JP6408369B2 - 水晶振動子 - Google Patents

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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、基板の下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に実装された水晶素子と、基板の下面に設けられた感温素子と、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2011−211340号公報
上述した水晶振動子は、基板の下面に枠体を設け、枠体内に感温素子を実装している。また、基板の外部端子と接続するため、圧電素子及び感温素子と電気的に接続する配線が基板の内部及び表面に形成されている。そのため、基板の薄型化が困難であると共に、感温素子を実装する空間を形成するために枠体を削除することができないため、これ以上水晶振動子を薄型化するのが困難であった。
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、貫通孔内に感温導体部を設けることで、薄型化が可能な水晶振動子を提供する。
水晶振動子は、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、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、電極パッドに実装された水晶素子と、基板の外周縁に沿って設けられた接合部材と、接合部材を介して基板の上面に接合され、貫通孔を有する蓋体と、貫通孔内に設けられた感温導体部と、感温導体部と電気的に接続され、蓋体の上面及び下面に設けられた接続パターンと、接続パターンと電気的に接続され、蓋体に設けられた接続部と、接続部と電気的に接続され、基板に設けられた接続パッドと、配線パターン又は接続パッドと、外部端子とを電気的に接続され、基板に設けられた導体部と、を備えている。
本発明の一つの態様による水晶振動子は、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、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、電極パッドに実装された水晶素子と、基板の外周縁に沿って設けられた接合部材と、接合部材を介して基板の上面に接合され、貫通孔を有する蓋体と、貫通孔内に設けられた感温導体部と、感温導体部と電気的に接続され、蓋体の上面及び下面に設けられた接続パターンと、接続パターンと電気的に接続され、蓋体に設けられた接続部と、接続部と電気的に接続され、基板に設けられた接続パッドと、配線パターン又は接続パッドと、外部端子とを電気的に接続され、基板に設けられた導体部と、を備えている。このようにすることによって、感温素子を実装するためのスペースは必要なく、蓋体に設けられた貫通孔内に感温導体部が設けられることになり、従来の水晶振動子と比して枠体を削除することができるので、水晶振動子は、枠体の厚み分の薄型化をす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2に示された水晶振動子のB−Bにおける断面図である。 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透視図である。 (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を下面から見た平面図である。 (a)本実施形態における水晶振動子を構成する蓋体を上面から見た斜視図であり、(b)本実施形態における水晶振動子を構成する蓋体を下面から見た斜視図である。 (a)本実施形態における水晶振動子を構成する蓋体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蓋体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水晶振動子を構成する蓋体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水晶振動子を構成する蓋体を下面から見た平面図である。 (a)本実施形態の第二変形例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)本実施形態の第二変形例における水晶振動子を構成する基板を下面から見た平面図である。
本実施形態における水晶振動子は、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、蓋体130の貫通孔H内に実装された感温導体部131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を実装するための実装部材として機能すると共に、基板110の一辺に沿って、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。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、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。また、四つの外部端子112の内の残りの二つが、後述する感温導体部131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の上面及び下面には、上面に設けられた電極パッド111と下面の外部端子112とを電気的に接続するための配線パターン113がそれぞれ設けられている。また、基板110の下面には、基板110の上面に設けられた接続パッド115と下面の外部端子112とを電気的に接続するための電極パターン116がそれぞれ設けられている。また、基板110の上面には、第一電極パッド111aと第三電極パッド111cとを電気的に接続するための第三配線パターン113cが設けられている。
