JP2006148758A - 水晶振動子パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】外部に設けられる２つの端子が同じ側に配置される状態を、枠部に貫通孔を設けることなく実現し、枠部をより小さくして水晶振動子片がより大きくできるようにする。
【解決手段】カバー１４０，カバー１５０の４隅には、凹部（切欠き）が設けられて枠部１１０の４角が突出しており、突出部分では、枠部１１０の両面が、枠部の側面とともに露出している為、水晶振動子片１１１の他方の面（カバー１５０の側の面）に設けられている電極１１２は、連結部１１４を介して枠部１１０に引き出されている配線１４３に接続している。枠部１１０の他方の面に設けられている配線１４３は、枠部１１０の右上角の側部，枠部１１０の右上隅の一方の面，及びカバー１４０の右上端部の外側の側面に形成された側部配線１４３ａを介し、カバー１４０の外側平面に設けられた端子１４２に接続している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガラスなどから構成されたカバーに両面が覆われて封止された水晶振動子パッケージに関する。

水晶フィルタやＳＡＷフィルタなどの圧電素子は、周囲の温度や湿度の変化、あるいは微細な異物に影響されて特性が微妙に変化することや、機械的振動や衝撃によって破損しやすい。このため、上述した素子は、パッケージに封止して使用に供されている。パッケージの方式としては、気密封止方式と樹脂を用いた簡易封止方式とに分けられ、ＳＭＤ（Surface Mounted Device）タイプ気密封止方式では主にセラミックスや金属などの材料が用いられている。また、より安価な気密封止方式として、プラスチックを用いた気密封止方式のプラスチックパッケージも実現されている。

上述したパッケージでは、素子個別にパッケージを形成しているが、これらに対し、複数の素子が同時に形成されているウエハーレベルで、封止された状態とした後、個々の素子（チップ）に切り出してパッケージされたチップの状態とする技術も提案されている（特許文献１参照）。この技術では、図９に示すように、複数の水晶振動子本体が形成された水晶ウエハ６０１に、ガラスウエハ６０２，６０３を貼り合わせて水晶振動子本体の部分が封止された状態としている。

水晶ウエハ６０１に形成された複数のチップ部は、図１０に示すように、枠部６１０と周囲がくり抜かれて形成された水晶振動子片６１１とから構成されている。ここで、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢＢ’線の断面を模式的に示した断面図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＣＣ’線の断面を模式的に示した断面図である。各断面図に示すように、枠部６１０には、カバー６１５，６１６が固定され、水晶振動子片６１１の領域に封止された空間が形成された状態となっている。なお、カバー６１５は、図１０（ａ）において示されている面の側に設けられ、カバー６１６は、図１０（ａ）には示されていない面の側に設けられている。カバー６１５，６１６は、例えば陽極接合により枠部６１０に固定されている。

水晶振動子片６１１は、連結部６１３，６１４により枠部６１０に固定され、また、水晶振動子片６１１には、両方の面に電極６１２が形成されている。図１０（ａ）の平面図に示されている一方の面に設けられている電極６１２は、連結部６１３を介して枠部６１０に引き出されている配線６３１に接続している。枠部６１０の一方の面に設けられている配線６３１は、図１０（ａ）における枠部６１０の左下まで引き出され、図１０（ｃ）に示すように、カバー６１５の側部に設けられた配線６３２を介し、カバー６１５の外側平面に設けられた端子６３３に接続している。

一方、水晶振動子片６１１の他方の面（カバー６１６の側の面）に設けられている電極６１２は、連結部６１４を介して枠部６１０に引き出されている配線６４１に接続している。枠部６１０の他方の面に設けられている配線６４１は、図１０（ａ）における枠部６１０の右側中央部まで引き出され、図１０（ｂ）に示すように、枠部６１０に設けられた貫通孔内のプラグ６４２に接続している。プラグ６４２は、枠部６１０の一方の面に設けられた配線６４３に接続され、配線６４３は、枠部６１０の右下まで引き出され、図１０（ｃ）に示すように、カバー６１５の側部に設けられた配線６４５を介し、カバー６１５の外側平面に設けられた端子６４６に接続している。

なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
特開２００３−１８８４３６号公報

上述した従来の技術では、端子６３３と端子６４６とが同じ側に配置されるようにするため、水晶振動子片６１１の他方の面の電極６１２は、枠部６１０の貫通孔内のプラグ６４２を介して端子６４６に接続されるようにしている。言い換えると、端子６３３と端子６４６とが同じ側に配置されるようにするために、枠部６１０には、貫通孔が必要となっていた。ここで、よく知られているように、振動子の特性をよりよくするためには、水晶振動子片６１１は、より広い面積に形成した方がよい。より小型なチップが要求される中、水晶振動子片６１１をより大きく形成するためには、枠部６１０は可能な限り狭く形成することになる。しかしながら、従来の技術では、上述したように貫通孔が必要となるため、貫通孔の領域に対応して枠部６１０を幅拡に形成することになり、水晶振動子片６１１の拡大に制限があった。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、外部に設けられる２つの端子が同じ側に配置される状態を、枠部に貫通孔を設けることなく実現し、枠部をより小さくして水晶振動子片がより大きくできるようにすることを目的とする。

本発明に係る水晶振動子パッケージは、枠部とこの内側に配置された水晶振動片とが一体に形成された略矩形の水晶基板と、水晶基板の第１面側の枠部及び第１面の反対の第２面側の枠部に接合された略矩形の第１カバー及び第２カバーと、水晶振動片の第１面側に形成された第１電極及び水晶振動片の第２面側に形成された第２電極と、第１電極に接続して第１面側の枠部に配設された第１配線と、第２電極に接続して第２面側の枠部に配設された第２配線と、第１カバーの外側表面に設けられた第１端子及び第２端子とを少なくとも備え、枠部の角部は第１カバー及び第２カバーの角部より側面の方向に突出し、第１配線は、枠部の第１角部の突出した部分にまで延在し、第２配線は、枠部の第２角部の突出した部分にまで延在し、第１配線は、第１カバーの第１角部の外側の側面に配設された第１側部配線を介して第１端子に接続され、第２配線は、枠部の第２角部の外側の側面，枠部の第２角部の第１面側，第１カバーの第２角部の外側側面に連続して配設された第２側部配線を介して第２端子に接続されているようにしたものである。

従って、水晶基板の第１面側の第１カバーの外側表面に設けられた第２端子と、水晶振動子片の第２面側の電極とを接続する配線が、パッケージの外側の水晶基板や第１カバーの外側側面を経由している。

以上説明したように、本発明によれば、枠部の角部は第１カバー及び第２カバーの角部より側面の方向に突出しているようにしたので、パッケージの外側の水晶基板外側側面や第１カバーの外側側面を経由する配線がより容易に形成することが可能となり、外部に設けられる２つの端子が同じ側に配置される状態を、枠部に貫通孔を設けることなく容易に実現でき、枠部をより小さくして水晶振動子片がより大きくできるようになるという優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における水晶振動子パッケージの構成例を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢＢ’線の断面を、模式的に示している。図１に示す水晶振動子パッケージは、枠部１１０，水晶振動子片１１１，カバー１４０，カバー１５０とから構成されている。水晶振動子片１１１は、枠部１１０の内側に配置され、連結部１１３，１１４により固定されている。枠部１１０と水晶振動子片１１１とは、１枚の水晶版を加工することで、略矩形の水晶基板として一体に形成されたものである。また、カバー１４０，カバー１５０も、略矩形に形成されたものである。なお、図１（ａ）では、枠部１１０，水晶振動子片１１１の部分の平面を示し、カバー１４０，カバー１５０は省略している。

