(57)【要約】【課題】本発明は、水晶素子の発振周波数が変動することを低減することが可能な水晶デバイスを提供する。【解決手段】水晶デバイスは、矩形状の基板１１０ａと、基板１１０ａ上に基板１１０ａの一辺に沿って隣接するように設けられた一対の電極パッド１１１と、水晶素板１２１と、水晶素板１２１の上下面に設けられた励振用電極１２２と、水晶素板１２１の下面に励振用電極１２２と間を空けて設けられた一対の引き出し電極１２３と、引き出し電極１２３の励振用電極１２２側に沿って設けられた第一凸部１２４と、第一凸部１２４と平行になるように引き出し電極１２３に間隔を有して設けられた第二凸部１２５と、を有し、電極パッド１１１に導電性接着剤１４０を介して実装された水晶素子１２０と、水晶素子１２０を気密封止するための蓋体１３０と、を備えている。【選択図】図２
2016208302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の基板と、
前記基板上に前記基板の一辺に沿って隣接するように設けられた一対の電極パッドと、
水晶素板と、前記水晶素板の上下面に設けられた励振用電極と、前記水晶素板の下面に前記励振用電極と間を空けて設けられた一対の引き出し電極と、前記引き出し電極の前記励振用電極側に沿って設けられた第一凸部と、前記第一凸部と平行になるように前記引き出し電極に間隔を有して設けられた第二凸部と、を有し、前記電極パッドに導電性接着剤を介して実装された水晶素子と、
前記水晶素子を気密封止するための蓋体と、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、
前記導電性接着剤が、平面視して、前記第一凸部と前記第二凸部と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３】
請求項１又は請求項２記載の水晶デバイスであって、
前記一対の第一凸部は、同一直線上に並ぶようにして設けられ、前記一対の第二凸部は、同一直線上に並ぶようにして設けられていることを特徴とする水晶デバイス。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３記載の水晶デバイスであって、
前記第二凸部の上下方向の厚みが、前記第一凸部の上下方向の厚みに比べて厚くなっていることを特徴とする水晶デバイス。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４記載の水晶デバイスであって、
前記電極パッドの上面に設けられた第一突起部を備えていることを特徴とする水晶デバイス。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５記載の水晶デバイスであって、
前記基板の一辺と向かい合う辺に沿って設けられた第二突起部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、例えば電子機器等に用いられる水晶デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶デバイスは、水晶素子の圧電効果を利用して、水晶素板の両面が互いにずれるように厚みすべり振動を起こし、特定の周波数を発生させるものである。基板上に設けられた電極パッドに導電性接着剤を介して実装された水晶素子を備えた水晶デバイスが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。水晶素子は、水晶素板の両主面に励振用電極を有しており、水晶素子の一端を基板の上面と接続した固定端とし、他端を基板の上面と間を空けた自由端とした片持ち支持構造となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１１４３５号公報
【発明の概要】
【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、基板に実装する水晶素子も小型化になっている。従来の水晶デバイスの電極パッド上に導電性接着剤を塗布し、水晶素子を導電性接着剤の上面に載置すると、水晶素子の自由端又は励振用電極が基板に接触する虞がある。水晶素子の自由端又は励振用電極が基板に接触することで、水晶素子の厚みすべり振動が阻害されて、水晶素子の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、水晶素子の発振周波数が変動することを低減することが可能な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】
本発明の一つの態様による水晶デバイスは、矩形状の基板と、基板上に基板の一辺に沿って隣接するように設けられた一対の電極パッドと、水晶素板と、水晶素板の上下面に設けられた励振用電極と、水晶素板の下面に励振用電極と間を空けて設けられた一対の引き出し電極と、引き出し電極の励振用電極側に沿って設けられた第一凸部と、第一凸部と平行になるように引き出し電極に間隔を有して設けられた第二凸部と、を有し、電極パッドに導電性接着剤を介して実装された水晶素子と、水晶素子を気密封止するための蓋体と、を備えていることを特徴とするものである。
