(57)【要約】【課題】本発明では、スルーホールからリークが生じることが防がれた水晶デバイスを提供する。【解決手段】水晶デバイス（１００）は、所定の振動数で振動する励振部（１４３）及び励振部よりも厚く形成される保持部（１４４）を有する水晶振動片（１４０）と、水晶振動片が載置される載置面（１１２ｂ）及び載置面の反対側の面である実装面（１１２ａ）を有するベース（１１０）と、を備え、ベースには、載置面と実装面とを連結するようにベースを貫通するスルーホール（１１６）が形成されると共にスルーホールが導電性材料（１１７）で埋められ、さらに、スルーホールの載置面側の開口が保持部で導電性接着剤（１３１）が押さえつけられるように導電性接着剤により塞がれるか、又は、保持部と載置面との金属間接合により塞がれる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の振動数で振動する励振部及び前記励振部よりも厚く形成される保持部を有する水晶振動片と、
前記水晶振動片が載置される載置面及び前記載置面の反対側の面である実装面を有するベースと、を備え、
前記ベースには、前記載置面と前記実装面とを連結するように前記ベースを貫通するスルーホールが形成されると共に前記スルーホールが導電性材料で埋められ、
さらに、前記スルーホールの前記載置面側の開口が前記保持部で導電性接着剤が押さえつけられるように前記導電性接着剤により塞がれるか、又は、前記保持部と前記載置面との金属間接合により塞がれる水晶デバイス。
【請求項２】
前記ベースには、側壁及び底面により囲まれ、前記水晶振動片を載置するための空間であるキャビティが形成され、
前記底面が前記載置面であり、前記底面は段差の無い平面状に形成される請求項１に記載の水晶デバイス。
【請求項３】
前記励振部には励振電極が形成され、前記保持部には前記励振電極から引き出される引出電極が前記スルーホールの前記載置面側の開口より大きく形成され、
前記載置面には接続電極、前記実装面には実装端子がそれぞれ形成され、
前記引出電極と前記接続電極とは前記導電性接着剤により、又は、金属間接合により電気的に接続される請求項１又は請求項２に記載の水晶デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベースにスルーホールが形成された水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベース及びリッドにより密封されたキャビティ内に水晶振動片が載置される水晶デバイスでは、キャビティ内とキャビティ外との導通がベースに形成されるスルーホールを介して取られる場合がある。例えば特許文献１では、ベースを貫通するスルーホールが形成され、スルーホールに導電性材料が充填されることにより、導電性材料を介してキャビティ内とキャビティ外との導通が取られる旨が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１２４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に示されるようにベースにスルーホールを形成し、スルーホールを介して導通を確保する方法では、水晶デバイスの小型化によりスルーホールの形成及び封止が難しくなり、キャビティの気密性確保が困難になってきているという問題が生じている。
【０００５】
そこで本発明では、スルーホールからリークが生じることが防がれた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】
【０００６】
第１観点の水晶デバイスは、所定の振動数で振動する励振部及び励振部よりも厚く形成される保持部を有する水晶振動片と、この水晶振動片が載置される載置面及び載置面の反対側の面である実装面を有するベースと、を備え、ベースには、載置面と実装面とを連結するようにベースを貫通するスルーホールが形成されると共にスルーホールが導電性材料で埋められ、さらに、スルーホールの載置面側の開口が保持部で導電性接着剤が押さえつけられるように導電性接着剤により塞がれるか、又は、保持部と載置面との金属間接合により塞がれる。
