(57)【要約】【課題】周波数温度特性に優れ、大きな周波数可変幅を有する振動素子を提供する。【解決手段】振動部及び前記振動部の両主面に設けられている励振電極を含む振動片と、前記振動片の前記励振電極との間に隙間が設けられるように前記振動片が支持されている中間基板と、前記中間基板の少なくとも一方の主面に設けられている螺旋状の電極パターンと、を含み、前記電極パターンが、前記励振電極に電気的に接続されていることを特徴とする振動素子。【選択図】図３
2013258571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部及び前記振動部の両主面に設けられている励振電極を含む振動片と、
前記振動片の前記励振電極との間に隙間が設けられるように前記振動片が支持されている中間基板と、
前記中間基板の少なくとも一方の主面に設けられている螺旋状の電極パターンと、を含み、
前記電極パターンが、前記励振電極に電気的に接続されていることを特徴とする振動素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記電極パターンと前記励振電極とが直列接続又は並列接続されていることを特徴とする振動素子。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記電極パターンと前記励振電極とが、平面視で重ならないように配置されていることを特徴とする振動素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記中間基板の両主面に前記電極パターンが設けられ、前記電極パターン同士が直列に接続されていることを特徴とする振動素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記中間基板の他方の主面にシールド電極が設けられ、前記他方の主面が前記励振電極と対向していることを特徴とする振動素子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記振動片は、
前記振動部と、
前記振動部の外縁と一体化され、前記振動部よりも厚みが薄い外縁部と、
を含むことを特徴とする振動素子。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記振動片は、
前記振動部と、
前記振動部の外縁と一体化され、前記振動部よりも厚みが厚い外縁部と、
を含むことを特徴とする振動素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の振動素子と、
前記中間基板を支持することにより前記振動素子が搭載されているパッケージと、
を備えていることを特徴とする振動子。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の振動素子と、
前記中間基板を支持することにより前記振動素子が搭載されているパッケージと、
前記振動部を励振する発振回路と、
を備えていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１０】
請求項５に記載の振動素子と、
前記中間基板を支持することにより前記振動素子が搭載されているパッケージと、
前記振動部を励振する発振回路と、を備え、
前記シールド電極が前記パッケージのアース端子に接続されていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１１】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の振動素子を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の振動素子を備えていることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動素子、振動子、電子デバイス、電子機器及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電基板に励振電極を形成した圧電振動片をパッケージ内に気密封止して構成された表面実装型の電子デバイスが広く用いられている。ここで、圧電振動片は、水晶などの圧電基板を所定の角度及び厚さに切り出した薄板が固有の共振周波数を有する特性を利用するもので、例えば、圧電基板を所謂ＡＴカットと呼ばれるカット角にて切り出した薄板を用いた厚み滑り振動をするＡＴカット水晶振動片などが利用される。
このような水晶振動片を用いた電子デバイスとして、例えば、水晶振動片と、その水晶振動片を発振させる発振回路を含む半導体回路素子などの電子部品とを同一のパッケージ内に実装して封止した表面実装型の水晶発振器が、周波数や時間などの基準源として広く用いられている。
特許文献１には、水晶振動片を導電性接着剤等により、直接パッケージに実装すると、外部の温度変化により、パッケージ材料と水晶との線膨張係数の差による応力歪が生じるため、安定な周波数温度特性が得られないという課題を解決するために、電子部品及びＩＣの上部に、容器の凹部の開口部をほぼ覆うように配置されている水晶からなる台座の上に水晶振動子を搭載したことを特徴とする水晶発振器が開示されている。
【０００３】
図７は、従来の電圧制御型の水晶発振器の一例を示す回路図であり、Ｘ１は水晶振動子、Ａ１は増幅器、Ｃａ及びＣｂはコンデンサー、Ｄ１は可変容量ダイオード、ＩＮは制御電圧入力端子、Ｒｄは制御電圧印加用抵抗、ＯＵＴは電圧制御型水晶発振器の周波数出力端子をそれぞれ表す。
また、水晶振動子Ｘ１の一般的な等価回路は図８のように表される。図８において、Ｌ１は等価直列インダクタンス、Ｃ１は等価直列容量、Ｒ１は等価直列抵抗、Ｃ０は並列容量である。
水晶振動素子Ｘ１からみた増幅器Ａ１を含む回路側の負荷容量（合成容量）をＣＬとし、容量比をγ（Ｃ０／Ｃ１）とすると、この負荷容量ＣＬによる共振周波数ｆ０の変化量△ｆ／ｆ０は周知の次式で表される。
△ｆ／ｆ０＝Ｃ０／（２γ（Ｃ０＋ＣＬ））
即ち、電圧制御型水晶発振器の周波数は、発振ループ中の負荷容量の変化によりその共振周波数が変化する。
また、可変容量ダイオードＤ１は、その２端子間に印加する逆電圧に応じて容量値が変化するダイオードである。従って、可変容量ダイオードＤ１を発振ループ中に挿入し、その印加電圧を変化させることによって発振周波数を制御することができる。
ところが、近年の携帯電話や情報端末等の小型化に対応し、水晶振動子の小型化を図ろうとすると、水晶振動片の励振電極が小さくなるので、等価直列容量Ｃ１に対するパッケージの容量や電極間の浮遊容量の比率が大きくなり、その結果、水晶振動子の容量比γが大きくなってしまうことで、所望の周波数可変幅が得られないという問題があった。
【０００４】
このような周波数可変幅の調整が行える圧電振動子として、パッケージにインダクタンス回路パターンを設けて、パッケージ内に収容する圧電振動片にインダクタンスＬを接続した構成の圧電振動子が、例えば特許文献２に開示されている。このような目的で発振ループに挿入するインダクタンスＬを一般的に伸長コイル（あるいは、単に「コイル」）と称する。これは、圧電振動子Ｘ１に直列にインダクタンスＬを接続すると、共振周波数はインダクタンスＬを挿入する以前の周波数よりも低くなるが、反共振周波数は変化しないため、共振・反共振周波数間隔が広がるという原理に基づくものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５０５０８号公報
【特許文献２】特開平２−２２６９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている圧電振動子では、インダクタ回路パターンが設けられている専用のパッケージが必要となるので、パッケージの汎用性がないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例に係る振動素子は、振動部及び前記振動部の両主面に設けられている励振電極を含む振動片と、前記振動片の前記励振電極との間に隙間が設けられるように前記振動片が支持されている基板と、前記中間基板の少なくとも一方の主面に設けられている螺旋状の電極パターンと、を含み、前記電極パターンが、前記励振電極に電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、安定に励振する振動片を中間基板が支持する構造のため、パッケージに実装した場合、振動片を支持する中間基板がパッケージとの線膨張係数の差による応力歪を緩和し、安定な周波数温度特性を得ることができる。また、小型化に伴う、容量比γが増大しても中間基板に形成された螺旋状の電極パターンによるインダクタンスを有しているため、発振器を構成した場合、所望の周波数可変幅が得られるという効果がある。