【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、矩形状の基板と、基板上に基板の一辺に沿って隣接するように設けられた一対の電極パッドと、水晶素板と、水晶素板の上下面に設けられた励振用電極と、水晶素板の下面に励振用電極と間を空けて設けられた一対の引き出し電極と、引き出し電極の励振用電極側に沿って設けられた第一凸部と、第一凸部と平行になるように引き出し電極に間隔を有して設けられた第二凸部と、を有し、電極パッドに導電性接着剤を介して実装された水晶素子と、水晶素子を気密封止するための蓋体と、を備えている。このように、水晶素子の引き出し電極が電極パッドと導電性接着剤を介して接続されたことにより、導電性接着剤の硬化収縮時に水晶素子の固定端側が下方向に引っ張られ、第一凸部及び第二凸部を支点とした梃子の原理により、水晶素子の自由端が上方向に浮き上がる。よって、水晶素子の自由端が基板に接触するのを抑えることができるため、水晶素子の発振周波数の変動が抑制され、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態における水晶デバイスを示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）図１に示された水晶デバイスのＡ−Ａにおける断面図であり、（ｂ）図２（ａ）のＸ１における部分拡大図である。
【図３】（ａ）本実施形態における水晶デバイスの蓋体を外した状態を示す平面図であり、（ｂ）本実施形態における水晶デバイスの蓋体及び水晶素子を外した状態を示す平面図である。
【図４】（ａ）本実施形態における水晶デバイスを構成するパッケージの上面の平面図であり、（ｂ）本実施形態における水晶デバイスを構成するパッケージの下面の平面図である。
【図５】（ａ）本実施形態における水晶デバイスを構成する水晶素子を上から見た斜視図であり、（ｂ）本実施形態における水晶デバイスを構成する水晶素子を下から見た斜視図である。
【図６】（ａ）本実施形態の第一変形例における水晶デバイスの断面図であり、（ｂ）図６（ａ）のＸ２における部分拡大図である。
【図７】（ａ）本実施形態の第二変形例における水晶デバイスの蓋体を外した状態を示す平面図であり、（ｂ）本実施形態の第二変形例における水晶デバイスの蓋体及び水晶素子を外した状態を示す平面図である。
【図８】（ａ）本実施形態の第三変形例における水晶デバイスの断面図であり、（ｂ）図８（ａ）のＸ３における部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施形態における水晶デバイスは、図１〜図３に示されているように、パッケージ１１０と、パッケージ１１０の上面に接合された水晶素子１２０と、パッケージ１１０の上面に接合された蓋体１３０とを含んでいる。パッケージ１１０には、基板１１０ａの上面と枠体１１０ｂの内側面によって囲まれた凹部Ｋ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。
【００１０】
基板１１０ａは、矩形状であり、上面で実装された水晶素子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の上面には、水晶素子１２０を接合するための一対の電極パッド１１１が設けられている。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及び導体部１１４が設けられている。
【００１１】
枠体１１０ｂは、基板１１０ａの上面に配置され、基板１１０ａの上面に凹部Ｋを形成するためのものである。枠体１１０ｂ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。
【００１２】
ここでパッケージ１１０を平面視したときの一辺の寸法が、１．０〜３．０ｍｍ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。
【００１３】
また、基板１１０ａの下面の四隅には、外部端子１１２が設けられている。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電極パッド１１１と電気的に接続されている。また、電極パッド１１１と電気的に接続されている外部端子１１２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。
【００１４】
電極パッド１１１は、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、基板１１０ａ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１１１は、第一電極パッド１１１ａと第二電極パッド１１１ｂとによって構成されている。電極パッド１１１は、基板１１０ａに設けられた配線パターン１１３及び導体部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。
【００１５】
外部端子１１２は、電気機器等の外部の実装基板上の実装パッド（図示せず）と接合するために用いられている。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の少なくとも一つは、ビア導体１１５を介して、封止用導体パターン１１８と電気的に接続されている。また、外部端子１１２の少なくとも一つは、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１１８に接合された蓋体１３０がグランド電位となっている外部端子１１２に接続される。よって、蓋体１３０による凹部Ｋ内のシールド性が向上する。
