JP6680603B2 - 圧電デバイス - Google Patents

Description

本発明は、電子機器等に用いられる電子部品の一つである圧電デバイスに関するものである。

圧電振動素子を内部に搭載した圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスは、電子部品の一つとして、コンピュータ，携帯電話又は小型情報機器などの電子機器内部に、基準信号源やクロック信号源として搭載され使用されている。以下に従来の圧電デバイスの一例として、圧電材料として水晶を用い、平面視形状が矩形の圧電素子と集積回路素子を内部に搭載した圧電発振器について説明する。

圧電発振器は、水晶等の圧電振動素子の圧電効果を利用して、特定の周波数の信号を発振出力させるものである。例えば、第一基板と枠部によって第一基板の上面に凹部が設けられた素子搭載部材と、凹部内に露出した第一基板の上面に設けられた第一電極パッドに搭載され、励振用電極が設けられている圧電振動素子と、凹部空間を気密封止する蓋体と、を備えた振動子部と、第一基板の下面に設けられた第三電極パッドに搭載されている集積回路素子と、振動子部を構成する第一基板の下面に設けられた第二電極パッドに接続されている基体と、を備えた圧電発振器が提案されている（例えば、下記特許文献１又は２を参照）。

特開２０１０−２００１０２号公報 特開２０１５−１２６３４５号公報

前述した圧電発振器を含む従来の圧電デバイスでは、平板状の基体の上面に、圧電振動素子を内部に搭載した振動子部を載置した形態となっている。このとき振動子部の外側下面の四隅に設けた第二電極パッドと基体の上面の四隅に設けた第四電極パッドとを半田等の導電性接合材を加熱溶融した後固化することにより接合されている。このような圧電デバイスでは、振動子部と基体とを接合するための導電性接合材が、一方の第二電極パッドから隣接する他方の第二電極パッド上に流れ出してしまい、一方の第二電極パッドと他の第二電極パッドとの間で短絡をおこしてしまうおそれがあった。このような課題の解決手段の一例として、基体の上面にソルダーレジスト層を形成し、第四電極パッドに接合された導電性接合材と第二電極パッドとの周囲をそのソルダーレジスト層で囲い、導電性接合材の流れ出しを抑止することが用いられてきた。

しかし、第四電極パッドに接合された導電性接合材と第二電極パッドとの周囲をそのソルダーレジスト層で囲った場合、導電性接合材を加熱溶融した際にガス化したフラックスが周囲に設けられたソルダーレジスト層により導電性接合材内に閉じ込められ、導電性接合材が固化した際に導電性接合材内にボイドが生じてしまう。このようなボイドが生じた場合、ボイドによる接合面積の低下に起因する接合強度の低下や導電性の低下、或いはボイド内のガスが熱膨張することにより導電性接合材の外部へ噴出し接合部分が破断することによって、導電性接合材を介して第二電極パッドと第四電極パッドとの間を通過する電気信号の不安定化及び第二電極パッドと第四電極パッドとが導通しなくなるおそれがあった。

本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、導電性接合材に生じるボイドを減少させることにより、接合強度の低下を抑え、安定的で確実な電気信号の導通を有する圧電デバイスを提供することを課題とする。

本発明の圧電デバイスは、下面に複数の第二電極パッドが設けられた平面視四角形の第一基板を有した素子搭載部材と、第一基板の上面に実装された圧電振動素子と、素子搭載部材に接合することで圧電振動素子を気密封止する蓋体とを備えた振動子部と、平面視四角形の平板であり中央に第一貫通孔を有する第二基板と、前記第二基板の辺縁部に設けられるとともに第二電極パッドと対応する位置に設けられた第四電極パッドと、を有し、第二電極パッドと第四電極パッドとが導電性接合材により接合固着されることで、振動子部の下面に搭載される基体と、第一貫通孔内であって第一基板の下面に実装された電子部品素子と、基体の上面に設けられており、少なくとも第四電極パッドの一部が露出し且つ第四電極パッドの基体の外側に沿った辺縁部から所定の間隔を開けた位置に第二貫通孔が設けられているソルダーレジスト層と、第二貫通孔からソルダーレジスト層の基体の外側に沿った辺縁部に至る溝部と、が備えられていることを特徴とする。

本発明の圧電デバイスは、下面に複数の第二電極パッドが設けられた平面視四角形の第一基板を有した素子搭載部材と、第一基板の上面に実装された圧電振動素子と、素子搭載部材に接合することで圧電振動素子を気密封止する蓋体とを備えた振動子部と、平面視四角形の平板であり中央に第一貫通孔を有する第二基板と、前記第二基板の辺縁部に設けられるとともに第二電極パッドと対応する位置に設けられた第四電極パッドと、を有し、第二電極パッドと第四電極パッドとが導電性接合材により接合固着されることで、振動子部の下面に搭載される基体と、第一貫通孔内であって第一基板の下面に実装された電子部品素子と、基体の上面に設けられており、少なくとも第四電極パッドの一部が露出し且つ第四電極パッドの基体の外側に沿った辺縁部から所定の間隔を開けた位置に第二貫通孔が設けられているソルダーレジスト層と、第二貫通孔からソルダーレジスト層の基体の外側に沿った辺縁部に至る溝部と、が備えられている。

