(57)【要約】【課題】水晶素子の発振周波数の変動を低減することができる水晶デバイスを提供する。【解決手段】水晶デバイスは、基板１１０と、基板１１０の上面に設けられた電極パッド１１１と、基板１１０の上面の外周縁に沿って環状に設けられた導体パターン１１８と、導体パターン１１８の内側に沿って基板１１０の上面に環状に設けられた接合部材１５０と、電極パッド１１１に実装された水晶素子１２０と、基部１３０ｂと、基部１３０ａの下面の外周縁に沿って設けられた枠部１３０ｂと、枠部１３０ｂの下面に設けられた鍔部１３０ｃと、により構成されており、接合部材１５０を介して接合されている蓋体１３０と、を備え、鍔部１３０ｃが導体パターン１１８と接触している。【選択図】図２
2016184779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上面に設けられた電極パッドと、
前記基板の上面の外周縁に沿って環状に設けられた導体パターンと、
前記導体パターンの内側に沿って前記基板の上面に環状に設けられた接合部材と、
前記電極パッドに実装された水晶素子と、
基部と、前記基部の下面の外周縁に沿って設けられた枠部と、前記枠部の下面に設けられた鍔部と、により構成されており、前記接合部材を介して接合されている蓋体と、を備え、
前記鍔部が前記導体パターンと接触し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、
前記鍔部と前記導体パターンとを電気的に接合するための導電部材を備え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、
前記外部端子が前記基板の下面に複数設けられており、
前記外部端子の内の少なくとも一つと前記導体パターンとが電気的に接続されており、前記導体パターンと電気的に接続された前記外部端子がグランド端子として用いられ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、
前記基板の上面に設けられ、前記電極パッドと電気的に接続されている配線パターンを備え、
前記水晶素子が、矩形状の水晶素板と、前記水晶素板の両主面に設けられた励振用電極と、から構成されており、
前記配線パターンが、平面視して、前記水晶素板の外周縁と前記励振用電極の外周縁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、
前記電極パッドが、前記基板の一辺に沿って設けられており、
前記電極パッドの上面に設けられた凸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、特定の周波数を発生させるものである。例えば、矩形状の基板の上面の一辺に沿って設けられた一対の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、基板の上面に接合部材を介して接合され、水晶素子を気密封止するための金属製の封止蓋体と、を備えた水晶振動子が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。接合部材は、ガラスが用いられ、熱を印加することで、封止蓋体と基板の上面とを接合することができる。また、水晶デバイスを構成する基板の下面の四隅には、外部端子が設けられており、電子機器等のマザーボードに半田等で実装されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４１２３４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、蓋体とパッケージとを接合部材により接合されているため、基板の下面に設けられた複数の外部端子の内の一つであるグランド端子と封止蓋体が接続していない。よって、電子機器の実装基板上にこのような水晶デバイスを実装した際に、外部電磁波ノイズの影響で、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の変動を低減することができる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、基板と、基板の上面に設けられた電極パッドと、基板の上面の外周縁に沿って環状に設けられた導体パターンと、導体パターンの内側に沿って基板の上面に環状に設けられた接合部材と、電極パッドに実装された水晶素子と、基部と、基部の下面の外周縁に沿って設けられた枠部と、枠部の下面に設けられた鍔部と、により構成されており、接合部材を介して接合されている蓋体と、を備え、鍔部が導体パターンと接触している。
【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、基板と、基板の上面に設けられた電極パッドと、基板の上面の外周縁に沿って環状に設けられた導体パターンと、導体パターンの内側に沿って基板の上面に環状に設けられた接合部材と、電極パッドに実装された水晶素子と、基部と、基部の下面の外周縁に沿って設けられた枠部と、枠部の下面に設けられた鍔部と、により構成されており、接合部材を介して接合されている蓋体と、を備え、鍔部が、導体パターンと接触している。このようにすることによって、蓋体及び導体パターンが水晶素子を囲むよう設けられているため、外部電磁波ノイズが導体パターン及び蓋体により遮られ、水晶素子１２０に外部電磁波ノイズが重畳することを抑えることができる。よって、このような水晶デバイスは、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】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る。
【図３】本実施形態における水晶デバイスの水晶素子を実装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基板を上面から見た平面図であり、（ｂ）本実施形態における水晶デバイスを構成する基板を下面から見た平面図である。
