JP2015142214A - 水晶デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電流の増加を抑えつつ、水晶素子の周波数感度の低下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、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の下面に設けられた外部端子１１２と、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と、基板１１０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ビア導体１１４と、電極パッド１１１に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に、基板１１０の上面に設けられた封止蓋体１３０と、基板１１０の上面と封止蓋体１３０の下面との間に設けられた接合部材１５０と、を備え、配線パターン１１３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。
【選択図】図３

Description

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。

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、電子機器等の実装基板上に半田等で実装されている。

この水晶素子の等価回路は、図９に示すように、等価直列抵抗Ｒと、励振用電極のうち実際に振動している部分（一対の励振用電極の対向部）で形成される等価直列容量Ｃ１と、等価インダクタンスＬとが直列に接続されており、等価並列容量Ｃ０が等価直列抵抗Ｒ、等価直列容量Ｃ１及び等価インダクタンスＬに並列に接続された構成となっている。その水晶素子１２０の等価回路に、負荷容量ＣＬは、外部容量ＣＧ、ＣＤと内部容量ＣＩＣと浮遊容量の総和ＣＳを並列に接続されたものである。外部容量ＣＧ、ＣＤは、回路の外部容量の値で、ゲート容量、ドレイン容量を示すものである。内部容量ＣＩＣは、回路の内部容量の値を示すものである。浮遊容量ＣＳは、平面視した際に、電極パッドと電気的に接続されている配線パターンが接合部材と重なる場合、圧電素子を実装する基板の配線パターンと、金属製の封止蓋体を平行導体とし、接合部材を誘電体として発生する容量のことである。

特開２０１２−０４４１０５号公報

上述した水晶デバイスは、水晶素子が電極パッドに実装された基板を金属製の封止蓋体で接合されている。この基板の上面に設けられた電極パッドと電気的に接続されている配線パターンが、平面視した際に、接合部材と重なる場合、水晶素子を実装する基板の配線パターンと、金属製の封止蓋体を平行導体とし、接合部材を誘電体とした浮遊容量が発生する。この発生した浮遊容量が、水晶素子に付加される付加容量となり、消費電流の増加又は周波数感度の低下を起こしてしまうおそれがあった。

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、消費電流の増加を抑えつつ、水晶素子の周波数感度の低下を低減することが可能な水晶デバイスを提供することにある。

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、基板の下面に設けられた外部端子と、基板の上面に設けられ、電極パッドと電気的に接続されている配線パターンと、基板に設けられ、電極パッドと外部端子とを電気的に接続するためのビア導体と、電極パッドに実装された水晶素子と、水晶素子を気密封止するために、基板の上面に設けられた封止蓋体と、基板の上面と封止蓋体の下面との間に設けられた接合部材と、を備え、配線パターンが、平面視して接合部材と重ならない位置に設けられていることを特徴とするものである。

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、基板の下面に設けられた外部端子と、基板の上面に設けられ、電極パッドと電気的に接続されている配線パターンと、基板に設けられ、電極パッドと外部端子とを電気的に接続するためのビア導体と、電極パッドに実装された水晶素子と、水晶素子を気密封止するために、基板の上面に設けられた封止蓋体と、基板の上面と封止蓋体の下面との間に設けられた接合部材と、を備え、配線パターンが、平面視して接合部材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、配線パターンと、金属製の封止蓋体を平行導体とし、接合部材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低下を低減させることができる。

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。 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。 （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。 本実施形態における水晶デバイスを構成する水晶素子の等価回路図を示すものである。 （ａ）本実施形態の第一変形例における水晶デバイスを構成する水晶素子を実装した状態を示す平面図であり、（ｂ）本実施形態の第一変形例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。 本実施形態の第二変形例における水晶デバイスを示す分解斜視図である。 （ａ）本実施形態の第三変形例における水晶デバイスを構成する水晶素子を実装した状態を示す平面図であり、（ｂ）本実施形態の第三変形例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。 従来の水晶デバイスを構成する水晶素子の等価回路図を示すものである。

