JP2018014581A - パッケージ及び圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】本発明では、気密保証の低下が防がれたパッケージ及び圧電デバイスを提供する。【解決手段】パッケージ（１１０）は、圧電振動片（１４０）が載置されるキャビティ（１１３）を有し、角部の外周が曲線状に形成される長方形状のリッドによりキャビティが半田を介して密封されるセラミックを基材とするパッケージである。キャビティの周りを囲みリッドが接合される接合面（１１５）の外形は長方形状に形成され、接合面には半田が接合される金メタライズパターン（１１２）が形成され、金メタライズパターンの角部はリッドの角部と同形状に形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、圧電振動片が載置されるパッケージ、及びパッケージを有する圧電デバイスに関する。

圧電デバイスは、例えば、セラミックのパッケージのキャビティに圧電振動片が載置され、キャビティがリッドにより密封されることにより形成される。例えば、特許文献１では、パッケージとリッドとの様々な接合方法が示されている。パッケージとリッドとの接合方法の一例として、例えば、リッドをパッケージのキャビティの周囲に形成される接合面に半田を介して接合する方法がある。この場合、パッケージの接合面には半田の濡れ性が高い金属膜が形成されることにより、パッケージと半田とが接合される。

特開２００４−１０４７６６

しかし、特許文献１では接合面の全面に半田等を形成する旨が示されているが、リッドの外形がパッケージの外形よりも小さい場合には、接合に大きく関係しない接合面上の領域にも半田が形成されることになり、却ってパッケージとリッドとの接合に必要な半田が減少し、圧電デバイスの気密保証が低下するおそれがあった。

そこで、本発明では、気密保証の低下が防がれたパッケージ及び圧電デバイスを提供することを目的とする。

第１観点のパッケージは、圧電振動片が載置されるキャビティを有し、角部の外周が曲線状に形成される長方形状のリッドによりキャビティが半田を介して密封されるセラミックにより形成されるパッケージである。パッケージは、キャビティの周りを囲みリッドが接合される接合面の外形が長方形状に形成され、接合面には半田が接合される金メタライズパターンが形成され、金メタライズパターンの角部がリッドの角部と同形状に形成されている。

第２観点のパッケージは、第１観点において、金メタライズパターンの外周形状が、リッドの外周形状よりも大きく、リッドの外周形状と同形状に形成される。

第３観点のパッケージは、第１観点において、接合面の長辺の中央部において、金メタライズパターンの接合面の長辺の中央部における外周形状が、キャビティ側に凹んでいる。

第４観点のパッケージは、第１観点から第３観点において、接合面の長辺の中央部において、金メタライズパターンの接合面の長辺の中央部における内周形状が、金メタライズパターンの外周側に凹んでいる。

第５観点のパッケージは、第１観点及び第２観点において、金メタライズパターンが、金メタライズパターンの外周形状を含む第１パターンと、第１パターンから離れて第１パターンの内周側に形成される第２パターンと、を含む。

第６観点の圧電デバイスは、第１観点から第５観点のパッケージと、圧電振動片と、リッドと、を備える。

第７観点の圧電デバイスは、第６観点において、リッドが、基材と、基材の表面に形成されるめっき層と、を有する。パッケージに接合される面には、面の最外周に接し、面の周囲を囲むようにリング状に形成され、半田が接合される第１領域と、第１領域の内周側に接して形成されめっき層が除去されている又は半田の付着性が低下する改質処理がされた第２領域と、が形成され第２領域の外周は、基材の角部において内周側に凹んで形成される

第８観点の圧電デバイスは、第７観点において、めっき層が、ニッケルめっき層及びニッケルめっき層の表面に形成される金めっき層により形成され、第２領域では金めっき層が除去されてニッケルめっき層が露出している。

本発明のパッケージ及び圧電デバイスによれば、気密保証の低下を防ぐことができる。

圧電デバイス１００の斜視図である。 （ａ）は、パッケージ１１０の斜視図である。 （ｂ）は、圧電振動片１４０が載置されたパッケージ１１０の上面図である。 複数のパッケージ１１０が形成されたセラミックシートＣ１１０の上面図である。 （ａ）は、リッド１２０の断面図である。 （ｂ）は、リッド１２０の平面図である。 リッド１２０及び圧電振動子１００の製造方法が示されたフローチャートである。 （ａ）は、金めっき層１２３の一部のレーザートリミングがなされたリッド１２０の断面図である。 （ｂ）は、半田リング１３１が載せられたリッド１２０の断面図である。 （ｃ）は、半田１３０が接合されたリッド１２０の断面図である。 （ｄ）は、リッド１２０が載置されたパッケージ１１０の断面図である。 （ａ）は、圧電デバイス１００の上面図である。 （ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 （ｃ）は、図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 （ａ）は、パッケージ２１０の上面図である。 （ｂ）は、リッド１２０が載置されたパッケージ２１０の部分側面図である。 （ｃ）は、半田１３０を再度溶融している最中のリッド１２０が載置されたパッケージ２１０の部分側面図である。 （ｄ）は、圧電デバイス２００の部分側面図である。 （ａ）は、パッケージ３１０の上面図である。 （ｂ）は、パッケージ４１０の上面図である。 （ｃ）は、圧電デバイス４００の概略部分断面図である。 （ａ）は、リッド２２０の平面図である。 （ｂ）は、リッド３２０の平面図である。 （ａ）は、リッド４２０の平面図である。 （ｂ）は、半田１３０が接合されたリッド４２０の側面図である。 （ｃ）は、半田１３０が接合されたリッド４２０が載置されたパッケージ１１０の側面図である。 （ａ）は、リッド５２０の平面図である。 （ｂ）は、表面に半田１３０が形成されたリッド５２０の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

