JP2016048866A - 圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の圧電デバイスは、圧電素子の気密性を維持し、安定して圧電素子の発振周波数を出力することが可能な圧電デバイスを提供する。【解決手段】 圧電デバイスは、圧電素子実装領域Ｘ及び集積回路素子実装領域Ｙを上面に有した矩形状の基板１１０と、圧電素子実装領域Ｘに設けられた電極パッド１１１と、集積回路素子実装領域Ｙに設けられた接続パッド１１５と、基板１１０の下面に設けられた外部端子１１２と、電極パッド１１１及び外部端子１１２と電気的に接続され、基板１１０の上面に設けられた配線パターン１１３と、外部端子１１２と電気的に接続され、基板１１０の下面に設けられた接続パターン１１６と、配線パターン１１３と、接続パターン１１６又は外部端子１１２とを電気的にされ、基板１１０に設けられた導体部１１４と、を備え、導体部１１４が、集積回路素子実装領域Ｙのみに設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電子機器等に用いられる圧電デバイスに関するものである。

圧電デバイスは、圧電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。基板と、この基板の主面に設けられる枠体と、基板と枠体とで設けられた凹部と、
凹部内に実装された圧電素子と、枠体と隣接するようにして基板に実装された集積回路素子と、凹部を気密封止する蓋体と、を備えた圧電デバイスが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２００８−３０１１９６号公報

上述した圧電デバイスは、基板に設けられた導体部を用いて、基板の上面の配線と下面の配線との接続を行う必要があるが、圧電素子の実装領域に導体部を設けると、導体部に応力がかかり亀裂が生じることで、基板と導体部との界面が剥がれ、圧電素子の気密性を維持することができない虞があった。

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、圧電素子の気密性を維持し、安定して圧電素子の発振周波数を出力することが可能な圧電デバイスを
提供することにある。

本発明の一つの態様による圧電デバイスは、圧電素子実装領域及び集積回路素子実装領域を上面に有した矩形状の基板と、圧電素子実装領域に設けられた電極パッドと、集積回路素子実装領域に設けられた接続パッドと、基板の下面に設けられた外部端子と、電極パッド及び外部端子と電気的に接続され、基板の上面に設けられた配線パターンと、外部端子と電気的に接続され、基板の下面に設けられた接続パターンと、配線パターンと、接続パターン又は外部端子とを電気的に、基板に設けられた導体部と、電極パッドに実装された圧電素子と、接続パッドに実装された集積回路素子と、圧電素子実装領域の外周縁に沿って設けられた接合部材と、接合部材を介して基板の上面に接合された封止蓋体と、を備え、導体部が、集積回路素子実装領域のみ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圧電デバイスは、圧電素子実装領域及び集積回路素子実装領域を上面に有した矩形状の基板と、圧電素子実装領域に設けられた電極パッドと、集積回路素子実装領域に設けられた接続パッドと、基板の下面に設けられた外部端子と、電極パッド及び外部端子と電気的に接続され、基板の上面に設けられた配線パターンと、外部端子と電気的に接続され、基板の下面に設けられた接続パターンと、配線パターンと、接続パターン又は外部端子とを電気的に、基板に設けられた導体部と、電極パッドに実装された圧電素子と、接続パッドに実装された集積回路素子と、圧電素子実装領域の外周縁に沿って設けられた接合部材と、接合部材を介して基板の上面に接合された封止蓋体と、を備え、導体部が、集積回路素子実装領域のみに設けられている。このような圧電デバイスを電子機器等の実装基板上に実装した際に、基板に応力がかかり、導体部に亀裂が生じたとしても、圧電素子実装領域内に導体部が設けられていないため、圧電素子実装領域内の気密性を維持することができる。よって、圧電素子の発振周波数を安定して出力することができる。

