JP3770607B2

JP3770607B2 - 圧電振動子収納用パッケージおよびこれを用いた圧電装置

Info

Publication number: JP3770607B2
Application number: JP2003202726A
Authority: JP
Inventors: 治己竹岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2023-07-28
Also published as: JP2005051285A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に圧電振動子を収容するための圧電振動子収納用パッケージ、およびこのパッケージに圧電振動子を収容してなる圧電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内部に水晶振動子等の圧電振動子を収容するための圧電振動子収納用パッケージは、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックス材料から成り、その上面中央部に圧電振動子を収納するための長方形状の凹部を有する絶縁基体と、凹部の４隅部に形成され、圧電振動子の電極が接続される電極パッドと、絶縁基体の上面の凹部の周囲に凹部を塞ぐようにして取着される蓋体とから構成されている。なお、通常、絶縁基体の凹部の底面に形成された電極パッドから絶縁基体の側面や下面等の外表面にかけて配線導体が導出されている。
【０００３】
この圧電振動子収納用パッケージの凹部内に圧電振動子を収納するとともに、圧電振動子の電極を凹部の底面に形成された電極パッドに導電性接着剤を介して電気的，機械的に接続し、その後、絶縁基体の上面の凹部の周囲に蓋体をガラス等を介して接合し凹部を塞ぐことにより、凹部内に圧電振動子が気密封止されて圧電装置となる。そして、絶縁基体の外表面に導出された配線導体を外部の電気回路に接続することにより圧電振動子が外部の電気回路と接続され、圧電振動子から外部の電気回路に時間や周波数の基準信号等が出力される。
【０００４】
近年、この圧電装置を形成するための圧電振動子は、その発振周波数特性等の特性に対する要求が非常に多岐にわたるようになってきており、これに応じてその寸法や電極の配置形態等の種類が非常に多くなってきている。
【０００５】
このような圧電振動子の多品種化に対応するためには、圧電振動子を収納する凹部の寸法や電極パッドの配置形態等が異なる多くの種類の圧電振動子収納用パッケージを準備する必要がある。
【０００６】
しかしながら、圧電振動子の種類に対応させて多くの種類の圧電振動子収納用パッケージを準備することは通信用機器の開発段階において無駄が多く、また煩雑であるため、通信用機器の開発期間が長期化したり、また、生産性を低下させるという問題があった。このような問題に対しては、図２（ａ）および（ｂ）に示すような圧電振動子収納用パッケージおよびこれを用いた圧電装置が提案されている。
【０００７】
この圧電振動子収納用パッケージは、上面に圧電振動子37を収納するための長方形状の凹部34が形成された絶縁基体31と、凹部34の底面と各短辺側の内側面とのそれぞれの間に形成された一対の段差部32と、凹部34の底面の４隅部で各段差部の周囲にそれぞれ形成された４つの第１の電極パッド35と、各段差部の上面のそれぞれに形成された第２の電極パッド36と、第１および第２の電極パッド35，36と電気的に接続されるとともに凹部34の内側から絶縁基体31の外表面にかけて導出された配線導体39とを具備している。
【０００８】
このような圧電振動子収納用パッケージによれば、絶縁基体31の凹部34内に圧電振動子37を収納するとともに、この圧電振動子37の端部に形成されている電極（図示せず）を、その圧電振動子37の寸法等に応じて、凹部34内の第１の電極パッド35または第２の電極パッド36のいずれかに導電性接着剤38等の電気的接続手段を介して電気的に接続し、しかる後、凹部34の周囲の上面に低融点ガラス等のろう材を介してセラミックス等から成る蓋体40を接合，取着することによって、絶縁基体31と蓋体40とから成る容器の内部に圧電振動子37が気密に封止され、それにより製品としての電子装置となる。
【０００９】
このような圧電振動子収納用パッケージによれば、圧電振動子37が、例えば低周波用となる寸法の大きなもの37ｂであれば、その電極を第２の電極パッド36に接続することができ、また、高周波用となる寸法の小さなもの37ａであれば、その電極を第１の電極パッド35に接続することができるので、大きさの異なる圧電振動子37ａ，37ｂのいずれであっても、容易に気密封止して圧電装置を形成することができる。
【００１０】
