JP2019117991A - 水晶デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、水晶素子の発振周波数が変動することを低減することが可能な水晶デバイスを提供することを目的とする。【解決手段】水晶デバイスは、矩形状の基板１１０ａと、基板１１０ａの上面の外周縁に沿って設けられた枠体１１０ｂと、基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１と、電極パッド１１１と電気的に接続され、基板１１０ａの上面に設けられた配線パターン１１３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の蓋体１３０と、枠体１１０ｂとつながるようにして設けられた突出部１１６を備えている。【選択図】図２

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、水晶素板の両面が互いにずれるように厚みすべり振動を起こし、特定の周波数を発生させるものである。基板上に設けられた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を備えた水晶デバイスが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。水晶素子は、水晶素板の両主面に励振用電極を有しており、水晶素子の一端を基板の上面と接続した固定端とし、他端を基板の上面と間を空けた自由端とした片持ち支持構造となる。

特開２００２−１１１４３５号公報

上述した水晶デバイスは、小型化が顕著であるが、基板に実装する水晶素子も小型化になっている。従来の電極パッド上に導電性接着剤を塗布し、水晶素子を導電性接着剤の上面に載置すると、水晶素子の励振用電極が基板に接触し、振動が阻害されて、水晶素子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、水晶素子の発振周波数が変動することを低減することが可能な水晶デバイスを提供することを目的とする。

本発明の一つの態様による水晶デバイスは、矩形状の基板と、基板の上面の外周縁に沿って設けられた枠体と、基板の上面に設けられた電極パッドと、電極パッド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、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の蓋体と、枠体とつながるようにして設けられた突出部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、矩形状の基板と、基板の上面の外周縁に沿って設けられた枠体と、基板の上面に設けられた電極パッドと、電極パッド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、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の蓋体と、枠体とつながるようにして設けられた突出部を備えている。このような水晶デバイスは、水晶素子の励振用電極が基板に接触することを抑えることができ、振動が阻害されて、水晶素子の発振周波数が変動してしまうことを低減することが可能となる。

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蓋体を外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パッケージ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パッケージを上面から見た基板の平面透視図である。 本実施形態における水晶デバイスを構成するパッケージを上面から見た基板の下面側を見た平面透視図である。 本実施形態の水晶デバイスを構成するパッケージの製造方法を示す断面図である。 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パッケージを上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〜図３に示されているように、パッケージ１１０と、パッケージ１１０の基板１１０ａの上面に接合された水晶素子１２０と、パッケージ１１０の上面に接合された蓋体１３０とを含んでいる。パッケージ１１０には、基板１１０ａの上面と枠体１１０ｂの内側面によって囲まれた凹部Ｋが形成されている。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１１０ａ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１１０ａの上面には、台座部１１８が設けられ、台座部１１８の上面には、水晶素子１２０を接合するための一対の電極パッド１１１が設けられている。基板１１０ａ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１１０ａ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１１０ａの表面及び内部には、台座部１１８に設けられた電極パッド１１１と、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２とを電気的に接続するための配線パターン１１３、導体部１１４及びビア導体１１５が設けられている。

枠体１１０ｂは、基板１１０ａの上面に配置され、基板１１０ａの上面に凹部Ｋを形成するためのものである。枠体１１０ｂ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からなり、基板１１０ａと一体的に形成されている。

ここでパッケージ１１０を平面視したときの一辺の寸法が、０．４〜３．０ｍｍであり、パッケージ１１０の上下方向の寸法が、０．２〜１．５ｍｍである場合を例にして、凹部Ｋの大きさを説明する。凹部Ｋの長辺の長さは、０．４〜２．０ｍｍであり、短辺の長さは、０．２〜１．５ｍｍとなっている。また、凹部Ｋの上下方向の長さは、０．１〜０．５ｍｍとなっている。

また、基板１１０ａの下面の四隅には、外部端子１１２が設けられている。外部端子１１２の内の二つの端子は、基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１と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１１０ａの下面の対角に位置するように設けられている。

