(57)【要約】【課題】感温素子を実装する際に、導電性接合材が接合パッドからはみ出すことにより生じる可能性のある接合パッド間の短絡を低減することができる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、基板１１０ａの上面に設けられた第一枠体１１０ｂと、基板１１０ａの下面に設けられた第二枠体１１０ｃと、第一枠体１１０ａで囲まれる領域であって基板１１０ａの上面に実装された水晶素子１２０と、第二枠体１１０ｃの内壁に設けられた接合パッド１１５と、第二枠体１１０ｃで囲まれる領域であって接合パッド１１５と電気的に接続された感温素子１３０と、第一枠体１１０ｂ上に設けられ、水晶素子１２０を気密封止する蓋体１４０と、を備えている。【選択図】図２
2014175998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上面に設けられた第一枠体と、
前記基板の下面に設けられた第二枠体と、
前記第一枠体で囲まれる領域であって前記基板の上面に実装された水晶素子と、
前記第二枠体の内壁に設けられた接合パッドと、
前記第二枠体で囲まれる領域であって前記接合パッドと電気的に接続された感温素子と、
前記第一枠体上に設けられ、前記水晶素子を気密封止する蓋体と、を備え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、
前記第二枠体で囲まれる領域は直方体状に形成されており、
前記接合パッドは、前記第二枠体の対向する内壁のそれぞれに一つずつ設けられており、
前記感温素子は直方体状で、両端面にそれぞれ一つずつ接続端子を有しており、
前記接続端子の一方と前記接合パッドの一方とが電気的に接続され、前記接続端子の他方と前記接合パッドの他方とが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３】
請求項１または請求項２に記載の水晶振動子であって、
前記感温素子は、前記第二枠体で囲まれる領域内に収まっていることを特徴とする水晶振動子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の水晶振動子であって、
前記感温素子を覆うように絶縁性樹脂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。例えば、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感温素子と、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、基板の下面の四角には、外部端子が設けられており、その内の２つは、感温素子と基板の内部に設けられた配線パターンを介して電気的に接続されている。感温素子は、基板の下面に設けられた接合パッドに導電性接合材を介して接合されている。
【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、実装する感温素子も小型化になるため、基板に設けられた接合パッド間も狭くなる。よって、導電性接合材が接合パッドからはみ出てしまうと接合パッド間にて短絡をしてしまう虞があった。
【０００５】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、感温素子を実装する際に、導電性接合材が接合パッドからはみ出すことにより生じる可能性のある接合パッド間の短絡を低減することができる水晶振動子を提供することを課題とする。
【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、基板と、基板の上面に設けられた第一枠体と、基板の下面に設けられた第二枠体と、第一枠体で囲まれる領域であって基板の上面に実装された水晶素子と、第二枠体の内壁に設けられた接合パッドと、第二枠体で囲まれる領域であって接合パッドと電気的に接続された感温素子と、第一枠体上に設けられ、水晶素子を気密封止する蓋体と、を備え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、凹部の向かい合う内壁に設けられた接合パッドと導電性接合材を介して接合され、凹部内に収容されるようにして設けられた感温素子とを備えることによって、感温素子を実装する際に、導電性接合材が接合パッドからはみ出すことを抑えつつ、接合パッド間の短絡を低減することができる。
【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基板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下面からみた平面図である。
【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。
【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の上面と第一枠体１１０ｂの内側面によって囲まれた収容空間１１８が形成されている。また、パッケージ１１０は、基板１１０ａの下面と第二枠体１１０ｃとの内側面によって囲まれた凹部１１９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、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、第二枠体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、第二枠体１１０ｃの内側面に設けられた接合パッド１１５と、第二枠体１１０ｃの下面に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が基板１１０ａ及び第二枠体１１０ｃの表面及び内部に設けられている。
【００１２】
第一枠体１１０ｂは、基板１１０ａの上面に配置され、基板１１０ａの上面に収容空間１１８を形成するためのものである。第二枠体１１０ｃは、基板１１０ａの下面に配置され、基板１１０ａの下面に凹部１１９を形成するためのものである。第一枠体１１０ｂ及び第二枠体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】