また、図１（ｂ）に示すように、カバー１４０カバー１５０は枠部１１０に固定（接合）され、内側に封止された空間を備えてパッケージを構成している。この封止されている空間内に、水晶振動子片１１１が配置されている。カバー１４０は、図１（ａ）において示されている面の側に設けられ、カバー１５０は、図１（ａ）には示されていない面の側に設けられている。カバー１４０カバー１５０は、例えばガラスから構成され、例えば所定の接着剤により枠部１１０に固定されている。また、図２の平面図にも示すように、カバー１４０の外側の面には、端子１４１，端子１４２が形成されている。

水晶振動子片１１１には、両方の面に電極１１２が形成されている。図１（ａ）の平面図に示されている、水晶振動子片１１１の一方の面に設けられている電極１１２は、連結部１１３を介して枠部１１０に引き出されている配線１４４に接続している。枠部１１０の一方の面に設けられている配線１４４は、図１（ａ）における枠部１１０の左下まで引き出され、図１（ｂ）に示すように、カバー１４０の左下端部の外側の側面に配置された側部配線１４４ａを介し、カバー１４０外側平面に設けられた端子１４１に接続している。

カバー１４０，カバー１５０の４隅には、凹部（切欠き）が設けられ、図１に示す水晶振動子パッケージでは、凹部の部分において枠部１１０の４角が突出している。従って、突出した部分においては、枠部１１０の両面が、枠部の側面とともに露出していることになる。このため、上述した枠部１１０の一方の面に設けられている配線１４４は、枠部１１０の左下の角において、パッケージの外側に露出し、カバー１４０の外側の側面の側部配線１４４ａに接続している。

一方、水晶振動子片１１１の他方の面（カバー１５０の側の面）に設けられている電極１１２は、連結部１１４を介して枠部１１０に引き出されている配線１４３に接続している。枠部１１０の他方の面に設けられている配線１４３は、図１（ａ）における枠部１１０の右上まで引き出され、図１（ｂ）に示すように、枠部１１０の右上角の側部，枠部１１０の右上隅の一方の面，及びカバー１４０の右上端部の外側の側面に形成された側部配線１４３ａを介し、カバー１４０の外側平面に設けられた端子１４２に接続している。従って、枠部１１０の右上角の突出している領域において、配線１４３は、パッケージの外側に露出された状態となっている。

以上に説明したように、枠部１１０の角部はカバー１４０及びカバー１５０の角部より側面の方向に突出しているようにしたので、パッケージの外側の枠部１１０（水晶基板）外側側面やカバー１４０の外側側面を経由する配線がより容易に形成することが可能となる。この結果、図１に示す水晶振動子パッケージによれば、枠部１１０に貫通孔を設けることなく、外部に設けられる２つの端子１４１，端子１４２が同じ側に配置される状態が得られている。従って、貫通孔を設けるようにしていた従来のパッケージに比較し、枠部１１０をより小さくできるようになり、定められたチップ領域の中で、水晶振動子片１１１をより大きくすることが可能となる。

次に、水晶振動子パッケージの製造方法について簡単に説明する。まず、図３に示すように、水晶ウエハ１０１に、複数の枠部１１０及び水晶振動子片１１１が形成された状態とし、また、枠部１１０の４角に当たる領域に開口部１０２が形成された状態とする。開口部１０２は、枠部１１０の４角の角部１０１ａが開口部１０２の内側に突出した状態に形成する。これらは、公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより、水晶ウエハ１０１を加工することで形成できる。

加えて、電極１１２及び配線１４３，配線１４４が形成された状態とする。例えば、スパッタ法や真空蒸着法により、水晶ウエハ１０１の両面に、例えば蒸着法やスパッタ法などにより形成したＣｒ膜及びこの上に積層されたＡｕ膜との２層構造の金属膜を形成し、形成した金属膜を、公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術によりパターニングすることで、電極１１２及び配線１４３，配線１４４が形成された状態が得られる。

