JP6363328B2

JP6363328B2 - 水晶デバイス

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Publication number: JP6363328B2
Application number: JP2013066423A
Authority: JP
Inventors: 紀之渡邉
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2018-07-25
Anticipated expiration: 2033-03-27
Also published as: JP2014192712A

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、水晶片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、水晶片の両主面に設けられた励振電極と、励振電極から水晶片の一辺に向かって引き出された引き出し電極とを有している。

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、基板に導電性接着剤を用いて実装する水晶素子も小型化になっている。このように小型化になると、水晶素子の励振電極と引き出し電極との間隔が狭くなるので、導電性接着剤の応力が直線的に伝播することで、応力が励振電極に伝播するまでの距離が短くなることから、導電性接着剤の応力を十分に低減できず、水晶素子のクリスタルインピーダンス値が大きくなっ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、導電性接着剤の応力を緩和し、水晶素子のクリスタルインピーダンス値の低い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、基板と、基板上に設けられた電極パッドと、電極パッド上に導電性接着剤を介して接続された、矩形状の水晶基部と、水晶基部の側面より延出した水晶基部の一部である水晶振動部と、水晶基部の下面であって平面視して導電性接着剤と水晶振動部の間に設けられ、両端部が水晶基部の側面に至らずに側面に開口していない溝状の凹部と、水晶振動部の上面および下面に設けられた励振電極と、水晶振動部の上面から水晶振動部の側面と水晶基部の側面のみを通ると共に、水晶振動部の下面から水晶振動部の側面と向かい合う側面と水晶基部の側面と向かい合う側面のみを通り、凹部を迂回して水晶基部の角部に設けられ励振電極と導電性接着剤とを電気的に接続する引き出し電極と、を有する水晶素子と、を備え、凹部が、引き出し電極の間にも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水晶デバイスは、矩形状の水晶基部と、水晶基部の側面より延出した水晶基部の一部である水晶振動部と、水晶基部の下面であって平面視して導電性接着剤と水晶振動部の間に設けられた凹部と、水晶振動部の上面および下面に設けられた励振電極と、水晶振動部から水晶基部にかけて凹部を迂回して設けられ励振電極と導電性接着剤とを電気的に接続する引き出し電極と、を有する水晶素子を有している。このような水晶素子を用いることによって、励振電極にかかる導電性接着剤の応力を低減することができる。よって、水晶デバイスは、水晶素子のクリスタルインピーダンス値を低減することができる。

第一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。第一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水晶素子の上面側を示す平面図であり、（ｂ）本実施形態における水晶デバイスを構成する水晶素子の下面側を示す平面図である。第一実施形態の変形例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。第二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。

（第一実施形態）
第一実施形態における水晶デバイスは、図１及び図２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に接合された水晶素子１２０とを含んでいる。パッケージ１１０は、基板１１０ａの上面と枠体１１０ｂの内側面によって囲まれた収容空間Ｋが形成されている。

基板１１０ａは、矩形状であり、上面で実装された水晶素子１２０を支持するための支持部材として機能するものである。基板１１０ａの上面には、水晶素子１２０を接合するための電極パッド１１１が設けられている。また、基板１１０ａの下面の四隅には、外部接続用電極端子Ｇ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、上面に設けられた電極パッド１１１と下面の外部接続用電極端子Ｇとを電気的に接続するための配線パターン及びビア導体が設けられている。

枠体１１０ｂは、基板１１０ａ上に収容空間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。枠体１１０ｂの上面には、封止用導体パターン１１２が設けられている。

封止用導体パターン１１２は、蓋体１３０と接合部材１３１を介して接合する際に、接合部材１３１の濡れ性をよくする役割を果たしている。また、封止用導体パターン１１２は、基板１１０ａの内部に形成されたビア導体（図示せず）及び配線パターン（図示せず）により少なくとも一つの外部接続用電極端子Ｇに接続されている。少なくとも一つの外部接続用電極端子Ｇは、外部の実装基板上の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。そのため、封止用導体パターン１１２に接合される蓋体１３０がグランドに接続されることとなり、蓋体１３０による収容空間Ｋ内のシールド性が向上する。封止用導体パターン１１２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設けられている。封止用導体パターン１１２の厚みは、例えば１０μｍ〜２５μｍの厚みに形成されている。

