(57)【要約】【課題】音叉型水晶素子の発振周波数の変動を抑えることができる水晶デバイスを提供する。【解決手段】水晶デバイスは、基板１１０ａと、第一枠体と、第二枠体１１０ｃと、基板１１０ａ上に設けられた電極パッド１１１と、水晶基部１２１と、水晶振動部１２３と、水晶振動部１２３の先端に設けられた錘部１２８と、水晶振動部１２３に設けられた励振電極１２５、１２６と、励振電極１２５、１２６と電気的に接続された引き出し電極１２７と、を有する音叉型水晶素子１２０と、基板１１０ａと第一枠体１１０ｂとで形成され、電極パッド１１１間に設けられた第一凹部Ｋ１と、基板１１０ａと第一枠体１１０ｂとで形成され、水晶振動部１２３と対向する位置に設けられた第二凹部Ｋ２と、基板１１０ａと第一枠体１１０ｂとで形成され、錘部１２８と対向する位置に設けられた第三凹部Ｋ３と、を備えている。【選択図】図１
2018164129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の外周縁に沿って設けられた第一枠体と、
前記第一枠体の外周縁に沿って設けられた第二枠体と、
前記基板上の短辺方向に沿って設けられた一対の電極パッドと、
矩形状の水晶基部と、前記水晶基部の側面より延出した前記水晶基部の一部である水晶振動部と、前記水晶振動部の先端に設けられた錘部と、前記水晶振動部の上面及び下面に設けられた励振電極と、前記水晶振動部から前記水晶基部にかけて設けられ前記励振電極と電気的に接続された引き出し電極と、を有する音叉型水晶素子と、
前記基板と前記第一枠体とで形成され、電極パッド間に設けられた第一凹部と、
前記基板と前記第一枠体とで形成され、前記水晶振動部と対向する位置に設けられた第二凹部と、
前記基板と前記第一枠体とで形成され、前記錘部と対向する位置に設けられた第三凹部と、を備え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記載の水晶デバイスであって、
前記第一凹部と前記第二凹部と前記第三凹部とがつながっていることを特徴とする水晶デバイス。
【請求項３】
請求項１記載の水晶デバイスであって、
前記基板の向かい合う辺に沿って設けられた一対の実装基体と、
前記一対の実装基体の間に配置されるように前記基板の下面に実装された集積回路素子と、を備えていることを特徴とする水晶デバイス。
【請求項４】
請求項３記載の水晶デバイスであって、
前記基板の下面に前記電極パッドと電気的に接続された測定パッドと、を備え、
前記測定パッドが、前記集積回路素子によって覆われていることを特徴とする水晶デバイス。
【請求項５】
請求項３記載の水晶デバイスであって、
前記電極パッドと前記測定パッドとを電気的に接続するビア導体を備え、
前記ビア導体が、平面視した際に、一対の前記水晶振動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６】
請求項３記載の水晶デバイスであって、
前記集積回路素子と前記基板との間及び前記実装基体と前記基板との間に設けられた絶縁性樹脂とを備え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、電子機器等に用いられる水晶デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶デバイスは、音叉型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、基板と、凹部を設けるために基板の上面に枠体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音叉型水晶素子と、を備えた水晶デバイスが知られている（例えば、下記特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１９９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した水晶デバイスは、小型化が顕著であるが、実装された音叉型水晶素子も小型化されている。このような音叉型水晶素子の振動腕が基板に接触することで、屈曲振動が阻害され、発振周波数が変動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、音叉型水晶素子の発振周波数の変動を抑えることができる水晶デバイス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デバイスは、基板と、基板の外周縁に沿って設けられた第一枠体と、第一枠体の外周縁に沿って設けられた第二枠体と、基板上の短辺方向に沿って設けられた一対の電極パッドと、矩形状の水晶基部と、水晶基部の側面より延出した水晶基部の一部である水晶振動部と、水晶振動部の先端に設けられた錘部と、水晶振動部の上面及び下面に設けられた励振電極と、水晶振動部から水晶基部にかけて設けられ励振電極と電気的に接続された引き出し電極と、を有する音叉型水晶素子と、基板と第一枠体とで形成され、電極パッド間に設けられた第一凹部と、基板と第一枠体とで形成され、水晶振動部と対向する位置に設けられた第二凹部と、基板と第一枠体とで形成され、錘部と対向する位置に設けられた第三凹部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一つの態様による水晶デバイスは、基板と、基板の外周縁に沿って設けられた第一枠体と、第一枠体の外周縁に沿って設けられた第二枠体と、基板上の短辺方向に沿って設けられた一対の電極パッドと、矩形状の水晶基部と、水晶基部の側面より延出した水晶基部の一部である水晶振動部と、水晶振動部の先端に設けられた錘部と、水晶振動部の上面及び下面に設けられた励振電極と、水晶振動部から水晶基部にかけて設けられ励振電極と電気的に接続された引き出し電極と、を有する音叉型水晶素子と、基板と第一枠体とで形成され、電極パッド間に設けられた第一凹部と、基板と第一枠体とで形成され、水晶振動部と対向する位置に設けられた第二凹部と、基板と第一枠体とで形成され、錘部と対向する位置に設けられた第三凹部と、を備えている。このようにすることにより、音叉型水晶素子１２０を電極パッド１１１上に実装した際に、仮に音叉型水晶素子１２０が傾いたとしても、振動腕部１２２及び錘部１２８が基板１１０ａの上面に接触することを抑えることができるので、音叉型水晶素子１２０の発振周波数の変動及び停止を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一実施形態に係る水晶デバイスを示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）図１のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】（ａ）第一実施形態に係る水晶デバイスを構成するパッケージの上面からみた平面透視図であり、（ｂ）第一実施形態に係る水晶デバイスを構成するパッケージの基板の上面からみた外部端子形成面側の平面透視図である。
【図４】第一実施形態に係る水晶デバイスを構成する音叉型水晶素子の平面図である。
【図５】第二実施形態に係る水晶デバイスの分解斜視図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】（ａ）第二実施形態に係る水晶デバイスを構成するパッケージの上面からみた平面透視図であり、（ｂ）第二実施形態に係る水晶デバイスを構成するパッケージの第一枠体側からみた平面透視図である。
【図８】（ａ）第二実施形態に係る水晶デバイスを構成するパッケージの基板側からみた平面透視図であり、（ｂ）第二実施形態に係る水晶デバイスを構成するパッケージの基板の上面からみた接続端子形成面側の平面透視図である。