【００１０】
［適用例２］上記適用例に記載の振動素子において、前記電極パターンと前記励振電極とが直列接続又は並列接続されていることを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、直列接続した場合、発振器の発振ループ中にインダクタンスを挿入したことになり、周波数可変幅を大きくする効果がある。また、並列接続した場合は、発振器における各電極間の浮遊容量などの不要な容量の影響を抑制することができるという効果がある。
【００１２】
［適用例３］上記適用例に記載の振動素子において、前記電極パターンと前記励振電極とが、平面視で重ならないように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、励振電極とインダクタンス用電極パターンとを重なり合わないようにすることで、励振電極とインダクタンス用の電極パターンとの電極間の浮遊容量による発振特性への悪影響を抑えることができるという効果がある。
【００１４】
［適用例４］上記適用例に記載の振動素子において、前記中間基板の両主面に前記電極パターンが設けられ、前記電極パターン同士が直列に接続されていることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、中間基板の一方の面にのみインダクタンスを形成した場合に比べ、中間基板のサイズを増大させることなく、電極パターンの長さを長くでき、インダクタンスを大きくできるため、周波数可変幅をより効果的に大きくすることができるという効果がある。
【００１６】
［適用例５］上記適用例に記載の振動素子において、前記中間基板の他方の主面にシールド電極が設けられ、前記他方の主面が前記励振電極と対向していることを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、励振電極とインダクタンス用の電極パターンとの間にシールド電極を設けることで、励振電極とインダクタンス用の電極パターンとの電極間の浮遊容量による発振特性への悪影響を抑えることができるという効果がある。
【００１８】
［適用例６］上記適用例に記載の振動素子において、前記振動片は、前記振動部と、前記振動部の外縁と一体化され、前記振動部よりも厚みが薄い外縁部と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、振動片の振動部がメサ構造であるため、輪郭系スプリアスとの結合を回避し、主振動のみの振動エネルギーを閉じ込めることができるため、ＣＩが小さく、共振周波数近傍のスプリアスを抑制した振動素子が得られるという効果がある。
【００２０】
［適用例７］上記適用例に記載の振動素子において、前記振動片は、前記振動部と、前記振動部の外縁と一体化され、前記振動部よりも厚みが厚い外縁部と、を含むことを特徴とする。
【００２１】
本適用例によれば、振動片の振動部が非常に薄い高周波の振動素子であっても、振動部と一体化された厚肉部でマウントができるので、耐衝撃性や耐振動性に優れた高信頼性の振動素子が得られるという効果がある。
【００２２】
［適用例８］本適用例に係る振動子は、上記適用例に記載の振動素子と、前記中間基板を支持することにより前記振動素子が搭載されているパッケージと、を備えていることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、振動素子をパッケージに収容することで、温度変化や湿度変化等の外乱の影響や汚染による影響を防ぐことができるため、周波数再現性、周波数温度特性、ＣＩ温度特性及び周波数エージング特性に優れ、大きな周波数可変幅を有する振動子が得られるという効果がある。
【００２４】
［適用例９］本適用例に係る電子デバイスは、上記適用例に記載の振動素子と、前記中間基板を支持することにより前記振動素子が搭載されているパッケージと、前記振動部を励振する発振回路と、を備えていることを特徴とする。
【００２５】
本適用例によれば、インダクタンスを有する振動素子を用いているので、周波数温度特性に優れ、周波数可変幅が大きい電圧制御型発振器等の電子デバイスが得られるという効果がある。
【００２６】
［適用例１０］上記適用例に記載の電子デバイスにおいて、上記適用例に記載の振動素子と、前記中間基板を支持することにより前記振動素子が搭載されているパッケージと、前記振動部を励振する発振回路と、を備え、前記シールド電極が前記パッケージのアース端子に接続されていることを特徴とする。
【００２７】
本適用例によれば、励振電極とインダクタンス用の電極パターンとの間にシールド電極を有する水晶振動素子をパッケージに実装する場合、水晶振動素子のシールド電極を発振器のアース端子へ接続することで、励振電極とインダクタンス用電極パターンとの電極間の浮遊容量による発振特性への悪影響をより効果的に抑えることができるという効果がある。
【００２８】
［適用例１１］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。
【００２９】
本適用例によれば、周波数温度特性に優れた振動素子を用いることで、良好な基準周波数源を備えた電子機器が構成できるという効果がある。
【００３０】
［適用例１２］本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。
【００３１】
本適用例によれば、周波数温度特性の良好な振動素子を用いることで、安定な基準周波数源が構成でき、安定で正確な電子制御ユニットを備えた移動体が構成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る振動片の構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る中間基板の構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は下側から視た平面図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る振動素子の構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る振動子の構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＮ−Ｎ断面図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＤ−Ｄ断面図。
【図６】発振器の回路の一例を示す回路図。
【図７】従来の発振器としての電圧制御型水晶発振回路の一例を説明する回路図。
