圧電デバイス
【課題】プラズマエッチングをしても短絡を生じない圧電デバイスを提供することを課題とする。
【解決手段】基板部と封止用導体パターンが設けられた枠部によって凹部空間が形成されている容器体と、第１の金属層と第２の金属層とを積層して一体で凹部空間内で露出する基体部に設けられる圧電振動素子搭載パッドと第１の配線パターンと、圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、容器体の枠部に形成されている封止用導体パターンと接合することで、凹部空間を気密封止する蓋体とを備え、圧電振動素子搭載パッド及び第１の配線パターンの第２の金属層の厚みが０．３μｍ〜０．５μｍであることを特徴とするものである。
【解決手段】基板部と封止用導体パターンが設けられた枠部によって凹部空間が形成されている容器体と、第１の金属層と第２の金属層とを積層して一体で凹部空間内で露出する基体部に設けられる圧電振動素子搭載パッドと第１の配線パターンと、圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、容器体の枠部に形成されている封止用導体パターンと接合することで、凹部空間を気密封止する蓋体とを備え、圧電振動素子搭載パッド及び第１の配線パターンの第２の金属層の厚みが０．３μｍ〜０．５μｍであることを特徴とするものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来の圧電デバイスを示す分解斜視図である。図１１は、図１０のＣ−Ｃ断面図である。図１２は、従来の圧電デバイスの容器体の断面図である。図１３は、図１２のＣ１の部分拡大図である。
図１０〜図１３に示すように従来の圧電デバイス２００は、凹部空間２０５を有する容器体２０１と圧電振動素子２０２と集積回路素子２０３と蓋体２０４とから主に構成されている。
容器体２０１は、セラミック材料等から成る概略直方体からなり、基板部２０１ａと枠部２０１ｂで構成されている。容器体２０１は、基板部２０１ａと枠部２０１ｂによって凹部空間２０５が形成されており、前記凹部空間２０５内の長さ方向の一方の短辺側には、前記凹部空間２０５内に露出した基板部２０１ａ表面より凹部空間２０５の開口部に近い位置となる上面を有する搭載部２０６が設けられている。
圧電振動素子２０２は、前記搭載部２０６の上面に設けられた圧電振動素子搭載パッド２０７上に搭載されている。
集積回路素子２０３は、前記容器体２０１の凹部空間２０５内の基板部２０１ａに設けられた集積回路素子搭載パッド２０８上に搭載されている。
蓋体２０４は、前記容器体２０１の凹部空間２０５上に載置し、前記容器体２０１の枠部の封止用導体パターン２１２と固着することにより、凹部空間２０５内を気密封止される。
このような圧電発振器２００において、前記容器体２０１の他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子２１１である電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子が形成されている構造が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
第１の配線パターン２０９は、圧電振動素子搭載パッド２０７と外部接続用電極端子２１１や集積回路素子搭載パッド２０８を接続するために、搭載部２０６に形成されている。
また、第２の配線パターン２１０は、集積回路素子搭載パッド２０８と圧電振動素子搭載パッド２０７と外部接続用電極端子２１１を接続するために、基板部１０ａに形成されている。
また、圧電振動素子搭載パッド２０７、集積回路素子搭載パッド２０８、第１の配線パターン２０９及び第２の配線パターン２１０は、タングステン（Ｗ）からなる第１の金属層２０７ａ、２０８ａ、２０９ａ、２１０ａと金（Ａｕ）からなる第２の金属層２０７ｂ、２０８ｂ、２０９ｂ、２１０ｂを積層することで構成されている。
【０００４】
また、このような圧電デバイス２００は、圧電振動素子２０２や集積回路素子２０３を搭載する前に、アルゴンイオン等を衝突させることによって、圧電振動素子搭載パッド２０７、集積回路素子搭載パッド２０８、第１の配線パターン２０９及び第２の配線パターン２１０上の付着物を除去するプラズマエッチングが行われていることが知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２―１１１４３５号公報（第５−６頁、図２）
【特許文献２】特開２００４−３５６６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の圧電デバイス２００の構造を小型化すると、容器体２０１を構成する基板部２０１ａや枠部２０１ｂの厚みが薄くなるため、圧電振動素子搭載パッド２０７や第１の配線パターン２０９と封止用導体パターン２１２との距離が短くなる。このような構造で、圧電振動素子搭載パッド２０７や第１の配線パターン２０９にプラズマエッチングを行うと、付着物と一緒に、第１の金属層２０７ａ、２０９ａの一部が飛散し、その飛散物が封止用導体パターン２１２と圧電振動素子搭載パッド２０７間の枠部２０１ｂに被着することがある。この被着した飛散物により、封止用導体パターン２１２と圧電振動素子搭載パッド２０７等が短絡してしまうおそれがあるといった課題があった。
【０００７】
また、集積回路素子搭載パッド２０８や第２の配線パターン２１０にプラズマエッチングを行うことにより、第１の金属層２０８ａ、２１０ａが飛散する。その飛散物が圧電振動素子搭載パッド２０７と集積回路素子搭載パッド２０８及び第２の配線パターン２１０間の搭載部２０６に被着することにより、集積回路素子搭載パッド２０８及び第２の配線パターン２１０が搭載部２０６に設けられている圧電振動素子搭載パッド２０７と短絡してしまうといった課題があった。
【０００８】
また、従来の圧電デバイス２００のように、前記圧電振動素子搭載パッド２０７の第１の配線パターン２０９が接続しない方向となる集積回路素子側の短辺縁部と、搭載部の集積回路素子側の端部とが合った構造の場合には、
プラズマエッチングをした際に生じる集積回路素子搭載パッド２０８及び第２の配線パターン２１０の第２の金属層２０８ｂ、２１０ｂの飛散物と短絡してしまう。
【０００９】
また、従来の圧電デバイス２００のように、封止用導体パターン２１２の内周側縁部と枠部２０１ｂの内周側縁部とが合った構造の場合は、プラズマエッチングをした際に生じる圧電振動素子搭載パッド２０７及び配線パターン２１０の第２の金属層２０７ｂ、２１０ｂの飛散物と短絡してしまうといった課題があった。
【００１０】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、プラズマエッチングをしても短絡を生じない圧電デバイスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の圧電デバイスは、基板部と封止用導体パターンが設けられた枠部によって凹部空間が形成されている容器体と、第１の金属層と第２の金属層とを積層して一体で凹部空間内で露出する基体部に設けられる圧電振動素子搭載パッドと第１の配線パターンと、圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、容器体の枠部に形成されている封止用導体パターンと接合することで、凹部空間を気密封止する蓋体とを備え、圧電振動素子搭載パッド及び第１の配線パターンの第２の金属層の厚みが０．３μｍ〜０．５μｍであることを特徴とするものである。
【００１２】
また、基板部と封止用導体パターンが設けられた枠部によって凹部空間が形成されている容器体と、凹部空間内に設けられ、凹部空間内で露出する基板部より高い位置に設けられた搭載部と、第１の金属層と第２の金属層とを積層して一体で搭載部に設けられる圧電振動素子搭載パッドと第１の配線パターンと、第１の金属層と第２の金属層とを積層して一体で凹部空間内で露出する基体部に設けられる集積回路素子搭載パッドと第２の配線パターンと、圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、集積回路素子搭載パッドに搭載されている集積回路素子と、容器体の枠部に設けられた封止用導体パターンと接合することで、凹部空間を気密封止する蓋体とを備え、集積回路素子搭載パッド及び前記２の配線パターンを構成する第２の金属層の厚みが０．３μｍ〜０．５μｍであることを特徴とするものである。
【００１３】
圧電振動素子搭載パッドが搭載部の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
封止用導体パターンが枠部の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の圧電デバイスによれば、圧電振動素子搭載パッド及び第１の配線パターンの第２の金属層の厚みを０．３μｍ〜０．５μｍとすることで、圧電振動素子搭載パッドと封止用導体パターンの短絡を防止し、圧電振動素子搭載パッドの第２の金属層の厚みも確保できるので、圧電振動素子搭載パッドと導電性接着剤の接続強度も維持することが可能となる。
【００１６】