電極パッド１１１は、水晶素子１２０を実装するためのものである。電極パッド１１１は、基板１１０ａの上面に設けられた台座部１１８に一対で設けられており、基板１１０ａの一辺に沿うように隣接して設けられている。電極パッド１１１は、第一電極パッド１１１ａと第二電極パッド１１１ｂとによって構成されている。電極パッド１１１は、基板１１０ａに設けられた配線パターン１１３、導体部１１４及びビア導体１１５を介して、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２と電気的に接続されている。

外部端子１１２は、電気機器等の外部の実装基板上の実装パッド（図示せず）と接合するために用いられている。外部端子１１２は、基板１１０ａの下面の四隅に設けられている。外部端子１１２の少なくとも一つである第三外部端子１１２ｃは、第三導体部１１４ｃ及び第三ビア導体１１５ｃを介して、封止用導体パターン１１７と電気的に接続されている。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電位と接続されている実装パッドと接続されている。これにより、封止用導体パターン１１７に接合された蓋体１３０がグランド電位となっている第三外部端子１１２ｃに接続される。よって、蓋体１３０による凹部Ｋ内のシールド性が向上する。

配線パターン１１３は、電極パッド１１１と、導体部１１４及びビア導体１１５とを電気的に接続するためのものである。配線パターン１１３の一端は、電極パッド１１１と電気的に接続されており、配線パターン１１３の他端は、導体部１１４及びビア導体１１５と電気的に接続されている。配線パターン１１３は、第一配線パターン１１３ａ、第二配線パターン１１３ｂ及び第三配線パターン１１３ｃによって構成されている。配線パターン１１３は、基板１１０ａの内層に設けられている。

また、第一配線パターン１１３ａは、第一電極パッド１１１ａ、第一導体部１１４ａ及び第一ビア導体１１５ａと電気的に接続されている。第二配線パターン１１３ｂは、第二電極パッド１１１ｂ、第二導体部１１４ｂ及び第二ビア導体１１５ｂと電気的に接続されている。第三配線パターン１１３ｃは、封止用導体パターン１１７、第三導体部１１４ｃ及び第三ビア導体１１５ｃと電気的に接続されている。

導体部１１４は、電極パッド１１１、配線パターン１１３又は封止用導体パターン１１７と電気的に接続するためのものである。導体部１１４は、
基板１１０ａに設けられており、導体部１１４の両端は、電極パッド１１１及び配線パターン１１３と接続されている。導体部１１４は、第一導体部１１４ａ、第二導体部１１４ｂ及び第三導体部１１４ｃによって構成されている。

ビア導体１１５は、配線パターン１１３及び外部端子１１２と電気的に接続するためのものである。ビア導体１１５は、基板１１０ａに設けられており、ビア導体１１５の両端は、配線パターン１１３及び外部端子１１２と接続されている。ビア導体１１５は、第一ビア導体１１５ａ、第二ビア導体１１５ｂ及び第三ビア導体１１５ｃによって構成されている。このようにすることで、電極パッド１１１は、配線パターン１１３、導体部１１４及びビア導体１１５を介して外部端子１１２と電気的に接続されている。

ビア導体１１５は、外部端子１１２と、配線パターン１１３又は封止用導体パターン１１７とを電気的に接続するためのものである。ビア導体１１５の両端は、外部端子１１２と、配線パターン１１３又は封止用導体パターン１１７と接続されている。このようにすることで、外部端子１１２は、ビア導体１１５を介して、配線パターン１１３又は封止用導体パターン１１７と電気的に接続されている。

突出部１１６は、平面視して、矩形状であり、水晶素子１２０の自由端側の対向する位置に設けられており、水晶素子１２０の自由端側が基板１１０ａに接触することを防ぐためのものである。突出部１１６は、凹部Ｋ内の基板１１０ａ上で、枠体１１０ｂとつながるようにして設けられている。また、突出部１１６は、突出部１１６の長辺と基板１１０ａの長辺が略平行になるように設けられている。このようにすることにより、水晶デバイスに落下等の衝撃が加わった際に、水晶素子１２０の励振用電極１２２が基板１１０ａに接触することを抑えることができ、振動が阻害されて、水晶素子１２０の発振周波数が変動してしまうことを低減することが可能となる。