電極パッド１１１は、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、基板１１０ａ内に設けられた配線パターン及びビア導体を介して、基板１１０ａの下面に設けられた外部接続用電極端子Ｇと電気的に接続されている。

ここで、パッケージ１１０の作製方法について説明する。基板１１０ａ及び枠体１１０ｂ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孔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、一対の電極パッド１１１又は外部接続用電極端子Ｇとなる部位にニッケルメッキ又は金メッキ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、水晶片１２１と、水晶片１２１を構成する水晶基部１２２の上面及び下面に設けられた引き出し電極１２６と、水晶基部１２２の下面に設けられた凹部１２５と、水晶振動部１２３の上面及び下面に励振電極１２４とを有した構造をしている。

水晶片１２１は、一体で形成されており、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。水晶片１２１は、水晶基部１２２及び水晶振動部１２３とから構成されている。
水晶振動部１２３は、水晶基部１２２の側面より延出するように設けられている。

励振電極１２４は、水晶振動部１２３の上面及び下面に第一金属膜が形成され、第一金属膜の上面に第二金属膜が積層するように形成されている。第一金属膜は、例えば、クロム又はチタンから構成され、第二金属膜は、例えば、金により構成されている。また、第一金属膜と第二金属膜の接合力を上げるために例えばニッケルを第一金属膜と第二金属膜の間に形成してもよい。また、この励振電極１２４をイオンガンから照射されたイオンビームにて削ることにより、励振電極１２４の厚みを調整し、水晶素子１２０の発振周波数の調整を行っている。

引き出し電極１２６は、上面から水晶振動部の側面と水晶基部の側面のみを通ると共に、水晶振動部の下面から水晶振動部の側面と向かい合う側面と水晶基部の側面と向かい合う側面のみを通り、凹部を迂回して設けられている。一方の引き出し電極１２６ａは、水晶振動部１２３の上面に設けられた励振電極１２４ａから水晶振動部１２３の側面まで延出し、水晶基部１２２の側面の一つの辺に沿って設けられている。他方の引き出し電極１２６ｂは、水晶振動部１２３の下面に設けられた励振電極１２４ｂから一方の引き出し電極１２６ａが設けられている側面と対向する水晶振動部１２４の側面まで延出し、水晶基部１２２の側面の一つの辺に沿って設けられている。

凹部１２５は、図２及び図４に示されているように、溝状であり、水晶基部１２２の下面であって平面視して導電性接着剤１４０と水晶振動部１２３との間に設けられている。また、凹部１２５は、図４（ｂ）に示されているように、第一凹部１２５ａと第二凹部１２５ｂとで構成されており、第一凹部１２５ａと第二凹部１２５ｂとがつながるようにして設けられている。第一凹部１２５ａは、水晶片１２１の短辺と平行となるように設けられており、第二凹部１２５ｂは、水晶片１２１の長辺と平行になるように設けられている。第一凹部１２５ａの長さ方向の両端部のうち、第二凹部１２５ｂとつながっていない方の端部は、水晶基部１２２の側面には至っておらず、水晶基部１２２の側面に第一凹部１２５ａが開口していない。また、第二凹部１２５ｂの両端部のうち、第一凹部１２５ａとつながっていない方の端部は、水晶基部１２２の側面には至っておらず、水晶基部１２２の側面に第二凹部１２５ｂが開口していない。尚、凹部１２５の断面形状は、Ｕ字型、Ｖ字型、或いは傾斜角度が異なるように壁面が形成された断面形状となっている。