また、前記封止用導体パターンが前記枠部の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔を設けて形成されていることよって、圧電振動素子搭載パッドと封止用導体パターンの短絡を防止し、封止用導体パターンの面積も確保することができるので、凹部空間内の気密封止性も維持することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の圧電デバイスによれば、集積回路素子搭載パッドを構成する第２の金属層の厚みを０．３μｍ〜０．５μｍとすることで、集積回路素子搭載パッドと圧電振動素子搭載パッドの短絡を防止し、集積回路素子搭載パッドの第２の金属層の厚みも確保できるので、集積回路素子搭載パッドと導電性接着剤の接続強度も維持することが可能となる。
【００１８】
また、前記圧電振動素子搭載パッドが前記搭載部の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔を設けて形成されていることよって、圧電振動素子搭載パッドと集積回路素子搭載パッドの短絡を防止し、圧電振動素子搭載パッドの面積も確保することができるので、圧電振動素子搭載パッドと導電性接着剤との接続強度も維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、圧電振動素子に水晶を用いた場合について説明する。
尚、説明を明りょうにするため説明に不必要な構造体の一部の構成を図示していない。さらに図示した寸法も一部誇張して示している。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの容器体の断面図である。図４は、図３のＡ１の部分拡大図である。
以下、圧電デバイスとして圧電振動子を例にして説明する。
【００２１】
図１〜図２に示す圧電振動子１００は、容器体１０と圧電振動素子２０と蓋体５０とで主に構成されている。この圧電振動子１００は、前記容器体１０に形成されている凹部空間１１内に圧電振動素子２０が搭載され、その凹部空間１１が蓋体５０により気密封止された構造となっている。
【００２２】
圧電振動素子２０は、図１及び図２に示すように、水晶素板２１に励振用電極２２を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極２２を介して水晶素板２１に印加されると、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。
水晶素板２１は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極２２は、前記水晶素板２１の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
このような圧電振動素子２０は、その両主面に被着されている励振用電極２２と凹部空間１１内底面に形成されている圧電振動素子搭載パッド１３とを、導電性接着剤４０を介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間１１に搭載される。
【００２３】
容器体１０は、基板部１０ａと枠部１０ｂによって構成されている。例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。
図１及び図２に示すように、基板部１０ａの一方の主面と枠部１０ｂによって凹部空間１１が形成されている。
この容器体１０の凹部空間１１を囲繞する枠部１０ｂの頂面には、環状の封止用導体パターン１２が形成されている。
凹部空間１１内の基板部１０ａには、２個一対の圧電振動素子搭載パッド１３とその圧電振動素子搭載パッド１３と接続する第１の配線パターン１７が設けられている。
容器体１０の基板部１０ａの他方の主面の四隅には、外部接続用電極端子１５が設けられている。
圧電振動素子搭載パッド１３と外部接続用電極端子１５の内の所定の端子とは、前記容器体１０の凹部空間１１内の基板部１０ａに形成された第１の配線パターン１７と基板部１０ａの内部に形成されたビア導体（図示せず）により接続されている。
【００２４】
図４に示すように、圧電振動素子搭載パッド１３及び第１の配線パターン１７は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、等から成る第１の金属層１３ａ、１７ａの表面に、金メッキ等からなる第２の金属層１３ｂ、１７ｂを積層することで形成されている。
圧電振動素子搭載パッド１３及び第１の配線パターン１７の第２の金属層１３ａ、１７ｂの厚みは、０．３μｍ〜０．５μｍである。
圧電振動素子搭載パッド１３及び第１の配線パターン１７の第２の金属層１３ｂ、１７ｂの厚みが０．５μｍより大きくした場合には、プラズマエッチングをした際に生じる飛散物により、封止用導体パターン１２と短絡してしまう。第１の配線パターン１７の第２の金属層１３ｂ、１７ｂの厚みが０．５μｍ以下の場合でもプラズマエッチングをした際には飛散するが、短絡する程度の量の飛散物が発生しないためである。
圧電振動素子搭載パッド１３及び第１の配線パターン１７の第２の金属層１３ｂ、１７ｂの厚みが０．３μｍ未満の場合には、導電性接着剤４０との相性が良い第２の金属膜１３ｂ、１７ｂが薄くなり、第１の金属膜１３ａ、１７ａが第２の金属膜１３ｂ、１７ｂに拡散するため、圧電振動素子搭載パッド１３と導電性接着剤４０との接続強度が落ちてしまう。
つまり、圧電振動素子搭載パッド１３及び第１の配線パターン１７の第２の金属層１３ｂ、１７ｂの厚みを０．３μｍ〜０．５μｍとすることで、圧電振動素子搭載パッド１３と封止用導体パターン１２の短絡を防止し、圧電振動素子搭載パッド１３と導電性接着剤４０の接続強度も維持することが可能となる。
【００２５】
前記封止用導体パターン１２は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、等から成る基層の表面にニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層を順次、凹部空間１１を環状に囲繞する形態で被着させることによって、１０μｍ〜２５μｍの厚みに形成されている。
また、封止用導体パターン１２は、前記容器体１０の前記枠部１０ｂ頂面の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられている。
つまり、封止用導体パターン１２の凹部空間側端部と前記容器体１０の枠部１０ｂの頂面の凹部空間側端部との間との間隔が１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられている。
前記封止用導体パターン１２の枠部１０ｂの内周側からの間隔が１０μｍ未満の場合には、プラズマエッチングをした際に生じる圧電振動素子搭載パッド１３の第２の金属層１３ｂの飛散物が圧電振動素子搭載パッド１３と封止用導体パターン１２の間の枠部１０ｂに付着し、封止用導体パターン１２と圧電振動素子搭載パッド１３は短絡してしまう。
前記封止用導体パターン１２の枠部１０ｂの内周側からの間隔が１００μｍより大きく間隔を設けると、封止するための接合面積が小さくなるので、封止用導体パターン１２と蓋体５０との接続強度が落ちてしまう。よって、圧電デバイス１００の気密封止性が維持できなくなってしまう。
つまり、前記封止用導体パターン１２が前記枠部１０ｂの内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔を設けて形成されていることよって、圧電振動素子搭載パッド１３と封止用導体パターン１２の短絡を防止し、凹部空間１１内の気密封止性も維持することが可能となる。
【００２６】
励振用電極２２と接続される圧電振動素子搭載パッド１３は、前記容器体１０の第１の凹部空間１１内の基板部１０ａに設けられた第１の配線パターン１７（図３参照）と、前記容器体１０の内部の配線導体（図示せず）やビアホール導体（図示せず）等を介して、外部接続用電極端子１５の内の所定の端子と電気的に接続される。
【００２７】
蓋体５０は、容器体１０の枠部１０ｂ頂面に設けられた封止用導体パターン１２上に、凹部空間１１の開口部を覆うように配置接合される。この蓋体５０には、前記封止用導体パターン１２に相対する箇所に封止部材５１が設けられている。
このような封止部材５１と設けることで、前記封止用導体パターン１２表面の凹凸を緩和し、気密性の低下を防ぐことが可能となる。
【００２８】
また、前記容器体１０上に配置される蓋体５０は、従来周知の金属加工法を採用し、４２アロイ等の金属を所定形状に整形することによって製作される。蓋体５０の接合側主面には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成され、更にニッケル（Ｎｉ）層の上に少なくとも封止用導体パターン１２に相対する箇所に封止部材５１である金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層が形成される。金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層の厚みは、１０μｍ〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が８０％、錫が２０％のものが使用されている。
