JP2008061048A - 水晶振動子、及びその水晶振動子の封止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、水晶振動子容器と樹脂フィルム表面に金属膜が形成された蓋体が接合され一体成形された低背化が可能な生産性の高い水晶振動子、及びその水晶振動子の封止方法を提供すること。
【解決手段】
上記目的を達成する為に本発明は、水晶振動素子が連続した複数個の凹部を有する第一のシート状部材から成るベース基板上に載置されており、個々の水晶振動素子が一括的に封止されるように第二のシート状部材が被せられる構成の水晶振動子において、ベース基板の金属パターン上には水晶振動素子が載置されており、水晶振動素子が一括的に封止される第二のシート状部材には樹脂フィルム表面に金属膜が成膜された蓋体が用いられており、先のベース基板の個々の凹部開口部上縁封止面に形成された金属膜部で蓋体表面の金属膜と接合され封止されている事を特徴とし、又その水晶振動子の封止方法で課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水晶振動子容器と樹脂フィルム表面に金属膜が形成された蓋体が接合されて一体成形された、低背化が可能な生産性の高い水晶振動子、及びその水晶振動子の封止方法に関する。

従来の水晶振動子や水晶発振器といった電子部品は、図５の一例のように開口部を有して底の有る空間を形成した個々の容器内底部側の絶縁された基板上に、水晶振動子や集積回路などの電子部品を搭載し、その容器開口部に一般的には金属から成るリッドが被せられ気密封止されていた。

しかしながら、一方、最近の傾向では通信分野の伝送系装置等を中核として、その搭載部品についての非常に急激な市場からの小型化や低背化、更に加えて軽量化や低価格化の要求があり、水晶振動子や水晶発振器といった電子部品に関しても、その内部に水晶素板や集積回路部品を気密封止しながら、その外形サイズは、例えば２．５ｍｍ×２．０ｍｍといったように非常に小型のものと成って来ている。

小型表面実装型の振動子のパッケージはセラミックス、ガラス、金属、樹脂などが用いられ、パッケージの精度が要求されるものには、耐湿度性、気密性の良いセラミック、金属、ガラスが使用され、樹脂パッケージは吸湿性と気密性から比較的安定性に余裕のある一般民生品に使用される。一方、昨今、携帯端末の用途は、例えばＩＣタグ、ＴＶ、ＧＰＳ，ＨＤＤなど拡大を続けその用途も増え続けており、機能を満足させるためにＧＰＳモジュール、ＨＤＤモジュール、チューナーモジュール等、先述の携帯端末に搭載される機能部品も増加する傾向にあるが、端末機器自体の大きさに制約があるために、ここでも精度、気密性、耐湿性は従来のレヴェルを維持しつつ搭載される部品に対する小型低背化の要求は更に強くなっている。例えば、モジュール基板内に埋め込むことが出来るような高さ要求も出て来ているのが実際である。従来の特許文献には以下のものがある。

特開平０９−３２６６５７号公報 特開２００１−２４４７６７号公報 特開２００５−１７５３４５号公報

なお、出願人は前記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本件出願時までに発見するに至らなかった。

容器の精度、気密性、耐湿性のどれも満足させるためには、ガラス、セラミック、金属といった無機系の材料を容器に使用することが一般的だが、低背化を実現するには、製品である電子部品の底部基板、及び蓋体の厚みをより薄くする必要がある。しかしながら、セラミックから成る基板を有する部品には蓋体に金属リッドを用いることが多く、この場合、セラミックと金属リッドの熱膨張係数の違いによって、金属リッドの容器への溶接・封止時には過剰な熱ストレスが加わり、その結果、歪が残留して十分な容器強度を保つことが出来ず、更なる低背化は困難となるおそれがあった。

本発明は上記の課題を解決するものであり、従ってその目的は、水晶振動子容器と、樹脂フィルム表面に金属膜が形成された蓋体が接合されて一体成形された、低背化が可能な生産性の高い水晶振動子、及びその水晶振動子の封止方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明は、水晶振動素子が、連続した複数個の凹部を有する第一のシート状部材から成るベース基板上に載置されており、個々の水晶振動素子が一括的に封止されるように第二のシート状部材が被せられる構成の水晶振動子において、
ベース基板の金属パターン上には水晶振動素子が載置されており、水晶振動素子が一括的に封止される第二のシート状部材には樹脂フィルム表面に金属膜が成膜された蓋体が用いられており、先のベース基板の個々の凹部開口部上縁封止面に形成された金属膜部と蓋体表面の金属膜とが接合され封止されていることを特徴とする。

