JP2018037700A - 水晶振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】感温素子を実装することができるスペースを確保することができ、感温素子が接続パッドから剥がれてしまうことを低減させることが可能な水晶振動子を提供する。【解決手段】水晶振動子は、水晶素子実装領域Ｘ及び感温素子実装領域Ｙを上面に有した矩形状の基板１１０と、水晶素子実装領域Ｘに設けられた電極パッド１１１と、感温素子実装領域Ｙに設けられた少なくとも四つ以上の接続パッド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に実装された水晶素子１２０と、少なくとも四つ以上の接続パッド１１５に実装された少なくとも二つ以上の感温素子１５０と、水晶素子実装領域Ｘの外周縁に沿って設けられた接合部材１３１と、接合部材１３１を介して基板１１０の上面に接合された蓋体１３０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振動子に関するものである。

水晶振動子は、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。基板と、この基板の主面に設けられる枠体と、第一凹部内に実装された水晶素子と、第二凹部内に実装された感温素子と、第一凹部と第二凹部を気密封止する蓋体と、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）。

特開２０１２−９９９２８号公報

上述した水晶振動子は、小型化が進んでおり、複数個の感温素子を基板に実装する場合には、感温素子を実装する面積を確保することができないため、小型化することができない虞があった。また、仮に、感温素子を実装するスペースを確保することができたとしても、感温素子を実装するための接続パッドも小型化する必要があり、感温素子が接続パッドから剥がれ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、感温素子を実装することができるスペースを確保することができ、感温素子が接続パッドから剥がれてしまうことを低減させることが可能な水晶振動子を提供することを課題とする。

本発明の一つの態様による水晶振動子は、水晶素子実装領域及び感温素子実装領域を上面に有した矩形状の基板と、水晶素子実装領域に設けられた一対の電極パッドと、感温素子実装領域に設けられた少なくとも四つ以上の接続パッドと、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、基板の上面及び下面に設けられた配線パターンと、配線パターンと、外部端子と電気的に接続され、基板に設けられた導体部と、電極パッドに実装された水晶素子と、少なくとも四つ以上の接続パッドに実装された少なくとも二つ以上の感温素子と、基板の上面に接合された蓋体と、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振動子は、水晶素子実装領域及び感温素子実装領域を上面に有した矩形状の基板と、水晶素子実装領域に設けられた一対の電極パッドと、感温素子実装領域に設けられた少なくとも四つ以上の接続パッドと、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、基板の上面及び下面に設けられた配線パターンと、配線パターンと、外部端子と電気的に接続され、基板に設けられた導体部と、電極パッドに実装された水晶素子と、少なくとも四つ以上の接続パッドに実装された少なくとも二つ以上の感温素子と、基板の上面に接合された蓋体と、を備えている。このようにすることにより、感温素子を基板の感温素子実装領域の外周縁まで配置することができるので、複数の感温素子を配置することが可能となる。また、接続パッドが、感温素子実装領域の外周縁まで形成されていることで、四つ以上の接続パッドを形成し複数の感温素子を実装することできると共に、複数の感温素子を実装するための複数の接続パッドの面積も大きくすることができるため、複数の感温素子が接続パッドから外れることを抑えつつ、感温素子と接続パッドの接合強度を向上させることが可能となる。

本実施形態における水晶振動子を示す分解斜視図である。 （ａ）図１に示された水晶振動子のＡ−Ａにおける断面図であり、（ｂ）図１に示された水晶振動子のＢ−Ｂにおける断面図である。 （ａ）本実施形態における水晶振動子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振動子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水晶振動子の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水晶振動子の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水晶振動子における水晶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水晶振動子における感温素子実装領域側を切断した断面図である。

本実施形態における水晶振動子は、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水晶素子１２０及び感温素子１５０と、水晶素子１２０を気密封止するための蓋体１３０と、を含んでいる。このような水晶振動子は、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及び感温素子１５０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、水晶素子１２０を実装するための水晶素子実装領域Ｘと、感温素子１５０を実装するための感温素子実装領域Ｙが設けられている。水晶素子実装領域Ｘ及び感温素子実装領域Ｙは、矩形状であり、隣接するようにして形成されている。水晶素子実装領域Ｘ内には、基板１１０の一辺に沿って、水晶素子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の内の二つである第一外部端子１１２ａ及び第二外部端子１１２ｂは、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る。

