(57)【要約】【課題】水晶片の縁部に搭載部材および接続部材を介して意図しない応力や歪が加わることを低減させ、電気的特性を向上させることができる水晶デバイスを提供することを目的とする。【解決手段】水晶デバイスは、水晶片１２１、励振電極部１２３および接続配線部１２４からなる水晶素子１２０と、接続パッド１５２が上面に設けられ、導電部１５３によって接続パッド１５２と電気的に接続される搭載端子１５１が下面に設けられ、水晶からなる介在部１５０と、搭載パッド１１１が上面に設けられている基板部１１０ａを主体とする基体１１０と、蓋体１３０と、を備え、介在部１５０の長辺の中点を通過する介在部の１５０短辺に平行な仮想線より一方の短辺側の部分を第一領域に搭載端子１５１が設けられ、介在部１５０の長辺の中点を通過する介在部１５０の短辺に平行な仮想線より他方の短辺側の部分を第二領域に接続パッド１５２設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶片、前記水晶片に設けられている一対の励振電極部、および、一端が前記励振電極部に接続され他端が前記水晶片の縁部にまで延設されている一対の接続配線部からなる水晶素子と、
前記接続配線部の他端に電気的に接続される接続パッドが上面に設けられ、導電部によって前記接続パッドと電気的に接続される搭載端子が下面に設けられ、平板状の水晶片からなる介在部と、
前記搭載端子に接続される搭載パッドが上面に設けられている基板部を主体とする基体と、
前記基体に接合される蓋体と、
を備え、
前記介在部は平面視して略矩形となっており、
前記介在部の長辺の中点を通過する前記介在部の短辺に平行な仮想線より前記介在部の一方の短辺側の部分を第一領域とし、
前記介在部の長辺の中点を通過する前記介在部の短辺に平行な仮想線より前記介在部の他方の短辺側の部分を第二領域とすると、
前記搭載端子が前記介在部の下面の前記第一領域に設けられており、
前記接続パッドが前記介在部の上面の前記第二領域に設けられている
ことを特徴とする水晶デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の水晶デバイスであって、
前記介在部の下面と前記基板部の上面とが搭載部材により接合されており、
前記搭載部材が、前記介在部の下面の前記第一領域内に少なくとも三か所以上ある
ことを特徴とする水晶デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の水晶デバイスであって、
前記搭載部材が前記介在部の下面の前記第一領域内に三か所あり、
前記三か所のうち二カ所が前記介在部の一方の短辺の縁部に沿って位置しており、
前記三か所のうち残りの一カ所が前記介在部の中心付近に位置している
ことを特徴とする水晶デバイス。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の水晶デバイスであって、
前記介在部の上下方向の厚みが、前記水晶片の上下方向の厚みよりも厚くなっている
ことを特徴とする水晶デバイス。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載の水晶デバイスであって、
前記接続端子の縁部に沿って、前記介在部に溝部が形成されている
ことを特徴とする水晶デバイス。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５に記載の水晶デバイスであって、
平面視して、
前記介在部の前記導電部が、前記水晶素子の前記励振電極部と重ならない位置に設けられている
ことを特徴とする水晶デバイス。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６に記載の水晶デバイスであって、
前記基体の前記基板部の上面に前記搭載パッドとは別に導通パッドが設けられており、
前記導通パッドと電気的に接続される導電端子が前記介在部の下面であって前記第一領域に設けられており、
前記導通端子から延設されている延設部が、前記導通部の間に位置するように設けられている
ことを特徴とする水晶デバイス。
【請求項８】
請求項７に記載の水晶デバイスであって、
前記延設部が、平面視して、前記介在部の上面であって前記励振電極部と重なる位置に設けられている
ことを特徴とする水晶デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子または水晶発振器の水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶デバイスとして、所定の周波数で振動する発振信号を生成するための水晶振動子または水晶振動子が知られている。水晶デバイスの一例として、水晶振動子を恒温槽に収容した、恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
水晶振動子または水晶発振器等の水晶デバイスは、一対の励振電極部および一対の接続配線部からなる金属パターンが水晶片に設けられている水晶素子を有している。水晶素子は、水晶デバイスのパッケージの一部を構成する基体の実装面上に配置されている介在部上に実装される。介在部は、基体の実装面側を向く面に搭載端子が設けられ、基体の実装面と反対側を向く面に搭載端子と電気的に接続されている接続パッドが設けられている。基体の実装面（基体の主体となる基板部の上面）に設けられている搭載パッドと介在部に設けられている搭載パッドとが搭載部材により電気的に接続されるとともに、基体の実装面上に介在部が固定される。
