特許 5915765 圧電振動デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5915765

(24)【登録日】2016年4月15日

(45)【発行日】2016年5月11日

(54)【発明の名称】圧電振動デバイス

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/02 20060101AFI20160422BHJP

   H01L 23/04 20060101ALI20160422BHJP

【ＦＩ】

   H03H9/02 K

   H03H9/02 A

   H01L23/04 E

【請求項の数】7

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-547003(P2014-547003)

(86)(22)【出願日】2013年11月13日

(86)【国際出願番号】JP2013080690

(87)【国際公開番号】WO2014077278

(87)【国際公開日】20140522

【審査請求日】2015年4月21日

(31)【優先権主張番号】特願2012-252500(P2012-252500)

(32)【優先日】2012年11月16日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000149734

【氏名又は名称】株式会社大真空

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】特許業務法人あーく特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高瀬 秀憲

【審査官】 新井 寛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１４２６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０１７３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１７００４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０７７９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６０８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１０２８９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｈ ９／０２

Ｈ０１Ｌ ２３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電振動デバイスにおいて、
圧電振動片を搭載するベースと、圧電振動片を気密封止する蓋と、が設けられ、
底部と、ベースの一主面の主面外周に沿って底部から上方に延出した第１壁部と、ベースの他主面の主面外周に沿って底部から下方に延出した第２壁部と、から構成され、
前記底部と前記第１壁部とによって囲まれ、圧電振動片を搭載する第１キャビティと、前記底部と前記第２壁部とによって囲まれ、温度検出素子である温度センサ部を搭載する第２キャビティとが形成され、
前記第２キャビティ内の底面には、少なくとも前記第２壁部の内壁面と交差する露出電極が、前記第２キャビティ内において露出して形成され、前記露出電極には、流動性を有する導電性接合材により前記温度センサ部を接合する一対の温度センサ用電極パッドが含まれ、
前記温度センサ部が接合された前記温度センサ用電極パッドを含む前記露出電極上の全面に前記導電性接合材が形成され、
一対の前記温度センサ用電極パッドは、同一形状の矩形に成形され、前記第２キャビティ内における各前記温度センサ用電極パッドの相互に近い辺をそれぞれ近方端縁とし、前記第２キャビティ内における各前記温度センサ用電極パッドの相互に遠い辺をそれぞれ外方端縁とし、
一対の前記温度センサ用電極パッドの外周は、前記近方端縁を含む第１辺と、前記外方端縁を含む第２辺と、前記第１辺と前記第２辺とを繋げる一対の側辺とから構成され、
前記第１辺には、相互に近づく方向に突出する矩形の突起部が形成されていることを特徴とする圧電振動デバイス。

【請求項2】

請求項１に記載の圧電振動デバイスにおいて、
各前記温度センサ用電極パッドにおいて前記近方端縁から前記外方端縁までの距離をＤ１とし、前記外方端縁から直近の前記第２キャビティの内壁面までの距離をＤ２とし、
前記第２キャビティ内において２．８５≦Ｄ１／Ｄ２≦１５．６７が成り立つことを特徴とする圧電振動デバイス。

【請求項3】

請求項１または２に記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記露出電極には、一対の前記温度センサ用電極パッドの前記外方端縁から直近の前記第２キャビティの内壁面に向かって、一対の前記温度センサ用電極パッドから引き出された引出部が含まれ、
各前記温度センサ用電極パッドにおいて前記外方端縁から直近の前記第２キャビティの内壁面までの距離をＤ２とし、
前記引出部の幅長をＷ１とし、
前記第２キャビティ内においてＷ１＞Ｄ２が成り立つことを特徴とする圧電振動デバイス。

【請求項4】

請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記露出電極には、一対の前記温度センサ用電極パッドの前記外方端縁から直近の前記第２キャビティの内壁面に向かって、一対の前記温度センサ用電極パッドから引き出された引出部が含まれ、
前記引出部の幅長をＷ１とし、前記第１辺の辺長をＷ２とし、前記突起部の幅長をＷ３
とし、Ｗ１＜Ｗ３＜Ｗ２が成り立つことを特徴とする圧電振動デバイス。

【請求項5】

請求項１乃至４のうちいずれか１つに記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記第２キャビティ内に形成された前記露出電極は、切り欠き部を有し、
前記切り欠き部は、前記外方端縁とされることを特徴とする圧電振動デバイス。

【請求項6】

請求項１乃至５のうちいずれか１つに記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記温度センサ用電極パッドに接合された前記温度センサ部の側面に、前記導電性接合材が形成されたことを特徴とする圧電振動デバイス。

【請求項7】

請求項１乃至６のうちいずれか１つに記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記ベースは、直方体であり、
一対の前記温度センサ用電極パッドは、当該ベースの短手方向に沿って配されたことを特徴とする圧電振動デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電振動デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

圧電振動デバイスは、圧電振動を行う圧電振動片の励振電極を気密封止した電子デバイスであり、例えば、水晶発振器や水晶振動子などが挙げられる。この種の圧電振動デバイスは、セラミック材料からなるベースと、金属材料からなる蓋とから構成され、その筐体が直方体のパッケージで構成されている。パッケージの内部空間では、圧電振動片が流動性材料の導電性接着剤によりベースに保持接合されている。そして、この圧電振動デバイスでは、ベースと蓋とが接合されることで、パッケージの内部空間の圧電振動片が気密封止されている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

特許文献１に記載の圧電振動デバイスでは、温度センサ部として用いるサーミスタ素子が設けられている。この圧電振動デバイスでは、ベースが、底部と、ベースの一主面の主面外周に沿って底部から上方に延出した第１壁部と、ベースの他主面の主面外周に沿って底部から下方に延出した第２壁部と、から構成された断面視Ｈ型状体に成形されている。ベースには、底部と第１壁部とによって囲まれた第１キャビティが形成され、この第１キャビティに圧電振動片が配されている。また、底部と第２壁部とによって囲まれた第２キャビティが形成され、この第２キャビティにサーミスタ素子が配されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１１９９１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

