JP2016178629A - 圧電振動デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化に対応するとともに、外部回路基板との接合領域を確保しながら搭載安定性の高い圧電振動デバイスを提供する。【解決手段】 水晶発振器１は、基板部２０と第１枠部２１と第２枠部２２とを備えたベース２と、第１凹部２Ａに収容される水晶振動素子３と、第２凹部２Ｂに収容されるＩＣ４と、第１凹部２Ｂを気密に封止する蓋５とからなっている。第２枠部の内周縁の４隅には前記ＩＣの配線パターンと外部接続端子とを接続し、柱状で一部の側面が露出した導電ビアが形成されている。【選択図】 図２

Description

本発明は表面実装型の圧電振動デバイスに関する。

圧電振動デバイスとして、例えば表面実装型の水晶振動子や水晶発振器が広く用いられている。例えば表面実装型の水晶発振器は、絶縁性材料からなるベース（容器）に設けられた凹部の中に、水晶などからなる圧電振動素子と集積回路素子などの電子部品素子が実装され、蓋で凹部を気密封止した構造となっている。前記ベースの外底面には複数の外部接続端子が形成されており、これらの外部接続端子の一部は圧電振動素子や電子部品素子と電気的に接続されている。圧電振動デバイスは、外部接続端子で外部回路基板上の搭載パッドとはんだなどの導電性接合材により電気的機械的に接合されることで外部回路基板に搭載される。

このような圧電振動デバイスの中には、特許文献１に開示されているように、水晶振動素子と電子部品素子とを別空間に収容したいわゆるＨ型パッケージ構造のものがある。より具体的には、特許文献１に記載の水晶発振器は、容器の表裏のキャビティ（凹部）の一方側に水晶片（圧電振動素子）が封入され、他方側にＩＣチップ（電子部品素子）が実装された構造となっている。そして外部接続端子は、ＩＣチップが実装される側のキャビティを包囲する枠部の上面（水晶発振器の底面）の４隅に形成されている。

特開２００９−２７４６９号

上述のような圧電振動デバイスでは、電子部品素子（ＩＣチップ）が実装される側のキャビティの制約を受け、ベースの外底面の面積が前記キャビティの存在しない平坦な外底面のベースに比べて相対的に小さくなる。このため、枠部の上面（外底面）に形成できる外部接続端子の位置や面積も限られてくるので、各外部接続端子間の短絡を防止しながら外部接続端子と外部回路基板との接合領域を同時に確保することも難しくなってきている。

また、上述のような圧電振動デバイスでは、上述のように小型化とともに外部接続端子の接合領域を確保することが難しいため、外部回路基板へ接合するためのはんだ塗布量が各外部接続端子の間でばらつくと、その影響度が大きくなる。つまり、はんだ塗布量のばらつきにより、外部回路基板に圧電振動デバイスを搭載してはんだを溶融して接合する際に、圧電振動デバイスが外部回路基板から傾いて搭載されたり、回転して搭載されたりする危険性が高まるものであった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、小型化に対応するとともに、圧電振動デバイスにおいて、外部回路基板との接合領域を確保しながら外部回路基板への搭載安定性を高めた圧電振動デバイスを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、上方が一主面で下方が他主面となる基板部と、前記基板部の他主面の外周部から下方に伸び外周縁と内周縁とが平面視略矩形の枠部と、前記枠部の上面の４隅に形成された外部接続端子とを備えたベースと、前記基板部の一主面に搭載される圧電振動素子と、前記枠部と前記基板部の他主面とで囲まれた凹部に搭載される電子部品素子と、前記圧電振動素子を気密封止する蓋とからなる圧電振動デバイスにおいて、前記枠部の内周縁の４隅には、当該内周壁の高さ方向に沿って伸長した柱状の導電ビアが埋設され、当該柱状の導電ビアの一部の側面が前記凹部に露出した状態で形成されており、前記凹部の内底面には、その４隅に伸びる配線パターンが形成されており、前記各外部接続端子と、前記各配線パターンとは、前記各導電ビアにより接続されてなる。

上記発明によれば、枠部の４隅の外部接続端子は、当該枠部の内周縁の４隅に形成された柱状の導電ビアが形成されているので、圧電振動デバイスの小型化にともなって枠部の上面に形成された外部接続端子の面積の制約を受けても、導電ビアに外部回路基板と接合されるはんだ塗布領域を拡大することができる。このため、外部接続端子による平面的なはんだ接合部だけでなく、導電ビアに沿ってはんだフィレットが形成することによる立体的なはんだ接合部が得られる。