さらに、この介在部に設けられた接続パッドと水晶素子の接続配線部とが接続部材により電気的に接続されつつ、水晶素子が介在部上に固定される。このとき、水晶素子は、介在部の面と離間した状態で対向配置されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１１４９６号公報
【特許文献２】特開２０１６−２２０１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水晶素子は、接続部材により介在部上に固定されているが、水晶デバイスの外部環境の変化、例えば、水晶デバイスが存在する雰囲気中の温度変化等により、水晶素子に意図しない応力や歪が加わり周波数安定性を欠き電気的特性が低下する虞がある。
【０００６】
本発明では、水晶素子に意図しない応力や歪が加わることを低減させ、電気的特性を向上させることができる水晶デバイス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】
【０００７】
本発明における水晶デバイスは、水晶片、水晶片に設けられている一対の励振電極部、および、一端が励振電極部に接続され他端が前記水晶片の縁部にまで延設されている一対の接続配線部からなる水晶素子と、接続配線部の他端に電気的に接続される接続パッドが上面に設けられ、導電部によって接続パッドと電気的に接続される搭載端子が下面に設けられ、平板状の水晶片からなる介在部と、搭載端子に接続される搭載パッドが上面に設けられている基板部を主体とする基体と、基体に接合される蓋体と、を備え、介在部は平面視して略矩形となっており、介在部の長辺の中点を通過する介在部の短辺に平行な仮想線より介在部の一方の短辺側の部分を第一領域とし、
介在部の長辺の中点を通過する介在部の短辺に平行な仮想線より介在部の他方の短辺側の部分を第二領域とすると、搭載端子が介在部の下面の第一領域に設けられており、接続パッドが介在部の上面の第二領域に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記の構成によれば、水晶素子意図しない応力や歪が加わることを低減させ、電気的特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一実施形態に係る水晶デバイスの斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図３】第一実施形態に係る水晶デバイスの分解斜視図である。
【図４】基体に介在部が設けられている状態での平面図である。
【図５】第一実施形態に係る水晶デバイスの蓋体を設けていない状態での平面図である。
【図６】（ａ）は、水晶素子の上面の平面図であり、（ｂ）は、水晶素子の下面を上面側から平面透視した平面図である。
【図７】（ａ）は、第一実施形態に係る水晶デバイスにおいて用いる介在部の上面の平面図であり、（ｂ）は、第二実施形態に係る水晶デバイスにおいて用いる介在部の下面を上面側から平面透視した平面図である。
【図８】（ａ）は、第二実施形態に係る水晶デバイスにおいて用いる介在部の上面の平面図であり、（ｂ）は、第二実施形態に係る水晶デバイスにおいて用いる介在部の下面を上面側から平面透視した平面図である。
【図９】（ａ）は、第三実施形態に係る水晶デバイスにおいて用いる介在部の上面の平面図であり、（ｂ）は、第三実施形態に係る水晶デバイスにおいて用いる介在部の下面を上面側から平面透視した平面図である。
【図１０】第三実施形態に係る水晶デバイスで用いる基体の上面側を平面視した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図面は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。便宜上、層状の部分の表面（すなわち、断面でない面）にハッチングを付すことがある。
【００１１】
本開示の水晶デバイスおよび水晶素子は、いずれも上方または下方とされてよいものであるが、以下では、便宜上、図１および図２の紙面上方を上方とし、上面または下面等の用語を用いることがある。また、単に平面視または平面透視という場合において、特に断りがない限りは、上記のように便宜的に定着した上下方向においてみることする。
【００１２】
第二実施形態以降の説明において、既に説明した実施形態の構成と同一又は類似する構成については、説明を省略することがある。
【００１３】
＜第一実施形態＞
図１〜図５は、第一実施形態に係る水晶デバイスに関する図である。図１は、水晶デバイスの斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面における断面図である。図３は、水晶デバイスの分解斜視図である。図４および図５は、第一実施形態に係る水晶デバイスにおいて、状態を理解しやすくするための図である。図４は、基体に設けられている介在部の状態を理解しやすくするための図であり、基体に介在部が設けられている状態での平面図である。図５は、介在部上に設けられている水晶素子の状態を理解しやすくするための図であり、第一実施形態に係る水晶デバイスの蓋体を設けていない状態での平面図である。
【００１４】
水晶デバイスは、全体としては、略直方体形状となっている電子部品である。水晶デバイスは、例えば、長辺または短辺の長さが、０．６ｍｍ〜１０．００ｍｍであり、上下方向の厚みが、０．２ｍｍ〜３．２ｍｍである。
【００１５】
水晶デバイスは、例えば、凹部が形成されている基体１１０と、基体１１０に収容される水晶素子１２０および介在部１５０と、凹部を塞ぐ蓋体１３０と、を主に備えている。また、水晶デバイス１１０では、搭載部材１４１により、基体１１０に介在部１５０が実装されており、接続部材１４２により当該介在部１５０上に水晶素子１２０が実装されている。
【００１６】
