JP2010011372A - 電子部品用の蓋体及び圧電振動子並びに圧電発振器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 製造が容易で強度を確保する。
【解決手段】 コバール、ＳＵＳ、鉄ニッケル合金のいずれかから選択されてなる基板部材と、コバール、ＳＵＳ、鉄ニッケル合金のいずれかから選択されてなる複数の枠部材と、を備え、複数の枠部の厚みと幅の値が基板部材の厚みの値と同じであり、基板部材と複数の枠部材とが重ねられた状態で拡散接合されて凹部を形成している。この拡散接合された基板部材と複数の枠部材とにニッケル（Ｎｉ）又はクロム（Ｃｒ）がメッキ処理され、さらに、金（Ａｕ）がメッキ処理されて構成しても良い。
【選択図】 図２
【解決手段】 コバール、ＳＵＳ、鉄ニッケル合金のいずれかから選択されてなる基板部材と、コバール、ＳＵＳ、鉄ニッケル合金のいずれかから選択されてなる複数の枠部材と、を備え、複数の枠部の厚みと幅の値が基板部材の厚みの値と同じであり、基板部材と複数の枠部材とが重ねられた状態で拡散接合されて凹部を形成している。この拡散接合された基板部材と複数の枠部材とにニッケル（Ｎｉ）又はクロム（Ｃｒ）がメッキ処理され、さらに、金（Ａｕ）がメッキ処理されて構成しても良い。
【選択図】 図２
Description
本発明は、気密封止や保護が必要な電子部品に用いられる電子部品用の蓋体及びそれを用いた圧電振動子並びに圧電発振器に関する。
近年より電子機器は小型化が進み、それに伴い、内部に搭載される電子部品の小型化が進んでいる。
このような電子機器に搭載される電子部品には、カバーとなる蓋体を設けて保護する必要がある部品がある。この蓋体により、保護が必要な部品を異物や外部環境からの影響を防ぐことができる。
この保護が必要な電子部品の一つの例として圧電振動素子がある。
この圧電振動素子は、例えば、基板体に搭載された後に凹部を有する蓋体で気密封止して保護される（例えば、特許文献１参照）。又は、圧電振動素子は、凹部を有する基板体内に搭載され、平板状の蓋体で気密封止されて保護される（例えば、特許文献２参照）。
このような電子機器に搭載される電子部品には、カバーとなる蓋体を設けて保護する必要がある部品がある。この蓋体により、保護が必要な部品を異物や外部環境からの影響を防ぐことができる。
この保護が必要な電子部品の一つの例として圧電振動素子がある。
この圧電振動素子は、例えば、基板体に搭載された後に凹部を有する蓋体で気密封止して保護される（例えば、特許文献１参照）。又は、圧電振動素子は、凹部を有する基板体内に搭載され、平板状の蓋体で気密封止されて保護される（例えば、特許文献２参照）。
ここで、蓋体は、主に金属で形成され、主材となる金属板に封止材を設けて打抜き加工により平板状に形成されている。
また、凹部を有する蓋体の場合、金属片をプレス加工することにより形成される。
また、凹部を有する蓋体の場合、金属片をプレス加工することにより形成される。
また、容器体は、主にセラミックスで形成されている。この容器体に凹部を形成する場合は、所定の配線パターンが形成されたシート状のセラミックスを積層させて、焼成することにより形成される。したがって、積層させるシート状のセラミックスは、凹部の縁である枠となるために、複数の貫通穴部が形成された状態で積層されることとなる。
しかしながら、電子部品を小型化する場合、保護が必要な部品を保護する蓋体も小型化されることとなるが、従来のような構成の蓋体の場合、特に凹部を有する蓋体の場合は、従来よりも薄く形成された金属を用いなくてはならなくなる。そのため、プレス加工で凹部を形成すると、曲げられる部分で裂け目が入ったり、壁部となる部分において、強度が弱くなる恐れがある。
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、製造が容易で強度を確保した電子部品用の蓋体及びそれを用いた圧電振動子並びに圧電発振器を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明は、電子部品用の蓋体であって、アルミニウム、コバール、ＳＵＳ、鉄ニッケル合金のいずれかから選択されてなる基板部材と、アルミニウムからなる複数の枠部材と、を備え、それぞれの前記枠部の厚みと幅の値が前記基板部材の厚みの値と同じであり、前記基板部材と前記複数の枠部材とが重ねられた状態で拡散接合されて凹部が形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、それぞれの前記枠部材の厚みと幅の値が前記基板部材の厚みの値とが同じとなっていても良い。
また、本発明は、請求項１又は請求項２に記載の電子部品用の蓋体が、圧電振動素子が搭載された基板体に接合されて構成しても良い。