（第１実施形態）
＜圧電デバイス１００の構成＞
図１は、圧電デバイス１００の斜視図である。圧電デバイス１００は、主に、所定の振動数で振動する圧電振動片１４０（図２（ｂ）参照）と、圧電振動片１４０がキャビティ１１３（図２（ａ）参照）に載置されるパッケージ１１０と、圧電振動片１４０が載置されるキャビティ１１３を密封するリッド１２０と、により構成されている。リッド１２０は、半田１３０を介してパッケージ１１０に接合されている。圧電デバイス１００の外形は略直方体形状に形成されている。以下の説明では、圧電デバイス１００の長辺と平行にＸ軸が伸び、短辺と平行にＺ軸が伸び、Ｙ軸がＸ軸及びＺ軸に垂直に伸びるとして説明する。

＜パッケージ１１０の構成＞
図２（ａ）は、パッケージ１１０の斜視図である。パッケージ１１０は、例えばセラミックにより形成されている。パッケージ１１０は内部に圧電振動片１４０を載置するための空間であるキャビティ１１３が形成されている。キャビティ１１３はパッケージ１１０の＋Ｙ軸側に開放されている。また、パッケージ１１０の＋Ｙ軸側の面のキャビティ１１３の周囲はリッド１２０に接合される接合面１１５である。接合面１１５には金メタライズパターン１１２が形成されている。

パッケージ１１０の−Ｙ軸側の面には、一対の実装端子１１１が形成されている。また、キャビティ１１３内の底面には、圧電振動片１４０が電気的に接続される一対の配線電極１１４が形成されている。一対の配線電極１１４は一対の実装端子１１１に電気的に接続されている。

図２（ｂ）は、圧電振動片１４０が載置されたパッケージ１１０の上面図である。パッケージ１１０のキャビティ１１３に載置される圧電振動片１４０は、導電性接着剤１３２により配線電極１１４に電気的に接続されると共にキャビティ１１３内に固定されている。パッケージ１１０の外形は長方形状に形成されており、接合面１１５に形成される金メタライズパターン１１２は接合面１１５の角部１１６には形成されていない。金メタライズパターン１１２の角部は曲線状に形成されており、金メタライズパターン１１２の外周の形状はリッド１２０の外周の形状と略相似となり、リッド１２０の外周の形状よりも大きく形成されている。

図３は、複数のパッケージ１１０が形成されたセラミックシートＣ１１０の上面図である。図３では、１枚のセラミックシートＣ１１０に複数のキャスタレーション１１３、配線電極１１４、及び金メタライズパターン１１２等が形成されている状態が示されている。また、図３では、セラミックシートＣ１１０を切断する箇所を示すスクライブライン１７１が示されており、スクライブライン１７１で区切られた１つの領域に１つのパッケージ１１０が形成されている。パッケージ１１０は、図３に示されるように、１枚のセラミックシートＣ１１０に複数のパッケージ１１０が形成され、その後、スクライブライン１７１で切断されることにより、個々のパッケージ１１０が形成される。また、パッケージ１１０はこのような形成方法により形成されるため、各パッケージ１１０の平面図における外形が長方形状に形成される。セラミックシートＣ１１０では、Ｘ軸及びＺ軸に平行なスクライブライン１７１の交点にセラミックシートＣ１１０を貫通する貫通孔（不図示）が形成され、各パッケージ１１０の四隅にキャスタレーション（不図示）が形成されても良い。

＜リッド１２０の構成＞
図４（ａ）は、リッド１２０の断面図である。図４（ａ）は、後述の図４（ｂ）のＡ−Ａ断面図に相当する。リッド１２０は、主に、基材１２１と、基材１２１の表面を覆うように形成されるニッケルめっき層１２２と、ニッケルめっき層１２２の表面に形成される金めっき層１２３と、により形成されている。基材１２１は、例えば鉄、ニッケル、及びコバルト等の合金であるコバールにより形成されている。リッド１２０の−Ｙ軸側の面の一部には金めっき層１２３が除去されてニッケルめっき層１２２が露出した領域である第２領域１２５が形成されている。また、第２領域１２５の外周側の領域は半田１３０が接合される第１領域１２４である。第２領域１２５の内周側の領域は第３領域１２６としている。

