JP6483369B2 - 水晶デバイス - Google Patents

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、特定の周波数を発生させるものである。例えば、矩形状の基板の上面の一辺に沿って設けられた一対の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と、基板の上面に接合部材を介して接合され、水晶素子を気密封止するための金属製の封止蓋体と、を備えた水晶振動子が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。接合部材は、ガラスが用いられ、熱を印加することで、封止蓋体と基板の上面とを接合することができる。また、水晶デバイスを構成する基板の下面の四隅には、外部端子が設けられており、電子機器等の実装基板上に半田等で実装されている。

特開２００９−１４１２３４号公報

上述した水晶デバイスは、電子機器等の実装基板上の実装パッドと水晶デバイスを構成する基板の外部端子とを半田で実装する際に、実装時に使用された半田が外部端子から基板の側面に設けられた導体部を介して基板の上面にまで這い上がるため、金属製蓋体と半田とが接触することで、金属製蓋体と半田とが短絡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、実装時に半田を使用しても、金属製蓋体と短絡することを低減し、安定して発振周波数を出力することが可能な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、基板の上面に設けられた電極パッドと、基板の下面に設けられた外部端子と、基板の上面及び下面に設けられ、電
極パッド及び外部端子と電気的に接続されている配線パターンと、基板の側面に設けられ、配線パターンと電気的に接続された導体部と、基板の電極パッドに実装された水晶素子と、基板の上面に設けられた金属製の封止蓋体と、基板の上面と封止蓋体の下面との間に設けられたガラス接合部材と、を備え、導体部は、ガラスを有する銀パラジウム合金を含んでなり、基板の上面の外周縁と導体部との境界線箇所の導体部の厚みが他の導体部の箇所の厚みに比べて薄くなるように設けられ、ガラス接合部材が、導体部の上端の厚みが薄くなる箇所にかかるようにして設けられている。

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、基板の上面に設けられた電極パッドと、基板の下面に設けられた外部端子と、基板の上面及び下面に設けられ、電極パッド及び外部端子と電気的に接続されている配線パターンと、基板の側面に設けられ、配線パターンと電気的に接続された導体部と、基板の電極パッドに実装された水晶素子と、基板の上面に設けられた金属製の封止蓋体と、基板の上面と封止蓋体の下面との間に設けられたガラス接合部材と、を備え、導体部は、ガラスを有する銀パラジウム合金を含んでなり、基板の上面の外周縁と導体部との境界線箇所の導体部の厚みが他の導体部の箇所の厚みに比べて薄くなるように設けられ、ガラス接合部材が、導体部の上端の厚みが薄くなる箇所にかかるようにして設けられている。このようにすることにより、電子機器等の実装基板の実装パッドと基板の外部端子とを半田で実装する際に、実装する際に使用した半田がガラス成分を含有した導体部により、濡れ性が悪くはじかれるため、外部端子から基板の側面に設けられた導体部の上下方向の厚みの半分程度までしか這い上がらない。よって、金属製蓋体と半田とが接触することを抑えることができるので、金属製蓋体と半田とが短絡してしまうこと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水晶素子を実装した状態を示す平面図である。 図３に示された水晶デバイスのＢ−Ｂにおける断面図である。 （ａ）本実施形態における水晶デバイスを構成する基板を上面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基板を下面から見た平面図である。 本実施形態における水晶デバイスを構成する基板の導体部に含有するガラスの重量比率ごとの導通不良における歩留まりを示すグラフである。 本実施形態における水晶デバイスの実装基板との接合強度における歩留まりを示すグラフである。 本実施形態の第一変形例における水晶デバイスを示す断面図である。 （ａ）本実施形態の第二変形例における水晶デバイスを構成する水晶素子を実装した状態を示す平面図であり、（ｂ）本実施形態の第二変形例における水晶デバイスを構成する基板を下面から見た平面図である。 本実施形態の第三変形例における水晶デバイスを示す分解斜視図である。 （ａ）本実施形態の第四変形例における水晶デバイスを構成する基板を上面から見た平面図であり、（ｂ）本実施形態の第四変形例における水晶デバイスを構成する基板を下面から見た平面図である。