なお、圧電振動子37の電極と第１および第２の電極パッド35，36との接続は、通常、導電性接着剤38を介して行なわれる。例えば、圧電振動子37の電極を第１および第２の電極パッド35，36の上に位置決めして載せ、この部分に導電性接着剤供給装置（ディスペンサー）（図示せず）から導電性接着剤38を排出，供給することにより圧電振動子37の電極と第１および第２の電極パッド35，36とが電気的，機械的に接続される。ディスペンサーは，通常先端に排出口を有する管状等の形状である。
【００１１】
【特許文献１】
特開平６−３３８７５０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近時、圧電装置は、小型化の要求に伴い、その大きさが１辺の長さが数ｍｍ程度の長方形状等の極めて小さなものとなってきている。また、このような小型の圧電装置を形成するための圧電振動子収納用パッケージも小さなものとなってきている。
【００１３】
このように圧電振動子収納用パッケージの小型化が進むと、ディスペンサーと凹部34の内側面との間隔が狭いものとなるため、ディスペンサーを圧電振動子37の電極と凹部34の４隅部に形成された第１の電極パッド35との接続部に位置決めすることが難しくなり、圧電振動子37の電極と第１の電極パッド35とを電気的，機械的に確実，強固に接続するために必要な量の導電性接着剤38を正確に所定の位置に供給することが困難となるという問題点があった。
【００１４】
また、このように、ディスペンサーから圧電振動子37の電極と第１の電極パッド35との接続部に必要量の導電性接着剤38を正確に供給することが困難な状態で導電性接着剤38を供給すると、余分な導電性接着剤38が段差部32の側面を這い上がること等により、凹部34の４隅部の隣接する第１の電極パッド35同士、または第１の電極パッド35と第２の電極パッド36との間等が電気的に短絡し、圧電装置として正常に作動しなくなるという問題点があった。
【００１５】
また、このような導電性接着剤38が段差部32の側面を這い上がることにより圧電振動子37の電極と第１の電極パッド35との接続部に必要な量の導電性接着剤38が残存せず、圧電振動子37の電気的，機械的な接続の信頼性が低いものとなるという問題点もあった。
【００１６】
本発明は、かかる問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、小型化が進んだとしても、種々の大きさの圧電振動子の電極を電極パッドに容易かつ確実に電気的，機械的に接続することができる圧電振動子収納用パッケージ、およびこの圧電振動子収納用パッケージを用いた高信頼性の圧電装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電振動子収納用パッケージは、上面に圧電振動子を収納するための長方形状の凹部が形成された絶縁基体と、前記凹部の底面と一方の短辺側内側面との間に、一方の長辺側内側面から他方の長辺側内側面に達しないようにして形成された第１の段差部と、前記凹部の底面と他方の短辺側内側面との間に、前記他方の長辺側内側面から前記一方の長辺側内側面に達しないようにして形成された第２の段差部と、前記底面の４隅部で前記第１および第２の段差部の周囲にそれぞれ形成された４つの第１の電極パッドと、前記第１および第２の段差部の上面のそれぞれに形成された第２の電極パッドと、前記第１および第２の電極パッドと電気的に接続されるとともに前記凹部の内側から前記絶縁基体の外表面にかけて導出された配線導体とを具備していることを特徴とする。
【００１８】
本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、凹部の底面と一方の短辺側内側面との間に、一方の長辺側内側面から他方の長辺側内側面に達しないようにして形成された第１の段差部と、凹部の底面と他方の短辺側内側面との間に、他方の長辺側内側面から一方の長辺側内側面に達しないようにして形成された第２の段差部を設けたことから、凹部の底面と一方および他方の短辺側内側面との間に形成された第１および第２の段差部と、凹部の長辺側内側面との間にある程度のスペースを確保することができ、また、このスペースが一方の短辺側と他方の短辺側との間で反対側に位置するため、圧電振動子収納用パッケージの小型化が進んだとしても、凹部内でディスペンサーを動かすことができる範囲を有効に確保することができるようになり、圧電振動子の電極と、第１の電極パッドとの接続部にディスペンサーを容易かつ正確に位置決めすることができる。
【００１９】
また、第１の電極パッドと圧電振動子との接続部を第１および第２の段差部から遠ざけることができ、余分な導電性接着剤が第１および第２の段差部の側面を這い上がって第１の電極パッド同士、または第１の電極パッドと第２の電極パッドとの間等が電気的に短絡するのを効果的に防止することができる。
【００２０】
さらに、圧電振動子の電極と第１の電極パッドとの接続部にディスペンサーを容易かつ正確に位置決めすることができるため、また、導電性接着剤が第１および第２の段差部の側面を這い上がるのを防止できるため、圧電振動子の電極を電気的，機械的に接続するために必要な十分な量の導電性接着剤を所定の位置に確実に供給することが可能となり、圧電振動子の電気的，機械的な接続の信頼性を優れたものとすることができる。