（基体の説明）
基体１１０は、例えば、基体１１０の主体となる基板部１１０ａと、基板部１１０ａの上面の縁部に沿って設けられている枠部１１０ｂと、一対の搭載パッド１１１と、複数の実装端子１１２と、を有している。
【００１７】
基板部１１０ａは、介在部１５０を実装するためのものである。基板部１１０ａは、略薄型直方体形状となっている。基板部１１０ａは、上面に一対の搭載パッド１１１が設けられており、下面に複数の実装端子１１２が設けられている。また、基板部１１０ａには、特に図示しない内部配線（基板部１１０ａの上面に露出しているものも含む）が複数設けられており、内部配線のうち所定の二つは、搭載パッド１１１と実装端子１１２とをそれぞれ電気的に接続している。
【００１８】
ここで、基板部１１０ａの上面とは、介在部１５０が実装される面のことをさし、基板部１１０ａの下面とは、基板部１１０ａの上面と反対側を向く基板部１１０ａの面とする。
【００１９】
枠部１１０ｂは、水晶素子１２０および介在部１５０を基体１１０内に収容する空間を形成するためのものであり、基板部１１０ａの上面の縁部に沿って枠状に設けられている。また、枠部１１０ｂは、基板部１１０ａと一体的に形成されている。
【００２０】
搭載パッド１１１は、枠部１１０ｂ内であって基板部１１０ａの上面に設けられている。このとき、搭載パッド１１１は、例えば、基板部１１０ａの一方の短辺の縁部に沿って二つ並んで設けられている。
【００２１】
実装端子１１２は、水晶デバイスを不図示の回路基板等に実装するためのものであり、基板部１１０ａの下面に複数設けられている。実装端子１１２は、例えば、四つ設けられており、基板部１１０ａの下面の四隅に配置されている。
【００２２】
内部配線（図示せず）は、基板部１１０ａに複数設けられている。複数ある内部配線のうち所定の二つの内部配線は、搭載パッド１１１と実装端子１１２とを電気的に接続している。なお、内部配線は、その一部が基板部１１０ａの上面または／および基板部１１０ａの下面に露出していてもよい。また、内部配線が基板部１１０ａに二つしか設けられていない場合には、それぞれ搭載パッド１１１と実装端子１１２とを電気的に接続している。
【００２３】
（介在部の説明）
図７は、第一実施形態で用いる介在部１５０に関する図である。図７（ａ）は、第一実施形態で用いる介在部１５０の上面を平面視したときの平面図であり、図７（ｂ）は、第一実施形態で用いる介在部１５０の下面を上面側から平面透視した平面図である。図４は、介在部１５０が基体１１０に実装されているときの状態をわかりやすく説明するための図である。
【００２４】
介在部１５０は、基体１１０の基板部１１０ａの上面に実装されている。また、介在部１５０は、略薄型平板状となっており、介在部１５０の下面には一対の搭載端子１５１が設けられており、介在部１５０の上面には一対の接続パッド１５２が設けられている。また、介在部１５０には、搭載端子１５１と接続パッド１５２とを電気的に接続するための導電部１５３が設けられている。
【００２５】
ここで、介在部１５０において、最も面積の広い面を介在部１５０の主面とする。また、介在部１５０を（基体１１０の）基板部１１０ａ上に実装したとき、基板部１１０ａの上面側を向く介在部１５０の主面を介在部１５０の下面とし、介在部１５０の下面と反対側を向く介在部１５０の面を介在部１５０の上面とする。
【００２６】
また、介在部１５０の上面を平面視、および、下面を上面側から平面透視した場合に、介在部１５０の長辺の中点を通過しつつ介在部１５０の短辺に平行な仮想線ＣＬ１に対して介在部１５０の一方の短辺を含む部分を第一領域Ａ１１とし、介在部１５０の長辺の中点を通過しつつ介在部１５０の短辺に平行な仮想線ＣＬ１に対して介在部１５０の他方の短辺を含む部分を第二領域Ａ１２とする。
【００２７】
介在部１５０は、例えば、Ｘ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）およびＺ軸（光軸）からなる結晶軸を有した水晶部材からなる。介在部１５０の主面は、例えば、水晶においてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸からなる直交座標系ＸＹＺ系を、Ｘ軸回りに３０°以上５０°以下（一例として、３５°１５′）回転させて、直交座標系ＸＹ´Ｚ´系を定義したとき、ＸＺ´平面と平行となっている。
【００２８】
また、介在部１５０の主面は、水晶素子１２０の水晶片１２１の主面と同じカットアングルとなっている。具体的には、水晶片１２１が、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸からなる水晶部材からなり、この水晶片１２１の主面が、水晶において直交座標系ＸＹＺ系を、Ｘ軸回りに３０°以上５０°以下（一例として、３５°１５′）回転させて、直交座標系ＸＹ´Ｚ´系を定義したとき、ＸＺ´平面と平行となっている場合には、介在部１５０の主面も、同様に、例えば、水晶においてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸からなる直交座標系ＸＹＺ系を、Ｘ軸回りに３０°以上５０°以下（一例として、３５°１５′）回転させて、直交座標系ＸＹ´Ｚ´系を定義したとき、ＸＺ´平面と平行となっている。
【００２９】
また、介在部１５０は、その上下方向の厚みが、水晶素子１２０の水晶片１２１の上下方向の厚みよりも厚くなっている。
【００３０】
介在部の搭載端子１５１は、基板部１１０ａの上面に設けられている搭載パッド１１１と対向する位置であって、介在部１５０の下面であって介在部１５０の一方の短辺の縁部に沿って設けられている。従って、搭載端子１５１は、介在部１５０の第一領域Ａ１１に設けられている。