本実施形態における水晶デバイスは、図１及び図２に示されているように、基板１１０と、基板１１０の上面に接合された水晶素子１２０と、水晶素子１２０を気密封止するための封止蓋体１３０と、を含んでいる。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１１０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１１０の一辺に沿って、水晶素子１２０を接合するための第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂが設けられている。基板１１０の一辺と対向する一辺に沿って第三電極パッド１１１ｃが設けられている。基板１１０の下面の四隅には、外部端子１１２が設けられている。また、四つの外部端子１１２の内の二つが、水晶素子１２０と電気的に接続されて、水晶素子１２０の入出力端子として用いられている。

基板１１０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１１０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１１０の上面及び下面には、上面に設けられた電極パッド１１１と下面の外部端子１１２とを電気的に接続するための配線パターン１１３がそれぞれ設けられている。また、基板１１０の上面には、第一電極パッド１１１ａと第三電極パッド１１１ｃとを電気的に接続するための電極パターン１１５が設けられている。

基板１１０の第一電極パッド１１１ａ、第二電極パッド１１１ｂ及び第三電極パッド１１１ｃは、図１及び図２に示すように、水晶素子１２０を実装するために用いられている。また、第三電極パッド１１１ｃは、水晶素子１２０が第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂ上に実装されている場合には、水晶素子１２０の外周縁が基板１１０と接触することを抑制するために用いられている。第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂは、図１に示すように、基板１１０の一辺に沿って設けられており、第三電極パッド１１１ｃは、基板１１０の一辺と対向する一辺に沿って設けられている。また、第二電極パッド１１１ｂと第三電極パッド１１１ｃとは、図１に示すように、基板１１０の上面の対角の位置に設けられている。また、電極パッド１１１は、基板１１０の上面及び下面に設けられた配線パターン１１３及び基板１１０の角部に設けられた導電部１１４を介して、電極パッド１１１と平面視して重なる位置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、基板１１０の下面の四隅に、基板１１０の外周縁に沿って設けられている。

電極パッド１１１は、図５（ａ）に示すように、第一電極パッド１１１ａ、第二電極パッド１１１ｂ及び第三電極パッド１１１ｃによって構成されている。また、外部端子１１２は、図５（ｂ）に示すように第一外部端子１１２ａ、第二外部端子１１２ｂ、第三外部端子１１２ｃ及び第四外部端子１１２ｄによって構成されている。配線パターン１１３は、図１に示すように、第一配線パターン１１３ａ、第二配線パターン１１３ｂ及び第三配線パターン１１３ｃによって構成され、導電部１１４は、第一導電部１１４ａ、第二導電部１１４ｂ及び第三導電部１１４ｃによって構成されている。第二電極パッド１１１ｂと第二外部端子１１２ｂとは、基板１１０の上面及び下面に設けられた第一配線パターン１１３ａと、基板１１０の角部に設けられた第一導電部１１４ａにより接続されており、第三電極パッド１１１ｃと第四外部端子１１２ｄとは、基板１１０の上面及び下面に設けられた第二配線パターン１１３ｂと、基板１１０の角部に設けられた第二導電部１１４ｂにより接続されている。また、第一電極パッド１１１ａと第三電極パッド１１１ｃとは、基板１１０の上面に設けられている電極パターン１１５により電気的に接続されている。よって、第一電極パッド１１１ａは、第三電極パッド１１１ｃを介して第四外部端子１１２ｄと電気的に接続されることになる。また、第一外部端子１１２ａ及び第三外部端子１１２ｃは、どこにも接続されておらず、実装基板に実装するための実装用端子として用いられている。

外部端子１１２は、外部の電子機器等を構成する実装基板上に実装するために用いられている。外部端子１１２は、基板１１０の下面の四隅に設けられている。外部端子１１２の内の二つの端子は、基板１１０の上面に設けられた一対の電極パッド１１１とそれぞれ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１１０の下面の対角に位置するように設けられている。