【００２９】
前記導電性接着剤４０は、シリコーン樹脂の中に導電性フィラー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（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、のうちのいずれかまたはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。
【００３０】
尚、前記容器体１０は、アルミナセラミックスから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面に封止用導体パターン１２、圧電振動素子搭載パッド１３、集積回路素子搭載パッド１４、外部接続用電極端子１７等となる導体ペーストを、また、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ビア導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することにより製作される。
【００３１】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。図６は、図５のＢ−Ｂ断面図である。図７は、本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスの容器体の断面図である。図８は、図７のＢ１の部分拡大図である。
以下、圧電デバイスとして圧電発振器を例にして説明する。
【００３２】
圧電発振器１０１は、容器体１１０の一方の主面に開口部を有する形態で形成された凹部空間１１１内に、圧電振動素子２０と集積回路素子３０を搭載し、蓋体５０によって圧電振動素子２０及び集積回路素子３０が搭載された凹部空間１１１を気密封止した構造である。
【００３３】
圧電振動素子２０は、水晶素板２１に励振用電極２２を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極２２を介して水晶素板２１に印加されると、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。
水晶素板２１は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極２２は、前記水晶素板２１の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
このような圧電振動素子２０は、その両主面に被着されている励振用電極２２と、後述する凹部空間１１１内の搭載部１１６の上面に設けられている圧電振動素子搭載パッド１１３とを、導電性接着剤４０を介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間１１１の搭載部１１６に搭載される。
【００３４】
また、集積回路素子３０は、回路形成面に圧電振動素子２０からの発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された出力信号は外部接続用電極端子１１５を介して圧電発振器１０１外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。また集積回路素子３０は、容器体１１０の凹部空間１１１内に形成された集積回路素子搭載パッド１１４に半田等の導電性接合材を介して搭載されている。
【００３５】
図５〜図７に示すように、容器体１１０は、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る基板部１１０ａと枠部１１０ｂ、１１０ｃによって形成されている。
図５〜図７に示すように、基板部１１０ａの一方の主面と枠部１１０ｂ、１１０ｃによって凹部空間１１が形成されている。
また、凹部空間１１１を囲繞する容器体１１０の枠部１１０ｃの開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターン１１２が形成されている。凹部空間１１１内の長さ方向の一方の側壁面には、凹部空間１１１内に露出した基板部１１０ａの一方の主面より凹部空間の開口部に近い位置になるような上面を有してなる搭載部１１６が設けられている。
この搭載部１１６の上面には、圧電振動素子搭載パッド１１３が設けられている。
前記凹部空間１１１内の基板部１１０ａの一方の主面には、集積回路素子搭載パッド１１４が設けられている。更に、容器体１１０の他方の主面の角部には、外部接続用電極端子１５を構成する電源電圧端子、グランド端子、発振制御端子、発振出力端子が形成されている。
所定の集積回路素子搭載パッド１１４と所定の外部接続用電極端子１１５とは、前記容器体１１０の凹部空間１１１内の基板部１０ａに形成された第２の配線パターン１１８と基板部１１０ａの内部に形成されたビア導体（図示せず）により接続されている。
【００３６】
前記集積回路素子搭載パッド１１４は、容器体１１０の凹部空間１１１内に露出した基板部１１０ａの一方の主面に設けられている。この集積回路素子搭載パッド１１４は、集積回路素子３０の接続パッド（図示せず）と接続されている。
所定の集積回路素子搭載パッド１１４と所定の外部接続用電極端子１５は、前記容器体１１０の凹部空間１１１内の基板部１１０ａに形成された第２の配線パターン１１８と基板部１１０ａの内部に形成されたビア導体（図示せず）により接続されている。
【００３７】
図８に示すように、圧電振動素子搭載パッド１１３、集積回路素子搭載パッド１１４、第１の配線パターン１１７及び第２の配線パターン１１８は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、等から成る第１の金属層１１３ａ、１１４ａ、１７ａ、１１８ａの表面に、金メッキ等からなる第２の金属層１１３ｂ、１１４ｂ、１１７ｂ、１１８ｂを積層することで形成されている。
集積回路素子搭載パッド１１４及び前記２の配線パターン１１８を構成する第２の金属層１１４ｂ、１１８ｂの厚みが０．３μｍ〜０．５μｍである。
集積回路素子搭載パッド１１４と第２の配線パターン１１８の第２の金属層１１４ｂ、１１８ｂの厚みが０．５μｍより大きいの場合には、プラズマエッチングをした際に生じる飛散により、圧電振動素子搭載パッド１１３と短絡してしまう。
また、集積回路素子搭載パッド１１４と第２の配線パターン１１８の第２の金属層１１４ｂ、１１８ｂの厚みが０．５μｍ以下の場合でもプラズマエッチングをした際には飛散するが、短絡する程の量の飛散物が発生しないためである。
また、第２の金属層１１４ａ、１１８ｂの厚みが０．３μｍ未満の場合には、導電性接合材との相性が良い第２の金属膜１１４ｂ、１１８ｂが薄くなり、第１の金属膜１１４ａ、１１８ａが第２の金属膜１１４ｂ、１１８ｂに拡散してくるため、集積回路素子搭載パッド１１４と導電性接合材との接続強度が落ちてしまう。
つまり、集積回路素子搭載パッド１１４と第２の配線パターン１１８の第２の金属層１１４ｂ、１１８ｂの厚みを０．３μｍ〜０．５μｍとすることで、集積回路素子搭載パッド１１４と圧電振動素子搭載パッド１１３の短絡を防止し、集積回路素子搭載パッド１１４と導電性接合材との接続強度も維持することが可能となる。
【００３８】
前記搭載部１１６は、凹部空間１１１の開口部に向いた上面が凹部空間１１１の基板部１１０ａの一方の主面よりも高い位置になるように形成され、前記搭載部１１６の上面には、２個一対の圧電振動素子搭載パッド１１３が設けられている。この圧電振動素子搭載パッド１１３は、圧電振動素子２０の励振用電極２１と導電性接着剤４０によって接続されている。
また、圧電振動素子搭載パッド１３は、容器体１１０の搭載部１１６の第１の配線パターン１１７やビア導体（図示せず）等及び凹部空間１１１内の基板部１１０ａに設けられた集積回路素子搭載パッド１１４の内の所定のパッドを介して、集積回路素子３０に電気的に接続される。
【００３９】
前記圧電振動素子搭載パッド１１３が前記搭載部１１６の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられている。
つまり、圧電振動素子搭載パッド１１３の前記集積回路素子側の端部と、前記搭載部１１６の前記集積回路素子側の端部との間隔が１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられている。
また、前記圧電振動素子搭載パッド１１３が搭載部１１６の内周側からの間隔が１０μｍ未満の場合には、プラズマエッチングをした際に生じる集積回路素子搭載パッド１１４及び第２の配線パターン１１９の第２の金属層１１４ｂ、１１８ｂの飛散物が、圧電振動素子搭載パッド１１３と集積回路素子搭載パッド１１４との間の搭載部１１６の壁面に被着する。
よって、圧電振動素子搭載パッド１１３と集積回路素子搭載パッド１１４の間で短絡してしまう。また、１００μｍより大きい間隔をあけて設けると、圧電振動子搭載パッド１１３の面積が小さくなってしまうので、圧電振動素子搭載パッド１１３と導電性接着剤４０との接続強度が低下してしまう。