【００３１】
接続パッド１５２は、介在部１５０の上面に水晶素子１２０を実装するためのものであり、水晶素子１２０の接続配線部１２４の一部、具体的には、接続部１２４ａと対向する位置に設けられている。接続パッド１５２は、例えば、介在部１５０の上面であって、介在部１５０の他方の短辺の縁部に沿って並んで設けられている。従って、接続パッド１５２は、介在部１５０の第二領域Ａ１２に設けられている。
【００３２】
導電部１５３は、搭載端子１５１と接続パッド１５２とを電気的に接続させるためのものであり、一端が搭載端子１５１に接続しており他端が接続パッド１５２に接続されている。また、例えば、導電部１５３の一部は、例えば、介在部１５０の下面から介在部１５０の上面にかけて電気的に接続させるために、特に図示しないビアまたはスルーホールが設けられている。なお、本実施形態では、導電部１５３の一部がビアまたはスルーホールの場合について説明しているが、介在部１５０の下面に設けられている搭載端子１５１と介在部１５０の上面に設けられている接続パッド１５２とを電気的に接続することができれば、介在部１５０の側面に導電部１５３の一部を設けてもよい。
【００３３】
また、導電部１５３は、図５に示したように、介在部１５０の上面に水晶素子１２０が実装されていると、導電部１５３が水晶素子１２０の励振電極部１２３と重ならない位置に設けられている。
【００３４】
また、このような介在部１５０は、基板部１１０ａの上面に、搭載部材１４１によって固定されている。別の観点では、介在部１５０の下面と基板部１１０ａの上面との間に搭載部材１４１が位置しているといえる。
（搭載部材の説明）
搭載部材１４１は、介在部１５０を基体１１０の基板部１１０ａ上に実装するためのものであり、基体１１０の基板部１１０ａの上面と介在部１５０の下面との間に位置している。このとき、搭載部材１４１は、図４に示したように、介在部１５０が基板部１１０ａ上に実装されている状態で介在部１５０側から平面視したとき、介在部１５０の長辺の中点を通過しつつ介在部１５０の短辺に平行な仮想線ＣＬ１に対して介在部１５０の一方の短辺を含む領域、つまり、介在部１５０の第一領域Ａ１１に設けられている。
【００３５】
搭載部材１４１は、例えば、第一搭載部材１４１ａ、第二搭載部材１４１ｂおよび第三搭載部材１４１ｃからなる。
【００３６】
第一搭載部材１４１ａおよび第二搭載部材１４１ｂは、図４に示したように、介在部１５０を基体１１０の基板部１１０ａ上に実装しつつ、介在部１５０の下面に設けられている搭載端子１５１と基板部１１０ａの上面に設けられている搭載パッド１１１とを電気的に接続するためのものである。従って、第一搭載部材１４１ａおよび第二搭載部材１４１ｂは、介在部１５０の下面に設けられている搭載端子１５１と基板部１１０ａの上面に設けられている搭載パッド１１１との間に設けられている。
【００３７】
また、第一搭載部材１４１ａおよび第二搭載部材１４１ｂは、例えば、導電性接着剤またはバンプが用いられる。導電性接着剤は、導電性フィラーが熱硬化性樹脂に混ぜ込まれたものである。バンプは、例えば、金、半田等が用いられる。
【００３８】
第三搭載部材１４１ｃは、介在部１５０を基体１１０の基板部１１０ａの上に実装するためのものである。また、このとき、第三搭載部材１４１ｃは、図４に示したように、介在部１５０の下面であって介在部１５０の第一領域Ａ１１に設けられており、例えば、介在部１５０の中心（具体的には、介在部１５０の対角線の交点）付近に位置している。
【００３９】
第三搭載部材１４１ｃは、例えば、導電性接着剤、絶縁性接着剤またはバンプが用いられる。導電性接着剤は、導電性フィラーが熱硬化性樹脂に混ぜ込まれたものである。絶縁性接着剤は、熱硬化性樹脂を用いたものである。バンプは、例えば、金、半田等が用いられる。
【００４０】
従って、第一搭載部材１４１ａ、第二搭載部材１４１ｂおよび第三搭載部材１４１ｃは、介在部１５０の下面であって介在部１５０の第一領域Ａ１１に設けられている。
【００４１】
なお、本実施形態では、搭載部材１４１が第一搭載部材１４１ａ、第二搭載部材１４１ｂおよび第三搭載部材１４１ｃからなる場合について説明しているが、基板部１１０ａ上に介在部１５０を実装することができ、介在部１５０の下面であって介在部１５０の第一領域Ａ１１に位置していれば、例えば、搭載部が四つから構成されていてもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、第一搭載部材１４１ａおよび第二搭載部材１４１ｂが搭載パッド１１１と搭載端子１５１との間に位置している場合について説明しているが、例えば、搭載端子１５１が介在部１５０の上面に設けられており、搭載端子１５１と基板部１１０ａの搭載パッド１１１とをワイヤ等により電気的に接続している状態であれば、第一搭載部材１４１ａおよび第二搭載部材１４１ｂは、導電性フィラーを含んでいない絶縁性の樹脂であってもよい。
【００４３】
（水晶素子の説明）
図６は、本実施形態に係る水晶素子に関する図である。図６（ａ）は、本実施形態に係る水晶素子１２０の上面の平面視した平面図であり、図６（ｂ）は、本実施形態に係る水晶素子１２０の下面を上面側から平面透視した平面図である。
【００４４】
水晶素子１２０は、介在部１５０の上面に実装されている。本実施形態では、水晶素子１２０を基体１１０の上面と略平行となっている面を、主面とする。また、水晶素子１２０から基板部１１０ａの上面へ向かう向きを下方向とし、基板部１１０ａの上面側から水晶素子１２０へ向かう向きを上方向とする。
【００４５】
また、基板部１１０ａ側を向く水晶素子１２０の主面を、水晶素子１２０の下面とし、水晶素子１２０の下面と反対側を向く水晶素子１２０の主面を、水晶素子１２０の上面とする。