この特許文献１に記載の圧電振動デバイスでは、第２キャビティにおいて、導電性接合材をサーミスタ素子搭載パッドに塗布し、導電性接合材を介してサーミスタ素子をサーミスタ素子搭載パッド上に接合させている。導電性接合材をサーミスタ素子搭載パッドに塗布する際、塗布位置がずれるとサーミスタ素子搭載パッドへのサーミスタ素子の搭載位置がずれる。

【0006】

そこで、温度センサ部の搭載のズレを無くす圧電振動デバイスを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、圧電振動片を搭載するベースと、圧電振動片を気密封止する蓋とが設けられた圧電振動デバイスにおいて、底部と、ベースの一主面の主面外周に沿って底部から上方に延出した第１壁部と、ベースの他主面の主面外周に沿って底部から下方に延出した第２壁部と、から構成され、前記底部と前記第１壁部とによって囲まれ、圧電振動片を搭載する第１キャビティと、前記底部と前記第２壁部とによって囲まれ、温度検出素子である温度センサ部を搭載する第２キャビティとが形成され、前記第２キャビティ内の底面には、少なくとも前記第２壁部の内壁面と交差する露出電極が、前記第２キャビティ内において露出して形成され、前記露出電極には、流動性を有する導電性接合材により前記温度センサ部を接合する一対の温度センサ用電極パッドが含まれ、前記温度センサ部が接合された前記温度センサ用電極パッドを含む前記露出電極上の全面に前記導電性接合材が形成され、一対の前記温度センサ用電極パッドは、同一形状の矩形に成形され、前記第２キャビティ内における各前記温度センサ用電極パッドの相互に近い辺をそれぞれ近方端縁とし、前記第２キャビティ内における各前記温度センサ用電極パッドの相互に遠い辺をそれぞれ外方端縁とし、一対の前記温度センサ用電極パッドの外周は、前記近方端縁を含む第１辺と、前記外方端縁を含む第２辺と、前記第１辺と前記第２辺とを繋げる一対の側辺とから構成され、前記第１辺には、相互に近づく方向に突出する矩形の突起部が形成されていることを特徴とする。なお、ここでいう温度センサ部としてサーミスタ素子が挙げられるが、これに限定されるものではなく、例えば、サーミスタ素子が内蔵されたものやダイオード、トランジスタ等であってもよい。

【0008】

本発明によれば、温度センサ部の搭載のズレを無くすことが可能となる。すなわち、本発明によれば、前記第２キャビティ内の底面に、前記露出電極が、前記第２キャビティ内において露出して形成され、前記露出電極に一対の前記温度センサ用電極パッドが含まれ、前記温度センサ部が接合された前記温度センサ用電極パッドを含む前記露出電極上の全面に前記導電性接合材が形成されるので、前記導電性接合材の塗布位置に関係なく、前記温度センサ部を所望の位置に搭載することが可能となる。特に、本発明は、圧電振動デバイスの小型化に対応した前記第２キャビティに汎用のサーミスタ素子等の温度センサ部を搭載するのに好ましい。また、前記導電性接合材を、前記温度センサ用電極パッドの前記突起部に集めることが可能となる。その結果、前記温度センサ用電極パッドに前記温度センサ部を搭載する際に、前記温度センサ部の前記温度センサ用電極パッドに接する面に前記導電性接合材を行き渡り易くすることが可能となる。また、前記温度センサ用電極パッドへの前記温度センサ部の搭載について中央位置に配する（センタリング機能を有する）ことが可能となる。

【0009】

前記構成において、各前記温度センサ用電極パッドにおいて前記近方端縁から前記外方端縁までの距離をＤ１とし、前記外方端縁から直近の前記第２キャビティの内壁面までの距離をＤ２とし、前記第２キャビティ内において２．８５≦Ｄ１／Ｄ２≦１５．６７が成り立ってもよい。

【0010】

本構成において、Ｄ１／Ｄ２＝２．８５、５．００、５．２５、５．３３、９．００、および１５．６７において、前記温度センサ用電極パッドへの前記温度センサ部の搭載のズレが無いのが確認できた。

【0011】

前記構成において、前記露出電極には、一対の前記温度センサ用電極パッドの前記外方端縁から直近の前記第２キャビティの内壁面に向かって、一対の前記温度センサ用電極パッドから引き出された引出部が含まれ、各前記温度センサ用電極パッドにおいて前記外方端縁から直近の前記第２キャビティの内壁面までの距離をＤ２とし、前記引出部の幅長をＷ１とし、前記第２キャビティ内においてＷ１＞Ｄ２が成り立ってもよい。

【0012】

前記第２キャビティ内においてＷ１＞Ｄ２が成り立つことで、前記導電性接合材を介した前記温度センサ部の前記温度センサ用電極パッドへの接合時に、前記導電性接合材が前記露出電極上を流れ（拡がり）易くなる。その結果、前記温度センサ用電極パッドへの前記温度センサ部の接合力を高めることが可能となり、特に、前記温度センサ用電極パッドに接合された前記温度センサ部の側面に、前記導電性接合材が形成された形態（前記温度センサ部の側面にまで前記導電性接合材が及んだ形態）によれば、接合力がより強くなる。

【0013】

これに対して、前記第２キャビティ内においてＷ１≦Ｄ２が成り立つことで、前記導電性接合材を介した前記温度センサ部の前記温度センサ用電極パッドへの接合時に、前記導電性接合材が前記露出電極上を流れ（拡がり）難くなり、その結果、前記温度センサ用電極パッドへの前記温度センサ部の接合力を弱めることになる。これは、Ｗ１がＤ２に対して相対的に小さいと前記導電性接合材が前記温度センサ用電極パッド上に拡がり難くなることに関係する。

【0014】

前記構成において、前記露出電極には、一対の前記温度センサ用電極パッドの前記外方端縁から直近の前記第２キャビティの内壁面に向かって、一対の前記温度センサ用電極パッドから引き出された引出部が含まれ、前記引出部の幅長をＷ１とし、前記第１辺の辺長をＷ２とし、前記突起部の幅長をＷ３とし、Ｗ１＜Ｗ３＜Ｗ２が成り立ってもよい。

