JP4501870B2 - 圧電振動デバイス - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動デバイスに関し、特に、複数の電子部品を１つのキャビティ内に配する圧電振動デバイスに関する。

現在、ＯＡ機器、通信機器などの各種電子機器に使用される水晶発振器などの圧電振動デバイスの低背化が進められている。ここでいう圧電振動デバイスには、圧電振動片を含む複数の電子部品素子を配置するベースと、ベースと接合してベースに配置した複数の電子部品素子を気密封止する蓋とが設けられている。そして、ベースと蓋との接合により圧電振動デバイスの本体筐体が成形される。また、圧電振動デバイスの本体筐体の内部には、複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成される。

具体的に、キャビティ内において、その上方に水晶等の圧電振動片が配され、その下方にＩＣチップなどの電子部品素子が配された圧電振動デバイスが従来の技術として開示されている（例えば、下記する特許文献１ご参照。）。

下記する特許文献１に開示の圧電振動デバイスでは、その本体筐体の外周側面にキャスタレーションが形成されている。圧電振動片や他の電子部品素子と外部部材とを電気的に接続するために、ベースには電極パターンがキャビティ内から外周側面のキャスタレーションを介して本体筐体（ベース）の裏面に形成した複数の端子電極に引き出されている。なお、複数の端子電極として、ＶDD入力用端子電極、出力用端子電極、Ｇｎｄ用端子電極および制御信号入力用端子電極が挙げられ、これらの端子電極が対向して配置されている。
実開平６−４８２１６号公報

しかしながら、上記した特許文献１に開示の圧電振動デバイスでは、キャビティ内において水晶振動片とＩＣチップなどの電子部品素子とが積層状態に配されているので、この圧電振動デバイスを低背化することは難しい。

そこで、キャビティ内において水晶振動片とＩＣチップなどの電子部品素子とを積層状態とせずに同一平面に配して当該本体筐体の高さ（厚み）を抑えることが考えられているが、この場合、本体筐体の低背化によって新たに不具合が発生する。

この新たな不具合は、上記した特許文献１に開示の圧電振動デバイスを参照すると、ベースの外周側面にキャスタレーションが形成されていることに起因する。

圧電振動デバイスのキャスタレーションは、１枚のグリーンシートから複数のベースを製造する際に形成する。１枚のグリーンシートの段階でキャスタレーションを形成した後にグリーンシートを焼成し、複数のベースを分割して複数のベースを成形する。

ところで、上記した特許文献１に開示の圧電振動デバイスのベースの高さ（厚み）であれば、このグリーンシートの焼成工程において不具合が生じることは少ない。しかしながら、圧電振動デバイスの低背化を図るためにベースの高さ（厚み）を低く（薄く）すると、グリーンシートを焼成した際に、対向するキャスタレーションを境にして平坦なグリーンシートのシート面が傾斜する。そして、対向するキャスタレーションを境にして平坦なグリーンシートのシート面が傾斜した状態で、例えば、２つの異なる角度のシート面（ベースの電子部品の配置面）にまたがって水晶振動子などの電子部品素子を配置した場合、発振不良を起こしたり発振周波数が変動したりするなど、電子部品素子の不良やパラメータ変更が起こる場合がある。例えば、ベース本体の底面（キャビティの底面（電子部品素子を配置する面）も含む）が２つの異なる角度の面を有する形態の場合、ＦＣＢ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｂｏｎｄｉｎｇ）により圧電振動片をベースに接合する際にベースを固定した状態で載置することが難しい。すなわち、ベース本体の底面が２つの異なる角度の面を有するので、ベースを載置する際の接する領域が線となり安定したベースの載置を行うことができない。その結果、ＦＣＢによる超音波接合の接合不良の原因となる。また、ＦＣＢにより圧電振動片をベースに接合する際に圧電振動片とベースとの間隔が短くなり圧電振動デバイスの励振電極がベースに接する場合が生じる。その結果、当該圧電振動デバイスの不発振や周波数ズレ等の不良原因となる。

