表面実装型圧電振動デバイス
【課題】 スペースの無駄領域をなくしてパッケージの小型化に対応させながら圧電振動デバイスの電気的特性のばらつきや低下を抑制した表面実装型圧電振動デバイスを提供する。
【解決手段】 圧電振動板を収納する絶縁性のベース１と気密封止する蓋３とを有する表面実装型圧電振動デバイスであって、前記ベースは平面視矩形状の底板部と、当該底板部の一方に形成された側壁部と、前記底板部の他方に形成された開放部とを有しており、前記圧電振動板の両端部が前記開放部で金属ろう材４を介して封着され、当該金属ろう材が前記開放部を充填することで第１封着部１４１と第２封着部１５１を構成しており、前記蓋の底面側が前記第１の封着部と第２の封着部、および前記ベースの側壁部の上面で絶縁性封止材５を介して前記ベースの上面部に対して封着され、当該絶縁性封止材が第３封着部３１を構成してなる。
【解決手段】 圧電振動板を収納する絶縁性のベース１と気密封止する蓋３とを有する表面実装型圧電振動デバイスであって、前記ベースは平面視矩形状の底板部と、当該底板部の一方に形成された側壁部と、前記底板部の他方に形成された開放部とを有しており、前記圧電振動板の両端部が前記開放部で金属ろう材４を介して封着され、当該金属ろう材が前記開放部を充填することで第１封着部１４１と第２封着部１５１を構成しており、前記蓋の底面側が前記第１の封着部と第２の封着部、および前記ベースの側壁部の上面で絶縁性封止材５を介して前記ベースの上面部に対して封着され、当該絶縁性封止材が第３封着部３１を構成してなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性のベース上に圧電振動板が実装された表面実装型圧電振動デバイスに関するものであって、特に表面実装型圧電振動デバイスのパッケージ構造を改善するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動板などの圧電振動子を用いた圧電振動デバイスは、安定して精度の高い発振周波数を得ることができるため、電子機器などの基準周波数源として多種の分野で使用されている。表面実装型圧電振動デバイスでは、絶縁性のベースとして断面凹形状のセラミック多層基板を用い、当該ベースの収納部に水晶振動板を支持固定し、開口部を蓋により気密封止を行ったものが一般的な構成となっている（例えば、下記する特許文献１参照）。
【０００３】
現在、電子機器の小型化がすすんでおり、この小型化にともない上記したような表面実装型圧電振動デバイスも小型化が進められている。ところが、上記した特許文献１に示すようなパッケージ構造では、周囲に側壁部を有する断面凹形状の絶縁性ベースを用いているため、収納部を確保する必要性からも小型化に限界があった。
【０００４】
そこで、特許出願人は特許文献２に示すように絶縁性ベースの一部の側壁部を取り除いて開口させるとともに、これらの開口部の全てを蓋により気密封止する新たなパッケージ構造を提案した。このパッケージ構造によれば絶縁性ベースより厚みの薄い蓋を用いることができるので、内部に収納される水晶振動板などの電子部品の搭載領域を拡大させることができる。結果としてパッケージのさらなる小型化にも対応できるものであった。
【特許文献１】特開２００１−１４４２０１号公報
【特許文献２】特開２００６−１３６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２に示すようなパッケージ構造であっても、さらなる小型や圧電振動デバイスの特性の向上に対応するには限界があった。すなわちベースと蓋を気密封止するための気密封止領域と、絶縁性ベースに対して圧電振動板を搭載して接合するための搭載領域とを別途構成する必要があるので、上記各領域を確保するだけでなくお互いの領域間での構造上の妨げや電気的な短絡などを避けるために、お互いの領域間に隙間領域を設ける必要があった。このためパッケージ構造におけるスペースの無駄領域が生じやすくなり小型化の妨げになっていた。
【０００６】
またパッケージの小型化にともなって圧電振動板を搭載する領域も縮小してくるため、圧電振動板をより小型化する必要があった。圧電振動板を小型化することで、圧電振動板に形成される励振電極や引出電極も小型化されるので、電極を形成する際のずれの影響など精度上の影響により圧電振動デバイスの電気的特性のばらつきが生じやすくなる。また圧電振動板を小型化することで、励振電極の面積も小さくなるので、直列共振抵抗値が高くなり圧電振動デバイスの電気的特性の低下につながるものであった。
【０００７】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、スペースの無駄領域をなくしてパッケージの小型化に対応させながら圧電振動デバイスの電気的特性のばらつきや低下を抑制した表面実装型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】
上記の目的を達成するために、本発明の特許請求項１に示すように、圧電振動板を収納する絶縁性のベースと気密封止する蓋とを有する表面実装型圧電振動デバイスであって、前記ベースは平面視矩形状の底板部と、当該底板部の一方の平行辺上面側に形成された側壁部と、前記底板部の他方の平行辺上面側に形成された開放部とを有しており、前記圧電振動板は平面視矩形状で、当該圧電振動板の両端部が前記ベースの両端部の開放部で金属ろう材を介して前記ベースの開放部に対して封着され、当該金属ろう材が前記開放部を充填することで第１封着部と第２封着部を構成しており、前記蓋は平面視矩形状で、当該蓋の底面側が前記第１の封着部と第２の封着部、および前記ベースの側壁部の上面で絶縁性封止材を介して前記ベースの上面部に対して封着され、当該絶縁性封止材が第３封着部を構成してなることを特徴とする。
【０００９】
上記構成により、前記ベースの他方の両端部の開放部まで圧電振動板の搭載領域を拡大することができる。特に圧電振動板の両端部が金属ろう材を介して前記ベースの他方の両端部の開放部に対して封着された第１封着部と第２封着部を構成しているので、ベースの他方の両端部の開放部を、気密封止領域と圧電振動板を搭載して接合するための搭載領域としてそれぞれ同一領域に構成することができる。このため前記気密封止領域と前記搭載領域のそれぞれを確保するためのスペースの無駄領域が一切なくなり、ベースの小型化と圧電振動板の搭載領域である収納スペースの拡大を同時に実現できるだけでなく、より大きな圧電振動板の搭載も可能なベースが得られる。
【００１０】
またこのようなベースの上面部からは、前記蓋を封止する前であれば圧電振動板の上面部分に対して質量を増減する加工を施すことができるので周波数調整が容易に行える。ベースの上面部に対しては、前記金属ろう材により構成された第１封着部と第２封着部の上面、および前記ベースの側壁部の上面のそれぞれが前記蓋の底面側で絶縁性封止材を介して一体的に封着された第３封着部を構成しているので、前記金属ろう材で封着されない圧電振動板の中央部分のみが気密封止され、低背化と小型化に対応した信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスが得られる。
【００１１】
さらに、表面実装型圧電振動デバイスのパッケージのさらなる低背化と小型化を実現しながらも、前記ベースの他方の両端部の開放部まで圧電振動板の面積を拡大することで、従来のパッケージ構造に比べてより大きな圧電振動板を用いることができる。このため、前記圧電振動板の電極の形成もずれなくより精度よく行えるので、圧電振動デバイスの電気的諸特性のばらつきも生じにくく、また圧電振動板の励振電極の面積も大きく形成することができるので、直列共振抵抗値の改善が行える電気的特性の優れた圧電振動デバイスが得られる。
【００１２】
また、上述の特許請求項１の構成に加えてより具体的には、前記ベースの開放部である底板部と側壁部の両端部のうち各端部内面にはお互いに独立した一連の金属膜が形成され、前記圧電振動板の両端部に励振電極の一部が引出された接続用端部電極が形成されるとともに、前記ベースの両端部の開放部で共通の金属ろう材を介して前記ベースの開放部に対して封着された第１封着部と第２封着部を構成してなり、絶縁性封止材を介して前記ベースの上面部に対して封着された第３封着部を構成するとよい。
【００１３】
上記構成により、上述の作用効果に加えて、圧電振動板の両端部の接続用端部電極が金属ろう材を介して前記ベースの開放部である底板部と側壁部の両端部内面に形成された一連の金属膜と接合されることで、前記ベースの他方の両端部の開放部に対して封着された気密封止領域である第１封着部と第２封着部を構成しながら、圧電振動板の両端部を接合するための搭載領域をすることができる。
【００１４】
またベースの上面部に対しては、前記金属ろう材により構成された第１封着部と第２封着部の上面、および前記ベースの側壁部の上面のそれぞれが前記蓋の底面側で絶縁性封止材を介して一体的に封着された第３封着部を構成しているので、前記ベース両端部の金属ろう材がお互いに短絡することなく、お互いに電気的機械的に独立した状態でベースに対して接合された状態で、圧電振動板の中央部分のみを気密封止することができる。
【００１５】