次に、図４（ａ）の斜視図に示すように、複数の円形の開口部１０２ａが形成されたガラスウエハ１４０ａと、複数の円形の開口部１０２ｂが形成されたガラスウエハ１５０ａとを用意する。また、ガラスウエハ１５０ａには、複数の凹部１５０ｂが形成されている。なお、図４には示されていないが、ガラスウエハ１４０ａにも同様に、複数の凹部が形成されている。開口部１０２ａ，１０２ｂは、水晶ウエハ１０１に設けられている開口部１０２と同じ配置に形成されている。例えば、ガラスウエハ１４０ａと水晶ウエハ１０１とを貼り合わせた状態で、図４（ｂ）の平面図に示すように、開口部１０２の中心が開口部１０２ｂの中心に重なる状態となる。また、円形の開口部１０２ｂの開口内に、開口部１０２の内側に突出した角部１０１ａが露出した状態となる。

このように形成されたガラスウエハ１４０ａとガラスウエハ１５０ａとが、水晶ウエハ１０１に貼り合わされた状態とすることで、図５の断面図に示すように、個々のチップ領域において、水晶振動子片１１１が、枠部１１０の枠内，ガラスウエハ１４０ａの凹部１４０ｂ，及びガラスウエハ１５０の凹部１５０ｂにより形成される空間内に、封止された状態となる。貼り合わされた状態では、各々の開口部１０２ａと開口部１０２と開口部１０２ｂとが連通した状態となり、この連通した孔内において、角部１０１ａが、突出した状態となる。また、配線１４３及び配線１４４の角部１０１ａにまで延在している部分は、上記連通した孔内において露出した状態となる。なお、例えば、接着剤を用い、ガラスウエハ１４０ａとガラスウエハ１５０ａとが、水晶ウエハ１０１に貼り合わされた状態とすればよい。

次に、上述した連通した孔内を含めてガラスウエハ１４０ａの外側表面に、金属膜を形成し、形成した金属膜により、図６に示すように、端子１４１，端子１４２が形成された状態とする。金属膜としては、例えば蒸着法やスパッタ法などにより形成したＣｒ膜及びこの上に積層されたＡｕ膜との２層膜を用いればよい。また、このとき、開口部１０２ａと開口部１０２と開口部１０２ｂとによる連通孔内側面に、側部配線１４３ａ及び側部配線１４４ａが形成された状態とする。

以上のことにより、水晶振動子片１１１の一方の面に設けられている電極１１２は、配線１４４，側部配線１４４ａを介し、カバー１４０外側平面に設けられた端子１４１に接続した状態となる。また、水晶振動子片１１１の他方の面に設けられている電極１１２は、配線１４３，側部配線１４３ａを介し、カバー１４０外側平面に設けられた端子１４２に接続した状態となる。前述したように、枠部１１０の角部が突出しているので、連通孔内側面に金属膜を形成することにより、上述したように、パッケージの外側の枠部１１０（水晶基板）外側側面やカバー１４０の外側側面を経由する配線が、公知の技術を用いて容易に形成することが可能となる。

以上に説明したように、電極と端子とが電気的に接続された状態が得られた後、貼り合わされたガラスウエハ１４０ａ，水晶ウエハ１０１，及びガラスウエハ１５０ａから、個々のチップに切り出すことで、図１，図２に示した水晶振動子パッケージが得られる。例えば、各々の開口部１０２を通る格子状の領域を断裁領域とし、ダイヤモンドブレードを用いたダイシング技術などを用いて切り出せばよい。

次に、本実施の形態における他の水晶振動子パッケージの構成例について説明する。図７は、本発明の実施の形態における他の水晶振動子パッケージの構成例を示す平面図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、配線や端子を配置するようにしてもよい。例えば、図７（ａ）に示す水晶振動子パッケージでは、水晶振動子片１１１の一方の面に設けられている電極１１２は、まず、枠部１１０の図７（ａ）における左下の角部１０１ａにまで引き出された配線４４４に接続している。また、配線４４４は、カバー１４０の左下端部の外側の側面に配置された側部配線４４４ａを介し、カバー１４０の外側平面の下側（図７）に設けられた端子４４１に接続している。