このような構成により、第二貫通孔内の導電性接合材を加熱溶融した際にガス化したフラックスが溝部を介して圧電デバイスの外に排出される。これにより、導電性接合材が固化した際に導電性接合材内にボイドが生じることを低減させることができ、ボイドに起因する接合面積の低下による接合強度の低下や導電性の低下、或いはボイド内のガスが熱膨張することにより導電性接合材の外部へ噴出し接合部分が破断することを抑え、導電性接合材を介して第二電極パッドと第四電極パッドとの間の電気信号の安定的で確実な導通が可能となる。

よって、本発明は、導電性接合材に生じるボイドを減少させることにより、接合強度の低下を抑え、安定的で確実な電気信号の導通を有する圧電デバイスを提供できる効果を奏する。

本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスを示した分解斜視図である。 図１に示したＡ−Ａ切断線で切断したときの断面図である。 本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスにおける変形例を、図２と同じ位置で切断したときの断面図である。 本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスにおける変形例を構成する基体部分を上方から示した斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る圧電デバイスを、図２と同じ位置で切断したときの断面図である。

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスを示した分解斜視図である。図２は、図１に示したＡ−Ａ切断線で切断したときの断面図である。図３は、本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスにおける変形例を、図２と同じ位置で切断したときの断面図である。図４は、本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスにおける変形例を構成する基体部分を上方から示した斜視図である。図５は、本発明の第二実施形態に係る圧電デバイスを、図２と同じ位置で切断したときの断面図である。

尚、各図では、説明を明りょうとするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。また、図２、３及び５では、説明を平易とするため、図面が記載されている用紙上方を各々の圧電デバイス及びそれを構成する各構成要素の上方として記述する。図１及び４については、図示してある平面を上面、反対側の平面を下面として記述する。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態として、圧電デバイスの一つである圧電発振器について説明する。圧電発振器１００は、図１及び図２に示すように、振動子部１１０と、基体１５０と、ソルダーレジスト層１６０と、集積回路素子１７０とから主に構成されている。このような圧電発振器１００は、電子機器等で使用する基準信号を生成出力するために用いられる。

振動子部１１０は、内部に圧電振動素子１２０を、且つ外部に集積回路素子１７０を安定的に搭載しつつ、圧電振動素子１２０及び集積回路素子１７０に電気信号を入力させ圧電振動素子１２０及び集積回路素子１７０からの電気信号を出力させることに用いる。振動子部１１０は、素子搭載部材１１１と、圧電振動素子１２０と、蓋体１３０とを備えている。

素子搭載部材１１１は、後述する圧電振動素子１２０を安定的に搭載するためのものである。素子搭載部材１１１は、第一基板１１２と、枠部１１３とからなり、第一電極パッド１１４と、第二電極パッド１１５と、第三電極パッド１１６とを備えた構成となっている。

第一基板１１２は、平面視矩形状の平板であり、その上面に圧電振動素子１２０を実装し且つ下面に集積回路素子１７０を実装するための実装部材として機能するものである。第一基板１１２の上面には、圧電振動素子１２０へ信号を入出力するための第一電極パッド１１４が一対設けられており、下面の四隅には、後述する基体１５０への信号を入出力させつつ振動子部１１０と基体１５０とを接続固着させるための第二電極パッド１１５が設けられている。また、下面の中央には、後述する集積回路素子１７０へ信号を入出力させつつ集積回路素子１７０を接続固着させるための第三電極パッド１１６が設けられている。第一基板１１２の表面及び内部には、第一電極パッド１１４と第三電極パッド１１６とを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）と、第二電極パッド１１５と第三電極パッド１１６とを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）が設けられている。また、第一電極パッド１１４と第二電極パッド１１５とは集積回路素子１７０を介して電気的に接続しているが、直接的には接続していない。尚、第一基板１１２は、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料、またはガラス−エポキシである絶縁材料から構成されている。

枠部１１３は、第一基板１１２の上面の外周縁に沿って設けられており、第一基板１１２の上面側に凹部１１７を形成するためのものである。枠部１１３は、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料、またはガラス−エポキシである絶縁材料から構成されている。尚、この枠部１１３の内周の大きさ、つまり凹部１１７の開口部の大きさは、後述する圧電振動素子１２０が横方向で凹部１１７内に搭載できる大きさとなっている。

第一電極パッド１１４は、後述する圧電振動素子１２０と導電性接着剤１１８を用いて導通し、圧電振動素子１２０への信号の入出力をするものである。第一電極パッド１１４は一対であり、凹部１１７内に露出した第一基板１１２の上面の一方の短辺に沿って並びつつ、圧電振動素子１２０が凹部１１７内の所定の位置に配置されたときに圧電振動素子１２０に設けられた接続用電極１２３に対向する位置に設けられている。この第一電極パッド１１４は、基板１１２内に設けられた配線パターン（図示せず）により所定の第三電極パッド１１６と電気的に接続されている。尚、第一電極パッド１１４は金等の導電性の金属のメタライズ処理によって形成される。

第二電極パッド１１５は、振動子１１０を基体１５０に実装する際に、半田等の導電性接合材１１９を介して電気的に接続するための電極パッドとして機能する。第二電極パッド１１５は、第一基板１１２の下面の四隅にそれぞれ一つずつ計四個設けられており、それぞれの第二電極パッド１１５は、所定の第三電極パッド１１６と基板１１２内に設けられた配線パターン（図示せず）により電気的に接続されている。尚、この第二電極パッド１１５のうち、ＧＮＤ（接地）電位となる第二電極パッド１１５は後述する蓋体１３０と電気的に接続していても構わない。また、第二電極パッド１１５は金等の導電性の金属のメタライズ処理によって形成される。