【０００７】
第２観点の水晶デバイスは、第１観点において、ベースには、側壁及び底面により囲まれ、水晶振動片を載置するための空間であるキャビティが形成され、底面が載置面であり、底面は段差の無い平面状に形成される。
【０００８】
第３観点の水晶デバイスは、第１観点及び第２観点において、励振部には励振電極が形成され、保持部には励振電極から引き出される引出電極がスルーホールの載置面側の開口より大きく形成され、載置面には接続電極、実装面には実装端子がそれぞれ形成され、引出電極と接続電極とが導電性接着剤により、又は、金属間接合により電気的に接続される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の水晶デバイスによれば、スルーホールからリークが生じることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は、水晶デバイス１００の斜視図である。  （ｂ）は、リッド１２０が取り外された水晶デバイス１００の斜視図である。
【図２】（ａ）は、ベース１１０の断面図である。  （ｂ）は、ベース１１０の平面図である。  （ｃ）は、ベース１１０の底面図である。
【図３】（ａ）は、水晶振動片１４０の斜視図である。  （ｂ）は、導電性接着剤１３１が塗布されたベース１１０の平面図である。  （ｃ）は、水晶デバイス１００の断面図である。
【図４】（ａ）は、水晶デバイス２００の断面図である。  （ｂ）は、ベース３１０の断面図である。
【図５】（ａ）は、水晶振動片４４０の斜視図である。  （ｂ）は、導電性接着剤１３１が塗布されたベース４１０の平面図である。  （ｃ）は、水晶デバイス４００の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１２】
（第１実施形態）
＜水晶デバイス１００の構成＞
図１（ａ）は、水晶デバイス１００の斜視図である。水晶デバイス１００は、主に、ベース１１０、リッド１２０、及び所定の振動数で振動する水晶振動片１４０（図１（ｂ）参照）と、により構成されている。水晶デバイス１００の外形は略直方体形状に形成されている。以下の説明では、水晶デバイス１００の長辺と平行にＸ軸が伸び、短辺と平行にＺ軸が伸び、Ｙ軸がＸ軸及びＺ軸に垂直に伸びるとして説明する。
【００１３】
ベース１１０の−Ｙ軸側の面であり水晶デバイス１００が実装される面である実装面１１２ａには、実装端子１１１が形成されている。実装端子１１１は、水晶振動片１４０と接続される端子であるホット端子１１１ａと、接地用として使用可能な端子（以下、アース端子と仮称する）１１１ｂと、により構成されている。ベース１１０の＋Ｙ軸側の面には水晶振動片１４０が載置される空間であるキャビティ１１３が形成されており（図１（ｂ）参照）、キャビティ１１３は封止材１３０を介してリッド１２０により封止されている。
【００１４】
図１（ｂ）は、リッド１２０が取り外された水晶デバイス１００の斜視図である。ベース１１０の＋Ｙ軸側の面にはキャビティ１１３が形成されている。キャビティ１１３は、実装面１１２ａの反対側の面であり水晶振動片１４０が載置される載置面１１２ｂと、載置面１１２ｂの周囲に形成される側壁１１４と、により囲まれている。また、載置面１１２ｂには、ホット端子１１１ａと電気的に接続される一対の接続電極１１５が形成されている。
【００１５】
水晶振動片１４０は、長方形状の平面を有しており、＋Ｙ軸側及び−Ｙ軸側の平面にはそれぞれ励振電極１４１が形成されている。各励振電極１４１からは、水晶振動片１４０の−Ｘ軸側の辺の両端に引出電極１４２が引き出されている。また、水晶振動片１４０は、引出電極１４２が接続電極１１５と電気的に接続されるように載置面１１２ｂに載置されている。
【００１６】
