(57)【要約】【課題】小型化された水晶デバイスであっても、素子搭載部材と水晶素子との接着強度を高め、水晶デバイスが外部から応力を受けた場合であっても、出力信号が変化することを低減させることを目的とする。【解決手段】平板状の振動部１２１ａおよび平板状の保持部１２１ｂを備え、振動部１２１ａと保持部１２１ｂとの境界部分に貫通孔１２２が形成された水晶片１２１と、励振電極部１２３ａ、引出部１２３ｂおよび配線部１２３ｃからなる金属パターン１２３とを有する水晶素子と、上面に搭載パッド１１１が設けられた基板部１１０ａを備え、基板部１１０ａの上面側に水晶素子１２０を実装している素子搭載部材１１０と、素子搭載部材１１０の上面に接合された蓋体１３０と、搭載パッド１１１と引出部１２３ｂとの間および貫通孔１２２内に設けられた導電性接着材１４０と、からなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の振動部および平板状の保持部を備え、前記振動部と前記保持部との境界部分に貫通孔が形成されている水晶片と、前記振動部に設けられている励振電極部、前記保持部に設けられている引出部、および、前記励振電極部と前記引出部とを電気的に接続している配線部からなる金属パターンとを有する水晶素子と、
上面に搭載パッドが設けられている基板部を備え、前記基板部の上面側に前記水晶素子を実装している素子搭載部材と、
前記素子搭載部材の上面に接合された蓋体と、
前記搭載パッドと前記引出部との間、および、前記貫通孔内に設けられている導電性接着材と、
からな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、
前記保持部の上下方向の厚みが前記振動部の上下方向の厚みより厚くなっており、
前記水晶片は、前記振動部と前記保持部との間に、上下方向の厚みが前記振動部から前記保持部にかけて徐々に厚くなっている傾斜部も備えており、
前記貫通孔が前記傾斜部に形成されている
ことを特徴とする水晶デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の水晶デバイスであって、
前記水晶素子の下面を平面視したとき、
前記引出部が、前記保持部から前記傾斜部を跨って前記振動部まで設けられている
ことを特徴とする水晶デバイス。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の水晶デバイスであって、
平面透視して、前記搭載パッドと前記傾斜部とが重なっている
ことを特徴とする水晶デバイス。
【請求項５】
請求項２乃至請求項４に記載の水晶デバイスであって、
前記金属パターンの一部が前記貫通孔の内壁面に設けられている
ことを特徴とする水晶デバイス。
【請求項６】
請求項２乃至請求項５に記載の水晶デバイスであって、
前記振動部の上面および前記保持部の上面が同一平面上に位置し、
断面視して、前記貫通孔内に設けられている前記導電性接着材の長さが、前記保持部の下面から前記振動部の下面までの長さと同じとなっている
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、移動通信機器等に用いられる水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶デバイスには、一般的に、主振動である厚みすべり振動である水晶素子が用いられる。特に、４０ＭＨｚより高いような高い周波数帯では、例えば、略矩形形状の振動部と、振動部の周辺部に沿って設けられ振動部より上下方向の厚みが厚い保持部と、振動部と保持部との間に設けられ振動部から柱部にかけて徐々に厚みが厚くなっている傾斜部と、
からなる水晶片を備えた水晶素子が用いられる。このような水晶素子では、水晶片に励振電極部、引出部および配線部からなる金属パターンが設けられている。励振電極部は、振動部の両主面に設けられており、引出部は、保持部の下面に一対で設けられており、配線部は、励振電極部と引出部とを電気的に接続するように設けられている。
【０００３】
このような水晶素子を用いた水晶デバイスでは、導電性接着材により、柱部の下面に設けられている引出部と、素子搭載部材に設けられている搭載パッドとのみが導電性接着材により電気的に接着させることで、素子搭載部材に水晶素子を実装している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４４５７８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では、水晶デバイスが小型化した場合、素子搭載部材に実装される水晶素子も小型化されることとなり、保持部の下面に設けられた引出部の大きさも小さくなる。このため、水晶素子と搭載パッドとを電気的に接着している導電性接着材が、水晶素子と接着している面積が小さくなってしまう。この結果、
