JP3714833B2 - セラミック容器及びこれを用いた水晶振動子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凹状のセラミック容器及びこれに水晶片を密閉封入した表面実装用の水晶振動子を産業上の技術分野とし、特に量産に適して電気的接続を確実にしたセラミック容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）水晶振動子は、周波数及び時間の基準源あるいはフィルタ素子として通信機器を含む各種の電子機器に広く使用されている。近年では、例えば携帯電話に代表されるように、電子機器の小型化及び普及が一層進み、水晶振動子もこれに伴い縮小化及び大量供給が要求されている。また、通信周波数の有効利用のため、水晶振動子の高周波数化も求められている。このような、要求に応えるべく、例えば大型水晶ウェハから写真及びエッチング技術を利用して製造される厚みの薄い水晶振動子が期待されている。
【０００３】
（従来技術の一例）第１０図は一従来例を説明する水晶振動子の断面図である。
水晶振動子は、凹状としたセラミック容器（容器本体とする）１に水晶片２を収容して、金属カバー３をシーム溶接によって接合して封止する。容器本体１は底壁１ａと側壁１ｂを積層して焼成した積層セラミックからなり、凹部底面の両端側に水晶端子電極（水晶端子とする）４（ａｂ）を有する。水晶端子４（ａｂ）は、容器本体１の積層面を経て側面及び底面に実装電極５（ａｂ）として延出する。なお、側面の電極は、貫通孔を設けて導電ペーストを内周に塗布する所謂スルーホール加工によって形成される。図中の符号１２は、開口端に鑞接された溶接用の金属リングである。
【０００４】
水晶片２は、厚みすべり振動のＡＴカットからなる。そして、第１１図に示したように、例えば上面とした一主面側から穴部を設け、中央部分の薄肉部２ａを振動領域として、外周部分の厚肉部２ｂを保持領域とする。薄肉部２ａの両主面には励振電極６（ａｂ）を形成し、反対方向の両端部となる厚肉部２ｂに引出電極７（ａｂ）を延出する。これにより、水晶片２を平板とした場合に比較し、振動領域（薄肉部２ａ）の厚みを小さくでき、振動周波数を例えば１００ＭＨｚ以上に高くできる。
【０００５】
そして、穴部を有する上面側を容器本体１の開口端側として収容され、引出電極７（ａｂ）の延出した水晶片２の両端部が、凹部底面の水晶端子４（ａｂ）に電気的・機械的に接続される。すなわち、導電性接着剤８によって電気的に接続して固着される。この場合、水晶端子４（ａｂ）上に導電性接着剤８（下塗導電性接着剤８ａとする）を塗布して水晶片２を載置し、さらに両端部の上面から側壁１ｂとの間隙に導電性接着剤８（上塗導電性接着剤８ｂとする）を埋設する。そして、上塗及び下塗導電性接着剤８（ａｂ）を例えば熱によって同時に硬化させ、水晶片２を固着する。
【０００６】
このようなものでは、第１２図に示したように、例えば大型な水晶ウェハ９にマスクをかけて、エッチングによって多数の穴部１０を設ける。次に、新たなマスクをかけて例えば蒸着によって両主面側に励振及び引出電極６、７（ａｂ）を形成する。さらに、水晶ウェハ９の穴部間をダイシングソウ等によって切断し、多数の水晶片２を得る。そして、前述したように容器本体１に水晶片２を収容してカバーを封止し、水晶振動子を得る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の水晶振動子では、水晶片２における両端部の主面のみに引出電極７（ａｂ）を形成する。したがって、下面側の引出電極（下面引出電極とする）７ｂと水晶端子４ａとは、直接に面対向して下塗導電性接着剤８ａによる電気的な接続（導通）を確実にする。しかし、上面側の引出電極（上面引出電極とする）７ａと水晶端子４ｂとは、高さ方向に間隙を有して直接に面対向しない。また、外形寸法を小さくするため、水晶片２の両端部と容器本体１の側壁１ｂとの間隙は極めて小さい。
【０００８】