【図８】水晶振動子の等価回路の一例を説明する回路図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る中間基板の構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＥ−Ｅ断面図、（ｃ）は下側から視た平面図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る振動素子の構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＦ−Ｆ断面図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る中間基板の構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＧ−Ｇ断面図、（ｃ）は下側から視た平面図。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る振動素子の構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＨ−Ｈ断面図。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る中間基板の構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＩ−Ｉ断面図、（ｃ）は下側から視た平面図。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係る振動素子の構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＪ−Ｊ断面図。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る電子デバイスの構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＫ−Ｋ断面図。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係る振動片の構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＬ−Ｌ断面図。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係る振動素子の構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＭ−Ｍ断面図。
【図１８】本発明の第６の実施形態に係る振動片の構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＯ−Ｏ断面図。
【図１９】本発明の第６の実施形態に係る振動素子の構造を示した概略図であり、（ａ）は上側から視た平面図、（ｂ）はＰ−Ｐ断面図。
【図２０】本発明の第１の実施形態に係る振動素子を備える電子機器としてのモバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図。
【図２１】本発明の第１の実施形態に係る振動素子を備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図。
【図２２】本発明の第１の実施形態に係る振動素子を備える電子機器としてのデジタルカメラの構成を示す斜視図。
【図２３】本発明の第１の実施形態に係る振動素子を備える振動子や電子デバイスを適用した移動体としての自動車の構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。
【００３４】
（振動片）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る振動片としての水晶振動片の一例を上側から視た概略平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
水晶を用いて形成される水晶振動片１は、例えば、人工水晶原石の一部を結晶軸（光軸）を明確にしてブロック上に形成した水晶ランバートから所定の切断角度で切り出された単結晶基板としての水晶ウェハを用いて形成される。ここで、所定の切断角度とは、水晶の結晶軸に対して狙った角度だけ傾けたカット角を指し、本実施形態では、結晶軸から３５°１５′傾けた切断角度で切り出された所謂ＡＴカット水晶を用いて形成された厚み滑り振動モードを呈する水晶振動片１として説明する。このようなＡＴカット水晶を用いた水晶振動片１は、広範囲な温度領域において安定した周波数が得られる優れた温度特性を有する圧電振動片である。
【００３５】
水晶振動片１は、図１（ａ）に示すように、水晶基板１０と、励振電極２０ａ、２０ｂと、外部接続端子２２ａ、２２ｂと、を備えている。水晶基板１０は、固定端（図１における水晶振動片１の左側）となる支持部１４と、自由端（水晶振動片１の固定されていない側の一端（図１における水晶振動片１の右側）となる振動部１２とを有している。支持部１４は、振動部１２と水晶振動片１の固定端（左側）との間の領域をいう。振動部１２の両主面上には一対の励振電極２０ａ、２０ｂが対向させて設けられている。また、支持部１４の両主面上には、各励振電極２０ａ、２０ｂとそれぞれ対応する外部接続端子２２ａ、２２ｂが設けられ、対応する各励振電極２０ａ、２０ｂ及び外部接続端子２２ａ、２２ｂ同士が、リード電極２１ａ、２１ｂにより電気的に接続されている。さらに、支持部１４の両主面上に対向させて設けられた外部接続端子２２ａ、２２ｂはそれぞれ側面電極２３ａ、２３ｂにより電気的に接続されている。
このような電極や端子などの電極パターンは、水晶基板１０をエッチングして水晶振動片１の外形を形成した後に。蒸着又はスパッタリングにより、例えばニッケル（Ｎｉ）又はクロム（Ｃｒ）を下地層として、その上に例えば金（Ａｕ）による金属膜を成膜し、その後フォトリソグラフィーを用いてパターニングすることにより形成できる。
図１（ａ）に示した実施形態では、励振電極２０ａ、２０ｂの形状が矩形の例を示したが、これに限定する必要はなく、励振電極２０ａ、２０ｂの形状は円形や楕円形であってもよい。
【００３６】
（中間基板）
図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る中間基板を上側から視た概略平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）を下側から視た概略平面図である。
中間基板２は、図２に示すように、基板１５と、インダクタンス用の電極パターン３０と、水晶振動片１との接合用端子３２ａ、３２ｂと、接続端子３４ａ、３４ｂと、を備えている。基板１５は、基部１７と、水晶振動片１の接合領域と、インダクタンス形成領域（螺旋状の電極パターン３０が形成される領域）とが、平面内に並んだ状態で一体形成されたものである。なお、基板１５は絶縁性の材料であり、水晶振動片１と同一の切断角度を有する水晶基板とすると線膨張係数の差がないため、水晶振動片１との接合による応力歪が生じず、安定な周波数温度特性が得られる。
基部１７は水晶振動片１と中間基板２とが重ねられた水晶振動素子３をパッケージに接合する際の固定部分となる部分であり（図４及び図５を参照）、水晶振動片１とインダクタンス用の電極パターン３０及びパッケージとの電気的な接続に供する接続端子３４ａ、３４ｂが設けられている。なお、基部１７の両主面上に対向させて設けられた接続端子３４ａ、３４ｂはそれぞれ側面電極３５ａ、３５ｂにより電気的に接続されている。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、基板１５の一方の主面は、水晶振動片１が搭載される面であり、接合用端子３２ａ、３２ｂとインダクタンス用の電極パターン３０が形成されている。接続端子３４ａと水晶振動片１との接合用端子３２ａとはリード電極３３により電気的に接続される。また、水晶振動片１との接合用端子３２ｂはリード電極３１によりインダクタンス用の電極パターン３０と電気的に接続される。インダクタンス用の電極パターン３０は水晶発振器等の発振回路の発振ループに挿入されるインダクタンスであり、一般に伸長コイルあるいは単にコイルと称される。本実施形態のインダクタンス用の電極パターン３０は、基板１５の一方の主面上のインダクタンス形成領域に、細長い配線が外周から内周に向けて矩形の渦巻き形状のコイルとして形成されている。なお、インダクタンス用の電極パターン３０の形状はこれに限らず、配線によるインダクタンス用のパターンの始端から終端までの長さがなるべく長くなる形状であればよく、例えば、円弧を有する通常の渦巻き形状であってもよいし、一端部から他端部側へ多数回折り返された形状のコイルとして形成されていてもよい。
【００３８】