図４（ｂ）は、リッド１２０の平面図である。リッド１２０は略長方形状に形成されているが、リッド１２０の角部１２７は丸くＲ面取り加工されている。第２領域１２５は、リッド１２０の最外周から内周側に離れた位置に略一定の幅でリング状に形成されている。第１領域１２４は、図４（ｂ）に示されるようにリッド１２０の外周に沿って形成されているため、第１領域１２４に形成される半田１３０はリッド１２０の外周に沿って形成されることになる。

＜リッド１２０及び圧電デバイス１００の製造方法＞
図５は、リッド１２０及び圧電デバイス１００の製造方法が示されたフローチャートである。以下に、図５を参照してリッド１２０及び圧電デバイス１００の製造方法について説明する。

ステップＳ１０１では、リッド１２０の基材１２１が用意される。基材１２１は、例えば鉄、ニッケル、及びコバルト等の合金であるコバールにより形成され、コバールで形成された平板をプレス抜き加工することにより略長方形形状の基材１２１が用意される。基材１２１は、プレス抜き加工によるバリの発生等を抑えるため、また、角部１２７においてもリッド端部が半田により覆われ易くする（フィレットが生じ易くする）等のため、図４（ｂ）に示されるように、角部１２７が曲線状に形成される。

ステップＳ１０２では、基材１２１にニッケルめっき層１２２が形成される。ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で形成された基材１２１にニッケルめっきが施され、基材１２１の表面全体にニッケルめっき層１２２が形成される。

ステップＳ１０３では、ニッケルめっき層１２２の表面に金めっき層１２３が形成される。ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で形成されたニッケルめっき層１２２の表面全体に金めっき層１２３が形成される。

ステップＳ１０４では、金めっき層１２３がレーザートリミングされる。ステップＳ１０４は、レーザートリミングにより第２領域１２５に相当する領域にレーザーを当てて金めっき層１２３を除去するステップである。ステップＳ１０４では金めっき層１２３の一部がレーザートリミングされることにより、第２領域１２５が形成されると共に第１領域１２４及び第３領域１２６が形成される。

図６（ａ）は、金めっき層１２３の一部のレーザートリミングがなされたリッド１２０の断面図である。図６（ａ）では、図４（ｂ）のＡ−Ａ断面に相当する部分の断面図が示されている。第２領域１２５は、全体で略一定の幅Ｗ１に形成されている。ステップＳ１０４のレーザートリミングでは、図６（ａ）で第３領域１２６となっている部分の全体もレーザートリミングにより金めっき層１２３が除去されても良いが、レーザートリミングに時間がかかり製造コストが上昇するため、第２領域１２５の形成は必要最小限の範囲で行われることが望ましい。すなわち、第２領域１２５の幅Ｗ１は、第１領域１２４に接合される半田１３０が第２領域１２５を超えて広がらない範囲で最小となるように形成されることが望ましい。

第２領域１２５は、レーザートリミングにより金めっき層１２３が除去されることにより、金めっき層１２４が形成されている第１領域１２４よりも半田１３０の濡れ性が低くされている。そのため、第１領域１２４に接合される半田１３０が第２領域１２５に広がることが防がれている。第２領域１２５の形成形態としては、金めっき層１２３の除去だけではなく、他の形態も考えられる。例えば、金めっき層１２３が除去されると共にニッケルめっき層１２２の表面にレーザーの熱で酸化膜が形成される、金めっき層１２３が完全に除去されずに縞状に残される、金めっき層１２３又はニッケルめっき層１２２の表面がレーザートリミングにより荒らされる、ニッケルめっき層１２２又は基材１２１の一部がレーザーにより弾かれて金めっき層１２３の表面に付着される、等により、第１領域１２４の金めっき層１２３の表面よりも半田１３０の濡れ性を低くすることも考えられる。

ステップＳ１０５では、リッド１２０に半田１３０が接合される。ステップＳ１０５では、まず、リッド１２０に半田リング１３１が載せられ、半田リング１３１が溶融されることにより、リッド１２０に半田１３０が接合される。半田１３０は、例えば金錫の共晶金属により形成される。

図６（ｂ）は、半田リング１３１が載せられたリッド１２０の断面図である。半田リング１３１は、例えば基材１２１と同じように半田で形成された平板をプレス抜き加工することにより形成される。半田リング１３１は、例えば半田リング１３１の外周がリッド１２０の外周と同じ大きさ及び同形状となるように形成され、リッド１２０の外周に沿うようにリッド１２０の第１領域１２４上に載せられる。半田リング１３１は、厚さＴ１及び幅Ｗ２が略一定になるように形成される。

