WO2022004071A1 - 圧電振動子 - Google Patents

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WO2022004071A1
WO2022004071A1 PCT/JP2021/010861 JP2021010861W WO2022004071A1 WO 2022004071 A1 WO2022004071 A1 WO 2022004071A1 JP 2021010861 W JP2021010861 W JP 2021010861W WO 2022004071 A1 WO2022004071 A1 WO 2022004071A1
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WO
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electrode
base member
lid member
resin
conductive
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/010861
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English (en)
French (fr)
Inventor
威哉 松村
慎介 河森
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02Containers; Seals
    • H01L23/10Containers; Seals characterised by the material or arrangement of seals between parts, e.g. between cap and base of the container or between leads and walls of the container
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric vibrator.
  • Oscillators are used in various electronic devices such as mobile communication terminals, communication base stations, and home appliances for applications such as timing devices, sensors, and oscillators. With the increasing functionality of electronic devices, inexpensive and high-performance vibrating elements are required.
  • Patent Document 1 a base member and a metal lid member are joined via a conductive adhesive, and the lid member is electrically connected to the grounding electrode of the base member by this conductive adhesive to generate electromagnetic waves.
  • a crystal transducer that suppresses noise due to entering and exiting is disclosed.
  • the lid member may not be able to touch the ground due to poor contact between the conductive filler and the lid member.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrator capable of suppressing the generation of defective products while suppressing noise.
  • the piezoelectric vibrator according to one aspect of the present invention is joined by sandwiching a conductive adhesive joining member between the piezoelectric vibrating element, the base member on which the piezoelectric vibrating element is mounted, and the base member, and is joined to the base member.
  • a lid member made of a conductive material that forms an internal space in which a piezoelectric vibrating element is arranged is provided, and the lid member includes a top wall portion and a side wall portion extending from the outer edge of the top wall portion toward the base member.
  • the side wall portion has a facing surface facing the base member, and the base member is provided with a feeding electrode to which a piezoelectric vibration element is connected and a grounding electrode used for grounding.
  • the electrode is electrically connected to the lid member via the joining member, and the conductive adhesive has a resin-based adhesive and a conductive filler dispersed in the resin-based adhesive, and has a facing surface.
  • the width W in the lateral direction and the particle size R of the conductive filler satisfy the relationship of 4 ⁇ m ⁇ R ⁇ W / 2.
  • the piezoelectric vibrator according to one aspect of the present invention is joined by sandwiching a conductive adhesive joining member between the piezoelectric vibrating element, the base member on which the piezoelectric vibrating element is mounted, and the base member, and is joined to the base member.
  • a lid member of a conductive material forming an internal space in which a piezoelectric vibration element is arranged is provided, and the lid member includes a top wall portion and a side wall portion extending from an outer edge of the top wall portion toward a base member.
  • the side wall portion has a facing surface facing the base member, and the base member is provided with a feeding electrode to which a piezoelectric vibration element is connected and a grounding electrode used for grounding.
  • the electrodes are electrically connected to the lid member via the joining member, and the conductive adhesive is dispersed in the resin-based adhesive, the conductive filler dispersed in the resin-based adhesive, and the resin-based adhesive. It has an insulating filler, and the particle size R of the conductive filler and the particle size r of the insulating filler satisfy the relationship of R / 20 ⁇ r ⁇ R ⁇ 8/10.
  • FIG. 1 It is an exploded perspective view which shows the structure of the crystal oscillator which concerns on embodiment. It is a top view which shows the structure of the crystal oscillator which concerns on embodiment. It is sectional drawing which shows schematic the structure of the crystal oscillator which concerns on embodiment. It is a top view which shows the structure of the base member and the crystal vibration element roughly. It is an enlarged sectional view of the crystal oscillator including the electrode for grounding. It is an enlarged sectional view of a crystal oscillator including a feeding electrode. It is a table which shows the grounding failure rate when the width W and the particle diameter R are changed. It is a table which shows the grounding failure rate when the particle size R and the particle size r are changed. It is an image which shows the cross section of the grounding part in the comparative example 1.
  • FIG. 1 It is an exploded perspective view which shows the structure of the crystal oscillator which concerns on embodiment. It is a top view which shows the structure of the crystal oscillator which concerns on embodiment. It is sectional drawing which
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of a crystal oscillator according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of the crystal oscillator according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the crystal oscillator according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing the configurations of the base member and the crystal vibrating element. Note that FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of the crystal oscillator 1 shown in FIG.
  • Each drawing is provided with a Cartesian coordinate system consisting of X-axis, Y'axis and Z'axis for convenience to clarify the relationship between each drawing and to help understand the positional relationship of each member.
  • the X-axis, Y'axis and Z'axis correspond to each other in the drawings.
  • the X-axis, Y'axis, and Z'axis are each related to the crystallographic axes of the crystal piece 11 described later.
  • the X-axis corresponds to the electric axis (polar axis) of the quartz crystal
  • the Y-axis corresponds to the mechanical axis of the quartz crystal
  • the Z-axis corresponds to the optical axis of the quartz crystal.
  • the Y'axis and the Z'axis are axes obtained by rotating the Y axis and the Z axis around the X axis in the direction of the Y axis to the Z axis by 35 degrees 15 minutes ⁇ 1 minute 30 seconds, respectively.
  • the direction parallel to the X-axis is referred to as "X-axis direction”
  • the direction parallel to the Y'axis is referred to as “Y'axis direction”
  • the direction parallel to the Z'axis is referred to as "Z'axis direction”.
  • the direction of the tip of the arrow on the X-axis, Y'axis and Z'axis is called “+ (plus)”
  • the direction opposite to the arrow is called "-(minus)”.
  • the + Y'axis direction will be described as an upward direction
  • the ⁇ Y'axis direction will be described as a downward direction, but the vertical direction of the crystal oscillator 1 is not limited.
  • the crystal oscillator 1 includes a crystal vibrating element 10, a base member 30, a lid member 40, and a joining member 50.
  • the crystal vibrating element 10 is provided between the base member 30 and the lid member 40.
  • the base member 30 and the lid member 40 form a cage for accommodating the crystal vibrating element 10, and are overlapped along the Y'axis direction.
  • the crystal vibrating element 10 is mounted on the base member 30.
  • the crystal vibrating element 10 is a piezoelectric vibrating element that vibrates a crystal by a piezoelectric effect and converts electrical energy and mechanical energy.
  • the crystal vibrating element 10 includes a flaky crystal piece 11, a first excitation electrode 14a and a second excitation electrode 14b constituting a pair of excitation electrodes, and a first extraction electrode 15a and a second extraction electrode constituting the pair of extraction electrodes.
  • the electrode 15b is provided with a first connection electrode 16a and a second connection electrode 16b constituting the pair of connection electrodes.
  • the crystal piece 11 has an upper surface 11A and a lower surface 11B facing each other.
  • the upper surface 11A is located on the side opposite to the side facing the base member 30, that is, the side facing the top wall portion 41 of the lid member 40 described later.
  • the lower surface 11B is located on the side facing the base member 30.
  • the crystal piece 11 is, for example, an AT-cut type crystal crystal.
  • the AT-cut type crystal piece 11 is a plane parallel to a plane specified by the X-axis and the Z'axis in a Cartesian coordinate system consisting of an X-axis, a Y'axis, and a Z'axis that intersect each other (hereinafter, "XZ". It is called a'plane'. The same applies to a plane specified by another axis.) Is the main surface, and is formed so that the direction parallel to the Y'axis is the thickness.
  • the crystal vibrating element 10 using the AT-cut type crystal piece 11 has high frequency stability in a wide temperature range.
  • the thick slide vibration mode Thiickness Shear Vibration Mode
  • a different cut other than the AT cut may be applied to the crystal piece 11.
  • BT cut, GT cut, SC cut and the like may be applied.
  • the crystal vibrating element may be a tuning fork type crystal vibrating element using a crystal piece having a cut angle called a Z plate.
  • the crystal piece 11 is parallel to the long side direction in which the long side parallel to the X-axis direction extends, the short side direction in which the short side parallel to the Z'axis direction extends, and the Y'axis direction. It is a flat plate having a thickness direction in which the thickness extends.
  • the planar shape of the crystal piece 11 is rectangular.
  • the crystal piece 11 is not limited to a flat plate shape, and may have a mesa-type structure or an inverted mesa-type structure.
  • the crystal piece 11 has a taper shape in which the thickness changes continuously, a staircase shape in which the thickness changes discontinuously, a convex shape in which the amount of change in thickness continuously changes, or a convex shape in which the amount of change in thickness is discontinuous. It may have a changing bevel shape.
  • the first excitation electrode 14a is provided on the upper surface 11A of the crystal piece 11, and the second excitation electrode 14b is provided on the lower surface 11B of the crystal piece 11.
  • the first excitation electrode 14a and the second excitation electrode 14b face each other with the crystal piece 11 interposed therebetween.
  • the first excitation electrode 14a and the second excitation electrode 14b each have a rectangular shape, and are arranged so that substantially the entire surface of the crystal piece 11 overlaps with each other.
  • the first extraction electrode 15a is provided on the upper surface 11A of the crystal piece 11, and the second extraction electrode 15b is provided on the lower surface 11B of the crystal piece 11.
  • the first extraction electrode 15a electrically connects the first excitation electrode 14a and the first connection electrode 16a.
  • the second extraction electrode 15b electrically connects the second excitation electrode 14b and the second connection electrode 16b.
  • the first connection electrode 16a and the second connection electrode 16b are electrodes for electrically connecting the first excitation electrode 14a and the second excitation electrode 14b to the base member 30, respectively, and are provided on the lower surface 11B of the crystal piece 11. Has been done.
  • the excitation electrode, the extraction electrode, and the connection electrode are, for example, a laminated body composed of a base layer having good adhesion to the crystal piece 11 and a outermost layer having good chemical stability.
  • the materials constituting the excitation electrode, the extraction electrode and the connection electrode are, for example, chromium (Cr), gold (Au), titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), nickel (Ni), and indium (In). , Palladium (Pd), silver (Ag), copper (Cu), tin (Sn), iron (Fe) and other metallic materials are suitably selected.