つまり、前記圧電振動素子搭載パッド１１３が前記搭載部１１６の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられていることよって、圧電振動素子搭載パッド１３と集積回路素子搭載パッド１１４の短絡を防止し、圧電振動素子搭載パッド１１３の面積も確保することができるので、圧電振動素子搭載パッド１１３と導電性接着剤４０との接続強度も維持することが可能となる。
【００４０】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態になる圧電デバイスは、第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる。圧電振動素子の長さ方向の両端部分を導電性接着剤で固着搭載している点である。
図９は、本発明の第３の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。
【００４１】
圧電振動素子１２０は、その両主面に被着されている励振用電極１２２のうちの表裏で長さ方向の別方向端部に引き出した部分と凹部空間１３１内の搭載部１３６の上面に設けられている圧電振動素子搭載パッド１３３とを、導電性接着剤４０を介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間１３１の搭載部１３６に搭載される。
【００４２】
図９に示すように、容器体１３０は、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る基板部１３０ａと枠部１３０ｂ、１３０ｃによって形成されている。
基板部１３０ａの一方の主面と枠部１３０ｂ、１３０ｃによって凹部空間１３１が形成されている。
また、凹部空間１３１を囲繞する容器体１３０の枠部１３０ｃの開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターン１３２が形成されている。
凹部空間１１内には、基板部１３０ａの一方の主面よりに凹部空間１３１の開口部に近い位置となるように構成されている搭載部１３６が凹部空間１３１内の長さ方向の両端側壁に１つずつ計２箇所設けられている。
前記容器体１３０には、前記搭載部１３６に設けられている圧電振動素子搭載パッド１３３と、前記凹部空間１３１内の基板部１３０ａに設けられる集積回路素子搭載パッド１３４を備えている。
更に、容器体１３０の他方の主面の両端には外部接続用電極端子１３５の電源電圧端子、グランド端子、発振制御端子、発振出力端子が形成されている。
【００４３】
前記搭載部１３６は、その上面が凹部空間１３１の基板部１３０ａの一方の主面よりに凹部空間１３１の開口部に近い位置となるように構成されている。また、搭載部１３６は、凹部空間１３１の長さ方向の端部となる短辺側の両端にそれぞれ１つずつ計２箇所設けられている。
この搭載部１３６の上面には、それぞれに圧電振動素子搭載パッド１３３が設けられている。
この圧電振動素子搭載パッド１３３は、圧電振動素子１２０の励振用電極１２２と導電性接着剤（図示せず）により接続されている。
また、圧電振動素子搭載パッド１３３は、容器体１３０の搭載部１３６上面の第１の配線パターン１３７やビア導体（図示せず）等及び凹部空間１１内に露出した基板部１３０ａに設けられた所定の集積回路素子搭載パッド１３４と第２の配線パターン１３８を介して、集積回路素子３０に電気的に接続される。
【００４４】
前記集積回路素子搭載パッド１３４は、容器体１３０の凹部空間１３１内の基板部１３０ａに設けられている。
所定の集積回路素子搭載パッド１３４と所定の外部接続用電極端子１３５は、前記容器体１３０の凹部空間１３１内の基板部１３０ａに形成された第２の配線パターン１３８と基板部１３０ａの内部に形成されたビア導体（図示せず）により接続されている。
【００４５】
また、集積回路素子搭載パッド１３４及び前記２の配線パターン１３８を構成する第２の金属層１３４ｂ、１３８ｂの厚みが０．３μｍ〜０．５μｍである。
また、前記圧電振動素子搭載パッド１３３が前記搭載部１３６の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられている。このようにすることで、第２の実施形態と同様の効果を有する。
【００４６】
（変形例）
第２の実施形態及び第３の実施形態においても、第１の実施形態に記載した圧電振動素子搭載パッド１３及び第１の配線パターン１７の第２の金属層１３ｂ、１７ｂの厚みを０．３μｍ〜０．５μｍとし、また、前記封止用導体パターン１２が前記枠部１０ｂの内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けるような構成にしても構わない。
【００４７】
尚、本発明は前記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。例えば、前記した実施形態においては、圧電振動素子を構成する圧電素材として水晶を用いた圧電デバイスを説明したが、圧電素材としては、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを用いたものでも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの容器体の断面図である。
【図４】図３のＡ１の部分拡大図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスの容器体の断面図である。
【図８】図５のＢ１の部分拡大図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。
【図１０】従来の圧電デバイスの分解斜視図である。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】従来の圧電デバイスの容器体の断面図である。
【図１３】図１０のＣ１の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０、１１０、１３０・・・容器体
１０ａ、１１０ａ、１３０ａ・・・基板部
１０ｂ、１１０ｂ、１１０ｃ、１３０ｂ、１３０ｃ・・・枠部
１１、１１１、１３１・・・凹部空間
１２、１１２、１３２・・・封止用導体パターン
１３、１１３、１３３・・・圧電振動素子搭載パッド
１１４、１３４・・・集積回路素子搭載パッド
１５、１１５、１３５・・・外部接続用電極端子
１１６、１３６・・・搭載部
１７、１１７、１３７・・・第１の配線パターン
１８、１１８、１３８・・・第２の配線パターン
１３ａ、１４ａ、１７ａ、１８ａ、１１３ａ、１１４ａ、１１７ａ、１１８ａ、１３３ａ、１３４ａ、１３７ａ、１３８ａ・・・第１の金属層
１３ｂ、１４ｂ、１７ｂ、１８ｂ、１１３ｂ、１１４ｂ、１１７ｂ、１１８ｂ、１３３ｂ、１３４ｂ、１３７ｂ、１３８ｂ・・・第２の金属層
２０、１２０・・・圧電振動素子（水晶振動素子）
２１、１２１・・・水晶素板
２２、１２２・・・励振用電極
３０・・・集積回路素子
４０・・・導電性接着剤
５０・・・蓋体
５１・・・封止部材
１００・・・圧電振動子
１０１・・・圧電発振器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来の圧電デバイスを示す分解斜視図である。図１１は、図１０のＣ−Ｃ断面図である。図１２は、従来の圧電デバイスの容器体の断面図である。図１３は、図１２のＣ１の部分拡大図である。
図１０〜図１３に示すように従来の圧電デバイス２００は、凹部空間２０５を有する容器体２０１と圧電振動素子２０２と集積回路素子２０３と蓋体２０４とから主に構成されている。
容器体２０１は、セラミック材料等から成る概略直方体からなり、基板部２０１ａと枠部２０１ｂで構成されている。容器体２０１は、基板部２０１ａと枠部２０１ｂによって凹部空間２０５が形成されており、前記凹部空間２０５内の長さ方向の一方の短辺側には、前記凹部空間２０５内に露出した基板部２０１ａ表面より凹部空間２０５の開口部に近い位置となる上面を有する搭載部２０６が設けられている。
圧電振動素子２０２は、前記搭載部２０６の上面に設けられた圧電振動素子搭載パッド２０７上に搭載されている。
集積回路素子２０３は、前記容器体２０１の凹部空間２０５内の基板部２０１ａに設けられた集積回路素子搭載パッド２０８上に搭載されている。
蓋体２０４は、前記容器体２０１の凹部空間２０５上に載置し、前記容器体２０１の枠部の封止用導体パターン２１２と固着することにより、凹部空間２０５内を気密封止される。
このような圧電発振器２００において、前記容器体２０１の他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子２１１である電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子が形成されている構造が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
第１の配線パターン２０９は、圧電振動素子搭載パッド２０７と外部接続用電極端子２１１や集積回路素子搭載パッド２０８を接続するために、搭載部２０６に形成されている。