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封止蓋体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。

基板１１０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１１０の一辺に沿って、水晶素子１２０を接合するための第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂが設けられている。基板１１０の一辺と対向する一辺に沿って電極パターン１１５が設けられている。基板１１０の下面の四隅には、外部端子１１２が設けられている。また、四つの外部端子１１２の内の二つが、水晶素子１２０と電気的に接続されて、水晶素子１２０の入出力端子として用いられ、他の一つが、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の上面には、第一電極パッド１１１ａと電気的に接続されている配線パターン１１３が設けられている。また、基板１１０には、電極パッド１１１と外部端子１１２の内の二つの端子を電気的に接続するためのビア導体１１４が設けられている。

基板１１０の第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂは、図１及び図２に示すように、水晶素子１２０を実装するために用いられている。第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂは、図４に示すように、基板１１０の一辺に沿って設けられている。また、電極パッド１１１は、基板１１０の上面に設けられた配線パターン１１３及び基板１１０に設けられたビア導体１１４を介して外部端子１１２と電気的に接続されている。外部端子１１２は、基板１１０の下面の四隅に、基板１１０の外周縁に沿って設けられている。

電極パッド１１１は、図４（ａ）に示すように、第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂによって構成されている。また、外部端子１１２は、図４（ｂ）に示すように第一外部端子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。また、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。第一電極パッド１１１ａは、基板１１０の上面に設けられた配線パターン１１３ａの一端と電気的に接続されている。第一配線パターン１１３ａの他端は、第一ビア導体１１４ａを介して第四外部端子１１２ｄと電気的に接続されている。よって、第一電極パッド１１１ａは、第四外部端子１１２ｄと電気的に接続されている。

第二電極パッド１１１ｂは、基板１１０に設けられた第二ビア導体１１４ｂを介して、第二外部端子１１２ｂと電気的に接続されている。また、第一外部端子１１２ａ及び第三外部端子１１２ｃは、どこにも接続されておらず、実装基板に実装するための実装用端子として用いられている。

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、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。

また、電極パッド１１１及び外部端子１１２は、基板１１０に沿って設けられた形状となっている。ここで基板１１０を平面視したときの長辺の寸法が、１．２〜２．５ｍｍであり、短辺の寸法が、１．０〜２．０ｍｍである場合を例にして、電極パッド１１１及び外部端子１１２の大きさを説明する。第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂの長辺の長さは、０．２０〜０．６０ｍｍであり、短辺の長さは、０．１０〜０．５０ｍｍとなっている。外部端子１１２の長辺の長さは、０．３０〜０．９０ｍｍであり、短辺の長さは、０．２０〜０．６０ｍｍとなっている。

配線パターン１１３は、基板１１０の上面に設けられ、第一電極パッド１１１ａから基板１１０の角部に向けて引き出されている。配線パターン１１３は、基板１１０の第一ビア導体１１４ａ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。つまり、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、金属製の封止蓋体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は、図３に示すように、平面視して後述する水晶素子１２０の下面に位置するように設けられている。つまり、配線パターン１１３は、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、封止蓋体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。

ビア導体１１４は、基板１１０の内部に設けられている。第一ビア導体１１４ａの両端は、配線パターン１１３及び第四外部端子１１２ｄと電気的に接続されており、第二ビア導体１１４ｂの両端は、第二電極パッド１１１ｂ及び第二外部端子１１２ｂと電気的に接続されている。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。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と封止蓋体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し、さらに浮遊容量を抑えることができる。

電極パターン１１５は、水晶素子１２０が第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂ上に実装されている場合には、水晶素子１２０の外周縁が基板１１０と接触することを抑制するために用いられている。電極パターン１１５は、矩形状であり、電極パッドが設けられている一辺と対向する一辺に沿って設けられている。ここで基板１１０を平面視したときの長辺の寸法が、１．２〜２．５ｍｍであり、短辺の寸法が、１．０〜２．０ｍｍである場合を例にして、電極パターン１１５の大きさを説明する。電極パターン１１５の長辺の長さは、０．２０〜０．６０ｍｍであり、短辺の長さは、０．１０〜０．５０ｍｍとなっている。電極パターン１１５の上下方向の厚みは、０．０１〜０．０５ｍｍとなっている。