また、電極パッド１１１及び外部端子１１２は、基板１１０に沿って設けられた形状となっている。ここで基板１１０を平面視したときの長辺の寸法が、１．２〜２．５ｍｍであり、短辺の寸法が、１．０〜２．０ｍｍである場合を例にして、電極パッド１１１及び外部端子１１２の大きさを説明する。第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂの長辺の長さは、０．２０〜０．６０ｍｍであり、短辺の長さは、０．１０〜０．５０ｍｍとなっている。第三電極パッド１１１ｃは、長辺の長さが、０．６０〜１．１０ｍｍであり、短辺の長さは、０．１０〜０．５０ｍｍとなっている。外部端子１１２の長辺の長さは、０．３０〜０．９０ｍｍであり、短辺の長さは、０．２０〜０．６０ｍｍとなっている。

配線パターン１１３は、基板１１０の上面及び下面に設けられ、電極パッド１１１及び外部端子１１２から近傍の基板１１０の角部に向けて引き出されている。第一配線パターン１１３ａの長さと第二配線パターン１１３ｂの長さは、略等しい長さとなる。ここで、略等しい長さとは、基板１１０の上面及び下面に設けられた第一配線パターン１１３ａの長さと基板１１０の上面及び下面に設けられた第二配線パターン１１３ｂの長さとの差が０〜２００μｍ異なるものを含むものとする。配線パターン１１３の長さは、各配線パターン１１３の中心を通る直線の長さを測定したものとする。

導体部１１４は、図３及び図４に示すように、基板１１０の角部に設けられた切れ込みの内部に設けられている。導体部１１４の両端は、配線パターン１１３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１１４を介して外部端子１１２と電気的に接続されている。また、導体部１１４は、切り込み内に導体ペーストを印刷するようにして設けられているため、基板１１０の上面の外周縁と導体部１１４との境界線箇所の導体部１１４の厚みが薄くなっている。このような導体部１１４は、銀パラジウム合金により形成されており、半田食われを抑えるため、バナジウム系低融点ガラス、リン酸系低融点ガラス又は酸化鉛系ガラスなどのガラス成分も含有されている。また、酸化鉛系ガラスの組成は、酸化鉛、フッ化鉛、二酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ビスマス、酸化ホウ素、酸化亜鉛、酸化第二鉄、酸化銅及び酸化カルシウムとから構成されている。導体部１１４を構成する銀パラジウム合金及びガラスの合計量に対して、ガラスの重量比率が、０．３〜５．０重量％になるように設けられている。また、半田は、実装基板の実装パッド（図示せず）と基板１１０の外部端子１１２とを接合するために用いられる。このような半田は、例えば、錫、銀及び銅から構成されており、錫が９５〜９８％、銀が２〜４％、銅が０〜１．０％のものが使用されている。このように、０．３〜５．０重量％のガラスが含有されたことで、半田とは濡れ性が悪いため、半田をはじきつつ、導体部１１４の上下方向の厚みの半分程度まで半田が這い上がることになる。よって、導体部１１４との間で、実装基板側から導体部１１４に向かって徐々に厚みが形成されるようなフィレットが形成されるため、実装基板と水晶デバイスとの接合強度を維持することができる。また、半田が導体部１１４の上端まで這い上がらないため、導体部１１４の半田食われを低減することができる。このような半田食われとは、配線パターン１１３又は導体部１１４の材質が半田内に拡散し、配線パターン１１３又は導体部１１４がなくなってしまうことをいう。

導体部１１４に含有するガラスの重量比率は、図６に示すように、０．３重量％未満になると導通不良における歩留まりが低下することが確認できる。これは、導体部１１４に含有されているガラスの重量比率が、０．３重量％未満の場合には、水晶デバイスを実装基板上に実装した際に半田が外部端子から導体部１１４の上端まで這い上がり、導体部１１４の上端部が半田食われを起こし、電極パッド１１１と外部端子１１２間が断線しているため、導通不良が発生し、歩留まりが低下することになる。