【００１６】
配線パターン１１３は、電極パッド１１１及び導体部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、導体部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、枠体１１０ｂ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、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、枠体１１０ｂの長辺方向に曲げモーメントが発生しても、基板１１０ａに加えて枠体１１０ｂが設けられていることにより、枠体１１０ｂが設けられている箇所は、変形しにくくなる。よって、枠体１１０ｂ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。
【００１７】
また、第一配線パターン１１３ａは、第一電極パッド１１１ａ及び第一導体部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から近接された枠体１１０ｂ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及び第二導体部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から近接された枠体１１０ｂ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。
【００１８】
このように、配線パターン１１３の一部が、電極パッド１１１から枠体１１０ｂの長辺方向に向かって延出し、凹部Ｋで露出するようにして設けられていることにより、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が励振用電極１２２に付着してしまうことを抑えることができる。
【００１９】
また、露出された配線パターン１１３の一部が、図４（ａ）に示されているように、基板１１０ａの中心点Ｐを通り基板１１０ａの長辺と平行な直線Ｌに対して、線対称となるように設けられている。このように露出された第一配線パターン１１３ａと露出された第二配線パターン１１３ｂとが、基板１１０ａの中心点Ｐを通り基板１１０ａの長辺と平行な直線Ｌに対して、線対称となる位置に設けられていることにより、水晶素子１２０を実装する際に溢れ出た導電性接着剤１４０の量が均等になり易く、水晶素子１２０が傾いてしまうことを抑えることができる。
【００２０】
導体部１１４は、配線パターン１１３及び外部端子１１２と電気的に接続するためのものである。導体部１１４は、基板１１０ａの角部に設けられた切れ込みの内部に設けられている。導体部１１４の両端は、配線パターン１１３及び外部端子１１２と接続されている。このようにすることで、電極パッド１１１は、配線パターン１１３及び導体部１１４を介して外部端子１１２と電気的に接続されている。
【００２１】
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。
【００２２】
封止用導体パターン１１８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１１８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、枠体１１０ｂ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。
【００２３】
導電性接着剤１４０は、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものであり、導電性粉末としては、アルミニウム、モリブデン、タングステン、白金、パラジウム、銀、チタン、ニッケル又はニッケル鉄のうちのいずれか、或いはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。また、バインダーとしては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はビスマレイミド樹脂が用いられる。
【００２４】
導電性接着剤１４０は、水晶素子１２０の励振用電極１２２と間をあけて配置されている。水晶デバイスは、導電性接着剤１４０と励振用電極１２２とが間を空けて配置されていることにより、導電性接着剤１４０が励振用電極１２２に付着することで生じる短絡を低減することができる。
【００２５】
また、導電性接着剤１４０の粘度が、３５〜４５Ｐａ・ｓのものを使用することによって、塗布した際に、導電性接着剤１４０は、電極パッド１１１上から基板１１０ａ上面に流れ出ることなく、電極パッド１１１上に留まるので、導電性接着剤１４０の上下方向の厚みも確保することができる。導電性接着剤１４０の上下方向の厚みの長さは、１０〜２５μｍである。このように導電性接着剤１４０の厚みを確保できることによって、水晶素子１２０の基板１１０ａへの接触を抑制し、落下等により加わった衝撃が水晶素子１２０に対して導電性接着剤１４０を中心にして上下方向へ加わったとしても、その衝撃を導電性接着剤１４０で十分に吸収緩和することができる。
【００２６】
