JP2003087071A - 表面実装型圧電デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電振動素子等の部品を搭載したフラットな
パッケージ本体上に逆碗状のリッドを被せて気密封止す
る構造の圧電デバイスにおいて、樹脂材料をパッケージ
本体の材料として使用することができ、しかも搬送治具
を使用せずに大面積のシート状パッケージ本体母材を使
用して簡単な作業手順によってバッチ処理することがで
きる。 【解決手段】 平板状のパッケージ本体１２と、パッケ
ージ本体上に支持した圧電振動素子２０を含むパッケー
ジ本体上の空間を包囲した状態で固定される逆碗状の金
属リッド１３と、から成り、パッケージベース１２の上
面周縁に沿って形成された金属メッキ壁１７と、金属メ
ッキ壁の内側のスルーホール１６の各上側開口を塞ぐよ
うにパッケージベース上面に夫々配置され且つ圧電振動
素子を支持する内部電極１８と、パッケージベース下面
に配置された金属メッキ外部電極２２と、を備え、金属
リッドは、裾部４０底面に形成されるろう材枠４１と、
裾部から立ち上がった逆碗部と、から成り、ろう材枠と
該金属メッキ壁とを接合した構成を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電振動子、圧電発
振器等の表面実装型圧電デバイスのパッケージ構造の改
良に関し、特にバッチ処理により大量生産する場合の生
産性を高め、しかも不良品の発生率も低減することがで
きる表面実装型圧電デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】水晶振動素子によって代表される圧電振
動素子を用いた圧電振動子、圧電発振器等の圧電デバイ
スは、各種電子機器、とりわけ通信機器においては不可
欠の主要パーツとして使用されている。電子機器の電装
部を構成するプリント基板上に、パッケージ化された圧
電デバイスを高密度に実装するために、図６（ｅ）に示
した如きパッケージ構造を備えた表面実装型の圧電デバ
イスが従来から使用されている。この表面実装型の圧電
デバイスは、例えば水晶振動子であり、シート状のセラ
ミックを積層することによって構成した箱体状のパッケ
ージ本体１のキャビティ１ａの内底面に設けた内部電極
２上に導電性接着剤３を介して水晶振動素子４を片持ち
状態で支持すると共に、パッケージ本体１の外壁１ｂの
上面に対して平板状のリッド５をシーム溶接などによっ
て固定している。また、パッケージ本体１の外底面には
内部電極２と導通した表面実装用の外部電極６が形成さ
れている。

【０００３】図６（ａ）乃至（ｅ）は、上記圧電デバイ
ス（水晶振動子）を製造する手順を示す図であり、実際
にはバッチ処理により製造した複数のパッケージ本体１
をキャビティを上向きにしてトレイ状の搬送治具上に縦
横に配列し、個々のパッケージ本体に対して図示した手
順にて水晶振動素子をマウントしてからリッドにより気
密封止するという手順にて製造されるが、この図では一
つの個片に対する加工手順だけを図示して説明する。先
ず、（ａ）に示すようにパッケージ本体１のキャビティ
１ａの内底面には２つの内部電極２が配置されており、
これらの内部電極２に対して（ｂ）に示すようにディス
ペンサ１０を用いて適量の導電性接着剤３を滴下する。
続いて、（ｃ）の平面図、（ｄ）の縦断面図に示すよう
に各内部電極２上の導電性接着剤３に対して水晶振動素
子４の一端縁を載置して水平な姿勢にて接着固定する。
続いて、窒素雰囲気中において、パッケージ本体外壁１
ｂの上面にリッド５をシーム溶接などによって一体化し
てキャビティ１ｂを気密封止する。このようにしてトレ
イ状の搬送治具上の全ての水晶振動子を組み付けを完了
したあとで、搬送治具から取り出される。

