JP2015154250A - 水晶デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】ビア導体と基板との界面に隙間が生じることがなく、基板の気密性を向上させ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、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の下面に設けられ、外部端子と電気的に接続されている接続パターンと、基板１１０に設けられ、配線パターンと接続パターンとを電気的に接続するためのビア導体１１４と、ビア導体１１４の上面に設けられた保護部材１６０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、保護部材１６０の上面にかかるように設けられた接合部材１５０と、を備えている。
【選択図】図１

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。

特開２０１２−７０２２４号公報

上述した水晶デバイスは、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を、基板に設けられたビア導体にて接続されている。この水晶デバイスを電子機器等の実装基板上に実装する際に、この基板に熱が印加することで、基板の反り等により、ビア導体の外周縁と基板との界面に隙間を生じてしまうことがある。よって、ビア導体と基板との間に隙間が生じてしまうので、基板の気密性が低下してしまう虞があった。

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、ビア導体と基板との界面に隙間が生じることがなく、基板の気密性を向上させ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、基板の下面に設けられ、外部端子と電気的に接続されている接続パターンと、基板に設けられ、配線パターンと接続パターンとを電気的に接続するためのビア導体と、ビア導体の上面に設けられた保護部材と、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、保護部材の上面にかかるように設けられた接合部材と、を備え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、配線パターンと接続パターンとを電気的に接続するためのビア導体と、ビア導体の上面に設けられた保護部材と、基板の上面と封止蓋体の下面との間に設けられ、保護部材の上面にかかるように設けられた接合部材と、を備えている。このようにすることにより、ビア導体の上面に保護部材が設けられていることになるので、保護部材にてビア導体を基板と固定することになり、基板の反り等でビア導体の外周縁と基板との界面からビア導体が剥がれてしまうことでビア導体と基板との界面に隙間が生じることを抑えつつ、基板の気密性を向上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。 （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。 （ａ）本実施形態の第四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）本実施形態の第四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１１６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、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が設けられており、基板１１０の下面には、外部端子１１２と電気的に接続されている接続パターン１１５が設けられている。また、基板１１０には、図４に示すように、配線パターン１１３と接続パターン１１５とを電気的に接続するための導体ビア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、基板１１０に設けられたビア導体１１４及び基板１１０の下面に設けられた接続パターン１１５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。配線パターン１１３は、図４（ａ）に示すように、第一配線パターン１１３ａ及び第二配線パターン１１３ｂによって構成され、接続パターン１１５は、第一接続パターン１１５ａ及び第二接続パターン１１５ｂ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第一配線パターン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、第一接続パターン１１５ａの一端と電気的に接続されている。第１４一接続パターン１１５ａの他端は、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の上面に設けられた第二配線パターン１１３ｂの一端と電気的に接続されている。第二配線パターン１１３ｂの他端は、第二ビア導体１１４ｂを介して、第二接続パターン１１５ｂの一端と電気的に接続されている。第二接続パターン１１５ｂの他端は、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。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、電極パッド１１１から近傍の基板１１０の角部に向けて引き出されている。また、接続パターン１１５は、基板１１０の下面に設けられ、外部端子１１２から近傍の基板１１０の角部に向けて引き出されている。第一接続パターン１１５ａの長さと第二接続パターン１１５ｂの長さは、略等しい長さとなる。ここで、略等しい長さとは、第一接続パターン１１５ａの長さと第二接続パターン１１５ｂの長さとの差が０〜２００μｍ異なるものを含むものとする。接続パターン１１５の長さは、各接続パターン１１５の中心を通る直線の長さを測定したものとする。

ビア導体１１４は、基板１１０の内部に設けられ、その両端は、配線パターン１１３及び接続パターン１１５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。ビア導体１１４の上面には、保護部材１６０が設けられており、保護部材１６０にてビア導体１１４の上面の外周縁を基板１１０と固定することになり、基板１１０の反りによるビア導体１１４周辺の変形を抑えることでビア導体１１４の外周縁と基板１１０との界面からビア導体１１４が剥がれてしまうことを低減することができる。よって、このような水晶デバイスは、ビア導体１１４の外周縁と基板１１０との界面に隙間が生じることを抑えつつ、基板１１０の気密性を向上させることができる。また、基板１１０の反りにより、ビア導体１１４の外周縁と基板１１０の貫通孔との界面からビア導体１１４の剥がれが生じたとしても、保護部材１６０によりビア導体１１４の上面がふさがれているため、基板１１０の気密性を維持させることができる。

電極パターン１１６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１１６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１１６の大きさを説明する。電極パターン１１６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１１６の上下方向の厚みは、０．０１〜０．０５ｍｍとなっている。

保護部材１６０は、基板１１０の反り等でビア導体１１４の外周縁と基板１１０との界面からビア導体１１４が剥がれてしまうことでビア導体１１４と基板１１０との界面に隙間が生じることを抑え、ビア導体１１４を保護するためのものである。また、保護部材１５０は、図１及び図３に示すように、基板１１０に設けられたビア導体１１４の上面を被覆するようにして設けられている。保護部材１６０は、接合部材１５０よりも融点が高い５００〜８００℃のものを用いている。これにより、接合部材１５０で接合する際には、保護部材１６０は溶融せずに、形成時の形状を保つことができる。よって、金属製の封止蓋体１３０又は基板１１０に圧力がかかり押し付けられても、金属製の封止蓋体１３０と基板１１０のビア導体１１４とが接触することによる短絡を低減することができる。また、保護部材１６０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基板１１０に設けられたビア導体１１４の上面に塗布され乾燥することで設けられる。また、保護部材１６０の上下方向の厚みは、０．０１〜０．０３ｍｍとなっている。