【図９】（ａ）第二実施形態に係る水晶デバイスを構成する実装基体の上面からみた平面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る水晶デバイスを構成する実装基体の上面からみた外部端子形成面側の平面透視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第一実施形態）
第一実施形態における水晶デバイスは、図１及び図２に示されているように、パッケージ１１０と、パッケージ１１０の上面に実装された音叉型水晶素子１２０とを含んでいる。パッケージ１１０は、基板１１０ａと、第一枠体１１０ｂ及び第二枠体１１０ｃによって構成されている。基板１１０ａと第一枠体１１０ｂとで第一凹部Ｋ１、第二凹部Ｋ２及び第三凹部Ｋ３が形成され、第一枠体１１０ｂと第二枠体１１０ｃとで、第四凹部Ｋ４が形成されている。また、音叉型水晶素子１２０には、水晶基部１２１及び水晶振動部１２３が設けられている。このような水晶デバイスは、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】
音叉型水晶素子１２０は、図１及び図４に示すように、水晶基部１２１及び水晶振動部１２３からなる。音叉型水晶素子１２０の表面には、励振電極１２５ａ、１２５ｂ、１２６ａ及び１２６ｂと、引き出し電極１２７ａ及び１２７ｂと、錘部１２８及び周波数調整電極１２９とにより構成されている。
【００１１】
水晶基部１２１は、後述する水晶振動部１２３を支持し、音叉型水晶素子１２０をパッケージ１１０上に保持固定するためのものである。水晶基部１２１は、結晶の軸方向として電気軸がＸ軸、機械軸がＹ軸、及び光軸がＺ軸となる直交座標系としたとき、Ｘ軸回りに−５°〜＋５°の範囲内で回転させたＺ′軸の方向が厚み方向となる平面視略四角形の平板である。
【００１２】
水晶振動部１２３は、例えば、その表面に所望のパターンの励振電極１２５、１２６を形成し、その励振電極１２５、１２６に電位を印加することにより、所望の周波数の振動を励起するためのものである。水晶振動部１２３は、振動腕部１２２と錘部１２８によって構成されている。振動腕部１２２の先端部、つまり、水晶基部１２１と反対側の振動腕部１２２の端部に、ハンマーヘッド形状の錘部１２８が設けられている。また、水晶振動部１２３は、第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂとからなる。第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂは、水晶基部１２１の一辺からＹ′軸の方向に平行に延設されている。また、振動腕部１２２は、第一振動腕部１２２ａ及び第二振動腕部１２２ｂによって構成されている。このような音叉型水晶素子１２０は、水晶基部１２１及び各水晶振動部１２３と一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により製造される。
【００１３】
励振電極１２５ａは、図４に示すように、第一水晶振動部１２３ａの第一振動腕部１２２ａの表裏主面に設けられている。また、励振電極１２６ｂは、第一水晶振動部１２３ａの第一振動腕部１２２ａの対向する両側面に設けられている。また、一方の引き出し電極１２７ａは、平面視して、水晶基部１２１に設けられている。他方の引き出し電極１２７ｂは、励振電極１２５ａ、１２６ａと電気的に接続されており、水晶基部１２１の境界付近の表裏主面に設けられている。
【００１４】
また、励振電極１２５ｂは、図４に示すように、第二水晶振動部１２３ｂの第二振動腕部１２２ｂの表裏主面に設けられている。また、励振電極１２６ａは、第二水晶振動部１２３ｂの第二振動腕部１２２ｂの対向する両側面に設けられている。他方の引き出し電極１２７ｂは、励振電極１２５ｂ、１２６ｂと電気的に接続されており、水晶基部１２１の表裏主面に設けられている。また、他方の引き出し電極１２７ｂは、水晶基部１２１に設けている。
【００１５】
錘部１２８は、水晶基部１２１と反対側の水晶振動部１２３の端部に、ハンマーヘッド形状で設けられている。錘部１２８は、水晶振動部１２３で生じる屈曲振動の周波数を調整するためのものである。具体的には、錘部１２８を設けることで、水晶振動部１２３の先端側へ錘を設けた状態に近づけることができるため、水晶振動部１２３で生じる屈曲振動の周波数を、錘部１２８がない場合と比較して低くなるようにすることができ、水晶振動部１２３で生じる屈曲振動の周波数を所望の周波数となるように調整している。また、錘部１２８は、第一水晶振動部１２３ａの先端部に設けられている第一錘部１２８ａと、第二水晶振動部１２３ｂの先端部に設けられている第二錘部１２８ｂとで構成されている。
【００１６】
周波数調整電極１２９は、レーザ等で削ることにより、水晶振動部１２３で生じる屈曲振動の周波数を所望の周波数となるように調整するためのものである。周波数調整電極１２９は、第一周波数調整電極１２９ａ及び第二周波数調整電極１２９ｂによって構成されている。第一周波数調整電極１２９ａは、第一錘部１２８ａの表主面及び側面の先端部に設けられ、第二周波数調整電極１２９ｂは、第二錘部１２８ｂの表主面及び両側面の先端部に設けられている。
【００１７】
なお、音叉型水晶素子１２０は、周波数調整電極１２９を構成する金属の量を増減させることにより、その周波数値を所望する値に調整することができる。励振電極１２５ｂ及び１２６ｂと、第一周波数調整電極１２９ａとは、図３に示すように、水晶片表面に設けられた引き出し電極１２７ｂにより電気的に接続している。また、励振電極１２５ａ及び１２６ａと、第二周波数調整電極１２９ｂとは、水晶基部１２１の表面に設けられた引き出し電極１２７ａにより電気的に接続している。
【００１８】
この音叉型水晶素子１２０を振動させる場合、引き出し電極１２７ａ及び１２７ｂに交番電圧を印加する。印加後のある電気的状態を瞬間的にとらえると、第二水晶振動部１２３ｂの励振電極１２６ｂは＋（プラス）電位となり、励振電極１２６ａは−（マイナス）電位となり、＋から−に電界が生じる。一方、このときの第一水晶振動部１２３ａの励振電極１２６は、第二水晶振動部１２３ｂの励振電極１２６に生じた極性とは反対の極性となる。これらの印加された電界により、第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂに伸縮現象が生じ、各水晶振動部１２３に設定した共振周波数の屈曲振動を得る。
【００１９】
水晶片を平面視したときの長辺寸法が０．８〜１．２ｍｍであり、平面視したときの短辺寸法が０．２〜０．７ｍｍである場合を例にして、水晶基部１２１及び水晶振動部１２３を説明する。水晶基部１２１を平面視したときの長辺寸法が０．１〜０.３ｍｍであり、平面視したときの短辺寸法が０．１〜０．３ｍｍである。水晶振動部１２３を平面視したときの長辺寸法が０．６〜０．９ｍｍであり、平面視したときの短辺寸法が０．０４〜０．２ｍｍである。
【００２０】
ここで、音叉型水晶素子１２０の動作について説明する。音叉型水晶素子１２０は、外部からの交番電圧が引き出し電極１２７から励振電極１２５、１２６を介して水晶振動部１２３に印加されると、水晶振動部１２３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。
【００２１】
ここで、音叉型水晶素子１２０の作製方法について説明する。まず、音叉型水晶素子１２０は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し、水晶片の両主面にフォトリソグラフィー技術によって、水晶基部１２１、水晶振動部１２３及び水晶支持部１２４を形成する。その後、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、励振電極１２５、１２６及び引き出し電極１２７を形成することにより作製される。
【００２２】
基板１１０ａは、矩形状であり、上面に音叉型水晶素子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、音叉型水晶素子１２０を実装するための電極パッド１１１が設けられている。また、基板１１０ａの長辺側の一辺に沿って、音叉型水晶素子１２０を接合するための第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂが設けられている。