一方、水晶振動子片１１１の他方の面に設けられている電極１１２は、まず、枠部１１０の図７（ａ）における左上の角部１０１ａにまで引き出された配線４４３に接続している。また、配線４４３は、枠部１１０の左上角の側部，枠部１１０の左上隅の一方の面，及びカバー１４０の左上端部の外側の側面に形成された側部配線４４３ａを介し、カバー１４０の外側平面の上側に設けられた端子４４２に接続している。

例えば、図７（ｂ）に示す水晶振動子パッケージでは、水晶振動子片１１１の一方の面に設けられている電極１１２は、まず、枠部１１０の図７（ｂ）における左下の角部１０１ａ及び右下の角部１０１ａにまで引き出された配線５４４に接続している。また、配線５４４は、カバー１４０の左下端部及び右下端部の各々の外側の側面に配置された側部配線５４４ａ，配線５４４ｂを介し、カバー１４０の下側の両端部に各々設けられた端子５４１ａ，端子６４１ｂに接続している。

一方、水晶振動子片１１１の他方の面に設けられている電極１１２は、まず、枠部１１０の図７（ｂ）における左上の角部１０１ａ及び右上の角部１０１ａにまで引き出された配線５４３に接続している。また、配線５４３は、枠部１１０の左上角の側部，枠部１１０の左上隅の一方の面，及びカバー１４０の左上端部の外側の側面に形成された側部配線５４３ａを介し、カバー１４０の外側平面の左上に設けられた端子５４２ａに接続している。同様に、配線５４３は、枠部１１０の右上角の側部，枠部１１０の右上隅の一方の面，及びカバー１４０の右上端部の外側の側面に形成された配線５４３ｂを介し、カバー１４０の外側平面の右上に設けられた端子５４２ｂに接続している。

以上に説明したように、水晶振動子片の周囲の枠部の角部の方が、貼り合わされるカバーの角部より突出された状態とし、枠部に配設される配線の一部がパッケージの外側に露出された状態とし、露出している部分を枠部の側面及びカバーの外側側面に配設した側部配線に接続させるようにした。このことにより、外部の端子が設けられている面とは反対側の水晶振動子片の面に設けられた電極を、枠部に貫通孔を設けることなく端子に接続することが可能となる。

ところで、前述では、カバーの角部に切欠きを設けることで、枠部の角部を突出させるようにしたが、これに限るものではない。カバーの角部に対して枠部の角部が外側（側面の方向）に突出している状態であれば、どのような形状であってもよい。例えば、枠部の角部とカバーの角部とが、どちらも外側に突の円弧の形状であってもよい。

また、図１に示す水晶振動子パッケージでは、一方のカバーの外側表面に２つの端子を設けるようにしたが、両方のカバーの外側表面に、各々２つの端子を設けるようにしてもよい。両方のカバーの角部の外側側面に側部配線を設けることで、両方のカバーの外側表面に各々２つの端子を設けることが容易に可能となる。このようにすることで、表面裏面の区別を付けることなく、水晶振動子パッケージ（チップ）を用いることができるようになる。この結果、特性の検査における複数チップの整列が容易となり、また、両面裏面の区別なく容易に梱包することが可能となり、また、いずれの面でも実装などできるようになる。

ところで、よく知られた陽極接合により、枠部１１０とカバー１４０，カバー１５０と接合させるようにしてもよい（特許文献１参照）。例えば、図８に示すように、枠部１１０に、陽極接合用の金属膜８４５，及び金属膜８５５が形成された状態とすることで、金属膜８４５と金属膜８５５を介し、カバー１４０，カバー１５０が陽極接合された状態が得られる。この場合、金属膜８４５が、水晶振動子片１１１の一方の面に形成された電極１１２に、配線８４４を介して接続し、金属膜８５５が、水晶振動子片１１１の他方の面に形成された電極１１２に、配線８５４を介して接続していればよい。なお、図８（ａ）の平面図は、図８（ｃ）の断面図の上側の平面を示し、図８（ｂ）の平面図は、図８（ｃ）の断面図の下側の平面を示している。