第三電極パッド１１６は、後述する集積回路素子１７０を接合導通するものであり、第一基板１１２の下面の中央部分に、集積回路素子１７０に設けられた複数個の接続パッド１７１に対応する個数及び位置に設けられている。例えば、集積回路素子１７０に接続パッド１７１が二列に計八個設けられていた場合、第三電極パッド１１６は、第一基板１１２の下面の中央部に二列に計八個設けられることとなる。第三電極パッド１１６のうち所定のパッドは、第一電極パッド１１４と電気的に接続されている。また、残りの第三電極パッド１１９のうちの所定のパッドは、それぞれ第二電極パッド１１５と電気的に接続されている。尚、第三電極パッド１１６は金等の導電性の金属のメタライズ処理によって形成される。

圧電振動素子１２０は、例えば、厚みすべり振動を用いて所望する周波数の電気信号を生成するものである。圧電振動素子１２０は、図２に示すように、圧電素子１２１と、圧電素子１２１の上面に設けられた厚みすべり振動を励振する励振用電極１２２と、接続用電極１２３から主に構成されている。

圧電素子１２１は、平面視矩形の平板であり、例えば、人工水晶体から所定の結晶アングルでカットされ外形加工された水晶薄板が用いられている。尚、本実施形態においては、圧電素子１２１に水晶薄板を用いたが、他にタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電性を有する単結晶材料を材料とした薄板を使用しても良い。

励振用電極１２２は、厚みすべり振動を圧電素子１２１に生成するためのものである。励振用電極１２２は、圧電素子１２１の上面及び下面のほぼ中央に一つずつ、圧電素子１２１を挟んで対向して設けられている。励振用電極１２２は、例えば、互いに同一の形状及び大きさであり、平面透視において重なっている。励振用電極１２２の形状は、例えば、圧電素子１２１の主面の四辺と平行な四辺を有する概略矩形である。また、励振用電極１２２は、圧電素子１２１の上下面に、金、アルミニウム、ニッケル、クロムやチタン、或いはこれらの金属を含む合金等の導電性の金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に積層形成した上で、フォトリソグラフィ法等の製造方法により形成されている。例えば、励振用電極１２２は上面から順に金、ニッケル、クロムの金属の三層構造となっていても良い。

接続用電極１２３は、素子搭載部材１１１に設けられた第一電極パッド１１４と圧電振動素子１２０の励振用電極１２２との間の信号の入出力を行うためのものである。接続用電極１２３は、それぞれの励振用電極１２２から引き出された配線パターンの各終端部分に設けられおり、圧電素子１２１の一方の短辺の両角部の上面から側面を介して下面にかけて、それぞれ一個計二個形成されている。この接続用電極１２３は、導電性接着剤１１８により、素子搭載部材１１１に設けられた第一電極パッド１１４と電気的に接続されている。また、接続用電極１２３は、圧電素子１２１の一方の短辺の両角部の上下側面に、金、アルミニウム、ニッケル、クロムやチタン、或いはこれらの金属を含む合金等の導電性の金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に積層形成した上で、フォトリソグラフィ法等の製造方法により形成されている。例えば、接続用電極１２３は上面から順に金、ニッケル、クロムの金属の三層構造となっていても良い。

導電性接着剤１１８は、接続用電極１２３と第一電極パッド１１４とを電気的に接続させつつ、圧電振動素子１２０を第一電極パッド１１４に固着するためのものである。導電性接着剤１１８は、銀等を導電性フィラーとして含有したエポキシ系又はシリコーン系の合成樹脂からなり、粘度は２０〜４０Ｐａ・ｓとなっている。この導電性接着剤１１８は、例えば、流動性を有した状態で第一電極パッド１１４の上面に適量塗布され、圧電振動素子１２０を導電性接着剤１１８と接続用電極１２３とが接触するように配置した後、１２０〜２００℃で加熱して導電性接着剤１１８を固化させることにより、接続用電極１２３と第一電極パッド１１４とを電気的に接続させつつ、圧電振動素子１２０を第一電極パッド１１４に固着させている。

蓋体１３０は、真空状態にある凹部１１７、あるいは窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスが充填された凹部１１７を気密的に封止するためのものである。蓋体１３０は、平面視矩形状の平板形状であり、凹部１１７の開口部を覆い塞ぐ大きさを有する。蓋体１３０は、枠部１１３の開口部側主面上に凹部１１７の開口部を覆い塞ぐように配置され、枠部１１３の開口部側上面と接合材を介して接合されている。蓋体１３０は、例えば、鉄、ニッケルまたはコバルトの少なくともいずれかを含む合金あるいはセラミックからなり、その厚み寸法は、例えば０．２〜１．０ｍｍである。

尚、振動子部１１０の構成は前記したものに限定されず、例えば、枠部１１３を備えずに、第一基板１１２の上面に圧電振動素子１２０を搭載し、その圧電振動素子１２０を覆うように箱状でフランジを有する蓋体を被せ、その蓋体のフランジ部分と第一基板１１２とを接合することで蓋体内の圧電振動素子１２０を気密封止した形態の振動子部でも良い。

基体１５０は、前述した振動子部１１０を接合するためのものであると共に、集積回路素子１７０を収容するためのものである。基体１５０は、第二基板１５１と第四電極パッド１５２と、外部接続電極パッド１５３とを備えている。