ここで、パッケージ１１０の作製方法について説明する。基板１１０ａ及び枠体１１０ｂ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、一対の電極パッド１１１又は外部端子１１２となる部位にニッケルメッキ又は金メッキ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。
【００２７】
水晶素子１２０は、図２及び図３（ａ）に示されているように、導電性接着剤１４０を介して電極パッド１１１上に接合されている。水晶素子１２０は、安定した機械振動と圧電効果により、電子装置等の基準信号を発振する役割を果たしている。
【００２８】
水晶素子１２０は、図２及び図５に示されているように、水晶素板１２１の上面及び下面のそれぞれに励振用電極１２２及び引き出し電極１２３を被着させた構造を有している。励振用電極１２２は、水晶素板１２１の上面及び下面のそれぞれに金属を所定のパターンで被着・形成したものである。励振用電極１２２は、上面に第一励振用電極１２２ａと、下面に第二励振用電極１２２ｂを備えている。引き出し電極１２３は、励振用電極１２２から水晶素板１２１の一辺に向かってそれぞれ延出されている。引き出し電極１２３は、上面に第一引き出し電極１２３ａと、下面に第二引き出し電極１２３ｂとを備えている。第一引き出し電極１２３ａは、第一励振用電極１２２ａから引き出されており、水晶素板１２１の一辺に向かって延出するように設けられている。第二引き出し電極１２３ｂは、第二励振用電極１２２ｂから引き出されており、水晶素板１２１の一辺に向かって延出するように設けられている。つまり、引き出し電極１２３は、水晶素板１２１の長辺または短辺に沿った形状で設けられている。
【００２９】
また、第一引き出し電極１２３ａの下面には、図５（ｂ）に示すように、一方の第一凸部１２４ａと一方の第二凸部１２５ａとが設けられており、第二引き出し電極１２３ｂの下面には、他方の第一凸部１２４ｂの下面には、他方の第一凸部１２４ｂと他方の第二凸部１２５ｂとが設けられている。また、本実施形態においては、第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂと接続されている水晶素子１２０の一端を基板１１０の上面と接続した固定端とし、他端を基板１１０の上面と間を空けた自由端とした片持ち支持構造にて水晶素子１２０が基板１１０上に固定されている。
【００３０】
第一凸部１２４は、図５（ｂ）に示すように、第一引き出し電極１２３ａ及び第二引き出し電極１２３ｂの下面の励振用電極１２２側に沿ってそれぞれ一つずつ計二つ設けられている。一方の第一凸部１２４ａは、励振用電極１２２側に位置する第一引き出し電極１２３ａの下面に、水晶素板１２１の短辺と平行になるように設けられている。また、他方の第一凸部１２４ｂは、励振用電極１２２側に位置する第二引き出し電極１２３ｂの下面に、水晶素板１２１の短辺と平行になるように設けられている。
【００３１】
第二凸部１２５は、図５（ｂ）に示すように、第一引き出し電極１２３ａ及び第二引き出し電極１２３ｂの下面の水晶素板１２１の短辺側の外周縁に沿ってそれぞれ一つずつ計二つ設けられている。一方の第二凸部１２５ａは、水晶素板１２１の短辺側の外周縁側に位置する第一引き出し電極１２３ａの下面に、水晶素板１２１の短辺と平行になるように設けられている。また、他方の第二凸部１２５ｂは、水晶素板１２１の短辺側の外周縁に位置する第二引き出し電極１２３ｂの下面に、水晶素板１２１の短辺と平行になるように設けられている。
【００３２】
水晶素子１２０の第一凸部１２４及び第二凸部１２５は、水晶素子１２０を実装する工程において、仮に水晶素子１２０を導電性接着剤１４０に押し付け過ぎたとしても、基板１１０ａの電極パッド１１１に第一凸部１２４及び第二凸部１２５が接触することにより、水晶素子１２０の第一凸部１２４及び第二凸部１２５が電極パッド１１１に当接して支持され、水晶素子１２０の短辺の傾きが抑制されるため、水晶素子１２０の長辺側端部が基板１１０ａや蓋部材１３０に接触するのを低減させることができる。よって、水晶素子１２０の発振周波数の変動が防止され、生産性を向上させることができる。
【００３３】
また、一対の第一凸部１２４は、同一直線上に並ぶようにして設けられ、一対の第二凸部１２５は、同一直線上に並ぶ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、電極パッド１１１に一対の第一凸部１２４又は第二凸部１２５を接触させながら実装する際に、水晶素子１２０が傾くことなく安定した状態で実装することができる。さらに、基板１１０ａに二つの凸部を設けるより、水晶素板１２１側の引き出し電極１２３上に、第一凸部１２４及び第二凸部１２５を設ける方が、高さ方向により高い寸法精度にて第一凸部１２４及び第二凸部１２５を設けることができる。よって、第一凸部１２４及び第二凸部１２５を導電性接着剤１４０に接触させながら、水晶素子１２１を実装する際に、水晶素子１２０が基板１１０ａの上面に対して略水平となり、傾くことなく安定した状態で実装することができる。
【００３４】
ここで水晶素子１２０を平面視したときの長辺の寸法が、０．８〜１．５ｍｍであり、短辺の寸法が、０．５〜１．０ｍｍである場合を例にして、電極パッド１１１、第一凸部１２４及び第二凸部１２５の大きさを説明する。電極パッド１１１の辺の長さは、２５０〜４００μｍ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。第一凸部１２４及び第二凸部１２５の長辺の長さは、１５０〜３００μｍとなり、第一凸部１２４及び第二凸部１２５の短辺の長さは、５０〜１００μｍとなる。第一凸部１２４及び第二凸部１２５の上下方向の厚みの長さは、７〜３０μｍとなる。また、第一凸部１２４と第二凸部１２５との間隔は、１５０〜３００μｍとなる。