水晶素子実装領域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１１０の長辺及び架空線Ｌによって、囲まれている領域である。また、感温素子実装領域Ｙは、基板１１０の短辺と向かい合う位置にある短辺と、基板１１０の長辺及び架空線Ｌによって、囲まれている領域である。感温素子実装領域Ｙ内の中央付近には、少なくとも二つ以上の感温素子１５０を接合するための少なくとも接続パッド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、四つの外部端子１１２の内の残りの二つである第三外部端子１１２ｃ及び第四外部端子１１２ｄは、第一感温素子１５０ａ及び第二感温素子１５０ｂ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の内層及び下面には、上面に設けられた一対の電極パッド１１１と下面の第一外部端子１１２ａお及び第二外部端子１１２ｂ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の第一電極パッド１１１ａ、第二電極パッド１１１ｂは、図１〜図４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３に示すように、水晶素子実装領域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の内層及び下面に設けられた配線パターン１１３及び導体部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３（ａ）及び図３（ｂ）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及び第四配線パターン１１３ｄによって構成されている。また、接続パターン１１６は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されているように、第一接続パターン１１６ａ、第二接続パターン１１６ｂ及び第三接続パターン１１６ｃ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及び第四導体部１１４ｄ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及び第四接続パッド１１５ｄ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三配線パターン１１３ｃの一端と接続されている。基板１１０の下面に設けられた第三配線パターン１１３ｃの他端は、図４に示されているように、第一外部端子１１２ａと電気的に接続されている。よって、第一電極パッド１１１ａは、第一外部端子１１２ａ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四配線パターン１１３ｄの一端と接続されている。基板１１０の下面に設けられた第四配線パターン１１３ｄの他端は、図３に示されているように、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。

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。

配線パターン１１３は、基板１１０の上面又は下面に設けられ、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及び第四配線パターン１１３ｄによって構成されている。また、第二配線パターン１１３ｂが、一対の電極パッド１１１と基板１１０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、仮に蓋体１３０を水晶素子実装領域Ｘに接合する際に、接合部材１３１が溢れ出たとしても、第二配線パターン１１３ｂの段差により溢れ出た接合部材１３１止まるため、電極パッド１１１及び引き出し電極１２３に接合部材１３１が付着して水晶素子の発振周波数が変動することを抑えることができる。

導体部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及び第四導体部１１４ｄによって構成されている。

接続パッド１１５は、矩形状であり、後述する第一感温素子１５０ａ及び第二感温素子１５０ｂを実装するために用いられている。また、接続パッド１１５は、図３（ａ）に示すように、第一接続パッド１１５ａ及び第二接続パッド１１５ｂによって構成されている。また、少なくとも四つ以上の接続パッド１１５が、基板１１０の上面の感温素子実装領域Ｙの中央付近に形成されている。このように接続パッド１１５を形成することで、少なくとも四つ以上の接続パッド１１５で複数の感温素子１５０を実装することできる。また、接続パッド１１５は、基板１１０の感温素子実装領域Ｙの外周縁まで形成することができるため、複数の感温素子１５０を実装するための接続パッド１１５の面積も大きくすることができる。このようにすることで、複数の感温素子１５０が接続パッド１１５から外れることを抑えつつ、複数の感温素子１５０と接続パッド１１５の接合強度を向上させることが可能となる。また、導電性接合材１７０は、接続パッド１１５の上面と感温素子１５０の接続端子１５１との間にも設けられている。

第一接続パッド１１５ａは、図３に示されているように、基板１１０の上面に設けられた第一接続パターン１１６ａの一方と接続されている。また、基板１１０の上面に設けられた第一接続パターン１１６ａの他端は、第一導体パターン１１７ａ及び第三導体部１１４ｃを介して、基板１１０の下面に設けられた第三導体パターン１１７ｃの一端と接続されている。また、第三接続パッド１１５ｃは、基板１１０の上面に設けられた第三接続パターン１１６ｃの一方と接続されている。また、基板１１０の上面に設けられた第三接続パターン１１６ｃの他端は、第一導体パターン１１７ａ及び第三導体部１１４ｃを介して、基板１１０の下面に設けられた第三導体パターン１１７ｃの一端と接続されている。基板１１０の下面に設けられた第三導体パターン１１７ｃの他端は、図３に示されているように、第三外部端子１１２ｃと電気的に接続されている。よって、第一接続パッド１１５ａ及び第三接続パッド１１５ｃは、第三外部端子１１２ｃと電気的に接続されている。