図６（ｃ）は、半田１３０が接合されたリッド１２０の断面図である。半田１３０とリッド１２０との接合は、リッド１２０に載せられた半田リング１３１を溶融することにより行われる。図６（ｃ）では、半田リング１３１が溶融された後に固められることにより、リッド１２０に半田１３０が接合された状態が示されており、リッド１２０に接合された半田１３０の高さがＴ２として示されている。

ステップＳ１０６では、リッド１２０がパッケージ１１０に載置される。ステップＳ１０６では、パッケージ１１０のキャビティ１１３を密封するために、パッケージ１１０の接合面１１５に形成される金メタライズパターン１１２上にリッド１２０が載せられる。

図６（ｄ）は、リッド１２０が載置されたパッケージ１１０の断面図である。パッケージ１１０のキャビティ１１３には圧電振動片１４０が載置されており、キャビティ１１３上にリッド１２０が載置されている。圧電振動片１４０は導電性接着剤１３２により配線電極１１４に電気的に接続されている。また、リッド１２０は半田１３０が金メタライズパターン１１２に接触するように載置される。

ステップＳ１０７では、リッド１２０とパッケージ１１０とが接合される。ステップＳ１０７では、半田１３０が再度溶融され、リッド１２０とパッケージ１１０とが半田１３０を介して互いに接合される。ステップＳ１０７の接合は、真空中又は不活性ガス中等で行われる。

図７（ａ）は、圧電デバイス１００の上面図である。図６（ｄ）の状態からステップＳ１０７で半田１３０が再度溶融された場合、半田１３０はパッケージ１１０の接合面１１５に形成される金メタライズパターン１１２の表面を覆うように広がり、リッド１２０の外周の全体に渡ってリッド１２０とパッケージ１１０との間を封止する。半田１３０は金メタライズパターン１１２の表面に広がるため、金メタライズパターン１１２が形成されていない接合面１１５の角部１１６には半田１３０が広がっていない。

図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。半田１３０がリッド１２０及び金メタライズパターン１１２に強固に接合されている場合、半田１３０には、半田１３０が山の裾野のように延びた形状であるフィレットが形成される。図７（ｂ）では、圧電デバイス１００の外周側で金メタライズパターン１１２からリッド１２０の側面にかけて延びるフィレット１３０ａ及び圧電デバイス１００のキャビティ１１３側で金メタライズパターン１１２からリッド１２０の−Ｙ軸側の面に伸びるフィレット１３０ｂが示されている。フィレット１３０ａは、リッド１２０の外周と金メタライズパターン１１２の外周との間の幅Ｗ３がリッド１２０の外周全体で略一定になるように形成されることにより略一定の形状で形成され、これによってリッド１２０とパッケージ１１０との接合強度を均一にすることができる。

図７（ｃ）は、図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図７（ｃ）では、圧電デバイス１００の角部を含む部分断面図が示されている。半田１３０は金メタライズパターン１１２が形成されていない接合面１１５の角部１１６上には形成されない。

パッケージ１１０は長方形状に形成されており、リッド１２０は角部が丸くＲ面取り加工されているため、接合面１１５の角部では、リッド１２０の外周と接合面１１５の外周との間の幅Ｗ４が幅Ｗ３よりも大きくなる。そのため、接合面１１５の全面に金メタライズパターンを形成する場合には、接合面１１５の角部において半田１３０を形成する必要のない領域にも半田１３０が形成されることになり、フィレットを形成するための十分な半田の量を確保できなくなる場合がある。このとき、リッドとパッケージとの接合が不十分になって圧電デバイスの気密保証が低下する可能性がある。

パッケージ１１０では、金メタライズパターン１１２の角部の外形をリッド１２０の外形と同形状にすることにより、不必要な箇所に半田１３０が形成されることが防がれてフィレットを形成するための十分な半田の量が確保される。そのため、圧電デバイスの気密保証の低下が防がれている。また、フィレットの形状は半田の量だけではなくリッドの外周と金メタライズパターンの外周の間の幅の大きさにも依存するが、圧電デバイス１００ではリッド１２０の外周の略全体でリッド１２０の外周と金メタライズパターン１１２の外周との間の幅が等しいため、リッド１２０の外周全体で均一な接合を行うことができ、接合の強度斑が生じることが防がれている。

（第２実施形態）
金メタライズパターンは、様々な形状に形成することができる。以下に、金メタライズパターンの変形例について説明する。

＜パッケージ２１０の構成＞
図８（ａ）は、パッケージ２１０の上面図である。パッケージ２１０はパッケージ１１０と比べて金メタライズパターンの形状のみが異なっており、他の構成はパッケージ１１０と同じである。パッケージ２１０には、接合面１１５に金メタライズパターン２１２が形成されている。金メタライズパターン２１２は、パッケージ１１０の金メタライズパターン１１２において、Ｘ軸方向に伸びる長辺の略中央で金メタライズパターン１１２のキャビティ１１３側の内周が外周側に凹んだ凹み２１５が形成されている。また、金メタライズパターン１１２の凹み２１５が形成される領域を凹み領域２１６とすると、凹み領域２１６では、金メタライズパターン２１２の幅が他の領域の幅よりも狭く形成されることになる。

