水晶振動デバイス
【課題】 周波数変動が生じない電気的特性の安定した水晶振動デバイスを提供する。
【解決手段】 一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子２を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材Ｓ１が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材Ｓ２により導電接合されるとともに、断面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より薄い厚みに形成されている。
【解決手段】 一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子２を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材Ｓ１が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材Ｓ２により導電接合されるとともに、断面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より薄い厚みに形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に用いられる高周波数の水晶振動デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように、ＡＴカット水晶振動素子を用いた厚み振動系水晶振動子は、一般に水晶振動素子の表裏面に一対の励振電極を正対向して形成し、当該励振電極に交流電圧を印加する構成である。このような水晶振動子の諸特性は水晶振動素子（水晶振動板）自体の品質、形状に依存するとともに、励振電極や引出電極の構成、パッケージへの接続構成等にも依存する。特に、水晶振動素子をパッケージに搭載するにあたっては導電性接合材を用いるが、当該導電性接合材あるいはパッケージの影響により水晶振動子の特性が不安定になることがあった。
【０００３】
特にセラミックパッケージを用いた表面実装型の水晶振動子においては、パッケージの電極パッドにペースト状の導電性接合材を塗布し、その導電性接合材上に表裏一対の励振電極形成された水晶振動素子を搭載する。励振電極からはそれぞれ引出電極が水晶振動素子の端面に引き出され、当該引出電極部分が当該導電性接合材により電気的機械的接合される。このような構成において、導電性接合材あるいはパッケージの影響により水晶振動子の特性が不安定になることがあった。
【０００４】
例えば、導電性接合材としてシリコーンなどの樹脂系材料に金属片の導電フィラーが含有された導電性樹脂接合材を用いた場合、当該導電性樹脂接合材の底面中央部分ではパッケージの電極パッドとの間に、導電性樹脂接合材の前記樹脂系材料のみからなる不導通層が形成されることがあった。このような樹脂系材料のみからなる不導通層が形成されると、環境温度の変化に伴って前記不導通層が伸縮し、前記パッケージの電極パッドと導電フィラーの導通経路を阻害して導通が不安定となるだけでなく、この導通経路に容量を形成するという問題があった。結果として水晶振動子の周波数が大きく変動する（いわゆる周波数ジャンプを招く）原因となっていた。
【０００５】
【特許文献１】特許第３３７５４４５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、環境温度の変化に伴う周波数変動が生じない電気的特性を向上させ、かつ動作信頼性の高い水晶振動デバイスを提供することを目的とするものである。
【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に、本発明者は、パッケージに対する水晶振動素子の搭載構成について鋭意検討を行った結果、周波数変動が生じない電気的特性の安定した水晶振動デバイスを、次のような構成により実現したものである。
【０００８】
すなわち、請求項１に示すように、一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、断面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より薄い厚みに形成されていることを特徴とする。
【０００９】
上記構成により、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、断面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より薄い厚みに形成されており、前記第１の導電性樹脂接合材は少量しか塗布されないので、水晶振動素子の保持構造の低背化を妨げることなく、第１の導電性樹脂接合材の底面中央部分ではパッケージの電極パッドとの間に導電性樹脂接合材の前記樹脂系材料のみからなる不導通層が形成されにくくなる。つまり、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材による導電性樹脂接合材の積層構造であっても水晶振動素子の保持に寄与する導電性樹脂接合材全体の厚みを抑制することができ、かつ第１の導電性樹脂接合材の導電フィラーとパッケージの電極パッドとの導通経路が安定した状態で形成される。また、上下に配置される第１と第２の導電性樹脂接合材の間ではお互いの導電フィラーが接続されやすいので、第１の導電性樹脂接合材と前記水晶振動素子を主体的に接合する第２の導電性樹脂接合材との間の導通経路も安定した状態で形成される。以上により、水晶振動素子の保持構造の低背化を妨げることなく、水晶振動素子の電極とパッケージの電極パッドとの導通経路も安定的に接続され不要な容量が形成されることもなくなった。結果として水晶振動子の周波数が大きく変動することがない。
【００１０】
また上述の構成に加え、請求項２に示すように、一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、平面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より小さいサイズに形成されていることを特徴とする。
【００１１】
上記構成により、上述の作用効果に加え、平面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より小さいサイズに形成されているので、第２の導電性樹脂接合材がパッケージの電極パッドと機械的な接合を主として担いながら、パッケージの電極パッドと電気的な接合を主として担う第１の導電性樹脂接合材を覆い隠して保護する接合構造が得られる。つまり、水晶振動素子の保持に寄与する導電性樹脂接合材全体の塗布面積や塗布高さを増大させることがなく、第２の導電性樹脂接合材により水晶振動素子の機械的な接合強度を維持し、外部環境の悪影響を受けにくい第１の導電性樹脂接合材により電気的な導通経路としてのより安定した状態で接合される。結果として、電気的機械的接合性が極めて安定した導電性樹脂接合材の接合構造となり、水晶振動デバイスのパッケージの軽薄短小化に対応することができる。
【００１２】
また、請求項３に示すように、一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より導電フィラー成分の含有量が多いことを特徴とする。
【００１３】
上記構成により、前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より導電フィラー成分の含有量が多いので、第１の導電性樹脂接合材の導通性能を高めることができ、第１の導電性樹脂接合材の底面中央部分ではパッケージの電極パッドとの間に導電性樹脂接合材の前記樹脂系材料のみからなる不導通層が形成されにくくなる。つまり、第１の導電性樹脂接合材の導電フィラーとパッケージの電極パッドとの導通経路が安定した状態で形成される。なお、上記請求項３記載の構成は単独で実施してもよいが、上記請求項１や請求項２の構成と組み合わせることでさらに好ましいものとなり、さらなる導通性能の向上が期待でき、かつ水晶振動素子の保持に寄与する導電性樹脂接合材全体の塗布面積や塗布高さを抑制することができる。
【００１４】
また上述の構成に加え、請求項４に示すように、硬化した第１の導電性樹脂接合材上部に、前記水晶振動素子が第２の導電性樹脂接合材により導電接合されることを特徴とする。
【００１５】
上記構成により、上述の作用効果に加え、第１の導電性樹脂接合材のみが単体で硬化することにより硬化時の歪み応力が解放され、硬化した接合材に歪み応力が内在することが抑制された物理的に安定した状態となる。このような歪み応力の少ない第１の導電性樹脂接合材を緩衝材として用いることにより、第２の導電性樹脂接合材による水晶振動素子の接合において複雑な歪み応力の発生も抑制される。つまり、電極パッド上にまず第１の導電性樹脂接合材を硬化形成するので物理的に安定した基台を形成することができる。またこの第１の導電性樹脂接合材は緩衝作用も有している。水晶振動素子はこの第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるので、第２の導電性樹脂接合材硬化時においても、複雑な内部応力の生じない接合を可能とし、また緩衝性能に優れた水晶振動素子の支持を行うことができる。従って、導電性接合材の硬化における応力の影響を抑制することになり、水晶振動デバイスにおけるＤＬＤ特性等の電気的特性を良好にすることができる。
【００１６】
