(57)【要約】      （修正有）【課題】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、基板１１０ａの上面に設けられている突起部１１３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、水晶素板１２１の下面に設けられた溝部１２４と、を有し、電極パッド１１１上に実装された水晶素子１２０と、を備え、突起部１１３が溝部１２４内に位置するように設けられている。【選択図】図２
2016032186.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、
前記基板の上面に設けられている突起部と、
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、前記水晶素板の下面に設けられた溝部と、を有し、前記電極パッド上に実装された水晶素子と、を備え、
前記突起部が前記溝部内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２】
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、  前記基板の上面に設けられている突起部と、
水晶基部と、前記水晶基部から延出する一対の水晶振動部と、前記一対の水晶振動部に設けられた励振用電極と、前記水晶基部に前記励振用電極と間をあけて設けられた一対の引き出し電極と、前記水晶基部の下面に設けられた溝部と、を有し、前記電極パッド上に実装された水晶素子と、を備え、
前記突起部が前記溝部内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、
前記溝部は、平面視して、円形状になるように設けられており、
前記突起部は、平面視して、円形状にな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、
前記溝部は、水晶素板の下面に複数設けられており、
前記突起部は、基板上に複数設けられ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、基板の上面に設けられている突起部と、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、水晶素板の下面に設けられた溝部と、を有し、電極パッド上に実装された水晶素子と、を備え、突起部が溝部内に位置するように設けられ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、基板の上面に設けられている突起部と、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、水晶素板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、水晶素板の下面に設けられた溝部と、を有し、電極パッド上に実装された水晶素子と、を備え、突起部が溝部内に位置するように設けられている。このようにすることによって、水晶デバイスは、導電性接着剤の硬化収縮時に水晶素子の自由端側が突起部の上下方向の厚みより下方向に下がることがないため、突起部が水晶素板の溝部からずれることなく、水晶素子の自由端が蓋体に接触することを抑制することができる。よって、水晶素子の厚みすべり振動が阻害されることを低減することができるので、水晶素子の発振周波数を安定して出力することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一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】第一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る。
【図４】（ａ）第一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面からみた平面図であり、（ｂ）第一「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面からみた平面図である。
【図５】（ａ）第一実施形態における水晶デバイスを構成するパッケージを上面からみた平面図であり、（ｂ）第一実施形態における水晶デバイスを構成するパッケージを下面からみた平面図である。
【図６】（ａ）第一実施形態の第一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）第一実施形態の第一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７】（ａ）第一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）第一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）第二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）第二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。
【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を実装するための一対の電極パッド１１１が設けられている。
【００１１】
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及びビア導体が設けられている。