このため、第１３図に示したように、上面側から塗布された上塗導電性接着剤８ｂは粘性及び表面張力によって丸みを帯びて下塗導電性接着剤８ａ及び水晶端子４ｂにまで到達しない。あるいは、到達しても、接触面積を小さくして、電気的導通を不確実にするおそれがあった。また、厚肉部２ｂの厚みが大きな場合は、上面引出電極７ａと水晶端子４ｂとの間隙も大きくなり、上塗導電性接着剤８ｂの経路が長くなることから、電気的抵抗が大きくなるおそれもあった。そして、いずれにしても、引出電極７ａと水晶端子４ｂとが直接に面対向しないので、上塗導電性接着剤８ｂによる接続状態を確認できない問題があった。
【０００９】
なお、両端部の上下面引出電極７（ａｂ）を従来のように側面を経て互いに反対面に折返して形成すれば、この問題は解消する。このため、水晶ウェハ９の状態で、例えば図示しない貫通孔を設けて側面から裏面に電極を設けることが考えられる。しかし、蒸着での貫通孔への電極形成は極めて困難であり、また、工程を増やして複雑にし、量産には適しない。
【００１０】
（発明の目的）本発明は、量産に適して電気的接続を確実にした容器本体及びこれを用いた水晶振動子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、容器本体１の側壁内周に水晶端子（側壁端子とする）１１を設けたことを基本的な解決手段とする。
【００１２】
【作用】
本発明では、容器本体１の側壁内周に設けた側壁端子１１と水晶片２の上面引出電極７ａとを導電接合材８によって電気的に接続する。これにより、導電接合材８による上面引出電極７ａと側壁端子（水晶端子）１１との電気的接続を視認して確認できる。以下、本発明の一実施例を説明する。
【００１３】
第１図及び第２図は本発明の第１実施例を説明する図で、第１図は水晶振動子の断面図、第２図は容器本体の一部図である。なお、前従来例図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、前述のように凹状とした容器本体１に、水晶片２の穴部を設けた上面を開口端側として密閉封入してなる。そして、この実施例では、側壁１ｂを上側壁１ｂ１と下側壁１ｂ２の二層として、両端側における下側壁１ｂ２の側壁内周に側壁端子１１（ａｂ）を設ける。側壁端子１１（ａｂ）は底面の水晶端子４（ａｂ）及び実装電極５（ａｂ）に電気的に接続する。
【００１４】
下側壁１ｂ２の側壁端子１１（ａｂ）は、例えば平板状のグリーンシート（セラミック生地）に貫通孔１３を形成し（第３図）、銅ペースト（未図示）を流入させて内周に塗布する（スルーホール加工）。そして、点線で示す中央部を打抜いた後、底壁１ａ及び上側壁１ｂ１を積層し、一体的な焼成によって形成される。通常では、水晶端子４（ａｂ）及び実装電極５（ａｂ）を含めて金メッキ処理が施される。
【００１５】
このようなものでは、前述のように下塗導電性接着剤８ａを水晶端子４（ａｂ）上に塗布して水晶片２の両端部底面を載置した後、水晶片２の上面から上塗導電性接着剤８ｂを塗布する。すなわち、上塗導電性接着剤８ｂによって、水晶片２の両端部と側壁内周との間隙に埋設するとともに、特に上面引出電極７ａと側壁端子１１ａとを電気的に接続する。
【００１６】
このような構成であれば、下面引出電極７ｂと水晶端子４ａとは、前述同様に両者間に介在した下塗導電性接着剤８ａによって、電気的導通を確実にする。そして、上面引出電極７ａは上塗導電性接着剤８ｂによって、側壁端子１１ａに接合するので、上塗導電性接着剤８ｂが下塗導電性接着剤８ａ及び水晶端子４ｂに到達しなかったとしても、水晶端子４ｂ及び実装電極５ｂとの電気的な導通を確実にする。
【００１７】
また、水晶片２の厚肉部２ｂの厚みが水晶片２と側壁１ｂとの間隙よりも大きな場合には、導電性接着剤８の経路長を短くして、導通抵抗を小さくできる。そして、この実施例では側壁１ｂを上側壁１ｂ１、下側壁１ｂ２ から形成し、下側壁１ｂ２に側壁端子１１（ａｂ）を設けたので、金属リング１２との電気的短絡を防止する。
【００１８】
なお、この例では、引出電極７（ａｂ）を両端部の中央に延出して同部を保持したが、例えば両端部の対向する角部に延出して対角部を保持してもよく、また、引出電極７（ａｂ）を両端部の両辺に沿って形成し、任意の部分を保持してもよい（未図示）。さらに、引出電極７（ａｂ）を一端部両側に延出して一端部のみを保持してもよい（未図示）。