また、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接続パターン１１６ｂ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接続パターン１１６ｂの他端は、第二導体パターン１１７ｂ及び第四導体部１１４ｄを介して、基板１１０の下面に設けられた第四外部端子１１２ｄと電気的に接続されている。また、第四接続パッド１１５ｄ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接続パターン１１６ｄ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接続パターン１１６ｄの他端は、第二導体パターン１１７ｂ及び第四導体部１１４ｄを介して、基板１１０の下面に設けられた第四外部端子１１２ｄと電気的に接続されている。よって、第二接続パッド１１５ｂ及び第四接続パッド１１５ｄは、第四外部端子１１２ｄと電気的に接続されている。

接続パターン１１６は、基板１１０の上面及び下面に設けられ、接続パッド１１５又は外部端子１１２から基板１１０の導体部１１４に向けて引き出されている。また、第一接続パターン１１６ａは、感温素子実装領域Ｙ内で、第二配線パターン１１３ｂと近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って、水晶素子１２０が実装されている収容空間Ｋ内の熱が、第二配線パターン１１３ｂから基板１１０を介して第一接続パターン１１６ａに伝わることになる。よって、水晶振動子は、熱伝導経路を短くすることができるので、水晶素子１２０の温度と感温素子１５０の温度とがさらに近似することになり、少なくとも二つ以上の感温素子１５０から出力された電圧を換算することで得られた温度と、実際の水晶素子１２０の周囲の温度との差異をさらに低減することが可能となる。

導体パターン１１７は、隣接する接続パターン１１６と電気的に接続し、外部端子１１２に接続するためのものである。導体パターン１１７は、第一導体パターン１１７ａ、第二導体パターン１１７ｂ及び第三導体パターン１１７ｃによって構成されている。第一導体パターン１１７ａは、第一接続パターン１１６ａと第三接続パターン１１６ｃとを電気的に接続し、第二導体パターン１１７ｂは、第二接続パターン１１６ｂ及び第四接続パターン１１６ｄとを電気的に接続している。また、第三導体パターン１１７ｃは、第三導体部１１４ｃと第三外部端子１１２ｃとを電気的に接続している。

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、接続パターン１１６及び導体パターン１１７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。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、第一電極パッド１１１ａと接合され、第二引き出し電極１２３ｂは、第二電極パッド１１１ｂと接合される。これによって、第一外部端子１１２ａと第二外部端子１１２ｂが水晶素子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。

感温素子１５０は、サーミスタ素子、白金測温抵抗体又はダイオード等が用いられている。サーミスタ素子の場合、感温素子１５０には、直方体形状であり、両端に接続端子１５１が設けられている。感温素子１５０は、温度変化によって電気抵抗が顕著な変化を示すものであり、この抵抗値の変化から電圧が変化するため、抵抗値と電圧との関係及び電圧と温度との関係により、出力された電圧から温度情報を得ることができる。感温素子１５０は、第三外部端子１１２ｃ及び第四外部端子１１２ｄ間の電圧が、第三外部端子１１２ｃ及び第四外部端子１１２ｄを介して水晶振動子の外へ出力されることにより、例えば、電子機器等のメインＩＣ（図示せず）で出力された電圧を温度に換算することで温度情報を得ることができる。このような感温素子１５０を水晶振動子の近くに配置して、これによって得られた水晶振動子の温度情報に応じて、メインＩＣにより水晶振動子を駆動する電圧を制御し、いわゆる温度補償をすることができる。

感温素子１５０は、図２に示すように、基板１１０の下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、第一感温素子１５０ａの第一接続端子１５１ａは、第一接続パッド１１５ａに接続され、第二感温素子１５０ｂの第三接続端子１５１ｃは、第三接続パッド１１５ｃに接続されている。また、第一感温素子１５０ａの第二接続端子１５１ｂは、第二接続パッド１１５ｂに接続され、第二感温素子１５０ｂの第四接続端子１５１ｄは、第四接続パッド１１５ｄに接続されている。第一接続パッド１１５ａ及び第三接続パッド１１５ｃは、基板１１０ａに設けられた第一接続パターン１１６ａ及び第三接続パターン１１６ｃと、第三ビア導体１１４ｃと、第一導体パターン１１７ａ及び第三導体パターン１１７ｃを介して第三外部端子１１２ｃと接続されている。また、第三外部端子１１２ｃ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、第一感温素子１５０ａの第二接続端子１５１ｂ及び第二感温素子１５０ｂの第四接続端子１５１ｄは、基準電位であるグランドに接続されることになる。