第二基板１５１は、平面視外形が矩形である平板状であり、振動子部１１０を実装するためのものである。第二基板１５１の上面には、振動子部１１０に設けられた第二電極パッド１１５に対応する位置に第四電極パッド１５２が設けられており、下面には、外部接続電極パッド１５３が設けられている。第二基板１５１の表面及び内部には、上面に設けられた第四電極パッド１５２と、第二基板１５１の下面に設けられた外部接続電極パッド１５３とを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）が設けられている。又、第二基板１５１の平面視中央には、後述する集積回路素子１７０を収めることが可能な大きさの第一貫通孔１５４が形成されている。第二基板１５１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、又はガラス−エポキシである絶縁体から構成されている。

第四電極パッド１５２は、基体１５０と振動子部１１０とを接合導通するためのものである。第四電極パッド１５２は、第二基板１５１の上面に設けられており、振動子部１１０の第一基板１１２の下面に設けられた第二電極パッド１１５に対応する個数及び位置に設けられている。例えば、振動子部１１０の第一基板１１２の下面四隅に第二電極パッド１１５が設けられていた場合、第四電極パッド１５２は、第二基板１５１の上面の四隅に設けられることとなる。また、第四電極パッド１５２の主面の大きさは、第二電極パッド１１５の主面の大きさよりも大きくなっている。第四電極パッド１５２は、第二基板１５１に設けられた配線パターン（図示せず）を介して、第二基板１５１の下面に設けられた外部接続電極パッド１５３と電気的に接続されている。

外部接続電極パッド１５３は、圧電発振器１００を電子機器等の外部の実装基板に実装するためのものである。外部接続電極パッド１５３は、第二基板１５１の下面に複数個設けられており、第四電極パッド１５２と個々に電気的に接続されている。外部接続電極パッド１５３には、例えば、ＧＮＤ電位と接続されている実装基板のパッドと接続される端子の他に、出力端子として用いられる端子、電源電圧端子として用いられる端子、後述する集積回路素子１７０へのデータ書込読込端子及び周波数制御端子として用いられる端子を備えている。

この基体１５０の上面にはソルダーレジスト層１６０が設けられている。このソルダーレジスト層１６０は、振動子部１１０に設けられた第二電極パッド１１５と基体１５０に設けられた第四電極パッド１５２とを導電性接合材１１９で接合固着する際に、溶融した導電性接合材１１９が接合位置から外部に流れ出さないようにするために用いられる。ソルダーレジスト層１６０は、基体１５０を構成する第二基板１５１の上面に設けられており、それぞれの第四電極パッド１５２の上面の一部が露出するように第二貫通孔１６１が設けられている。この第二貫通孔１６１は、第二電極パッド１１５と第四電極パッド１５２とを導電性接合材１１９で接合固着するために、第四電極パッド１５２の上のソルダーレジスト層１６０を除去し、第四電極パッド１５２の一部を露出させる機能を有し、更に、振動子部１１０と基体１５０との接合時に、第二電極パッド１１５を嵌合させることで振動子部１１０の位置合わせ機能を備えることも可能となっている。第二貫通孔１６１の開口の大きさは、第四電極パッド１５２の上面の大きさよりも小さく且つ第二電極パッド１１５が嵌合できる大きさとなっている。つまり、第二貫通孔１６１は第四電極パッド１５２の上面の内側に設けられていて、ソルダーレジスト層１６０が第四電極パッド１５２の上面の辺縁部上にまで設けられていることになる。ソルダーレジスト層１６０の厚みは、振動子部１１０と基体１５０とを接続固着した際に第二電極パッド１１５が第二貫通孔１６１内に挿入できる厚さであり、例えば１０〜２０μｍとなっている。尚、このソルダーレジスト層１６０の形成方法としては、例えば、スクリーン印刷、ロールコート、スプレーコートなどが用いられる。

このソルダーレジスト層１６０には溝部１６２が設けられている。この溝部１６２は、基体１５０に振動子部１１０を搭載するときに、振動子部１１０の第二電極パッド１１５と基体１５０の第四電極パッド１５２とを半田等の導電性接合材１１９により溶融固着する際に発生するガス化したフラックスを圧電発振器１００の外へ排出するために用いられる。溝部１６２は、ソルダーレジスト層１６０の外側の辺縁部と第二貫通孔１６１との間に設けられており、溝部１６２の長さ方向の一方の端部はソルダーレジスト層１６０の外側の辺縁部において圧電発振器１００の外部に開口しており、溝部１６２の他方の端部は第二貫通孔１６１の内部に開口している。尚、溝部１６２は、フラックスの排出を容易にするために直線状に設けることが好ましい。また、溝部１６２の深さは、溝部１６２を設けたときにソルダーレジスト層１６０の下の第四電極パッド１５２が露出しない程度の深さとなっており、更に、溝部１６２の幅方向の寸法は約５０μｍとなっている。

尚、第一実施形態において、溝部１６２は、ソルダーレジスト層１６０の二つ辺縁部と第二貫通孔１６１との間にそれぞれ一つずつ設けられている形態を開示しているが、本発明はフラックスの排出によるボイドの発生抑制作用を奏するのであれば、溝部１６２の形成位置及び形成本数は、第一実施形態に限定されるものではない。

