JP2017028592A - 水晶デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、取り扱いが簡便で、生産性に優れた水晶デバイスを提供する。
【解決手段】 水晶デバイスは、矩形状の基板１１０ａと、基板１１０ａの外周縁に沿って設けられた枠体１１０ｂと、基板の１１０ａ上面に露出した四隅に設けられた電極パッド１１１と、電極パッド１１１の上面に設けられた凸部１１４と、平面視して矩形状であり、電極パッド１１１の内の二つに導電性接着剤１４０を介して実装された水晶素子１２０と、水晶素子１２０を気密封止するための蓋体１３０と、を備え、水晶素子１２０の角部が、平面視して、凸部１１４と重なる位置に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電子機器等に用いられる水晶デバイスに関するものである。

水晶デバイスは、水晶素子の圧電効果を利用して、水晶素板の両面が互いにずれるように厚みすべり振動を起こし、特定の周波数を発生させるものである。基板上に設けられた電極パッドに導電性接着剤を介して実装された水晶素子を備えた水晶デバイスが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２００２−１１１４３５号公報

上述した水晶デバイスは、実装位置が異なる水晶素子を使用する場合、その実装位置に合わせた基板を設計使用している。実装位置が異なる水晶素子を使用する毎に、その実装位置に合わせた電極パッドを形成した基板の設計をやり直す必要がある。よって、水晶デバイスの生産性が低下してしまう虞があった。

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、取り扱いが簡便で、生産性に優れた水晶デバイスを提供することにある。

本発明の一つの態様による水晶デバイスは、矩形状の基板と、基板の外周縁に沿って設けられた枠体と、基板の上面に露出した四隅に設けられた電極パッドと、電極パッドの上面に設けられた凸部と、平面視して矩形状であり、電極パッド上に導電性接着剤を介して実装された水晶素子と、水晶素子を気密封止するための蓋体と、を備え、水晶素子の角部が、平面視して、凸部と重なる位置に設けられていることを特徴とするものである。

本発明の一つの態様による水晶デバイスは、矩形状の基板と、基板の外周縁に沿って設けられた枠体と、基板の上面に露出した四隅に設けられた電極パッドと、電極パッドの上面に設けられた凸部と、平面視して矩形状であり、電極パッド上に導電性接着剤を介して実装された水晶素子と、水晶素子を気密封止するための蓋体と、を備え、水晶素子の角部が、平面視して、凸部と重なる位置に設けられている。このようにすることによって、四隅に設けられた電極パッドの内の二つに水晶素子を実装することができるので、実装位置が異なる水晶素子を使用しても、その実装に合わせた電極パッドを形成した基板の設計をやり直す必要がない。よって、水晶デバイスの生産性を向上させることができる。

本実施形態における水晶デバイスを示す分解斜視図である。 図１に示された水晶デバイスのＡ−Ａにおける断面図である。 本実施形態における水晶デバイスの蓋体を外した状態を示す平面図である。 （ａ）本実施形態における水晶デバイスを構成するパッケージを上から見た平面図であり、（ｂ）本実施形態における水晶デバイスを構成するパッケージの基板を上から見た平面図である。 （ａ）本実施形態における水晶デバイスを構成するパッケージを下から見た平面図である。 本実施形態の第一変形例に係る水晶デバイスを示す分解斜視図である。 図６に示された水晶デバイスのＢ−Ｂにおける断面図である。 本実施形態の第一変形例における水晶デバイスの蓋体を外した状態を示す平面図である。

本実施形態における水晶デバイスは、図１〜図５に示されているように、パッケージ１１０と、パッケージ１１０の上面に接合された水晶素子１２０と、パッケージ１１０の上面に接合された蓋体１３０とを含んでいる。パッケージ１１０には、基板１１０ａの上面と枠体１１０ｂの内側面によって囲まれた凹部Ｋが形成されている。このような水晶デバイスは、電子機器等で使用する基準信号を出力するのに用いられる。

基板１１０ａは、矩形状であり、上面で実装された水晶素子１２０を実装するための実装部材として機能するものである。基板１１０ａの上面には、水晶素子１２０を接合するための一対の電極パッド１１１が設けられている。基板１１０ａは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなる。基板１１０ａは、絶縁層を一層用いたものであっても、絶縁層を複数層積層したものであってもよい。基板１１０ａの表面及び内部には、上面に設けられた電極パッド１１１と、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２とを電気的に接続するための配線パターン１１３及び導体部１１５が設けられている。

枠体１１０ｂは、基板１１０ａの上面に配置され、基板１１０ａの上面に凹部Ｋを形成するためのものである。枠体１１０ｂは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板１１０ａと一体的に形成されている。