【００３５】
ここで、水晶素子１２０の動作について説明する。水晶素子１２０は、外部からの交番電圧が引き出し電極１２３から励振用電極１２２を介して水晶素板１２１に印加されると、水晶素板１２１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。
【００３６】
ここで、水晶素子１２０の作製方法について説明する。まず、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、水晶素板１２１の外周の厚みを薄くし、水晶素板１２１の外周部と比べて水晶素板１２１の中央部が厚くなるように設けるベベル加工を行う。また、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、水晶ウェハをフォトリソグラフィー技術により、個片の水晶素板１２１なるように形成しても構わない。そして、水晶素子１２０は、水晶素板１２１の両主面に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、励振用電極１２２及び引き出し電極１２３を形成し、引き出し電極１２３上にフォトリソグラフィー技術、マスク治具を用いた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、第一凸部１２４及び第二凸部１２５を形成することにより作製される。
【００３７】
水晶素子１２０の基板１１０ａへの接合方法について説明する。まず、導電性接着剤１４０は、例えばディスペンサによって、電極パッド１１１上に拡がるようにして塗布される。水晶素子１２０は、導電性接着剤１４０上に搬送される。さらに、水晶素子１２０は、平面視して、第一凸部１２４と第二凸部１２５との間に位置するように、導電性接着剤１４０上に載置される。そして導電性接着剤１４０は、加熱硬化させることによって、硬化収縮される。水晶素子１２０は、導電性接着剤１４０が硬化収縮する際に、水晶素子１２０の固定端側が下方向に引っ張られ、第一凸部１２４及び第二凸部１２５を支点とした梃子の原理が働くことになり、水晶素子１２０の自由端側が上方向に浮くようにして、一対の電極パッド１１１に接合される。
【００３８】
蓋体１３０は、矩形状であり、真空状態にある凹部Ｋ、あるいは窒素ガスなどが充填された凹部Ｋ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、枠体１１０ｂ上に設けられた接合部材１３１の上面に載置される。枠体１１０ｂの上面に設けられた接合部材１３１に熱が印加されることで、溶融接合される。また、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。
【００３９】
接合部材１３１は、枠体１１０ｂ上面から蓋体１３０の下面にかけて設けられている。接合部材１３１は、例えば、ガラスの場合には、３００℃〜４００℃で溶融するガラスである例えばバナジウムを含有した低融点ガラス又は酸化鉛系フリットガラスから構成されている。ガラスは、バインダーと溶剤とが加えられたペースト状であり、溶融された後固化されることで他の部材と接合する。接合部材１３１は、例えば、ガラスフリットペーストがスクリーン印刷法で塗布され乾燥することで設けられる。また、接合部材１３１は、枠体１１０ｂの上面に印刷する際に、枠体１１０ｂの四隅に接合部材１３１が重なるようにして環状に印刷される。よって、四隅の接合部材１３１の厚みは、接合部材１３１が設けられている他の箇所の厚みよりも厚くなるように設けられている。また、この酸化鉛系ガラスの組成は、酸化鉛、フッ化鉛、二酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ビスマス、酸化ホウ素、酸化亜鉛、酸化第二鉄、酸化銅及び酸化カルシウムとから構成されている。
【００４０】
接合部材１３１は、例えば、絶縁性樹脂の場合には、エポキシ樹脂又はポリイミド樹脂から構成されている。枠体１１０ｂと蓋体１３０との間に設けられた接合部材１３１の厚みは、３０〜１００μｍとなっている。
【００４１】
接合部材１３１は、例えば、金錫の場合には、接合部材１３１の層の厚みは、１０〜４０μｍであり、例えば、成分比率が、金が７０〜８０％、錫が２０〜３０％のものを使用しても良い。また、接合部材１３１は、例えば、銀ロウの場合には、接合部材１３１の層の厚みは、１０〜４０μｍであり、例えば、成分比率が、銀が７０〜８０％、銅が２０〜３０％のものを使用しても良い。
【００４２】