導電性接着材による水晶素子と搭載パッドとの接着強度が弱くなってしまい、水晶デバイスが外部から力を受けた場合、例えば、水晶デバイスが落下した場合、水晶素子が素子搭載部材から外れてしまい出力信号が出力されない虞がある。また、水晶素子が素子搭載部材から外れることがなくとも、引出部と搭載パッドとの電気的接続が不安定となり出力信号が不安定となってしまう虞がある。
【０００６】
本発明では、小型化された水晶デバイスであっても、素子搭載部材と水晶素子との接着強度を高め、水晶デバイスが外部から応力を受けた場合であっても、出力信号が変化することを低減させ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、平板状の振動部および平板状の保持部を備え、振動部と保持部との境界部分に貫通孔が形成されている水晶片と、振動部に設けられている励振電極部、
保持部に設けられている引出部、および、励振電極部と引出部とを電気的に接続している配線部からなる金属パターンとを有する水晶素子と、上面に搭載パッドが設けられている基板部を備え、
基板部の上面側に水晶素子を実装している素子搭載部材と、素子搭載部材の上面に接合された蓋体と、搭載パッドと引出部との間、および、貫通孔内に設けられている導電性接着材と、からなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る水晶デバイスは、平板状の振動部および平板状の保持部を備え、振動部と保持部との境界部分に貫通孔が形成されている水晶片と、振動部に設けられている励振電極部、保持部に設けられている引出部、および、励振電極部と引出部とを電気的に接続している配線部からなる金属パターンとを有する水晶素子と、上面に搭載パッドが設けられている基板部を備え、
基板部の上面側に水晶素子を実装している素子搭載部材と、素子搭載部材の上面に接合された蓋体と、搭載パッドと引出部との間、および、貫通孔内に設けられている導電性接着材と、からなる。このようにすることで、素子搭載部材に水晶素子を実装している導電性接着材の、水晶素子の接着面積を多くすることができる。
このため、水晶素子と搭載パッドとの接着強度を従来と比較して高くすることができ、水晶デバイスが外部から力を受けた場合、例えば、水晶デバイスが落下した場合、水晶素子が素子搭載部材から外れること低減、または、引出部と搭載パッドとの電気的信号が不安定となることを低減させることが可能となる。よって、水晶デバイスの出力信号が不安定となることを軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る水晶デバイスの斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図３】図２のＢ部の部分拡大図である。
【図４】（ａ）は、本実施形態に係る水晶デバイスで用いる水晶素子の上面の平面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る水晶デバイスで用いる水晶素子の下面を上面側から透視した平面透視図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ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】
図１は、本実施形態に係る水晶デバイスの斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面における断面図である。また、図３は、図２のＢ部の部分拡大図である。図４は、本実施形態に係る水晶デバイスで用いる水晶素子の平面図であり、図５は、図４のＣ−Ｃ断面における断面図である。
【００１１】
（水晶デバイスの概略構成）
水晶デバイスは、例えば、全体として略直方体形状となっている電子部品である。水晶デバイスは、例えば、長辺または短辺の長さが、０．６ｍｍ〜５．９ｍｍであり、上下方向の厚さが、０．２ｍｍ〜２．５ｍｍとなっている。
【００１２】
水晶デバイスは、例えば、凹部が形成されている素子搭載部材１１０と、凹部に実装された水晶素子１２０と、凹部を塞ぐ蓋体１３０と、素子搭載部材１１０に水晶素子１２０を接着実装するための導電性接着材１４０と、から構成されている。
【００１３】
素子搭載部材１１０の凹部は、蓋体１３０によって封止され、その内部は、例えば、真空とされ、または適当なガス（例えば、窒素）が封入されている。
【００１４】
素子搭載部材１１０は、例えば、素子搭載部材１１０の主体となる基板部１１０ａと、基板部１１０ａの上面の縁部に沿って設けられている壁部１１０ｂと、水晶素子１２０を実装するための搭載パッド１１１と、水晶デバイスを不図示の回路基板等に実装するための外部端子１１２と、からなる。素子搭載部材１１０は、基板部１１０ａの上面の縁部に沿って枠状の壁部１１０ｂが設けられ、凹部が形成されている。
