JP2010136179A - 表面実装用の水晶デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】水晶保持端子との電気的短絡や水晶片との接触を防止して生産性を高めた表面実装用の水晶デバイスを提供する。
【解決手段】底壁１ａと枠壁１ｂとを有する積層セラミックからなる断面を凹状として平面視矩形状とした容器本体１に少なくとも水晶片２を収容して、前記容器本体１の開口端面となる枠壁上面の金属膜６に共晶合金７によって金属カバー３を接合し、前記水晶片２を密閉封入した表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記容器本体１の角部を除く少なくとも対向する各辺の枠壁内周には、前記金属膜６と電気的に接続して前記共晶合金７の流入する幅方向に直線状として幅広の合金流入膜１１を設けた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は共晶合金によって封止した表面実装用の水晶デバイスを技術分野とし、特に共晶合金の水晶片への付着を防止して生産性を高めた水晶デバイスに関する。

（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（以下、表面実装振動子とする）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内蔵される。このようなものの一つに、共晶合金を用いて容器本体に金属カバーを接合して封止した表面実装振動子がある。

（従来技術の一例）
第３図は一従来例を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。

表面実装振動子は底壁１ａと枠壁１ｂとを有する積層セラミックからなる凹状とした容器本体１に水晶片２を収容する。そして、容器本体１の開口端面となる枠壁上面に金属カバー３を接合して密閉封入する。容器本体１は内底面に一対の水晶保持端子４を、外底面の４角部に実装端子５を、枠壁上面の全面に金属膜６を有する。

一対の水晶保持端子４は例えば枠壁内周に沿った内底面、積層面及びスルーホール加工による端面電極を含む導電路４ａによって、一組の対角部の実装端子５に電気的に接続する。枠壁上面の金属膜６は例えば他組の対角部となる枠壁１ｂ内のスルーホール加工による貫通電極６ａ′積層面及び端面電極を経た導電路６ａによって他組の対角部のアース端子となる実装端子５に電気的に接続する。

これらは、図示しないシート状の底壁及び枠壁にＷ（タングステン）やＭo（モリブテン）を貫通孔を含めて印刷によって形成する。そして、これらを積層したシート状の容器本体１の焼成後に、Ｎi（ニッケル）及びＡu（金）を電解メッキによってＷやＭo上に順次に形成する。その後、シート状の容器本体１を個々の各容器本体１に分割して形成される。

そして、分割された個々の容器本体１における開口端面となる枠壁上面の金属膜６に、共晶合金７によって金属カバー３を接合して封止する。この例では、第４図（ａ）に示したように、共晶合金７はＡuＳn（金鈴）等のリング状とし、金属カバ３ーの一主面の外周に位置決めした後、例えば焼成（溶融）して形成される。そして、容器本１体の枠壁上面に金属カバー３を位置決めして、共晶合金７の再度の溶融によって枠壁上面の金属膜６に接合する。

水晶片２は両主面に励振電極８を有し、一端部両側に引出電極９を延出する。そして、引出電極９の延出した水晶片２の一端部両側が容器本体１の水晶保持端子４に導電性接着剤１０によって固着される。
特開２００８−３５０８６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振動子では、例えば平面外形が2.0×1.6ｍｍ以下に小型化が進行するほど、容器本体１の枠壁幅を狭くして水晶片２の収容される内積を確保する必要がある。なお、水晶片２の外形を大きくすることによって、振動特性の維持及び設計の自由度が増すことになる。但し、製造上や強度等の点から枠壁幅の減少には限界がある。

そして、容器本体１の枠壁幅が狭くなることによって対角部の枠壁内に設けた貫通電極６ａ′の形成が困難になる。例えば貫通電極の直径を0.10ｍｍとして枠壁幅を0.20ｍｍとするので、内周及び外周から離間距離は0.05ｍｍとなって貫通電極６ａ′の形成が困難になる問題があった。

このことから、例えば貫通電極６ａ′を図示しない端面電極として枠壁の対角部の各内周に設けることが採用された。しかし、この場合には、容器本体１の枠壁上面に金属カバー３を接合する際、溶融した共晶合金７（溶融合金）が対角部の枠壁上面から端面電極を経て垂れ流れる。そして、例えば水晶保持端子４に接触して電気的な短絡を生じたり、水晶片２に付着して振動を停止させたりする問題があった。なお、溶融合金７は電極上（金属）には拡散するが、無電極部には基本的に拡散しない。

