JP6458621B2 - 圧電振動デバイス - Google Patents

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（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とともに、電子部品素子や圧電振動素子から外部接続端子まで引き出すための導通経路についても同様にその位置や面積なども制限されてくる。

特に、圧電振動デバイスの中には、圧電振動素子単体の電気的な特性を計測するために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をベースの側面に形成するものがある。しかしながら、これらの圧電振動素子用外部接続端子と当該圧電振動素子用外部接続端子まで引き出すための導通経路についても、上記ベース外底面に形成される外部接続端子との間で短絡するなどの悪影響をなくした状態で形成することが、圧電振動デバイスの小型化とともにますます困難になっているのが現状である。

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、外部接続端子と圧電振動素子用外部接続端子とこれらの導通経路との間で相互に短絡するなどの悪影響をなくしたより信頼性の高い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平面視略矩形の基板部と、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が有り、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、当該内周縁の高さ方向に沿って伸長した半径Ｒ１の円弧状の内側切欠き部が形成され、当該内側切欠き部に充填される柱状の導電ビアが形成されており、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、前記柱状の導電ビアによって、前記凹部の内底面に形成され前記電子部品素子と接続される配線パターンと、前記外部接続端子とが接続されており、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隅には、当該各外周縁の高さ方向に沿って伸長した半径Ｒ２の円弧形状の外側切欠き部が形成され、当該外側切欠き部の上面には前記圧電振動素子と接続される圧電振動素子用外部接続端子が形成されており、前記枠部の内周縁の４隅は、半径Ｒ３の円弧が形成され、前記半径Ｒ１と前記半径Ｒ２と前記半径Ｒ３との関係が、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３となる。

上記発明によれば、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周縁の隅の外側切欠き部に形成し、配線パターンと外部接続端子とを接続する柱状の導電ビアをベース枠部の内周縁の隅の内側切欠き部に形成している。このため、各々の導出経路をベース枠体における最も幅広の外周縁の隅部と内周縁の隅部の位置で隔離して切欠き部を配置することができるので、枠体を含むベース全体の機械的な強度を低下させることもない。

特に、前記内側切欠き部の半径Ｒ１と前記外側切欠き部の半径Ｒ２の大きさに大小関係を成立するように構成し、前記外側切欠き部の半径Ｒ２を前記内側切欠き部の半径Ｒ１より大きくすることで、検査プローブや測定用治具の端子などを前記外側切欠き部の上面に形成された圧電振動素子用外部接続端子に接触しやすく構成することができる。この際、枠部の内周縁の４隅には内側切欠き部に充填される柱状の導電ビアが形成されているので、前記圧電振動素子用外部接続端子と前記導電ビアとが短絡しないように構成する必要がある。そこで、前記内側切欠き部の半径Ｒ１を前記外側切欠き部の半径Ｒ２より小さくすることで、内側切欠き部と外側切欠き部とのお互いの距離を確保しやすく設計できる。つまり、各々の切欠き部に形成された導出経路間（前記導電ビアと前記圧電振動素子用外部接続端子）での短絡を防止し、お互いの絶縁性を確実に高めることができる。

また、導出経路間（前記導電ビアと前記圧電振動素子用外部接続端子）の絶縁性を確実に高めることで、浮遊容量の影響が低減でき、圧電振動デバイスに対する電気的特性の悪影響も低減できる。なお、ベースをセラミック材料で構成した場合、そのベースの小型化とともに積層シートのずれや配線パターンの形成位置がずれたりすることで、隣接する異極の配線パターン同士による短絡の危険性が高まることが懸念されていた。本発明では、これら異極の配線パターンや端子の短絡を防ぎ絶縁性を確実に高めることができる。

また、上述の作用効果に加えて、前記外側切欠き部の半径Ｒ２と前記枠部の内周縁の４隅の半径Ｒ３の大きさに大小関係を成立するように構成することで、外側切欠き部と内周縁の４隅とのお互いの距離を確保しやすく設計できるため、各々の導出経路間（前記導電ビアと前記圧電振動素子用外部接続端子）での短絡を防止し絶縁性を確実に高めることができる。

