圧電振動デバイス
【課題】 圧電振動素子の保持並びに気密封止を確実に行うことのできる新規なチップ型の圧電振動デバイスを提供する。
【解決手段】 圧電振動デバイスは平面視矩形状の枠体付き圧電振動板１と枠体付き圧電振動板を搭載する平面視矩形状の端子板３と、前記枠体内を被覆するフタ体２とで構成されている。枠体付き圧電振動板１は音叉型水晶振動板１１を有し、その周囲に帯状の枠部が周状に形成された枠体１２が形成された構成である。端子板３は基材がホウケイ酸ガラス等のガラス材からなり、平面視矩形状で薄肉部３０と厚肉部３１，３２を有する構成である。端子板３上に枠体付き圧電振動板１が接合され、その上面にフタ体２が接合されている。端子板３と枠体付き圧電振動板１の枠体１２が接合用の低融点ガラス材により気密接合され、またフタ体２も前記枠体１２に接合用の低融点ガラス材により気密接合されている。
【解決手段】 圧電振動デバイスは平面視矩形状の枠体付き圧電振動板１と枠体付き圧電振動板を搭載する平面視矩形状の端子板３と、前記枠体内を被覆するフタ体２とで構成されている。枠体付き圧電振動板１は音叉型水晶振動板１１を有し、その周囲に帯状の枠部が周状に形成された枠体１２が形成された構成である。端子板３は基材がホウケイ酸ガラス等のガラス材からなり、平面視矩形状で薄肉部３０と厚肉部３１，３２を有する構成である。端子板３上に枠体付き圧電振動板１が接合され、その上面にフタ体２が接合されている。端子板３と枠体付き圧電振動板１の枠体１２が接合用の低融点ガラス材により気密接合され、またフタ体２も前記枠体１２に接合用の低融点ガラス材により気密接合されている。
【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水晶振動子等の圧電振動デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在汎用されている表面実装型水晶振動子等の圧電振動デバイスは、水晶振動素子を収納する領域を有するセラミックパッケージを用い、当該セラミックパッケージに水晶振動素子を搭載後、リッドにて気密封止する構成が多く採用されている。例えば、特開２０００−２３６０３５号（特許文献１）はその一例を示す先行技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０００−２３６０３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなセラミックパッケージを用いた構成は、圧電振動デバイスのさらなる小型化が進んだ場合、セラミックパッケージが小型化に対応できない可能性が出てきた。例えば、焼成によるセラミック積層技術を用いて構成するセラミック体はどうしてもその寸法精度にバラツキが生じ、超小型化した場合はこのバラツキにより所望の寸法精度を確保することが困難になる。また低背化が要求される場合はセラミック積層による十分なパッケージ強度が確保できない場合があり、このような場合、電子部品として要求される気密性等の耐環境性能を満たさないことがあった。
【０００５】
さらには水晶振動素子をパッケージに搭載するにあたり、搭載用の装置および治工具が必要になるが、当該治工具がパッケージに干渉する等により、水晶振動子の搭載自体が困難になるという問題もあった。
【０００６】
このように圧電振動デバイスの超小型化がより進んだ場合、現在普及しているセラミックパッケージを用いた構成では対応できない可能性があり、超小型化に適した圧電振動デバイス構成が求められていた。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、超小型化した場合でも、圧電振動素子の保持並びに気密封止を確実に行うことのできる新規なチップ型の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】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、請求項１に示す圧電振動デバイスは、複数の励振電極が形成された圧電振動板と当該圧電振動板とつながり、かつ外周を包囲する枠体とからなる枠体付き圧電振動板と、
前記枠体の上面に接合され、枠体内部の空間を気密封止するフタ体と、
前記枠体の下面に接合され、枠体内部の空間を気密封止するとともに、前記各励振電極に接続される接続電極と外部との接続を行う端子電極を有する端子板と、からなる構成を特徴としている。
【０００９】
上記構成により、枠体内部の空間をフタ体と端子板により気密封止される。また端子板には各励振電極に対応した端子電極が形成されているので、各端子電極にて外部接続を行う構成となる。このような構成においては、圧電振動素子をパッケージ内に収納するという従来必要とされていた構成を必要とせず、超小型でも実用的な信頼性を確保した、安価な圧電振動デバイスを得ることができる。なお枠体の厚さは圧電振動板の厚さより大となる構成とすることにより、圧電振動板の振動領域をより確実に確保することができる。
【００１０】
また請求項２に示すように、端子板が第１の金属端子板と第２の金属端子板とからなり、前記第１の金属端子板は前記枠体の下面に接合され、励振電極の１つと接続される構成であり、前記枠体内部の空間を気密封止する気密接合部と、外部と接続される端子電極を有する外部接続部とを有し、第２の金属端子板は前記枠体の下面に接合され、前記第１の金属端子板と絶縁された状態で他の励振電極と接続される構成であり、外部と接続される端子電極を有する外部接続部とを有することを特徴とする請求項１記載の圧電振動デバイスであってもよい。
【００１１】
請求項２の構成は、端子板が分離した構成となっており、第１の金属端子板と第２の金属端子板を有する構成である。このような構成により、圧電振動板の周囲に形成された枠体に対して、上面からフタ体を、下面から第１の端子板を気密接合することにより枠体内部を気密封止することができる。また第１の金属端子板と第２の金属端子板が枠体付き圧電振動板に接合されていることにより、簡単な構成で端子板を構成できる。従って、超小型で実用的な信頼性を確保した安価な圧電振動デバイスを得ることができる。
【００１２】
また請求項３に示すように、前記枠体に表裏貫通孔を設け、当該貫通孔に形成された導電体により表裏導通をとっている構成を有することを特徴とする請求項１または２記載の圧電振動デバイスであってもよい。
【００１３】
表裏貫通孔は枠体の表裏板面を貫通した構成であってもよいし、枠体の側面に厚さ方向に延びるキャスタレーション様の切り欠き構成であってもよい。
このような貫通孔に形成された導電体は金属または導電フィラーを添加した樹脂材であってもよい。また導電体は貫通孔全体を充填するビア状構成であってもよいし、貫通孔の内壁に形成したスルーホール構成であってもよい。
【００１４】
請求項３によれば、表裏の導通不良を引き起こすことなく信頼性の高い導通配線を形成することができ、枠体の一方の面に端子板を配置して構成においても、確実な電気的接続を行うことができる。
【００１５】
請求項４に示すように、端子板の端部が前記枠体付き圧電振動板の側面に回り込んだ屈曲部または厚肉部を有してい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圧電振動デバイスであってもよい。
【００１６】
端子板の端部に厚肉部を設ける場合、厚肉部予定部分以外をエッチング等の薄肉化手段により、薄肉部を形成することにより、前記厚肉部を形成することができる。また、端子板が金属等の塑性材料からなる場合、屈曲部を形成してもよい。
【００１７】
請求項４によれば、端子板の端部が前記圧電振動板の側面に回り込んだ屈曲部または厚肉部を有している構成であるので、端子板に対する枠付き圧電振動板の位置決めが容易になり、特に第１の金属端子板と第２の金属端子板を有する構成においては、枠体付き圧電振動板に対して高い位置決め精度で配置できるので、生産性および気密性を向上させることができる。
【００１８】
また請求項５に示すように、枠体の表面に枠内の空間と枠体の表面をつなぐ溝部を形成し、前記フタ体と前記溝部に封止材を付着することにより気密封止を行ったことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の圧電振動デバイスであってもよい。