しかも、このはんだフィレットは、枠部の内周縁の４隅に形成された柱状の導電ビアに沿って４か所に形成されるため、圧電振動デバイスの中央方向にバランスよくはんだ接合による張力が生じるように作用させることができ、導電ビアによって形成されるはんだフィレットによるアンカー作用もより高めることができる。

結果として、圧電振動デバイスの小型化に対応させながら、枠部の内周縁の４隅のはんだフィレットからなるアンカー部により、外部回路基板とのはんだ接合強度を高めることができる。

また、４隅の外部接続端子に塗布されるはんだ塗布量にばらつきが生じても、外部接続端子から導電ビアに伝ってはんだの塗布を調整することができるので、４隅の外部接続端子のはんだ塗布量が均一化され、外部回路基板に圧電振動デバイスを搭載してはんだを溶融して接合する際に、圧電振動デバイスが外部回路基板から傾いて搭載されたり、回転して搭載されることが抑制できる。

また、上記構成において、前記各導電ビアを結ぶ線分の交点が前記ベースの重心点付近に位置してもよい。

この場合、上述の作用効果に加えて、ベースの重心点を通り枠部の各辺と平行な中心線に対してそれぞれ線対称にはんだフィレットからなる４隅のアンカー部が構成されるので、圧電振動デバイスの重心点に向かって均一にはんだ接合による張力が生じるように作用させることができる。

結果として、外部回路基板とのはんだ接合強度をより一層高めることができ、圧電振動デバイスが外部回路基板から傾いて搭載されたり、回転して搭載されることがより一層抑制することができる。

また、上記構成において、前記外部接続端子は、略Ｌ字形状に形成され、当該略Ｌ字形状は前記枠部の内周縁の４隅に曲部を有し、前記枠部の内周縁の各辺に沿って伸びており、前記曲部に接した状態で前記導電ビアが形成されていてもよい。

この場合、上述の作用効果に加えて、４隅の外部接続端子は、枠部の内周縁の４隅に曲部を有し、枠部の内周縁との各辺の方向に沿った略Ｌ字形状に形成されているので、圧電振動デバイスの小型化にともなって枠部の上面に形成された外部接続端子の面積の制約を受けても、外部接続端子の面積を確保することができ、外部回路基板との接合強度を低下させるのを抑制することができる。

また、略Ｌ字形状の各外部接続端子の曲部に接した状態で前記４隅の各柱状の導電ビアが形成されているので、枠部の各辺方向に沿った状態でバランスよくはんだ接合による張力が生じるように作用させることができる。また、外部接続端子から導電ビアへのはんだ流れ出しが促進されやすくなり、上述のはんだ塗布状態を調整する機能やアンカー部を構成する機能も高めることができる。

結果として、外部回路基板とのはんだ接合強度をさらに高めることができ、圧電振動デバイスが外部回路基板から傾いて搭載されたり、回転して搭載されることがさらに抑制することができる。

また、上記構成において、前記導電ビアの枠部の内周縁に沿った寸法より、当該導電ビアと接する前記配線パターンの枠部の内周縁に沿った寸法の方が大きく形成されていてもよい。

この場合、上述の作用効果に加えて、比較的幅の狭い導電ビアにより外部回路基板からのはんだの流れ出し量が制限され、比較的幅の広い配線パターンにより当該配線パターンの先端部へのはんだの流れ出しを抑えることができる、結果として、配線パターン先端部で接続された電子部品素子に対して外部回路基板と接合するための不要なはんだが流入するのを防ぐことができる。

また、上記構成において、前記ベースはセラミック材料からなり、前記導電ビアはセラミック材料よりヤング率の高いタングステンやモリブデンのメタライズ材料からなってもよい。

この場合、上述の作用効果に加えて、前記枠部の内周縁の４隅には、セラミック材料よりヤング率の高いタングステンやモリブデンのメタライズ材料で構成された柱状の導電ビアが埋設されているため、小型化対応により枠部の幅が縮小されたとしても枠部の４隅の硬度を高め、ベース全体としての強度を高めることができる。また、ベースの傾きを抑制することができる。

また、上記構成において、前記基板部と前記枠部とは、各外周縁が平面視略同一の矩形で形成され、かつ各外周縁の４隅に円弧状の切欠き部が形成されており、前記枠部の切欠き部には外部接続端子を形成せず、前記基板部の切欠き部にのみ前記圧電振動素子とのみ接続された圧電振動素子用外部接続端子が形成されていてもよい。