本実施形態における水晶デバイスは、矩形状の基板１１０ａと、基板１１０ａ上に基板１１０ａの一辺に沿って隣接するように設けられた一対の電極パッド１１１と、水晶素板１２１と、水晶素板１２１の上下面に設けられた励振用電極１２２と、水晶素板１２１の下面に励振用電極１２２と間を空けて設けられた一対の引き出し電極１２３と、引き出し電極１２３の励振用電極側に沿って設けられた第一凸部１２４と、第一凸部１２４と平行になるように引き出し電極１２３に間隔を有して設けられた第二凸部１２５と、を有し、電極パッド１１１に導電性接着剤１４０を介して実装された水晶素子１２０と、水晶素子１２０を気密封止するための蓋体１３０と、を備えている。このように、水晶素子１２０が、引き出し電極１２３が電極パッド１１１と導電性接着剤１４０を介して接続されたことにより、導電性接着剤１４０の硬化収縮時に水晶素子１２０の固定端側が下方向に引っ張られ、第一凸部１２４及び第二凸部１２５を支点とした梃子の原理により、水晶素子１２０の自由端が上方向に浮き上がる。よって、水晶素子１２０の自由端側が基板１１０ａに接触するのを抑えることができるため、水晶素子１２０の発振周波数の変動が抑制され、生産性を向上させることができる。
【００４３】
また、本実施形態における水晶デバイスは、水晶素子１２０の第一凸部１２４及び第二凸部１２５が、基板１１０ａの電極パッド１１１に接触することにより、水晶素子１２０を実装する工程において、水晶素子１２０の実装位置がずれて実装角度が傾いた場合でも、水晶素子１２０の第一凸部１２４及び第二凸部１２５が電極パッド１１１に当接して支持され、水晶素子１２０の短辺の傾きが抑制されるため、水晶素子１２０の長辺側端部が基板１１０ａや蓋部材１３０に接触するのを低減させることができる。よって、水晶素子１２０の発振周波数の変動が抑えられ、生産性を向上させることができる。
【００４４】
また、本実施形態における水晶デバイスは、導電性接着剤１４０が、平面視して、第一凸部１２４と第二凸部１２５と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で、水晶デバイスは、導電性接着剤１４０の塗布量及び塗布位置を視覚的によりわかりやすくすることができる。また、第一凸部１２４及び第二凸部１２５によって、導電性接着剤１４０が基板１１０ａの外周縁の短辺側及び水晶素子１２０の励振用電極１２２側に向かって広がることを抑えることになるので、水晶素子１２０の固定端側が、基板１１０の外周縁方向に引っ張られる力を低減することができる。このようにすることで、水晶素子１２０の自由端側が浮きすぎることを抑え、水晶素子１２０の自由端側が蓋体１３０に接触し、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。
【００４５】
また、本実施形態における水晶デバイスは、一対の第一凸部１２４は、同一直線上に並ぶようにして設けられ、一対の第二凸部１２５は、同一直線上に並ぶ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、電極パッド１１１に一対の第一凸部１２４又は第二凸部１２５に接触させながら実装する際に、水晶素子１２０が傾くことなく安定した状態で実装することができる。
【００４６】
（第一変形例）
以下、本実施形態の第一変形例における水晶デバイスについて説明する。なお、本実施形態の第一変形例における水晶デバイスのうち、上述した水晶デバイスと同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。本実施形態の第一変形例における水晶デバイスは、図６に示されているように、第二凸部２２５の上下方向の厚みが、第一凸部２２４の上下方向の厚みに比べて厚くなっている点で本実施形態と異なる。
【００４７】
第一凸部２２４は、引き出し電極２２３の下面の励振用電極２２２側に沿ってそれぞれ一つずつ計二つ設けられている。第二凸部２２５は、引き出し電極２２３の下面の水晶素板１２１の短辺側の外周縁に沿ってそれぞれ一つずつ計二つ設けられている。
【００４８】
水晶素子２２０の第二凸部２２５は、基板１１０ａの電極パッド１１１に接触することにより、水晶素子２２０を実装する工程において、水晶素子２２０の実装位置がずれて実装角度が傾いた場合でも、水晶素子２２０の第二凸部２２５が電極パッド１１１に当接して支持され、水晶素子２２０の短辺の傾きが抑制され、水晶素子２２０の長辺側端部が基板１１０ａや蓋部材１３０に接触するのをさらに低減させることができる。よって、水晶素子２２０の発振周波数の変動が防止され、生産性を向上させることができる。
【００４９】
ここで水晶素子２２０を平面視したときの長辺の寸法が、０．８〜１．５ｍｍであり、短辺の寸法が、０．５〜１．０ｍｍである場合を例にして、第一凸部２２４及び第二凸部２２５の大きさを説明する。第一凸部２２４及び第二凸部２２５の長辺の長さは、１５０〜３００μｍとなり、第一凸部２２４及び第二凸部２２５の短辺の長さは、５０〜１００μｍとなる。第一凸部２２４の上下方向の厚みの長さは、７〜３０μｍとなり、第二凸部２２５の上下方向の厚みの長さは、１５〜６０μｍとなっている。また、第一凸部２２４と第二凸部２２５との間隔は、１５０〜３００μｍとなる。
【００５０】
本実施形態の第一変形例における水晶デバイスは、第二凸部２２５の上下方向の厚みが、第一凸部２２４の上下方向の厚みに比べて厚くなっている。このようにすることで、水晶素子２２０の固定端側の外周縁が、基板１１０ａに接触することで生じる水晶素子２２０の欠けを防ぐことができる。また、水晶素子１２０の第二凸部２２５が電極パッド１１１と接触することで、水晶素子１２０の固定端側が第二凸部２２５の上下方向の厚み分の距離を確保できるので、水晶素子１２０の自由端が浮きすぎることがなく、水晶素子１２０の自由端が蓋体１３０に接触することを抑制することができる。
【００５１】
（第二変形例）