【００１９】
枠体内部の空間は前記金属端子を気密接合することにより気密封止されるが、枠体内部空間に不要な残留ガスが滞留することがある。このような場合、圧電振動デバイスの特性を低下させることがあるが、請求項５の構成により、前記溝部を介して残留ガスを排出し、その後フタ体が溝部を被覆している領域に封止材を付着させ、気密封止を行ってもよい。ここで用いる封止材は金属ろう材であってもよいし、低融点ガラス等の絶縁材料であってもよい。
【００２０】
請求項５によれば、前記残留ガスの排気後に前記金属端子と前記溝部に封止材を付着することにより、残留ガスを除去した枠体内部空間をつくり出すことができ、圧電振動デバイスの特性を向上させることができる。
【００２１】
また請求項６に示すように、前記端子板の端子電極には低融点金属ろう材が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電振動デバイスであってもよい。
【００２２】
端子板の端子電極に形成される低融点金属ろう材は、鉛フリー材料であることが好ましい。このろう材形成はメッキ技術や厚膜印刷技術等が用いられる。
【００２３】
請求項６によれば、端子板の端子電極に低融点金属ろう材が形成されているので、形成された低融点金属ろう材を接合材としたり、また他の接合材を用いて実装する際でも接合材のなじみを促進することができ、圧電振動デバイスの実装基板への搭載を容易にすることができる。
【００２４】
また請求項７に示すように、第１の金属端子板の前記枠体との気密接合部と前記外部接続部との間には緩衝部が形成されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の圧電振動デバイスであってもよい。
【００２５】
金属端子の前記気密接合部と前記外部接続部間に形成された緩衝部は、例えば切り欠き部や屈曲部を有する構成や、あるいは薄肉構成であってもよい。
【００２６】
請求項７によれば、気密接合領域と外部接続部間に緩衝部が形成されていることにより、気密接合時に生じた応力あるいは外部接続時（実装基板への接続時）に生じた応力が相互に影響を与えることを抑制し、気密信頼性および外部接合の信頼性を向上させることができる。
【００２７】
さらに請求項８に示すように、前記フタ体と前記第１の金属端子板、および前記フタ体と前記第２の金属端子板は、平面で見て重畳していることを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の圧電振動デバイスであってもよい。
【００２８】
請求項８によれば、前記フタ体と前記第１の金属端子板、および前記フタ体と前記第２の金属端子板は、平面で見て重畳している構成であるので、フタ体のある領域にはいずれかの金属端子板が対向して配置される構成となる。従って、圧電振動デバイスの機械的強度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、超小型化した場合でも、圧電振動素子の保持並びに気密封止を確実に行うことのできる新規なチップ型の圧電振動デバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による第１の実施形態を示す圧電振動デバイスの分解斜視図
【図２】図１を組み立てた状態を示す側面図
【図３】本発明による第２の実施形態を示す圧電振動デバイスの分解斜視図
【図４】本発明による第２の実施形態を示す圧電振動デバイスの斜視図
【図５】図４のＡ−Ａ断面図
【図６】本発明による第３の実施形態を示す圧電振動デバイスの断面図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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音叉型水晶振動デバイスを例にとり、図１および図２とともに説明する。
【００３２】
圧電振動デバイスは平面視矩形状の枠体付き圧電振動板１と枠体付き圧電振動板を搭載する平面視矩形状の端子板３と、前記枠体内を被覆するフタ体２とで構成されている。
【００３３】
枠体付き圧電振動板１は図１に示すように平面で見て中央に音叉型水晶振動板１１を有し、その周囲に帯状の枠部が周状に形成された枠体１２が形成された構成である。音叉型水晶振動板１１はＸ−Ｙカット水晶板からなり、平行に延びる一対の振動腕１１ａ，１１ａとこれら振動腕の一端を結合する基部１１ｂとからなる。基部１１ｂは枠体１２と接続されているが、基部１１ｂは枠体接続部分に向かって基部幅が小さくなるテーパ部１１ｃが設けられている。当該テーパ部１１ｃにより基部の振動を減衰させ、圧電振動デバイスとしての特性を向上させる効果を得ている。
【００３４】
本実施の形態においては、音叉型水晶振動板１１と枠体１２は水晶板から一体的に形成されたものであるが、音叉型水晶振動板と枠体とを個別に作成し、両者を接合した構成としてもよい。この構成の場合、枠体にガラス材等の材料を用いてもよい。
【００３５】
図示していないが、各振動腕には表裏面と両側面に各々励振電極が形成されている。具体的には、一方の振動腕の表裏面と他方の振動腕の両側面の励振電極が各々共通接続され、一方の振動腕の両側面と他方の振動腕の表裏面の励振電極が各々共通接続され、各共通電極が前記基部の表面と裏面に各々引き出されている。これら励振電極は水晶板に接してクロムが形成され、その上に金または銀等の金属材料からなる。
【００３６】
なお、枠体１２は前記振動腕に沿った長辺と当該長辺と交差する短辺とを有しており、短辺には切り欠き１３，１４が形成されている。切り欠き１３，１４には表裏貫通する構成であり、切り欠き１３，１４の内側には後述の連結電極が形成されている。
【００３７】
なお、図示していないが前記一方の共通電極は枠体に形成された連結電極を介して、後述の接続電極３３に接続されている。また他方の共通電極は枠体に形成された連結電極を介して、後述の接続電極３４に接続されている。なお、各連結電極は枠体に形成された切り欠き１３、１４内にも形成されており、図１において、１４ａは連結電極の一部を示している。これら連結電極も励振電極と同様の金属膜構成を有している。
【００３８】
フタ体２はホウケイ酸ガラス等のガラス材からなる平板構成であり、枠体内側を被覆するサイズを有している。
【００３９】
端子板３は基材がホウケイ酸ガラス等のガラス材からなり、平面視矩形状で薄肉部３０と厚肉部３１，３２を有する構成である。厚肉部３１，３２は長手方向の両端に対向して形成され、その対向面は斜面部３１ａ，３２ａとなっている。また厚肉部３１側に近い薄肉部３０には接続電極３３が形成され、厚肉部３２側に近い薄肉部３０には接続電極３４が形成されている。接続電極３３，３４は、前記枠体付き圧電振動板の各共通電極に各々接続される。
【００４０】
また各接続電極３３、３４はビアＢ，Ｂに接続されている。各ビアＢは端子板３の表裏主面を貫通する貫通孔に導体が充填された構成である。前記各ビアＢは端子電極３５、３６に各々接続されている。端子電極３５，３６は端子板３に真空蒸着法あるいはメッキ法等を用いて成膜されている。
【００４１】
なお、端子板３の長辺の中央部分に切り欠きを設けてもよい。この切り欠きは両長辺に設けてもよく、このような切り欠きにより、当該圧電振動デバイスを実装基板等に搭載した際、前記端子電極間に応力が生じた場合、応力緩和機能を奏する。
【００４２】
図２に示すように、端子板３上に枠体付き圧電振動板１が接合され、その上面にフタ体２が接合されている。端子板３と枠体付き圧電振動板１の枠体１２が接合用の低融点ガラス材（図示せず）により気密接合され、またフタ体２も前記枠体１２に接合用の低融点ガラス材により気密接合されている。これにより音叉型水晶振動板１１は枠体１２とフタ体２と端子板３により気密封止される。前記各低融点ガラス材は厚みを有しているので、気密接合後の状態では音叉型水晶振動板の振動領域を確保することができる。
【００４３】
なお、例えばフタ体と枠体付き圧電振動板の接合を、例えば金錫のような錫合金等からなる金属ろう材を用いてもよい。この場合フタ体と枠体付き圧電振動板の接合領域に帯状の金属膜（例えばニッケル）を形成しておくと接合性が向上する。
【００４４】