【図５】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及び図２に示されているように、基板１１０と、基板１１０の上面に接合された水晶素子１２０と、水晶素子１２０を気密封止するための蓋体１３０と、を含んでいる。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１１０は、矩形状であり、上面で水晶素子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１１０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１１０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１１０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１１０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１１０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、ビア導体１１４及び導体部１１５が設けられている。
【００１１】
また、基板１１０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の少なくとも二つは、電極パッド１１１と電気的に接続されている。また、残りの外部端子１１２の少なくとも一つは、導体パターン１１８と電気的に接続されている。
【００１２】
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、図３及び図４（ａ）に示すように、基板１１０の上面に一対で設けられており、基板１１０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１１０に設けられた配線パターン１１３及びビア導体１１４を介して、基板１１０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。
【００１３】
第一電極パッド１１１ａは、基板に設けられた第一ビア導体１１４ａを介して第一外部端子１１２ａと電気的に接続されている。第二電極パッド１１１ｂは、基板１１０の上面に設けられた配線パターン１１３の一端と電気的に接続されている。配線パターン１１３の他端は、第二ビア導体１１４ｂを介して第二外部端子１１２ｂと電気的に接続されている。よって、第二電極パッド１１１ｂは、第二外部端子１１２ｂと電気的に接続されている。
【００１４】
一対の電極パッド１１１上には、平面視して矩形状である一対の凸部１１６が設けられている。また、一対の凸部１１６は、平面視した際に、その一辺が基板１１０の中心側を向く電極パッド１１１上の外周縁に沿って設けられており、その一辺と接続されている他の一辺が、基板１１０の外周縁側を向く電極パッド１１１上の外周縁に沿って設けられている。
【００１５】
外部端子１１２は、外部の電子機器等を構成する実装基板上に実装するために用いられている。外部端子１１２は、図４（ｂ）に示すように、基板１１０の下面の四隅に設けられている。外部端子１１２の内の二つの端子は、基板１１０の上面に設けられた一対の電極パッド１１１とそれぞれ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１１０の下面の対角に位置するように設けられている。外部端子１１２の内の少なくとも一つの端子が、外部の実装基板（図示せず）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（図示せず）と接続されている。第三外部端子１１２ｃは、接続パターン１１９及び導体部１１５を介して、導体パターン１１８と電気的に接続されている。また、第三外部端子１１２ｃ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、導体パターン１１８と鍔部１３０ｃとが接触することにより、蓋体１３０がグランド電位となっている第三外部端子１１２ｃに電気的に接続される。よって、蓋体１３０による凹部Ｋ内のシールド性は、向上されることになる。
【００１６】
配線パターン１１３は、基板１１０の上面に設けられ、外部端子１１２と接続するためのものである。配線パターン１１３は、第二電極パッド１１１ｂから基板１１０の上面の第二ビア導体１１４ｂに向けて引き出されている。配線パターン１１３は、基板１１０の第二ビア導体１１４ｂと電気的に接続されている。また、配線パターン１１３は、図３に示すように、平面視して、後述する接合部材１５０の内周縁よりも内側に位置するように設けられている。よって、基板１１０の上面に設けられた配線パターン１１３は、平面視して後述する接合部材１５０と重ならない位置に設けられている。このようにすることで、配線パターン１１３と、蓋体１３０を平行導体とし、接合部材１５０を誘電体とした浮遊容量が発生することを抑えることができる。よって、この発生した浮遊容量が、水晶素子１２０に付加されることを抑えつつ、水晶デバイスの消費電流の増加又は周波数感度の劣化を低減させることができる。
【００１７】
また、配線パターン１１３は、図３に示すように、平面視して、水晶素板１２１の外周縁と励振用電極１２２の外周縁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、配線パターン１１３が、蓋体１３０との間で発生する浮遊容量を低減するとともに、励振用電極１２２との間で発生する浮遊容量を抑えることができる。
【００１８】
ビア導体１１４は、基板１１０の内部に設けられ、電極パッド１１１と外部端子１１２とを電気的に接続するためのものである。ビア導体１１４は、基板１１０に設けられた貫通孔の内部に導体を充填することで設けられている。ビア導体１１４は、第一ビア導体１１４ａ及び第二ビア導体１１４ｂによって構成されている。第一ビア導体１１４ａの一端は、第一電極パッド１１１ａと接続されており、その他端は、第一外部端子１１２ａと接続されている。第二ビア導体１１４ｂの一端は、配線パターン１１３と接続されており、他端は、第二外部端子１１２ｂと接続されている。
【００１９】
