JP7044005B2 - 圧電振動デバイス - Google Patents

Description

本発明は表面実装型の圧電発振器に関する。

圧電振動デバイスとして、例えば表面実装型の水晶発振器は、絶縁材料からなるベース（パッケージ）に設けられた収納部の中に、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、蓋で収納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、圧電振動素子と接続された圧電接続端子を設けることで、ＩＣなどの他の電子部品素子による電気的な特性に影響されることなく、圧電振動素子の単体としての電気的特性の評価や周波数調整を実施するものが従来から提案されている。

実開平５－６５１１０号

しかしながら、上述のような圧電振動デバイスは、近年のパッケージの小型化の進展とともに、パッケージ収納部の収納スペースの確保とパッケージの機械的な強度の確保が難しくなってきているのが現状である。特に、パッケージの主体となりセラミック材料などの積層体により構成するベースでは、ベース内底部分の周囲にある枠部の幅により、ベースの外形寸法とベースの収納部の容積が決定されるとともに、外部からの衝撃や気密性を確保するための機械的な強度にも大きく影響する。加えて、ベース底面に形成された外部接続端子以外の場所に圧電接続端子を別途形成する構成では、ベースの側面のいずれかの領域に圧電接続端子が形成されるため、圧電接続端子が形成される堤部分に形状的な制限を受けやすくなる。このような問題点は、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、パッケージの小型化に対応させながらより信頼性の高い圧電接続端子を有する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、絶縁材料からなる基板部と枠部の積層体で構成され、上層と中層と下層の少なくとも３層以上の積層体により外装部と収納部を形成する直方体形状のベース、上記ベース上層の枠部上面に接合され、上記ベース上層の枠部による収納部を気密封止する蓋、上記ベースの収納部に収納される圧電振動素子と電子部品素子、上記ベース上層と上記ベース中層と上記ベース下層との外周縁の４隅にのみ形成され、ベースの高さ方向に沿って伸長した円弧状の切欠き部、上記ベース中層の切欠き部に形成され、上記圧電振動素子と電気的に接続される圧電接続端子、上記ベース下層の下面に形成され、外部と接続するための外部接続端子、上記ベース下層の下面の外部接続端子と上記ベース下層の下面の切欠き部との間に介在する離隔部、を備えており、上記ベース下層の切欠き部の半径をＲ１とし、上記ベース中層の切欠き部の半径をＲ２とし、上記ベース上層の切欠き部の半径をＲ３とし、上記ベース下層の外部接続端子と切欠き部との最短距離をＧとし、上記ベース上層の枠部の４隅を除いた４辺のうちの最小幅寸法をＷとして形成した場合、Ｒ１＜Ｒ２、Ｒ１＜Ｇ、Ｒ３＜Ｗ、としたことを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明は、絶縁材料からなる基板部と枠部の積層体で構成され、上層と中層と下層の少なくとも３層以上の積層体により外装部と収納部を形成する直方体形状のベース、
上記ベース上層の枠部上面に接合され、上記ベース上層の枠部による収納部を気密封止する蓋、
上記ベースの収納部に収納される圧電振動素子と電子部品素子、
上記ベース上層と上記ベース中層と上記ベース下層との外周縁の４隅にのみ形成され、同一中心Ｏ点を起点とし、ベースの高さ方向に沿って伸長した円弧状の切欠き部、
上記ベース中層の切欠き部に形成され、上記圧電振動素子と電気的に接続される圧電接続端子、
上記ベース下層の下面に形成され、外部と接続するための外部接続端子、
上記ベース下層の下面の外部接続端子と上記ベース下層の下面の切欠き部との間に介在する離隔部、
を備えており、
ベースの平面視外形寸法のうち長辺の寸法が１．６ｍｍ以下で短辺の寸法が１．２ｍｍ以下であり、
上記ベース下層の４隅の切欠き部の半径をＲ１とし、
上記ベース中層の４隅の切欠き部の半径をＲ２とし、
上記ベース上層の４隅の切欠き部の半径をＲ３とし、
上記ベース下層の４隅の外部接続端子と切欠き部との最短距離をＧとし、
上記ベース上層の枠部の４隅を除いた４辺のうちの最小幅寸法をＷとした場合、
Ｒ１＜Ｒ２、
Ｒ１＜Ｇ、
Ｒ３＜Ｗ、
Ｒ２の寸法を０．０８５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下とし、
Gの寸法を０．０８５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下、
としたことを特徴とする。