また上述の構成に加え、請求項５に示すように、前記第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材は同種材料であることを特徴とする。例えば第１の導電性樹脂接合材はペースト状の導電性樹脂接合材を電極パッドに塗布しこれを硬化させた構成を採用し、また第２の導電性樹脂接合材は第１の導電性樹脂接合材と同様の接合材を用いて水晶振動素子を接合してもよい。これら両接合材は粘度、チクソ性を異ならせる等の特性の調整を行ってもよい。
【００１７】
上記構成により、上述の作用効果に加え、前記第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材は同種材料であるので、接合界面における密着性が良好となり両者の接合性を向上させることができる。
【００１８】
また上述の構成に加え、請求項６に示すように、前記第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材は異種材料であることを特徴とする。
【００１９】
上記構成により、上述の作用効果に加え、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材でお互いの性能を補完する組み合わせが行え、接合信頼性を向上することができる。特に、第１の導電性樹脂接合材では電極パッド表面の電極材料（金属材料）と接合することが必要であるので、この電極パッドと密着性のよい材料やより導通性能の高い材料を採用するとともに、第２の導電性樹脂接合材では水晶振動素子あるいは水晶振動素子に形成された引出電極と密着性のよい材料やより柔軟性の高い材料を採用することができる。結果として、導通性能の向上と耐衝撃性能を高めることができる。
【００２０】
また上述の構成に加え、請求項７に示すように、一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材上に第３の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、前記第２の導電性樹脂接合材と第３の導電性樹脂接合材は異種材料であることを特徴とする。
【００２１】
上記構成により、上述の作用効果に加え、第１の導電樹脂性接合材と２の導電性樹脂接合材に対して第３の導電性樹脂接合材によりお互いの性能を補完する組み合わせが行え、接合信頼性をより一層向上することができる。特に第１の導電性樹脂接合材は電極パッド表面の電極材料（金属材料）と接合することが必要であるので、この電極パッドと密着性のよい材料やより導通性能の高い材料を採用するとともに、第２の導電性樹脂接合材はより柔軟性の高い材料を採用し、第３の導電性樹脂接合材は水晶振動素子あるいは水晶振動素子に形成された引出電極と密着性のよい材料やより導通性能の高い材料を採用することができる。このため、それぞれの接合信頼性をより一層向上させるとともに耐衝撃性能も同時に高めることができる。結果として、導通性能のさらなる向上と耐衝撃性能を高めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、環境温度の変化に伴う周波数変動が生じない電気的特性を向上させ、かつ動作信頼性の高い水晶振動デバイスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明による好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。本発明による第１の実施の形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図１乃至図３とともに説明する。図１は第１の実施の形態を示すパッケージ長辺方向の断面図、図２はリッドによる気密封止前の平面図、図３は水晶振動素子の搭載手順を示す図である。表面実装型水晶振動子は、上部が開口した凹部を有するセラミックパッケージ１と、当該パッケージの中に収納される水晶振動素子である水晶振動板２と、パッケージの開口部に接合されるリッド３とからなる。なお、図１と図３においては水晶振動板２に形成された励振電極および引出電極の記載を省略している。
【００２４】
セラミックパッケージ１はアルミナ等のセラミックと導電材料を適宜積層した構成であり、断面でみて凹形で、電子素子収納部１０とその周囲に形成された堤部１１を有する構成である。電子素子収納部周囲の堤部１１の上面は平坦であり、当該堤部上に周状の第１の金属膜層１１ａが形成されている。当該第１の金属膜層１１ａの上面も平坦になるよう形成されており、例えばタングステンあるいはモリブデンの上部に、ニッケル、金の順で金属膜層を構成している。タングステンあるいはモリブデンはメタライズ技術によりセラミック焼成時に一体的に形成され、またニッケル、金の各層はメッキ技術により形成される。
【００２５】
セラミックパッケージ外周の４角には上下方向に伸長するキャスタレーションＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が形成されている。当該キャスタレーションは円弧状の切り欠きが上下方向に形成された構成であり、セラミックパッケージのウェハからの各セラミックパッケージを小割切断する時に必要となる。
【００２６】
なお、第１の金属膜層１１ａはセラミックパッケージに形成されたビアホール（図示せず）あるいは前記キャスタレーション部分に形成された導電膜（図示せず）により、セラミックパッケージ下面（裏面）に形成された外部接続電極に電気的に接続され、最終的にアース接続される。
【００２７】
セラミックパッケージ１の内部底面には電極パッド１２，１３が形成されており、これら電極パッドは連結電極（図示せず）を介して、パッケージ外部の底面に形成された外部接続電極１４，１５にそれぞれ入出力端子として引き出されている。これら電極パッドは例えばタングステンあるいはモリブデンのメタライズ層の上面にニッケル、金の順でメッキ等の手法により金属層が形成されている。
【００２８】
当該電極パッド１２，１３の上部平坦面には第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１の硬化物が形成されている。つまり第１の導電性樹脂接合材の形成は、図３に示すように、ペースト状のシリコーン系導電性樹脂接合材を各電極パッド１２，１３上に塗布し、これを単独硬化処理することにより得られる。第１の導電性樹脂接合材は単独で硬化しているので、硬化時に他からの応力の影響が少なく、内部応力の小さい構成となっている。なお第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１は、ペースト状のシリコーン系の樹脂接合材に金または銀等の導電フィラーを分散させた構成である。
【００２９】
水晶振動板２は例えば厚みすべり振動で駆動するＡＴカット水晶振動板であり、その表裏面には対向して平面視矩形形状の励振電極２１，２２（２２は図示せず）が形成されており、各々の励振電極２１，２２から一短辺に表裏それぞれ引出電極２１１，２２１（２２１は図示せず）が引き出されている。
【００３０】
前記電極パッド１２，１３上部で前記第１の導電性樹脂接合材の上部には、第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２を介在させた状態で水晶振動素子である平面視矩形形状の水晶振動板２が搭載されている。この時引出電極２１１，２２１の短辺側端縁部分には表裏主面および側面に渡って第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２が形成されている。このような構成においては引出電極に反対主面への引き回し電極を形成することなく表裏の電極を導通させることができ、生産性を向上させることができる。
【００３１】
本実施に形態においては、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１の塗布厚みは第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２の塗布厚みよりも薄く形成されている。このような構成により、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１と第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２による導電性樹脂接合材の積層構造であっても水晶振動素子の保持に寄与する導電性樹脂接合材全体の厚みを抑制することができ、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１の底面では電極パッド１２，１３との間に導電性樹脂接合材の前記樹脂系材料のみからなる不導通層が形成されにくくなり、第１の導電性樹脂接合材の導電フィラーと電極パッド１２，１３との導通経路が安定した状態で形成される。
【００３２】
加えて、かつ第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１の平面視サイズは第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２の平面視サイズよりも小さくかつ第２の導電性樹脂接合材の形成範囲内で収まるように形成されている。このような構成により、水晶振動素子の保持に寄与する導電性樹脂接合材全体の塗布面積を増大させることがなく、第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２が電極パッド１２，１３と機械的な接合を主として担いながら、電極パッド１２，１３と電気的な接合を主として担う第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１を覆い隠して、それに含有される導電フィラー成分を保護することができる。
