(57)【要約】【課題】導電部材に加わる応力が原因で生じる導通不良による電気的特性が悪化することを低減させた水晶デバイスを提供する。【解決手段】上面に素子パッド１１１が設けられ、下面に接続端子１１２が設けられた基板部１１０ａと、基板部１１０ａの上面の外周縁に沿って設けられた枠体１１０ｂと、素子パッド１１１に実装された水晶振動素子１２０と、枠体１１０ｂに接合された蓋体１３０と、基板部１１０ａの下面に実装された集積回路素子１５０と、上面に接続端子１１２と導電部材１４４により接合され基板パッド１６２が設けられ、集積回路素子１５０を収納する第一貫通孔１６１が形成された第一平板部１６０と、下面に接続端子１１２と電気的に接続され外部端子１７３が設けられ、第一貫通孔１６１と重なるように第二貫通孔１７１が形成され、第一平板部１６０の下面に設けられた第二平板部１７０と、から構成されている。【選択図】図１
2017079428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に素子パッドが設けられ、下面に接続端子が設けられている基板部と、
前記基板部の上面の外周縁に沿って設けられている枠体と、
前記素子パッドに実装されている水晶振動素子と、
前記枠体の上面に接合されている蓋体と、
前記基板部の下面に実装されている集積回路素子と、
上面に前記接続端子と導電部材により接合される基板パッドが設けられており、前記集積回路素子を収納する第一貫通孔が形成されている第一平板部と、
下面に前記接続端子と電気的に接続されている外部端子が設けられ、平面視して、前記第一貫通孔と重なるように第二貫通孔が形成されており、前記第一平板部の下面に設けられている第二平板部と、
から構成され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に記載の水晶デバイスであって、
前記集積回路素子を覆うように設けられているアンダーフィル材と、
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乃至請求項２に記載の水晶デバイスであって、
前記基板部の熱膨張係数が前記第一平板部の熱膨張係数より小さく、
前記第一平板部の熱膨張係数が前記第二平板部の熱膨張係数より小さくなっている
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に記載の水晶デバイスであって、
平面視して、
前記第一貫通孔および第二貫通孔の開口部が円形または楕円形状となっている
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３に記載の水晶デバイスであって、
平面視して、
前記第一貫通孔および第二貫通孔の開口部が矩形形状となっており、その四隅が円弧形状となっている
ことを特徴とする水晶デバイス。
【請求項６】
請求項２に記載の圧電デバイスであって、
平面視して、
前記第一貫通孔と前記第二貫通孔とが重なった位置に設けられており、
前記第二貫通孔の開口部が前記第一貫通孔の開口部より小さい
ことを特徴とする水晶デバイス。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６に記載の圧電デバイスであって、
前記第一平板部と前記第二平板部との間に設けられ、前記第一平板部と前記第二平板部とを接着している絶縁性樹脂と、
を備えていることを特徴とする水晶デバイス。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７に記載の圧電デバイスであって、
平面視して、
前記基板部の主面の大きさが、前記第一平板部の主面の大きさより小さく、
前記第一平板部の主面の大きさが、前記第二平板部の主面の大きさより小さくなっている
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、電子機器等に内蔵されている水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶デバイスは、水晶振動素子と、上面に水晶振動素子が実装されている基板部と、基板部の上面に接合され水晶振動素子を気密封止している蓋体と、基板部の下面に実装されている集積回路素子と、基板部の下面に設けられ集積回路素子を収納することができる貫通孔が形成されている第一平板部と、から構成されている。基板部は、上面に水晶素子を実装するための素子パッドが設けられ、下面に集積回路素子を実装するための集積回路素子パッドおよび第一平板部を接合するための接続端子が設けられている。第一平板部は、上面に接続端子と対向する位置に基板パッドが設けられており、下面に基板パッドと電気的に接続されている実装端子が設けられている。また、第一平板部は、基板部に実装されている集積回路素子を収納することができる貫通孔が形成されている。上面に接続端子と対向する位置に基板パッドが設けられている。基板の下面に設けられている接続端子と第一平板部の上面に設けられている基板パッドとは、半田等の導電部材によって接合されている。ここで、水晶振動素子と、上面に水晶振動素子が実装されている基板部と、基板部の上面に接合され水晶振動素子を気密封止している蓋体とを、振動部とする。従って、このような水晶デバイスは、集積回路素子が実装されている振動部と、第一平板部とが接合されている状態となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような水晶デバイスは、電子機器に内蔵されるとき、電子機器の内部にある実装基板に設けられている所定の実装パッドと第一平板部の下面に設けられている実装端子とが、半田等の実装部材によって接合されて、実装基板に実装される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０９１１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の水晶デバイスは、集積回路素子が実装されている振動部と振動部の下面に接合されている第一平板部とから構成されており、振動部の下面、つまり、基板部の下面に設けられている接続端子と、第一平板部の上面に設けられている搭載パッドとが、導電部材によって接合されている。従って、従来の水晶デバイスは、電子機器等の実装基板上に実装される場合、振動部が第一平板部を介して実装されている状態とみなすことができる。従来の水晶デバイスを電子機器等の実装基板上に実装する場合、実装端子に応力が加わり、第一平板部に曲がる等の歪みが生じてしまい、接続端子と基板パッドとを接合している導電部材に応力が加わってしまう。このため、従来の水晶デバイスでは、導電部材に応力が加わり、導電部材に亀裂が生じる、または、導電部材が剥がれることとなり、水晶デバイスの出力信号が不安定となるといった電気的特性が悪化する虞がある。
【０００６】
本発明では、導電部材に加わる応力が原因で生じる導通不良による電気的特性が悪化することを低減させた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】
【０００７】
前述した課題を解決するために、本発明に係る水晶デバイスは、上面に素子パッドが設けられ、下面に接続端子が設けられている基板部と、基板部の上面の外周縁に沿って設けられている枠体と、素子パッドに実装されている水晶振動素子と、枠体の上面に接合されている蓋体と、基板部の下面に実装されている集積回路素子と、上面に接続端子と導電部材により接合される基板パッドが設けられており、集積回路素子を収納する第一貫通孔が形成されている第一平板部と、下面に接続端子と電気的に接続されている外部端子が設けられ、平面視して、第一貫通孔と重なるように第二貫通孔が形成されており、第一平板部の下面に設けられている第二平板部と、から構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る水晶デバイスは、上面に素子パッドが設けられ、下面に接続端子が設けられている基板部と、基板部の上面の外周縁に沿って設けられている枠体と、素子パッドに実装されている水晶振動素子と、枠体の上面に接合されている蓋体と、基板部の下面に実装されている集積回路素子と、上面に接続端子と導電部材により接合される基板パッドが設けられており、集積回路素子を収納する第一貫通孔が形成されている第一平板部と、下面に接続端子と電気的に接続されている外部端子が設けられ、平面視して、第一貫通孔と重なるように第二貫通孔が形成されており、第一平板部の下面に設けられている第二平板部と、から構成されている。従って、本発明に係る水晶デバイスでは、電子機器等の実装基板上に実装する場合、実装端子に応力が加わった場合、従来と比較して第一平板部に生じる歪みの量を低減させることができ、接続端子と基板パッドとを接合している導電部材に加わる応力を低減させることが可能となる。このため、本発明に係る水晶デバイスでは、導電部材に加わる応力を従来と比較して低減させることができるので、導電部材の亀裂、または、導電部材の剥がれ等の接続端子と基板パッドとの導通不良による電気的特性の悪化を低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一実施形態に係る水晶デバイスの分解斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面における断面図であり、（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ断面における断面図である。