また、ビア導体１１４が平面視して接合部材１５０と重ならない位置に設けられている。このようにすることで、ビア導体１１４と蓋体１３０との間で発生する浮遊容量を抑えることができる。また、基板１１０内に設けられたビア導体１１４のみで、電極パッド１１１と外部端子１１２とを電気的に接続されているので、従来の水晶デバイスのように、基板の側面及び四隅に設けられた溝に導体部を形成し、その導体部でも電極パッド１１１と外部端子１１２とを電気的に接続されている場合と比べて、導通経路上に異物等が付着することを低減できるので、さらに浮遊容量を抑えることができる。
【００２０】
導体部１１５は、導体パターン１１８と外部端子１１２を電気的に接続するためのものである。導体部１１５は、基板１１０の角部の一つに設けられた切れ込みの内部に設けられている。導体部１１５の一端は、導体パターン１１８と接続されており、他端は、接続パターン１１９を介して第三外部端子１１２ｃと接続されている。
【００２１】
凸部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の長辺側端部が基板１１０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、凸部１１６は、水晶素子１２０の自由端が基板１１０に接触することを抑制するためものである。一対の凸部１１６は、第一凸部１１６ａ及び第二凸部１１６ｂによって構成されている。第一凸部１１６ａは、第一電極パッド１１１ａの上面に設けられており、第二凸部１１６ｂは、第二電極パッド１１１ｂの上面に設けられている。また、凸部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。
【００２２】
また、一対の凸部１１６の基板１１０の中心側を向く一辺が、図３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を一対の凸部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が傾くことなく安定した状態で実装することができる。
【００２３】
また、凸部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が凸部１１６に接触することになり、凸部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、凸部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１１０の上面に接触することを低減することができる。
【００２４】
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１１０に接触することを防ぐためのものである。突起部１１７は、凹部Ｋ内の基板１１０上で、突起部１１７の長辺と基板１１０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１１０に接触することによる欠けなどを抑えることができる。
【００２５】
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、外部端子１１２及び凸部１１６の大きさを説明する。電極パッド１１１の辺の長さは、長辺の長さは、３００〜９００μｍであり、短辺の長さは、２００〜６００μｍとなっている。電極パッド１１１の上下方向の厚みの長さは、１０〜５０μｍとなる。また、外部端子１１２の長辺の長さは、３００〜９００μｍであり、短辺の長さは、２００〜６００μｍとなっている。また、電極パッド１１１の外周縁に沿って形成されている凸部１１６の辺の長さは、２００〜４００μｍとなる。凸部１１６の上下方向の厚みの長さは、７〜３０μｍとなる。また、基板１１０の長辺方向と平行となる突起部１１７の長さは、５００〜８００μｍであり、基板１１０の短辺方向と平行となる突起部１１７の長さは、１５０〜３００μｍである。また、突起部１１７の上下方向の長さは、約３０〜１００μｍである。
【００２６】
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１１０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上の凸部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１１０上に向かって広がりにくくなる。
【００２７】
導体パターン１１８は、実装された水晶素子１２０を囲むように基板１１０の上面に環状に設けられているため、外部電磁波ノイズが導体パターン１１８により遮られ、水晶素子１２０に外部電磁波ノイズが重畳することを抑えるためのものである。導体部１１８は、図３及び図４に示すように、導体部１１５及び接続パターン１１９を介して、第三外部端子１１２ｃと電気的に接続されている。また、第三外部端子１１２ｃは、外部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ることにより、グランド端子として用いられる。よって、この第三外部端子１１２ｃと電気的に接続された導体パターン１１８は、基準電位となる。このようにすることで、外部電磁波ノイズが導体パターン１１８により、さらに遮られることになる。また、蓋体１３０の鍔部１３０ｃが導体パターン１１８と接触されていることによって、蓋体１３０が、グランド電位となる第三外部端子１１２ｃと電気的に接続されることになり、水晶素子１２０に外部電磁波ノイズが重畳することをさらに低減することができる。また、導体パターン１１８がグランド端子と電気的に接続されていることで、上から金属板等が水晶デバイスに近接しても、基準電位となった導体パターン１１８により、近接した金属板と水晶素子１２０との間で浮遊容量が発生しにくくなり、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。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、基板１１０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。
【００２８】
接続パターン１１９は、導体部１１５と第三外部端子１１２を電気的に接続するためのものである。また、接続パターン１１９は、一端が基板の角部に設けられた導通部１１５と電気的に接続されており、他端が基板１１０の下面に設けられた第三外部端子１１２ｃと電気的に接続されている。