【０００４】しかし、このような従来の圧電デバイス及
びその製造方法にあっては、パッケージ本体としてキャ
ビティを有する積層セラミックを使用しているため、高
価であり、また焼結時に収縮するために寸法にばらつき
が発生するという不具合がある。また、搬送治具から個
片を出し入れする煩雑な作業が必要であり、更に搬送治
具上において個片毎に組み立て作業を行う必要があるた
め、生産性が極めて悪かった。特に、導電性接着剤を個
々の内部電極上にディスペンサにより塗布していたた
め、ディスペンサによる塗布位置の確定、位置決めに時
間と手数がかかり、バッチ処理が困難であるという不具
合があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に鑑みて
なされたものであり、圧電振動素子等の部品を搭載した
パッケージ本体にリッドを被せて気密封止する構造の圧
電デバイスにおいて、寸法にばらつきが発生するセラミ
ックに代えて樹脂材料をパッケージ本体の材料として使
用することができ、しかも搬送治具を使用せずに大面積
のシート状パッケージ本体母材を使用して簡単な作業手
順によってバッチ処理することができる表面実装型圧電
デバイス及びその製造方法を提供することを課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、平板状のパッケージ本体と、該
パッケージ本体上に支持した圧電振動素子を含むパッケ
ージ本体上の空間を包囲した状態で固定される逆碗状の
金属リッドと、から成り、前記パッケージ本体は、複数
のスルーホールを有した平板状のパッケージベースと、
該パッケージベースの上面周縁に沿って環状に形成され
た金属メッキ壁と、該金属メッキ壁の内側に位置する前
記複数のスルーホールの各上側開口を塞ぐようにパッケ
ージベース上面に夫々配置され且つ前記圧電振動素子を
支持する内部電極と、パッケージベース下面に前記複数
のスルーホールの各下側開口を塞ぐように配置された金
属メッキ外部電極と、を備え、前記金属リッドは、前記
金属メッキ壁の上面に固定される裾部と、該裾部底面に
形成されるろう材枠と、該裾部から立ち上がった逆碗部
と、から成り、該ろう材枠と該金属メッキ壁とを接合し
た構成を備えていることを特徴とする。請求項２の発明
は、大面積の平板状パッケージベース母材上面に、所定
の配列で複数の環状の金属メッキ壁を形成する工程と、
各金属メッキ壁の内側に位置するパッケージベース母材
上面に夫々所定の配置で複数のスルーホールを形成する
工程と、各金属メッキ壁の内側に位置する前記複数のス
ルーホールの各上側開口を塞ぐようにパッケージベース
母材上面に夫々内部電極を形成する工程と、パッケージ
ベース母材下面に前記複数のスルーホールの各下側開口
を塞ぐように金属メッキ外部電極を形成する工程と、前
記各内部電極上に圧電振動素子を固定する工程と、前記
各金属メッキ壁上に裾部を固定することによって各圧電
振動素子を含むパッケージベース母材上の空間を包囲す
る逆碗状のリッドを固定して個々の圧電デバイス個片を
完成する工程と、パッケージベース母材を、個々の圧電
デバイス個片間の境界に沿って切断分割する工程と、か
ら成ることを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態により詳細に説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は
本発明の一実施形態に係る表面実装型圧電デバイスの外
観斜視図、及び縦断面図である。この表面実装型圧電デ
バイス１１は、例えば水晶振動子であり、パッケージ本
体１２と、パッケージ本体１２上に支持した水晶振動素
子２０を含むパッケージ本体１２上の空間を包囲した状
態で固定される逆碗状の金属リッド１３と、から成る。
パッケージ本体１２は、樹脂等の絶縁材料から成り且つ
複数のスルーホール１６を有した平板状のパッケージベ
ース１５と、パッケージベース１５の上面周縁に沿って
環状に形成された金属メッキ壁１７と、金属メッキ壁１
７の内側に位置する複数のスルーホール１６の各上側開
口を塞ぐように（完全に塞ぐ必要はなく導通を確保でき
ればよい）パッケージベース上面に夫々配置され且つ水
晶振動素子２０を支持する２つの内部電極１８（図６
（ａ）の場合と同様）、及びアース電極１９と、導電性
接着剤２１によって一端縁を２つの内部電極１８上に固
定された水晶振動素子２０と、パッケージベース下面に
各スルーホール１６の各下側開口を塞ぐように配置され
た金属メッキ外部電極２２と、を備えている。