【００４６】
また、本実施形態においては、水晶素子１２０の下面と水晶片１２１の下面とを同一の意味で用いており、同様に、水晶素子１２０の上面と水晶片１２１の上面とを同一の意味で用いている。
【００４７】
水晶素子１２０は、発振信号が生成される振動を生じる部分である。また、水晶素子１２０は、前述したように介在部１５０の上面に実装されており、基体１１０および蓋体１３０により形成された空間内に、真空または適当なガス（例えば、窒素）雰囲気中に封入されている。
【００４８】
水晶素子１２０は、水晶片１２１と金属パターン１２２とから構成されている。
【００４９】
水晶片１２１は、例えば、いわゆるＡＴカット板である。すなわち、水晶において、Ｘ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）およびＺ軸（光軸）からなる直交座標系ＸＹＺ系を、Ｘ軸回りに３０°以上５０°以下（一例として、３５°１５′）回転させて、直交座標系ＸＹ´Ｚ´系を定義したとき、水晶片１２１の主面は、ＸＺ´平面と平行となっている。
【００５０】
なお、水晶片１２１の外形がエッチングによって形成される場合、エッチングに対する水晶の異方性等によって比較的大きな誤差（系統誤差のようなもの）が生じる。当該誤差は、意図的に利用されることもある。本開示の説明においては、このような誤差の存在は無視するものとする。例えば、実際に、水晶片１２１においては、側面が主面に直交せず傾斜していたり、側面が平面にならず外側に膨らむ形状になっていたりすることがあるが、そのような傾斜および／または膨らみの図示および説明は省略する。第三者の製品が本開示の技術に関するか否かを判断される場合においてもそのような誤差は無視されてよい。なお、偶然誤差のようなものが無視されてよいのはもちろんである。
【００５１】
水晶片１２１の平面における形状は、矩形である。当該矩形は、例えば、長方形（本開示では、正方形を含むものとする。このとき、所定の一つの辺が一方の長辺に該当し、所定の一つの辺に接続されている所定の他の一つの辺が一方の短辺に該当することとなる。励振電極部１２３についても同様。）となっている。なお、本開示について、矩形または長方形は、角部が面取りされた形状を含むものとする（励振電極部１２３についても同様）。ＡＴカット板では、主面はＸＺ´平面に略平行な面であり、例えば、長辺はＸ軸に略平行な辺であり、短辺はＺ´軸に略平行な辺である。
【００５２】
水晶片１２１の上下方向の厚みは、厚みすべり振動について所望の固有周波数に基づいて設定される。例えば、基本波振動を用いる場合において、固有振動数をＦ（ＭＨｚ）とすると、この固有振動数Ｆに対応する水晶片１２１の厚みｔ（μｍ）を求める基本式は、ｔ＝１６７０／Ｆである。なお、実際には、水晶片１２１の厚みは、励振電極部１２３の重さ等も考慮して、基本式の値から微調整された値となる。
【００５３】
水晶片１２１の各種寸法は、等価直列抵抗値の低減等の種々の観点から、シミュレーション計算および実験等に基づいて適宜設定されてよい。一例をあげると、例えば、長辺および短辺の長さが０．５ｍｍ〜９．０ｍｍであり、厚さが４０μｍ〜１００μｍである。
【００５４】
このような水晶片１２１に設けられている金属パターン１２２は、水晶素子１２０の外部から交番電圧を印加するためのものである。金属パターン１２２は、一層となっていてもよいし、複数の金属層が積層されていてもよい。金属パターン１２２は、特に図示しないが、例えば、第一金属層と、第一金属層上に積層されている第二金属層とからなる。
【００５５】
第一金属層は、水晶と密着性のよい金属が用いられ、例えば、ニッケル、クロム、ニッケルまたはチタンのいずれか一つが用いられる。このようにすることで、水晶と密着しにくい金属層を第二金属層に用いることができる。
【００５６】
第二金属層は、金属材料の中で、電気抵抗率が低く、安定した材料が用いられる。第二金属層は、例えば、金、金を主成分とする合金、銀または銀を主成分とする合金のいずれか一つが用いられる。電気抵抗率が低い金属を第二金属層に用いることで、金属パターン１２２自身の抵抗率を小さくすることができ、この結果、水晶素子１２０の等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることが可能となる。また、安定した金属材料を第二金属層に用いることで、水晶素子１２０が存在する周囲の空気と金属パターン１２２とが反応し金属パターン１２２の重さが変化し水晶素子１２０の周波数が変化し電気的特性が変化することを低減させることができる。
【００５７】
金属パターン１２２は、励振電極部１２３と接続配線部１２４とから構成されている。
【００５８】
励振電極部１２３は、水晶片１２１に交番電圧を印加するためのものである。励振電極部１２３は、一対となっており、水晶片１２１の両主面の中央付近に、互いが対向するように設けられている。また、励振電極部１２３は、平面視して、例えば、略矩形となっている。
【００５９】
接続配線部１２４は、水晶素子１２０の外部から励振電極部１２３に交番電圧を印加するためのものである。また、接続配線部１２４は、接続部１２４ａおよび配線部１２４ｂからなる。
【００６０】
接続部１２４ａは、水晶素子１２０を水晶デバイスとして用いる場合、介在部１５０に実装するためのものであり、介在部１５０の上面に設けられている接続パッド１５２と接続部材１４２によって電気的に接続される。従って、接続部１２４ａは、一対となっており、介在部１５０の接続パッド１５２と対向する位置に設けられている。また、接続部１２４ａは、例えば、平面視して、水晶片１２１の一方の短辺の縁部に沿って二つ並んで設けられている。
