JP7060052B2 - 水晶振動デバイス - Google Patents

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Description

本発明は、水晶振動デバイスに関する。
近年、各種電子機器の動作周波数の高周波化や、パッケージの小型化や低背化（薄型化）が進んでいる。そのため、高周波化やパッケージの小型化や低背化にともなって、水晶振動デバイス（例えば、水晶振動子、水晶発振器等）も高周波化やパッケージの小型化や低背化への対応が求められている。
この種の水晶振動デバイスでは、その筐体が略直方体形状のパッケージで構成されている。このパッケージは、ガラスや水晶からなる第１封止部材及び第２封止部材と、水晶からなり両主面に励振電極が形成された水晶振動板とから構成されている。そして、第１封止部材と第２封止部材とが水晶振動板を介して積層して接合されて、パッケージの内部（内部空間）に配された水晶振動板の振動部が気密封止されている（例えば、特許文献１）。以下、このような水晶振動デバイスの積層形態をサンドイッチ構造という。
特開２０１０－２５２０５１号公報
上述したように、従来のサンドイッチ構造の水晶振動デバイスでは、水晶振動板の振動部が気密封止されており、水晶振動板の振動部が外部から遮断されている。しかし、パッケージの小型化や低背化にともなって、水晶振動板、第１封止部材、及び第２封止部材を薄く形成する必要がある。このため、例えば、温度や、気圧等のような外部環境の変化の影響を、水晶振動子の振動部が受けやすくなるといった問題点がある。そして、そのような外部環境の変化に起因して、水晶振動デバイスの特性（例えば、水晶振動子の圧電振動特性や、水晶発振器の発振特性）が変動したり、水晶振動デバイスの特性にノイズ成分が現れることなどが懸念される。
本発明は上述したような実情を考慮してなされたもので、サンドイッチ構造の水晶振動子を備えた水晶振動デバイスにおいて、外部環境の変化に起因する特性変動等を抑制して信頼性を向上させることを目的とする。
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、水晶振動子が、絶縁性材料により形成されたパッケージ内に気密封止された水晶振動デバイスであって、前記水晶振動子は、一主面に第１励振電極が形成され、他主面に前記第１励振電極と対になる第２励振電極が形成された水晶振動板と、前記水晶振動板の前記第１励振電極を覆う第１封止部材と、前記水晶振動板の前記第２励振電極を覆う第２封止部材とを備え、前記第１封止部材と前記水晶振動板とが接合され、前記第２封止部材と前記水晶振動板とが接合されて、前記第１励振電極と前記第２励振電極とを含む前記水晶振動板の振動部が気密封止される構成になっており、前記水晶振動子の内部は、前記パッケージの内部よりも真空度が高い状態とされていることを特徴とする。なお、パッケージ内に気密封止される水晶振動子は、単体の水晶振動子であってもよいし、あるいは、水晶振動子にセンサ素子や、発振回路を構成する回路素子が一体的に設けられたものであってもよい。
上記構成によれば、水晶振動子の振動部を２重に気密封止することによって、水晶振動子の振動部への外部環境（例えば、温度や、気圧等）の変化の影響を最小限に抑えることができる。これにより、外部環境が変化したとしても、水晶振動デバイスの特性変動を抑制することができ、また、水晶振動デバイスの特性にノイズ成分が発生することを抑制できる。したがって、水晶振動デバイスの信頼性を向上させることができる。
上記構成の水晶振動デバイスにおいて、前記パッケージの内部は、大気圧よりも減圧された真空状態、あるいは、不活性ガスが封入されている不活性雰囲気とされており、前記水晶振動子の内部は、前記パッケージの内部よりも真空度が高い状態とされていることが好ましい。
ここで、上記構成の水晶振動デバイスにおいて、前記水晶振動子と、センサ素子または発振回路を構成する回路素子とが、前記パッケージに設けられた同一の空間に収容され、気密封止されていてもよい。あるいは、前記パッケージの一主面側に形成された第１凹部に前記水晶振動子が収容され、気密封止されるとともに、前記パッケージの他主面側に形成された第２凹部に、センサ素子または発振回路を構成する回路素子が収容されていてもよい。この場合、パッケージの一主面側に形成された第１凹部に水晶振動子を収容し、パッケージの他主面側に形成された第２凹部に回路素子を収容する構成では、回路素子から放射される熱や電磁波等が、パッケージによって遮断または低減される。このため、回路素子の熱や電磁波等の、水晶振動子の振動部への影響を抑制することができる。
本発明によれば、サンドイッチ構造の水晶振動子を備えた水晶振動デバイスにおいて、例えば、温度や、気圧等のような外部環境が変化したとしても、水晶振動デバイスの特性変動を抑制することができ、水晶振動デバイスの信頼性を向上させることができる。
図１は、本実施の形態にかかる水晶発振器を示す概略構成図である。 図２は、図１の水晶発振器に備えられる水晶振動子を示す概略構成図である。 図３は、図２の水晶振動子の第１封止部材の概略平面図である。 図４は、図２の水晶振動子の第１封止部材の概略裏面図である。 図５は、図２の水晶振動子の水晶振動板の概略平面図である。 図６は、図２の水晶振動子の水晶振動板の概略裏面図である。 図７は、図２の水晶振動子の第２封止部材の概略平面図である。 図８は、図２の水晶振動子の第２封止部材の概略裏面図である。 図９は、変形例１にかかる水晶発振器を示す概略構成図である。 図１０は、変形例２にかかる水晶発振器を示す概略構成図である。 図１１は、変形例３にかかる水晶振動子ユニットを示す概略構成図である。 図１２は、図１１のＣ１－Ｃ１線断面図である。 図１３は、図１１の水晶振動子ユニットの水晶振動子の第２封止部材を示す図８相当図である。 図１４は、変形例４にかかる水晶振動子ユニットを示す図１２相当図である。 図１５は、変形例５にかかる水晶振動子ユニットを示す図１２相当図である。
以下、本発明の実施の形態について、水晶振動デバイスとして水晶発振器を例にしながら図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態にかかる水晶発振器１００は、圧電振動を行う水晶振動板２を有する水晶振動子１０１と、この水晶振動子１０１とともに発振回路を構成するＩＣチップ（集積回路素子）１０２と、これら水晶振動子１０１及びＩＣチップ１０２を収容するパッケージ１０３とを備えている。