この場合、上述の作用効果に加えて、小型化対応により枠部の幅が縮小されたとしても、幅に余裕のある４隅にのみ切欠き部を形成することで、ベース全体としての強度を弱めることがない。加えて、外部回路基板や蓋と電気的に干渉しない圧電振動素子のみの特性を計測できる圧電振動素子用外部接続端子をベースの外表面に構成することができる。また、側面の隅部に設けることで、検査プローブや測定用治具の端子を接触させやすい。

以上のように、小型化に対応するとともに、圧電振動デバイスにおいて、外部回路基板との接合領域を確保しながら外部回路基板への搭載安定性を高めた圧電振動デバイスを提供することができる。

本発明の実施形態に係る水晶発振器の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る水晶発振器の概略構成を示す底面図である。 図３のＩＣを搭載しない状態の底面図である。 図３の一部拡大図である。 図１、図２のＰ方向の側面図である。 本発明の他の実施形態に係る水晶振動子の概略構成を示す底面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に述べる本発明の実施形態において、圧電振動デバイスとして、例えば発振回路を有するＩＣを内蔵した表面実装型水晶発振器を例に挙げて説明する。

本発明の実施形態を図１乃至図５を用いて説明する。水晶発振器１は略直方体状のパッケージであり、平面視では略矩形、断面では略Ｈ型となっている。水晶発振器１は、ベース２と、水晶振動素子３と、ＩＣ４と、蓋５とが主な構成部材となっている。本実施形態では水晶発振器１の平面視の外形サイズは縦横が約1．６ｍｍ×１．２ｍｍとなっており、水晶発振器１は電子部品素子として発振回路を有するＩＣ４を内蔵している。なお、前述の水晶発振器の平面視外形サイズは一例であり、前記外形サイズ以外のパッケージサイズであっても本発明は適用可能である。以下、水晶発振器１を構成する各部材の概略について詳述する。

ベース２は絶縁性材料からなる長辺と短辺を有する平面視略矩形の容器である。ベース２は、平板状（平面視略矩形）の基板部２０と、基板部２０の一主面２０１の外周部２００に沿って上方に伸び外周縁２１０と内周縁２１１とが平面視略矩形の第１枠部２１と、基板部２０の他主面２０２の外周部２００に沿って下方に伸び外周縁２２０と内周縁２２１とが平面視略矩形の第２枠部２２とが主な構成部材（断面略Ｈ型）となっている。

本形態ではより好ましい形態として、基板部２０と第１枠部２１と第２枠部２２とは、各外周縁が平面視略同一の矩形で形成され、かつ各外周縁の４隅にのみ円弧状の切欠き部２０ｃと２１ｃと２２ｃが形成されている。つまり、基板部２０の外周縁の４隅には切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２，２０ｃ３，２０ｃ４、第１枠部２１の外周縁の４隅には切欠き部２１ｃ１，２１ｃ２，２１ｃ３，２１ｃ４、第２枠部２２の外周縁の４隅には切欠き部２２ｃ１，２２ｃ２，２２ｃ３，２２ｃ４が形成されている。このため、小型化対応により第１枠部２１と第２枠部２２の幅が縮小されたとしても、幅に余裕のある４隅にのみ切欠き部２０ｃと２１ｃと２２ｃを形成することで、ベース全体としての強度を弱めることがない。また第１枠部２１と蓋５との封止領域も必要以上に狭めることもなくなるので、水晶振動素子２の気密封止性能を低下させることもない。

本実施形態では基板部２０と第１枠部２１と第２枠部２２の各々は、セラミックグリーンシート（アルミナ）となっており、これら３つのシートが積層された状態で焼成によって一体成形されている。なお、これらの各シート（基板部のシート・第１枠部のシート・第２枠部のシート）については、積層間の内部配線の延出形態に応じて単層だけでなく複数層に分けて形成してもよい。

ベース２の第１枠部２１の上面には、封止部６が形成されている。この封止部６は金属製の蓋５と金錫ろう材など接合材によって接合される。

ベース２の第１枠部２１の内周縁２１１と基板部の一主面２０１とで囲まれた空間は第１凹部２Ａとなっている。第１凹部２Ａは、平面視略矩形であり第１枠部２１の内周縁２１１と同一形状となる。第１凹部２Ａの内底面（基板部２０の一主面２０１）の一端側には、水晶振動素子３と導電接合される一対の水晶搭載用パッド７ａ，７ｂが並列して形成されている（一方のみ図示）。

当該水晶搭載用パッド７ａ，７ｂの上には、導電性接着剤８を介して水晶振動素子３の一端側が導電接合され、搭載される。水晶搭載パッド７ａ，７ｂは一対の第１配線パターン７１ａ，７１ｂとそれぞれ接続され、第１凹部の中央部分に延出されている。