集積回路素子１７０は、例えば、複数個の接続パッド１７１を有した平面視矩形のフリップチップ型集積回路素子が用いられ、その回路形成面（上面）には、所定の電子回路及び電子素子を組み合わせて、例えば、圧電振動素子１２０を励振する発振回路、波形成形回路、温度補償回路などが設けられている。この集積回路素子１７０は、接続パッド１７１と振動子部１１０の下面に設けられた第三電極パッド１１６とを、半田等の導電性接合材１１９によって接合固着することにより、振動子部１１０と基体１５０とを接合したときに第一貫通孔１５４内に露出する振動子部１１０の下面に搭載される。

第一実施形態における圧電発振器１００は、下面に複数の第二電極パッド１１５が設けられた平面視四角形の第一基板１１２を有した素子搭載部材１１１と、第一基板１１２の上面に実装された圧電振動素子１２０と、素子搭載部材１１１に接合することで圧電振動素子１２０を気密封止する蓋体１３０とを備えた振動子部１１０と、平面視四角形の平板であり中央に第一貫通孔１５４を有する第二基板１５１と、この第二基板１５１の上面の第二電極パッド１１５と対応する位置に設けられた第四電極パッド１５２と、を有し、第二電極パッド１１５と第四電極パッド１５２とが導電性接合材１１９により接合固着されることで、振動子部１１０の下面に搭載される基体１５０と、第一貫通孔１５４内であって第一基板１１２の下面に実装された集積回路素子１７０と、基体１５０の上面に設けられており、少なくとも第四電極パッド１５２の一部が露出し、且つ第二電極パッド１１５が嵌合できる大きさである第二貫通孔１６１が設けられているソルダーレジスト層１６０と、第二貫通孔１６１からソルダーレジスト層１６０の基体１５０の外側に沿った辺縁部に至る溝部１６２と、を備えている。

このような構成により、導電性接合材１１９を加熱溶融した際にガス化したフラックスが溝部１６２を介して圧電発振器１００の外に排出される。これにより、導電性接合材１１９が固化した際に導電性接合材１１９内にボイドが生じることを低減させることができ、ボイドに起因する接合面積の低下による接合強度の低下や導電性の低下、或いはボイド内のガスが熱膨張することにより導電性接合材の外部へ噴出し接合部分が破断することを抑え、導電性接合材１１９を介して第二電極パッド１１５と第四電極パッド１５２との間の電気信号の安定的で確実な導通が可能となる。

また、第一実施形態における圧電発振器１００は、第二貫通孔１６１が第四電極パッド１５２の基体１５０の外側に沿った二つの辺縁部から所定の間隔を開けた位置であり、溝部１６２がソルダーレジスト層１６０の前記基体の外側に沿った二つの辺縁部と第二貫通孔１６１との間にそれぞれ少なくとも一つずつ設けられている。

このような構成により、フラックスを排出する溝部１６２を複数且つ分散して設けることができ、導電性接合材１１９全体からフラックスの排出を効率良く行うことができる。よって、導電性接合材１１９が固化した際に導電性接合材１１９内にボイドが生じることを更に低減させることができ、ボイドに起因する接合強度の低下を抑え、導電性接合材１１９を介して第二電極パッド１１５と第四電極パッド１５２との間の電気信号のより安定的で確実な導通が可能となる。

更に、第一実施形態における圧電発振器１００は、第二貫通孔１６１の大きさが、第二電極パッド１１５が嵌合できる大きさであることにより、第二電極パッド１１５と第四電極パッド１５２とを接合する際に、第二電極パッド１１５を第二貫通孔１６１内に嵌合させて、第二貫通孔１６１内に露出した第四電極パッド１５２と接合することになる。これにより第二電極パッド１１５と第四電極パッド１５２とを接合する際に接合位置がずれて接合することが抑えられ、振動子部１１０と基体１５０とを正しい位置で接合することが可能となる。

尚、第二貫通孔１６１内に第二電極パッド１１５を嵌合することよる振動子部１１０と基体１５０の接合位置合わせが必要ない場合は、第二貫通孔の大きさを第二電極パッド１１５が嵌合できる大きさに限定することはない。つまり、第二貫通孔１６１は、第二電極パッド１１５が内部に挿入できるように、第四電極パッド１５２の一部が露出し且つ第四電極パッド１５２の基体１５０の外側に沿った辺縁部から所定の間隔を開けた位置に設けられていても構わない。

（変形例）
以下に第一実施形態の変形例に係る圧電デバイスについて説明する。尚、変形例において、第一実施形態の圧電デバイスである圧電発振器１００と同じ構成要素の部分には、圧電発振器１００の各構成要素に付与した符号と同じ符号を付してその説明を省略する。第一実施形態の変形例である圧電発振器２００は、図３に示すように、第二貫通孔２６１の大きさが、第四電極パッド１５２の一部及び基体１５０の上面を露出する大きさである点、及び溝部２６２の第二貫通孔２６１側の端部が、第二貫通孔２６１内に露出した基体１５０の上面の上部に開口している点で第一実施形態と異なっている。