本実施形態における圧電デバイスを示す分解斜視図である。 （ａ）図１に示された圧電デバイスのＡ−Ａにおける断面図であり、（ｂ）図１に示された圧電デバイスのＢ−Ｂにおける断面図である。 （ａ）本実施形態における圧電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圧電デバイスを構成する基板の下面から見た平面図である。 本実施形態における圧電デバイスの封止蓋体を外した状態を示す平面図である。 本実施形態の第一変形例における圧電デバイスの封止蓋体を外した状態を示す平面図である。 本実施形態の第二変形例における圧電デバイスを構成する基板を上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圧電デバイスにおける圧電素子実装領域側を切断した断面図であり、（ｂ）本実施形態の第二変形例における圧電デバイスにおける集積回路素子実装領域側を切断した断面図である 本実施形態の第三変形例における圧電デバイスを示す分解斜視図である。

本実施形態における圧電デバイスは、図１〜図４に示されているように、基板１１０と、基板１１０の上面に実装された圧電素子１２０及び集積回路素子１６０と、圧電素子１２０を気密封止するための封止蓋体１３０と、を含んでいる。このような圧電デバイスは、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、上面で実装された圧電素子１２０及び集積回路素子１６０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には、図３及び図４に示されているように、圧電素子１２０を実装するための圧電素子実装領域Ｘと、集積回路素子１６０を実装するための集積回路素子実装領域Ｙが設けられている。圧電素子実装領域Ｘ及び集積回路素子実装領域Ｙは、矩形状であり、隣接するようにして形成されている。圧電素子実装領域Ｘ内には、基板１１０の一辺に沿って、圧電素子１２０を接合するための一対の電極パッド１１１が隣接するようにして設けられている。一対の電極パッド１１１は、第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂとで構成されている。基板１１０の下には、六つの外部端子１１２が設けられている。また、六つの外部端子１１２の内の二つである第三外部端子１１２ｃ及び第四外部端子１１２ｄは、圧電素子１２０と電気的に接続されて、圧電素子１２０の入出力端子として用いられる。

圧電素子実装領域Ｘは、図３及び図４に示されているように、基板１１０の短辺と、基板の長辺１１０及び架空線Ｌによって、囲まれている領域である。また、集積回路素子実装領域は、基板１１０の短辺と向かい合う位置にある短辺と、基板の長辺１１０及び架空線Ｌによって、囲まれている領域である。集積回路素子実装領域Ｙ内の中央付近には、集積回路素子１６０を接合するための一対の接続パッド１１５が設けられている。接続パッド１１５は、第一接続パッド１１５ａと第二接続パッド１１５ｂによって構成されている。また、六つの外部端子１１２の内の残りの四つである第一外部端子１１２ａ、第二外部端子１１２ｂ、第五外部端子１１２ｅ及び第六外部端子１１２ｆは、集積回路素子１６０と電気的に接続されている。

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、上面に設けられた一対の電極パッド１１１ａ、１１１ｂと下面の第三外部端子１１２ｃ、第四外部端子１１２ｄとを電気的に接続するための配線パターン１１３がそれぞれ設けられている。基板１１０の下面には、上面に設けられた一対の電極パッド１１１ａ、１１１ｂと下面の第三外部端子１１２ｃ、第四外部端子１１２ｄとを電気的に接続するための接続パターン１１６がそれぞれ設けられている。

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〜図４に示すように、圧電素子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３に示すように、圧電素子実装領域Ｘ内で、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と、基板内に設けられた導体部１１４及び基板１１０の下面に設けられた接続パターン１１６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の下面の外周縁に沿って設けられている。

電極パッド１１１は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されているように、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３に示されているように第一外部端子１１２ａ、第二外部端子１１２ｂ、第三外部端子１１２ｃ、第四外部端子１１２ｄ、第五外部端子１１２ｅ及び第六外部端子１１２ｆによって構成されている。配線パターン１１３は、図３（ａ）に示されているように、第一配線パターン１１３ａ、第二配線パターン１１３ｂ、第三配線パターン１１３ｃ、第四配線パターン１１３ｄ及び第五配線パターン１１３ｅ、第六配線パターン１１３ｆ、第七配線パターン１１３ｇ及び第八配線パターン１１３ｈによって構成されている。導体部１１４は、図３に示されているように、第一導体部１１４ａ、第二導体部１１４ｂ、第三導体部１１４ｃ、第四導体部１１４ｄ、第五導体部１１４ｅ及び第六導体部１１４ｆによって構成されている。接続パッド１１５は、図３（ａ）に示されているように、第一接続パッド１１５ａ、第二接続パッド１１５ｂ、第三接続パッド１１５ｃ、第四接続パッド１１５ｄ、第五接続パッド１１５ｅ及び第六接続パッド１１５ｆによって構成されている。また、接続パターン１１６は、図３（ｂ）に示されているように、第一接続パターン１１６ａ及び第二接続パターン１１６ｂによって構成されている。