【0015】

本構成に示すように、Ｗ１＜Ｗ３が成り立つことで、前記引出部への前記導電性接合材の流れ量よりも、前記突起部への前記導電性接合材の流れ量を多くすることが可能となり、前記温度センサ用電極パッドに留まる前記導電性接合材の量を確保することが可能となる。
また、Ｗ１＜Ｗ２が成り立つことで、前記引出部への前記導電性接合材の流れ量を抑えて前記温度センサ用電極パッドに留まる前記導電性接合材の量を確保することが可能となる。
また、Ｗ３＜Ｗ２が成り立つことで、異なる外形サイズの前記温度センサ部を搭載することが可能となり、汎用の圧電振動デバイスを構築することが可能となる。また、Ｗ３＜Ｗ２が成り立つことによって、前記近方端縁（前記第１辺）において突出する前記突起部の基端点（具体的には角部となる点）付近に前記導電性接合材が留まり易くなる。つまり、前記導電性接合材を、前記温度センサ用電極パッドの前記突起部に集めることが可能となる。その結果、前記温度センサ用電極パッドに前記温度センサ部を搭載する際に、前記温度センサ部の前記温度センサ用電極パッドに接する面に前記導電性接合材を行き渡り易くすることが可能となる。また、前記温度センサ用電極パッドへの前記温度センサ部の搭載について中央位置に配する（センタリング機能を有する）ことが可能となる。このように、Ｗ３＜Ｗ２が成り立つことによって、接合強度を高めながら、前記温度センサ部の搭載のズレを無くすことが可能となる。

【0016】

上記の通り、Ｗ１＜Ｗ３＜Ｗ２が成り立つことで、異なる外形サイズの前記温度センサ部に対して、前記温度センサ用電極パッドへの搭載を確実にすることが可能となる。

【0017】

前記構成において、前記第２キャビティ内に形成された前記露出電極は、切り欠き部を有し、前記切り欠き部は、前記外方端縁とされてもよい。

【0018】

この場合、前記切り欠き部により、前記温度センサ部を前記導電性接合材を介して前記温度センサ用電極パッドに接合する際に導電性接合材の流れ方向を規制することが可能となり、前記温度センサ部を前記温度センサ用電極パッドの所望の搭載位置に配することが可能となる。

【0019】

前記構成において、前記第２キャビティ内に形成された前記露出電極は、スリット部を有し、前記スリット部は、前記外方端縁とされてもよい。

【0020】

この場合、前記スリット部により、前記温度センサ部を前記導電性接合材を介して前記温度センサ用電極パッドに接合する際に導電性接合材の流れ方向を規制することが可能となり、前記温度センサ部を前記温度センサ用電極パッドの所望の搭載位置に配することが可能となる。

【0021】

前記構成において、前記温度センサ用電極パッドに接合された前記温度センサ部の側面に、前記導電性接合材が形成されてもよい。もしくは、前記構成において、前記温度センサ用電極パッドに接合された前記温度センサ部の側面にまで前記導電性接合材が及んでもよい。

【0022】

この場合、前記温度センサ部の側面に、前記導電性接合材が形成されるので（もしくは前記温度センサ部の側面にまで前記導電性接合材が及ぶので）、前記温度センサ部を前記温度センサ用電極パッドに接合する際の接合強度を高めることが可能となる。

【0023】

前記構成において、前記ベースは、直方体であり、一対の前記温度センサ用電極パッドは、当該ベースの短手方向に沿って配されてもよい。

【0024】

この場合、一対の前記温度センサ用電極パッドは、当該ベースの短手方向に沿って配されるので、当該ベースにかかる応力が、前記温度センサ用電極パッドを通して温度センサ部に伝わるのを抑制することが可能となる。すなわち、直方体からなる前記ベースでは、熱膨張等による曲げ応力がかかる。前記ベースの長辺方向に対する前記曲げ応力に対して、前記ベースの短辺方向に対する前記曲げ応力が少なく、前記曲げ応力が働いた場合、前記ベースの長辺の中央が最も撓む。本構成によれば、前記ベースの短辺方向に沿って一対の前記温度センサ用電極パッドを配するので、前記曲げ応力が前記温度センサ部に及ぶのを抑制することが可能となる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、サーミスタ素子などの温度センサ部の搭載のズレを無くすことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、本実施の形態にかかる水晶振動子の概略構成図であり、図２に示すＡ−Ａ線断面図であり、図３に示すＢ−Ｂ線断面図である。

【図2】図２は、本実施の形態にかかる水晶振動子のベースの概略平面図である。

【図3】図３は、本実施の形態にかかる水晶振動子のベースの概略裏面図である。

【図4】図４は、他の形態にかかる水晶振動子のベースの概略裏面図である。

【図5】図５は、他の形態にかかる水晶振動子のベースの概略裏面図である。

【図6】図６は、他の形態にかかる水晶振動子のベースの概略裏面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態では、圧電振動デバイスとして温度センサ内蔵の水晶振動子（以下、水晶振動子という）に本発明を適用した場合を示す。

【0028】

本実施の形態にかかる水晶振動子１には、図１に示すように、ＡＴカット水晶からなる水晶振動片２（本発明でいう圧電振動片）と、温度検出素子である温度センサ部３と、水晶振動片２を一主面４２（第１キャビティ４６）に保持（搭載）し、温度センサ部３を他主面４３（第２キャビティ４７）に保持（搭載）するベース４と、ベース４に保持した水晶振動片２を気密封止するための蓋５と、が設けられている。

【0029】

この水晶振動子１では、ベース４と蓋５とからパッケージが構成され、ベース４と蓋５とが、接合材（図示省略）により接合されて、気密封止された内部空間１１が形成される。この内部空間１１では、水晶振動片２が、ベース４に導電性接着剤１２を用いて電気機械的に接合されている。