【図３】（ａ）は、パッケージの上面を平面視した平面図であり、（ｂ）は、パッケージの下面を平面視して平面図である。
【図４】（ａ）は、第一平板部の上面を平面視した平面図であり、（ｂ）は、第一平板部の下面を平面視した平面図である。
【図５】（ａ）は、第二平板部の上面を平面視した平面図であり、（ｂ）は、第二平板部の下面を平面視した平面図である。
【図６】第二実施形態に係る水晶デバイスの分解斜視図である。
【図７】（ａ）は、図３のＣ−Ｃ断面における断面図であり、（ｂ）は、図３のＤ−Ｄ断面における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第一実施形態）
第一実施形態に係る水晶デバイスは、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。また、第一実施形態に係る水晶デバイスは、図１および図２に示したように、基板部１１０ａおよび枠体１１０ｂからなるパッケージ１１０と、第一貫通孔１６１が形成されており、基板部１１０aの下面に設けられている第一平板部１６０と、第二貫通孔１７１が形成されており、第一平板部１６０の下面に設けられている第二平板部１７０と、基板部１１０ａの上面に実装されている水晶振動素子１２０と、第一貫通孔１６１および第二貫通孔１７１内に収納されるように基板部１１０ａの下面に実装されている集積回路素子１５０と、から構成されている。
【００１１】
パッケージ１１０は、図１〜図３に示したように、基板部１１０ａと、基板部１１０ａの上面の外縁に沿って設けられている枠部１１０ｂと、から一体的に構成されている。また、パッケージ１１０は、枠部１１０ｂ内であって基板部１１０ａの上面に水晶振動素子１２０が実装されている。また、パッケージ１１０は、基板部１１０ａの下面に集積回路素子１５０が実装されている。また、パッケージ１１０の枠部１１０ｂの上面には蓋体１３０が接合されており、パッケージ１１０の基板部１１０ａの下面には第一平板部１６０が設けられている。
【００１２】
基板部１１０ａは、略直方体形状となっており、水晶振動素子１２０および集積回路素子１５０を実装するための実装部材として機能するものである。基板部１１０ａは、上面に素子パッド１１１が設けられており、下面に接続端子１１２および集積回路素子パッド１１３が設けられている。また、基板部１１０ａには、配線部１１４および内部配線（図示せず）が設けられている。
【００１３】
ここで、図面に合わせて、水晶振動素子１２０が実装される基板部１１０ａの面を基板部１１０ａの上面とし、基板部１１０ａの上面と反対側を向く基板部１１０ａの面を基板部１１０ａの下面とする。また、基板部１１０ａの上面および基板部１１０ａの下面を基板部１１０ａの主面とする。
【００１４】
枠部１１０ｂは、基板部１１０ａの上面側に水晶振動素子１２０を収納する空間を形成するためのものである。また、枠部１１０ｂは、基板部１１０ａの上面の外縁に沿って枠状に設けられており、基板部１１０ａと一体的に形成されている。
【００１５】
ここで、図面に合わせて、基板部１１０ａに接している枠部１１０ｂの面を枠部１１０ｂの下面とし、枠部１１０ｂの下面と反対側を向く枠部１１０ｂの面を枠部１１０ｂの上面とする。
【００１６】
基板部１１０ａおよび枠部１１０ｂは、一体的に形成されており、例えば、アルミナセラミックス、または、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っている。基板部１１０ａおよび枠部１１０ｂは、絶縁層を一層で用いたものであってもよいし、絶縁層を複数層積層させたものであってもよい。また、基板部１１０ａおよび枠部１１０ｂは、熱膨張係数が、４．５〜７．５ｐｐｍ／℃となっている。
【００１７】
素子パッド１１１は、水晶振動素子１２０を基板部１１０ａに実装するためのものである。素子パッド１１１は、一対となっており、枠部１１０ｂ内の基板部１１０ａの上面に設けられており、例えば、基板部１１０ａの一方の短辺に沿って二つ並んで配置されている。一対の素子パッド１１１は、基板部１１０ａの下面に設けられている二つの集積回路素子パッド１１３と電気的に接続されている。
【００１８】
接続端子１１２は、基板部１１０ａの下面に第一平板部１６０を設けるためのものであり、例えば、基板部１１０ａの下面の四隅に一つずつ設けられている。接続端子１１２は、基板部１１０ａの下面に設けられている配線部１１４を介して、四つの集積回路素子パッド１１３（素子パッド１１１と電気的に接続されていない集積回路素子パッド１１３）と電気的に接続されている。
【００１９】
集積回路素子パッド１１３は、集積回路素子１５０を基板部１１０ａに実装するためのものである。集積回路素子パッド１１３は、例えば、六つ設けられており、基板部１１０ａの下面の中央付近に、基板部１１０ａの長辺に平行となるように三つずつ並んで配置されている。集積回路素子１１３は、例えば、所定の四つが配線部１１４を介して接続端子１１２と電気的に接続されており、所定の他の二つが内部配線（図示せず）を介して一対の素子パッド１１１と電気的に接続されている。
【００２０】
配線部１１４は、接続端子１１２と所定の四つの集積回路素子パッド１１３とを電気的に接続させるためのものであり、基板部１１０ａの下面に設けられている。内部配線（図示せず）は、一対の素子パッド１１１と所定の他の二つの集積回路素子パッド１１３とを電気的に接続させるためのものであり、基板部１１０ａの内部に設けられている。
【００２１】
ここで、基板部１１０ａおよび枠体１１０ｂからなるパッケージ１１０の大きさについて説明する。パッケージ１１０は、基板部１１０ａの上面を平面視して、例えば、基板部１１０ａの長辺が、０．８〜５．０ｍｍとなっており、基板部１１０ａの短辺が、０．６〜３．２ｍｍとなっている。パッケージ１１０の上下方向の厚み、具体的には、基板部１１０ａの下面から枠部１１０ｂの上面までの上下方向の厚みは、例えば、０．２〜１．５ｍｍとなっている。
【００２２】
次に、基板部１１０ａおよび枠体１１０ｂからなるパッケージ１１０の形成方法について説明する。基板部１１０ａおよび枠体１１０ｂがアルミナセラミックスからなる場合、まず、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤を添加し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、または、セラミックグリーンシートに打ち抜き設けていた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷法を用いて導体パターンとなる位置に所定の導電ペーストを塗布する。基板部１１０ａとなるセラミックグリーンシートおよび枠部１１０ｂとなるセラミックグリーンシートを積層させ、プレス加工し、高温で焼成する。焼成後、導体パターンとなる所定の部位に、ニッケルメッキ、または、金メッキを施すことにより、基板部１１０ａおよび枠部１１０ｂが一体的に形成される。また、導電性ペーストには、例えば、タングステン、モリブデン、銅、銀またはパラジウム等の金属粉末の焼結体等が用いられる。
【００２３】
水晶振動素子１２０は、安定した機械振動を得ることができ、電子機器等の基準信号を発信するためのものである。水晶振動素子１２０は、水晶片１２１と金属パターン１２２とからなり、導電性接着剤１４１によって金属パターン１２２の一部と基板部１１０ａの上面に設けられている素子パッド１１１とが電気的に接着され、基板部１１０ａの上面に実装されている。
【００２４】
ここで、図面に合わせて、基板部１１０ａに水晶振動素子１２０を実装したとき、基板部１１０ａの上面を向く水晶片１２１の面を水晶片１２１の下面とし、基板部１１０ａの下面と反対側を向く水晶片１２１の面を水晶片１２１の上面とする。また、水晶片１２１の上面および水晶片１２１の下面を水晶片１２１の主面とする。なお、本実施形態では、水晶片１２１の下面を水晶振動素子１２０の下面ということもあり、同様に、水晶片１２１の上面を水晶振動素子１２０の上面ということもある。
【００２５】
