられており、
前記凹部内に前記感温素子用外部端子が設けられていることを特徴とする水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる水晶振動子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子は、水晶素子の圧電効果を利用して、特定の周波数を発生させるものである。基板と、第一凹部を設けるために基板の上面に設けられた第一枠部と、第二凹部を設けるために基板の下面に設けられた第二枠部とを有しているパッケージと、基板の上面に設けられた電極パッドに実装された水晶素子と、基板の下面に設けられたサーミスタ素子と、を備えた水晶振動子が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。また、第二枠部の下面の四角には、水晶素子とサーミスタ素子と電気的に接続されており、電子機器等のマザーボードに実装する際に用いる外部端子が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１１３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した水晶振動子は、製品が小型化することに伴い、第二枠部の下面の面積が小さくなる。よって、第二枠部の下面に設けられている外部端子の面積が小さくなることから、感温素子の特性を測定したときに、コンタクトピンと外部端子との接触不良が発生しやすく、感温素子の特性を安定して測定することができない虞があった。
【０００５】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、感温素子の特性を安定して測定することが可能な水晶振動子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様による水晶振動子は、矩形状の基板と、基板の上面に設けられた第一枠部と、基板の下面に設けられた外形が矩形状の第二枠部とからなるパッケージと、第一枠部で囲まれる領域であって基板の上面に設けられた電極パッドに実装された水晶素子と、第二枠部で囲まれる領域であって基板の下面に設けられた接合パッドに実装され、平面視して、水晶素子と重なる箇所に設けられた感温素子と、第一枠部上に接合され、水晶素子を気密封止する蓋体と、を備え、第二枠部の下面の両端には、それぞれに下面の一端の二つの隅にわたって連続して設けられた電極パッドと電気的に接続されている水晶素子用外部端子を有し、基板の対辺に位置する両側面には、それぞれに接合パッドとのみ電気的に接続されている感温素子用外部端子が設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一つの態様による水晶振動子は、基板の側面に、一対の接合パッドとのみ電気的に接続されている一対の感温素子用外部端子を有しているため、基板を対向する両側から挟み込むようにして感温素子用外部端子にコンタクトピンを接触させるので、コンタクトピンの接触不良を低減することができる。よって、水晶振動子は、コンタクトピンと感温素子用外部端子との接触不良を低減し、感温素子の特性を安定して測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る水晶振動子を示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本実施形態に係る水晶振動子を下面側から見た平面図である。
【図４】（ａ）は、本実施形態に係る水晶振動子を構成するパッケージの上面からみた透視平面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る水晶振動子を構成するパッケージの基板の上面からみた透視平面図である。
【図５】（ａ）は、本実施形態に係る水晶振動子を構成するパッケージの下面からみた透視平面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る水晶振動子を構成するパッケージの基板の下面からみた透視平面図である。
【図６】本実施形態の第一変形例に係る水晶振動子を示す分解斜視図である。
【図７】本実施形態の第二変形例に係る水晶振動子を示す分解斜視図である。
【図８】本実施形態の第二変形例に係る水晶振動子を下面側から見た平面図である。
【図９】本実施形態の第三変形例に係る水晶振動子を示す分解斜視図である。
【図１０】本実施形態の第四変形例に係る水晶振動子を示す分解斜視図である。
【図１１】（ａ）は、本実施形態の第四変形例に係る水晶振動子を構成するパッケージの上面からみた透視平面図であり、（ｂ）は、本実施形態の第四変形例に係る水晶振動子を構成するパッケージの基板の上面からみた透視平面図である。