特に、前記枠部の内周縁の４隅の半径Ｒ３を前記外側切欠き部の半径Ｒ２より大きくすることで、前記枠部の内周縁の４隅に円弧状の内側切欠き部を形成する位置が確保しやすくなり、より安定した状態で当該内側切欠き部に充填される柱状の導電ビアを形成することができる。なお、ベースをセラミック材料で構成した場合、枠部の内周縁に内側切欠き部を打ち抜き形成したり、内側切欠き部にメタライズ材料を充填する際に位置がずれたりすることによるセラミックシートの加工ずれによる断線の危険性が高まることが懸念されていた。本発明では、枠部の内周縁の４隅の半径Ｒ３を最も大きくすることで、上述のとおり安定した状態で当該内側切欠き部に充填される柱状の導電ビアを形成することができるので、セラミックシートの加工ずれによる断線の危険性が少なくなり、より確実な導通経路を確保することができる。

以上により、圧電振動デバイスの小型化を妨げることなく、導出経路間の短絡を防止し、ベースの強度を低下させることなく、圧電振動素子用外部端子のコンタクト性を向上させたより信頼性の高い圧電振動デバイスを提供することができる。

また、上記構成において、前記枠部の外側切欠き部には前記圧電振動素子用外部接続端子を形成せず、前記基板部の外側切欠き部にのみ前記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、外部回路基板や蓋と電気的に短絡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、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、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。

以上のように、小型化に対応するとともに、外部接続端子と圧電振動素子用外部接続端子とこれらの導通経路との間で相互に短絡するなどの悪影響をなくしたより信頼性の高い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２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。 本発明の導電ビアの外観図を示した斜視図である。

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６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（枠部）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隅にのみ同一の半径Ｒ２の円弧状の外側切欠き部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隅には半径Ｒ２の円弧状の外側切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２，２０ｃ３，２０ｃ４が形成され、第１枠部２１の外周縁の４隅には半径Ｒ２の円弧状の外側切欠き部２１ｃ１，２１ｃ２，２１ｃ３，２１ｃ４が形成され、第２枠部２２の外周縁の４隅には半径Ｒ２の円弧状の外側切欠き部２２ｃ１，２２ｃ２，２２ｃ３，２２ｃ４が形成されている。これらの基板部２０の外側切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２，２０ｃ３，２０ｃ４と、第１枠部２１の外側切欠き部２１ｃ１，２１ｃ２，２１ｃ３，２１ｃ４と、第２枠部２２の外側切欠き部２２ｃ１，２２ｃ２，２２ｃ３，２２ｃ４とは、後述するように積層された際に重畳されることで、ベース２の一体化された外側切欠き部を構成する。

また、第２枠部２２の内周縁の４隅には、半径Ｒ１の円弧状の内側切欠き部２２ｄが形成されている。つまり、第２枠部２２の内周縁の４隅には、第２枠部２２の内周縁の高さ方向に沿って伸長（第２枠部２２を貫通する）する半径Ｒ１の円弧状の内側切欠き部２２ｄ１，２２ｄ２，２２ｄ３，２２ｄ４が形成されている。

このとき、第２枠部２２の内側切欠き部２２ｄ１，２２ｄ２，２２ｄ３，２２ｄ４の半径Ｒ１と、少なくとも後述する水晶振動素子用外部接続端子９ａ，９ｂが形成された基板部２０の外側切欠き部の半径Ｒ２の関係が、Ｒ１＜Ｒ２となるよう構成している。なお、本形態では、基板部２０と第１枠部２１と第２枠部２２の外側切欠き部の半径Ｒ２は同径で構成しているため、図４では、第２枠部２２の外側切欠き部の半径Ｒ２で比較したものを図示している。