【００１９】
また、方向性を無くして作業性を高めるため、水晶端子４（ａｂ）及び側壁端子１１（ａｂ）を両端側に設けて対称としたが、下面引出電極７ｂの一端側では側壁端子１１ｂはなくてもよい。そして、上面引出電極７ａの他端側では水晶端子４ｂはなくてもよい（未図示）。
【００２０】
【第２実施例】
第４図及び第５図は本発明の第２実施例を説明する図で、第４図は本発明を適用したフィルタ素子（所謂ＭＣＦ、Monothilic Crystal Filter）としての水晶振動子（水晶片）の図、第５図は下側壁から見た容器本体の平面図である。なお、前述と同一部分の説明は省略又は簡略する。
水晶振動子は、前述同様に穴部を有する水晶片２を容器本体１に収容して、金属カバー３を被せてなる（前第１図参照）。水晶片２は、薄肉部（振動領域）２ａの底面に入出力電極１４（ａｂ）を、裏面にこれと対向する共通電極１４ｃを有する。そして、入出力電極１４（ａｂ）からは長辺方向の両端部中央に、共通電極１４ｃからは短辺方向の一端部中央（中央部とする）に各引出電極１５（ａｂｃ）を延出する。そして、これらは前述したように大型な水晶ウェハ９に写真、印刷及びエッチング技術を用いて一体的に形成される。
【００２１】
容器本体１は、底面（底壁１ａ）に入出力用及びアース用の水晶端子４（ｃｄｅ）を、両端側となる下側壁１ｂ２の側壁内周に入出力用の側壁端子１１（ｃｄ）を有する。側壁端子１１（ｃｄ）は、それぞれ水晶端子４（ｃｄ）及び外表面に形成した実装電極（未図示）に電気的に接続する。
【００２２】
そして、例えば水晶端子４（ｃｄｅ）に下塗導電性接着剤８ａを塗布し、水晶片２を位置決めして固着する。さらに、水晶片２の両端部における上面側から上塗導電性接着剤８ｂを塗布し、水晶片２と側壁内周との間に埋設するとともに入出力用とした上面引出電極１５（ａｂ）と側壁端子１１（ｃｄ）と接続する（前第１図参照）。
【００２３】
このような構成であれば、前述と同様に、アース用の下面引出電極１５ｃと水晶端子４ｅとは、下塗導電性接着剤８ａによって、電気的導通を確実にする。そして、上面引出電極１５（ａｂ）は、上塗導電性接着剤８ｂが下塗導電性接着剤８ａ及び水晶端子４（ｃｄ）に到達しなくても、側壁端子１１（ｃｄ）によって水晶端子４（ｃｄ）及び実装電極との電気的な導通を確実にする。そして、導電性接着剤８の経路長を短くして、導通抵抗を小さくできる。
【００２４】
なお、この実施例において、水晶片２に対称性を持たせて接続作業を容易にするため、アース用の引出電極１５ｃを短辺方向の両端部中央に延出し、これに応答する水晶端子４ｅを穴部の底面に設けてもよい（未図示）。
【００２５】
【他の事項】
上記各実施例では、各引出電極７、１５の延出端部で下塗導電性接着剤８ａ及び上塗導電性接着剤８ｂを用いたが、例えば下面引出電極７ｂ、１５ｃの延出端部は下塗導電性接着剤８ａのみとする。そして、上面引出電極７ａ、１５（ａｂ）の延出端部は上塗導電性接着剤８ｂのみとしてもよい（未図示）。この場合、導電性接着剤８の塗布作業が半減するので、作業性を向上する。
【００２６】
また、水晶片２は、穴部を設けた上面を容器本体１の開口面側として収容したが、平坦部の下面を開口面側として水晶片２を固着する場合でも同様に適用できる。また、水晶片２は穴部を有するものを適用したが、基本的には平板状であっても（第６図）、薄肉部２ａに対して一端側のみに厚肉部２ｂがあっても（第７図）、さらには両側から穴部を設けて薄肉部２ａ及び厚肉部２ｂとしたもの（第８図）でもよい。要は、折り返しがなく水晶片２の両主面上の外周のみに引出電極７、１５が延出した水晶片２であれば適用できる。
【００２７】
また、カバーは金属としてシーム溶接としたが、電子ビームによる溶接であってもよい。また、水晶端子４の厚みを大きくして容器本体１と水晶片２とに振動用の間隙を設けたが、例えば底面に凹部を設けて両者間に間隙を設けてもよい（未図示）。また、容器本体１には水晶片２のみを収容したが、底面や裏面に凹部を設けてＩＣチップ等の電子素子を収容し、水晶発振器やフィルタ等を形成してもよい（未図示）。
【００２８】