以下、本実施形態の第二変形例における水晶デバイスについて説明する。なお、本実施形態の第二変形例における水晶デバイスのうち、上述した水晶デバイスと同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。本実施形態の第二変形例における水晶デバイスは、図７に示されているように、電極パッド１１１の上面に設けられた第一突起部１１６を備え、基板１１０ａの一辺と向かい合う辺に沿って設けられた第二突起部１１７を備えている点で本実施形態と異なる。
【００５２】
第一突起部１１６は、水晶素子１２０の短辺の上下方向の傾きが抑制され、水晶素子１２０の自由端が基板１１０ａや蓋体１３０に接触することを抑制するためのものである。また、第一突起部１１６は、水晶素子１２０の自由端が基板１１０ａに接触することを抑制するためものである。一方の第一突起部１１６ａは、第一電極パッド１１１ａの上面に設けられており、他方の第一突起部１１６ｂは、第二電極パッド１１１ｂの上面に設けられている。また、第一突起部１１６は、電極パッド１１１と同様に、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上面に金メッキ、ニッケルメッキを施すことにより設けられている。
【００５３】
また、一対の第一突起部１１６の基板１１０ａの中心側を向く一辺が、図７（ａ）に示されているように、同一直線上に並ぶ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、水晶素子１２０の引き出し電極１２３又は第一凸部１２４を一対の第一突起部１１６に接触させながら電極パッド１１１に実装する際に、水晶素子１２０が傾くことなくさらに安定した状態で実装することができる。
【００５４】
また、第一突起部１１６は、水晶素子１２０の外周縁にある引き出し電極１２３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って、水晶素子１２０が導電性接着剤１４０を介して電極パッド１１１に実装する際に、仮に水晶素子１２０が傾いたとしても、引き出し電極１２３が第一突起部１１６に接触することになり、第一突起部１１６よりも下方向に水晶素子１２０が傾くことなく安定した状態で実装することができる。また、第一突起部１１６は、平面視して、水晶素板１２１の固定端側の外周縁にある引き出し電極１２３と重なる位置に設けられている。このようにすることにより、水晶素子１２０の固定端が基板１１０ａの上面に接触することを低減することができる。
【００５５】
第二突起部１１７は、平面視して、矩形状であり、水晶素子１２０の自由端側の対向する位置に設けられており、水晶素子１２０の自由端側が基板に接触することを防ぐためのものである。第二突起部１１７は、凹部Ｋ内の基板１１０ａ上で、第二突起部１１７の長辺と基板１１０ａの長辺が略平行になるように設けられている。このようにすることにより、水晶デバイスに落下等の衝撃が加わった際に、水晶素子１２０の自由端側が基板１１０ａに接触することによる欠けなどを抑えることができる。
【００５６】
ここでパッケージ１１０を平面視したときの一辺の寸法が、１．０〜３．０ｍｍであり、パッケージ１１０の上下方向の寸法が、０．７〜１．５ｍｍである場合を例にして、電極パッド１１１、第一突起部１１６の大きさを説明する。電極パッド１１１の辺の長さは、２５０〜４００μｍ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。電極パッド１１１の外周縁に沿って形成されている三角形状の第一突起部１１６の辺の長さは、２００〜４００μｍとなる。第一突起部１１６の上下方向の厚みの長さは、７〜３０μｍとなる。また、基板１１０ａの長辺方向と平行となる第二突起部１１７の長さは、５００〜８００μｍであり、基板１１０ａの短辺方向と平行となる第二突起部１１７の長さは、１５０〜３００μｍである。また、第二突起部１１７の上下方向の長さは、約３０〜１００μｍである。
【００５７】
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、電極パッド１１１上の第一突起部１１６が設けられていない箇所である配線パターン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。
【００５８】
また、本実施形態における水晶デバイスは、電極パッド１１１が、基板１１０ａの一辺に沿って設けられており、電極パッド１１１の上面に設けられた第一突起部１１６を備えている。水晶素子１２０が導電性接着剤１４０を介して電極パッド１１１に実装する際に、仮に水晶素子１２０が傾いたとしても、引き出し電極１２３が第一突起部１１６に接触することになり、第一突起部１１６よりも下方向に水晶素子１２０が傾くことなく安定した状態で実装することができる。また、第一突起部１１６は、平面視して、水晶素板１２１の固定端側の外周縁にある引き出し電極１２３と重なる位置に設けられている。このようにすることにより、水晶素子１２０の固定端が基板１１０ａの上面に接触することを低減することができる。
【００５９】
また、本実施形態における水晶デバイスは、基板１１０ａの一辺と向かい合う辺に沿って設けられた第二突起部１１７を備えている。このようにすることにより、水晶デバイスに落下等の衝撃が加わった際に、水晶素子１２０の自由端側が第二突起部１１７に接触するため、基板１１０ａに直接接触することによる欠けなどを抑えることができる。