基板110の電極パッド111は、図1〜図3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。電極パッド111は、図1〜図3に示すように、第一電極パッド111a、第二電極パッド111b及び第三電極パッド111cによって構成されている。また、第三電極パッド111cは、水晶素子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、水晶素子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。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、基板110の一辺に沿って設けられており、第三電極パッド111cは、基板110の一辺と対向する一辺に沿って設けられている。また、第二電極パッド111bと第三電極パッド111cとは、基板110の上面の対角の位置に設けられている。また、電極パッド111は、基板110の上面及び下面に設けられた配線パターン113及び基板110の角部に設けられた導体部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4に示すように、第一電極パッド111a、第二電極パッド111b及び第三電極パッド111c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。配線パターン113は、図4に示すように、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、導体部114は、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。第二電極パッド111bと第二外部端子112bとは、基板110の上面及び下面に設けられた第一配線パターン113aと、基板110の角部に設けられた第一導体部114aにより接続されている。第三電極パッド111cと第四外部端子112dとは、基板110の上面及び下面に設けられた第二配線パターン113bと、基板110の角部に設けられた第二導体部114bにより接続されている。また、第一電極パッド111aと第三電極パッド111cとは、基板110の上面に設けられている第三配線パターン113cにより電気的に接続されている。よって、第一電極パッド111aは、第三電極パッド111cを介して第四外部端子112dと電気的に接続されることになる。
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、第三外部端子112c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(図示せず)と接続されている。
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。第三電極パッド111cは、長辺の長さが、0.60〜1.10mm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、電極パッド111と外部端子112との間及び電極パッド111間を電気的に接続させるためのものである。第一配線パターン113a及び第二配線パターン113bは、基板110の上面及び下面に設けられ、電極パッド111及び外部端子112から近傍の基板110の角部に向けて引き出されている。第一配線パターン113aの長さと第二配線パターン113bの長さは、略等しい長さとなる。ここで、略等しい長さとは、基板110の上面及び下面に設けられた第一配線パターン113aの長さと基板110の上面及び下面に設けられた第二配線パターン113bの長さとの差が0〜200μm異なるものを含むものとする。配線パターン113の長さは、各配線パターン113の中心を通る直線の長さを測定したものとする。
また、第三配線パターン113cは、基板110の上面に設けられており、その一端で第一電極パッド111aと接続されており、他端で第三電極パッド111cと電気的に接続されている。このようにすることで、第一電極パッド111aは、第三電極パッド111cを介して第四外部端子112dと電気的に接続されることになる。
導体部114は、図4に示すように、基板110の角部に設けられた切れ込みの内部に設けられている。導体部114の両端は、配線パターン113と接続されている。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。また、導体部114は、切り込み内に導体ペーストを印刷するようにして設けられているため、基板110の上面の外周縁と導体部114との境界線箇所の導体部114の厚みが薄くなっている。このような導体部114は、銀パラジウム合金により形成されており、ガラス成分も含有されている。
接続パッド115は、後述する蓋体130の接続部133と電気的及び機械的に接合するためのものである。第一接続パッド115a及び第二接続パッド115bは、図4に示すように、配線パターン113が設けられていない基板110の角部に設けられている。接続パッド115は、導体部114及び電極パターン116を介して外部端子112と電気的に接続されている。
電極パターン116は、接続パッド115と外部端子112とを電気的に接続するためのものである。第一電極パターン116a及び第二電極パターン116bは、図4に示すように、基板110の下面に設けられ、基板110の角部から近傍の外部端子112に向けて引き出されている。
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H内に、従来周知のノズル等によって所定のサーミスタ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及び電極パターン116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2(a)及び図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。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、図2(a)及び図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。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第三電極パッド111c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の自由端が第三電極パッド111c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、水晶素子120を気密封止すると共に、貫通孔H内部に感温ペーストを充填することで設けられた感温導体部131を設けるための部材として機能するものである。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の中央付近で、封止基部130aの上下方向に貫通した貫通孔Hが設けられている。貫通孔Hの上開口部及び下開口部は、平面視すると、円形状になっている。貫通孔H内には、図5及び図6に示されているように、感温ペーストが充填されることで感温導体部131が設けられている。感温導体部131の上面及び下面には、感温導体電極132が設けられている。感温導体電極132は、第一感温導体電極132a及び第二感温導体電極132bによって構成されている。