また、白金測温抵抗体が用いられている場合、感温素子１５０は、直方体形状のセラミック板上の中央に白金を蒸着し、白金電極が設けられている。また、セラミック板の両端には接続端子１５１が設けられている。白金電極と接続端子とは、セラミック板上面に設けられた引き出し電極により接続されている。白金電極の上面を被覆するようにして絶縁性樹脂が設けられている。

また、ダイオードが用いられている場合、感温素子１５０は、半導体素子を半導体素子用基板の上面に実装し、その半導体素子及び半導体素子用基板の上面を絶縁性樹脂で被覆された構造である。半導体素子用基板の下面から側面には、アノード端子及びカソード端子となる接続端子１５１が設けられている。感温素子１５０は、アノード端子からカソード端子へは電流を流すが、カソード端子からアノード端子へはほとんど電流を流さない順方向特性を有している。感温素子の順方向特性は、温度によって大きく変化する。感温素子に一定電流を流しておいて順方向電圧を測定することによって、電圧情報を得ることができる。その電圧情報から換算することで水晶素子１２０の温度情報を得ることができる。ダイオードは、電圧と温度との関係が直線を示している。第一外部端子１１２ａ及び第三外部端子１１２ｃ間の電圧が、第三外部端子１１２ｃ及び第四外部端子１１２ｄを介して水晶振動子の外へ出力される。また、ダイオードのカソード端子は、基準電位であるグランドとなる第三外部端子１１２ｃに接続されることになる。

感温素子１５０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。少なくとも二つ以上の感温素子１５０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、少なくとも二つ以上の感温素子１５０は、少なくとも四つ以上の接続パッド１１５に接合される。

また、感温素子１５０がサーミスタ素子の場合には、図１及び図２に示すように、直方体形状の両端にそれぞれ一つずつ接続端子１５１が設けられている。第一接続端子１５１ａ及び第三接続端子１５１ｃは、第一感温素子１５０ａ及び第二感温素子１５０ｂの右側面及び上下面に設けられている。また、第二接続端子１５１ｂ及び第四接続端子１５１ｄは、第一感温素子１５０ａ及び第二感温素子１５０ｂの左側面と上下面に設けられている。このような感温素子１５０の長辺の長さは、０．４〜０．６ｍｍであり、短辺の長さは、０．２〜０．３ｍｍとなっている。感温素子１５０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９５〜９８％、銀が２〜４％、銅が０〜１．０％のものが使用されている。

蓋体１３０は、矩形状の基部１３０ａと、基部１３０ａの下面の外周縁に沿って設けられている枠部１３０ｂとで構成されており、基部１３０ａの下面と枠部１３０ｂの内側側面とで収容空間Ｋが形成されている。枠部１３０ｂは、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。枠部１３０ｂは、基部１３０ａの下面の外縁に沿って設けられている。

基部１３０ａ及び枠部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の上面と枠部１３０ｂの下面との間に設けられた接合部材１３１とが熱が印加されることで、溶融接合される。

接合部材１３１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１３１は、図２に示すように、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１３１は、平面視して、基板１１０の水晶素子実装領域Ｘ上に設けられた第一配線パターン１１３ａ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１３１が、第一配線パターン１１３ａの段差により基板１１０の外周縁に留められるため、水晶素子１２０の固定端側から水晶素子実装領域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、水晶素子実装領域Ｘに向かって入り込むことを低減することで、水晶素子１２０に接合部材１３１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１３１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１３１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振動子は、水晶素子実装領域Ｘ及び感温素子実装領域Ｙを上面に有した矩形状の基板１１０と、水晶素子実装領域Ｘに設けられた一対の電極パッド１１１と、感温素子実装領域Ｙに設けられた少なくとも四つ以上の接続パッド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と、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に実装された水晶素子１２０と、少なくとも四つ以上の接続パッド１１５に実装された少なくとも二つ以上の感温素子１５０と、基板１１０の上面に接合された蓋体１３０と、を備えている。このようにすることにより、感温素子１５０を基板１１０の感温素子実装領域Ｙの外周縁まで配置することができるので、複数の感温素子１５０を配置することが可能となる。また、接続パッド１１５が、感温素子実装領域Ｙの外周縁まで形成されていることで、四つ以上の接続パッド１１５を形成し複数の感温素子１５０を実装することできると共に、複数の感温素子１５０を実装するための複数の接続パッド１１５の面積も大きくすることができるため、複数の感温素子１５０が接続パッド１１５から外れることを抑えつつ、感温素子１５０と接続パッド１１５の接合強度を向上させることが可能となる。