【０００８】図２（ａ）及び（ｂ）は、パッケージベー
ス１５の個片を多数縦横に連結一体化したパッケージベ
ース母材２５の全体図、及び個々のパッケージベース１
５の構成を示す縦断面図である。パッケージベース１５
は、例えばガラスフッ素樹脂から成る平板であり、その
上面側周縁には金属メッキ壁１７が形成されている。こ
の金属メッキ壁１７は、例えば無電解ニッケルメッキ膜
（膜厚０．０１〜０．１μｍ）又は電解ニッケルメッキ
膜（膜厚０．０３〜０．５μｍ）から成る第１メッキ膜
３０と、第１メッキ膜３０上に成膜した、例えば金メッ
キ膜（３〜１０μｍ）３１から成る。内部電極１８、１
９は、アルミニウム、その他任意の導電性の良好な金属
（金、銅など）にて構成する。また、金属メッキ外部電
極２２は、例えばタングステンメッキ膜（７〜２５μ
ｍ）から成る第１メッキ膜３５、電解ニッケルメッキ膜
から成る第２メッキ膜３６、電解金メッキ膜（０．１〜
０．４μｍ）から成る第３メッキ膜３７を順次積層した
構成を有している。スルーホール１６は、例えばパッケ
ージベース１５に貫通形成した貫通孔の内壁に導電膜を
形成するとともに、貫通孔の上下開口部周縁にランドを
備えた構成とし、このスルーホール１６は予め各パッケ
ージベース１５の適所に形成しておくのが好ましい。ま
た、スルーホール１６内の中空部には絶縁樹脂を充填し
て埋めておくことが好ましい。なお、導電性接着剤２１
を内部電極１８上に塗布するに際しては、パッケージベ
ース母材上面がフラットであることを利用して、図示し
ないマスクにより内部電極１８の上面以外の箇所を覆っ
た状態でスキージを用いて塗布（スクリーン印刷）する
ことができる。従って、ディスペンサによる個別且つ煩
雑な作業を解消し、効率的な接着剤塗布を行うことが可
能となる。内部電極１９は、アース電極であり、このア
ース電極１９と接続される外部メッキ電極２２はアース
電極である。また、このアース電極１９を金属メッキ１
７を介してリッド１３と接続することにより、リッド１
３を電気的にシールドする効果を高めることができる。

【０００９】金属リッド１３は、図３（ａ）（ｂ）に示
すように環状の金属メッキ壁１７の上面に固定される裾
部４０と、裾部４０の底面に形成されるろう材枠４１
（例えば、金−錫（Ａｕ８０／Ｓｎ２０）から成るろう
材）と、裾部４０から立ち上がった逆碗部４２と、から
成る。逆碗部４２の内部にはキャビティが形成されてい
る。金属リッド１３は、例えば金属基材の表面に電解ニ
ッケルメッキ（１μｍ以下）から成る下地層と、電解金
メッキ（０．１μｍ以下）から成る仕上げ層を形成した
構成を有する。各金属リッド１３は、各パッケージベー
ス１５の上面の環状金属メッキ壁１７上に、ろう材枠４
１を整合させて載置した状態で、加圧しながら窒素Ｎ_２
雰囲気のリフロー炉内で、金属メッキ壁１７とろう材枠
４１とを接合することによって、各パッケージベース１
５上に接合一体化され、内部の水晶振動素子２０は気密
封止される。図４は気密封止時に、各金属リッド１３上
から加重治具５０を用いて荷重（５０ｇｆ／本）をかけ
ている状態を示している。このように荷重をかけた状態
でパッケージベース母材２５を窒素Ｎ_２雰囲気のリフロ
ー炉内に入れて、加熱することにより、金属メッキ壁１
７とろう材枠４１とが接合する。図５は分割工程を示し
ており、リフロー炉内での加熱によって全てのパッケー
ジ本体１５上にそれぞれリッド１３を一体化した後で、
ダイサー５５等の切断手段を用いて個々の個片に分割す
る。

【００１０】このように図１に示した如き構成の圧電デ
バイスは、大面積の平板状パッケージベース母材２５の
上面に、所定の配列で複数の環状の金属メッキ壁１７を
形成する工程と、各金属メッキ壁１７の内側に位置する
パッケージベース母材上面に夫々所定の配置で複数のス
ルーホール１６を形成する工程と、各金属メッキ壁１７
の内側に位置する各スルーホールの各上側開口を塞ぐよ
うにパッケージベース母材上面に夫々内部電極１８、１
９を形成する工程と、パッケージベース母材下面に各ス
ルーホールの各下側開口を塞ぐように金属メッキ外部電
極２２を形成する工程と、内部電極１８上に圧電振動素
子を固定する工程と、各金属メッキ壁１７上に裾部４０
を固定（加圧しながらリフロー接続）することによって
各圧電振動素子２０を含むパッケージベース母材上の空
間を包囲する逆碗状のリッド１３を固定して個々の圧電
デバイス個片を完成する工程と、パッケージベース母材
２５を個々の圧電デバイス個片間の境界に沿って切断分
割する工程と、によって製造される。なお、スルーホー
ル１６の形成工程は、金属メッキ壁１７を形成する工程
の前段で実施してもよい。