水晶片１２１は、安定した機械振動する圧電材料が用いられ、例えば、水晶部材が用いられる。水晶片１２１は、例えば、人工水晶体から所定のカットアングルとなるように切断された水晶ウエハが、所定の大きさとなるように切断され形成される。なお、ここでは、水晶ウエハを所定の大きさとなるように水晶片１２１を形成している場合について説明しているが、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて所定の大きさとなるように水晶片１２１を形成してもよい
【００２６】
金属パターン１２２は、水晶片１２１に電圧を印加するためのものであり、励振電極部１２３と引出部１２４とからなる。励振電極部１２３は、一対となっており、水晶片１２１の上面および水晶片１２１の下面に互いに対向するように設けられている。励振電極部１２３は、蒸着技術、スパッタリング技術またはフォトリソグラフィー技術によって、水晶片１２１の所定の位置に形成されている。
【００２７】
引出部１２４は、水晶振動素子１２０の外部から励振電極部１２３に電圧を印加するためのものである。引出部１２４は、一端が励振電極部１２３に接続され、他端が水晶片１２１の主面の縁部に位置するように設けられている。また、引出部１２４は、一対となっており、水晶振動素子１２０の主面を平面視して、引出部１２４の他端が水晶片１２１の一方の短辺に沿って二つ並ぶように配置されている。引出部１２４は、蒸着技術、スパッタリング技術またはフォトリソグラフィー技術によって、水晶片１２１の所定の位置に形成されている。
【００２８】
ここで、水晶振動素子１２０の動作について説明する。水晶振動素子１２０は、外部から引出部１２４に電圧が印加されると、引出部１２４に接続されている励振電極部１２３に電圧が印加される。これにより、一対の励振電極部１２３には、極性が反対の電荷が蓄積されることとなり、逆圧電効果により励振電極部１２３に挟まれている水晶片１２１の一部に歪みが生じ、変形する。その結果、水晶片１２１は、変形前の姿に戻ろうとするため、圧電効果により励振電極部１２３に最初に蓄積された電荷とは反対の極性の電荷が蓄積されることとなる。つまり、励振電極部１２３に電圧が印加されると、水晶振動素子１２０は、圧電効果および逆圧電効果により、励振電極部１２３に挟まれた水晶片１２１の一部が振動する。従って、水晶振動素子１２０に交番電圧が印加されると、励振電極部１２３に反対の極性の電荷が交互に蓄積され変形することとなり、励振電極部１２３に挟まれている水晶片１２１の一部を振動させることができる。
【００２９】
導電性接着剤１４１は、水晶振動素子１２０を基板部１１０ａの上面に実装するためのものである。導電性接着剤１４１は、水晶振動素子１２０の引出部１２４と基板部１１０ａの上面に設けられている素子パッド１１１との間に設けられており、引出部１２４と素子パッド１１１とを電気的に接着している。導電性接着剤１４１は、シリコーン系の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、シリコーン系の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、ニッケルまたはニッケル鉄のいずれか、或いはこれらを組み合わせたものを含むものが用いられる。また、バインダーとしては、例えば、シリコーン系の樹脂、エポキシ系の樹脂、ポリイミド系の樹脂またはビスマレイミド系の樹脂が用いられる。
【００３０】
導電性接着剤１４１を用いて、水晶振動素子１２０の引出部１２４と基板部１１０ａの素子パッド１１１とを電気的に接着し、水晶振動素子１２０を基板部１１０ａの上面に実装する方法について説明する。まず、導電性接着剤１４１が、例えば、ディスペンサによって、素子パッド１１１上に塗布される。その後、水晶振動素子１２０が導電性接着剤１４１上に搬送され、引出部１２４と素子パッド１１１とで導電性接着剤１４１を挟むように水晶振動素子１２０が載置され、その状態で加熱硬化される。これにより、引出部１２４と素子パッド１１１とが電気的に接着され、基板部１１０ａの上面に水晶振動素子１２０が実装される。
【００３１】
蓋体１３０は、枠部１１０ｂの上面と封止用接合部材１４２により接合されて、基板部１１０ａの上面に実装されている水晶振動素子１２０を気密封止するためのものである。蓋体１３０は、例えば、鉄、ニッケルまたはコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。このような蓋体１３０は、真空状態、または、窒素ガスなどが充填している所定の雰囲気中で、枠部１１０ｂの上面と蓋体１３０の下面との間に設けられている封止用接合部材１４２に熱が加えられることで、封止用接合部材１４２が溶融され、蓋体１３０の下面と枠部１１０ｂの上面とが溶融接合される。
【００３２】
封止用接合部材１４２は、蓋体１３０の下面と枠部１１０ｂの上面との間に設けられており、蓋体１３０と枠部１１０ｂとを接合するためのものである。封止用接合部材１４２は、枠部１１０ｂの上面に相対する蓋体１３０の下面に設けられている。このとき、枠部１１０ｂの上面には、特に図示しないが、封止用導体パターンが設けられており、封止用接合部材１４２は、この封止用導体パターンと相対する蓋体１３０の下面の位置、具体的には、蓋体１３０の下面の外縁に沿って環状に設けられている。封止用接合部材１４２は、例えば、金錫または銀ロウによって設けられている。封止用接合部材１４２に金錫を用いた場合、例えば、その厚みは、１０〜４０μｍであり、成分比率は、金が７８〜８２％、錫が１８〜２２％のものが使用されている。封止用接合部材１４２に銀ロウを用いた場合、例えば、その厚みは、１０〜２０μｍであり、成分比率は、銀が７２〜８５％、銅が１５〜２８％のものが使用されている。
【００３３】
集積回路素子１５０は、例えば、複数の実装端子１５１を有した矩形形状のフリップチップ型集積回路素子が用いられている。集積回路素子１５０には、周囲の温度状態を検知するための温度センサー部、水晶振動素子１２０の温度特性を補償する温度補償データを格納するための記憶素子部、温度補償データに基づいて水晶振動素子１２０の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路部、その温度補償回路部に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路部が設けられている。集積回路素子１５０は、集積回路素子１５０の上面に複数の実装端子１５１が設けられており、集積回路素子１５０の発振回路部で生成された出力信号が実装端子１５１の一つから出力される。
【００３４】
記憶素子部は、ＰＲＯＭやＥＥＰＲＯＭにより構成されている。温度補償関数である三次関数のもととなるパラメータ、例えば、三次成分調整値α、一次成分調整値β、零次成分調整値γの各値の温度補償用制御データが実装端子１５１の一つから入力され保存される。なお、本実施形態では、第二平板部１７０の外部端子１７３の一つから温度補償用制御データが入力され、第二平板部１７０に設けられている第二導体部１７４、第二平板部１７０に設けられている第二中継端子１７２、第二平板部１７０と第一平板部１６０との間に設けられている中継部材１４６、第一平板部１６０に設けられている第一中継端子１６３、第一平板部１６０に設けられている第一導体部１６４、第一平板部１６０に設けられている基板パッド１６２、第一平板部１６０と基板部１１０ａとの間に設けられている導電部材１４４、基板部１１０ａの下面に設けられている接続端子１１２、および、基板部１１０ａの下面に設けられている配線部１１４を介して、実装端子１５１の一つから温度補償用制御データが入力されている。記憶素子部には、レジスタマップが記憶されている。レジスタマップとは、各アドレスデータに制御データを入力した場合、制御部がそのデータを読み取り、信号を出力し、どのような動作を行うかを示したものである。
【００３５】
温度補償回路部は、三次関数発生回路や五次関数発生回路等によって構成されている。例えば、三次関数発生回路の場合は、その記憶素子部に入力された温度補償用制御データを読出して、温度補償用制御データから各温度に対して三次関数で導き出された電圧を発生させる。なお、このとき外部の周囲の温度は、温度センサー部により得られる。温度補償回路部は、可変容量ダイオードのカソードと接続されており、温度補償回路部からの電圧が印加される。このように、可変容量ダイオードに温度補償回路部からの電圧を印加することによって、水晶振動素子１２０の周波数温度特性を補正することにより、周波数温度特性が平坦化される。
【００３６】
また、集積回路素子１５０は、実装端子１５１と基板部１１０ａの下面に設けられている集積回路素子パッド１１３とが、実装部材１４３によって接合されることで、基板部１１０ａの下面に実装されている。また、集積回路素子１５０は、例えば、略直方体形状となっている。
【００３７】
ここで、図面に合わせて、集積回路素子１５０が基板部１１０ａの下面に実装されているとき、基板部１１０ａの下面を向く集積回路素子１５０の面を集積回路素子１５０の上面とし、集積回路素子１５０の上面と反対側を向く集積回路素子１５０の面を集積回路素子１５０の下面とする。また、集積回路素子１５０の上面および集積回路素子１５０の下面を集積回路素子１５０の主面とする。