従って、水晶振動子片１１１の一方の面に形成された電極１１２は、配線８４４，金属膜８４５，カバー１４０の角の側部を含む露出部に形成された側部配線１４４ａを介し、端子１４１に接続している。また、水晶振動子片の他方の面に形成された電極１１２は、配線８５４，金属膜８５５，カバー１５０の角の側部及びカバー１４０の角の側部を含む露出部に形成された側部配線１４３ａを介し、端子１４２に接続している。また、側部配線１４４ａが形成されている角において、枠部１１０の側部を含む露出面にも金属膜１４４ａが形成されるが、図示しているように、金属膜１４４ａと、金属膜８５５とが接触することがない。

なお、図８に示す構成例の場合、金属膜８４５及び金属膜８５５は、陽極接合膜と配線とを兼用し、例えば、Ａｌから構成されていればよい。また、この場合、電極１１２や配線８４４および配線８５４も、Ａｌから構成されていてもよく、また、Ｃｒ膜及びこの上に積層されたＡｕ膜との２層構造の金属膜から構成されていてもよい。

本発明の実施の形態における水晶振動子パッケージの構成例を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。 本発明の実施の形態における水晶振動子パッケージの構成例を示す平面図である。 図１の水晶振動子パッケージの製造方法について簡単に説明するための途中工程の状態を示す平面図である。 図１の水晶振動子パッケージの製造方法について簡単に説明するための途中工程の状態を示す斜視図（ａ）及び平面図（ｂ）である。 図１の水晶振動子パッケージの製造方法について簡単に説明するための途中工程の状態を示す断面図である。 図１の水晶振動子パッケージの製造方法について簡単に説明するための途中工程の状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態における他の水晶振動子パッケージの構成例を示す平面図である。 本発明の実施の形態における水晶振動子パッケージの構成例を示す平面図（ａ），（ｂ）及び断面図（ｃ）である。 従来よりある水晶振動子パッケージの構成を示す斜視図である。 従来よりある水晶振動子パッケージの構成を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ），（ｃ）である。

符号の説明

１１０…枠部、１１１…水晶振動子片、１１２…電極、１１３，１１４…連結部、１４０…カバー、１４１，１４２…端子、１４３…配線、１４３ａ…側部配線、１４４…配線、１４４ａ…側部配線、１５０…カバー。

Claims (1)

1. 枠部とこの内側に配置された水晶振動片とが一体に形成された略矩形の水晶基板と、
   前記水晶基板の第１面側の前記枠部及び前記第１面の反対の第２面側の前記枠部に接合された略矩形の第１カバー及び第２カバーと、
   前記水晶振動片の前記第１面側に形成された第１電極及び前記水晶振動片の前記第２面側に形成された第２電極と、
   前記第１電極に接続して前記第１面側の前記枠部に配設された第１配線と、
   前記第２電極に接続して前記第２面側の前記枠部に配設された第２配線と、
   前記第１カバーの外側表面に設けられた第１端子及び第２端子と
   を少なくとも備え、
   前記枠部の角部は前記第１カバー及び前記第２カバーの角部より側面の方向に突出し、
   前記第１配線は、前記枠部の第１角部の突出した部分にまで延在し、
   前記第２配線は、前記枠部の第２角部の突出した部分にまで延在し、
   前記第１配線は、前記第１カバーの第１角部の外側の側面に配設された第１側部配線を介して前記第１端子に接続され、
   前記第２配線は、前記枠部の第２角部の外側の側面，前記枠部の第２角部の前記第１面側，前記第１カバーの第２角部の外側側面に連続して配設された第２側部配線を介して前記第２端子に接続されている
   ことを特徴とする水晶振動子パッケージ。
   

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