パッケージ１０３は、水晶振動子１０１及びＩＣチップ１０２を収容する凹部１０４ｄを有するパッケージ本体１０４と、このパッケージ本体１０４に収容された水晶振動子１０１及びＩＣチップ１０２を気密封止するための蓋１０５とを備えている。
パッケージ本体１０４は、例えばセラミック等の絶縁性材料からなり、底壁部１０４ａと、この底壁部１０４ａの周縁上に形成された第１側壁部１０４ｂと、この第１側壁部１０４ｂの周縁上に形成された第２側壁部１０４ｃとを備えている。底壁部１０４ａ、第１側壁部１０４ｂ、及び第２側壁部１０４ｃは、一体的に形成されている。底壁部１０４ａ、第１側壁部１０４ｂ、及び第２側壁部１０４ｃは、例えば、３層のセラミック基板を積層し、焼成することによって、一体的に形成されるようになっている。なお、パッケージ本体１０４を、単層のセラミック基板、あるいは４層以上のセラミック基板によって形成してもよい。
パッケージ本体１０４では、底壁部１０４ａ、第１側壁部１０４ｂ、及び第２側壁部１０４ｃによって、上面が開口された凹部１０４ｄが形成されている。また、第１側壁部１０４ｂ及び第２側壁部１０４ｃによって、平面視で環状の段差部１０４ｅが形成されている。
パッケージ本体１０４の凹部１０４ｄには、水晶振動子１０１及びＩＣチップ１０２が収容されている。水晶振動子１０１は、パッケージ本体１０４の段差部１０４ｅ（第１側壁部１０４ｂの上面）に片持ち支持の状態で搭載されている。ＩＣチップ１０２は、パッケージ本体１０４の底面（底壁部１０４ａの上面）に搭載されている。パッケージ本体１０４の底面には、複数の外部接続端子１０６が形成されている。パッケージ本体１０４の上面（第２側壁部１０４ｃの上面）には、図示しない封止部材としての金属製のシームリング、ろう材等を介して、平板状の蓋１０５が一体的に取り付けられている。これにより、パッケージ１０３が略直方体形状に形成されるとともに、凹部１０４ｄに収容された水晶振動子１０１及びＩＣチップ１０２が気密封止される構造となっている。パッケージ１０３内は、例えば大気圧よりも減圧された真空状態（例えば、１００Ｐａ以下の圧力）とされている。なお、蓋１０５は、平板状の部材の周縁部に環状の壁部が設けられたキャップ状のものであってもよい。また、パッケージ１０３内を真空状態に減圧する代わりに、パッケージ１０３内に不活性ガスを封入してパッケージ１０３内を不活性雰囲気に保持するようにしてもよい。
水晶振動子１０１は、後述するように、平面視で略矩形に形成されている（図２～図８参照）。水晶振動子１０１は、平面視での長辺方向の一端側においてのみ、パッケージ本体１０４の段差部１０４ｅに支持されている。水晶振動子１０１の長辺方向の他端側は、パッケージ本体１０４の段差部１０４ｅから離間して設けられている。水晶振動子１０１の底面に形成された一対の外部電極端子４３１，４３２（図８参照）が、パッケージ本体１０４の段差部１０４ｅに設けられた一対の電極パッド（図示省略）に、それぞれ導電性接着剤１０７によって接続されている。一対の電極パッドは、図１のＷ１方向に垂直な方向に沿って配列されている。この場合、一対の電極パッドは、図１の紙面に垂直な方向の手前側と奥側とに所定の間隔を隔てて設けられている。また、一対の電極パッドは、図１のＷ１方向の一端側の段差部１０４ｅにのみ設けられており、Ｗ１方向の他端側の段差部１０４ｅには設けられていない。
ＩＣチップ１０２は、例えば、フリップチップボンディングにより、パッケージ本体１０４の底面に形成された配線パターン（図示省略）に、複数のバンプ１０８を介して接続されている。ＩＣチップ１０２は、図示しない配線を介して、パッケージ本体１０４の段差部１０４ｅに設けられた一対の電極パッド、及び、パッケージ本体１０４の底面に設けられた複数の外部接続端子１０６に接続されている。なお、ワイヤボンディングにより、ＩＣチップ１０２をパッケージ本体１０４に搭載してもよい。
次に、水晶発振器１００に備えられる水晶振動子１０１について、図２～図８を参照して説明する。
図２～図８に示すように、水晶振動子１０１は、水晶振動板２と、水晶振動板２の一主面２１１に形成された第１励振電極２２１を覆い、この第１励振電極２２１を気密封止する第１封止部材３と、水晶振動板２の他主面２１２に第１励振電極２２１と対になって形成された第２励振電極２２２を覆い、この第２励振電極２２２を気密封止する第２封止部材４とを備えている。この水晶振動子１０１では、水晶振動板２と第１封止部材３とが接合され、水晶振動板２と第２封止部材４とが接合されてサンドイッチ構造の振動子パッケージ１２が構成される。
そして、水晶振動板２を介して第１封止部材３と第２封止部材４とが接合されることで、振動子パッケージ１２の内部空間１３が形成され、この振動子パッケージ１２の内部空間１３に、水晶振動板２の両主面２１１，２１２に形成された第１励振電極２２１及び第２励振電極２２２を含む振動部２２が気密封止されている。振動子パッケージ１２内は、上述したパッケージ１０３内よりも真空度が高い高真空状態（例えば、０．１ｍＰａ程度の圧力）とされている。振動子パッケージ１２は、例えば、１．０×０．８ｍｍのパッケージサイズであり、小型化と低背化とを図ったものである。また、小型化に伴い、振動子パッケージ１２では、キャスタレーションを形成せずに、貫通孔（第１～第３貫通孔）を用いて電極の導通を図っている。
次に、水晶振動子１０１の各構成について説明する。なお、ここでは、水晶振動板２と第１封止部材３と第２封止部材４が接合されていない夫々単体として構成されている状態の各部材について説明を行う。
水晶振動板２は、図５、図６に示すように、圧電材料である水晶からなり、その両主面（一主面２１１，他主面２１２）が平坦平滑面（鏡面加工）として形成されている。ここでは、水晶振動板２として、厚みすべり振動を行うＡＴカット水晶板が用いられている。
図５、図６に示す水晶振動板２では、水晶振動板２の両主面２１１，２１２が、ＸＺ´平面とされている。このＸＺ´平面において、水晶振動板２の短手方向（短辺方向）に平行な方向がＸ軸方向とされ、水晶振動板２の長手方向（長辺方向）に平行な方向がＺ´軸方向とされている。なお、ＡＴカットは、人工水晶の３つの結晶軸である電気軸（Ｘ軸）、機械軸（Ｙ軸）、及び光学軸（Ｚ軸）のうち、Ｚ軸に対してＸ軸周りに３５°１５′だけ傾いた角度で切り出す加工手法である。ＡＴカット水晶板では、Ｘ軸は水晶の結晶軸に一致する。Ｙ´軸及びＺ´軸は、水晶の結晶軸のＹ軸及びＺ軸からそれぞれ３５°１５′傾いた軸に一致する。Ｙ´軸方向及びＺ´軸方向は、ＡＴカット水晶板を切り出すときの切り出し方向に相当する。なお、水晶発振器１００のパッケージ１０３に水晶振動子１０１が搭載された状態では、Ｚ´軸方向は、図１のＷ１方向に一致する。