【００１５】
基板部１１０ａおよび壁部１１０ｂは、セラミック材料等の絶縁材料からなる。搭載パッド１１１および外部端子１１２は、例えば、金属等からなる導電層により構成されており、基板部１１０ａ内に配置された導体（図示せず）によって互いに電気的に接続されている。蓋体１３０は、例えば、金属から構成され、素子搭載部材１１０、具体的には、壁部１１０ｂの上面にシーム溶接等により接合されている。
【００１６】
水晶素子１２０は、水晶片１２１と、励振電極部１２３ａ、引出部１２３ｂおよび配線部１２３ｃを備えた金属パターン１２３とから構成されている。
【００１７】
水晶片１２１は、いわゆるＡＴカット水晶片である。すなわち、水晶において、Ｘ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）およびＺ軸（光軸）からなる直交座標ＸＹＺを、Ｘ軸回りに３０°以上５０°以下（一例として、３５°１５’）回転させて直交座標ＸＹ´Ｚ´を定義したとき、ＸＺ´平面に平行に切り出された板状である。
【００１８】
金属パターン１２３は、金属等からなる導電性により構成されている。励振電極部１２３ａは、一対となっており、例えば、水晶片１２１の両主面の中央側に設けられている。引出部１２３ｂは、一対となっており、例えば、水晶片１２１の一方の短辺の縁部に沿って二つ並んで設けられている。配線部１２３ｃは、一対となっており、一端が励振電極部１２３ａに接続されており、他端が引出部１２３ｂに接続されている。
【００１９】
水晶素子１２０は、主面を素子搭載部材１１０の基板部１１０aの上面に対向させて、素子搭載部材１１０の凹部内に収容される。引出部１２３ｂは、素子搭載部材１１０の基板部１１０ａに設けられている搭載パッド１１１に導電性接着材１４０により接着される。これにより、水晶素子１２０は、素子搭載部材１１０に片持ち梁のように支持されている。また、励振電極部１２３ａは、
素子搭載部材１１０に設けられている搭載パッド１１１と電気的に接続されており、ひいては、素子搭載部材１１０に設けられている複数の外部端子１１２のいずれか二つと電気的に接続されている。
【００２０】
このようにして構成された水晶デバイスは、例えば、不図示の回路基板の実装面に素子搭載部材１１０の下面を対向させて配置し、外部端子１１２が半田などにより回路基板のパッドに接合されることによって回路基板に実装される。回路基板には、例えば、発振器回路が構成されている。発振回路は、外部端子１１２および搭載パッド１１１を介して、一対の励振電極部１２３ａに交番電圧を印加して発振信号を生成する。
このとき、発振回路は、例えば、水晶片１２１の厚みすべり振動のうち基本波振動を利用する。
【００２１】
（水晶素子の形状）
図４（ａ）は、水晶素子１２０の上面を平面視したときの平面図であり、図４（ｂ）は、水晶素子１２０の下面を上面側から透視したときの平面透視図である。図５は、図４（ａ）のＣ−Ｃ断面における断面図である。
【００２２】
本実施形態では、水晶素子１２０を素子搭載部材１１０に実装した場合に、水晶素子１２０から素子搭載部材１１０の基板部１１０ａへ向かう向きを下方向、素子搭載部材１１０の基板部１１０ａから水晶素子１２０へ向かう向きを上方向として説明する。
【００２３】
また、水晶素子１２０を素子搭載部材１１０に実装した場合に、素子搭載部材１１０の基板部１１０ａの上面と略平行となっている振動部１２１ａの面を振動部１２１ａの主面とする。このとき、基板部１１０ａ側を向く振動部１２１ａの主面を振動部１２１ａの下面とし、振動部１２１ａの下面と反対側を向く振動部１２１ａの主面を振動部１２１ａの上面とする。
【００２４】
また、水晶素子１２０を素子搭載部材１１０に実装した場合に、素子搭載部材１１０の基板部１１０ａの上面と略平行となっている保持部１２１ｂの面を保持部１２１ｂの主面とする。このとき、基板部１１０ａ側を向く保持部１２１ｂの主面を保持部１２１ｂの下面とし、保持部１２１ｂの下面と反対側を向く保持部１２１ｂの主面を保持部１２１ｂの上面とする。
【００２５】
水晶素子１２０は、振動部１２１ａ、保持部１２１ｂおよび傾斜部１２１ｃからなる水晶片１２１と、励振電極部１２３ａ、引出部１２３ｂおよび配線部１２３ｃからなる金属パターン１２３と、から構成されている。また、水晶素子１２０の水晶片１２１は、貫通孔１２２が形成されている。
【００２６】
水晶片１２１は、片持ち梁形状となっているものであり、平板状の振動部１２１ａ、振動部１２１ａより上下方向の厚みの厚い保持部１２１ｂ、および、振動部１２１ａと保持部１２１ｂとの間に位置しており振動部１２１ａから保持部１２１ｂにかけて徐々に厚みが厚くなっている傾斜部１２１ｃから構成されている。また、水晶片１２１には、平面視したとき、振動部１２１ａと保持部１２１ｂとの間に位置している傾斜部１２１ｃに、貫通孔１２２が形成されている。