【００３８】
実装端子１５１は、基板部１１０ａの下面に設けられている集積回路素子パッド１１３と対応する位置に設けられており、実装部材１４３によって基板部１１０ａの下面に設けられている集積回路素子パッド１１３と電気的に接続された状態で接合されている。実装端子１５１は、例えば、六つ設けられており、集積回路素子１５０の上面を平面視して、長辺に沿って三つずつ並んで配置されている。実装端子１５１のうち四つは、実装部材１４３、集積回路素子パッド１１３および配線部１１４を介して接続端子１１２と電気的に接続されている。実装端子１５１のうち残りの二つは、実装部材１４３、集積回路素子パッド１１３および内部配線（図示せず）を介して素子パッド１１１と電気的に接続されている。
【００３９】
ここで、集積回路素子１５０の大きさについて説明する。集積回路素子１５０は、主面を平面視して、集積回路素子１５０の長辺の長さが、０．５〜１．２ｍｍとなっており、集積回路素子１５０の短辺の長さが、０．３〜１．０ｍｍとなっている。また、集積回路素子１５０の上下方向の長さは、０．１〜０．３ｍｍとなっている。
【００４０】
実装部材１４３は、例えば、銀ペーストまたは鉛フリー半田により構成されている。また、実装部材１４３には、塗布しやす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％となっている。
【００４１】
実装部材１４３を用いて、基板部１１０ａの下面に集積回路素子１５０を実装する方法について説明する。まず、実装部材１４３は、例えば、ディスペンサによって集積回路素子パッド１１３に塗布される。次に、集積回路素子１５０は、集積回路素子パッド１１３と実装端子１５１とで塗付された実装部材１４３を挟むように、実装部材１４３上に載置される。そして、その状態で加熱し実装部材１４３を溶融し、集積回路素子パッド１１３と実装端子１５１とを溶融接合する。このようにすることで、集積回路素子パッド１１３と実装端子１５１と実装部材１４３により溶融接合され、基板部１１０ａの下面に集積回路素子１５０が実装される。
【００４２】
第一平板部１６０は、図１、図２および図４に示したように、導電部材１４４により基板部１１０ａの下面に設けられており、基板部１１０ａの下面に集積回路素子１５０を収納する空間を形成するためのものである。第一平板部１６０は、平面視して、略矩形形状となっており、その中央部に第一貫通孔１６１が形成されている。また、第一平板部１６０は、第一平板部１６０の上面の四隅に基板パッド１６２が設けられており、第一平板部１６０の下面の四隅に第一中継端子１６３が設けられている。また、第一平板部１６０には、基板パッド１６２および第一中継端子１６３を電気的に接続させる第一導体部１６４が設けられている。
【００４３】
ここで、図面に合わせて、基板部１１０ａの下面に第一平板部１６０が設けられているとき、基板部１１０ａの下面を向く第一平板部１６０の面を第一平板部１６０の上面とし、第一平板部１６０の上面と反対側を向く第一平板部１６０の面を第一平板部１６０の下面とする。第一平板部１６０の上面および第一平板部１６０の下面を第一平板部１６０の主面とする。
【００４４】
第一貫通孔１６１は、第一平板部１６０の主面の中央部に形成されており、基板部１１０ａの下面に実装されている集積回路素子１５０を収納することができる大きさとなっている。このように、第一平板部１６０に第一貫通孔１６１を形成することで、第一平板部１６０に応力が加わり第一平板部１６０に歪みが生じ変形した場合、第一貫通孔１６１に開口部の縁部に向かう向きに内部応力を生じさせることができる。従って、第一平板部１６０に応力が加わった場合、応力の一部が第一貫通孔１６１の開口部の縁部に向かう内部応力となるため、第一平板部１６０と第二平板部１７０とを接合している中継部材１４５および第一平板部１６０と基板部１１０ａと接合している導電部材１４４に加わる応力を第一貫通孔１６１が形成されていない場合と比較して小さくすることができる。
【００４５】
第一貫通孔１６１は、第一平板部１６０の主面を平面視して、その開口部が、例えば、円形または楕円形状となっている。このようにすることで、第一平板部１６０に応力が加わり、第一貫通孔１６１の開口部の縁部に向かう向きに生じた内部応力を開口部で分散させることができ、開口部の縁部に応力が集中し、開口部の縁部から、第一平板部１６０が破損することを低減させることができる。
【００４６】
また、第一貫通孔１６１の開口部を、円形または楕円形状にすることで、基板部１１０ａの下面に集積回路素子１５０を第一貫通孔１６１内に収納する際に、第一貫通孔１６１の開口部の縁部と集積回路素子１５０とが接触することを低減させることができる。第一貫通孔１６１の開口部の縁部と集積回路素子１５０とが接触した場合、基板部１１０ａの下面が第一平板部１６０の上面に対し斜めとなり、複数あるうちの一つの基板パッド１６２と複数あるうちの一つの接続端子１１２との距離が、複数あるうち他の一つの基板パッド１６２と複数あるうちの他の一つの接続端子１１２との距離と比較して長くなってしまい、導電部材１４４を用いても、複数あるうちの一つの基板パッド１６２と複数あるうちの一つの接続端子１１２との接合が不完全となり、所望の周波数を得ることができず電気的特性が悪化する虞がある。従って、第一貫通孔１６１の開口部を、円形または楕円形状にすることで、基板部１１０ａの下面に集積回路素子１５０を第一貫通孔１６１内に収納する際に、第一貫通孔１６１の開口部の縁部と集積回路素子１５０とが接触することを低減させ、電気的特性が悪化することを低減させている。
【００４７】
また、第一貫通孔１６１の開口部の形状の別の一例として、第一貫通孔１６１の開口部の形状が、例えば、略矩形形状となっており、その四隅が円弧形状になっていてもよい。このようにすることで、第一貫通孔１６１の開口部の形状が円形または楕円形状となっている場合と同様の効果を得ることができる。また、第一貫通孔１６１の開口部を略矩形形状となっており、その四隅が円弧形状にすることで、集積回路素子１５０の大きさに合わせて形成することができるので、第一平板部１６０の主面の大きさをより小型化することが可能となる。
【００４８】
基板パッド１６２は、基板部１１０ａの下面に設けられている接続端子１１２と導電部材１４４により接合され、基板部１１０ａの下面に第一平板部１６０を設けるためのものである。基板パッド１６２は、基板部１１０ａの下面に設けられている接続端子１１２と対向する第一平板部１６０の上面に設けられており、例えば、第一平板部１６０の上面の四隅に一つずつ設けられている。
【００４９】
第一中継端子１６３は、第一平板部１６０の下面の四隅に一つずつ形成されており、第一導体部１６４により、基板パッド１１２と電気的に接続されている。第一中継端子１６３は、第二平板部１７０の上面に設けられている第二中継端子１７２と中継部材１４５により電気的に接続されている。
【００５０】
第一導体部１６４は、第一平板部１６０の上面に設けられている基板パッド１６２と第一平板部１６０の下面に設けられている第一中継端子１６３と電気的に接続させるためのものである。第一導体部１６４は、例えば、基板パッド１６２から第一中継端子１６３にかけて貫通しているスルーホールとなっている。なお、第一実施形態では、第一導体部１６４が基板パッド１６２から第一中継端子１６３にかけて貫通しているスルーホールが形成されている場合について説明しているが、基板パッド１６２と第一中継端子１６３とを電気的に接続させることができれば、例えば、第一平板部１６０の主面および側面に沿って設けられていてもよい。
【００５１】
第一平板部１６０は、ガラスエポキシ基板が用いられ、例えば、ＦＲ−４材が用いられている。第一平板部１６０の熱膨張係数は、例えば、１２〜１６ｐｐｍ／℃となっている。
【００５２】
ここで、第一平板部１６０の形成方法について説明する。第一平板部１６０は、ガラス繊維からなる基材にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させ、このエポキシ樹脂の前駆体を所定の温度で熱硬化させることによって形成される。このとき、ＦＲ−４材では、ガラス繊維からなる基材は、ガラス繊維が布状に編み込まれた状態となっている。また、導体パターンの所定部位、具体的には、基板パッド１６２、第一中継端子１６３および第一導体部１６４は、例えば、ガラスエポキシ樹脂からなる樹脂シート上に、所定の形状に加工した銅箔を転写し、銅箔が転写された樹脂シートを積層して接着材で接着することによって形成する。また、第一導体部１６４は、導体ペーストの印刷またはめっき法によって樹脂シートに形成した貫通孔の内面に被着形成するか、貫通孔を充填して形成する。このような第一導体部１６４は、例えば、金属箔または金属柱を樹脂形成によって一体化させたり、スパッタリング法、蒸着法を用いて被着させたりすることで形成される。
