JP2016103746A - 圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 接合部材が外部端子に付着することを抑えつつ、発振周波数が変動することを低減する圧電デバイスを提供する。
【解決手段】 圧電デバイスは、接合部材配置領域Ｘ１と接合部材非配置領域Ｙ１とを有する矩形状の基板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に実装された圧電素子１２０と、接合部材配置領域Ｘ１に設けられた接合部材１５０と、接合部材非配置領域Ｙ１が基板１１０の外周縁に沿って設けられており、接合部材配置領域Ｘ１が接合部材非配置領域Ｙ１と接するようにして設けられている。
【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。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圧電素子と、基板の上面に接合部材を介して接合され、圧電素子を気密封止するための金属製の蓋体と、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、蓋体と基板の上面とを接合することができる。また、圧電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２０１２−０４４１０５号公報

上述した圧電デバイスは、圧電素子が電極パッドに実装された基板と蓋体とを接合部材を介して接合されている。この接合部材が基板の外周縁に沿って設けられているため、溶融された接合部材が基板の上面からはみ出してしまい、基板の下面の外部端子に付着してしまう虞があった。また、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する際に、圧電デバイスの外部端子と実装基板の実装パッドとの間で接合部材を誘電体とした浮遊容量が発生し、浮遊容量が水晶素子に加わることになるので、圧電デバイスの発振周波数が変動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、接合部材が外部端子に付着することを抑えつつ、発振周波数が変動することを低減する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、接合部材配置領域と接合部材非配置領域とを有する矩形状の基板と、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圧電素子と、接合部材配置領域に設けられた接合部材と、接合部材非配置領域が基板の外周縁に沿って設けられており、接合部材配置領域が接合部材非配置領域と接するようにして設けられている。

本発明の一つの態様による圧電デバイスは、接合部材配置領域と接合部材非配置領域とを有する矩形状の基板と、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圧電素子と、接合部材配置領域に設けられた接合部材と、接合部材非配置領域が基板の外周縁に沿って設けられており、接合部材配置領域が接合部材非配置領域と接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、接合時に溢れ出た接合部材が基板の上面の接合部材非配置領域に流れこむため、外部端子に接合部材が被着することを抑えることができる。外部端子に接合部材が被着することを抑えることで、浮遊容量の発生を低減することができる。よって、浮遊容量が、圧電素子に付加されることを抑えることができるため、圧電デバイスの発振周波数が変動することを低減させることができる。

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。 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る。 本実施形態における圧電デバイスの圧電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）本実施形態の第一変形例における圧電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圧電デバイスを示す分解斜視図である。 図６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り、（ｂ）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下面から見た平面図である。 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。 （ａ）本実施形態の第三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り、（ｂ）本実施形態の第三変形例における圧電デバイスを構成する基板を下面から見た平面図である。 本実施形態の第四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圧電素子１２０と、圧電素子１２０を気密封止するための蓋体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の上面には、電極パッド１１１が設けられており、下面には、外部端子１１２が設けられている。また、基板１１０の上面には、電極パッドを囲むようにして接合部材配置領域Ｘ１と、その接合部材配置領域Ｘ１と接し、基板１１０の外周縁に沿って接合部材非配置領域Ｙ１とを有している。基板１１０の一辺に沿って、圧電素子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、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、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、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、電子機器等の実装基板（図示せず）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、金属製の蓋体１３０を使用した場合に、配線パターン１１３と、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、圧電素子１２０に付加されることを抑えつつ、圧電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圧電素子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、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と金属製の蓋体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、従来の圧電デバイスのように、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、圧電素子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、圧電素子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。

接合部材配置領域Ｘ１は、接合部材１５０を配置し、接合部材配置領域Ｘ１にて蓋体１３０と接合するためのものである。接合部材配置領域Ｘ１は、図３及び図４（ａ）に示すように、基板１１０の上面に設けられた電極パッド１１１を囲むようにして設けられている。