以上により圧電振動板の各励振電極をベース両端部でお互いに独立した状態で導出することができ、低背化と小型化に対応した信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスが得られる。
【００１６】
また、本発明の特許請求項２に示すように、圧電振動板を収納する絶縁性のベースと気密封止する蓋とを有する表面実装型圧電振動デバイスであって、前記ベースは平面視矩形状の底板部と、当該底板部の一方の平行辺上面側に形成された側壁部と、当該側壁部の一部の上端部のみを接続した側壁連結部と、前記底板部の他方の平行辺上面側に形成された開放部とを有しており、前記圧電振動板は平面視矩形状であり、当該圧電振動板が前記側壁連結部の下の空間に配置された状態で、前記圧電振動板の両端部が前記ベースの両端部の開放部で金属ろう材を介して前記ベースの開放部に対して封着され、当該金属ろう材が前記開放部を充填することで第１封着部と第２封着部を構成しており、前記蓋は平面視矩形状で、蓋の底面側が前記第１の封着部の上面、前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面で金属ろう材を介して前記ベースの上面部に対して封着され、当該金属ろう材が第３封着部を構成するとともに、蓋の底面側が前記第２の封着部の上面、前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面で金属ろう材を介して前記ベースの上面部に対して封着され、当該金属ろう材が第４封着部を構成してなることを特徴とする。
【００１７】
上記構成により、前記ベースの他方の両端部の開放部まで圧電振動板の搭載領域を拡大することができる。特に圧電振動板の両端部が金属ろう材を介して前記ベースの他方の両端部の開放部に対して封着された第１封着部と第２封着部を構成しているので、ベースの他方の両端部の開放部を、気密封止領域と圧電振動板を搭載して接合するための搭載領域としてそれぞれ同一領域に構成することができる。このため前記気密封止領域と前記搭載領域のそれぞれを確保するためのスペースの無駄領域が一切なくなり、ベースの小型化と圧電振動板の搭載領域である収納スペースの拡大を同時に実現できるだけでなく、より大きな圧電振動板の搭載も可能なベースが得られる。
【００１８】
またこのようなベースの上面部からは、前記蓋を封止する前であれば圧電振動板の上面部分に対して質量を増減する加工を施すことができるので周波数調整が容易に行える。ベースの上面部に対しては、前記金属ろう材により構成された第１封着部と、前記ベースの側壁部の一部上面、および前記側壁連結部の一部上面のそれぞれが前記蓋の底面側で金属ろう材を介して一体的に封着された第３封着部を構成し、前記金属ろう材により構成された第２封着部の上面、前記ベースの側壁部の一部上面、および前記側壁連結部の一部上面のそれぞれが前記蓋の底面側で金属ろう材を介して一体的に封着された第４封着部を構成しているので、前記第１封着部と第２封着部で封着されない圧電振動板の中央部分のみが気密封止され、低背化と小型化に対応した信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスが得られる。
【００１９】
加えて前記側壁連結部が存在することで、ベースの強度向上が実現できるだけでなく、第１封着部と第３封着部からなる一方の封着領域と、第２封着部と第４封着部からなる他方の封着領域とがお互いに独立して構成することができ、お互いの封着領域間で各封止材が混ざりあったり、お互いの封止材同士で影響することが避けられる物理的な隙間領域を確保することができる。
【００２０】
さらに、表面実装型圧電振動デバイスのパッケージのさらなる低背化と小型化を実現しながらも、前記ベースの他方の両端部の開放部まで圧電振動板の面積を拡大することで、従来のパッケージ構造に比べてより大きな圧電振動板を用いることができる。このため、前記圧電振動板の電極の形成もずれなくより精度よく行えるので、圧電振動デバイスの電気的諸特性のばらつきも生じにくく、また圧電振動板の励振電極の面積も大きく形成することができるので、直列共振抵抗値の改善が行える電気的特性の優れた圧電振動デバイスが得られる。
【００２１】
また、上述の特許請求項２の構成に加えてより具体的には、前記蓋が金属材料の第１蓋と第２蓋を有し、前記ベースの開放部である底板部と側壁部の両端部のうち各端部内面から前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面にかけて周状に延出された第１と第２の金属膜が形成されるとともに、これら両端部の第１と第２の金属膜は各端部ごとに独立した状態で形成され、前記圧電振動板の両端部に励振電極の一部が引出された接続用端部電極が形成され、前記第１の金属膜全体に広がるとともに共通の金属ろう材を用いて、前記第１封着部を構成しながら前記第１蓋を前記ベースの上面部に対して封着された第３封着部を同時に構成し、前記第２の金属膜全体に広がるとともに共通の金属ろう材を用いて、前記第２封着部を構成しながら前記第２蓋を前記ベースの上面部に対して封着された第４封着部を同時に構成するとよい。さらに第１の金属膜と第２の金属膜とで共通の金属ろう材を用いることがより望ましい。
【００２２】
上記構成により、上述の作用効果に加えて、圧電振動板の一端部の接続用端部電極が金属ろう材を介して前記ベースの開放部である底板部と側壁部の両端部のうち一端部内面から前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面にかけて周状に延出された第１の金属膜の一部と接合されることで、前記ベースの一端部の開放部に対して封着された気密封止領域である第１封着部を構成しながら、同じ金属ろう材により前記第１蓋とも前記ベースの上面部の前記第１の金属膜の他の部分と封着された第３封着部を同時に構成し、圧電振動板の一端部を接合するための搭載領域を確保することができる。圧電振動板の他端部の接続用端部電極が金属ろう材を介して前記ベースの開放部である底板部と側壁部の両端部のうち他端部内面から前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面にかけて周状に延出された第２の金属膜の一部と接合されることで、前記ベースの他端部の開放部に対して封着された気密封止領域である第２封着部を構成しながら、同じ金属ろう材により前記第２蓋とも前記ベースの上面部の前記第２の金属膜の他の部分と封着された第４封着部を同時に構成し、圧電振動板の他端部を接合するための搭載領域を確保することができる。
【００２３】
またベース両端部に形成された第１の金属膜と第２の金属膜は各端部で独立した状態で形成されているので、前記ベース両端部の金属ろう材がお互いに短絡することなく、お互いに電気的機械的に独立した状態でベースに対して接合された状態で、圧電振動板の中央部分のみを気密封止することができる。前記蓋を金属材料とすることで、金属ろう材に対する接合性が高く、より厚みの薄い蓋材が得られる。加えて前記蓋を第１蓋と第２蓋の２つに分けることで、前記第１の金属膜と第２の金属膜にそれぞれ対応させて気密封止することができるので、お互いの蓋の間で金属ろう材を介して短絡することなく、お互いに電気的に独立した状態でベースに対して接合することができる。
【００２４】
以上により共通する１つの金属ろう材のみで構成し、圧電振動板の各励振電極をベース両端部でお互いに独立した状態で導出することができ、低背化と小型化に対応した信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスが得られる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明は、スペースの無駄領域をなくしてパッケージの小型化に対応させながら圧電振動デバイスの電気的特性のばらつきや低下を抑制した表面実装型圧電振動デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明による第１の実施形態について表面実装型水晶振動子を例にとり図面とともに説明する。図１は第１の実施形態を示す表面実装型水晶振動子の分解斜視図であり、図２は図１を組み立てた状態の斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。表面実装型水晶振動子は、平面矩形状の絶縁性ベース１と、当該絶縁性ベースに搭載される平面視矩形状の水晶振動板（圧電振動板）２と、前記絶縁性ベースに封着される蓋３とからなる。
【００２７】
絶縁性ベース１は、例えばアルミナセラミック材料からなり、矩形状の底板部１１と、当該底板部の一方の平行辺上面側に形成された側壁部１２，１３と、前記底板部の他方の平行辺上面側に形成された開放部１４，１５とを有している。前記ベースの開放部１４，１５である底板部１１と側壁部１２，１３の両端部のうち各端部内面にはお互いに独立した一連の金属膜１６，１７が形成されている。
【００２８】