また、第２の配線パターン２１０は、集積回路素子搭載パッド２０８と圧電振動素子搭載パッド２０７と外部接続用電極端子２１１を接続するために、基板部１０ａに形成されている。
また、圧電振動素子搭載パッド２０７、集積回路素子搭載パッド２０８、第１の配線パターン２０９及び第２の配線パターン２１０は、タングステン（Ｗ）からなる第１の金属層２０７ａ、２０８ａ、２０９ａ、２１０ａと金（Ａｕ）からなる第２の金属層２０７ｂ、２０８ｂ、２０９ｂ、２１０ｂを積層することで構成されている。
【０００４】
また、このような圧電デバイス２００は、圧電振動素子２０２や集積回路素子２０３を搭載する前に、アルゴンイオン等を衝突させることによって、圧電振動素子搭載パッド２０７、集積回路素子搭載パッド２０８、第１の配線パターン２０９及び第２の配線パターン２１０上の付着物を除去するプラズマエッチングが行われていることが知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２―１１１４３５号公報（第５−６頁、図２）
【特許文献２】特開２００４−３５６６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の圧電デバイス２００の構造を小型化すると、容器体２０１を構成する基板部２０１ａや枠部２０１ｂの厚みが薄くなるため、圧電振動素子搭載パッド２０７や第１の配線パターン２０９と封止用導体パターン２１２との距離が短くなる。このような構造で、圧電振動素子搭載パッド２０７や第１の配線パターン２０９にプラズマエッチングを行うと、付着物と一緒に、第１の金属層２０７ａ、２０９ａの一部が飛散し、その飛散物が封止用導体パターン２１２と圧電振動素子搭載パッド２０７間の枠部２０１ｂに被着することがある。この被着した飛散物により、封止用導体パターン２１２と圧電振動素子搭載パッド２０７等が短絡してしまうおそれがあるといった課題があった。
【０００７】
また、集積回路素子搭載パッド２０８や第２の配線パターン２１０にプラズマエッチングを行うことにより、第１の金属層２０８ａ、２１０ａが飛散する。その飛散物が圧電振動素子搭載パッド２０７と集積回路素子搭載パッド２０８及び第２の配線パターン２１０間の搭載部２０６に被着することにより、集積回路素子搭載パッド２０８及び第２の配線パターン２１０が搭載部２０６に設けられている圧電振動素子搭載パッド２０７と短絡してしまうといった課題があった。
【０００８】
また、従来の圧電デバイス２００のように、前記圧電振動素子搭載パッド２０７の第１の配線パターン２０９が接続しない方向となる集積回路素子側の短辺縁部と、搭載部の集積回路素子側の端部とが合った構造の場合には、
プラズマエッチングをした際に生じる集積回路素子搭載パッド２０８及び第２の配線パターン２１０の第２の金属層２０８ｂ、２１０ｂの飛散物と短絡してしまう。
【０００９】
また、従来の圧電デバイス２００のように、封止用導体パターン２１２の内周側縁部と枠部２０１ｂの内周側縁部とが合った構造の場合は、プラズマエッチングをした際に生じる圧電振動素子搭載パッド２０７及び配線パターン２１０の第２の金属層２０７ｂ、２１０ｂの飛散物と短絡してしまうといった課題があった。
【００１０】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、プラズマエッチングをしても短絡を生じない圧電デバイスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の圧電デバイスは、基板部と封止用導体パターンが設けられた枠部によって凹部空間が形成されている容器体と、第１の金属層と第２の金属層とを積層して一体で凹部空間内で露出する基体部に設けられる圧電振動素子搭載パッドと第１の配線パターンと、圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、容器体の枠部に形成されている封止用導体パターンと接合することで、凹部空間を気密封止する蓋体とを備え、圧電振動素子搭載パッド及び第１の配線パターンの第２の金属層の厚みが０．３μｍ〜０．５μｍであることを特徴とするものである。
【００１２】
また、基板部と封止用導体パターンが設けられた枠部によって凹部空間が形成されている容器体と、凹部空間内に設けられ、凹部空間内で露出する基板部より高い位置に設けられた搭載部と、第１の金属層と第２の金属層とを積層して一体で搭載部に設けられる圧電振動素子搭載パッドと第１の配線パターンと、第１の金属層と第２の金属層とを積層して一体で凹部空間内で露出する基体部に設けられる集積回路素子搭載パッドと第２の配線パターンと、圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、集積回路素子搭載パッドに搭載されている集積回路素子と、容器体の枠部に設けられた封止用導体パターンと接合することで、凹部空間を気密封止する蓋体とを備え、集積回路素子搭載パッド及び前記２の配線パターンを構成する第２の金属層の厚みが０．３μｍ〜０．５μｍであることを特徴とするものである。
【００１３】
圧電振動素子搭載パッドが搭載部の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
封止用導体パターンが枠部の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の圧電デバイスによれば、圧電振動素子搭載パッド及び第１の配線パターンの第２の金属層の厚みを０．３μｍ〜０．５μｍとすることで、圧電振動素子搭載パッドと封止用導体パターンの短絡を防止し、圧電振動素子搭載パッドの第２の金属層の厚みも確保できるので、圧電振動素子搭載パッドと導電性接着剤の接続強度も維持することが可能となる。
【００１６】
また、前記封止用導体パターンが前記枠部の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔を設けて形成されていることよって、圧電振動素子搭載パッドと封止用導体パターンの短絡を防止し、封止用導体パターンの面積も確保することができるので、凹部空間内の気密封止性も維持することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の圧電デバイスによれば、集積回路素子搭載パッドを構成する第２の金属層の厚みを０．３μｍ〜０．５μｍとすることで、集積回路素子搭載パッドと圧電振動素子搭載パッドの短絡を防止し、集積回路素子搭載パッドの第２の金属層の厚みも確保できるので、集積回路素子搭載パッドと導電性接着剤の接続強度も維持することが可能となる。
【００１８】
また、前記圧電振動素子搭載パッドが前記搭載部の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔を設けて形成されていることよって、圧電振動素子搭載パッドと集積回路素子搭載パッドの短絡を防止し、圧電振動素子搭載パッドの面積も確保することができるので、圧電振動素子搭載パッドと導電性接着剤との接続強度も維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、圧電振動素子に水晶を用いた場合について説明する。
尚、説明を明りょうにするため説明に不必要な構造体の一部の構成を図示していない。さらに図示した寸法も一部誇張して示している。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの容器体の断面図である。図４は、図３のＡ１の部分拡大図である。
以下、圧電デバイスとして圧電振動子を例にして説明する。
【００２１】
図１〜図２に示す圧電振動子１００は、容器体１０と圧電振動素子２０と蓋体５０とで主に構成されている。この圧電振動子１００は、前記容器体１０に形成されている凹部空間１１内に圧電振動素子２０が搭載され、その凹部空間１１が蓋体５０により気密封止された構造となっている。
【００２２】
圧電振動素子２０は、図１及び図２に示すように、水晶素板２１に励振用電極２２を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極２２を介して水晶素板２１に印加されると、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。
水晶素板２１は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極２２は、前記水晶素板２１の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
このような圧電振動素子２０は、その両主面に被着されている励振用電極２２と凹部空間１１内底面に形成されている圧電振動素子搭載パッド１３とを、導電性接着剤４０を介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間１１に搭載される。
【００２３】
容器体１０は、基板部１０ａと枠部１０ｂによって構成されている。例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。
図１及び図２に示すように、基板部１０ａの一方の主面と枠部１０ｂによって凹部空間１１が形成されている。