導電性接着剤１４０は、引き出し電極１２６ａ、１２６ｂと対向する電極パッド１１１上に設けられ、水晶素子１２０の一端を基板１１０ａの上面と固定するようにして設けられている。また、導電性接着剤１４０は、水晶デバイスに熱が印加された場合に膨張し、冷却された場合に収縮することになる。この導電性接着剤１４０が熱膨張及び収縮することによって、水晶素子１２０に応力がかかることになる。導電性接着剤１４０の応力は、直進するようにして最も強く伝播する。このように導電性接着剤１４０で固定する箇所の引き出し電極１２６ａ、１２６ｂと励振電極１２２の間に第一凹部１２５ａが設けられていることによって、導電性接着剤１４０の熱膨張により発生した応力が第一凹部１２５ａによる段差があるので、導電性接着剤１４０の応力の直進的な伝播が第一凹部１２５ａを超えることなく、第一凹部１２５の縁によって遮られることになる。また、仮に、導電性接着剤１４０の応力が伝播したとしても、第一凹部１２５ａの縁に沿って伝播することになる。このようにすることで、導電性接着剤１４０の応力が励振電極１２４に伝播するまでの距離を長くすることができるので、導電性接着剤１４０の応力が励振電極１２４に伝播する前に十分に緩和することができる。よって、励振電極１２４への導電性接着剤１４０の応力の影響を低減することができる。

また、水晶基部１２２の下面であって平面視して導電性接着剤１４０と水晶振動部１２３との間に第一凹部１２５ａが設けられていることによって、励振電極１２４ｂと引き出し電極１２６ａとの間で十分な距離が確保できているため、引き出し電極１２６ａに付着された導電性接着剤１４０が濡れ拡がったとしても、励振電極１２４ｂに導電性接着剤１４０が付着しにくい。励振電極１２４ｂに導電性接着剤１４０が付着しにくくすることで、励振電極１２４ｂと引き出し電極１２６ａとが短絡することを低減することができる。

導電性接着剤１４０で固定されている箇所の引き出し電極１２６ａ、１２６ｂの間に第二凹部１２５ｂが設けられていることによって、導電性接着剤１４０を硬化したときの応力が水晶振動部１２３の励振電極１２４に伝播することをさらに低減することができる。また、導電性接着剤１４０で固定されている箇所の引き出し電極１２６ａ、１２６ｂの間に第二凹部１２５ｂが設けられていることによって、水晶基部１２１の下面にて、隣り合う導電性接着剤１４０同士が接触することを低減することができる。

例えば３８．４ＭＨｚ用の水晶片１２１を平面視したときの長辺寸法が１．０〜１．２ｍｍであり、平面視したときの短辺寸法が０．７〜０．９ｍｍである場合を例にして励振電極１２４を説明する。励振電極１２４を平面視したときの長辺寸法が０．５〜０.７ｍｍであり、平面視したときの短辺寸法が０．３〜０．６ｍｍである。第一凹部１２５ａの水晶片１２１の短辺と平行となる辺の寸法は、０．１〜０．３ｍｍであり、第二凹部１２５ｂの水晶片１２１の長辺と平行となる辺の寸法は、０．０５〜０．２ｍｍである。また、凹部１２５の幅寸法は、０．０３〜０．０６ｍｍである。凹部１２５の深さ方向の寸法は、０．０１５〜０．０２０ｍｍである。

本実施形態においては、電極パッド１１１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保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１２６から励振電極１２４を介して水晶片１２１の水晶振動部１２３に印加されると、水晶片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、水晶片１２１の両主面にフォトリソグラフィー技術によって、凹部１２５を形成する。その後、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、励振電極１２４、引き出し電極１２６を形成することにより作製される。

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、一対の電極パッド１１１の上面に塗布される。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。そして水晶素子１２０は、導電性接着剤１４０を加熱硬化させることによって一対の電極パッド１１１に接合される。

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。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から基板１１０ａ上面に流れ出にくくなることで、電極パッド１１１上に留まり、上下方向の厚みが維持される。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、落下等の試験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。

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。このような蓋体１３０は、真空状態にある収容空間Ｋ、あるい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、パッケージ１１０の枠体１１０ｂ上に載置される。そして、枠体１１０ｂの封止用導体パターン１１２と蓋体１３０の接合部材１３１とが溶接されるように、蓋体１３０に所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、蓋体１３０を枠体１１０ｂに接合する。