【0030】

次に、この水晶振動子１の各構成について図１〜３を用いて説明する。

【0031】

ベース４は、セラミックの直方体に第１キャビティ４６と第２キャビティ４７が形成されてなり、図１〜３に示すように、底部４１と、ベース４の一主面４２の主面外周に沿って底部４１から上方に延出した第１壁部４４と、ベース４の他主面４３の主面外周に沿って底部４１から下方に延出した第２壁部４５と、から構成された断面視Ｈ型状体に成形されている。このベース４は、セラミックの一枚板（底部に対応）の両主面（一主面４２および他主面４３）上にセラミックの輪状体（第１壁部４４および第２壁部４５に対応）を積層して断面視Ｈ型状体とし、一体焼成してなる。

【0032】

ベース４の第１壁部４４の天面は、蓋５との接合面であり、この接合面には、蓋５と接合するためのベース接合層（図示省略）が設けられている。ベース接合層は、複数の層の積層構造からなり、ＷからなるＷ層と、ＮｉからなるＮｉ層と、ＡｕからなるＡｕ層とが、順に積層してなる。

【0033】

ベース４には、底部４１と第１壁部４４とによって囲まれ、水晶振動片２を搭載する第１キャビティ４６が形成され、この第１キャビティ４６は、図１，２に示すように、平面視矩形状に形成されている。本実施例では、第１キャビティ４６は、平面視長方形に形成されている。

【0034】

また、ベース４には、底部４１と第２壁部４５とによって囲まれ、温度センサ部３を搭載する第２キャビティ４７が形成され、この第２キャビティ４７は、図１，３に示すように、平面視矩形状に形成されている。本実施の形態では、第２キャビティ４７は、第１キャビティ４６よりも小さい平面視長方形に形成されている。

【0035】

また、ベース４の四隅（平面視四隅）では、筺体側面にキャスタレーション４８が形成されている。キャスタレーション４８は、図２，３に示すように、第１壁部４４の天面から第２壁部４５の天面に亘ってベース４の筐体側面に形成されている。

【0036】

また、ベース４には、水晶振動片２の励振電極２４，２５それぞれに電気機械的に接合する一対の振動片用電極パッド６１１，６１２と、温度センサ部３に電気機械的に接合する一対の温度センサ用電極パッド６２１，６２２と、外部部品や外部機器と電気的に接続する外部端子電極６３１，６３２，６３３，６３４と、振動片用電極パッド６１１，６１２と外部端子電極６３１，６３２とを電気的に接続させる振動片用配線パターン６４１，６４２と、温度センサ用電極パッド６２１，６２２と外部端子電極６３３，６３４とを電気的に接続させる温度センサ用配線パターン６５１，６５２と、が形成されている。これら振動片用電極パッド６１１，６１２と温度センサ用電極パッド６２１，６２２と外部端子電極６３１〜６３４と振動片用配線パターン６４１，６４２と温度センサ用配線パターン６５１，６５２とによりベース４の電極が構成される。ベース４の電極は、ベース接合層と同一材料による構成からなり、ベース接合層と同時に形成され、ＷやＭｏ等のメタライズ材料（本実施の形態ではＷ）を印刷した後にベース４と一体的に焼成して形成される。このうち外部端子電極６３１〜６３４と振動片用電極パッド６１１，６１２については、メタライズ上部にＮｉメッキが形成され、その上部にＡｕメッキが形成されて構成される。なお、ここでいうメッキ形成の工法として、電解メッキ法や無電解メッキ法が挙げられる。

【0037】

ベース４の電極のうち、振動片用電極パッド６１１，６１２は、第１キャビティ４６内において、長辺方向の一端部であって、長辺方向の一端部における短辺方向の両端部に形成されている。

【0038】

温度センサ用電極パッド６２１，６２２は、第２キャビティ４７内において、長辺方向の対向する両端部４７１，４７２に形成されている。

【0039】

水晶振動片２用の外部端子電極６３１，６３２は、ベース４の他主面４３の四隅の一方の対角位置に形成され、温度センサ部３用の外部端子電極６３３，６３４は、ベース４の他主面４３の四隅の他方の対角位置に形成されている。

【0040】

振動片用配線パターン６４１，６４２は、底部４１の一主面（ベース４の一主面４２）およびキャスタレーション４８を通り、外部端子電極６３１，６３２と振動片用電極パッド６１１，６１２とを連結している。また、温度センサ用配線パターン６５１，６５２は、底部４１の他主面（ベース４の他主面４３）およびキャスタレーション４８を通り、外部端子電極６３３，６３４と温度センサ用電極パッド６２１，６２２とを連結している。

【0041】

上記構成からなるベース４では、図３に示すように、他主面４３に第２キャビティ４７が形成されている。この第２キャビティ４７内には、少なくとも第２壁部４５の内壁面４７４と交差する電極（以下、露出電極６という）が、第２キャビティ４７内において露出して形成され、露出電極６には、流動性を有する導電性接合材（本実施の形態では半田１３）により温度センサ部３を接合する一対の温度センサ用電極パッド６２１，６２２と、一対の温度センサ用電極パッド６２１，６２２から引き出された引出部６６１，６６２である温度センサ用配線パターン６５１，６５２とが含まれる。具体的には、第２キャビティ４７の底面の長辺方向の対向する両端部４７１，４７２に一対の温度センサ用電極パッド６２１，６２２が形成され、温度センサ用電極パッド６２１，６２２（具体的には外方端縁７３，７４）から直近の第２キャビティ４７の内壁面４７４に向かって、温度センサ用電極パッド６２１，６２２が引き出されている。また、図１，３に示すように、第２キャビティ４７内において、温度センサ部３が接合された温度センサ用電極パッド６２１，６２２を含む露出電極６上の全面に半田１３が形成される。この時、温度センサ用電極パッド６２１，６２２に接合された温度センサ部３の側面３１に（具体的には図１に示すように側面３１の高さ方向中間位置まで）、半田１３が形成される（温度センサ部３の側面３１にまで半田１３が及ぶ）。なお、温度センサ部３と半田１３との関係について、これは好適であって本実施の形態に限定されるものではなく、温度センサ部３とベース４との電気的接続が確保できれば、他の形態であってもよい。例えば、温度センサ部３の側面３１だけではなく、温度センサ部３の上面にまで半田１３が及んでもよい。また、温度センサ部３の下面にのみ半田１３が形成されてもよい。