図２（ａ）は、ベース１１０の断面図である。図２（ａ）は、後述される図２（ｂ）及び図２（ｃ）のＡ−Ａ断面図に相当する。ベース１１０は、例えば、セラミックにより形成され、実装面１１２ａに形成される実装端子１１１及び載置面１１２ｂに形成される接続電極１１５がスクリーン印刷により形成される。ホット端子１１１ａと接続電極１１５とはＹ軸方向に重なるように形成されている。また、ベース１１０には、実装面１１２ａと載置面１１２ｂとを繋ぎ、ホット端子１１１ａと接続電極１１５とを繋ぐようにベース１１０を貫通するスルーホール１１６が形成されている。スルーホール１１６には導電性材料１１７が印刷等の方法により埋められており、接続電極１１５とホット端子１１１ａとは導電性材料１１７を介して電気的に接続されている。また、スルーホール１１６は、キャビティ１１３にリークが生じないように、導電性材料１１７により完全に塞がれる。
【００１７】
導電性材料１１７は電気伝導性のある材料であり、ベース１１０がセラミックにより構成される場合には、例えば、タングステン又はモリブデン等の材料が用いられる。また、導電性材料１１７は、ベースを構成する材料、スルーホール１１６を埋める方法、コスト等が考慮され、金スズ（Ａｕ−Ｓｕ）合金、金ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）合金、金シリコン（Ａｕ−Ｓｉ）合金、又は金ペースト及び銀ペースト等の様々な電気伝導性のある材料から最適な材料が選択されることができる。
【００１８】
図２（ｂ）は、ベース１１０の平面図である。ベース１１０の載置面１１２ｂは、スルーホール１１６の他には凹凸がなく、全体的に平坦に形成されている。載置面１１２ｂの−Ｘ軸側には、Ｚ軸方向に並んだ一対の接続電極１１５が形成されている。各接続電極１１５の内側にはスルーホール１１６が形成されており、スルーホール１１６は導電性材料１１７が埋められることにより塞がれている。
【００１９】
図２（ｃ）は、ベース１１０の底面図である。ベース１１０の−Ｙ軸側の面である実装面１１２ａには、２つのホット端子１１１ａと２つのアース端子１１１ｂとが形成されている。ホット端子１１１ａは実装面１１２ａの−Ｘ軸側の＋Ｚ軸側及び−Ｚ軸側の角部に形成されており、アース端子１１１ｂは実装面１１２ａの＋Ｘ軸側の＋Ｚ軸側及び−Ｚ軸側の角部にそれぞれ形成されている。各ホット端子１１１ａの内側にはスルーホール１１６が形成されており、スルーホール１１６は導電性材料１１７が埋められることにより塞がれている。
【００２０】
図３（ａ）は、水晶振動片１４０の斜視図である。水晶振動片１４０は、所定の振動数で振動する励振部１４３と、水晶振動片１４０をベース１１０の載置面１１２ｂに固定して保持する部分である保持部１４４と、を含んでいる。励振部１４３は厚さがＴ１に形成され、＋Ｙ軸側及び−Ｙ軸側の両主面には励振電極１４１が形成されている。保持部１４４は励振部１４３の−Ｘ軸側の辺に隣接して形成され、厚さがＴ１よりも厚いＴ２となるように形成されている。保持部１４４の＋Ｙ軸側の面は励振部１４３の＋Ｙ軸側の面と同一平面上に形成されており、水晶振動片１４０の−Ｙ軸側の面は保持部１４４が励振部１４３に対して−Ｙ軸側に突き出るように形成されている。励振部１４３に形成されている一対の励振電極１４１は、引出電極１４２により保持部１４４の−Ｙ軸側の面に引き出されている。
【００２１】
図３（ｂ）は、導電性接着剤１３１が塗布されたベース１１０の平面図である。図３（ｂ）では、載置面１１２ｂに形成された接続電極１１５に導電性接着剤１３１が塗布された状態が示されており、スルーホール１１６の位置及び水晶振動片１４０が載置面１１２ｂに載置された場合の保持部１４４の−Ｙ軸側の面の位置が点線で示されている。導電性接着剤１３１は、スルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口の全体を覆うように接続電極１１５上に塗布される。導電性接着剤１３１が塗布された後に、水晶振動片１４０が載置面１１２ｂに載置される。水晶振動片１４０の載置では、図３（ｂ）に示されるように水晶振動片１４０の保持部１４４がスルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口の全体を覆うように配置される。
【００２２】