【００２３】
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、絶縁層を一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、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２とを電気的に接続するための配線パターン１１３及びビア導体１１４が設けられている。
【００２４】
第一枠体１１０ｂは、基板１１０ａの上面の外周縁に沿って配置され、基板１１０ａの上面に第一凹部Ｋ１、第二凹部Ｋ２及び第三凹部Ｋ３を形成するためのものである。また、第二枠体１１０ｃは、第一枠体１１０ｂの上面の外周縁に沿って配置され、第一枠体１１０ｂの上面に第四凹部Ｋ４を形成するためのものである。第四凹部Ｋ４の開口部は、平面視した際に、矩形状となっている。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。
【００２５】
第一凹部Ｋ１は、一対の電極パッド１１１の間に設けられており、後述する音叉型水晶素子１２０を実装する際に、隣り合う一対の電極パッド１１１に設けられた導電性接着剤１４０の接触を抑えるためのものである。第一凹部Ｋ１は、基板１１０ａの上面と第一枠体１１０ｂとによって形成されている。このようにすることにより、仮に隣り合う一対の電極パッド１１１に設けられた導電性接着剤１４０が、音叉型水晶素子１２０を実装する際に電極パッド１１１から溢れ出たとしても、第一凹部Ｋ１内に入り込むことで、隣り合う電極パッド１１１が短絡してしまうことをさらに抑えることができる。
【００２６】
第二凹部Ｋ２は、後述する音叉型水晶素子１２０の振動腕部１２２と対向する位置に設けられ、振動腕部１２２が基板１１０ａの上面に接触することを抑えるためのものである。第二凹部Ｋ２は、基板１１０ａの上面と第一枠体１１０ｂとによって形成され、音叉型水晶素子１２０の振動腕部１２２と対向する位置に設けられている。このようにすることにより、音叉型水晶素子１２０を電極パッド１１１上に実装した際に、仮に音叉型水晶素子１２０が傾いたとしても、振動腕部１２２が基板１１０ａの上面に接触することを抑えることができるので、音叉型水晶素子１２０の発振周波数の変動及び停止を抑えることが可能となる。
【００２７】
第三凹部Ｋ３は、後述する音叉型水晶素子１２０の錘部１２８と対向する位置に設けられ、錘部１２８が基板１１０ａの上面に接触することを抑えるためのものである。第三凹部Ｋ３は、基板１１０ａの上面と第一枠体１１０ｂとによって形成されており、音叉型水晶素子１２０の錘部１２８と対向する位置に設けられている。このようにすることで、音叉型水晶素子１２０を電極パッド１１１上に実装した際に、仮に音叉型水晶素子１２０が傾いたとしても、錘部１２８が基板１１０ａの上面に接触することを抑えることができるので、音叉型水晶素子の発振周波数の変動及び停止を低減させることが可能となる。
【００２８】
第四凹部Ｋ４は、後述する音叉型水晶素子１２０を実装するためのものである。第四凹部Ｋ４は、第一枠体１１０ｂの上面と第二枠体１１０ｃとによって形成されている。
【００２９】
また、第一凹部Ｋ１は、第二凹部Ｋ２及び第三凹部Ｋ３と空間がつながるようにして設けられている。このようにすることにより、仮に隣り合う一対の電極パッド１１１に設けられた導電性接着剤１４０が、音叉型水晶素子１２０を実装する際に電極パッド１１１から溢れ出たとしても、第一凹部Ｋ１内に入り込み、第一凹部Ｋ１から第二凹部Ｋ２を通して第三凹部Ｋ３まで流れ出てしまうことで、隣り合う電極パッド１１１が短絡してしまうことをさらに抑えることができる。
【００３０】
また、平面視した際に、第一凹部Ｋ１の結晶軸方向であるＸ軸と平行な長さが、第二凹部Ｋ２の結晶軸方向であるＸ軸と平行な長さよりも小さくなるように設けられ、第二凹部Ｋ２の結晶軸方向であるＸ軸と平行な長さが、第三凹部Ｋ３の結晶軸方向であるＸ軸と平行な長さよりも小さくなるように設けられている。このようにすることにより、第一枠体１１０ｂの専有面積が、第一凹部Ｋ１から第三凹部Ｋ３に向かうにつれて小さくなるため、第三凹部Ｋ３の箇所に応力が発生しやすくなるため、第一凹部Ｋ１の近傍にある第一枠体１１０ｂの上面に設けられた電極パッド１１１にかかる応力を小さくすることができるため、音叉型水晶素子１２０が電極パッド１１１から剥がれてしまうことを抑えることができる。
【００３１】
基板１１０ａの下面の四隅には、外部端子１１２が設けられている。また、四つの外部端子１１２の内の二つが、音叉型水晶素子１２０と電気的に接続されている。また、音叉型水晶素子１２０と電気的に接続されている第一外部端子１１２ａ及び第二外部端子１１２ｂは、基板１１０ａの下面の対角に位置するように設けられている。
【００３２】
電極パッド１１１は、音叉型水晶素子１２０を実装するためのものである。電極パッド１１１は、第一枠体１１０ｂの上面に一対で設けられており、第一枠体１１０ｂ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及び図５に示されているように第一枠体１１０ｂ及び基板１１０ａの上面に設けられた配線パターン１１３とビア導体１１４を介して、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２と電気的に接続されている。
【００３３】
電極パッド１１１は、図３（ａ）に示すように、第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂによって構成されている。また、外部端子１１２は、図３（ｂ）に示すように、第一外部端子１１２ａ、第二外部端子１１２ｂ、第三外部端子１１２ｃ及び第四外部端子１１２ｄによって構成されている。ビア導体１１４は、第一ビア導体１１４ａ、第二ビア導体１１４ｂ及び第三ビア導体１１４ｃによって構成されている。また、配線パターン１１３は、第一配線パターン１１３ａ及び第二配線パターン１１３ｂによって構成されている。第一電極パッド１１１ａは、基板１１０ａに設けられた第一配線パターン１１３ａの一端と電気的に接続されている。また、第一配線パターン１１３ａの他端は、第一ビア導体１１４ａを介して、第一外部端子１１２ａと電気的に接続されている。よって、第一電極パッド１１１ａは、第一外部端子１１２ａと電気的に接続されることになる。第二電極パッド１１１ｂは、基板１１０ａに設けられた第二配線パターン１１３ｂの一端と電気的に接続されている。また、第二配線パターン１１３ｂの他端は、第二ビア導体１１４ｂを介して、第二外部端子１１２ｂと電気的に接続されている。よって、第二電極パッド１１１ｂは、第二外部端子１１２ｂと電気的に接続されることになる。
【００３４】
また、電極パッド１１１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、導電性接着剤１４０は、配線パターン１１３の方向に向かって導電性接着剤１４０が広がることになるが、電極パッド１１１から基板１１０ａ上に向かって広がりにくくなる。
【００３５】
外部端子１１２は、電子機器等の実装基板（図示せず）と電気的に接合するために用いられる。外部端子１１２は、基板１１０ａの下面の四隅に設けられている。外部端子１１２の内の二つの端子は、基板１１０ａの上面に設けられた一対の電極パッド１１１とそれぞれ電気的に接続されている。また、第三外部端子１１２ｃは、第三ビア導体１１４ｃを介して、封止用導体パターン１１７と電気的に接続されている。
【００３６】