図８（ｂ）は、リッド１２０が載置されたパッケージ２１０の部分側面図である。リッド１２０をパッケージ２１０に接合する場合、まず、リッド１２０が金メタライズパターン２１２上に載置される。この状態から、熱がかけられて半田１３０が再度溶融される。

図８（ｃ）は、半田１３０を再度溶融している最中のリッド１２０が載置されたパッケージ２１０の部分側面図である。半田１３０は再度溶融している間に金メタライズパターン１１２上に広がる。このとき、半田１３０は特に金メタライズパターン１１２の面積が広い方に流れるため、凹み領域２１６上の半田１３０は、凹み領域２１６よりも金メタライズパターン１１２の面積が広い凹み領域２１６の両側に流れる（図８（ｃ）の矢印２１７）。これにより、凹み領域２１６上には一時的に半田１３０の隙間２１８が形成される。半田１３０を溶融する場合には半田１３０からガスが発生するが、このガスがキャビティ１１３内に封止される場合には圧電デバイスの発振周波数を変化させる等の不良の要因となる可能性がある。パッケージ２１０を用いた場合には、リッド１２０とパッケージ２１０との接合過程で半田１３０の隙間２１８が形成されることにより、キャビティ１１３内から隙間２１８を介して半田１３０から発生するガスを排除することができる。

図８（ｄ）は、圧電デバイス２００の部分側面図である。パッケージ２１０にリッド１２０が接合されることにより圧電デバイス２００が形成される。図８（ｄ）では、パッケージ２１０にリッド１２０が接合され、圧電デバイス２００が形成された状態の部分側面図が示されている。圧電デバイス２００では、図８（ｃ）に示されるように半田１３０が溶融した状態で、リッド１２０がパッケージ２１０側に押し付けられることにより隙間２１８が塞がれてキャビティ１１３が密封され、半田１３０にフィレット１３０ａが形成されて、リッド１２０とパッケージ２１０とが接合される。このように、パッケージ２１０によれば、半田１３０から発生するガスをリッド１２０とパッケージ２１０との接合直前にキャビティ１１３内から排出することができるため、キャビティ１１３内にガスが溜まり難くなり、好ましい。

＜パッケージ３１０の構成＞
図９（ａ）は、パッケージ３１０の上面図である。パッケージ３１０はパッケージ２１０と比べて金メタライズパターンのみが異なっており、他の構成はパッケージ２１０と同じである。パッケージ３１０に形成される金メタライズパターン３１２は、パッケージ２１０に形成される金メタライズパターン２１２の凹み２１５の外周側に更に凹み３１５が形成されている。すなわち、金メタライズパターン３１２では、凹み２１５と凹み３１５とが互いに向かい合うように形成され、金メタライズパターン３１２の凹み２１５と凹み３１５とが形成される領域は、金メタライズパターン３１２の幅が他の領域よりも狭く形成される凹み領域３１６となっている。

パッケージ３１０では凹み領域３１６が形成されることにより、パッケージ２１０と同様に、リッド１２０をパッケージ３１０に接合する過程で凹み領域３１６において一時的に溶融した半田１３０の隙間が形成され、パッケージ３１０のキャビティ１１３から半田１３０の溶融の際に出るガスを除去することができる。

パッケージ２１０及びパッケージ３１０では、凹み２１５及び凹み３１５がパッケージの長辺の中央に形成されたが、パッケージの短辺の中央に形成されても良く、短辺と長辺との両方の中央に形成されても良い。

＜パッケージ４１０の構成＞
図９（ｂ）は、パッケージ４１０の上面図である。パッケージ４１０は、パッケージ１１０と金メタライズパターンの形状のみが異なっており、他の構成はパッケージ１１０と同じである。パッケージ４１０には、接合面１１５に金メタライズパターン４１２が形成されている。金メタライズパターン４１２は、接合面１１５の外周側に形成される第１パターン４１２ａと、接合面１１５の内周側に形成される第２パターン４１２ｂと、により形成されている。金メタライズパターン４１２の外周及び内周の形状は金メタライズパターン１１２と同じである。第１パターン４１２ａと第２パターン４１２ｂとは互いに接触せず離れて形成されている。