【0042】

なお、温度センサ部３が搭載されていない時、露出電極６には、温度センサ部３と接合するための接合部材（導電性接合材である半田１３）は形成されていない。つまり、本実施の形態では、温度センサ部３を温度センサ用電極パッド６２１，６２２に接合する際に、導電性接合材である半田１３を温度センサ用電極パッド６２１，６２２に塗布するものであり、ベース４単体の構成では、露出電極６には、温度センサ部３と接合するための接合部材は形成されない。

【0043】

温度センサ用電極パッド６２１，６２２は、同一形状の矩形（本実施の形態では平面視長方形）に成形され、第２キャビティ４７内においてベース４の短手方向に沿って配される。これら温度センサ用電極パッド６２１，６２２において、温度センサ用電極パッド６２１，６２２の相互に対向する一番近い辺をそれぞれ近方端縁７１，７２とする。また、温度センサ用電極パッド６２１，６２２において、温度センサ用電極パッド６２１，６２２の相互に一番遠い辺をそれぞれ外方端縁７３，７４とする。

【0044】

一対の温度センサ用電極パッド６２１，６２２夫々の外周は、近方端縁７１，７２を含む第１辺６２３，６２４と、外方端縁７３，７４を含む第２辺６２５，６２６と、第１辺６２３，６２４と第２辺６２５，６２６とを繋げる一対の側辺６２７，６２８とから構成される。また、第１辺６２３，６２４（近方端縁７１，７２）には、相互に近づく方向に突出する矩形の突起部７５，７６が形成される。また、外方端縁７３，７４の中央から温度センサ用配線パターン６５１，６５２が引き出されている。

【0045】

上記の露出電極６に関して、各温度センサ用電極パッド６２１，６２２において近方端縁７１，７２から外方端縁７３，７４までの距離をＤ１とする。また、各温度センサ用電極パッド６２１，６２２において外方端縁７３，７４から直近の第２キャビティ４７の内壁面４７４までの距離をＤ２とする。また、第２キャビティ４７内において引出部６６１，６６２の幅長をＷ１とする。また、第２キャビティ４７内において第１辺６２３，６２４の辺長をＷ２とする。また、第２キャビティ４７内において突起部７５，７６の幅長をＷ３とする。

【0046】

そして、本実施の形態では、第２キャビティ４７内において２．８５≦Ｄ１／Ｄ２≦１５．６７が成り立つ設定とされる。また、第２キャビティ４７内においてＷ１＞Ｄ２が成り立つ設定とされる。また、第２キャビティ４７内においてＷ１＜Ｗ３＜Ｗ２が成り立つ設定とされる。

【0047】

また、第２キャビティ４７内では、導通幅が広い温度センサ用電極パッド６２１，６２２から、導通幅が狭い温度センサ用配線パターン６５１，６５２が引き出され、この引出位置は、両端部４７１，４７２における第２キャビティ４７の内壁面４７４の近傍とされる。つまり、第２キャビティ４７内における露出電極６の平面視形状は、第２キャビティ４７の内壁面４７４近傍に、第２キャビティ４７の内壁面４７４と外方端縁７３，７４と引出部６６１，６６２とにより切り欠き部７７を有する形状となり、切り欠き部７７は、外方端縁７３，７４（具体的には外方端縁７３，７４の一部）とされる。

【0048】

蓋５は、金属材料からなり、図１に示すように、平面視矩形状の直方体の一枚板に成形されている。この蓋５の下面には、ベース４に接合するための接合層やろう材が形成されている。この蓋５は、シーム溶接やビーム溶接等の手法や金属加熱溶融の手法によりベース４に接合されて、蓋５とベース４とによる水晶振動子１のパッケージが構成される。

【0049】

この蓋５は、３層の熱膨張係数の異なる金属材料から形成されている。具体的に、ベース４との接続面となる蓋５の下面から、ＳｎとＣｕとからなる鉛フリーの接合層、ニッケル層、およびコバール層が順に積層されている（図示省略）。また、接合層は、蓋５の下面外周に沿って形成され、ベース４の第１壁部４４の接合面に対応している。

【0050】

蓋５の下面側が接合層及びニッケル層であるため、他の層に比べてセラミックからなるベース４との熱接合がし易い。また、これら接合層及びニッケル層上にコバール層が積層されているので、セラミックからなるベース４との熱膨張率を略同じにしてベース４と蓋５との熱変形を同等にすることが可能となる。この蓋５では、接合層、ニッケル層、およびコバール層が順に積層されているので、ベース４との接合の際に、接合層を不活性ガスまたは真空雰囲気の加熱炉で溶融させて内部空間１１を気密封止させる。

【0051】

水晶振動片２は、ＡＴカット水晶片の基板２１からなり、その外形は、図１，２に示すように、平面視略矩形状の（両主面２２，２３（一主面２２、他主面２３）が略矩形状に形成された）一枚板の直方体となっている。

【0052】

この水晶振動片２は、一枚板の基板２１により構成され、励振を行う一対の励振電極２４，２５と、一対の励振電極２４，２５をベース４の振動片用電極パッド６１１，６１２に電気機械的に接合するための引出電極２６，２７と、が形成されている。なお、本実施の形態では、基板２１を一枚板としているが、一対の励振電極２４，２５が形成された位置の厚みを薄くし、高周波化に対応させてもよい。

【0053】

一対の励振電極２４，２５は、基板２１の両主面２２，２３であって基板２１の平面視中央に対向して形成されている。これら一対の励振電極２４，２５は、例えば、基板２１側からＣｒ、Ａｕの順に積層して形成されたＣｒ−Ａｕ膜により構成される。引出電極２６，２７は、一対の励振電極２４，２５から基板２１の一側辺を含むその近傍に引き出されている。引出電極２６，２７は、例えば、励振電極２４，２５と同様に、基板２１側からＣｒ、Ａｕの順に積層して形成されたＣｒ−Ａｕ膜により構成される。