図３（ｃ）は、水晶デバイス１００の断面図である。図３（ｃ）は、図１（ａ）及び図３（ａ）のＡ−Ａ断面を含んでいる。図３（ｂ）に示されるように接続電極１１５上に導電性接着剤１３１が塗布された後、水晶振動片１４０が載置面１１２ｂに載置される。水晶振動片１４０の載置に際しては、引出電極１４２が導電性接着剤１３１に接触して互いに電気的に接続される。また、水晶振動片１４０は、保持部１４４で導電性接着剤１３１を押さえつけるようにして載置される。これにより、スルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口は、導電性接着剤１３１により確実に塞がれる。
【００２３】
水晶振動片１４０が載置面に載置された後に、リッド１２０がベース１１０の側壁１１４の＋Ｙ軸側の面に接合されることによりキャビティ１１３が密封される。リッド１２０のベース１１０への接合は、例えば、ベース１１０の側壁１１４の＋Ｙ軸側の面に金メタライズパターン１１８が形成され、金メタライズパターン１１８とリッド１２０とが半田等により構成される封止材１３０を介して接合されることにより行われる。
【００２４】
水晶デバイスが小型化される場合、ベースも小型化され、ベースに形成されるスルーホールも小さくなる。この場合、スルーホールに導電性材料をリークが無いように埋めることが困難になる。特に、ベースがセラミックで形成され、水晶デバイスの高さを低くするためにベースの底面が単層で形成される場合には、スルーホールからのリークをなくすための難易度が高くなり、スルーホールにリークが生じる可能性が高まるという問題がある。
【００２５】
水晶デバイス１００では、導電性接着剤１３１がスルーホール１１６のキャビティ１１３側の開口を塞ぐように塗布され、さらに水晶振動片１４０を載置面１１２ｂに載置する際に導電性接着剤１３１がスルーホール１１６のキャビティ１１３側の開口の周囲に確実に接合されるように水晶振動片１４０の保持部１４４で押されるため、スルーホール１１６のキャビティ１１３側の開口が導電性接着剤１３１により確実に塞がれる。すなわち、スルーホール１１６は導電性材料１１７及び導電性接着剤１３１により二重に塞がれるため、スルーホール１１６からリークが生じることが防がれている。
【００２６】
また、水晶振動片１４０で導電性接着剤１３１を押す場合には、水晶振動片１４０が破損しないように水晶振動片１４０自体にもある程度の強度が必要になる。水晶振動片の励振部は所定の振動数を保つために厚さを変えることはできないが、水晶振動片１４０では、保持部１４４が励振部１４３よりも厚く形成されることにより、水晶振動片１４０の強度が強くなるように形成されている。
【００２７】
また、水晶振動片の−Ｙ軸側の面が平坦に形成される場合には、水晶振動片で導電性接着剤を押した場合に導電性接着剤が水晶振動片の−Ｙ軸側の面で広がってしまい、導電性接着剤にかかる力が分散してしまうため強い力で導電性接着剤を押すことができず、導電性接着剤が励振部及び励振電極に付着して水晶振動片の振動数が変化してしまうという問題が生じる。水晶振動片１４０では、水晶振動片１４０の−Ｙ軸側の面において保持部１４４が励振部１４３に対して−Ｙ軸側に突き出るように形成されており、導電性接着剤１３１が水晶振動片１４０の励振部１４３まで広がることが防がれているため、強い力で導電性接着剤１３１を押すことができ、導電性接着剤１３１が励振部１４３及び励振電極１４１に付着することが防がれている。
【００２８】
さらに、ベースの載置面が平面状に形成されている場合、水晶振動片が載置面に接触し、破損する場合がある。水晶振動片１４０は、保持部１４４が励振部１４３よりも−Ｙ軸側に突き出ていることにより、励振部１４３が載置面１１２ｂから離れるため、水晶振動片１４０が載置面１１２ｂに接触して破損することが防がれている。
【００２９】
（第２実施形態）
水晶デバイスでは、水晶振動片の載置面への載置方法、ベースの材料、水晶振動片の形状等について、様々な変形例が考えられる。以下に、水晶デバイスの変形例について説明する。
【００３０】
＜水晶デバイス２００の構成＞