図９（ｃ）は、圧電デバイス４００の概略部分断面図である。圧電デバイス４００は、パッケージ４１０にリッド１２０が接合されることにより形成される。図９（ｃ）は、図９（ｂ）のＤ−Ｄ断面を含んだ断面図である。図９（ｃ）では、半田１３０の内周側及び外周側にそれぞれフィレット１３０ａ及びフィレット１３０ｂが形成され、第１パターン４１２ａと第２パターン４１２ｂとの間に半田１３０が形成されない空間４１３が形成されている状態が示されている。圧電デバイス４００では、空間４１３が形成されることが期待でき、空間４１３を埋めていた半田１３０をフィレット１３０ａ及びフィレット１３０ｂの形成に用いることが期待でき、圧電デバイスの耐圧性を向上させることが期待でき、かつ、圧電デバイスの気密保証を高くすることができる。

（第３実施形態）
第１実施形態及び第２実施形態に示されるパッケージは、リッド１２０以外の様々なリッドと組み合わされて、圧電デバイスが形成されても良い。以下に、第１実施形態及び第２実施形態に示されるパッケージと組み合わせて用いることができるリッド及び圧電デバイスについて説明する。

＜リッド２２０の構成＞
図１０（ａ）は、リッド２２０の平面図である。リッド２２０は、外形がリッド１２０（図４（ｂ）参照）と同じ形状、大きさに形成され、リッド１２０と同じく基材１２１の表面にニッケルめっき層１２２及び金めっき層１２３が形成されることにより形成されている。リッド２２０の−Ｙ軸側の面には、半田１３０が接合される第１領域２２４、金めっき層１２３が除去されてニッケルめっき層１２２が露出した領域でありリッド２２０の最外周から内周側に離れた位置に略一定の幅でリング状に形成されている第２領域２２５、及び第２領域２２５の内周側に形成される第３領域２２６が形成されている。リッド２２０は第２領域の形状がリッド１２０とは異なっており、これに伴い、第１領域及び第２領域の形状も異なっている。図１０（ａ）では、リッド２２０の外周から内周側に一定の幅だけ入った部分が点線２２７で示されている。第２領域２２５は、リッド２２０の長辺及び短辺に沿った領域では第２領域２２５の外周２２５ａが点線２２７に沿うように形成されているが、リッド２２０の角部では点線２２７よりも内周側に凹んで形成されている。リッド２２０の角部における第２領域２２５は、リッド２２０の中心と外周側の角部とを直線状に遮るように、すなわち、第２領域２２５の角部がＣ面取りされたように形成されている。そのため、リッド２２０の角部における第１領域２２４は、リッド２２０の長辺及び短辺に沿って形成される領域よりも幅が広く形成されることになり、点線２２７と第２領域２２５の外周２２５ａとに囲まれた領域２２４ａだけ面積が広く形成されることになる。

リッドに半田１３０を形成する場合（図５のＳ１０５参照）には、第１領域の幅をリッド全体で等しくなるように形成したとしても、表面張力の影響によりリッドの角部には半田１３０が集まり、リッドの角部の半田１３０の高さがリッドの短辺及び長辺に沿った領域の半田１３０の高さよりも高くなる場合がある。すなわち、リッドに接合される半田１３０の高さＴ２（図６（ｃ）参照）が一定にならず、リッドの角部における高さＴ２がリッドの短辺及び長辺に沿った領域の半田１３０の高さＴ２よりも高くなる場合がある。この状態でリッドをパッケージ上に載置した場合（図６（ｄ）参照）、半田１３０と金メタライズパターンとの接触領域に偏りが生じ、リッドとパッケージとを接合する際の半田１３０の溶融が不均一になり、リッドとパッケージとの接合が不十分になって、圧電デバイスにリークが発生する可能性が生じていた。

リッド２２０では、図１０（ａ）に示されるように、リッド２２０の角部の第１領域２２４の幅がリッド２２０の短辺及び長辺に沿った第１領域２２４の幅よりも広く形成されていることにより、リッド２２０の角部に集まった半田１３０が分散され、リッド２２０に接合される半田１３０の高さＴ２を均一化することができる。これにより、リッド１２０をパッケージ１１０に載置した場合（図６（ｄ）参照）には、リッド１２０に接合される半田１３０の金メタライズパターン１１２に接触する領域が広くなって半田１３０と金メタライズパターン１１２との接触領域の偏りがなくなり、リッドとパッケージとを接合する際の半田１３０の溶融が均一なものとなり、リッドとパッケージとの接合が均一なものとなって圧電デバイスにリークが発生することを防ぐことができる。