【００３３】
また第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２にシリコーン系導電性樹脂接合材を硬化させた構成を用いている。当該シリコーン系導電性樹脂接合材は前述の第１の導電性樹脂接合材と同種の接合材を用いており、ペースト状のシリコーン系の樹脂接合材に金または銀等の導電フィラーを分散させた構成である。当該接合材は硬化後も弾性による緩衝機能と良好な導電性を備えた導電性樹脂接合材を得ることができる。
【００３４】
このようなペースト状の第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２が一体的に形成された水晶振動板をセラミックパッケージ１の電極パッド１２，１３上に形成された第１の導電性樹脂接合材に搭載し導電接合する。具体的には、水晶振動板保持ツールＴにより水晶振動板の主面を吸引し、吸引保持した状態で前記引出電極部分に第２の導電性樹脂接合材をディスペンサ等により塗布する。塗布後、図３に示すように直ちに電極パッド１２，１３に形成された第１の導電性樹脂接合材上に水平搭載して導電接合を行う。
【００３５】
セラミックパッケージを気密封止するリッド３は平面視矩形状の平板構成である。当該リッド３は、図示していないが、コバールからなるコア材に第２の金属膜層として金属ろう材が形成された構成であり、より詳しくは、例えば上面からニッケル層、コバールコア材、銅層、銀ろう層の順の多層構成であり、第２の金属膜層である銀ろう層がセラミックパッケージの第１の金属膜層と接合される構成となる。なお、リッドの平面視外形はセラミックパッケージの当該外形とほぼ同じである。
【００３６】
セラミックパッケージ１の電子素子収納部１０に水晶振動板２を格納し、導電樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２により導電接合する。その後、必要な接合材硬化処理を行い真空雰囲気中あるいは不活性ガス雰囲気中にて気密封止を行う。本実施の形態においては、シーム溶接法を用いて前述の銀ろう層を溶融硬化させ、気密封止されている。
【００３７】
次に本発明による第２の実施の形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図４とともに説明する。図４は第２の実施の形態を示す断面図である。なお上記実施形態は同様の部分については同番号を付すとともに説明の一部を割愛する。本実施に形態においては、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１と第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２は同種のシリコーン系導電性樹脂接合材を用い、第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２に対して第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１の導電フィラー成分の含有量が多いものを使用している。このように構成することで、上述の第１の実施形態に加えて、第１の導電性樹脂接合材の導通性能をより高めることができ、水晶振動素子の電極２１１，２２１とパッケージの電極パッド１２，１３との導通経路もより安定的に接続することができる。
【００３８】
第２の実施の形態では第１の実施の形態に限ることなく、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１と第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２は、断面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より同等の厚みまたは厚い厚みのものにも適用でき、平面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材と同等のサイズまたはより大きいサイズのものにも適用できる。
【００３９】
なお、上記実施の形態において、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材は同種のシリコーン系導電性樹脂接合材を用いているが、例えばエポキシ系樹脂やイミド系樹脂、ウレタン系樹脂など他の同質のものを組み合わせてもよい。また第１の導電性樹脂接合材の単独硬化後に第２の導電性樹脂接合材を硬化して水晶振動素子を接合しているが、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材を同時に硬化して水晶振動素子を接合してもよい。
【００４０】
次に本発明による第３の実施の形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図５とともに説明する。図５は第３の実施の形態を示す断面図である。なお上記実施形態は同様の部分については同番号を付すとともに説明の一部を割愛する。本実施に形態においては、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１はイミド系導電性樹脂接合材を用い、第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２はシリコーン系導電性樹脂接合材を用いている。このように構成することで、イミド系導電性樹脂接合材である第１の導電性樹脂接合材は、パッケージ電極パッド１２，１３の表面の電極材料に対して密着性が高まるので、第１の導電性樹脂接合材とパッケージの電極パッドとの境界面における導通性能をより高めることができる。特にパッケージ電極パッドの表面が金である場合には、イミド系導電性樹脂接合材を用いることでシリコーン系導電性樹脂接合材に比較して線膨張係数が小さく、導電性フィラーの電極パッドへの密着性が飛躍的に高まり導電性樹脂接合材と電極との境界面の導通抵抗を減少させることができる。結果として、水晶振動素子の電極２１１，２２１とパッケージの電極パッド１２，１３との導通経路もより安定的に接続することができる。またシリコーン系導電性樹脂接合材である第２の導電性樹脂接合材は、前記イミド系導電性樹脂接合材である第１の導電性樹脂接合材より線膨張係数が大きく、柔軟性の高い材料であるので、耐衝撃性能を高めることができる。
【００４１】
なお、上記第３の実施の形態では、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材を同時に硬化して水晶振動素子を接合したものを用いている。この構成では、図６に示すように、周波数温度特性が優れている。つまり、この比較例では１４個の比較サンプルにおける周波数温度特性のデータを計測したものを表しており、第１の導電性樹脂接合材を単独で仮乾燥した後に第２の導電性樹脂接合材を上部に塗布して硬化して水晶振動素子を接合するもの（図６（ａ））に比べて、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材を同時に硬化して水晶振動素子を接合したもの（図６（ｂ））の方が全体としてバラツキがなく、周波数温度特性が優れているのでより望ましい。
【００４２】
第３の実施の形態では、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１の平面視サイズは第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２の平面視サイズよりも小さくかつ第２の導電性樹脂接合材の形成範囲内で収まるように形成されている。このような構成により、水晶振動素子の保持に寄与する導電性樹脂接合材全体の塗布面積を増大させることがなく、より柔軟性の高い第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２が電極パッド１２，１３と機械的な接合を主として担いながら、電極パッド１２，１３と電気的な接合を主として担うとともに境界面の導通性のより高い第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１を覆い隠して、それに含有される導電フィラー成分を保護することができるのでより望ましい。なお、このような実施の形態に限ることなく、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１と第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２は、断面でみたお互いの厚みや平面でみたお互いのサイズは別構成のものに変更することもできる。
【００４３】
また、上記実施の形態において、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材は異種のイミド系導電性樹脂接合材とシリコーン系導電性樹脂接合材を用いているが、第１の導電性樹脂接合材として錫を含有したペースト状の導電性接合材を用い、第２の導電性樹脂接合材としてシリコーン系導電性樹脂接合材を用いてもよい。このように構成することで、上記同様に錫ペーストである第１の導電性接合材は、パッケージ電極パッド１２，１３の表面の電極材料である金に対して錫が拡散することで密着性が特に高まるので、第１の導電性接合材の導通性能や機械的な強度もより飛躍的に高めることができ、水晶振動素子の電極２１１，２２１とパッケージの電極パッド１２，１３との導通経路もより安定的に接続することができる。またシリコーン系導電性樹脂接合材である第２の導電性樹脂接合材は、より柔軟性の高い材料であるので、耐衝撃性能を高めることができる。