また、突出部１１６の上下方向の厚みが、枠体１１０ｂの上下方向の厚みよりも薄くなるように設けられている。このようにすることで、水晶素子１２０を搭載する際に、水晶素子１２０が傾いたとしても、水晶素子１２０の励振用電極１２２が基板１１０ａに接触することをさらに抑え、水晶素子１２０の発振周波数が変動してしまうことをさらに低減することが可能となる。また、仮に水晶素子１２０が実装時に傾いたとしても突出部１１６と接触することで、水晶素子１２０の固定端側が突出部１１６の上下方向の厚み分の距離を確保できるので、水晶素子１２０の自由端が浮きすぎることがなく、水晶素子１２０の自由端が蓋体１３０に接触することを抑制することができる。

また、突出部１１６は、平面視した際に、基板１１０ａの中心側を向く角部が円弧状になるように設けられている。このようにすることで、仮に水晶素子１２０が実装時に傾き、突出部１１６と接触したとしても角部が円弧状になっているため、水晶素子１２０の自由端が突出部１１６に接触した際に生じる衝撃をさらに緩和することができるので、水晶素子１２０の自由端が突出部１１６に接触したことによる欠けをさらに抑えることができる。

台座部１１８は、基板１１０ａの上面に設けられており、その上面には、電極パッド１１１が設けられている。このようにすることで、水晶素子１２０を電極パッド１１１に実装した際に、台座部１１８の上下方向の厚み分だけ、基板１１０ａの上面と水晶素子１２０の上面との間隔を空けることができるので、水晶素子１２０の励振用電極１２２が基板１１０ａに接触することを抑制することができる。また、台座部１１８が基板１１０ａと一体的に形成されていることで、台座部をメタライズ層で形成する場合と比較して、台座部１１８の表面が平坦になっており、電極パッド１１１を形成する面積を十分に確保することができる。

また、台座部１１８の上下方向の厚みは、突出部１１６の上下方向の厚みよりも厚くなるように設けられている。このようにすることで、水晶素子１２０を電極パッド１１１に実装した際に、水晶素子１２０の励振用電極１２２と基板１１０ａとの距離を確保し、励振用電極１２２と基板１１０ａとが接触することを抑えつつ、水晶素子１２０の自由端が蓋体１３０に接触することを抑制することができる。

また、突出部１１１及び台座部１１８の算術平均表面粗さは、０．０２〜０．１０μｍであり、突出部１１１及び台座部１１８の平面度は、０．０１〜０．０８μｍである。

ここでパッケージ１１０を平面視したときの一辺の寸法が、１．０〜３．０ｍｍであり、パッケージ１１０の上下方向の寸法が、０．７〜１．５ｍｍである場合を例にして、電極パッド１１１、突出部１１６の大きさを説明する。電極パッド１１１及び台座部１１８の辺の長さは、２５０〜４００μｍとなる。電極パッド１１１の上下方向の厚みの長さは、１０〜５０μｍとなる。台座部１１８の上下方向の厚みの長さは、４０〜１１０μｍである。また、基板１１０ａの長辺方向と平行となる突出部１１６の長さは、１５０〜３００μｍであり、基板１１０ａの短辺方向と平行となる突出部１１６の長さは、５００〜８００μｍである。また、突出部１１６の上下方向の長さは、３０〜１００μｍである。

また、電極パッド１１１の算術平均表面粗さは、０．０２〜０．１０μｍであり、基板１１０ａ表面の算術平均表面粗さは、０．５〜１．５μｍである。よって、導電性接着剤１４０は、電極パッド１１１から基板１１０ａ上に向かって広がりにくくなる。