このような形状にすることで、平板状の水晶片を用いた場合と比較して、エネルギー閉じ込めの効果を向上させることができ、ひいては、等価直列抵抗値を小さくすることができる。水晶片１２１の形状は、平面視すると、略矩形となっており、その主面は、Ｘ軸に平行な長辺およびＺ´軸に平行な短辺を有する矩形である。このような水晶片１２１は、Ｘ軸方向を長手方向としている。
【００２７】
振動部１２１ａは、例えば、ＸＺ´平面に平行な一対の主面を有する薄型直方体であり、その主面は、Ｘ軸に平行な長辺およびＺ´軸に平行な短辺を有する矩形である。この振動部１２１ａの両主面には、一対の励振電極部１２３ａが設けられている。この一対の励振電極部１２３ａに交番電圧を印加すると、励振電極部１２３ａに挟まれている振動部１２１ａの一部が逆圧電効果および圧電効果により、
励振電極部１２３ａに挟まれている部分を厚みすべり振動させることができる。このとき、厚みすべり振動は、励振電極部１２３ａに挟まれていない振動部１２１ａの外縁側へも厚み振動が伝搬している。
【００２８】
保持部１２１ｂは、水晶素子１２０を素子搭載部材１１０の基板部１１０ａに実装するためのものである。保持部１２１ｂは、例えば、ＸＺ´平面に平行な一対の主面を有する直方体形状であり、その主面は、Ｘ軸に平行な辺およびＺ´軸に平行な辺を有する矩形である。保持部１２１ｂは、水晶片１２１を平面視したとき、あいだに傾斜部１２１ｃを挟んだ状態で、振動部１２１ａの一方の短辺の縁部に沿って設けられている。保持部１２１ｂの上下方向の厚みは、
振動部１２１ａの上下方向の厚みと比較して厚くなっている。また、保持部１２１ｂの下面には、一対の引出部１２３ｂが設けられている。
【００２９】
傾斜部１２１ｃは、水晶素子１２０を平面視して、振動部１２１ａと保持部１２１ｂとの間に位置している。傾斜部１２１ｃの上下方向の厚みは、振動部１２１ａから傾斜部１２１ｃにかけて徐々に厚くなっている。このような構成にすることで、励振電極部１２３ａに挟まれている部分から振動部１２１ａの外縁まで漏れ出た振動を、傾斜部１２１ｃにより徐々に減衰させつつ、導電性接着材１４０により保持部１２１ｂの下面を接着したとき
の導電性接着材１４０の影響を徐々に減衰させ、導電性接着材１４０で接着したことによる励振電極部１２３ａに挟まれている部分の振動への影響を低減させることができる。このとき、振動部１２１ａの上面と保持部１２１ｂの上面とが同一平面上に位置している。従って、水晶片１２１は、水晶片１２１の長辺に沿って断面視したとき、片持ち梁形状となっている。このようにすることで、励振電極部１２３ａに挟ま
れている部分から振動部１２１ａの外縁まで漏れ出た振動を、傾斜部１２１ｃにより徐々に減衰させつつ、導電性接着材１４０により保持部１２１ｂの下面を接着したときの導電性接着材１４０の影響を徐々に減衰させ、導電性接着材１４０で接着したことによる励振電極部１２３ａに挟まれている部分の振動への影響をさらに低減させることができる。
【００３０】
傾斜部１２１ｃは、平面透視して、素子搭載部材１１０の搭載パッド１１１と重なっている。具体的には、平面透視して、振動部１２１ａの傾斜部１２１ｃ側の辺が搭載パッド１１１と重なっており、例えば、振動部１２１ａの傾斜部１２１ｃ側の辺が基板部１１０ａの他方の短辺側を向く搭載パッド１１１の辺と重なっている。別の観点では、断面視して、
傾斜部１２１ｃと搭載パッド１１１とが上下方向に位置している状態となっており、例えば、振動部１２１ａの傾斜部１２１ｃ側の辺と、基板部１１０ａの他方の短辺側を向く搭載パッド１１１の辺とが上下方向に位置している状態となっている。このようにすることで、搭載パッド１１１と励振電極部１２３ａとが上下方向に位置しないようにしつつ、搭載パッド１１１と励振電極部１２３ａとの距離を短くすることができる。このため、
搭載パッド１１１と励振電極部１２３ａとの間で静電容量が生じることを抑えつつ、搭載パッド１１１と励振電極部１２３ａとの間で水晶デバイスの外部から受ける影響を軽減させることが可能となる。この結果、水晶デバイスの出力信号が不安定となることを低減させることができる。
【００３１】
貫通孔１２２は、水晶素子１２０を平面視して、振動部１２１ａと保持部１２１ｂとの境界部分に形成されている。従って、本実施形態では、貫通孔１２２は、水晶素子１２０を平面視して、振動部１２１ａと保持部１２１ｂと間に位置している傾斜部１２１ｃに形成されている。
【００３２】
また、貫通孔１２２内には、導電性接着材１４０が設けられている。つまり、導電性接着材１４０は、素子搭載部材１１０の基板部１１０ａに設けられている搭載パッド１１１と保持部１２１ａに設けられている引出部１２３ｂとの間だけでなく、貫通孔１２２内にも設けられている。このようにすることで、水晶素子１２０を素子搭載部材１１０の基板部１１０ａに実装する場合に、
