(57)【要約】【課題】周波数調整に起因する絶縁抵抗の悪化が生じにくい音叉型振動子を提供する。  【解決手段】音叉型振動子１０は、基部１１ａおよび２本の振動腕１１ｂ、１１ｃを持つ音叉片１１と、励振用電極と、音叉片を収容するパッケージ２１と、励振用電極と外部とを接続する配線の一部である配線パターン２１ｃと、振動腕の先端に設けられた周波数調整部１１ｆと、を具える。配線パターンの周波数調整部付近に位置する部分２１ｃｘは、パッケージの周波数調整部で隠れる領域に、設けてある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部及びこの基部から延びる少なくとも２本の振動腕を持つ音叉片と、この音叉片に設けられた励振用電極と、前記音叉片を収容するパッケージと、このパッケージの前記音叉片を収容している面に設けられ前記励振用電極と外部とを接続する配線の一部である配線パターンと、前記振動腕の先端に設けられた周波数調整部と、を具える音叉型振動子において、
配線パターンの周波数調整部付近に位置する部分は、パッケージの前記周波数調整部で隠れる領域に、設けてあることを特徴とする音叉型振動子。
【請求項２】
基部及びこの基部から延びる少なくとも２本の振動腕を持つ音叉片と、この音叉片に設けられた励振用電極と、前記音叉片を収容するパッケージと、このパッケージの前記音叉片を収容している面に設けられ前記励振用電極と外部とを接続する配線の一部である配線パターンと、前記振動腕の先端に設けられた周波数調整部と、を具える音叉型振動子において、
配線パターンは、パッケージの、周波数調整部より基部側の領域に、設けてあることを特徴とする音叉型振動子。
【請求項３】
基部及びこの基部から延びる少なくとも２本の振動腕を持ち、前記振動腕の先端に周波数調整部を持つ音叉片が収容されるパッケージであって、前記音叉片を収容している面に配線パターンを持つパッケージにおいて、
配線パターンの前記周波数調整部付近に位置する部分は、前記パッケージの前記周波数調整部で隠れる領域に、設けてあることを特徴とするパッケージ。
【請求項４】
基部及びこの基部から延びる少なくとも２本の振動腕を持ち、前記振動腕の先端に周波数調整部を持つ音叉片が収容されるパッケージであって、前記音叉片を収容している面に配線パターンを持つパッケージにおいて、
配線パターンは、パッケージの、前記周波数調整部より基部側の領域に、設けてあることを特徴とするパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージ内の配線パターンの配置に特徴を有する音叉型振動子及びそのパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
音叉型振動子の一種として音叉型水晶振動子があり、さらにその一種として、セラミックパッケージを用いたものがある。その一例が、例えば特許文献１の図３に示されている。この例の場合、セラミックパッケージは、音叉型水晶片を収容する凹部を有している。この凹部の底面には、電極パッドや配線パターンが設けられている。また、このセラミックパッケージの、底板に貫通配線が設けられ、外側の底面に外部接続端子が設けられている。
前記凹部内の電極パッドと音叉型水晶片の励振用電極とは、導電性接着剤によって接続されている。また、外部接続端子と励振用電極とは、貫通配線、配線パターン、電極パッド及び導電性接着剤を介して、接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−７６９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、音叉型水晶振動子を製造する際、この振動子が所定の周波数で振動するように、周波数調整が行われる。その典型的な方法として、音叉の２本の振動腕の先端に金等の金属から成る錘膜を予め設けておき、この錘膜に例えばアルゴンのイオンを照射して錘膜の一部を除去して、目的の周波数に合せ込む方法がある。いわゆる、イオンミーリング法である。
【０００５】
しかしながら、音叉型水晶振動子の小型化に伴い、セラミックパッケージに形成される上記の配線パターン間の距離も益々狭くなっている。同様に、配線パターンの一部である貫通配線の前記パッケージ表面に露出した部分と、それとは反対極性の配線パターンとの間も益々狭くなっている。また、セラミックパッケージの一種としてシームリング溶接や金錫溶接等の技術を用い封止される型のパッケージでは、水晶片を収納する上記凹部の周囲の土手の天面に、シームリングや金錫リングが設けられる。このような状況のとき、上記のイオンミーリング時に除去される周波数調整用の錘膜、さらにはパッケージ底面の配線パターンの金属成分が、パッケージ底面の端線パターン間に再付着する場合がある。同様に、パッケージ底面の配線パターンとシームリングや金錫リングとの間に上記金属成分が再付着する場合がある。このような再付着が起きると、音叉型水晶振動子の絶縁抵抗が悪化し、音叉型水晶振動子の信頼性を損ねる場合がある。