ここでパッケージ１１０を平面視したときの一辺の寸法が、１．０〜３．０ｍｍであり、パッケージ１１０の上下方向の寸法が、０．２〜１．５ｍｍである場合を例にして、凹部Ｋの大きさを説明する。凹部Ｋの長辺の長さは、０．７〜２．０．ｍｍであり、短辺の長さは、０．５〜１．５ｍｍとなっている。また、凹部Ｋの上下方向の長さは、０．１〜０．５ｍｍとなっている。

電極パッド１１１は、水晶素子１２０を実装するためのものである。電極パッド１１１は、基板１１０ａの上面に四つ設けられている。四つの電極パッド１１１の内の二つの電極パッド１１１は、基板１１０ａの一辺に沿うように隣接して二つ設けられており、残りの二つの電極パッド１１１は、基板１１０ａの一辺と対向する一辺に沿うように隣接して二つ設けられている。電極パッド１１１は、第一電極パッド１１１ａ、第二電極パッド１１１ｂ、第三電極パッド１１１ｃ及び第四電極パッド１１１ｄによって構成されている。電極パッド１１１は、基板１１０ａに設けられた配線パターン１１３及び導体部１１５を介して、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２と電気的に接続されている。

外部端子１１２は、電子機器等の実装基板上に接合するために用いられている。また、外部端子１１２は、図５に示すように、基板１１０ａの下面に設けられている。外部端子１１２の二つの端子は、基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１と電気的に接続されている。また、電極パッド１１１と電気的に接続されている外部端子１１２は、基板１１０ａの下面の短辺側に沿ってそれぞれ一つずつ設けられている。外部端子１１２は、第一外部端子１１２ａ及び第二外部端子１１２ｂによって構成されている。

配線パターン１１３は、電極パッド１１１同士を接続すると共に、導体部１１５と電気的に接続するためのものである。配線パターン１１３の一端は、電極パッド１１１と電気的に接続されており、配線パターン１１３の他端は、その電極パッド１１１と対向する位置にある電極パッド１１１と電気的に接続されている。また、配線パターン１１３の他端は、導体部１１５と電気的に接続されている。配線パターン１１３は、第一配線パターン１１３ａ及び第二配線パターン１１３ｂによって構成されている。

また、配線パターン１１３は、平面視して、枠体１１０ｂと重なるようにして設けられている。このようにすることによって、水晶デバイスは、配線パターン１１３と水晶素子１２０との間で浮遊容量が発生することを抑えるので、水晶素子１２０にこの浮遊容量が付与されることがないため、発振周波数が変動してしまうことを抑えることができる。また、水晶デバイスに外力が加わり、枠体１１０ｂの長辺方向に曲げモーメントが発生しても、基板１１０ａに加えて枠体１１０ｂが設けられていることにより、枠体１１０ｂが設けられている箇所は、変形しにくくなる。よって、枠体１１０ｂと平面視して重なる位置に設けられた配線パターン１１３は、断線しにくくなり、発振周波数が出力されなくなることを抑制することができる。

第一電極パッド１１１ａは、第一配線パターン１１３ａを介して、第四電極パッド１１１ｄと電気的に接続され、第四電極パッド１１１ｄは、第一配線パターン１１１ａ及び第二導体部１１５ｂを介して第二外部端子１１２ｂと接続されている。つまり、第一電極パッド１１１ａは、第二外部端子１１２ｂと電気的に接続されている。また、第二電極パッド１１１ｂは、第二配線パターン１１３ｂを介して、第三電極パッド１１１ｃと電気的に接続され、第二電極パッド１１１ｂは、第二配線パターン１１３ｂ及び第一導体部１１５ａを介して第一外部端子１１２ａと接続されている。つまり、第三電極パッド１１１ｃは、第一外部端子１１２ａと電気的に接続されている。

凸部１１４は、後述した水晶素子１２０の角部が基板１１０ａの上面に接触することを低減するためのものである。電極パッド１１１上には、平面視して矩形状である一対の凸部１１４が設けられている。このようにすることにより、水晶デバイスに落下等の衝撃が加わった際に、水晶素子１２０の自由端側の角部が基板１１０ａに接触することによる欠けなどを抑えることができる。

四つの凸部１１４は、第一凸部１１４ａ、第二凸部１１４ｂ、第三凸部１１４ｃ及び第四凸部１１４ｄによって構成されている。第一凸部１１４ａは、第一電極パッド１１１ａの上面に設けられており、第二凸部１１４ｂは、第二電極パッド１１１ｂの上面に設けられている。また、第三凸部１１４ｃは、第三電極パッド１１１ｃの上面に設けられており、第四凸部１１４ｄは、第四電極パッド１１１ｄの上面に設けられている。また、凸部１１４は、電極パッド１１１と同様に、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等上面に金メッキ、ニッケルメッキを施すことにより設けられている。