また、上記ベース下層の切欠き部と同じ中心点となる円弧状で、上記ベース下層の下面の外部接続端子と上記ベース下層の下面の切欠き部との間に介在する離隔部が形成されており、上記ベース下層の切欠き部の半径をＲ１とし、上記ベース中層の切欠き部の半径をＲ２とし、上記ベース上層の切欠き部の半径をＲ３とし、上記ベース下層の外部接続端子と切欠き部との最短距離をＧとし、上記ベース上層の枠部の４隅を除いた４辺のうちの最小幅寸法をＷで形成した場合、Ｒ１＜Ｒ２、Ｒ１＜Ｇ、Ｒ３＜Ｗ、として設定している。

このような大小関係を成立させることで、次のような大きく三つの効果を奏することができる。一つ目は、外部接続端子がベース中央寄りに配置されてベース下層の切欠き部との間に形成された離隔部による絶縁領域が確保されるため、外部接続端子で接合されるはんだなどの導電性接合材がベース下層の切欠き部の方へはみ出すのを抑制することができる。

二つ目は、圧電接続端子が形成されていないベース下層の切欠き部よりも圧電接続端子が形成されたベース中層の切欠き部をベース中央寄りの位置に引き込んで配置することができるため、外部接続端子で接合されるはんだなどの導電性接合材が仮に外部接続端子からはみ出してベースの中層の方に這い上がったとしても、これらの導電性接合材と圧電接続端子との短絡が避けられる。また、検査プローブや測定用治具の端子を圧電接続端子に接触させやすくできる。

三つ目は、ベース上層の枠部の４隅の幅寸法をベース上層の枠部の４辺の幅寸法に対して極端に狭められることがないため、ベース上層の枠部の４隅の領域における機械的な強度を低下させることもなく、蓋を接合するための４隅の領域を狭めることもなくなる。

また、上記構成において、上記ベース中層の切欠き部の半径をＲ２と上記ベース上層の切欠き部の半径をＲ３との関係は、Ｒ３≦Ｒ２、として設定することがより望ましい。この場合、ベース上層の切欠き部により、蓋を接合するための領域を狭めることもなくなる。

また、上記構成において、外部接続端子は、ベース下層の下面の外周端部に拡幅して形成されていてもよい。この場合、外部接続端子で接合されるはんだなどの導電性接合材の圧電接続端子への短絡を防止しつつ、外部接続端子の面積を拡大することができるので、外部回路基板への接合強度を向上させることができる。

また、上記構成において、ベースの平面視外形寸法のうち長辺の寸法が１．６ｍｍ以下で短辺の寸法が１．２ｍｍ以下であり、かつ上記ベース中層の切欠き部の半径Ｒ２の寸法を０．０８５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下としてもよい。この場合、上述の作用効果に加えて、１．６ｍｍ×１．２ｍｍ以下に小型化された圧電振動デバイスでは、必要な収納部の容量を確保しながら枠部の幅寸法を確保することが困難となっており、ベースの機械的強度と気密封止性を低下させることなく、検査プローブや測定用治具の端子を圧電接続端子に確実に接触させる切欠き部が得られる。

以上のように、パッケージの小型化に対応させながらより信頼性の高い圧電接続端子を有する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。 図１の底面図である。 図１のベースのみの平面図である。 図２の方形状の点線部分を拡大した図である。 本発明の他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。

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（電子部品素子）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乃至図４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、断面では凹形状となっている。水晶発振器１は、ベース２と、水晶振動素子（圧電振動素子）３と、ＩＣ４（電子部品素子）と、蓋５とが主な構成部材となっている。

本実施形態では、例えば水晶発振器１の平面視の外形サイズ（ベース２の平面視外形寸法）は縦横が約１．６ｍｍ（長辺）×１．２ｍｍ（短辺）のもの（タイプＡ）と、縦横が約１．２ｍｍ（長辺）×１ｍｍ（短辺）のもの（タイプＢ）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はセラミック材料（絶縁材料）からなる長辺と短辺を有する平面視略矩形の基板部と枠部の積層体で構成され、上層と中層と下層の少なくとも３層以上の積層体により外装部２ｂと収納部２ａを形成する直方体形状の容器である。