【００１２】
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。
【００１３】
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、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、０．２〜０．５ｍｍとなっている。
【００１４】
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。
【００１５】
電極パッド１１１は、図５に示すように、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１１４及びビア導体１１５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。
【００１６】
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、図５に示すように、基板１１０ａの下面の四隅に設けられており、第一外部端子１１２ａ、第二外部端子１１２ｂ、第三外部端子１１２ｃ及び第四外部端子１１２ｄによって構成されている。第二外部端子１１２ｂは、第三ビア導体１１５ｃを介して、封止用導体パターン１１６と電気的に接続されている。
【００１７】
突起部１１３は、後述する水晶素子１２０を実装する際に、水晶素子１２０に設けられた溝部１２４に嵌め込むことで、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のものである。突起部１１３は、基板１１０ａの上面である一対の電極パッド１１１の間又は電極パッド１１１の近傍に設けられている。突起部１１３は、図５に示すように、基板の上面から平面視して、矩形状になるように設けられており、後述する水晶素子１２０の溝部１２４の形状よりも小さくなるように設けられている。このような突起部１１３を水晶素子１２０の溝部１２４に差し込むようにして電極パッド１１１に実装することで、突起部１１３が溝部１２４から位置ずれすることを低減すると共に、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。
【００１８】
突起部１１３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るようにしても構わない。また、突起部１１３は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の絶縁性樹脂や酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等のセラミックス材料から形成されるようにしても構わない。
【００１９】
配線パターン１１４は、基板１１０ａの上面に設けられ、電極パッド１１１から近傍のビア導体１１５に向けて引き出されている。また、配線パターン１１４は、図５に示すように、第一配線パターン１１４ａ及び第二配線パターン１１４ｂによって構成されている。
【００２０】
ビア導体１１５は、基板１１０ａの内部に設けられ、その両端は、配線パターン１１４、封止用導体パターン１１６と電気的に接続されている。ビア導体１１４は、基板１１０ａ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。また、ビア導体１１５は、図５に示すように、第一ビア導体１１５ａ、第二ビア導体１１５ｂ及び第三ビア導体１１５ｃによって構成されている。
【００２１】
封止用導体パターン１１６は、蓋体１４０と接合部材１５０を介して接合する際に、接合部材１５０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１１６は、枠体１１０ｂの上面を囲むようにして設けられている。封止用導体パターン１１６は、図５に示すように、第三ビア導体１１５ｃを介して、第二外部端子１１２ｂと電気的に接続されている。封止用導体パターン１１６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。
【００２２】
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及び突起部１１３の大きさを説明する。基板１１０ａの一辺と平行となる電極パッド１１１の辺の長さは、２５０〜４００μｍとなる。また、基板１１０ａの一辺と交わる辺と平行となる電極パッド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、１０〜６０μｍとなる。基板１１０ａの一辺と平行となる突起部１１３の辺の長さは、１００〜２００μｍとなる。また、基板１１０ａの一辺と交わる辺と平行となる突起部１１３の辺の長さは、５０〜１００μｍとなる。突起部１１３の上下方向の厚みの長さは、１０〜２５μｍとなる。
【００２３】
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Ｇ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。
【００２４】
水晶素子１２０は、図２〜図４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。
【００２５】