また前記低融点ガラス材が金属ろう材の厚みにより音叉型水晶振動板の振動領域を確保することができるが、枠体の厚さを音叉型水晶振動板（圧電振動板）の厚さより大とすることにより、振動領域をより確実に確保することができる。
【００４５】
また励振電極や連結電極等は他の金属材料を用いてもよい。例えば、モリブデンやタングステンを下地電極とし、その上に金や銀等の金属材料を形成した構成としてもよい。
【００４６】
なお、枠体付き圧電振動板に形成された電極と端子板に形成された電極との電気的接合は、図２に示すように導電接合材Ｓにより導電接合すればよい。
【００４７】
次に本発明による圧電振動デバイスの製造方法について説明する。枠体付き圧電振動板１は矩形水晶振動板からフォトリソグラフィ技術を用いて外形加工および電極形成を行う。まず、外形加工を行うために矩形水晶振動板に対してクロム、金の順で真空蒸着法等により金属膜を全面に形成する。その後レジスト膜を形成し、枠体と音叉型水晶振動板を得るための露光パターニングを行い、パターニングされたレジスト膜をマスクとしエッチング技術を用いて素板状態の枠体と音叉型水晶振動板を得る。
【００４８】
その後、音叉型水晶振動板および枠体にクロム、金の順で金属膜を形成し、その上にレジスト膜を形成し所定の露光パターニングを行い、パターニングされたレジスト膜をマスクとしエッチング技術を用いて電極形成を行う。これにより前述の各共通電極ならびに枠体に形成された連結電極がパターニング形成される。
【００４９】
端子板３はガラス板を用い、フォトリソグラフィ技術を用いて外形加工および電極形成を行う。まず外形加工を行うためにガラス板に対してニッケル、金の順で真空蒸着法等により金属膜を形成する。その後レジスト膜を形成し、厚肉部と薄肉部そしてビア用の貫通孔を得るための露光パターニングを行う。パターニングされたレジスト膜をマスクとしてエッチング技術を用いて薄肉部と貫通孔を形成し、エッチングされない領域が厚肉部となる。なお、貫通孔は裏面側にレジスト膜のマスクを形成し、主として裏面側からのエッチングにより形成される。
【００５０】
その後、前記貫通孔に例えば金錫等の導電材料を充填することにより、導電性のビアを形成し、また前述同様のフォトリソグラフィ技術を用いて、接続電極３３，３４と端子電極３５，３６を形成する。これにより接続電極３３と端子電極３５、接続電極３４と端子電極３６を各々ビアＢで導通させた構成の端子板を得ることができる。導電性のビアの材料は金錫等の錫合金あるいは銅または銅合金等の他の金属材料を用いてもよい。
【００５１】
フタ体２はガラス材からなり、枠体付き圧電振動板の枠体１２と対向する領域には帯状の低融点ガラス材が周状に形成されている。また枠体付き圧電振動板の枠体においても端子板と対向する領域に低融点ガラスが形成される。
【００５２】
端子板の薄肉部３０に枠体付き圧電振動板１を搭載し、また前記枠体１２を被覆するようフタ体２を配置し、この状態で低融点ガラスの溶融温度まで加熱処理を行うことによって、各低融点ガラス材の溶融により音叉型水晶振動板がリッドと端子板間に気密封止される。
【００５３】
図２に示すように、導電性接合材Ｓにより前記切り下記の連結電極と接続電極を導電接合することにより、圧電振動板の励振電極が端子電極３５、３６により外部導出される。
【００５４】
なお気密封止は不活性ガス雰囲気で行い、気密封止内部を不活性ガス雰囲気としてもよいし、気密封止は真空雰囲気で行い、気密封止内部を真空雰囲気としてもよい。真空雰囲気にする場合は、低融点ガラス材の脱泡処理を行う等の前処理を行うとよい。
【００５５】
また低融点ガラスは各接合面の両側に形成してもよい。具体的にはフタ体と枠体の両接合部分、および枠体の裏面と端子板の両接合部分に形成してもよい。この場合、低融点ガラス同士が接触した状態となるので、ガラスろうによる接合がスムーズに行われ、また気密接合の信頼性が向上する。
【００５６】
なお、枠体の幅より大きい幅の低融点ガラス材をフタ体または／および端子板に形成することにより、枠体の内部にメニスカス（フィレット）が形成されやすくなり、接合強度が向上する。
【００５７】
第１の実施形態においては、端子板に厚肉部と薄肉部を形成したが、これを形成しない平板構成としてもよい。この場合でも接続電極と端子電極は必要となるが、両電極の接続はビアに限らず、例えば側面に設けた上下貫通の切り欠き（キャスタレーション）に金属膜を形成し、両電極を導通させてもよい。このような構成においては、フタ体と端子板が平板であるので、低融点ガラスの形成が容易であり、製造コスト低減につながる。
【００５８】
本発明による第２の実施の形態を表面実装型の音叉型水晶振動デバイスを例にとり、図３乃至図５とともに説明する。
【００５９】
圧電振動デバイスは平面視矩形状の枠体付き圧電振動板１と、枠体付き圧電振動板の長辺方向の一端と他端に各々接続される第１の金属端子４と第２の金属端子５と、前記枠体内を被覆するフタ体２とで構成されている。
【００６０】
枠体付き圧電振動板１は図３に示すように平面で見て中央に音叉型水晶振動板１１を有し、その周囲に帯状の枠部が周状に形成された枠体１２が形成された構成である。音叉型水晶振動板１１はＸ−Ｙカット水晶板からなり、平行に延びる一対の振動腕１１ａ，１１ａとこれら振動腕の一端を結合する基部１１ｂとからなる。基部１１ｂは枠体１２と接続されている。
【００６１】
また基部の枠体側部分ではその両側に溝部を形成してもよい。溝部は１つ以上あればよいが、本実施の形態では基部の両側に２つの溝部１５，１６を形成しており、これら溝部１５，１６のさらに外側には一体的に枠体が配置されている。溝部１５，１６は枠体の表面に形成され、枠内の空間と枠体の表面をつなぐ構成となっており、枠体内部のガスを排気可能な構成となっている。また各溝部１５，１６には各々金属膜１５ａ，１６ａが形成されており、金属膜１６ａについては後述の貫通孔１８の導電材１８ａとつながっている。
【００６２】
溝部の枠体側の端部には貫通孔１７，１８が形成されている。当該貫通孔１７，１８は枠体の表裏面を貫通する構成であり、貫通孔１８には導電材１８ａが充填され、ビアを構成している。この構成により枠体の裏面に電気的導出が可能な構成となっている。なお、当該導電材１８ａは金属材でもよいし、導電フィラを含有した樹脂材であってもよい。
【００６３】
図示していないが、各振動腕には表裏面と両側面に各々励振電極が形成されている。具体的には、一方の振動腕の表裏面と他方の振動腕の両側面の励振電極が各々共通接続され、一方の振動腕の両側面と他方の振動腕の表裏面の励振電極が各々共通接続され、各共通電極が前記基部の表面と裏面に各々引き出されている。これら励振電極は水晶に接してクロムが形成され、その上に金または銀等の金属材料の積層構成からなる。音叉型水晶振動板の基部１１ｂと枠体１２はつながっており一体化されている。
【００６４】
なお、本実施の形態においては、一方の共通電極は貫通孔１８に形成された導電材１８ａに導電接続されており、基部側の裏面に引き出され、第２の金属端子板と接続されている。他方の共通電極は図示していないが、枠体に形成された連結電極を介して振動腕側の裏面に引き出され、第１の金属端子板と接続されている。
【００６５】
フタ体２はホウケイ酸ガラス等のガラス材からなる平板構成であり、枠体内側を被覆するサイズを有している。
【００６６】
第１の金属端子板４はコバールや４２アロイ等の金属材料からなり、枠体付き圧電振動板の枠体１２と接合され、かつ枠体内側を被覆する接合部４１と、長辺の一端に屈曲部４２が形成されている。また気密接合部４１と外部接続部４４間には緩衝部４３が形成されている。緩衝部は図３に示すように切り欠きであってもよいし、薄肉構成であってもよい。
【００６７】
また第１の金属端子板４の枠体付き圧電振動板１との対向面には接合層としてニッケルが形成されている。この接合層は前記枠体１２に対応した枠形状にパターニングしてもよいし、板面全面に接合層を形成してもよい。
【００６８】
第２の金属端子板５はコバールや４２アロイ等の金属材料からなり、枠体の端部と接合される接合部５１と長辺の一端には屈曲部５２と外部接続部５４を有している。外部接続部４４，５４は実装基板との接合領域であり、端子電極に対応している。当該外部接続部に低融点金属ろう材を予め形成しておいてもよい。これにより実装基板への接合性が向上する。