本実施形態における水晶振動子は、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。このような水晶振動子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、水晶素子実装領域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、水晶素子１２０の発振周波数を安定して出力することができる。

また、本実施形態における水晶振動子は、配線パターンの一つ１１３ｂが、一対の電極パッド１１１と基板１１０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、仮に蓋体１３０を水晶素子実装領域Ｘに接合する際に、接合部材１３１が溢れ出たとしても、第二配線パターン１１３ｂの段差により溢れ出た接合部材１３１止まるため、電極パッド１１１及び引き出し電極１２３に接合部材１３１が付着して水晶素子の発振周波数が変動すること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振動子について説明する。なお、本実施形態の第一変形例における水晶振動子のうち、上述した水晶振動子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振動子は、図５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を保護するためのものである。また、保護部材１８０は、図５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水晶振動子は、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、このような水晶振動子は、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。

（第二変形例）
以下、本実施形態の第二変形例における水晶振動子について説明する。なお、本実施形態の第二変形例における水晶振動子のうち、上述した水晶振動子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振動子は、図６に示されているように、感温素子１５０を被覆するように感温素子実装領域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、感温素子１５０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、感温素子実装領域Ｙの上面を覆うと共に、感温素子１５０を被覆するようにして設けられている。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、１００μｍ〜２００μｍとなっている。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感温素子実装領域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。

本実施形態の第二変形例における水晶振動子は、感温素子１５０を被覆するように感温素子実装領域Ｙに設けられた絶縁性樹脂１９０と、備えている。このようにすることにより、感温素子１５０に、異物が付着することを抑えることができる。よって、異物により、感温素子１５０の抵抗値等が変動することがなく、実際の水晶素子１２０の温度情報が出力されるため、水晶素子１２０に実際の温度での温度補正がされることになり、安定して発振周波数を出力することができる。

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、このような水晶振動子は、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。

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１３１が蓋体１３０の枠部１３０ｂの下面に設けられた場合を説明したが、接合部材１３１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１３１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の水晶素子実装領域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・・・基板
１１１・・・電極パッド
１１２・・・外部端子
１１３・・・配線パターン
１１４・・・導体部
１１５・・・接続パッド
１１６・・・接続パターン
１２０・・・水晶素子
１２１・・・水晶素板
１２２・・・励振用電極
１２３・・・引き出し電極
１３０・・・蓋体
１３０ａ・・・基部
１３０ｂ・・・枠部
１３１・・・接合部材
１４０・・・導電性接着剤
１５０・・・感温素子
１７０・・・導電性接合材
１８０・・・保護部材
１９０・・・絶縁性樹脂
Ｋ・・・収容空間
Ｘ・・・水晶素子実装領域
Ｙ・・・感温素子実装領域

Claims (5)

1. 水晶素子実装領域及び感温素子実装領域を上面に有した矩形状の基板と、
   前記水晶素子実装領域に設けられた一対の電極パッドと、
   前記感温素子実装領域に設けられた少なくとも四つ以上の接続パッドと、
   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、前記基板の上面及び下面に設けられた配線パターンと、
   前記配線パターンと、前記外部端子と電気的に接続され、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水晶素子と、
   前記少なくとも四つ以上の接続パッドに実装された少なくとも二つ以上の感温素子と、
   前記基板の上面に接合された蓋体と、を備えていることを特徴とする水晶振動子。
2. 請求項１記載の水晶振動子であって、
   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水晶振動子。
3. 請求項１又は請求項２記載の水晶振動子であって、
   前記配線パターンの一つが、前記一対の電極パッドと基板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振動子。
4. 請求項１乃至請求項３記載の水晶振動子であって、
   前記導体部の上面及び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水晶振動子。
5. 請求項１乃至請求項３記載の水晶振動子であって、
   前記感温素子を被覆するように前記感温素子実装領域に設けられた絶縁性樹脂と、を備えていることを特徴とする圧電デバイス。

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