【００２９】
ここで、基板１１０の作製方法について説明する。基板１１０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、電極パッド１１１、外部端子１１２、配線パターン１１３、導体部１１４、凸部１１６、突起部１１７、導体パターン１１８及び接続パターン１１９となる部位にニッケルメッキ又は金メッキ、銀パラジウム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。
【００３０】
水晶素子１２０は、図１〜図３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。
【００３１】
また、水晶素子１２０は、図１〜図３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の長辺又は短辺に沿った形状で設けられている。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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。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、引き出し電極１２３を形成することにより作製される。
【００３４】
水晶素子１２０の基板１１０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第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂ上に塗布される。水晶素子１２０は、導電性接着剤１４０上に搬送され、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、電極パッド１１１に接合される。つまり、水晶素子１２０の第一引き出し電極１２３ａは、第一電極パッド１１１ａと接合され、第二引き出し電極１２３ｂは、第二電極パッド１１１ｂと接合される。これによって、第一外部端子１１２ａと第二外部端子１１２ｂが水晶素子１２０と電気的に接続されることになる。
【００３５】
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。
【００３６】
蓋体１３０は、図２に示すように、矩形状の基部１３０ａと、基部１３０ａの下面の外周縁に沿って設けられている枠部１３０ｂと、枠部１３０ｂの下面に設けられた鍔部１３０ｃと、で構成されている。基部１３０ａの下面と枠部１３０ｂの内側側面とで凹部Ｋが形成されている。
【００３７】
鍔部１３０ｃは、接合部材１５０と接合すると共に、鍔部１３０ｃの先端が導体パターン１１８と接触させるためのものである。傾斜部１３０ｂは、蓋体１３０が基板１１０と接合した際に、基板１１０側に向かって近づくようにして折れ曲がるようにして形成されている。鍔部１３０ｃは、基部１３０ａの平面を基準面とした際に、１５〜４５度傾くようにして形成されている。鍔部１３０ｃの枠部１３０ｂと接続されている箇所の近傍にて接合部材１５０と接合されている。また。鍔部１３０ｃの枠部１３０ｂと接続されていない先端は、導体パターン１１８と接触されている。
【００３８】
基部１３０ａ、枠部１３０ｂ及び鍔部１３０ｃ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り、一体的に形成されている。このような蓋体１３０は、真空状態にある凹部Ｋ又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、基板１１０の上面に載置され、基板１１０の上面と鍔部１３０ｃの下面との間に設けられた接合部材１５０とが熱が印加されることで、溶融接合される。
【００３９】
接合部材１５０は、蓋体１３０の鍔部１３０ｃの下面と基板１１０の上面とを接合するために用いられている。接合部材１５０は、基板１１０の外周縁に沿って設けられた導体パターン１１８の内側に沿って環状に設けられている。つまり、基板１１０の上面を平面視して、内側から接合部材１５０、導体パターン１１８の順に設けられている。また、接合部材１５０は、平面視して、配線パターン１１３と重ならない位置に設けられている。このようにすることにより、配線パターン１１３と、蓋体１３０を平行導体とし、接合部材１５０を誘電体とした浮遊容量が発生することを抑えることができる。
【００４０】
接合部材１５０は、３００℃〜４００℃で溶融するガラスであり、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着する。接合部材１５０は、例えば、ガラスペーストをスクリーン印刷法で印刷塗布するとともに、このガラスペーストを加熱し軟化溶融させた後、冷却固化させることにより、基板１１０上面の外周縁に沿って設けられた導体パターン１１８の内周縁に沿って環状に被着させることで設けられる。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。
【００４１】
本実施形態における水晶デバイスは、基板１１０と、基板１１０の上面に設けられた電極パッド１１１と、基板１１０の上面の外周縁に沿って環状に設けられた導体パターン１１８と、導体パターン１１８の内側に沿って基板１１０の上面に環状に設けられた接合部材１５０と、電極パッド１１１に実装された水晶素子１２０と、基部１３０ａと、基部１３０ａの下面の外周縁に沿って設けられた枠部１３０ｂと、枠部１３０ｂの下面に設けられた鍔部１３０ｃと、により構成されており、接合部材１５０を介して接合されている蓋体１３０と、を備え、鍔部１３０ｃが、導体パターン１１８と接触している。このようにすることによって、蓋体１３０及び導体パターン１１８が水晶素子１２０を囲むよう設けられているため、外部電磁波ノイズが導体パターン１１８及び蓋体１３０により遮られ、水晶素子１２０に外部電磁波ノイズが重畳することを抑えることができる。よって、このような水晶デバイスは、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。
【００４２】
