JP2007173975A

JP2007173975A - 水晶デバイス

Info

Publication number: JP2007173975A
Application number: JP2005365328A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yamakawa; 務山川; Koichi Moriya; 貢一守谷
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【目的】セラミック基板に対する金属カバーの位置精度を確実にした表面実装用の水晶デバイスを提供する。
【構成】一主面の周回する外周に金属膜４を有して他主面に実装電極６を有する矩形状のセラミック基板１と、前記金属膜４に開口端面が固着された凹状の金属カバー３とからなる密閉容器とを備え、前記セラミック基板１の一主面上には少なくとも水晶片２が搭載された表面実装用の水晶デバイスであって、前記金属膜４の内周側には前記金属カバー３の位置決用の段差１３が設けられた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は表面実装用の水晶デバイスを技術分野とし、特にセラミック基板に凹状とした金属カバーを接合した水晶デバイス関する。

（発明の背景）
表面実装用の水晶デバイス例えば水晶振動子や水晶発振器は小型・軽量であることから、特に携帯型の電子機器に周波数や時間の基準源として有用される。このようなものの一つに、セラミック基板に凹状の金属カバーを接合した表面実装用の水晶振動子（以下、表面実装振動子という）がある。

（従来技術の一例）
第４図（ａｂ）は一従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図である。表面実装振動子はセラミック基板１に水晶片２を搭載し、凹状の金属カバー３を被せてなる。セラミック基板１は例えば二層として、二層目の表面上の周回する外周に金属膜４を有する。そして、一端部両側に水晶保持端子５を有し、二層目のビアホール及び積層面及び一層目の側面を経て外底面に実装電極６を形成する。

水晶片２は両主面に励振電極７を有し、一端部両側に引出電極８を延出する。そして、引出電極８の延出した一端部両側が導電性接着剤９によって水晶保持端子５に固着される。金属カバー３はＡuＳn（金錫）等の共晶合金１０を金属膜４との間に介在させ、例えばフランジを有する開口端面が熱圧着によって接合される。金属カバー３のフランジは接合幅（スルーパス）を長くして、接続強度及び気密を確実にする。

このようなものでは、セラミック基板１を平板とするので、容器本体１を凹状として水晶片２を収容する場合（第５図の断面図）に比較し、安価にできる。なお、符号１１はシーム溶接用の溶接リング、同１２は平板状の金属カバーである。
特開２００３−３１８６９０号公報特開２００５−１５９２５８号公報

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の表面実装発振器では、共晶合金１０上に金属カバー３の開口端面を当接し、共晶合金１０の加熱溶融によって接合する。この場合、金属カバー３が位置ズレを起こし、例えばフランジがセラミック基板１の外周から突出してスルーパスを短くし、接合強度や気密を損なう問題があった。また、平面外形の寸法規格を満足せず、外観不良となる問題もあった。

（発明の目的）
本発明はセラミック基板に対する金属カバーの位置決め精度を確実にした表面実装用の水晶デバイスを提供することを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、一主面の周回する外周に金属膜を有して他主面に実装電極を有する矩形状のセラミック基板と、前記金属膜に開口端面が固着された凹状の金属カバーとからなる密閉容器とを備え、前記セラミック基板の一主面上には少なくとも水晶片が搭載された表面実装用の水晶デバイスであって、前記金属膜の内周側には前記金属膜より厚みの大きい位置決用の段差が設けられた構成とする。

このような構成であれば、段差によって金属カバーの開口端面は位置が制御されるので、金属カバーの位置ズレを防止できる。これらは、共晶合金で接合した場合でも、例えば金属カバーのフランジに電極ローラを当接するシーム溶接でも、あるいは電子ビームを照射するビーム溶接でも同様に効果がある。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、前記位置決用の段差は前記セラミック基板の少なくとも４辺に設けられた突堤によって形成される。これにより、位置決用の段差を形成できて、金属カバーの位置ズレを防止できる。この場合、段差は周回しても４辺のそれぞれに局所的に設けてもよく、対向する一組の角部にカギ状とした突堤を形成してもよい。

同請求項３では、前記セラミック基板は前記実装電極を有する一層目と表面側の二層目とからなり、前記段差は前記二層目を前記一層目より小さくして形成される。これにより、突堤を形成する工程を不要にして段差を形成できる。

同請求項４では、前記段差の階段幅は、前記金属カバーの開口端面のフランジを含む枠幅よりも大きい。これにより、金属カバーのフランジを含む外周がセラミック基板からはみ出すことがなく、外形規格を確実に満足する。但し、フランジがなかったとしても同様である。

第１図は本発明の一実施形態を説明する水晶デバイスとしての表面実装振動子の断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

水晶振動子は前述したように外底面に実装電極６を有する二層としたセラミック基板１の水晶保持端子５に引出電極８の延出した水晶片２の一端部両側を固着し、フランジを有する金属カバー３の開口端面とセラミック基板１の外周に設けられた金属膜４とを共晶合金１０の加熱溶融によって接合してなる。

そして、ここでは、セラミック基板１の金属膜４の内周側には突堤１３が設けられ、外周との間に段差を形成する。段差の階段幅Ｗ1は、金属カバー３の開口端面のフランジを含む枠幅Ｗ2よりも大きい。そして、突堤の１３の高さ（厚み）は金属膜４と共晶合金１０との合計厚みよりも大きい。金属膜４は従来同様に例えば印刷によってセラミック生地上にタングステン（Ｗ）やモリブテン（Ｍo）の下地電極が形成されての焼成後に、メッキによるＮi及びＡu層が設けられる。