また、隣り合う電極パッド１１１に設けられている凸部１１４の基板１１０ａの中心側を向く一辺が、図４（ａ）に示されているように、同一直線上に並ぶようにして設けられている。このようにすることによって、水晶素子１２０の引き出し電極１２３を凸部１１４に接触させながら実装する際に、水晶素子１２０が傾くことなく安定した状態で実装することができる。

また、凸部１１４は、水晶素子１２０の外周縁にある引き出し電極１２３と対向する位置に設けられている。このようにすることによって、水晶素子１２０が導電性接着剤１４０を介して電極パッド１１１に実装する際に、仮に水晶素子１２０が傾いたとしても、引き出し電極１２３が凸部１１４に接触することになり、凸部１１４よりも下方向に水晶素子１２０が傾くことなく安定した状態で実装することができる。また、凸部１１４は、平面視して、水晶素板１２１の外周縁にある引き出し電極１２３と重なる位置に設けられている。このようにすることにより、水晶素子１２０の固定されていない角部が基板１１０ａの上面に接触することを低減することができる。

導体部１１５は、配線パターン１１３及び外部端子１１２と電気的に接続するためのものである。導体部１１５は、基板１１０ａの短辺の中心付近に設けられた切れ込みの内部に設けられている。導体部１１５の両端は、配線パターン１１３及び外部端子１１２と接続されている。このようにすることで、電極パッド１１１は、配線パターン１１３及び導体部１１５を介して外部端子１１２と電気的に接続されている。

補助電極パッド１１６は、水晶素子１２０を電極パッド１１１上に実装する際に、水晶素子１２０の実装位置を決めるためのものある。補助電極パッド１１６は、対角に配置された二つの電極パッド１１１から短辺方向に隣接する電極パッド１１１に向かって延出するようにして設けられている。補助電極パッド１１６の一部が、水晶素子１２０の引き出し電極１２３と重なるように配置されることで、水晶素子１２０の外周縁部がパッケージ１１０に接触するような水晶素子１２０の位置ずれをより低減することができる。

ここでパッケージ１１０を平面視したときの一辺の寸法が、１．０〜３．０ｍｍであり、パッケージ１１０の上下方向の寸法が、０．７〜１．５ｍｍである場合を例にして、電極パッド１１１、凸部１１４の大きさを説明する。電極パッド１１１の辺の長さは、２５０〜４００μｍとなる。電極パッド１１１の上下方向の厚みの長さは、１０〜５０μｍとなる。電極パッド１１１の外周縁に沿って形成されている凸部１１４の辺の長さは、２００〜３５０μｍとなる。凸部１１４の上下方向の厚みの長さは、１０〜３０μｍとなる。

導電性接着剤１４０は、水晶素子１２０の引き出し電極１２３と電極パッド１１１とを電気的に接続させるためのものである。導電性接着剤１４０は、図３（ｂ）に示すように、平面視して、その外周縁が凸部１１４の四つの辺に接するようにして設けられている。このようにすることで、導電性接着剤１４０が凸部１１４の外周縁で留まるため、電極パッド１１１又は基板１１０ａの上面に導電性接着剤１４０が漏れ拡がりにくく、安定して水晶素子１２０を電極パッド１１１に実装することが可能となる。また、仮に、導電性接着剤１４０が電極パッド１１１上に溢れ出たとしても電極パッド１１１の外周縁で留まるため、基板１１０ａの上面に導電性接着剤１４０が漏れ拡がりにくく、安定して水晶素子１２０を電極パッド１１１に実装することが可能となる。水晶デバイスは、安定して水晶素子１２０を電極パッド１１１に実装することができるので、安定して水晶素子１２０の発振周波数を出力することが可能となる。

導電性接着剤１４０は、平面視した際に、円形又は楕円形状であり、導電性接着剤１４０の中心点が、電極パッド１１１の中心点と重なる位置に設けられている。このようにすることで、水晶素子１２０を実装する際に、導電性接着剤１４０が、電極パッド１１１の四つのそれぞれの辺に向かって均等に濡れ広がるため、さらに安定して水晶素子１２０を電極パッド１１１に実装することが可能となる。

導電性接着剤１４０は、水晶素子１２０の励振用電極１２２と間をあけて配置されている。水晶デバイスは、導電性接着剤１４０と励振用電極１２２とが間を空けて配置されていることにより、導電性接着剤１４０が励振用電極１２２に付着することで生じる短絡を低減することができる。