また、図２（ｃ）に示すように、基板１５の他方の主面は、本実施形態の水晶振動子や水晶発振器におけるパッケージと接合される側の面となる（図４及び図５を参照）。接続端子３４ｂからインダクタンス形成領域に向けてリード電極３６が引き出され、一方の主面に設けられたインダクタンス用の電極パターン３０の中央の端部の真下まで引き回されて、スルーホールなどの層内配線３７によりインダクタンス用の電極パターン３０に電気的に接続されている。これにより、基板１５の基部１７において一方の主面に設けられた水晶振動片１との接合用端子３２ｂと、基部１７に設けられた接続端子３４ｂとの間に、インダクタンス用の電極パターン３０による一つのインダクタンスが形成される。なお、本実施形態では発振器の周波数可変幅を大きくするために、水晶振動片１とインダクタンス用の電極パターン３０とが直列接続された構成となっているがこれに限らず、発振器における各電極間の浮遊容量などの不要な容量の影響を抑制するために、水晶振動片１とインダクタンス用の電極パターン３０とが並列接続された構成であってもよい。
【００３９】
（振動素子）
次に、本実施形態の水晶振動片１と中間基板２とを積層させて接合した振動素子について図面に沿って説明する。
図３（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る振動素子としての水晶振動素子の一例を上側から視た概略平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
図３に示すように、水晶振動素子３は、中間基板２上に水晶振動片１が搭載されたものである。中間基板２の一方の主面に設けられた水晶振動片１との接合用端子３２ａ、３２ｂと、水晶振動片１の対応する外部接続端子２２ａ、２２ｂとが位置合わせされ、接合部材４０を介して接合されている。接合部材４０は、例えば導電性接着剤や半田などの導電性の接合部材４０を用いることにより、電気的な接続を図るとともに機械的な接合を行うことができる。また、水晶振動片１の振動部１２は、接合部材４０により中間基板２のインダクタンス用の電極パターン３０が形成された一方の主面との間に隙間を設けて配置される。
なお、中間基板２の基板１５を水晶振動片１と同一の切断角度を有する水晶基板とすると線膨張係数の差がなく、水晶振動片１と中間基板２とを積層させて接合した際に生じる応力歪が小さいため、安定な周波数温度特性を有する振動素子が得られるという効果がある。
【００４０】
（振動子）
図４（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る振動子としての水晶振動子の一例を上側から視た概略平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＮ−Ｎ断面図である。なお、図４において、水晶振動子の内部の構成を説明する便宜上、蓋部材を取り外した状態を図示している。
水晶振動子４は、水晶振動素子３と、水晶振動素子３を収容するために矩形の箱状に形成されているパッケージ本体６０と、金属、セラミック、ガラス等から成る蓋部材７０と、で構成されている。
パッケージ本体６０は、図４（ｂ）に示すように、第１の基板６１と、第２の基板６２と、シールリング６８と、実装端子８６と、を積層して形成されている。実装端子８６は、第１の基板６１の外部低面に複数形成されている。第２の基板６２は中央部が除去された環状体であり、第２の基板６２の上部周縁に例えばコバール等のシールリング６８が形成されている。
第２の基板６２により、水晶振動素子３を収容するキャビティー６５が形成される。第１の基板６１の上面の所定の位置には、第１の基板６１の内部に形成された導体（図示せず）により実装端子８６と電気的に導通する複数の素子搭載パッド８１が設けられている。素子搭載パッド８１は、水晶振動素子３を載置した際に中間基板２の基部１７に形成した接続端子３４ａ、３４ｂに対応するように配置されている。
【００４１】
以上、説明したパッケージ本体６０の、第１の基板６１と第２の基板６２は、セラミック絶縁材料などからなる。また、パッケージ本体６０に設けられた各電極、端子、あるいはそれらを電気的に接続する配線パターンや層内配線パターンなどは、一般的に、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属配線材料をセラミック絶縁材料上にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などのめっきを施すことにより形成される。
【００４２】
水晶振動素子３を支持固定する際には、先ず、水晶振動素子３の接続端子３４ａ、３４ｂに対応する素子搭載パッド８１と水晶振動素子３を構成する中間基板２の基部１７と反対側の端部（図４における水晶振動素子３の右側）に対応する位置に接合部材４２及び接合部材４４例えば導電性接着剤を塗布し、その上に、水晶振動素子３の接続端子３４ａ、３４ｂと水晶振動素子３の中間基板２の端部を載置して荷重をかける。
次に、接合部材４２及び接合部材４４を硬化させるために、所定の温度の高温炉に所定の時間入れる。接合部材４２及び接合部材４４を硬化させた後、アニール処理を施し、励振電極２０ａに質量を付加するか、又は質量を減じて周波数調整を行う。その後、パッケージ本体６０の第２の基板６２の上面に形成したシールリング６８上に、蓋部材７０を載置し、真空中、又は窒素ガスの雰囲気中で蓋部材７０をシーム溶接して密封し、水晶振動子４が完成する。又は、パッケージ本体６０の上面に塗布した低融点ガラスに蓋部材７０を載置し、溶融して密着する方法もある。この場合もパッケージ本体６０のキャビティー６５内は真空にするか、又は窒素ガス等の不活性ガスを充填して、水晶振動子４が完成する。
なお、本実施形態では、接合部材４４として導電性接着剤を用いた例を示したが電気的接続が必要でない場合には非導電性の接着剤でもよい。また、水晶振動素子３の実装強度を高めるために、水晶振動素子３の接続端子３４ａ、３４ｂの反対側の端部を接合した構成となっているがこれに限らず、接合しなくてもよい。
【００４３】
（電子デバイス）
図５（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスとしての水晶発振器の一例を上側から視た概略平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。なお、図５において、水晶発振器の内部の構成を説明する便宜上、蓋部材を取り外した状態を図示している。
水晶発振器５は、パッケージ本体６０ａと、蓋部材７０と、水晶振動素子３と、水晶振動素子３を励振する発振回路を搭載したＩＣチップ５０と、を備えている。
本実施形態の水晶発振器５は、水晶振動片１と発振回路を含むＩＣチップ５０とがパッケージ本体６０ａの内部キャビティー６５に接合されて封止された、表面実装が可能な所謂ＳＭＤ（Surface Mount Device）タイプの１チップの水晶発振器である。また、表面実装部品として規格化されているＳＭＤタイプの水晶発振器５は、例えば、基板に接合した水晶振動片を筒状のキャップで覆うことにより封止するタイプの水晶振動子のように、外部接続用のリード線を外部基板の接続端子形状に合わせて切断したり成形したりする必要がなく、外部基板への搭載の自動化も図りやすいので、実装工程の簡略化や低コスト化に有利である。
【００４４】
パッケージ本体６０ａは、図５（ｂ）に示すように、第１の基板６１と、第２の基板６２と、第３の基板６３と、シールリング６８と、実装端子８６と、を積層して形成されている。実装端子８６は、第１の基板６１の外部低面に複数形成されている。第２の基板６２と第３の基板６３とは中央部が除去された環状体であり、第２の基板６２の上部周縁に例えばコバール等のシールリング６８が形成されている。
第２の基板６２と第３の基板６３とにより、水晶振動素子３を収容するキャビティー６５と水晶振動素子３を励振する発振回路を搭載したＩＣチップ５０を収容する凹部６６が形成される。凹部６６の凹低部分となる第１の基板６１の上面には、ＩＣチップ５０が接続される複数のＩＣ接合端子８４が設けられている。第３の基板６３の上面の所定の位置には、第１の基板６１と第３の基板６３との内部に形成された導体（図示せず）により実装端子８６と電気的に導通する複数の素子搭載パッド８１が設けられている。素子搭載パッド８１は、水晶振動素子３を載置した際に中間基板２の基部１７に形成した接続端子３４ａ、３４ｂに対応するように配置されている。
【００４５】