第一電極パッド１１１ａは、図３に示されているように、基板１１０の上面に設けられている第四配線パターン１１３ｄの一端と接続されている。基板１１０の上面に設けられた第四配線パターン１１３ｄの他端は、第四接続パッド１１５ｄと接続されている。第六配線パターン１１３ｆの一端は、第四配線パターン１１３ｄと電気的に接続されており、第六配線パターン１１３ｆの他端は、第四導体部１１４ｄ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。また、第二電極パッド１１１ｂは、基板１１０の上面に設けられている第三配線パターン１１３ｃの一端と接続されている。基板１１０の上面に設けられた第三配線パターン１１３ｃの他端は、第三接続パッド１１５ｃと接続されている。第五配線パターン１１３ｅの一端は、第三配線パターン１１３ｃと電気的に接続されており、第五配線パターン１１３ｅの他端は、第三導体部１１４ｃを介して第三外部端子１１２ｃと電気的に接続されている。よって、第二電極パッド１１１ｂは、第三外部端子１１２ｃと電気的に接続されている。

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の下面の外周縁に沿って六つ設けられている。外部端子１１２の六つ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、第三外部端子１１２ｃ及び第四外部端子１１２ｄは、圧電素子１２０の特性を測定するために用いる圧電素子用測定端子として用いられる

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及び外部端子１１２から近傍の導体部１１４に向けて引き出されている。また、配線パターン１１３は、図３に示すように、第一配線パターン１１３ａ、第二配線パターン１１３ｂ、第三配線パターン１１３ｃ、第四配線パターン１１に３ｄ、第五配線パターン１１３ｅ、第六配線パターン１１３ｆ、第七配線パターン１１３ｇ及び第八配線パターン１１３ｈによって構成されている。

導体部１１４は、基板１１０の内部に設けられ、その両端は、外部端子１１２、配線パターン１１３又は接続パターン１１５と電気的に接続されている。導体部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、導体部１１４は、図３に示すように、第一導体部１１４ａ、第二導体部１１４ｂ、第三導体部１１４ｃ、第四導体部１１４ｄ、第五導体部１１４ｅ及び第六導体部１１４ｆによって構成されている。

接続パッド１１５は、集積回路素子１６０を実装するためのものである。また、接続パッド１１５は、図３に示すように、第一接続パッド１１５ａ、第二接続パッド１１５ｂ、第三接続パッド１１５ｃ、第四接続パッド１１５ｄ、第五接続パッド１１５ｅ及び第六接続パッド１１５ｆによって構成されている。また、接続パッド１１５は、基板１１０の上面に設けられた配線パターン１１３と、基板１１０内に設けられた導体部１１４及び基板１１０の下面に設けられた接続パターン１１６を介して、外部端子１１２と電気的に接続されている。

第一接続パッド１１５ａは、図３に示されているように、基板１１０の上面に設けられている第一配線パターン１１３ａの一端と接続されている。基板１１０の上面に設けられた第一配線パターン１１３ａの他端は、第一導体部１１４ａを介して、基板１１０の下面に設けられた第一外部端子１１２ａと接続されている。第二接続パッド１１５ｂは、図３に示されているように、基板１１０の上面に設けられている第二配線パターン１１３ｂの一端と接続されている。基板１１０の上面に設けられた第二配線パターン１１３ｂの他端は、第二導体部１１４ｂを介して、基板１１０の下面に設けられた第二外部端子１１２ｂと接続されている。第五接続パッド１１５ｅは、図３に示されているように、基板１１０の上面に設けられている第七配線パターン１１３ｇの一端と接続されている。基板１１０の上面に設けられた第七配線パターン１１３ｇの他端は、第五導体部１１４ｅを介して、基板の下面に設けられた第一接続パターン１１６ａの一端と接続されている。基板１１０の下面に設けられた第一接続パターン１１６ａの他端は、図３に示されているように、第五外部端子１１２ｅと電気的に接続されている。よって、第五接続パッド１１５ｅは、第五外部端子１１２ｅと電気的に接続されている。また、第六接続パッド１１５ｆは、図３に示されているように、基板１１０の上面に設けられている第八配線パターン１１３ｈの一端と接続されている。基板１１０の上面に設けられた第八配線パターン１１３ｈの他端は、第六導体部１１４ｆを介して、基板の下面に設けられた第二接続パターン１１６ｂの一端と接続されている。基板１１０の下面に設けられた第二接続パターン１１６ｂの他端は、図３に示されているように、第六外部端子１１２ｆと電気的に接続されている。よって、第六接続パッド１１５ｆは、第六外部端子１１２ｆと電気的に接続されている。