【００４４】
なお、上記実施形態に限らず、例えばエポキシ系樹脂やウレタン系樹脂など他の異種のものを組み合わせてもよい。
【００４５】
次に本発明による第４の実施の形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図７とともに説明する。図７は第４の実施の形態を示す断面図である。なお上記実施形態は同様の部分については同番号を付すとともに説明の一部を割愛する。本実施に形態においては、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１と第３の導電性樹脂接着材Ｓ３，Ｓ３はイミド系導電性樹脂接合材を用い、第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２はシリコーン系導電性樹脂接合材を用いている。このように構成することで、イミド系導電性樹脂接合材である第１の導電性樹脂接合材は、パッケージ電極パッド１２，１３の表面の電極材料に対して密着性が高まるので、第１の導電性樹脂接合材とパッケージの電極パッドとの境界面における導通性能をより高めることができる。加えてイミド系導電性樹脂接合材である第３の導電性樹脂接合材は、水晶振動素子の電極２１１，２２１の表面の電極材料に対して密着性が高まるので、第３の導電性樹脂接合材と水晶振動素子の電極との境界面における導通性能をより高めることができる。特にパッケージ電極パッドや水晶振動素子の電極の表面が金である場合には、イミド系導電性樹脂接合材を用いることでシリコーン系導電性樹脂接合材に比較して線膨張係数が小さく、導電性フィラーの電極パッドへの密着性が飛躍的に高まり導電性樹脂接合材と電極との境界面の導通抵抗を減少させることができる。結果として、水晶振動素子の電極２１１，２２１とパッケージの電極パッド１２，１３との導通経路もより一層安定的に接続することができる。またシリコーン系導電性樹脂接合材である第２の導電性樹脂接合材は、前記イミド系導電性樹脂接合材である第１，第３の導電性樹脂接合材より線膨張係数が大きく、柔軟性の高い材料であるので、耐衝撃性能を高めることができる。
【００４６】
なお、上記第４の実施の形態では、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材と第３の導電性樹脂接合材を同時に硬化して水晶振動素子を接合したものを用いているので、周波数温度特性がより優れた構成となっている。
【００４７】
第４の実施の形態では、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１と第３の導電性樹脂接合材Ｓ３，Ｓ３の平面視サイズは第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２の平面視サイズよりも小さくかつ第２の導電性樹脂接合材の形成範囲内で収まるように形成されている。このような構成により、水晶振動素子の保持に寄与する導電性樹脂接合材全体の塗布面積を増大させることがなく、より柔軟性の高い第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２が電極パッド１２，１３と機械的な接合を主として担いながら、電極パッド１２，１３と電気的な接合を主として担うとともに境界面の導通性のより高い第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１、および電極２１１，２２１と電気的な接合を主として担うとともに境界面の導通性のより高い第３の導電性樹脂接合材Ｓ３，Ｓ３を覆い隠して、それに含有される導電フィラー成分を保護することができるのでより望ましい。なお、このような実施の形態に限ることなく、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１と第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２と第３の導電性樹脂接合材Ｓ３，Ｓ３は、断面でみたお互いの厚みや平面でみたお互いのサイズは別構成のものに変更することもできる。
【００４８】
なお、上記実施の形態において、第１の導電性樹脂接合材と第３の導電性樹脂接合材はイミド系導電性樹脂接合材で、第２の導電性樹脂接合材はシリコーン系導電性樹脂接合材を用いているが、第１と第３の導電性樹脂接合材として錫を含有したペースト状の導電性接合材を用い、第２の導電性樹脂接合材としてシリコーン系導電性樹脂接合材を用いてもよい。また、前記第１乃至第３の導電性樹脂接合材についてそれぞれ異種のものを用いてもよく、例えば第１と第３の導電性樹脂接合材の一方のみが錫を含有したペースト状の導電性接合材を用い、他方がイミド系導電性樹脂接合材を用いるとともに、第２の導電性樹脂接合材はシリコーン系導電性樹脂接合材を用いてもよい。また、第１と第２の導電性樹脂接合材については同種のものを用いてもよい。例えば第３の導電性樹脂接合材についてはイミド系導電性樹脂接合材や錫を含有したペースト状の導電性接合材を用いる一方で、前記第１と第２の実施形態で開示しているように、第１と第２の導電性樹脂接合材については同種のシリコーン系導電性樹脂接合材を用いたり、第１と第２のシリコーン系導電性樹脂接合材のうち一方のみが導電フィラー成分の含有量が多いものを用いたりしてもよい。さらに、上記実施形態に限らず、例えばエポキシ系樹脂やウレタン系樹脂など他の異種のものを組み合わせてもよい。
【００４９】
また上述した実施の形態においては、気密封止方法としてリッドに形成された金属ろう材をシーム溶接により接合した構成であるが、金属リング体をパッケージの開口部に形成し、当該金属リング体とリッドとをシーム溶接あるいは電子ビーム等のエネルギービーム溶接により接合してもよいし、パッケージとリッドとを金属ろう材により加熱雰囲気下で接合する方法を採用することも可能である。セラミックパッケージを用いた表面実装型の水晶振動子について例示したが、本発明はガラスや水晶を主材料としたパッケージや金属を主体としたパッケージに適用することもできる。また水晶フィルタや他の電子素子を一体的に収納した水晶発振器についても適用することができる。
【００５０】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
水晶振動デバイスの量産に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明による第１の実施形態を示す平面図である。
【図３】本発明による第１の実施形態の製造方法を示す図である。
【図４】本発明による第２の実施の形態を示す断面図である。
【図５】本発明による第３の実施の形態を示す断面図である。
【図６】本発明による第３の実施の形態における周波数温度特性を比較した図である。
【図７】本発明による第４の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ セラミックパッケージ（パッケージ）
２ 水晶振動板（水晶振動素子）
３ リッド
Ｓ１ 第１の導電性樹脂接合材
Ｓ２ 第２の導電性樹脂接合材
Ｓ３ 第３の導電性樹脂接合材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に用いられる高周波数の水晶振動デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように、ＡＴカット水晶振動素子を用いた厚み振動系水晶振動子は、一般に水晶振動素子の表裏面に一対の励振電極を正対向して形成し、当該励振電極に交流電圧を印加する構成である。このような水晶振動子の諸特性は水晶振動素子（水晶振動板）自体の品質、形状に依存するとともに、励振電極や引出電極の構成、パッケージへの接続構成等にも依存する。特に、水晶振動素子をパッケージに搭載するにあたっては導電性接合材を用いるが、当該導電性接合材あるいはパッケージの影響により水晶振動子の特性が不安定になることがあった。
【０００３】
特にセラミックパッケージを用いた表面実装型の水晶振動子においては、パッケージの電極パッドにペースト状の導電性接合材を塗布し、その導電性接合材上に表裏一対の励振電極形成された水晶振動素子を搭載する。励振電極からはそれぞれ引出電極が水晶振動素子の端面に引き出され、当該引出電極部分が当該導電性接合材により電気的機械的接合される。このような構成において、導電性接合材あるいはパッケージの影響により水晶振動子の特性が不安定になることがあった。
【０００４】
例えば、導電性接合材としてシリコーンなどの樹脂系材料に金属片の導電フィラーが含有された導電性樹脂接合材を用いた場合、当該導電性樹脂接合材の底面中央部分ではパッケージの電極パッドとの間に、導電性樹脂接合材の前記樹脂系材料のみからなる不導通層が形成されることがあった。このような樹脂系材料のみからなる不導通層が形成されると、環境温度の変化に伴って前記不導通層が伸縮し、前記パッケージの電極パッドと導電フィラーの導通経路を阻害して導通が不安定となるだけでなく、この導通経路に容量を形成するという問題があった。結果として水晶振動子の周波数が大きく変動する（いわゆる周波数ジャンプを招く）原因となっていた。
【０００５】