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、ビア導体１１４及び電極パターン１１５となる部位にニッケルメッキ又、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。

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。

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。

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。

水晶素子１２０の等価回路は、図５に示すように、等価直列抵抗Ｒと、励振用電極１２２のうち実際に振動している部分（一対の励振用電極１２２の対向部）で形成される等価直列容量Ｃ１と、等価インダクタンスＬとが直列に接続されており、等価並列容量Ｃ０が等価直列抵抗Ｒ、等価直列容量Ｃ１及び等価インダクタンスＬに並列に接続された構成となっている。その水晶素子１２０の等価回路に、並列に負荷容量ＣＬが負荷された状態で水晶デバイスの等価回路が形成されることになる。負荷容量ＣＬは、外部容量ＣＧ、ＣＤと内部容量ＣＩＣを並列に接続されたものである。外部容量ＣＧ、ＣＤは、回路の外部容量の値で、ゲート容量、ドレイン容量を示すものである。また、内部容量ＣＩＣは、回路の内部容量を示すものである。ここで発振周波数の温度による変化の調整は周波数感度Ｓを上げることで行われるが、その周波数感度Ｓは以下の式により表される。

周波数感度Ｓ＝Ｃ１／｛２＊（Ｃ０＋ＣＬ）²｝＝１／｛２＊Ｃ１＊（Ｃ０／Ｃ１＋ＣＬ／Ｃ１）²｝となる。ＣＬ＝｛ＣＧ＊ＣＤ／（ＣＧ＋ＣＤ）＋ＣＩＣ｝となる。よって、従来の水晶デバイスと比し、負荷容量ＣＬに浮遊容量ＣＳが付加されないため、周波数感度Ｓを大きくすることができる。また、負荷容量ＣＬに浮遊容量ＣＳが付加されていないため、浮遊容量ＣＳにかかる分の電流値を削減することができるため、水晶デバイスは、消費電流の増加を低減することができる。

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。

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、第二電極パッド１１１ｂと接合され、第二引き出し電極１２３ｂは、第一電極パッド１１１ａと接合される。これによって、第二外部端子１１２ｂと第四外部端子１１２ｄが水晶素子１２０と電気的に接続されることになる。

また、水晶素子１２０は、水晶素子１２０の自由端と対向する位置に電極パターン１１５が配置されているように実装されている。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と、電極パッド１１１とが接合している箇所を軸として傾いても、水晶素子１２０の自由端が電極パターン１１５に接触するので、基板１１０の上面に水晶素子１２０の自由端が接触することを抑制することできる。仮に、水晶素子１２０の自由端が基板１１０に接触した状態で、落下試験を行うと、水晶素子１２０の自由端が欠けてしまう虞がある。このようにすることで、水晶素子１２０の自由端側が欠けてしまうことを抑えつつ、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。

封止蓋体１３０は、矩形状の封止基部１３０ａと、封止基部１３０ａの下面の外周縁に沿って設けられている封止枠部１３０ｂとで構成されており、封止基部１３０ａの下面と封止枠部１３０ｂの内側側面とで収容空間Ｋが形成されている。封止枠部１３０ｂは、封止基部１３０ａの下面に収容空間Ｋを形成するためのものである。封止枠部１３０ｂは、封止基部１３０ａの下面の外縁に沿って設けられている。

封止基部１３０ａ及び封止枠部１３０ｂ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。このような封止蓋体１３０は、真空状態にある収容空間Ｋ又は窒素ガスなどが充填された収容空間Ｋを気密的に封止するためのものである。具体的には、封止蓋体１３０は、所定雰囲気で、基板１１０の上面に載置され、基板１１０の上面と封止枠部１３０ｂ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。