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、従って、この出願の目的は、周波数調整に起因する絶縁抵抗の悪化が生じにくい音叉型振動子およびその製造に用いて好適なパッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的の達成を図るため、この出願の音叉型振動子の発明によれば、基部及びこの基部から延びる少なくとも２本の振動腕を持つ音叉片と、この音叉片に設けられた励振用電極と、前記音叉片を収容するパッケージと、このパッケージの前記音叉片を収容している面に設けられ前記励振用電極と外部とを接続する配線の一部である配線パターンと、前記振動腕の先端に設けられた周波数調整部と、を具える音叉型振動子において、
前記配線パターンの前記周波数調整部付近に位置する部分は、前記パッケージの前記周波数調整部で隠れる領域に、設けてあることを特徴とする。すなわち、当該部分は、前記パッケージの前記周波数調整部の下方に当たる領域に設けてあることを特徴とする。
【０００７】
又は、前記配線パターンは、前記パッケージの、前記周波数調整部より基部側の領域に、設けてあることを特徴とする。
又は、前記配線パターンは、前記パッケージの、前記周波数調整部より基部側の領域であって、少なくとも一部が前記音叉片で隠れる領域に、すなわち音叉片の下方の領域に、設けてあることを特徴とする。
【０００８】
また、この出願のパッケージの発明によれば、基部及びこの基部から延びる少なくとも２本の振動腕を持ち、前記振動腕の先端に周波数調整部を持つ音叉片が収容されるパッケージであって、前記音叉片を収容している面に配線パターンを持つパッケージにおいて、前記配線パターンの前記周波数調整部付近に位置する部分は、前記パッケージの前記周波数調整部で隠れる領域に、設けてあることを特徴とする。又は、前記配線パターンは、前記パッケージの、前記周波数調整部より基部側の領域に、設けてあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の音叉型振動子およびパッケージによれば、パッケージの周波数調整部付近では、平面的に見て配線パターンが露出しない構造が得られる。そのため、イオンミーリングによって周波数調整部の金属成分がパッケージの周波数調整部付近の領域に及んでも、励振用電極間に金属成分が堆積する状況は生じない。従って、励振用電極間の絶縁抵抗が低下することを防止できる。なお、この発明を適用して好適な形態はイオンミーリング法により周波数調整するものであるが、周波数調整部に金属成分を付加して周波数調整を行う場合でも、本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、第１の実施形態の音叉型水晶振動子１０を説明する図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、音叉型水晶振動子の特に励振用電極を説明する図である。
【図３】（Ａ）は実施例の音叉型水晶振動子の要部を説明する図、（Ｂ）は比較例の音叉型水晶振動子の要部を説明する図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、第２の実施形態の音叉型水晶振動子４０を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照してこの出願の音叉型水晶振動子およびパッケージの各発明の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこれらの発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の説明中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本出願の発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１２】
１． 第１の実施形態の音叉型水晶振動子およびパッケージ
１−１．構造の説明
図１は第１の実施形態の音叉型水晶振動子１０を説明する図である。特に図１（Ａ）はその平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）中のＰ−Ｐ線に沿った断面図、図１（Ｃ）はその底面図である。
【００１３】
この音叉型水晶振動子１０は、音叉型水晶片１１と、これを収容するパッケージ２１とを具える。なお、音叉型水晶振動子１０の、本発明の効果が顕著になる平面的な外形サイズは、長辺寸法が１．６ｍｍ以下、短辺寸法が１．０ｍｍ以下の振動子、いわゆる１６１０サイズや１２１０サイズ以下のものである。もちろん、これより大きいサイズの音叉型水晶振動子に本発明を適用しても良い。
音叉型水晶片１１は、基部１１ａと、第１の振動腕１１ｂ及び第２の振動腕１１ｃと、支持腕１１ｄと、溝１１ｅと、周波数調整部１１ｆと、第１の励振用電極１３ａと、第２の励振用電極１３ｂ（図２参照）と、を具えている。
【００１４】