封止用導体パターン１１７は、蓋体１３０と封止部材１３１を介して接合する際に、封止部材１３１の濡れ性をよくする役割を果たしている。封止用導体パターン１１７は、例えばタングステン又はモリブデン等から成る導体パターンの表面にニッケルメッキ及び金メッキを順次、枠体１１０ｂの上面を環状に囲む形態で施すことによって、例えば１０〜２５μｍの厚みに形成されている。

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。

導電性接着剤１４０は、水晶素子１２０の励振用電極１２２と間をあけて配置されている。水晶デバイスは、導電性接着剤１４０と励振用電極１２２とが間を空けて配置されていることにより、導電性接着剤１４０が励振用電極１２２に付着することで生じる短絡を低減することができる。

また、導電性接着剤１４０の粘度が、３５〜４５Ｐａ・ｓのものを使用することによって、塗布した際に、導電性接着剤１４０は、電極パッド１１１上から基板１１０ａ上面に流れ出ることなく、電極パッド１１１上に留まるので、導電性接着剤１４０の上下方向の厚みも確保することができる。導電性接着剤１４０の上下方向の厚みの長さは、１０〜２５μｍである。このように導電性接着剤１４０の厚みを確保できることによって、水晶素子１２０の基板１１０ａへの接触を抑制し、落下等により加わった衝撃が水晶素子１２０に対して導電性接着剤１４０を中心にして上下方向へ加わったとしても、その衝撃を導電性接着剤１４０で十分に吸収緩和することができる。

以下にパッケージ１１０の製造方法について説明する。まず、図６（ａ）に示すように、基板１１０ａの上層となるセラミックグリーンシート１０（以下、単に「シート１０」ということがある。）を準備する。シート１０の製造方法は、公知の種々の方法と同様でよい。シート１０は、この時点では平板状である。また、シート１０は、例えば、複数の上層部が多数個取りされる大きさを有している。ただし、シート１０は、一つの基板１１０ａに対応する大きさであってもよい。

次に、図６（ｂ）に示すように、シート１０の主面（板状の部材の最も広い面。表裏）の一方（上面）に、電極パッド１１１、封止用導体パターン１１７及び外部端子１１２となる導電ペーストを配置する（ペースト配置ステップ）。当該配置は、具体的なパターンを除いては、従来の公知の種々の方法と同様にしても構わない。導電ペーストは、例えば、一定の厚さで形成される。ただし、互いに異なるマスクを用いて二回印刷することなどによって、厚く形成されても構わない。

特に図示しないが、次のステップ（図６（ｃ））の前に、シート１０に貫通孔が形成され、当該貫通孔に導体部１１４及びビア導体１１５となる導電ペーストが配置されてよい。貫通孔への導電ペーストの充填は、上記の導電層の形成と同時に行われてもよい。また、下層パターンとなる導電ペーストがシート１０の下面に配置されてもよい。

次に、図６（ｃ）に示すように、凹部Ｋの形状に対応する形状を有する型３０によって、シート１０の上面をプレス（加圧）する。なお、特に図示しないが、シート１０の下面は、例えば、不図示の型の、比較的広い平面状の上面によって支持されている。上記のプレスによって、シート１０には凹部Ｋが形成される。また、突出部１１６及び台座部１１８も形成される。

次に、図６（ｄ）に示すように、シート１０と、基板１１０ａの下層となるセラミックグリーンシート２０（以下、単に「シート２０」ということがある。）とを積層する。シート２０には、外部端子１１２をはじめとする各種の導体となる導電ペーストが配置されている。このような導電ペーストが配置されたシート２０の製造方法は、公知の種々の方法と同様とされてよい。そして、図６（ｄ）において点線で示すように、ウェハ状の積層体は個片化される。これにより、パッケージ１１０が作製される。