この容器体１０の凹部空間１１を囲繞する枠部１０ｂの頂面には、環状の封止用導体パターン１２が形成されている。
凹部空間１１内の基板部１０ａには、２個一対の圧電振動素子搭載パッド１３とその圧電振動素子搭載パッド１３と接続する第１の配線パターン１７が設けられている。
容器体１０の基板部１０ａの他方の主面の四隅には、外部接続用電極端子１５が設けられている。
圧電振動素子搭載パッド１３と外部接続用電極端子１５の内の所定の端子とは、前記容器体１０の凹部空間１１内の基板部１０ａに形成された第１の配線パターン１７と基板部１０ａの内部に形成されたビア導体（図示せず）により接続されている。
【００２４】
図４に示すように、圧電振動素子搭載パッド１３及び第１の配線パターン１７は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、等から成る第１の金属層１３ａ、１７ａの表面に、金メッキ等からなる第２の金属層１３ｂ、１７ｂを積層することで形成されている。
圧電振動素子搭載パッド１３及び第１の配線パターン１７の第２の金属層１３ａ、１７ｂの厚みは、０．３μｍ〜０．５μｍである。
圧電振動素子搭載パッド１３及び第１の配線パターン１７の第２の金属層１３ｂ、１７ｂの厚みが０．５μｍより大きくした場合には、プラズマエッチングをした際に生じる飛散物により、封止用導体パターン１２と短絡してしまう。第１の配線パターン１７の第２の金属層１３ｂ、１７ｂの厚みが０．５μｍ以下の場合でもプラズマエッチングをした際には飛散するが、短絡する程度の量の飛散物が発生しないためである。
圧電振動素子搭載パッド１３及び第１の配線パターン１７の第２の金属層１３ｂ、１７ｂの厚みが０．３μｍ未満の場合には、導電性接着剤４０との相性が良い第２の金属膜１３ｂ、１７ｂが薄くなり、第１の金属膜１３ａ、１７ａが第２の金属膜１３ｂ、１７ｂに拡散するため、圧電振動素子搭載パッド１３と導電性接着剤４０との接続強度が落ちてしまう。
つまり、圧電振動素子搭載パッド１３及び第１の配線パターン１７の第２の金属層１３ｂ、１７ｂの厚みを０．３μｍ〜０．５μｍとすることで、圧電振動素子搭載パッド１３と封止用導体パターン１２の短絡を防止し、圧電振動素子搭載パッド１３と導電性接着剤４０の接続強度も維持することが可能となる。
【００２５】
前記封止用導体パターン１２は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、等から成る基層の表面にニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層を順次、凹部空間１１を環状に囲繞する形態で被着させることによって、１０μｍ〜２５μｍの厚みに形成されている。
また、封止用導体パターン１２は、前記容器体１０の前記枠部１０ｂ頂面の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられている。
つまり、封止用導体パターン１２の凹部空間側端部と前記容器体１０の枠部１０ｂの頂面の凹部空間側端部との間との間隔が１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられている。
前記封止用導体パターン１２の枠部１０ｂの内周側からの間隔が１０μｍ未満の場合には、プラズマエッチングをした際に生じる圧電振動素子搭載パッド１３の第２の金属層１３ｂの飛散物が圧電振動素子搭載パッド１３と封止用導体パターン１２の間の枠部１０ｂに付着し、封止用導体パターン１２と圧電振動素子搭載パッド１３は短絡してしまう。
前記封止用導体パターン１２の枠部１０ｂの内周側からの間隔が１００μｍより大きく間隔を設けると、封止するための接合面積が小さくなるので、封止用導体パターン１２と蓋体５０との接続強度が落ちてしまう。よって、圧電デバイス１００の気密封止性が維持できなくなってしまう。
つまり、前記封止用導体パターン１２が前記枠部１０ｂの内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔を設けて形成されていることよって、圧電振動素子搭載パッド１３と封止用導体パターン１２の短絡を防止し、凹部空間１１内の気密封止性も維持することが可能となる。
【００２６】
励振用電極２２と接続される圧電振動素子搭載パッド１３は、前記容器体１０の第１の凹部空間１１内の基板部１０ａに設けられた第１の配線パターン１７（図３参照）と、前記容器体１０の内部の配線導体（図示せず）やビアホール導体（図示せず）等を介して、外部接続用電極端子１５の内の所定の端子と電気的に接続される。
【００２７】
蓋体５０は、容器体１０の枠部１０ｂ頂面に設けられた封止用導体パターン１２上に、凹部空間１１の開口部を覆うように配置接合される。この蓋体５０には、前記封止用導体パターン１２に相対する箇所に封止部材５１が設けられている。
このような封止部材５１と設けることで、前記封止用導体パターン１２表面の凹凸を緩和し、気密性の低下を防ぐことが可能となる。
【００２８】
また、前記容器体１０上に配置される蓋体５０は、従来周知の金属加工法を採用し、４２アロイ等の金属を所定形状に整形することによって製作される。蓋体５０の接合側主面には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成され、更にニッケル（Ｎｉ）層の上に少なくとも封止用導体パターン１２に相対する箇所に封止部材５１である金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層が形成される。金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層の厚みは、１０μｍ〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が８０％、錫が２０％のものが使用されている。
【００２９】
前記導電性接着剤４０は、シリコーン樹脂の中に導電性フィラー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（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、のうちのいずれかまたはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。
【００３０】
尚、前記容器体１０は、アルミナセラミックスから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面に封止用導体パターン１２、圧電振動素子搭載パッド１３、集積回路素子搭載パッド１４、外部接続用電極端子１７等となる導体ペーストを、また、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ビア導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することにより製作される。
【００３１】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。図６は、図５のＢ−Ｂ断面図である。図７は、本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスの容器体の断面図である。図８は、図７のＢ１の部分拡大図である。
以下、圧電デバイスとして圧電発振器を例にして説明する。
【００３２】
圧電発振器１０１は、容器体１１０の一方の主面に開口部を有する形態で形成された凹部空間１１１内に、圧電振動素子２０と集積回路素子３０を搭載し、蓋体５０によって圧電振動素子２０及び集積回路素子３０が搭載された凹部空間１１１を気密封止した構造である。
【００３３】
圧電振動素子２０は、水晶素板２１に励振用電極２２を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極２２を介して水晶素板２１に印加されると、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。
水晶素板２１は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極２２は、前記水晶素板２１の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
このような圧電振動素子２０は、その両主面に被着されている励振用電極２２と、後述する凹部空間１１１内の搭載部１１６の上面に設けられている圧電振動素子搭載パッド１１３とを、導電性接着剤４０を介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間１１１の搭載部１１６に搭載される。
【００３４】
また、集積回路素子３０は、回路形成面に圧電振動素子２０からの発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された出力信号は外部接続用電極端子１１５を介して圧電発振器１０１外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。また集積回路素子３０は、容器体１１０の凹部空間１１１内に形成された集積回路素子搭載パッド１１４に半田等の導電性接合材を介して搭載されている。