【００６０】
（第三変形例）
以下、本実施形態の第三変形例における水晶デバイスについて説明する。なお、本実施形態の第一変形例における水晶デバイスのうち、上述した水晶デバイスと同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。本実施形態の第三変形例における水晶デバイスは、図８に示されているように、第一凸部３２４及び第二凸部３２５が、水晶素板に形成され、第一凸部３２４及び第二凸部３２５に引き出し電極３２３が覆うようにして引き出し電極３２３に設けられている点で本実施形態と異なる。
【００６１】
ここで、水晶素子３２０の作製方法について説明する。まず、水晶素子３２０は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し、水晶ウェハをフォトリソグラフィー技術により、個片の水晶素板３２１を形成すると共に、水晶素板３２１の引き出し電極３２３を形成する箇所に第一凸部３２４及び第二凸部３２５を形成する。そして、水晶素子３２０は、水晶素板３２１の両主面に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、励振用電極３２２及び引き出し電極３２３を形成することにより作製される。
【００６２】
本実施形態の第三変形例における水晶デバイスは、第一凸部３２４及び第二凸部３２５が、水晶素板に形成され、第一凸部３２４及び第二凸部３２５に引き出し電極３２３が覆うようにして引き出し電極３２３に設けられている。このようにしても、水晶素子１２０が、引き出し電極３２３が電極パッド１１１と導電性接着剤１４０を介して接続されたことにより、導電性接着剤１４０の硬化収縮時に水晶素子１２０の固定端側が下方向に引っ張られ、第一凸部３２４及び第二凸部３２５を支点とした梃子の原理により、水晶素子１２０の自由端が上方向に浮き上がる。よって、水晶素子３２０の長辺側端部が基板１１０ａに接触するのを抑えることができるため、水晶素子３２０の発振周波数の変動が抑制され、生産性を向上させることができる。
【００６３】
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、基板１１０ａの上面に枠体１１０ｂが設けられている場合について説明したが、基板に水晶素子を実装した後に、封止基部の下面に封止枠部が設けられた封止蓋体を用いて、水晶素子を気密封止する構造であっても構わない。封止蓋体は、矩形状の封止基部と、封止基部の下面の外周縁に沿って設けられている封止枠部とで構成されており、封止基部の下面と封止枠部の内側側面とで収容空間が形成されている。封止枠部は、封止基部の下面に収容空間を形成するためのものである。封止枠部は、封止基部の下面の外縁に沿って設けられている。
【００６４】
上記実施形態では、基板１１０ａの上面に枠体１１０ｂが設けられている場合について説明したが、基板に水晶素子を実装した後に、下面に壁部が設けられた蓋体を用いて、水晶素子を気密封止する構造であっても構わない。
【００６５】
上記実施形態では、水晶素子は、ＡＴ用水晶素子を用いた場合を説明したが、基部と、基部の側面より同一の方向に延びる二本の平板形状の振動腕部とを有する音叉型屈曲水晶素子を用いても構わない。水晶素子は、水晶片と、その水晶片の表面に設けられた励振電極と、引き出し用電極と、周波数調整用金属膜とにより構成されている。水晶片は、水晶基部と水晶振動部とからなり、水晶振動部が第一水晶振動部及び第二水晶振動部とから成る。水晶基部は、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。第一水晶振動部及び第二水晶振動部は、水晶基部の一辺からＹ′軸の方向に平行に延設されている。このような水晶片は、水晶基部と各水晶振動部とが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。
【００６６】
また、水晶素子１２０のベベル加工方法について説明する。所定の粒度のメディアと砥粒とを備えた研磨材と、所定の大きさに形成された水晶素板１２１とを用意する。円筒体に用意した研磨材と水晶素板１２１とを入れ、円筒体の開口した端部をカバーで塞ぐ。研磨材と水晶素板１２１とを入れた円筒体を、円筒体の中心軸線を回転軸として回転させる水晶素板１２１が研磨材で研磨されてベベル加工が行われる。
【符号の説明】
【００６７】
１１０・・・パッケージ
１１０ａ・・・基板
１１０ｂ・・・枠体
１１１・・・電極パッド
１１２・・・外部端子
１１３・・・配線パターン
１１４・・・導体部
１１５・・・ビア導体
１１６・・・第一突起部
１１７・・・第二突起部
１１８・・・封止用導体パターン
１２０・・・水晶素子
１２１・・・水晶素板
１２２・・・励振用電極
１２３・・・引き出し電極
１２４・・・第一凸部
１２５・・・第二凸部
１３０・・・蓋体
１３１・・・接合部材
１４０・・・導電性接着剤
Ｋ・・・凹部
【図１】
2016208302.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2016208302.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016208302.tif 000009
【図８】
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