また、本発明は、請求項１又は請求項２に記載の電子部品用の蓋体が、圧電振動素子と発振回路を有する集積回路素子とを搭載した容器体に前記圧電振動素子を覆うように接合されて構成しても良い。
このような電子部品用の蓋体によれば、蓋体を構成する基板部材と複数の枠部材とが拡散接合により接合されているため、プレス加工などで引き伸ばされる部分がなくなり、強度を確保することができる。
また、蓋体を構成する基板部材と複数の枠部材のそれぞれの厚みとは同一の厚みで構成されるため、従来よりも薄く、また、幅が狭く形成されていても容易に接合することができるので、生産性が向上し、製品のコストダウンに貢献することができる。
また、複数の枠部材は、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術により容易に製作でき、また、基板部材と複数の枠部材とは、拡散接合により容易に接合できる。そのため、生産性が向上し、製品のコストダウンに貢献することができる。
また、蓋体を構成する基板部材と複数の枠部材のそれぞれの厚みとは同一の厚みで構成されるため、従来よりも薄く、また、幅が狭く形成されていても容易に接合することができるので、生産性が向上し、製品のコストダウンに貢献することができる。
また、複数の枠部材は、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術により容易に製作でき、また、基板部材と複数の枠部材とは、拡散接合により容易に接合できる。そのため、生産性が向上し、製品のコストダウンに貢献することができる。
また、このような電子部品用の蓋体を用いた圧電振動子によれば、圧電振動素子を覆う空間の大きさを確保しつつ、凹部を形成する枠部材の幅を従来よりも狭くして平面積を小さくすることができる。
また、このような電子部品用の蓋体を用いた圧電発振器によれば、圧電振動素子を覆う空間の大きさを確保しつつ、凹部を形成する枠部材の幅を従来よりも狭くして平面積を小さくすることができる。
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。
また、電子部品を圧電振動子として説明する。
また、電子部品を圧電振動子として説明する。
（第一の実施形態）
図１は本発明の実施形態に係る電子部品用の蓋体の一例を概念的に示す斜視図である。図２は図１の分解斜視図である。
圧電振動子は、例えば、励振電極を両主面に設けた圧電振動素子と、圧電振動素子を搭載するための搭載パッドとこれと電気的に接続する外部端子とが設けられている平板状のベース部と、このベース部に接合されて圧電振動素子を覆いつつ気密封止すする蓋体とから構成されている。
この圧電振動子に用いられる本発明の実施形態に係る電子部品用の蓋体１０１は、図１及び図２に示すように、基板部材１０と、３つの枠部材（複数の枠部材）２０とから構成されている。
図１は本発明の実施形態に係る電子部品用の蓋体の一例を概念的に示す斜視図である。図２は図１の分解斜視図である。
圧電振動子は、例えば、励振電極を両主面に設けた圧電振動素子と、圧電振動素子を搭載するための搭載パッドとこれと電気的に接続する外部端子とが設けられている平板状のベース部と、このベース部に接合されて圧電振動素子を覆いつつ気密封止すする蓋体とから構成されている。
この圧電振動子に用いられる本発明の実施形態に係る電子部品用の蓋体１０１は、図１及び図２に示すように、基板部材１０と、３つの枠部材（複数の枠部材）２０とから構成されている。
基板部材１０は、アルミニウム、コバール、ＳＵＳ、鉄ニッケル合金のいずれかから選択されて用いられる。なお、本実施形態においては、材質をアルミニウムとして説明する。
この基板部材１０は、図２に示すように、平面視矩形形状となるように平板状に形成されており、その厚みｔ１は、例えば、０．０５ｍｍとなっている。
なお、基板部材１０の材質を枠部材２０と同じ材質とすれば、より良好な接合状態とすることができる。
このような基板部材１０は、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて製造される。
この基板部材１０は、図２に示すように、平面視矩形形状となるように平板状に形成されており、その厚みｔ１は、例えば、０．０５ｍｍとなっている。
なお、基板部材１０の材質を枠部材２０と同じ材質とすれば、より良好な接合状態とすることができる。
このような基板部材１０は、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて製造される。
３つの枠部材２０は、アルミニウムが用いられる。この枠部材２０は、図２に示すように、基板部材１０の縁を沿うように、かつ、基板部材１０の主面内に収まるように形成される環状の部材である。
この枠部材２０の幅の値は、基板部材１０の厚みの値と同じとなっている。例えば、基板部材１０の厚みｔ１が０．０５ｍｍの場合、枠部材２０の幅の値ｗ１は、０．０５ｍｍとなる。なお、枠部材２０の厚みｔ２を基板部材１０の厚みｔ１と同じ厚みとしてもよい。