【００３５】
図５〜図７に示すように、容器体１１０は、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る基板部１１０ａと枠部１１０ｂ、１１０ｃによって形成されている。
図５〜図７に示すように、基板部１１０ａの一方の主面と枠部１１０ｂ、１１０ｃによって凹部空間１１が形成されている。
また、凹部空間１１１を囲繞する容器体１１０の枠部１１０ｃの開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターン１１２が形成されている。凹部空間１１１内の長さ方向の一方の側壁面には、凹部空間１１１内に露出した基板部１１０ａの一方の主面より凹部空間の開口部に近い位置になるような上面を有してなる搭載部１１６が設けられている。
この搭載部１１６の上面には、圧電振動素子搭載パッド１１３が設けられている。
前記凹部空間１１１内の基板部１１０ａの一方の主面には、集積回路素子搭載パッド１１４が設けられている。更に、容器体１１０の他方の主面の角部には、外部接続用電極端子１５を構成する電源電圧端子、グランド端子、発振制御端子、発振出力端子が形成されている。
所定の集積回路素子搭載パッド１１４と所定の外部接続用電極端子１１５とは、前記容器体１１０の凹部空間１１１内の基板部１０ａに形成された第２の配線パターン１１８と基板部１１０ａの内部に形成されたビア導体（図示せず）により接続されている。
【００３６】
前記集積回路素子搭載パッド１１４は、容器体１１０の凹部空間１１１内に露出した基板部１１０ａの一方の主面に設けられている。この集積回路素子搭載パッド１１４は、集積回路素子３０の接続パッド（図示せず）と接続されている。
所定の集積回路素子搭載パッド１１４と所定の外部接続用電極端子１５は、前記容器体１１０の凹部空間１１１内の基板部１１０ａに形成された第２の配線パターン１１８と基板部１１０ａの内部に形成されたビア導体（図示せず）により接続されている。
【００３７】
図８に示すように、圧電振動素子搭載パッド１１３、集積回路素子搭載パッド１１４、第１の配線パターン１１７及び第２の配線パターン１１８は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、等から成る第１の金属層１１３ａ、１１４ａ、１７ａ、１１８ａの表面に、金メッキ等からなる第２の金属層１１３ｂ、１１４ｂ、１１７ｂ、１１８ｂを積層することで形成されている。
集積回路素子搭載パッド１１４及び前記２の配線パターン１１８を構成する第２の金属層１１４ｂ、１１８ｂの厚みが０．３μｍ〜０．５μｍである。
集積回路素子搭載パッド１１４と第２の配線パターン１１８の第２の金属層１１４ｂ、１１８ｂの厚みが０．５μｍより大きいの場合には、プラズマエッチングをした際に生じる飛散により、圧電振動素子搭載パッド１１３と短絡してしまう。
また、集積回路素子搭載パッド１１４と第２の配線パターン１１８の第２の金属層１１４ｂ、１１８ｂの厚みが０．５μｍ以下の場合でもプラズマエッチングをした際には飛散するが、短絡する程の量の飛散物が発生しないためである。
また、第２の金属層１１４ａ、１１８ｂの厚みが０．３μｍ未満の場合には、導電性接合材との相性が良い第２の金属膜１１４ｂ、１１８ｂが薄くなり、第１の金属膜１１４ａ、１１８ａが第２の金属膜１１４ｂ、１１８ｂに拡散してくるため、集積回路素子搭載パッド１１４と導電性接合材との接続強度が落ちてしまう。
つまり、集積回路素子搭載パッド１１４と第２の配線パターン１１８の第２の金属層１１４ｂ、１１８ｂの厚みを０．３μｍ〜０．５μｍとすることで、集積回路素子搭載パッド１１４と圧電振動素子搭載パッド１１３の短絡を防止し、集積回路素子搭載パッド１１４と導電性接合材との接続強度も維持することが可能となる。
【００３８】
前記搭載部１１６は、凹部空間１１１の開口部に向いた上面が凹部空間１１１の基板部１１０ａの一方の主面よりも高い位置になるように形成され、前記搭載部１１６の上面には、２個一対の圧電振動素子搭載パッド１１３が設けられている。この圧電振動素子搭載パッド１１３は、圧電振動素子２０の励振用電極２１と導電性接着剤４０によって接続されている。
また、圧電振動素子搭載パッド１３は、容器体１１０の搭載部１１６の第１の配線パターン１１７やビア導体（図示せず）等及び凹部空間１１１内の基板部１１０ａに設けられた集積回路素子搭載パッド１１４の内の所定のパッドを介して、集積回路素子３０に電気的に接続される。
【００３９】
前記圧電振動素子搭載パッド１１３が前記搭載部１１６の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられている。
つまり、圧電振動素子搭載パッド１１３の前記集積回路素子側の端部と、前記搭載部１１６の前記集積回路素子側の端部との間隔が１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられている。
また、前記圧電振動素子搭載パッド１１３が搭載部１１６の内周側からの間隔が１０μｍ未満の場合には、プラズマエッチングをした際に生じる集積回路素子搭載パッド１１４及び第２の配線パターン１１９の第２の金属層１１４ｂ、１１８ｂの飛散物が、圧電振動素子搭載パッド１１３と集積回路素子搭載パッド１１４との間の搭載部１１６の壁面に被着する。
よって、圧電振動素子搭載パッド１１３と集積回路素子搭載パッド１１４の間で短絡してしまう。また、１００μｍより大きい間隔をあけて設けると、圧電振動子搭載パッド１１３の面積が小さくなってしまうので、圧電振動素子搭載パッド１１３と導電性接着剤４０との接続強度が低下してしまう。
つまり、前記圧電振動素子搭載パッド１１３が前記搭載部１１６の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられていることよって、圧電振動素子搭載パッド１３と集積回路素子搭載パッド１１４の短絡を防止し、圧電振動素子搭載パッド１１３の面積も確保することができるので、圧電振動素子搭載パッド１１３と導電性接着剤４０との接続強度も維持することが可能となる。
【００４０】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態になる圧電デバイスは、第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる。圧電振動素子の長さ方向の両端部分を導電性接着剤で固着搭載している点である。
図９は、本発明の第３の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。
【００４１】
圧電振動素子１２０は、その両主面に被着されている励振用電極１２２のうちの表裏で長さ方向の別方向端部に引き出した部分と凹部空間１３１内の搭載部１３６の上面に設けられている圧電振動素子搭載パッド１３３とを、導電性接着剤４０を介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間１３１の搭載部１３６に搭載される。
【００４２】
図９に示すように、容器体１３０は、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る基板部１３０ａと枠部１３０ｂ、１３０ｃによって形成されている。
基板部１３０ａの一方の主面と枠部１３０ｂ、１３０ｃによって凹部空間１３１が形成されている。
また、凹部空間１３１を囲繞する容器体１３０の枠部１３０ｃの開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターン１３２が形成されている。
凹部空間１１内には、基板部１３０ａの一方の主面よりに凹部空間１３１の開口部に近い位置となるように構成されている搭載部１３６が凹部空間１３１内の長さ方向の両端側壁に１つずつ計２箇所設けられている。
前記容器体１３０には、前記搭載部１３６に設けられている圧電振動素子搭載パッド１３３と、前記凹部空間１３１内の基板部１３０ａに設けられる集積回路素子搭載パッド１３４を備えている。
更に、容器体１３０の他方の主面の両端には外部接続用電極端子１３５の電源電圧端子、グランド端子、発振制御端子、発振出力端子が形成されている。
【００４３】
前記搭載部１３６は、その上面が凹部空間１３１の基板部１３０ａの一方の主面よりに凹部空間１３１の開口部に近い位置となるように構成されている。また、搭載部１３６は、凹部空間１３１の長さ方向の端部となる短辺側の両端にそれぞれ１つずつ計２箇所設けられている。
この搭載部１３６の上面には、それぞれに圧電振動素子搭載パッド１３３が設けられている。
この圧電振動素子搭載パッド１３３は、圧電振動素子１２０の励振用電極１２２と導電性接着剤（図示せず）により接続されている。
また、圧電振動素子搭載パッド１３３は、容器体１３０の搭載部１３６上面の第１の配線パターン１３７やビア導体（図示せず）等及び凹部空間１１内に露出した基板部１３０ａに設けられた所定の集積回路素子搭載パッド１３４と第２の配線パターン１３８を介して、集積回路素子３０に電気的に接続される。
【００４４】
前記集積回路素子搭載パッド１３４は、容器体１３０の凹部空間１３１内の基板部１３０ａに設けられている。