導電性接着材１４０と水晶素子１２０との接着面積を、貫通孔１２２が形成されていない場合と比較して多くすることができる。このため、水晶素子１２０と搭載パッド１１１との接着強度を従来と比較して高くすることができ、水晶デバイスが外部から力を受けた場合、例えば、水晶デバイスが落下した場合、水晶素子１２０が素子搭載部材１１０から外れることを軽減、
または、引出部１２３ｂと搭載パッド１１１との電気的信号が不安定となることを軽減させることが可能となる。よって、水晶デバイスの出力信号が不安定となることを低減させることができる。
【００３３】
また、貫通孔１２２を、水晶素子１２０を平面視して、振動部１２１ａと保持部１２１ｂとの境界部分に形成することで、導電性接着材１４０上に水晶素子１２０を載置した際に、水晶素子１２０の重みにより導電性接着材１４０が押し潰され保持部１２１ｂの下面に沿って拡がったとしても、押し潰された導電性接着材１４０が貫通孔１２２内に流れこませることができ、
振動部１２１ａに設けられている励振電極部１２３ａにまで導電性接着材１４０拡がり付着することを軽減させることができる。この結果、励振電極部１２３ａに導電性接着材１４０が付着し周波数が変動し水晶デバイスの出力信号が不安定となることを低減させることができる。
【００３４】
また、貫通孔１２２を、振動部１２１ａ、保持部１２１ｂおよび傾斜部１２１ｃから構成されている水晶片１２１の傾斜部１２１ｃに形成することで、振動部１２１ａと保持部１２１ｂとの上下方向の厚みの差の分だけ、貫通孔１２２の内壁面に設けられている導電性接着材１４０の面積を大きくすることができる。このため、素子搭載部材１１０と水晶素子１２０との接着強度をより高くすることが可能となる。
この結果、水晶デバイスが外部から力を受けた場合、例えば、水晶デバイスが落下した場合、水晶素子１２０が素子搭載部材１１０から外れることを軽減、または、引出部１２３ｂと搭載パッド１１１との電気的信号が不安定となることを軽減させることが可能となる。よって、水晶デバイスの出力信号が不安定となることを低減させることができる。
【００３５】
このとき、貫通孔１２２内の導電性接着材１４０は、水晶片１２１の長辺に平行な向きで断面視した場合、保持部１２１ｂの下面から振動部１２１ａの下面までの長さとなっている。従って、図３に示したように、導電性接着材１４０は、振動部１２１ａのＹ´Ｚ´平面には存在していない状態となっている。一対の励振電極部１２３ａに交番電圧を印加した場合、
励振電極部１２３ａに挟まれている部分が最も振動するが、励振電極部１２３ａの外縁から振動部１２１ａの外縁に向かって振動が漏れでた状態となっている。本実施形態では、振動部１２１ａのＹ´Ｚ´平面に導電性接着材１４０を設けないようにすることで、励振電極部１２３ａの外縁から振動部１２１ａの外縁に向かって漏れでた振動が貫通孔１２２に満たされた導電性接着材１４０を介して保持部１２１ｂへ伝搬することなく、
導電性接着材１４０で接着することにより励振電極部１２３ａに挟まれている部分の振動が阻害されることを低減させている。
【００３６】
ここで、このような水晶片１２１を、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形成する形成方法について説明する。まず、両主面が振動部１２１ａと同じカットアングルとなっている水晶ウエハを用意する。次に、この水晶ウエハの両主面に、金属膜、具体的には、下地層であるクロム層とクロム層上に積層されている金層とからなる金属膜を形成し、金属膜上に、感光性レジストを塗布し、所定のパターンに露光し現像する。
このとき、水晶ウエハの上面を平面視すると、振動部１２１ａ、保持部１２１ｂおよび傾斜部１２１ｃとなる部分に感光性レジストが残留しており、水晶ウエハの下面を平面視すると、振動部１２１ａおよび傾斜部１２１ｃとなる部分に感光性レジストが残留しておらず、かつ、保持部１２１ｂとなる部分に感光性レジストが残留している。その後、露出している金属膜を剥離させ、水晶ウエハの一部を露出した状態にさせ、所定のエッチング溶液に浸漬させ、
水晶ウエハを所定のパターンでエッチングする。最後に、水晶ウエハの主面上に残留している感光性レジストおよび金属膜を剥離させる。このようにして、水晶片１２１の一部が連結されている水晶ウエハを形成する。水晶片１２１の一部が連結されている水晶ウエハは、水晶片１２１となる部分を個片化して用いてもよいし、励振電極部１２３ａ、引出部１２３ｂおよび配線部１２３ｃからなる金属パターン１２３を水晶ウエハの状態で形成してもよい。
【００３７】