接合部材１５０は、封止蓋体１３０の下面と基板１１０の上面の外周縁とを接合するために用いられている。接合部材１５０は、図２に示すように、封止枠部１３０ｂの下面から基板１１０上の外周縁上にかけて設けられている。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、金属製の封止蓋体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。

接合部材１５０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、ガラスフリットペーストをスクリーン印刷法で封止枠部１３０ｂの下面に沿って環状に塗布され乾燥す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。

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の下面に設けられた外部端子１１２と、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と、基板１１０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ビア導体１１４と、を備え、配線パターン１１３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、配線パターン１１３と、金属製の封止蓋体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、本実施形態における水晶デバイスは、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、金属製の封止蓋体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。

また、本実施形態における水晶デバイスは、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とによって、配線パターン１１３が、水晶素板で保護されることにより、封止蓋体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。

（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、電極パッド２１１が第一電極パッド２１１ａ、第二電極パッド２１１ｂ及び第三電極パッド２１１ｃから構成されており、第一電極パッド２１１ａが、第三電極パッド２１１ｃと電気的に接続されている点において本実施形態と異なる。

基板２１０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２１０の一辺に沿って、水晶素子１２０を接合するための第一電極パッド２１１ａ及び第二電極パッド２１１ｂが設けられている。基板２１０の一辺と対向する一辺に沿って第三電極パッド２１１ｃが設けられている。基板２１０の下面の四隅には、外部端子２１２が設けられている。また、四つの外部端子２１２の内の二つが、水晶素子１２０と電気的に接続されて、水晶素子１２０の入出力端子として用いられている。

基板２１０の上面には、電極パッド２１１と電気的に接続されている配線パターン２１３が設けられている。また、基板２１０には、電極パッド２１１と外部端子２１２とを電気的に接続するためのビア導体２１４が設けられている。

電極パッド２１１は、図６（ａ）に示すように、第一電極パッド２１１ａ、第二電極パッド２１１ｂ及び第三電極パッド２１１ｃによって構成されている。また、外部端子２１２は、図６（ｂ）に示すように第一外部端子２１２ａ、第二外部端子２１２ｂ、第三外部端子２１２ｃ及び第四外部端子２１２ｄによって構成されている。また、ビア導体２１４は、第一ビア導体２１４ａ及び第二ビア導体２１４ｂによって構成されている。第一電極パッド２１１ａは、基板２１０の上面に設けられた配線パターン２１３の一端と電気的に接続されている。配線パターン２１３の他端は、第一ビア導体２１４ａと電気的に接続されている。第三電極パッド２１１ｃは、基板２１０の上面に設けられた第一ビア導体２１４ａを介して、第四外部端子２１２ｄと電気的に接続されている。よって、第一電極パッド２１１ａ及び第三電極パッド２１１ｃは、第四外部端子２１２ｄと電気的に接続されている。

第二電極パッド２１１ｂは、基板２１０に設けられた第二ビア導体２１４ｂを介して、第二外部端子２１２ｂと電気的に接続されている。また、第一外部端子２１２ａ及び第三外部端子２１２ｃは、どこにも接続されておらず、実装基板に実装するための実装用端子として用いられる。

本実施形態の第一変形例における水晶デバイスは、電極パッド２１１が第一電極パッド２１１ａ、第二電極パッド２１１ｂ及び第三電極パッド２１１ｃから構成されており、第一電極パッド２１１ａが、第三電極パッド２１１ｃと電気的に接続されている。このようにすることによって、第一電極パッド２１１ａ、第二電極パッド２１１ｂ及び第三電極パッド２１１ｃに水晶素子１２０を実装することができるので、実装位置が異なる水晶素子を使用しても、その実装に合わせた電極パッド２１１を形成した基板２１０の設計をやり直す必要がない。よって、水晶デバイスの生産性を向上させることができる。