水晶振動板２の両主面２１１，２１２に一対の励振電極（第１励振電極２２１，第２励振電極２２２）が形成されている。水晶振動板２は、略矩形に形成された振動部２２と、この振動部２２の外周を取り囲む外枠部２３と、振動部２２と外枠部２３とを連結する連結部（保持部）２４とを有しており、振動部２２と連結部２４と外枠部２３とが一体的に設けられた構成となっている。連結部２４は、振動部２２と外枠部２３との間の１箇所のみに設けられており、連結部２４が設けられていない箇所は空間（隙間）２２ｂになっている。また、図示していないが、振動部２２及び連結部２４は、外枠部２３よりも薄く形成されている。このような外枠部２３と連結部２４との厚みの違いにより、外枠部２３と連結部２４の圧電振動の固有振動数が異なることになり、連結部２４の圧電振動に外枠部２３が共鳴しにくくなる。
連結部２４は、振動部２２の＋Ｘ方向かつ－Ｚ´方向に位置する１つの角部２２ａのみから、－Ｚ´方向に向けて外枠部２３まで延びている（突出している）。このように、振動部２２の外周端部のうち、圧電振動の変位が比較的小さい角部２２ａに連結部２４が設けられているので、連結部２４を角部２２ａ以外の部分（辺の中央部）に設けた場合に比べて、連結部２４を介して圧電振動が外枠部２３に漏れることを抑制することができ、より効率的に振動部２２を圧電振動させることができる。また、連結部２４を２つ以上設けた場合に比べて、振動部２２に作用する応力を低減することができ、そのような応力に起因する圧電振動の周波数シフトを低減して圧電振動の安定性を向上させることができる。
振動部２２の一主面側に第１励振電極２２１が設けられ、振動部２２の他主面側に第２励振電極２２２が設けられている。第１励振電極２２１，第２励振電極２２２には、外部電極端子４３１，４３２に接続するための第１引出電極２２３，第２引出電極２２４が接続されている。第１引出電極２２３は、第１励振電極２２１から引き出され、連結部２４を経由して、外枠部２３に形成された接続用接合パターン２７に繋がっている。第２引出電極２２４は、第２励振電極２２２から引き出され、連結部２４を経由して、外枠部２３に形成された接続用接合パターン２８に繋がっている。このように、連結部２４の一主面側に第１引出電極２２３が形成され、連結部２４の他主面側に第２引出電極２２４が形成されている。第１励振電極２２１及び第１引出電極２２３は、一主面２１１上に物理的気相成長させて形成された下地ＰＶＤ膜と、この下地ＰＶＤ膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極ＰＶＤ膜とからなる。第２励振電極２２２及び第２引出電極２２４は、他主面２１２上に物理的気相成長させて形成された下地ＰＶＤ膜と、この下地ＰＶＤ膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極ＰＶＤ膜とからなる。
水晶振動板２の両主面２１１，２１２には、水晶振動板２を第１封止部材３及び第２封止部材４に接合するための振動側封止部２５が夫々設けられている。水晶振動板２の一主面２１１の振動側封止部２５に、第１封止部材３に接合するための振動側第１接合パターン２５１が形成されている。また、水晶振動板２の他主面２１２の振動側封止部２５に、第２封止部材４に接合するための振動側第２接合パターン２５２が形成されている。振動側第１接合パターン２５１及び振動側第２接合パターン２５２は、上述した外枠部２３に設けられており、平面視で環状に形成されており、外縁形状及び内縁形状が略矩形に形成されている。振動側第１接合パターン２５１及び振動側第２接合パターン２５２は、水晶振動板２の両主面２１１，２１２の外周縁に近接するように設けられている。水晶振動板２の一対の第１励振電極２２１，第２励振電極２２２は、振動側第１接合パターン２５１及び振動側第２接合パターン２５２とは電気的に接続されていない。
振動側第１接合パターン２５１は、一主面２１１上に物理的気相成長させて形成された下地ＰＶＤ膜と、この下地ＰＶＤ膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極ＰＶＤ膜とからなる。振動側第２接合パターン２５２は、他主面２１２上に物理的気相成長させて形成された下地ＰＶＤ膜と、この下地ＰＶＤ膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極ＰＶＤ膜とからなる。つまり、振動側第１接合パターン２５１と振動側第２接合パターン２５２とは、同一構成からなり、複数の層が両主面２１１，２１２の振動側封止部２５上に積層して構成され、その最下層側からＴｉ層（もしくはＣｒ層）とＡｕ層とが蒸着形成されている。このように、振動側第１接合パターン２５１と振動側第２接合パターン２５２とでは、下地ＰＶＤ膜が単一の材料（Ｔｉ（もしくはＣｒ））からなり、電極ＰＶＤ膜が単一の材料（Ａｕ）からなり、下地ＰＶＤ膜よりも電極ＰＶＤ膜の方が厚い。また、水晶振動板２の一主面２１１に形成された第１励振電極２２１と振動側第１接合パターン２５１とは同一厚みを有し、第１励振電極２２１と振動側第１接合パターン２５１との表面が同一金属からなり、水晶振動板２の他主面２１２に形成された第２励振電極２２２と振動側第２接合パターン２５２とは同一厚みを有し、第２励振電極２２２と振動側第２接合パターン２５２との表面が同一金属からなる。また、振動側第１接合パターン２５１と振動側第２接合パターン２５２は、非Ｓｎパターンである。
ここで、第１励振電極２２１、第１引出電極２２３及び振動側第１接合パターン２５１を同一の構成とすることができ、この場合、同一のプロセスで第１励振電極２２１、第１引出電極２２３及び振動側第１接合パターン２５１を一括して形成することができる。同様に、第２励振電極２２２、第２引出電極２２４及び振動側第２接合パターン２５２を同一の構成とすることができ、この場合、同一のプロセスで第２励振電極２２２、第２引出電極２２４及び振動側第２接合パターン２５２を一括して形成することができる。詳細には、真空蒸着やスパッタリング、イオンプレーティング、ＭＢＥ、レーザーアブレーションなどのＰＶＤ法（例えば、フォトリソグラフィ等の加工におけるパターンニング用の膜形成法）により下地ＰＶＤ膜や電極ＰＶＤ膜を形成することで、一括して膜形成を行い、製造工数を減らすことができ、コスト低減に寄与することができる。
また、水晶振動板２には、図５、図６に示すように、一主面２１１と他主面２１２との間を貫通する１つの貫通孔（第１貫通孔２６）が形成されている。第１貫通孔２６は、水晶振動板２の外枠部２３に設けられている。第１貫通孔２６は、第２封止部材４の接続用接合パターン４５３に繋がるものである。