また、第一のシート状部材がセラミック、ガラス、Ｓｉ、ＳｉＯ_２のいずれかより成ることを特徴とする。

また、蓋体の厚みが０．００５ミリメートル以上、０．１ミリメートル以下であることを特徴とする。

また、蓋体の金属膜がアルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、金錫（ＡｕＳｎ）、銀ロウのいずれか、またはＳｉ、Ｓｉ０_２より成ることを特徴とする。

また、蓋体の基材である樹脂フィルム上に成膜される金属膜の下地材料としてニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、またはそれら合金のいずれかが３０オングストローム以上、３００オングストローム以下の厚みで成膜されていることを特徴とする。

また、水晶振動素子が、連続した複数個の凹部を有する第一のシート状部材から成るベース基板上に載置され、個々の水晶振動素子が一括的に封止されるように第二のシート状部材から成る蓋体が被せられて成る水晶振動子の封止方法において、
ベース基板の金属パターン上には水晶振動素子が載置され、水晶振動素子が一括的に封止される第二のシート状部材には樹脂フィルム表面に金属膜が成膜された蓋体が用いられ、ベース基板の個々の凹部開口部上縁封止面に形成された金属膜部が、蓋体表面の金属膜と接合されて成る水晶振動子の封止方法であることを特徴とする。

金属膜部と蓋体表面の金属膜との接合が、超音波接合、熱融着接合、加熱圧着接合、陽極接合、若しくは、高周波加熱接合のいずれかより成される水晶振動子の封止方法であることを特徴とする。

本発明によれば、蓋体にガラスの膨張係数に近い樹脂基材が用いられていることにより、蓋体厚みを従来に比べて著しく薄いものとすることが出来、また、封止の際の歪の発生を解消し、その結果、小型・低背化を実現し、十分な信頼性を有する水晶振動子を得ることが出来、また、蓋体が個片、またはシート状であることに関わらず安定した封止が可能と成る。

また、樹脂を基材とする蓋体表面には金属膜が形成されているために、従来の樹脂のみからなる場合は成し得なかった、金属製の蓋体と同等の気密性、及び耐湿性を有しながら、著しく低背型の水晶振動子を得ることが出来る。

以下に図面を参照しながら本発明の実施の一形態について説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。また、それぞれの図においては、本発明を理解し易くするためにデフォルメされた形で図示されている。

図１は本発明の水晶振動子６をその側面方向からみた概略の側面断面模式図である。即ち、ベース基板４の金属パターン７上に水晶振動素子１が載置され、水晶振動素子１が一括的に封止される第二のシート状部材５には樹脂フィルム表面８に金属膜９が成膜された蓋体１０が用いられており、先述のベース基板４の個々の凹部開口部上縁封止面１１に形成された金属膜部１２と蓋体表面の金属膜９とが接合され、結果的に水晶振動子６が封止されているものである。また、第一のシート状部材３はセラミック、ガラス、Ｓｉ、ＳｉＯ_２のいずれかが使用され、蓋体１０の厚みは０．００５ミリメートル以上、０．１ミリメートル以下である。本実施例の蓋体１０の樹脂基材には、厚さ０．０１２ミリのアラミド樹脂フィルムが用いられ、この蓋体１０の樹脂基材表面に成膜される金属膜９の金属にはアルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、金錫（ＡｕＳｎ）、銀ロウ、またはＳｉ、ＳｉＯ_２といった材料を用いることが出来、また、その成膜の方法にはスパッタリング、蒸着、クラッドといった方法を用いることが出来る。また、蓋体の樹脂基材表面に成膜された金属膜９と水晶振動子１容器の凹部開口部上縁封止面１１に形成された金属膜部１２が接合されており、水晶振動子６は超音波（Ｕｌｔｒａ Ｓｏｎｉｃ）接合、熱融着接合、加熱圧着接合、陽極接合、または、高周波加熱接合といった接合が用いられる。 また、図１中には示されていないが、蓋体の基材である樹脂フィルム上の最上層に成膜される金属膜９の下地材料としてニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、またはそれら合金のいずれかが３０オングストローム以上、３００オングストローム以下の厚みで成膜されているために、金属膜９の密着強度が高められる効果を奏するものである。なお、蓋体１０の基材である樹脂フィルム表面８に成膜される金属膜９は接合のために、少なくともベース基板４側となる樹脂フィルム片面に成膜されている必要があるが、両面に成膜されていても全く構わず、この場合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。同じように、金属膜９は金属膜部１２と接合される為に、少なくとも蓋体１０の周縁部の凹部開口部上縁封止面１１に相対するように成膜されていることが必要であり、全面に限らず周縁部に成膜されていても構わず、この場合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。