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１１２に相対する蓋体１３０の箇所に設けられている。接合部材１３１は、例えば、金錫又は銀ロウによって設けられている。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。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。

接合部材１３１は、例えば、ガラスの場合には、３５０℃〜４００℃で溶融する鉛フリー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から構成されている。鉛フリーガラスは、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がスクリーン印刷法で塗布され乾燥することで設けられる。

第一実施形態における水晶デバイスは、矩形状の水晶基部１２２と、水晶基部１２２の側面より延出した水晶基部１２２の一部である水晶振動部１２３と、水晶基部１２３の下面であって平面視して導電性接着剤１４０と水晶振動部１２３の間に設けられた凹部１２５と、水晶振動部１２３の上面および下面に設けられた励振電極１２４と、水晶振動部１２３から水晶基部１２２にかけて凹部１２５を迂回して設けられ励振電極１２４と導電性接着剤１４０とを電気的に接続する引き出し電極１２６と、を有する水晶素子１２０を有している。このような水晶素子１２０を用いることによって、導電性接着剤１４０の応力が第一凹部１２５ａによる段差があるので、導電性接着剤１４０の応力の伝播が遮られることになる。また、仮に、導電性接着剤１４０の応力が伝播したとしても、第一凹部１２５ａの縁に沿って伝播することになる。このようにすることで、応力が励振電極１２４に伝播するまでの距離を長くすることができるので、応力が励振電極１２４に伝播する前に十分に緩和することができる。よって、水晶素子１２０の厚みすべり振動が阻害されることを抑制しつつ、水晶素子１２０のクリスタルインピーダンス値を低減することができる。

（変形例）
以下、第一実施形態の変形例における水晶デバイスについて説明する。なお、第一実施形態の変形例における水晶デバイスのうち、上述した水晶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。第一実施形態の変形例における水晶デバイスは、図５に示されているように、導電性接着剤１４０が水晶基部２２２の下面の角に設けられており、凹部２２５が円弧状に設けられている点で本実施形態と異なる。

導電性接着剤１４０は、水晶基部２２２の下面の角に対面する位置に設けられている。また、導電性接着剤１４０を硬化したときの応力伝搬の形態は、固着した個所を中心として円弧状に拡がるように形成されている。

凹部２２５は、平面視して水晶基部２２２の下面の角を中心点とする円弧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、最も強い導電性接着剤１４０の応力が直進的に伝播しても、円弧状に設けられた凹部２２５による段差があるので、応力の伝播が凹部２２５に遮られることになる。また、導電性接着剤１４０の応力が伝播したとしても、凹部２２５の円弧状の縁に沿って伝播することになる。このようにすることで、応力が水晶振動部２２３の励振電極２２４に伝播するまでの距離をさらに長くすることができるので、応力が励振電極２２４に伝播する前に十分に緩和することができる。よって、励振電極２２４への応力の影響をさらに低減することができる。

例えば３８．４ＭＨｚ用の水晶片１２１を平面視したときの長辺寸法が１．０〜１．２ｍｍであり、平面視したときの短辺寸法が０．７〜０．９ｍｍである場合を例にして説明する。凹部２２５の円弧の長さは、０．３〜０．５ｍｍであり、凹部２２５の幅寸法は、０．０３〜０．０６ｍｍである。凹部２２５の上下方向の寸法は、０．０１５〜０．０２０ｍｍである。

本実施形態の水晶デバイスは、引き出し電極２２６に沿って、平面視して円弧状になるように凹部２２５を設けられていることによって、導電性接着剤１４０の応力伝搬の形態に沿って凹部２２５が設けられる。導電性接着剤１４０の応力が凹部２２５による段差があるので、導電性接着剤１４０の応力の伝播が遮られることになる。また、導電性接着剤１４０の応力が伝播したとしても、凹部２２５の円弧状の縁に沿って伝播することになる。このようにすることで、応力が水晶振動部２２３の励振電極２２４に伝播するまでの距離をさらに長くすることができるので、応力が励振電極２２４に伝播する前に十分に緩和することができる。よって、水晶素子２２０の厚みすべり振動の阻害も抑えつつ、発振周波数の変動を低減することができる。