封止基部130a及び封止枠部130bは、例えば、セラミックス等の無機材料からなり、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。
感温導体部131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。感温導体部131は、貫通孔H内に、サーミスタペーストを充填することで形成される。サーミスタペーストは、負の抵抗温度特性を有する半導体セラミック粉末を主体とするものが用いられる。感温導体部115の上面及び下面には、貫通孔Hを塞ぐと共に、感温導体部131と電気的に接続されている感温導体電極132が設けられている。感温導体部131は、第一外部端子112a及び第三外部端子112c間の電圧が、第一外部端子112a及び第三外部端子112c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。このような感温導体部131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。
感温導体電極132は、感温導体部131を外部端子112と電気的に接続するために用いられている。感温導体電極132は、図5及び図6に示すように、接続パターン134を介して接続部133と接続されている。接続部133は、基板110に設けられた接続パッド115、導体部114及び電極パターン116を介して外部端子112と電気的に接続されている。感温導体電極132は、第一感温導体電極132a及び第二感温導体電極132bによって構成されている。第一感温導体電極132aは、蓋体130の上面に設けられた第一接続パターン134aを介して第一接続部133aと電気的に接続されている。第一接続部133aは、第一接続パッド115a、第三導体部114c及び第一電極パターン116aを介して第三外部端子112cと電気的に接続されている。この第三外部端子112cは、外部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、第一感温導体電極132a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、第二感温導体電極132bは、蓋体130の下面に設けられた第二接続パターン134bを介して第二接続部133bと電気的に接続されている。第二接続部133bは、第二接続パッド115b、第四導体部114d及び第二電極パターン116bを介して第一外部端子112aと電気的に接続される。
感温導体部131及び感温導体電極132の形成方法について説明する。まず、サーミスタペーストを蓋体130の封止基部130aの貫通孔H内に塗布される。次に、貫通孔Hの上下を塞ぐと共にサーミスタペーストに接触するようにして感温導体電極132が形成される。そしてサーミスタペースト及び感温導体電極132は、加熱することで焼成される。よって、貫通孔H内に、感温導体部131が形成されると共に、感温導体部131を塞ぐようにして感温導体電極132が形成される。
接続部133は、図5及び図6に示すように、蓋体130の角部に設けられた切れ込みの内部に設けられている。接続部133の一端は、蓋体130に設けられた接続パターン134と接続されており、接続部133の他端は、基板110の接続パッド115と接続されている。また、接続部133は、図5及び図6に示すように、第一接続部133a及び第二接続部133bによって構成されている。
接続パターン134は、蓋体130の上面及び下面に設けられ、感温導体電極132からから近傍の接続部133に向けて引き出されている。また、接続パターン134は、図5に示すように、第一接続パターン134a及び第二接続パターン134bによって構成されている。
貫通孔Hは、蓋体130の封止基部130aの上下面を貫通するようにして設けられており、平面視して、開口部の形状が円形状となっている。貫通孔Hの直径は、0.45〜0.7mmとなっている。
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。
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焼成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。
保護部材160は、感温導体部131の上面及び下面に設けられた感温導体電極132を塞ぐようにして、基板110の上面及び下面に設けられている。このようにすることにより、収容空2間K内を気密封止すると共に、感温導体電極132に異物が付着することを抑えることができる。保護部材160は、500〜800℃のものを用いている。また、保護部材160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蓋体130に設けられた感温導体電極132を塞ぐようにして塗布され焼成することで設けられる。また、保護部材160の上下方向の厚みは、0.01〜0.03mmとなっている。