上記した不具合の現象は、上記した特許文献１に開示の圧電振動デバイスでは起こらない不具合である。また、他の従来の圧電振動デバイスのうち、キャビティ内において水晶振動片とＩＣチップなどの電子部品素子とを同一平面に配した圧電振動デバイスでは、複数のキャスタレーションがベースの四隅やその近傍に形成され、複数のキャスタレーションがキャビティを挟んで対向して形成されていない。そのため、ベースの高さ（厚み）が高く（厚く）、対向するキャスタレーションを境にして平坦なグリーンシートのシート面が傾斜することはない。もしくはグリーンシートのシート面が傾斜した場合であっても電子部品素子の不良やパラメータ変更が起こる程度ではないので、上記したような不具合を想定した圧電振動デバイスの設計はされていない。

そこで、上記課題を解決するために、本発明は、本体筐体の低背化により発生する不具合を抑える圧電振動デバイスを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、複数の電子部品素子と、前記複数の電子部品素子を配置するベースと、前記ベースと接合して前記ベースに配置した前記複数の電子部品素子を気密封止する蓋とが設けられ、前記ベースと蓋との接合により本体筐体が成形されるとともに、前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、前記複数の電子部品素子には圧電振動片と集積回路素子とが含まれた圧電振動デバイスにおいて、前記本体筐体の側面の中央部分に、キャスタレーションが前記キャビティを挟んで対向して形成され、前記対向して形成されたキャスタレーションには、前記圧電振動片の検査端子用電極パターンが引き出され、前記圧電振動片と前記集積回路素子とは、前記キャビティ内の前記ベースの同一平面上の位置であって、前記対向して形成されたキャスタレーション間を結んだ仮想対向線上以外の位置に配され、前記集積回路素子は、バンプを介して前記ベースに電気機械的に接合されたことを特徴とする。

本発明によれば、前記本体筐体の側面の中央部分に、キャスタレーションが前記キャビティを挟んで対向して形成され、前記対向して形成されたキャスタレーションには、前記圧電振動片の検査端子用電極パターンが引き出され、前記圧電振動片と前記集積回路素子とは、前記キャビティ内の前記ベースの同一平面上の位置であって、前記対向して形成されたキャスタレーション間を結んだ仮想対向線上以外の位置に配され、前記集積回路素子は、前記バンプを介して前記ベースに電気機械的に接合されるので、上記したような問題点を解決することが可能となる。また、本発明によれば、当該本体筐体の高さ（厚み）を抑えて当該本体筐体の低背化を図ることが可能であり、その結果、当該圧電振動デバイスの材料コストを抑制することが可能となる。また、前記集積回路素子は、前記バンプを介して前記ベースに電気機械的に接合されるので、当該圧電振動デバイスの小型化に好適である。これに対して、例えば、前記集積回路素子をワイヤにより前記ベースに電気的に接合した場合、ワイヤボンディングするための領域を前記キャビティに確保する必要があり、当該圧電振動デバイスの低背化（小型化）に好ましくない。これらのことから、本発明は、ワイヤボンディングによる前記集積回路素子と前記ベースとの接合と比べて当該圧電振動デバイスの低背化（小型化）を図るのに好ましいことがわかる。

また、上記の目的を達成するため、本発明にかかる別の圧電振動デバイスは、複数の電子部品素子と、前記複数の電子部品素子を配置するベースと、前記ベースと接合して前記ベースに配置した前記複数の電子部品素子を気密封止する蓋とが設けられ、前記ベースと蓋との接合により本体筐体が成形されるとともに、前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、前記複数の電子部品素子には圧電振動片と集積回路素子とが含まれた圧電振動デバイスにおいて、前記本体筐体の側面の中央部分に、キャスタレーションが前記キャビティを挟んで対向して形成され、前記対向して形成されたキャスタレーションには、前記圧電振動片の検査端子用電極パターンが引き出され、前記圧電振動片と前記集積回路素子とは、前記キャビティ内の前記ベースの同一平面上の位置であって、前記対向して形成されたキャスタレーション間を結んだ仮想対向線を挟んで配され、前記集積回路素子は、バンプを介して前記ベースに電気機械的に接合されたことを特徴とする。