また、導電性接着剤１４０の粘度が、３５〜４５Ｐａ・ｓのものを使用することによって、塗布した際に、導電性接着剤１４０は、電極パッド１１１上から基板１１０ａ上面に流れ出ることなく、電極パッド１１１上に留まるので、導電性接着剤１４０の上下方向の厚みも確保することができる。導電性接着剤１４０の上下方向の厚みの長さは、１０〜２５μｍである。このように導電性接着剤１４０の厚みを確保できることによって、水晶素子１２０の基板１１０ａへの接触を抑制し、落下等により加わった衝撃が水晶素子１２０に対して導電性接着剤１４０を中心にして上下方向へ加わったとしても、その衝撃を導電性接着剤１４０で十分に吸収緩和することができる。

導電性接着剤１４０は、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものであり、導電性粉末としては、アルミニウム、モリブデン、タングステン、白金、パラジウム、銀、チタン、ニッケル又はニッケル鉄のうちのいずれか、或いはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。また、バインダーとしては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はビスマレイミド樹脂が用いられる。

ここで、パッケージ１１０の作製方法について説明する。基板１１０ａ及び枠体１１０ｂがアルミナセラミックスから成る場合、まず所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得た複数のセラミックグリーンシートを準備する。また、セラミックグリーンシートの表面或いはセラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷等によって所定の導体ペーストを塗布する。さらに、これらのグリーンシートを積層してプレス成形したものを、高温で焼成する。最後に、導体パターンの所定部位、具体的には、一対の電極パッド１１１又は外部端子１１２、配線パターン１１３、凹部１１４及び導体部１１５となる部位にニッケルメッキ又は金メッキ等を施すことにより作製される。また、導体ペーストは、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。

水晶素子１２０は、図２及び図３に示されているように、導電性接着剤１４０を介して電極パッド１１１上に接合されている。水晶素子１２０は、安定した機械振動と圧電効果により、電子装置等の基準信号を発振する役割を果たしている。

水晶素子１２０は、図２に示されているように、図１及び図２に示されているように、水晶素板１２１の上面及び下面のそれぞれに励振用電極１２２及び引き出し電極１２３を被着させた構造を有している。励振用電極１２２は、水晶素板１２１の上面及び下面のそれぞれに金属を所定のパターンで被着・形成したものである。励振用電極１２２は、上面に第一励振用電極１２２ａと、下面に第二励振用電極１２２ｂを備えている。引き出し電極１２３は、励振用電極１２２から水晶素板１２１の一辺に向かってそれぞれ延出されている。引き出し電極１２３は、上面に第一引き出し電極１２３ａと、下面に第二引き出し電極１２３ｂとを備えている。第一引き出し電極１２３ａは、第一励振用電極１２２ａから引き出されており、水晶素板１２１の一辺に向かって延出するように設けられている。第二引き出し電極１２３ｂは、第二励振用電極１２２ｂから引き出されており、水晶素板１２１の一辺に向かって延出するように設けられている。つまり、引き出し電極１２３は、水晶素板１２１の長辺または短辺に沿った形状で設けられている。また、本実施形態においては、第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂと接続されている水晶素子１２０の一端を基板１１０ａの上面と接続した固定端とし、他端を基板１１０ａの上面と間を空けた自由端とした片持ち支持構造にて水晶素子１２０が基板１１０ａ上に固定されている。

水晶素子１２０の第一引き出し電極１２３ａは、図３に示されているように、第一凸部１１４ａと接触し、水晶素子１２０の第二引き出し電極１２３ｂは、第二凸部１１４ｂと接触している。このように水晶素子１２０の引き出し電極１２３を凸部１１４に接触させることにより、電極パッド１１１上に水晶素子１２０を実装する工程において、水晶素子１２０の搭載位置がずれて搭載角度が傾いた場合でも、水晶素子１２０の長辺側端部が凸部１１４に当接して支持され、水晶素子１２０の短辺の傾きが抑制され、水晶素子１２０の長辺側端部が基板１１０ａや蓋体１３０に接触するのを防ぐことができる。よって、水晶素子１２０の発振周波数の変動が防止され、生産性を向上させることができる。