ここでパッケージ１１０を平面視したときの一辺の寸法が、１．０〜３．０ｍｍであり、パッケージ１１０の上下方向の寸法が、０．７〜１．５ｍｍである場合を例にして、凹部１１９の大きさを説明する。凹部１１９の長辺の長さは、０．５〜０．７ｍｍであり、短辺の長さは、０．２〜０．４ｍｍとなっている。凹部１１９の上下方向の長さは、０．２〜０．５ｍｍとなっている。
【００１４】
また、第二枠体１１０ｃの下面の四隅には、一対の水晶素子用外部端子Ｇ１と一対の感温素子用外部端子Ｇ２が設けられている。一対の水晶素子用外部端子Ｇ１は、第二枠体１１０ｃの下面の対角に位置するように設けられている。また、感温素子用外部端子Ｇ２は、水晶素子用外部端子Ｇ１が設けられている対角とは異なる第二枠体１１０ｃの対角に位置するように設けられている。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、第二枠体１１０ｃ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。このように、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。
【００１５】
また、水晶素子用外部端子Ｇ１及び感温素子用外部端子Ｇ２は、第二枠体１１０ｃに沿って設けら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、１．０〜３．２ｍｍであり、パッケージ１１０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。水晶素子用外部端子Ｇ１及び感温素子用外部端子Ｇ２の長辺の長さは、０．３〜０．６５ｍｍであり、短辺の長さは、０．２５〜０．６ｍｍとなっている。
【００１６】
電極パッド１１１は、水晶素子１２０を実装するためのものである。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及び第二枠体１１０ｃ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、第二枠体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。この電極パッド１１１は、一方の電極パッド１１１ａと他方の電極パッド１１１ｂとによって構成されている。
【００１７】
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及び第二枠体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。この水晶素子用配線パターン１１３は、第一水晶素子用配線パターン１１３ａと第二水晶素子用配線パターン１１３ｂとで構成されている。また、水晶素子用ビア導体１１４は、第一水晶素子用ビア導体１１４ａと第二水晶素子用ビア導体１１４ｂとで構成されている。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。
【００１８】
接合パッド１１５は、感温素子１３０を実装するためのものである。接合パッド１１５は、第二枠体１１０ｃの向かい合う内側側面に一対で設けられている。この接合パッド１１５は、一方の接合パッド１１５ａと他方の接合パッド１１５ｂとで構成されている。接合パッド１１５は、次に示す方法にて設けられている。まず、第二枠部１１０ｃの向かい合う二つの内側側面には、上下方向に溝が設けられている。次に、この溝の中に、タングステン等の導体を形成する。最後に、溝の内部に設けられた導体の露出している表面にニッケルメッキと金メッキを施す。このようにして、第二枠部１１０ｃの向かい合う内側側面に電極パッド１１５を設けることができる。
【００１９】
接合パッド１１５の算術平均表面粗さは、０．０２〜０．１０μｍであり、基板１１０ａ表面の算術平均表面粗さは、０．５〜１．５μｍである。よって、導電性接合材１６０は、接合パッド１１５から凹部１１９内底面に露出している基板１１０ａに向かって広がりにくくなる。
【００２０】
接合パッド１１５は、図４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と、第二枠体１１０ｃの内部に設けられた感温素子用ビア導体１１７とを介して、第二枠体１１０ｃの下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。また、接合パッド１１５は、第二枠体１１０ｃの向かい合う内側側面に一対で設けられていることにより、接合パッド１１５と感温素子１３０の両端面に設けられた接続端子１３１とが接合される。また、感温素子１３０を接合パッドに接合する際には、導電性接合材１６０は、凹部１１９の開口面を上にした状態で、凹部内１１９の壁面に設けられた接合パッド１１５に設けられている。このようにすることで、導電性接合材１６０が、凹部１１９内の壁面に設けられた接合パッド１１５から凹部１１９底面に垂れ下がるようになったとしても、凹部１１５底面には、接合パッド１１５が設けられていないので、凹部１１９との算術平均表面粗さが接合パッド１１５の算術平均表面粗さよりも大きいことにより、凹部１１９底面に沿って導電性接合材１６０が広がることを抑えることができる。このようにすることによって、水晶振動子は、一方の接合パッド１１５ａに設けられた導電性接合材１６０が凹部１１９の底面を伝って他方の接合パッド１１５ｂに接触することを抑えることができるので、接合パッド１１５間の短絡を低減することができる。
【００２１】