【図１２】（ａ）は、本実施形態の第四変形例に係る水晶振動子を構成するパッケージの下面からみた透視平面図であり。（ｂ）は、本実施形態の第四変形例に係る水晶振動子を構成するパッケージの基板の下面からみた透視平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施形態における水晶振動子は、図１〜図３に示されているように、パッケージ１１０と、パッケージ１１０の上面に接合された水晶素子１２０と、パッケージ１１０の下面に接合された感温素子１３０とを含んでいる。パッケージ１１０は、基板１１０ａの上面と第一枠部１１０ｂの内側面によって囲まれた第一凹部Ｋ１が形成されている。また、パッケージ１１０は、基板１１０ａの下面と第二枠部１１０ｃとの内側面によって囲まれた第二凹部Ｋ２が形成されている。このような水晶振動子は、電子機器等で使用する基準信号を出力するのに用いられる。
【００１０】
基板１１０ａは、矩形状であり、上面で実装された水晶素子１２０及び下面で実装された感温素子１３０を実装するための実装部材として機能するものである。基板１１０ａは、基板１１０ａの上面に、水晶素子１２０を接合するための電極パッド１１１が設けられ、基板１１０ａの下面に、感温素子１３０を接合するための接合パッド１１５が設けられている。
【００１１】
基板１１０ａは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなる。基板１１０ａは、絶縁層を１層用いたものであっても、絶縁層を複数層積層したものであってもよい。基板１１０ａの表面及び内部には、上面に設けられた電極パッド１１１と、第二枠部１１０ｃの下面に設けられた水晶素子用外部端子Ｇ１とを電気的に接続するための水晶素子用配線パターン１１３及び水晶素子用ビア導体１１４が設けられている。また、基板１１０ａの表面及び内部には、下面に設けられた接合パッド１１５と、基板１１０ａの側面から第二枠部１１０ｃの外側面にかけて設けられた感温素子用外部端子Ｇ２とを電気的に接続するための感温素子用配線パターン１１６及び感温素子用ビア導体１１７が設けられている。
【００１２】
第一枠部１１０ｂは、基板１１０ａの上面に配置され、基板１１０ａの上面に第一凹部Ｋ１を形成するためのものである。第二枠部１１０ｃは、基板１１０ａの下面に配置され、基板１１０ａの下面に第二凹部Ｋ２を形成するためのものである。第一枠部１１０ｂ及び第二枠部１１０ｃは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板１１０ａと一体的に形成されている。
【００１３】
また、第二枠部１１０ｃの下面の両端には、水晶素子用外部端子Ｇ１がそれぞれに下面の一端の二つの隅にわたって連続して設けられている。また、基板１１０ａの対辺に位置する両外側面には、感温素子用外部端子Ｇ２が設けられている。水晶素子用外部端子Ｇ１は、基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１と電気的に接続されている。また、感温素子用外部端子Ｇ２は、基板１１０ａの下面に設けられた接合パッド１１５と電気的に接続されている。また、水晶素子用外部端子Ｇ１と感温素子用外部端子Ｇ２とは、電気的に接続されておらず、別々に設けられている。
【００１４】
また、水晶素子用外部端子Ｇ１は、第二枠部１１０ｃの下面の両端に、それぞれに下面の一端の二つの隅にわたって連続して設けられている。水晶素子用外部端子Ｇ１は、概略矩形状から第二凹部Ｋ２の一部と重なった個所が除去された形状となっている。ここでパッケージ１１０を平面視したときの一辺の寸法が、１．２〜２．０ｍｍであり、パッケージの厚み方向の寸法が、０．７〜１．０ｍｍである場合を例にして、水晶素子用外部端子Ｇ１の大きさを説明する。水晶素子用外部端子Ｇ１の長辺の長さは、１．２〜１．６ｍｍであり、短辺の長さは、０．３〜０．６５ｍｍとなっている。水晶素子用外部端子Ｇ１及び感温素子用外部端子Ｇ２の第二凹部Ｋ２の一部と重なった個所の長辺の寸法は、０．６〜０．８ｍｍであり、短辺の長さは、０．１５〜０．３２ｍｍとなっている。これにより、水晶素子用外部端子Ｇ１は、単に、第二枠部１１０ｃの四隅に別々に設けられているよりも、水晶素子１３０を測定するための電極の面積を大きくすることができる。よって、コンタクトピンと水晶素子用外部端子Ｇ１との接触面積が大きくなるので、安定して水晶素子１２０の測定をすることができ、水晶振動子の生産性を向上させることができる。
【００１５】
電極パッド１１１は、水晶素子１２０を実装するために用いる役割を果たす。電極パッド１１１は、基板１１０ａの上面に一対で設けられており、基板１１０ａの一辺に沿うように隣接して設けられている。電極パッド１１１は、図４（ａ）に示されているように基板１１０ａに設けられた水晶素子用配線パターン１１３及び水晶素子用ビア導体１１４を介して、第二枠部１１０ｃの下面に設けられた水晶素子用外部端子Ｇ１と電気的に接続されている。
【００１６】