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隅にのみ外側切欠き部２０ｃと２１ｃと２２ｃと内側切欠き部２２ｄとを形成することで、ベース全体としての機械的な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（圧電振動素子接続用第１配線パターン）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の厚み方向に垂直に貫通する一対の円柱状の導電ビア１０ａ，１０ｂ（圧電振動素子接続用導電ビア）を経由して、後述する第２凹部２Ｂに形成されたＩＣ搭載用の第２配線パターン１１ａ，１１ｂ（圧電振動素子接続用配線パターン）に接続されている。このため、基板部２０の厚み方向に最短距離で接続され、ＩＣ４の温度を水晶振動素子３に短時間でより正確に伝えることができる。また、導電ビア１０ａ，１０ｂ（圧電振動素子接続用導電ビア）は、基板部２０の内部で中間配線を構成しないので、基板部２０を含むベース２への熱の分散や各配線パターン間の熱の分散を抑制することができる。結果として、ＩＣ４と水晶振動素子３との間での温度差を生じにくくできる。

図６（ａ）に示すように、圧電振動素子接続用導電ビア１０ａ，１０ｂは、平面と底面が面積ｘ１の円形となり、側面の高さがｈ１となる円柱形状で構成されている。また、圧電振動素子接続用導電ビア１０ａ，１０ｂは、第１凹部２Ａにおいて、圧電振動素子接続用導電ビアの平面１０ａ１，１０ｂ１のみが露出し、後述する第２凹部２Ｂにおいて、圧電振動素子接続用導電ビアの底面１０ａ２，１０ｂ２のみが露出するように構成している。

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つの外側切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２に延出されている。外側切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２の表面（上面）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枠部の外側切欠き部２１ｃ１，２１ｃ２と、第２枠部の外側切欠き部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（短絡）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外側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４隅の内側切欠き部２２ｄ１，２２ｄ２，２２ｄ３，２２ｄ４には、各内側切欠き部２２ｄ１，２２ｄ２，２２ｄ３，２２ｄ４を充填するように柱状の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ（外部接続端子接続用導電ビア）が埋設されている。つまり、第２枠部２２の厚み方向に垂直に貫通する柱状の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ（外部接続端子接続用導電ビア）により接続されることで、第２枠部２２の厚み方向に最短距離で接続することができる。また、導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ（外部接続端子接続用導電ビア）は、第２枠部２２の内部で中間配線を構成しないので、第２枠部２２を含むベース２への熱の分散や各配線パターン間の熱の分散を抑制することができる。

図６（ｂ）に示すように、外部接続端子接続用導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆは、各導電ビアの平面視形状（平面と底面）は前記内側切欠き部と同径の半径Ｒ１を有する大円弧１０１と後述する第２枠部２２の内周縁２２１の４隅と同径の半径Ｒ３を有する小円弧１０２が接続された三日月形状をなしており、平面と底面が面積ｘ２となるとともに、側面の高さがｈ２となる柱形状で構成されている。また、柱状の外部接続端子接続用導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆは、後述する第２凹部２Ｂにおいて、外部接続端子接続用導電ビアの底面１０ｃ２，１０ｄ２，１０ｅ２，１０ｆ２と前記小円弧１０２に接した側面１０ｃ３，１０ｄ３，１０ｅ３，１０ｆ３が露出するように構成している。つまり、図３、図４に示すように、第２枠部２２の内周縁の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ため、第２枠部２２の内周縁２２１の平面視形状は４隅に半径Ｒ３の円弧部２２ｅ１，２２ｅ２，２２ｅ３，２２ｅ４（一部は外部接続端子接続用導電ビアの側面１０ｃ３，１０ｄ３，１０ｅ３，１０ｆ３と重畳）を有する略矩形に構成している。

このとき、第２枠部２２の内周縁２２１の平面視形状は４隅に半径Ｒ３の円弧部２２ｅ１，２２ｅ２，２２ｅ３，２２ｅ４と、少なくとも水晶振動素子用外部接続端子９ａ，９ｂが形成された基板部２０の外側切欠き部の半径Ｒ２の関係が、Ｒ２＜Ｒ３となるよう構成している。なお、本形態では、基板部２０と第１枠部２１と第２枠部２２の外側切欠き部の半径Ｒ２は同径で構成しているため、図４では、第２枠部２２の外側切欠き部の半径Ｒ２で比較したものを図示している。