第１貫通孔２６には、図２、図５、図６に示すように、一主面２１１と他主面２１２とに形成された電極の導通を図るための貫通電極２６１が、第１貫通孔２６の内壁面に沿って形成されている。そして、第１貫通孔２６の中央部分は、一主面２１１と他主面２１２との間を貫通した中空状態の貫通部分２６２となる。第１貫通孔２６の外周囲には、接続用接合パターン２６４，２６５が形成されている。接続用接合パターン２６４，２６５は、水晶振動板２の両主面２１１，２１２に設けられている。
水晶振動板２の一主面２１１に形成された第１貫通孔２６の接続用接合パターン２６４は、外枠部２３において、Ｘ軸方向に沿って延びている。また、水晶振動板２の一主面２１１には、第１引出電極２２３に繋がる接続用接合パターン２７が形成されており、この接続用接合パターン２７も、外枠部２３において、Ｘ軸方向に沿って延びている。接続用接合パターン２７は、振動部２２（第１励振電極２２１）を挟んで、接続用接合パターン２６４とはＺ´軸方向の反対側に設けられている。つまり、振動部２２のＺ´軸方向の両側に、接続用接合パターン２７，２６４が設けられている。
同様に、水晶振動板２の他主面２１２に形成された第１貫通孔２６の接続用接合パターン２６５は、外枠部２３において、Ｘ軸方向に沿って延びている。また、水晶振動板２の他主面２１２には、第２引出電極２２４に繋がる接続用接合パターン２８が形成されており、この接続用接合パターン２８も、外枠部２３において、Ｘ軸方向に沿って延びている。接続用接合パターン２８は、振動部２２（第２励振電極２２２）を挟んで、接続用接合パターン２６５とはＺ´方向の反対側に設けられている。つまり、振動部２２のＺ´方向の両側に、接続用接合パターン２８，２６５が設けられている。
接続用接合パターン２７，２８，２６４，２６５は、振動側第１接合パターン２５１，振動側第２接合パターン２５２と同様の構成であり、振動側第１接合パターン２５１，振動側第２接合パターン２５２と同一のプロセスで形成することができる。具体的には、接続用接合パターン２７，２８，２６４，２６５は、水晶振動板２の両主面２１１，２１２上に物理的気相成長させて形成された下地ＰＶＤ膜と、当該下地ＰＶＤ膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極ＰＶＤ膜とからなる。
水晶振動子１０１では、第１貫通孔２６及び接続用接合パターン２７，２８，２６４，２６５は、平面視で内部空間１３の内方（接合材１１の内周面の内側）に形成される。内部空間１３は、平面視で振動側第１接合パターン２５１及び振動側第２接合パターン２５２の内方（内側）に形成される。内部空間１３の内方とは、後述する接合材１１上を含まずに厳密に接合材１１の内周面の内側のことをいう。第１貫通孔２６及び接続用接合パターン２７，２８，２６４，２６５は、振動側第１接合パターン２５１及び振動側第２接合パターン２５２とは電気的に接続されていない。
第１封止部材３には、曲げ剛性（断面二次モーメント×ヤング率）が１０００［Ｎ・ｍｍ２］以下の材料が用いられている。具体的には、第１封止部材３は、図３、図４に示すように、水晶からなる略直方体の基板であり、この第１封止部材３の他主面３１２（水晶振動板２に接合する面）は平坦平滑面（鏡面加工）として形成されている。
この第１封止部材３の他主面３１２には、水晶振動板２に接合するための封止側第１封止部３２が設けられている。封止側第１封止部３２には、水晶振動板２に接合するための封止側第１接合パターン３２１が形成されている。封止側第１接合パターン３２１は、平面視で環状に形成されており、外縁形状及び内縁形状が略矩形に形成されている。封止側第１接合パターン３２１は、第１封止部材３の他主面３１２の外周縁に近接するように設けられている。封止側第１接合パターン３２１は、第１封止部材３の封止側第１封止部３２上の全ての位置において同一幅とされる。
この封止側第１接合パターン３２１は、第１封止部材３上に物理的気相成長させて形成された下地ＰＶＤ膜と、この下地ＰＶＤ膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極ＰＶＤ膜とからなる。なお、下地ＰＶＤ膜には、Ｔｉ（もしくはＣｒ）が用いられ、電極ＰＶＤ膜にはＡｕが用いられている。また、封止側第１接合パターン３２１は、非Ｓｎパターンである。具体的には、封止側第１接合パターン３２１は、複数の層が他主面３１２の封止側第１封止部３２上に積層して構成され、その最下層側からＴｉ層（もしくはＣｒ層）とＡｕ層とが蒸着形成されている。
第１封止部材３の他主面３１２、つまり、水晶振動板２との対向面には、水晶振動板２の接続用接合パターン２６４，２７と接合される接続用接合パターン３５，３６が形成されている。接続用接合パターン３５，３６は、第１封止部材３の短辺方向（図４のＡ１方向）に方向に沿って延びている。接続用接合パターン３５，３６は、第１封止部材３の長辺方向（図４のＡ２方向）に所定の間隔を隔てて設けられており、接続用接合パターン３５，３６のＡ２方向の間隔は、水晶振動板２の接続用接合パターン２６４，２７のＺ´軸方向の間隔（図５参照）と略同じになっている。接続用接合パターン３５，３６は、配線パターン３３を介して互いに接続されている。配線パターン３３は、接続用接合パターン３５，３６の間に設けられている。配線パターン３３は、Ａ２方向に沿って延びている。配線パターン３３は、水晶振動板２の接続用接合パターン２６４，２７とは接合されないようになっている。
接続用接合パターン３５，３６及び配線パターン３３は、封止側第１接合パターン３２１と同様の構成であり、封止側第１接合パターン３２１と同一のプロセスで形成することができる。具体的には、接続用接合パターン３５，３６及び配線パターン３３は、第１封止部材３の他主面３１２上に物理的気相成長させて形成された下地ＰＶＤ膜と、当該下地ＰＶＤ膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極ＰＶＤ膜とからなる。
水晶振動子１０１では、接続用接合パターン３５，３６及び配線パターン３３は、平面視で内部空間１３の内方（接合材１１の内周面の内側）に形成される。接続用接合パターン３５，３６及び配線パターン３３は、封止側第１接合パターン３２１とは電気的に接続されていない。なお、水晶振動子１０１では、図４のＡ１方向は、図５のＸ軸方向に一致し、図４のＡ２方向は、図５のＺ´軸方向に一致する。