また、導体部１１４に含有するガラスの重量比率は、図７に示すように、５．０重量％より大きくなると実装時における水晶デバイスの剥がれの歩留まりが低下することが確認できる。これは、導体部１１４に含有されているガラスの重量比率が、５．０重量％より大きい場合には、水晶デバイスを実装基板上に実装した際に半田が導体部１１４に這い上ってこないため、実装基板側から導体部１１４に向かって徐々に厚みが形成されるようなフィレットが形成されず、実装基板１０と水晶デバイスとの接合強度が低下し、実装時における歩留まりが低下することになる。

電極パターン１１５は、基板１１０の上面に設けられており、その一端で第二電極パッド１１１ｂと接続されており、他端で第三電極パッド１１１ｃと電気的に接続されている。このようにすることで、第二電極パッド１１１ｂは、第三電極パッド１１１ｃを介して第三外部端子１１２ｃと電気的に接続されることになる。

ここで、基板１１０の作製方法について説明する。基板１１０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、電極パッド１１１、外部端子１１２、配線パターン１１３、導体部１１４及び電極パターン１１５となる部位にニッケルメッキ又、金メッキ、銀パラジウム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１〜図４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。

また、水晶素子１２０は、図１〜図４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の長辺又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１１０の上面と接続した固定端とし、他端を基板１１０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１１０上に固定されている。

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、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１１０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及び第二電極パッド１１１ｂ上に塗布される。水晶素子１２０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１２０は、電極パッド１１１に接合される。つまり、水晶素子１２０の第一引き出し電極１２３ａは、第二電極パッド１１１ｂと接合され、第二引き出し電極１２３ｂは、第一電極パッド１１１ａと接合される。これによって、第二外部端子１１２ｂと第四外部端子１１２ｄが水晶素子１２０と電気的に接続されることになる。

また、水晶素子１２０は、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に接触するので、基板１１０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１１０に接触した状態で、落下試験を行うと、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つつ、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。

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。

封止蓋体１３０は、矩形状の封止基部１３０ａと、封止基部１３０ａの下面の外周縁に沿って設けられている封止枠部１３０ｂとで構成されており、封止基部１３０ａの下面と封止枠部１３０ｂの内側側面とで収容空間Ｋが形成されている。封止枠部１３０ｂは、封止基部１３０ａの下面に収容空間Ｋを形成するためのものである。封止枠部１３０ｂは、封止基部１３０ａの下面の外縁に沿って設けられている。

封止基部１３０ａ及び封止枠部１３０ｂ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り、一体的に形成されている。このような封止蓋体１３０は、真空状態にある収容空間Ｋ又は窒素ガスなどが充填された収容空間Ｋを気密的に封止するためのものである。具体的には、封止蓋体１３０は、所定雰囲気で、基板１１０の上面に載置され、基板１１０の上面と封止枠部１３０ｂの下面との間に設けられた接合部材１５０とが熱が印加されることで、溶融接合される。

ガラス接合部材１５０は、封止蓋体１３０の下面と基板１１０の上面の外周縁とを接合するために用いられている。ガラス接合部材１５０は、図２に示すように、封止枠部１３０ｂの下面から基板１１０上の外周縁上にかけて設けられている。

ガラス接合部材１５０は、３００℃〜４００℃で溶融するガラスである例えばバナジウムを含有した低融点ガラス又は酸化鉛系ガラスから構成されている。ガラスは、バインダーと溶剤とが加えられペースト状であり、溶融された後固化されることで他の部材と接着する。ガラス接合部材１５０は、例えば、ガラスフリットペーストをスクリーン印刷法で封止枠部１３０ｂの下面に沿って環状に塗布され乾燥することで設けられる。また、この酸化鉛系ガラスの組成は、酸化鉛、フッ化鉛、二酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ビスマス、酸化ホウ素、酸化亜鉛、酸化第二鉄、酸化銅及び酸化カルシウムとから構成されている。