接続パターン１１６は、基板１１０の下面に設けられ、外部端子１１２から基板１１０の導体部１１４に向けて引き出されている。接続パターン１１６は、図３に示すように、第一接続パターン１１６ａ及び第二接続パターン１１６ｂによって構成されている。

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、導体部１１４、接続パッド１１５及び接続パターン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。

圧電素子１２０は、図１及び図２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。圧電素子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、圧電素子１２０は、図１及び図２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と接続されている圧電素子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圧電素子１２０が基板１１０上に固定されている。

ここで、圧電素子１２０の動作について説明する。圧電素子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、圧電素子１２０の作製方法について説明する。まず、圧電素子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、圧電素子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。

圧電素子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。圧電素子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。圧電素子１２０は、電極パッド１１１に接合される。つまり、圧電素子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が圧電素子１２０と電気的に接続されることになる。

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。

集積回路素子１６０は、例えば、複数個の接続パッドを有した矩形状のフリップチップ型集積回路素子が用いられ、その回路形成面（上面）には、周囲の温度状態を検知する温度センサー、圧電素子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圧電素子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。この発振回路部で生成された出力信号は、基板１１０の下面に設けられた第一外部端子１１２ａを介して圧電発振器の外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。

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下記に示す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、０次成分調整値γの各値の温度補償用制御データが第五外部端子１１２ｅである書込読込端子から入力され保存される。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なうかを示したものである。

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。尚、この時の外部の周囲温度は、集積回路素子１６０内の温度センサーより得られる。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よって、圧電素子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。

集積回路素子１６０は、図２（ｂ）に示すように、基板１１０の上面に設けられた接続パッド１１５に半田等の導電性接合材１７０を介して実装されている。また、集積回路素子１６０の接続端子１６１は、接続パッド１１５に接続されている。接続パッド１１５は、配線パターン１１３、導体部１１４及び接続パターン１１６を介して外部端子１１２と電気的に接続されている。この第二外部端子１１２ｂは、電子機器等の実装基板上の基準電位であるグランドと接続されている実装パッドと接続されることにより、グランド端子の役割を果たす。よって、集積回路素子１６０の接続端子１６１の内の一つは、基準電位であるグランドに接続されることになる。

集積回路素子１６０の基板１１０への接合方法について説明する。まず、導電性接合材１７０は、例えばディスペンサによって接続パッド１１５に塗布される。集積回路素子１６０は、導電性接合材１７０上に載置される。そして導電性接合材１７０は、加熱させることによって溶融接合される。よって、集積回路素子１６０は、接続パッド１１５に接合される。

また、集積回路素子１６０は、図１及び図２に示すように、矩形状であり、その下面に六つの接続端子１６１が設けられている。接続端子１６１は、一辺に沿って三つ設けられており、その一辺と向かい合う一辺に沿って三つ設けられている。集積回路素子１６０の長辺の長さは、０．５〜１．２ｍｍであり、短辺の長さは、０．３〜１．０ｍｍとなっている。集積回路素子１６０の厚み方向の長さは、０．１〜０．３ｍｍとなっている。

導電性接合材１７０は、例えば、銀ペースト又は鉛フリー半田により構成されている。また、導電性接合材１７０には、塗布し易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％のものが使用されている。

導電性接合材１７０は、例えば、銀ペースト又は鉛フリー半田により構成されている。また、導電性接合材１７０には、塗布し易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９５〜９８％、銀が２〜４％、銅が０〜１．０％のものが使用されている。