第２封止部材４には、曲げ剛性（断面二次モーメント×ヤング率）が１０００［Ｎ・ｍｍ２］以下の材料が用いられている。具体的には、第２封止部材４は、図７、図８に示すように、水晶からなる略直方体の基板であり、この第２封止部材４の一主面４１１（水晶振動板２に接合する面）は平坦平滑面（鏡面加工）として形成されている。
この第２封止部材４の一主面４１１には、水晶振動板２に接合するための封止側第２封止部４２が設けられている。封止側第２封止部４２には、水晶振動板２に接合するための封止側第２接合パターン４２１が形成されている。封止側第２接合パターン４２１は、平面視で環状に形成されており、外縁形状及び内縁形状が略矩形に形成されている。封止側第２接合パターン４２１は、第２封止部材４の一主面４１１の外周縁に近接するように設けられている。封止側第２接合パターン４２１は、第２封止部材４の封止側第２封止部４２上の全ての位置において同一幅とされる。
この封止側第２接合パターン４２１は、第２封止部材４上に物理的気相成長させて形成された下地ＰＶＤ膜と、この下地ＰＶＤ膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極ＰＶＤ膜とからなる。なお、下地ＰＶＤ膜には、Ｔｉ（もしくはＣｒ）が用いられ、電極ＰＶＤ膜にはＡｕが用いられている。また、封止側第２接合パターン４２１は、非Ｓｎパターンである。具体的には、封止側第２接合パターン４２１は、複数の層が他主面４１２の封止側第２封止部４２上に積層して構成され、その最下層側からＴｉ層（もしくはＣｒ層）とＡｕ層とが蒸着形成されている。
また、第２封止部材４の他主面４１２（水晶振動板２に面しない外方の主面）には、外部に電気的に接続する一対の外部電極端子４３１，４３２が設けられている。一対の外部電極端子４３１，４３２は、図８に示すように、第２封止部材４の他主面４１２の平面視長辺方向に沿って延びるように形成されている。これら一対の外部電極端子４３１，４３２は、他主面４１２上に物理的気相成長させて形成された下地ＰＶＤ膜と、これら下地ＰＶＤ膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極ＰＶＤ膜とからなる。
第２封止部材４には、図２、図７、図８に示すように、一主面４１１と他主面４１２との間を貫通する２つの貫通孔（第２貫通孔４５，第３貫通孔４６）が形成されている。第２貫通孔４５は、外部電極端子４３１及び水晶振動板２の接続用接合パターン２６５に繋がるものである。第３貫通孔４６は、外部電極端子４３２及び水晶振動板２の接続用接合パターン２８に繋がるものである。
第２貫通孔４５，第３貫通孔４６には、図２、図７、図８に示すように、一主面４１１と他主面４１２とに形成された電極の導通を図るための貫通電極４５１，４６１が、第２貫通孔４５，第３貫通孔４６の内壁面夫々に沿って形成されている。そして、第２貫通孔４５，第３貫通孔４６の中央部分は、一主面４１１と他主面４１２との間を貫通した中空状態の貫通部分４５２，４６２となる。第２貫通孔４５，第３貫通孔４６夫々の外周囲には、接続用接合パターン４５３，４６３が形成されている。
接続用接合パターン４５３，４６３は、第２封止部材４の一主面４１１に設けられており、水晶振動板２の接続用接合パターン２６５，２８と接合される。接続用接合パターン４５３，４６３は、第２封止部材４の短辺方向（図７のＢ１方向）に方向に沿って延びている。接続用接合パターン４５３，４６３は、第２封止部材４の長辺方向（図７のＢ２方向）に所定の間隔を隔てて設けられており、接続用接合パターン４５３，４６３のＢ２方向の間隔は、水晶振動板２の接続用接合パターン２６５，２８のＺ´軸方向の間隔（図６参照）と略同じになっている。
接続用接合パターン４５３，４６３は、封止側第２接合パターン４２１と同様の構成であり、封止側第２接合パターン４２１と同一のプロセスで形成することができる。具体的には、接続用接合パターン４５３，４６３は、第２封止部材４の一主面４１１上に物理的気相成長させて形成された下地ＰＶＤ膜と、当該下地ＰＶＤ膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極ＰＶＤ膜とからなる。
水晶振動子１０１では、第２貫通孔４５，第３貫通孔４６及び接続用接合パターン４５３，４６３は、平面視で内部空間１３の内方に形成されている。第２貫通孔４５，第３貫通孔４６及び接続用接合パターン４５３，４６３は、封止側第２接合パターン４２１とは電気的に接続されていない。また、外部電極端子４３１，４３２も、封止側第２接合パターン４２１とは電気的に接続されていない。尚、水晶振動子１０１では、図７のＢ１方向は、図６のＸ軸方向に一致し、図７のＢ２方向は、図６のＺ´軸方向に一致する。
上記の水晶振動板２、第１封止部材３、及び第２封止部材４を含む水晶振動子１０１では、従来の技術のように別途接着剤等の接合専用材を用いずに、水晶振動板２と第１封止部材３とが振動側第１接合パターン２５１及び封止側第１接合パターン３２１を重ね合わせた状態で拡散接合され、水晶振動板２と第２封止部材４とが振動側第２接合パターン２５２及び封止側第２接合パターン４２１を重ね合わせた状態で拡散接合されて、図２に示すサンドイッチ構造の振動子パッケージ１２が製造される。これにより、振動子パッケージ１２の内部空間１３、つまり、振動部２２の収容空間が気密封止される。
そして、振動側第１接合パターン２５１及び封止側第１接合パターン３２１自身が拡散接合後に生成される接合材１１となり、この接合材１１によって水晶振動板２と第１封止部材３とが接合される。振動側第２接合パターン２５２及び封止側第２接合パターン４２１自身が拡散接合後に生成される接合材１１となり、この接合材１１によって水晶振動板２と第２封止部材４とが接合される。接合材１１，１１は、平面視で環状に形成されており、外縁形状及び内縁形状が略矩形に形成されている。接合材１１，１１は、平面視で略一致する位置に設けられている。つまり、接合材１１，１１の内周縁が略一致する位置に設けられ、接合材１１，１１の外周縁が略一致する位置に設けられている。なお、各接合パターンの接合を加圧した状態で行うことによって、接合材１１，１１の接合強度を向上させることが可能である。
ここで、水晶振動板２の第１、第２励振電極２２１，２２２から外部電極端子４３１，４３２までの配線がいずれも、平面視で、封止部としての接合材１１ａ，１１ｂの内方に設けられている。接合材１１，１１は、平面視で、外縁形状及び内縁形状が略矩形に形成されており、振動子パッケージ１２の外周縁に近接するように形成されている。これにより、水晶振動板２の振動部２２のサイズを大きくすることが可能になっている。なお、接合材１１，１１の内周縁と、振動部２２及び外枠部２３の間の空間２２ｂとの距離は、振動子パッケージ１２の短辺側のほうが、長辺側よりも大きくなっている。