電極パッド１１１と水晶素子用外部端子Ｇ１とは、基板１１０ａの上面に形成された水晶素子用配線パターン１１３と、基板１１０ａ及び第二枠部１１０ｃに設けられた水晶素子用ビア導体１１４とにより接続されている。一方の電極パッド１１１ａは、図４に示すように、第一水晶素子用配線パターン１１３ａの一端と接続されている。また、第一水晶素子用配線パターン１１３ａの他端は、図４及び図５に示すように、第一水晶素子用ビア導体１１４ａを介して、一方の水晶素子用外部端子Ｇ１ａと接続されている。よって、一方の電極パッド１１１ａは、一方の水晶素子用外部端子Ｇ１ａと電気的に接続されることになる。また、他方の電極パッド１１１ｂは、図４に示すように、第二水晶素子用配線パターン１１３ｂの一端と接続されている。また、他方の水晶素子用配線パターン１１３ｂの他端は、図４及び図５に示すように、第二水晶素子用ビア導体１１４ｂを介して他方の水晶素子用外部端子Ｇ１ｂと接続されている。よって、他方の電極パッド１１１ｂは、他方の水晶素子用外部端子Ｇ１ｂと電気的に接続されることになる。
【００１７】
接合パッド１１５は、感温素子１３０を実装するために用いる役割を果たす。接合パッド１１５は、基板１１０ａの下面に一対で設けられており、基板１１０ａの中央に隣接して設けられている。接合パッド１１５は、図５（ａ）に示されているように、基板１１０ａの下面に設けられた感温素子用配線パターン１１６を介して、基板１１０ａの外側面に設けられた感温素子用外部端子Ｇ２と電気的に接続されている。
【００１８】
また、接合パッド１１５と感温素子用外部端子Ｇ２は、パッケージ１１０の第二凹部Ｋ２内の基板１１０ａに形成された部分を有する感温素子用配線パターン１１６により接続されている。一方の接合パッド１１５ａは、図５（ａ）に示すように一方の感温素子用配線パターン１１６ａの一端と接続されている。また、一方の感温素子用配線パターン１１６ａの他端は、一方の感温素子用外部端子Ｇ２ａと接続されている。よって、一方の接合パッド１１５ａは、一方の感温素子用外部端子Ｇ２ａと電気的に接続されることになる。また、他方の接合パッド１１５ｂは、図５（ａ）に示すように他方の感温素子用配線パターン１１６ｂの一端と接続されている。また、他方の感温素子用配線パターン１１６ｂの他端は、他方の感温素子用外部端子Ｇ２ｂと接続されている。よって、他方の接合パッド１１５ｂは、他方の感温素子用外部端子Ｇ２ｂと電気的に接続されることになる。
【００１９】
また、第二凹部Ｋ２内底面に露出している一方の感温素子用配線パターン１１６ａの長さと他方の感温素子用配線パターン１１６ｂの長さが略等しくなっている。つまり、一対の感温素子用配線パターン１１６の長さが略等しい長さになっている。第二凹部Ｋ２内底面に露出している一対の感温素子用配線パターン１１６の長さは、約２００〜２５０μｍである。ここで、略等しい長さとは、一方の感温素子用配線パターン１１６ａの配線長と、他方の感温素子用配線パターン１１６ｂの配線長との差が０〜５０μｍ異なるものを含むものとする。また、配線の長さは、各配線の中心を通る直線の長さを測定したものとする。つまり、一方の感温素子用配線パターン１１６ａの配線長と、他方の感温素子用配線パターン１１６ｂの配線長とが略等しい長さとなることによって、発生する抵抗値が等しくなり、感温素子１３０に付与される負荷抵抗も均一になるため、安定して電圧を出力することが可能となる。
【００２０】
水晶素子１２０の特性を測定する際に使用される電気特性測定器としては、水晶素子１２０の共振周波数、クリスタルインピーダンスの他、インダクタンス、容量等の等価パラメータを測定することができるネットワークアナライザ又はインピーダンスアナライザ等が用いられる。また、感温素子１３０の特性を測定する際に使用される電気特性測定器としては、感温素子１３０のインピーダンス値を測定することができるインピーダンスアナライザ等が用いられる。水晶素子１２０又は感温素子１３０を測定するコンタクトピンは、銅、銀等の合金の表面に金メッキを施した高導電性のピンと、接触時の衝撃を抑制するばね性をもったリセクタブルソケットとで構成され、これを水晶素子用外部端子Ｇ１又は感温素子用外部端子Ｇ２に押し付けつつ接触させることで測定が行われる。
【００２１】
ここでパッケージ１１０を平面視したときの一辺の寸法が、１．０〜２．０ｍｍであり、パッケージの厚み方向の寸法が、０．７〜１．０ｍｍである場合を例にして、水晶素子用外部端子Ｇ１及び感温素子用外部端子Ｇ２の大きさを説明する。基板１１０ａの一辺と平行となる感温素子用外部端子Ｇ２の辺の長さは、０．４〜０．８ｍｍとなる。また、パッケージ１１０の厚み方向と平行となる感温素子用外部端子Ｇ２の辺の長さは、０．４５〜０．７５ｍｍとなる。これにより、感温素子用外部端子Ｇ２は、単に、第二枠部１１０ｃの四隅に別々に設けられているよりも、基板１１０ａを対向する両側面から挟み込むようにして感温素子用外部端子Ｇ２にコンタクトピンを接触させるので、パッケージ１１０が上方向に動くことによって生じるコンタクトピンと感温素子用外部端子Ｇ２との接触不良を低減することができる。よって、コンタクトピンと感温素子用外部端子Ｇ２との接触不良により生じる水晶振動子の再測定を低減することができるので、水晶振動子の生産性を向上させることができる。
【００２２】