本形態では圧電振動素子接続用導電ビア１０ａ，１０ｂは、後述する第２凹部２Ｂにおいて圧電振動素子接続用導電ビアの底面１０ａ２，１０ｂ２のみが露出するように構成され、外部接続端子接続用導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆは、後述する第２凹部２Ｂにおいて外部接続端子接続用導電ビアの底面１０ｃ２，１０ｄ２，１０ｅ２，１０ｆ２と前記小円弧１０２に接した側面１０ｃ３，１０ｄ３，１０ｅ３，１０ｆ３が露出するように構成している。このため、ＩＣ４から水晶振動素子３に伝わる熱を不要に放熱させることなく、外部環境から外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆを介してＩＣ４へ伝わる不要な熱の放熱性を高めることができるので、ＩＣ４と水晶振動素子３との伝熱性を高められることで、ＩＣ４と水晶振動素子３との間での温度差をさらにより一層生じにくくできる。

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（凹部）となっている。第２凹部２Ｂは、４隅に半径Ｒ３の円弧の側面を有する平面視略矩形であり４隅に半径Ｒ３の円弧部２２ｅ１，２２ｅ２，２２ｅ３，２２ｅ４を有する第２枠部２２の内周縁２２１と同一の平面視略矩形となる。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搭載用の第２配線パターン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ（配線パターン）が形成されている。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左側から第２配線パターン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左側から第２配線パターン１１ｄ，１１ｂ，１１ｅが形成されている。なお、第２配線パターンの数は、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。

本形態では、ＩＣ搭載用の第２配線パターン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ（配線パターン）は、導電ビア１０ａ，１０ｂと第１凹部２Ａに形成された第１配線パターン７１ａ，７１ｂとを介して、水晶振動素子３と接続する圧電振動素子接続用第２配線パターン１１ａ，１１ｂ（圧電振動素子接続用配線パターン）と、外部接続端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆと接続する外部接続端子接続用第２配線パターン１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ（外部接続端子接続用配線パターン）とが形成されている。そして、各々の外部接続端子接続用第２配線パターン１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆの面積より、各々の圧電振動素子接続用第２配線パターン１１ａ，１１ｂの面積の方が小さくなるように構成されている。例えば、本形態では、図３に示すように、基板部２０の他主面２０２の上面に、圧電振動素子接続用第２配線パターン１１ａと圧電振動素子接続用第２配線パターン１１ｂとがほぼ同じ面積で構成されており、外部接続端子接続用第２配線パターン１１ｃと外部接続端子接続用第２配線パターン１１ｄと外部接続端子接続用第２配線パターン１１ｅと外部接続端子接続用第２配線パターン１１ｆとがほぼ同じ面積で構成されているとともに、各々の圧電振動素子接続用第２配線パターン１１ａ，１１ｂの面積を、各々の外部接続端子接続用第２配線パターン１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆの面積の約７０〜９０％程度に形成している。

上述のように、各々の外部接続端子接続用第２配線パターン１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆの面積より、各々の圧電振動素子接続用第２配線パターン１１ａ，１１ｂの面積の方が小さくなるように構成されている。このため、ＩＣ４からの熱を放散することなく、導電ビア１０ａ，１０ｂ（圧電振動素子接続用導電ビア）に伝え、導電ビア１０ａ，１０ｂ（圧電振動素子接続用導電ビア）から第１配線パターン７１ａ，７１ｂ（圧電振動素子接続用第１配線パターン）を経由して水晶振動素子３に素早く伝えることができる。結果として、ＩＣ４と水晶振動素子３との間での温度差を生じにくくできる。また、水晶振動素子３に対する浮遊容量による悪影響をより効果的に低減できる。