【特許文献１】特許第３３７５４４５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、環境温度の変化に伴う周波数変動が生じない電気的特性を向上させ、かつ動作信頼性の高い水晶振動デバイスを提供することを目的とするものである。
【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に、本発明者は、パッケージに対する水晶振動素子の搭載構成について鋭意検討を行った結果、周波数変動が生じない電気的特性の安定した水晶振動デバイスを、次のような構成により実現したものである。
【０００８】
すなわち、請求項１に示すように、一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、断面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より薄い厚みに形成されていることを特徴とする。
【０００９】
上記構成により、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、断面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より薄い厚みに形成されており、前記第１の導電性樹脂接合材は少量しか塗布されないので、水晶振動素子の保持構造の低背化を妨げることなく、第１の導電性樹脂接合材の底面中央部分ではパッケージの電極パッドとの間に導電性樹脂接合材の前記樹脂系材料のみからなる不導通層が形成されにくくなる。つまり、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材による導電性樹脂接合材の積層構造であっても水晶振動素子の保持に寄与する導電性樹脂接合材全体の厚みを抑制することができ、かつ第１の導電性樹脂接合材の導電フィラーとパッケージの電極パッドとの導通経路が安定した状態で形成される。また、上下に配置される第１と第２の導電性樹脂接合材の間ではお互いの導電フィラーが接続されやすいので、第１の導電性樹脂接合材と前記水晶振動素子を主体的に接合する第２の導電性樹脂接合材との間の導通経路も安定した状態で形成される。以上により、水晶振動素子の保持構造の低背化を妨げることなく、水晶振動素子の電極とパッケージの電極パッドとの導通経路も安定的に接続され不要な容量が形成されることもなくなった。結果として水晶振動子の周波数が大きく変動することがない。
【００１０】
また上述の構成に加え、請求項２に示すように、一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、平面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より小さいサイズに形成されていることを特徴とする。
【００１１】
上記構成により、上述の作用効果に加え、平面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より小さいサイズに形成されているので、第２の導電性樹脂接合材がパッケージの電極パッドと機械的な接合を主として担いながら、パッケージの電極パッドと電気的な接合を主として担う第１の導電性樹脂接合材を覆い隠して保護する接合構造が得られる。つまり、水晶振動素子の保持に寄与する導電性樹脂接合材全体の塗布面積や塗布高さを増大させることがなく、第２の導電性樹脂接合材により水晶振動素子の機械的な接合強度を維持し、外部環境の悪影響を受けにくい第１の導電性樹脂接合材により電気的な導通経路としてのより安定した状態で接合される。結果として、電気的機械的接合性が極めて安定した導電性樹脂接合材の接合構造となり、水晶振動デバイスのパッケージの軽薄短小化に対応することができる。
【００１２】
また、請求項３に示すように、一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より導電フィラー成分の含有量が多いことを特徴とする。
【００１３】
上記構成により、前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より導電フィラー成分の含有量が多いので、第１の導電性樹脂接合材の導通性能を高めることができ、第１の導電性樹脂接合材の底面中央部分ではパッケージの電極パッドとの間に導電性樹脂接合材の前記樹脂系材料のみからなる不導通層が形成されにくくなる。つまり、第１の導電性樹脂接合材の導電フィラーとパッケージの電極パッドとの導通経路が安定した状態で形成される。なお、上記請求項３記載の構成は単独で実施してもよいが、上記請求項１や請求項２の構成と組み合わせることでさらに好ましいものとなり、さらなる導通性能の向上が期待でき、かつ水晶振動素子の保持に寄与する導電性樹脂接合材全体の塗布面積や塗布高さを抑制することができる。
【００１４】
また上述の構成に加え、請求項４に示すように、硬化した第１の導電性樹脂接合材上部に、前記水晶振動素子が第２の導電性樹脂接合材により導電接合されることを特徴とする。
【００１５】
上記構成により、上述の作用効果に加え、第１の導電性樹脂接合材のみが単体で硬化することにより硬化時の歪み応力が解放され、硬化した接合材に歪み応力が内在することが抑制された物理的に安定した状態となる。このような歪み応力の少ない第１の導電性樹脂接合材を緩衝材として用いることにより、第２の導電性樹脂接合材による水晶振動素子の接合において複雑な歪み応力の発生も抑制される。つまり、電極パッド上にまず第１の導電性樹脂接合材を硬化形成するので物理的に安定した基台を形成することができる。またこの第１の導電性樹脂接合材は緩衝作用も有している。水晶振動素子はこの第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるので、第２の導電性樹脂接合材硬化時においても、複雑な内部応力の生じない接合を可能とし、また緩衝性能に優れた水晶振動素子の支持を行うことができる。従って、導電性接合材の硬化における応力の影響を抑制することになり、水晶振動デバイスにおけるＤＬＤ特性等の電気的特性を良好にすることができる。
【００１６】
また上述の構成に加え、請求項５に示すように、前記第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材は同種材料であることを特徴とする。例えば第１の導電性樹脂接合材はペースト状の導電性樹脂接合材を電極パッドに塗布しこれを硬化させた構成を採用し、また第２の導電性樹脂接合材は第１の導電性樹脂接合材と同様の接合材を用いて水晶振動素子を接合してもよい。これら両接合材は粘度、チクソ性を異ならせる等の特性の調整を行ってもよい。
【００１７】
上記構成により、上述の作用効果に加え、前記第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材は同種材料であるので、接合界面における密着性が良好となり両者の接合性を向上させることができる。
【００１８】
また上述の構成に加え、請求項６に示すように、前記第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材は異種材料であることを特徴とする。
【００１９】
上記構成により、上述の作用効果に加え、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材でお互いの性能を補完する組み合わせが行え、接合信頼性を向上することができる。特に、第１の導電性樹脂接合材では電極パッド表面の電極材料（金属材料）と接合することが必要であるので、この電極パッドと密着性のよい材料やより導通性能の高い材料を採用するとともに、第２の導電性樹脂接合材では水晶振動素子あるいは水晶振動素子に形成された引出電極と密着性のよい材料やより柔軟性の高い材料を採用することができる。結果として、導通性能の向上と耐衝撃性能を高めることができる。
【００２０】
また上述の構成に加え、請求項７に示すように、一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材上に第３の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、前記第２の導電性樹脂接合材と第３の導電性樹脂接合材は異種材料であることを特徴とする。
【００２１】
上記構成により、上述の作用効果に加え、第１の導電樹脂性接合材と２の導電性樹脂接合材に対して第３の導電性樹脂接合材によりお互いの性能を補完する組み合わせが行え、接合信頼性をより一層向上することができる。特に第１の導電性樹脂接合材は電極パッド表面の電極材料（金属材料）と接合することが必要であるので、この電極パッドと密着性のよい材料やより導通性能の高い材料を採用するとともに、第２の導電性樹脂接合材はより柔軟性の高い材料を採用し、第３の導電性樹脂接合材は水晶振動素子あるいは水晶振動素子に形成された引出電極と密着性のよい材料やより導通性能の高い材料を採用することができる。このため、それぞれの接合信頼性をより一層向上させるとともに耐衝撃性能も同時に高めることができる。結果として、導通性能のさらなる向上と耐衝撃性能を高めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、環境温度の変化に伴う周波数変動が生じない電気的特性を向上させ、かつ動作信頼性の高い水晶振動デバイスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明による好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。本発明による第１の実施の形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図１乃至図３とともに説明する。図１は第１の実施の形態を示すパッケージ長辺方向の断面図、図２はリッドによる気密封止前の平面図、図３は水晶振動素子の搭載手順を示す図である。表面実装型水晶振動子は、上部が開口した凹部を有するセラミックパッケージ１と、当該パッケージの中に収納される水晶振動素子である水晶振動板２と、パッケージの開口部に接合されるリッド３とからなる。なお、図１と図３においては水晶振動板２に形成された励振電極および引出電極の記載を省略している。