封止用導体パターン１１２は、蓋体１４０と封止部材１４１を介して接合する際に、封止部材１４１の濡れ性をよくするためのものである。封止用導体パターン１１２は、図２及び図５（ａ）に示すように、一方の感温素子用ビア導体１１７を介して、一方の感温素子用外部端子Ｇ２ａと電気的に接続されている。また、一方の感温素子用外部端子Ｇ２ａは、外部の実装基板上の基準電位であるグランドと接続されている実装パッドと接続されることにより、グランド端子の役割を果たす。封止用導体パターン１１２に接合された蓋体１４０がグランド電位となっている一方の感温素子用外部端子Ｇ２ａに接続される。よって、蓋体１４０による第一凹部Ｋ１内のシールド性が向上する。封止用導体パターン１１２は、例えばタングステン又はモリブデン等から成る導体パターンの表面にニッケルメッキ及び金メッキを順次、第一枠部１１０ｂの上面を環状に囲む形態で施すことによって、例えば１０〜２５μｍの厚みに形成されている。
【００２３】
水晶素子１２０は、図２に示されているように、導電性接着剤１５０を介して電極パッド１１１上に接合されている。水晶素子１２０は、安定した機械振動と圧電効果により、電子装置等の基準信号を発振するためのものである。
【００２４】
水晶素子１２０は、図２に示されているように、水晶素板１２１の上面及び下面のそれぞれに励振用電極１２２、接続用電極１２３及び引き出し電極１２４を被着させた構造を有している。励振用電極１２２は、水晶素板１２１の上面及び下面のそれぞれに金属を所定のパターンで被着・形成したものである。引き出し電極１２４は、励振用電極１２２から水晶素板１２１の短辺に向かって延出されている。接続用電極１２３は、引き出し電極１２４と接続されており、水晶素板１２１の長辺又は短辺に沿った形状で設けられている。
【００２５】
本実施形態においては、電極パッド１１１と接続されている水晶素子１２０の一端を基板１１０ａの上面と接続した固定端とし、他端を基板１１０ａの上面と間を空けた自由端とした片保持構造にて水晶素子１２０が基板１１０上に固定されている。水晶素板１２１の固定端側の外周縁は、平面視して、基板１１０ａの一辺と平行であり、第一枠部１１０ｂの内周縁に近付くように設けられている。このようにすることにより、水晶素子１２０の実装位置を視覚的によりわかりやすくすることができるので、水晶振動子の生産性を向上させることが可能となる。
【００２６】
ここで、水晶素子１２０の動作について説明する。水晶素子１２０は、外部からの交番電圧が接続用電極１２３から引き出し電極１２４及び励振用電極１２２を介して水晶素板１２１に印加されると、水晶素板１２１が所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
【００２７】
ここで、水晶素子１２０の作製方法について説明する。まず、水晶素子１２０は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し、水晶素板１２１の外周の厚みを薄くし、水晶素板１２１の外周部と比べて水晶素板１２１の中央部が厚くなるように設けるベベル加工を行う。そして、水晶素子１２０は、水晶素板１２１の両主面にフォトリソグラフィー技術、蒸着技術又はスパッタリング技術によって、金属膜を被着させることにより、励振用電極１２２、接続用電極１２３及び引き出し電極１２４を形成することにより作製される。
【００２８】
水晶素子１２０の基板１１０ａへの接合方法について説明する。まず、導電性接着剤１５０は、例えばディスペンサによって電極パッド１１１上に塗布される。水晶素子１２０は、導電性接着剤１５０上に搬送され、導電性接着剤１５０上に載置される。そして導電性接着剤１５０は、加熱硬化させることによって、硬化収縮される。水晶素子１２０は、一対の電極パッド１１１に接合される。
【００２９】
導電性接着剤１５０は、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものであり、導電性粉末としては、アルミニウム、モリブデン、タングステン、白金、パラジウム、銀、チタン、ニッケル又は鉄のうちのいずれか、或いはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。また、バインダーとしては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はビスマレイミド樹脂が用いられる。
【００３０】
感温素子１３０の１つとして、サーミスタが用いられている。この場合、感温素子１３０には、両端に実装用電極１３１が設けられている。感温素子１３０は、温度変化によって電気抵抗が顕著な変化を示すものであり、この抵抗値の変化から電圧が変化するため、抵抗値と電圧との関係及び電圧と温度との関係により、出力された電圧から温度情報を得ることができる。感温素子１３０は、感温素子用外部端子Ｇ２間の電圧が、感温素子用外部端子Ｇ２を介して水晶振動子の外へ出力されることにより、例えば、電子機器等のメインＩＣ（図示せず）で出力された電圧を温度に換算することで温度情報を得ることができる。このような感温素子１３０を水晶振動子の近くに配置して、これによって得られた水晶振動子の温度情報に応じて、ＩＣにより水晶振動子を駆動する電圧を制御し、いわゆる温度補償をすることができる。