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、基板１１０の圧電素子実装領域Ｘ上に設けられた第四配線パターン１１３ｄの外周縁に沿って設けられている。このようにすることによって、接合部材１５０が、第四配線パターン１１３ｄの段差により基板１１０の外周縁に留められるため、圧電素子１２０の固定端側から圧電素子実装領域Ｘの中心方向に向かって入り込むことを低減することができる。このように、圧電素子実装領域Ｘに向かって入り込むことを低減することで、圧電素子１２０に接合部材１５０が付着することを少しでも抑えることが可能となる。

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圧電デバイスは、圧電素子実装領域Ｘ及び集積回路素子実装領域Ｙを上面に有した矩形状の基板１１０と、圧電素子実装領域Ｘに設けられた電極パッド１１１と、集積回路素子実装領域Ｙに設けられた接続パッド１１５と、基板１１０の下面に設けられた外部端子１１２と、電極パッド１１１及び外部端子１１２と電気的に接続され、基板１１０の上面及び下面に設けられた配線パターン１１３と、配線パターン１１３又は外部端子１１２と電気的に接続され、基板１１０に設けられた導体部１１４と、電極パッド１１１に実装された圧電素子１２０と、接続パッド１１５に実装された集積回路素子１６０と、圧電素子実装領域Ｘの外周縁に沿って設けられた接合部材１５０と、接合部材１５０を介して基板１１０の上面に接合された封止蓋体１３０と、を備え、導体部１１４が、集積回路素子実装領域Ｙのみに設けられている。このような圧電デバイスを電子機器等の実装基板上に実装した際に、基板１１０に応力がかかり、導体部１１４に亀裂が生じたとしても、圧電素子実装領域Ｘ内に導体部１１４が設けられていないため、収容空間Ｋ内の気密性を維持することができる。よって、圧電素子１２０の発振周波数を安定して出力することができる。

（第一変形例）
以下、本実施形態の第一変形例における圧電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圧電デバイスのうち、上述した圧電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圧電デバイスは、図５に示されているように、電極パッド２１１と外部端子２１２とを電気的に切り離すための切断部２１７が基板２１０上に設けられている点において、本実施形態と異なる。

外部端子２１２は、図５に示されているように第一外部端子２１２ａ、第二外部端子１１２ｂ、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）に示されているように、第一配線パターン２１３ａ、第二配線パターン２１３ｂ、第三配線パターン２１３ｃ、第四配線パターン２１３ｄ及び第五配線パターン２１３ｅ及び第六配線パターン２１３ｆによって構成されている。また、接続パターン２１６は、導体部２１４は、図５に示されているように、第一導体部２１４ａ、第二導体部２１４ｂ、第三導体部２１４ｃ及び第四導体部２１４ｄによって構成されている。切断部２１７は、第一切断部２１７ａ及び第二切断部２１７ｂによって構成されている。

第一電極パッド２１１ａは、図５に示されているように、基板２１０の上面に設けられている第四配線パターン２１３ｄの一端と接続されている。基板２１０の上面に設けられた第四配線パターン２１３ｄの他端は、第四接続パッド２１５を介して、第一切断部２１７ａと接続されている。また、第一配線パターン２１３ａの一端は、第一切断部２１７ａと接続されており、第一配線パターン２１３ａの他端は、第一接続パッド２１５ａ及び第一導体部２１４ａと接続されている。また、第一導体部２１４ａは、第一外部端子２１２ａと電気的に接続されている。よって、第一電極パッド２１１ａは、第一外部端子２１２ａと電気的に接続されている。また、第二電極パッド２１１ｂは、基板２１０の上面に設けられている第三配線パターン２１３ｃの一端と接続されている。基板１１０の上面に設けられた第三配線パターン２１３ｂの他端は、第三接続パッド２１５ｃを介して、第二切断部２１７ｃと接続されている。また、第二配線パターン２１３ｂの一端は、第二切断部２１７ｂと接続されており、第二配線パターン２１３ｂの他端は、第二接続パッド２１５ｂ及び第二導体部２１４ｂと接続されている。また、第二導体部２１４ｂ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。