  • the excitation electrode, the extraction electrode, and the connection electrode may contain a conductive ceramic, a conductive resin, a semiconductor, or the like.
  • the base member 30 includes a flat plate-shaped substrate 31, a first electrode pad 33a and a second electrode pad 33b constituting a pair of electrode pads, a top electrode 33c, a first side electrode 34a, and a second side electrode 34b.
  • a third side electrode 34c, a fourth side electrode 34d, a first external electrode 35a, a second external electrode 35b, a third external electrode 35c, a fourth external electrode 35d, and a protective film 39 are provided. There is.
  • the substrate 31 has an upper surface 31A and a lower surface 31B facing each other.
  • the upper surface 31A and the lower surface 31B correspond to a pair of main surfaces of the substrate 31.
  • the upper surface 31A is located on the side facing the crystal vibrating element 10 and the lid member 40, and the lower surface 31B is located on the side facing the circuit board when the crystal oscillator 1 is mounted on an external circuit board, for example. is doing.
  • the substrate 31 is a sintered material such as insulating ceramic (alumina), but may be provided by quartz, silicon, or the like.
  • the substrate 31 When the upper surface 31A is viewed in a plan view, the substrate 31 has a pair of long sides extending in the X-axis direction and facing each other in the Z'axis direction, and a pair of short sides extending in the Z'axis direction and facing each other in the X-axis direction.
  • Have. Fan-shaped recesses are provided at the four corners of the substrate 31. This recess is a division of a through hole penetrating the substrate 31 from the upper surface 31A to the lower surface 31B.
  • the first electrode pad 33a and the second electrode pad 33b are provided on the upper surface 31A of the substrate 31.
  • the first electrode pad 33a and the second electrode pad 33b are terminals for electrically connecting the crystal vibrating element 10 to the base member 30.
  • the first electrode pad 33a and the second electrode pad 33b are surrounded by the joining member 50.
  • the top electrode 33c is an electrode that is electrically connected to the lid member 40.
  • the upper surface electrode 33c is provided at the corners of the base member 30 on the + X axis direction side and the ⁇ Z ′ axis direction side, and is located on the outermost surface of the base member 30 on the lid member 40 side.
  • the first side surface electrodes 34a to the fourth side surface electrodes 34d are provided on the side surface portion connecting the outermost edge of the upper surface 31A of the base member 30 and the outermost edge of the lower surface 31B. Specifically, it is provided from the end of the concave portion provided at the corner of the substrate 31 on the upper surface 31A side to the end on the lower surface 31B side and covers the concave portion of the substrate 31.
  • Each of the first side surface electrode 34a to the fourth side surface electrode 34d corresponds to a casting electrode.
  • the first side surface electrode 34a is provided in a recess provided at a corner portion of the base member 30 on the ⁇ X axis direction side and the + Z ′ axis direction side.
  • the second side surface electrode 34b is provided in a recess provided at a corner portion on the + X axis direction side and the ⁇ Z ′ axis direction side of the base member 30.
  • the third side surface electrode 34c is provided in a recess provided at a corner portion on the + X axis direction side and the + Z'axis direction side of the base member 30.
  • the fourth side surface electrode 34d is provided in a recess provided at a corner portion on the ⁇ X axis direction side and the ⁇ Z ′ axis direction side of the base member 30.
  • the first side surface electrode 34a is electrically connected to the first electrode pad 33a via the wiring electrode 37a provided on the upper surface 31A
  • the second side surface electrode 34b is connected to the second side surface electrode 34b via the wiring electrode 37b provided on the upper surface 31A. It is electrically connected to the second electrode pad 33b.
  • the third side surface electrode 34c is continuously provided from the top surface electrode 33c and is electrically connected to the top surface electrode 33c.
  • the first side surface electrode 34a, the first electrode pad 33a, and the wiring electrode 37a connecting them correspond to a feeding electrode to which the crystal vibrating element 10 is connected.
  • the second side surface electrode 34b, the second electrode pad 33b, and the wiring electrode 37b connecting them also correspond to the feeding electrode.
  • the third side surface electrode 34c and the top surface electrode 33c correspond to a grounding electrode used for grounding the lid member 40.
  • the power feeding electrode and the grounding electrode are, for example, a laminated body composed of a base layer having good adhesion to the substrate 31 and a surface layer having good chemical stability.
  • the materials constituting the power feeding electrode and the grounding electrode are, for example, chromium (Cr), gold (Au), titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), nickel (Ni), indium (In), and the like. It is preferably selected from metallic materials such as palladium (Pd), silver (Ag), copper (Cu), tin (Sn), and iron (Fe).
  • the feeding electrode and the grounding electrode may contain a conductive ceramic, a conductive resin, a semiconductor, or the like.
  • the first external electrode 35a to the fourth external electrode 35d are electrodes for mounting the crystal oscillator 1 on an external circuit board by soldering or the like.
  • the first external electrode 35a to the fourth external electrode 35d are provided on the lower surface 31B of the substrate 31.
  • the first external electrode 35a is provided at a corner portion of the base member 30 on the ⁇ X axis direction side and the + Z ′ axis direction side, and is electrically connected to the first side surface electrode 34a.
  • the first external electrode 35a is provided at a corner portion of the base member 30 on the + X axis direction side and the ⁇ Z ′ axis direction side, and is electrically connected to the second side surface electrode 34b.
  • the third external electrode 35c is provided at a corner portion of the base member 30 on the + X axis direction side and the + Z'axis direction side, and is electrically connected to the third side surface electrode 34c.
  • the fourth external electrode 35d is provided at the corners of the base member 30 on the ⁇ X axis direction side and the ⁇ Z ′ axis direction side, and is electrically connected to the fourth side surface electrode 34d.
  • the first external electrode 35a and the second external electrode 35b are used to supply an electric signal to the pair of feeding electrodes.
  • the third external electrode 35c is used to ground the grounding electrode.
  • the fourth external electrode 35d is a dummy electrode to which an electric signal or the like is not input / output.
  • the fourth external electrode 35d may be used for grounding the lid member 40 together with the third external electrode 35c, or may be omitted.
  • the protective film 39 is provided on the side of the base member 30 facing the lid member 40 and in a region in contact with the joining member 50.
  • the protective film 39 is provided with an insulating material.
  • the protective film 39 covers a part of the feeding electrode (the region facing the facing surface 43B of the lid member 40), and electrically insulates the feeding electrode and the lid member 40.
  • the protective film 39 covers at least a part of the wiring electrode 37a connecting the first side surface electrode 34a and the first electrode pad 33a, and connects the second side surface electrode 34b and the second electrode pad 33b. It covers at least a part of the wiring electrode 37b.
  • the protective film 39 is provided in the outer region of the upper surface electrode 33c, and the upper surface electrode 33c is exposed from the protective film 39.
  • the protective film 39 is, for example, a solder resist.
  • the protective film 39 may be omitted. In this case, even if the joining member 50 comes into contact with the feeding electrode, a short circuit between the crystal vibrating element 10 and the lid member 40 is unlikely to occur via the joining member 50.
  • the base member 30 includes a first conductive holding member 36a and a second conductive holding member 36b that form a pair of conductive holding members.
  • the first conductive holding member 36a and the second conductive holding member 36b hold the crystal vibrating element 10 at a distance from the base member 30 and the lid member 40.
  • the first conductive holding member 36a and the second conductive holding member 36b electrically connect the crystal vibrating element 10 and the base member 30.
  • the first conductive holding member 36a electrically connects the first electrode pad 33a and the first connecting electrode 16a
  • the second conductive holding member 36b electrically connects the second electrode pad 33b and the second connecting electrode. It is electrically connected to 16b.
  • the first conductive holding member 36a and the second conductive holding member 36b are cured products of a conductive adhesive containing, for example, a thermosetting resin and a photocurable resin.
  • the lid member 40 is joined to the base member 30.
  • the lid member 40 forms an internal space for accommodating the crystal vibrating element 10 with the base member 30.
  • the lid member 40 has a recess 49 that opens on the side of the base member 30, and the internal space in the present embodiment corresponds to the space inside the recess 49.
  • the recess 49 is liquidtightly sealed.
  • the material of the lid member 40 is a conductive material, and more preferably a highly airtight metal material. Since the lid member 40 is made of a conductive material, the lid member 40 is provided with an electromagnetic shield function that reduces the ingress and egress of electromagnetic waves into the internal space.
  • the material of the lid member 40 is preferably a material having a coefficient of thermal expansion close to that of the substrate 31, for example, the coefficient of thermal expansion near room temperature is in a wide temperature range with glass or ceramic. It is a matching Fe—Ni—Co based alloy.
  • the lid member 40 has a flat plate-shaped top wall portion 41 and a side wall portion 42 connected to the outer edge of the top wall portion 41.
  • the top wall portion 41 extends along the upper surface 31A of the substrate 31 and faces the base member 30 with the crystal vibrating element 10 interposed therebetween in the height direction.
  • the side wall portion 42 extends from the top wall portion 41 toward the base member 30, and surrounds the crystal vibrating element 10 in a direction parallel to the upper surface 31A of the substrate 31.
  • the lid member 40 may further have a flange portion that is connected to the tip of the side wall portion 42 on the base member 30 side and extends outward along the upper surface 31A of the substrate 31.
  • the lid member 40 has an inner surface located on the side of the recess 49 and an outer surface on the opposite side of the recess 49 and exposed to the outside.
  • the inner surface is the side of the top wall portion 41 and the side wall portion 42 facing the crystal vibrating element 10
  • the outer surface is the side opposite to the side of the top wall portion 41 and the side wall portion 42 facing the crystal vibrating element 10.
  • the lid member 40 further has a facing surface 43B facing the base member 30.
  • the facing surface 43B is a surface extending along the upper surface 31A of the substrate 31 at the tip of the side wall portion 42 of the base member 30.
  • the area of the facing surface 43B can be expanded by providing a flange portion.
  • the planar shape of the lid member 40 when viewed in a plan view from the normal direction of the main surface is, for example, a substantially rectangular shape.
  • the planar shape of the lid member 40 is not limited to the above, and may be a polygonal shape, a circular shape, an elliptical shape, or a combination thereof.