図４（ａ）は、水晶デバイス２００の断面図である。水晶デバイス２００は、水晶振動片１４０と、ベース１１０と、リッド１２０と、を含んで構成されている。この水晶デバイス２００は、スルーホールの載置面側の開口が、保持部１４４と載置面との金属間接合により塞がれる例である。具体的には、この水晶デバイス２００では、水晶振動片１４０の引出電極１４２と接続電極１１５とが導電性接着剤１３１を介さず、金属間接合により互いに直接接合されている。引出電極１４２と接続電極１１５との金属間接合では、引出電極１４２がスルーホール１１６を隙間なく塞ぐように接続電極１１５と接合される。
【００３１】
水晶デバイス２００では、導電性材料１１７と引出電極１４２とによりスルーホール１１６が二重に塞がれているため、スルーホール１１６からリークが生じることが防がれている。また、金属間接合では、導電性接着剤を用いない分だけ水晶デバイスの全体の高さを低く形成することができる。
【００３２】
＜ベース３１０の構成＞
図４（ｂ）は、ベース３１０の断面図である。ベース３１０の全体形状はベース１１０と同じであり、実装面１１２ａにはホット端子１１１ａ及びアース端子１１１ｂが形成され、載置面１１２ｂには接続電極１１５が形成されている。また、ホット端子１１１ａと接続電極１１５とを接続するようにスルーホール１１６が形成されている。
【００３３】
ベース３１０は水晶又はガラスで形成されている。この場合、ホット端子１１１ａ、アース端子１１１ｂ、及び接続電極１１５は、例えば、スパッタ又は真空蒸着等の方法により形成され、ホット端子１１１ａ及び接続電極１１５に繋がるスルーホール１１６の側面にも電極が形成される。図４（ｂ）では、スルーホール１１６の側面にホット端子１１１ａ及び接続電極１１５に接続される側面電極３１９が形成されている状態が示されている。また、スルーホール１１６には導電性材料１１７が埋められている。ベースがセラミックで形成される場合には導電性材料にタングステン又はモリブデン等が用いられるが、ベースが水晶又はガラスで形成される場合には、融点が高いタングステン又はモリブデンを用い難く、タングステン又はモリブデンを導電性材料１１７として用いることは難しい。この場合、導電性材料１１７には、金スズ（Ａｕ−Ｓｕ）合金、金ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）合金、金シリコン（Ａｕ−Ｓｉ）合金、又は金ペースト及び銀ペースト等を用いることができる。
【００３４】
水晶、ガラスは脆く、水晶では水晶の異方性によりスルーホールの形状が複雑化するためスルーホールの封止が困難になるという問題がある。そのため、ベースが水晶又はガラスで形成される場合にも、キャビティの気密性確保が困難になるという問題が生じる。ベースにこのような性質を有する水晶又はガラスが用いられた場合でも、図３（ｃ）に示されるように導電性接着剤１３１が水晶振動片１４０の保持部１４４で抑えられてスルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口が塞がれ、又は図４（ａ）に示されるようにスルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口が引出電極１４２で塞がれることにより、スルーホール１１６からリークが生じることが防がれ、キャビティ１１３の気密性を確保することができる。なお、スルーホール１１６の載置面１１２ｂ側の開口を、保持部と載置面との金属間接合により塞ぐという第２実施形態の構造は、ベースをセラミックスで形成した構造にも当然に適用できる。
【００３５】
＜水晶デバイス４００の構成＞
図５（ａ）は、水晶振動片４４０の斜視図である。水晶振動片４４０は、所定の振動数で振動する励振部４４３と、励振部４４３の−Ｘ軸側の辺に接続される保持部４４４ａと、励振部４４３の＋Ｘ軸側の辺に接続される保持部４４４ｂと、を有している。励振部４４３は直方体状に形成され、＋Ｙ軸側及び−Ｙ軸側の各主面には励振電極４４１が形成されている。保持部４４４ａ及び保持部４４４ｂは、励振部４４３よりもＹ軸方向に厚く、励振部４４３の厚さＴ１よりも厚い厚さＴ２に形成され、水晶振動片４４０の−Ｙ軸側の面では励振部４４３よりも−Ｙ軸方向に突き出るように形成されている。保持部４４４ａ及び保持部４４４ｂの−Ｙ軸側の面には、励振電極４４１から引き出される引出電極４４２が形成されている。水晶振動片４４０は、保持部４４４ａ及び保持部４４４ｂの両方で固定される、いわゆる両持ちの水晶振動片である。