図２は本発明の水晶振動子６を斜め上方方向からみた概略の上面斜視模式図である。なお、図２は水晶振動子６内部に載置された水晶振動素子１の実装状態を示すために模式的に描かれたものである。本発明の水晶振動子では、蓋体１０の基材の膨張係数が、容器側の基材であるセラミックの膨張係数に近いため封止の際の歪の発生が解消され、そのために、蓋体１０が個片、またはシート状であることに関わらず封止を可能とすることが出来るといった効果を奏するものである。

図３は、従来からの開口部を有し、底の有る空間を形成した個々の容器内の底部の絶縁された基板上に、水晶振動素子１を搭載し、その容器開口部に金属から成るリッドを被せて気密封止された水晶振動子１をその側面方向からみた概略の側面断面模式図である。容器がセラミックから成る基板を有する部品には図５のように蓋体１０に金属リッドを用いることが多く、この場合、セラミックと金属リッドの熱膨張係数の違いによって、金属リッドの容器への溶接・封止時には過剰な熱ストレスが加わり、その結果、歪が残留して十分な容器強度を保つことが出来ず、更なる低背化は困難となるおそれがあるといった問題があった。

本発明の水晶振動子をその側面方向からみた概略の側面断面模式図である。 本発明の水晶振動子を斜め上方方向からみた概略の上面斜視模式図である。なお、図２中の点線で示された部分は、水晶振動子内部に載置された水晶振動素子の実装状態を示すために描かれたものである。 従来からの開口部を有し底の有る空間を形成した個々の容器内の底部側の絶縁された基板上に、水晶素板を搭載し、その容器開口部に金属から成るリッドを被せて気密封止された水晶振動子をその側面方向からみた概略の側面断面模式図である。

符号の説明

１ 水晶振動素子
２ 凹部
３ 第一のシート状部材
４ ベース基板
５ 第二のシート状部材
６ 水晶振動子
７ 金属パターン
８ 樹脂フィルム表面
９ 金属膜
１０ 蓋体
１１ 凹部開口部上縁封止面
１２ 金属膜部

Claims (7)

1. 水晶振動素子が、連続した複数個の凹部を有する第一のシート状部材から成るベース基板上に載置されており、個々の水晶振動素子が一括的に封止されるように第二のシート状部材が被せられる構成の水晶振動子において、
   ベース基板の金属パターン上には水晶振動素子が載置されており、該水晶振動素子が一括的に封止される第二のシート状部材には樹脂フィルム表面に金属膜が成膜された蓋体が用いられており、該ベース基板の個々の凹部開口部上縁封止面に形成された金属膜部と該蓋体表面金属膜とが接合され封止されていることを特徴とする水晶振動子。
2. 第一のシート状部材がセラミック、ガラス、Ｓｉ、ＳｉＯ_２のいずれかより成ることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子。
3. 該蓋体の厚みが０．００５ミリメートル以上、０．１ミリメートル以下であることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子。
4. 該蓋体の金属膜がアルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、金錫（ＡｕＳｎ）、銀ロウのいずれか、またはＳｉ 、ＳｉＯ_２より成ることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子。
5. 該蓋体の基材である樹脂フィルム上に成膜される該金属膜の下地材料がニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、またはそれらの合金
   のいずれかであり、かつ、その厚みが３０オングストローム以上、３００オングストローム以下であることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子。
6. 水晶振動素子が、連続した複数個の凹部を有する第一のシート状部材から成るベース基板上に載置され、個々の該水晶振動素子が一括的に封止されるように第二のシート状部材から成る蓋体が被せられて成る水晶振動子の封止方法において、
   ベース基板の金属パターン上には水晶振動素子が載置され、該水晶振動素子が一括的に封止される第二のシート状部材には樹脂フィルム表面に金属膜が成膜された蓋体が用いられ、該ベース基板の個々の凹部開口部上縁封止面に形成された金属膜部が、該蓋体表面の金属膜と接合されて成る水晶振動子の封止方法。
7. 該金属膜部と該蓋体表面の該金属膜との接合が、超音波接合、熱融着接合、加熱圧着接合、陽極接合、若しくは、高周波加熱接合のいずれかより成される請求項６に記載の水晶振動子の封止方法。

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