そして、一対の第１配線パターン７１ａ，７１ｂは、当該第１配線パターン７１ａ，７１ｂの端部に形成され、基板部２０を貫通する一対の円柱状の導電ビア１０ａ，１０ｂを経由して、後述する第２凹部２Ｂに形成されたＩＣ搭載パッド１１ａ，１１ｂに接続されている。

また、本形態では、水晶搭載パッド７ａ，７ｂは一対の第１配線パターン７２ａ，７２ｂとそれぞれ接続され、基板部２０の外周縁の４隅のうちの２つの切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２に延出されている。切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２の表面には、水晶振動素子用外部接続端子９ａ，９ｂ（圧電振動素子用外部接続端子）が形成されている。

そして、水晶振動素子用外部接続端子９ａ，９ｂは、第１配線パターン７２ａ，７２ｂとそれぞれ接続されることで、水晶振動素子の励振電極とのみ接続し、水晶振動素子のみの電気的特性を計測できるものである。本形態ではより好ましい形態として、この水晶振動素子用外部接続端子９ａ，９ｂに隣接する、第１枠部の切欠き部２１ｃ１，２１ｃ２と、第２枠部の切欠き部２２ｃ１，２２ｃ２には外部接続端子（電極）を形成せず、基板部の切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２にのみ外部接続端子（電極）を形成している。このため、外部回路基板や蓋５と電気的に干渉しない水晶振動素子３のみの特性を計測できる水晶振動素子用外部接続端子をベース２の外表面に構成することができる。また、ベースの隅部でベースの側面中央に位置する基板部の切欠き部に水晶振動素子用外部接続端子を設けることで、検査プローブや測定用治具の端子を接触させやすい構成とできる。

ベース２の第２枠部２２の上面（ベース２の底面）の４隅には、図示しない外部回路基板の搭載パッドとはんだにより接合される外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆが形成されている。本形態ではより好ましい形態として、これらの４隅の外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆは、略Ｌ字形状に形成され、当該略Ｌ字形状は第２枠部２２の内周縁の４隅に曲部を有し、第２枠部２２の内周縁の各辺に沿って伸びている。なお、外部接続端子の数は、発振器の機能に応じて形成されるものであるので、発振器の付加機能に応じて４つ以上の構成としてもよい。

また、第２枠部２２の内周縁の４隅には、第２枠部２２の内周壁の高さ方向に沿って伸長（第２枠部２２を貫通する）した柱状の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆが埋設され、当該柱状の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの一部の側面が第２凹部２Ｂに露出した状態で形成している。本形態では、図３、図４に示すように、各導電ビアの平面視形状（平面と底面）は大円弧１０１と小円弧１０２が接続された形状をなしており、各導電ビアの小円弧１０２に繋がった側面を第２凹部２Ｂに露出するように構成している。つまり、第２枠部２２の内周壁の４隅には、導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの各小円弧１０２の側面が配置されている。

そして、４隅の略Ｌ字形状の外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆの内側の曲部（第２枠部２２の内周縁の４隅）に内接した状態で、各柱状の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆが形成され、お互いに接続されている。本形態ではより好ましい形態として、図３に示すように、４隅の略Ｌ字形状の外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆの内側の曲部とこの部分に内接される４隅の各柱状の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆとを結ぶ線分の交点、つまり、導電ビア１０ｃの中央部と対角位置にある導電ビア１０ｅの中央部を結ぶ第１線分Ｑと、導電ビア１０ｄの中央部と対角位置にある導電ビア１０ｆの中央部を結ぶ第２線分Ｒとの交点がベースの重心点Ｏと合致する位置となるように、各外部接続端子と各導電ビアとをベース２に対して配置形成している。

ベース２の第２枠部２２の内周縁２２１と基板部の他主面２０２とで囲まれた空間は第２凹部２Ｂとなっている。第２凹部２Ｂは、平面視正方形であり第２枠部２２の内周縁２２１と同一形状となる。第２凹部２Ｂは第１凹部２Ａよりも平面視の大きさが小さくなっており、平面視透過では第２凹部２Ｂは第１凹部２Ａに内包される位置関係となっている。

第２凹部２Ｂの内底面（基板部２０の下面）には、平面視矩形のＩＣ４を搭載し導電接合されるＩＣ搭載パッド１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆがマトリックス状に形成されている。つまり、図２、図３に示すように、第２凹部２Ｂの内底面の向かって上側の長辺に沿ってＩＣ搭載パッド１１ｃ，１１ａ，１１ｆが形成され、第２凹部２Ｂの内底面の向かって下側の長辺に沿ってＩＣ搭載パッド１１ｄ，１１ｂ，１１ｅが形成されている。なお、ＩＣ搭載パッドの数は、ＩＣ４の電極パッドに応じて形成されるものであるので、ＩＣ４の付加機能に応じて６つ以上の構成としてもよい。