また、積層前又は積層後において、凹部Ｋ内には、保護膜１１９が形成される。これらの保護膜１１９の形成方法は、公知の種々の方法と同様とされてよい。例えば、マスクを介してＣＶＤ（chemical vapor deposition）によって保護膜１１９が形成されてもよいし、マスクを介して金属層を形成し、当該金属層を酸化処理することによって保護膜１１９を形成しても構わない。なお、上記では、導体部１１４及びビア導体１１５となる導電ペーストを図６（ｃ）のプレスの前に配置することについて述べたが、例えば、プレスの後かつ積層の前にシート２０に貫通孔を形成して、導体部１１４及びビア導体１１５となる導電ペーストを貫通孔内に配置してもよい。また、積層の後、シート１０及び２０の積層体は焼成される。

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。

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の長辺また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１１０ａの上面と接続した固定端とし、他端を基板１１０ａ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１１０ａ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の製造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及び引き出し電極１２３を形成することにより製造される。

また、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、このような水晶素子１２０を形成する製造方法について説明する。まず、互いに直交しているＸ軸とＹ軸とＺ軸とからなる結晶軸を有した水晶ウエハを用意する。このとき、水晶ウエハの主面が、Ｘ軸およびＺ軸に平行となっている面を、Ｘ軸を中心に、Ｘ軸の負の方向を見て反時計回りに回転させた面、例えば、約３７°回転させた面と平行となっている。次に、水晶ウエハの両主面に金属膜をスパッタリング技術または蒸着技術を用いて形成し、この金属膜上に感光性レジストを塗布し、所定のパターンに露光、現像し、所定の部分のみ水晶ウエハが露出するようにする。このように所定の部分のみ露出している水晶ウエハを所定のエッチング溶液に浸漬させ、水晶ウエハをエッチングする。これにより、複数の水晶素子１２０がその一部が接続された状態で水晶ウエハ内に形成される。

水晶素子１２０の基板１１０ａ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、電極パッド１１１上に拡がるようにして塗布される。水晶素子１２０は、導電性接着剤１４０上に搬送される。さらに、水晶素子１２０は、水晶素子１２０の固定端側の外周縁にある引き出し電極１２３が、平面視して、導電性接着剤１４０の中心付近と重なるようにして導電性接着剤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。

蓋体１３０は、矩形状であり、真空状態にある凹部Ｋ、あるいは窒素ガスなどが充填された凹部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、枠体１１０ｂ上に設けられた接合部材１３１の上面に載置される。枠体１１０ｂの上面に設けられた接合部材１３１に熱が印加されることで、溶融接合される。また、蓋体１３０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る。

接合部材１３１は、パッケージ１１０の枠体１１０ｂ上面に設けられた封止用導体パターン１１７に相対する蓋体１３０の箇所に設けられている。封止部材１３１は、例えば、銀ロウ又は金錫によって設けられている。銀ロウの場合は、その厚みは、１０〜２０μｍである。例えば、成分比率は、銀が７２〜８５％、銅が１５〜２８％のものが使用されている。金錫の場合は、その厚みは、１０〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が７８〜８２％、錫が１８〜２２％のものが使用されている。

接合部材１３１は、例えば、金錫の場合には、接合部材１３１の層の厚みは、１０〜４０μｍであり、例えば、成分比率が、金が７０〜８０％、錫が２０〜３０％のものを使用しても良い。また、接合部材１３１は、例えば、銀ロウの場合には、接合部材１３１の層の厚みは、１０〜４０μｍであり、例えば、成分比率が、銀が７０〜８０％、銅が２０〜３０％のものを使用しても良い。