以上、説明したパッケージ本体６０ａの、第１の基板６１〜第３の基板６３は、セラミック絶縁材料などからなる。また、パッケージ本体６０ａに設けられた各電極、端子、あるいはそれらを電気的に接続する配線パターンや層内配線パターンなどは、一般的に、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属配線材料をセラミック絶縁材料上にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などのめっきを施すことにより形成される。
【００４６】
図５（ｂ）において、水晶振動片１を駆動振動させるための駆動回路を含む半導体回路素子としてのＩＣチップ５０は、パッケージ本体６０ａの凹部６６の凹低部分に設けられたＩＣ接合端子８４に、例えばろう材あるいは接着剤によって接合される。本実施形態では、ＩＣチップ５０の電極パット（図示せず）に予め設けられた金属あるいは半田などからなるバンプ４６により、ＩＣ接合端子８４上にＩＣチップ５０がフェースダウン接合されている。フェースダウン接合によるＩＣチップ５０の接合は、水晶発振器５の薄型化（低背下）に有利である。なお、バンプ４６によりＩＣチップ５０をフェースダウン接合した後に、ＩＣチップ５０とパッケージ本体６０ａの凹部６６の凹低部分との間にアンダーフィル材を充填して硬化させることにより、ＩＣチップ５０の接合強度をより高めることができる。また、パッケージ本体６０ａへのＩＣチップ５０の接合はフェースダウン接合に限らず、ワイヤーボンディングなどの他のＩＣ実装技術を用いて行うことができる。
【００４７】
中間基板２上に水晶振動片１が接合された水晶振動素子３は、パッケージ本体６０ａのキャビティー６５において中間基板２の接続端子３４ａ，３４ｂと対応する素子搭載パッド８１とを位置合わせした状態で、例えば導電性接着剤などの導電性の接合部材４２及び接合部材４４により接合されている。なお、素子搭載パッド８１の位置や個数については図５に示す態様に限定されるものではなく、水晶振動片１とインダクタンス用の電極パターン３０との接続関係、及び水晶振動素子３とＩＣチップ５０との接続関係に応じて適宜変更してもよい。また、水晶振動素子３と素子搭載パッド８１との接続についてもフェースダウン接合に限らず、ワイヤーボンディングによる接続を行ってもよいし、或いは、フェースダウン接合とワイヤーボンディングの組み合わせによる接続でもよい。更に、水晶振動片１の接合用端子３２ａ、３２ｂと素子搭載パッド８１との間を直接ワイヤーボンディングする構成でもよい。
これにより、水晶振動片１を発振させる発振回路を含むＩＣチップ５０と、水晶振動片１とは、間に中間基板２のインダクタンス用の電極パターン３０を介して直列接続させることができる。図６は、水晶発振器における水晶振動片１とＩＣチップ５０とのインダクタンス用の電極パターン３０を介した回路の一例を示す回路図である。図６に示すように、水晶発振器において、ＩＣチップ５０は端子５０ａ、５０ｂを備えており、これら二つの端子間に水晶振動片１とインダクタンス用の電極パターン３０との直列回路は、端子５０ａに水晶振動片１が接続され、端子５０ｂにインダクタンス用の電極パターン３０が接続されるように構成してもよい。
【００４８】
また、水晶振動片１は、ＩＣチップ５０との間に、インダクタンス用の電極パターン３０が設けられた中間基板２を介してパッケージ本体６０ａに配置される。
なお、水晶振動素子３とパッケージ本体６０ａとの接合に用いる接合部材４２及び接合部材４４のうち、導電性の接合部材４２は、例えば、ポリイミド。シリコン系、又はエポキシ系などの樹脂に、銀（Ａｇ）フィラメント、又はニッケル（Ｎｉ）粉を混入した導電性接着剤などを用いることができる。
【００４９】
ＩＣチップ５０と水晶振動素子３が接合されたパッケージ本体６０ａの第２の基板６２上には、蓋部材７０が接合されている。具体的には、例えば、４２アロイ（敵にニッケルが４２％含有された合金）やコバール（鉄、ニッケル及びコバルトの合金）等の金属製の蓋部材７０が、鉄−ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）合金等をフレーム状に型抜きして形成されたシールリング６８を介してシーム溶接されている。なお、蓋部材７０には、上記した金属以外に、セラミック、あるいはガラス等を用いることができ、例えばガラス製の蓋部材７０を用いた場合には、低融点ガラスを接合部材として用いるなど、蓋部材７０の材料に応じて適宜に接合部材を選定し、パッケージ本体６０ａと蓋部材７０との接合を行うことができる。
【００５０】
パッケージ本体６０ａ及び蓋部材７０によって形成されるキャビティー６５は、水晶振動片１が動作するための空間となる。このキャビティー６５は、本実施形態の水晶発振器５において、減圧空間又は不活性ガス雰囲気に密閉封止することができる。例えば、キャビティー６５内を減圧空間にして密閉封止する場合には、パッケージ本体６０ａの図示しない封止孔に固形の封止材を配置させた状態で真空チャンバー内に入れ、所定の真空度まで減圧させて水晶発振器５の内側から出るガスを封止孔から排出させた後、固形の封止材を溶融してから固化させることにより封止孔を閉塞させて封止する。これより、パッケージ本体６０ａの凹部６６内に接合された水晶振動片１及びＩＣチップ５０を気密封止することができる。
なお、封止材の材料としては、完成した水晶発振器５を外部実装基板に実装する際のリフロー温度よりも高い温度を融点として有したものが望ましく、例えば、金と錫（Ｓｎ）との合金、あるいは、金とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金等を用いることができる。
【００５１】
上記実施形態の水晶発振器５によれば、パッケージ本体６０ａ内に、発振回路を含む半導体回路素子としてのＩＣチップ５０と、圧電振動片としての水晶振動片１に接続されたインダクタンス用の電極パターン３０とを有しているので、ワンシール構造のため信頼性が高く、周波数可変幅が大きいワンチップの圧電発振器としての水晶発振器５を提供することができる。
特に、上記実施形態の水晶発振器５では、インダクタンス用の電極パターン３０が水晶振動片１に直列接続されているので、水晶発振器５の発振ループ中にインダクタンスを挿入することによる周波数可変幅を大きくする効果をより顕著に奏することができる。
【００５２】
また、インダクタンス用の電極パターン３０が形成された中間基板２に水晶振動片１が搭載する構成としているので、汎用パッケージを用いて、発振特性が安定したワンチップの水晶発振器５を提供することができる。
さらに、ＩＣチップ５０と水晶振動片１との間にインダクタンス用の電極パターン３０が形成された中間基板２を配置しているので、中間基板２がシールド効果を奏して、ＩＣチップ５０と水晶振動片１との電極間の浮遊容量による発振特性への影響を抑えることができる。
【００５３】
（中間基板の変形例１）
図９は、図２の中間基板の変形例を説明するものであり、図９（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る中間基板の構造を上側から視た概略平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＥ−Ｅ断面図、図９（ｃ）は図９（ａ）を下側から視た概略平面図である。
本変形例の中間基板１０２は、図９に示すように、基板１１５と、インダクタンス用の電極パターン１３０と、水晶振動片１との接合用端子１３２ａ、１３２ｂと、接続端子１３４ａ、１３４ｂと、を備えており、図２に示す実施形態の中間基板２と同じ構成であるが、インダクタンス用の電極パターン１３０と水晶振動片１の接合用端子１３２ａ、１３２ｂとの間隔は水晶振動片１の長さとほぼ同じ長さである。
基板１１５の一方の主面は、水晶振動片１が搭載される面であり、インダクタンス用の電極パターン１３０と、接合用端子１３２ａ、１３２ｂと、接続端子１３４ａ、１３４ｂとが形成され、それぞれはリード電極１３１、１３３により電気的に接続されている。また、基板１１５の他方の主面は、接続端子１３４ａ、１３４ｂが形成され、接続端子１３４ｂからリード電極１３６が引き出され、一方の主面に設けられたインダクタンス用の電極パターン３０とスルーホールによる層内配線３７により電気的に接続されている。