配線パターン１１３は、電極パッド１１１及びビア導体１１４と電気的に接続するためのものである。配線パターン１１３の一端は、電極パッド１１１と電気的に接続されており、配線パターン１１３の他端は、ビア導体１１４と電気的に接続されている。配線パターン１１３は、第一配線パターン１１３ａ及び第二配線パターン１１３ｂによって構成されている。配線パターン１１３は、平面視して、第二枠体１１０ｃと重なるようにして設けられている。このようにすることによって、水晶デバイスは、配線パターン１１３と音叉型水晶素子１２０との間で浮遊容量が発生することを抑えるので、音叉型水晶素子１２０にこの浮遊容量が付与されることがないため、発振周波数が変動してしまうことを抑えることができる。また、水晶デバイスに外力が加わり、第二枠体１１０ｃの長辺方向に曲げモーメントが発生しても、基板１１０ａに加えて第一枠体１１０ｂ及び第二枠体１１０ｃが設けられていることにより、第二枠体１１０ｃが設けられている箇所は、変形しにくくなる。よって、第二枠体１１０ｃと平面視して重なる位置に設けられた配線パターン１１３は、断線しにくくなり、発振周波数が出力されなくなることを抑制することができる。
【００３７】
また、第一配線パターン１１３ａは、第一電極パッド１１１ａ及び第一ビア導体１１４ａと電気的に接続されている。第一配線パターン１１３ａは、第一電極パッド１１１ａから近接された第二枠体１１０ｃの長辺方向に向かって延出されており、第一配線パターン１１３ａの一部が露出されている。第二配線パターン１１３ｂは、第二電極パッド１１１ｂ及び第二ビア導体１１４ｂと電気的に接続されている。第二配線パターン１１３ｂは、第二電極パッド１１１ｂから近接された第二枠体１１０ｃの長辺方向に向かって延出されており、第二配線パターン１１３ｂの一部が露出されている。
【００３８】
このように、配線パターン１１３の一部が、電極パッド１１１から第二枠体１１０ｃの長辺方向に向かって延出し、第四凹部Ｋ４で露出するようにして設けられていることにより、音叉型水晶素子１２０を実装した際に、溢れ出そうになった導電性接着剤１４０が、導電性接着剤１４０と濡れ性の良い配線パターン１１３上に沿って流れ出てくれるため、パッケージ１１０の中心方向に流れ出ることがなく導電性接着剤１４０が水晶振動部１２３の励振用電極１２５、１２６に付着してしまうことを抑えることができる。
【００３９】
ビア導体１１４は、基板１１０ａの内部に設けられ、その両端は、配線パターン１１３又は封止用導体パターン１１７と電気的に接続されている。ビア導体１１４は、基板１１０ａに設けられた貫通孔の内部に導体を充填することで設けられている。また、ビア導体１１４は、図４及び図５に示すように、第一ビア導体１１４ａ、第二ビア導体１１４ｂ及び第三ビア導体１１４ｃによって構成されている。
【００４０】
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の上下方向の寸法が、０．２〜１．５ｍｍである場合を例にして、凹部Ｋ、電極パッド１１１、支持パッド１１５の大きさを説明する。凹部Ｋの長辺の長さは、０．７〜２．０．ｍｍであり、短辺の長さは、０．５〜１．５ｍｍとなっている。また、凹部Ｋの上下方向の長さは、０．１〜０．５ｍｍとなっている。基板１１０ａの一辺と平行となる電極パッド１１１の辺の長さは、０．２５〜０．４０ｍｍとなる。また、基板１１０ａの一辺と交わる辺と平行となる電極パッド１１１の辺の長さは、０．２５〜０．４０ｍｍとなる。電極パッド１１１の上下方向の厚みの長さは、１０〜５０μｍとなる。
【００４１】
封止用導体パターン１１７は、蓋体１３０と接合部材１３１を介して接合する際に、接合部材１３１の濡れ性をよくする役割を果たしている。封止用導体パターン１１７は、第二枠体１１０ｃの上面を囲むようにして設けられている。封止用導体パターン１１７は、図１及び図３に示すように、第三ビア導体１１４ａを介して、第三外部端子１１２ａと電気的に接続されている。封止用導体パターン１１７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、第二枠体１１０ｃ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。
【００４２】
蓋体１３０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１３０は、真空状態にある第四凹部Ｋ４又は窒素ガスなどが充填された第四凹部Ｋ４を気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体１３０は、所定雰囲気で、パッケージ１１０の第二枠体１１０ｃ上に載置され、第二枠体１１０ｃの封止用導体パターン１１７と蓋体１３０の接合部材１３１とが接合されるように熱を印加させることで接合部材１３１を溶融し、第二枠体１１０ｃに接合される。また、蓋体１３０は、封止用導体パターン１１７、第三ビア導体１１４ｃを介して基板１１０ａの下面の第三外部端子１１２ｃに電気的に接続されている。よって、蓋体１３０は、第三外部端子１１２ｃと電気的に接続されている。
【００４３】
接合部材１３１は、パッケージ１１０の第二枠体１１０ｃ上面に設けられた封止用導体パターン１１７に相対する蓋体１３０の箇所に設けられている。接合部材１３１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。
【００４４】
ここで、基板１１０ａの作製方法について説明する。基板１１０ａがアルミナセラミックスから成る場合、まず所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得た複数のセラミックグリーンシートを準備する。また、セラミックグリーンシートの表面或いはセラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷等によって所定の導体ペーストを塗布する。さらに、これらのグリーンシートを積層してプレス成形したものを、高温で焼成する。最後に、導体パターンの所定部位、具体的には、電極パッド１１１、外部端子１１２、配線パターン１１３、ビア導体１１４及び封止用導体パターン１１７となる部位にニッケルメッキ又、金メッキ、銀パラジウム等を施すことにより作製される。また、導体ペーストは、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。
【００４５】
第一実施形態に係る水晶デバイスは、基板１１０ａと、基板１１０ａの外周縁に沿って設けられた第一枠体１１０ｂと、第一枠体１１０ｂの外周縁に沿って設けられた第二枠体１１０ｃと、基板１１０ａ上の短辺方向に沿って設けられた一対の電極パッド１１１と、矩形状の水晶基部１２１と、水晶基部１２１の側面より延出した水晶基部１２１の一部である水晶振動部１２３と、水晶振動部１２３の先端に設けられた錘部１２８と、水晶振動部１２３の上面及び下面に設けられた励振電極１２５、１２６と、水晶振動部１２３から水晶基部１２１にかけて設けられ励振電極１２５、１２６と電気的に接続された引き出し電極１２７と、を有する音叉型水晶素子１２０と、基板１１０ａと第一枠体１１０ｂとで形成され、電極パッド１１１間に設けられた第一凹部Ｋ１と、基板１１０ａと第一枠体１１０ｂとで形成され、水晶振動部１２３と対向する位置に設けられた第二凹部Ｋ２と、基板１１０ａと第一枠体１１０ｂとで形成され、錘部１２８と対向する位置に設けられた第三凹部Ｋ３と、を備えている。
【００４６】
このようにすることで、音叉型水晶素子１２０を電極パッド２１１上に実装した際に、仮に音叉型水晶素子１２０が傾いたとしても、第二凹部Ｋ２及び第三凹部Ｋ３によって、振動腕部１２２及び錘部１２８が基板２１０ａの上面に接触することを抑えることができるので、水晶デバイスは、音叉型水晶素子１２０の発振周波数の変動及び停止を抑えることが可能となる。また、水晶デバイスは、第一凹部Ｋ１によって、仮に隣り合う一対の電極パッド１１１に設けられた導電性接着剤１４０が、音叉型水晶素子１２０を実装する際に電極パッド１１１から溢れ出たとしても、第一凹部Ｋ１内に入り込むことで、隣り合う電極パッド１１１が短絡してしまうことをさらに抑えることができる。