つまり、絶縁性ベース１は断面略コ字形状であり、前記底板部１１の上面で前記側壁部１２と側壁部１３の間の内部空間に収納部１８を有する形態となっている。当該収納部１８に面した前記絶縁性ベース１の底板部１１の両端部の上面には、前記金属膜１６，１７の一部をなすとともに後述する水晶振動板２が搭載される搭載電極パッド１６１，１７１が形成されている。なお、搭載電極パッド１６１，１７１は導電ビアＶにより、絶縁性ベース１の底面に形成された端子電極パッド１６０，１７０へとそれぞれ電気的に延出されている。
【００２９】
また前記絶縁性ベース１の両端部で、前記搭載電極パッド１６１，１７１に接続されて前記金属膜１６，１７の一部をなすとともに、前記収納部１８に面し、側壁部１２，１３の内部上端部にまでおよんだ状態で封止電極パッド１６２，１６３，１７２，１７３が形成されている。
【００３０】
なお、これらの搭載電極パッド１６１，１７１と、封止電極パッド１６２，１６３，１７２，１７３を構成する金属膜１６，１７は、例えばタングステン、モリブデンなどのメタライズ層を絶縁性ベースと一体的に焼成して形成し、当該メタライズ層の上部にニッケルメッキを形成し、その上部に金メッキを形成して構成されている。また、前記絶縁性ベース１として、アルミナセラミックに限らず、ガラスセラミック、ガラス、水晶、シリコン基板などのものを選択してもよい。
【００３１】
前記搭載電極パッド１６１，１７１の上部には圧電振動板である例えばＡＴカットの水晶振動板２が搭載されている。水晶振動板２の中央部には一対の励振電極２０，２１（２１は図示せず）が対向して形成され、水晶振動板の両端部に前記励振電極の一部が引出された接続用端部電極２２，２３が形成されている。接続用端部電極２２，２３は水晶振動板の両端面２４，２５（２５は図示せず）だけでなく、上面２６、底面２７、両側面２８，２９の全周にも形成することが、後述する金属ろう材４の回り込みを促進して当該金属ろう材４による封着部を構成するうえでより好ましい形態となる。これらの各電極は、例えば水晶振動板２に接してクロム、金の順で電極が形成されている。
【００３２】
このように構成された絶縁性ベース１の収納部１８の搭載電極パッド１６１，１７１に対して、水晶振動板２の接続用電極２３，２４に金属ろう材４が介在した状態で搭載される。金属ろう材４としては、金シリカ、金ゲルマニウム、金錫、銀錫、銅錫などの低融点金属ろう材ペレットを用いており、水晶振動板の接続用電極２２，２３の上下面に対して金属ろう材４が介在するようにペレットを配置している。この時接続用電極２３，２４に対して金属ろう材４のペレットを溶接などにより予め固定しておくと搭載した際のすれ影響がなくなるのでより好ましい。なお金属ろう材４としてはペレット状のものに限らず、ペースト状のものを用いてもよく、他の金属ろう材を選択することも可能である。ただし金属ろう材４は後述する絶縁性封止材５を硬化させる際に再び高温環境におかれることになるので、後述する絶縁性封止材５の硬化温度よりも溶融温度の高い金属ろう材４を用いる必要がある。
【００３３】
上述のように絶縁性ベース１の収納部１８に水晶振動板２が搭載された状態で、前記金属ろう材４を加熱溶融することで、前記搭載電極パッド１６１，１７１と、封止電極パッド１６２，１６３，１７２，１７３に対して金属ろう材４が拡散していくことで、開放部１４，１５を塞ぐ第１封着部１４１と第２封着部１５１を構成しながら、絶縁性ベース１に対して水晶振動板２の両端部が保持固定される。
【００３４】
絶縁性ベース１を気密封止する蓋３は平面視矩形状であり、例えばアルミナセラミック材料やガラス板、水晶板、シリコン基板などの絶縁性材料により構成されている。そしてこの蓋３の底面側が前記第１の封着部１４１と第２の封着部１５１、および前記ベースの前記側壁部１２と側壁部１３の上面に対して、絶縁性封止材５が介在した状態で搭載され、加熱溶融することで、前記絶縁性ベース１の上面部に対して封着された第３封着部３１を構成することができ、前記絶縁性ベース１と蓋３、および前記第１、第２、第３の封着部とともに水晶振動板の中央部分を気密封止することができる。以上により本発明の第１の実施形態による表面実装型水晶振動子の完成となる。なお、絶縁性封止材５としては例えば上記低融点金属ろう材の溶融温度よりも硬化温度の低いガラス材を用いており、前記蓋の底面側に印刷形成されている。なお絶縁性封止材５としては樹脂などのガラス以外の材料を選択することも可能である。
【００３５】
上記実施形態により、前記絶縁性ベースの開放部１４，１５まで水晶振動板２の搭載領域を拡大することができるので、より大きな水晶振動板２の搭載も可能な絶縁性ベース１が得られる。このため圧電振動デバイスの電気的諸特性のばらつきも生じにくく、直列共振抵抗値の改善が行える電気的特性の優れた圧電振動デバイスが得られる。
【００３６】
また、絶縁性ベースの開放部１４，１５を、気密封止領域と水晶振動板２を搭載して接合するための搭載領域としてそれぞれ同一領域に構成することができるため、スペースの無駄領域が一切なくなり、絶縁性ベース１の小型化と収納部１８の拡大を同時に実現できる。またこのような絶縁性ベース１の上面部に対しては、前記金属ろう材４により構成された第１封着部１４１と第２封着部１５１の上面、および前記絶縁性ベースの側壁部１２，１３の上面のそれぞれが前記蓋３の底面側で絶縁性封止材５を介して一体的に封着された第３封着部３１を構成しているので、前記絶縁性ベース１の両端部の金属ろう材４がお互いに短絡することなく、お互いに電気的機械的に独立した状態で絶縁性ベース１に対して接合された状態で、水晶振動板２の中央部分のみを気密封止することができる。以上により水晶振動板の各励振電極を絶縁性ベース１の両端部でお互いに独立した状態で導出することができ、低背化と小型化に対応した信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスが得られる。
【００３７】
次に、本発明による第２の実施形態について表面実装型水晶振動子を例にとり図面とともに説明する。図５は第２の実施形態を示す表面実装型水晶振動子の分解斜視図であり、図６は図５を組み立てた状態の斜視図であり、図７は図６のＣ−Ｃ線に沿った断面図であり、図８は図６のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。なお、前記第１の実施形態と同様の部分は同番号を付すとともに、説明の一部を割愛している。表面実装型水晶振動子は、平面矩形状の絶縁性ベース１と、当該絶縁性ベースに搭載される平面視矩形状の水晶振動板（圧電振動板）２と、前記絶縁性ベースに封着される蓋３とからなる。
【００３８】
絶縁性ベース６は、例えばガラス材料からなり、矩形状の底板部６１と、当該底板部の一方の平行辺上面側に形成された側壁部６２，６３と、当該側壁部の一部の上端部のみを接続した側壁連結部６２３と、前記底板部の他方の平行辺上面側に形成された開放部６４，６５とを有しており、エッチングなどの手法により構成されている。前記絶縁性ベースの開放部６４，６５である底板部６１と側壁部６２，６３の両端部のうち各端部内面から前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面にかけて周状に延出された第１の金属膜６６と第２の金属膜６７が形成されている。これら両端部の第１の金属膜６６と第２の金属膜６７は各端部で独立した状態で形成されている。
【００３９】
つまり、絶縁性ベース６は断面略コ字形状であり、前記底板部６１の上面で前記側壁部６２と側壁部６３の間で、前記側壁連結部６２３の下の内部空間に収納部６８を有する形態となっている。当該収納部６８に面した前記絶縁性ベース６の底板部６１の両端部の上面には、前記第１の金属膜６６の一部をなすとともに後述する水晶振動板２が搭載される搭載電極パッド６６１が形成され、前記第２の金属膜６７の一部をなすとともに後述する水晶振動板２が搭載される搭載電極パッド６７１が形成されている。なお、搭載電極パッド６６１，６７１は導電ビアＶにより、絶縁性ベース６の底面に形成された端子電極パッド６６０，６７０へとそれぞれ電気的に延出されている。
【００４０】
また前記絶縁性ベース６の両端部で、前記搭載電極パッド６６１，６７１に接続されて前記金属膜６６，６７の一部をなすとともに、前記収納部６８に面し、側壁部６２，６３の内部上端部にまでおよんだ状態で側面封止電極パッド６６２，６６３，６７２，６７３が形成され、さらにこれらの側面封止電極パッドに接続されて前記金属膜６６，６７の一部をなすとともに、前記絶縁性ベースの側壁部６２，６３の一部上面と前記側壁連結部６２３の一部上面にかけて周状に延出された状態で上面封止電極パッド６６４，６６５，６６６，６７４，６７５，６７６とが形成されている。このうち上面封止電極パッド６６６と６７６については、絶縁性ベースの素地部分が露出した隙間領域を間に介在させながら同じ側壁連結部６２３の上面に形成されており、第１の金属膜６６と第２の金属膜６７はお互いに各端部で独立した状態で形成することができる。このため、後述する金属ろう材４がお互いに短絡することがない。
【００４１】
なお、これらの搭載電極パッド６６１，６７１と、側面封止電極パッド６６２，６６３，６７２，６７３と、上面封止電極パッド６６４，６６５，６６６，６７４，６７５，６７６を構成する金属膜６６，６７は、例えば無電解メッキや蒸着などの手法によりクロムやニッケルの下地メッキの上部に金メッキを形成して構成されている。また、前記絶縁性ベース６として、ガラスに限らず、水晶、シリコン基板、アルミナセラミック、ガラスセラミックなどのものを選択してもよい。