導電性接合材180は、図2(b)に示すように、基板110の接続パッド115と蓋体130の接続部133とを電気的及び機械的に接合するためのものである。導電性接合材180によって、接続パッド115と接続部133を電気的に接合することで、感温導体部131と外部端子112とが電気的に接続されることになる。また、導電性接合材180は、接続パッド115から蓋体130の接続部133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、接続パッド115には、導電性接合材180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、接続パッド115との接合強度を向上させることができる。導電性接合材180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180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95〜97.5%、銀が2〜4%、銅が0.5〜1.0%のものが使用されている。
本実施形態における水晶振動子は、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、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、電極パッド111に実装された水晶素子120と、基板110の外周縁に沿って設けられた接合部材150と、接合部材150を介して基板110の上面に接合され、貫通孔Hを有する蓋体130と、貫通孔H内に設けられた感温導体部131と、感温導体部131と電気的に接続され、蓋体130の上面及び下面に設けられた接続パターン134と、接続パターン134と電気的に接続され、蓋体130に設けられた接続部133と、接続部133と電気的に接続され、基板110に設けられた接続パッド115と、配線パターン113又は接続パッド115と、外部端子112とを電気的に接続され、基板110に設けられた導体部114と、を備えている。このようにすることによって、感温素子を実装するためのスペースは必要なく、蓋体130に設けられた貫通孔H内に感温導体部131が設けられることになり、従来の水晶振動子と比して枠体を削除することができるので、水晶振動子は、枠体の厚み分の薄型化をすることが可能となる。また、従来の水晶振動子のように、基板の接続パッドに感温素子を実装する必要がないため、水晶振動子の生産性を向上させることができる。
また、本実施形態における水晶振動子は、接続パッド115と接続部133とが導電性接合材180にて接合されている。このようにすることにより、導電性接合材180は、接続パッド115から蓋体130の接続部133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、接続パッド115には、導電性接合材180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、接続パッド115との接合強度を向上させることができる。
また、本実施形態における水晶振動子は、感温導体部131の上面及び下面には、感温導体電極132が設けられている。このように、感温導体部131の上面及び下面に、感温導体電極132が設けられていることにより、上面に設けられた第一感温導体電極132aと下面に設けられた第二感温導体電極132bが接触することがなくなり、短絡を防ぐことができる。また、基板110の反りにより、基板110と接合されている蓋体130に応力が生じることで貫通孔Hの内壁面と感温導体部131との界面に亀裂が入ったとしても感温導体電極132が感温導体部131を塞ぐようにして設けられているため、収容空間K内を気密封止することができる。
また、本実施形態における水晶振動子は、感温導体電極132の上面及び下面に設けられた保護部材160と、を備えている。このようにすることにより、感温導体電極132に異物が付着することを抑えることができるので、感温導体部131の抵抗値が変動してしまうことを低減することができる。また、基板110の反りにより、基板110と接合されている蓋体130に応力が生じることで貫通孔Hの内壁面と感温導体部131との界面に亀裂が入り、貫通孔Hの内壁面と感温導体電極132の界面に亀裂が入ったとしても、保護部材160が感温導体電極132を塞ぐようにして設けられているため、収容空間K内をさらに気密封止することができる。
(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7に示されているように、感温導体部231が蓋体230に複数設けられており、複数の感温導体部231が蓋体230の上面及び下面に設けられた接続パターン234にて電気的に接続されている点において本実施形態と異なる。
蓋体230の封止基部230aには、複数の貫通孔Hが隣接するようにして設けられている。第一変形例では、貫通孔Hは、第一貫通孔H1、第二貫通孔H2及び第三貫通孔H3によって構成されている。それぞれの貫通孔Hには、感温導体部231が設けられている。
第一貫通孔H1には、第一感温導体部231aが設けられており、第二貫通孔H2には、第二感温導体部231bが設けられている。また、第三貫通孔H3には、第三感温導体部231cが設けられている。第一感温導体部231a、第二感温導体部231b及び第三感温導体部231cは、第一接続パターン234a及び第二接続パターン234bによりそれぞれ電気的に接続されている。このように感温導体部231を複数個並列に配置し、接続パターン234により電気的に接続することにより、抵抗を並列接続した状態となるため、感温導体部231の一つ一つの抵抗値のバラつきをお互いに補うことが可能となる。
感温導体電極232は、感温導体部231を本実施形態で示されている基板110の外部端子112と電気的に接続するために用いられている。感温導体電極232は、図7に示すように、接続パターン234を介して接続部233と接続されている。接続部233は、基板110に設けられた接続パッド115、導体部114及び電極パターン116を介して外部端子112と電気的に接続されている。感温導体電極232は、第一感温導体電極232a、第二感温導体電極232b、第三感温導体電極232c、第四感温導体電極232d、第五感温導体電極232e及び第六感温導体電極232fによって構成されている。第一感温導体電極232a、第三感温導体電極232c及び第五感温導体電極232eは、蓋体230の上面に設けられた第一接続パターン234aを介して第一接続部233aと接続される。第一接続部233aは、第一接続パッド115a、第三導体部114c及び第一電極パターン116aを介して第三外部端子112cと電気的に接続されている。この第三外部端子112cは、外部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、第一感温導体電極232a、第三感温導体電極232c及び第五感温導体電極232e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、第二感温導体電極232b、第四感温導体電極232d及び第六感温導体電極232fは、蓋体230の下面に設けられた第二接続パターン234bを介して、第二接続部233bと電気的に接続されている。第二接続部233bは、第二接続パッド115b、第四導体部114d及び第二電極パターン116bを介して第一外部端子112aと電気的に接続される。