【００４７】
また、第一実施形態に係る水晶デバイスは、第一凹部Ｋ１と第二凹部Ｋ２と第三凹部Ｋ３とがつながるようにして設けられている。このようにすることで、仮に隣り合う一対の電極パッド１１１に設けられた導電性接着剤１４０が、音叉型水晶素子１２０を実装する際に電極パッド１１１から溢れ出たとしても、第一凹部Ｋ１内に入り込み、第一凹部Ｋ１から第二凹部Ｋ２を通して第三凹部Ｋ３まで流れ出てしまうことで、隣り合う電極パッド１１１が短絡してしまうことをさらに抑えることができる。
【００４８】
（第二実施形態）
第二実施形態に係る水晶デバイスは、図５及び図６に示されているように、パッケージ２１０と、パッケージ２１０の上面に接合された音叉型水晶素子１２０と、パッケージ２１０の下面に接合された電子部品の一つである集積回路素子１５０とを含んでいる。パッケージ１１０は、第一枠体２１０ｂの上面と第二枠体２１０ｃの内側面によって囲まれた第四凹部Ｋ４が形成されている。また、基板２１０ａの下面と実装基体１６０の内側面によって囲まれた実装領域が形成されている。このような水晶デバイスは、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。
【００４９】
基板２１０ａは、矩形状であり、上面に実装された音叉型水晶素子１２０及び下面に実装された集積回路素子１５０を実装するためのものである。基板２１０ａは、上面に、音叉型水晶素子１２０を実装するための電極パッド２１１が設けられており、下面に、集積回路素子１５０を実装するための接続パッド２１５が設けられている。また、基板２１０ａの一辺に沿って、音叉型水晶素子１２０を接合するための第一電極パッド２１１ａ及び第二電極パッド２１１ｂが設けられている。基板２１０ａの下面の四隅には、接合端子２１２が設けられている。また、基板２１０ａの下面の中央には、一対の測定パッド２１９が設けられ、その一対の測定パッド２１９を囲むようにして、集積回路素子１５０を実装するための六つの接続パッド２１５が設けられている。また、接合端子２１２は、接続パッド２１５の内の外側にある四つと電気的に接続されている。
【００５０】
基板２１０ａ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２１０ａは、絶縁層を一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２１０ａの表面及び内部には、上面に設けられた電極パッド２１１と、基板２１０ａの下面に設けられた測定パッド２１９とを電気的に接続するための配線パターン２１３及びビア導体２１４が設けられている。また、基板２１０ａの表面には、下面に設けられた接続パッド２１５及び測定パッド２１９が設けられている。
【００５１】
第一枠体２１０ｂは、基板２１０ａの上面に配置され、基板２１０ａの上面に第一凹部Ｋ１、第二凹部Ｋ２及び第三凹部Ｋ３を形成するためのものである。また、第二枠体２１０ｃは、第一枠体２１０ｂの上面に配置され、第一枠体２１０ｂの上面に第四凹部Ｋ４を形成するためのものである。第一枠体２１０ｂ及び第二枠体２１０ｃ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２１０ａと一体的に形成されている。
【００５２】
電極パッド２１１は、音叉型水晶素子１２０を実装するためのものである。電極パッド２１１は、基板２１０ａ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２１１は、図７及び図８に示されているように基板２１０ａの上面に設けられた配線パターン２１３とビア導体２１４を介して、基板２１０ａの下面に設けられた接合端子２１２と電気的に接続されている。
【００５３】
電極パッド２１１は、図７に示すように、第一電極パッド２１１ａ及び第二電極パッド２１１ｂによって構成されている。ビア導体２１４は、第一ビア導体２１４ａ、第二ビア導体２１４ｂ、第三ビア導体２１４ｃ、第四ビア導体２１４ｄ、第五ビア導体２１４ｅ、第六ビア導体２１４ｆ、第七ビア導体２１４ｇ及び第八ビア導体２１４ｈによって構成されている。また、配線パターン２１３は、第一配線パターン２１３ａ、第二配線パターン２１３ｂ、第三配線パターン２１３ｃ及び第四配線パターン２１３ｄによって構成されている。測定パッド２１９は、第一測定パッド２１９ａ及び第二測定パッド２１９ｂによって構成されている。第一電極パッド２１１ａは、基板２１０ａに設けられた第一配線パターン２１３ａの一端と電気的に接続されている。
【００５４】
また、第一配線パターン２１３ａの他端は、第一ビア導体２１４ａを介して、第三配線パターン２１３ｃの一端と電気的に接続されている。第三配線パターン２１３ｃの他端は、第七ビア導体２１４ｇを介して、第一測定パッド２１９ａと電気的に接続されている。よって、第一電極パッド２１１ａは、第一測定パッド２１９ａと電気的に接続されることになる。第二電極パッド２１１ｂは、基板２１０ａに設けられた第二配線パターン２１３ｂの一端と電気的に接続されている。また、第二配線パターン２１３ｂの他端は、第二ビア導体２１４ｂを介して、第四配線パターン２１３ｄの一端と電気的に接続されている。第四配線パターン２１３ｄの他端は、第八ビア導体２１４ｈを介して、第二測定パッド２１９ｂと電気的に接続されている。よって、第二電極パッド２１１ｂは、第二測定パッド２１９ｂと電気的に接続されることになる。
【００５５】
また、第一測定パッド２１９ａは、第三接続パッド２１５ｃと電気的に接続されている。よって、第一電極パッド２１１ａは、第三接続パッド２１５ｃと電気的に接続されることになる。また、第二測定パッド２１９ｂは、第六接続パッド２１５ｆと電気的に接続されることになる。よって、第二電極パッド２１１ｂは、第六接続パッド２１５ｆと電気的に接続されることになる。
【００５６】
接合端子２１２は、実装基体１６０の接合パッド１６１と電気的に接合するために用いられている。接合端子２１２は、図８（ｂ）に示すように、基板２１０ａの下面の四隅に設けられ、第一接合端子２１２ａ、第二接合端子２１２ｂ、第三接合端子２１２ｃ及び第四接合端子２１２ｄによって構成されている。接合端子２１２は、基板２１０ａの下面に設けられた接続パッド２１５とそれぞれ電気的に接続されている。また、第一接合端子２１２ａは、第三ビア導体２１４ｃを介して、封止用導体パターン２１７と電気的に接続されている。
【００５７】
配線パターン２１３は、基板２１０ａの上面に設けられ、電極パッド２１１から近傍の基板２１０ａのビア導体２１４に向けて引き出されている。また、配線パターン２１３は、図３に示すように、第一配線パターン２１３ａ、第二配線パターン２１３ｂ、第三配線パターン２１３ｃ及び第四配線パターン２１３ｄによって構成されている。
【００５８】
ビア導体２１４は、基板２１０ａの内部に設けられ、その両端は、配線パターン２１３及び測定パッド２１９と電気的に接続されている。ビア導体２１４は、基板２１０ａに設けられた貫通孔の内部に導体を充填することで設けられている。ビア導体２１４は、第一ビア導体２１４ａ、第二ビア導体２１４ｂ、第三ビア導体２１４ｃ、第四ビア導体２１４ｄ、第五ビア導体２１４ｅ、第六ビア導体２１４ｆ、第七ビア導体２１４ｇ及び第八ビア導体２１４ｈによって構成されている。また、基板２１０ａの四隅に設けられたビア導体２１４は、平面視して、図８に示されているように、実装基体１６０と重なる位置に設けられている。このようにすることで、本実施形態の水晶デバイスは、電子機器等の実装基板上の実装パターンと、ビア導体２１４との間で発生する浮遊容量を低減させることで、音叉型水晶素子１２０に浮遊容量が付加されないので、音叉型水晶素子１２０の発振周波数が変動することを低減することができる。
【００５９】