【００６９】
また屈曲部は直角に折り曲げた構成であるが、これを鈍角に設定してもよい。この場合、屈曲部が鈍角で伸長した構成となるので、実装基板に鉛フリー半田等の低融点金属で接合した場合に、屈曲部が緩衝部として機能し、基板への実装時の応力を緩和することができる。
【００７０】
図４に示すように、第１の金属端子板４と第２の金属端子板５上に枠体付き圧電振動板１を搭載して、各々の屈曲部４２と屈曲部５２が枠体付き圧電振動板１の短辺に各々当接あるいは近接した状態に配置し、低融点金属ろう材で接合されている。このとき第１の金属端子板４は前記枠体内側を覆う状態に接合されている。低融点金蔵ろう材は例えば金錫、銀錫、銅錫等の錫合金をあげることができる。
【００７１】
またフタ体２が枠体付き圧電振動板１の上面に接合されている。フタ体２は前記枠体内側を覆う状態で低融点ガラス材により接合されている。また前記フタ体と前記溝部に封止材１９ａ、１９ｂが付着され、溝部を充填する状態に気密接合されている。なお、フタ体と枠体付き圧電振動板との接合を低融点ガラス材に代えて、金錫等の低融点金属ろう材を用いてもよい。
【００７２】
次に第２の実施形態による圧電振動デバイスの製造方法について説明する。枠体付き圧電振動板１は矩形水晶振動板からフォトリソグラフィ技術を用いて外形加工および電極形成を行う。まず、外形加工を行うために矩形水晶振動板に対してクロム、金の順で真空蒸着法等により金属膜を全面に形成する。その後レジスト膜を形成し、溝を形成した枠体と音叉型水晶振動板を得るための露光パターニングを行い、パターニングされたレジスト膜をマスクとしエッチング技術を用いて素板状態の枠体と音叉型水晶振動板を得る。必要に応じてレジスト膜のマスク形成とエッチングを複数回行い、所望の外形形状を得る。
【００７３】
その後、音叉型水晶振動板および枠体にクロム、金の順で金属膜を形成し、その上にレジスト膜を形成し所定の露光パターニングを行い、パターニングされたレジスト膜をマスクとしエッチング技術を用いて電極形成を行う。これを複数回実行することにより、所定の共通電極ならびに枠体に形成された連結電極および金属膜１５ａ，１６ａが形成される。
【００７４】
第１の金属端子板４と第２の金属端子板５は、金属板から打ち抜きプレス加工により各々端子板を得るとともに、折り曲げ加工により各屈曲部が形成される。このような各金属端子はメッキ処理により、その表面にニッケル等の金属膜を形成している。
【００７５】
枠体の第１の金属端子板との接合面には帯状の金属ろう材（図示せず）が周状に形成されている。また枠体の第２の金属端子板との接合面にも金属ろう材（図示せず）が形成されている。
【００７６】
第１の金属端子板と第２の金属端子板間に枠体付き圧電振動板を配置し、加熱処理により前記金属ろう材を溶融させ、第１の金属端子板と第２の金属端子板を枠体の裏面に接合させる。
【００７７】
またフタ体には前記枠体１２に対応した低融点ガラス材が形成されており、このフタ体を前記枠体上に配置した状態で加熱処理することにより、フタ体が枠体に接合される。これら各接合は不活性ガス雰囲気で行うと好ましい。上述の金属ろう材による接合および低融点ガラス材を用いた接合は、各接合材の融点の高い順に接合を進めるとよい。
【００７８】
その後上述の圧電振動デバイスを不活性ガスあるいは真空雰囲気におき、この環境で前記溝部とフタ体間に例えば金ゲルマニウム等の封止材を配置し、加工により封止材を溶融させ気密封止を行う。以上の製造により気密封止された圧電振動デバイスを得ることができる。
【００７９】
なお、上記実施形態において、溝部を長辺の一端側に２カ所設けたが、１カ所でもよいし、長辺の両端に設けてもよい。また短辺の一端側に形成してもよい。導電材１８ａが導電フィラを含有した樹脂材の場合、金属端子板を接合後、貫通孔に当該樹脂材を充填することにより、電気的接続を行うことができる。
【００８０】
なお、図５は図４のＡ−Ａ断面図を示している図であるが、図５に示すように、平面でみてフタ体２が第１の金属端子板４と第２の金属端子板５の両方に重畳する構成としている。このような構成により、圧電振動デバイスの機械的強度が向上する。
【００８１】
また図３の第１の金属端子板と第２の金属端子板に枠体付き圧電振動板との導電接合領域Ｃを示しているが、これは一例であり、例えば気密接合部４１に導電接合領域Ｃを設定してもよい。
【００８２】
本発明による第３の実施の形態を表面実装型のＡＴカット水晶振動デバイスを例にとり、図６とともに説明する。
【００８３】
本実施形態においては、基本構成は第２の実施形態と類似しており、圧電振動デバイスは平面視矩形状の枠体付き圧電振動板１と、枠体付き圧電振動板の長辺方向の一端と他端に各々接続される第１の金属端子板６と第２の金属端子板７と、前記枠体内を被覆するフタ体２とで構成されている。なお、第１の金属端子板６と第２の金属端子板７は平板構成となっている。
【００８４】
枠体付き圧電振動板１は、図示していないが、平面で見て中央に矩形形状の水晶振動板を有し、その周囲に帯状の枠部が周状に形成された枠体１２が形成された構成である。矩形形状の水晶振動板１１はＡＴカット水晶板からなり、表裏に一対の励振電極が形成された構成である。
【００８５】
また枠体付き圧電振動板１には長辺方向両端部に溝部が設けられ、当該溝部内に金属膜８１，８２が形成されている。またこの溝部８１，８２に続いて貫通孔１９１，１９２が設けられている。封止材８３，８４により溝部を封止し、また貫通孔１９１，１９２各々に導電フィラを含有する樹脂接合材からなる導電材８５，８６を充填することにより、水晶振動板１１の各励振電極が第１の金属端子板６と第２の金属端子板７各々と電気的接続される。
【００８６】
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、上述の実施例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】
【００８７】
水晶振動子等の圧電振動デバイスあるいは他の電子部品の量産に適用できる。
【符号の説明】
【００８８】
１ 枠体付き水晶振動板（枠体付き圧電振動板）
２ フタ体
３ 端子板
４，６ 第１の金属端子板
５，７ 第２の金属端子板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に用いられる水晶振動子等の圧電振動デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在汎用されている表面実装型水晶振動子等の圧電振動デバイスは、水晶振動素子を収納する領域を有するセラミックパッケージを用い、当該セラミックパッケージに水晶振動素子を搭載後、リッドにて気密封止する構成が多く採用されている。例えば、特開２０００−２３６０３５号（特許文献１）はその一例を示す先行技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０００−２３６０３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなセラミックパッケージを用いた構成は、圧電振動デバイスのさらなる小型化が進んだ場合、セラミックパッケージが小型化に対応できない可能性が出てきた。例えば、焼成によるセラミック積層技術を用いて構成するセラミック体はどうしてもその寸法精度にバラツキが生じ、超小型化した場合はこのバラツキにより所望の寸法精度を確保することが困難になる。また低背化が要求される場合はセラミック積層による十分なパッケージ強度が確保できない場合があり、このような場合、電子部品として要求される気密性等の耐環境性能を満たさないことがあった。
【０００５】
さらには水晶振動素子をパッケージに搭載するにあたり、搭載用の装置および治工具が必要になるが、当該治工具がパッケージに干渉する等により、水晶振動子の搭載自体が困難になるという問題もあった。
【０００６】