また、本実施形態における水晶デバイスは、外部端子１１２が基板１１０の下面に複数設けられており、外部端子１１２の内の少なくとも一つと導体パターン１１８とが電気的に接続されており、導体パターン１１８と電気的に接続された外部端子１１２がグランド端子として用いられている。このようにすることにより、少なくとも一つの外部端子１１２と導体パターン１１８とが電気的に接続されており、導体パターン１１８と電気的に接続された外部端子１１２がグランド端子として用いられている。また、蓋体１３０の傾斜部１３０ｂは、導体パターン１１８と接触していることにより、蓋体１３０もグランド電位である基準電位とすることができる。このようにすることにより、水晶デバイスが電子機器等の実装基板上に実装された際に、上から金属板が水晶デバイスに近接しても、基準電位となった導体パターン１１８及び蓋体１３０により、近接した金属板と水晶素子１２０との間で浮遊容量が発生しにくくなり、水晶素子１２０の発振周波数が変動することをさらに低減することができる。
【００４３】
また、本実施形態における水晶デバイスは、基板１１０の上面に設けられ、電極パッド１１１と電気的に接続されている配線パターン１１３を備え、水晶素子１２０が、矩形状の水晶素板１２１と、水晶素板１２１の両主面に設けられた励振用電極１２２と、から構成されており、配線パターン１１３が、平面視して、水晶素板１２１の外周縁と励振用電極１２２の外周縁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、配線パターン１１３と、蓋体１３０を平行導体とし、接合部材１５０を誘電体とした浮遊容量が発生することを抑えることができる。よって、この発生した浮遊容量が、水晶素子１２０に付加されることを抑えつつ、水晶デバイスの消費電流の増加又は周波数感度の劣化を低減させることができる。また、配線パターン１１３が、水晶素板１２１で保護されることにより、蓋体１３０との間で発生するさらに浮遊容量を低減するとともに、励振用電極１２２との間で発生する浮遊容量を抑えることができる。
【００４４】
また、本実施形態における水晶デバイスは、電極パッド１１１が、基板１１０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凸部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が凸部１１６に接触することになり、凸部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、凸部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１１０の上面に接触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、基板１１０の一辺と向かい合う辺に沿って設けられた突起部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。
【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５に示されているように、鍔部１３０ｃと導体パターン１１８とを電気的に接合するための導電部材１６０を備えている点において本実施形態と異なる。
【００４７】
導電部材１６０は、蓋体１３０の鍔部１３０ｃと基板１１０の上面に環状に設けられた導体パターン１１８とを電気的に接合するために用いられている。導電部材１６０は、例えば、銀ペースト又は鉛フリー半田により構成されている。また、導電部材１６０には、塗布し易い粘度に調整するための添加した溶剤が含有されている。鉛フリー半田の成分比率は、錫が９５〜９７．５％、銀が２〜４％、銅が０．５〜１．０％のものが使用されている。
【００４８】
本実施形態の第一変形例における水晶デバイスは、蓋体１３０の鍔部１３０ｃと導体パターン１１８とを電気的に接合するための導電部材１６０を備えている。このようにすることにより、外部電磁波ノイズが導体パターン１１８及び蓋体１３０によりさらに遮られ、水晶素子１２０に外部電磁波ノイズが重畳することをさらに抑えることができる。また、導電部材１６０を鍔部１３０ｃの外周縁に沿って備えることで、さらにグランド電位の部分が広がるので、水晶素子１２０に外部電磁波ノイズが重畳することをさらに抑えることができる。よって、このような水晶デバイスは、水晶素子１２０の発振周波数が変動することをさらに低減することができる。
【００４９】
上記の実施形態では、接合部材１５０が基板１１０の上面に設けられた導体パターン１１８の内側に沿って環状に設けられた場合を説明したが、接合部材１５０が蓋体１３０の下面で、基板１１０の上面に設けられた導体パターン１１８の内側にある対向する箇所に環状に設けられるようにしても構わない。このような接合部材１５０は、例えば、ガラスペーストをスクリーン印刷法で印刷塗布するとともに、このガラスペーストを加熱し軟化溶融させた後、冷却固化させることにより基板１１０の上面に設けられた導体パターン１１８の内周縁に沿って環状に被着させることで設けられる。
【００５０】
上記の実施形態では、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。このような音叉型屈曲水晶素子は、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。
【符号の説明】
【００５１】
１１０・・・基板
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・・・凸部
１１７・・・突起部
１１８・・・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
１３０・・・蓋体
１３０ａ・・・基部
１３０ｂ・・・枠部
１３０ｃ・・・鍔部
１４０・・・導電性接着剤
１５０・・・接合部材
１６０・・・導電部材
Ｋ・・・凹部
【図１】
2016184779.tif 000003
【図２】
2016184779.tif 000004
【図３】
2016184779.tif 000005
【図４】
2016184779.tif 000006
【図５】
2016184779.tif 000007