また、水晶素子１２０は、図１、図３及び図４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１１０ａの上面と接続した固定端とし、他端を基板１１０ａ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１１０ａ上に固定されている。
【００２６】
溝部１２４は、図２及び図４に示されているように、水晶素板１２１の下面で、励振用電極１２２と引き出し電極１２３との間に位置するように設けられている。また、溝部１２４は、平面視して、矩形状であり、突起部１１３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り、水晶素子１２０の実装位置を視覚的によりわかりやすくすることができるので、水晶素子１２０を精度良く実装することができる共に、水晶デバイスの生産性を向上させることが可能となる。また、パッケージ１１０の枠体１１０ｂと、水晶素子１２０の外周縁とが接触することを低減することができ、水晶素子１２０の欠けを防ぐことが可能となる。また、水晶素子１２０の溝部１２４内に基板１１０の突起部１１３を収容するようにして実装することで、水晶素子１２０の固定端側が突起部１１３の上下方向の厚み分の距離を確保できるので、導電性接着剤１４０の硬化収縮の際に、突起部１１３が溝部１２４から位置ずれすることを低減することができると共に、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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及び引き出し電極１２３を形成することにより作製される。
【００２９】
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、水晶素板１２１の溝部１２４が、平面視して、基板１１０ａの突起部１１３と重なるようにして導電性接着剤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。例え、導電性接着剤１４０の硬化収縮の際に、水晶素子１２０の自由端側に下方向の力やそれに加えて当該方向以外の力が例え加わったとしても、突起部１１３が溝部１２４から位置ずれすることを抑えつつ、突起部１１３の上下方向の厚みより下方向に下がることがなく、電極パッド上に実装される。
【００３０】
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。
【００３１】
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上の封止用導体パターン１１６に接合部材１５０を介して載置される。枠体１１０ｂの上面に設けられた接合部材１５０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。
【００３２】
接合部材１５０は、枠体１１０ｂ上面又は枠体１１０ｂの上面に設けられた封止用導体パターン１１６から蓋体１３０の下面にかけて設けられている。接合部材１５０は、例えば、ガラスの場合には、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１５０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１５０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１５０が重なるようにして印刷される。よって、四隅の接合部材１５０の厚みは、接合部材１５０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。
【００３３】
接合部材１５０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１５０の厚みは、３０〜１００μｍとなっている。
【００３４】
接合部材１５０は、例えば、金錫の場合には、接合部材１５０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１５０は、例えば、銀ロウの場合には、接合部材１５０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。
【００３５】
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、基板１１０ａの上面に設けられている突起部１１３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、励振用電極１２２と引き出し電極との間にある水晶素板１２１の下面に設けられた溝部１２４と、を有し、電極パッド１１１上に実装された水晶素子１２０と、を備え、突起部１１３が溝部１２４内に位置するように設けられている。このようにすることによって、水晶デバイスは、導電性接着剤１４０の硬化収縮時に水晶素子１２０の自由端側に下方向の力やそれに加えて当該方向以外の力が加わったとしても、突起部１１３が溝部１２４から位置ずれすることを抑えつつ、突起部１１３の上下方向の厚みより下方向に下がることがなく、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。よって、水晶素子１２０の厚みすべり振動が阻害されることを低減することができるので、水晶素子１２０の発振周波数を安定して出力することが可能となる。
【００３６】
（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、水晶素子２２０の溝部２２４及び基板２１０の突起部２１３が平面視して円形状である点で本実施形態と異なる。