【0054】

第２キャビティ４７に配する温度センサ部３には、図１，３に示すように温度検出素子であるサーミスタ素子が用いられ、温度センサ部３（サーミスタ素子）の筺体は直方体とされる。

【0055】

上記した構成からなる水晶振動子１では、図１〜３に示すように、ベース４に水晶振動片２が導電性接着剤１２によって接合される。この接合により、水晶振動片２の励振電極２４，２５が、引出電極２６，２７、導電性接着剤１２を介してベース４の振動片用電極パッド６１１，６１２に電気機械的に接合され、ベース４に水晶振動片２が搭載される。その後に、水晶振動片２が搭載されたベース４の第２キャビティ４７の温度センサ用電極パッド６２１，６２２に温度センサ部３が半田１３により押圧しながら接合され、ベース４に温度センサ部３が搭載される。このベース４に温度センサ部３を搭載することで、図１，３に示すように、第２キャビティ４７内において、温度センサ部３が接合された温度センサ用電極パッド６２１，６２２を含む露出電極６上の全面に半田１３が形成される。つまり、温度センサ部３を一対の温度センサ用電極パッド６２１，６２２に接合した際に、露出電極６上の全面に半田１３が形成される。この時、温度センサ用電極パッド６２１，６２２に接合された温度センサ部３の側面３１に（具体的には側面３１の高さ方向中間位置まで）、半田１３が形成される。つまり、温度センサ部３を一対の温度センサ用電極パッド６２１，６２２に接合した際に、半田１３が温度センサ部３の側面３１に及ぶ。

【0056】

そして、水晶振動片２および温度センサ部３が搭載されたベース４に、蓋５が接合材を介して加熱溶融（具体的にはシーム溶接もしくは金属加熱溶融、ビーム溶接等）により電気機械的に接合され、水晶振動片２を気密封止した水晶振動子１が製造される。なお、本実施の形態では、導電性接着剤１２による接合を行っているが、これに限定されるものではなく、ＦＣＢ法（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｂｏｎｄｉｎｇ）による超音波接合を行ってもよい。また、導電性接着剤１２として、メッキバンプなどの導電性バンプを用いることも可能である。

【0057】

本実施の形態にかかる水晶振動子１の具体的な実施例（第１実施例〜第３実施例）として以下の寸法がある。

【0058】

第１実施例では、水晶振動子１（ベース４と蓋５とから構成されたパッケージ）の平面サイズが２．５ｍｍ×２．０ｍｍであり、Ｄ１が０．３７〜０．４７ｍｍ（センター値０．４２ｍｍ）であり、Ｄ２が０．０３〜０．１３ｍｍ（センター値０．０８ｍｍ）であり、Ｗ１が０．０７〜０．１７ｍｍ（センター値０．１２ｍｍ）であり、Ｗ２が０．４０〜０．５０ｍｍ（センター値０．４５ｍｍ）であり、Ｗ３が０．１５〜０．２５ｍｍ（センター値０．２０ｍｍ）であり、Ｄ１／Ｄ２が２．８５〜１５．６７（センター値５．２５）であり、温度センサ部３のサイズが０．６０×０．３０×０．３０（Ｌｅｎｇｔｈ×Ｗｉｄｔｈ×Ｈｅｉｇｈｔ）である。

【0059】

第２実施例では、水晶振動子１（ベース４と蓋５とから構成されたパッケージ）の平面サイズが２．０ｍｍ×１．６ｍｍであり、Ｄ１が０．３２〜０．３８ｍｍ（センター値０．３５ｍｍ）であり、Ｄ２が０．０４〜０．１０ｍｍ（センター値０．０７ｍｍ）であり、Ｗ１が０．０９〜０．１５ｍｍ（センター値０．１２ｍｍ）であり、Ｗ２が０．４２〜０．４８ｍｍ（センター値０．４５ｍｍ）であり、Ｗ３が０．１７〜０．２３ｍｍ（センター値０．２０ｍｍ）であり、Ｄ１／Ｄ２が３．２０〜９．５０（センター値５．００）であり、温度センサ部３のサイズが０．６０×０．３０×０．１５（Ｌｅｎｇｔｈ×Ｗｉｄｔｈ×Ｈｅｉｇｈｔ（Ｍａｘ））である。

【0060】

第３実施例では、ベース４と蓋５とから構成されたパッケージの平面サイズが１．６ｍｍ×１．２ｍｍであり、Ｄ１が０．２９〜０．３５ｍｍ（センター値０．３２ｍｍ）であり、Ｄ２が０．０３〜０．０９ｍｍ（センター値０．０６ｍｍ）であり、Ｗ１が０．０７〜０．１３ｍｍ（センター値０．１０ｍｍ）であり、Ｗ２が０．３２〜０．３８ｍｍ（センター値０．３５ｍｍ）であり、Ｄ１／Ｄ２が３．２２〜１１．６７（センター値５．３３）であり、温度センサ部３のサイズが０．４×０．２×０．１ｏｒ０．２（Ｌｅｎｇｔｈ×Ｗｉｄｔｈ×Ｈｅｉｇｈｔ（Ｍａｘ））である。なお、第３実施例では、温度センサ部３のサイズが０．６０×０．３０×０．１５（Ｌｅｎｇｔｈ×Ｗｉｄｔｈ×Ｈｅｉｇｈｔ（Ｍａｘ））であっても搭載可能である。

【0061】

上記の通り、本実施の形態では、２．８５≦Ｄ１／Ｄ２≦１５．６７で効果を有するが、さらに良い効果を得るためには、第１実施例〜第３実施例に示すように、３．２０≦Ｄ１／Ｄ２≦１１．６７に設定される必要がある。具体的には、第１実施例〜第３実施例に示すように一つの実施例としては、２．５ｍｍ×２．０ｍｍのパッケージサイズに対して２．８５≦Ｄ１／Ｄ２≦１５．６７に設定される必要があり、２．０ｍｍ×１．６ｍｍのパッケージサイズに対して３．２０≦Ｄ１／Ｄ２≦９．５０に設定される必要があり、１．６ｍｍ×１．２ｍｍのパッケージサイズに対して３．２２≦Ｄ１／Ｄ２≦１１．６７に設定される必要がある。