また、水晶デバイスは、水晶素子１２０の励振用電極１２２の表面を例えばイオンガンにより削ることにより、水晶素子１２０の発振周波数の調整を行っている。従来の水晶デバイスでは、基板の上面に設けられた配線パターンが水晶素子の励振用電極の近傍でも露出しているため、イオンガンにより励振用電極を削る際に、配線パターンを削ってしまうことがある。また、従来の水晶デバイスは、この配線パターンの削り屑が、水晶素子の励振用電極に付着し、発振周波数が変動してしまうこと虞がある。しかし、本実施形態の水晶デバイスでは、図４に示すように、配線パターン１１３が水晶素子１２０の励振用電極１２２の近傍では凹部Ｋ内に露出しておらず、平面視して、枠体１１０ｂと重なる位置に設けられているため、イオンガンにより励振用電極１２２を削る際に、配線パターン１１３を削ってしまうことを防ぐことができる。また、このような水晶デバイスは、配線パターン１１３の削り屑が発生しないため、水晶素子１２０の励振用電極１２２に削り屑が付着することがなく、安定して発振周波数を出力することが可能となる。

また、水晶素子１２０の引き出し電極１２３は、凸部１１４と接触することになるので、水晶素子１２０の固定端側の外周縁が基板１１０ａの上面に接触することを低減することができる。従って、水晶素子１２０の固定端側の外周縁が、基板１１０ａに接触することで生じる水晶素子１２０の欠けを防ぐことができる。また、水晶素子１２０の引き出し電極１２３は、仮に水晶素子１２０が実装時に傾いたとしても凸部１１４と接触することで、水晶素子１２０の固定端側が凸部１１４の上下方向の厚み分の距離を確保できるので、水晶素子１２０の自由端が浮きすぎることがなく、水晶素子１２０の自由端が蓋体１３０に接触することを抑制することができる。

ここで、水晶素子１２０の動作について説明する。水晶素子１２０は、外部からの交番電圧が引き出し電極１２３から励振用電極１２２を介して水晶素板１２１に印加されると、水晶素板１２１が所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。

ここで、水晶素子１２０の作製方法について説明する。まず、水晶素子１２０は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し、水晶素板１２１の外周の厚みを薄くし、水晶素板１２１の外周部と比べて水晶素板１２１の中央部が厚くなるように設けるベベル加工を行う。そして、水晶素子１２０は、水晶素板１２１の両主面にフォトリソグラフィー技術、蒸着技術又はスパッタリング技術によって、金属膜を被着させることにより、励振用電極１２２及び引き出し電極１２３を形成することにより作製される。

水晶素子１２０の基板１１０ａへの接合方法について説明する。まず、導電性接着剤１４０は、例えばディスペンサによって、電極パッド１１１上に拡がるようにして塗布される。水晶素子１２０は、導電性接着剤１４０上に搬送される。さらに、水晶素子１２０は、水晶素子１２０の固定端側の外周縁にある引き出し電極１２３が、平面視して、凸部１１４と重なるようにして導電性接着剤１４０上に載置される。この際に、溢れ出た導電性接着剤１４０は、露出した第一配線パターン１１３ａ及び第二配線パターン１１３ｂ上に沿って流れ出る。そして導電性接着剤１４０は、加熱硬化させることによって、硬化収縮される。水晶素子１２０は、導電性接着剤１４０が硬化収縮する際に、水晶素子１２０の固定端側が下方向に引っ張られ、水晶素子１２０の自由端側が上方向に浮くようにして、第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂに接合される。

蓋体１３０は、矩形状であり、真空状態にある凹部Ｋ、あるいは窒素ガスなどが充填された凹部Ｋを気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体１３０は、所定雰囲気で、枠体１１０ｂ上に設けられた接合部材１３１の上面に載置される。枠体１１０ｂの上面に設けられた接合部材１３１に熱が印加されることで、溶融接合される。また、蓋体１３０は、例えば、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。

接合部材１３１は、パッケージ１１０の枠体１１０ｂ上面に相対する蓋体１３０の箇所に設けられている。封止部材１３１は、例えば、銀ロウ又は金錫によって設けられている。銀ロウの場合は、その厚みは、１０〜２０μｍである。例えば、成分比率は、銀が７２〜８５％、銅が１５〜２８％のものが使用されている。金錫の場合は、その厚みは、１０〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が７８〜８２％、錫が１８〜２２％のものが使用されている。

接合部材１３１は、例えば、金錫の場合には、接合部材１３１の層の厚みは、１０〜４０μｍであり、例えば、成分比率が、金が７０〜８０％、錫が２０〜３０％のものを使用しても良い。また、接合部材１３１は、例えば、銀ロウの場合には、接合部材１３１の層の厚みは、１０〜４０μｍであり、例えば、成分比率が、銀が７０〜８０％、銅が２０〜３０％のものを使用しても良い。

