(57)【要約】      （修正有）【課題】超小型であっても接着剤に起因する短絡を防止するとともに、優れた周波数温度特性を有する圧電振動デバイスを提供する。【解決手段】圧電振動デバイス１は、平面視略矩形の水晶振動板２の一主面と当該一主面に対向する他主面の各々の中央側には、励振電極２１ａ，２１ｂが形成されている。水晶振動板２の一端側には、励振電極２１ａ，２１ｂから引き出され容器３の一対の電極パッド３１と導電接合される一対の接続電極が形成されている。一対の電極パッド３１と一対の接続電極とは、第１接合材６によって各々導電接合されている。水晶振動板２の接続電極上には、第１接合材６よりも体積が小さな第２接合材７が第１接合材６と干渉することなく配されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視略矩形の圧電振動板が、容器の内部に接合材を介して片持ち支持され、前記容器が蓋で気密封止された圧電振動デバイスであって、
前記圧電振動板の一主面と当該一主面に対向する他主面の各々の中央側には励振電極が形成され、前記圧電振動板の一端側には、前記励振電極から引き出され前記容器の内部の一対の電極パッドと導電接合される一対の接続電極が設けられてなり、
容器の前記一対の電極パッドと、圧電振動板の前記電極パッドと対向する主面における前記一対の接続電極とが第１接合材によって各々導電接合され、
圧電振動板の前記電極パッドと対向する主面と反対側の主面における接続電極上に、前記第１接合材よりも体積が小さな第２接合材が、前記第１接合材と干渉することなく配されていることを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項２】
各々の前記第１接合材の前記圧電振動板の短辺方向外側における外縁が、平面視で圧電振動板の一短辺の両角部よりも内側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器のタイミングデバイスとして用いられている圧電振動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
表面実装型の水晶発振器や水晶振動子は、省スペースで薄型化に対応した圧電振動デバイスとして各種電子機器等に使用されている。最近では各種電子機器の小型化や薄型化により、これらに用いられる水晶発振器等も超小型化が進んでいる（例えば平面視略矩形の水晶発振器の外形寸法が、長辺側が１．６ｍｍ以下で短辺側が１．２ｍｍ以下）。
【０００３】
このように超小型化が進行すると、水晶発振器の内部に収容される水晶振動板と、当該水晶振動板を封止するパッケージ間との隙間も狭小化し、水晶振動板とパッケージとが干渉する虞が生じてくる。
【０００４】
具体的には、例えば上方に開口した凹部を備えた容器の、前記凹部の内底面に集積回路素子（ＩＣ）を搭載し、水晶振動板をその自由端側がＩＣの上方に位置するように、容器の内底面から突出した段部の上面に片持ち支持接合し、前記凹部を平板状の蓋で気密封止した構成の水晶発振器がある。当該構成の水晶発振器において、水晶振動板と蓋との間には鉛直方向における隙間の確保が必要であるが、水晶振動板を前記段部上に設けられた電極上に導電性接着剤（下塗り接着剤）を介して確実に片持ち支持（導電接合）するためには、水晶振動板の下面と段部上の電極との間だけでなく、水晶振動板の上面にも導電性接着剤（上塗り接着剤）を塗布する必要がある。すなわち、上塗り接着剤を下塗り接着剤の上に、その一部が重なるように塗布する必要がある。このように下塗り接着剤上に上塗り接着剤の一部が重ね塗りされた圧電振動デバイスは、例えば特許文献１乃至２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１２３８４号
【特許文献２】特開２００７−１６６４３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記上塗り接着剤は、製造ばらつきによっては水晶振動板の一端側の一主面（表側）に設けられる互いに異極となる一対の電極（接続電極）の間を架橋するように拡がってしまい、短絡が発生することがある。また、ディスペンサから吐出された上塗り接着剤が糸引き状態となり、上凸状の突起形状を維持したまま硬化してしまうことがある。この場合、硬化した上塗り接着剤の突起の上端部が、蓋の下面と接触してしまうことがある。特に蓋が金属製の場合は、前記突起の上端部が蓋と接触すると短絡が発生してしまう。