【００３７】
突起部２１３は、後述する水晶素子２２０を実装する際に、水晶素子２２０に設けられた溝部２２４に嵌め込むことで、水晶素子２２０の自由端が基板２１０ａに接触することを抑制するためのものである。突起部２１３は、基板２１０ａの上面である一対の電極パッド１１１の間又は電極パッド１１１の近傍に設けられている。突起部２１３は、図６に示すように、基板２１０ａの上面から平面視して、円形状になるように設けられており、後述する水晶素子２２０の溝部２２４の形状よりも小さくなるように設けられている。円形状の突起部２１３を水晶素子２２０の溝部２２４に差し込むことで、突起部２１３の欠けや溝部２２４の欠けを低減し、水晶素子２２０が傾くことなく安定した状態で実装することができる。
【００３８】
また、水晶素子２２０の溝部２２４は、図６に示されているように、水晶素板２２１の下面で、励振用電極２２２と引き出し電極２２３との間に位置するように設けられている。また、溝部２２４は、平面視して、円形状であり、突起部２１３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り、水晶素子２２０の実装位置を視覚的によりわかりやすくすることができるので、水晶デバイスの生産性を向上させることが可能となる。また、溝部２２４は、平面視して、円形状であることにより、突起部２１３が接触しても、応力が発生することを抑えるため、溝部２２４の欠けを低減することができる。溝部２２４の欠けを低減することで、水晶素子２２０の発振周波数の変動を低減することができる。
【００３９】
（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、水晶素子３２０の溝部３２４が複数設けられると共に基板３１０の突起部３１３も複数設けられている点で本実施形態と異なる。
【００４０】
突起部３１３は、後述する水晶素子２２０を実装する際に、水晶素子３２０に設けられた溝部３２４に嵌め込むことで、水晶素子３２０の自由端が基板３１０ａに接触することを抑制するためのものである。突起部３１３は、基板３１０ａの上面である一対の電極パッド３１１の間又は電極パッド３１１の近傍に一対で設けられており、第一突起部３１３ａ及び第二突起部３１３ｂによって構成されている。突起部３１３は、図７に示すように、基板３１０ａの上面から平面視して、矩形状になるように設けられており、後述する水晶素子３２０の溝部３２４の形状よりも小さくなるように設けられている。一対の突起部３１３を水晶素子３２０の一対の溝部３２４に差し込むようにして電極パッド３１１上に水晶素子３２０を実装することで、水晶素子３２０を位置精度良く実装することができると共に、水晶素子３２０がさらに傾くことなく安定した状態で実装することができる。
【００４１】
また、水晶素子３２０の溝部３２４は、図７に示されているように、水晶素板３２１の下面で、励振用電極３２２と引き出し電極３２３との間に位置するように一対で設けられている。また、溝部３２４は、平面視して、矩形状であり、突起部３１３と重なるようにして設けられており、第一溝部３２４ａ及び第二溝部３２４ｂによって構成されている。第一溝部３２４ａ内に第一突起部３１３ａが収容され、第二溝部３２４ｂ内に第二突起部３１３ｂが収容されるようにして、水晶素子３２０は、電極パッド３１１上に実装されている。このようにすることにより、水晶素子３２０の実装位置を視覚的によりわかりやすくすることができるので、水晶デバイスの生産性を向上させることが可能となる。
【００４２】
（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、本実施形態の第三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、水晶素子４２０が音叉型屈曲水晶素子である点で本実施形態と異なる。
【００４３】
水晶素子４２０は、図８に示すように、水晶片４２１と、その水晶片４２１の表面に設けられた励振用電極４２４ａ、４２４ｂ、４２５ａ及び４２５ｂと、引き出し用電極４２６ａ及び４２６ｂと、周波数調整用金属膜４２７ａ及び４２７ｂと、水晶基部４２２の下面に設けられた溝部４２８とにより構成されている。水晶片４２１は、図８に示すように、水晶基部４２２と水晶振動部４２３とからなり、水晶振動部４２３が第一水晶振動部４２３ａ及び第二水晶振動部４２３ｂとから成る。水晶基部４２２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４２３ａ及び第二水晶振動部４２３ｂは、水晶基部４２２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４２１は、水晶基部４２２と各水晶振動部４２３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。
【００４４】
励振用電極４２４ａは、図８に示ように、第一水晶振動部４２３ａの表裏主面に設けられている。また、励振用電極４２４ｂは、第一水晶振動部４２３ａの対向する両側面に設けられている。周波数調整用金属膜４２７ａは、第一水晶振動部４２３ａの表主面及び側面の先端部に設けられている。また、引き出し電極４２６ａは、水晶基部４２２の第一水晶振動部４２３ａ側であって、水晶基部４２２の表裏主面に設けられている。
【００４５】