突堤１３は下地電極を形成する際、内周側にのみ下地電極と同一材のＷやＭoを多層印刷して形成される。突堤１３の側面を含む表面には、焼成後にメッキによるＮi及びＡu層が金属膜４と同様に設けられる。金属カバー３はフランジを含む開口端面が、金属膜４上に設けられた共晶合金１０に当接し、共晶合金１０の加熱溶融によって接合される。

このような構成であれば、突堤１３による段差を金属膜４の内周側に設けたので、共晶合金１０による接合時の金属カバー３の位置ズレを防止できる。したがって、スルーパスを確実に維持して、接合強度及び気密度を高める。

この例では、突堤１３の表面（側面）は、金属膜４と同様にＮi及びＡu層とするので、接合時の加熱溶融による共晶合金１０が金属カバー３との間隙に侵入する。したがって、共晶合金１０との接合面が広がってスルーパスを長くするので、接合強度及び気密度をさらに高められる。逆に言えば、金属カバー３のフランジの突出長を短くして内積を大きくできる。

また、ここでは、金属カバー３の開口端面の枠幅Ｗ2は、段差の階段幅Ｗ1の許容誤差（クリアランス）を見込んでこれ（Ｗ2）よりも小さくするので、金属カバー３の外周がセラミック基板１の外側にはみ出すことがない。したがって、表面実装振動子の外形寸法の規格を確実に満足する。

（他の事項）
上記実施形態では段差を形成する突堤１３は下地電極の多層印刷としたが、下地電極に代えてアルミナ等の絶縁材であってもよい。また、突堤１３は周回して設けたが、少なくとも4辺に局所的に設けられていればよく、要は金属膜４と共晶合金１０との合計厚みよりも大きい高さを有して金属カバー３の位置決めをできればよい。

また、段差は突堤１３によらず、セラミック基板１の二層目を一層目よりも小さくして形成し、金属膜４を段差の水平面となる一層目の外周に形成してもよい「第２図（ａ）」。この場合、たとえば一層目としてのシート状のセラミック生地に、個々に分割された二層目を積層して焼成する。そして、一層目のセラミックシートを分割して形成する。

あるいは、単層としたシート状のセラミック生地を型押しによって縦横に凹みを設けて焼成し、窪みの中心を縦横に切断する。これにより、各セラミック基板１の外周に段差を設けることもできる「第２図（ｂ）」。この場合、水晶片２の水晶保持端子５はセラミック基板１を貫通する直線上のビアホールを経て実装電極６に接続し、気密を維持する。これらの場合「第２図（ａｂ）」、段差の幅Ｗ1を大きくして、実装電極６と金属膜４との短絡を防止する。但し、小型化を促進するため、実装電極６は外底面のみとして側面電極を排除してもよい。

また、金属カバー３は共晶合金によってセラミック基板１に接合するとしたが、第３図（ａｂ）に示したように、金属カバー３のフランジに電極ローラ１４（ａｂ）を当接して接合するシーム溶接であっても、あるいは電子ビームＰを照射して接合するビーム溶接あっても適用できる。これらの場合、共晶合金１０を使用しないので、量産品ほど安価にできる。

また、表面実装振動子として説明したが、例えば水晶片２の下面に図示しないＩＣチップをも搭載して表面実装発振器を形成する場合でも同様に適用できる。この場合、ＩＣチップをセラミック基板１上に固着して水晶片２を図示しないサポータで保持してもよい。あるいは、セラミック基板１の表面層に凹部を設けて、凹部内にＩＣチップを収容してもよい。

これらの表面実装発振器の場合、例えばセラミック基板１の側面や底面に水晶検査端子や温度補償としてのデータ書込端子を設けることもできる。本発明は、これらを含み、要するに、少なくとも水晶片２を密閉封入する水晶デバイスに適用できる。

本発明の一実施形態を説明する表面実装振動子の断面図である。本発明の他の実施形態を説明する表面実装振動子の断面図である。本発明のさらに他の実施形態を説明する表面実装振動子の断面図である。従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図である。他の従来例を説明する表面実装振動子の断面図である。

符号の説明

１セラミック基板、２水晶片、３、１２金属カバー、４金属膜、５水晶保持端子、６実装電極、７励振電極、８引出電極、９導電性接着剤、１０共晶合金、１１金属リング、１３突堤１４電極ローラ、Ｐ電子ビーム。

Claims

一主面の周回する外周に金属膜を有して他主面に実装電極を有する矩形状のセラミック基板と、前記金属膜に開口端面が固着された凹状の金属カバーとからなる密閉容器とを備え、前記セラミック基板の一主面上には少なくとも水晶片が搭載された表面実装用の水晶デバイスであって、前記金属膜の内周側には前記金属カバーの位置決用の段差が設けられたことを特徴とする表面実装用の水晶デバイス。
前記位置決用の段差は前記セラミック基板の少なくとも４辺に設けられた突堤によって形成された請求項１の表面実装用の水晶デバイス。
前記セラミック基板は前記実装電極を有する一層目と表面側の二層目とからなり、前記段差は前記二層目を前記一層目より小さくして形成された請求項１の表面実装用の水晶デバイス。
前記段差の階段幅は、前記金属カバーの開口端面のフランジを含む枠幅よりも大きい請求項１の表面実装用の水晶デバイス。