【０００７】
上述した短絡を防止するために上塗り接着剤を使用せずに下塗り接着剤のみで水晶振動片を片持ち支持した場合は、高精度な周波数温度特性を求められる水晶発振器においてはその特性を満足できなくなることがある。すなわち、上塗り接着剤を使用しなかった場合、周波数温度特性における等価直列抵抗値の微小な変動を抑制するのが困難になってくるという問題が生じてくる。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、超小型であっても接着剤に起因する短絡を防止するとともに、優れた周波数温度特性を有する圧電振動デバイスを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、平面視略矩形の圧電振動板が、容器の内部に接合材を介して片持ち支持され、前記容器が蓋で気密封止された圧電振動デバイスであって、前記圧電振動板の一主面と当該一主面に対向する他主面の各々の中央側には励振電極が形成され、前記圧電振動板の一端側には、前記励振電極から引き出され前記容器の内部の一対の電極パッドと導電接合される一対の接続電極が設けられてなり、容器の前記一対の電極パッドと、圧電振動板の前記電極パッドと対向する主面における前記一対の接続電極とが第１接合材によって各々導電接合され、圧電振動板の前記電極パッドと対向する主面と反対側の主面における接続電極上に、前記第１接合材よりも体積が小さな第２接合材が、前記第１接合材と干渉することなく配されていることを特徴とする圧電振動デバイスとなっている。
【００１０】
上記発明によれば、第２接合材の方が第１接合材よりもその体積が小さいため、第２接合材の上端と蓋の下面までの鉛直方向における距離を、同じ体積の接合材を用いた場合に比べてより多く確保することができる。これにより、第２接合材と蓋との接触を防止することができる。また、上記発明によれば、圧電振動板の前記電極パッドと対向する主面と反対側の主面における接続電極上に、第１接合材よりも体積が小さな第２接合材が配されていることによって、第１接合材および第２接合材として接着剤を用いた場合、第１接合材と同程度の量の第２接合材が配される場合に比べて、２つの第２接合材の間の領域への第２接合材の流出の危険性を低減させることができる。
【００１１】
また上記発明によれば、および第２接合材として接着剤を用いた場合、圧電振動板の電極パッドと対向する主面と反対側の主面における接続電極上に、第１接合材よりも体積が小さな第２接合材が、第１接合材と干渉することなく配されているので、第２接合材が第１接合材側へ流下しない。これにより、圧電振動板の電極パッドと対向する主面と反対側の主面における接続電極上に、第２接合材を正味の量だけ留置させることができる。その結果、圧電振動板の周縁部に接着剤の質量が付加されることによって圧電振動板の輪郭振動が抑制され、圧電振動デバイスの周波数温度特性における等価直列抵抗値の微小な変動を抑制することができる（質量付加効果）。
【００１２】
さらに、第２接合材が第１接合材側へ流下しないことによって、第１接合材の体積が増大しないため、第１接合材が一対の電極パッドの間の領域へ流出してしまうことによる短絡を防止することができる。
【００１３】
また、上記目的を達成するために請求項２の発明は、各々の前記第１接合材の前記圧電振動板の短辺方向外側における外縁が、平面視で圧電振動板の一短辺の両角部よりも内側に位置している。
【００１４】
上記発明によれば、高精度なヒステリシス特性を得ることができる。これは、第１接合材が平面視で圧電振動板の一短辺の両角部を含むように配されている場合に比べて、第１接合材による圧電振動板の接合に起因する応力を低減させることができるからである。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、超小型であっても接着剤に起因する短絡を防止するとともに、優れた周波数温度特性を有する圧電振動デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る水晶発振器の断面模式図