ＩＣ搭載パッド１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆについては、第２凹部２Ｂの内底面の４隅に近接する位置に形成されており、第２配線パターン１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆとそれぞれ接続される。第２配線パターン１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆは、前述の各柱状の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの存在する第２凹部２Ｂの内底面の４隅の方向に延出されている。これにより、４隅の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆと４隅の第２配線パターン１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆとは、ＩＣ４に電気的に接続されている。

そして、第２配線パターン１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆは、前述の各柱状の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆを経由して外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆとそれぞれ電気的に接続されている。本形態ではより好ましい形態として、図４に示すように、導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの側面のうち第２枠部２２の内周縁２２１に沿った寸法Ｗ１（導電ビアの底面の小円弧１０２の長さ）に対して、当該導電ビアの側面と接する部分の第２配線パターン１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆのうち第２枠部２２の内周縁２２１に沿った寸法Ｗ２（各第２配線パターンと第２枠部の内周縁と接する部分の長さ）の方が大きく形成されている。このため、導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆから第２配線パターン１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆへのはんだの流れ出しを弱めることができるので、ＩＣ４に対して外部回路基板と接合するための不要なはんだが流入するのを防ぐことができる。また、ＩＣ搭載パッド１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆの上には、金などからなる金属バンプ１２を介してＩＣ４の電極パッドと導電接合される。

本形態ではより好ましい形態として、封止部６、水晶搭載用パッド７ａ，７ｂ、第１配線パターン７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ、ＩＣ搭載パッド１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ、第２配線パターン１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆ、導電ビア１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ、外部接続端子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆについては、セラミック材料（ヤング率が約３００ＧＰａ前後）よりヤング率の高いタングステン（ヤング率が約４１１ＧＰａ）やモリブデン（ヤング率が約３２９ＧＰａ）のメタライズ材料により構成されている。これらの外表面には、ニッケルめっき層、金めっき層の順でめっき層が積層された構成となっている。前記ニッケルめっき層および前記金めっき層は電解めっき法によって形成されており、これらが一括同時に形成されている。このため、小型化対応により第２枠部２２の幅が縮小されたとしても、４隅の各柱状の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの存在により、第２枠部２２の４隅の硬度を高め、ベース全体としての強度を高めることができる。

本発明の実施形態で使用されるベース２は、前述した断面略Ｈ型のパッケージ構造となっている。このようなＨ型パッケージ構造によれば、水晶振動素子３とＩＣ４とが別空間に収容されるため、製造過程で発生するガスの影響や、他の素子から発生するノイズの影響を受けにくくすることができるというメリットがある。

図１において、水晶振動素子３はＡＴカット水晶振動板の表裏主面に各種電極が形成された、平面視矩形状の圧電振動素子である。なお、図１では各種電極の記載は省略している。また図１では記載を省略しているが、水晶振動板の略中央部分には励振電極が表裏で対向するように一対で形成されている。そして前記一対の励振電極の各々から水晶振動板の表裏主面の一短辺縁部に向かって引出電極が延出されている。この引出電極の終端部は接着用の電極となっており、前述した水晶搭載用パッド７ａ，７ｂと導電性接着剤８を介して接合されるようになっている。本形態では導電性接着剤８にシリコーン系の接着剤が使用されているが、シリコーン系以外の導電性接着剤を使用してもよく、金属バンプなどの他の導電性接合材を用いてもよい。

本実施形態で用いられるＩＣ４は、ＣＭＯＳなどのインバータ増幅器（発振用増幅器）を内蔵したワンチップの集積回路素子であり、水晶振動素子３と接続され当該水晶振動素子３の周波数信号を増幅する発振回路部を構成する領域とを有している。本形態では、発振回路のみを具備したいわゆるＳＰＸＯ用のＩＣを使用しているが、周波数調整回路を付加機能として具備したいわゆるＶＣＸＯ用のＩＣであったり、温度検出部と温度補償回路を付加機能として具備したいわゆるＴＣＸＯ用のＩＣであったり、これ以外の付加機能を具備したＩＣであったり、これらを組みわされたＩＣであってもよい。また、ＩＣ４としては、ＣＭＯＳ以外のバイポーラ、バイＣＭＯＳなどであってもよい。

図１において、蓋５は平面視略矩形の平板である。蓋５はコバールが基材となっており、基材の表面にニッケルメッキと金錫ろう材のメッキが施されている。以上が各構成部材の概略である。