第１の振動腕１１ｂ及び第２の振動腕１１ｃは、基部１１ａから互いに平行に延びている。また、この場合の第１の振動腕１１ｂ及び第２の振動腕１１ｃ各々は、その先端部の幅が他の部分より広くなっている。そして、この幅広となった部分が周波数調整部１１ｆとなっている。すなわち、この幅広となった部分には、金等の金属膜が錘膜として形成されていて、この錘膜をイオンミーリング法で除去することで周波数調整が行われる。
また、溝１１ｅは、第１の振動腕１１ｂ、第２の振動腕１１ｃ各々の表裏両面に所定の深さで設けてある。この溝１１ｅは、詳細は省略するが、音叉型水晶振動子に駆動信号の電界を効率的に印するためのものである。なお、以下の図２（Ａ）では溝の図示を省略する。
また、支持腕１１ｄは、第１の振動腕１１ｂと、第２の振動腕１１ｃとの間に、基部１１ａから、これら振動腕に平行な状態で延びている。この水晶片１１は、周知のフォトリソグラフィ技術により形成できる。
【００１５】
このような水晶片１１では、第１の振動腕１１ｂ及び第２の振動腕１１ｃの合計８つの面に、励振用電極を配置してある。これについて、図２（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。ここで図２（Ａ）は、水晶片１１を展開した図に当たる。すなわち、図２の展開図を紙面の横方向に折りたたみ、Ｑと示した２箇所をつなぎ合わせると、音叉の形になる趣旨の展開図である。また、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＲ−Ｒ線に沿った断面図である。
この図２において、１３ａを付した実線は第１の励振用電極であり、１３ｂを付した破線は第２の励振用電極である。図２（Ｂ）は、これら励振用電極１３ａ、１３ｂが振動腕の溝１１ｅ内や側面にも配置されていることを示している。図２（Ｂ）において、＋表示は例えば第１の励振用電極であり、−表示は第２の励振用電極である。ある時刻において、図２（Ｂ）の例のように＋、−で示した極性で電界を振動腕に加え、次の時刻に図２（Ｂ）の場合とは反対極性で電界を振動腕に加えることで、屈曲振動が起こる。
また、第１の励振用電極１３ａ、第２の励振用電極１３ｂ各々は、支持腕１１ｄにおいて、パッケージ２１と接続するためのパッド１３ａｘ、１３ｂｘとして終端している。
【００１６】
一方、パッケージ２１は、凹部２１ａと、接続パッド２１ｂと、配線パターン２１ｃと、貫通配線２１ｄと、外部接続端子２１ｅとを具える。このパッケージ２１は、典型的には、セラミックパッケージで構成できる。以下、各部について説明する。
凹部２１ａは、水晶片１１を収容できる深さ及び平面形状を持っている。接続パッド２１ｂは、凹部２１ａの底面上であって、上記した励振用電極１３ａｘ、１３ｂｘに対応する位置に設けてある。
【００１７】
また、配線パターン２１ｃは、凹部２１ａの底面に設けてある。配線パターン２１ｃの配置は本発明の特徴であり、この第１の実施形態の場合は、次のような配置としてある。すなわち、図１（Ａ）の平面図に示したように、配線パターン２１ｃの周波数調整部１１ｆ付近に位置する部分２１ｃｘは、凹部２１ａの底面であって周波数調整部１１ｆで隠れる領域に設けてある。すなわち、当該部分２１ｃｘは、凹部２１ａの底面であって、周波数調整部１１ｆの下方に当たる領域に設けてある。ここで、配線パターン２１ｃの周波数調整部付近に位置する部分とは、周波数調整部１１ｆの錘膜をイオンミーリングで除去した際の除去した金属成分がパッケージ２１の凹部２１ａの底面に堆積して配線間の絶縁不良を来たす恐れのある領域をいい、これに限られないが、例えば、パッケージ２１の凹部２１ａの底面のうち、振動腕に設けてある溝１１ｅの先端側から音叉の先端側のパッケージの壁に至る領域（図１（Ａ）中にＺで示す領域）である。
【００１８】
また、貫通配線２１ｄはパッケージの底板に設けてある。この貫通配線２１ｄの配線パターン２１ｃとの接続位置は、上記配線パターンの配置同様に、周波数調整部１１ｆ付近に設ける場合は、周波数調整部１１ｆで隠れた領域とする。なお、この実施形態の場合はパッケージ２１の底板を２枚で構成し、貫通配線２１ｄは２枚の底板の異なる位置に設けた穴を経由して外部接続端子２１ｅに至る構造としてある。底板を１枚としその底板に貫通配線を設けても良いが、底板を２枚としその底板の異なる位置に設けた穴を経由して貫通配線を設けた方が、パッケージの気密性を確保し易い。
また、外部接続端子２１ｅはパッケージ２１の外側底面に設けてあり、音叉型水晶振動子１０を外部の電子機器等に接続する端子である。
【００１９】
上記した水晶片１１とパッケージ２１とは、励振用電極のパッド１３ａｘ、１３ｂｘとパッケージ側の接続パッド２１ｂとの位置で、好適な接続部材、例えば導電性接着剤２３（図１（Ｂ）参照）によって、接続してある
そして、パッケージ２１の凹部２１ａの周囲の土手部の天面に、蓋部材２５を接合して、水晶片１１はパッケージ２１に封止される。封止方法は音叉型水晶振動子の設計に応じた任意の方法を用いることができる。例えばシーム溶接かつ真空封止方法を用いることができる。
【００２０】