＜リッド３２０の構成＞
図１０（ｂ）は、リッド３２０の平面図である。リッド３２０は、半田１３０に接合される第１領域３２４と、金めっき層１２３が削除される第２領域３２５と、第２領域３２５の内周側に形成される第３領域３２６と、を有している。リッド３２０は、リッド２２０に対してリッド２２０の角部における第２領域２２５の形状が異なっており、第２領域２２５の外周２２５ａが扇形状にリッド２２０の内側に凹んで形成されている。これにより、リッド２２０と同様に、第１領域３２４の角部では第１領域３２４の短辺及び長辺に沿った領域よりも幅が広く形成され、リッド３２０の角部においては点線２２７と第２領域３２５の外周３２５ａとにより囲まれた部分３２４ａの面積だけ第１領域３２４が広く形成されることになる。これにより、リッド２２０を用いた場合と同様に、リッド３２０上に形成される半田１３０の高さＴ２がリッド２２０と同様に略一定の値をとるようになり、半田１３０全体が溶融し易くなって圧電デバイスにリークが発生することを防ぐことができる。

＜リッド４２０の構成＞
図１１（ａ）は、リッド４２０の平面図である。リッド４２０は、半田１３０が接合される第１領域４２４、金めっき層１２３が除去された第２領域４２５、及び第２領域４２５の内周側に形成される第３領域４２６を有している。リッド４２０に形成される第２領域４２５は、リッド２２０（図１０（ａ）参照）において、第２領域２２５の外周２２５ａを第２領域２２５の長辺の中央からリッド２２０の外周に向かって突き出る突起部４２８が形成されることにより形成されている。リッド４２０は、突起部４２８以外の構成はリッド２２０と同じである。

突起部４２８は第２領域４２５の幅Ｗ５の領域がリッド４２０の外周側に突き出ることにより形成されている。第１領域４２４の長辺に沿った領域の幅をＷ６とし、突起部４２８が突き出された部分の第１領域４２４の幅をＷ７とすると、幅Ｗ７は幅Ｗ６よりも狭く、幅Ｗ７の大きさが０にならないように形成されている。図１１（ａ）では、第１領域４２４の幅Ｗ７となっている領域が突起領域４２４ａとして示されている。

図１１（ｂ）は、半田１３０が接合されたリッド４２０の側面図である。図１１（ｂ）では、基材１２１、ニッケルめっき層１２２、及び金めっき層１２３が点線で示されている。また、突起領域４２４ａの位置が点線で示されている。半田１３０は全体的に略一定の高さに形成されているが、突起領域４２４ａでは第１領域４２４の幅が狭いため突起領域４２４ａ上の半田１３０が突起領域４２４ａの両側に引っ張られて、半田１３０の表面に凹み４２９が形成される。

図１１（ｃ）は、半田１３０が接合されたリッド４２０が載置されたパッケージ１１０の側面図である。図５のステップＳ１０６では、半田１３０が接合されたリッド４２０がパッケージ１１０の接合面１１５の金メタライズパターン１１２上に載置されるが、凹み４２９が形成される領域では半田１３０が金メタライズパターン１１２に接触しない。

半田１３０を溶融してリッド４２０とパッケージ１１０とを接合する場合に半田１３０からガスが発生するが、このガスが圧電振動片１４０の振動に悪影響を及ぼす可能性がある。リッド４２０をパッケージ１１０に接合する場合には、凹み４２９において半田１３０が金メタライズパターン１１２に接触していないため、この部分の半田１３０の溶融を遅らせ、凹み４２９により形成された隙間から半田１３０から発生するガスを逃すことができ、これによって圧電振動片１４０の振動に悪影響を及ぼすことが防がれている。

リッド４２０では、リッド４２０の長辺に沿った第２領域４２５の中央に突起部４２８が形成されたが、第２領域４２５の短辺の中央に形成されても良く、短辺及び長辺の両方の中央に形成されていても良い。また、リッド４２０をパッケージ２１０と共に用いる場合には半田１３０の隙間を形成し易くなるため、突起領域４２４ａの幅Ｗ７を広めに取ることができ、圧電デバイスを気密保証がより強い状態に形成することができる。

＜リッド５２０の構成＞
図１２（ａ）は、リッド５２０の平面図である。リッド５２０は、リッド１２０（図４（ｂ）参照）において、第１領域の構成のみが変更されることにより形成されている。リッド５２０は、第１領域５２４と、第２領域１２５と、第２領域１２５の内周側に形成される第３領域１２６と、を有している。第１領域５２４は、リッド５２０の最外周に形成される第１パターン５２４ａと、第１領域５２４の最内周に形成される第２パターン５２４ｂと、を有している。また、第１パターン５２４ａと第２パターン５２４ｂとの間を遮るように第３パターン５２４ｃが形成されている。第１パターン５２４ａ及び第２パターン５２４ｂの表面には金めっき層１２３が形成されており、第３パターン５２４ｃの表面はニッケルめっき層１２２が形成されている。第３パターン５２４ｃでは、第２領域１２５と同様に、表面の金めっき層１２３が削除されている。

図１２（ｂ）は、表面に半田１３０が形成されたリッド５２０の断面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＥ−Ｅ断面を含んでいる。リッド５２０では、図５のステップＳ１０５において第１領域５２４上に半田１３０が形成される場合に、第１パターン５２４ａ及び第２パターン５２４ｂ上には半田１３０が形成されるが、第３パターン５２４ｃの表面には半田１３０が形成されない。そのため、第３パターン５２４ｃ上には半田１３０に囲まれた空間５１３が形成される。