【００４２】
前記搭載電極パッド６６１，６７１の上部には上述の第１の実施形態と同様に圧電振動板である例えばＡＴカットの水晶振動板２が搭載されている。絶縁性ベース６を気密封止する蓋は第１蓋７と第２蓋８の２つに分けるとともに、それぞれ平面視矩形状であり、例えばコバールや４２アロイなどを母材とする金属材料の蓋で構成されている。
【００４３】
このように構成された絶縁性ベース６の収納部６８の搭載電極パッド６６１，６７１に対して、水晶振動板２の接続用電極２２，２３に金属ろう材４が介在した状態で搭載される。また、第１蓋７の底面側が前記水晶振動板の接続電極２３に対して金属ろう材４が介在した状態で、前記絶縁性ベースの側壁部６２，６３の一部上面と前記側壁連結部６２３の一部上面に形成された上面封止電極パッド６６４，６６５，６６６の上面に搭載される。第２蓋８の底面側が前記水晶振動板の接続電極２４に対して金属ろう材４が介在した状態で、前記絶縁性ベースの側壁部６２，６３の一部上面と前記側壁連結部６２３の一部上面に形成された上面封止電極パッド６７４，６７５，６７６の上面に搭載される。
【００４４】
以上のような状態で前記金属ろう材４を加熱溶融することで、前記搭載電極パッド６６１，６７１と、側面封止電極パッド６６２，６６３，６７２，６７３と、上面封止電極パッド６６４，６６５，６６６，６７４，６７５，６７６に対して金属ろう材４が拡散していく。そして開放部６４，６５を塞ぐ第１封着部６４１と第２封着部６５１を構成しながら、絶縁性ベース６に対して水晶振動板２の両端部が保持固定され、前記絶縁性ベース６の上面部に対して第１蓋７の封着された第３封着部３１と、前記絶縁性ベース６の上面部に対して第２蓋８の封着された第４封着部４１とを構成することができ、前記絶縁性ベース６と第１蓋７と第２蓋８、および前記第１、第２、第３、第４の封着部とともに水晶振動板の中央部分を気密封止することができる。以上により本発明の第２の実施形態による表面実装型水晶振動子の完成となる。なお、前記蓋をアルミナセラミック材料やガラス板、水晶板、シリコン基板などの絶縁性材料により構成することも可能である。このような絶縁材料で蓋を構成した場合、蓋の底面側に第１の金属膜６６と第２の金属膜６７に対応してお互いに各端部でに独立した金属膜を構成することで、蓋を２つに分けることなく１つの蓋で構成することも可能となる。
【００４５】
上記実施形態により、前記絶縁性ベースの開放部６４，６５まで水晶振動板２の搭載領域を拡大することができるので、より大きな水晶振動板２の搭載も可能な絶縁性ベース１が得られる。このため圧電振動デバイスの電気的諸特性のばらつきも生じにくく、直列共振抵抗値の改善が行える電気的特性の優れた圧電振動デバイスが得られる。
【００４６】
また、絶縁性ベースの開放部６４，６５を、気密封止領域と水晶振動板２を搭載して接合するための搭載領域としてそれぞれ同一領域に構成することができるため、スペースの無駄領域が一切なくなり、絶縁性ベース１の小型化と収納部１８の拡大を同時に実現できる。水晶振動板２の一端部の接続用端部電極２２が金属ろう材４を介して前記絶縁性ベースの開放部６４である底板部６１と側壁部６２，６３の両端部のうち一端部内面から前記絶縁性ベースの側壁部６２，６３と前記側壁連結部６２３の一部上面にかけて周状に延出された第１の金属膜６６の一部と接合されることで、前記絶縁性ベースの一端部の開放部６４に対して封着された気密封止領域である第１封着部６４１を構成しながら、同じ金属ろう材４により前記第１蓋７とも前記絶縁性ベースの上面部の前記第１の金属膜６６の他の部分と封着された第３封着部３１を同時に構成し、水晶振動板２の一端部を接合するための搭載領域を確保することができる。水晶振動板２の他端部の接続用端部電極２３が金属ろう材４を介して前記絶縁性ベースの開放部６５である底板部６１と側壁部６２，６３の両端部のうち他端部内面から前記絶縁性ベースの側壁部６２，６３と前記側壁連結部６２３の一部上面にかけて周状に延出された第２の金属膜６７の一部と接合されることで、前記絶縁性ベースの他端部の開放部６５に対して封着された気密封止領域である第２封着部６５１を構成しながら、同じ金属ろう材４により前記第２蓋８とも前記絶縁性ベースの上面部の前記第２の金属膜６７の他の部分と封着された第４封着部４１を同時に構成し、水晶振動板２の他端部を接合するための搭載領域を確保することができる。前記絶縁性ベース１の両端部の金属ろう材４がお互いに短絡することなく、お互いに電気的機械的に独立した状態で絶縁性ベース６に対して接合された状態で、水晶振動板２の中央部分のみを気密封止することができる。
【００４７】
前記側壁連結部６２３が存在することで、絶縁性ベース１の強度向上が実現できるだけでなく、第１封着部６４１と第３封着部３１からなる一方の封着領域（第１の金属膜６６）と、第２封着部６５１と第４封着部４１からなる他方の封着領域（第２の金属膜６７）とがお互いに独立して構成することができ、お互いの封着領域間で各金属ろう材４が混ざりあったり、お互いの金属ろう材４同士で影響することが避けられる物理的な隙間領域を確保することができる。
【００４８】
前記蓋７，８を金属材料とすることで、金属ろう材に対する接合性が高く、より厚みの薄い蓋材が得られる。加えて前記蓋を第１蓋７と第２蓋８の２つに分けることで、前記第１の金属膜６６と第２の金属膜６７にそれぞれ対応させて気密封止することができるので、お互いの蓋の間で金属ろう材を介して短絡することなく、お互いに電気的に独立した状態でベースに対して接合することができる。
【００４９】
以上により共通する１つの金属ろう材４のみで構成し、水晶振動板２の各励振電極を絶縁性ベース６の両端部でお互いに独立した状態で導出することができ、低背化と小型化に対応した信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスが得られる。
【００５０】
なお、上記第１、第２の実施形態では、圧電振動板としてＡＴカット水晶振動板を例にしているが、他の形態の水晶振動板でもよい。圧電振動デバイスとして水晶振動子を例にしているが、水晶フィルタ、水晶発振器など、他の圧電振動デバイスの容器にも適用できる。
【００５１】
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できので、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求範囲によって示すものであって、明細書本文に拘束されるものではない。さらに、特許請求の範囲の均など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。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す表面実装型水晶振動子の分解斜視図。
【図２】図１の斜視図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す表面実装型水晶振動子の分解斜視図。
【図６】図５の斜視図。
【図７】図６のＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【図８】図６のＤ−Ｄ線に沿った断面図。
【符号の説明】
【００５３】
１，６ 絶縁性ベース
２ 水晶振動板（圧電振動板）
３，７，８ 蓋
４ 金属ろう材
５ 絶縁性封止材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性のベース上に圧電振動板が実装された表面実装型圧電振動デバイスに関するものであって、特に表面実装型圧電振動デバイスのパッケージ構造を改善するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動板などの圧電振動子を用いた圧電振動デバイスは、安定して精度の高い発振周波数を得ることができるため、電子機器などの基準周波数源として多種の分野で使用されている。表面実装型圧電振動デバイスでは、絶縁性のベースとして断面凹形状のセラミック多層基板を用い、当該ベースの収納部に水晶振動板を支持固定し、開口部を蓋により気密封止を行ったものが一般的な構成となっている（例えば、下記する特許文献１参照）。
【０００３】
現在、電子機器の小型化がすすんでおり、この小型化にともない上記したような表面実装型圧電振動デバイスも小型化が進められている。ところが、上記した特許文献１に示すようなパッケージ構造では、周囲に側壁部を有する断面凹形状の絶縁性ベースを用いているため、収納部を確保する必要性からも小型化に限界があった。
【０００４】
そこで、特許出願人は特許文献２に示すように絶縁性ベースの一部の側壁部を取り除いて開口させるとともに、これらの開口部の全てを蓋により気密封止する新たなパッケージ構造を提案した。このパッケージ構造によれば絶縁性ベースより厚みの薄い蓋を用いることができるので、内部に収納される水晶振動板などの電子部品の搭載領域を拡大させることができる。結果としてパッケージのさらなる小型化にも対応できるものであった。