このように圧電振動デバイスの超小型化がより進んだ場合、現在普及しているセラミックパッケージを用いた構成では対応できない可能性があり、超小型化に適した圧電振動デバイス構成が求められていた。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、超小型化した場合でも、圧電振動素子の保持並びに気密封止を確実に行うことのできる新規なチップ型の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】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、請求項１に示す圧電振動デバイスは、複数の励振電極が形成された圧電振動板と当該圧電振動板とつながり、かつ外周を包囲する枠体とからなる枠体付き圧電振動板と、
前記枠体の上面に接合され、枠体内部の空間を気密封止するフタ体と、
前記枠体の下面に接合され、枠体内部の空間を気密封止するとともに、前記各励振電極に接続される接続電極と外部との接続を行う端子電極を有する端子板と、からなる構成を特徴としている。
【０００９】
上記構成により、枠体内部の空間をフタ体と端子板により気密封止される。また端子板には各励振電極に対応した端子電極が形成されているので、各端子電極にて外部接続を行う構成となる。このような構成においては、圧電振動素子をパッケージ内に収納するという従来必要とされていた構成を必要とせず、超小型でも実用的な信頼性を確保した、安価な圧電振動デバイスを得ることができる。なお枠体の厚さは圧電振動板の厚さより大となる構成とすることにより、圧電振動板の振動領域をより確実に確保することができる。
【００１０】
また請求項２に示すように、端子板が第１の金属端子板と第２の金属端子板とからなり、前記第１の金属端子板は前記枠体の下面に接合され、励振電極の１つと接続される構成であり、前記枠体内部の空間を気密封止する気密接合部と、外部と接続される端子電極を有する外部接続部とを有し、第２の金属端子板は前記枠体の下面に接合され、前記第１の金属端子板と絶縁された状態で他の励振電極と接続される構成であり、外部と接続される端子電極を有する外部接続部とを有することを特徴とする請求項１記載の圧電振動デバイスであってもよい。
【００１１】
請求項２の構成は、端子板が分離した構成となっており、第１の金属端子板と第２の金属端子板を有する構成である。このような構成により、圧電振動板の周囲に形成された枠体に対して、上面からフタ体を、下面から第１の端子板を気密接合することにより枠体内部を気密封止することができる。また第１の金属端子板と第２の金属端子板が枠体付き圧電振動板に接合されていることにより、簡単な構成で端子板を構成できる。従って、超小型で実用的な信頼性を確保した安価な圧電振動デバイスを得ることができる。
【００１２】
また請求項３に示すように、前記枠体に表裏貫通孔を設け、当該貫通孔に形成された導電体により表裏導通をとっている構成を有することを特徴とする請求項１または２記載の圧電振動デバイスであってもよい。
【００１３】
表裏貫通孔は枠体の表裏板面を貫通した構成であってもよいし、枠体の側面に厚さ方向に延びるキャスタレーション様の切り欠き構成であってもよい。
このような貫通孔に形成された導電体は金属または導電フィラーを添加した樹脂材であってもよい。また導電体は貫通孔全体を充填するビア状構成であってもよいし、貫通孔の内壁に形成したスルーホール構成であってもよい。
【００１４】
請求項３によれば、表裏の導通不良を引き起こすことなく信頼性の高い導通配線を形成することができ、枠体の一方の面に端子板を配置して構成においても、確実な電気的接続を行うことができる。
【００１５】
請求項４に示すように、端子板の端部が前記枠体付き圧電振動板の側面に回り込んだ屈曲部または厚肉部を有してい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圧電振動デバイスであってもよい。
【００１６】
端子板の端部に厚肉部を設ける場合、厚肉部予定部分以外をエッチング等の薄肉化手段により、薄肉部を形成することにより、前記厚肉部を形成することができる。また、端子板が金属等の塑性材料からなる場合、屈曲部を形成してもよい。
【００１７】
請求項４によれば、端子板の端部が前記圧電振動板の側面に回り込んだ屈曲部または厚肉部を有している構成であるので、端子板に対する枠付き圧電振動板の位置決めが容易になり、特に第１の金属端子板と第２の金属端子板を有する構成においては、枠体付き圧電振動板に対して高い位置決め精度で配置できるので、生産性および気密性を向上させることができる。
【００１８】
また請求項５に示すように、枠体の表面に枠内の空間と枠体の表面をつなぐ溝部を形成し、前記フタ体と前記溝部に封止材を付着することにより気密封止を行ったことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の圧電振動デバイスであってもよい。
【００１９】
枠体内部の空間は前記金属端子を気密接合することにより気密封止されるが、枠体内部空間に不要な残留ガスが滞留することがある。このような場合、圧電振動デバイスの特性を低下させることがあるが、請求項５の構成により、前記溝部を介して残留ガスを排出し、その後フタ体が溝部を被覆している領域に封止材を付着させ、気密封止を行ってもよい。ここで用いる封止材は金属ろう材であってもよいし、低融点ガラス等の絶縁材料であってもよい。
【００２０】
請求項５によれば、前記残留ガスの排気後に前記金属端子と前記溝部に封止材を付着することにより、残留ガスを除去した枠体内部空間をつくり出すことができ、圧電振動デバイスの特性を向上させることができる。
【００２１】
また請求項６に示すように、前記端子板の端子電極には低融点金属ろう材が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電振動デバイスであってもよい。
【００２２】
端子板の端子電極に形成される低融点金属ろう材は、鉛フリー材料であることが好ましい。このろう材形成はメッキ技術や厚膜印刷技術等が用いられる。
【００２３】
請求項６によれば、端子板の端子電極に低融点金属ろう材が形成されているので、形成された低融点金属ろう材を接合材としたり、また他の接合材を用いて実装する際でも接合材のなじみを促進することができ、圧電振動デバイスの実装基板への搭載を容易にすることができる。
【００２４】
また請求項７に示すように、第１の金属端子板の前記枠体との気密接合部と前記外部接続部との間には緩衝部が形成されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の圧電振動デバイスであってもよい。
【００２５】
金属端子の前記気密接合部と前記外部接続部間に形成された緩衝部は、例えば切り欠き部や屈曲部を有する構成や、あるいは薄肉構成であってもよい。
【００２６】
請求項７によれば、気密接合領域と外部接続部間に緩衝部が形成されていることにより、気密接合時に生じた応力あるいは外部接続時（実装基板への接続時）に生じた応力が相互に影響を与えることを抑制し、気密信頼性および外部接合の信頼性を向上させることができる。
【００２７】
さらに請求項８に示すように、前記フタ体と前記第１の金属端子板、および前記フタ体と前記第２の金属端子板は、平面で見て重畳していることを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の圧電振動デバイスであってもよい。
【００２８】
請求項８によれば、前記フタ体と前記第１の金属端子板、および前記フタ体と前記第２の金属端子板は、平面で見て重畳している構成であるので、フタ体のある領域にはいずれかの金属端子板が対向して配置される構成となる。従って、圧電振動デバイスの機械的強度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、超小型化した場合でも、圧電振動素子の保持並びに気密封止を確実に行うことのできる新規なチップ型の圧電振動デバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による第１の実施形態を示す圧電振動デバイスの分解斜視図
【図２】図１を組み立てた状態を示す側面図
【図３】本発明による第２の実施形態を示す圧電振動デバイスの分解斜視図
【図４】本発明による第２の実施形態を示す圧電振動デバイスの斜視図
【図５】図４のＡ−Ａ断面図