本実施形態では、ベース２は、ベース下層となる平板状（平面視略矩形）の基板部２０と、当該基板部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とが平面視略矩形で形成されベース中層となる第１枠部２１と、当該第１枠部２１の外周部２００に沿って上方に伸び外周縁２２０と内周縁２２１とが平面視略矩形で形成されベース上層となる第２枠部２２（枠部）とが主な構成部材（断面凹形状）との３層構成となっている。

そして、これらの基板部２０の一主面２０１による内底面と、第１枠部２１の内周縁より内側の内部空間と、第２枠部の内周縁より内側の内部空間とを組み合わせることで、ベースの収納部２ａが構成されている。

ベース２の内部では、下方面には第１枠部２１により構成され、後述するＩＣ４を収納する第１の収納部２１ａが形成され、当該第１の収納部の底面から上部に突き出し、後述する水晶振動素子３の端部を保持する保持台２１ｂと、前記第１の収納部を介して前記保持台と対向位置する枕部２１ｄが形成されている。また、第１の収納部２１ａの上方には第２枠部２２により構成された第２の収納部２２ａが形成されている。

ベース２の外部では、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隅にのみベースの高さ方向に沿って伸長した円弧状の切欠き部２０ｃと２１ｃと２２ｃが形成されている。このうち、図１～図４に示すように、同じ中心点Ｏにおいて、基板部２０は半径Ｒ１の円弧状の切欠き部で、第１枠部２１は半径Ｒ２の円弧状の切欠き部で、第２枠部２２は半径Ｒ３の円弧状の切欠き部で構成している。

つまり、基板部２０の外周縁の４隅には半径Ｒ１の円弧状の切欠き部２０ｃが形成され、第１枠部２１の外周縁の４隅には半径Ｒ２の円弧状の切欠き部２１ｃが形成され、第２枠部２２の外周縁の４隅には半径Ｒ３の円弧状の切欠き部２２ｃが形成されている。

これらの基板部２０の切欠き部２０ｃと、第１枠部２１の切欠き部２１ｃと、第２枠部２２の切欠き部２２ｃ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の一体化された切欠き部を構成する。

このとき、基板部２０の切欠き部の半径Ｒ１と第１枠部２１の切欠き部の半径Ｒ２と第２枠部２２の切欠き部の半径Ｒ３との関係は、例えば、Ｒ１＜Ｒ２、Ｒ３＜Ｒ２、Ｒ１＝Ｒ３となるように構成している。本形態の一例としては、タイプＡのものがＲ１とＲ３を０．１ｍｍ、Ｒ２を０．１２ｍｍとし、タイプＢのものがＲ１とＲ３を０．０８５ｍｍ、Ｒ２を０．１ｍｍとしている。

なお、本実施形態の構成では第２枠部２２の切欠き部の半径Ｒ３を第１枠部２１の切欠き部の半径Ｒ２より小径化しているので、後述する封止部２２２の形成位置をベース４隅に延出して形成することができる。このため、蓋５を接合するための接合領域を拡大できるので、気密封止性を高めることができる。

また、図３に示すように、第２枠部２２の内周縁の４隅には、半径Ｒ４の円弧状の内側切欠き部２２ｄが形成されている。

このとき、第２枠部２２の内側切欠き部２２ｄの半径Ｒ４と、第２枠部２２の切欠き部の半径Ｒ３と、第１枠部２１の切欠き部の半径Ｒ２との関係は、Ｒ３＜Ｒ２≦Ｒ４となるように構成してもよい。本形態の一例として、タイプＡでは半径Ｒ４を０．１５ｍｍとし、タイプＢでは半径Ｒ４を０．１ｍｍとしている。

また、図３に示すように、第２枠部２２の外周縁と内周縁との４隅を除いた４辺の寸法が一定の幅寸法Ｗで形成されているため、４辺のうちの最小幅寸法もＷとして形成している。このとき、第２枠部２２の幅寸法Ｗと、第２枠部２２の切欠き部の半径Ｒ３と、第１枠部２１の切欠き部の半径Ｒ２との関係は、Ｒ３＜Ｒ２≦Ｗとなるように構成している。本形態の一例としては、タイプＡが幅寸法Ｗを０．１５ｍｍとし、タイプＢが幅寸法Ｗを０．１４ｍｍとしている。また、第２枠部２２の内側切欠き部２２ｄの半径Ｒ４と第２枠部２２の幅寸法Ｗとの関係は、Ｒ４≦Ｗとなるように構成することが望ましい。