所定の集積回路素子搭載パッド１３４と所定の外部接続用電極端子１３５は、前記容器体１３０の凹部空間１３１内の基板部１３０ａに形成された第２の配線パターン１３８と基板部１３０ａの内部に形成されたビア導体（図示せず）により接続されている。
【００４５】
また、集積回路素子搭載パッド１３４及び前記２の配線パターン１３８を構成する第２の金属層１３４ｂ、１３８ｂの厚みが０．３μｍ〜０．５μｍである。
また、前記圧電振動素子搭載パッド１３３が前記搭載部１３６の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられている。このようにすることで、第２の実施形態と同様の効果を有する。
【００４６】
（変形例）
第２の実施形態及び第３の実施形態においても、第１の実施形態に記載した圧電振動素子搭載パッド１３及び第１の配線パターン１７の第２の金属層１３ｂ、１７ｂの厚みを０．３μｍ〜０．５μｍとし、また、前記封止用導体パターン１２が前記枠部１０ｂの内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けるような構成にしても構わない。
【００４７】
尚、本発明は前記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。例えば、前記した実施形態においては、圧電振動素子を構成する圧電素材として水晶を用いた圧電デバイスを説明したが、圧電素材としては、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを用いたものでも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの容器体の断面図である。
【図４】図３のＡ１の部分拡大図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスの容器体の断面図である。
【図８】図５のＢ１の部分拡大図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る圧電デバイスを示す分解斜視図である。
【図１０】従来の圧電デバイスの分解斜視図である。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】従来の圧電デバイスの容器体の断面図である。
【図１３】図１０のＣ１の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０、１１０、１３０・・・容器体
１０ａ、１１０ａ、１３０ａ・・・基板部
１０ｂ、１１０ｂ、１１０ｃ、１３０ｂ、１３０ｃ・・・枠部
１１、１１１、１３１・・・凹部空間
１２、１１２、１３２・・・封止用導体パターン
１３、１１３、１３３・・・圧電振動素子搭載パッド
１１４、１３４・・・集積回路素子搭載パッド
１５、１１５、１３５・・・外部接続用電極端子
１１６、１３６・・・搭載部
１７、１１７、１３７・・・第１の配線パターン
１８、１１８、１３８・・・第２の配線パターン
１３ａ、１４ａ、１７ａ、１８ａ、１１３ａ、１１４ａ、１１７ａ、１１８ａ、１３３ａ、１３４ａ、１３７ａ、１３８ａ・・・第１の金属層
１３ｂ、１４ｂ、１７ｂ、１８ｂ、１１３ｂ、１１４ｂ、１１７ｂ、１１８ｂ、１３３ｂ、１３４ｂ、１３７ｂ、１３８ｂ・・・第２の金属層
２０、１２０・・・圧電振動素子（水晶振動素子）
２１、１２１・・・水晶素板
２２、１２２・・・励振用電極
３０・・・集積回路素子
４０・・・導電性接着剤
５０・・・蓋体
５１・・・封止部材
１００・・・圧電振動子
１０１・・・圧電発振器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板部と封止用導体パターンが設けられた枠部によって凹部空間が形成されている容器体と、
第１の金属層と第２の金属層とを積層して一体で前記凹部空間内で露出する前記基体部に設けられる圧電振動素子搭載パッドと第１の配線パターンと、
前記圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、
前記容器体の枠部に形成されている前記封止用導体パターンと接合することで、前記凹部空間を気密封止する蓋体とを備え、
前記圧電振動素子搭載パッド及び前記第１の配線パターンの前記第２の金属層の厚みが０．３μｍ〜０．５μｍであることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
基板部と封止用導体パターンが設けられた枠部によって凹部空間が形成されている容器体と、
前記凹部空間内に設けられ、前記凹部空間内で露出する基板部より高い位置に設けられた搭載部と、
第１の金属層と第２の金属層とを積層して一体で前記搭載部に設けられる圧電振動素子搭載パッドと第１の配線パターンと、
第１の金属層と第２の金属層とを積層して一体で前記凹部空間内で露出する前記基体部に設けられる集積回路素子搭載パッドと第２の配線パターンと、
前記圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、
前記集積回路素子搭載パッドに搭載されている集積回路素子と、
前記容器体の枠部に設けられた前記封止用導体パターンと接合することで、前記凹部空間を気密封止する蓋体とを備え、
前記集積回路素子搭載パッド及び前記２の配線パターンを構成する第２の金属層の厚みが０．３μｍ〜０．５μｍであることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
前記圧電振動素子搭載パッドが前記搭載部の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられていることを特徴とする請求項２記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記封止用導体パターンが前記枠部の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の圧電デバイス。
【請求項１】
基板部と封止用導体パターンが設けられた枠部によって凹部空間が形成されている容器体と、
第１の金属層と第２の金属層とを積層して一体で前記凹部空間内で露出する前記基体部に設けられる圧電振動素子搭載パッドと第１の配線パターンと、
前記圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、
前記容器体の枠部に形成されている前記封止用導体パターンと接合することで、前記凹部空間を気密封止する蓋体とを備え、
前記圧電振動素子搭載パッド及び前記第１の配線パターンの前記第２の金属層の厚みが０．３μｍ〜０．５μｍであることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
基板部と封止用導体パターンが設けられた枠部によって凹部空間が形成されている容器体と、
前記凹部空間内に設けられ、前記凹部空間内で露出する基板部より高い位置に設けられた搭載部と、
第１の金属層と第２の金属層とを積層して一体で前記搭載部に設けられる圧電振動素子搭載パッドと第１の配線パターンと、
第１の金属層と第２の金属層とを積層して一体で前記凹部空間内で露出する前記基体部に設けられる集積回路素子搭載パッドと第２の配線パターンと、
前記圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、
前記集積回路素子搭載パッドに搭載されている集積回路素子と、
前記容器体の枠部に設けられた前記封止用導体パターンと接合することで、前記凹部空間を気密封止する蓋体とを備え、
前記集積回路素子搭載パッド及び前記２の配線パターンを構成する第２の金属層の厚みが０．３μｍ〜０．５μｍであることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
前記圧電振動素子搭載パッドが前記搭載部の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられていることを特徴とする請求項２記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記封止用導体パターンが前記枠部の内周側から１０μｍ〜１００μｍの間隔をあけて設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の圧電デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−２０７０６７（Ｐ２００９−２０７０６７Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４９７３５（Ｐ２００８−４９７３５）
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラキンセキ株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラキンセキ株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]