すなわち、金属カバー３の外周に共晶合金７を焼き付けする際の溶融時に、溶融合金７は表面張力等によって面積の大きい４角部に集中して同部の厚みを大きくする「第４図（ｂ）」。そして、この状態で、容器本体１の枠壁上面に再度の溶融で接合される。この場合でも、同様にして、溶融合金は枠壁上面の４角部に集中して自重によって押圧されるので、４角部の交差部を垂れ下がる。

この場合、端面電極は角部の内周（交差部）のみなので、余剰となった溶融合金７は交差部に集中して流入し（垂れ下がり）、量も多くて厚みも大きくなる。これにより、溶融合金７が水晶保持端子に接触したり、水晶片２に付着したりする問題があった。

（発明の目的）
本発明は、水晶保持端子との電気的短絡や水晶片との接触を防止して生産性を高め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、底壁と枠壁とを有する積層セラミックからなる断面を凹状として平面視矩形状とした容器本体に少なくとも水晶片を収容して、前記容器本体の開口端面となる枠壁上面の金属膜に共晶合金によって金属カバーを接合し、前記水晶片を密閉封入した表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記容器本体の角部を除く少なくとも対向する各辺の枠壁内周には、前記金属膜と電気的に接続して前記共晶合金の流入する幅方向に直線状として幅広の合金流入膜を設けた構成とする。

このような構成であれば、金属カバーを接合する共晶合金の溶融時に、容器本体の枠壁上面の４角部に集中した溶融合金は、角部を除いた枠壁内周の合金流入膜を垂れ落ちる。この場合、容器本体の角部の内周は素地が露出して金属膜は形成されないので、角部の内周には基本的に流入しない。そして、４角部の溶融合金は枠壁上面を経て各辺の合金流入膜に垂れ落ちる。

そして、ここでは、合金流入膜は幅方向に直線状として幅広とする。したがって、合金流入膜から垂れ落ちる溶融合金は分散されて厚みを小さくする。このことから、水晶保持端子や水晶片との接触を防止し、生産性を高められる。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記合金流入膜は前記容器本体の外底面のアース用とした実装端子と電気的に接続する。これにより、容器本体の枠壁内周に設けた合金流入膜が従来の貫通電極を兼ねるので、枠幅を小さくできる。

同請求項３では、請求項１において、前記合金流入膜の幅Ｗ1と、前記合金流入膜１１の設けられた前記容器本体１の内周の幅Ｗ2との比Ｗ1／Ｗ2は0.3以上とする。これにより、請求項１での直線状として幅広の合金流入膜を明確にする。但し、Ｗ1／Ｗ2が0.3以上であることは従来例と区別する目安に過ぎず、溶融合金の流入による接触防止を計る幅広であればよい。

第１図は本実施例の一実施形態を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図である。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。

表面実装振動子は、前述したように、積層セラミックからなる底壁１ａと枠壁１ｂとを有する容器本体１に水晶片２を収容する。そして、容器本体１の開口端面となる枠壁上面の金属膜６に共晶合金７によって金属カバー３を接合する。共晶合金７はＡuＳn等として金属カバーの外周に焼き付けられる。これにより、水晶片２を密閉封入する。

ここでは、表面実装振動子（容器本体１）の平面外形を2.0×1.6ｍｍとし、容器本体１の枠壁１ｂ幅を従来の0.25から0.20ｍｍにし、内底面を1.5×1.1ｍｍから1.6×1.2ｍｍとする。これにより、表面実装振動子の平面外形を小さくするとともに枠壁の幅を小さくして内積を大きくし、平面外形の大きな水晶片２の収容を可能にする。