また、本実施形態の第一変形例における水晶デバイスは、水晶素子１２０の自由端と対向する位置に第三電極パッド２１１ｃが配置されているように実装されることになる。よって、水晶素子１２０の引き出し電極１２３と、電極パッド２１１とが接合している箇所を軸として傾いても、水晶素子１２０の自由端が第三電極パッド２１１ｃに接触するので、基板２１０の上面に水晶素子１２０の自由端が接触することを抑制することできる。仮に、水晶素子１２０の自由端が基板２１０に接触した状態で、落下試験等を行うと、水晶素子１２０の自由端が欠けてしまう虞がある。このようにすることでも、水晶素子１２０の自由端側が欠けてしまうことを抑え、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。

（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２２０が両持ち支持構造である点において本実施形態の第一変形例と異なる。

水晶素子２２０は、図７に示されているように、水晶素板２２１の上面及び下面のそれぞれに励振用電極２２２及び引き出し電極２２３を被着させた構造を有している。励振用電極２２２は、水晶素板２２１の上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２２２は、上面に第一励振用電極２２２ａと、下面に第二励振用電極（図示せず）を備えている。引き出し電極２２３は、励振用電極２２２から水晶素板２２１の向かい合う辺に向かってそれぞれ延出されている。引き出し電極２２３は、上面に第一引き出し電極２２３ａと、下面に第二引き出し電極２２３ｂとを備えている。第一引き出し電極２２３ａは、第一励振用電極２２２ａから引き出されており、水晶素板２２１の一方の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２２３ｂは、第二励振用電極から引き出されており、水晶素板２２１の他方の辺に向かって延出するように設けられている。また、このような水晶素子２２０は、水晶素板２２１の対角に位置する箇所で支持する両持ち支持構造にて基板２１０上に固定されている。この際には、第一電極パッド２１１ｂは、水晶素子２２０の外周縁が基板２１０との接触を低減するために用いられることになる。

水晶素子２２０の基板２１０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二電極パッド２１１ｂ及び第三電極パッド２１１ｃ上に塗布される。水晶素子２２０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２２０は、電極パッド２１１に接合される。つまり、水晶素子２２０の第一引き出し電極２２３ａは、第二電極パッド２１１ｂと接合され、第二引き出し電極２２３ｂは、第三電極パッド２１１ｃと接合される。これによって、第二外部端子２１２ｂと第四外部端子２１２ｄが水晶素子２２０と電気的に接続されることになる。

本実施形態の第二変形例における水晶デバイスは、水晶素子２２０が、矩形状の水晶素板２２１と、水晶素板２２１の上下面に設けられた励振用電極２２２と、励振用電極２２２とから水晶素板２２１の向かい合う両辺に向かってそれぞれ延出するようにして設けられている一対の引き出し電極２２３と、を備え、一対の引き出し電極２２３の一方と、第二電極パッド２１１ｂとが電気的に接続されており、一対の引き出し電極２２３の他方と、第三電極パッド２１１ｃとが電気的に接続されている。このようにすることによって、水晶素子２２０の第一引き出し電極２２３ａ及び第二引き出し電極２２３ｂと、第二電極パッド２１１ｂ及び第三電極パッド２１１ｃとが接合している箇所を軸として傾いても、水晶素子２２０の接合していない一方の角が第一電極パッド２１１ａに接触し、他方の角が基板２１０から離間した状態になるので、基板２１０の上面に水晶素子２２０の接合していない角が接触することを抑制することできる。仮に、水晶素子２２０の接合していない角が基板２１０に接触した状態で、落下試験等を行うと、水晶素子２２０の接合していない角が欠けてしまう虞がある。このようにすることで、水晶素子２２０の角が欠けてしまうことを抑えつつ、水晶素子２２０の発振周波数が変動することを低減することができる。

（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、電極パッド３１１は矩形状であり、平面視して、電極パッド３１１に面取り部３１６が設けられている点において本実施形態と異なる。