【図２】本発明の実施形態に係る水晶発振器の蓋を除いた上面模式図
【図３】本発明の実施形態に係る水晶振動板の断面模式図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を水晶発振器を例として挙げ、図面を参照しながら説明する。本実施形態における圧電振動デバイスは、略直方体状のパッケージからなる表面実装型の水晶発振器となっている。具体的には、温度補償機能を備えた温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）となっている。
【００１８】
図１は本発明の実施形態に係る水晶発振器の図２のＡ−Ａ線における断面模式図である。図１では封止材の図示を、図２では集積回路素子の図示をそれぞれ省略している。本実施形態における水晶発振器１は、その平面視形状は略矩形となっており、平面視の外形寸法は長辺が１．６ｍｍ、短辺が横１．２ｍｍとなっている（図２参照）。なお、本発明の適用は前記外形寸法の水晶発振器に限定されるものではなく、これよりも小さな外形寸法であっても適用可能である。
【００１９】
図１に示すように水晶発振器１は、容器３の凹部８の内底面側に集積回路素子（ＩＣ）５が搭載され、集積回路素子５の上方に位置するように凹部８内の段部１０の上に水晶振動板（以下、振動片と略）２が接合材を介して片持ち支持接合された構成となっている。そして容器３の堤部３０の上面３００に蓋４が封止材を介して接合されることによって、振動片２がパッケージ内に気密封止されている。
【００２０】
容器３は絶縁材料から成る容器体であり、上方に開口した凹部８を備えている。容器３は３層から成るセラミックグリーンシートの焼成体であり、中間層によって段部１０が形成されている。
【００２１】
容器３の凹部８の内底面３０１には、集積回路素子５の能動面側に設けられた各種端子に対応する複数のパッド（３２）が形成されている。そしてこれらの複数のパッド（３２）は、図示しない配線パターンによって容器３の内部を経由して、振動片２や容器の外底面３０２の複数の外部接続端子（３３）と電気的に接続されている。
【００２２】
段部１０の上面には、振動片２と接合材を介して導電接合される一対の電極パッド３１，３１が、容器３の短辺方向に沿って互いに離間した状態で形成されている（図２参照）。これら一対の電極パッド３１，３１や、前述した凹部８の内底面の複数のパッド（３２）や、外部接続端子（３３）は、クロム（Ｃｒ）を下地としてその上層に金（Ａｕ）が積層された構成となっている。なお下地層としてクロム以外に、タングステン（Ｗ）やチタン（Ｔｉ）を用いてもよい。
【００２３】
容器３の堤部３０の上面３００には、封止材（図示両略）が枠状に形成されている。この封止材を介して、容器３と金属製の蓋４とがシーム溶接によって接合される。
【００２４】
集積回路素子５は発振回路や温度補償回路をワンチップ化したものであり、その回路面（能動面）側に複数の各種端子（図示省略）が設けられている。集積回路素子５の容器３への実装時には、その回路面側が容器３の凹部８の内底面３０１に対向（フェースダウン）するようにした状態で、集積回路素子５の複数の前記各種端子が金属バンプ９を介して、凹部８の内底面３０１の複数のパッド（３２）とＦＣＢ（Ｆｌｉｐ  Ｃｈｉｐ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）接合される。
【００２５】
図２に示すように振動片２は、ＡＴカット切断された水晶振動板であり、平面視では矩形状となっている。振動片２の一主面と、当該一主面に対向する他主面の各々の中央側には、水晶振動板を駆動させるための励振電極２１ａ，２１ｂが一対で対向形成されている。なお、図面において、水晶振動板の一主面側における各種電極については符号の末尾にａを付し、他主面側における各種電極については符号の末尾にｂを付して区別している。