次に、水晶片１２１の寸法について説明する。水晶片１２１を平面視して、短辺（Ｚ´軸に平行な辺）は、０．４ｍｍ〜２．８ｍｍとなっており、長辺（Ｘ軸に平行な辺）は、０．６ｍｍ〜４．０ｍｍとなっている。振動部１２１ａは、水晶片１２１を平面視して、Ｚ´軸に平行な辺が、０．４ｍｍ〜２．８ｍｍとなっており、Ｘ軸に平行な辺が、０．６ｍｍ〜２．５ｍｍとなっている。振動部１２１ａの上下方向の厚みは、５μｍ〜８０μｍとなっている。
保持部１２１ｂは、水晶片１２１を平面視して、Ｚ´軸に平行な辺が、０．４ｍｍ〜２．８ｍｍとなっており、Ｘ軸に平行な辺が、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍとなっている。保持部１２１ｂの上下方向の厚みは、３０μｍ〜１００μｍとなっている。
【００３８】
このような水晶片１２１に設けられている金属パターン１２３は、水晶素子１２０の外部から電圧を印加するためのものである。金属パターン１２３は、一層となっていてもよいし、複数の金属層が積層されていてもよい。金属パターン１２３は、特に図示しないが、例えば、第一金属層と、第一金属層上に積層されている第二金属層と、からなる。第一金属層は、水晶と密着性のより金属が用いられて、
例えば、ニッケル、クロム、ニクロムまたはチタンのいずれかが用いられる。水晶と密着性のよい金属を用いることで、水晶と密着しにくい金属材料を第二金属層に用いることができる。第二金属層は、例えば、金、金を含む合金、銀または銀を含む合金のいずれか一つが用いられる。このように第二金属層には、金属材料の中で電気抵抗率が比較的低く、安定した材料が用いられる。電気抵抗率が比較的低い材料を用いることで、
金属パターン１２３自身の抵抗率を低くすることができ、この結果、水晶素子１２０の等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることが可能となる。また、安定した金属材料を第二金属層に用いることで、水晶素子１２０が周囲の空気と反応し金属パターン１２３の重さが増加し、水晶素子１２０の周波数が変化し、水晶デバイスの出力信号が不安定となることを低減させることができる。
【００３９】
励振電極部１２３ａは、振動部１２１ａに電圧を印加するためのものである。励振電極部１２３ａは、一対となっており、振動部１２１ａの両主面に互いが対向するように設けられている。励振電極部１２３ａは、水晶素子１２０を平面視して、略矩形形状となっている。なお、本実施形態では、水晶素子１２０を平面視したとき、励振電極部１２３ａが矩形形状の場合について説明しているが、例えば、楕円形状であってもよいし、円形形状であってもよい。
【００４０】
引出部１２３ｂは、水晶素子１２０を水晶デバイスとして用いる場合、導電性接着材１４０によって、素子搭載部材１１０の基板部１１０ａの搭載パッド１１１と電気的に接着される。従って、引出部１２３ｂは、搭載パッド１１１と対向する位置に位置している。引出部１２３ｂは、水晶素子１２０の下面を上面側から平面透視した場合、水晶素子１２０の一方の短辺の縁部に沿って二つ並んで設けられている。
別の観点では、引出部１２３ｂは、保持部１２１ｂの下面に二つ並んで設けられている。
【００４１】
このとき、引出部１２３ｂは、水晶素子１２０の下面を水晶素子１２０の上面側から平面視したとき、図４に示したように、保持部１２１ｂから傾斜部１２１ｃを跨って振動部１２１ａまで設けられている。別の観点では、金属パターン１２３の一部が貫通孔１２２の内壁面に設けられている。このようにすることで、貫通孔１２２の内壁面に設けられている金属パターン１２３の面積を従来と比較して大きくすることができる。
導電性接着材１４０は、水晶と比較すると金属材料との接着強度が強いため、貫通孔１２２の内壁面に設けられている金属パターン１２３の面積を大きくすることで、水晶素子１２０と導電性接着材１４０との接着強度をより高めることができる。この結果、水晶デバイスが外部から力を受けた場合、例えば、水晶デバイスが落下した場合、水晶素子１２０が素子搭載部材１１０から外れることを低減、
または、引出部１２３ｂと搭載パッド１１１との電気的信号が不安定となることを低減させることが可能となる。よって、水晶デバイスの出力信号が不安定となることを低減させることができる。
【００４２】
また、このようにすることで、引出部１２３ｂと励振電極部１２３ａとの距離を従来と比較して短くすることができる。つまり、配線部１２３ｃの長さをより短くすることが可能となり、水晶デバイスの外部からのノイズにより水晶デバイスの出力信号が不安定となることを低減させることができる。
【００４３】
配線部１２３ｃは、励振電極部１２３ａと引出部１２３ｂとを電気的に接続するためのものである。
【００４４】
ここで、金属パターン１２３を水晶片１２１に形成する方法について説明する。ここでは、金属パターン１２３を、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形成する方法について説明する。ここでは、金属パターン１２３を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、一体的に形成する場合を例に説明する。まず、水晶片１２１となる部分が連結されている状態の水晶ウエハを容易し、