【００２４】
セラミックパッケージ１はアルミナ等のセラミックと導電材料を適宜積層した構成であり、断面でみて凹形で、電子素子収納部１０とその周囲に形成された堤部１１を有する構成である。電子素子収納部周囲の堤部１１の上面は平坦であり、当該堤部上に周状の第１の金属膜層１１ａが形成されている。当該第１の金属膜層１１ａの上面も平坦になるよう形成されており、例えばタングステンあるいはモリブデンの上部に、ニッケル、金の順で金属膜層を構成している。タングステンあるいはモリブデンはメタライズ技術によりセラミック焼成時に一体的に形成され、またニッケル、金の各層はメッキ技術により形成される。
【００２５】
セラミックパッケージ外周の４角には上下方向に伸長するキャスタレーションＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が形成されている。当該キャスタレーションは円弧状の切り欠きが上下方向に形成された構成であり、セラミックパッケージのウェハからの各セラミックパッケージを小割切断する時に必要となる。
【００２６】
なお、第１の金属膜層１１ａはセラミックパッケージに形成されたビアホール（図示せず）あるいは前記キャスタレーション部分に形成された導電膜（図示せず）により、セラミックパッケージ下面（裏面）に形成された外部接続電極に電気的に接続され、最終的にアース接続される。
【００２７】
セラミックパッケージ１の内部底面には電極パッド１２，１３が形成されており、これら電極パッドは連結電極（図示せず）を介して、パッケージ外部の底面に形成された外部接続電極１４，１５にそれぞれ入出力端子として引き出されている。これら電極パッドは例えばタングステンあるいはモリブデンのメタライズ層の上面にニッケル、金の順でメッキ等の手法により金属層が形成されている。
【００２８】
当該電極パッド１２，１３の上部平坦面には第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１の硬化物が形成されている。つまり第１の導電性樹脂接合材の形成は、図３に示すように、ペースト状のシリコーン系導電性樹脂接合材を各電極パッド１２，１３上に塗布し、これを単独硬化処理することにより得られる。第１の導電性樹脂接合材は単独で硬化しているので、硬化時に他からの応力の影響が少なく、内部応力の小さい構成となっている。なお第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１は、ペースト状のシリコーン系の樹脂接合材に金または銀等の導電フィラーを分散させた構成である。
【００２９】
水晶振動板２は例えば厚みすべり振動で駆動するＡＴカット水晶振動板であり、その表裏面には対向して平面視矩形形状の励振電極２１，２２（２２は図示せず）が形成されており、各々の励振電極２１，２２から一短辺に表裏それぞれ引出電極２１１，２２１（２２１は図示せず）が引き出されている。
【００３０】
前記電極パッド１２，１３上部で前記第１の導電性樹脂接合材の上部には、第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２を介在させた状態で水晶振動素子である平面視矩形形状の水晶振動板２が搭載されている。この時引出電極２１１，２２１の短辺側端縁部分には表裏主面および側面に渡って第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２が形成されている。このような構成においては引出電極に反対主面への引き回し電極を形成することなく表裏の電極を導通させることができ、生産性を向上させることができる。
【００３１】
本実施に形態においては、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１の塗布厚みは第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２の塗布厚みよりも薄く形成されている。このような構成により、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１と第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２による導電性樹脂接合材の積層構造であっても水晶振動素子の保持に寄与する導電性樹脂接合材全体の厚みを抑制することができ、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１の底面では電極パッド１２，１３との間に導電性樹脂接合材の前記樹脂系材料のみからなる不導通層が形成されにくくなり、第１の導電性樹脂接合材の導電フィラーと電極パッド１２，１３との導通経路が安定した状態で形成される。
【００３２】
加えて、かつ第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１の平面視サイズは第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２の平面視サイズよりも小さくかつ第２の導電性樹脂接合材の形成範囲内で収まるように形成されている。このような構成により、水晶振動素子の保持に寄与する導電性樹脂接合材全体の塗布面積を増大させることがなく、第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２が電極パッド１２，１３と機械的な接合を主として担いながら、電極パッド１２，１３と電気的な接合を主として担う第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１を覆い隠して、それに含有される導電フィラー成分を保護することができる。
【００３３】
また第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２にシリコーン系導電性樹脂接合材を硬化させた構成を用いている。当該シリコーン系導電性樹脂接合材は前述の第１の導電性樹脂接合材と同種の接合材を用いており、ペースト状のシリコーン系の樹脂接合材に金または銀等の導電フィラーを分散させた構成である。当該接合材は硬化後も弾性による緩衝機能と良好な導電性を備えた導電性樹脂接合材を得ることができる。
【００３４】
このようなペースト状の第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２が一体的に形成された水晶振動板をセラミックパッケージ１の電極パッド１２，１３上に形成された第１の導電性樹脂接合材に搭載し導電接合する。具体的には、水晶振動板保持ツールＴにより水晶振動板の主面を吸引し、吸引保持した状態で前記引出電極部分に第２の導電性樹脂接合材をディスペンサ等により塗布する。塗布後、図３に示すように直ちに電極パッド１２，１３に形成された第１の導電性樹脂接合材上に水平搭載して導電接合を行う。
【００３５】
セラミックパッケージを気密封止するリッド３は平面視矩形状の平板構成である。当該リッド３は、図示していないが、コバールからなるコア材に第２の金属膜層として金属ろう材が形成された構成であり、より詳しくは、例えば上面からニッケル層、コバールコア材、銅層、銀ろう層の順の多層構成であり、第２の金属膜層である銀ろう層がセラミックパッケージの第１の金属膜層と接合される構成となる。なお、リッドの平面視外形はセラミックパッケージの当該外形とほぼ同じである。
【００３６】
セラミックパッケージ１の電子素子収納部１０に水晶振動板２を格納し、導電樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２により導電接合する。その後、必要な接合材硬化処理を行い真空雰囲気中あるいは不活性ガス雰囲気中にて気密封止を行う。本実施の形態においては、シーム溶接法を用いて前述の銀ろう層を溶融硬化させ、気密封止されている。
【００３７】
次に本発明による第２の実施の形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図４とともに説明する。図４は第２の実施の形態を示す断面図である。なお上記実施形態は同様の部分については同番号を付すとともに説明の一部を割愛する。本実施に形態においては、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１と第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２は同種のシリコーン系導電性樹脂接合材を用い、第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２に対して第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１の導電フィラー成分の含有量が多いものを使用している。このように構成することで、上述の第１の実施形態に加えて、第１の導電性樹脂接合材の導通性能をより高めることができ、水晶振動素子の電極２１１，２２１とパッケージの電極パッド１２，１３との導通経路もより安定的に接続することができる。