本実施形態における水晶デバイスは、矩形状の基板１１０ａと、基板１１０ａの上面の外周縁に沿って設けられた枠体１１０ｂと、基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１と、電極パッド１１１と電気的に接続され、基板１１０ａの上面に設けられた配線パターンと、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の蓋体１３０と、枠体１１０ｂとつながるようにして設けられた突出部１１６を備えている。このような水晶デバイスは、水晶素子１２０の励振用電極１２２が基板１１０ａに接触することを抑えることができ、振動が阻害されて、水晶素子１２０の発振周波数が変動してしまうことを低減することが可能となる。また、このようにすることにより、水晶デバイスに落下等の衝撃が加わった際に、水晶素子１２０の自由端側が突出部１１６に接触するため、基板１１０ａに直接接触することによる欠けなどを抑えることができる。また、突出部１１６を枠体１１０ｂとつながるようにして設けられたことにより、水晶素子１２０が基板１１０ａに対してその長辺方向にずれた状態、つまり水晶素子１２０の自由端側へずれて枠体１１０ｂの間近までずれた場合においても、基板１１０ａと接触することを抑えることができ、振動が阻害されて水晶素子１２０の発振周波数が変動してしまうことを低減することが可能である。

本実施形態における水晶デバイスは、突出部１１６の上下方向の厚みが、枠体１１０ｂの上下方向の厚みよりも薄くなるように設けられている。このようにすることで、水晶素子１２０を搭載する際に、水晶素子１２０が傾いたとしても、水晶素子１２０の励振用電極１２２が基板１１０ａに接触することをさらに抑え、水晶素子１２０の発振周波数が変動してしまうことをさらに低減することが可能となる。また、仮に水晶素子１２０が実装時に傾いたとしても突出部１１６と接触することで、水晶素子１２０の固定端側が突出部１１６の上下方向の厚み分の距離を確保できるので、水晶素子１２０の自由端が浮きすぎることがなく、水晶素子１２０の自由端が蓋体１３０に接触することを抑制することができる。

また、本実施形態における水晶デバイスは、平面視した際に、突出部１１６の基板１１０ａの中心側を向く角部が円弧状になるように設けられている。このようにすることで、仮に水晶素子１２０が実装時に傾き、突出部１１６と接触したとしても角部が円弧状になっているため、水晶素子１２０の自由端が突出部１１６に接触した際に生じる衝撃をさらに緩和することができるので、水晶素子１２０の自由端が突出部１１６に接触したことによる欠けをさらに抑えることができる。

また、本実施形態における水晶デバイスは、電極パッド１１１が、基板１１０ａに設けられた台座部１１８の上面に設けられている。このようにすることで、水晶素子１２０を電極パッド１１１に実装した際に、台座部１１８の上下方向の厚み分だけ、基板１１０ａの上面と水晶素子１２０の上面との間隔を空けることができるので、水晶素子１２０の励振用電極１２２が基板１１０ａに接触することを抑制することができる。また、台座部１１８が基板１１０ａと一体的に形成されていることで、台座部をメタライズ層で形成する場合と比較して、台座部１１８の表面が平坦になっており、電極パッド１１１を形成する面積を十分に確保することができる。

また、本実施形態における水晶デバイスは、台座部１１８の上下方向の厚みが、突出部１１６の上下方向の厚みよりも厚くなるように設けられている。このようにすることで、水晶素子１２０を電極パッド１１１に実装した際に、水晶素子１２０の励振用電極１２２と基板１１０ａとの距離を確保し、励振用電極１２２と基板１１０ａとが接触することを抑えつつ、水晶素子１２０の自由端が蓋体１３０に接触することを抑制することができる。

（第一変形例） 本実施形態の第一変形例である水晶デバイスは、図７に示すように、電極パッド１１１上に凸部Ｔが設けられている点において本実施形態の水晶デバイスと異なる。一対の電極パッド１１１上には、図７に示されているように、平面視して矩形状である一対の凸部Ｔが設けられている。また、一対の凸部Ｔは、平面視した際に、その一辺が基板１１０ａの中心側を向く電極パッド１１１上の外周縁に沿って設けられており、その一辺と接続されている他の一辺が、基板１１０ａの外周縁側を向く電極パッド１１１上の外周縁に沿って設けられている。