また、各々の外部接続端子接続用第２配線パターン１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆの面積を各々の圧電振動素子接続用第２配線パターン１１ａ，１１ｂの面積に比較して大きく構成されている。このため、ＩＣ４で発生した熱の一部を外部接続端子接続用第２配線パターン１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆに放熱させ、水晶振動素子３に対してＩＣ４のみが一方的に温度上昇することが抑制できる。また、外部接続端子接続用第２配線パターン１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆでＩＣ４との接合領域を確保することができるので、ＩＣ４と配線パターンとの接続の信頼性を高めることができる。ＩＣ４と配線パターンとの接続の信頼性を高めることができる。

第２配線パターン１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ（外部接続端子接続用配線パターン）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。

そして、第２配線パターン１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ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１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ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１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ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の流入を防ぐことができる。

また、ＩＣ搭載用の第２配線パターン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ（配線パターン）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。このため、ＩＣ４と水晶振動素子３との伝熱性を高められることで、ＩＣ４と水晶振動素子３との間での温度差をさらに一層生じにくくできる。

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、第２配線パターン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ、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と、周囲の温度との温度変化を検知する温度検出部と、温度検出部の温度情報に基づいて水晶振動素子の周波数温度特性よりもさらに周波数変動を小さくなるように温度補償を行うための温度補償回路部とを構成する領域とを有している。本形態では、温度補償機能など具備したいわゆるＴＣＸＯ用のＩＣを使用しているが、発振回路のみを具備したいわゆるＳＰＸＯ用のＩＣであったり、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であったりしてもよい。さらに、ＴＣＸＯ用のＩＣに周波数調整回路を付加機能として追加具備したいわゆるＶＣＴＣＸＯ用のＩＣであったり、ＴＣＸＯ用のＩＣにヒータ機能を付加したＯＣＴＣＸＯ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、これらを組みあわされた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第２配線パターン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、水晶振動素子用外部接続端子９ａ，９ｂを基板部２０の外周縁の隅の外側切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２に形成し、外部接続端子接続用導電ビア１０ｃ，１０ｄを第２枠部２２の内周縁２２１の隅の内側切欠き部２２ｄ１，２２ｄ２に形成している。このため、各々の導出経路を第２枠部２２における最も幅広の外周縁の隅部と内周縁の隅部の位置で隔離して内外の切欠き部を配置することができるので、第２枠部２２を含むベース２全体の機械的な強度を低下させることもない。

特に、内側切欠き部２２ｄ１，２２ｄ２の半径Ｒ１と外側切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２，２１ｃ１，２１ｃ２，２２ｃ１，２２ｃ２の半径Ｒ２の大きさに大小関係を成立するように構成し、外側切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２，２１ｃ１，２１ｃ２，２２ｃ１，２２ｃ２の半径Ｒ２を内側切欠き部２２ｄ１，２２ｄ２の半径Ｒ１より大きくしている。このため、検査プローブや測定用治具の端子などを外側切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２の上面に形成された水晶振動素子用外部接続端子９ａ，９ｂに接触しやすく構成することができる。
また、内側切欠き部２２ｄ１，２２ｄ２の半径Ｒ１を外側切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２，２１ｃ１，２１ｃ２，２２ｃ１，２２ｃ２の半径Ｒ２より小さくしている。このため、内側切欠き部２２ｄ１，２２ｄ２と外側切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２，２１ｃ１，２１ｃ２，２２ｃ１，２２ｃ２とのお互いの距離を確保しやすく設計できる。つまり、各々の切欠き部に形成された外部接続端子接続用導電ビア１０ｃ，１０ｄと水晶振動素子用外部接続端子９ａ，９ｂとを含む導出経路間での短絡を防止し絶縁性を確実に高めることができる。