接合部材非配置領域Ｙ１は、溶融した接合部材１５０がこの領域に留まり、外部端子１１２に付着することを抑えるためのものである。接合部材非配置領域Ｙ１は、図３及び図４（ａ）に示すように、接合部材配置領域Ｘ１と接し、基板１１０の外周縁に沿って設けられている。また、本実施形態では、接合部材非配置領域Ｙ１は、基板１１０の四つの辺にそれぞれ一つずつ設けられている。このようにすることにより、後述する蓋体１３０の接合時に溢れ出た接合部材１５０が基板１１０の上面の接合部材非配置領域Ｙ１に流れこむため、外部端子１１２に接合部材１５０が被着することを抑えることができる。外部端子１１２に接合部材１５０が被着することを抑えることで、浮遊容量の発生を低減することができる。よって、浮遊容量が、圧電素子１２０に付加されることを抑えることができるため、圧電デバイスの発振周波数が変動することを低減させることができる。

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、接合部材非配置領域Ｙ１の大きさを説明する。接合部材非配置領域Ｙ１の長辺の長さは、０．２０〜０．８０ｍｍであり、短辺の長さは、５０〜２００μｍ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。

圧電素子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。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。圧電素子１２０の１つである水晶素子について下記に説明する。

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。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、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。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。

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、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、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圧電デバイスは、接合部材配置領域Ｘ１と接合部材非配置領域Ｙ１とを有する矩形状の基板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に実装された圧電素子１２０と、接合部材配置領域Ｘ１に設けられた接合部材１５０と、接合部材非配置領域Ｙ１が基板１１０の外周縁に沿って設けられており、接合部材配置領域Ｘ１が接合部材非配置領域Ｙ１と接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、接合時に溢れ出た接合部材１５０が基板１１０の上面の接合部材非配置領域Ｙ１に流れこむため、外部端子１１２に接合部材が被着することを抑えることができる。外部端子１１２に接合部材１５０が被着することを抑えることで、浮遊容量の発生を低減することができる。よって、浮遊容量が、圧電素子１２０に付加されることを抑えることができるため、圧電デバイスの発振周波数が変動することを低減させることができる。

また、本実施形態における圧電デバイスは、ビア導体１１４が、平面視して接合部材配置領域Ｘ１と重ならない位置に設けられている。このようにビア導体１１４が接合部材配置領域Ｘ１以外の箇所に設けられていることで、ビア導体１１４と、金属製の蓋体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圧電デバイスは、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１２１で保護されることにより、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、接合部材非配置領域Ｙ２が基板１１０の四隅に設けられている点において本実施形態と異なる。

接合部材非配置領域Ｙ２は、基板１１０の四隅となる角部に設けられており、平面視して円弧状になるように設けられている。このように、基板１１０の四隅となる角部に接合部材非配置領域Ｙ２が設けられていることで、基板１１０に接合部材非配置領域Ｙ２が設けられていない場合と比較して、余剰の接合部材１５０が、接合部材非配置領域Ｙ２内に入り込むため、基板１１０の側面に接合部材１５０が溢れ出ることを低減することができる。

本実施形態の第一変形例における圧電デバイスは、接合部材非配置領域Ｙ２が基板１１０の角部に設けられている。このように、基板１１０の角部に接合部材非配置領域Ｙ２が設けられていることで、基板１１０に接合部材非配置領域Ｙ２が設けられていない場合と比較して、余剰の接合部材１５０が、接合部材非配置領域Ｙ２内に入り込むため、基板１１０の側面に接合部材１５０が溢れ出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〜図８に示されているように、接合部材非配置領域Ｙ３が基板１１０の外周縁に沿って環状に設けられている点において本実施形態と異なる。

接合部材非配置領域Ｙ３は、図８（ａ）に示すように、基板１１０の外周縁に沿って環状に設けられている。このように、基板１１０の外周縁に沿って環状に接合部材非配置領域Ｙ３が設けられていることで、基板１１０に接合部材非配置領域Ｙ３が設けられていない場合と比較して、余剰の接合部材１５０が、接合部材非配置領域Ｙ３内に入り込むことができるため、基板１１０の側面に接合部材１５０が溢れ出ることをさらに低減することができる。