切断部２１７は、この切断部２１７を切断することにより、電極パッド２１１と外部端子２１２とを電気的に切り離すためのものである。第一切断部２１７ａは、第一配線パターン２１３ａと第三配線パターン２１３ｃとの間に設けられており、第二切断部２１７ｂは、第二配線パターン２１３ｂと第四配線パターン２１３ｄとの間に設けられている。

本実施形態における圧電デバイスは、電極パッド２１１と外部端子２１２とを電気的に切り離すための切断部２１７が基板２１０上に設けられている。このようにすることにより、第一外部端子２１２ａ及び第二外部端子２１２ｂは、第一切断部２１７ａ及び第二切断部２１７ｂを、配線パターン２１３間から切断するまでの間は、圧電素子１２０を測定するための圧電素子用測定端子として使用することができる。よって、本実施形態のように、基板２１０ｂの下面に新たに圧電素子用測定端子を設ける必要がないので、外部端子２１２の形状を大きくすることが可能となる。

（第二変形例）
以下、本実施形態の第二変形例における圧電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圧電デバイスのうち、上述した圧電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圧電デバイスは、図６に示されているように、導体部１１４の上面及び下面に設けられた保護部材１８０と、を備えている点において、本実施形態と異なる。

保護部材１８０は、
基板１１０の反りで導体部１１４の外周縁と基板１１０との界面から導体が剥がれてしまうことで導体部１１４と基板１１０との界面に隙間が生じることを抑え、導体部１１４を保護するためのものである。また、保護部材１８０は、図６に示すように、基板１１０に設けられた導体部１１４の上面を被覆するようにして設けられている。また、保護部材１８０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に設けられた導体部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１８０の上下方向の厚みは、０．０１〜０．０３ｍｍとなっている。

本実施形態の第一変形例における圧電デバイスは、導体部１１４の上面及び下面に設けられた保護部材１８０と、を備えている。このようにすることにより、基板１１０の反りによる導体部１１４の周辺の変形を抑えることで導体部１１４の外周縁と基板１１０との界面から導体が剥がれてしまうことを低減することができる。よって、このような圧電デバイスは、導体部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、導体部１１４の導通性を向上させることができる。

（第三変形例）
以下、本実施形態の第三変形例における圧電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圧電デバイスのうち、上述した圧電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圧電デバイスは、図７に示されているように、集積回路素子１６０を被覆するように集積回路素子実装領域Ｙに設けられた絶縁性樹脂１９０と、備えている点において、本実施形態と異なる。

絶縁性樹脂１９０は、集積回路素子１６０に、異物が付着することを抑えるためのものである。絶縁性樹脂１９０は、集積回路素子実装領域Ｙの上面を覆うと共に、集積回路素子１６０の接続端子１６１が設けられている面と接続パッド１１５との間に設けられている。絶縁性樹脂１９０は、例えばエポキシ樹脂又はやポリイミド樹脂等により構成され、絶縁性樹脂１９０の厚みは、例えば、３０μｍ〜１００μｍとなっている。このようにすることにより、絶縁性樹脂１９０は、集積回路素子１６０と基板１１０ａの下面との接着強度を高めることができる。また、仮に、圧電発振器を電子機器等の実装基板の実装パッド上に実装させた際に、半田等の異物が第二凹部Ｋ２内に入り込んだとしても、絶縁性樹脂１９０によって、その異物が集積回路素子１６０の接続端子１６１間に付着することを抑えることになるので、集積回路素子１６０の接続端子１６１間の短絡を低減することができる。また、絶縁性樹脂１９０は、基板１１０の反りで導体部１１４の外周縁と基板１１０との界面から導体が剥がれてしまうことで導体部１１４と基板１１０との界面に隙間が生じることを抑え、導体部１１４を保護する役割も果たす。絶縁性樹脂１９０は、例えば、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等により構成されている絶縁性樹脂ペーストを集積回路素子実装領域Ｙの上面にマスク印刷または塗布することで形成される。