  • the joining member 50 joins the base member 30 and the lid member 40. Specifically, the joining member 50 joins the protective film 39 and the facing surface 43B, and joins the upper surface electrode 33c and the facing surface 43B. Further, the joining member 50 seals the recess 49 corresponding to the internal space. Specifically, the joining member 50 is provided over the entire circumference of each outer edge portion of the base member 30 and the lid member 40, and has a rectangular frame shape so as to surround the crystal vibrating element 10.
  • the joining member 50 is a conductive adhesive, and electrically connects the grounding electrode and the lid member 40.
  • the conductivity of the joining member 50 has anisotropy. Specifically, in the region between the upper surface electrode 33c and the facing surface 43B, the electrical resistance of the joining member 50 along the direction intersecting the upper surface 31A of the substrate 31 is low, and the upper surface electrode 33c and the facing surface 43B are joined. It is electrically connected via the member 50. On the other hand, the electrical resistance of the joining member 50 along the upper surface 31A of the substrate 31 is high, and even when the joining member 50 comes into contact with the feeding electrode, the feeding electrode and the lid member 40 are electrically insulated from each other. To.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a crystal oscillator including a grounding electrode.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a crystal oscillator including a feeding electrode.
  • the conductive adhesive of the joining member 50 includes a resin-based adhesive 51, a plurality of conductive fillers 52 dispersed in the resin-based adhesive 51, and a plurality of insulating fillers 53 dispersed in the resin-based adhesive 51. is doing.
  • the resin-based adhesive 51 is, for example, an epoxy-based thermosetting resin.
  • the resin-based adhesive 51 may be an epoxy-based, vinyl-based, acrylic-based, urethane-based, imide-based, or silicone-based thermosetting resin.
  • the resin-based adhesive 51 may contain a photocurable resin.
  • the conductive filler 52 is, for example, a spherical filler in which a spherical resin core is covered with a metal film.
  • the conductive filler 52 is deformable, and the conductive filler 52 sandwiched between the top electrode 33c and the facing surface 43B is deformed into an ellipsoidal shape. With the deformation, the conductive filler 52 is surely in contact with both the upper surface electrode 33c and the facing surface 43B. As a result, the upper surface electrode 33c and the facing surface 43B are electrically connected via the conductive filler 52. Further, with the deformation, the contact area between the conductive filler 52 and the upper surface electrode 33c and the contact area between the conductive filler 52 and the facing surface 43B increase.
  • the material of the resin core is, for example, a styrene resin or an acrylic resin. According to this, the elastic modulus of the conductive filler 52 can be suitably designed.
  • the material of the metal film is, for example, Ni. According to this, it is possible to suppress the peeling of the metal film from the resin core, and it is possible to suppress the increase in electrical resistance.
  • the resin core is not limited to the styrene resin and the acrylic resin as long as it can be deformed.
  • the metal film is not limited to Ni, and may be formed of a metal material such as Au, Ag, Cu, Al, or Ti.
  • the metal film may be a multilayer film composed of a plurality of metal layers.
  • the conductive filler 52 may be a spherically processed conductive material such as Cu, Ni, C, or Si.
  • the insulating filler 53 adjusts the viscosity of the conductive adhesive before curing, and suppresses contact with the feeding electrode due to undesired wetting and spreading of the conductive adhesive before curing.
  • the material of the insulating filler 53 is, for example, spherical silica.
  • the material of the insulating filler 53 is not limited to the above, but is limited to organic compounds such as silicone, urethane, imide, epoxy, vinyl, amine, phenol, amino, acrylic and styrene, or titanium oxide, magnesium oxide and magnesium carbonate. , Magnesium hydroxide, alumina, boron nitride, aluminum nitride, glass fiber, graphite and the like.
  • volume ratio The ratio of the volume of the conductive filler 52 to the total volume of the conductive adhesive of the joining member 50 (hereinafter referred to as “volume ratio”) is 3 vol% or more and 18 vol% or less.
  • volume ratio is smaller than 3 vol%, the conductive filler 52 does not exist in the region between the upper surface electrode 33c and the facing surface 43B, and the electrical connection between the upper surface electrode 33c and the facing surface 43B cannot be obtained. There is. That is, when the volume ratio is 3 vol% or more, the occurrence rate of defective products in which the lid member 40 cannot be grounded can be reduced.
  • the conductive fillers 52 may approach or come into contact with each other, and the electric resistance of the joining member 50 along the upper surface 31A of the substrate 31 may decrease. That is, when the volume ratio is 18 vol% or less, the occurrence rate of defective products in which the crystal vibrating element 10 and the lid member 40 are short-circuited can be reduced. From the viewpoint of reducing the occurrence rate of defective products in which the lid member 40 cannot be grounded, it is desirable that the volume ratio is further satisfied to be 7 vol% or more. Further, from the viewpoint of reducing the occurrence rate of defective products in which the crystal vibrating element 10 and the lid member 40 are short-circuited, the volume ratio is more preferably 10 vol% or less.
  • the particle size R is an arithmetic mean particle size calculated from the particle size distribution obtained by the Coulter counter method of the resin core of the conductive filler 52.
  • the particle size of the resin core can be regarded as the particle size R of the conductive filler 52.
  • the thickness of the metal film of the conductive filler 52 is, for example, 10 nm or more and 500 nm or less. If the thickness of the metal film is smaller than 10 nm, the electrical resistance of the conductive filler 52 may increase. When the thickness of the metal film is larger than 500 m, the metal film may hinder the deformation of the conductive filler 52, or the metal film may peel off from the resin core. That is, when the thickness of the metal film is 10 nm or more and 500 nm or less, the occurrence rate of defective products in which the lid member 40 cannot be grounded can be reduced.
  • the width W of the facing surface 43B in the lateral direction and the particle size R of the conductive filler 52 satisfy the relationship of 4 ⁇ m ⁇ R ⁇ W / 2.
  • the conductive filler 52 sandwiched between the top electrode 33c and the facing surface 43B is pressurized in order to establish continuity between the grounding electrode and the lid member 40.
  • W / 2 ⁇ R the conductive filler 52 may be extruded from the region between the upper surface electrode 33c and the facing surface 43B. That is, when R ⁇ W / 2, it is possible to reduce the occurrence rate of defective products in which the lid member 40 cannot be grounded.
  • 4 ⁇ m ⁇ R as described above, the rate of defective products in which the lid member 40 cannot be grounded can be reduced.
  • the insulating filler 53 may act as a spacer to hinder the deformation of the conductive filler 52.
  • the particle size r is a median diameter D50 calculated from the particle size distribution obtained by the Microtrac method.
  • the particle size R and the particle size r satisfy the relationship of R / 20 ⁇ r ⁇ R ⁇ 8/10.
  • the insulating filler 53 may invade between the conductive filler 52 and the upper surface electrode 33c, and the contact between the conductive filler 52 and the upper surface electrode 33c may be hindered.
  • the contact between the conductive filler 52 and the facing surface 43B may be hindered. That is, when R / 20 ⁇ r, it is possible to reduce the occurrence rate of defective products in which the lid member 40 cannot be grounded.
  • the insulating filler 53 may act as a spacer in the region between the top electrode 33c and the facing surface 43B to hinder the deformation of the conductive filler 52. That is, when r ⁇ R ⁇ 8/10, it is possible to reduce the occurrence rate of defective products in which the lid member 40 cannot be grounded. From the viewpoint of reducing the occurrence rate of defective products in which the lid member 40 cannot be grounded, it is desirable that the particle size R and the particle size r further satisfy the relationship of R / 10 ⁇ r. Further, it is desirable to further satisfy the relationship of r ⁇ R / 2.
  • the gap G1 between the top electrode 33c and the facing surface 43B, the gap G2 between the protective film 39 and the facing surface 43B, and the particle size R of the conductive filler 52 satisfy the relationship of G1 ⁇ R ⁇ G2. ing.
  • R ⁇ G1 the conductive filler 52 may not come into contact with at least one of the upper surface electrode 33c and the facing surface 43B. That is, when G1 ⁇ R, the occurrence rate of defective products in which the lid member 40 cannot be grounded can be reduced.
  • G2 ⁇ R the conductive filler 52 sandwiched between the protective film 39 and the facing surface 43B is deformed.
  • the conductive filler 52 sandwiched between the upper surface electrode 33c and the facing surface 43B is deformed, a part of the conductive filler 52 is extruded from the region between the protective film 39 and the facing surface 43B. According to this, the conductive fillers 52 may approach each other in an undesired region, and the electric resistance of the joining member 50 in the direction along the upper surface 31A of the substrate 31 may decrease. That is, when R ⁇ G2, the occurrence rate of defective products in which the crystal vibrating element 10 and the lid member 40 are short-circuited can be reduced.
  • the gap G1 and the gap G2 satisfy the relationship of 0 ⁇ G2-G1 ⁇ 13 ⁇ m.
  • G2-G1 ⁇ 0 that is, G2 ⁇ G1
  • the conductive filler 52 located in the region between the protective film 39 and the facing surface 43B functions as a spacer, and in the region between the top electrode 33c and the facing surface 43B. Sufficient deformation of the conductive filler 52 may be hindered. That is, in the case of 0 ⁇ G2-G1, it is possible to reduce the occurrence rate of defective products in which the lid member 40 cannot be grounded.
  • 13 ⁇ m ⁇ G2-G1 the sealing property may decrease as the film thickness of the joining member 50 increases in the region between the protective film 39 and the facing surface 43B. That is, when G2-G1 ⁇ 13 ⁇ m, the occurrence rate of defective products whose frequency fluctuates due to leak defects can be reduced.
  • the gap G2 satisfies the relationship of 2 ⁇ m ⁇ G2 ⁇ 20 ⁇ m.
  • the gap G2 is limited by the particle size R. Therefore, in order to reduce the gap G2, it is necessary to reduce the particle size R.
  • G2 ⁇ 2 ⁇ m the particle size R is too small, and the conductive filler 52 may not come into contact with at least one of the upper surface electrode 33c and the facing surface 43B due to the fluctuation of the gap G1 caused by the waviness of the lid member 40. That is, when 2 ⁇ m ⁇ G2, the occurrence rate of defective products in which the lid member 40 cannot be grounded can be reduced.