【００６１】
上述しように、接続部１２４ａと介在部１５０の接続パッド１５２とが対向する位置に設けられているので、図５に示したように、水晶素子１２０を介在部１５０の上面側に実装した状態で水晶素子１２０の上面側から平面視したとき、介在部１５０の第二領域Ａ１２側に位置しているといえる。
【００６２】
接続部１２４ａは、例えば、平面視して、水晶片１２１の一方の短辺の縁部に沿って二つ並んで設けられている。このとき、水晶片１２１の一方の短辺は、励振電極部１２３に対して−Ｘ軸方向側に位置している水晶片１２１の短辺となっている。従って、接続部１２４ａは、励振電極部１２３に対して−Ｘ軸方向側に位置している水晶片１２１の短辺の縁部に沿って並んで設けられている。このようにすることで、励振電極部１２３に対して＋Ｘ軸方向側に位置している水晶片１２１の短辺の縁部に接続部１２４ａを設ける場合と比較して、接続部材１４２から水晶素子１２０の縁部に加わる応力や歪による主振動である厚みすべり振動へ与える影響を低減できるので、水晶素子１２０の周波数温度特性を向上させることができる。
【００６３】
配線部１２４ｂは、接続部１２４ａと励振電極部１２３とを電気的に接続するためのものであり、一端が接続部１２４ａに接続されており、他端が励振電極部１２３に接続されている。また、配線部１２４ｂは、別の観点では、励振電極部１２３から接続部１２４ａまで延設されているといえる。また、配線部１２４ｂは、例えば、水晶片１２１の長辺と平行となるように延設されている。
【００６４】
このような接続配線部１２４を設けることで、励振電極部１２３から接続部１２４ａまでの配線部１２４ｂの長さを短くすることができ、配線部１２４ｂ自身の抵抗を小さくすることが可能となる。ひいては、水晶素子１２０の等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることができる。
【００６５】
（接続部材の説明）
接続部材１４２は、水晶素子１２０を介在部１５０の上面に実装しつつ、水晶素子１２０の接続部１２４ａと介在部１５０の接続パッド１５２とを電気的に接続するためのものである。接続部材１４２は、具体的には、水晶素子１２０の接続部１２４ａと介在部１５０の接続パッド１５２との間に設けられている。
【００６６】
前述したように、接続パッド１５２は、介在部１５０の第二領域Ａ１２に設けられているので、別の観点では、接続部材１４２は、介在部１５０の第二領域Ａ１２に設けられているといえる。
【００６７】
接続部材１４２は、例えば、導電性接着剤またはバンプが用いられる。導電性接着剤は、導電性フィラーが熱硬化性樹脂に混ぜこまれたものである。バンプは、例えば、金、半田等が用いられる。
【００６８】
（蓋体の説明）
蓋体１３０は、基体１３０の凹部空間内に収容されている介在部１５０および水晶素子１２０を気密封止するためのものであり、基体１１０の上面にシーム溶接等により接合されている。また、蓋体１３０は、例えば、金属から構成されており、薄型直方体形状となっている。
【００６９】
このようにして構成された水晶デバイスは、例えば、不図示の回路基板の実装面に基体１１０の下面を対向させて配置され、実装端子１１２が半田などにより回路基板のパッド（図示せずに接合されることによって回路基板に実装される。回路基板には、例えば、発振回路が構成されている。発振回路は、実装端子１１２、内部配線（図示せず）、搭載パッド１１１、搭載部材１４１、導電部１５３、接続パッド１５２、接続部材１４２および接続配線部１２４を介して水晶素子１２０の励振電極部１２３に交番電圧を印加し、発振信号を生成する。この際、発振回路は、例えば、水晶片１２１の厚みすべり振動のうち基本波振動を利用する。オーバートーン振動が利用されてもよい。
【００７０】
以上のことから、本実施形態に係る水晶デバイスは、水晶片１２１、水晶片１２１に設けられている一対の励振電極部１２３、および、一端が励振電極部１２３に接続され他端が水晶片１２１の縁部にまで延設されている一対の接続配線部１２４からなる水晶素子１２０と、接続配線部１２４の他端に電気的に接続される接続パッド１５２が上面に設けられ、導電部１５３によって接続パッド１５２と電気的に接続される搭載端子１５１が下面に設けられ、平板状の水晶片１２１からなる介在部１５０と、搭載端子１５１に接続される搭載パッド１１１が上面に設けられている基板部１１０ａを主体とする基体１１０と、基体１１０に接合される蓋体１３０と、を備え、
介在部１５０は平面視して略矩形となっており、介在部１５０の長辺の中点を通過する介在部１５０の短辺に平行な仮想線より介在部１５０の一方の短辺側の部分を第一領域Ａ１１とし、介在部１５０の長辺の中点を通過する介在部１５０の短辺に平行な仮想線より介在部１５０の他方の短辺側の部分を第二領域Ａ１２とすると、搭載端子１５１が介在部１５０の下面の第一領域Ａ１１に設けられており、接続パッド１５２が介在部１５０の上面の第二領域Ａ１２に設けられている。
【００７１】
このようにすることにより、水晶素子１２０の熱膨張係数と介在部１５０の熱膨張係数とを近づけることができる。このため、水晶デバイスの外部環境の変化、例えば、水晶デバイスが存在する雰囲気中の温度変化した場合に、水晶素子１２０と水晶素子１２０が実装されている介在部１５０との熱膨張の差により、接続部材１４２から水晶素子１２０の水晶片１２１の縁部に加わる応力や歪を低減させることができ、水晶デバイスの周波数安定性を高めつつ、電気的特性を向上させることが可能となる。
【００７２】