中間基板１０２は、インダクタンス用の電極パターン１３０と水晶振動片１の接合用端子１３２ａ、１３２ｂとの間隔が広いため、水晶振動片１と中間基板１０２とを積層させて接合した水晶振動素子を構成した場合、水晶振動片１の励振電極２０ｂとインダクタンス用の電極パターン１３０とが重なり合わないようにすることができる。
【００５４】
（水晶振動素子の変形例１）
図１０は、水晶振動素子の変形例を説明するものであり、図１０（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る水晶振動素子の構造を上側から視た概略平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。
図１０に示すように、本変形例の水晶振動素子１０３は、図２に示す実施形態の中間基板２の変形例である中間基板１０２上に水晶振動片１が搭載されたものである。中間基板１０２の一方の主面に設けられた水晶振動片１との接合用端子１３２ａ、１３２ｂと、水晶振動片１の対応する外部接続端子２２ａ、２２ｂとが位置合わせされ、接合部材４０を介して接合されている。また、水晶振動片１の振動部１２は、接合部材４０により中間基板１０２のインダクタンス用の電極パターン１３０が形成された一方の主面との間に隙間を設けて配置される。
水晶振動素子１０３は、中間基板１０２の一方の主面に設けられたインダクタンス用の電極パターン１３０と水晶振動片１の接合用端子１３２ａ、１３２ｂとの間隔が広い。そのため、中間基板１０２上に水晶振動片１を接合した場合、水晶振動片１の励振電極２０ｂとインダクタンス用の電極パターン１３０とが重なり合わないため、励振電極２０ｂとインダクタンス用の電極パターン１３０との電極間の浮遊容量を回避することができる。
【００５５】
（中間基板の変形例２）
図１１は、中間基板の変形例を説明するものであり、図１１（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る中間基板の構造を上側から視た概略平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＧ−Ｇ断面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）を下側から視た概略平面図である。
図１１（ａ）に示すように、本変形例の中間基板２０２は、基板２１５の一方の主面側の構成は、図２に示す実施形態の中間基板２の構成と全く同一である。即ち、基板２１５には、インダクタンス用の電極パターン２３０ａと、水晶振動片１との接合用端子２３２ａ、２３２ｂと、接続端子２３４ａ、２３４ｂと、が形成されている。
また、図１１（ｃ）に示すように、基板２１５の他方の主面において、接続端子２３４ｂからリード電極２３３ｂが引き出され、インダクタンス形成領域に形成されたインダクタンス用の電極パターン２３０ｂに接続されている。
他方の主面に形成されたインダクタンス用の電極パターン２３０ｂは、一方の主面に形成されたインダクタンス用の電極パターン２３０ａと平面視で重なるように同一の形状及び配置にて形成されている。このようにすることにより、両主面のインダクタンス用の電極パターン２３０ａ、２３０ｂの形状や配置のずれた場合、例えば、矩形の渦巻き形状の巻き方向が逆だった場合に、インダクタンス用の電極パターン同士のインダクタンスの打ち消しあいが起こることによる周波数可変感度の低下などの不具合を抑えることができる。
【００５６】
中間基板２０２の両主面に形成されたインダクタンス用の電極パターン２３０ａとインダクタンス用の電極パターン２３０ｂとは、インダクタンス形成領域の中央部で、スルーホールなどの層内配線２３７により電気的に接続されている。これにより、一方の主面に設けられた水晶振動片１との接合用端子２３２ｂから他方の主面に設けられた接続端子２３４ｂまでの間に、２つのインダクタンス用の電極パターン２３０ａ、２３０ｂが直列接続された中間基板２０２を提供することができる。
本変形例の中間基板２０２によれば、中間基板２０２の両主面に形成された２つのインダクタンス用の電極パターン２３０ａ、２３０ｂが直列接続された状態で形成されていることにより、中間基板の一方の面にのみインダクタンス用の電極パターンを設けた場合に比べ、中間基板のサイズを増大させることなくインダクタンス用の電極パターン２３０ａ、２３０ｂによる周波数可変幅を広げる効果を大きくすることができる。
【００５７】
（水晶振動素子の変形例２）
図１２は、水晶振動素子の変形例を説明するものであり、図１２（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る水晶振動素子の構造を上側から視た概略平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。
図１２に示すように、本変形例の水晶振動素子２０３は、図２に示す実施形態の中間基板２の変形例である中間基板２０２上に水晶振動片１が搭載されたものである。中間基板２０２の一方の主面に設けられた水晶振動片１との接合用端子２３２ａ、２３２ｂと、水晶振動片１の対応する外部接続端子２２ａ、２２ｂとが位置合わせされ、接合部材４０を介して接合されている。また、水晶振動片１の振動部１２は、接合部材４０により中間基板２０２のインダクタンス用の電極パターン２３０ａが形成された一方の主面との間に隙間を設けて配置される。
水晶振動素子２０３は、中間基板２０２の両主面に設けられたインダクタンス用の電極パターン２３０ａ、２３０ｂが直列接続された状態で形成されているので、図３に示す実施形態の水晶振動素子３に比べ、広い周波数可変幅を得ることができる。
【００５８】
（中間基板の変形例３）
図１３は、中間基板の変形例を説明するものであり、図１３（ａ）は本発明の第４の実施形態に係る中間基板の構造を上側から視た概略平面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＩ−Ｉ断面図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）を下側から視た概略平面図である。
本変形例の中間基板３０２は、図１３に示すように、基板３１５と、シールド電極３４０と、水晶振動片１との接合用端子３３２ａ、３３２ｂと、接続端子３３４ａ、３３４ｂと、インダクタンス用の電極パターン３３０と、を備えている。
基板３１５の一方の主面は、水晶振動片１が搭載される面であり、シールド電極３４０と、パッド電極３４１と、接合用端子３３２ａ、３３２ｂと、接続端子３３４ａ、３３４ｂと、リード電極３３３ａ、３３３ｂと、が形成されている。
基板３１５の他方の主面には、インダクタンス用の電極パターン３３０と、パッド電極３４３と、接続端子３３４ａ、３３４ｂと、リード電極３３１ｂ、３３６と、が形成されている。インダクタンス用の電極パターン３３０と接続端子３３４ｂとは、リード電極３３６により電気的に接続されている。なお、インダクタンス用の電極パターン３３０とリード電極３３６とのショートを防止するために、インダクタンス用の電極パターン３３０上に絶縁膜５５例えばシリコン酸化膜が形成されている。
基板３１５の両主面に形成された接続端子３３４ａ、３３４ｂと、リード電極３３１ｂ、３３３ｂと、パッド電極３４１、３４３とは、それぞれ側面電極３３５ａ、３３５ｂ、３３７ｂ、３４２により電気的に接続されている。
中間基板３０２は、水晶振動片１が搭載される面にシールド電極３４０を形成しているため、水晶振動片１と中間基板１０２とを積層させて接合した水晶振動素子を構成した場合、水晶振動片１の励振電極２０ｂとインダクタンス用の電極パターン３３０との電極間の浮遊容量の影響を、シールド電極３４０により防止することができる。
なお、本変形例の中間基板３０２では、シールド電極３４０が形成された面に、接合用端子３３２ａ、３３２ｂが形成されているが、絶縁膜５５によりショートを防止した構成のインダクタンス用の電極パターン３３０が形成された面に接合用端子３３２ａ、３３２ｂを形成した構成としてもよい。
また、図２に示す実施形態の中間基板２と同様に、絶縁膜５５によりショートを防止した構成のインダクタンス用の電極パターン３３０と接合用端子３３２ａ、３３２ｂとが同一の面に形成され、シールド電極３４０が形成されていない構成としてもよい。