凸部Ｔは、水晶素子１２０の短辺の上下方向の傾きが抑制され、水晶素子１２０の長辺側端部が基板１１０ａや蓋体１３０に接触することを抑制するためのものである。また、凸部Ｔは、水晶素子１２０の自由端が基板１１０ａに接触することを抑制するためものである。一対の凸部Ｔは、第一凸部Ｔ１及び第二凸部Ｔ２によって構成されている。第一凸部Ｔ１は、第一電極パッド１１１ａの上面に設けられており、第二凸部Ｔ２は、第二電極パッド１１１ｂの上面に設けられている。また、凸部Ｔは、電極パッド１１１と同様に、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上面に金メッキ、ニッケルメッキを施すことにより設けられている。

また、一対の凸部Ｔの基板１１０ａの中心側を向く一辺が、図７に示されているように、同一直線上に並ぶ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の引き出し電極１２３を一対の凸部Ｔに接触させながら電極パッド１１１に実装する際に、水晶素子１２０が傾くことなく安定した状態で実装することができる。また、電極パッド１１１の外周縁に沿って形成されている凸部Ｔの辺の長辺方向の長さは、１５０〜２００μｍとなり、凸部Ｔの短辺方向の辺の長さは、５０〜７５μｍである。凸部Ｔの上下方向の厚みの長さは、２０〜７５μｍとなる。凸部Ｔの長辺方向の長さは、１５０〜３００μｍとなり、凸部Ｔの短辺方向の辺の長さは、５０〜７５μｍである。凸部Ｔの上下方向の厚みの長さは、２０〜７５μｍとなる。

また、凸部Ｔは、水晶素子１２０の外周縁にある引き出し電極１２３と対向する位置に設けられている。このようにすることによって、水晶素子１２０が導電性接着剤を介して電極パッド１１１に実装する際に、仮に水晶素子１２０が傾いたとしても、引き出し電極１２３が凸部Ｔに接触することになり、凸部Ｔよりも下方向に水晶素子１２０が傾くことなく安定した状態で実装することができる。また、凸部Ｔは、平面視して、水晶素板１２１の固定端側の外周縁にある引き出し電極１２３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、水晶素子１２０の固定端が基板１１０ａの上面に接触することを低減することができる。

また、水晶素子１２０は、導電性接着剤１４０が硬化収縮する際に、水晶素子１２０の固定端側が下方向に引っ張られ、凸部Ｔを支点とした梃子の原理が働くことになり、水晶素子１２０の自由端側が上方向に浮くようにして、一対の電極パッド１１１に接合される。また、導電性接着剤１４０の硬化収縮時に水晶素子１２０の固定端側が下方向に引っ張られた際に、凸部Ｔと水晶素子１２０の外周縁にある引き出し電極１２３が接触した状態で電極パッド１１１に接合される。

水晶素子１２０の第一引き出し電極１２３ａは、第一凸部Ｔ１と接触し、水晶素子１２０の第二引き出し電極１２３ｂは、第二凸部Ｔ２と接触している。このように水晶素子１２０の引き出し電極１２３を凸部Ｔに接触させることにより、電極パッド１１１上に水晶素子１２０を実装する工程において、水晶素子１２０の搭載位置がずれて搭載角度が傾いた場合でも、水晶素子１２０の長辺側端部が凸部Ｔに当接して支持され、水晶素子１２０の短辺の傾きが抑制され、水晶素子１２０の長辺側端部が基板１１０ａや蓋体１３０に接触するのを防ぐことができる。よって、水晶素子１２０の発振周波数の変動が防止され、生産性を向上させることができる。

また、水晶素子１２０の引き出し電極１２３は、凸部Ｔと接触することになるので、水晶素子１２０の固定端側の外周縁が基板１１０ａの上面に接触することを低減することができる。従って、水晶素子１２０の固定端側の外周縁が、基板１１０ａに接触することで生じる水晶素子１２０の欠けを防ぐことができる。また、水晶素子１２０の引き出し電極１２３は、仮に水晶素子１２０が実装時に傾いたとしても凸部Ｔと接触することで、水晶素子１２０の固定端側が凸部Ｔの上下方向の厚み分の距離を確保できるので、水晶素子１２０の自由端が浮きすぎることがなく、水晶素子１２０の自由端が蓋体１３０に接触することを抑制することができる。