本実施形態における水晶デバイスは、矩形状の基板１１０ａと、基板１１０ａの外周縁に沿って設けられた枠体１１０ｂと、基板１１０ａの上面に露出した四隅に設けられた電極パッド１１１と、電極パッド１１１の上面に設けられた凸部１１４と、平面視して矩形状であり、電極パッド１１１の内の二つに導電性接着剤１４０を介して実装された水晶素子１２０と、水晶素子１２０を気密封止するための蓋体１３０と、を備え、水晶素子１２０の角部が、平面視して、凸部１１４と重なる位置に設けられている。このようにすることによって、四隅に設けられた電極パッド１１１の内の二つに水晶素子１２０を実装することができるので、実装位置が異なる水晶素子１２０を使用しても、その実装に合わせた電極パッド１１１を形成した基板の設計をやり直す必要がない。よって、水晶デバイスの生産性を向上させることができる。

また、本実施形態における水晶デバイスは、水晶素子１２０が、矩形状の水晶素板１２１と、水晶素板１２１の上下面に設けられた励振用電極１２２と、励振用電極１２２とから水晶素板１２１の一辺にそれぞれ延出するようにして設けられている一対の引き出し電極１２３と、を備え、一対の引き出し電極１２３の一方と、第一電極パッド１１１ａとが電気的に接続されており、一対の引き出し電極１２３の他方と、第二電極パッド１１１ｂとが電気的に接続されている。このようにすることにより、水晶素子１２０の自由端と対向する位置に第三電極パッド１１２が配置されているように実装されることになる。よって、水晶素子２２０の引き出し電極１２３と、電極パッド１１１とが接合している箇所を軸として傾いても、水晶素子１２０の自由端が第三電極パッド１１１ｃ及び／または第四電極パッド１１１ｄに接触するので、基板１１０ａの上面に水晶素子１２０の自由端が接触することを抑制することできる。仮に、水晶素子１２０の自由端が基板１１０ａに接触した状態で、落下試験等を行うと、水晶素子１２０の自由端が欠けてしまう虞がある。このようにすることで、水晶素子１２０の自由端側が欠けてしまうことを抑え、水晶素子１２０の発振周波数が変動することを低減することができる。

また、本実施形態における水晶デバイスは、対角に配置された二つの電極パッド１１１には、短辺方向に隣接する電極パッド１１１に向かって延出するようにして設けられた補助電極パッド１１６が設けられている。このようにすることで、水晶素子１２０を実装する際に、水晶素子１２０の引き出し電極１２３と補助電極パッド１１６の一部が、平面視して、重なるように配置されることで、水晶素子１２０の外周縁部がパッケージ１１０に接触するような水晶素子１２０の位置ずれを低減することができる。

本実施形態における水晶デバイスは、導電性接着剤１４０が、平面視して、凸部１１４内に位置するように設けられている。つまり、導電性接着剤１４０の外周縁が、図３に示すように、平面視して、凸部１１４の四つの辺に接するようにして設けられている。このようにすることで、導電性接着剤１４０が凸部１１４の外周縁で留まるため、電極パッド１１１又は基板１１０ａの上面に導電性接着剤１４０が漏れ拡がりにくく、安定して水晶素子１２０を電極パッド１１１に実装することが可能となる。また、仮に、導電性接着剤１４０が電極パッド１１１上に溢れ出たとしても電極パッド１１１の外周縁で留まるため、基板１１０ａの上面に導電性接着剤１４０が漏れ拡がりにくく、安定して水晶素子１２０を電極パッド１１１に実装することが可能となる。水晶デバイスは、安定して水晶素子１２０を電極パッド１１１に実装することができるので、安定して水晶素子１２０の発振周波数を出力することが可能となる。

また、本実施形態における水晶デバイスは、配線パターン１１３が、電極パッド１１１と電気的に接続されており、平面視した際に、枠体１１０ｂと重なる位置に設けられている。このようにすることによって、水晶デバイスは、配線パターン１１３と水晶素子１２０との間で浮遊容量が発生することを抑えることができる。また、このような水晶デバイスは、水晶素子１２０にこの浮遊容量が付与されることがないため、発振周波数が変動してしまうことを低減することができる。また、本実施形態における水晶デバイスは、水晶デバイスに外力が加わり、枠体１１０ｂの長辺方向に曲げモーメントが発生しても、基板１１０ａに加えて枠体１１０ｂが設けられていることにより、枠体１１０ｂが設けられている箇所は、変形しにくくなる。よって、枠体１１０ｂと平面視して重なる位置に設けられた配線パターン１１３は、断線しにくくなり、水晶デバイスの発振周波数が出力されなくなることを抑制することができる。

（第一変形例）
以下、本実施形態の第一変形例における水晶デバイスについて説明する。なお、本実施形態の第一変形例における水晶デバイスのうち、上述した水晶デバイスと同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。本実施形態の第一変形例における水晶デバイスは、図６〜図８に示されているように、水晶素子２２０が両持ち支持構造である点において本実施形態と異なる。