【００３１】
感温素子１３０は、図２及び図３に示すように、パッケージ１１０の第二凹部Ｋ２内に露出した基板１１０ａに設けられた接合パッド１１５に半田等の導電性接合材を介して実装されている。また、感温素子１３０の実装用電極１３１ａは、接合パッド１１５ａに接続されている。接合パッド１１５ａは、基板１１０ａ内の感温素子用配線パターン１１６ａを介して感温素子用外部端子Ｇ２ａと電気的に接続されている。この感温素子用外部端子Ｇ２ａは、外部の実装基板上の基準電位であるグランドと接続されている実装パッドと接続されることにより、グランド端子の役割を果たす。よって、感温素子１３０の実装用電極１３１ａは、基準電位であるグランドに接続されることになる。
【００３２】
また、他方の感温素子用配線パターン１１６ｂは、平面視して、一対の電極パッド１１１の間の一部を通り、１つの電極パッド１１１と重なるようにして設けられている。また、このようにすることによって、水晶素子１２０から伝わる熱が、電極パッド１１１から直下にある基板１１０ａを介して、他方の感温素子用配線パターン１１６ｂから他方の接合パッド１１５ｂに伝わることになる。よって、水晶振動子は、熱伝導経路をさらに短くすることができるので、水晶素子１２０の温度と感温素子１３０の温度とが近似することになり、感温素子１３０から出力された電圧を換算することで得られた温度と、実際の水晶素子１２０の周囲の温度との差異をさらに低減することが可能となる。
【００３３】
また、感温素子１３０は、平面視で水晶素子１２０に設けられる励振用電極１２２の平面内に位置させていることにより、励振用電極１２２の金属膜によるシールド効果によって感温素子１３０を、電子機器を構成するパワーアンプ等の他の半導体部品や電子部品からのノイズから保護する。よって、励振用電極１２２のシールド効果により、感温素子１３０にノイズが重畳することを低減し、感温素子１３０の正確な電圧を出力することができる。また、感温素子１３０から正確な電圧値を出力することができるので、感温素子１３０から出力された電圧を換算することで得られた温度情報と、実際の水晶素子１２０の周囲の温度情報との差異をさらに低減することが可能となる。
【００３４】
感温素子１３０のパッケージ１１０への接合方法について説明する。まず、導電性接合材は、例えばディスペンサによって接合パッド１１５上に塗布される。感温素子１３０は、導電性接合材上に搬送され、導電性接合材上に載置される。そして導電性接合材は、加熱させることによって溶融接合される。感温素子１３０は、一対の接合パッド１１５に接合される。
【００３５】
導電性接合材は、例えば、銀ペースト又は鉛フリー半田により構成されている。また、導電性接合材には、塗布し易い粘度に調整するための添加した溶剤が含有されている。鉛フリー半田の成分比率は、錫が９５〜９８％、銀が２〜４％、銅が０．０〜１．０％のものが使用されている。
【００３６】
蓋体１４０は、例えば、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。このような蓋体１４０は、真空状態にある第一凹部Ｋ１、あるいは窒素ガスなどが充填された第一凹部Ｋ１を気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体１４０は、所定雰囲気で、パッケージ１１０の第一枠部１１０ｂ上に載置される。そして、第一枠部１１０ｂの封止用導体パターン１１２と蓋体１４０の封止部材１４１とが溶接されるように蓋体１４０に所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、第一枠部１１０ｂに接合する。
【００３７】
封止部材１４１は、パッケージ１１０の第一枠部１１０ｂ上面に設けられた封止用導体パターン１１２に相対する蓋体１４０の箇所に設けられている。封止部材１４１は、例えば、銀ロウ又は金錫によって設けられている。銀ロウの場合は、その厚みは、１０〜２０μｍである。例えば、成分比率は、銀が７２〜８５％、銅が１５〜２８％のものが使用されている。金錫の場合は、その厚みは、１０〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が７８〜８２％、錫が１８〜２２％のものが使用されている。
【００３８】
本実施形態における水晶振動子は、基板１１０ａの側面に、一対の接合パッド１１５とのみ電気的に接続されている一対の感温素子用外部端子Ｇ２を有しているため、基板１１０ａを対向する両側から挟み込むようにして感温素子用外部端子Ｇ２にコンタクトピンを接触させる。このようにすることで、従来の水晶振動子のように、基板の底面に感温素子用外部端子が設けられた場合と比し、コンタクトピン同士が接触することなく、安定して感温素子１３０にかかる電圧値を測定することができる。また、従来の水晶振動子のように、パッケージの下面からコンタクトピンを接触させる場合と比し、基板１１０ａを対向する両側面から挟み込むようにして感温素子用外部端子Ｇ２にコンタクトピンを接触させるので、パッケージ１１０が上方向に動くことによって生じるコンタクトピンと感温素子用外部端子Ｇ２との接触不良を低減することができる。