  • the sealing property may decrease as the film thickness of the joining member 50 increases in the region between the protective film 39 and the facing surface 43B. That is, when G2 ⁇ 20 ⁇ m, the occurrence rate of defective products whose frequency fluctuates due to leak defects can be reduced.
  • FIG. 7 is a table showing the ground contact defect rate when the width W and the particle size R are changed.
  • FIG. 8 is a table showing the ground contact failure rate when the particle size R and the particle size r are changed.
  • FIG. 9 is an image showing a cross section of the ground contact portion in Comparative Example 1.
  • the crystal oscillators according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 in FIG. 7 are the crystal oscillators 1 according to the present embodiment, and the width W and the particle size R are changed.
  • grounding defect rate the rate of occurrence of defective products in which the lid member 40 and the feeding electrode are not electrically connected.
  • the number of each measurement sample is 20.
  • a product having an electrical resistance between the grounding electrode and the lid member 40 of 10 ⁇ or less was determined to be a non-defective product, and a product having an electrical resistance of more than 10 ⁇ was determined to be a defective product.
  • the grounding defect rate was 5% or less, it was evaluated as ⁇ , and when it was larger than 5%, it was evaluated as x.
  • Comparative Example 1 satisfying R ⁇ 4 ⁇ m, the grounding defect rate was high, and the rate of defective products could not be reduced.
  • Comparative Example 2 satisfying W / 2 ⁇ R, the grounding defect rate was high, and the rate of defective products could not be reduced.
  • the cross-sectional SEM image of the region between the top electrode 33c and the facing surface 43B was analyzed, the conductive filler 52 was not deformed in the defective product of Comparative Example 1, and the conductive filler 52 was not deformed in the defective product of Comparative Example 2. Did not exist.
  • Examples 1 to 3 satisfying 4 ⁇ m ⁇ R ⁇ W / 2, the grounding defect rate was low, and the occurrence of defective products could be suppressed.
  • the grounding defect rate was measured in each crystal unit 1.
  • the number of each measurement sample is 20.
  • a product having an electrical resistance between the grounding electrode and the lid member 40 of 10 ⁇ or less was determined to be a non-defective product, and a product having an electrical resistance of more than 10 ⁇ was determined to be a defective product.
  • the grounding defect rate was 5% or less, it was evaluated as ⁇ , and when it was larger than 5%, it was evaluated as x.
  • the relationship of 4 ⁇ m ⁇ R ⁇ W / 2 is satisfied. According to this, the conductive filler 52 is brought into contact with both the upper surface electrode 33c and the facing surface 43B. Therefore, it is possible to reduce the occurrence rate of defective products in which the lid member 40 cannot be grounded.
  • the relationship of R / 20 ⁇ r ⁇ R ⁇ 8/10 is satisfied. According to this, while the conductive filler 52 is brought into contact with both the upper surface electrode 33c and the facing surface 43B, the conductive filler 52 is sufficiently deformed in the region between the upper surface electrode 33c and the facing surface 43B to sufficiently deform the conductive filler 52. Contact area can be increased. Therefore, it is possible to reduce the occurrence rate of defective products in which the lid member 40 cannot be grounded.
  • the crystal vibrating element, the base member on which the crystal vibrating element is mounted, and the base member are joined by sandwiching a bonding member of a conductive adhesive between the base member and the base member.
  • a lid member of a conductive material forming an internal space in which a crystal vibrating element is arranged is provided, and the lid member has a top wall portion and a side wall portion extending from an outer edge of the top wall portion toward a base member.
  • the side wall portion has a facing surface facing the base member, and the base member is provided with a feeding electrode to which a crystal vibrating element is connected and a grounding electrode used for grounding.
  • the conductive adhesive has a resin-based adhesive and a conductive filler dispersed in the resin-based adhesive.
  • a crystal transducer is provided in which the width W in the direction and the particle size R of the conductive filler satisfy the relationship of 4 ⁇ m ⁇ R ⁇ W / 2. According to this, the noise caused by the inflow and outflow of electromagnetic waves can be reduced by the lid member that can impart the electromagnetic shield function by grounding. Further, the conductive filler is brought into contact with both the feeding electrode and the lid member. Therefore, it is possible to reduce the occurrence rate of defective products in which the lid member cannot be grounded.
  • the conductive adhesive further has an insulating filler dispersed in a resin-based adhesive, and the particle size R of the conductive filler and the particle size r of the insulating filler are R / 20 ⁇ r ⁇ . Satisfy the relationship of R ⁇ 8/10.
  • the crystal vibrating element, the base member on which the crystal vibrating element is mounted, and the base member are joined by sandwiching a bonding member of a conductive adhesive between the base member and the base member.
  • a lid member made of a conductive material that forms an internal space in which a crystal vibrating element is arranged is provided, and the lid member has a top wall portion and a side wall portion extending from the outer edge of the top wall portion toward the base member.
  • the side wall portion has a facing surface facing the base member, and the base member is provided with a feeding electrode to which a crystal vibrating element is connected and a grounding electrode used for grounding, and the grounding electrode is provided.
  • the conductive adhesive is a resin-based adhesive, a conductive filler dispersed in the resin-based adhesive, and insulation dispersed in the resin-based adhesive.
  • a crystal transducer is provided which has a property filler and satisfies the relationship of the particle size R of the conductive filler and the particle size r of the insulating filler in the relationship of R / 20 ⁇ r ⁇ R ⁇ 8/10. According to this, the noise caused by the inflow and outflow of electromagnetic waves can be reduced by the lid member that can impart the electromagnetic shield function by grounding.
  • the conductive filler can be sufficiently deformed to increase the contact area of the conductive filler. Therefore, it is possible to reduce the occurrence rate of defective products in which the lid member cannot be grounded.
  • the particle size R of the conductive filler and the particle size r of the insulating filler further satisfy the relationship of R / 10 ⁇ r. According to this, it is possible to more efficiently suppress the inhibition of contact between the conductive filler and the feeding electrode due to the intrusion of the insulating filler between the conductive filler and the feeding electrode.
  • the conductive filler has a spherical resin core and a metal film covering the resin core.
  • the resin core is a styrene resin or an acrylic resin
  • the metal film is nickel
  • the resin-based adhesive is an epoxy-based thermosetting resin.
  • the embodiment according to the present invention is not limited to the crystal oscillator, and can be applied to the piezoelectric oscillator.
  • An example of a piezoelectric resonator unit is a quartz crystal oscillator unit equipped with a quartz crystal oscillator unit.
  • the crystal vibrating element uses a crystal piece (Quartz Crystal Element) as a piezoelectric piece excited by the piezoelectric effect, and the piezoelectric piece is an arbitrary piece such as a piezoelectric single crystal, a piezoelectric ceramic, a piezoelectric thin film, or a piezoelectric polymer film. It may be formed by the piezoelectric material of.
  • the piezoelectric single crystal may be lithium niobate (LiNbO 3 ).
  • the piezoelectric ceramic is barium titanate (BaTiO 3), lead titanate (PbTiO 3), lead zirconate titanate (Pb (Zr x Ti 1- x) O3; PZT), aluminum nitride (AlN), niobium Lithium acid (LiNbO 3 ), lithium methaniobate (LiNb 2 O 6 ), bismuth titanate (Bi 4 Ti 3 O 12 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ), Langasite (La 3 Ga 5 SiO 14 ), tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), and the like can be mentioned.
  • Examples of the piezoelectric thin film include those obtained by forming the above-mentioned piezoelectric ceramic on a substrate such as quartz or sapphire by a sputtering method or the like.
  • Examples of the piezoelectric polymer membrane include polylactic acid (PLA), polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride / ethylene trifluoride (VDF / TrFE) copolymer, and the like.
  • PVA polylactic acid
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • VDF / TrFE vinylidene fluoride / ethylene trifluoride copolymer
  • the embodiment of the present invention is appropriately applicable without limitation as long as it is a device that converts electromechanical energy by a piezoelectric effect, such as a timing device, a sounding device, an oscillator, and a load sensor.