また、このように、基板部１１０ａの搭載パッド１１１と搭載部材１４１により接合される搭載端子１５１が介在部１５０の第一領域Ａ１１に設けつつ、水晶素子１２０の接続部１２４ａと電気的に接続される接続パッド１５２が介在部１５０の第二領域Ａ１２に設けることで、介在部１５０の第一領域Ａ１１側にて搭載部材１４１から介在部１５０の縁部に応力や歪を受けたとしても、介在部１５０の第二領域Ａ１２にて介在部１５０の歪を緩和することが可能となる。このため、介在部１５０の第二領域Ａ１２に水晶素子１２０が実装されているため、水晶素子１２０の水晶片１２１の縁部に接続部材１４２から加わる歪や応力を低減させることができる。この結果、水晶デバイスの周波数安定性を高めつつ、電気的特性を向上させることが可能となる。
【００７３】
また、水晶デバイスは、介在部１５０の下面と基板部１１０ａの上面とが搭載部材１４１により接合されており、搭載部材１４１が、介在部１５０の下面の第一領域Ａ１１内に少なくとも三か所以上ある。
【００７４】
このように、搭載部材１４１が介在部１５０の下面の第一領域Ａ１１内に少なくとも三か所以上を設けることにより、介在部１５０の主面と基板部１１０ａの上面と略平行な状態となるように、介在部１５０を基板部１１０ａ上に実装することができる。この結果、介在部１５０の上面と水晶素子１２０の主面とが略平行な状態となるようにすることができ、水晶素子１２０の縁部が介在部１５０の上面と接触または蓋体１３０と接触することを低減させることが可能となる。水晶素子１２０の縁部が介在部１５０の上面または蓋体１３０と接触した場合には周波数が変動してしまうため、このように水晶素子１２０の主面と介在部１５０の上面とを略平行な状態で水晶素子１２０を介在部１５０の上面に実装することで、
周波数安定度を高めつつ、電気的特性を向上させることが可能となる。
【００７５】
また、水晶デバイスは、搭載部材１４１が介在部１５０の下面の第一領域Ａ１１内に三か所あり、三か所のうち二カ所が介在部１５０の一方の短辺の縁部に沿って位置しており、三か所のうち残りの一カ所が介在部１５０の中心付近に位置している。
【００７６】
このようにすることで、介在部１５０の他方の短辺の縁部に沿って設けられている接続パッド１５２と搭載部材１４１との距離をなるべく長くしつつ、介在部１５０の主面と水晶素子１２０の主面とが略平行となるように、水晶素子１２０を介在部１５０上に実装することが可能となる。この結果、平面視して、搭載部材１４１と接続パッド１５２との距離をより長くすることができ、かつ、水晶素子１２０の縁部が介在部１５０の上面および蓋体１３０と接触することを防止することができる。この結果、搭載部材１４１により介在部１５０から受ける応力または歪により水晶素子１２０を実装している接続部材１４２へ与える影響を低減させつつ、水晶素子１２０の縁部が介在部１５０の上面および蓋体１３０と接触することを防止することができるので、周波数安定度を高めつつ、電気的特性を向上させることが可能となる。
【００７７】
また、水晶デバイスは、介在部１５０の上下方向の厚みが、水晶片１２１の上下方向の厚みよりも厚くなっている。
【００７８】
このようにすることで、介在部１５０の第一領域Ａ１１のみで搭載部材１４１により介在部１５０を実装しつつ、介在部１５０の第二領域Ａ１２に水晶素子１２０を実装したとしても、水晶素子１２０の自重により介在部１５０が変形する量を低減させることができる。この結果、この結果、介在部１５０の上面と水晶素子１２０の主面とが略平行な状態となるようにすることができ、水晶素子１２０の縁部が介在部１５０の上面と接触または蓋体１３０と接触することを低減させることが可能となる。水晶素子１２０の縁部が介在部１５０の上面または蓋体１３０と接触した場合には周波数が変動してしまうため、このように水晶素子１２０の主面と介在部１５０の上面とを略平行な状態で水晶素子１２０を介在部１５０の上面に実装することで、周波数安定度を高めつつ、電気的特性を向上させることが可能となる。
【００７９】
また、介在部の導電部１５３が、水晶素子１２０の励振電極部１２３と重ならない位置に設けられている。
【００８０】
このようにすることで、導電部１５３と励振電極部１２３との間で静電容量が発生することを低減させることが可能となり、周波数安定度を高めつつ、電気的特性を向上させることができる。
【００８１】
＜第二実施形態＞
第二実施形態に係る水晶デバイスは、接続パッド２５２の縁部に沿って、介在部２５０に溝部２５４が形成されているという点で第一実施形態と異なる。
【００８２】
介在部２５０は、図８に示したように、介在部２５０の上面を平面視したとき、接続端子２５２の縁部に沿って溝部２５４が形成されている。
【００８３】
溝部２５４は、例えば、介在部２５０の上面から下面にかけて貫通している状態であってもよい。なお、本実施形態では、溝部２５４が介在部２５０の上面から下面にかけて貫通している場合について説明しているが、例えば、その溝部が貫通していなくともよい。
【００８４】
また、溝部２５４は、例えば、平面視して、その開口部が略矩形となっており、その長辺または短辺は、介在部１５０の短辺または介在部２５０の長辺と平行となるように設けられている。
【００８５】
従って、第二実施形態に係る水晶デバイスは、接続端子２５２の縁部に沿って介在部２５０に溝部２５４が形成されている。
【００８６】
このようにすることで、基板部２１０ａ上に搭載部材２４１により介在部２５０を実装した際に、搭載部材２４１から介在部２５０により、接続部２５２が設けられている部分で生じる歪を低減させることが可能となる。この結果、周波数安定度を高めつつ、電気的特性を向上させることができる。
【００８７】
＜第三実施形態＞
第三実施形態に係る水晶デバイスは、介在部３５０の下面の第一領域Ａ３１に導電端子３５５が設けられており、導電端子３５５から延設している延設部３５６が設けられているという点で第一実施形態と異なる。また、それに伴い、第三実施形態に係る水晶デバイスで用いる基体３１０も、基板部３１０ａの上面に導電パッド３１３が設けられているという点で第一実施形態と異なる。