【００３８】
第２の実施の形態では第１の実施の形態に限ることなく、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１と第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２は、断面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より同等の厚みまたは厚い厚みのものにも適用でき、平面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材と同等のサイズまたはより大きいサイズのものにも適用できる。
【００３９】
なお、上記実施の形態において、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材は同種のシリコーン系導電性樹脂接合材を用いているが、例えばエポキシ系樹脂やイミド系樹脂、ウレタン系樹脂など他の同質のものを組み合わせてもよい。また第１の導電性樹脂接合材の単独硬化後に第２の導電性樹脂接合材を硬化して水晶振動素子を接合しているが、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材を同時に硬化して水晶振動素子を接合してもよい。
【００４０】
次に本発明による第３の実施の形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図５とともに説明する。図５は第３の実施の形態を示す断面図である。なお上記実施形態は同様の部分については同番号を付すとともに説明の一部を割愛する。本実施に形態においては、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１はイミド系導電性樹脂接合材を用い、第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２はシリコーン系導電性樹脂接合材を用いている。このように構成することで、イミド系導電性樹脂接合材である第１の導電性樹脂接合材は、パッケージ電極パッド１２，１３の表面の電極材料に対して密着性が高まるので、第１の導電性樹脂接合材とパッケージの電極パッドとの境界面における導通性能をより高めることができる。特にパッケージ電極パッドの表面が金である場合には、イミド系導電性樹脂接合材を用いることでシリコーン系導電性樹脂接合材に比較して線膨張係数が小さく、導電性フィラーの電極パッドへの密着性が飛躍的に高まり導電性樹脂接合材と電極との境界面の導通抵抗を減少させることができる。結果として、水晶振動素子の電極２１１，２２１とパッケージの電極パッド１２，１３との導通経路もより安定的に接続することができる。またシリコーン系導電性樹脂接合材である第２の導電性樹脂接合材は、前記イミド系導電性樹脂接合材である第１の導電性樹脂接合材より線膨張係数が大きく、柔軟性の高い材料であるので、耐衝撃性能を高めることができる。
【００４１】
なお、上記第３の実施の形態では、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材を同時に硬化して水晶振動素子を接合したものを用いている。この構成では、図６に示すように、周波数温度特性が優れている。つまり、この比較例では１４個の比較サンプルにおける周波数温度特性のデータを計測したものを表しており、第１の導電性樹脂接合材を単独で仮乾燥した後に第２の導電性樹脂接合材を上部に塗布して硬化して水晶振動素子を接合するもの（図６（ａ））に比べて、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材を同時に硬化して水晶振動素子を接合したもの（図６（ｂ））の方が全体としてバラツキがなく、周波数温度特性が優れているのでより望ましい。
【００４２】
第３の実施の形態では、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１の平面視サイズは第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２の平面視サイズよりも小さくかつ第２の導電性樹脂接合材の形成範囲内で収まるように形成されている。このような構成により、水晶振動素子の保持に寄与する導電性樹脂接合材全体の塗布面積を増大させることがなく、より柔軟性の高い第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２が電極パッド１２，１３と機械的な接合を主として担いながら、電極パッド１２，１３と電気的な接合を主として担うとともに境界面の導通性のより高い第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１を覆い隠して、それに含有される導電フィラー成分を保護することができるのでより望ましい。なお、このような実施の形態に限ることなく、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１と第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２は、断面でみたお互いの厚みや平面でみたお互いのサイズは別構成のものに変更することもできる。
【００４３】
また、上記実施の形態において、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材は異種のイミド系導電性樹脂接合材とシリコーン系導電性樹脂接合材を用いているが、第１の導電性樹脂接合材として錫を含有したペースト状の導電性接合材を用い、第２の導電性樹脂接合材としてシリコーン系導電性樹脂接合材を用いてもよい。このように構成することで、上記同様に錫ペーストである第１の導電性接合材は、パッケージ電極パッド１２，１３の表面の電極材料である金に対して錫が拡散することで密着性が特に高まるので、第１の導電性接合材の導通性能や機械的な強度もより飛躍的に高めることができ、水晶振動素子の電極２１１，２２１とパッケージの電極パッド１２，１３との導通経路もより安定的に接続することができる。またシリコーン系導電性樹脂接合材である第２の導電性樹脂接合材は、より柔軟性の高い材料であるので、耐衝撃性能を高めることができる。
【００４４】
なお、上記実施形態に限らず、例えばエポキシ系樹脂やウレタン系樹脂など他の異種のものを組み合わせてもよい。
【００４５】
次に本発明による第４の実施の形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図７とともに説明する。図７は第４の実施の形態を示す断面図である。なお上記実施形態は同様の部分については同番号を付すとともに説明の一部を割愛する。本実施に形態においては、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１と第３の導電性樹脂接着材Ｓ３，Ｓ３はイミド系導電性樹脂接合材を用い、第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２はシリコーン系導電性樹脂接合材を用いている。このように構成することで、イミド系導電性樹脂接合材である第１の導電性樹脂接合材は、パッケージ電極パッド１２，１３の表面の電極材料に対して密着性が高まるので、第１の導電性樹脂接合材とパッケージの電極パッドとの境界面における導通性能をより高めることができる。加えてイミド系導電性樹脂接合材である第３の導電性樹脂接合材は、水晶振動素子の電極２１１，２２１の表面の電極材料に対して密着性が高まるので、第３の導電性樹脂接合材と水晶振動素子の電極との境界面における導通性能をより高めることができる。特にパッケージ電極パッドや水晶振動素子の電極の表面が金である場合には、イミド系導電性樹脂接合材を用いることでシリコーン系導電性樹脂接合材に比較して線膨張係数が小さく、導電性フィラーの電極パッドへの密着性が飛躍的に高まり導電性樹脂接合材と電極との境界面の導通抵抗を減少させることができる。結果として、水晶振動素子の電極２１１，２２１とパッケージの電極パッド１２，１３との導通経路もより一層安定的に接続することができる。またシリコーン系導電性樹脂接合材である第２の導電性樹脂接合材は、前記イミド系導電性樹脂接合材である第１，第３の導電性樹脂接合材より線膨張係数が大きく、柔軟性の高い材料であるので、耐衝撃性能を高めることができる。
【００４６】
なお、上記第４の実施の形態では、第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材と第３の導電性樹脂接合材を同時に硬化して水晶振動素子を接合したものを用いているので、周波数温度特性がより優れた構成となっている。
【００４７】