そして、この実施形態では、容器本体１の角部を除く対向する一組の各辺の枠壁内周には、合金流入膜１１を設ける。合金流入膜１１は幅方向に直線状とした幅広とし、幅枠壁上面の金属膜６及び底壁１ａと枠壁１ｂの積層面及び端面電極を経て外底面の実装端子５に電気的に接続する。ここでは、例えば合金流入膜１１の幅Ｗ1を0.4ｍｍとして内周の幅Ｗ2を1.2ｍｍとし、Ｗ1／Ｗ2を約0.3とする。

これらは例えば図示しないシート状の平板に矩形状の貫通した長溝を設け、印刷によって枠壁上面とともに長溝の内周に金属膜を形成する。そして、シート状の平板を枠壁内周に内周に沿って打ち抜いてシート状の枠壁を得る。その後、実装端子等となる金属膜が形成されたシート状の底壁に枠壁を積層したシート状の容器本体１を焼成した後に、Ｎi及びＡuをメッキによって順次に形成する。そして、個々の容器本体１に分割して形成される。

このような構成であれば、金属カバー３を接合する共晶合金７の溶融時に、容器本体１の枠壁上面の４角部に集中した溶融合金７は、角部を除いた枠壁内周の合金流入膜１１を垂れ落ちる。この場合、容器本体１の角部の内周は素地が露出して金属膜は形成されないので、溶融合金７角部の内周には基本的に流入しない。そして、４角部の溶融合金７は枠壁上面を経て各辺の合金流入膜１１に垂れ落ちる。

そして、ここでは、合金流入膜１１は幅方向に直線状として幅広とし、具体的には、容器本体１の内周の幅Ｗ2との比Ｗ1／Ｗ2は約0.3とする。したがって、合金流入膜１１から垂れ落ちる溶融合金は分散されて厚みを小さくするので、水晶保持端子４や水晶片２との接触を防止し、生産性を高められる。

また、合金流入膜１１は容器本体１の外底面のアース用とした実装端子５と電気的に接続する。これにより、合金流入膜１１が従来の貫通電極を兼ねるので、枠壁内に貫通電極を設けることなく枠壁幅を小さくできる。

（他の事項）
上記実施形態では、合金流入膜１１の幅Ｗ1と枠壁の内周幅Ｗ2との比Ｗ1／Ｗ2を約0.3としたが、これ以上であってもよく、例えば導電路６及びその周辺を除いた全内周に設けてもよい。また、Ｗ1／Ｗ2を約0.3としたが、これは従来例と区別する意味での概ねの値である。

また、表面実装振動子を例として説明したが、例えば第２図に示したように、容器本体１の内底面にＩＣチップ１２を、内壁段部に水晶片２を固着した表面実装発振器「同図（ａ）」や、容器本体１の一主面の凹部に水晶片２を、他主面の凹部にＩＣチップ１２を固着した表面実装発振器「同図（ｂ）」でも適用できる。なお、図中の符号１３はバンプである。要するに、共晶合金を用いて封止した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図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図である。 本発明の他の適用例を説明する図で、同図（ａｂ）ともに表面実装発振器の断面図である。 従来例を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。 従来例を説明する金属カバーの図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１ 容器本体、２ 水晶片、３ 金属カバー、４ 水晶保持端子、５ 実装端子、６ 金属膜、７ 共晶合金、８ 励振電極、９ 引出電極、１０ 導電性接着剤、１１ 合金流入膜、１２ ＩＣチップ、１３ バンプ。

Claims (3)

1. 底壁と枠壁とを有する積層セラミックからなる断面を凹状として平面視矩形状とした容器本体に少なくとも水晶片を収容して、前記容器本体の開口端面となる枠壁上面の金属膜に共晶合金によって金属カバーを接合し、前記水晶片を密閉封入した表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記容器本体の角部を除く少なくとも対向する各辺の枠壁内周には、前記金属膜と電気的に接続して前記共晶合金の流入する幅方向に直線状として幅広の合金流入膜を設けたことを特徴とする表面実装用の水晶デバイス。
2. 請求項１において、前記合金流入膜は前記容器本体の外底面のアース用とした実装端子と電気的に接続した表面実装用の水晶デバイス。
3. 請求項１において、前記合金流入膜の幅Ｗ1と、前記流入膜の設けられた前記容器本体の内周の幅Ｗ2との比Ｗ1／Ｗ2は0.3以上である表面実装用の水晶デバイス。