【特許文献１】特開２００１−１４４２０１号公報
【特許文献２】特開２００６−１３６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２に示すようなパッケージ構造であっても、さらなる小型や圧電振動デバイスの特性の向上に対応するには限界があった。すなわちベースと蓋を気密封止するための気密封止領域と、絶縁性ベースに対して圧電振動板を搭載して接合するための搭載領域とを別途構成する必要があるので、上記各領域を確保するだけでなくお互いの領域間での構造上の妨げや電気的な短絡などを避けるために、お互いの領域間に隙間領域を設ける必要があった。このためパッケージ構造におけるスペースの無駄領域が生じやすくなり小型化の妨げになっていた。
【０００６】
またパッケージの小型化にともなって圧電振動板を搭載する領域も縮小してくるため、圧電振動板をより小型化する必要があった。圧電振動板を小型化することで、圧電振動板に形成される励振電極や引出電極も小型化されるので、電極を形成する際のずれの影響など精度上の影響により圧電振動デバイスの電気的特性のばらつきが生じやすくなる。また圧電振動板を小型化することで、励振電極の面積も小さくなるので、直列共振抵抗値が高くなり圧電振動デバイスの電気的特性の低下につながるものであった。
【０００７】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、スペースの無駄領域をなくしてパッケージの小型化に対応させながら圧電振動デバイスの電気的特性のばらつきや低下を抑制した表面実装型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】
上記の目的を達成するために、本発明の特許請求項１に示すように、圧電振動板を収納する絶縁性のベースと気密封止する蓋とを有する表面実装型圧電振動デバイスであって、前記ベースは平面視矩形状の底板部と、当該底板部の一方の平行辺上面側に形成された側壁部と、前記底板部の他方の平行辺上面側に形成された開放部とを有しており、前記圧電振動板は平面視矩形状で、当該圧電振動板の両端部が前記ベースの両端部の開放部で金属ろう材を介して前記ベースの開放部に対して封着され、当該金属ろう材が前記開放部を充填することで第１封着部と第２封着部を構成しており、前記蓋は平面視矩形状で、当該蓋の底面側が前記第１の封着部と第２の封着部、および前記ベースの側壁部の上面で絶縁性封止材を介して前記ベースの上面部に対して封着され、当該絶縁性封止材が第３封着部を構成してなることを特徴とする。
【０００９】
上記構成により、前記ベースの他方の両端部の開放部まで圧電振動板の搭載領域を拡大することができる。特に圧電振動板の両端部が金属ろう材を介して前記ベースの他方の両端部の開放部に対して封着された第１封着部と第２封着部を構成しているので、ベースの他方の両端部の開放部を、気密封止領域と圧電振動板を搭載して接合するための搭載領域としてそれぞれ同一領域に構成することができる。このため前記気密封止領域と前記搭載領域のそれぞれを確保するためのスペースの無駄領域が一切なくなり、ベースの小型化と圧電振動板の搭載領域である収納スペースの拡大を同時に実現できるだけでなく、より大きな圧電振動板の搭載も可能なベースが得られる。
【００１０】
またこのようなベースの上面部からは、前記蓋を封止する前であれば圧電振動板の上面部分に対して質量を増減する加工を施すことができるので周波数調整が容易に行える。ベースの上面部に対しては、前記金属ろう材により構成された第１封着部と第２封着部の上面、および前記ベースの側壁部の上面のそれぞれが前記蓋の底面側で絶縁性封止材を介して一体的に封着された第３封着部を構成しているので、前記金属ろう材で封着されない圧電振動板の中央部分のみが気密封止され、低背化と小型化に対応した信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスが得られる。
【００１１】
さらに、表面実装型圧電振動デバイスのパッケージのさらなる低背化と小型化を実現しながらも、前記ベースの他方の両端部の開放部まで圧電振動板の面積を拡大することで、従来のパッケージ構造に比べてより大きな圧電振動板を用いることができる。このため、前記圧電振動板の電極の形成もずれなくより精度よく行えるので、圧電振動デバイスの電気的諸特性のばらつきも生じにくく、また圧電振動板の励振電極の面積も大きく形成することができるので、直列共振抵抗値の改善が行える電気的特性の優れた圧電振動デバイスが得られる。
【００１２】
また、上述の特許請求項１の構成に加えてより具体的には、前記ベースの開放部である底板部と側壁部の両端部のうち各端部内面にはお互いに独立した一連の金属膜が形成され、前記圧電振動板の両端部に励振電極の一部が引出された接続用端部電極が形成されるとともに、前記ベースの両端部の開放部で共通の金属ろう材を介して前記ベースの開放部に対して封着された第１封着部と第２封着部を構成してなり、絶縁性封止材を介して前記ベースの上面部に対して封着された第３封着部を構成するとよい。
【００１３】
上記構成により、上述の作用効果に加えて、圧電振動板の両端部の接続用端部電極が金属ろう材を介して前記ベースの開放部である底板部と側壁部の両端部内面に形成された一連の金属膜と接合されることで、前記ベースの他方の両端部の開放部に対して封着された気密封止領域である第１封着部と第２封着部を構成しながら、圧電振動板の両端部を接合するための搭載領域をすることができる。
【００１４】
またベースの上面部に対しては、前記金属ろう材により構成された第１封着部と第２封着部の上面、および前記ベースの側壁部の上面のそれぞれが前記蓋の底面側で絶縁性封止材を介して一体的に封着された第３封着部を構成しているので、前記ベース両端部の金属ろう材がお互いに短絡することなく、お互いに電気的機械的に独立した状態でベースに対して接合された状態で、圧電振動板の中央部分のみを気密封止することができる。
【００１５】
以上により圧電振動板の各励振電極をベース両端部でお互いに独立した状態で導出することができ、低背化と小型化に対応した信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスが得られる。
【００１６】
また、本発明の特許請求項２に示すように、圧電振動板を収納する絶縁性のベースと気密封止する蓋とを有する表面実装型圧電振動デバイスであって、前記ベースは平面視矩形状の底板部と、当該底板部の一方の平行辺上面側に形成された側壁部と、当該側壁部の一部の上端部のみを接続した側壁連結部と、前記底板部の他方の平行辺上面側に形成された開放部とを有しており、前記圧電振動板は平面視矩形状であり、当該圧電振動板が前記側壁連結部の下の空間に配置された状態で、前記圧電振動板の両端部が前記ベースの両端部の開放部で金属ろう材を介して前記ベースの開放部に対して封着され、当該金属ろう材が前記開放部を充填することで第１封着部と第２封着部を構成しており、前記蓋は平面視矩形状で、蓋の底面側が前記第１の封着部の上面、前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面で金属ろう材を介して前記ベースの上面部に対して封着され、当該金属ろう材が第３封着部を構成するとともに、蓋の底面側が前記第２の封着部の上面、前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面で金属ろう材を介して前記ベースの上面部に対して封着され、当該金属ろう材が第４封着部を構成してなることを特徴とする。
【００１７】
上記構成により、前記ベースの他方の両端部の開放部まで圧電振動板の搭載領域を拡大することができる。特に圧電振動板の両端部が金属ろう材を介して前記ベースの他方の両端部の開放部に対して封着された第１封着部と第２封着部を構成しているので、ベースの他方の両端部の開放部を、気密封止領域と圧電振動板を搭載して接合するための搭載領域としてそれぞれ同一領域に構成することができる。このため前記気密封止領域と前記搭載領域のそれぞれを確保するためのスペースの無駄領域が一切なくなり、ベースの小型化と圧電振動板の搭載領域である収納スペースの拡大を同時に実現できるだけでなく、より大きな圧電振動板の搭載も可能なベースが得られる。
【００１８】
またこのようなベースの上面部からは、前記蓋を封止する前であれば圧電振動板の上面部分に対して質量を増減する加工を施すことができるので周波数調整が容易に行える。ベースの上面部に対しては、前記金属ろう材により構成された第１封着部と、前記ベースの側壁部の一部上面、および前記側壁連結部の一部上面のそれぞれが前記蓋の底面側で金属ろう材を介して一体的に封着された第３封着部を構成し、前記金属ろう材により構成された第２封着部の上面、前記ベースの側壁部の一部上面、および前記側壁連結部の一部上面のそれぞれが前記蓋の底面側で金属ろう材を介して一体的に封着された第４封着部を構成しているので、前記第１封着部と第２封着部で封着されない圧電振動板の中央部分のみが気密封止され、低背化と小型化に対応した信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスが得られる。