図４に示すように、圧電発振器２００を構成する基体１５０の上面にはソルダーレジスト層２６０が設けられている。このソルダーレジスト層２６０は、振動子部１１０に設けられた第二電極パッド１１５と基体１５０に設けられた第四電極パッド１５２とを導電性接合材１１９で接合固着する際に、溶融した導電性接合材１１９が接合位置から外部に流れ出さないようにするために用いられる。ソルダーレジスト層２６０は、基体１５０を構成する第二基板１５１の上面に設けられている。また、ソルダーレジスト層２６０には、それぞれの第四電極パッド１５２の上面の一部及び第四電極パッド１５２の隣り合う他の第四電極パット１５２側に対向した辺に沿った基体１５０を構成する第二基板１５１の上面の一部が露出するように第二貫通孔２６１が設けられている。ソルダーレジスト層２６０の厚みは、振動子部１１０と基体１５０とを接続固着した際に第二電極パッド１１５が第二貫通孔２６１内に挿入できる厚さであり、例えば１０〜２０μｍとなっている。尚、このソルダーレジスト層１６０の形成方法としては、例えば、スクリーン印刷、ロールコート、スプレーコートなどが用いられる。

また、このソルダーレジスト層２６０には溝部２６２が設けられている。この溝部２６２は、基体１５０に振動子部１１０を搭載するときに、振動子部１１０の第二電極パッド１１５と基体１５０の第四電極パッド１５２とを半田等の導電性接合材１１９により溶融固着する際に発生するガス化したフラックスを圧電発振器２００の外へ排出するために用いられる。溝部２６２は、ソルダーレジスト層２６０の外側の辺縁部と第二貫通孔２６１との間に設けられており、溝部２６２の長さ方向の一方の端部はソルダーレジスト層２６０の外側の辺縁部において圧電デバイス１００の外部に開口しており、溝部１６２の他方の端部は第二貫通孔２６１内に露出した基体１５０の上面の上部に開口している。尚、溝部２６２は、フラックスの排出を容易にするために直線状に設けることが好ましい。また、溝部２６２の深さ寸法は、溝部２６２に対する第二貫通孔２６１内に露出した基体１５０の上面に流出した導電性接合材１１９の影響を少なくするため、第四電極パッド１５２上に設けられているソルダーレジスト層２６０の厚み寸法より小さくなる深さとなっており、更に、溝部１６２の幅方向の寸法は約５０μｍとなっている。

このように、第二貫通孔２６１の大きさが、第四電極パッド１５２の一部、及び第四電極パッド１５２の隣り合う他の第四電極パット１５２側に対向した辺に沿った基体１５０の上面の一部を露出する大きさであることにより、たとえ導電性接合材１１９の量が多く第二電極パッド１１５と第四電極パッド１５２の間から溢れたとしても、溢れた導電性接合材１１９は隣り合う他の第四電極パット１５２側に対向した辺に沿った基体１５０の上面へ流れ出るので、余分な導電性接合材１１９が第二電極パッド１１５と第二電極パッド１５２の接合を阻害することを抑止することが可能となる。

また、溝部２６２の第二貫通孔２６１側の端部が、第二貫通孔２６１内に露出した基体１５０の上面の上部に開口していることにより、第二電極パッド１１５と第四電極パッド１５２の間にある導電性接合材１１９だけではなく、第二貫通孔２６１内に露出した基体１５０上面に流れ出た導電性接合材１１９から生じたフラックスも溝部２６２から圧電発振器２００の外部に排出できる。よって、流出した導電性接合材１１９から生じたフラックスによって第二電極パッド１１５と第四電極パッド１５２の間にある導電性接合材１１９内に生じるボイドも抑止することができる。よって、ボイドに起因する接合面積の低下による接合強度の低下や導電性の低下、或いはボイド内のガスが熱膨張することにより導電性接合材の外部へ噴出し接合部分が破断することを更に抑え、導電性接合材１１９を介して第二電極パッド１１５と第四電極パッド１５２との間の電気信号の安定的で確実な導通が可能となる。

（第二実施形態）
以下に本願発明の第二実施形態に係る圧電デバイスについて説明する。尚、第二実施形態において、第一実施形態の圧電デバイスである圧電発振器１００と同じ構成要素の部分には、圧電発振器１００の各構成要素に付与した符号と同じ符号を付してその説明を省略する。第二実施形態である圧電振動子３００は、図５に示すように、第一電極パッド３１４と第二電極パッド１１５と第三電極パッドとの間の接続形態及び電子部品素子がサーミスタ素子３７０である点において第一実施形態と異なっている。

本発明の第二実施形態として、圧電デバイスの一つである圧電振動子３００について説明する。圧電振動子３００は、図５に示すように、振動子部３１０と、基体１５０と、第二貫通孔１６１及び溝部１６２を有するソルダーレジスト層１６０と、電子部品素子であるサーミスタ素子３７０とから主に構成されている。このような圧電振動子３００は、電子機器等で使用する各種電子部品の動作タイミング基準信号やクロック基準信号を生成出力するために用いられる。

振動子部３１０は、内部に圧電振動素子１２０を、且つ外部にサーミスタ素子３７０を安定的に搭載しつつ、圧電振動素子１２０及びサーミスタ素子３７０に電気信号を入力させ圧電振動素子１２０及びサーミスタ素子３７０からの電気信号を出力させることに用いる。振動子部３１０は、素子搭載部材３１１と、圧電振動素子１２０と、蓋体１３０とを備えている。

素子搭載部材３１１は、圧電振動素子１２０を安定的に搭載するためのものである。素子搭載部材３１１は、第一基板３１２と、枠部１１３とからなり、第一電極パッド３１４と、第二電極パッド１１５と、第三電極パッド３１６とを備えた構成となっている。