【図６】本発明による第３の実施形態を示す圧電振動デバイスの断面図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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音叉型水晶振動デバイスを例にとり、図１および図２とともに説明する。
【００３２】
圧電振動デバイスは平面視矩形状の枠体付き圧電振動板１と枠体付き圧電振動板を搭載する平面視矩形状の端子板３と、前記枠体内を被覆するフタ体２とで構成されている。
【００３３】
枠体付き圧電振動板１は図１に示すように平面で見て中央に音叉型水晶振動板１１を有し、その周囲に帯状の枠部が周状に形成された枠体１２が形成された構成である。音叉型水晶振動板１１はＸ−Ｙカット水晶板からなり、平行に延びる一対の振動腕１１ａ，１１ａとこれら振動腕の一端を結合する基部１１ｂとからなる。基部１１ｂは枠体１２と接続されているが、基部１１ｂは枠体接続部分に向かって基部幅が小さくなるテーパ部１１ｃが設けられている。当該テーパ部１１ｃにより基部の振動を減衰させ、圧電振動デバイスとしての特性を向上させる効果を得ている。
【００３４】
本実施の形態においては、音叉型水晶振動板１１と枠体１２は水晶板から一体的に形成されたものであるが、音叉型水晶振動板と枠体とを個別に作成し、両者を接合した構成としてもよい。この構成の場合、枠体にガラス材等の材料を用いてもよい。
【００３５】
図示していないが、各振動腕には表裏面と両側面に各々励振電極が形成されている。具体的には、一方の振動腕の表裏面と他方の振動腕の両側面の励振電極が各々共通接続され、一方の振動腕の両側面と他方の振動腕の表裏面の励振電極が各々共通接続され、各共通電極が前記基部の表面と裏面に各々引き出されている。これら励振電極は水晶板に接してクロムが形成され、その上に金または銀等の金属材料からなる。
【００３６】
なお、枠体１２は前記振動腕に沿った長辺と当該長辺と交差する短辺とを有しており、短辺には切り欠き１３，１４が形成されている。切り欠き１３，１４には表裏貫通する構成であり、切り欠き１３，１４の内側には後述の連結電極が形成されている。
【００３７】
なお、図示していないが前記一方の共通電極は枠体に形成された連結電極を介して、後述の接続電極３３に接続されている。また他方の共通電極は枠体に形成された連結電極を介して、後述の接続電極３４に接続されている。なお、各連結電極は枠体に形成された切り欠き１３、１４内にも形成されており、図１において、１４ａは連結電極の一部を示している。これら連結電極も励振電極と同様の金属膜構成を有している。
【００３８】
フタ体２はホウケイ酸ガラス等のガラス材からなる平板構成であり、枠体内側を被覆するサイズを有している。
【００３９】
端子板３は基材がホウケイ酸ガラス等のガラス材からなり、平面視矩形状で薄肉部３０と厚肉部３１，３２を有する構成である。厚肉部３１，３２は長手方向の両端に対向して形成され、その対向面は斜面部３１ａ，３２ａとなっている。また厚肉部３１側に近い薄肉部３０には接続電極３３が形成され、厚肉部３２側に近い薄肉部３０には接続電極３４が形成されている。接続電極３３，３４は、前記枠体付き圧電振動板の各共通電極に各々接続される。
【００４０】
また各接続電極３３、３４はビアＢ，Ｂに接続されている。各ビアＢは端子板３の表裏主面を貫通する貫通孔に導体が充填された構成である。前記各ビアＢは端子電極３５、３６に各々接続されている。端子電極３５，３６は端子板３に真空蒸着法あるいはメッキ法等を用いて成膜されている。
【００４１】
なお、端子板３の長辺の中央部分に切り欠きを設けてもよい。この切り欠きは両長辺に設けてもよく、このような切り欠きにより、当該圧電振動デバイスを実装基板等に搭載した際、前記端子電極間に応力が生じた場合、応力緩和機能を奏する。
【００４２】
図２に示すように、端子板３上に枠体付き圧電振動板１が接合され、その上面にフタ体２が接合されている。端子板３と枠体付き圧電振動板１の枠体１２が接合用の低融点ガラス材（図示せず）により気密接合され、またフタ体２も前記枠体１２に接合用の低融点ガラス材により気密接合されている。これにより音叉型水晶振動板１１は枠体１２とフタ体２と端子板３により気密封止される。前記各低融点ガラス材は厚みを有しているので、気密接合後の状態では音叉型水晶振動板の振動領域を確保することができる。
【００４３】
なお、例えばフタ体と枠体付き圧電振動板の接合を、例えば金錫のような錫合金等からなる金属ろう材を用いてもよい。この場合フタ体と枠体付き圧電振動板の接合領域に帯状の金属膜（例えばニッケル）を形成しておくと接合性が向上する。
【００４４】
また前記低融点ガラス材が金属ろう材の厚みにより音叉型水晶振動板の振動領域を確保することができるが、枠体の厚さを音叉型水晶振動板（圧電振動板）の厚さより大とすることにより、振動領域をより確実に確保することができる。
【００４５】
また励振電極や連結電極等は他の金属材料を用いてもよい。例えば、モリブデンやタングステンを下地電極とし、その上に金や銀等の金属材料を形成した構成としてもよい。
【００４６】
なお、枠体付き圧電振動板に形成された電極と端子板に形成された電極との電気的接合は、図２に示すように導電接合材Ｓにより導電接合すればよい。
【００４７】
次に本発明による圧電振動デバイスの製造方法について説明する。枠体付き圧電振動板１は矩形水晶振動板からフォトリソグラフィ技術を用いて外形加工および電極形成を行う。まず、外形加工を行うために矩形水晶振動板に対してクロム、金の順で真空蒸着法等により金属膜を全面に形成する。その後レジスト膜を形成し、枠体と音叉型水晶振動板を得るための露光パターニングを行い、パターニングされたレジスト膜をマスクとしエッチング技術を用いて素板状態の枠体と音叉型水晶振動板を得る。
【００４８】
その後、音叉型水晶振動板および枠体にクロム、金の順で金属膜を形成し、その上にレジスト膜を形成し所定の露光パターニングを行い、パターニングされたレジスト膜をマスクとしエッチング技術を用いて電極形成を行う。これにより前述の各共通電極ならびに枠体に形成された連結電極がパターニング形成される。
【００４９】
端子板３はガラス板を用い、フォトリソグラフィ技術を用いて外形加工および電極形成を行う。まず外形加工を行うためにガラス板に対してニッケル、金の順で真空蒸着法等により金属膜を形成する。その後レジスト膜を形成し、厚肉部と薄肉部そしてビア用の貫通孔を得るための露光パターニングを行う。パターニングされたレジスト膜をマスクとしてエッチング技術を用いて薄肉部と貫通孔を形成し、エッチングされない領域が厚肉部となる。なお、貫通孔は裏面側にレジスト膜のマスクを形成し、主として裏面側からのエッチングにより形成される。
【００５０】
その後、前記貫通孔に例えば金錫等の導電材料を充填することにより、導電性のビアを形成し、また前述同様のフォトリソグラフィ技術を用いて、接続電極３３，３４と端子電極３５，３６を形成する。これにより接続電極３３と端子電極３５、接続電極３４と端子電極３６を各々ビアＢで導通させた構成の端子板を得ることができる。導電性のビアの材料は金錫等の錫合金あるいは銅または銅合金等の他の金属材料を用いてもよい。
【００５１】
フタ体２はガラス材からなり、枠体付き圧電振動板の枠体１２と対向する領域には帯状の低融点ガラス材が周状に形成されている。また枠体付き圧電振動板の枠体においても端子板と対向する領域に低融点ガラスが形成される。
【００５２】
端子板の薄肉部３０に枠体付き圧電振動板１を搭載し、また前記枠体１２を被覆するようフタ体２を配置し、この状態で低融点ガラスの溶融温度まで加熱処理を行うことによって、各低融点ガラス材の溶融により音叉型水晶振動板がリッドと端子板間に気密封止される。
【００５３】
図２に示すように、導電性接合材Ｓにより前記切り下記の連結電極と接続電極を導電接合することにより、圧電振動板の励振電極が端子電極３５、３６により外部導出される。
【００５４】
なお気密封止は不活性ガス雰囲気で行い、気密封止内部を不活性ガス雰囲気としてもよいし、気密封止は真空雰囲気で行い、気密封止内部を真空雰囲気としてもよい。真空雰囲気にする場合は、低融点ガラス材の脱泡処理を行う等の前処理を行うとよい。
【００５５】