この水晶ウエハの両主面に金属パターン１２３となる金属膜を形成する。次に、この金属膜上に感光性レジストを塗布し、所定のパターンに露光・現像する。現像後の水晶ウエハを平面視すると、金属パターン１２３となる部分には、感光性レジストが残留している状態となっている。その後、所定のエッチング溶液に浸漬させ、感光性レジストが残っていない部分の金属膜を除去し、最後に、残留していた感光性レジストを除去する。
このようにすることで、水晶片１２１の所定の部分に金属パターン１２３を形成している。なお、励振電極部１２３ａ、引出部１２３ｂおよび配線部１２３ｃを同時に形成している場合について説明しているが、それぞれ別々に形成してもよいし、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ずに、
スパッタリング技術または蒸着技術を用いて形成してもよいし、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術とスパッタリング技術または蒸着技術とを組み合わせて形成してもよい。
【００４５】
従って、本実施形態に係る水晶デバイスは、平板状の振動部１２１ａおよび平板状の保持部１２１ｂを備え、振動部１２１ａと保持部１２１ｂとの境界部分に貫通孔１２２が形成されている水晶片１２１と、振動部１２１ａに設けられている励振電極部１２３ａ、保持部１２１ｂに設けられている引出部１２３ｂ、および、励振電極部１２３ａと引出部１２３ｂとを電気的に接続している配線部１２３ｃからなる金属パターン１２３とを有する水晶素子１２０と、
上面に搭載パッド１１１が設けられている基板部１１０ａを備え、基板部１１０ａの上面側に水晶素子１２０を実装している素子搭載部材１１０と、素子搭載部材１１０の上面に接合された蓋体１３０と、搭載パッド１１１と引出部１２３ｂとの間、および、貫通孔１２２内に設けられている導電性接着材１４０と、からなる。
【００４６】
このようにすることで、水晶素子１２０を素子搭載部材１１０の基板部１１０ａに実装する場合に、導電性接着材１４０と水晶素子１２０との接着面積を、貫通孔１２２が形成されていない場合と比較して多くすることができる。このため、水晶素子１２０と搭載パッド１１１との接着強度を従来と比較して高くすることができ、水晶デバイスが外部から力を受けた場合、例えば、水晶デバイスが落下した場合、
水晶素子１２０が素子搭載部材１１０から外れることを軽減、または、引出部１２３ｂと搭載パッド１１１との電気的信号が不安定となることを軽減させることが可能となる。よって、水晶デバイスの出力信号が不安定となることを低減させることができる。
【００４７】
また、このようにすることで、導電性接着材１４０上に水晶素子１２０を載置した際に、水晶素子１２０の重みにより導電性接着材１４０が押し潰され保持部１２１ｂの下面に沿って拡がったとしても、押し潰された導電性接着材１４０が貫通孔１２２内に流れこませることができ、振動部１２１ａに設けられている励振電極部１２３ａにまで導電性接着材１４０拡がり付着することを低減させることができる。
この結果、励振電極部１２３ａに導電性接着材１４０が付着し周波数が変動し水晶デバイスの出力信号が不安定となることを低減させることができる。
【００４８】
また、本実施形態に係る水晶デバイスは、保持部１２１ｂの上下方向の厚みが振動部１２１ａの上下方向の厚みより厚くなっており、水晶片１２１は、振動部１２１ａと保持部１２１ｂとの間に、上下方向の厚みが振動部１２１ａから保持部１２１ｂにかけて徐々に厚くなっている傾斜部１２１ｃも備えており、貫通孔１２２が傾斜部１２１ｃに形成されている。
【００４９】
このようにすることで、振動部１２１ａと保持部１２１ｂとの上下方向の厚みの差の分だけ、貫通孔１２２の内壁面に設けられている導電性接着材１４０の面積を大きくすることができる。このため、素子搭載部材１１０と水晶素子１２０との接着強度をより高くすることが可能となる。この結果、水晶デバイスが外部から力を受けた場合、例えば、水晶デバイスが落下した場合、
水晶素子１２０が素子搭載部材１１０から外れることを軽減、または、引出部１２３ｂと搭載パッド１１１との電気的信号が不安定となることを軽減させることが可能となる。よって、水晶デバイスの出力信号が不安定となることを低減させることができる。
【００５０】
また、本実施形態に係る水晶デバイスは、水晶素子１２０の下面を平面視したとき、引出部１２３ｂが、保持部１２１ｂから傾斜部１２１ｃを跨って振動部１２１ａまで設けられている。従って、本実施形態に係る水晶デバイスでは、金属パターン１２３の一部が貫通孔１２２の内壁面に設けられる。