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Abstract

圧電振動子(1)は、圧電振動素子(10)と、圧電振動素子(10)と、ベース部材(30)と、蓋部材(40)と、を備え、蓋部材(40)は、天壁部(41)と、側壁部(42)とを有し、側壁部(42)は、ベース部材(30)に対向する対向面(43B)を有し、ベース部材(30)には、圧電振動素子(10)が接続される給電用電極と、接地に用いられる接地用電極とが設けられ、接地用電極は、接合部材(50)を介して蓋部材(40)に電気的に接続されており、導電性接着剤は、樹脂系接着剤(51)と、導電性フィラー(52)とを有しており、対向面(43B)の短手方向の幅Wと、導電性フィラー(52)の粒径Rとは、4μm≦R≦W/2の関係を満たす。

Description

圧電振動子
 本発明は、圧電振動子に関する。
 振動子は、移動通信端末、通信基地局、家電などの各種電子機器において、タイミングデバイス、センサ、発振器などの用途に用いられている。電子機器の高機能化に伴い、安価で高性能な振動素子が求められている。
 特許文献1には、ベース部材と金属製の蓋部材とを導電性接着剤を介して接合し、この導電性接着剤によって蓋部材をベース部材の接地用電極に電気的に接続し、電磁波の出入りによるノイズを抑制した水晶振動子が開示されている。
特開2015-220749号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の水晶振動子では、導電性フィラーと蓋部材との接触不良によって、蓋部材が接地できない場合がある。
 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ノイズを抑制しつつ不良品の発生を抑制可能な圧電振動子の提供である。
 本発明の一態様に係る圧電振動子は、圧電振動素子と、圧電振動素子が搭載されたベース部材と、ベース部材との間に導電性接着剤の接合部材を挟んで接合され、ベース部材との間に圧電振動素子が配置された内部空間を形成する導電性材料の蓋部材と、を備え、蓋部材は、天壁部と、天壁部の外縁からベース部材に向かって延びる側壁部とを有し、側壁部は、ベース部材に対向する対向面を有し、ベース部材には、圧電振動素子が接続される給電用電極と、接地に用いられる接地用電極とが設けられ、接地用電極は、接合部材を介して蓋部材に電気的に接続されており、導電性接着剤は、樹脂系接着剤と、樹脂系接着剤に分散した導電性フィラーとを有しており、対向面の短手方向の幅Wと、導電性フィラーの粒径Rとは、4μm≦R≦W/2の関係を満たす。
 本発明の一態様に係る圧電振動子は、圧電振動素子と、圧電振動素子が搭載されたベース部材と、ベース部材との間に導電性接着剤の接合部材を挟んで接合され、ベース部材との間に圧電振動素子が配置された内部空間を形成する導電性材料の蓋部材と、を備え、蓋部材は、天壁部と、天壁部の外縁からベース部材に向かって延びる側壁部とを有し、側壁部は、ベース部材に対向する対向面を有し、ベース部材には、圧電振動素子が接続される給電用電極と、接地に用いられる接地用電極とが設けられ、接地用電極は、接合部材を介して蓋部材に電気的に接続されており、導電性接着剤は、樹脂系接着剤と、樹脂系接着剤に分散した導電性フィラーと、樹脂系接着剤に分散した絶縁性フィラーとを有し、導電性フィラーの粒径Rと、絶縁性フィラーの粒径rは、R/20≦r≦R×8/10の関係を満たす。
 本発明によれば、ノイズを抑制しつつ不良品の発生を抑制可能な圧電振動子を提供できる。
実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。 実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す平面図である。 実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。 ベース部材及び水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。 接地用電極を含む水晶振動子の拡大断面図である。 給電用電極を含む水晶振動子の拡大断面図である。 幅W及び粒径Rを変化させた場合の接地不良率を示す表である。 粒径R及び粒径rを変化させた場合の接地不良率を示す表である。 比較例1における接地部分の断面を示す画像である。
 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。各実施形態の図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
 図1~図4を参照しつつ、本発明の実施形態に係る水晶振動子1の構成について説明する。図1は、実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。図2は、実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す平面図である。図3は、実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。図4は、ベース部材及び水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。なお、図3は、図2に示した水晶振動子1のIII-III線に沿った断面図である。
 各々の図面には、各々の図面相互の関係を明確にし、各部材の位置関係を理解する助けとするために、便宜的にX軸、Y´軸及びZ´軸からなる直交座標系を付すことがある。X軸、Y´軸及びZ´軸は各図面において互いに対応している。X軸、Y´軸及びZ´軸は、それぞれ、後述の水晶片11の結晶軸(Crystallographic Axes)に関係している。X軸が水晶結晶の電気軸(極性軸)、Y軸が水晶結晶の機械軸、Z軸が水晶結晶の光学軸に相当する。Y´軸及びZ´軸は、それぞれ、Y軸及びZ軸をX軸の周りにY軸からZ軸の方向に35度15分±1分30秒回転させた軸である。
 以下の説明において、X軸に平行な方向を「X軸方向」、Y´軸に平行な方向を「Y´軸方向」、Z´軸に平行な方向を「Z´軸方向」という。また、X軸、Y´軸及びZ´軸の矢印の先端方向を「+(プラス)」、矢印とは反対の方向を「-(マイナス)」という。なお、便宜的に、+Y´軸方向を上方向、-Y´軸方向を下方向として説明するが、水晶振動子1の上下の向きは限定されるものではない。
 水晶振動子1は、水晶振動素子10と、ベース部材30と、蓋部材40と、接合部材50とを備えている。水晶振動素子10は、ベース部材30と蓋部材40との間に設けられている。ベース部材30及び蓋部材40は、水晶振動素子10を収容するための保持器を構成しており、Y´軸方向に沿って重なっている。水晶振動素子10は、ベース部材30に搭載されている。
 まず、水晶振動素子10について説明する。
 水晶振動素子10は、圧電効果により水晶を振動させ、電気エネルギーと機械エネルギーとを変換する圧電振動素子である。水晶振動素子10は、薄片状の水晶片11と、一対の励振電極を構成する第1励振電極14a及び第2励振電極14bと、一対の引出電極を構成する第1引出電極15a及び第2引出電極15bと、一対の接続電極を構成する第1接続電極16a及び第2接続電極16bとを備えている。
 水晶片11は、互いに対向する上面11A及び下面11Bを有している。上面11Aは、ベース部材30に対向する側とは反対側、すなわち後述する蓋部材40の天壁部41に対向する側に位置している。下面11Bは、ベース部材30に対向する側に位置している。
 水晶片11は、例えば、ATカット型の水晶結晶である。ATカット型の水晶片11は、互いに交差するX軸、Y´軸、及びZ´軸からなる直交座標系において、X軸及びZ´軸によって特定される面と平行な面(以下、「XZ´面」と呼ぶ。他の軸によって特定される面についても同様である。)が主面となり、Y´軸と平行な方向が厚さとなるように形成される。
 ATカット型の水晶片11を用いた水晶振動素子10は、広い温度範囲で高い周波数安定性を有する。ATカット型の水晶振動素子10では、厚みすべり振動モード(Thickness Shear Vibration Mode)が主要振動として用いられる。水晶片11は、ATカット以外の異なるカットを適用してもよい。例えばBTカット、GTカット、SCカットなどを適用してよい。また、水晶振動素子は、Z板と呼ばれるカット角の水晶片を用いた音叉型水晶振動素子であってもよい。
 一例として、水晶片11は、X軸方向に平行な長辺が延在する長辺方向と、Z´軸方向に平行な短辺が延在する短辺方向と、Y´軸方向に平行な厚さが延在する厚さ方向を有する平板状である。水晶片11の上面11Aを平面視したとき、水晶片11の平面形状は矩形状をなしている。
 水晶片11は、平板状に限定されるものではなく、メサ型構造や逆メサ型構造であってもよい。この場合、水晶片11は、厚みが連続的に変化するテーパ形状、厚みが不連続に変化する階段形状、厚みの変化量が連続的に変化するコンベックス形状、又は厚みの変化量が不連続に変化するベベル形状であってもよい。
 第1励振電極14aは水晶片11の上面11Aに設けられ、第2励振電極14bは水晶片11の下面11Bに設けられている。第1励振電極14a及び第2励振電極14bは、水晶片11を挟んで互いに対向している。水晶片11の上面11Aを平面視したとき、第1励振電極14a及び第2励振電極14bは、それぞれ矩形状をなしており、互いの略全体が重なり合うように配置されている。
 第1引出電極15aは水晶片11の上面11Aに設けられ、第2引出電極15bは水晶片11の下面11Bに設けられている。第1引出電極15aは、第1励振電極14aと第1接続電極16aとを電気的に接続している。第2引出電極15bは、第2励振電極14bと第2接続電極16bとを電気的に接続している。
 第1接続電極16a及び第2接続電極16bは、それぞれ、第1励振電極14a及び第2励振電極14bをベース部材30に電気的に接続するための電極であり、水晶片11の下面11Bに設けられている。
 励振電極、引出電極及び接続電極は、例えば、水晶片11との密着性が良好な下地層と、化学的安定性が良好な最表層とからなる積層体である。励振電極、引出電極及び接続電極を構成する材料は、例えば、クロム(Cr)、金(Au)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、インジウム(In)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、銅(Cu)、錫(Sn)、鉄(Fe)などの金属材料から好適に選択される。励振電極、引出電極及び接続電極は、導電性セラミック、導電性樹脂、半導体などを含有してもよい。
 次に、ベース部材30について説明する。
 ベース部材30は、平板状の基体31と、一対の電極パッドを構成する第1電極パッド33a及び第2電極パッド33bと、上面電極33cと、第1側面電極34aと、第2側面電極34bと、第3側面電極34cと、第4側面電極34dと、第1外部電極35aと、第2外部電極35bと、第3外部電極35cと、第4外部電極35dと、保護膜39とを備えている。
 基体31は、互いに対向する上面31A及び下面31Bを有している。上面31A及び下面31Bは、基体31の一対の主面に相当する。上面31Aは、水晶振動素子10及び蓋部材40に対向する側に位置し、下面31Bは、例えば、水晶振動子1を外部の回路基板に実装する際に、当該回路基板に対向する側に位置している。基体31は、例えば絶縁性セラミック(アルミナ)などの焼結材であるが、水晶やシリコンなどによって設けられてもよい。