面取り部３１６は、励振用電極１２２側を向いている角に、電極パッド３１１の一辺から一辺と隣接する一辺にかけて横断するようにして直線状に設けられている。このようにすることによって、電極パッド３１１を大きくしても、励振用電極１２２と電極パッド３１１との間で十分な距離が確保できているため、励振用電極１２２と電極パッド３１１との接触を低減することができる。

また、電極パッド３１１は、基板３１０に沿って設けられた形状となっている。ここで基板３１０を平面視したときの長辺の寸法が、１．２〜２．５ｍｍであり、短辺の寸法が、１．０〜２．０ｍｍである場合を例にして、電極パッド３１１の大きさを説明する。電極パッド３１１の長辺の長さは、０．４０〜０．９０ｍｍであり、短辺の長さは、０．３０〜０．６０ｍｍとなっている。また、面取り部３１６は、矩形状の電極パッド３１１の角を三角形状に除去したものであり、電極パッド３１１を平面視したときの縦寸法と平行となる寸法が０．０５〜０．１５ｍｍであり、平面視したときの横寸法が０．０５〜０．１５ｍｍである。また、面取り部３１６が設けられた電極パッド３１１は、矩形状の電極パッド３１１に比べて、その面積が９７〜９９％となるように形成されている。

本実施形態の第三変形例における水晶デバイスは、第一電極パッド３１１ａ及び第二電極パッド３１１ｂは、矩形状であり、平面視して、第一電極パッド３１１ａ及び第二電極パッド３１１ｂ及び第三電極パッド３１１ｃの角に面取り部３１６が設けられている。このようにすることにより、励振用電極１２２と、第一電極パッド３１１ａ及び第二電極パッド３１１ｂとの間で十分な距離が確保できているため、励振用電極１２２と、第一電極パッド３１１ａ及び第二電極パッド３１１ｂとの接触を低減することができる。

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。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。

また、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。

上記の実施形態では、接合部材１５０が封止蓋体１３０の封止枠部１３０ｂの下面に設けられた場合を説明したが、接合部材１５０が基板１１０上面の外周縁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、ガラスフリットペーストがスクリーン印刷法で基板１１０の外周縁に沿って塗布され乾燥することで設けられる。

１１０、２１０、３１０・・・基板
１１１、２１１、３１１・・・電極パッド
１１２、２１２、３１２・・・外部端子
１１３、２１３、３１３・・・配線パターン
１１４、２１４、３１４・・・ビア導体
１１５、２１５、３１５・・・電極パターン
３１６・・・面取り部
１２０・・・水晶素子
１２１・・・水晶素板
１２２・・・励振用電極
１２３・・・引き出し電極
１３０・・・封止蓋体
１３１・・・封止基部
１３２・・・封止枠部
１４０・・・導電性接着剤
１５０・・・接合部材
Ｋ・・・収容空間

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板の上面に設けられた電極パッドと、
   前記基板の下面に設けられた外部端子と、
   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と、
   前記基板に設けられ、前記電極パッドと前記外部端子とを電気的に接続するためのビア導体と、
   前記電極パッドに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に、前記基板の上面に設けられた封止蓋体と、
   前記基板の上面と前記封止蓋体の下面との間に設けられた接合部材と、を備え、
   前記配線パターンが、平面視して前記接合部材と重ならない位置に設けられていることを特徴とする水晶デバイス。
2. 請求項１記載の水晶デバイスであって、
   前記ビア導体が、平面視して前記接合部材と重ならない位置に設けられていることを特徴とする水晶デバイス。
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。
4. 請求項１乃至請求項３記載の水晶デバイスであって、
   前記電極パッドが第一電極パッド、第二電極パッド及び第三電極パッドから構成されており、
   前記第一電極パッドが、前記第三電極パッドと電気的に接続されていることを特徴とする水晶デバイス。
5. 請求項１乃至４記載の水晶デバイスであって、
   前記電極パッドは、矩形状であり、
   平面視して、前記電極パッドの角に面取り部が設けられていることを特徴とする水晶デバイス。

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