また、本実施形態における水晶デバイスは、電極パッド１１１が、基板１１０ａの一辺に沿って設けられており、電極パッド１１１の上面に設けられた凸部Ｔを備えている。水晶素子１２０が導電性接着剤１４０を介して電極パッド１１１に実装する際に、仮に水晶素子１２０が傾いたとしても、引き出し電極１２３が凸部Ｔに接触することになり、凸部Ｔよりも下方向に水晶素子１２０が傾くことなく安定した状態で実装することができる。また、凸部Ｔは、平面視して、水晶素板１２１の固定端側の外周縁にある引き出し電極１２３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、水晶素子１２０の固定端が基板１１０ａの上面に接触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。上記実施形態では、基板１１０ａの上面に枠体１１０ｂが設けられている場合について説明したが、基板に水晶素子を実装した後に、封止基部の下面に封止枠部が設けられた蓋体を用いて、水晶素子を気密封止する構造であっても構わない。蓋体は、矩形状の封止基部と、封止基部の下面の外周縁に沿って設けられている封止枠部とで構成されており、封止基部の下面と封止枠部の内側側面とで収容空間が形成されている。封止枠部は、封止基部の下面に収容空間を形成するためのものである。封止枠部は、封止基部の下面の外縁に沿って設けられている。

上記実施形態では、基板１１０ａの上面に枠体１１０ｂが設けられている場合について説明したが、基板に水晶素子を実装した後に、下面に壁部が設けられた蓋体を用いて、水晶素子を気密封止する構造であっても構わない。

上記実施形態では、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。水晶素子は、水晶片と、その水晶片の表面に設けられた励振電極と、引き出し用電極と、周波数調整用金属膜とにより構成されている。水晶片は、水晶基部と水晶振動部とからなり、水晶振動部が第一水晶振動部及び第二水晶振動部とから成る。水晶基部は、結晶の軸方向として電気軸がＸ軸、機械軸がＹ軸、及び光軸がＺ軸となる直交座標系としたとき、Ｘ軸回りに−５°〜＋５°の範囲内で回転させたＺ′軸の方向が厚み方向となる平面視略四角形の平板である。第一水晶振動部及び第二水晶振動部は、水晶基部の一辺からＹ′軸の方向に平行に延設されている。このような水晶片は、水晶基部と各水晶振動部とが一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により製造される。

１１０・・・パッケージ
１１０ａ・・・基板
１１０ｂ・・・枠体
１１１・・・電極パッド
１１２・・・外部端子
１１３・・・配線パターン
１１４・・・導体部
１１５・・・ビア導体
１１６・・・突出部
１１７・・・封止用導体パターン
１１８・・・台座部
１１９・・・保護膜
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
１３１・・・接合部材
１４０・・・導電性接着剤
１０、２０・・・シート
Ｋ・・・凹部
Ｔ・・・凸部

Claims (6)

1. 矩形状の基板と、
   前記基板の上面の外周縁に沿って設けられた枠体と、
   前記基板の上面に設けられた電極パッドと、
   前記電極パッド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の蓋体と、
   前記枠体とつながるようにして設けられた突出部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、
   前記突出部の上下方向の厚みが、前記枠体の上下方向の厚みよりも薄くなるように設けられていることを特徴とする水晶デバイス。
3. 請求項１記載の水晶デバイスであって、
   平面視した際に、前記突出部の前記基板の中心側を向く角部が円弧状になるように設けられていることを特徴とする水晶デバイス。
4. 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、前記基板に設けられた台座部の上面に設けられていることを特徴とする水晶デバイス。
5. 請求項４記載の水晶デバイスであって、
   前記台座部の上下方向の厚みが、前記突出部の上下方向の厚みよりも厚くなるように設けられていることを特徴とする水晶デバイス。
6. 請求項１記載の水晶デバイスであって、
   前記電極パッドの上面に設けられた凸部を備えていることを特徴とする水晶デバイス。