本実施形態における水晶デバイスは、基板１１０の側面に設けられ、配線パターン１１３と電気的に接続された導体部１１４と、基板１１０の電極パッド１１０に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に、基板１１０の上面に設けられた封止蓋体１３０と、基板１１０の上面と封止蓋体１３０の下面との間に設けられたガラス接合部材１４０と、を備え、導体部１１０は、ガラスを有する銀パラジウム合金を含んでいる。このようにすることにより、電子機器等の実装基板の実装パッド（図示せず）と基板１１０の外部端子１１２とを半田で実装する際に、実装する際に使用した半田が、ガラス成分を含有した導体部１１４により、濡れ性が悪くはじかれるため、外部端子１１２から基板１１０の側面に設けられた導体部１１４の上下方向の厚みの半分程度までしか這い上がらない。よって、金属製蓋体１３０と半田とが接触することを抑えることができるので、金属製蓋体１３０と半田とが短絡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、導体部１１４を構成する銀パラジウム合金及びガラスの合計量に対して、ガラスの重量比率が、０．３〜５．０重量％になるように設けられている。このようにすることにより、ガラスが含有されたことで、半田をはじくことになり、導体部１１４の上下方向の厚みの半分程度までしか半田が這い上がらなくなる。さらに、導体部１１４との間で、実装基板側から導体部１１４に向かって徐々に厚みが形成されるような半田フィレットは形成されるため、実装基板１０と水晶デバイスとの接合強度を維持することができる。また、半田が導体部１１４の上端まで這い上がらないため、導体部１１４の半田食われを低減することができる。

（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８に示されているように、ガラス接合部材２５０が、基板１１０の側面に設けられた導体部１１４の上端にかかるようにして設けられている点において本実施形態と異なる。

ガラス接合部材２５０は、図８に示すように、基板１１０の側面に設けられた導体部１１４の上端にかか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、水晶デバイスを電子機器等の半田を介して実装基板上に実装する際に、基板１１０と導体部１１４との境界線箇所の導体部１１４が半田と接触しないことで、導体部１１４の材質が半田内に拡散することで生じる半田食われを低減することができる。従って、半田食われによりに生じる電極パッド１１１と外部端子１１２との導通不良も低減することができる。

基板１１０の上面と封止蓋体１３０の下面との間に設けられたガラス接合部材２５０が導体部１１４の上端にかかるように設けられている。このように導体部１１４の上端にガラス接合部材２５０が設けられていることによって、水晶デバイスが電子機器等を構成する実装基板上に半田を介して実装される際に、外部端子１１２に付着した半田が、仮に、導体部１１４の上端にまで這い上がったとしても、ガラス接合部材２５０で止められることで、導体部１１４の上端部が半田と接触することを低減することができる。よって、このような水晶デバイスは、導体部１１４の材質が半田に拡散することで生じる半田食われを起こすことをさらに抑えつつ、電極パッド１１１と外部端子１１２との導通不良をさらに低減することができる。

（第二変形例）
以下、本実施形態の第二変形例における水晶デバイスについて説明する。なお、本実施形態の第二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。本実施形態の第二変形例における水晶デバイスは、図９に示されているように、基板１１０の上面及び下面に設けられ、電極パッド１１１及び外部端子１１２と電気的に接続されている配線パターン１１３と、基板１１０の側面に設けられており、配線パターン１１３と電気的に接続された導体部１１４と、を備え、配線パターン１１３を被覆するように設けられたガラス保護部材１６０を備えている点において本実施形態と異なる。