これらの構成により、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２枠部２２の最小幅寸法Ｗに対して、第２枠部２２の切欠き部の半径Ｒ３を小さくすることで、枠部の辺幅と４隅の幅のバランスが保たれ、かつ第２枠部２２の切欠き部の半径Ｒ３を形成する枠部の四隅の領域もゆとりをもたせることができる。結果として、第２枠部２２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。

また、第２枠部２２の幅寸法を短辺側と長辺側で区別することなく一定幅のＷとしており、第２枠部によって得られる封止領域の幅寸法の均一化と第２枠部の外周強度の均一化が行える。さらに、第２枠部２２の内側切欠き部２２ｄの半径Ｒ４に対して、第２枠部２２の４辺の幅寸法Ｗを同寸法以上にすることで、枠部の辺幅と４隅の幅のバランスが保たれ、かつ第２枠部２２の切欠き部の半径Ｒ１を形成する枠部の四隅の領域もゆとりをもたせることができる。

ベース２の下層である基板部２０の下面には、図２に示すように、４隅の近傍に外部と接続するための外部接続端子ＧＴ１，ＧＴ２，ＧＴ３，ＧＴ４が形成されている。この外部接続端子ＧＴ１，ＧＴ２，ＧＴ３，ＧＴ４と切欠き部２０ｃとの間には、当該各外部接続端子と当該各切欠き部との最短距離をＧとした離隔部Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４を有している。

このとき、上記最短距離Ｇと、基板部２０の切欠き部の半径Ｒ１と、第１枠部２１の切欠き部の半径Ｒ２との関係は、例えば、Ｒ１＜Ｇ、Ｒ２＝Ｇとなるように構成している。本形態の一例としては、タイプＡのものがＲ１を０．１ｍｍ、Ｒ２とＧを０．１２ｍｍとし、タイプＢのものがＲ１を０．０８５ｍｍ、Ｒ２とＧを０．１ｍｍとしている。

なお、本形態の外部接続端子ＧＴ１，ＧＴ２，ＧＴ３，ＧＴ４では、図２に示すように、基板部２０の下面の外周端部に拡幅してもよい。この構成により、外部接続端子で接合されるはんだなどの導電性接合材の後述する圧電接続端子ＡＴ１，ＡＴ２への短絡を防止しつつ、外部接続端子ＧＴ１，ＧＴ２，ＧＴ３，ＧＴ４の面積を拡大することができるので、外部回路基板への接合強度を向上させることができる。

以上から本発明では、上記各層の切欠き部Ｒ１～Ｒ３と外部接続端子と切欠き部との最短距離Ｇと第２枠部２２の幅寸法Ｗとの関係が、Ｒ１＜Ｇ、Ｒ１＜Ｒ２、Ｒ３＜Ｗ、として設定していることに特徴がある。このような大小関係を成立させることで、外部接続端子ＧＴ１，ＧＴ２，ＧＴ３，ＧＴ４がベース２の中央寄りに配置されて基板部２０の切欠き部２０ｃとの間に形成された離隔部Ｚによる絶縁領域が確保されるため、外部接続端子ＧＴ１，ＧＴ２，ＧＴ３，ＧＴ４で接合されるはんだなどの導電性接合材が基板部２０の切欠き部２０ｃの方へはみ出すのを抑制することができる。

また、後述する圧電接続端子ＡＴ１，ＡＴ２が形成されていない基板部２０の切欠き部２０ｃよりも後述する圧電接続端子ＡＴ１，ＡＴ２が形成された第１枠部２１の切欠き部２１ｃをベース２の中央寄りの位置に引き込んで配置することができる。このため、外部接続端子ＧＴ１，ＧＴ２，ＧＴ３，ＧＴ４で接合されるはんだなどの導電性接合材が仮に外部接続端子ＧＴ１，ＧＴ２，ＧＴ３，ＧＴ４からはみ出して第１枠部２１の方に這い上がったとしても、これらの導電性接合材と後述する圧電接続端子ＡＴ１，ＡＴ２との短絡が避けられる。また、検査プローブや測定用治具の端子を圧電接続端子ＡＴ１，ＡＴ２に接触させやすくできる。