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の基板１１０ａの下面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。この感温素子用配線パターン１１６は、一対の接合パッド１１５とそれぞれ接続されており、一方の感温素子用配線パターン１１６ａと他方の感温素子用配線パターン１１６ｂとで構成されている。また、感温素子用ビア導体１１７は、一方の感温素子用ビア導体１１７ａと他方の感温素子用ビア導体１１７ｂとで構成されている。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、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように一方の感温素子用ビア導体１１７ａを介して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、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように他方の感温素子用ビア導体１１７ｂを介して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。
【００２２】
また、基板１１０ａの下面に設けられ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。基板１１０ａの下面に設けられ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、配線長は、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。
【００２３】
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、図４及び図５に示すように、一方の感温素子用ビア導体１１７ａ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による収容空間１１８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、第一枠体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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、第一枠体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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
感温素子１３０は、サーミスタ、白金測温抵抗体又はダイオード等が用いられている。サーミスタが用いられている場合、感温素子１３０は、直方体状であり、その両端に接続端子１３１が設けられている。接続端子１３１は、一方の接続端子１３１ａと他方の接続端子１３１ｂとによって構成されている。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。
【００３２】
また、白金測温抵抗体が用いられている場合、感温素子１３０は、直方体状のセラミック板上の中央に白金を蒸着し、白金電極が設けられている。また、セラミック板の両端には接続端子１３１が設けられている。白金電極と接続端子１３１とは、セラミック板上面に設けられた引き出し電極により接続されている。白金電極の上面を被覆するようにして絶縁性樹脂が設けられている。
【００３３】
また、ダイオードが用いられている場合、感温素子１３０は、半導体素子を半導体素子用基板の上面に実装し、その半導体素子及び半導体素子用基板の上面を絶縁性樹脂で被覆された構造である。感温素子１３０は、半導体素子用基板の下面と凹部１１９内底面が対向するようにして配置される。半導体素子用基板の両端には、アノード端子及びカソード端子となる接続端子１３１が設けられている。感温素子１３０は、アノード端子からカソード端子へは電流を流すが、カソード端子からアノード端子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１３０の順方向特性は、温度によって大きく変化する。感温素子１３０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、電圧情報を得ることができる。その電圧情報から換算することで水晶素子１２０の温度情報を得ることができる。ダイオードは、電圧と温度との関係が直線を示している。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。
【００３４】
感温素子１３０は、図２及び図３に示すように、パッケージ１１０の第二枠部１１０ｃの対向する内壁に設けられた接合パッド１１５に半田等の導電性接合材１６０を介して実装されている。また、感温素子１３０の接続端子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の下面に設けられた一方の感温素子用配線パターン１１６ａと、第二枠体１１０ｃの内部に設けられた一方の感温素子用ビア導体１１７ａ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の接続端子１３１ａは、基準電位であるグランドに接続されることになる。
【００３５】
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、一つの電極パッド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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、感温素子１３０を凹部１１９内に収容するように載置される。導電性接合材１６０は、例えばディスペンサによって第二枠体１１０ｃの対向する内壁に設けられた接合パッド１１５と感温素子１３０の両端面にそれぞれ一つずつ設けられた接続端子１３１との間に塗布される。そして導電性接合材１６０は、加熱させることによって溶融接合される。よって、感温素子１３０は、一対の接合パッド１１５に接合される。
【００３８】
感温素子１３０が、図２に示すように、凹部１１９内に実装された場合の感温素子１３０の長辺の長さは、０．４〜０．６ｍｍであり、短辺の長さは、０．２〜０．３ｍｍとなっている。感温素子１３０の上下方向の長さは、０．１〜０．３ｍｍとなっている。感温素子１３０の端面と第二枠体１１０ｃの内壁面との間隔が、０．０５〜０．１ｍｍとなるように設けられている。このようにすることで、感温素子１３０を実装する際に力が加わった場合でも、第二枠部１１０ｃの内壁面にて感温素子１３０が押さえられることになるので、凹部１１９内より外に感温素子１３０の位置ズレが生じることを低減することができる。