第七ビア導体２１４ｇ及び第八ビア導体２１４ｈが、平面視した際に、一対の水晶振動部１２３の間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、水晶振動部１２３に設けられた励振電極１２５、１２６と、第七ビア導体２１４ｇ及び第八ビア導体２１４ｈとの間で付加容量が発生することを抑えるため、音叉型水晶素子１２０の発振周波数が変動することを低減することができる。
【００６０】
接続パッド２１５は、集積回路素子１５０を実装するために用いられている。また、接続パッド２１５は、図８に示すように、第一接続パッド２１５ａ、第二接続パッド２１５ｂ、第三接続パッド２１５ｃ、第四接続パッド２１５ｄ、第五接続パッド２１５ｅ及び第六接続パッド２１５ｆによって構成されている。第一接続パッド２１５ａは、第一接合端子２１２ａと電気的に接続されており、第二接続パッド２１５ｂは、第二接合端子２１２ｂと電気的に接続されている。第三接続パッド２１５ｃは、第一測定パッド２１９ａと電気的に接続されており、第六接続パッド２１５ｆは、第二測定パッド２１９ｂと電気的に接続されている。第四接続パッド２１５ｄは、第三接合端子２１２ｃと電気的に接続されており、第五接続パッド２１５ｅは、第四接合端子２１２ｄと電気的に接続されている。
【００６１】
封止用導体パターン２１７は、蓋体１３０と接合部材１３１を介して接合する際に、接合部材１３１の濡れ性をよくする役割を果たしている。封止用導体パターン１１７は、図３及び図４に示すように、第三ビア導体２１４ｃを介して、第一接合端子２１２ａと電気的に接続されている。封止用導体パターン２１７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、第二枠体２１０ｃ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。
【００６２】
測定パッド２１９は、コンタクトピン等を接触させることによって、音叉型水晶素子１２０の特性を測定するためのものである。測定パッド２１９は、平面視して、集積回路素子１５０と重なる位置に設けられている。このようにすることで、電子機器等の実装基板上の実装パターンと測定パッド２１９との間で発生する浮遊容量を低減させることで、音叉型水晶素子１２０に浮遊容量が付加されないので、音叉型水晶素子１２０の発振周波数が変動することを低減することができる。
【００６３】
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である場合を例にして、測定パッド２１９の大きさを説明する。測定パッド２１９の長辺の長さは、０．５〜０．８ｍｍとなり、短辺の長さは、０．４５〜０．７５ｍｍとなる。また、音叉型水晶素子１２０の測定をする際は、実装基体１６０を実装する前に行うので、従来の圧電発振器と比して、測定パッド２１９の面積を大きくすることできる。測定パッド２１９の面積を大きくすることができるので、コンタクトピンと測定パッド２１９との接触不良を低減することができる。よって、コンタクトピンと測定パッド２１９との接触不良により生じる音叉型水晶素子１２０の再測定を抑えることができるので、水晶デバイスの生産性を向上させることが可能となる。
【００６４】
また、音叉型水晶素子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、音叉型水晶素子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。そのコンタクトピンは、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、これを測定パッド２１９に押し付けつつ接触させることで測定が行われる。
【００６５】
ここで、基板２１０ａの作製方法について説明する。基板２１０ａがアルミナセラミックスから成る場合、まず所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得た複数のセラミックグリーンシートを準備する。また、セラミックグリーンシートの表面或いはセラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷等によって所定の導体ペーストを塗布する。さらに、これらのグリーンシートを積層してプレス成形したものを、高温で焼成する。最後に、導体パターンの所定部位、具体的には、電極パッド２１１、接合端子２１２、配線パターン２１３、ビア導体２１４、接続パッド２１５、封止用導体パターン２１７及び測定パッド２１９となる部位にニッケルメッキ又、金メッキ、銀パラジウム等を施すことにより作製される。また、導体ペーストは、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。
【００６６】
実装基体１６０は、基板２１０ａの下面と接合され、基板２１０ａの下面に集積回路素子１５０を実装するための実装領域を形成するためのものである。実装基体１６０は、基板２１０の向かう合う辺に沿って一対で設けられている。実装基体１６０は、例えばガラスエポキシ樹脂等の絶縁性基板からなり、基板２１０ａの下面と導電性接合材１７０を介して接合される。実装基体１６０の内部には、上面に設けられた接合パッド１６１と、実装基体１６０の下面に設けられた外部端子１６２とを電気的に接続するための導体部１６３が設けられている。実装基体１６０の上面の両端には、接合パッド１６１が設けられ、下面の両端には、外部端子１６２が設けられている。また、外部端子１６２は、集積回路素子１５０と電気的に接続されている。
【００６７】
また、実装基体１６０は、ガラエポ基板によって形成されている。このようにすることにより、実装基体１６０の基材と電子機器等を構成する実装基板（図示せず）の基材は同じ樹脂材料からなるようにすることにより、熱膨張係数の差をより小さくすることができる。このため、加熱で実装基板が変形した場合でも、その変形による応力が実装基体１６０の存在により緩和され、その結果として、半田にかかる応力も緩和される。このような水晶デバイスは、電子機器等の実装基板から剥がれの発生を低減することができる。
【００６８】
接合パッド１６１は、基板２１０ａの接合端子２１２と導電性接合材１７０を介して電気的に接合するためのものである。接合パッド１６１は、図９に示すように、第一接合パッド１６１ａ、第二接合パッド１６１ｂ、第三接合パッド１６１ｃ及び第四接合パッド１６１ｄによって構成されている。また、外部端子１６２は、図９に示すように第一外部端子１６２ａ、第二外部端子１６２ｂ、第三外部端子１６２ｃ及び第四外部端子１６２ｄによって構成されている。導体部１６３は、第一導体部１６３ａ、第二導体部１６３ｂ、第三導体部１６３ｃ及び第四導体部１６３ｄによって構成されている。第一接合パッド１６１ａは、第一導体部１６３ａを介して、第一外部端子１６２ａと電気的に接続され、第二接合パッド１６１ｂは、第二導体部１６３ｂを介して、第二外部端子１６２ｂと電気的に接続されている。第三接合パッド１６１ｃは、第三導体部１６３ｃを介して、第三外部端子１６２ｃと電気的に接続され、第四接合パッド１６１ｄは、第四導体部１６３ｄを介して、第四外部端子１６２ｄと電気的に接続されている。
【００６９】
外部端子１６２は、電子機器等の実装基板に実装するためのものである。外部端子１６２は、実装基体１６０の下面の四隅に設けられている。外部端子１６２は、基板２１０ａの下面に設けられた六つの接続パッド２１５の四つと電気的に接続されている。また、第一外部端子１６２ａは、電子機器等の実装基板上の基準電位であるグランド電位と接続されている実装パッドと接続されている。これにより、封止用導体パターン２１７に接合された蓋体１３０がグランド電位となっている第一外部端子１６２ａに接続される。よって、蓋体１３０による第四凹部Ｋ４内のシールド性が向上する。また、第一外部端子１６２ａは、グランド端子として用いられ、第三外部端子１６２ｃは、機能端子として用いられ、第四外部端子１６２ｄは、電源電圧端子として用いられる。機能端子は、書込読込端子及び周波数制御端子として用いられる。ここで、書込読込端子は、温度補償用制御データを記憶素子部に書き込んだり、記憶素子部に書き込まれた温度補償用制御データを読み込んだりするための端子のことである。周波数制御端子は、電圧を印加すると発振回路部の可変容量ダイオードの負荷容量を変動させることによって、音叉型水晶素子１２０の温度特性を補正させるための端子のことである。