以上の各構成部材において、ベース２の第１凹部２Ａの内底面に形成された水晶搭載パッド７ａ，７ｂの上部に導電性接着剤８を介して水晶振動素子３が電気的機械的に接続され、搭載される。そして、ベース２の水晶振動素子用外部接続端子９ａ，９ｂに検査プローブを接触させながら、水晶振動板の周波数を所望の値に周波数調整した後、第１凹部２Ａに水晶振動素子が格納された状態でベースの封止部６に対して金属製の蓋５にて被覆し、金属製の蓋４の封止材５とベースの接合部６を溶融硬化させ、気密封止を行う。そして、ベース２の第２凹部２Ｂの内底面に形成されたＩＣ搭載パッド１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆの上部に金属バンプ１２を介してＩＣ４と電気機械的に接続され、ＩＣ４が第２凹部２Ｂの内底面に搭載される。そして、必要な調整を行い表面実装型水晶発振器１の完成となる。

そして、以上のように構成された表面実装型水晶発振器１は図示しない外部回路基板の搭載パッドに搭載され、はんだにより電気的機械的に接続される。この時、表面実装型水晶発振器１の底面の４隅の略Ｌ字形状の外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆと、図示しない外部回路基板の搭載パッドとの間には、ペースト状のはんだが介在された状態で搭載される。そして、この状態で加熱溶融炉に搬入され、はんだを加熱溶融することで図示しない外部回路基板の搭載パッドと表面実装型水晶発振器１の底面の４隅の略Ｌ字形状の外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆと各柱状の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆとが接合される。

本発明の実施形態による表面実装型水晶発振器１によれば、表面実装型水晶発振器１の小型化にともなって外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆの面積の制約を受けても、導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆに外部回路基板と接合されるはんだ塗布領域を拡大することができる。このため、外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆによる平面的なはんだ接合部だけでなく、導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆに沿ってはんだフィレットが形成されることによる立体的なはんだ接合部が得られる。

しかも、このはんだフィレットは、４隅の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆに沿って形成されるため、表面実装型水晶発振器１の重心Ｏの方向にバランスよくはんだ接合による張力が生じるように作用させることができ、導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆによって形成されるはんだフィレットによるアンカー作用もより高めることができる。結果として、表面実装型水晶発振器１の小型化に対応させながら、外部回路基板とのはんだ接合強度を高めることができる。

また、４隅の外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆに塗布されるペースト状のはんだ塗布量にばらつきが生じても、外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆから導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆに伝ってはんだの塗布を調整することができるので、４隅の外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆのはんだ塗布量が均一化され、外部回路基板に表面実装型水晶発振器１を搭載してはんだを溶融して接合する際に、表面実装型水晶発振器１が外部回路基板から傾いて搭載されたり、回転して搭載されることが抑制できる。

特に、表面実装型水晶発振器１の小型化にともなって外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆの面積の制約を受けても、略Ｌ字形状とすることで外部接続端子の面積を確保することができ、外部回路基板との接合強度を低下させるのを抑制することができ、第２枠部２２の各辺方向に沿った状態でバランスよくはんだ接合による張力が生じるように作用させることができる。また、外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆから導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆへのはんだ流れ出しが促進される。

しかも、ベースの重心点Ｏを通り第２枠部の長辺と平行な中心線Ａ−Ａと第２枠部の短辺と平行な中心線Ｂ−Ｂに対してそれぞれ線対称にはんだフィレットからなる４隅のアンカー部が構成されるので、表面実装型水晶発振器１の重心点Ｏに向かって均一にはんだ接合による張力が生じるように作用させることができる。結果として、外部回路基板とのはんだ接合強度をより一層高めることができ、表面実装型水晶発振器１が外部回路基板から傾いて搭載されたり、回転して搭載されることがより一層抑制することができる。

次に、電子部品素子としてサーミスタなどの感温素子を使用した温度センサ付きの水晶振動子（圧電振動子）に適用した例を図６とともに説明する。温度センサ付き水晶振動子１Ｘは、略直方体状のパッケージであり、上記水晶発振器１と同様に、平面視では略矩形、断面では略Ｈ型となっている。水晶振動子１Ｘは、ベース２と、水晶振動素子３（図示せず）と、電子部品素子と、蓋５（図示せず）とが主な構成部材となっており、電子部品素子として感温素子としてのサーミスタ４Ｘを内蔵している。以下、本発明の水晶振動子１Ｘについて、上記水晶発振器と同様の部分に関しては同番号を付すとともに説明の一部を省略しており、上記水晶発振器との相違点を中心に説明する。