また低融点ガラスは各接合面の両側に形成してもよい。具体的にはフタ体と枠体の両接合部分、および枠体の裏面と端子板の両接合部分に形成してもよい。この場合、低融点ガラス同士が接触した状態となるので、ガラスろうによる接合がスムーズに行われ、また気密接合の信頼性が向上する。
【００５６】
なお、枠体の幅より大きい幅の低融点ガラス材をフタ体または／および端子板に形成することにより、枠体の内部にメニスカス（フィレット）が形成されやすくなり、接合強度が向上する。
【００５７】
第１の実施形態においては、端子板に厚肉部と薄肉部を形成したが、これを形成しない平板構成としてもよい。この場合でも接続電極と端子電極は必要となるが、両電極の接続はビアに限らず、例えば側面に設けた上下貫通の切り欠き（キャスタレーション）に金属膜を形成し、両電極を導通させてもよい。このような構成においては、フタ体と端子板が平板であるので、低融点ガラスの形成が容易であり、製造コスト低減につながる。
【００５８】
本発明による第２の実施の形態を表面実装型の音叉型水晶振動デバイスを例にとり、図３乃至図５とともに説明する。
【００５９】
圧電振動デバイスは平面視矩形状の枠体付き圧電振動板１と、枠体付き圧電振動板の長辺方向の一端と他端に各々接続される第１の金属端子４と第２の金属端子５と、前記枠体内を被覆するフタ体２とで構成されている。
【００６０】
枠体付き圧電振動板１は図３に示すように平面で見て中央に音叉型水晶振動板１１を有し、その周囲に帯状の枠部が周状に形成された枠体１２が形成された構成である。音叉型水晶振動板１１はＸ−Ｙカット水晶板からなり、平行に延びる一対の振動腕１１ａ，１１ａとこれら振動腕の一端を結合する基部１１ｂとからなる。基部１１ｂは枠体１２と接続されている。
【００６１】
また基部の枠体側部分ではその両側に溝部を形成してもよい。溝部は１つ以上あればよいが、本実施の形態では基部の両側に２つの溝部１５，１６を形成しており、これら溝部１５，１６のさらに外側には一体的に枠体が配置されている。溝部１５，１６は枠体の表面に形成され、枠内の空間と枠体の表面をつなぐ構成となっており、枠体内部のガスを排気可能な構成となっている。また各溝部１５，１６には各々金属膜１５ａ，１６ａが形成されており、金属膜１６ａについては後述の貫通孔１８の導電材１８ａとつながっている。
【００６２】
溝部の枠体側の端部には貫通孔１７，１８が形成されている。当該貫通孔１７，１８は枠体の表裏面を貫通する構成であり、貫通孔１８には導電材１８ａが充填され、ビアを構成している。この構成により枠体の裏面に電気的導出が可能な構成となっている。なお、当該導電材１８ａは金属材でもよいし、導電フィラを含有した樹脂材であってもよい。
【００６３】
図示していないが、各振動腕には表裏面と両側面に各々励振電極が形成されている。具体的には、一方の振動腕の表裏面と他方の振動腕の両側面の励振電極が各々共通接続され、一方の振動腕の両側面と他方の振動腕の表裏面の励振電極が各々共通接続され、各共通電極が前記基部の表面と裏面に各々引き出されている。これら励振電極は水晶に接してクロムが形成され、その上に金または銀等の金属材料の積層構成からなる。音叉型水晶振動板の基部１１ｂと枠体１２はつながっており一体化されている。
【００６４】
なお、本実施の形態においては、一方の共通電極は貫通孔１８に形成された導電材１８ａに導電接続されており、基部側の裏面に引き出され、第２の金属端子板と接続されている。他方の共通電極は図示していないが、枠体に形成された連結電極を介して振動腕側の裏面に引き出され、第１の金属端子板と接続されている。
【００６５】
フタ体２はホウケイ酸ガラス等のガラス材からなる平板構成であり、枠体内側を被覆するサイズを有している。
【００６６】
第１の金属端子板４はコバールや４２アロイ等の金属材料からなり、枠体付き圧電振動板の枠体１２と接合され、かつ枠体内側を被覆する接合部４１と、長辺の一端に屈曲部４２が形成されている。また気密接合部４１と外部接続部４４間には緩衝部４３が形成されている。緩衝部は図３に示すように切り欠きであってもよいし、薄肉構成であってもよい。
【００６７】
また第１の金属端子板４の枠体付き圧電振動板１との対向面には接合層としてニッケルが形成されている。この接合層は前記枠体１２に対応した枠形状にパターニングしてもよいし、板面全面に接合層を形成してもよい。
【００６８】
第２の金属端子板５はコバールや４２アロイ等の金属材料からなり、枠体の端部と接合される接合部５１と長辺の一端には屈曲部５２と外部接続部５４を有している。外部接続部４４，５４は実装基板との接合領域であり、端子電極に対応している。当該外部接続部に低融点金属ろう材を予め形成しておいてもよい。これにより実装基板への接合性が向上する。
【００６９】
また屈曲部は直角に折り曲げた構成であるが、これを鈍角に設定してもよい。この場合、屈曲部が鈍角で伸長した構成となるので、実装基板に鉛フリー半田等の低融点金属で接合した場合に、屈曲部が緩衝部として機能し、基板への実装時の応力を緩和することができる。
【００７０】
図４に示すように、第１の金属端子板４と第２の金属端子板５上に枠体付き圧電振動板１を搭載して、各々の屈曲部４２と屈曲部５２が枠体付き圧電振動板１の短辺に各々当接あるいは近接した状態に配置し、低融点金属ろう材で接合されている。このとき第１の金属端子板４は前記枠体内側を覆う状態に接合されている。低融点金蔵ろう材は例えば金錫、銀錫、銅錫等の錫合金をあげることができる。
【００７１】
またフタ体２が枠体付き圧電振動板１の上面に接合されている。フタ体２は前記枠体内側を覆う状態で低融点ガラス材により接合されている。また前記フタ体と前記溝部に封止材１９ａ、１９ｂが付着され、溝部を充填する状態に気密接合されている。なお、フタ体と枠体付き圧電振動板との接合を低融点ガラス材に代えて、金錫等の低融点金属ろう材を用いてもよい。
【００７２】
次に第２の実施形態による圧電振動デバイスの製造方法について説明する。枠体付き圧電振動板１は矩形水晶振動板からフォトリソグラフィ技術を用いて外形加工および電極形成を行う。まず、外形加工を行うために矩形水晶振動板に対してクロム、金の順で真空蒸着法等により金属膜を全面に形成する。その後レジスト膜を形成し、溝を形成した枠体と音叉型水晶振動板を得るための露光パターニングを行い、パターニングされたレジスト膜をマスクとしエッチング技術を用いて素板状態の枠体と音叉型水晶振動板を得る。必要に応じてレジスト膜のマスク形成とエッチングを複数回行い、所望の外形形状を得る。
【００７３】
その後、音叉型水晶振動板および枠体にクロム、金の順で金属膜を形成し、その上にレジスト膜を形成し所定の露光パターニングを行い、パターニングされたレジスト膜をマスクとしエッチング技術を用いて電極形成を行う。これを複数回実行することにより、所定の共通電極ならびに枠体に形成された連結電極および金属膜１５ａ，１６ａが形成される。
【００７４】
第１の金属端子板４と第２の金属端子板５は、金属板から打ち抜きプレス加工により各々端子板を得るとともに、折り曲げ加工により各屈曲部が形成される。このような各金属端子はメッキ処理により、その表面にニッケル等の金属膜を形成している。
【００７５】
枠体の第１の金属端子板との接合面には帯状の金属ろう材（図示せず）が周状に形成されている。また枠体の第２の金属端子板との接合面にも金属ろう材（図示せず）が形成されている。
【００７６】
第１の金属端子板と第２の金属端子板間に枠体付き圧電振動板を配置し、加熱処理により前記金属ろう材を溶融させ、第１の金属端子板と第２の金属端子板を枠体の裏面に接合させる。
【００７７】
またフタ体には前記枠体１２に対応した低融点ガラス材が形成されており、このフタ体を前記枠体上に配置した状態で加熱処理することにより、フタ体が枠体に接合される。これら各接合は不活性ガス雰囲気で行うと好ましい。上述の金属ろう材による接合および低融点ガラス材を用いた接合は、各接合材の融点の高い順に接合を進めるとよい。
【００７８】
その後上述の圧電振動デバイスを不活性ガスあるいは真空雰囲気におき、この環境で前記溝部とフタ体間に例えば金ゲルマニウム等の封止材を配置し、加工により封止材を溶融させ気密封止を行う。以上の製造により気密封止された圧電振動デバイスを得ることができる。