【００２１】
また、本発明の圧電装置は、上記構成の圧電振動子収納用パッケージと、前記凹部の内部に収容されているとともに前記第１または第２の電極パッドに電気的に接続された圧電振動子と、前記絶縁基体の上面の前記凹部の周囲に取着された蓋体とを具備していることを特徴とする。
【００２２】
本発明の圧電装置によれば、上記構成の圧電振動子収納用パッケージと、凹部の内部に収容されているとともに第１または第２の電極パッドに電気的に接続された圧電振動子と、絶縁基体の上面の凹部の周囲に取着された蓋体とを具備していることから、圧電振動子収納用パッケージの電極パッドに、圧電振動子の電極が、導電性接着剤を介して、確実に、短絡等の不具合を生じることなく電気的，機械的に接続され、高信頼性の圧電装置とすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の圧電振動子収納用パッケージおよび半導体装置を添付の図面を基に説明する。
【００２４】
図１（ａ）は本発明の圧電振動子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す上面図であり、図１（ｂ）はその断面Ａ−Ａ’における断面図である。同図において１は絶縁基体、２は第１の段差部、３は第２の段差部、４は凹部、５は第１の電極パッド、６は第２の電極パッド、９は配線導体、10は蓋体である。
【００２５】
そして、主として絶縁基体１、第１の段差部２、第２の段差部３、第１の電極パッド５、第２の電極パッド６、配線導体９、蓋体10で本発明の圧電振動子収納用パッケージが構成されている。
【００２６】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックス材料から成るセラミック層を積層して成り、例えば一辺の長さが２〜20ｍｍ程度で厚みが0.5〜３ｍｍ程度の四角形状である。そして、その上面中央部に圧電振動子７を収納するための長方形状の凹部４が設けられている。
【００２７】
また、この凹部４の内側には、凹部４の底面と一方の短辺側内側面との間に、一方の長辺側内側面から他方の長辺側内側面に達しないようにして形成された第１の段差部２と、凹部４の底面と他方の短辺側内側面との間に、他方の長辺側内側面から一方の長辺側内側面に達しないようにして形成された第２の段差部３とが形成されている。
【００２８】
これらの第１および第２の段差部２，３は、圧電振動子７の寸法等が異なるものとなったとしても、これを凹部４内に収納するとともに、その電極を電極パッドに接続することを可能とするためのものである。
【００２９】
これらの第１および第２の段差部２，３は、通常、絶縁基体１と同じ材料により形成される。
【００３０】
例えば、絶縁基体１，第１の段差部２および第２の段差部３が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、酸化アルミニウム等の原料粉末を有機バインダーとともにシート状に成形して複数のグリーンシートを形成し、これらのグリーンシートを、積み重ねたときに凹部４となる開口と第１および第２の段差部２，３とが形成されるように打ち抜き加工し、その後、これらのグリーンシートを積層し、焼成することにより、一体的に形成される。
【００３１】
また、凹部４の底面の４隅部で第１および第２の段差部２，３の周囲にそれぞれ４つの第１の電極パッド５が形成されている。
【００３２】
また、第１および第２の段差部２，３の上面のそれぞれには、第２の電極パッド６が形成されている。
【００３３】
これらの第１および第２の電極パッド５，６は、それぞれ、凹部４の内側から絶縁基体１の外表面にかけて導出された配線導体９と電気的に接続されている。
【００３４】
これらの第１の電極パッド５，第２の電極パッド６および配線導体９は、タングステンやモリブデン，銅，銀等の金属材料から成り、例えば、タングステンからなる場合であれば、タングステンの金属ペーストを絶縁基体１や第１および第２の段差部２，３を形成するグリーンシートに印刷しておくことにより形成される。
【００３５】
そして、第１の電極パッド５または第２の電極パッド６に圧電振動子７の電極（図示せず）が、導電性接着剤８を介して電気的，機械的に接続される。
【００３６】
この場合、凹部４の両端に、第１および第２の段差部２，３を形成するとともに、底面の４隅部で第１および第２の段差部２，３の周囲にそれぞれ４つの第１の電極パッド５を形成し、また第１および第２の段差部２，３の上面のそれぞれに第２の電極パッド６を形成したことから、圧電振動子７が例えば、寸法の大きなもの７ｂであれば第２の電極パッド６に接続することによって、あるいは圧電振動子７が寸法の小さなもの７ａであれば第１の電極パッド５に接続することによって、凹部４内に収納することができ、多くの種類の圧電振動子７に対応した収納が可能となる。なお、凹部４内に収納する圧電振動子７は、通常、１個である。