また、側壁１ｂは２層として下側壁１ｂ２に側壁端子１１を設けて金属リング１２との絶縁を計ったが、例えば金属リング１２を容器本体１の開口端の内周上面を避けて外周側に設け、導電性接着剤８との短絡を防止するようにしてもよい（第９図）。また、導電性接着剤８は例えば半田等の金属（鑞材）を用いてもよく、要は導電性があって機械的に接合する機能を持った導電接合材であればよい。
【００２９】
また、下塗及び上塗導電性接着剤８（ａｂ）はいずれも導電性としたが、下塗導電性接着剤８ａは絶縁性接着剤として機械的な接続のみとし、上塗導電性接着剤８ｂのみによって電気的な導通を計ってもよい。この場合、下塗とした絶縁性接着剤を機械的な固着用とし、上塗導電性接着剤８ｂを電気的な導通用とするので、絶縁性及び導電性とした各接着剤に対する選択の幅が広がり、設計の自由度を増す。そして、側壁端子１１はスルーホール加工によって形成したが、例えば蒸着やメッキでもよく、これらは任意に形成できる。
【００３０】
要するに、本発明は、水晶片２の上面引出電極７ａ、１５（ａｂ）と接続する側壁端子１１を容器本体１の側壁内周に設けて電気的導通を確実にすることが趣旨であり、このような趣旨に基づくものは上記を含むその他の適宜自在な変更を含めて本発明の技術的な範囲に包含される。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、容器本体の側壁内周に側壁端子を設けて水晶片の上面引出電極と接続するので、量産に適して電気的な接続（導通）を確実としたセラミック容器及びこれを用いた水晶振動子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する水晶振動子の断面図である。
【図２】本発明の一実施例を説明する容器本体の一部図である。
【図３】本発明の一実施例を説明する下側壁の生地セラミックの平面図である。
【図４】本発明の他の実施例を説明する水晶片の図である。
【図５】本発明の他の実施例を説明する下側壁から見た容器本体の平面図である。
【図６】本発明に適用される他の水晶片の図である。
【図７】本発明に適用される他の水晶片の図である。
【図８】本発明に適用される他の水晶片の図である。
【図９】本発明に適用される他の容器本体の一部図である。
【図１０】従来例を説明する水晶振動子の断面図である。
【図１１】従来例を説明する水晶片の図である。
【図１２】従来例を説明する水晶ウェハの図である。
【図１３】従来例の問題点を説明する一部断面図である。
【符号の説明】
１ 容器本体、２水晶片、３ 金属カバー、４ 水晶端子、５ 実装電極、６励振電極、７、１５ 引出電極、８ 導電性接着剤、９ 水晶ウェハ、１０ 穴部、１１ 側壁端子、１２ 金属リング、１３ 貫通孔、１４ａ 入力電極、１４ｂ 出力電極、１４ｃ 共通電極．

Claims (4)

1. 水晶片の上面側を開口端側として収容し、前記開口端側が金属カバーによって封止される底壁と側壁からなる凹状のセラミック容器において、前記側壁を上側壁と下側壁とから形成し、前記水晶片の上面側となる主面外周に延出した引出電極と導電接合材によって電気的に接続する水晶端子電極を前記下側壁の内周に形成したことを特徴とするセラミック容器。
2. 水晶片の上面側を開口端側として、前記開口端側が金属カバーによって封止される底壁と側壁からなる凹状のセラミック容器内に収容し、前記水晶片の上下面の主面外周に延出した引出電極を前記セラミック容器内の水晶端子電極と接続してなる水晶振動子において、前記セラミック容器の側壁を上側壁と下側壁とから形成し、前記水晶端子電極の少なくとも一方を前記セラミック容器の下側壁の内周に設けて、前記水晶片の上面側となる主面外周に延出した引出電極と導電接合材によって電気的に接続したことを特徴とする水晶振動子。
3. 請求項２において、前記引出電極は前記水晶片の上下面に形成された対向する励振電極から延出した水晶振動子。
4. 請求項２において、前記引出電極は前記水晶片の上下面に形成された入出力電極又は該入出力電極と対向する共通電極から延出したフィルタ素子としての水晶振動子。

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