【００７９】
なお、上記実施形態において、溝部を長辺の一端側に２カ所設けたが、１カ所でもよいし、長辺の両端に設けてもよい。また短辺の一端側に形成してもよい。導電材１８ａが導電フィラを含有した樹脂材の場合、金属端子板を接合後、貫通孔に当該樹脂材を充填することにより、電気的接続を行うことができる。
【００８０】
なお、図５は図４のＡ−Ａ断面図を示している図であるが、図５に示すように、平面でみてフタ体２が第１の金属端子板４と第２の金属端子板５の両方に重畳する構成としている。このような構成により、圧電振動デバイスの機械的強度が向上する。
【００８１】
また図３の第１の金属端子板と第２の金属端子板に枠体付き圧電振動板との導電接合領域Ｃを示しているが、これは一例であり、例えば気密接合部４１に導電接合領域Ｃを設定してもよい。
【００８２】
本発明による第３の実施の形態を表面実装型のＡＴカット水晶振動デバイスを例にとり、図６とともに説明する。
【００８３】
本実施形態においては、基本構成は第２の実施形態と類似しており、圧電振動デバイスは平面視矩形状の枠体付き圧電振動板１と、枠体付き圧電振動板の長辺方向の一端と他端に各々接続される第１の金属端子板６と第２の金属端子板７と、前記枠体内を被覆するフタ体２とで構成されている。なお、第１の金属端子板６と第２の金属端子板７は平板構成となっている。
【００８４】
枠体付き圧電振動板１は、図示していないが、平面で見て中央に矩形形状の水晶振動板を有し、その周囲に帯状の枠部が周状に形成された枠体１２が形成された構成である。矩形形状の水晶振動板１１はＡＴカット水晶板からなり、表裏に一対の励振電極が形成された構成である。
【００８５】
また枠体付き圧電振動板１には長辺方向両端部に溝部が設けられ、当該溝部内に金属膜８１，８２が形成されている。またこの溝部８１，８２に続いて貫通孔１９１，１９２が設けられている。封止材８３，８４により溝部を封止し、また貫通孔１９１，１９２各々に導電フィラを含有する樹脂接合材からなる導電材８５，８６を充填することにより、水晶振動板１１の各励振電極が第１の金属端子板６と第２の金属端子板７各々と電気的接続される。
【００８６】
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、上述の実施例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】
【００８７】
水晶振動子等の圧電振動デバイスあるいは他の電子部品の量産に適用できる。
【符号の説明】
【００８８】
１ 枠体付き水晶振動板（枠体付き圧電振動板）
２ フタ体
３ 端子板
４，６ 第１の金属端子板
５，７ 第２の金属端子板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の励振電極が形成された圧電振動板と当該圧電振動板とつながり、かつ外周を包囲する枠体とからなる枠体付き圧電振動板と、
前記枠体の上面に接合され、枠体内部の空間を気密封止するフタ体と、
前記枠体の下面に接合され、枠体内部の空間を気密封止するとともに、前記各励振電極に接続される接続電極と外部との接続を行う端子電極を有する端子板と、からなる圧電振動デバイス。
【請求項２】
端子板が第１の金属端子板と第２の金属端子板とからなり、
前記第１の金属端子板は前記枠体の下面に接合され、励振電極の１つと接続される構成であり、前記枠体内部の空間を気密封止する気密接合部と、外部と接続される端子電極を有する外部接続部とを有し、
第２の金属端子板は前記枠体の下面に接合され、前記第１の金属端子板と絶縁された状態で他の励振電極と接続される構成であり、外部と接続される端子電極を有する外部接続部とを有することを特徴とする請求項１記載の圧電振動デバイス。
【請求項３】
前記枠体に表裏貫通孔を設け、当該貫通孔に形成された導電体により表裏導通を行っている構成を有することを特徴とする請求項１または２記載の圧電振動デバイス。
【請求項４】
端子板の端部が前記圧電振動板の側面に回り込んだ屈曲部または厚肉部を有してい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圧電振動デバイス。
【請求項５】
枠体の表面に枠内の空間と枠体の表面をつなぐ溝部を形成し、前記フタ体と前記溝部に封止材を付着することにより気密封止を行ったことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の圧電振動デバイス。
【請求項６】
前記端子板の端子電極には低融点金属ろう材が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電振動デバイス。
【請求項７】
第１の金属端子板と前記枠体の気密接合部と前記外部接続部との間には緩衝部が形成されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の圧電振動デバイス。
【請求項８】
前記フタ体と前記第１の金属端子板、および前記フタ体と前記第２の金属端子板は、平面で見て重畳する領域を有していることを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の圧電振動デバイス。
【請求項１】
複数の励振電極が形成された圧電振動板と当該圧電振動板とつながり、かつ外周を包囲する枠体とからなる枠体付き圧電振動板と、
前記枠体の上面に接合され、枠体内部の空間を気密封止するフタ体と、
前記枠体の下面に接合され、枠体内部の空間を気密封止するとともに、前記各励振電極に接続される接続電極と外部との接続を行う端子電極を有する端子板と、からなる圧電振動デバイス。
【請求項２】
端子板が第１の金属端子板と第２の金属端子板とからなり、
前記第１の金属端子板は前記枠体の下面に接合され、励振電極の１つと接続される構成であり、前記枠体内部の空間を気密封止する気密接合部と、外部と接続される端子電極を有する外部接続部とを有し、
第２の金属端子板は前記枠体の下面に接合され、前記第１の金属端子板と絶縁された状態で他の励振電極と接続される構成であり、外部と接続される端子電極を有する外部接続部とを有することを特徴とする請求項１記載の圧電振動デバイス。
【請求項３】
前記枠体に表裏貫通孔を設け、当該貫通孔に形成された導電体により表裏導通を行っている構成を有することを特徴とする請求項１または２記載の圧電振動デバイス。
【請求項４】
端子板の端部が前記圧電振動板の側面に回り込んだ屈曲部または厚肉部を有してい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圧電振動デバイス。
【請求項５】
枠体の表面に枠内の空間と枠体の表面をつなぐ溝部を形成し、前記フタ体と前記溝部に封止材を付着することにより気密封止を行ったことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の圧電振動デバイス。
【請求項６】
前記端子板の端子電極には低融点金属ろう材が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電振動デバイス。
【請求項７】
第１の金属端子板と前記枠体の気密接合部と前記外部接続部との間には緩衝部が形成されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の圧電振動デバイス。
【請求項８】
前記フタ体と前記第１の金属端子板、および前記フタ体と前記第２の金属端子板は、平面で見て重畳する領域を有していることを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の圧電振動デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−５５３９１（Ｐ２０１１−５５３９１Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０４３３７（Ｐ２００９−２０４３３７）
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
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