（第二実施形態）
第二実施形態における水晶デバイスについて説明する。なお、第二実施形態における水晶デバイスのうち、上述した水晶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。第二実施形態における水晶デバイスは、図６に示されているように、水晶素子３２０が音叉型屈曲水晶素子である点で本実施形態と異なる。

水晶素子３２０は、図６に示すように、水晶片３２１と、その水晶片３２１の表面に設けられた励振電極３２４ａ、３２４ｂ、３２５ａ及び３２５ｂと、引き出し用電極３２６ａ及び３２６ｂと、周波数調整用金属膜３２７ａ及び３２７ｂと、水晶基部３２２の下面に設けられた凹部３２８とにより構成されている。水晶片３２１は、図６に示すように、水晶基部３２２と水晶振動部３２３とからなり、水晶振動部３２３が第一水晶振動部３２３ａ及び第二水晶振動部３２３ｂとから成る。水晶基部３２２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３２３ａ及び第二水晶振動部３２３ｂは、水晶基部３２２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３２１は、水晶基部３２２と各水晶振動部３２３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。

励振電極３２４ａは、図６に示すように、第一水晶振動部３２３ａの表裏主面に設けられている。また、励振電極３２４ｂは、第一水晶振動部３２３ａの対向する両側面に設けられている。周波数調整用金属膜３２７ａは、第一水晶振動部３２３ａの表主面及び側面の先端部に設けられている。また、引き出し電極３２６ａは、水晶基部３２２の第一水晶振動部３２３ａ側であって、水晶基部３２２の表裏主面に設けられている。

また、励振電極３２５ａは、図６に示すように、第二水晶振動部３２３ｂの表裏主面に設けられている。また、励振電極３２５ｂは、第二水晶振動部３２３ｂの対向する両側面に設けられている。周波数調整用金属膜３２７ｂは、第二水晶振動部３２３ｂの表主面及び両側面の先端部に設けられている。引き出し電極３２６ｂは、水晶基部３２２の第二水晶振動部３２３ｂ側であって、水晶基部３２２の表裏主面に設けられている。

なお、水晶素子３２０は、周波数調整用金属膜３２７ａ及び３２７ｂを構成する金属の量を増減させることにより、その周波数値を所望する値に調整することができる。励振電極３２４ａ及び３２５ｂと、周波数調整用金属膜３２７ａとは、図６に示すように、水晶片３２１表面に設けられた引き出し電極３２６ａにより電気的に接続している。また、励振電極３２４ｂ及び３２５ａと、周波数調整用金属膜３２７ｂとは、水晶片３２１表面に設けられた引き出し電極３２６ｂにより電気的に接続している。

この水晶素子３２０を振動させる場合、引き出し電極３２６ａ及び３２６ｂに交番電圧を印加する。印加後のある電気的状態を瞬間的にとらえると、第二水晶振動部３２３ｂの励振電極３２５ｂは＋（プラス）電位となり、励振電極３２５ａは−（マイナス）電位となり、＋から−に電界が生じる。一方、このときの第一水晶振動部３２３ａの励振電極は、第二水晶振動部３２３ｂの励振電極に生じた極性とは反対の極性となる。これらの印加された電界により、第一水晶振動部３２３ａ及び第二水晶振動部３２３ｂに伸縮現象が生じ、各水晶振動部３２３に設定した共振周波数の屈曲振動を得る。