水晶素子２２０は、図６〜図８に示されているように、水晶素板２２１の上面及び下面のそれぞれに励振用電極２２２及び引き出し電極２２３を被着させた構造を有している。励振用電極２２２は、水晶素板２２１の上下面のそれぞれに金属を所定のパターンで被着・形成したものである。励振用電極２２２は、上面に第一励振用電極２２２ａと、下面に第二励振用電極２２２ｂを備えている。引き出し電極２２３は、励振用電極２２２から水晶素板２２１の向かい合う辺に向かってそれぞれ延出されている。引き出し電極２２３は、上面に第一引き出し電極２２３ａと、下面に第二引き出し電極２２３ｂとを備えている。第一引き出し電極２２３ａは、第一励振用電極２２２ａから引き出されており、水晶素板１２１の一方の辺に向かって延出するように設けられている。第二引き出し電極２２３ｂは、第二励振用電極２２２ｂから引き出されており、水晶素板２２１の他方の辺に向かって延出するように設けられている。また、このような水晶素子２２０は、水晶素板２２１の対角に位置する箇所で両持ち支持構造にて基板１１０ａ上に固定されている。

水晶素子２２０の基板１１０ａへの接合方法について説明する。まず、導電性接着剤１４０は、例えばディスペンサによって第一電極パッド１１１ａ及び第三電極パッド１１１ｃ上に塗布される。水晶素子２２０は、導電性接着剤１４０上に搬送され、導電性接着剤１４０上に載置される。そして導電性接着剤１４０は、加熱硬化させることによって、硬化収縮される。水晶素子２２０は、電極パッド１１１に接合される。つまり、水晶素子２２０の第一引き出し電極２２３ａは、第一電極パッド１１１ａと接合され、第二引き出し電極２２３ｂは、第三電極パッド１１１ｃと接合される。これによって、第一外部端子１１２ａと第二外部端子１１２ｂが水晶素子２２０と電気的に接続されることになる。

本実施形態の第一変形例における水晶デバイスは、電極パッド１１１が、第一電極パッド１１１ａ、第二電極パッド１１１ｂ、第三電極パッド１１１ｃ及び第四電極パッド１１１ｄとからなり、水晶素子２２０が、矩形状の水晶素板２２１と、水晶素板２２１の上下面に設けられた励振用電極２２２と、励振用電極２２２とから水晶素板２２１の向かい合う両辺に向かってそれぞれ延出するようにして設けられている一対の引き出し電極２２３と、を備え、一対の引き出し電極２２３の一方と、第一電極パッド１１１ａとが電気的に接続されており、一対の引き出し電極２２３の他方と、第三電極パッド１１１ｃとが電気的に接続されている。このようにすることによって、互いに対角方向にある第一電極パッド１１１ａ及び第三電極パッド１１１ｃに水晶素子２２０を実装することができるので、実装位置が異なる水晶素子を使用しても、その実装に合わせた電極パッド１１１を形成したパッケージ１１０の設計をやり直す必要がない。よって、水晶デバイスの生産性を向上させることができる。

また、本実施形態の第一変形例における水晶デバイスは、水晶素子２２０が、矩形状の水晶素板２２１と、水晶素板２２１の上下面に設けられた励振用電極２２２と、励振用電極２２２とから水晶素板２２１の向かい合う両辺に向かってそれぞれ延出するようにして設けられている一対の引き出し電極２２３と、を備え、一対の引き出し電極２２３の一方と、第一電極パッド１１１ａとが電気的に接続されており、一対の引き出し電極２２３の他方と、第三電極パッド１１１ｃとが電気的に接続されている。このようにすることによって、水晶素子２２０の第一引き出し電極２２３ａ及び第二引き出し電極２２３ｂと、第一電極パッド１１１ａ及び第三電極パッド１１１ｃとが接合している箇所を軸として傾いても、水晶素子２２０の接合していない一方の角が第二電極パッド１１１ｂの第二凸部１１４ｂに接触し、他方の角が基板１１０ａから離間した状態になるので、基板１１０ａの上面に水晶素子２２０の接合していない角が接触することを抑制することできる。仮に、水晶素子２２０の接合していない角が基板１１０ａに接触した状態で、落下試験等を行うと、水晶素子２２０の接合していない角が欠けてしまう虞がある。このようにすることで、前述した軸に対して、どちらに傾いたとしても水晶素子２２０の角が欠けてしまうことを抑えつつ、水晶素子２２０の発振周波数が変動することを低減することができる。