また、この際、上述した接続用接合パターン同士も重ね合わせられた状態で拡散接合される。具体的には、水晶振動板２の接続用接合パターン２６４及び第１封止部材３の接続用接合パターン３５が拡散接合される。水晶振動板２の接続用接合パターン２７及び第１封止部材３の接続用接合パターン３６が拡散接合される。また、水晶振動板２の接続用接合パターン２６５及び第２封止部材４の接続用接合パターン４５３が拡散接合される。水晶振動板２の接続用接合パターン２８及び第２封止部材４の接続用接合パターン４６３が拡散接合される。
そして、接続用接合パターン２６４及び接続用接合パターン３５自身が拡散接合後に生成される接合材１４となり、この接合材１４によって水晶振動板２と第１封止部材３とが接合される。接続用接合パターン２７及び接続用接合パターン３６自身が拡散接合後に生成される接合材１４となり、この接合材１４によって水晶振動板２と第１封止部材３とが接合される。また、接続用接合パターン２６５及び接続用接合パターン４５３自身が拡散接合後に生成される接合材１４となり、この接合材１４によって水晶振動板２と第２封止部材４とが接合される。接続用接合パターン２８及び接続用接合パターン４６３自身が拡散接合後に生成される接合材１４となり、この接合材１４によって水晶振動板２と第２封止部材４とが接合される。これらの接合材１４は、貫通孔の貫通電極と接合材１４とを導通させる役割、及び接合箇所を気密封止する役割を果たす。なお、接合材１４は、平面視で封止部としての接合材１１よりも内方に設けられるため、図２では破線で示している。一方、配線パターン３３は、水晶振動板２の接続用接合パターン２６４，２７とは接合されないため、接合材１４とはならず、第１封止部材３の他主面３１２上に配線として残る。
そして、上述のようにして製造されたサンドイッチ構造の振動子パッケージ１２では、第１封止部材３と水晶振動板２とは、１．００μｍ以下のギャップを有し、第２封止部材４と水晶振動板２とは、１．００μｍ以下のギャップを有する。つまり、第１封止部材３と水晶振動板２との間の接合材１１ａの厚みが、１．００μｍ以下であり、第２封止部材４と水晶振動板２との間の接合材１１ｂの厚みが、１．００μｍ以下（具体的には、Ａｕ－Ａｕ接合では０．１５μｍ～１．００μｍ）である。なお、比較として、Ｓｎを用いた従来の金属ペースト封止材では、５μｍ～２０μｍとなる。
本実施の形態にかかる水晶発振器１００は、上述のように構成されたサンドイッチ構造の水晶振動子１０１を備えている。サンドイッチ構造の水晶振動子１０１は、小型化や低背化（薄型化）に対応可能であることから、本実施の形態にかかる水晶発振器１００も、小型化や低背化に対応可能になっている。
そして、本実施の形態では、水晶発振器１００において、サンドイッチ構造の水晶振動子１０１と、ＩＣチップ１０２とが、パッケージ１０３内に気密封止されている。このように、水晶振動子１０１の振動部２２を２重に気密封止することによって、水晶振動子１０１の振動部２２への外部環境（例えば、温度や、気圧等）の変化の影響を最小限に抑えることができる。これにより、外部環境が変化したとしても、水晶発振器１００の発振特性の変動を抑制することができ、また、水晶発振器１００の発振特性にノイズ成分が発生することを抑制できる。したがって、水晶発振器１００の小型化や低背化の要求を満たしつつ、水晶発振器１００の信頼性を向上させることができる。
また、本実施の形態では、水晶振動子１０１は、平面視で略矩形に形成されており、この水晶振動子１０１が、平面視での長辺方向の一端側でのみ、パッケージ１０３の内壁（パッケージ本体１０４の段差部１０４ｅ）に支持されている。一方、水晶振動子１０１の水晶振動板２は、振動部２２が、水晶振動子１０１の平面視での長辺方向の他端側でのみ、外枠部２３に連結される構成になっている。このように、パッケージ１０３における水晶振動子１０１の支持位置と、水晶振動板２における振動部２２の連結位置とが、水晶振動子１０１の平面視での長辺方向の一端側と他端側とに分かれているので、パッケージ１０３から水晶振動板２の振動部２２までの熱伝導経路を長く確保することができる。これにより、外部の温度が急激に変化したとしても、水晶振動板２の振動部２２の急激な温度変化を抑制することができ、外部の温度変化に起因する水晶発振器１００の発振特性の変動や、ノイズ成分の発生を抑制することができる。
また、本実施の形態では、水晶振動子１０１及びＩＣチップ１０２を収容するパッケージ１０３のパッケージ本体１０４が、セラミックによって形成されており、水晶振動子１０１の水晶振動板２、第１封止部材３、及び第２封止部材４が、水晶によって形成されている。このように、水晶振動子１０１の水晶振動板２等の熱伝導率が、パッケージ１０３のパッケージ本体１０４の熱伝導率よりも小さいので、水晶振動板２の振動部２２の急激な温度変化を抑制することができ、外部の温度変化に起因する水晶発振器１００の発振特性の変動を抑制することができる。
本発明は、その精神や主旨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。
上記実施形態では、水晶振動板２にＡＴカット水晶を用いたが、これに限定されるものではなく、ＡＴカット水晶以外の水晶を用いてもよい。また、第１封止部材３及び第２封止部材４に水晶を用いたが、これに限定されるものではなく、例えばガラス等の絶縁性材料を用いてもよい。
上記実施形態では、本発明を水晶発振器に適用した例について説明したが、これに限らず、本発明は、水晶振動子など他の振動デバイスにも適用可能である。本発明を水晶振動子に適用する場合、例えば、図１において、ＩＣチップ１０２等を省略し、パッケージ本体１０４の段差部１０４ｅに形成された一対の電極パッドと、パッケージ本体１０４の底面に形成された一対の外部接続端子１０６とを直接（ＩＣチップ１０２を介さずに）接続する構成とすればよい。このような水晶振動子によれば、振動子パッケージ１２及びパッケージ１０３によって、水晶振動板２の振動部２２が２重に気密封止されるので、外部環境が変化したとしても、水晶振動子の圧電振動特性の変動を抑制することができ、また、水晶振動子の圧電振動特性にノイズ成分が発生することを抑制できる。