【００３９】
（第一変形例）
以下、本実施形態の第一変形例における水晶振動子について説明する。なお、本実施形態の第一変形例における水晶振動子のうち、上述した水晶振動子と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。本実施形態の第一変形例における水晶振動子は、図６に示されているように、一対の感温素子用外部端子Ｇ２の内の１つが、第一枠部２１０ｂの外側面の上端にまで設けられており、蓋体１４０と電気的に接続されている点で本実施形態と異なる。
【００４０】
感温素子用外部端子Ｇ２の内の１つは、図６に示すように、基板２１０ａの側面から第一枠部２１０ｂ及び第二枠部２１０ｃの外側面にかけて、向かい合う面に設けられている。感温素子用外部端子Ｇ２の上端は、図６に示されているように、第一枠部２１０ｂの上面に設けられた封止用導体パターン２１２と接触することで電気的に接続されている。
【００４１】
ここでパッケージ２１０を平面視したときの一辺の寸法が、１．０〜２．０ｍｍであり、パッケージの厚み方向の寸法が、０．７〜１．０ｍｍである場合を例にして、感温素子用外部端子Ｇ２の大きさを説明する。基板２１０ａの一辺と平行となる感温素子用外部端子Ｇ２の辺の長さは、０．４〜０．８ｍｍとなる。また、パッケージ２１０の厚み方向と平行となる感温素子用外部端子Ｇ２の辺の長さは、０．７〜１．０ｍｍとなる。
【００４２】
本実施形態の第一変形例における水晶振動子は、一対の感温素子用外部端子Ｇ２の内の１つが、第一枠部２１０ｂの外側面の上端にまで設けられていることによって、感温素子用外部端子Ｇ２の内のいずれか１つを確実に蓋体１４０と電気的に接続することができるので、感温素子１３０の測定する電圧値をさらに安定させることができる。
【００４３】
（第二変形例）
以下、本実施形態の第二変形例における水晶振動子について説明する。なお、本実施形態の第二変形例における水晶振動子のうち、上述した水晶振動子と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。本実施形態の第二変形例における水晶振動子は、図７及び図８に示されているように、基板３１０ａの外側面および第二枠部３１０ｃの外側面に窪み部３１８が設けられており、窪み部３１８内に一対の感温素子用外部端子Ｇ２が設けられている点で本実施形態と異なる。
【００４４】
窪み部３１８は、基板３１０ａの外側面及び第二枠部３１０ｃの外側面に、内側に向って窪ませて設けられている。また、窪み部３１８は、基板３１０ａの外側面及び第二枠部３１０ｃの外側面の向かい合う面にそれぞれ１つずつ一対で設けられている。窪み部３１８内には、感温素子用外部端子Ｇ２がそれぞれ１つずつ形成されている。
【００４５】
本実施形態の第二変形例における水晶振動子は、窪み部３１８内に一対の感温素子用外部端子Ｇ２が設けられているため、窪み部３１８内にコンタクトピンを入れることで感温素子１３０の測定することができるので、コンタクトピンが位置ずれすることなく安定して感温素子１３０にかかる電圧値を測定することができる。
【００４６】
（第三変形例）
以下、本実施形態の第三変形例における水晶振動子について説明する。なお、本実施形態の第三変形例における水晶振動子のうち、上述した水晶振動子と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。本実施形態の第三変形例における水晶振動子は、図９に示されているように、感温素子２３０の１つとして、ダイオードを用いている点で本実施形態と異なる。
【００４７】
また、感温素子２３０の１つとして、ダイオードが用いられている。この場合、感温素子２３０は、アノード端子２３１ｂ及びカソード端子２３１ａを有している。感温素子２３０は、アノード端子２３１ｂからカソード端子２３１ａへは電流を流すが、カソード端子２３１ａからアノード端子２３１ｂへはほとんど電流を流さない順方向特性を有している。感温素子２３０の順方向特性は、温度によって大きく変化する。感温素子２３０に一定電流を流しておいて順方向電圧を測定することによって、温度情報を得ることができる。感温素子２３０のある温度での電圧が、感温素子用外部端子Ｇ２ｂを介して水晶振動子の外へ出力される。このようにすることにより、電子機器等のメインＩＣ（図示せず）が、水晶振動子から出力された電圧を温度に変換することで温度情報を得ることができる。
【００４８】
また、感温素子２３０のアノード端子２３１ｂは、平面視して、水晶素子１２０が実装されている電極パッド１１１側に配置されている。つまり、平面視して、電極パッド１１１の励振用電極１２２側を向いている辺と感温素子２３０のアノード端子２３１ｂが実装される他方の接合パッド１１５ｂの電極パッド１１１側を向いている辺との間隔は、０〜１００μｍである。このようにすることによって、水晶素子１２０から伝わる熱が、電極パッド１１１から直下にある基板１１０ａを介して、他方の接合パッド１１５ｂに伝わることになる。よって、水晶振動子は、熱伝導経路を短くすることができるので、水晶素子１２０の温度と感温素子２３０の温度とが近似することになり、感温素子２３０から出力された電圧を換算することで得られた温度と、実際の水晶素子１２０の周囲の温度との差異を低減することが可能となる。