【0062】

本実施の形態によれば、温度センサ部３であるサーミスタ素子の搭載のズレを無くすことができる。すなわち、本実施の形態によれば、第２キャビティ４７内の底面４７３に、露出電極６が、第２キャビティ４７内において露出して形成され、露出電極６に一対の温度センサ用電極パッド６２１，６２２が含まれ、温度センサ部３が接合された温度センサ用電極パッド６２１，６２２を含む露出電極６上の全面に半田１３が形成されるので、半田１３の塗布位置に関係なく、温度センサ部３を所望の位置に搭載することができる。特に、本実施の形態は、水晶振動子１を含む圧電振動デバイスの小型化に対応した第２キャビティ４７に汎用のサーミスタ素子等の温度センサ部を搭載するのに好ましい。

【0063】

また、本実施の形態によれば、Ｄ１／Ｄ２＝２．８５、５．００、５．２５、５．３３、９．００、および１５．６７において、温度センサ用電極パッド６２１，６２２への温度センサ部３の搭載のズレが無いのが確認できた。

【0064】

また、第２キャビティ４７内においてＷ１＞Ｄ２が成り立つ設定とされるので、半田１３を介した温度センサ部３の温度センサ用電極パッド６２１，６２２への接合時に、半田１３が露出電極６上を流れ（拡がり）易くなる。その結果、温度センサ用電極パッド６２１，６２２への温度センサ部３の接合力を高めることができ、特に、温度センサ用電極パッド６２１，６２２に接合された温度センサ部３の側面３１に、半田１３が形成された形態によれば、接合力がより強くなる。これに対して、第２キャビティ４７内においてＷ１≦Ｄ２が成り立つ設定の場合、半田１３を介した温度センサ部３の温度センサ用電極パッド６２１，６２２への接合時に、半田１３が露出電極６上を流れ（拡がり）難くなり、その結果、温度センサ用電極パッド６２１，６２２への温度センサ部３の接合力を弱めることになる。これは、Ｗ１がＤ２に対して相対的に小さいと半田１３が温度センサ用電極パッド６２１，６２２上に拡がり難くなることに関係する。

【0065】

また、本実施の形態に示すように、Ｗ１＜Ｗ３が成り立つ設定とすることで、引出部６６１，６６２への半田１３の流れ量よりも、突起部７５，７６への半田１３の流れ量を多くすることができ、温度センサ用電極パッド６２１，６２２に留まる半田１３の量を確保することができる。
また、Ｗ１＜Ｗ２が成り立つ設定とすることで、引出部６６１，６６２への半田１３の流れ量を抑えて温度センサ用電極パッド６２１，６２２に留まる半田１３の量を確保することができる。
また、Ｗ３＜Ｗ２が成り立つ設定とすることで、異なる外形サイズの温度センサ部３を搭載することができ、水晶振動子１を含む汎用の圧電振動デバイスを構築することができる。また、Ｗ３＜Ｗ２が成り立つことによって、近方端縁７１，７２（第１辺６２３，６２４）において突出する突起部７５，７６の基端点（具体的には角部となる点）付近に半田１３が留まり易くなる。つまり、半田１３を、温度センサ用電極パッド６２１，６２２の突起部７５，７６に集めることができる。その結果、温度センサ用電極パッド６２１，６２２に温度センサ部３を搭載する際に、温度センサ部３の温度センサ用電極パッド６２１，６２２に接する面に半田１３を行き渡り易くすることができる。また、温度センサ用電極パッド６２１，６２２への温度センサ部３の搭載について中央位置に配する（センタリング機能を有する）ことができる。このように、Ｗ３＜Ｗ２が成り立つことによって、接合強度を高めながら、温度センサ部３の搭載のズレを無くすことができる。

【0066】

上記の通り、Ｗ１＜Ｗ３＜Ｗ２が成り立つことで、異なる外形サイズの温度センサ部３に対して、温度センサ用電極パッド６２１，６２２への搭載を確実にすることができる。

【0067】

また、ベース４は直方体であり、一対の温度センサ用電極パッド６２１，６２２は、ベース４の短手方向に沿って配されるので、ベース４にかかる応力が、温度センサ用電極パッド６２１，６２２を通して温度センサ部３に伝わるのを抑制することができる。すなわち、直方体からなるベース４では熱膨張等による曲げ応力がかかる。ベース４の長辺方向に対する曲げ応力に対して、ベース４の短辺方向に対する曲げ応力が少なく、曲げ応力が働いた場合、ベース４の長辺の中央が最も撓む。本実施の形態によれば、ベース４の短辺方向に沿って一対の温度センサ用電極パッド６２１，６２２を配するので、曲げ応力が温度センサ部３に及ぶのを抑制することができる。

【0068】

また、第２キャビティ４７内に形成された露出電極６は、切り欠き部７７を有し、切り欠き部７７は、外方端縁７３，７４とされるので、切り欠き部７７により、温度センサ部３を半田１３を介して温度センサ用電極パッド６２１，６２２に接合する際に半田１３の流れ方向を規制することができ、温度センサ部３を温度センサ用電極パッド６２１，６２２の所望の搭載位置に配することができる。

【0069】

また、外方端縁７３，７４の中央から振動片用配線パターン６４１，６４２が引き出されるので、半田の流れる方向に温度センサ部３が引っ張られても一対の温度センサ用電極パッド６２１，６２２上では、引っ張り応力が相殺されるので、温度センサ用電極パッド６２１，６２２上の所望の位置に温度センサ部３を配することができる。

【0070】

また、温度センサ用電極パッド６２１，６２２に接合された温度センサ部３の側面３１に、半田１３が形成されているので、温度センサ部３を温度センサ用電極パッド６２１，６２２に接合する際の接合強度を高めることができる。