ガラス保護部材１６０は、配線パターン１１３が金属製の封止蓋体１３０と接触して短絡することを低減するために用いられている。また、ガラス保護部材１６０は、図９に示すように、基板１１０の上面に設けられた配線パターン１１３を被覆するようにして設けられている。ガラス保護部材１６０は、ガラス接合部材１５０よりも融点が高い５００〜８００℃のものを用いている。これにより、ガラス接合部材１５０で接合する際には、ガラス保護部材１６０は溶融せずに、形成時の形状を保つことができる。よって、金属製の封止蓋体１３０又は基板１１０に圧力がかかり押し付けられても、金属製の封止蓋体１３０と基板１１０の配線パターン１１３とが接触することによる短絡を低減することができる。また、ガラス保護部材１６０は、例えば、ガラスフリットペーストをスクリーン印刷法で基板１１０に設けられた配線パターン１１３の上面に塗布され乾燥することで設けられる。また、ガラス保護部材１６０の上下方向の厚みは、０．０１〜０．０３ｍｍとなっている。

また、ガラス保護部材１６０は、基板１１０の角部に位置する配線パターン１１３上に設けられている。このようにすることによって、金属製の封止蓋体１３０が配線パターン１１３に接触することを抑えることが可能となる。また、ガラス保護部材１６０が、基板１１０の角に、平面視して円弧状になるように設けられており、導体部１１５が設けられている切欠き内には、ガラス保護部材１６０が設けられていない。このようにすることにより、基板１１０が電子機器等を構成する実装基板上に実装される際に、外部端子１１２に付着した半田が、導体部１１４に這い上がるようにして形成されるため、実装基板側から導体部１１４に向かって徐々に厚みが形成されるような半田フィレットが形成される。また、半田が、ガラス保護部材１６０で覆われている基板１１０の配線パターン１１３上には、濡れ性が悪く這い上がらないため、半田と金属製の封止蓋体１３０との短絡を低減することができる。

本実施形態の第二変形例における水晶デバイスは、配線パターン１１３を覆うようにガラス保護部材１６０が設けられている。このように配線パターン１１３の上面をガラス保護部材１６０で覆うことで、金属製の封止蓋体１３０と基板１１０の上面に設けられている配線パターン１１３との短絡を低減することができる。

（第三変形例）
以下、本実施形態の第三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。本実施形態の第三変形例における水晶デバイスは、図１０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１０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。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支持する両持ち支持構造にて基板１１０上に固定されている。この際には、第一電極パッド１１１ａは、水晶素子２２０の外周縁が基板１１０との接触を低減するために用いられることになる。

水晶素子２２０の基板１１０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、第二電極パッド１１１ｂ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、第二外部端子１１２ｂと第四外部端子１１２ｄが水晶素子２２０と電気的に接続されることになる。

本実施形態の第三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、第二電極パッド１１１ｂ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、第二電極パッド１１１ｂ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一電極パッド１１１ａに接触し、他方の角が基板１１０から離間した状態になるので、基板１１０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１１０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、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。

（第四変形例）
以下、本実施形態の第四変形例における水晶デバイスについて説明する。なお、本実施形態の第四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。本実施形態の第四変形例における水晶デバイスは、図１１に示されているように、電極パッド２１１は矩形状であり、平面視して、電極パッド２１１に面取り部２１６が設けられている点において本実施形態と異なる。

面取り部２１６は、励振用電極１２２側を向いている角に、電極パッド２１１の一辺から一辺と隣接する一辺にかけて横断するようにして直線状に設けられている。このようにすることによって、電極パッド２１１を大きくしても、励振用電極１２２と電極パッド２１１との間で十分な距離が確保できているため、励振用電極１２２と電極パッド２１１との接触を低減することができる。

また、電極パッド２１１は、基板２１０に沿って設けられた形状となっている。ここで基板２１０を平面視したときの長辺の寸法が、１．２〜２．５ｍｍであり、短辺の寸法が、１．０〜２．０ｍｍである場合を例にして、電極パッド２１１の大きさを説明する。電極パッド２１１の長辺の長さは、０．４０〜０．９０ｍｍであり、短辺の長さは、０．３０〜０．６０ｍｍとなっている。また、面取り部２１６は、矩形状の電極パッド２１１の角を三角形状に除去したものであり、電極パッド２１１を平面視したときの縦寸法と平行となる寸法が０．０５〜０．１５ｍｍであり、平面視したときの横寸法が０．０５〜０．１５ｍｍである。また、面取り部２１６が設けられた電極パッド２１１は、矩形状の電極パッド２１１に比べて、その面積が９７〜９９％となるように形成されている。