【００５９】
（水晶振動素子の変形例３）
図１４は、水晶振動素子の変形例を説明するものであり、図１４（ａ）は本発明の第４の実施形態に係る水晶振動素子の構造を上側から視た概略平面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＪ−Ｊ断面図である。
図１４に示すように、本変形例の水晶振動素子３０３は、図２に示す実施形態の中間基板２の変形例である中間基板３０２上に水晶振動片１が搭載されたものである。中間基板３０２の一方の主面に設けられた水晶振動片１との接合用端子３３２ａ、３３２ｂと、水晶振動片１の対応する外部接続端子２２ａ、２２ｂとが位置合わせされ、接合部材４０を介して接合されている。また、水晶振動片１の振動部１２は、接合部材４０により中間基板３０２のシールド電極３４０が形成された一方の主面との間に隙間を設けて配置される。
水晶振動素子３０３は、中間基板３０２の水晶振動片１が搭載される面にシールド電極３４０を形成しているため、水晶振動片１の励振電極２０ｂとインダクタンス用の電極パターン３３０との電極間の浮遊容量による発振特性への悪影響を抑えることができる。
なお、本変形例の水晶振動素子３０３において、絶縁膜５５によりショートを防止した構成のインダクタンス用の電極パターン３３０が形成された面に接合用端子３３２ａ、３３２ｂを形成した中間基板（図示せず）を用いると、水晶振動片１が搭載される面にインダクタンス用の電極パターン３３０が形成され、ＩＣチップ５０と対向する面にシールド電極３４０が形成されているので、水晶発振器を構成した場合、インダクタンス用の電極パターン３３０とＩＣチップ５０との電極間の浮遊容量による発振特性への悪影響を抑えることができる。
また、絶縁膜５５によりショートを防止した構成のインダクタンス用の電極パターン３３０と接合用端子３３２ａ、３３２ｂとが同一の面に形成され、シールド電極３４０が形成されていない中間基板（図示せず）を用いて水晶振動素子を構成し、水晶発振器に用いると、図５に示す実施形態の水晶発振器５と同等の特性を得ることができる。
【００６０】
（水晶発振器の変形例１）
図１５は、水晶発振器の変形例を説明するものであり、図１５（ａ）は本発明の第４の実施形態に係る水晶発振器の構造を上側から視た概略平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＫ−Ｋ断面図である。なお、図１５において、水晶発振器の内部の構成を説明する便宜上、蓋部材を取り外した状態を図示している。
本変形例である水晶発振器５０１は、図１５に示すように、図３に示す実施形態の水晶振動素子３の変形例である水晶振動素子３０３を搭載しているため、図５に示す実施形態の水晶発振器５とはパッケージ本体６０ｂの構成の一部が異なる。なお、図５に示す実施形態の水晶発振器５と同じ構成については説明を省略する。
水晶発振器５０１は、パッケージ本体６０ｂと、蓋部材７０と、水晶振動素子３０３と、水晶振動素子３０３を励振する発振回路を搭載したＩＣチップ５０と、を備えている。
パッケージ本体６０ｂには、水晶振動素子３０３の中間基板３０２に設けられたシールド電極３４０をパッケージ本体６０ｂの実装端子８６の一つであるアース端子へ電気的に接続するために、第３の基板６３ｂの上面に、素子搭載パッド８２が形成されている。なお、アース端子となる実装端子８６と素子搭載パッド８２とは、第１の基板６１と第３の基板６３ｂとの内部に形成された導体（図示せず）により電気的に導通する。素子搭載パッド８１は、水晶振動素子３０３を載置した際に中間基板３０２に形成した接続端子３３４ａ、３３４ｂに対応するように配置され、素子搭載パッド８２は、水晶振動素子３０３を載置した際に中間基板３０２に形成したパッド電極３４３に対応するように配置されている。
水晶振動素子３０３はパッケージ本体６０ｂの素子搭載パッド８１、８２に接続端子３３４ａ、３３４ｂとパッド電極３４３とが対応するように位置合わせした状態で、例えば導電性接着剤などの導電性の接合部材４２及び接合部材４４により接合されている。
これにより、シールド電極３４０を有する水晶振動素子３０３を搭載した水晶発振器５０１は、水晶振動片１の励振電極２０ｂとインダクタンス用の電極パターン３３０との電極間の浮遊容量や水晶振動片１の励振電極２０ｂとＩＣチップ５０との電極間の浮遊容量を回避できるので、安定な発振特性を有し、周波数可変幅が大きい水晶発振器を得ることができる。
【００６１】
（水晶振動片の変形例１）
図１６は、水晶振動片の変形例を説明するものであり、図１６（ａ）は本発明の第５の実施形態に係る水晶振動片の構造を上側から視た概略平面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＬ−Ｌ断面図である。
図１に示す実施形態の水晶振動片１の変形例である水晶振動片１０１は、図１６（ａ）に示すように、水晶基板１１０と、励振電極１２０ａ、１２０ｂと、外部接続端子１２２ａ、１２２ｂと、を備えている。水晶基板１１０は、固定端となる支持部１１４と、自由端となる振動部１１２とを有している。ここで、本変形例の振動部１１２は、水晶基板１１０の両主面に形成されたメサ部１１６に挟まれた領域をいう。また、支持部１１４は、振動部１１２と水晶振動片１０１の固定端（左側）との間の領域をいう。振動部１１２の両主面上には一対の励振電極１２０ａ、１２０ｂが対向させて設けられている。また、支持部１１４の両主面上には、各励振電極１２０ａ、１２０ｂとそれぞれ対応する外部接続端子１２２ａ、１２２ｂが設けられ、対応する各励振電極１２０ａ、１２０ｂ及び外部接続端子１２２ａ、１２２ｂ同士が、リード電極１２１ａ、１２１ｂにより電気的に接続されている。さらに、支持部１１４の両主面上に対向させて設けられた外部接続端子１２２ａ、１２２ｂはそれぞれ側面電極１２３ａ、１２３ｂにより電気的に接続されている。
水晶振動片１０１は、水晶基板１１０の両主面にメサ部１１６が形成されたメサ構造であるため、輪郭系スプリアスとの結合を回避し、主振動のみの振動エネルギーを閉じ込めることができるため、ＣＩを小さくし、共振周波数近傍のスプリアスを抑制することができる。
【００６２】
（水晶振動素子の変形例４）
図１７は、水晶振動素子の変形例を説明するものであり、図１７（ａ）は本発明の第５の実施形態に係る水晶振動素子の構造を上側から視た概略平面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＭ−Ｍ断面図である。
図１７に示すように、本変形例の水晶振動素子３０４は、中間基板２上に図１に示す実施形態の水晶振動片１の変形例である水晶振動片１０１が搭載されたものである。中間基板２の一方の主面に設けられた水晶振動片１０１との接合用端子３２ａ、３２ｂと、水晶振動片１０１の対応する外部接続端子１２２ａ、１２２ｂとが位置合わせされ、接合部材４０を介して接合されている。また、水晶振動片１０１の振動部１１２は、接合部材４０により中間基板２のインダクタンス用の電極パターン３０が形成された一方の主面との間に隙間を設けて配置される。
水晶振動素子３０４は、水晶振動片１０１の振動部１１２にメサ部１１６が形成されているため、輪郭系スプリアスとの結合を回避し、主振動のみの振動エネルギーを閉じ込めることができ、ＣＩが小さく、共振周波数近傍のスプリアスを抑制した振動素子とすることができる。
【００６３】
（水晶振動片の変形例２）
図１８は、水晶振動片の変形例を説明するものであり、図１８（ａ）は本発明の第６の実施形態に係る水晶振動片の構造を上側から視た概略平面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＯ−Ｏ断面図である。