ベース２の下層である基板部２０の上面（第１の収納部２１ａの内底面）には、図３に示すように、後述する集積回路素子２と接続される複数の配線パターンＨ２１～Ｈ２６が並んで形成されている。この配線パターンのうちＨ２１～Ｈ２４は、下部に貫通接続する導電ビアＶを介して、各々が外部接続端子ＧＴ１，ＧＴ２，ＧＴ３，ＧＴ４に電気的に導出されている。

ベース２の中層である第１枠部２１の上面（第２の収納部２２ａの底面）には、後述する水晶振動素子３を搭載する保持台２１ｂが形成されており、その上面には後述する水晶振動素子３と接続される第２の配線パターンＨ２７，Ｈ２８とが形成されている。保持台２１ｂは第１枠部２１の一部が収納部２ａ（第１の収納部２１ａ）の方に突出することで構成されている。これら第２の配線パターンＨ２７，Ｈ２８は、後述する切欠き部２１ｃ１，２１ｃ２の上部にのみ形成された圧電接続端子ＡＴ１，ＡＴ２を介して、配線パターンＨ２５，Ｈ２６に電気的に導出されている。

図１，図２に示すように、ベース２の中層である第１枠部２１の外周縁の４隅の切欠き部２１ｃのうち、一部の切欠き部２１ｃ１，２１ｃ２の上部にのみ、後述する水晶振動素子３とのみ電気的に接続される圧電接続端子ＡＴ１，ＡＴ２が形成されている。圧電接続端子ＡＴ１は第２の配線パターンＨ２７から電気的に導出されており、圧電接続端子ＡＴ２は第２の配線パターンＨ２８から電気的に導出されている。このため、圧電接続端子ＡＴ１，ＡＴ２に対して、圧電振動素子特性装置のコンタクトプローブを接触することで後述する水晶振動素子３単独の特性を測定することができる。

なお、ベース２の平面視の外形サイズが１．６ｍｍ×１．２ｍｍ以下に小型化されたものにおいては、圧電接続端子ＡＴ１，ＡＴ２が形成される第１枠部２１の切欠き部の半径Ｒ２は、０．０８５ｍｍ～０．２mmに設定することが望ましい。これは、検査プローブや測定用治具の端子などをスムーズかつ確実に接触させながら、ベースの機械的強度を低下させない寸法範囲となる。つまり、０．０８５ｍｍより小さいと上記端子とのコンタクトが取れにくくなり、０．２ｍｍより大きいと第１枠部２１の４隅の幅が小さくなり機械的強度が弱くなりやすく、気密性も確保しにくくなる。

また、第２枠部２２の切欠き部の半径Ｒ３については、０．０５ｍｍ以上の大きさで形成することで、ベースのコーナー部における欠けの抑制や蓋との接合時の応力を緩和の面で望ましい構成となる。また、ベース２の平面視の外形サイズが１．６ｍｍ×１．２ｍｍ以下の小型化されたものにおいては、第２枠部２２の４辺の最小幅寸法Ｗについては、収納部の容積確保の面と機械的強度確保の面、封止領域確保の面などを考慮して、０．０８５ｍｍ～０．２mmに設定することが望ましい。

なお、圧電接続端子ＡＴ１，ＡＴ２は、ベース２の中層である第１枠部２１の切欠き部２１ｃ１，２１ｃ２の上面にのみ形成されており、この切欠き部に上下に隣接するベース２の下層である基板部２０の切欠き部２０ｃの上面とベース２の上層である第２枠部２２の切欠き部２２ｃの上面には形成されないように構成している。

ベース２の上層である第２枠部２２の上面には、後述する蓋５を接合するための封止部２２２が形成されている。本形態では封止部２２２をメタライズにより構成しており、この封止部２２２と後述する蓋５とは金属ろう材など接合材によって接合される。

以上のように構成された基板部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）となっている。外部接続端子ＧＴ１～ＧＴ４、配線パターンＨ２１～Ｈ２６、第２の配線パターンＨ２７，Ｈ２８、圧電接続端子ＡＴ１，ＡＴ２、封止部２２２の各々は、タングステンあるいはモリブデン等によるメタライズ層の上面にニッケルメッキ層、金メッキ層の各層が形成された構成である。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ることで、ベース２を構成している。