また、励振用電極４２５ａは、図８に示すように、第二水晶振動部４２３ｂの表裏主面に設けられている。また、励振用電極４２５ｂは、第二水晶振動部４２３ｂの対向する両側面に設けられている。周波数調整用金属膜４２７ｂは、第二水晶振動部４２３ｂの表主面及び両側面の先端部に設けられている。引き出し電極４２６ｂは、水晶基部４２２の第二水晶振動部４２３ｂ側であって、水晶基部４２２の表裏主面に設けられている。
【００４６】
なお、水晶素子４２０は、周波数調整用金属膜４２７ａ及び４２７ｂを構成する金属の量を増減させることにより、その周波数値を所望する値に調整することができる。励振用電極４２４ａ及び４２５ｂと、周波数調整用金属膜４２７ｂとは、図８に示すように、水晶片４２１表面に設けられた引き出し電極４２６ａにより電気的に接続している。また、励振用電極４２４ｂ及び４２５ａと、周波数調整用金属膜４２７ａとは、水晶片４２１表面に設けられた引き出し電極４２６ｂにより電気的に接続している。
【００４７】
この水晶素子４２０を振動させる場合、引き出し電極４２６ａ及び４２６ｂに交番電圧を印加する。印加後のある電気的状態を瞬間的にとらえると、第二水晶振動部４２３ｂの励振用電極４２５ｂは＋（プラス）電位となり、励振用電極４２５ａは−（マイナス）電位となり、＋から−に電界が生じる。一方、このときの第一水晶振動部４２３ａの励振用電極は、第二水晶振動部４２３ｂの励振用電極に生じた極性とは反対の極性となる。これらの印加された電界により、第一水晶振動部４２３ａ及び第二水晶振動部４２３ｂに伸縮現象が生じ、各水晶振動部４２３に設定した共振周波数の屈曲振動を得る。
【００４８】
また、溝部４２８は、図８に示されているように、水晶基部４２２の下面に、水晶振動部４２３と引き出し電極４２６との間に位置するように一対で設けられている。また、溝部４２４は、平面視して、矩形状であり、突起部１１３と重なるようにして設けられている。溝部４２８が設けられていることにより、水晶振動部４２３と引き出し電極４２６との間隔が近くなっても、導電性接着剤１４０を硬化したときの応力が溝部４２８による段差があるので、導電性接着剤１４０による残留応力の伝播が遮られることになる。また、仮に残留応力が伝播したとしても、溝部４２８の縁に沿って伝播することになる。このようにすることで、残留応力が各水晶振動部４２３の励振用電極４２４ａ、４２５ａに伝播するまでの距離を長くすることができるので、応力が励振用電極４２４ａ、４２５ａに伝播する前に十分に緩和することができる。よって、励振用電極４２４ａ、４２５ａへの応力の影響を低減することができるので、水晶素子４２０の屈曲振動の阻害も抑えつつ、水晶素子４２０のクリスタルインピーダンスを低減することができる。
【００４９】
第三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、基板１１０ａの上面に設けられている突起部１１３と、水晶基部４２２と、水晶基部４２２から延出する一対の水晶振動部４２３と、一対の水晶振動部４２３に設けられた励振用電極４２４、４２５と、水晶基部４２２に励振用電極４２４、４２５と間をあけて設けられた一対の引き出し電極４２６と、励振用電極４２４、４２５と引き出し電極４２６との間にある水晶基部４２４の下面に設けられた溝部４２８と、を有し、電極パッド１１１上に実装された水晶素子４２０と、を備え、突起部１１３が溝部４２８内に位置するように設けられている。このようにすることによって、水晶デバイスは、導電性接着剤１４０の硬化収縮時に水晶素子４２０の自由端側が突起部１１３の上下方向の厚みより下方向に下がることがなく、水晶素子４２０の自由端が基板１１０ａに接触することを抑制することができる。よって、水晶素子４２０の屈曲振動が阻害されることを低減することができるので、水晶素子４２０の発振周波数を安定して出力することが可能となる。
【００５０】
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、枠体１１０ｂが基板１１０ａと同様にセラミック材で一体的に形成した場合を説明したが、枠体１１０ｂが金属製であっても構わない。この場合、枠体は、銀−銅等のロウ材を介して基板の導体膜に接合されている。
【００５１】
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。
【００５２】
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】
【００５３】
１１０、２１０、３１０・・・パッケージ
１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ・・・基板
１１０ｂ、２１０ｂ、３１０ｂ・・・枠体
１１１、２１１、３１１・・・電極パッド
１１２、２１２、３１２・・・外部端子
１１３、２１３、３１３・・・突起部
１１４、２１４、３１４・・・配線パターン
１１５、２１５、３１５・・・ビア導体
１１６、２１６、３１６・・・封止用導体パターン
１２０、２２０、３２０、４２０・・・水晶素子
１２１、２２０、３２０・・・水晶素板
１２２、２２２、３２２・・・励振用電極
１２３、２２３、３２３・・・引き出し電極
１２４、３２３、３２３・・・溝部
４２２・・・水晶基部
４２３・・・水晶振動部
４２４、４２５・・・励振用電極
４２６・・・引き出し電極
４２７・・・
周波数調整用金属膜
４２８・・・溝部
１３０・・・蓋体
１４０・・・導電性接着剤
１５０・・・接合部材
Ｋ・・・凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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