本実施形態の第四変形例における水晶デバイスは、第一電極パッド２１１ａ、第二電極パッド２１１ｂ及び第三電極パッド２１１ｃは、矩形状であり、平面視して、第一電極パッド２１１ａ、第二電極パッド２１１ｂ及び第三電極パッド２１１ｃの角に面取り部２１６が設けられている。このようにすることにより、励振用電極１２２と、第一電極パッド２１１ａ、第二電極パッド２１１ｂ及び第三電極パッド２１１ｃとの間で十分な距離が確保できているため、励振用電極１２２と、第一電極パッド２１１ａ、第二電極パッド２１１ｂ及び第三電極パッド２１１ｃとの接触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。上記の実施形態では、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。

また、水晶素子１２０は、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用いても構わない。また、水晶素子１２０のベベル加工方法について説明する。所定の粒度のメディアと砥粒とを備えた研磨材と、所定の大きさに形成された水晶素板１２１とを用意する。円筒体に用意した研磨材と水晶素板１２１とを入れ、円筒体の開口した端部をカバーで塞ぐ。研磨材と水晶素板１２１とを入れた円筒体を、円筒体の中心軸線を回転軸として回転させる水晶素板１２１が研磨材で研磨されてベベル加工が行われる。

上記の実施形態では、ガラス接合部材１５０が封止蓋体１３０の封止枠部１３０ｂの下面に設けられた場合を説明したが、ガラス接合部材１５０が基板１１０上面の外周縁に環状に設けられるようにしても構わない。このようなガラス接合部材１５０は、例えば、ガラスフリットペーストがスクリーン印刷法で基板１１０の外周縁に沿って塗布され乾燥することで設けられる。

１１０、２１０・・・基板
１１１、２１１・・・電極パッド
１１２、２１２・・・外部端子
１１３、２１３・・・配線パターン
１１４、２１４・・・導体部
１１５、２１５・・・電極パターン
２１６・・・面取り部
１２０・・・水晶素子
１２１・・・水晶素板
１２２・・・励振用電極
１２３・・・引き出し電極
１３０・・・封止蓋体
１３１・・・封止基部
１３２・・・封止枠部
１４０・・・導電性接着剤
１５０・・・ガラス接合部材
Ｋ・・・収容空間

Claims (3)

1. 矩形状の基板と、
   前記基板の上面に設けられた電極パッドと、
   前記基板の下面に設けられた外部端子と、
   前記基板の上面及び下面に設けられ、前記電極パッド及び前記外部端子と電気的に接続れている配線パターンと、
   前記基板の側面に設けられ、前記配線パターンと電気的に接続された導体部と、
   前記基板の電極パッドに実装された水晶素子と、
   前記基板の上面に設けられた金属製の封止蓋体と、
   前記基板の上面と前記封止蓋体の下面との間に設けられたガラス接合部材と、を備え、
   前記導体部は、ガラスを有する銀パラジウム合金を含んでなり、前記基板の上面の外周縁と前記導体部との境界線箇所の前記導体部の厚みが他の前記導体部の箇所の厚みに比べて薄くなるように設けられ、
   前記ガラス接合部材が、前記導体部の上端の厚みが薄くなる箇所にかかるようにして設けられている水晶デバイス。
2. 請求項１記載の水晶デバイスであって、
   前記銀パラジウム合金及び前記ガラスの合計量に対して、
   前記ガラスの重量比率が、０．３〜５．０重量％にな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。
3. 請求項１又は請求項２記載の水晶デバイスであって、
   前記配線パターンを被覆するように設けられたガラス保護部材を備えていることを特徴とする水晶デバイス。

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