【００８８】
介在部３５０は、図９に示したように、介在部３５０の下面を上面側から平面透視したとき、導電端子３５５が設けられている。
【００８９】
導電端子３５５は、基板部３１０の上面に設けられている導電パッド３１３と対向する位置に設けられている。導電パッド３１３は、基体１１０の下面に設けられている実装端子１１２のうち搭載パッド３１１と電気的に接続されていない実装端子１１２と基体１１０の図示しない内部配線により電気的に接続されている。そして、当該実装端子１１２は、実装基板に実装された際、グランド電位と同電位となるようになっている。
【００９０】
延設部３５６は、導電端子３５５から延設されており、例えば、介在部３５０の上面まで設けられている。このとき、延設部３５６は、例えば、図示しないビアまたはスルーホールにより導電端子３５５と電気的に接続している。なお、本実施形態では、延設部３５６の一部が介在部３５０の上面に設けられている場合について説明しているが、例えば、介在部３５０の下面にのみ設けてもよい。
【００９１】
介在部３５０の下面を上面側から平面透視したとき、延設部３５６は、接続パッド１５２と搭載端子１５１とを電気的に接続している導電部１５３の間に位置するように設けられている。
【００９２】
また、介在部３５０の上面に設けられている延設部３５６は、介在部３５０の上面上に水晶素子１２０が実装されているときに、励振電極部１２３と重なる位置に設けられている。
【００９３】
以上のように、第三実施形態に係る水晶デバイスは、基体３１０の基板部３１０ａの上面に搭載パッド３１１とは別に導通パッド３１３ が設けられており、導通パッド３１４と電気的に接続される導電端子３５５が介在部３５０の下面であって第一領域Ａ３１に設けられており、導通端子３５５から延設されている延設部３５６が、導通部３５３の間に位置するように設けられている。
【００９４】
このようにすることで。導電パッド３１３と電気的に接続されている実装端子３１２に基準電位となるグランド電位と同電位を印加することにより、導電部３５３の間をグランド電位と同電位となるようにすることが可能となる。この結果、延設部３５６がシールド効果を有することとなり、導電部３５３間で生じる静電容量等を低減させることができ、ひいては、周波数安定度を高めつつ、電気的特性を向上させることができる。
【００９５】
また、延設部３５６が、平面視して、介在部３５０の上面であって励振電極部１２３と重なる位置に設けられている。
【００９６】
このようにすることで、本実施形態に係る水晶デバイスを実装基板に実装した際に、実装基板側に設けられている電子部品や配線等から励振電極部１２３に与える電気的影響を低減させることが可能となり、周波数安定度を高めつつ、電気的特性を向上させることができる。
【００９７】
本発明は、以下の実施形態に限定されず、種々の形態で実施されてよい。
【００９８】
水晶素子を有するデバイスは、水晶振動子に限定されない。例えば、水晶素子に加えて水晶素子と電圧を印加し発振信号を生成する集積回路素子（ＩＣ）を有する水晶発振器であってもよい。また、例えば、水晶デバイスは、水晶素子の他にサーミスタ等の電子素子を有する水晶デバイスであってもよい。また、例えば、水晶デバイスは、恒温槽付きのものであってもよい。水晶デバイスにおいて、水晶素子を実装する基体の構造は、適宜構成されてもよい。例えば、基体は、上面および下面に凹部有する断面Ｈ型形状であってもよい。
【００９９】
水晶素子は、水晶片の平面における形状が矩形の場合について説明しているが、平面における形状は限定されず、例えば、平面における形状が円形であってもよい。
【０１００】
また、水晶素子は、ＡＴ板であってもよいし、ＳＣ板であってもよい。
【０１０１】
また、水晶素子の励振電極部の形状は限定されず、例えば、楕円または円形であってもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１１０、３１０・・・基体
１１０ａ、３１０ａ・・・基板部
１１０ｂ、３１０ｂ・・・枠部
１１１、３１１・・搭載パッド
１１２、３１２・・・実装端子
３１３・・・導通パッド
１２０・・・水晶素子
１２１・・・水晶片
１２２・・・金属パターン
１２３・・・励振電極部
１２４・・・接続配線部
１２４ａ・・・接続部
１２４ｂ・・・配線部
１３０・・・蓋体
１４１・・・導電部材
１４２・・・接続部材
１４３・・・導通部材
１５０、２５０、３５０・・・介在部
１５１、２５１、３５１・・・搭載端子
１５２、２５２、３５２・・・接続パッド
１５３、２５３、３５３・・・導電部
１５４・・・溝部
３５５・・・導通端子
３５６・・・延設部
ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３・・・介在部の長辺の中点を通過する介在部の短辺に平行な仮想線
Ａ１１、Ａ２１、Ａ３１・・・第一領域
Ａ１２、Ａ２２、Ａ３２・・・第二領域
【図１】
2018166249.tif 000003
【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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【図７】
2018166249.tif 000009
【図８】
2018166249.tif 000010
【図９】
2018166249.tif 000011
【図１０】
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