本実施形態の第四変形例における圧電デバイスは、集積回路素子１６０の下面と基板１１０の上面との間に設けられている絶縁性樹脂１９０と、を備えているので、集積回路素子１６０と基板１１０ａの下面との接着強度を高めることができる。また、仮に、圧電発振器を電子機器等の実装基板の実装パッド上に実装させた際に、半田等の異物が第二凹部Ｋ２内に入り込んだとしても、絶縁性樹脂１９０によって、その異物が集積回路素子１６０の接続端子１６１間に付着することを抑えることになるので、集積回路素子１６０の接続端子１６１間の短絡を低減することができる。また、絶縁性樹脂１９０は、基板１１０の反り等で導体部１１４の外周縁と基板１１０との界面から導体が剥がれてしまうことで導体部１１４と基板１１０との界面に隙間が生じることを抑え、導体部１１４を保護することができる。

また、このようにすることにより、基板１１０の反りによる導体部１１４の周辺の変形を抑えることで導体部１１４の外周縁と基板１１０との界面から導体が剥がれてしまうことを低減することができる。よって、このような圧電デバイスは、導体部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ることができるので、導体部１１４の導通性を向上させることができる。

（第四変形例）
以下、本実施形態の第四変形例における圧電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圧電デバイスのうち、上述した圧電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圧電デバイスは、図８に示されているように、導体部３１４が貫通孔の内壁面に導体膜が形成されている点において本実施形態と異なる。

導体部３１４は、図８に示されているように、貫通孔の内壁面に導体膜が形成されていることで設けられている。導体部３１４の両端は、外部端子３１２、配線パターン３１３又は接続パターン３１６と電気的に接続されている。また、導体部３１４は、図８に示すように、第一導体部３１４ａ、第二導体部３１４ｂ、第三導体部３１４ｃ、第四導体部３１４ｄ、第五導体部３１４ｅ及び第六導体部３１４ｆによって構成されている。

本実施形態の第四変形例における圧電デバイスは、本実施形態と同様の効果に加えて、貫通孔の内壁面にのみ形成された導体膜は、本実施形態と比較し、基板３１０の反りによる導体部３１４の周辺の変形に、より柔軟に変形することができるため、導体部３１４の導通性を向上させることができる。また、第三変形例における圧電デバイスを構成する基板３１０は、本実施形態における圧電デバイスを構成する基板１１０よりも、安価にすることでき、生産性を向上させることができる。

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。上記の実施形態では、圧電素子は、ＡＴ用圧電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圧電素子を用いても構わない。

また、圧電素子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、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の圧電素子実装領域Ｘ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・・・導体部
１１５、２１５、３１５・・・接続パッド
１１６、２１６、３１６・・・接続パターン
２１７・・・切断部
１２０・・・圧電素子
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・・・集積回路素子
１７０・・・導電性接合材
１８０・・・保護部材
１９０・・・絶縁性樹脂
Ｋ・・・収容空間

Claims (4)

1. 圧電素子実装領域及び集積回路素子実装領域を上面に有した矩形状の基板と、
   前記圧電素子実装領域に設けられた電極パッドと、
   前記集積回路素子実装領域に設けられた接続パッドと、
   前記基板の下面に設けられた外部端子と、
   前記電極パッド及び前記外部端子と電気的に接続され、前記基板の上面に設けられた配線パターンと、
   前外部端子と電気的に接続され、前記基板の下面に設けられた接続パターンと、
   前記配線パターンと、前記接続パターン又は前記外部端子とを電気的に、前記基板に設けられた導体部と、前記電極パッドに実装された圧電素子と、
   前記接続パッドに実装された集積回路素子と、
   前記圧電素子実装領域の外周縁に沿って設けられた接合部材と、
   前記接合部材を介して前記基板の上面に接合された封止蓋体と、を備え、
   前記導体部が、前記集積回路素子実装領域のみに設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
2. 請求項１記載の圧電デバイスであって、
   前記電極パッドと前記外部端子とを電気的に切り離すための切断部が前記基板上に設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
3. 請求項１又は請求項２記載の圧電デバイスであって、
   前記導体部の上面又は下面に設けられた保護部材と、を備えていることを特徴とする圧電デバイス。
4. 請求項１乃至請求項３記載の圧電デバイスであって、
   前記集積回路素子の下面と前記基板の上面との間に設けられている絶縁性樹脂と、を備えていることを特徴とする圧電デバイス。

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