第二実施形態における水晶デバイスは、水晶基部３２２の側面より同一の方向に延出するように水晶振動部３２３を一対で設けられ、水晶基部３２２の下面に凹部３２８を設けられている。このようにすることで、水晶振動部３２３と引き出し電極３２６との間隔が近くなっても、導電性接着剤１４０を硬化したときの応力が凹部３２８による段差があるので、導電性接着剤１４０の応力の伝播が遮られることになる。また、仮に応力が伝播したとしても、凹部３２８の縁に沿って伝播することになる。このようにすることで、応力が各水晶振動部３２３の励振電極３２４ａ、３２５ａに伝播するまでの距離を長くすることができるので、応力が励振電極３２４ａ、３２５ａに伝播する前に十分に緩和することができる。よって、励振電極３２４ａ、３２５ａへの応力の影響を低減することができるので、水晶素子２２０の厚みすべり振動の阻害も抑えつつ、水晶素子３２０のクリスタルインピーダンス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、水晶素子は、水晶片１２１の外周の厚みを薄くし、水晶片１２１の水晶基部と比べて水晶片１２１の水晶振動部が厚くなるように設けるベベル加工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片１２１とを用意する。円筒体に用意した研磨材と水晶片１２１とを入れ、円筒体の開口した端部をカバーで塞ぐ。研磨材と水晶片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片１２１が研磨材で研磨されてベベル加工が行われる。

上記実施形態では、枠体１１０ｂが基板１１０ａと同様にセラミック材で一体的に形成した場合を説明したが、枠体１１０ｂが金属製であっても構わない。この場合、枠体は、銀−銅等のロウ材を介して基板の導体膜に接合されている。

１１０・・・パッケージ
１１０ａ・・・基板
１１０ｂ・・・枠体
１１１・・・電極パッド
１１２・・・封止用導体パターン
１２０、２２０、３２０・・・水晶素子
１２１、２２１、３２１・・・水晶片
１２２、２２２、３２２・・・水晶基部
１２３、２２３、３２３・・・水晶振動部
１２４、２２４、３２４、３２５・・・励振電極
３２６・・・引き出し電極
３２７・・・周波数調整用金属膜
１２５、２２５、３２８・・・凹部
１２５ａ・・・第一凹部
１２５ｂ・・・第二凹部
１３０・・・蓋体
１３１・・・接合部材
１４０・・・導電性接着剤
Ｋ・・・収容空間
Ｇ・・・外部接続用端子

Claims

基板と、
前記基板上に設けられた電極パッドと、
前記電極パッド上に導電性接着剤を介して接続された、矩形状の水晶基部と、前記水晶基部の側面より延出した前記水晶基部の一部である水晶振動部と、前記水晶基部の下面であって平面視して前記導電性接着剤と前記水晶振動部の間に設けられ、両端部が前記水晶基部の側面に至らずに前記側面に開口していない溝状の凹部と、前記水晶振動部の上面および下面に設けられた励振電極と、前記水晶振動部の上面から前記水晶振動部の側面と前記水晶基部の側面のみを通ると共に、前記水晶振動部の下面から前記水晶振動部の前記側面と向かい合う側面と前記水晶基部の前記側面と向かい合う側面のみを通り、前記凹部を迂回して前記水晶基部の角部に設けられ前記励振電極と前記導電性接着剤とを電気的に接続する引き出し電極と、を有する水晶素子と、
を備え、
前記凹部が、前記引き出し電極の間にも設けられていることを特徴とする水晶デバイス。
基板と、
前記基板上に設けられた電極パッドと、
前記電極パッド上に導電性接着剤を介して接続された、矩形状の水晶基部と、前記水晶基部の側面より延出した前記水晶基部の一部である水晶振動部と、前記水晶基部の下面であって平面視して前記導電性接着剤と前記水晶振動部の間に設けられ、両端部が前記水晶基部の側面に至らずに前記側面に開口していない溝状の凹部と、前記水晶振動部の上面および下面に設けられた励振電極と、前記水晶振動部の上面から前記水晶振動部の側面と前記水晶基部の側面のみを通ると共に、前記水晶振動部の下面から前記水晶振動部の前記側面と向かい合う側面と前記水晶基部の前記側面と向かい合う側面のみを通り、前記凹部を迂回して前記水晶基部の角部に設けられ前記励振電極と前記導電性接着剤とを電気的に接続する引き出し電極と、を有する水晶素子と、
を備え、
前記凹部が、前記引き出し電極に沿って、平面視して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。