図３（Ａ）は、第１の実施形態で用いたパッケージの特に配線パターンの配置位置を明確にするために、図１（Ａ）に示した平面図から音叉型水晶片１１を外した状態を示した平面図である。また、図３（Ｂ）は比較例の音叉型水晶振動子３０およびパッケージ３１を説明するために、図１（Ａ）同様に示した平面図である。比較例の音叉型水晶振動子３０の場合、配線パターン２１ｃの一部分２１ｃｙが、水晶片１１の周波数調整部１１ｆに隠れた位置になく、上方から見ると露出された状態にある。しかも、配線パターンの一部分２１ｃｙはパッケージ３１の凹部３１ａの土手の際まで及んだ配置である。
【００２１】
１−２．第１の実施形態の効果の説明
図１、図２及び図３（Ａ）を用いて説明した第１の実施形態の音叉型水晶振動子１０と、図３（Ｂ）を用いて説明した比較例の音叉型水晶振動子３０を、作製し、かつ、周波数調整部の錘膜をイオンミーリング法により所定量除去した後に封止した。そして、それぞれ１，０００個ずつ、絶縁抵抗検査を実施したところ、第１の実施形態の音叉型水晶振動子１０では絶縁抵抗不良はゼロであったのに対し、比較例の音叉型水晶振動子３０では絶縁不良は０．５％であった。
本発明の場合、配線パターン２１ｃの周波数調整部付近に配線パターンが無い構造となっているため、周波数調整部１１ｆからイオンミーリングで除去された金属成分がパッケージ２１の凹部２１ａの底面に再付着しても、配線パターン間の絶縁不良が生じないことが理解できる。
【００２２】
２．第２の実施形態
第１の実施形態では、図１（Ｃ）に示したように、配線パターン２１ｃの、水晶片の周波数調整部１１ｆ付近の部分２１ｃｘは、周波数調整部１１ｆの下方であって周波数調整部１１ｆで隠れる位置に設けていたが、配線パターン自体を、周波数調整部まで至らせずに、周波数調整部より基部側の領域に、設けても良い。この第２の実施形態はその例である。
【００２３】
図４（Ａ）、（Ｂ）はこの第２の実施形態の音叉型水晶振動子４０の説明である。特に、図４（Ａ）は第２の実施形態の音叉型水晶振動子４０を示した平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＳ−Ｓ線での断面図である。なお、これら図では、配線パターン４１ａと水晶片１１との位置関係を明確にするために、水晶片１１は破線で示してある。
この第２の実施形態の音叉型水晶振動子４０では、配線パターン４１ｂ自体を、水晶片１１の周波数波数調整部１１ｆの領域まで至らせずに、周波数調整部１１ｆより基部１１ａ側の領域に、設けてある。この第２の実施形態の場合、凹部４１ａの底面であって、少なくとも周波数調整部からパッケージの隅に当たる領域には、配線パターンが全くない構造になるため、絶縁抵抗の不良発生を防止できる。
【００２４】
上述においては、この出願の各発明の実施形態について説明したが、これら発明は上述の例に限られない。例えば、音叉型水晶片は上記の３脚音叉に限られず、通常の二脚音叉や、二脚音叉の両側に各々１本ずつの支持腕を有した２本の支持腕付き音叉等、種々の音叉に本発明は適用できる。また、音叉は先端部が幅広でないものでも良い。また、上述の実施形態では音叉片として音叉型水晶片を用いた例を説明したが、音叉片は水晶に限られず、他の材料のものでも良い。また、上述の実施形態では、パッケージとして凹部を有したパッケージの例を示したが、平板のベースと凹部を持つキャップとで構成されるパッケージに対しても本発明は適用できる。また、配線パターンの平面形状や位置は、本発明の目的及び効果の範囲で変更できる。
【符号の説明】
【００２５】
１０:第１の実施形態の音叉型水晶振動子、      １１：音叉型水晶片、
１１ａ：基部、                              １１ｂ：第１の振動腕、
１１ｃ：第２の振動腕、                      １１ｄ：支持腕、
１１ｅ：溝、                                １１ｆ：周波数調整部、
１３ａ：第１の励振用電極、                  １３ｂ：第２の励振用電極、
１３ａｘ、１３ｂｘ：パッド
２１：パッケージ、                          ２１ａ：凹部、
２１ｂ：接続パッド、                        ２１ｃ：配線パターン、
２１ｃｘ：配線パターンの周波数調整部付近に位置する部分、
２１ｄ：貫通配線、                          ２１ｅ：外部接続端子、
２３：導電性接着剤、
３０：比較例の音叉型水晶振動子、            ３１：比較例のパッケージ
３１ａ：凹部、
２１ｃｙ：比較例での配線パターンの周波数調整部付近に位置する部分、
４０：第２の実施形態の音叉型水晶振動子、
４１：第２の実施形態のパッケージ、          ４１ａ：凹部、
４１ｂ：配線パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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