【００１１】このため、従来のようにトレイ状の搬送治
具に個々のパッケージ本体を配列収容した状態で、組立
作業を行う必要がないから、パッケージ本体を出入れす
る手間が無くなる分だけ手数と設備費が低減される。ま
た、フラットな構成のパッケージベース母材上に形成し
た内部電極上にスクリーン印刷によって導電性接着剤を
塗布することができるので、製品の小型化、低背化に伴
う接着剤の微量塗布、安定塗布が可能となる。また、導
電性接着剤をスクリーン印刷することと、ろう材枠４１
を用いた封止作業によって、多数個の一括処理が可能と
なる。また、加工時に熱収縮を伴わない樹脂材料により
パッケージベースを構成することにより、寸法精度の高
いパッケージの製作が可能となる。従って、市場で求め
られている小型化、低背化に対応することが可能とな
る。

【００１２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧電振
動素子等の部品を搭載したフラットなパッケージ本体上
に逆碗状のリッドを被せて気密封止する構造の圧電デバ
イスにおいて、寸法にばらつきが発生するセラミックに
代えて樹脂材料をパッケージ本体の材料として使用する
ことができ、しかも搬送治具を使用せずに大面積のシー
ト状パッケージ本体母材を使用して簡単な作業手順によ
ってバッチ処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る
表面実装型圧電デバイスの外観斜視図、及び縦断面図。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は、パッケージベースの個片
を多数縦横に連結一体化したパッケージベース母材の全
体図、及び個々のパッケージベースの構成を示す縦断面
図。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は金属リッドの構成図。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の製造方法の一例を
示す図。

【図５】本発明の製造方法における切断構成を示す図。

【図６】（ａ）乃至（ｅ）は従来の圧電デバイスの製造
工程を示す図。

【符号の説明】

１１ 表面実装型圧電デバイス、１２ パッケージ本
体、１３ 金属リッド、１５ パッケージベース、１６
スルーホール、１７ 金属メッキ壁、１８ 内部電
極、１９ アース電極、２０ 水晶振動子、２１ 導電
性接着剤、２２ 外部電極、２５ パッケージベース母
材、３０、３１ メッキ膜、３５、３６メッキ膜、４０
裾部、４１ ろう材枠、４２ 逆碗部

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 康義 神奈川県高座郡寒川町小谷二丁目１番１号 東洋通信機株式会社内 (72)発明者 更級 聡 神奈川県高座郡寒川町小谷二丁目１番１号 東洋通信機株式会社内 Ｆターム(参考） 5J108 BB02 CC04 EE03 EE04 EE07 EE18 FF11 GG03 GG15 GG18 KK04 MM02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状のパッケージ本体と、該パッケー
   ジ本体上に支持した圧電振動素子を含むパッケージ本体
   上の空間を包囲した状態で固定される逆碗状の金属リッ
   ドと、から成り、 前記パッケージ本体は、複数のスルーホールを有した平
   板状のパッケージベースと、該パッケージベースの上面
   周縁に沿って環状に形成された金属メッキ壁と、該金属
   メッキ壁の内側に位置する前記複数のスルーホールの各
   上側開口を塞ぐようにパッケージベース上面に夫々配置
   され且つ前記圧電振動素子を支持する内部電極と、パッ
   ケージベース下面に前記複数のスルーホールの各下側開
   口を塞ぐように配置された金属メッキ外部電極と、を備
   え、 前記金属リッドは、前記金属メッキ壁の上面に固定され
   る裾部と、該裾部底面に形成されるろう材枠と、該裾部
   から立ち上がった逆碗部と、から成り、 該ろう材枠と該金属メッキ壁とを接合した構成を備えて
   いることを特徴とする表面実装型圧電デバイス。
2. 【請求項２】 大面積の平板状パッケージベース母材上
   面に、所定の配列で複数の環状の金属メッキ壁を形成す
   る工程と、各金属メッキ壁の内側に位置するパッケージ
   ベース母材上面に夫々所定の配置で複数のスルーホール
   を形成する工程と、各金属メッキ壁の内側に位置する前
   記複数のスルーホールの各上側開口を塞ぐようにパッケ
   ージベース母材上面に夫々内部電極を形成する工程と、
   パッケージベース母材下面に前記複数のスルーホールの
   各下側開口を塞ぐように金属メッキ外部電極を形成する
   工程と、 前記各内部電極上に圧電振動素子を固定する工程と、 前記各金属メッキ壁上に裾部を固定することによって各
   圧電振動素子を含むパッケージベース母材上の空間を包
   囲する逆碗状のリッドを固定して個々の圧電デバイス個
   片を完成する工程と、 パッケージベース母材を、個々の圧電デバイス個片間の
   境界に沿って切断分割する工程と、 から成ることを特徴とする表面実装型圧電デバイスの製
   造方法。