図１に示す実施形態の水晶振動片１の変形例である水晶振動片２０１は、図１８（ａ）に示すように、水晶基板２１０と、励振電極２２０ａ、２２０ｂと、外部接続端子２２２ａ、２２２ｂと、を備えている。水晶基板２１０は、固定端となる支持部２１４と、自由端となる振動部２１２とを有している。ここで、本変形例の振動部２１２は、水晶基板２１０の一方の主面に形成された凹部２１６の内低部と凹部２１６が形成されていない側の主面との間に挟まれた領域をいう。また、支持部２１４は、水晶基板２１０の両主面に挟まれた厚肉の部分で、且つ、振動部２１２と水晶振動片２０１の固定端（左側）との間の領域をいう。振動部２１２の両主面上には一対の励振電極２２０ａ、２２０ｂが対向させて設けられている。また、支持部２１４の両主面上には、各励振電極２２０ａ、２２０ｂとそれぞれ対応する外部接続端子２２２ａ、２２２ｂが設けられ、対応する各励振電極２２０ａ、２２０ｂ及び外部接続端子２２２ａ、２２２ｂ同士が、リード電極２２１ａ、２２１ｂにより電気的に接続されている。さらに、支持部２１４の両主面上に対向させて設けられた外部接続端子２２２ａ、２２２ｂはそれぞれ側面電極２２３ａ、２２３ｂにより電気的に接続されている。
水晶振動片２０１は、振動部２１２に凹部２１６が形成された逆メサ構造であるため、振動部２１２を非常に薄くでき、高周波化が図れる。また、振動部２１２と一体化された厚肉部でマウントができるため、優れた耐衝撃性や耐振動性が期待できる。
【００６４】
（水晶振動素子の変形例５）
図１９は、水晶振動素子の変形例を説明するものであり、図１９（ａ）は本発明の第６の実施形態に係る水晶振動素子の構造を上側から視た概略平面図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）のＰ−Ｐ断面図である。
図１９に示すように、本変形例の水晶振動素子３０５は、中間基板２上に図１に示す実施形態の水晶振動片１の変形例である水晶振動片２０１が搭載されたものである。中間基板２の一方の主面に設けられた水晶振動片２０１との接合用端子３２ａ、３２ｂと、水晶振動片２０１の対応する外部接続端子２２２ａ、２２２ｂとが位置合わせされ、接合部材４０を介して接合されている。また、水晶振動片２０１の振動部２１２は、接合部材４０により中間基板２のインダクタンス用の電極パターン３０が形成された一方の主面との間に隙間を設けて配置される。
水晶振動素子３０５は、水晶振動片２０１の振動部２１２に凹部２１６が形成されているため、高周波の振動素子とすることができ、振動部２１２と一体化された厚肉部でマウントできるため、耐衝撃性や耐振動性に優れた高信頼性の振動素子とすることができる。
【００６５】
次いで、本発明の第１の実施形態に係る振動素子の一例である水晶振動素子を適用した電子機器について、図２０〜図２２に基づき、詳細に説明する。
図２０は、本発明の一実施形態に係る振動素子の一例である水晶振動素子を備える電子機器としてのモバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する水晶振動素子３が内蔵されている。
【００６６】
図２１は、本発明の第１の実施形態に係る振動素子の一例である水晶振動素子を備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４及び送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、フィルター、共振器等の少なくとも一つとして機能する水晶振動素子３が内蔵されている。
【００６７】
図２２は、本発明の第１の実施形態に係る振動素子の一例である水晶振動素子を備える電子機器としてのデジタルカメラの構成を示す斜視図である。尚、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
デジタルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１００は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部１００に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このデジタルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター（ＰＣ）１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなデジタルカメラ１３００には、フィルター、共振器等として機能する水晶振動素子３が内蔵されている。
【００６８】
なお、本発明の第１の実施形態に係る振動素子の一例である水晶振動素子を備える電子機器は、図２０のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図２１の携帯電話機、図２２のデジタルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター等に適用することができる。
【００６９】
図２３は移動体の一具体例としての自動車２１０６を概略的に示す斜視図である。この図において、タイヤ２１０９を制御する電子制御ユニット２１０８に水晶振動素子３が内蔵され、車体２１０７に搭載されている。
自動車２１０６には本発明に係る振動素子を有する振動子や電子デバイスが搭載されており、例えば、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ：Antilock Brake System）、エアバック、タイヤプレッシャーモニタリングシステム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）２１０８に広く適用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１…水晶振動片、２…中間基板、３…水晶振動素子、４…水晶振動子、５…水晶発振器、１０…水晶基板、１２…振動部、１４…支持部、１５…基板、１７…基部、２０ａ，２０ｂ…励振電極、２１ａ，２１ｂ，３１，３３，３６…リード電極、２２ａ，２２ｂ…外部接続端子、２３ａ，２３ｂ…側面電極、３０…電極パターン、３２ａ，３２ｂ…接合用端子、３４ａ，３４ｂ…接続端子、３５ａ，３５ｂ…側面電極、３７…層内配線、４０，４２，４４…接合部材、４６…バンプ、５０…ＩＣチップ、５０ａ，５０ｂ…端子、５５…絶縁膜、６０…パッケージ本体、６１…第１の基板、６２…第２の基板、６３…第３の基板、６５…キャビティー、６６，２１６…凹部、６８…シールリング、７０…蓋部材、８１，８２…素子搭載パッド、８４…ＩＣ接合端子、８６…実装端子、１００…表示部、１１６…メサ部、３４０…シールド電極、３４１，３４３…パッド電極、１１００…パーソナルコンピューター，１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１３００…デジタルカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１２…ビデオ信号出力端子、１３１４…入出力端子、１４３０…テレビモニター、１４４０…パーソナルコンピューター、２１０６…自動車、２１０７…車体、２１０８…電子制御ユニット、２１０９…タイヤ。
【図１】
2013258571.tif 000003
【図２】
2013258571.tif 000004
【図３】
2013258571.tif 000005
【図４】
2013258571.tif 000006
【図５】
2013258571.tif 000007
【図６】
2013258571.tif 000008
【図７】
2013258571.tif 000009
【図８】
2013258571.tif 000010
【図９】
2013258571.tif 000011
【図１０】
2013258571.tif 000012
【図１１】
2013258571.tif 000013
【図１２】
2013258571.tif 000014
【図１３】
2013258571.tif 000015
【図１４】
2013258571.tif 000016
【図１５】
2013258571.tif 000017
【図１６】
2013258571.tif 000018
【図１７】
2013258571.tif 000019
【図１８】
2013258571.tif 000020
【図１９】
2013258571.tif 000021
【図２０】
2013258571.tif 000022
【図２１】
2013258571.tif 000023
【図２２】
2013258571.tif 000024
【図２３】
2013258571.tif 000025