 上面31Aを平面視したとき、基体31は、X軸方向に延びてZ´軸方向において対向する一対の長辺と、Z´軸方向に延びてX軸方向において対向する一対の短辺とを有している。基体31の4つの角部には扇状の凹部が設けられている。この凹部は、上面31Aから下面31Bに亘って基体31を貫通する貫通孔を分割したものである。
 第1電極パッド33a及び第2電極パッド33bは、基体31の上面31Aに設けられている。第1電極パッド33a及び第2電極パッド33bは、ベース部材30に水晶振動素子10を電気的に接続するための端子である。基体31の上面31Aを平面視したとき、第1電極パッド33a及び第2電極パッド33bは、接合部材50によって囲まれている。
 上面電極33cは、蓋部材40と電気的に接続される電極である。上面電極33cは、ベース部材30の+X軸方向側且つ-Z´軸方向側の角部に設けられ、ベース部材30の蓋部材40側の最表面に位置している。
 第1側面電極34a~第4側面電極34dは、ベース部材30の上面31Aの最外縁と下面31Bの最外縁とをつなぐ側面部に設けられている。具体的には、基体31の角部に設けられた凹部の上面31A側の端部から下面31B側の端部に亘って設けられ、基体31の凹部を覆っている。第1側面電極34a~第4側面電極34dのそれぞれは、キャスタレーション電極に相当する。第1側面電極34aは、ベース部材30の-X軸方向側且つ+Z´軸方向側の角部に設けられた凹部に設けられている。第2側面電極34bは、ベース部材30の+X軸方向側且つ-Z´軸方向側の角部に設けられた凹部に設けられている。第3側面電極34cは、ベース部材30の+X軸方向側且つ+Z´軸方向側の角部に設けられた凹部に設けられている。第4側面電極34dは、ベース部材30の-X軸方向側且つ-Z´軸方向側の角部に設けられた凹部に設けられている。
 第1側面電極34aは、上面31Aに設けられた配線電極37aを介して第1電極パッド33aに電気的に接続され、第2側面電極34bは、上面31Aに設けられた配線電極37bを介して第2電極パッド33bに電気的に接続されてる。第3側面電極34cは、上面電極33cから連続的に設けられており、上面電極33cと電気的に接続されている。第1側面電極34a、第1電極パッド33a及びこれらを接続する配線電極37aは、水晶振動素子10が接続される給電用電極に相当する。第2側面電極34b、第2電極パッド33b及びこれらを接続する配線電極37bも同様に給電用電極に相当する。第3側面電極34c及び上面電極33cは、蓋部材40の接地に用いられる接地用電極に相当する。
 給電用電極及び接地用電極は、例えば、基体31との密着性が良好な下地層と、化学的安定性が良好な最表層とからなる積層体である。給電用電極及び接地用電極を構成する材料は、例えば、クロム(Cr)、金(Au)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、インジウム(In)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、銅(Cu)、錫(Sn)、鉄(Fe)などの金属材料から好適に選択される。給電用電極及び接地用電極は、導電性セラミック、導電性樹脂、半導体などを含有してもよい。
 第1外部電極35a~第4外部電極35dは、半田等によって水晶振動子1を外部の回路基板に実装するための電極である。第1外部電極35a~第4外部電極35dは、基体31の下面31Bに設けられている。第1外部電極35aは、ベース部材30の-X軸方向側且つ+Z´軸方向側の角部に設けられ、第1側面電極34aに電気的に接続されている。第1外部電極35aは、ベース部材30の+X軸方向側且つ-Z´軸方向側の角部に設けられ、第2側面電極34bに電気的に接続されている。第3外部電極35cは、ベース部材30の+X軸方向側且つ+Z´軸方向側の角部に設けられ、第3側面電極34cに電気的に接続されている。第4外部電極35dは、ベース部材30の-X軸方向側且つ-Z´軸方向側の角部に設けられ、第4側面電極34dに電気的に接続されている。第1外部電極35a及び第2外部電極35bは、一対の給電用電極に電気信号を供給するために用いられる。第3外部電極35cは、接地用電極を接地するために用いられる。第4外部電極35dは、電気信号等が入出力されないダミー電極である。第4外部電極35dは、第3外部電極35cとともに蓋部材40を接地するために用いられてもよく、省略されてもよい。
 保護膜39は、ベース部材30の蓋部材40と対向する側であって、接合部材50に接触する領域に設けられている。保護膜39は、絶縁性材料によって設けられている。保護膜39は、給電用電極の一部(蓋部材40の対向面43Bと対向する領域)を覆い、給電用電極と蓋部材40とを電気的に絶縁している。具体的には、保護膜39は、第1側面電極34aと第1電極パッド33aとを接続する配線電極37aの少なくとも一部を覆い、第2側面電極34bと第2電極パッド33bとを接続する配線電極37bの少なくとも一部を覆っている。保護膜39は、上面電極33cの外側の領域に設けられており、上面電極33cは保護膜39から露出している。保護膜39は、例えばソルダーレジストである。
 なお、後述する接合部材50の導電性が充分な異方性を有し、基体31の上面31Aに沿った方向における導電性が充分に低ければ、保護膜39は省略してもよい。この場合、給電用電極に接合部材50が接触したとしても、水晶振動素子10と蓋部材40との接合部材50を介した短絡は生じ難いためである。
 ベース部材30は、一対の導電性保持部材を構成する第1導電性保持部材36a及び第2導電性保持部材36bを備えている。第1導電性保持部材36a及び第2導電性保持部材36bは、ベース部材30及び蓋部材40から間隔を空けて水晶振動素子10を保持している。第1導電性保持部材36a及び第2導電性保持部材36bは、水晶振動素子10とベース部材30とを電気的に接続している。具体的には、第1導電性保持部材36aが第1電極パッド33aと第1接続電極16aとを電気的に接続し、第2導電性保持部材36bが第2電極パッド33bと第2接続電極16bとを電気的に接続している。第1導電性保持部材36a及び第2導電性保持部材36bは、例えば、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等を含む導電性接着剤の硬化物である。
 次に、蓋部材40について説明する。
 蓋部材40は、ベース部材30に接合されている。蓋部材40は、ベース部材30との間に水晶振動素子10を収容する内部空間を形成する。蓋部材40はベース部材30の側に開口する凹部49を有しており、本実施形態における内部空間は、凹部49の内側の空間に相当する。凹部49は、液密封止されている。蓋部材40の材質は、導電性材料であり、さらに望ましくは気密性の高い金属材料である。蓋部材40が導電性材料で構成されることによって、内部空間への電磁波の出入りを低減する電磁シールド機能が蓋部材40に付与される。熱応力の発生を抑制する観点から、蓋部材40の材質は、基体31に近い熱膨張率を有する材料であることが望ましく、例えば常温付近での熱膨張率がガラスやセラミックと広い温度範囲で一致するFe-Ni-Co系合金である。
 蓋部材40は、平板状の天壁部41と、天壁部41の外縁に接続された側壁部42とを有している。天壁部41は、基体31の上面31Aに沿って延在し、高さ方向において水晶振動素子10を挟んでベース部材30と対向している。また、側壁部42は、天壁部41からベース部材30に向かって延在しており、基体31の上面31Aと平行な方向において水晶振動素子10を囲んでいる。蓋部材40はさらに、側壁部42のベース部材30側の先端部に接続されており且つ基体31の上面31Aに沿って外側に延在するフランジ部を有してもよい。
 蓋部材40は、凹部49の側に位置する内面と、凹部49とは反対側であって外部に露出する外面とを有している。内面は、天壁部41及び側壁部42の水晶振動素子10に対向する側であり、外面は、天壁部41及び側壁部42の水晶振動素子10に対向する側とは反対側である。蓋部材40はさらに、ベース部材30に対向する対向面43Bを有している。対向面43Bは、ベース部材30の側壁部42の先端において基体31の上面31Aに沿って延在する面である。対向面43Bの面積は、フランジ部を設けることによって拡張可能である。
 主面の法線方向から平面視したときの蓋部材40の平面形状は、例えば略矩形状である。蓋部材40の平面形状は上記に限定されるものではなく、多角形状、円形状、楕円形状及びこれらの組合せでもよい。
 次に、接合部材50について説明する。
 接合部材50は、ベース部材30と蓋部材40とを接合している。具体的には、接合部材50は、保護膜39と対向面43Bとを接合し、上面電極33cと対向面43Bとを接合している。また、接合部材50は、内部空間に相当する凹部49を封止している。具体的には、接合部材50は、ベース部材30及び蓋部材40のそれぞれの外縁部の全周に亘って設けられ、水晶振動素子10を囲むように矩形の枠状をなしている。
 接合部材50は、導電性接着剤であり、接地用電極と蓋部材40とを電気的に接続している。接合部材50の導電性は異方性を有している。具体的には、上面電極33cと対向面43Bとの間の領域において、基体31の上面31Aと交差する方向に沿った接合部材50の電気抵抗は低く、上面電極33cと対向面43Bとが接合部材50を介して電気的に接続されている。一方で、基体31の上面31Aに沿った接合部材50の電気抵抗は高く、接合部材50が給電用電極に接触した場合であっても、給電用電極と蓋部材40とは電気的に絶縁される。
 次に、図5及び図6を参照しつつ、接合部材50による接合部分のより詳細な構成について説明する。図5は、接地用電極を含む水晶振動子の拡大断面図である。図6は、給電用電極を含む水晶振動子の拡大断面図である。
 接合部材50の導電性接着剤は、樹脂系接着剤51と、樹脂系接着剤51に分散した複数の導電性フィラー52と、樹脂系接着剤51に分散した複数の絶縁性フィラー53とを有している。
 樹脂系接着剤51は、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂である。樹脂系接着剤51は、エポキシ系、ビニル系、アクリル系、ウレタン系、イミド系又はシリコーン系の熱硬化性樹脂であってもよい。樹脂系接着剤51は、光硬化性樹脂を含んでもよい。
 導電性フィラー52は、例えば球状の樹脂コアを金属膜で覆った球状フィラーである。導電性フィラー52は変形可能であり、上面電極33cと対向面43Bとによって挟まれた導電性フィラー52は楕円体状に変形している。変形に伴い、導電性フィラー52は上面電極33c及び対向面43Bの両方と確実に接触する。これにより、上面電極33cと対向面43Bとが、導電性フィラー52を介して電気的に接続される。また、変形に伴い、導電性フィラー52と上面電極33cとの接触面積、及び、導電性フィラー52と対向面43Bとの接触面積が増大する。これにより、導電性フィラー52と上面電極33cとの間の電気抵抗は低下する。樹脂コアの材料は、例えば、スチレン系樹脂又はアクリル系樹脂である。これによれば、導電性フィラー52の弾性率を好適に設計可能である。金属膜の材料は、例えばNiである。これによれば、樹脂コアからの金属膜の剥離を抑制可能であり、電気抵抗の上昇を抑制可能である。
 なお、樹脂コアは変形可能であればスチレン系樹脂及びアクリル系樹脂に限定されるものではない。また、金属膜は、Niに限定されるものではなく、Au、Ag、Cu、Al、Tiなどの金属材料によってもうけられてもよい。金属膜は、複数の金属層からなる多層膜であってもよい。導電性フィラー52は、Cu、Ni、C、Siなどの導電性材料を球状に加工したものであってもよい。