本発明によれば、前記本体筐体の側面の中央部分に、キャスタレーションが前記キャビティを挟んで対向して形成され、前記対向して形成されたキャスタレーションには、前記圧電振動片の検査端子用電極パターンが引き出され、前記圧電振動片と前記集積回路素子とは、前記キャビティ内の前記ベースの同一平面上の位置であって、前記対向して形成されたキャスタレーション間を結んだ仮想対向線を挟んで配され、前記集積回路素子は、バンプを介して前記ベースに電気機械的に接合されるので、上記したような問題点を解決することが可能となる。また、本発明によれば、当該本体筐体の高さ（厚み）を抑えて当該本体筐体の低背化を図ることが可能であり、その結果、当該圧電振動デバイスの材料コストを抑制することが可能となる。また、前記集積回路素子は、前記バンプを介して前記ベースに電気機械的に接合されるので、当該圧電振動デバイスの小型化に好適である。これに対して、例えば、前記集積回路素子をワイヤにより前記ベースに電気的に接合した場合、ワイヤボンディングするための領域を前記キャビティに確保する必要があり、当該圧電振動デバイスの低背化（小型化）に好ましくない。これらのことから、本発明は、ワイヤボンディングによる前記集積回路素子と前記ベースとの接合と比べて当該圧電振動デバイスの低背化（小型化）を図るのに好ましいことがわかる。

上記のように、本発明によれば、当該本体筐体の低背化により発生する不具合を抑えることが可能となる。例えば、ベースに複数のキャスタレーションを形成する際に前記キャスタレーションを基にして前記ベースが傾斜し、前記ベースの傾斜角が大きい場合、前記ベース上に複数の電子部品素子を配することが難しくなる。なお、この傾斜は、前記ベースの高さ（厚み）に関係し、前記ベースの高さ（厚み）を低く（薄く）すると、傾斜角が大きくなる。

前記構成において、前記複数の電子部品素子の各端子と外部の電極とを電気的に接続するための電極パターンが、前記キャビティ内に露出形成されてもよい。

この場合、前記複数の電子部品素子の各端子と外部の電極とを電気的に接続するための電極パターンが、前記キャビティ内に露出形成されたので、前記ベース上の前記電極パターンを目視することが可能となる。結果として、前記ベースの積層部の目視できない部分に比べて、電気的ショートに関して信頼性の面から製造上の制限を受けにくくなり、前記電極パターンの幅を小さくしたり、複数の前記電極パターンを互いに近接配置するなど、前記電極パターンの設計の自由度をあげることが可能となり、前記電極パターンの設計が容易となる。

前記構成において、前記電子部品素子には、集積回路素子が含まれ、前記集積回路素子が、前記電極パターンのうち当該圧電振動デバイスの出力用の電極パターンの近傍に配されてもよい。

この場合、前記電子部品素子には、集積回路素子が含まれ、前記集積回路素子が、前記電極パターンのうち当該圧電振動デバイスの出力端子電極となる電極パターンの近傍に配されたので、当該圧電振動デバイスを圧電発振器として用いることが可能となる。特に、本発明は、高周波数に対応した圧電発振器に好適であり、圧電発振器のＥＭＩ（ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）レベルを抑えることが可能となる。