【００７０】
導体部１６３は、基板２１０ａの上面の接合パッド１６１と、下面の外部端子１６２を電気的に接続するためのものである。導体部１６３は、実装基体１６０の四隅に貫通孔を設け、貫通孔の内壁面に導電部材を形成し、その上面を接合パッド１６１で塞ぎ、その下面を外部端子１６２で塞ぐことにより形成されている。
【００７１】
実装基体１６０の基板２１０ａへの接合方法について説明する。まず、導電性接合材１７０は、例えばディスペンサ及びスクリーン印刷によって第一接合パッド１６１ａ、第二接合パッド１６１ｂ、第三接合パッド１６１ｃ及び第四接合パッド１６１ｄ上に塗布される。基板２１０ａは、基板２１０ａの接合端子２１２が導電性接合材１７０上に位置するようにして搬送され、導電性接合材１７０上に載置される。そして導電性接合材１７０は、加熱硬化させることによって、硬化収縮される。これによって、基板２１０ａの接合端子１１２は、接合パッド１６１に接合される。つまり、基板２１０ａの第一接合端子２１２ａは、第一接合パッド１６１ａと接合され、基板２１０ａの第二接合端子２１２ｂは、第二接合パッド１６１ｂと接合される。また、基板２１０ａの第三接合端子２１２ｃは、第三接合パッド１６１ｃと接合され、基板２１０ａの第四接合端子２１２ｄは、第四接合パッド１６１ｄと接合されることになる。
【００７２】
また、基板２１０ａの接合端子２１２と実装基体１６０の接合パッド１６１とを導電性接合材１７０を介して接合されることで、基板２１０ａと実装基体１６０との間に導電性接合材１７０の厚みと、接合端子２１２と接合パッド１６１の厚みとを足した分の間隙部が設けられる。この間隙部に絶縁性樹脂１８０が入りこみ満たすことで、基板２１０ａと実装基体１６０との接合強度を向上させることできる。また、実装基体１６０の外形形状が、平面視して、基板２１０ａの外形形状よりも大きくなるように設けられており、絶縁性樹脂１８０は、基板２１０ａの下面の外周縁から実装基体１６０の上面にかけて上下方向の厚みが薄くなるように傾斜が設けられている。このようにすることで、圧電デバイスの全体構造を小型化する場合であっても、基板２１０ａに対する絶縁性樹脂１８０の被着面積を広く確保することができるようになり、これによって実装基体１６０を基板２１０ａに対し強固に接合させることが可能となる。
【００７３】
集積回路素子１５０は、例えば、複数個の接続パッドを有した矩形状のフリップチップ型集積回路素子が用いられ、その回路形成面（上面）には、周囲の温度状態を検知する温度センサー、音叉型水晶素子１２０の温度特性を補償する温度補償データを格納するための記憶素子部、温度補償データに基づいて音叉型水晶素子１２０の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路部、その温度補償回路部に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路部が設けられている。この発振回路部で生成された出力信号は、実装基体１６０の第一外部端子１６２ａを介して圧電発振器の外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
【００７４】
記憶素子部は、ＰＲＯＭやＥＥＰＲＯＭにより構成されている。温度補償関数である下記に示す三次関数のもととなるパラメータ、例えば三次成分調整値α、一次成分調整値β、０次成分調整値γの各値の温度補償用制御データが第三外部端子１６２ｃである書込読込端子から入力され保存される。記憶素子部には、レジスタマップが記憶されている。レジスタマップとは、各アドレスデータに制御データを入力した場合、制御部がそのデータを読み取り、信号を出力し、どのような動作を行なうかを示したものである。
【００７５】
温度補償回路部は、三次関数発生回路や五次関数発生回路等によって構成されている。例えば、三次関数発生回路の場合は、その記憶素子部に入力された温度補償用制御データを読出して、温度補償用制御データから各温度に対して三次関数で導き出された電圧を発生させる。尚、この時の外部の周囲温度は、集積回路素子１５０内の温度センサーより得られる。温度補償回路部は、可変容量ダイオードのカソードと接続されており、温度補償回路部からの電圧が印加される。このように、可変容量ダイオードに温度補償回路部からの電圧を印加することよって、音叉型水晶素子１２０の周波数温度特性を補正することにより、周波数温度特性が平坦化される。
【００７６】
集積回路素子１５０は、図６に示すように、基板２１０ａの下面に設けられた接続パッド２１５に半田等の導電性接合材１７０を介して実装されている。また、集積回路素子１５０の接続端子１５１は、接続パッド２１５に接続されている。接続パッド２１５は、接合端子２１２と電気的に接続されている。接合端子２１２は、導電性接合材１７０を介して、接合パッド１６１と電気的に接続されている。接合パッド１６１は、導体部１６３を介して外部端子１６２と電気的に接続されている。よって、接続パッド２１５は、接合端子２１２を介して、外部端子１６２と電気的に接続されている。この第一外部端子１６２ａは、電子機器等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、集積回路素子１５０の接続端子１５１の内の一つは、基準電位であるグランドに接続されることになる。
【００７７】
集積回路素子１５０の基板２１０ａへの接合方法について説明する。まず、導電性接合材１７０は、例えばディスペンサによって接続パッド２１５に塗布される。集積回路素子１５０は、導電性接合材１７０上に載置される。そして導電性接合材１７０は、加熱させることによって溶融接合される。よって、集積回路素子１５０は、接続パッド２１５に接合される。
【００７８】
また、集積回路素子１５０は、図５及び図６に示すように、矩形状であり、その下面に六つの接続端子１５１が設けられている。接続端子１５１は、一辺に沿って三つ設けられており、その一辺と向かい合う一辺に沿って三つ設けられている。集積回路素子１５０の長辺の長さは、０．５〜１．２ｍｍであり、短辺の長さは、０．３〜１．０ｍｍとなっている。集積回路素子１５０の厚み方向の長さは、０．１〜０．３ｍｍとなっている。
【００７９】
導電性接合材１７０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１７０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９５〜９７．５％、銀が２〜４％、銅が０．５〜１．０％のものが使用されている。
【００８０】
絶縁性樹脂１８０は、図６に示されているように、集積回路素子１５０の接続端子１５１が設けられている面と接続パッド２１５との間に設けられている。このようにすることにより、絶縁性樹脂１８０は、集積回路素子１５０と基板２１０ａの下面との接着強度を高めることができる。また、仮に、水晶デバイスを電子機器等の実装基板の実装パッド上に実装させた際に、半田等の異物が一対の実装基体１６０の間に入り込んだとしても、絶縁性樹脂１８０によって、その異物が集積回路素子１５０の接続端子１５１間に付着することを抑えることになるので、集積回路素子１５０の接続端子１５１間の短絡を低減することができる。また、絶縁性樹脂１８０は、エポキシ樹脂またはエポキシ樹脂を主成分とするコンポジットレジン等の樹脂材料からなる。
【００８１】
また、絶縁性樹脂１８０は、測定パッド２１９を覆うように設けられている。このようにすることによって、測定パッド２１９に異物が付着することを抑えることになるので、音叉型水晶素子１２０にその異物の付加抵抗が加わることを抑制することができる。従って、音叉型水晶素子１２０の発振周波数が変動することを低減することが可能となる。