第一基板３１２は、平面視矩形状の平板であり、その上面に圧電振動素子１２０を実装し且つ下面にサーミスタ素子３７０を搭載するための実装部材として機能するものである。第一基板３１２の上面には、圧電振動素子１２０へ信号を入出力するための第一電極パッド３１４が設けられており、下面の四隅には、基体１５０への信号を入出力させつつ振動子部３１０を基体１５０に固着させるための第二電極パッド１１５が設けられている。また、下面の中央には、後述するサーミスタ素子３７０へ信号を入出力させつつサーミスタ素子３７０を固着搭載させるための第三電極パッド３１６が設けられている。第一基板３１２の表面及び内部には、第一電極パッド３１４と所定の第二電極パッド１１５とのみを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）と、第三電極パッド３１６と第一電極パッド３１４と電気的に接続していない第二電極パッド１１５とのみを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）が設けられている。つまり、第一電極パッド３１４と第三電極パッド３１６は圧電振動子３００の内部では電気的に接続していない。尚、第一基板３１２は、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料、またはガラス−エポキシである絶縁材料から構成されている。

第一電極パッド３１４は、圧電振動素子１２０と導電性接着剤１１８を用いて導通し、圧電振動素子１２０への信号の入出力をするものである。第一電極パッド３１４は一対であり、凹部１１７内に露出した第一基板１１２の上面の一方の短辺に沿って並びつつ、圧電振動素子１２０が凹部１１７内の所定の位置に配置されたときに圧電振動素子１２０に設けられた接続用電極１２３に対向する位置に設けられている。この第一電極パッド３１４は、第一基板３１２内に設けられた配線パターン（図示せず）により所定の第二電極パッド１１５とのみ電気的に接続されている。尚、第一電極パッド３１４は金等の導電性の金属のメタライズ処理によって形成される。

第三電極パッド３１６は、後述するサーミスタ素子３７０を接合導通するものであり、第一基板３１２の下面の中央部分に、サーミスタ素子３７０に設けられた二個の接続端子に対応する個数及び位置に設けられている。第三電極パッド３１６は、第二電極パッド１１５のうち第一電極パッド３１４と電気的に接続していない第二電極パッド１１５とのみ電気的に接続されている。尚、第三電極パッド３１６は金等の導電性の金属のメタライズ処理によって形成される。

基体１５０は、振動子部３１０を接合するためのものであると共に、サーミスタ素子３７０を収容するためのものである。基体１５０は、第二基板１５１と第四電極パッド１５２と、外部接続電極パッド１５３とを備えている。

第二基板１５１は、平面視外形が矩形である平板状であり、振動子部３１０を実装するためのものである。第二基板１５１の上面には、振動子部３１０に設けられた第二電極パッド１１５に対応する位置に第四電極パッド１５２が設けられており、下面には、外部接続電極パッド１５３が設けられている。第二基板１５１の表面及び内部には、上面に設けられた第四電極パッド１５２と、第二基板１５１の下面に設けられた外部接続電極パッド１５３とを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）が設けられている。又、第二基板１５１の平面視中央には、後述するサーミスタ素子３７０を収めることが可能な大きさの第一貫通孔１５４が形成されている。第二基板１５１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、又はガラス−エポキシである絶縁体から構成されている。

サーミスタ素子３７０は、素子周囲の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圧電振動子３００の温度情報を得るために用いられる。サーミスタ素子３７０は、直方体形状であり、両端に接続端子３７１が設けられている。このサーミスタ素子３７０は、サーミスタ素子３７０に設けられた接続端子３７１と振動子部３１０の下面に設けられた第三電極パッド３１６とを、半田等の導電性接合材１１９によって接合固着することにより、振動子部３１０と基体１５０とを接合したときに第一貫通孔１５４内に露出する振動子部３１０の下面に搭載される。尚、サーミスタ素子３７０に代えて、例えば、白金側温抵抗体又はダイオード等の温度情報を発生させる電子部品素子を用いても良い。

第二実施形態における圧電振動子３００は、下面に複数の第二電極パッド１１５が設けられた平面視四角形の第一基板３１２を有した素子搭載部材３１１と、第一基板３１２の上面に実装された圧電振動素子１２０と、素子搭載部材３１１に接合することで圧電振動素子１２０を気密封止する蓋体１３０とを備えた振動子部３１０と、平面視四角形の平板であり中央に第一貫通孔１５４を有する第二基板１５１と、この第二基板１５１の上面の第二電極パッド１１５と対応する位置に設けられた第四電極パッド１５２と、を有し、第二電極パッド１１５と第四電極パッド１５２とが導電性接合材１１９により接合固着されることで、振動子部３１０の下面に搭載される基体１５０と、第一貫通孔１５４内であって第一基板１１２の下面に実装されたサーミスタ素子３７０と、基体１５０の上面に設けられており、少なくとも第四電極パッド１５２の一部が露出し、且つ第二電極パッド１１５が嵌合できる大きさである第二貫通孔１６１が設けられているソルダーレジスト層１６０と、第二貫通孔１６１からソルダーレジスト層１６０の基体１５０の外側に沿った辺縁部に至る溝部１６２と、を備えている。

このような構成により、導電性接合材１１９を加熱溶融した際にガス化したフラックスが溝部１６２を介して圧電振動子３００の外に排出される。これにより、導電性接合材１１９が固化した際に導電性接合材１１９内にボイドが生じることを低減させることができ、ボイドに起因する接合面積の低下による接合強度の低下や導電性の低下、或いはボイド内のガスが熱膨張することにより導電性接合材の外部へ噴出し接合部分が破断することを更に抑え、導電性接合材１１９を介して第二電極パッド１１５と第四電極パッド１５２との間の電気信号の安定的で確実な導通が可能となる。