ベース２は上記水晶発振器と同様に絶縁性材料からなる長辺と短辺を有する平面視略矩形の容器であり、平板状（平面視略矩形）の基板部２０と、基板部の一主面の外周部に沿って上方に伸び外周縁と内周縁とが平面視略矩形の第１枠部２１（図示せず）と、基板部の他主面の外周部に沿って下方に伸び外周縁と内周縁とが平面視略矩形の第２枠部２２とが主な構成部材（断面略Ｈ型）となっている。

なお、図示していないが、ベース２の第１枠部２１の内周縁と基板部の一主面とで囲まれた空間は、第１凹部２Ａ（図示せず）となっており、第１凹部２Ａの内底面に形成された水晶搭載用パッド７ａ，７ｂ（図示せず）に導電性接着剤８（図示せず）を介して水晶振動素子３と導電接合されている。水晶振動素子３は、ベース２の第１枠部２１の上面の封止部６（図示せず）に金属製の蓋５と金錫ろう材など接合材によって接合され、気密封止される。

ベース２の第２枠部２２の内周縁と基板部の他主面とで囲まれた空間は平面視矩形状の第２凹部２Ｂとなっており、第２凹部２Ｂの内底面には、当該第２凹部２Ｂの内底面の４隅のうちの一方の対角位置に対向して水晶接続パッド１３ａと水晶接続パッド１３ｂが形成され、当該第２凹部２Ｂの内底面の４隅のうちの他方の対角位置に対向してサーミスタ搭載パッド１３ｃとサーミスタ搭載パッド１３ｄとが形成されている。なお、水晶接続パッド１３ａ，１３ｂは基板部２０を貫通する一対の円柱状の導電ビア１０ｇ，１０ｈと図示しない第１配線パターン７１ａ，７１ｂにより水晶搭載パッド７ａ，７ｂに導出されている。

ベース２の第２枠部２２の上面（ベース２の底面）の４隅には、図示しない外部回路基板の搭載パッドとはんだにより接合される外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆが形成されている。また、第２枠部２２の内周縁の４隅には、第２枠部２２の内周壁の高さ方向に沿って伸長（第２枠部２２を貫通する）した柱状の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆが埋設され、当該柱状の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの一部の側面が第２凹部２Ｂに露出した状態で形成している。これら４隅の外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆと導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆとは、お互いに接続されている。

第２凹部２Ｂの内底面の４隅の一方の対角位置に形成された水晶接続パッド１３ａ，１３ｂは、第２配線パターン１１１ｄ，１１１ｆとそれぞれ接続され、第２凹部２Ｂの内底面の４隅の他方の対角位置に形成されたサーミスタ搭載パッド１３ｃ，１３ｄは、第２配線パターン１１１ｃ，１１１ｅとそれぞれ接続される。第２配線パターン１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆは、前述の各柱状の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの存在する第２凹部２Ｂの内底面の４隅の方向に延出されている。また、サーミスタ搭載パッド１３ｃ，１３ｄの上には、はんだなどからなる導電性接合材１４を介してサーミスタ４Ｘの電極パッドと導電接合される。これにより、４隅のうちの一方の対角位置にある導電ビア１０ｄ，１０ｆと第２配線パターン１１１ｄ，１１１ｆとは、水晶振動素子３に電気的に接続されている。４隅のうちの他方の対角位置にある導電ビア１０ｃ，１０ｅと第２配線パターン１１１ｃ，１１１ｅとは、サーミスタ４Ｘに電気的に接続されている。

以上の各構成部材において、ベース２の第１凹部２Ａの内底面に形成された水晶搭載パッド７ａ，７ｂの上部に導電性接着剤８を介して水晶振動素子３が電気的機械的に接続され、搭載される。そして、ベース２の第２凹部２Ｂの内底面に形成された水晶接続パッド１３ａ，１３ｂに検査プローブを接触させながら、水晶振動板の周波数を所望の値に周波数調整した後、第１凹部２Ａに水晶振動素子３が格納された状態でベースの封止部６に対して金属製の蓋５にて被覆し、金属製の蓋４の封止材５とベースの接合部６を溶融硬化させ、気密封止を行う。そして、ベース２の第２凹部２Ｂの内底面に形成されたサーミスタ搭載パッド１３ｃ，１３ｄの上部にはんだなどからなる導電性接合材１４を介してサーミスタ４Ｘと電気機械的に接続され、サーミスタ４Ｘが第２凹部２Ｂの内底面に搭載される。そして、必要な調整を行い表面実装型の温度センサ付きの水晶振動子１Ｘの完成となる。

本形態では、感温素子としてサーミスタを使用しているが、ダイオードなどの他の感温素子や他の機能電子部品を使用した機能部品付きの水晶振動デバイス（圧電振動デバイス）であってもよい。