 絶縁性フィラー53は、硬化前の導電性接着剤の粘度を調整し、硬化前の導電性接着剤の不所望な濡れ広がりによる給電用電極との接触を抑制する。絶縁性フィラー53の材料は、例えば球状シリカである。絶縁性フィラー53の材料は上記に限定されるものではなく、シリコーン、ウレタン、イミド、エポキシ、ビニル、アミン、フェノール、アミノ、アクリル、スチレン等の有機化合物、若しくは、酸化チタン、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、グラスファイバー、グラファイト等の無機化合物であってもよい。
 接合部材50の導電性接着剤の総体積に対する導電性フィラー52の体積の比率(以下、「体積比率」とする。)は、3vol%以上18vol%以下である。
 体積比率が3vol%よりも小さい場合、上面電極33cと対向面43Bとの間の領域に導電性フィラー52が存在せず、上面電極33cと対向面43Bとの電気的な接続が得られない場合がある。すなわち、体積比率が3vol%以上である場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
 体積比率が18vol%よりも大きい場合、導電性フィラー52同士が接近又は接触し、基体31の上面31Aに沿った接合部材50の電気抵抗が低下する場合がある。すなわち、体積比率が18vol%以下の場合、水晶振動素子10と蓋部材40とが短絡した不良品の発生率を低減できる。
 なお、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減する観点から、体積比率は、7vol%以上であることがさらに満たすのが望ましい。また、水晶振動素子10と蓋部材40とが短絡した不良品の発生率を低減する観点から、体積比率は、10vol%以下であることがさらに望ましい。
 導電性フィラー52を完全な球体と仮定した場合の直径(以下、「粒径R」とする。)は、4μm≦R≦15μmの関係を満たしている。
 蓋部材40のうねりに起因して上面電極33cと対向面43Bとの間のギャップG1は平均3.8μm程度変動する。このため、R<4μmの場合、導電性フィラー52が上面電極33c及び対向面43Bの少なくとも一方に接触しない場合がある。すなわち、4μm≦Rの場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。なお、蓋部材40のうねりに起因したギャップG1の変動は最大で6μm程度であるため、6μm≦Rを満たすのがさらに望ましい。
 導電性フィラー52はスペーサとして機能するため、15μm<Rの場合、上面電極33cと対向面43Bとの間の領域における接合部材50の厚みが増大し、封止性が低下する場合がある。すなわち、R≦15μmの場合、リーク不良によって周波数が変動する不良品の発生率を低減できる。
 なお、粒径Rは、導電性フィラー52の樹脂コアのコールターカウンター法によって得た粒径分布から算出した算術平均粒径である。導電性フィラー52の金属膜の厚みは、樹脂コアの粒径に比べて充分小さいため、樹脂コアの粒径を導電性フィラー52の粒径Rとみなすことができる。ここで、導電性フィラー52の金属膜の厚みは、一例として10nm以上500nm以下である。金属膜の厚みが10nmよりも小さい場合、導電性フィラー52の電気抵抗が増大する場合がある。金属膜の厚みが500mよりも大きい場合、金属膜が導電性フィラー52の変形を阻害する場合や、金属膜が樹脂コアから剥離する場合がある。すなわち、金属膜の厚みが10nm以上500nm以下の場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
 対向面43Bの短手方向の幅Wと、導電性フィラー52の粒径Rとは、4μm≦R≦W/2の関係を満たしている。
 接地用電極と蓋部材40との間での導通を確立するために、上面電極33cと対向面43Bとによって挟まれた導電性フィラー52は加圧される。このとき、W/2<Rの場合、導電性フィラー52が上面電極33cと対向面43Bとの間の領域から押し出される場合がある。すなわち、R≦W/2の場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
 4μm≦Rの場合、前述の通り蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
 絶縁性フィラー53を完全な球体と仮定した場合の直径(以下、「粒径r」とする。)と導電性フィラー52の粒径Rとは、r<Rの関係を満たしている。
 R≦rの場合、絶縁性フィラー53がスペーサとして導電性フィラー52の変形を阻害する場合がある。例えば、絶縁性フィラー53の弾性率が導電性フィラー52の弾性率よりも大きい場合、R=rであれば導電性フィラー52の変形は絶縁性フィラー53によって阻害される。また、絶縁性フィラー53の弾性率が導電性フィラー52の弾性率よりも小さい場合であっても、R<<rであれば導電性フィラー52の変形は絶縁性フィラー53によって阻害される。したがって、r<Rの場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
 なお、粒径rは、マイクロトラック法によって得た粒径分布から算出したメジアン径D50である。
 粒径Rと粒径rとは、R/20≦r≦R×8/10の関係を満たしている。
 r<R/20の場合、導電性フィラー52と上面電極33cとの間に絶縁性フィラー53が侵入し、導電性フィラー52と上面電極33cとの接触が阻害される場合がある。同様に、導電性フィラー52と対向面43Bとの接触が阻害される場合がある。すなわち、R/20≦rの場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
 R×8/10<rの場合、上面電極33cと対向面43Bとの間の領域において絶縁性フィラー53がスペーサとして導電性フィラー52の変形を阻害する場合がある。すなわち、r≦R×8/10の場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
 なお、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減する観点から、粒径Rと粒径rとは、R/10≦rの関係をさらに満たすのが望ましい。また、r≦R/2の関係をさらに満たすのが望ましい。
 上面電極33cと対向面43Bとの間のギャップG1と、保護膜39と対向面43Bとの間のギャップG2と、導電性フィラー52の粒径Rとは、G1<R<G2の関係を満たしている。
 R≦G1の場合、導電性フィラー52が上面電極33c及び対向面43Bの少なくとも一方に接触しない場合がある。すなわち、G1<Rの場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
 G2≦Rの場合、保護膜39と対向面43Bとによって挟まれた導電性フィラー52が変形する。また、上面電極33cと対向面43Bとによって挟まれた導電性フィラー52を変形させるときに、保護膜39と対向面43Bとの間の領域から導電性フィラー52の一部が押し出される。これによれば、不所望な領域で導電性フィラー52同士が接近し、基体31の上面31Aに沿った方向における接合部材50の電気抵抗が低下する場合がある。すなわち、R<G2の場合、水晶振動素子10と蓋部材40とが短絡した不良品の発生率を低減できる。
 ギャップG1とギャップG2とは、0≦G2-G1≦13μmの関係を満たしている。
 G2-G1<0すなわちG2<G1の場合、保護膜39と対向面43Bとの間の領域に位置する導電性フィラー52がスペーサとして機能し、上面電極33cと対向面43Bとの間の領域における導電性フィラー52の充分な変形が阻害される場合がある。すなわち、0≦G2-G1の場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
 13μm<G2-G1の場合、保護膜39と対向面43Bとの間の領域における接合部材50の膜厚増大に伴って封止性が低下する場合がある。すなわち、G2-G1≦13μmの場合、リーク不良によって周波数が変動する不良品の発生率を低減できる。
 ギャップG2は、2μm≦G2≦20μmの関係を満たしている。
 ギャップG2は、粒径Rによって制限される。このため、ギャップG2を小さくするには、粒径Rを小さくする必要がある。G2<2μmの場合、粒径Rが小さ過ぎるため、蓋部材40のうねりに起因したギャップG1の変動によって、導電性フィラー52が上面電極33c及び対向面43Bの少なくとも一方に接触しない場合がある。すなわち、2μm≦G2の場合、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
 20μm<G2の場合、保護膜39と対向面43Bとの間の領域における接合部材50の膜厚増大に伴って封止性が低下する場合がある。すなわち、G2≦20μmの場合、リーク不良によって周波数が変動する不良品の発生率を低減できる。
 次に、図7~図9を参照しつつ、実施例及び比較例について説明する。図7は、幅W及び粒径Rを変化させた場合の接地不良率を示す表である。図8は、粒径R及び粒径rを変化させた場合の接地不良率を示す表である。図9は、比較例1における接地部分の断面を示す画像である。
 図7の実施例1~3及び比較例1,2のそれぞれに係る水晶振動子は、本実施形態に係る水晶振動子1であって、幅W及び粒径Rを変化させたものである。
 (比較例1)
 W=40μm、R=3.0μm、R/W=0.075
 (実施例1)
 W=40μm、R=10μm、R/W=0.25
 (実施例2)
 W=40μm、R=20μm、R/W=0.5
 (実施例3)
 W=20μm、R=10μm、R/W=0.5
 (比較例2)
 W=20μm、R=20μm、R/W=1
 それぞれの水晶振動子1において、蓋部材40と給電用電極とが電気的に接続されていない不良品の発生率(以下、「接地不良率」とする。)を測定した。それぞれの測定サンプル数は、20個である。接地不良率の判定において、接地用電極と蓋部材40との間の電気抵抗が10Ω以下のものを良品と判定し、10Ωよりも大きいものを不良品と判定した。接地不良率が5%以下を〇とし、5%より大きいものを×とした。
 R<4μmを満たす比較例1では、接地不良率が高く、不良品の発生率を低減できなかった。W/2<Rを満たす比較例2では、接地不良率が高く、不良品の発生率を低減できなかった。上面電極33cと対向面43Bとの間の領域の断面SEM画像を分析したところ、比較例1の不良品では導電性フィラー52が変形しておらず、比較例2の不良品では導電性フィラー52が存在していなかった。4μm≦R≦W/2を満たす実施例1~3では、接地不良率が低く、不良品の発生を抑制できていた。
 図8の実施例4~6及び比較例3,4のそれぞれに係る水晶振動子は、本実施形態に係る水晶振動子1であって、粒径R及び粒径rを変化させたものである。
 (比較例3)
 R=20μm、r=0.5μm、r/R=0.025
 (実施例4)
 R=10μm、r=0.5μm、r/R=0.05
 (実施例5)
 R=20μm、r=5μm、r/R=0.25
 (実施例6)
 R=10μm、r=5μm、r/R=0.5
 (比較例4)
 R=10μm、r=10μm、r/R=1
 それぞれの水晶振動子1において、接地不良率を測定した。それぞれの測定サンプル数は、20個である。接地不良率の判定において、接地用電極と蓋部材40との間の電気抵抗が10Ω以下のものを良品と判定し、10Ωよりも大きいものを不良品と判定した。接地不良率が5%以下を〇とし、5%より大きいものを×とした。