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。より具体的には、第１枠部２１と第２枠部２２の間に他の枠体に相当するシートを１層以上追加し、４層以上の積層体からなるベースとして構成してもよい。

第１の収納部２１ａの内底面に搭載されるＩＣ４は、Ｃ－ＭＯＳ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、後述する水晶振動素子３とともに発振回路を構成する。ＩＣ４の底面側には複数のパッドが形成されている。ＩＣ４は、例えば金などの金属バンプＣを介して、ＩＣ４の複数のパッドとベース２に形成された配線パターンＨ２１～Ｈ２６とを例えばＦＣＢにより接続される。本形態では、金属バンプにより接合した構成を例にしているが、金属ワイヤバンプを用いてもよい。

なお、本形態で用いられるＩＣ４は、水晶振動素子３の周波数信号を増幅する発振回路部のみを具備したいわゆるＳＰＸＯ用のＩＣに限らず、周波数調整回路を付加機能として具備されたいわゆるＶＣＸＯ用のＩＣであってもよく、温度補償機能などが付加機能として具備されたいわゆるＴＣＸＯ用のＩＣでもよい。また、これらを組みあわされたＩＣであってもよい。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。

ＩＣ４の上方で、収納部２ａの同一空間である第２の収納部２２ａには所定の間隔を持って水晶振動素子３が搭載される。水晶振動素子３は例えば矩形状のＡＴカット水晶振動板であり、その表裏面には励振電極と引出電極が各々形成されている。これらの電極は、例えば、クロムまたはニッケルの下地電極層と、銀または金の中間電極層と、クロムまたはニッケルの上部電極層とから構成された３層の積層薄膜、またはクロムやニッケルの下地電極層と、銀または金の上部電極層とから構成された２層の積層薄膜である。これら各電極は真空蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成手段により形成することができる。

水晶振動素子３とベース２との接合は、例えばペースト状であり銀フィラー等の金属微小片を含有するシリコーン系の導電樹脂接着剤（導電性接合材）Ｓを用いている。図１に示すように、導電性樹脂接着剤Ｓは、第２の配線パターンＨ２７，Ｈ２８のうちの一部の上面に塗布されるとともに、導電性樹脂接着剤Ｓを水晶振動素子３と保持台２１ｂの間に介在させ硬化させることで、お互いを電気的機械的に接合している。以上により、水晶振動素子３の一端部をベース２の第１の収納部２１ａの底面から隙間を設けながら、水晶振動素子３の対向する他端部をベースの保持台２１ｂに接合して、片持ち保持される。なお、本形態では、シリコーン系の導電樹脂接着剤により接合した構成を例にしているが、この導電性接合材として他の導電性樹脂接着剤や金属バンプ、金属メッキバンプなどのバンプ材料、ろう材を用いてもよい。

ベース２を気密封止する蓋５は、例えば、コバール等からなるコア材に図示しない金属ろう材（封止材）が形成された構成である。この金属ろう材からなる接合材がベース２の封止部２２２と接合される構成となる。金属製の蓋５の平面視外形はセラミックベースの当該外形とほぼ同じであるか、若干小さい構成となっている。

収納部２ａにＩＣ４と水晶振動素子３が格納されたベース２の封止部２２２に対して金属製の蓋５にて被覆し、金属製の蓋５の接合材とベースの封止部２２２を溶融硬化させ、気密封止を行うことで表面実装型の水晶発振器１の完成となる。

このように構成された表面実装型の水晶発振器１は、図示しない回路基板の配線パターンに対してはんだなどの導電性接合材を用いて接合される。

本発明の実施形態では基板部２０の一主面側（上方）のみに枠部を形成した断面凹形状のベースを例にして説明しているが、図５に示すように、２層の基板部２３（ベース中層１）と基板部２４（ベース中層２）の一主面側（上方）と他主面側（下方）の両面に上枠部２５と下枠部２６を形成した断面略Ｈ型のベースのものに適用してもよい。例えば、図５では、ベースの中層となる基板部２３と基板部２４との円弧状の切欠き部（２３ｃ，２４ｃ）の半径Ｒ２と離隔部Ｚの最短距離Ｇとを同じ寸法とし、ベースの上層となる上枠部２５の円弧状の切欠き部（２５ｃ）の半径Ｒ３とベースの下層となる下枠部２６の円弧状の切欠き部（２６ｃ）の半径Ｒ１とを同じ寸法とするとともに、（Ｒ３＝Ｒ１）＜（Ｒ２＝Ｇ）となるように構成している。