また、第二実施形態における圧電振動子３００は、第二貫通孔１６１が設けられている位置が、第四電極パッド１５２の基体１５０の外側に沿ったソルダーレジスト層１６０の二つの辺縁部から所定の間隔を開けた位置であり、溝部１６２がソルダーレジスト層１６０の二つ辺縁部と第二貫通孔１６１との間にそれぞれ少なくとも一つずつ設けられている。

このような構成により、フラックスを排出する溝部１６２を複数且つ分散して設けることができ、導電性接合材１１９全体からフラックスの排出を効率良く行うことができる。よって、導電性接合材１１９が固化した際に導電性接合材１１９内にボイドが生じることを更に低減させることができ、ボイドに起因する接合強度の低下を抑え、導電性接合材１１９を介して第二電極パッド１１５と第四電極パッド１５２との間の電気信号のより安定的で確実な導通が可能となる。

また、第二貫通孔１６１の大きさが、第二電極パッド１１５が嵌合できる大きさであることにより、第二電極パッド１１５と第四電極パッド１５２とを接合する際に、第二電極パッド１１５を第二貫通孔１６１内に嵌合させて、第二貫通孔１６１内に露出した第四電極パッド１５２と接合することになる。これにより第二電極パッド１１５と第四電極パッド１５２とを接合する際に接合位置がずれて接合することが抑えられ、振動子部３１０と基体１５０とを正しい位置で接合することが可能となる。尚、第二貫通孔１６１内に第二電極パッド１１５を嵌合することよる振動子部３１０と基体１５０の接合位置合わせが必要ない場合は、第二貫通孔１６１の大きさを第二電極パッド１１５が嵌合できる大きさに限定することはない。つまり、第二貫通孔１６１は、第二電極パッド１１５が内部に挿入できるように、第四電極パッド１５２の一部が露出し且つ第四電極パッド１５２の基体１５０の外側に沿った辺縁部から所定の間隔を開けた位置に設けられていても構わない。

尚、本発明は上述の各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。例えば、前述した実施形態においては、圧電デバイス内に搭載する周波数決定素子として平面視矩形の圧電振動素子を例示したが、他に、平面視音叉型の圧電振動素子や、弾性表面波素子を用いても構わない。

１００、２００・・・圧電発振器（圧電デバイス）
１１０、２１０、３１０・・・振動子部
１１１、３１１・・・素子搭載部材
１１２、３１２・・・第一基板
１１３・・・枠部
１１４、３１４・・・第一電極パッド
１１５・・・第二電極パッド
１１６、３１６・・・第三電極パッド
１１７・・・凹部
１１８・・・導電性接着剤
１１９・・・導電性接合材
１２０・・・圧電振動素子
１３０・・・蓋体
１５０・・・基体
１５１・・・第二基板
１５２・・・第四電極パッド
１５３・・・外部接続電極パッド
１５４・・・第一貫通孔
１６０、２６０・・・ソルダーレジスト層
１６１、２６１・・・第二貫通孔
１６２、２６２・・・溝部
１７０・・・集積回路素子
３００・・・圧電振動子（圧電デバイス）
３７０・・・サーミスタ素子（電子部品素子）

Claims (5)

1. 下面に複数の第二電極パッドが設けられた平面視四角形の第一基板を有した素子搭載部材と、前記第一基板の上面に実装された圧電振動素子と、前記素子搭載部材に接合することで前記圧電振動素子を気密封止する蓋体とを備えた振動子部と、
   平面視四角形の平板であり中央に第一貫通孔を有する第二基板と、前記第二基板の辺縁部に設けられるとともに前記第二電極パッドと対応する位置に設けられた第四電極パッドと、を有し、前記第四電極パッドと前記第二電極パッドとが導電性接合材により接合固着されることで、前記振動子部の下面に搭載される基体と、
   前記第一貫通孔内であって、前記第一基板の下面に実装された電子部品素子と、
   前記基体の上面に設けられており、少なくとも前記第四電極パッドの一部が露出し且つ前記第四電極パッドの前記基体の外側に沿った辺縁部から所定の間隔を開けた位置に第二貫通孔が設けられているソルダーレジスト層と、
   前記第二貫通孔から前記ソルダーレジスト層の前記基体の外側に沿った辺縁部に至る溝部と、
   が備えられていることを特徴とする圧電デバイス。
2. 前記第二貫通孔が前記第四電極パッドの前記基体の外側に沿った二つの辺縁部から所定の間隔を開けた位置に設けられており、
   前記溝部が前記ソルダーレジスト層の前記基体の外側に沿った二つの前記辺縁部と前記第二貫通孔との間にそれぞれ少なくとも一つずつ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
3. 前記第二貫通孔の大きさは、前記第二電極パッドが嵌合できる大きさであることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電デバイス。
4. 前記第二貫通孔の大きさが、前記第四電極パッドの一部、及び前記第四電極パッドの隣り合う他の前記第四電極パット側に対向した辺に沿った前記基体の上面の一部を露出する大きさであることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電デバイス。
5. 前記溝部の前記第二貫通孔側の端部が、前記第二貫通孔内に露出した前記基体の上面の上部に開口していることを特徴とする請求項４に記載の圧電デバイス。
   

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