本実施形態の第一変形例における水晶振動子は、感温導体部231が蓋体230に複数設けられており、複数の感温導体部231が蓋体230の上面及び下面に設けられた接続パターン234にて電気的に接続されている。このように、感温導体部231を複数個並列に配置し、接続パターン234により電気的に接続することにより、抵抗を並列接続した状態となるため、感温導体部231の一つ一つの抵抗値のバラつきをお互いに補うことが可能となる。
(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8に示されているように、配線パターン113を被覆するようにして設けられた絶縁部材170を備えている点において本実施形態と異なる。
絶縁部材170は、配線パターン113が蓋体130と接触することで、配線パターン113上に浮遊容量が付与されることを低減するために用いられている。また、絶縁部材170は、図8に示すように、基板110の上面に設けられた配線パターン113を被覆するようにして設けられている。絶縁部材170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に設けられた配線パターン113の上面に塗布され焼成することで設けられる。また、絶縁部材170の上下方向の厚みは、0.01〜0.03mmとなっている。
また、絶縁部材170は、基板110の角部に位置する配線パターン113上に設けられている。このようにすることによって、蓋体130が配線パターン113に接触することを抑えることで、配線パターン113に浮遊容量が付与されることを低減することができる。また、配線パターン113と電気的に接続されている水晶素子120に浮遊容量が接続されることを抑えるので、発振周波数が変動してしまうことを低減することができる。
本実施形態の第二変形例における水晶振動子は、配線パターン113の上面を絶縁部材170で被覆しているため、接合部材150を用いることができ、収容空間K内の気密封止と同時に、接続部133と接続パッド115との接合も同時に行うことができるため、生産性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水晶振動子は、配線パターン113を覆うように絶縁部材170が設けられている。このように配線パターン113の上面を絶縁部材170で覆うことで、蓋体130を基板110の上面に接合する際に、蓋体130と基板110の上面に設けられている配線パターン113とが接触することを抑えることで、配線パターン113に浮遊容量が付与されることを低減することができる。また、配線パターン113と電気的に接続されている水晶素子120に浮遊容量が接続されることを抑えるので、発振周波数が変動してしまう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、上記の実施形態では、水晶素子は、片持ち支持構造にて基板110上に固定されている場合を説明したが、水晶素子が両持ち支持構造であっても構わない。
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焼成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・・・電極パターン
120・・・水晶素子
121・・・水晶素板
122・・・励振用電極
123・・・引き出し電極
130、230・・・蓋体
130a、230a・・・封止基部
130b、230b・・・封止枠部
131・・・感温導体部
132・・・感温導体電極
133・・・接続部
134・・・接続パターン
140・・・導電性接着剤
150・・・接合部材
160・・・保護部材
170・・・絶縁部材
180・・・導電性接合材
K・・・収容空間
H・・・貫通孔

Claims (6)

  1. 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、
    前記電極パッドに実装された水晶素子と、
    前記基板の外周縁に沿って設けられた接合部材と、
    前記接合部材を介して前記基板の上面に接合され、貫通孔を有する蓋体と、
    前記貫通孔内に設けられた感温導体部と、
    前記感温導体部と電気的に接続され、前記蓋体の上面及び下面に設けられた接続パターンと、
    前記接続パターンと電気的に接続され、前記蓋体に設けられた接続部と、
    前記接続部と電気的に接続され、前記基板に設けられた接続パッドと、
    前記配線パターン又は前記接続パッドと、前記外部端子とを電気的に接続され、前記基板に設けられた導体部と、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、
    前記接続パッドと前記接続部とが導電性接合材にて接合されていることを特徴とする水晶振動子。
  3. 請求項1記載の水晶振動子であって、
    前記感温導体部が前記蓋体に複数設けられており、
    複数の前記感温導体部が前記蓋体の上面及び下面に設けられた前記接続パターンにて電気的に接続さ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、
    前記感温導体部の上面及び下面に設けられた感温導体電極を備えていることを特徴とする水晶振動子。
  5. 請求項4記載の水晶振動子であって、
    前記感温導体電極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。
  6. 請求項1記載の水晶振動子であって、
    前記配線パターンを被覆するようにして設けられた絶縁部材と、を備えていることを特徴とする水晶振動子
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