なお、枠部材２０の材質を基板部材１０と同じ材質とすれば、より良好な接合状態とすることができる。
枠部材２０は、基板部材と同様に、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて製造される。
この枠部材２０の幅の値は、基板部材１０の厚みの値と同じとなっている。例えば、基板部材１０の厚みｔ１が０．０５ｍｍの場合、枠部材２０の幅の値ｗ１は、０．０５ｍｍとなる。なお、枠部材２０の厚みｔ２を基板部材１０の厚みｔ１と同じ厚みとしてもよい。
なお、枠部材２０の材質を基板部材１０と同じ材質とすれば、より良好な接合状態とすることができる。
枠部材２０は、基板部材と同様に、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて製造される。
この本発明の第一の実施形態に係る電子部品用の蓋体１０１は、基板部材１０の一方の主面に３つの枠部材２０を重ねて、所定の圧力下で加圧して拡散接合の状態にして接合がなされる。
ここで、拡散接合とは、母材を密着させた状態で母材の融点以下の温度条件で、塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧して、接合面間に生じる原子の拡散を接合する方法をいう（「ＪＩＳ工業用語大辞典第５版」、財団法人日本規格協会発行、Ｐ３３１）。
これにより、基板部材１０の一方の主面に３つの枠部材２０が接合されて凹部Ｋが形成される。
ここで、拡散接合とは、母材を密着させた状態で母材の融点以下の温度条件で、塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧して、接合面間に生じる原子の拡散を接合する方法をいう（「ＪＩＳ工業用語大辞典第５版」、財団法人日本規格協会発行、Ｐ３３１）。
これにより、基板部材１０の一方の主面に３つの枠部材２０が接合されて凹部Ｋが形成される。
このような電子部品用の蓋体１０１によれば、基板部材１０と複数の枠部材２０とは同一の厚みで構成されることとなるため、プレス加工などで引き伸ばされる部分がなくなり、強度を確保することができる。
また、複数の枠部材２０は、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術により、厚みが従来よりも薄い部材から従来より幅を狭くして製造することできる。また、枠部材２０は、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術により幅が従来よりも狭く形成できるため、圧電振動素子（図示せず）を気密封止する空間を確保しつつ、蓋体１０１の全体を従来よりも小さくすることができる。
また、基板部材１０と複数の枠部材２０とは、拡散接合により容易に接合できる。そのため、従来よりも薄く、また、幅が狭く形成されていても容易に接合することができるので、生産性が向上し、製品のコストダウンに貢献することができる。
また、複数の枠部材２０は、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術により、厚みが従来よりも薄い部材から従来より幅を狭くして製造することできる。また、枠部材２０は、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術により幅が従来よりも狭く形成できるため、圧電振動素子（図示せず）を気密封止する空間を確保しつつ、蓋体１０１の全体を従来よりも小さくすることができる。
また、基板部材１０と複数の枠部材２０とは、拡散接合により容易に接合できる。そのため、従来よりも薄く、また、幅が狭く形成されていても容易に接合することができるので、生産性が向上し、製品のコストダウンに貢献することができる。
（第二の実施形態）
図３は、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す概念図である。
本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子１１０は、本発明の第一の実施形態に係る電子部品用の蓋体１０１を用いて、ベース部１０２に搭載された圧電振動素子１０３を覆うように、当該ベース部１０２に接合されて構成されている。
図３は、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す概念図である。
本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子１１０は、本発明の第一の実施形態に係る電子部品用の蓋体１０１を用いて、ベース部１０２に搭載された圧電振動素子１０３を覆うように、当該ベース部１０２に接合されて構成されている。