【0071】

なお、本実施の形態では、圧電振動デバイスとして水晶振動子を適用しているが、これに限定されるものではなく、圧電振動を行う圧電振動片の励振電極を気密封止する圧電振動デバイスであれば、他のデバイスであってもよく、例えば水晶発振器であってもよい。

【0072】

また、本実施の形態では、導電性接合材に半田１３を用いているが、流動性を有するものであれば、導電性接着剤などの他の形態であってもよい。また、温度センサ部３と第２キャビティ４７の底面４７３との間にアンダーフィル（液状硬化性樹脂）を介在させた状態で導電性接合材（半田１３など）で温度センサ部３をベース４に接合してもよい。

【0073】

また、本実施の形態では、温度センサ部３が半田１３により外部に露出した状態で温度センサ用電極パッド６２１，６２２に接合されているが、これに限定されるものではなく、温度センサ部３を温度センサ用電極パッド６２１，６２２に接合した後に、温度センサ部３の一部（例えば側面）や全体を樹脂で被覆してもよい。

【0074】

また、本実施の形態では、振動片用電極パッド６１１，６１２に電気的に接続された外部端子電極６３１，６３２と、温度センサ用電極パッド６２１，６２２に電気的に接続された外部端子電極６３３，６３４とが、ベース４に形成されているが、これに限定されるものではなく、アースなど他の用途用の外部端子電極をベース４の他主面４３（第２キャビティ４７内を除く）に形成してもよい。また、アース用外部端子電極をベース４に形成し、金属製または金属で被覆された蓋５と温度センサ用電極パッド６２１，６２２とアース用外部端子電極とを共通接続させてもよい。

【0075】

また、本実施の形態でいう温度センサ部３としてサーミスタ素子が挙げられるが、これに限定されるものではなく、例えば、サーミスタ素子が内蔵されたものやダイオード、トランジスタ等であってもよい。

【0076】

また、本実施の形態では、第２キャビティ４７内のみに形成された温度センサ用電極パッド６２１，６２２を用いているが、これに限定されるものではなく、図４に示すように、温度センサ用電極パッド６２１，６２２が第２キャビティ４７外まで広がった電極であってもよい。

【0077】

図４に示す形態では、温度センサ用電極パッド６２１，６２２に、切り欠き部７７が形成されている。この切り欠き部７７について、図３に示す切り欠き部７７と同様に、第２キャビティ４７内における露出電極６の平面視形状は、第２キャビティ４７の内壁面４７４近傍に、第２キャビティ４７の内壁面４７４と外方端縁７３，７４と引出部６６１，６６２とにより切り欠き部７７を有する形状となる。さらに、図４に示す切り欠き部７７は、上記構成に加えて、第２キャビティ４７内および第２キャビティ４７外において形成されたものであり、第２キャビティ４７外において温度センサ用電極パッド６２１，６２２から温度センサ用配線パターン６５１，６５２が引き出される。このように、図４に示す切り欠き部７７は、２つの構成を有し、図３に示す外方端縁７３，７４とされる位置に配される。つまり、図４に示す形態であっても、第２キャビティ４７内における温度センサ用電極パッド６２１，６２２の外方端縁７３，７４は、図３に示す外方端縁７３，７４に対応する。

【0078】

また、本実施の形態では、図３，４に示す切り欠き部７７を構成として挙げているが、これに限定されるものではなく、切り欠き部７７の代わりに図５に示すスリット部７８を適用してもよい。この場合であっても、図３，４に示す切り欠き部７７と同様の作用効果を有する。さらに、図５に示すスリット部７８では、図３，４に示す切り欠き部７７に比べて、切り欠き部７７の導通ルートの他に、切り欠き部７７の両外側に導通ルートを確保することができる。そのため、スリット部７８によれば、３つの導通ルートが存在しているため、温度センサ用電極パッド６２１，６２２の両外側部分へも半田が行き渡りやすくなり、かつ、温度センサ用電極パッド６２１，６２２が一対で正対した位置関係に形成されているため、ベース４に温度センサ部３を搭載した時、温度センサ部３が回転し難くなる。

【0079】

また、本実施の形態では、図３〜５に示すように、第２キャビティ４７の平面視形状が、長方形とされているが、これに限定されるものではなく、図６に示すように平面視十字形であってもよい。現在、温度センサ部３を、マウンタ（図示省略）を用いてベース４に搭載しており、図６に示す形態によれば、マウンタによるベース４への温度センサ部３の搭載が行い易くなる。

【0080】

なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。すなわち、本発明は、上記の実施形態を例とした圧電振動デバイスである。

【0081】

また、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【0082】

また、この出願は、２０１２年１１月１６日に日本で出願された特願２０１２−２５２５００号に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。

【産業上の利用可能性】

【0083】

本発明は、圧電振動デバイスに適用できる。

【符号の説明】

【0084】

１ 水晶振動子
１１ 内部空間
１２ 導電性接着剤
１３ 半田
２ 水晶振動片
２１ 基板
２２ 一主面
２３ 他主面
２４，２５ 励振電極
２６，２７ 引出電極
３ 温度センサ部
３１ 温度センサ部の側面
４ ベース
４１ 底部
４２ 一主面
４３ 他主面
４４ 第１壁部
４５ 第２壁部
４６ 第１キャビティ
４７ 第２キャビティ
４７１，４７２ 第２キャビティの両端部
４７３ 第２キャビティの底面
４７４ 第２キャビティの内壁面
４８ キャスタレーション
５ 蓋
６ 露出電極
６１１，６１２ 振動片用電極パッド
６２１，６２２ 温度センサ用電極パッド
６２３，６２４ 第１辺
６２５，６２６ 第２辺
６２７，６２８ 側辺
６３１，６３２，６３３，６３４ 外部端子電極
６４１，６４２ 振動片用配線パターン
６５１，６５２ 温度センサ用配線パターン
６６１，６６２ 引出部
７１，７２ 近方端縁
７３，７４ 外方端縁
７５，７６ 突起部
７７ 切り欠き部
７８ スリット部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】