【００２６】
前記一対の励振電極２１ａ，２１ｂの各々からは、同一方向に引き出される引出電極２２ａ，２２ｂが形成されている。そして振動片２の一端側（一短辺２ａ側）には、引出電極２２ａ，２２ｂの各終端と接続され、前述した容器３の一対の電極パッド３１，３１と導電接合される一対の接続電極２３１，２３２が形成されている。
【００２７】
一対の接続電極２３１，２３２は、水晶振動板の一主面（または他主面）から水晶振動板の一短辺２ａの側面を経由して、水晶振動板の他主面（または一主面）へ回り込むように形成されている。具体的には、一方の接続電極２３１は、水晶振動板の他主面の接続電極２３１ｂから水晶振動板の一短辺２ａの側面の接続電極２３１ｃを経由して、一主面の接続電極２３１ａに接続されている（図３参照）。同様に、他方の接続電極２３２は、水晶振動板の一主面の接続電極２３２ａから水晶振動板の前記一短辺２ａの側面の接続電極２３２ｃ（図示省略）を経由して、他主面の接続電極２３２ｂ（図示省略）に接続されている。
【００２８】
一対の電極パッド３１，３１と、振動片２の他主面の接続電極２３１ｂ，２３２ｂとの電気機械的接続は導電性接合材を介して行われる。具体的には、一対の電極パッド３１，３１の上面に塗布される第１接合材６，６（下塗り接着剤）を介して、一対の電極パッド３１，３１と接続電極２３１ｂ，２３２ｂとが一対一で導電接合される。
【００２９】
第１接合材６，６は、容器３の一対の電極パッド３１，３１の各上面に対してディスペンサから適量が吐出される。そして画像認識手段を用いて一対の電極パッド３１，３１上に塗布された第１接合材６，６の上に振動片２を位置決め載置する。このとき、平面視における第１接合材６，６と接続電極２３１ｂ，２３２ｂとの位置関係は、各第１接合材６，６の振動片２の一短辺方向外側における外縁６ｅ，６ｅが、平面視で振動片２の一短辺２ａの両角部２ｃ，２ｃよりも内側に位置している。
【００３０】
上記構成によれば、高精度なヒステリシス特性を得ることができる。これは、第１接合材６，６が平面視で振動片２の一短辺２ａの両角部２ｃ，２ｃを含むように配されている場合に比べて、第１接合材６，６による振動片２の接合に起因する応力を低減させることができるからである。
【００３１】
第１接合材６，６に対して振動片２が位置決め載置された際には、振動片２の自重および鉛直下方への押込み動作によって、第１接合材６，６はその一部が振動片２の一短辺２ａの側面部分の接続電極２３１ｃ，２３２ｃに接するように上方へ押し出された状態になることがある（図１参照）。この場合、振動片２と容器３の一対の電極パッド３１，３１との電気的接続は、振動片２の他主面の接続電極２３１ｂ，２３２ｂに加えて、振動片２の一短辺２ａの側面部分の接続電極２３１ｃ，２３２ｃも介して行われることになる。
【００３２】
次に、第１接合材６，６上に位置決め載置された振動片２の一主面の接続電極２３１ａ，２３２ａの上面に対して、第１接合材６，６よりも体積が小さい第２接合材７，７（上塗り接着剤）を第１接合材６，６と干渉しないように配する。本実施形態では第２接合材７，７は、振動片２の一主面の接続電極２３１ａ，２３２ａの平面視における領域内に収まるようにディスペンサを用いて供給されている。
【００３３】
本発明の実施形態では、第１接合材および第２接合材として、シリコーン系の樹脂接着剤が使用されている。このシリコーン系接着剤には、シリコーン樹脂に金属フィラーが含有された接着剤であり、塗布後には所定の温度プロファイルに管理された乾燥炉内で硬化処理が行われる。これにより接着剤に含まれる溶剤が揮発し、金属フィラーによる導通経路が確保されるようになる。
【００３４】
本発明の実施形態では、第１接合材と第２接合材として、昇温による導電性接着剤の収縮率が同一のものを使用している。しかし、本発明の適用は同一の収縮率を有する導電性接着剤に限定されるものではない。例えば第２接合材として使用される接着剤の収縮率が、第１接合材として使用される接着剤の収縮率よりも大きくなるようにしてもよい。この場合、蓋の下面に近い側となる第２接合材の収縮の方が、第１接合材に比べてより進行するため、硬化後における第２接合材の体積を、硬化後における第１接合材の体積に比べて、より小さくすることができる。つまり、硬化後の第２接合材の厚みを抑制することができるため、第２接合材の上端と蓋の下面までの鉛直方向における距離をより多く確保することができる。これにより、第２接合材と蓋との接触の危険性をより低減することができる。また、第２接合材の接続電極の形成領域からのはみ出しによる短絡をより抑制することができる。