【００４９】
感温素子２３０のカソード端子２３１ａは、一方の接合パッド１１５ａに接続され、アノード端子２３１ｂは、他方の接合パッド１１５ｂに接続されている。よって、測温用半導体２３０のカソード端子２３１ａは、基準電位であるグランドに接続されることになる。
【００５０】
本実施形態の第三変形例における水晶振動子は、感温素子２３０の１つであるダイオードを用いることにより、感温素子２３０にノイズが重畳することを低減しつつ、水晶素子１２０の実際の温度との読み取り誤差を小さくすることで、高精度の補正が可能となる。よって、水晶振動子は、水晶素子１２０の発振周波数に関する温度補償の精度を向上させることができる。
【００５１】
（第四変形例）
以下、本実施形態の第四変形例における水晶振動子について説明する。なお、本実施形態の第四変形例における水晶振動子のうち、上述した水晶振動子と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。本実施形態の第四変形例における水晶振動子は、図１０に示されているように、感温素子３３０の１つとして、トランジスタを用いている点で本実施形態と異なる。
【００５２】
パッケージ４１０の接合パッド４１５は、感温素子３３０を実装するために用いる役割を果たす。接合パッド４１５は、基板４１０ａの下面に３つ設けられており、基板４１０ａの中央に隣接して設けられている。接合パッド４１５は、図１１及び図１２に示されているように、基板４１０ａの下面に設けられた感温素子用配線パターン４１６を介して、基板４１０ａの外側面に設けられた感温素子用外部端子Ｇ２と電気的に接続されている。
【００５３】
また、接合パッド４１５と感温素子用外部端子Ｇ２は、パッケージ４１０の第二凹部Ｋ２内の基板４１０ａに形成された部分を有する感温素子用配線パターン４１６により接続されている。第一接合パッド４１５ａは、第一感温素子用配線パターン４１６ａの一端と接続されている。また、第一感温素子用配線パターン４１６ａの他端は、一方の感温素子用外部端子Ｇ２ａと接続されている。よって、第一接合パッド４１５ａは、一方の感温素子用外部端子Ｇ２ａと電気的に接続されることになる。第二接合パッド４１５ｂは、図１２に示すように、第二感温素子用配線パターン４１６ｂの一端と接続されている。また、第二感温素子用配線パターン４１６ｂの他端は、他方の感温素子用外部端子Ｇ２ｂと接続されている。よって、第二接合パッド４１５ｂは、他方の感温素子用外部端子Ｇ２ｂと電気的に接続されることになる。また、第三接合パッド４１５ｃは、図１２に示すように、第三感温素子用配線パターン４１６ｃの一端と接続されている。第三感温素子用配線パターン４１６ｃの他端は、第二感温素子用配線パターン４１６ｂと接続されている。
【００５４】
感温素子３３０の１つとして、トランジスタが用いられている感温素子３３０は、図１０に示されているように、エミッタ端子３３１ａ、コレクタ端子３３１ｂ及びベース端子３３１ｃを有している。感温素子３３０は、感温素子３３０のベースとコレクタを短絡して、コレクタ−エミッタ間をダイオードとするようにして用いられる。このコレクタ−エミッタ間のダイオードが順方向のとき、ベース−エミッタ間に順方向電圧が印加される。感温素子３３０内のダイオードの順方向特性は、温度によって大きく変化する。このように感温素子３３０内のダイオードに一定電流を流しておいて順方向電圧を測定することによって、温度情報を得ることができる。感温素子３３０は、電圧と温度との関係が直線を示している。感温素子３３０のある温度での電圧が、感温素子用外部端子Ｇ２ｂを介して水晶振動子の外へ出力される。このようにすることにより、電子機器等のメインＩＣ（図示せず）が、水晶振動子から出力された電圧を温度に変換することで温度情報を得ることができる。このような感温素子３３０を水晶素子１２０の近くにと重なる箇所に配置して、これによって得られた水晶振動子の温度情報に応じて、メインＩＣにより水晶振動子の温度特性の補正を行う、いわゆる温度補償をすることができる。また、感温素子３３０は、電圧と温度との関係が直線を示しているので、非常に精度よく温度換算することができるために、高精度の温度補償が可能となる。
【００５５】
感温素子３３０は、パッケージ４１０の第二凹部Ｋ２内に露出した基板４１０ａに設けられた接合パッド４１５に半田等の導電性接合材を介して実装されている。また、感温素子３３０のエミッタ端子３３１ａは、第一接合パッド４１５ａに接続され、コレクタ端子３３１ｂは、第二接合パッド４１５ｂに接続され、ベース端子３３１ｃは、第三接合パッド４１５ｃと接続される。よって、感温素子３３０のエミッタ端子３３１ａは、基準電位であるグランドに接続されることになる。
【００５６】