【００３７】
圧電振動子７の電極と第１および第２の電極パッド５，６との接続は、導電性接着剤８を介して行なわれる。例えば、圧電振動子７の電極を第１および第２の電極パッド５，６の上に位置決めして載せ、この部分にディスペンサー（図示せず）から導電性接着剤８を排出，供給することにより圧電振動子７の電極と第１および第２の電極パッド５，６とが電気的，機械的に接続される。
【００３８】
本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、凹部４の底面と一方の短辺側内側面との間に、一方の長辺側内側面から他方の長辺側内側面に達しないようにして形成された第１の段差部２と、凹部４の底面と他方の短辺側内側面との間に、他方の長辺側内側面から一方の長辺側内側面に達しないようにして形成された第２の段差部３を設けたことから、凹部４の底面と一方および他方の短辺側内側面との間に形成された第１および第２の段差部２，３と、凹部４の長辺側内側面との間にある程度のスペースを確保することができ、また、このスペースが一方の短辺側と他方の短辺側との間で反対側に位置するため、圧電振動子収納用パッケージの小型化が進んだとしても、凹部４内でディスペンサーを動かすことができる範囲を有効に確保することができるようになり、圧電振動子７ａの電極と、第１の電極パッド５との接続部にディスペンサーを容易かつ正確に位置決めすることができる。
【００３９】
また、第１の電極パッド５と圧電振動子７ａとの接続部を第１および第２の段差部２，３から遠ざけることができ、余分な導電性接着剤８が第１および第２の段差部２，３の側面を這い上がって第１の電極パッド５同士、または第１の電極パッド５と第２の電極パッド６との間等が電気的に短絡するのを効果的に防止することができる。
【００４０】
さらに、圧電振動子７ａの電極と第１の電極パッド５との接続部にディスペンサーを容易かつ正確に位置決めすることができるため、また、導電性接着剤８が第１および第２の段差部２，３の側面を這い上がるのを防止できるため、圧電振動子７ａの電極を電気的，機械的に接続するために必要な十分な量の導電性接着剤８を所定の位置に確実に供給することが可能となり、圧電振動子７ａの電気的，機械的な接続の信頼性を優れたものとすることができる。
【００４１】
第１の段差部２と凹部４の他方の長辺側内側面との間の距離、および第２の段差部３と凹部４の一方の長辺側内側面との間の距離は、ディスペンサーの動きを容易とすることが可能なスペースができる程度に空けるようにしておく必要がある。
【００４２】
例えば、一般的に使用されている外径が0.2〜1.0ｍｍサイズのディスペンサーの場合であれば、第１の段差部２と凹部４の他方の長辺側内側面との間の距離、および第２の段差部３と凹部４の一方の長辺側内側面との間の距離はディスペンサーのノズル径の半分以上、つまり0.1〜0.5ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００４３】
また、第１の段差部２と凹部４の他方の長辺側内側面との間の距離、および第２の段差部３と凹部４の一方の長辺側内側面との間の距離は、第１および第２の段差部２，３の下端から上端に向かうに従って大きくなるように第１および第２の段差部２，３の側面が傾斜していてもよい。これにより、ディスペンサーが凹部４内で動けるようなスペースの確保がより一層容易，確実なものとなり、圧電振動子７の電気的，機械的な接続の信頼性をより一層優れたものとすることができる。
【００４４】
また、第１および第２の電極パッド５，６は、凹部４の長辺側の内側面に接するようにしておくと、これらの面積をより有効に確保することができるため、圧電振動子７の電気的，機械的な接続の信頼性を確保する上では好ましいものとなる。
【００４５】
また、第１および第２の段差部２，３は、その側面の表面を算術平均粗さＲａが１μｍを超えるような比較的粗い面としておき、導電性接着剤８が、第１および第２の段差部２，３の側面を伝って這い上がることをより効果的に防止するようにしてもよい。
【００４６】
また、第１および第２の段差部２，３は、凹部４の長辺側の内側面に達しない側の角部分を円弧状に成形しておき、ディスペンサーが誤ってぶつかったときにクラック等の機械的破壊が生じることをより効果的に防止するようにしてもよい。
【００４７】
そして、絶縁基体１の上面に、凹部４を塞ぐようにして蓋体10を、低融点ガラス等のろう材を介して接合することにより、絶縁基体１の凹部４と蓋体10とで形成される容器の内部に圧電振動子７が気密封止され、圧電装置が形成される。
【００４８】
この圧電装置は、配線導体９の絶縁基体１の外表面に導出された部位を外部の電気回路に接続することにより、気密封止された圧電振動子７の電極が配線導体９を介して外部の電気回路と電気的に接続される。