【００１９】
加えて前記側壁連結部が存在することで、ベースの強度向上が実現できるだけでなく、第１封着部と第３封着部からなる一方の封着領域と、第２封着部と第４封着部からなる他方の封着領域とがお互いに独立して構成することができ、お互いの封着領域間で各封止材が混ざりあったり、お互いの封止材同士で影響することが避けられる物理的な隙間領域を確保することができる。
【００２０】
さらに、表面実装型圧電振動デバイスのパッケージのさらなる低背化と小型化を実現しながらも、前記ベースの他方の両端部の開放部まで圧電振動板の面積を拡大することで、従来のパッケージ構造に比べてより大きな圧電振動板を用いることができる。このため、前記圧電振動板の電極の形成もずれなくより精度よく行えるので、圧電振動デバイスの電気的諸特性のばらつきも生じにくく、また圧電振動板の励振電極の面積も大きく形成することができるので、直列共振抵抗値の改善が行える電気的特性の優れた圧電振動デバイスが得られる。
【００２１】
また、上述の特許請求項２の構成に加えてより具体的には、前記蓋が金属材料の第１蓋と第２蓋を有し、前記ベースの開放部である底板部と側壁部の両端部のうち各端部内面から前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面にかけて周状に延出された第１と第２の金属膜が形成されるとともに、これら両端部の第１と第２の金属膜は各端部ごとに独立した状態で形成され、前記圧電振動板の両端部に励振電極の一部が引出された接続用端部電極が形成され、前記第１の金属膜全体に広がるとともに共通の金属ろう材を用いて、前記第１封着部を構成しながら前記第１蓋を前記ベースの上面部に対して封着された第３封着部を同時に構成し、前記第２の金属膜全体に広がるとともに共通の金属ろう材を用いて、前記第２封着部を構成しながら前記第２蓋を前記ベースの上面部に対して封着された第４封着部を同時に構成するとよい。さらに第１の金属膜と第２の金属膜とで共通の金属ろう材を用いることがより望ましい。
【００２２】
上記構成により、上述の作用効果に加えて、圧電振動板の一端部の接続用端部電極が金属ろう材を介して前記ベースの開放部である底板部と側壁部の両端部のうち一端部内面から前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面にかけて周状に延出された第１の金属膜の一部と接合されることで、前記ベースの一端部の開放部に対して封着された気密封止領域である第１封着部を構成しながら、同じ金属ろう材により前記第１蓋とも前記ベースの上面部の前記第１の金属膜の他の部分と封着された第３封着部を同時に構成し、圧電振動板の一端部を接合するための搭載領域を確保することができる。圧電振動板の他端部の接続用端部電極が金属ろう材を介して前記ベースの開放部である底板部と側壁部の両端部のうち他端部内面から前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面にかけて周状に延出された第２の金属膜の一部と接合されることで、前記ベースの他端部の開放部に対して封着された気密封止領域である第２封着部を構成しながら、同じ金属ろう材により前記第２蓋とも前記ベースの上面部の前記第２の金属膜の他の部分と封着された第４封着部を同時に構成し、圧電振動板の他端部を接合するための搭載領域を確保することができる。
【００２３】
またベース両端部に形成された第１の金属膜と第２の金属膜は各端部で独立した状態で形成されているので、前記ベース両端部の金属ろう材がお互いに短絡することなく、お互いに電気的機械的に独立した状態でベースに対して接合された状態で、圧電振動板の中央部分のみを気密封止することができる。前記蓋を金属材料とすることで、金属ろう材に対する接合性が高く、より厚みの薄い蓋材が得られる。加えて前記蓋を第１蓋と第２蓋の２つに分けることで、前記第１の金属膜と第２の金属膜にそれぞれ対応させて気密封止することができるので、お互いの蓋の間で金属ろう材を介して短絡することなく、お互いに電気的に独立した状態でベースに対して接合することができる。
【００２４】
以上により共通する１つの金属ろう材のみで構成し、圧電振動板の各励振電極をベース両端部でお互いに独立した状態で導出することができ、低背化と小型化に対応した信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスが得られる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明は、スペースの無駄領域をなくしてパッケージの小型化に対応させながら圧電振動デバイスの電気的特性のばらつきや低下を抑制した表面実装型圧電振動デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明による第１の実施形態について表面実装型水晶振動子を例にとり図面とともに説明する。図１は第１の実施形態を示す表面実装型水晶振動子の分解斜視図であり、図２は図１を組み立てた状態の斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。表面実装型水晶振動子は、平面矩形状の絶縁性ベース１と、当該絶縁性ベースに搭載される平面視矩形状の水晶振動板（圧電振動板）２と、前記絶縁性ベースに封着される蓋３とからなる。
【００２７】
絶縁性ベース１は、例えばアルミナセラミック材料からなり、矩形状の底板部１１と、当該底板部の一方の平行辺上面側に形成された側壁部１２，１３と、前記底板部の他方の平行辺上面側に形成された開放部１４，１５とを有している。前記ベースの開放部１４，１５である底板部１１と側壁部１２，１３の両端部のうち各端部内面にはお互いに独立した一連の金属膜１６，１７が形成されている。
【００２８】
つまり、絶縁性ベース１は断面略コ字形状であり、前記底板部１１の上面で前記側壁部１２と側壁部１３の間の内部空間に収納部１８を有する形態となっている。当該収納部１８に面した前記絶縁性ベース１の底板部１１の両端部の上面には、前記金属膜１６，１７の一部をなすとともに後述する水晶振動板２が搭載される搭載電極パッド１６１，１７１が形成されている。なお、搭載電極パッド１６１，１７１は導電ビアＶにより、絶縁性ベース１の底面に形成された端子電極パッド１６０，１７０へとそれぞれ電気的に延出されている。
【００２９】
また前記絶縁性ベース１の両端部で、前記搭載電極パッド１６１，１７１に接続されて前記金属膜１６，１７の一部をなすとともに、前記収納部１８に面し、側壁部１２，１３の内部上端部にまでおよんだ状態で封止電極パッド１６２，１６３，１７２，１７３が形成されている。
【００３０】
なお、これらの搭載電極パッド１６１，１７１と、封止電極パッド１６２，１６３，１７２，１７３を構成する金属膜１６，１７は、例えばタングステン、モリブデンなどのメタライズ層を絶縁性ベースと一体的に焼成して形成し、当該メタライズ層の上部にニッケルメッキを形成し、その上部に金メッキを形成して構成されている。また、前記絶縁性ベース１として、アルミナセラミックに限らず、ガラスセラミック、ガラス、水晶、シリコン基板などのものを選択してもよい。
【００３１】
前記搭載電極パッド１６１，１７１の上部には圧電振動板である例えばＡＴカットの水晶振動板２が搭載されている。水晶振動板２の中央部には一対の励振電極２０，２１（２１は図示せず）が対向して形成され、水晶振動板の両端部に前記励振電極の一部が引出された接続用端部電極２２，２３が形成されている。接続用端部電極２２，２３は水晶振動板の両端面２４，２５（２５は図示せず）だけでなく、上面２６、底面２７、両側面２８，２９の全周にも形成することが、後述する金属ろう材４の回り込みを促進して当該金属ろう材４による封着部を構成するうえでより好ましい形態となる。これらの各電極は、例えば水晶振動板２に接してクロム、金の順で電極が形成されている。
【００３２】
このように構成された絶縁性ベース１の収納部１８の搭載電極パッド１６１，１７１に対して、水晶振動板２の接続用電極２３，２４に金属ろう材４が介在した状態で搭載される。金属ろう材４としては、金シリカ、金ゲルマニウム、金錫、銀錫、銅錫などの低融点金属ろう材ペレットを用いており、水晶振動板の接続用電極２２，２３の上下面に対して金属ろう材４が介在するようにペレットを配置している。この時接続用電極２３，２４に対して金属ろう材４のペレットを溶接などにより予め固定しておくと搭載した際のすれ影響がなくなるのでより好ましい。なお金属ろう材４としてはペレット状のものに限らず、ペースト状のものを用いてもよく、他の金属ろう材を選択することも可能である。ただし金属ろう材４は後述する絶縁性封止材５を硬化させる際に再び高温環境におかれることになるので、後述する絶縁性封止材５の硬化温度よりも溶融温度の高い金属ろう材４を用いる必要がある。
【００３３】
上述のように絶縁性ベース１の収納部１８に水晶振動板２が搭載された状態で、前記金属ろう材４を加熱溶融することで、前記搭載電極パッド１６１，１７１と、封止電極パッド１６２，１６３，１７２，１７３に対して金属ろう材４が拡散していくことで、開放部１４，１５を塞ぐ第１封着部１４１と第２封着部１５１を構成しながら、絶縁性ベース１に対して水晶振動板２の両端部が保持固定される。