【００５１】
このようにすることで、貫通孔１２２の内壁面に設けられている金属パターン１２３の面積を従来と比較して大きくすることができる。導電性接着材１４０は、水晶と比較すると金属材料との接着強度が強いため、貫通孔１２２の内壁面に設けられている金属パターン１２３の面積を大きくすることで、より、水晶素子１２０と導電性接着材１４０との接着強度を高めることができる。
この結果、水晶デバイスが外部から力を受けた場合、例えば、水晶デバイスが落下した場合、水晶素子１２０が素子搭載部材１１０から外れることを軽減、または、引出部１２３ｂと搭載パッド１１１との電気的信号が不安定となることを軽減させることが可能となる。よって、水晶デバイスの出力信号が不安定となることを低減させることができる。
【００５２】
また、本実施形態に係る水晶デバイスは、平面透視して、搭載パッド１１１と傾斜部１２１ｃとが重なっている。具体的には、平面透視して、振動部１２１ａの傾斜部１２１ｃ側の辺が搭載パッド１１１と重なっており、例えば、振動部１２１ａの傾斜部１２１ｃ側の辺が基板部１１０ａの他方の短辺側を向く搭載パッド１１１の辺と重なっている。別の観点では、
断面視して、傾斜部１２１ｃと搭載パッド１１１とが上下方向に位置している状態となっており、例えば、振動部１２１ａの傾斜部１２１ｃ側の辺と、基板部１１０ａの他方の短辺側を向く搭載パッド１１１の辺とが上下方向に位置している状態となっている。このようにすることで、搭載パッド１１１と励振電極部１２３ａとが上下方向に位置しないようにしつつ、
搭載パッド１１１と励振電極部１２３ａとの距離を短くすることができる。このため、搭載パッド１１１と励振電極部１２３ａとの間で静電容量が生じることを抑えつつ、搭載パッド１１１と励振電極部１２３ａとの間で水晶デバイスの外部から受ける影響を軽減させることが可能となる。この結果、水晶デバイスの出力信号が不安定となることを低減させることができる。
【００５３】
また、本実施形態に係る水晶デバイスは、振動部１２１ａの上面および保持部１２１ｂの上面が同一平面上に位置し、断面視して、貫通孔１２２内に設けられている導電性接着材１４０の長さが、保持部１２１ｂの下面から振動部１２１ａの下面までの長さと同じとなっている。
【００５４】
このように、貫通孔１２２内に設けられている導電性接着材１４０の断面視したときの上下方向の長さを、保持部１２１ｂの下面から振動部１２１ａのａの下面までの長さと同じにすることで、導電性接着材１４０が振動部１２１ａのＹ´Ｚ´平面に存在しないようにすることができる。従って、本実施形態では、振動部１２１ａのＹ´Ｚ´平面に導電性接着材１４０を設けないようにすることで、
励振電極部１２３ａの外縁から振動部１２１ａの外縁に向かって漏れでた振動が貫通孔１２２に満たされた導電性接着材１４０を介して保持部１２１ｂへ伝搬することなく、導電性接着材１４０で接着することにより励振電極部１２３ａに挟まれている部分の振動が阻害されることを低減させている。
【００５５】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の形態で実施されてよい。
【００５６】
水晶素子を有する水晶デバイスは、水晶振動子に限定されない。例えば、水晶素子に加えて、水晶素子に電圧を印加して発振信号を生成する集積回路素子（ＩＣ）を有する発振器であってもよい。また、例えば、水晶デバイスは、恒温槽付きであってもよい。水晶デバイスにおいて、水晶素子をパッケージングする素子搭載部材の構造は、適宜構成されてよい。
例えば、素子搭載部材は、上面および下面に凹部を有する断面Ｈ型であってもよい。
【００５７】
水晶素子の形状および寸法は、実施形態において例示したものに限定されず、適宜せってされもよい。例えば、振動部と保持部の上下方向の厚みが同じとなっている平板状の水晶片であってもよい。励振電極の形状は、平面視して、略矩形形状に限定されず、例えば、楕円形状または円形形状であってもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１１０・・・素子搭載部材
１１０ａ・・・基板部
１１０ｂ・・・壁部
１１１・・・搭載パッド
１１２・・・外部端子
１２０・・・水晶素子
１２１・・・水晶片
１２１ａ・・・振動部
１２１ｂ・・・保持部
１２１ｃ・・・傾斜部
１２２・・・貫通孔
１２３・・・金属パターン
１２３ａ・・・励振電極部
１２３ｂ・・・引出部
１２３ｃ・・・配線部
１３０・・・蓋体
１４０・・・導電性接着材
【図１】
2017200093.tif 000003
【図２】
2017200093.tif 000004
【図３】
2017200093.tif 000005
【図４】
2017200093.tif 000006
【図５】
2017200093.tif 000007