このような圧電装置において、配線導体９の露出表面には、酸化腐食を防止するとともに配線導体９と圧電振動子７の各電極との接続および外部電気回路基板との接続を強固なものとするために、通常であれば、10〜20μｍ程度の厚みのニッケルめっき層と0.1〜３μｍ程度の厚みの金めっき層とを順次被着させておくことが好ましい。
【００４９】
これらのめっき層は、第１および第２の電極パッド５，６の表面も被覆するように被着されていてもよい。これらのめっき層は、従来周知の電解法や無電解法等のめっき法により形成することができる。
【００５０】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えても何ら差し支えない。例えば、この例では絶縁基体１は２層のセラミック層を積層することにより形成されているが、絶縁基体１は３層や４層のセラミック層を積層することにより形成されていてもよいのは言うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、凹部の底面と一方の短辺側内側面との間に、一方の長辺側内側面から他方の長辺側内側面に達しないようにして形成された第１の段差部と、凹部の底面と他方の短辺側内側面との間に、他方の長辺側内側面から一方の長辺側内側面に達しないようにして形成された第２の段差部を設けたことから、凹部の底面と一方および他方の短辺側内側面との間に形成された第１および第２の段差部と、凹部の長辺側内側面との間にある程度のスペースを確保することができ、また、このスペースが一方の短辺側と他方の短辺側との間で反対側に位置するため、圧電振動子収納用パッケージの小型化が進んだとしても、凹部内でディスペンサーを動かすことができる範囲を有効に確保することができるようになり、圧電振動子の電極と、第１の電極パッドとの接続部にディスペンサーを容易かつ正確に位置決めすることができる。
【００５２】
また、第１の電極パッドと圧電振動子との接続部を第１および第２の段差部から遠ざけることができ、余分な導電性接着剤が第１および第２の段差部の側面を這い上がって第１の電極パッド同士、または第１の電極パッドと第２の電極パッドとの間等が電気的に短絡するのを効果的に防止することができる。
【００５３】
さらに、圧電振動子の電極と第１の電極パッドとの接続部にディスペンサーを容易かつ正確に位置決めすることができるため、また、導電性接着剤が第１および第２の段差部の側面を這い上がるのを防止できるため、圧電振動子の電極を電気的，機械的に接続するために必要な十分な量の導電性接着剤を所定の位置に確実に供給することが可能となり、圧電振動子の電気的，機械的な接続の信頼性を優れたものとすることができる。
【００５４】
本発明の圧電装置によれば、上記構成の圧電振動子収納用パッケージと、凹部の内部に収容されているとともに第１または第２の電極パッドに電気的に接続された圧電振動子と、絶縁基体の上面の凹部の周囲に取着された蓋体とを具備していることから、圧電振動子収納用パッケージの電極パッドに、圧電振動子の電極が、導電性接着剤を介して、確実に、短絡等の不具合を生じることなく電気的，機械的に接続され、高信頼性の圧電装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の圧電振動子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図２】（ａ）は従来の圧電振動子収納用パッケージの上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基体
２・・・・・第１の段差部
３・・・・・第２の段差部
４・・・・・凹部
５・・・・・第１の電極パッド
６・・・・・第２の電極パッド
７・・・・・圧電振動子
７ａ・・・・圧電振動子（小）
７ｂ・・・・圧電振動子（大）
８・・・・・導電性接着剤
９・・・・・配線導体
10・・・・・蓋体

Claims

上面に圧電振動子を収納するための長方形状の凹部が形成された絶縁基体と、前記凹部の底面と一方の短辺側内側面との間に、一方の長辺側内側面から他方の長辺側内側面に達しないようにして形成された第１の段差部と、前記凹部の底面と他方の短辺側内側面との間に、前記他方の長辺側内側面から前記一方の長辺側内側面に達しないようにして形成された第２の段差部と、前記底面の４隅部で前記第１および第２の段差部の周囲にそれぞれ形成された４つの第１の電極パッドと、前記第１および第２の段差部の上面のそれぞれに形成された第２の電極パッドと、前記第１および第２の電極パッドと電気的に接続されるとともに前記凹部の内側から前記絶縁基体の外表面にかけて導出された配線導体とを具備していることを特徴とする圧電振動子収納用パッケージ。
請求項１記載の圧電振動子収納用パッケージと、前記凹部の内部に収容されているとともに前記第１または第２の電極パッドに電気的に接続された圧電振動子と、前記絶縁基体の上面の前記凹部の周囲に取着された蓋体とを具備していることを特徴とする圧電装置。