圧電振動素子１０３は、振動部に電極を設けており、音叉構造、平板構造、振動部を凹ませた構造、振動部を凸状に形成した構造等、種々選択して用いることができる。
各種構造において、圧電振動素子の一方の端部まで電極から引回された引回パターンが設けられている。
なお、圧電振動素子１０３を平板構造で設けられているものとして説明する。
各種構造において、圧電振動素子の一方の端部まで電極から引回された引回パターンが設けられている。
なお、圧電振動素子１０３を平板構造で設けられているものとして説明する。
ベース部１０２は、平板状に形成されており、このベース部１０２の一方の主面に圧電振動素子を搭載するための搭載パッドＰと蓋体１０１を接合するための金属膜Ｍとが設けられ、他方の主面に外部端子Ｇが設けられている。
金属膜Ｍは、ベース部１０２を縁取るように環状に形成され、かつ、蓋体１０１の枠部材２０と対向する位置に形成されている。
搭載パッドＰは、金属膜Ｍで囲まれた内部に設けられており、他方の主面に設けられた外部端子Ｇとビアホール（図示せず）を介して電気的に接続した状態となっている。
金属膜Ｍは、ベース部１０２を縁取るように環状に形成され、かつ、蓋体１０１の枠部材２０と対向する位置に形成されている。
搭載パッドＰは、金属膜Ｍで囲まれた内部に設けられており、他方の主面に設けられた外部端子Ｇとビアホール（図示せず）を介して電気的に接続した状態となっている。
このベース部２１０に圧電振動素子１０２を導電性接着剤Ｄを用いて搭載する。
このとき、ベース部１０２の搭載パッドＰと圧電振動素子１０２の引回しパターンとを導電性接着剤Ｄで接合する。
このとき、ベース部１０２の搭載パッドＰと圧電振動素子１０２の引回しパターンとを導電性接着剤Ｄで接合する。
圧電振動素子１０３が搭載されたベース部１０２に蓋体１０１を接合する。蓋体１０１をベース部１０２に接合する際は、例えば、真空雰囲気中、又は、不活性ガス中で接合が行われる。
ここで、蓋体１０１の枠部材２０をベース部１０２の金属膜Ｍに当接させ、この状態で、従来周知の陽極接合を行う。これにより、蓋体１０１がベース部１０２に接合されて圧電振動子１１０が完成する。
ここで、蓋体１０１の枠部材２０をベース部１０２の金属膜Ｍに当接させ、この状態で、従来周知の陽極接合を行う。これにより、蓋体１０１がベース部１０２に接合されて圧電振動子１１０が完成する。
このように、圧電振動子１１０を構成したので、蓋体１０１が圧電振動素子１０３を覆う空間の大きさを確保しつつ、凹部Ｋを形成する枠部材２０の幅を従来よりも狭くすることができるので、従来よりも平面積を小さくすることができる。
（第三の実施形態）
図４は、本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す概念図である。
本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器１２０は、一方の主面に凹部Ｋ２を有する容器体１０４と、この容器体１０４の凹部Ｋ２内に搭載される発振回路を備えた集積回路素子１０５と、他方の主面に搭載される圧電振動素子１０３と、この圧電振動素子１０３を気密封止する本発明の第一の実施形態に係る電子部品用の蓋体１０１とから主に構成されている。
図４は、本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す概念図である。
本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器１２０は、一方の主面に凹部Ｋ２を有する容器体１０４と、この容器体１０４の凹部Ｋ２内に搭載される発振回路を備えた集積回路素子１０５と、他方の主面に搭載される圧電振動素子１０３と、この圧電振動素子１０３を気密封止する本発明の第一の実施形態に係る電子部品用の蓋体１０１とから主に構成されている。
圧電振動素子１０３は、第二の実施形態と同様に、振動部に電極を設けており、音叉構造、平板構造、振動部を凹ませた構造、振動部を凸状に形成した構造等、種々選択して用いることができる。各種構造において、圧電振動素子の一方の端部まで電極から引回された引回パターンが設けられている。なお、圧電振動素子１０３を平板構造で設けられているものとして説明する。
容器体１０４は、一方の主面に凹部Ｋ２を有し、この凹部Ｋ２内に集積回路素子１０５を搭載するための集積回路素子搭載パッドＰ２が設けられ、一方の主面の四隅に電子基板へ接合するための外部端子Ｇが設けられている。また、容器体１０４の他方の主面には、圧電振動素子１０３を搭載するための搭載パッドＰと蓋体１０１と接合するための金属膜Ｍが設けられている。外部端子Ｇと搭載パッドＰは、所定の集積回路素子搭載パッドＰ２と電気的に接続されている。
集積回路素子１０５は、少なくとも発振回路を備え、容器体１０４の凹部Ｋ２内に搭載される。また、圧電振動素子１０３は、容器体１０４の他方の主面に搭載され、本発明の第一実施形態に係る蓋体１０１で気密封止される。このようにして、圧電発振器１０３が構成される。