【００３５】
上記構成によれば、第２接合材７，７の方が第１接合材６，６よりもその体積が小さいため、第２接合材７，７の上端と蓋４の下面までの鉛直方向における距離ｄ（図１参照）をより多く確保することができる。これにより、第２接合材７，７と蓋４との接触を防止することができる。
【００３６】
また、上記構成によれば、振動片２の一主面の接続電極２３１ａ，２３２ａ上に、第１接合材６，６よりも体積が小さな第２接合材７，７が配されていることによって、第１接合材と同程度の量の第２接合材が配されている場合に比べて、塗布後の振動片２の一主面（上面）における短辺方向内側（２つの第２接合材の間の領域）への流出の危険性を低減させることができる。
【００３７】
また上記構成によれば、振動片２の一主面における接続電極２３１ａ，２３２ａ上に、第１接合材６，６よりも体積が小さな第２接合材７，７が、第１接合材と干渉することなく配されているので、第２接合材が第１接合材側へ流下しない。これにより、振動片２の一主面（一対の電極パッド３１，３１と対向する主面と反対側の主面）における接続電極２３１ａ，２３２ａ上に、第２接合材７，７を正味の量だけ留置させることができる。その結果、振動片２の周縁部に接着剤の質量が付加されることによって振動片の輪郭振動が抑制され、水晶発振器の周波数温度特性における等価直列抵抗値の微小な変動を抑制することができる（質量付加効果）。
【００３８】
さらに、第２接合材７，７が第１接合材６，６側へ流下しないことによって、第１接合材６，６の体積が増大しないため、第１接合材６，６が一対の電極パッド３１，３１の間の領域へ流出してしまうことによる短絡を防止することができる。
【００３９】
前述した本発明の実施形態では第２接合材に金属フィラーが含有されていたが、必ずしも第２接合材に金属フィラーが含有されていなくてもよい。第２接合材に金属フィラーが含有されていない場合であっても、前述した本発明の作用効果を得ることができる。もし製造ばらつきによって第２接合材と金属製の蓋とが接触してしまった場合であっても、第２接合材に金属フィラーが含有されていないため短絡の虞がない。また製造ばらつきによって、第２接合材が振動片の一主面（上面）の２つの接続電極の間を架橋するように流出してしまった場合であっても、第２接合材に金属フィラーが含有されていないため短絡することがない。
【００４０】
前述した本発明の実施形態では、第１接合材および第２接合材として導電性接着剤を使用していたが、第１接合材および第２接合材のいずれか一方に金属バンプを使用してもよい。特に第２接合材に金属バンプを適用した場合は、第２接合材に導電性接着剤を使用した場合に比べて、平面視における占有面積をより極小化させることができる。これにより、振動片の一主面（上面）における接続電極間の短絡を防止できるとともに、第２接合材と蓋との間の鉛直方向における距離をより多く確保することができる。
【００４１】
前述した本発明の実施形態では圧電振動デバイスとして水晶発振器を例に挙げたが、本発明は水晶発振器に限らず、水晶振動子にも適用可能である。
【００４２】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
圧電振動デバイスの量産に適用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１    水晶発振器
２    水晶振動板
３    容器
４    蓋
５    集積回路素子（ＩＣ）
６    第１接合材
７    第２接合材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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