また、外側切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２，２０ｃ３，２０ｃ４，２１ｃ１，２１ｃ２，２１ｃ３，２１ｃ４，２２ｃ１，２２ｃ２，２２ｃ３，２２ｃ４の半径Ｒ２と、第２枠部２２の内周縁２２１の４隅の円弧部２２ｅ１，２２ｅ２，２２ｅ３，２２ｅ４の半径Ｒ３の大きさに大小関係を成立するように構成し、第２枠部２２の内周縁２２１の４隅の円弧部２２ｅ１，２２ｅ２，２２ｅ３，２２ｅ４の半径Ｒ３を外側切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２，２０ｃ３，２０ｃ４，２１ｃ１，２１ｃ２，２１ｃ３，２１ｃ４，２２ｃ１，２２ｃ２，２２ｃ３，２２ｃ４の半径Ｒ２より大きくしている。このため、外側切欠き部２０ｃ１，２０ｃ２，２０ｃ３，２０ｃ４，２１ｃ１，２１ｃ２，２１ｃ３，２１ｃ４，２２ｃ１，２２ｃ２，２２ｃ３，２２ｃ４と第２枠部２２の内周縁２２１の４隅の円弧部２２ｅ１，２２ｅ２，２２ｅ３，２２ｅ４とのお互いの距離を確保しやすく設計できる。各々の外部接続端子接続用導電ビア１０ｃ，１０ｄと水晶振動素子用外部接続端子９ａ，９ｂとを含む導出経路間での短絡を防止し絶縁性を確実に高めることができる。第２枠部２２の内周縁２２１の４隅に円弧状の内側切欠き部２２ｄ１，２２ｄ２，２２ｄ３，２２ｄ４を形成する位置が確保しやすくなり、より安定した状態で当該内側切欠き部に充填される柱状の導電ビア１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆを形成することができる。

また、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。

なお、上述した本発明の実施形態では電子部品素子としてＩＣを使用した水晶発振器（圧電発振器）を例にしているが、サーミスタやダイオードなどの感温素子やその他の機能電子部品素子を使用した機能部品付きの水晶振動子（圧電振動子）にも本発明は適用可能である。また、本発明の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（圧電発振器）
２ ベース
２Ａ 第１凹部
２Ｂ 第２凹部
２０ 基板部
２０ｃ，２０ｃ１，２０ｃ２，２０ｃ３，２０ｃ４ 外側切欠き部
２００ 外周部
２０１ 一主面
２０２ 他主面
２１ 第１枠部
２１ｃ，２１ｃ１，２１ｃ２，２１ｃ３，２１ｃ４ 外側切欠き部
２１０ 外周縁
２１１ 内周縁
２２ 第２枠部
２２ｃ，２２ｃ１，２２ｃ２，２２ｃ３，２２ｃ４ 外側切欠き部
２２ｄ，２２ｄ１，２２ｄ２，２２ｄ３，２２ｄ４ 内側切欠き部
２２ｅ１，２２ｅ２，２２ｅ３，２２ｅ４ 円弧部
２２０ 外周縁
２２１ 内周縁
３ 水晶振動素子（圧電振動素子）
４ ＩＣ
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 導電ビア
１０ａ１，１０ｂ１ 導電ビアの平面
１０ａ２，１０ｂ２，１０ｃ２，１０ｄ２，１０ｅ２，１０ｆ２ 導電ビアの底面
１０ｃ３，１０ｄ３，１０ｅ３，１０ｆ３ 導電ビアの側面
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搭載用の第２配線パターン
１２ 金属バンプ

Claims (3)

1. 上方が一主面で下方が他主面となる平面視略矩形の基板部と、
   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が有り、
   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、当該内周縁の高さ方向に沿って伸長した半径Ｒ１の円弧状の内側切欠き部が形成され、当該内側切欠き部に充填される柱状の導電ビアが形成されており、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、
   前記柱状の導電ビアによって、前記凹部の内底面に形成され前記電子部品素子と接続される配線パターンと、前記外部接続端子とが接続されており、
   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隅には、当該各外周縁の高さ方向に沿って伸長した半径Ｒ２の円弧形状の外側切欠き部が形成され、当該外側切欠き部の上面には前記圧電振動素子と接続される圧電振動素子用外部接続端子が形成されており、
   前記枠部の内周縁の４隅は、半径Ｒ３の円弧が形成され、
   前記半径Ｒ１と前記半径Ｒ２と前記半径Ｒ３との関係が、
   Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３となる
   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、
   前記枠部の外側切欠き部には前記圧電振動素子用外部接続端子を形成せず、前記基板部の外側切欠き部にのみ前記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。
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。

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