第４の実施の形態では、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１と第３の導電性樹脂接合材Ｓ３，Ｓ３の平面視サイズは第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２の平面視サイズよりも小さくかつ第２の導電性樹脂接合材の形成範囲内で収まるように形成されている。このような構成により、水晶振動素子の保持に寄与する導電性樹脂接合材全体の塗布面積を増大させることがなく、より柔軟性の高い第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２が電極パッド１２，１３と機械的な接合を主として担いながら、電極パッド１２，１３と電気的な接合を主として担うとともに境界面の導通性のより高い第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１、および電極２１１，２２１と電気的な接合を主として担うとともに境界面の導通性のより高い第３の導電性樹脂接合材Ｓ３，Ｓ３を覆い隠して、それに含有される導電フィラー成分を保護することができるのでより望ましい。なお、このような実施の形態に限ることなく、第１の導電性樹脂接合材Ｓ１，Ｓ１と第２の導電性樹脂接合材Ｓ２，Ｓ２と第３の導電性樹脂接合材Ｓ３，Ｓ３は、断面でみたお互いの厚みや平面でみたお互いのサイズは別構成のものに変更することもできる。
【００４８】
なお、上記実施の形態において、第１の導電性樹脂接合材と第３の導電性樹脂接合材はイミド系導電性樹脂接合材で、第２の導電性樹脂接合材はシリコーン系導電性樹脂接合材を用いているが、第１と第３の導電性樹脂接合材として錫を含有したペースト状の導電性接合材を用い、第２の導電性樹脂接合材としてシリコーン系導電性樹脂接合材を用いてもよい。また、前記第１乃至第３の導電性樹脂接合材についてそれぞれ異種のものを用いてもよく、例えば第１と第３の導電性樹脂接合材の一方のみが錫を含有したペースト状の導電性接合材を用い、他方がイミド系導電性樹脂接合材を用いるとともに、第２の導電性樹脂接合材はシリコーン系導電性樹脂接合材を用いてもよい。また、第１と第２の導電性樹脂接合材については同種のものを用いてもよい。例えば第３の導電性樹脂接合材についてはイミド系導電性樹脂接合材や錫を含有したペースト状の導電性接合材を用いる一方で、前記第１と第２の実施形態で開示しているように、第１と第２の導電性樹脂接合材については同種のシリコーン系導電性樹脂接合材を用いたり、第１と第２のシリコーン系導電性樹脂接合材のうち一方のみが導電フィラー成分の含有量が多いものを用いたりしてもよい。さらに、上記実施形態に限らず、例えばエポキシ系樹脂やウレタン系樹脂など他の異種のものを組み合わせてもよい。
【００４９】
また上述した実施の形態においては、気密封止方法としてリッドに形成された金属ろう材をシーム溶接により接合した構成であるが、金属リング体をパッケージの開口部に形成し、当該金属リング体とリッドとをシーム溶接あるいは電子ビーム等のエネルギービーム溶接により接合してもよいし、パッケージとリッドとを金属ろう材により加熱雰囲気下で接合する方法を採用することも可能である。セラミックパッケージを用いた表面実装型の水晶振動子について例示したが、本発明はガラスや水晶を主材料としたパッケージや金属を主体としたパッケージに適用することもできる。また水晶フィルタや他の電子素子を一体的に収納した水晶発振器についても適用することができる。
【００５０】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
水晶振動デバイスの量産に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明による第１の実施形態を示す平面図である。
【図３】本発明による第１の実施形態の製造方法を示す図である。
【図４】本発明による第２の実施の形態を示す断面図である。
【図５】本発明による第３の実施の形態を示す断面図である。
【図６】本発明による第３の実施の形態における周波数温度特性を比較した図である。
【図７】本発明による第４の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ セラミックパッケージ（パッケージ）
２ 水晶振動板（水晶振動素子）
３ リッド
Ｓ１ 第１の導電性樹脂接合材
Ｓ２ 第２の導電性樹脂接合材
Ｓ３ 第３の導電性樹脂接合材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、断面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より薄い厚みに形成されていることを特徴とする水晶振動デバイス。
【請求項２】
一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、平面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より小さいサイズに形成されていることを特徴とする請求項１記載の水晶振動デバイス。
【請求項３】
一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より導電フィラー成分の含有量が多いことを特徴とする水晶振動デバイス。
【請求項４】
硬化した第１の導電性樹脂接合材上部に、前記水晶振動素子が第２の導電性樹脂接合材により導電接合されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の水晶振動デバイス。
【請求項５】
前記第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材は同種材料であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の水晶振動デバイス。
【請求項６】
前記第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材は異種材料であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の水晶振動デバイス。
【請求項７】
一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材上に第３の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、前記第２の導電性樹脂接合材と第３の導電性樹脂接合材は異種材料であることを特徴とする請求項５または請求項６記載の水晶振動デバイス。
【請求項１】
一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、断面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より薄い厚みに形成されていることを特徴とする水晶振動デバイス。
【請求項２】
一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、平面でみて前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より小さいサイズに形成されていることを特徴とする請求項１記載の水晶振動デバイス。
【請求項３】
一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材上に第２の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、前記第１の導電性樹脂接合材は前記第２の導電性樹脂接合材より導電フィラー成分の含有量が多いことを特徴とする水晶振動デバイス。
【請求項４】
硬化した第１の導電性樹脂接合材上部に、前記水晶振動素子が第２の導電性樹脂接合材により導電接合されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の水晶振動デバイス。
【請求項５】
前記第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材は同種材料であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の水晶振動デバイス。
【請求項６】
前記第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材は異種材料であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の水晶振動デバイス。
【請求項７】
一対の励振電極および当該励振電極と接続された引出電極が形成された水晶振動素子を樹脂接合材に導電フィラーを分散させた導電性樹脂接合材によりパッケージに接合した水晶振動デバイスであって、前記パッケージに形成された電極パッド上に第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材が形成され、前記水晶振動素子は前記第１の導電性樹脂接合材と第２の導電性樹脂接合材上に第３の導電性樹脂接合材により導電接合されるとともに、前記第２の導電性樹脂接合材と第３の導電性樹脂接合材は異種材料であることを特徴とする請求項５または請求項６記載の水晶振動デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２９５０３１（Ｐ２００８−２９５０３１Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０６４０６（Ｐ２００８−１０６４０６）
【出願日】平成２０年４月１６日（２００８．４．１６）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１６日（２００８．４．１６）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
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