また、接合部材１５０は、図７に示すように、基板１１０の上面から蓋体１３０の外周側面及び内周側面の両側面に向かって徐々に厚みが増すように傾斜が形成されている。つまり、接合部材配置領域Ｘ３及び接合部材非配置領域Ｙ３には、接合部材１５０のフィレットが形成されることになる。このようにフィレットが形成されることにより、蓋体１３０は、基板１１０との接合強度を向上させることができる。

本実施形態の第二変形例における圧電デバイスは、接合部材非配置領域Ｙ３が基板１１０の外周縁に沿って環状に設けられている。このように、基板１１０の外周縁に沿って環状に接合部材非配置領域Ｙ３が設けられていることで、基板１１０に接合部材非配置領域Ｙ３が設けられていない場合と比較して、余剰の接合部材１５０が、接合部材非配置領域Ｙ３内にさらに入り込むことができるため、基板１１０の側面に接合部材１５０が溢れ出ることをさらに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９及び図１０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の第二変形例と異なる。

基板２１０は、矩形状であり、上面で実装された圧電素子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、圧電素子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、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１０（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１０（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。

本実施形態の第三変形例における圧電デバイスは、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に圧電素子１２０を実装することができるので、実装位置が異なる圧電素子を使用しても、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、圧電デバイスの生産性を向上させることができる。

また、本実施形態の第三変形例における圧電デバイスは、圧電素子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、圧電素子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、圧電素子１２０の自由端が第三電極パッド２１１ｃに接触するので、基板２１０の上面に圧電素子１２０の自由端が接触することを抑制することできる。仮に、圧電素子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、圧電素子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、圧電素子１２０の自由端側が欠けてしまうことを抑え、圧電素子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１１に示されているように、圧電素子２２０が両持ち支持構造である点において本実施形態の第三変形例と異なる。

圧電素子２２０は、図１１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、このような圧電素子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、圧電素子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。

圧電素子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。圧電素子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。圧電素子２２０は、電極パッド２１１に接合される。つまり、圧電素子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が圧電素子２２０と電気的に接続されることになる。

本実施形態の第四変形例における圧電デバイスは、圧電素子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、圧電素子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、圧電素子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の上面に圧電素子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、圧電素子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、圧電素子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、圧電素子２２０の角が欠けてしまうことを抑えつつ、圧電素子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。

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。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。

また、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。

上記の実施形態では、接合部材１５０が蓋体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・・・基板
１１１、２１１・・・電極パッド
１１２、２１２・・・外部端子
１１３、２１３・・・配線パターン
１１４、２１４・・・ビア導体
１１５・・・電極パターン
１２０・・・圧電素子
１２１・・・水晶素板
１２２・・・励振用電極
１２３・・・引き出し電極
１３０・・・蓋体
１３０ａ・・・封止基部
１３０ｂ・・・封止枠部
１４０・・・導電性接着剤
１５０・・・接合部材
Ｋ・・・収容空間
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３・・・接合部材配置領域
Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３・・・接合部材非配置領域

Claims (5)

1. 接合部材配置領域と接合部材非配置領域とを有する矩形状の基板と、
   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圧電素子と、
   前記接合部材配置領域に設けられた接合部材と、
   前記接合部材非配置領域が前記基板の外周縁に沿って設けられており、
   前記接合部材配置領域が前記接合部材非配置領域と接するようにして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、
   前記接合部材非配置領域が前記基板の角部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記載の圧電デバイスであって、
   前記接合部材非配置領域が前記基板の外周縁に沿って環状に設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
4. 請求項１記載の圧電デバイスであって、
   前記ビア導体が、平面視して前記接合部材配置領域に重ならない位置に設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
5. 請求項１又記載の圧電デバイスであって、
   前記圧電素子が、矩形状の圧電素板と、前記圧電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、前記圧電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圧電デバイス。

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