尚、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。上記実施形態では、基板１１０ａの上面に枠体１１０ｂが設けられている場合について説明したが、基板に水晶素子を実装した後に、封止基部の下面に封止枠部が設けられた蓋体を用いて、水晶素子を気密封止する構造であっても構わない。蓋体は、矩形状の封止基部と、封止基部の下面の外周縁に沿って設けられている封止枠部とで構成されており、封止基部の下面と封止枠部の内側側面とで収容空間が形成されている。封止枠部は、封止基部の下面に収容空間を形成するためのものである。封止枠部は、封止基部の下面の外縁に沿って設けられている。

上記実施形態では、水晶素子は、ＡＴ用水晶素子を用いた場合を説明したが、基部と、基部の側面より同一の方向に延びる二本の平板形状の振動腕部とを有する音叉型屈曲水晶素子を用いても構わない。水晶素子は、水晶片と、その水晶片の表面に設けられた励振電極と、引き出し用電極と、周波数調整用金属膜とにより構成されている。水晶片は、水晶基部と水晶振動部とからなり、水晶振動部が第一水晶振動部及び第二水晶振動部とから成る。水晶基部は、結晶の軸方向として電気軸がＸ軸、機械軸がＹ軸、及び光軸がＺ軸となる直交座標系としたとき、Ｘ軸回りに−５°〜＋５°の範囲内で回転させたＺ′軸の方向が厚み方向となる平面視略四角形の平板である。第一水晶振動部及び第二水晶振動部は、水晶基部の一辺からＹ′軸の方向に平行に延設されている。このような水晶片は、水晶基部と各水晶振動部とが一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により製造される。

１１０・・・パッケージ
１１０ａ・・・基板
１１０ｂ・・・枠体
１１１・・・電極パッド
１１２・・・外部端子
１１３・・・配線パターン
１１４・・・凸部
１１５・・・導体部
１１６・・・補助電極パッド
１２０、２２０・・・水晶素子
１２１、２２１・・・水晶素板
１２２、２２２・・・励振用電極
１２３、２２３・・・引き出し電極
１３０・・・蓋体
１３１・・・接合部材
１４０・・・導電性接着剤
Ｋ・・・凹部

Claims (6)

1. 矩形状の基板と、
   前記基板の外周縁に沿って設けられた枠体と、
   前記基板の上面に露出した四隅に設けられた電極パッドと、
   前記電極パッドの上面に設けられた凸部と、
   平面視して矩形状であり、前記電極パッドの内の二つに導電性接着剤を介して実装された水晶素子と、
   前記水晶素子を気密封止するための蓋体と、を備え、
   前記水晶素子の角部が、平面視して、前記凸部と重なる位置に設けられていることを特徴とする水晶デバイス。
2. 請求項１記載の水晶デバイスであって、
   前記電極パッドは、第一電極パッド、第二電極パッド、第三電極パッド及び第四電極パッドとからなり、
   前記水晶素子は、矩形状の水晶素板と、前記水晶素板の上下面に設けられた励振用電極と、前記励振用電極とから前記水晶素板の一辺にそれぞれ延出するようにして設けられた一対の引き出し電極と、を備え、
   前記一対の引き出し電極の一方と、前記第一電極パッドとが電気的に接続されており、前記一対の引き出し電極の他方と、前記第二電極パッドとが電気的に接続されていることを特徴とする水晶デバイス。
3. 請求項１記載の水晶デバイスであって、
   前記電極パッドは、第一電極パッド、第二電極パッド、第三電極パッド及び第四電極パッドとからなり、
   前記水晶素子は、矩形状の水晶素板と、前記水晶素板の上下面に設けられた励振用電極と、前記励振用電極とから前記水晶素板の向かい合う両辺に向かってそれぞれ延出するようにして設けられた一対の引き出し電極と、を備え、
   前記一対の引き出し電極の一方と、前記第一電極パッドとが電気的に接続されており、前記一対の引き出し電極の他方と、前記第三電極パッドとが電気的に接続されていることを特徴とする水晶デバイス。
4. 請求項１乃至請求項３記載の水晶デバイスであって、
   対角に配置された二つの前記電極パッドには、短辺方向に隣接する電極パッドに向かって延出するようにして設けられた補助電極パッドが設けられていることを特徴とする水晶デバイス。
5. 請求項１乃至請求項４記載の水晶デバイスであって、
   前記導電性接着剤が、平面視して、前記凸部内に位置するように設けられていることを特徴とする水晶デバイス。
6. 請求項１乃至請求項５記載の水晶デバイスであって、
   配線パターンは、前記電極パッドと電気的に接続されており、平面視した際に、前記枠体と重なる位置に設けられていることを特徴とする水晶デバイス。

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