【００３９】
導電性接合材１６０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１６０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０〜１．０％のものが使用されている。
【００４０】
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、真空状態にある収容空間１１８、あるいは窒素ガスなどが充填された収容空間１１８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の第一枠体１１０ｂ上に載置される。そして、第一枠体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、第一枠体１１０ｂに接合する。
【００４１】
封止部材１４１は、パッケージ１１０の第一枠体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。
【００４２】
本実施形態における水晶振動子は、凹部１１９の向かい合う内壁に設けられた接合パッド１１５と導電性接合材１６０を介して接合され、凹部１１９内に収容されるようにして設けられた感温素子１３０とを備える。このようにすることによって、基板の下面に設けられた凹部内底面に接合パッドが設けられている場合と比較して、感温素子１３０を接合パッド１１５実装する際に、導電性接合材１６０が接合パッド１１５から感温素子１３０の長辺方向にはみ出すことを抑えつつ、接合パッド１１５間の短絡を低減することができる。
【００４３】
また、本実施形態における水晶振動子は、感温素子１３０が第二枠体１１０ｃで囲まれる領域内に収まるようにして設けられている。感温素子は、図２に示すように、凹部１１９の底面に、感温素子１３０の上面を接触されるようにして、第二枠体１１０ｃの内側側面に設けられた接合パッド１１５と接合された状態となっている。このように感温素子が実装された場合には、感温素子１３０の上下方向の長さは、０．１〜０．３ｍｍであり、凹部１１９の上下方向の長さは、０．２〜０．５ｍｍとなっている。この場合、感温素子１３０の下面と、水晶素子用外部端子Ｇ１の下面を含み、凹部１１９内底面と平行となるように設けられた仮想平面との上下方向の間隔は、０．１〜０．２ｍとなっている。つまり、感温素子１３０の下面が、第二枠部１１０ｃの下面に設けられた水晶素子用外部端子Ｇ１の位置と比べて、水晶素子１２０側に位置するように設けられている。このようにすることにより、水晶振動子を電子機器等のマザーボードの上にはんだを用いて実装する場合に、第二枠体の１１０ｃの下面に設けられた水晶素子用外部端子Ｇ１に被着されたはんだが水晶素子用外部端子Ｇ１から溢れ出たとしても、感温素子１３０の下面が、水晶素子用外部端子Ｇ１又は感温素子用外部端子Ｇ２の下面を含み、凹部１１９底面と平行となるように設けられた仮想平面と同一平面上に設けられていないため、感温素子１３０にはんだが被着することを低減することができる。よって、感温素子１３０の接続端子１３１との間にはんだが被着することによって生じる短絡を低減することができる。
【００４４】
（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、感温素子１３０と導電性接合材１６０とを覆うように絶縁性樹脂１７０が設けられている点で本実施形態と異なる。
【００４５】
絶縁性樹脂１７０は、感温素子１３０と導電性接合材１６０とを覆うように設けられている。絶縁性樹脂１７０は、エポキシやポリイミドなどが多く用いられ、加熱により軟化あるいは溶融することで流動する特性を持つ熱可塑性樹脂に硬化剤、硬化促進剤、その他必要に応じて無機質充填剤などを添加・混合したものである。このように絶縁性樹脂１７０により感温素子１３０の周囲を被覆保護されることになるので、異物が接触することがなく、感温素子１３０の接続端子１３１間が短絡することを防止することができる。
【００４６】
本実施形態の第一変形例における水晶振動子は、感温素子１３０と導電性接合材１６０とを覆うように絶縁性樹脂１７０が設けられていることによって、感温素子１３０の周囲を保護することができる。このような水晶振動子は、異物の接触により、感温素子１３０の接続端子１３１間が短絡することを防止することができる。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
上記実施形態では、第一枠体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、第一枠体１１０ｂが金属製であっても構わない。この場合、枠体は、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。
【００５０】
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】
【００５１】
１１０・・・パッケージ
１１０ａ・・・基板
１１０ｂ・・・第一枠体
１１０ｃ・・・第二枠体
１１１・・・電極パッド
１１２・・・封止用導体パターン
１１３・・・水晶素子用配線パターン
１１４・・・水晶素子用ビア導体
１１５・・・接合パッド
１１６・・・感温素子用配線パターン
１１７・・・感温素子用ビア導体
１１８・・・収容空間
１１９・・・凹部
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・・・感温素子
１３１・・・接続端子
１４０・・・蓋体
１４１・・・封止部材
１５０・・・導電性接着剤
１６０・・・導電性接合材
１７０・・・絶縁性樹脂
Ｇ１・・・水晶素子用外部端子
Ｇ２・・・感温素子用外部端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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