【００３４】
絶縁性ベース１を気密封止する蓋３は平面視矩形状であり、例えばアルミナセラミック材料やガラス板、水晶板、シリコン基板などの絶縁性材料により構成されている。そしてこの蓋３の底面側が前記第１の封着部１４１と第２の封着部１５１、および前記ベースの前記側壁部１２と側壁部１３の上面に対して、絶縁性封止材５が介在した状態で搭載され、加熱溶融することで、前記絶縁性ベース１の上面部に対して封着された第３封着部３１を構成することができ、前記絶縁性ベース１と蓋３、および前記第１、第２、第３の封着部とともに水晶振動板の中央部分を気密封止することができる。以上により本発明の第１の実施形態による表面実装型水晶振動子の完成となる。なお、絶縁性封止材５としては例えば上記低融点金属ろう材の溶融温度よりも硬化温度の低いガラス材を用いており、前記蓋の底面側に印刷形成されている。なお絶縁性封止材５としては樹脂などのガラス以外の材料を選択することも可能である。
【００３５】
上記実施形態により、前記絶縁性ベースの開放部１４，１５まで水晶振動板２の搭載領域を拡大することができるので、より大きな水晶振動板２の搭載も可能な絶縁性ベース１が得られる。このため圧電振動デバイスの電気的諸特性のばらつきも生じにくく、直列共振抵抗値の改善が行える電気的特性の優れた圧電振動デバイスが得られる。
【００３６】
また、絶縁性ベースの開放部１４，１５を、気密封止領域と水晶振動板２を搭載して接合するための搭載領域としてそれぞれ同一領域に構成することができるため、スペースの無駄領域が一切なくなり、絶縁性ベース１の小型化と収納部１８の拡大を同時に実現できる。またこのような絶縁性ベース１の上面部に対しては、前記金属ろう材４により構成された第１封着部１４１と第２封着部１５１の上面、および前記絶縁性ベースの側壁部１２，１３の上面のそれぞれが前記蓋３の底面側で絶縁性封止材５を介して一体的に封着された第３封着部３１を構成しているので、前記絶縁性ベース１の両端部の金属ろう材４がお互いに短絡することなく、お互いに電気的機械的に独立した状態で絶縁性ベース１に対して接合された状態で、水晶振動板２の中央部分のみを気密封止することができる。以上により水晶振動板の各励振電極を絶縁性ベース１の両端部でお互いに独立した状態で導出することができ、低背化と小型化に対応した信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスが得られる。
【００３７】
次に、本発明による第２の実施形態について表面実装型水晶振動子を例にとり図面とともに説明する。図５は第２の実施形態を示す表面実装型水晶振動子の分解斜視図であり、図６は図５を組み立てた状態の斜視図であり、図７は図６のＣ−Ｃ線に沿った断面図であり、図８は図６のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。なお、前記第１の実施形態と同様の部分は同番号を付すとともに、説明の一部を割愛している。表面実装型水晶振動子は、平面矩形状の絶縁性ベース１と、当該絶縁性ベースに搭載される平面視矩形状の水晶振動板（圧電振動板）２と、前記絶縁性ベースに封着される蓋３とからなる。
【００３８】
絶縁性ベース６は、例えばガラス材料からなり、矩形状の底板部６１と、当該底板部の一方の平行辺上面側に形成された側壁部６２，６３と、当該側壁部の一部の上端部のみを接続した側壁連結部６２３と、前記底板部の他方の平行辺上面側に形成された開放部６４，６５とを有しており、エッチングなどの手法により構成されている。前記絶縁性ベースの開放部６４，６５である底板部６１と側壁部６２，６３の両端部のうち各端部内面から前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面にかけて周状に延出された第１の金属膜６６と第２の金属膜６７が形成されている。これら両端部の第１の金属膜６６と第２の金属膜６７は各端部で独立した状態で形成されている。
【００３９】
つまり、絶縁性ベース６は断面略コ字形状であり、前記底板部６１の上面で前記側壁部６２と側壁部６３の間で、前記側壁連結部６２３の下の内部空間に収納部６８を有する形態となっている。当該収納部６８に面した前記絶縁性ベース６の底板部６１の両端部の上面には、前記第１の金属膜６６の一部をなすとともに後述する水晶振動板２が搭載される搭載電極パッド６６１が形成され、前記第２の金属膜６７の一部をなすとともに後述する水晶振動板２が搭載される搭載電極パッド６７１が形成されている。なお、搭載電極パッド６６１，６７１は導電ビアＶにより、絶縁性ベース６の底面に形成された端子電極パッド６６０，６７０へとそれぞれ電気的に延出されている。
【００４０】
また前記絶縁性ベース６の両端部で、前記搭載電極パッド６６１，６７１に接続されて前記金属膜６６，６７の一部をなすとともに、前記収納部６８に面し、側壁部６２，６３の内部上端部にまでおよんだ状態で側面封止電極パッド６６２，６６３，６７２，６７３が形成され、さらにこれらの側面封止電極パッドに接続されて前記金属膜６６，６７の一部をなすとともに、前記絶縁性ベースの側壁部６２，６３の一部上面と前記側壁連結部６２３の一部上面にかけて周状に延出された状態で上面封止電極パッド６６４，６６５，６６６，６７４，６７５，６７６とが形成されている。このうち上面封止電極パッド６６６と６７６については、絶縁性ベースの素地部分が露出した隙間領域を間に介在させながら同じ側壁連結部６２３の上面に形成されており、第１の金属膜６６と第２の金属膜６７はお互いに各端部で独立した状態で形成することができる。このため、後述する金属ろう材４がお互いに短絡することがない。
【００４１】
なお、これらの搭載電極パッド６６１，６７１と、側面封止電極パッド６６２，６６３，６７２，６７３と、上面封止電極パッド６６４，６６５，６６６，６７４，６７５，６７６を構成する金属膜６６，６７は、例えば無電解メッキや蒸着などの手法によりクロムやニッケルの下地メッキの上部に金メッキを形成して構成されている。また、前記絶縁性ベース６として、ガラスに限らず、水晶、シリコン基板、アルミナセラミック、ガラスセラミックなどのものを選択してもよい。
【００４２】
前記搭載電極パッド６６１，６７１の上部には上述の第１の実施形態と同様に圧電振動板である例えばＡＴカットの水晶振動板２が搭載されている。絶縁性ベース６を気密封止する蓋は第１蓋７と第２蓋８の２つに分けるとともに、それぞれ平面視矩形状であり、例えばコバールや４２アロイなどを母材とする金属材料の蓋で構成されている。
【００４３】
このように構成された絶縁性ベース６の収納部６８の搭載電極パッド６６１，６７１に対して、水晶振動板２の接続用電極２２，２３に金属ろう材４が介在した状態で搭載される。また、第１蓋７の底面側が前記水晶振動板の接続電極２３に対して金属ろう材４が介在した状態で、前記絶縁性ベースの側壁部６２，６３の一部上面と前記側壁連結部６２３の一部上面に形成された上面封止電極パッド６６４，６６５，６６６の上面に搭載される。第２蓋８の底面側が前記水晶振動板の接続電極２４に対して金属ろう材４が介在した状態で、前記絶縁性ベースの側壁部６２，６３の一部上面と前記側壁連結部６２３の一部上面に形成された上面封止電極パッド６７４，６７５，６７６の上面に搭載される。
【００４４】
以上のような状態で前記金属ろう材４を加熱溶融することで、前記搭載電極パッド６６１，６７１と、側面封止電極パッド６６２，６６３，６７２，６７３と、上面封止電極パッド６６４，６６５，６６６，６７４，６７５，６７６に対して金属ろう材４が拡散していく。そして開放部６４，６５を塞ぐ第１封着部６４１と第２封着部６５１を構成しながら、絶縁性ベース６に対して水晶振動板２の両端部が保持固定され、前記絶縁性ベース６の上面部に対して第１蓋７の封着された第３封着部３１と、前記絶縁性ベース６の上面部に対して第２蓋８の封着された第４封着部４１とを構成することができ、前記絶縁性ベース６と第１蓋７と第２蓋８、および前記第１、第２、第３、第４の封着部とともに水晶振動板の中央部分を気密封止することができる。以上により本発明の第２の実施形態による表面実装型水晶振動子の完成となる。なお、前記蓋をアルミナセラミック材料やガラス板、水晶板、シリコン基板などの絶縁性材料により構成することも可能である。このような絶縁材料で蓋を構成した場合、蓋の底面側に第１の金属膜６６と第２の金属膜６７に対応してお互いに各端部でに独立した金属膜を構成することで、蓋を２つに分けることなく１つの蓋で構成することも可能となる。
【００４５】
上記実施形態により、前記絶縁性ベースの開放部６４，６５まで水晶振動板２の搭載領域を拡大することができるので、より大きな水晶振動板２の搭載も可能な絶縁性ベース１が得られる。このため圧電振動デバイスの電気的諸特性のばらつきも生じにくく、直列共振抵抗値の改善が行える電気的特性の優れた圧電振動デバイスが得られる。
【００４６】