 r<R/20を満たす比較例3では、接地不良率が高く、不良品の発生率を低減できなかった。R×8/10<rを満たす比較例4では、接地不良率が高く、不良品の発生率を低減できなかった。上面電極33cと対向面43Bとの間の領域の断面SEM画像を分析したところ、比較例3の不良品では、図9に示すように、導電性フィラー52と上面電極33cとの間、及び導電性フィラー52と対向面43Bとの間に絶縁性フィラー53が挟まってした。同様に断面SEM画像を分析したところ、比較例4の不良品では、導電性フィラー52が殆ど変形していなかった。R/20≦r≦R×8/10を満たす実施例4~6では、接地不良率が低く、不良品の発生を低減できていた。
 以上のように、本実施形態では、4μm≦R≦W/2の関係を満たしている。
 これによれば、導電性フィラー52を上面電極33c及び対向面43Bの両方に接触させられる。したがって、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
 他の実施態様では、R/20≦r≦R×8/10の関係を満たしている。
 これによれば、上面電極33c及び対向面43Bの両方に導電性フィラー52を接触させつつ、上面電極33cと対向面43Bとの間の領域において導電性フィラー52を充分に変形させて導電性フィラーの接触面積を増大できる。したがって、蓋部材40が接地できない不良品の発生率を低減できる。
 以下に、本発明の実施形態の一部又は全部を付記し、その効果について説明する。なお、本発明は以下の付記に限定されるものではない。
 本発明の一態様によれば、水晶振動素子と、水晶振動素子が搭載されたベース部材と、ベース部材との間に導電性接着剤の接合部材を挟んで接合され、ベース部材との間に水晶振動素子が配置された内部空間を形成する導電性材料の蓋部材と、を備え、蓋部材は、天壁部と、天壁部の外縁からベース部材に向かって延びる側壁部とを有し、側壁部は、ベース部材に対向する対向面を有し、ベース部材には、水晶振動素子が接続される給電用電極と、接地に用いられる接地用電極とが設けられ、接地用電極は、接合部材を介して蓋部材に電気的に接続されており、導電性接着剤は、樹脂系接着剤と、樹脂系接着剤に分散した導電性フィラーとを有しており、対向面の短手方向の幅Wと、導電性フィラーの粒径Rとは、4μm≦R≦W/2の関係を満たす、水晶振動子が提供される。
 これによれば、接地によって電磁シールド機能を付与可能な蓋部材によって、電磁波の出入りに起因したノイズが低減できる。また、導電性フィラーを給電用電極及び蓋部材の両方に接触させられる。したがって、蓋部材が接地できない不良品の発生率を低減できる。
 一態様として、導電性接着剤は、樹脂系接着剤に分散した絶縁性フィラーをさらに有し、導電性フィラーの粒径Rと、絶縁性フィラーの粒径rとは、R/20≦r≦R×8/10の関係を満たす。
 本発明の他の一態様によれば、水晶振動素子と、水晶振動素子が搭載されたベース部材と、ベース部材との間に導電性接着剤の接合部材を挟んで接合され、ベース部材との間に水晶振動素子が配置された内部空間を形成する導電性材料の蓋部材と、を備え、蓋部材は、天壁部と、天壁部の外縁からベース部材に向かって延びる側壁部とを有し、側壁部は、ベース部材に対向する対向面を有し、ベース部材には、水晶振動素子が接続される給電用電極と、接地に用いられる接地用電極とが設けられ、接地用電極は、接合部材を介して蓋部材に電気的に接続されており、導電性接着剤は、樹脂系接着剤と、樹脂系接着剤に分散した導電性フィラーと、樹脂系接着剤に分散した絶縁性フィラーとを有し、導電性フィラーの粒径Rとと、絶縁性フィラーの粒径rは、R/20≦r≦R×8/10の関係を満たす、水晶振動子が提供される。
 これによれば、接地によって電磁シールド機能を付与可能な蓋部材によって、電磁波の出入りに起因したノイズが低減できる。また、導電性フィラーを給電用電極及び蓋部材の両方に接触させつつ、導電性フィラーを充分に変形させて導電性フィラーの接触面積を増大できる。したがって、蓋部材が接地できない不良品の発生率を低減できる。
 一態様として、導電性フィラーの粒径Rと、絶縁性フィラーの粒径rとは、R/10≦rの関係をさらに満たす。
 これによれば、導電性フィラーと給電用電極の間への絶縁性フィラーの侵入による、導電性フィラーと給電用電極との接触の阻害がさらに効率的に抑制できる。
 一態様として、導電性フィラーは、球状の樹脂コアと、樹脂コアを覆う金属膜とを有している。
 一態様として、樹脂コアは、スチレン系樹脂又はアクリル系樹脂であり、金属膜はニッケルである。
 一態様として、樹脂系接着剤は、エポキシ系の熱硬化性樹脂である。
 本発明に係る実施形態は、水晶振動子に限定されるものではなく、圧電振動子にも適用可能である。圧電振動子(Piezoelectric Resonator Unit)の一例が、水晶振動素子(Quartz Crystal Resonator)を備えた水晶振動子(Quartz Crystal Resonator Unit)である。水晶振動素子は、圧電効果によって励振される圧電片として、水晶片(Quartz Crystal Element)を利用するが、圧電片は、圧電単結晶、圧電セラミック、圧電薄膜、又は、圧電高分子膜などの任意の圧電材料によって形成されてもよい。一例として、圧電単結晶は、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)を挙げることができる。同様に、圧電セラミックは、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸鉛(PbTiO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(ZrxTi1-x)O3;PZT)、窒化アルミニウム(AlN)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、メタニオブ酸リチウム(LiNb26)、チタン酸ビスマス(Bi4Ti312)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、四ホウ酸リチウム(Li247)、ランガサイト(La3Ga5SiO14)、又は、五酸化タンタル(Ta25)などを挙げることができる。圧電薄膜は、石英、又は、サファイアなどの基板上に上記の圧電セラミックをスパッタリング工法などによって成膜したものを挙げることができる。圧電高分子膜は、ポリ乳酸(PLA)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、又は、フッ化ビニリデン/三フッ化エチレン(VDF/TrFE)共重合体などを挙げることができる。上記の各種圧電材料は、互いに積層して用いられてもよく、他の部材に積層されてもよい。
 本発明に係る実施形態は、タイミングデバイス、発音器、発振器、荷重センサなど、圧電効果により電気機械エネルギー変換を行うデバイスであれば、特に限定されることなく適宜適用可能である。
 以上説明したように、本発明の一態様によれば、ノイズを抑制しつつ不良品の発生を抑制可能な圧電振動子を提供できる。
 なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更/改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
 1…水晶振動子、
 10…水晶振動素子、
 30…ベース部材、
 31…基体、
 33a,33b…電極パッド、
 33c…上面電極、
 34a~34d…側面電極、
 35a~35d…外部電極、
 39…保護膜、
 40…蓋部材、
 41…天壁部、
 42…側壁部、
 43B…対向面、
 50…接合部材、
 51…樹脂系接着剤、
 52…導電性フィラー、
 53…絶縁性フィラー、

Claims (10)

  1.  圧電振動素子と、
     前記圧電振動素子が搭載されたベース部材と、
     前記ベース部材との間に前記圧電振動素子が配置された内部空間を形成する導電性材料の蓋部材と、
     前記ベース部材と前記蓋部材とを接合する、導電性接着剤によって設けられた接合部材と、
     を備え、
     前記蓋部材は、天壁部と、前記天壁部の外縁から前記ベース部材に向かって延びる側壁部とを有し、前記側壁部は、前記ベース部材に対向する対向面を有し、
     前記ベース部材には、前記圧電振動素子が接続される給電用電極と、接地に用いられる接地用電極とが設けられ、前記接地用電極は、前記接合部材を介して前記蓋部材に電気的に接続されており、
     前記導電性接着剤は、樹脂系接着剤と、前記樹脂系接着剤に分散した導電性フィラーとを有しており、
     前記対向面の短手方向の幅Wと、前記導電性フィラーの粒径Rとは、
     4μm≦R≦W/2
     の関係を満たす、圧電振動子。
  2.  前記導電性接着剤は、前記樹脂系接着剤に分散した絶縁性フィラーをさらに有し、
     前記導電性フィラーの粒径Rと、前記絶縁性フィラーの粒径rとは、
     R/20≦r≦R×8/10
     の関係を満たす、
     請求項1に記載の圧電振動子。
  3.  圧電振動素子と、
     前記圧電振動素子が搭載されたベース部材と、
     前記ベース部材との間に前記圧電振動素子が配置された内部空間を形成する導電性材料の蓋部材と、
     前記ベース部材と前記蓋部材とを接合する、導電性接着剤によって設けられた接合部材と、
     を備え、
     前記蓋部材は、天壁部と、前記天壁部の外縁から前記ベース部材に向かって延びる側壁部とを有し、前記側壁部は、前記ベース部材に対向する対向面を有し、
     前記ベース部材には、前記圧電振動素子が接続される給電用電極と、接地に用いられる接地用電極とが設けられ、前記接地用電極は、前記接合部材を介して前記蓋部材に電気的に接続されており、
     前記導電性接着剤は、樹脂系接着剤と、前記樹脂系接着剤に分散した導電性フィラーと、前記樹脂系接着剤に分散した絶縁性フィラーとを有し、
     前記導電性フィラーの粒径Rとと、前記絶縁性フィラーの粒径rは、
     R/20≦r≦R×8/10
     の関係を満たす、圧電振動子。
  4.  前記導電性フィラーの粒径Rと、前記絶縁性フィラーの粒径rとは、
     R/10≦r
     の関係をさらに満たす、
     請求項2又は3に記載の圧電振動子。
  5.  前記導電性フィラーは、球状の樹脂コアと、前記樹脂コアを覆う金属膜とを有している、
     請求項1から4のいずれか1項に記載の圧電振動子。
  6.  前記樹脂コアは、スチレン系樹脂又はアクリル系樹脂であり、
     前記金属膜はニッケルである、
     請求項5に記載の圧電振動子。
  7.  前記樹脂系接着剤は、エポキシ系の熱硬化性樹脂である、
     請求項1から6のいずれか1項に記載の圧電振動子。
  8.  前記導電性フィラーの一部は、前記接地用電極と前記蓋部材とに挟まれて変形している、
     請求項1から7のいずれか1項に記載の圧電振動子。
  9.  前記給電用電極は、
     前記ベース部材の前記蓋部材側の上面に設けられ、前記上面を平面視したときに前記接合部材によって囲まれた電極パッドと、
     前記ベース部材の側面部に設けられた側面電極と、
     前記上面に設けられ、前記前記電極パッドと前記側面電極とを電気的に接続する配線電極と、
    を有する、
     請求項1から8のいずれか1項に記載の圧電振動子。
  10.  前記ベース部材には、少なくとも前記対向面と対向する前記給電用電極の領域を覆う保護膜が絶縁性材料によって設けられている、
     請求項1から9のいずれか1項に記載の圧電振動子。
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