また、感温素子３３０は、ダイオードと比較して、０．０１〜０．１μＡの電流を流しても、電圧と温度との関係が直線を示しているので、非常に精度よく温度換算することができるために、さらに高精度の温度補償が可能となる。また、感温素子３３０は、ダイオードよりも低消費電力で水晶素子１２０の温度情報を確認することができる。
【００５７】
また、感温素子３３０のコレクタ端子３３１ｂは、平面視して、水晶素子１２０が実装されている電極パッド４１１側に配置されている。つまり、平面視して、電極パッド４１１の励振用電極１２２側を向いている辺と感温素子３３０のコレクタ端子３３１ｂが実装される他方の第二接合パッド４１５ｂの電極パッド４１１側を向いている辺との間隔は、０〜１００μｍである。このようにすることによって、水晶素子１２０から伝わる熱が、電極パッド４１１から直下にある基板２１０ａを介して、第二電極パッド４１５ｂに伝わることになる。よって、水晶振動子は、熱伝導経路を短くすることができるので、水晶素子１２０の温度と感温素子３３０の温度とが近似することになり、感温素子３３０から出力された電圧を換算することで得られた温度と、実際の水晶素子１２０の周囲の温度との差異を低減することが可能となる。
【００５８】
感温素子３３０のパッケージ４１０への接合方法について説明する。まず、導電性接接合材は、例えばディスペンサによって接合パッド４１５上に塗布される。感温素子３３０は、導電性接合材上に搬送され、導電性接合材上に載置される。そして導電性接合材は、加熱させることによって溶融接合される。感温素子３３０のエミッタ端子３３１ａ、コレクタ端子３３１ｂ及びベース端子３３１ｃは、それぞれ３つの接合パッド４１５に接合される。
【００５９】
尚、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。上記実施形態では、水晶素子は、ＡＴ用水晶素子を用いた場合を説明したが、基部と、基部の側面より同一の方向に延びる二本の平板形状の振動腕部とを有する音叉型屈曲水晶素子を用いても構わない。
【００６０】
また、水晶素子１２０のベベル加工方法について説明する。所定の粒度のメディアと砥粒とを備えた研磨材と、所定の大きさに形成された水晶素板１２１とを用意する。円筒体に用意した研磨材と水晶素板１２１とを入れ、円筒体の開口した端部をカバーで塞ぐ。研磨材と水晶素板１２１とを入れた円筒体を、円筒体の中心軸線を回転軸として回転させる水晶素板１２１が研磨材で研磨されてベベル加工が行われる。
【００６１】
上記実施形態では、第一枠部１１０ｂが基板１１０ａと同様にセラミック材で一体的に形成した場合を説明したが、第一枠部１１０ｂが金属製であっても構わない。この場合、枠部は、銀−銅等のロウ材を介して基板の導体膜に接合されている。
【００６２】
上記実施形態では、感温素子３３０のベースとコレクタを短絡して、コレクタ−エミッタ間をダイオードとするようにして用いた場合を説明したが、感温素子２３０のベースとエミッタを短絡して、ベース−コレクタ間をダイオードとするようにしても構わない。
【符号の説明】
【００６３】
１１０、２１０、３１０、４１０・・・パッケージ
１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ、４１０ａ・・・基板
１１０ｂ、２１０ｂ、３１０ｂ、４１０ｂ・・・第一枠部
１１０ｃ、２１０ｃ、３１０ｃ、４１０ｃ・・・第二枠部
１１１、２１１、３１１、４１１・・・電極パッド
１１２、２１２、３１２、４１２・・・封止用導体パターン
１１３、２１３、３１３、４１３・・・水晶素子用配線パターン
１１４、４１４・・・水晶素子用ビア導体
１１５、４１５・・・接合パッド
１１６、４１６・・・感温素子用配線パターン
１１７、４１７・・・感温素子用ビア導体
３１９・・・窪み部
１２０・・・水晶素子
１２１・・・水晶素板
１２２・・・励振用電極
１２３・・・引き出し電極
１２４・・・接続用電極
１３０、２３０、３３０・・・感温素子
１３１・・・実装用電極
２３１ａ・・・カソード端子
２３１ｂ・・・アノード端子
３３１ａ・・・エミッタ端子
３３１ｂ・・・ベース端子
３３１ｃ・・・コレクタ端子
１４０・・・蓋体
１４１・・・封止部材
１５０・・・導電性接着剤
Ｋ１・・・第一凹部
Ｋ２・・・第二凹部
Ｇ１・・・水晶素子用外部端子
Ｇ２・・・感温素子用外部端子
【図１】
2014147013.tif 000003
【図２】
2014147013.tif 000004
【図３】
2014147013.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014147013.tif 000009
【図８】
2014147013.tif 000010
【図９】
2014147013.tif 000011
【図１０】
2014147013.tif 000012
【図１１】
2014147013.tif 000013
【図１２】
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