また、絶縁性ベースの開放部６４，６５を、気密封止領域と水晶振動板２を搭載して接合するための搭載領域としてそれぞれ同一領域に構成することができるため、スペースの無駄領域が一切なくなり、絶縁性ベース１の小型化と収納部１８の拡大を同時に実現できる。水晶振動板２の一端部の接続用端部電極２２が金属ろう材４を介して前記絶縁性ベースの開放部６４である底板部６１と側壁部６２，６３の両端部のうち一端部内面から前記絶縁性ベースの側壁部６２，６３と前記側壁連結部６２３の一部上面にかけて周状に延出された第１の金属膜６６の一部と接合されることで、前記絶縁性ベースの一端部の開放部６４に対して封着された気密封止領域である第１封着部６４１を構成しながら、同じ金属ろう材４により前記第１蓋７とも前記絶縁性ベースの上面部の前記第１の金属膜６６の他の部分と封着された第３封着部３１を同時に構成し、水晶振動板２の一端部を接合するための搭載領域を確保することができる。水晶振動板２の他端部の接続用端部電極２３が金属ろう材４を介して前記絶縁性ベースの開放部６５である底板部６１と側壁部６２，６３の両端部のうち他端部内面から前記絶縁性ベースの側壁部６２，６３と前記側壁連結部６２３の一部上面にかけて周状に延出された第２の金属膜６７の一部と接合されることで、前記絶縁性ベースの他端部の開放部６５に対して封着された気密封止領域である第２封着部６５１を構成しながら、同じ金属ろう材４により前記第２蓋８とも前記絶縁性ベースの上面部の前記第２の金属膜６７の他の部分と封着された第４封着部４１を同時に構成し、水晶振動板２の他端部を接合するための搭載領域を確保することができる。前記絶縁性ベース１の両端部の金属ろう材４がお互いに短絡することなく、お互いに電気的機械的に独立した状態で絶縁性ベース６に対して接合された状態で、水晶振動板２の中央部分のみを気密封止することができる。
【００４７】
前記側壁連結部６２３が存在することで、絶縁性ベース１の強度向上が実現できるだけでなく、第１封着部６４１と第３封着部３１からなる一方の封着領域（第１の金属膜６６）と、第２封着部６５１と第４封着部４１からなる他方の封着領域（第２の金属膜６７）とがお互いに独立して構成することができ、お互いの封着領域間で各金属ろう材４が混ざりあったり、お互いの金属ろう材４同士で影響することが避けられる物理的な隙間領域を確保することができる。
【００４８】
前記蓋７，８を金属材料とすることで、金属ろう材に対する接合性が高く、より厚みの薄い蓋材が得られる。加えて前記蓋を第１蓋７と第２蓋８の２つに分けることで、前記第１の金属膜６６と第２の金属膜６７にそれぞれ対応させて気密封止することができるので、お互いの蓋の間で金属ろう材を介して短絡することなく、お互いに電気的に独立した状態でベースに対して接合することができる。
【００４９】
以上により共通する１つの金属ろう材４のみで構成し、水晶振動板２の各励振電極を絶縁性ベース６の両端部でお互いに独立した状態で導出することができ、低背化と小型化に対応した信頼性の高い表面実装型圧電振動デバイスが得られる。
【００５０】
なお、上記第１、第２の実施形態では、圧電振動板としてＡＴカット水晶振動板を例にしているが、他の形態の水晶振動板でもよい。圧電振動デバイスとして水晶振動子を例にしているが、水晶フィルタ、水晶発振器など、他の圧電振動デバイスの容器にも適用できる。
【００５１】
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できので、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求範囲によって示すものであって、明細書本文に拘束されるものではない。さらに、特許請求の範囲の均など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。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す表面実装型水晶振動子の分解斜視図。
【図２】図１の斜視図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す表面実装型水晶振動子の分解斜視図。
【図６】図５の斜視図。
【図７】図６のＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【図８】図６のＤ−Ｄ線に沿った断面図。
【符号の説明】
【００５３】
１，６ 絶縁性ベース
２ 水晶振動板（圧電振動板）
３，７，８ 蓋
４ 金属ろう材
５ 絶縁性封止材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動板を収納する絶縁性のベースと気密封止する蓋とを有する表面実装型圧電振動デバイスであって、
前記ベースは平面視矩形状の底板部と、当該底板部の一方の平行辺上面側に形成された側壁部と、前記底板部の他方の平行辺上面側に形成された開放部とを有しており、
前記圧電振動板は平面視矩形状で、当該圧電振動板の両端部が前記ベースの両端部の開放部で金属ろう材を介して前記ベースの開放部に対して封着され、当該金属ろう材が前記開放部を充填することで第１封着部と第２封着部を構成しており、
前記蓋は平面視矩形状で、当該蓋の底面側が前記第１の封着部と第２の封着部、および前記ベースの側壁部の上面で絶縁性封止材を介して前記ベースの上面部に対して封着され、当該絶縁性封止材が第３封着部を構成してなることを特徴とする表面実装型圧電振動デバイス。
【請求項２】
圧電振動板を収納する絶縁性のベースと気密封止する蓋とを有する表面実装型圧電振動デバイスであって、
前記ベースは平面視矩形状の底板部と、当該底板部の一方の平行辺上面側に形成された側壁部と、当該側壁部の一部の上端部のみを接続した側壁連結部と、前記底板部の他方の平行辺上面側に形成された開放部とを有しており、
前記圧電振動板は平面視矩形状であり、当該圧電振動板が前記側壁連結部の下の空間に配置された状態で、前記圧電振動板の両端部が前記ベースの両端部の開放部で金属ろう材を介して前記ベースの開放部に対して封着され、当該金属ろう材が前記開放部を充填することで第１封着部と第２封着部を構成しており、
前記蓋は平面視矩形状で、蓋の底面側が前記第１の封着部の上面、前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面で金属ろう材を介して前記ベースの上面部に対して封着され、当該金属ろう材が第３封着部を構成するとともに、蓋の底面側が前記第２の封着部の上面、前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面で金属ろう材を介して前記ベースの上面部に対して封着され、当該金属ろう材が第４封着部を構成してなることを特徴とする表面実装型圧電振動デバイス。
【請求項１】
圧電振動板を収納する絶縁性のベースと気密封止する蓋とを有する表面実装型圧電振動デバイスであって、
前記ベースは平面視矩形状の底板部と、当該底板部の一方の平行辺上面側に形成された側壁部と、前記底板部の他方の平行辺上面側に形成された開放部とを有しており、
前記圧電振動板は平面視矩形状で、当該圧電振動板の両端部が前記ベースの両端部の開放部で金属ろう材を介して前記ベースの開放部に対して封着され、当該金属ろう材が前記開放部を充填することで第１封着部と第２封着部を構成しており、
前記蓋は平面視矩形状で、当該蓋の底面側が前記第１の封着部と第２の封着部、および前記ベースの側壁部の上面で絶縁性封止材を介して前記ベースの上面部に対して封着され、当該絶縁性封止材が第３封着部を構成してなることを特徴とする表面実装型圧電振動デバイス。
【請求項２】
圧電振動板を収納する絶縁性のベースと気密封止する蓋とを有する表面実装型圧電振動デバイスであって、
前記ベースは平面視矩形状の底板部と、当該底板部の一方の平行辺上面側に形成された側壁部と、当該側壁部の一部の上端部のみを接続した側壁連結部と、前記底板部の他方の平行辺上面側に形成された開放部とを有しており、
前記圧電振動板は平面視矩形状であり、当該圧電振動板が前記側壁連結部の下の空間に配置された状態で、前記圧電振動板の両端部が前記ベースの両端部の開放部で金属ろう材を介して前記ベースの開放部に対して封着され、当該金属ろう材が前記開放部を充填することで第１封着部と第２封着部を構成しており、
前記蓋は平面視矩形状で、蓋の底面側が前記第１の封着部の上面、前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面で金属ろう材を介して前記ベースの上面部に対して封着され、当該金属ろう材が第３封着部を構成するとともに、蓋の底面側が前記第２の封着部の上面、前記ベースの側壁部と前記側壁連結部の一部上面で金属ろう材を介して前記ベースの上面部に対して封着され、当該金属ろう材が第４封着部を構成してなることを特徴とする表面実装型圧電振動デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２３９１３０（Ｐ２００９−２３９１３０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８５１４９（Ｐ２００８−８５１４９）
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
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