上記実施形態では、水晶振動子１０１と、ＩＣチップ１０２とが、パッケージ１０３の同一の空間に収容されている場合について説明した。これに限らず、水晶振動子１０１と、ＩＣチップ１０２とを、パッケージ１０３の異なる空間に収容する構成としてもよい。例えば、図９に示す水晶発振器１００Ａ（変形例１）のように、パッケージ本体１０４の一主面側に形成された凹部１０４ｄに水晶振動子１０１が収容され、パッケージ本体１０４の他主面側に形成された第２凹部１０４ｇにＩＣチップ１０２が収容される構成としてもよい。図９に示す水晶発振器１００Ａによれば、ＩＣチップ１０２から放射（輻射）される熱や電磁波等が、パッケージ本体１０４によって遮断または低減される。このため、ＩＣチップ１０２の熱や電磁波等の、水晶振動子１０１の振動部２２への影響を抑制することができる。なお、図９の例では、ＩＣチップ１０２を第２凹部１０４ｇの底面に搭載しているが、ＩＣチップ１０２を図示しない実装基板に搭載する構成としてもよい。
また、上記実施形態では、水晶振動子１０１及びＩＣチップ１０２を、パッケージ１０３内で上下に配置した場合について説明した。これに限らず、水晶振動子１０１及びＩＣチップ１０２を、パッケージ１０３内で左右（あるいは前後）に配置する横置き配置の構成としてもよい。この場合、水晶振動子１０１及びＩＣチップ１０２を、パッケージ１０３の同一の空間に配置してもよいし、あるいは、パッケージ１０３の異なる空間に配置してもよい。水晶振動子１０１及びＩＣチップ１０２の配置を、上述した横置き配置にすることによって、実装基板から水晶振動子１０１の振動部２２までの距離と、実装基板からＩＣチップ１０２までの距離とを略同じ長さにすることが可能になる。言い換えれば、実装基板から水晶振動子１０１の振動部２２までの熱伝導の経路長と、実装基板からＩＣチップ１０２までの熱伝導の経路長とを略同じ長さにすることができ、これにより、水晶振動子１０１の振動部２２と、ＩＣチップ１０２との温度差に起因する周波数ドリフトを抑制することができる。
また、例えば、図１０に示す水晶発振器１００Ｂ（変形例２）のように、パッケージ本体１０４にシールド部材１０９を設ける構成としてもよい。図１０に示す水晶発振器１００Ｂでは、シールド部材１０９は、パッケージ本体１０４の底壁部１０４ａの内部に設けられている。この場合、底壁部１０４ａを２層のセラミック基板からなる構成とし、セラミック基板の間にシールド部材１０９を挟み込む構成とすればよい。図１０に示す水晶発振器１００Ｂによれば、シールド部材１０９によって、水晶発振器１００Ｂの実装前後の特性変動を抑制することができる。また、シールド部材１０９によって、水晶発振器１００Ｂの電磁シールド（ＥＭＣ）の性能を向上させることができる。
上記実施形態では、水晶振動子１０１及びＩＣチップ１０２をパッケージ１０３に搭載されたが、これに限らず、ＩＣチップ１０２の代わりに、センサ素子をパッケージ１０３に搭載してもよい。例えば、センサ素子としてサーミスタをパッケージ１０３に搭載した場合、温度センサ付きの水晶振動子として構成することが可能である。
また、上記実施形態では、平面視で略矩形に形成された水晶振動子１０１が、長辺方向の一端側でのみ、パッケージ１０３の内壁に支持されている場合について説明した。これに限らず、水晶振動子１０１を長辺方向の両端側においてそれぞれパッケージ１０３の内壁に支持する構成としてもよい。例えば、図１１～図１３に示す水晶振動子ユニット１００Ｃ（変形例３）のように、水晶振動子１０１の４隅の領域（４箇所）において、水晶振動子１０１をパッケージ１０３の内壁に支持する構成としてもよい。このように、水晶振動子１０１を長辺方向の両端側で支持することによって、パッケージ１０３に対する水晶振動子１０１の支持の安定性を向上させることができる。これにより、水晶振動子ユニット１００Ｃの耐衝撃性を向上させることができ、また、耐振動性（例えば、ＦＣＢ接合時の超音波振動等に対する耐性）を向上させることができる。この場合、パッケージ１０３に対する水晶振動子１０１の支持形態として、４点支持の構成を採用することによって、水晶振動子ユニット１００Ｃの耐衝撃性及び耐振動性をさらに向上させることができる。
図１１～図１３に示す水晶振動子ユニット１００Ｃでは、導電性接着剤１０７によって、水晶振動子１０１が、パッケージ１０３の内壁としてのパッケージ本体１０４の底面１０４ｆに支持されている。導電性接着剤１０７としては、例えば、シリコーン系や、ポリイミド系、エポキシ系等の合成樹脂を用いることが可能であるが、これに限らず、例えば、ろう材や、半田等を用いてもよい。
図１１～図１３に示す水晶振動子ユニット１００Ｃでは、上記実施形態の場合（図１参照）とは異なり、パッケージ本体１０４の凹部１０４ｄに水晶振動子１０１のみが収容されており、ＩＣチップは収容されていない。また、パッケージ本体１０４の凹部１０４ｄの底面１０４ｆに段差部が設けられておらず、底面１０４ｆが平坦に形成されている。パッケージ本体１０４の凹部１０４ｄの底面１０４ｆの４隅の領域には、電極パッド１１０ａ～１１０ｄがそれぞれ形成されている。４つの電極パッド１１０ａ～１１０ｄのうち、対角線上に配置された２つの（一対の）電極パッド１１０ａ，１１０ｂは、パッケージ本体１０４の内部に設けられた貫通孔（スルーホール）１１１ａ，１１１ｂを介して、パッケージ本体１０４の底面（裏面）に形成された外部接続端子１０６，１０６に電気的に接続されている。４つの電極パッド１１０ａ～１１０ｄのうち、残り２つの電極パッド１１０ｃ，１１０ｄは、電気的な接続とは無関係のダミー端子（ＮＣ端子）として設けられている。なお、貫通孔の代わりに、パッケージ本体１０４の側面にキャスタレーションを設けることによって、電極パッド１１０ａ，１１０ｂと外部接続端子１０６，１０６とを電気的に接続してもよい。
また、２つの電極パッド１１０ａ，１１０ｂは、導電性接着剤１０７，１０７を介して、第２封止部材４の他主面４１２に形成された外部電極端子４３１，４３２に電気的に接続されている。この場合、第２封止部材４の他主面４１２に形成された外部電極端子４３１，４３２は、上記実施形態の場合（図８参照）とは異なり、図１３に示すように、第２封止部材４の他主面４１２の４隅の領域のうち、対角線上の２つの領域に設けられている。なお、第２封止部材４の他主面４１２の４隅の領域のうち、残り２つの領域にも、外部電極端子４３３，４３４が設けられているが、外部電極端子４３３，４３４は、電気的な接続とは無関係のダミー端子（ＮＣ端子）として設けられている。また、パッケージ本体１０４の外部接続端子１０６も同様に、パッケージ本体１０４の底面の４隅の領域に設けられており、対角線上の２つの外部接続端子１０６，１０６が電気的な接続に用いられ、残り２つの外部接続端子１０６，１０６は電気的な接続とは無関係のダミー端子（ＮＣ端子）になっている。ただし、ダミー端子を設けず、パッケージ本体１０４の外部接続端子１０６を２端子のみの構成としてもよい。