具体的に、前記電極パターンのうち当該圧電振動デバイスの出力用の電極パターンの近傍に配されたので、出力負荷を最小限に抑えることが可能となる。すなわち、高周波数に対応した圧電発振器そのものが有する出力負荷を小さくすることができる場合、この集積回路素子に接続される回路として、より大型のものを用いることが可能となる。その結果、前記ベース上において、前記複数の電子部品素子の各端子を外部の電極へ導通させるための前記電極パターンを短くすることが可能となり、また、Ｇｎｄまでの距離も短くすることが可能となる。また、ＥＭＩの発生源になりうる出力用の電極パターンが最短になる設計は、当該圧電発振器のＥＭＩレベルを抑える効果がある。さらに、前記集積回路素子と前記圧電振動片が同一平面状に最短で接続する設計は、前記集積回路素子と前記圧電振動片が積層されて異なった平面状に（多層にまたがって）配置され接続される設計に比べて、ＥＭＩ発生源から受ける影響を抑える効果がある。すなわち、より当該圧電発振器のＥＭＩ対策として好適な設計が行なえる。

前記構成において、前記キャスタレーションは、前記本体筐体の表面から裏面にかけて形成されてもよい。

この場合、前記キャスタレーションは、前記本体筐体の表面から裏面にかけて形成されたので、例えば、前記キャスタレーションを外部の電極との接続ポイントとして有効に用いながら、当該圧電振動デバイスを外見視して本発明の構成の有無も判断することが可能となる。

前記構成において、前記蓋と接合するための前記ベース上の接合領域の幅が１５０μｍ以上に設定されてもよい。

この場合、前記ベースへの前記蓋の接合の際に前記ベースの割れを抑制することが可能となる。具体的に、前記蓋に金属材料（例えば銀ろう）を用い、金属リングを介在させるのではなく、前記ベースのメタライズ層（金属メタライズ）に直接シーム溶接する場合、前記蓋を前記ベースに接合する際に前記ベースの割れが生じやすいが、本発明によれば、前記接合領域の幅を１５０μｍ以上確保しているので、このような不具合が生じるのを抑制することが可能となる。

前記構成において、前記蓋の平面視外周縁端部の一部に切り欠き部が設けられ、前記切り欠き部が、前記ベースに前記蓋が接合される際に、前記キャスタレーションの内側に近接するように構成され、前記蓋はその外周縁端部に沿って前記ベースに接合されてもよい。

この場合、前記蓋の平面視外周縁端部の一部に切り欠き部が設けられ、前記切り欠き部が、前記ベースに前記蓋が接合される際に、前記キャスタレーションの内側に近接するように構成され、前記蓋はその外周縁端部に沿って前記ベースに接合されたので、前記ベースに前記蓋を搭載して接合する場合に、前記ベースの前記外周縁端部にずれ込むことなく前記ベースへの前記蓋の位置決めを行うことが容易となる。また、前記キャスタレーションによって前記接合領域がバラツクことなく、一定の前記接合領域を確保しながらも、前記キャスタレーションの部分で前記接合領域の幅が極端に狭くなることがない。従って、前記蓋を前記ベースに搭載する際の安定性を高めながら、リークをなくし、気密不良を防止することができる。また、通常に比べて、ろう材などの溶融材を用いた接合のための溶融温度を上げる必要性もなくなるので、溶融したろう材が前記キャビティの中に飛散するなどのスプラッシュの問題や溶融熱歪みによる前記ベースの割れの問題等が新たに起こることもない。つまり、より信頼性の高い気密封止構造を有した圧電振動デバイスが得られる。

具体的に、前記ベースへの前記蓋の接合領域を前記キャスタレーションより内側に隔離し、当該接合領域が前記キャスタレーションの部分で前記接合領域の幅が極端に狭くなることがなくなる。このため、リークをなくし、気密不良を防止することができる。また、前記蓋の端部に沿って接合することで、前記接合領域を前記キャスタレーションより内側に隔離しながらも、当該接合領域を容易に特定しながら封止が行えるので作業効率が高まる。前記蓋の切り欠きが形成されていない外周縁端部は、平面視形状が前記ベースの平面視形状とほぼ等しく成形されているので、前記外周縁端部へのずれ込みをなくして、前記蓋の前記ベースに対する搭載安定性を高めることができる。