このように、圧電発振器１０３を構成したので、蓋体１０１が圧電振動素子１０３を覆う空間の大きさを確保しつつ、凹部Ｋを形成する枠部材２０の幅を従来よりも狭くすることができるので、従来よりも平面積を小さくすることができる。
（第三の実施形態の変形例）
なお、本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器において、種々の変更が可能である。
例えば、容器体の構造は、一方の主面に２つの凹部が形成され、そのうち、一方の凹部に集積回路素子を搭載し、他方の凹部に圧電振動素子を搭載して、この他方の凹部を覆うように蓋体１０１を接合して構成しても良い。
また、例えば、容器体の一方の主面に凹部が形成され、その凹部の中にさらに凹部が形成され、圧電振動素子が搭載されるいずれかの凹部を蓋体１０１で覆うように接合しても良い。
また、例えば、容器体の一方の主面と他方の主面の両方に凹部が形成され、圧電振動素子が搭載される凹部を蓋体１０１で覆うように接合しても良い。
また、集積回路素子が搭載された容器体に、第一の実施形態に係る圧電振動子を接続して圧電発振器を構成しても良い。
このように構成しても第三の実施形態と同様の効果を奏する。
なお、本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器において、種々の変更が可能である。
例えば、容器体の構造は、一方の主面に２つの凹部が形成され、そのうち、一方の凹部に集積回路素子を搭載し、他方の凹部に圧電振動素子を搭載して、この他方の凹部を覆うように蓋体１０１を接合して構成しても良い。
また、例えば、容器体の一方の主面に凹部が形成され、その凹部の中にさらに凹部が形成され、圧電振動素子が搭載されるいずれかの凹部を蓋体１０１で覆うように接合しても良い。
また、例えば、容器体の一方の主面と他方の主面の両方に凹部が形成され、圧電振動素子が搭載される凹部を蓋体１０１で覆うように接合しても良い。
また、集積回路素子が搭載された容器体に、第一の実施形態に係る圧電振動子を接続して圧電発振器を構成しても良い。
このように構成しても第三の実施形態と同様の効果を奏する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、枠部材を３つとして説明したがこれに限定されず、２つや４つなどの自然数となる数を重ねて用いても良い。
また、圧電振動素子は、例えば、ＳＴカットやＡＴカットされた水晶振動素子、音叉型の水晶振動素子又はセンサ、ベベル加工やコンペックス加工やプラノコンベックス加工された水晶振動素子、ＳＡＷデバイスに用いられる水晶板などであっても良い。
また、圧電発振器の蓋体としても良い。
また、圧電振動子の蓋体として用いる場合は、凹部が形成されたベース部の、その凹部を覆うように蓋体を接合して用いても良い。
また、圧電振動素子は、例えば、ＳＴカットやＡＴカットされた水晶振動素子、音叉型の水晶振動素子又はセンサ、ベベル加工やコンペックス加工やプラノコンベックス加工された水晶振動素子、ＳＡＷデバイスに用いられる水晶板などであっても良い。
また、圧電発振器の蓋体としても良い。
また、圧電振動子の蓋体として用いる場合は、凹部が形成されたベース部の、その凹部を覆うように蓋体を接合して用いても良い。
１０ 基板部材
２０ 枠部材
１０１ 蓋体
１０２ ベース部
１０３ 圧電振動素子
１０４ 容器体
１０５ 集積回路素子
１１０ 圧電振動子
１２０ 圧電発振器
Ｋ、Ｋ２ 凹部
Ｍ 金属膜
２０ 枠部材
１０１ 蓋体
１０２ ベース部
１０３ 圧電振動素子
１０４ 容器体
１０５ 集積回路素子
１１０ 圧電振動子
１２０ 圧電発振器
Ｋ、Ｋ２ 凹部
Ｍ 金属膜
Claims (4)
- アルミニウム、コバール、ＳＵＳ、鉄ニッケル合金のいずれかから選択されてなる基板部材と、アルミニウムからなる複数の枠部材と、を備え、
前記基板部材と前記複数の枠部材とが重ねられた状態で拡散接合されて凹部が形成されていることを特徴とする電子部品用の蓋体。 - それぞれの前記枠部材の厚みと幅の値が前記基板部材の厚みの値とが同じとなっていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品用の蓋体。
- 請求項１又は請求項２に記載の電子部品用の蓋体が、
圧電振動素子が搭載された基板体に接合されて構成されていることを特徴とする圧電振動子。 - 請求項１又は請求項２に記載の電子部品用の蓋体が、
圧電振動素子と発振回路を有する集積回路素子とを搭載した容器体に前記圧電振動素子を覆うように接合されて構成されていることを特徴とする圧電発振器。
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