【００５３】
第一平板部１６０の大きさについて説明する。第一平板部１６０は、第一平板部１６０の上面を平面視して、例えば、第一平板部１６０の長辺の長さが、０．８〜５．０ｍｍとなっており、第一平板部１６０の短辺の長さが、０．６〜３．２ｍｍとなっている。また、第一平板部１６０の上下方向の厚みは、０．１５〜０．４ｍｍとなっている。
【００５４】
導電部材１４４は、基板部１１０ａの下面に設けられている接続端子１１２と第一平板部１６０の上面に設けられている基板パッド１６２と電気的に接続させつつ、基板部１１０ａの下面に第一平板部１６０を設けるためのものである。導電部材１４４は、例えば、銀ペーストまたは鉛フリー半田により構成されている。また、実装部材１４３には、塗布しやす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、鉛が９５〜９７．５％、銀が２〜４％、銅が０．５〜１．０％となっている。
【００５５】
導電部材１４４を用いて、基板部１１０ａの下面に設けられている接続端子１１２と第一平板部１６０の上面に設けられている基板パッド１６２とを電気的に接続しつつ接合する方法について説明する。まず、導電部材１４４は、例えば、ディスペンサによって基板パッド１６２に塗布される。次に、基板部１１０ａの下面に設けられている接続端子１１２と第一平板部１６０の上面に設けられている基板パッド１６２とで導電部材１４４を挟みつつ、第一貫通孔１６１内に集積回路素子１５０を収納するように、基板部１１０ａの上面に水晶振動素子が気密封止された状態で実装されつつ、基板部１１０ａの下面に集積回路素子１５０が実装されている基板部１１０ａを載置する。そして、その状態で加熱し、導電部材１４４を溶融し、接続端子１１２と基板パッド１６２とを溶融接合する。このようにすることで、接続端子１１２と基板パッド１６２とが溶融接合され、基板部１１０ａの下面に第一平板部１６０が設けられる。
【００５６】
第二平板部１７０は、図１、図２および図５に示したように、中継部材１４５および絶縁性樹脂１４６により、第一平板部１６０の下面に設けられている。第二平板部１７０は、平面視して、略矩形形状となっており、その中央部に第二貫通孔１７１が形成されている。また、第二平板部１７０は、第二平板部１７０の上面の四隅に第二中継端子１７２が設けられており、第二平板部１７０の下面の四隅に外部端子１７３が設けられている。また、第二平板部１７０には、第二中継端子１７２と外部端子１７３とを電気的に接続させる第二導体部１７４が設けられている。
【００５７】
ここで、図面に合わせて、第一平板部１６０の下面に第二平板部１７０が設けられているとき、第一平板部１６０の下面を向く第二平板部１７０の面を第二平板部１７０の上面とし、第二平板部１７０の上面と反対側を向く第二平板部１７０の面を第二平板部１７０の下面とする。また、第二平板部１７０の上面および第二平板部１７０の下面を第二平板部１７０の主面とする。
【００５８】
第二貫通孔１７１は、第二平板部１７０の主面の中央部に形成されており、第一平板部１６０の下面に第二平板部１７０が設けられているとき、第一貫通孔１６１と重なる位置に形成されている。このように、第二平板部１７０に第二貫通孔１７１を形成することで、第二平板部１７０に応力が加わり第二平板部１７０に歪みが生じ変形した場合、第二貫通孔１７１に開口部の縁部に向かう向きに内部応力を生じさせることができる。従って、第二平板部１７０に応力が加わった場合、応力の一部が第二貫通孔１７１の開口部の縁部に向かう内部応力となるため、第一平板部１６０と第二平板部１７０とを接合している中継部材１４５に加わる応力を第二貫通孔１７１が形成されていない場合と比較して小さくすることができる。
【００５９】
第二貫通孔１７１は、第一平板部１６０の主面を平面視して、その開口部が、例えば、円型または楕円形状となっている。このようにすることで、第二平板部１７０に応力が加わり、第二貫通孔１７１の開口部の縁部に向かく向きに生じた内部応力を開口部の縁部で分散させることができ、開口部の縁部に応力が集中し、開口部の縁部から、第二平板部１７０が破損することを低減させることができる。
【００６０】
また、第二貫通孔１７１の開口部の形状の別の一例として、第二貫通孔１７１の開口部の形状が、例えば、略矩形形状となっており、その四隅が円弧形状となっていてもよい。このようにすることで、第二貫通孔１７１の開口部の形状が円形または楕円形状となっている場合と同様の効果を奏することができる。また、このようにすることで、第二貫通孔１７１の開口部の形状が円形または楕円形状の場合と比較して、開口部の縁部の長さを大きくすることができるので、第二平板部１７０に応力が加わった際に、応力の一部が第二貫通孔１７１の開口部の縁部に向かう内部応力をより大きくすることができるので、第一平板部１６０と第二平板部１７０とを接合している中継部材１４５に加わる応力を第二貫通孔１７１が形成されていない場合と比較してより小さくすることができる。
【００６１】
第二貫通孔１７１は、第一平板部１６０の下面に第二平板部１７０が設けられたとき、第一貫通孔１６１と重なる位置に設けられており、第二貫通孔１７１の開口部の大きさが第一貫通孔１６１の開口部より小さくなっている。このとき、第二貫通孔１７１の開口部の大きさは、第一貫通孔１６１の開口部の大きさより小さく、さらには、第一貫通孔１６１内に収納される集積回路素子１５０の下面の大きさよりも小さくなっている。このようにすることで、集積回路素子１５０を覆うようにアンダーフィル材１８０を設けたとき、アンダーフィル材１８０が第二平板部１７０の上面にも接触するようにすることができる。このため、アンダーフィル材１８０が硬化する際に生じる収縮応力が、基板部１１０ａ、第一平板部１６０および第二平板部１７０に加わることとなり、第一平板部１６０および基板部１１０ａに加わる応力を低減させることが可能となる。この結果、基板部１１０ａの下面の接続端子１１２と第一平板部１６０の基板パッド１６２とを電気的に接続しつつ接合している導電部材１４４に加わる応力を低減させることができ、導電部材１４４の亀裂、または、導電部材１４４の剥がれ等の接続端子１１２と基板パッド１６２との導通不良による電気的特性の悪化を低減させることが可能となる。
【００６２】
第二中継端子１７２は、第一平板部１６０の下面に設けられている第一中継端子１６３と中継部材１４５により電気的に接着され、絶縁性樹脂１４６とともに第一平板部１６０の下面に第二平板部１７０を設けるためのものである。第二中継端子１７２は、第一平板部１６０の下面に設けられている第一中継端子１６３と対向する第二平板部１７０の上面に設けられており、例えば、第二平板部１７０の上面の四隅に一つずつ設けられている。
【００６３】
外部端子１７３は、第一実施形態に係る水晶デバイスを電子機器に内蔵するとき、電子機器のマザーボードの所定の実装パッド（図示せず）に接合されるためのものである。外部端子１７３は、第二導体部１７４、第二中継端子１７２、中継部材１４５、第一中継端子１６３、第一導体部１６４、基板パッド１６２、導電部材１４４、接続端子１１２、配線部１１４、集積回路素子パッド１１３および実装部材１４３により、集積回路素子１５０の所定の四つの実装端子１５１と電気的に接続されている。
【００６４】
第二導体部１７４は、第二平板部１７０の上面に設けられている第二中継端子１７２と第二平板部１７０の下面に設けられている外部端子１７３とを電気的に接続させているものである。第二導体部１７４は、例えば、第二中継端子１７２から外部端子１７３にかけて貫通しているスルーホールとなっている。なお、第一実施形態では、第二導体部１７４が第二中継端子１７２から外部端子１７３にかけて貫通しているスルーホールとなっている場合について説明しているが、第二中継端子１７２と外部端子１７３とを電気的に接続させることができれば、例えば、第二平板部１７０の主面および側面に沿って設けられていてもよい。
【００６５】
中継部材１４５は、第一平板部１６０の下面に設けられている第一中継端子１６３と第二平板部１６０の上面に設けられている第二中継端子１７２とを電気的に接着させ、絶縁性樹脂１４６とともに第一平板部１６０の下面に第二平板部１７０を設けるためのものである。中継部材１４５は、第一中継端子１６３と第二中継端子１７２との間に設けられており、第一中継端子１６３と第二中継端子１７２とを電気的に接着している。中継部材１４５は、シリコーン系の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、シリコーン系の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、ニッケルまたはニッケル鉄のいずれか、或いはこれらを組み合わせたものを含むものが用いられる。また、バインダーとしては、例えば、シリコーン系の樹脂、エポキシ系の樹脂、ポリイミド系の樹脂またはビスマレイミド系の樹脂が用いられる。