また、上枠部２５の外周縁と内周縁との４隅を除いた４辺の寸法が一定の幅寸法Ｗで形成されているため、４辺のうちの最小幅寸法もＷとして形成している。このとき、上枠部２５の幅寸法Ｗと、上枠部２５の切欠き部の半径Ｒ３と、基板部２３と基板部２４との切欠き部の半径Ｒ２との関係は、Ｒ３＜Ｒ２≦Ｗとなるように構成している。

圧電接続端子ＡＴ１，ＡＴ２は基板部２３，２４の切欠き部２３ｃ，２４ｃの一部に形成している。

なお、本形態では、上記各層の切欠き部Ｒ１～Ｒ３と外部接続端子と切欠き部との最短距離Ｇと第２枠部２２の幅寸法Ｗとの関係が、Ｒ１＜Ｇ、Ｒ１＜Ｒ２、Ｒ３＜Ｗ、として設定していることに特徴があるため、これらの関係を崩すことがなければ、本形態に限らず、切欠き部の一部の半径や最短距離寸法などを異ならせてもよい。

また、上記した本実施例では、圧電振動素子としてＡＴカット水晶振動板を用いているが、これに限定されるものでなく、音叉型水晶振動片であってもよい。また、圧電振動素子として水晶を材料としているが、これに限定されるものではなく、圧電セラミックスやＬｉＮｂＯ₃等の圧電単結晶材料を用いてもよい。すなわち、任意の圧電振動素子が適用可能である。また、圧電振動素子を片持ち保持するものを例にしているが、圧電振動素子の両端を保持する構成であってもよい。

また、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、本実施例では、金属ろう材による封止を例にしたが、これに限定されるものではなく、シーム封止、ビーム封止（例えば、レーザビーム、電子ビーム）やガラス封止等でも適用することができる。

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。

圧電発振器の量産に適用できる。

１ 水晶発振器（圧電振動デバイス）
２ ベース
３ 水晶振動素子（圧電振動素子）
４ ＩＣ
５ 蓋
Ｃ 金属バンプ
Ｓ 導電性樹脂接着剤

Claims (1)

1. 絶縁材料からなる基板部と枠部の積層体で構成され、上層と中層と下層の少なくとも３層以上の積層体により外装部と収納部を形成する直方体形状のベース、
   上記ベース上層の枠部上面に接合され、上記ベース上層の枠部による収納部を気密封止する蓋、
   上記ベースの収納部に収納される圧電振動素子と電子部品素子、
   上記ベース上層と上記ベース中層と上記ベース下層との外周縁の４隅にのみ形成され、同一中心Ｏ点を起点とし、ベースの高さ方向に沿って伸長した円弧状の切欠き部、
   上記ベース中層の切欠き部に形成され、上記圧電振動素子と電気的に接続される圧電接続端子、
   上記ベース下層の下面に形成され、外部と接続するための外部接続端子、
   上記ベース下層の下面の外部接続端子と上記ベース下層の下面の切欠き部との間に介在する離隔部、
   を備えており、
   ベースの平面視外形寸法のうち長辺の寸法が１．６ｍｍ以下で短辺の寸法が１．２ｍｍ以下であり、
   上記ベース下層の４隅の切欠き部の半径をＲ１とし、
   上記ベース中層の４隅の切欠き部の半径をＲ２とし、
   上記ベース上層の４隅の切欠き部の半径をＲ３とし、
   上記ベース下層の４隅の外部接続端子と切欠き部との最短距離をＧとし、
   上記ベース上層の枠部の４隅を除いた４辺のうちの最小幅寸法をＷとした場合、
   Ｒ１＜Ｒ２、
   Ｒ１＜Ｇ、
   Ｒ３＜Ｗ、
   Ｒ２の寸法を０．０８５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下とし、
   Gの寸法を０．０８５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下、
   としたことを特徴とする圧電振動デバイス。

Images