これにより、水晶振動子１０１の振動部２２の第１励振電極２２１と、パッケージ本体１０４の底面の外部接続端子１０６とが、第１引出電極２２３、配線パターン３３、第１貫通孔２６、第２貫通孔４５、外部電極端子４３１、電極パッド１１０ａ、貫通孔１１１ａを介して、電気的に接続されている。同様に、水晶振動子１０１の振動部２２の第２励振電極２２２と、パッケージ本体１０４の底面の外部接続端子１０６とが、第２引出電極２２４、第３貫通孔４６、外部電極端子４３２、電極パッド１１０ｂ、貫通孔１１１ｂを介して、電気的に接続されている。
また、水晶振動子ユニット１００Ｃでは、図１１に示すように、導電性接着剤１０７が、水晶振動子１０１の底面（第２封止部材４の他主面４１２）から、水晶振動子１０１の側面を経由して、水晶振動子１０１の上面（第１封止部材３の一主面３１１）まで達するように配置されている。つまり、導電性接着剤１０７が、上塗りの状態で水晶振動子１０１に塗布されている。これにより、導電性接着剤１０７によって、パッケージ１０３に対する水晶振動子１０１の支持の安定性をさらに向上させることができ、水晶振動子ユニット１００Ｃの耐衝撃性及び耐振動性をさらに向上させることができる。なお、導電性接着剤１０７を、水晶振動子１０１の上面に配置せずに、水晶振動子１０１の上面付近（例えば第１封止部材３の側面）まで達するように配置してもよく、この場合、水晶振動子ユニット１００Ｃの低背化を図ることができる。
なお、図１１～図１３に示す構成において、パッケージ本体１０４の凹部１０４ｄに水晶振動子１０１及びＩＣチップを収容し、水晶発振器として構成してもよい。この場合、ダミー端子（ＮＣ端子）として設けられた上述したパッケージ本体１０４の外部接続端子１０６，１０６、電極パッド１１０ｃ，１１０ｄ、及び、第２封止部材４の外部電極端子４３３，４３４も利用して、水晶振動子１０１の第１、第２励振電極２２１，２２２や、ＩＣチップへの電気的な接続を行えばよい。
また、水晶振動子１０１の４隅の領域に導電性接着剤１０７が設けられていればよく、水晶振動子１０１の４つの角部（頂点）１０１ａを避けて導電性接着剤１０７を配置してもよい。例えば、図１４に示す水晶振動子ユニット１００Ｄ（変形例４）のように、導電性接着剤１０７を水晶振動子１０１の一対の長辺１０１ｂ，１０１ｂ上に設けてもよいし、あるいは、図１５に示す水晶振動子ユニット１００Ｅ（変形例５）のように、導電性接着剤１０７を水晶振動子１０１の一対の短辺１０１ｃ，１０１ｃ上に設けてもよい。
なお、図１１～図１５に示す変形例３～５では、水晶振動子１０１を４点支持によってパッケージ１０３の内壁に装着したが、これに限らず、水晶振動子１０１を長辺方向の両端側においてそれぞれパッケージ１０３の内壁に支持する構成として、水晶振動子１０１の４隅の領域のうち少なくとも２つの領域で、水晶振動子１０１をパッケージ１０３の内壁に支持する構成としてもよい。つまり、２点支持、３点支持、あるいは５点以上の支持によって、水晶振動子１０１をパッケージ１０３の内壁に装着してもよい。
また、図１１～図１５に示す変形例３～５では、パッケージ本体１０４の凹部１０４ｄの略中央位置に水晶振動子１０１を配置したが、これに限らず、パッケージ本体１０４の凹部１０４ｄの略中央位置に対しオフセットするように、水晶振動子１０１を配置してもよい。
以上では、パッケージ１０３内に気密封止される水晶振動子を、単体の水晶振動子としたが、これに限らず、水晶振動子にセンサ素子（例えばサーミスタ）が一体的に設けられたセンサ付き水晶振動子を、パッケージ１０３内に気密封止してもよいし、あるいは、水晶振動子に発振回路を構成するＩＣチップが一体的に設けられた水晶発振器を、パッケージ１０３内に気密封止してもよい。
この出願は、２０１６年１１月１６日に日本で出願された特願２０１６－２２３３０３号に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
本発明は、サンドイッチ構造の水晶振動子を備えた水晶振動デバイスに利用可能である。
１００ 水晶発振器
１０１ 水晶振動子
１２ 振動子パッケージ
１３ 内部空間
２ 水晶振動板
２２ 振動部
２２１ 第１励振電極
２２２ 第２励振電極
２３ 外枠部
２４ 連結部
３ 第１封止部材
４ 第２封止部材
１０２ ＩＣチップ（回路素子）
１０３ パッケージ
１０４ パッケージ本体
１０５ 蓋

Claims (5)

  1. 水晶振動子が、絶縁性材料により形成されたパッケージ内に気密封止された水晶振動デバイスであって、
    前記水晶振動子は、
    一主面に第１励振電極が形成され、他主面に前記第１励振電極と対になる第２励振電極が形成された水晶振動板と、
    前記水晶振動板の前記第１励振電極を覆う第１封止部材と、
    前記水晶振動板の前記第２励振電極を覆う第２封止部材とを備え、
    前記第１封止部材と前記水晶振動板とが接合され、前記第２封止部材と前記水晶振動板とが接合されて、前記第１励振電極と前記第２励振電極とを含む前記水晶振動板の振動部が気密封止される構成になっており、
    前記水晶振動子の内部は、前記パッケージの内部よりも真空度が高い状態とされていることを特徴とする水晶振動デバイス。
  2. 請求項１に記載の水晶振動デバイスにおいて、
    前記パッケージの内部は、大気圧よりも減圧された真空状態、あるいは、不活性ガスが封入されている不活性雰囲気とされており、
    前記水晶振動子の内部は、前記パッケージの内部よりも真空度が高い状態とされていることを特徴とする水晶振動デバイス。
  3. 請求項１または２に記載の水晶振動デバイスにおいて、
    前記水晶振動子には、センサ素子、または発振回路を構成する回路素子が一体的に設けられていることを特徴とする水晶振動デバイス。
  4. 請求項１～３のいずれか１つに記載の水晶振動デバイスにおいて、
    前記水晶振動子と、センサ素子または発振回路を構成する回路素子とが、前記パッケージに設けられた同一の空間に収容され、気密封止されていることを特徴とする水晶振動デバイス。
  5. 請求項１または２に記載の水晶振動デバイスにおいて、
    前記パッケージの一主面側に形成された第１凹部に前記水晶振動子が収容され、気密封止されるとともに、
    前記パッケージの他主面側に形成された第２凹部に、センサ素子または発振回路を構成する回路素子が収容されていることを特徴とする水晶振動デバイス。
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