【００６６】
中継部材１４５を用いて、第一中継端子１６３と第二中継端子１７２とを電気的に接着する方法について説明する。まず、中継部材１４５が、例えば、ディスペンサによって、第一中継端子１６３または第二中継端子１７２の上に塗布される。その後、第一中継端子１６３と第二中継端子１７２とで中継部材１４５を挟むように第一平板部１６０または第二平板部１７０が載置され、その状態で加熱硬化される。これにより、第一中継端子１６３と第二中継端子１７２とが電気的に接着される。なお、中継部材１４５と同時に絶縁性樹脂１４６を同時に加熱硬化してもよい。これにより、第一中継端子１６３と第二中継端子１７２とが電気的に接着される。
【００６７】
絶縁性樹脂１４６は、中継部材１４５とともに第一平板部１６０の下面と第二平板部１７０の上面とを接着し、第一平板部１６０の下面に第二平板部１７０を設けるためのものである。絶縁性樹脂１４６は、第一中継端子１６３が設けられていない第一平板部１６０の下面と、第二中継端子１７２が設けられていない第二平板部１７０の上面との間に設けられおり、第一平板部１６０の下面と第二平板部１７０の上面とを接着している。このように絶縁性樹脂１４６を第一平板部１６０の下面と第二平板部１７０の上面との間に設けることで、第二平板部１６０が変形し応力が加わった場合であっても、絶縁性樹脂１４６で応力が分散され、第一平板部１６０に加わる応力を低減させることが可能となる。この結果、第一平板部１６０の基板パッド１６２と基板部１１０ａの接続端子１１２とを接合している導電部材１４４に加わる応力を低減させることができ、導電部材１４４の破損や剥がれを低減させることが可能となる。さらに、第一平板部１６０の下面と第二平板部１７０の上面の間に絶縁性樹脂１４６を設けることで、第一実施形態に係る水晶デバイスの剛性を高めることができ、第一平板部１６０および基板部１１０ａが変形する量を低減させることができる。この結果、第一平板部１６０の基板パッド１６２と基板部１１０ａの接続端子１１２とを接合している導電部材１４４に加わる応力を低減させることができ、導電部材１４４の破損や剥がれを低減させることが可能となる。
【００６８】
絶縁性樹脂１４６は、例えば、シリコーン系の樹脂、エポキシ系の樹脂、ポリイミド系の樹脂またはビスマレイミド系の樹脂が用いられる。絶縁性樹脂１４６を用いて、第一平板部１６０の下面と第二平板部１７０の下面とを接着する方法について説明する。まず、絶縁性樹脂１４６が、例えば、ディスペンサによって、第一中継端子１６３が設けられていない第一平板部１６０の下面、または、第二中継端子１７２が設けられていない第二平板部１７０の上面に塗布される。その後、第一平板部１６０の下面と第二平板部１７０の上面とで絶縁性樹脂１４６を挟むように、第一平板部１６０または第二平板部１７０が載置され、その状態で加熱硬化される。これにより、第一平板部１６０の下面と第二平板部１７０の上面とが接着される。なお、中継部材１４５と同時に絶縁性樹脂１４６を同時に加熱硬化してもよい。
【００６９】
第二平板部１６０は、ガラスエポキシ基板が用いられ、例えば、ＣＥＭ−３材が用いられている。第二平板部１６０の熱膨張係数は、例えば、２３〜２８ｐｐｍ／℃となっている。
【００７０】
ここで、第二平板部１７０の形成方法について説明する。第二平板部１７０は、ガラス繊維からなる基材にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させ、このエポキシ樹脂の前駆体を所定の温度で熱硬化させることによって形成される。このとき、ＣＥＭ−３材では、ガラス繊維からなる基材は、ガラス繊維が切り揃えられ並べられた状態となっている。また、導体パターンの所定部位、具体的には、第二中継端子１７２、外部端子１７３および第二導体部１７４は、例えば、ガラスエポキシ樹脂からなる樹脂シート上に、所定の形状に加工した銅箔を転写し、銅箔が転写された樹脂シートを積層して接着材で接着することによって形成する。また、第二導体部１７４は、導体ペーストの印刷またはめっき法によって樹脂シートに形成した貫通孔の内面に被着形成するか、貫通孔を充填して形成する。このような第二導体部１７４は、例えば、金属箔または金属柱を樹脂形成によって一体化させたり、スパッタリング法、蒸着法を用いて被着させたりすることで形成される。
【００７１】
第二平板部１７０の大きさについて説明する。第二平板部１７０は、第二平板部１７０の上面を平面視して、例えば、第二平板部１７０の長辺の長さが、０．８〜５．０ｍｍとなっており、第二平板部１７０の短辺の長さが、０．６〜３．２ｍｍとなっている。また、第二平板部１７０の上下方向の厚みは、０．１５〜０．４ｍｍとなっている。
【００７２】
アンダーフィル材１８０は、基板部１１０ａの下面に実装された状態で第一貫通孔１６１内に収納されている集積回路素子１５０を覆うように設けられている。このようにアンダーフィル材１８０を設けることで、集積回路素子１５０と基板部１１０との接着強度を高めることができるので、基板部１１０ａが変形し、集積回路素子パッド１１３と実装端子１５１とを接合している実装部材１４２に応力が加わった場合であっても、実装部材１４２の亀裂、または、実装部材１４２の剥がれ等の集積回路素子パッド１１３と実装端子１５１との導通不良による電気的特性の悪化を低減させることが可能となる。
【００７３】
また、アンダーフィル材１８０は、基板部１１０ａの下面に設けられており露出している配線部１１４を覆っている。このようにすることで、露出している配線部１１４がアンダーフィル材１８０により覆われることとなり、露出している配線部１１４に異物が付着することを低減させることが可能なる。このため、配線部１１４に異物が付着し、実装端子１５１と電気的に接続されている外部端子１７３に出力される信号が不安定となることを低減させることができる。
【００７４】
また、アンダーフィル材１８０は、第一平板部１６０の第一貫通孔１６１の内壁面に接触するように設けられている。このようにすることで、第一平板部１６０の剛性を高めることが可能となり、第一平板部１６０に応力が加わった場合に変形する量を低減させることができる。この結果、第一平板部１６０の基板パッド１６２と基板部１１０ａの接続端子１１２とを電気的に接合している導電部材１４４に加わる応力を低減させることができる。
【００７５】
また、アンダーフィル材１８０は、第二平板部１７０に形成されている第二貫通孔１７１の大きさが第一平板部１６０に形成されている第一貫通孔１６１の大きさよりも小さくなっているとき、第二平板部１７０の上面にも接触するように設けられている。このようにすることで、第一貫通孔１６１内に異物が侵入することを低減することができると同時に、アンダーフィル材１８０が硬化する際に生じる収縮応力が基板部１１０ａ、第一平板部１６０および第二平板部１７０に加わることとなるため、第一平板部１６０および基板部１１０ａに加わる応力を低減させることが可能となる。この結果、基板部１１０ａの下面の接続端子１１２と第一平板部１６０の基板パッド１６２とを電気的に接続しつつ接合している導電部材１４４に加わる応力を低減させることができ、導電部材１４４の亀裂、または、導電部材１４４の剥がれ等の接続端子１１２と基板パッド１６２との導通不良による電気的特性の悪化を低減させることが可能となる。
【００７６】
アンダーフィル材１８０は、エポキシ樹脂やエポキシ樹脂を主成分とするコンポジットレジン等の樹脂材料からなる。次に、アンダーフィル材１８０の集積回路素子１５０を覆うように形成する方法について説明する。アンダーフィル材１８０となる樹脂が充填されているディスペンサの先端部を、第二平板部１７０に形成されている第二貫通孔１７１から第一平板部１６０に形成されている第一貫通孔１６１内であって、基板部１１０ａの下面と第二平板部１７０の上面と第一貫通孔１６１の内壁と集積回路素子１５０とで形成される空間内に挿入し、アンダーフィル材１８０となる樹脂を注入し、アンダーフィル材１８０となる樹脂を設ける。次に、その状態で、加熱硬化する。このようにすることで、アンダーフィル材１８０を所定の位置に形成することができる。
【００７７】
第一実施形態に係る水晶デバイスは、上面に素子パッド１１１が設けられ、下面に接続端子１１２が設けられている基板部１１０ａと、基板部１１０ａの上面の外周縁に沿って設けられている枠体１１０ｂと、素子パッド１１１に実装されている水晶振動素子１２０と、枠体１１０ｂの上面に接合されている蓋体１３０と、基板部１１０ａの下面に実装されている集積回路素子１５０と、上面に接続端子１１２と導電部材１４４により接合されている基板パッド１６２が設けられており、集積回路素子１５０を収納する第一貫通孔１６１が形成されている第一平板部１６０と、下面に接続端子１１２と電気的に接続されている外部端子１７３が設けられ、平面視して、第一貫通孔１６１と重なるように第二貫通孔１７１が形成されており、第一平板部１６０の下面に設けられている第二平板部１７０と、から構成されている。