【００３６】
図５（ｂ）は、導電性接着剤１３１が塗布されたベース４１０の平面図である。ベース４１０は、ベース１１０と外形が同じであるが、ベース１１０とはスルーホール１１６の形成位置、接続電極１１５、ホット端子１１１ａ、及びアース端子１１１ｂの形成位置が異なっている。ベース４１０では、ベース４１０の−Ｙ軸側の面である実装面１１２ａに形成される４つの端子が点線で示されている。実装面１１２ａの−Ｘ軸側の−Ｚ軸側及び＋Ｘ軸側の＋Ｚ軸側の角部にはそれぞれアース端子１１１ｂが形成され、＋Ｘ軸側の−Ｚ軸側及び−Ｘ軸側の＋Ｚ軸側の角部にはそれぞれホット端子１１１ａが形成されている。また、接続電極１１５は、ホット端子１１１ａとＹ軸方向に重なるように、載置面１１２ｂの＋Ｘ軸側の−Ｚ軸側の角部及び−Ｘ軸側の＋Ｚ軸側の角部に形成されている。また、ホット端子１１１ａと接続電極１１５とを繋ぐように、ベース４１０を貫通するスルーホール１１６が形成されている。
【００３７】
図５（ｂ）では、載置面１１２ｂに形成された接続電極１１５に導電性接着剤１３１が塗布された状態が示されており、スルーホール１１６の位置、水晶振動片４４０が載置面１１２ｂに載置された場合の保持部４４４ａ及び保持部４４４ｂの−Ｙ軸側の面の位置が点線で示されている。導電性接着剤１３１は、スルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口の全体を覆うように接続電極１１５上に塗布される。導電性接着剤１３１が塗布された後に、水晶振動片４４０が載置面１１２ｂに載置される。水晶振動片４４０の載置では、図５（ｂ）に示されるように水晶振動片４４０の保持部４４４ａ及び保持部４４４ｂがスルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口の全体を覆うように配置される。
【００３８】
図５（ｃ）は、水晶デバイス４００の断面図である。水晶デバイス４００は、水晶振動片４４０、ベース４１０、及びリッド１２０を含んで構成されている。図５（ｃ）は、図５（ａ）及び図５（ｂ）のＢ−Ｂ断面を含んだ断面図が示されている。図５（ｃ）に示されるように、スルーホール１１６には導電性材料１１７が埋められ、＋Ｙ軸側の開口は導電性接着剤１３１により塞がれている。水晶デバイス４００では、水晶デバイス１００と同様に、水晶振動片４４０の保持部４４４ａ及び保持部４４４ｂにより導電性接着剤１３１がスルーホール１１６側に押されることにより、スルーホール１１６の＋Ｙ軸側の開口が導電性接着剤１３１により塞がれ、スルーホール１１６からリークが生じることが防がれている。
【００３９】
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。また、上記の実施形態は様々に組み合わせて実施されても良い。
【符号の説明】
【００４０】
１００、２００、４００  …  水晶デバイス
１１０、３１０、４１０  …  ベース
１１１  …  実装端子
１１１ａ  …  ホット端子
１１１ｂ  …  アース端子
１１２ａ  …  実装面
１１２ｂ  …  載置面
１１３  …  キャビティ
１１４  …  側壁
１１５  …  接続電極
１１６  …  スルーホール
１１７  …  導電性材料
１１８  …  金メタライズパターン
１２０  …  リッド
１３０  …  封止材
１３１  …  導電性接着剤
１４０、４４０  …  水晶振動片
１４１、４４１  …  励振電極
１４２、４４２  …  引出電極
１４３、４４３  …  励振部
１４４、４４４ａ、４４４ｂ  …  保持部
３１９  …  側面電極
Ｔ１  …  励振部の厚さ
Ｔ２  …  保持部の厚さ
【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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