【００８２】
絶縁性樹脂１８０は、基板２１０ａの下面と、実装基体１６０との上面との間で設けられた間隙部内に設けられている。このようにすることにより、絶縁性樹脂１８０は、基板２１０ａの下面と実装基体１６０の上面との接合強度を向上させることができる。また、絶縁性樹脂１８０は、ビア導体２１４の下面に設けられており、絶縁性樹脂１８０にてビア導体２１４の下面の外周縁を基板２１０ａと固定することになる。このようにすることで、仮に、基板２１０ａの反り等が生じても、絶縁性樹脂１８０にてビア導体２１４が固定されているため、ビア導体２１４の外周縁と基板２１０ａとの界面からビア導体２１４が剥がれてしまうことを低減することができる。また、ビア導体２１４の外周縁と基板２１０ａとの界面からビア導体２１４が剥がれてしまうことを低減することで、ビア導体２１４と基板２１０ａとの界面に隙間が生じることがなく、基板２１０ａの気密性を向上させることができる。
【００８３】
絶縁性樹脂１８０の基板２１０ａへの形成方法について説明する。コンタクトピンを測定パッド２１９に接触させ、基板２１０ａに接合された音叉型水晶素子１２０の特性を測定した後、その樹脂ディスペンサの先端を、一対の実装基体１６０の間に挿入し、絶縁性樹脂１８０の注入を行なう。次に絶縁性樹脂１８０を加熱し、硬化させる。よって、絶縁性樹脂１８０は、基板１１０ａの下面と、実装基体１６０との上面との間で設けられた間隙部内及び集積回路素子１５０と接続パッド２１５との間に設けられる。
【００８４】
蓋体１３０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１３０は、真空状態にある第四凹部Ｋ４又は窒素ガスなどが充填された第四凹部Ｋ４を気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体１３０は、所定雰囲気で、パッケージ２１０の第二枠体２１０ｃ上に載置され、第二枠体２１０ｃの封止用導体パターン２１７と蓋体１３０の接合部材１３１とが溶接されるように所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、第二枠体２１０ｃに接合される。また、蓋体１３０は、封止用導体パターン２１７及び第三ビア導体２１４ｃを介して基板２１０ａの下面の第二接合端子２１２ａに電気的に接続されている。第一接合端子２１２ａは、導電性接合材１７０を介して第二接合パッド１６１ｂと電気的に接続されている。第二接合パッド１６１ｂは、第二導体部１６３ｂを介して第二外部端子１６２ｂと電気的に接続されている。よって、蓋体１３０は、実装基体１６０の第二外部端子１６２ｂと電気的に接続されている。
【００８５】
第二実施形態に係る水晶デバイスは、基板２１０ａの向かい合う辺に沿って設けられた一対の実装基体１６０と、一対の実装基体１６０の間に配置されるように基板２１０ａの下面に実装された集積回路素子１５０と、を備えている。このようにすることで、第一実施形態の水晶デバイスと同様に、音叉型水晶素子１２０を電極パッド２１１上に実装した際に、仮に音叉型水晶素子１２０が傾いたとしても、第二凹部Ｋ２及び第三凹部Ｋ３によって、振動腕部１２２及び錘部１２８が基板２１０ａの上面に接触することを抑えることができるので、音叉型水晶素子１２０の発振周波数の変動及び停止を抑えることが可能となる。また、第一凹部Ｋ１によって、仮に隣り合う一対の電極パッド２１１に設けられた導電性接着剤１４０が、音叉型水晶素子１２０を実装する際に電極パッド２１１から溢れ出たとしても、第一凹部Ｋ１内に入り込むことで、隣り合う電極パッド２１１が短絡してしまうことをさらに抑えることができる。
【００８６】
また、第二実施形態に係る水晶デバイスは、一対の実装基体１６０が、向かい合う辺に沿って設けられている。このようにすることにより、基板２１０ａの長辺方向が開放されているため、集積回路素子１５０を基板２１０ａの長辺の外周縁まで配置することができる。また、接続パッド２１５が、基板２１０ａの外周縁まで形成されていることで、一つ集積回路素子１５０を実装するための接続パッド２１５の面積も大きくすることができるため、集積回路素子１５０が接続パッド２１５から外れることを抑えつつ、集積回路素子１５０と接続パッド２１５の接合強度を向上させることが可能となる。
【００８７】
また、第二実施形態に係る水晶デバイスは、基板２１０ａの下面に電極パッド２１１と電気的に接続された測定パッド２１９と、を備え、測定パッド２１９が、集積回路素子１５０によって覆われている。このようにすることで、電子機器等の実装基板の上面に設けられた実装パターンと測定パッド２１９との間に浮遊容量が発生することを低減することができるため、音叉型水晶素子１２０の発振周波数が変動してしまうことを低減することができる。
【００８８】
また、第二実施形態に係る水晶デバイスは、電極パッド２１１と測定パッド２１９とを電気的に接続するビア導体２１４ｇ、２１４ｈを備え、ビア導体２１４ｇ、２１４ｈが、平面視した際に、一対の水晶振動部１２３の間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、水晶振動部に設けられた励振電極１２５、１２６とビア導体２１４ｇ、２１４ｈとの間で浮遊容量が発生することを抑えることができるので、音叉型水晶素子１２０の発振周波数の変動を低減することが可能となる。
【００８９】
また、第二実施形態に係る水晶デバイスは、集積回路素子１５０と基板２１０ａとの間及び実装基体１６０と基板２１０ａとの間に設けられた絶縁性樹脂１８０とを備えている。このようにすることにより、絶縁性樹脂１８０は、集積回路素子１５０と基板２１０ａの下面との接着強度を高めることができる。また、仮に、水晶デバイスを電子機器等の実装基板の実装パッド上に実装させた際に、半田等の異物が第二凹部Ｋ２内に入り込んだとしても、絶縁性樹脂１８０によって、その異物が集積回路素子１５０の接続端子１５１間に付着することを抑えることになるので、集積回路素子１５０の接続端子１５１間の短絡を低減することができる。また、このようにすることにより、絶縁性樹脂１８０は、基板２１０ａの下面と実装基体１６０の上面との接合強度を向上させることができる。
【００９０】
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、第二枠体１１０ｃが基板１１０ａ及び第一枠体１１０ｂ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、第二枠体１１０ｃ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。
【符号の説明】
【００９１】
１１０、２１０・・・パッケージ
１１０ａ、２１０ａ・・・基板
１１０ｂ、２１０ｂ・・・第一枠体
１１０ｃ、２１０ｃ・・・第二枠体
１１１、２１１・・・電極パッド
１１２、２１２・・・接合端子
１１３、２１３・・・配線パターン
１１４、２１４・・・ビア導体
１１５、２１５・・・接続パッド
１１７、２１７・・・封止用導体パターン
１１９、２１９・・・測定パッド
１２０・・・音叉型水晶素子
１２１・・・水晶基部
１２２・・・振動腕部
１２３・・・水晶振動部
１２５、１２６・・・励振電極
１２７・・・引き出し電極
１２８・・・錘部
１２９・・・周波数調整電極
１３０・・・蓋体
１３１・・・接合部材
１４０・・・導電性接着剤
１５０・・・集積回路素子
１５１・・・接続端子
１６０・・・実装基体
１６１・・・接合パッド
１６２・・・外部端子
１６３・・・導体部
１７０・・・絶縁性接合材
１８０・・・絶縁性樹脂
Ｋ１・・・第一凹部
Ｋ２・・・第二凹部
Ｋ３・・・第三凹部
Ｋ４・・・第四凹部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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