【００７８】
従って、第一実施形態に係る水晶デバイスは、基板部１１０ａの下面には、第一平板部１６０が設けられており、第一平板部１６０の下面には、電子機器等に実装基板上に実装する場合の外部端子１７３が設けられている第二平板部１７０が設けられている状態になっているといえる。このため、第一実施形態に係る水晶デバイスでは、電子機器等の実装基板上に半田により接合する際に外部端子１７３に熱が加わり、第二平板部１７０が熱膨張することでまず、第二平板部１７０が変形するので、第一平板部１６０に加わる応力を低減させることができ、第一平板部１６０が変形する量を低減させることが可能となる。この結果、第一平板部１６０の基板パッド１６１と基板部１１０ａの接続パッド１１２とを接合している導電部材１４４に加わる応力を低減させることができ、導電部材１４４に亀裂が生じることや導電部材１４４の剥がれが原因で生じる電気的特性の悪化を低減させることができる。
【００７９】
また、第一平板部１６０には第一貫通孔１６１が形成されており、第二平板部１７０には第二貫通孔１７１が形成されている。このように第一平板部１６０に第一貫通孔１６１を形成することで、第一平板部１６０に応力が加わり第一平板部１６０に歪みが生じ変形した場合、応力の一部が第一貫通孔１６１の開口部の縁部に向かう内部応力となるため、第一平板部１６０と第二平板部１７０とを接合している中継部材１４５および第一平板部１６０と基板部１１０ａとを接合している導電部材１４４に加わる応力を第一貫通孔１６１が形成されていない場合と比較して小さくすることができる。同様に、第二平板部１７０に第二貫通孔１７１を形成することで、第二平板部１７０に応力が加わり第二平板部１７０に歪みが生じ変形した場合、応力の一部が第二貫通孔１７１の開口部の縁部に向かう内部応力となるため、第一平板部１６０と第二平板部１７０とを接合している中継部材１４５に加わる応力を第二貫通孔１６１が形成されていない場合と比較して小さくすることができる。従って、第二貫通孔１６１および第二貫通孔１７１を形成することで、導電部材１４４および中継部材１４５に加わる応力を小さくすることができ、導電部材１４４または中継部材１４５の剥がれが生じる電気的特性の悪化を低減させることができる。
【００８０】
さらに、第一実施形態に係る水晶デバイスの下面を平面視したとき、集積回路素子１５０が収納される第一貫通孔１６１と、第二貫通孔１７１の開口部とは重なった状態となっている。このようにすることで、第一実施形態に係る水晶デバイスを用いた場合に、基板部１１０ａの下面に実装されている集積回路素子１５０が駆動し集積回路素子１５０が発生した熱が第二貫通孔１７１側へ逃がすことが可能となる。従って、第一貫通孔１６１の開口部と第二貫通孔１７１の開口部とを重なるようにすることで、集積回路素子１５０が駆動することで生じる熱が集積回路素子１５０の収納されている空間外へ逃がすことができ、集積回路素子１５０が収納されている空間内が暖められ、基板部１１０ａが変形する量を低減させることが可能となる。この結果、第一平板部１６０と基板部１１０ａとを接合している導電部材１４４に加わる応力を小さくすることができ、導電部材１４４の剥がれが生じる電気的特性の悪化を低減させることができる。
【００８１】
また、第一実施形態に係る水晶デバイスは、集積回路素子１５０を覆うように設けられているアンダーフィル材１８０を備えている。従って、第一実施形態に係る水晶デバイスでは、基板部１１０ａの下面に実装された状態で第一貫通孔１６１内に収納されている集積回路素子１５０を覆うように設けられている。このようにアンダーフィル材１８０を設けているので、集積回路素子１５０と基板部１１０との接着強度を高めることができるので、基板部１１０ａが変形し、集積回路素子パッド１１３と実装端子１５１とを接合している実装部材１４２に応力が加わった場合であっても、実装部材１４２の亀裂、または、実装部材１４２の剥がれ等の集積回路素子パッド１１３と実装端子１５１との導通不良による電気的特性の悪化を低減させることが可能となる。更には、アンダーフィル材１８０を設けることにより、アンダーフィル材１８０が第一貫通孔１６１内に設けられた状態となるため、第一貫通孔１６１が形成されているだけの場合の第一平板部１６１と比較して、より第一平板部１６０の剛性を高めることができ、第一平板部１６０が変形する量をより低減させることが可能となる。この結果、第一平板部１６０が変形することで導電部材１４４に加わる応力を低減させることができ、電気的特性が悪化することを低減させることが可能となる。
【００８２】
また、第一実施形態に係る水晶デバイスは、基板部１１０ａの熱膨張係数が第一平板部１６０の熱膨張係数より小さく、第一平板部１６０の熱膨張係数が第二平板部１７０の熱膨張係数より小さくなっている。さらには、第二平板部１７０の熱膨張係数が電子機器等の実装基板の熱膨張係数より小さくなっている。具体的には、第一実施形態に係る水晶デバイスでは、基板部１１０ａの熱膨張係数が４．５〜７．５ｐｐｍ／℃となっており、第一平板部１６０の熱膨張係数が１２〜１６ｐｐｍ／℃となっており、第二平板部１６０の熱膨張係数が２３〜２８ｐｐｍ／℃となっている。一般的に、電子機器等の実装基板には多層プリント基板が用いられることが多く、この多層プリント基板の熱膨張係数は、４０〜６０ｐｐｍ／℃となっている。
【００８３】
従って、第一実施形態に係る水晶デバイスでは、電子機器等の実装基板上に実装する場合、電子機器等の実装基板、第二平板部１７０、第一平板部１６０、基板部１１０aの順で重ねられており、熱膨張係数は、電子機器等の実装基板、第二平板部１７０、第一平板部１６０、基板部１１０ａの順で小さくなっている。このため、第一実施形態に係る水晶デバイスでは、電子機器等の実装基板上に半田により接合する際に、外部端子１７３に熱が加わり、熱により変化量を、第二平板部１７０、第一平板部１６０、基板部１１０ａの順で小さくしていくことなる。この結果、第二平板部１７０が設けられていない従来の水晶デバイスと比較して、熱による変化量の差が小さくなるので、第一平板部１６０の基板パッド１６１と基板部１１０ａの接続パッド１１２とを接合している導電部材１４４に加わる応力を低減させることができ、導電部材１４４に亀裂が生じることや導電部材１４４の剥がれが原因で生じる電気的特性の悪化を低減させることができる。
【００８４】
また、電子機器等の実装基板上に実装する場合、電子機器等の実装基板、第二平板部１７０、第一平板部１６０、基板部１１０aの順で重ねられており、熱膨張係数は、電子機器等の実装基板、第二平板部１７０、第一平板部１６０、基板部１１０ａの順で小さくすることで、第一実施形態に係る水晶デバイスの外部から熱が加えられたとき、それぞれの熱膨張係数の差による変化量の差を段階的にすることができるので、第一平板部１６０の基板パッド１６１と基板部１１０ａの接続パッド１１２とを接合している導電部材１４４に加わる応力を低減させることができ、導電部材１４４に亀裂が生じることや導電部材１４４の剥がれが原因で生じる電気的特性の悪化を低減させることができる。
【００８５】
また、第一実施形態に係る水晶デバイスは、平面視して、第一貫通孔１６１の開口部および第二貫通孔１７１の開口部が円形または楕円形状となっている。従って、第一実施形態に係る水晶デバイスでは、電子機器等の実装基板上に半田により接合する際に外部端子１７３に熱が加わり、第二平板部１７０に応力が加わった場合であっても、第二貫通孔１７１の開口部の縁部に向かう向きに生じた内部応力を曲線状の開口部で分散させることができ、開口部の縁部に応力が集中し、開口部の縁部から第二平板部１７０が破損することを低減させることができる。また、第二平板部１７０が変形することで第一平板部１６０に応力が加わった場合であっても、第一貫通孔１６１の開口部の縁部に向かう向きに生じた内部応力を開口部で分散させることができ、開口部の縁部に応力が集中し、開口部の縁部から、第一平板部１６０が破損することを低減させることができる。
【００８６】
また、第一貫通孔１６１の開口部を、円形または楕円形状にすることで、基板部１１０ａの下面に集積回路素子１５０を第一貫通孔１６１内に収納する際に、第一貫通孔１６１の開口部の縁部と集積回路素子１５０とが接触することを低減させることができる。第一貫通孔１６１の開口部の縁部と集積回路素子１５０とが接触した場合、基板部１１０ａの下面が第一平板部１６０の上面に対し斜めとなり、複数あるうちの一つの基板パッド１６２と複数あるうちの一つの接続端子１１２との距離が、複数あるうち他の一つの基板パッド１６２と複数あるうちの他の一つの接続端子１１２との距離と比較して長くなってしまい、導電部材１４４を用いても、複数あるうちの一つの基板パッド１６２と複数あるうちの一つの接続端子１１２との接合が不完全となり、所望の周波数を得ることができず電気的特性が悪化する虞がある。従って、第一貫通孔１６１の開口部を、円形または楕円形状にすることで、基板部１１０ａの下面に集積回路素子１５０を第一貫通孔１６１内に収納する際に、第一貫通孔１６１の開口部の縁部と集積回路素子１５０とが接触することを低減させ、電気的特性が悪化することを低減させている。