リッド５２０を用いた場合には、図９（ｂ）のパッケージ４１０と同様に、空間５１３が形成されることにより、空間５１３を埋めていた半田１３０をフィレット１３０ａ及びフィレット１３０ｂの形成に用いることができ、圧電デバイスの耐圧性を向上させることができるため、圧電デバイスの気密保証を高くすることができる。また、リッド５２０をパッケージ４１０に用いる場合には、この効果をより強く発揮させることができる。

また、リッドの第１領域の形状を、パッケージ２１０及びパッケージ３１０の金メタライズパターンの形状と同じ形状に形成してパッケージ２１０及びパッケージ３１０と共に用いても良い。これにより、パッケージ２１０及びパッケージ３１０で述べられた効果をより強く発揮させることができる。

以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。

例えば、基材にはコバール以外の材料が用いられても良く、半田には金錫合金以外の半田が用いられても良い。また、基材に形成されるめっき層は、ニッケルめっき層及び金めっき層の２層により形成される例を示したが、さらに他の層が加えられて３層以上とされても良く、又は１層のみであっても良い。

また、上記の実施形態は様々に組み合わせて実施されても良い。

１００、２００、４００ … 圧電デバイス
１１０、２１０、３１０、４１０ … パッケージ
１１１ … 実装端子
１１２、２１２、３１２、４１２ … 金メタライズパターン
１１３ … キャビティ
１１４ … 配線電極
１１５ … 接合面
１１６ … 接合面の角部
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０ … リッド
１２１ … 基材
１２２ … ニッケルめっき層
１２３ … 金めっき層
１２４、２２４、３２４、４２４、５２４ … 第１領域
１２５、２２５、３２５、４２５ … 第２領域
１２６、２２６、３２６、４２６ … 第３領域
１２７ … リッドの角部
１３０ … 半田
１３０ａ、１３０ｂ … フィレット
１３１ … 半田リング
１３２ … 導電性接着剤
１４０ … 圧電振動片
１７１ … スクライブライン
２１５、３１５、４２９ … 凹み
２１６、３１６ … 凹み領域
２２５ａ … 第２領域２２５の外周
４１２ａ … 第１パターン
４１２ｂ … 第２パターン
４１３、５１３ … 空間
４２４ａ … 突起領域
４２８ … 突起部
５２４ａ … 第１パターン
５２４ｂ … 第２パターン
５２４ｃ … 第３パターン
Ｃ１１０ … セラミックシート

Claims (8)

1. 圧電振動片が載置されるキャビティを有し、角部の外周が曲線状に形成される長方形状のリッドにより前記キャビティが半田を介して密封されるセラミックにより形成されるパッケージであって、
   前記キャビティの周りを囲み前記リッドが接合される接合面の外形は長方形状に形成され、前記接合面には前記半田が接合される金メタライズパターンが形成され、
   前記金メタライズパターンの角部は前記リッドの角部と同形状に形成されるパッケージ。
2. 前記金メタライズパターンの外周形状は、前記リッドの外周形状よりも大きく、前記リッドの外周形状と同形状に形成される請求項１に記載のパッケージ。
3. 前記接合面の長辺の中央部において、
   前記金メタライズパターンの前記接合面の長辺の中央部における外周形状が、前記キャビティ側に凹んでいる請求項１に記載のパッケージ。
4. 前記接合面の長辺の中央部において、
   前記金メタライズパターンの前記接合面の長辺の中央部における内周形状が、前記金メタライズパターンの外周側に凹んでいる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のパッケージ。
5. 前記金メタライズパターンは、前記金メタライズパターンの外周形状を含む第１パターンと、前記第１パターンから離れて前記第１パターンの内周側に形成される第２パターンと、を含む請求項１又は請求項２に記載のパッケージ。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のパッケージと、前記圧電振動片と、前記リッドと、を備える圧電デバイス。
7. 前記リッドは、基材と、前記基材の表面に形成されるめっき層と、を有し、
   前記パッケージに接合される面には、前記面の最外周に接し、前記面の周囲を囲むようにリング状に形成され、前記半田が接合される第１領域と、前記第１領域の内周側に接して形成され前記めっき層が除去されている又は前記半田の付着性が低下する改質処理がされた第２領域と、が形成され、
   前記第２領域の外周は、前記基材の角部において内周側に凹んで形成される請求項６に記載の圧電デバイス。
8. 前記めっき層は、ニッケルめっき層及び前記ニッケルめっき層の表面に形成される金めっき層により形成され、
   前記第２領域は、前記金めっき層が除去されて前記ニッケルめっき層が露出している請求項７に記載の圧電デバイス。