また、保護部材１６０は、基板１１０の角部に位置するビア導体１１４上に設けられている。このようにすることによって、金属製の封止蓋体１３０がビア導体１１４に接触することを抑えることが可能となる。また、保護部材１６０は、基板１１０の角に、平面視して円弧状になるように設けられている。

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、接続パターン１１５及び電極パターン１１６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。

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１１６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１１６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、保護部材１６０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、ビア導体１１４及び保護部材１６０の上面に接合部材１５０が設けられていることになるので、接合部材１５０が、保護部材１６０及び基板１１０の両方共に固定することになり、基板１１０の反り等でビア導体１１４の外周縁と基板１１０との界面からビア導体１１４が剥がれることでビア導体１１４の外周縁と基板１１０との界面に隙間が生じることをさらに抑えつつ、基板１１０の気密性をさらに向上させることができる。

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。ガラス接合部材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、接合部材１５０が平面視して、ビア導体１１４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、ビア導体１１４の上面に接合部材１５０が設けられていることになるので、接合部材１５０にてビア導体１１４が基板１１０に固定されることになり、基板１１０の反りによるビア導体１１４の周辺の変形を抑えることでビア導体１１４の外周縁と基板１１０との界面からビア導体１１４が剥がれてしまうことを低減することができる。よって、このような水晶デバイスは、ビア導体１１４の外周縁と基板１１０との界面に隙間が生じることを抑えつつ、基板１１０の気密性を向上させることができる。また、仮にビア導体１１４の外周縁と基板１１０の貫通孔との界面からビア導体１１４の剥がれが生じたとしても、保護部材１６０及び接合部材１５０によりビア導体１１４の上面が塞がれているため、保護部材１６０及び接合部材１５０によってビア導体１１３が保護されているので、水晶デバイスは、基板１１０の気密性を向上させることができる。

（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５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が設けられており、基板２１０の下面には、外部端子２１２と電気的に接続されている接続パターン２１５が設けられている。また、基板２１０には、配線パターン２１３と接続パターン２１５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５（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５（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。配線パターン２１３は、図５（ａ）に示すように、第一配線パターン２１３ａ、第二配線パターン２１３ｂ及び第三配線パターン２１３ｃによって構成され、接続パターン２１５は、第一接続パターン２１５ａ及び第二接続パターン２１５ｂ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第一配線パターン２１３ａの一端と電気的に接続されている。第一配線パターン２１３ａの他端は、第三電極パッド２１１ｃ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三配線パターン２１３ｃの一端と電気的に接続されている。第三配線パターン２１３ｃの他端は、第一ビア導体２１４ａを介して、第一接続パターン２１５ａの一端と電気的に接続されている。第一接続パターン２１５ａの他端は、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の上面に設けられた第二配線パターン２１３ｂの一端と電気的に接続されている。第二配線パターン２１３ｂの他端は、第二ビア導体２１４ｂを介して、第二接続パターン２１５ｂの一端と電気的に接続されている。第二接続パターン２１５ｂの他端は、第二外部端子２１２ｂと電気的に接続されている。よって、第二電極パッド２１１ｂは、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６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６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（図示せず）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２１１ａ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、第一電極パッド２１１ａ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７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３１７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３１７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３１７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３１７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３１７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。

（第四変形例）
以下、本実施形態の第四変形例における水晶デバイスについて説明する。なお、本実施形態の第四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。本実施形態の第四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、また、保護部材２６０が、ビア導体１１４の上面及び下面に設けられている点において本実施形態と異なる。

保護部材２６０は、基板１１０の反り等でビア導体１１４の外周縁と基板１１０との界面からビア導体１１４が剥がれてしまうことでビア導体１１４と基板１１０との界面に隙間が生じることを抑え、ビア導体１１４を保護するためのものである。また、保護部材２６０は、図８に示すように、基板１１０に設けられたビア導体１１４の上面及び下面を被覆す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、保護部材２６０がビア導体１１４の上面及び下面に設けられていることになるので、保護部材２６０が、ビア導体１１４の両端を確実に固定することになり、基板１１０の反りによるビア導体１１４の周辺の変形をさらに抑えることでビア導体１１４の外周縁と基板１１０との界面からビア導体１１４が剥がれてしまうことをさらに低減することができる。よって、このような水晶デバイスは、ビア導体１１４の外周縁と基板１１０との界面に隙間が生じることをさらに抑えつつ、基板１１０の気密性をさらに向上させることができる。また、保護部材２６０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基板１１０に設けられたビア導体１１４の上面に塗布され乾燥することで設けられる。また、保護部材２６０の上下方向の厚みは、０．０１〜０．０３ｍｍとなっている。

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。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。

また、水晶素子１２０は、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用いても構わない。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。

上記の実施形態では、ガラス接合部材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、ガラス接合部材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。このようなガラス接合部材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・・・接続パターン
１１６・・・電極パターン
３１７・・・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
１６０・・・保護部材
Ｋ・・・収容空間

Claims (3)

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、
   前記基板の下面に設けられ、前記外部端子と電気的に接続されている接続パターンと、
   前記基板に設けられ、前記配線パターンと前記接続パターンとを電気的に接続するためのビア導体と、
   前記ビア導体の上面に設けられた保護部材と、
   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、前記保護部材の上面にかかるように設けられた接合部材と、を備え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。
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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