【００８７】
また、第一実施形態に記載の水晶デバイスであって、平面視して、第一貫通孔１６１および第二貫通孔１７１の開口部が矩形形状となっており、その四隅が円弧形状となっている。このようにすることで、第一貫通孔１６２の開口部の形状が円形または楕円形状となっている場合と同様の効果を得ることができる。また、第一貫通孔１６１の開口部を略矩形形状となっており、その四隅が円弧形状にすることで、集積回路素子１５０の大きさに合わせて形成することができるので、第一平板部１６０の主面の大きさをより小型化することが可能となる。
【００８８】
また、第一実施形態に係る水晶デバイスは、平面視して、第一貫通孔１６１と第二貫通孔１７１とが重なった位置に設けられており、第二貫通孔１７１の開口部が第一貫通孔１６１の開口部より小さくなっている。このように、第一実施形態に係る水晶デバイスの下面を平面視したとき、第一貫通孔１６１の開口部と第二貫通孔１７１とを重なる位置に形成することで、基板部１１０ａの下面に実装されている集積回路素子１５０を覆うようにアンダーフィル材１８０を設ける際に、第二貫通孔１７１を利用しアンダーフィル材１８０となる樹脂が充填されているディスペンサの先端部を、基板部１１０ａの下面、第二平板部１７０の上面、第一貫通孔１６１の内壁面に囲まれている空間内に挿入することを容易にすることができる。従って、容易にアンダーフィル材１８０を所定の位置に設けることができるため、生産性を向上することができる。更には、第二貫通孔１７１を利用し、ディスペンサの先端部を所定の空間内に挿入しているので、ディスペンサの先端部が外部端子１７３を含む第一実施形態に係る水晶デバイスの外周部に付着することを低減することができる。この結果、アンダーフィル材１８０が所定の位置以外に付着することによりアンダーフィル材１８０が硬化する際に加わる応力が増え、第二平板部１７０、第一平板部１６０および基板部１１０ａが変形する量を低減させることができ、電気的特性が悪化することを低減させることができる。
【００８９】
また、第一貫通孔１６１と第二貫通孔１７１とが重なった位置に設け、第二貫通孔１７１の開口部が第一貫通孔１６１の開口部より小さくすることで、集積回路素子１５０を覆うようにアンダーフィル材１８０を設けたとき、アンダーフィル材１８０が第二平板部１７０の上面にも接触するようにすることができる。このため、アンダーフィル材１８０が硬化する際に生じる収縮応力が、基板部１１０ａ、第一平板部１６０および第二平板部１７０に加わることとなり、第一平板部１６０および基板部１１０ａに加わる応力を低減させることが可能となる。この結果、基板部１１０ａの下面の接続端子１１２と第一平板部１６０の基板パッド１６２とを電気的に接続しつつ接合している導電部材１４４に加わる応力を低減させることができ、導電部材１４４の亀裂、または、導電部材１４４の剥がれ等の接続端子１１２と基板パッド１６２との導通不良による電気的特性の悪化を低減させることが可能となる。
【００９０】
また、第一実施形態に係る水晶デバイスは、第一平板部１６０と第二平板部１７０との間に設けられ、第一平板部１６０と第二平板部１７０とを接着している絶縁性樹脂１４６を備えている。このように絶縁性樹脂１４６を第一平板部１６０の下面と第二平板部１７０の上面との間に設けることで、第二平板部１７０が変形し応力が加わった場合であっても、絶縁性樹脂１４６で応力が分散され、第一平板部１６０に加わる応力を低減させることが可能となる。この結果、第一平板部１６０の基板パッド１６２と基板部１１０ａの接続端子１１２とを接合している導電部材１４４に加わる応力を低減させることができ、導電部材１４４の破損や剥がれを低減させることが可能となる。さらに、第一平板部１６０の下面と第二平板部１７０の上面の間に絶縁性樹脂１４６を設けることで、第一実施形態に係る水晶デバイスの剛性を高めることができ、第一平板部１６０および基板部１１０ａが変形する量を低減させることができる。この結果、第一平板部１６０の基板パッド１６２と基板部１１０ａの接続端子１１２とを接合している導電部材１４４に加わる応力を低減させることができ、導電部材１４４の破損や剥がれを低減させることが可能となる。
【００９１】
（第二実施形態）
第二実施形態に係る水晶デバイスは、図６および図７に示したように、基板部１１０ａの主面の大きさが第一平板部１６０の主面の大きさより小さく、第一平板部２６０の主面の大きさが第二平板部２７０の主面の大きさより小さくなっている点で、第一実施形態と異なる。
【００９２】
第一平板部２６０には、基板部１１０ａの下面に実装されている集積回路素子１５０を収納することができる第一貫通孔１６１が形成されている。また、第一平板部２６０の上面には、基板部１１０ａの下面に設けられている接続端子１１２と対向する位置に、基板パッド２６２が設けられている。また、第一平板部２６０の下面には、第一導体部２６４を介して基板パッド２６２と電気的に接続されている第一中継端子２６３が設けられている。
【００９３】
第二平板部２７０は、第二貫通孔２７１が形成されている。また、第二平板部２７０の上面には、第一平板部２６０の下面に設けられている第一中継端子２６３と対向する位置に、第二中継端子２７２が設けられている。また、第二平板部２７０の下面には、第二導体部２７４を介して第一中継端子２７２と電気的に接続されている外部端子２７３が設けられている。
【００９４】
ここで、基板部１１０ａおよび枠体１１０ｂからなるパッケージ１１０の大きさについて説明する。パッケージ１１０は、基板部１１０ａの上面を平面視して、例えば、基板部１１０ａの長辺が、０．８〜５．０ｍｍとなっており、基板部１１０ａの短辺が、０．６〜３．２ｍｍとなっている。パッケージ１１０の上下方向の厚み、具体的には、基板部１１０ａの下面から枠部１１０ｂの上面までの上下方向の厚みは、例えば、０．２〜１．５ｍｍとなっている。
【００９５】
第一平板部２６０は、第一平板部２６０の上面を平面視して、例えば、第一平板部２６０の長辺の長さが、０．８１〜５．５ｍｍとなっており、第一平板部１６０の短辺の長さが、０．６１〜３．２５ｍｍとなっている。また、第一平板部１６０の上下方向の厚みは、０．１５〜０．４ｍｍとなっている。
【００９６】
第二平板部２７０は、例えば、第二平板部２７０の上面を平面視して、例えば、第二平板部２７０の長辺の長さが、０．８２〜６．０ｍｍとなっており、第二平板部１７０の短辺の長さが、０．６２〜３．３ｍｍとなっている。また、第二平板部１７０の上下方向の厚みは、０．１５〜０．４ｍｍとなっている。
【００９７】
第二実施形態に係る水晶デバイスは、平面視して、基板部１１０ａの主面の大きさが、第一平板部２６０の主面の大きさより小さく、第一平板部２６０の主面の大きさが、第二平板部２７０の主面の大きさより小さくなっている。従って、第二実施形態に係る水晶デバイスでは、第二平板部２７０の上に第一平板部２６０が位置しており、第一平板部２６０の上に基板部１１０ａが位置しているので、第二平板部２７０の下面側から応力が加わり第二平板部２７０が変形した場合であっても、同じ大きさの場合と比較して、第一平板部２６０および基板部１１０ａが変形する量をより小さくすることが可能となる。この結果、第一平板部２６０の基板パッド２６１と基板部１１０ａの接続パッド１１２とを接合している導電部材２４４に加わる応力をより低減させることができ、導電部材２４４の破損や剥がれを低減させることが可能となる。
【符号の説明】
【００９８】
１１０・・・パッケージ
１１０ａ・・・基板部
１１０ｂ・・・枠体
１１１・・・素子パッド
１１２・・・接続端子
１１３・・・集積回路素子パッド
１１４・・・配線部
１２０・・・水晶振動素子
１２１・・・水晶片
１２２・・・金属パターン
１２３・・・励振電極部
１２４・・・引出部
１３０・・・蓋体
１５０・・・集積回路素子
１５１・・・実装端子
１６０，２７０・・・第一平板部
１６１、２６１・・・第一貫通孔
１６２，２６２・・・基板パッド
１６３、２６３・・・第一中継端子
１６４、２６４・・・第一導体部
１７０、２７０・・・第二平板部
１７１、２７１・・・第二貫通孔
１７２，２７２・・・第二中継端子
１７３、２７３・・・外部端子
１７４、２７４・・・第二導体部
１８０・・・アンダーフィル材
１４１・・・導電性接着剤
１４２・・・封止用接合部材
１４３・・・実装部材
１４４・・・導電部材
１４５・・・中継部材
１４６・・・絶縁性樹脂
【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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