なお、上述した本発明の各実施形態では基板部の一主面側（上方）と他主面側（下方）の両面に枠部を形成した断面略Ｈ型のベースを例にして説明しているが、基板部の一主面側（上方）には枠部を形成せず、他主面側（下方）のみに枠部を形成したベースを用い、下側に凹部を有するキャップ形状の蓋を用いた構成としてもよい。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

圧電振動デバイスの量産に適用できる。

１ 水晶発振器（圧電振動デバイス）
１Ｘ 水晶振動子（圧電振動デバイス）
２ ベース
２Ａ 第１凹部
２Ｂ 第２凹部
２０ 基板部
２０ｃ，２０ｃ１，２０ｃ２，２０ｃ３，２０ｃ４ 切欠き部
２００ 外周部
２０１ 一主面
２０２ 他主面
２１ 第１枠部
２１ｃ，２１ｃ１，２１ｃ２，２１ｃ３，２１ｃ４ 切欠き部
２１０ 外周部
２１１ 内周部
２２ 第２枠部
２２ｃ，２２ｃ１，２２ｃ２，２２ｃ３，２２ｃ４ 切欠き部
２２０ 外周部
２２１ 内周部
３ 水晶振動素子（圧電振動素子）
４ ＩＣ（電子部品素子）
４Ｘ サーミスタ（電子部品素子）
５ 蓋
６ 封止部
７ａ，７ｂ 水晶搭載用パッド
７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ 第１配線パターン
８ 導電性接着剤
９ａ，９ｂ 水晶振動素子用外部接続端子（圧電振動素子用外部接続端子）
９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ 外部接続端子
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ 導電ビア
１０１ 導電ビアの平面視形状の大円弧
１０２ 導電ビアの平面視形状の小円弧
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ ＩＣ搭載用パッド
１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆ 第２配線パターン
１２ 金属バンプ
１３ａ，１３ｂ 水晶接続パッド
１３ｃ，１３ｄ サーミスタ搭載パッド
１４ 導電性接合材

Claims (6)

1. 上方が一主面で下方が他主面となる基板部と、
   前記基板部の他主面の外周部から下方に伸び外周縁と内周縁とが平面視略矩形の枠部と、
   前記枠部の上面の４隅に形成された外部接続端子と、
   を備えたベースと、
   前記基板部の一主面に搭載される圧電振動素子と、
   前記枠部と前記基板部の他主面とで囲まれた凹部に搭載される電子部品素子と、
   前記圧電振動素子を気密封止する蓋と、
   からなる圧電振動デバイスにおいて、
   前記枠部の内周縁の４隅には、当該内周壁の高さ方向に沿って伸長した柱状の導電ビアが埋設され、当該柱状の導電ビアの一部の側面が前記凹部に露出した状態で形成されており、
   前記凹部の内底面には、その４隅に伸びる配線パターンが形成されており、
   前記各外部接続端子と、前記各配線パターンとは、前記各導電ビアにより接続されてなる
   ことを特徴とする圧電振動デバイス。
2. 請求項１に記載の圧電振動デバイスであって、
   前記各導電ビアを結ぶ線分の交点が前記ベースの重心点付近に位置する
   ことを特徴とする圧電振動デバイス。
3. 請求項１、または請求項２に記載の圧電振動デバイスであって、
   前記外部接続端子は、略Ｌ字形状に形成され、当該略Ｌ字形状は前記枠部の内周縁の４隅に曲部を有し、前記枠部の内周縁の各辺に沿って伸びており、前記曲部に接した状態で前記導電ビアが形成されている
   ことを特徴とする圧電振動デバイス。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電振動デバイスであって、
   前記導電ビアの枠部の内周縁に沿った寸法より、当該導電ビアと接する前記配線パターンの枠部の内周縁に沿った寸法の方が大きく形成されている
   ことを特徴とする圧電振動デバイス。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧電振動デバイスであって、
   前記ベースはセラミック材料からなり、前記導電ビアはセラミック材料よりヤング率の高いタングステンやモリブデンのメタライズ材料からなる
   ことを特徴とする圧電振動デバイス。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧電振動デバイスであって、
   前記基板部と前記枠部とは、各外周縁が平面視略同一の矩形で形成され、かつ各外周縁の４隅に円弧状の切欠き部が形成されており、
   前記枠部の切欠き部には外部接続端子を形成せず、前記基板部の切欠き部にのみ前記圧電振動素子とのみ接続された圧電振動素子用外部接続端子が形成されている
   ことを特徴とする圧電振動デバイス。

Images