本発明にかかる圧電振動デバイスによれば、本体筐体の低背化により発生する不具合を抑えることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施例では、圧電振動デバイスとして表面実装型水晶発振器に本発明を適用した場合を示す。

本実施例にかかる表面実装型水晶発振器１（以下、水晶発振器という）は、図１〜７に示すように、２つの電子部品素子と、これら電子部品素子を配置して保持するベース２と、ベース２と接合してベース２に配置保持した電子部品素子を気密封止するための蓋３と、からなる。なお、本実施例では、電子部品素子として、水晶振動片４（本発明でいう圧電振動片）と、ＩＣチップ５（本発明でいう集積回路素子）とを用いる。

この水晶発振器１では、図１〜４に示すように、ベース２と蓋３とが接合されて本体筐体６が成形され、本体筐体６の内部のベース２上に水晶振動片４とＩＣチップ５とが配される。またこの時、本体筐体６の内部に水晶振動片４とＩＣチップ５とを配するための配置領域であるキャビティ６１（内部空間）が形成される。このキャビティ６１は、蓋３とベース２により気密封止されている。なお、本実施例では、水晶振動片４とＩＣチップ５とはキャビティ６１の底面６２に配されている。すなわち、水晶振動片４とＩＣチップ５とは同一キャビティ６１の同一平面（底面６２）に配されている。

次に、この水晶発振器１の各構成について説明する。

水晶振動片４は、図４，５に示すように、例えば、ＡＴカットの水晶片（図示省略）からなり、平面視矩形状の一枚板の直方体に成形されている。この水晶振動片４の両主面４１，４２には、それぞれ励振電極４３と、これらの励振電極４３を外部電極（図示省略）と電気的に接続するための接続電極４４と、励振電極４３を接続電極に引き出すための引出電極４５とが形成されている。そして、水晶振動片４は、水晶振動片４用の金属バンプ（図示省略）を用いてＦＣＢによりベース２（キャビティ６１の底面６２）に形成された複数の電極パッド８１に電気機械的に接合されている。なお、金属バンプに限らず、他の導電性接合材（導電性接着剤、はんだ等）を用いて、電極パッド８１に水晶振動片４を電気機械的に接合してもよい。また、励振電極４３，接続電極４４，および引出電極４５は、真空蒸着法やスパッタリング法により形成され、例えば、水晶振動板側からクロム、金の順に、あるいはクロム、金、クロムの順に、あるいはクロム、銀、クロムの順に積層して形成されている。

ＩＣチップ５は、図４，７に示すように、水晶振動片４とともに発振回路を構成する１チップ集積回路素子であり、その下面には接続端子が複数形成されている。本実施例では、ＩＣチップ５にベアチップを採用しており、ＩＣチップ５の複数の接続端子５１は、ベース２（キャビティ６１の底面６２）に形成された複数の電極パッド８１に、それぞれＩＣチップ５用の金属バンプ（図示省略）を用いてフェイスダウンボンディング（ＦＤＢ）により電気機械的に接合されている。なお、キャビティ６１の底面６２とＩＣチップ５の隙間に樹脂材料を充填してもよい。

ベース２は、アルミナ等のセラミックとタングステン等の導電材料を適宜積層した構成からなる。このベース２は、図１〜３に示すように、箱状体に形成され、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、所定形状からなる導電材料および中空を有するセラミック材料を積層して断面視凹状に一体的に焼成されている。また、中空を有するセラミック材料は、平面視矩形状の一枚板のセラミック材料の表面外周に沿って成形されている。この中空を有するセラミック材料の上面は、蓋３との接合領域２１であり、この接合領域２１には、蓋３と接合するためのメタライズ層（図示省略）が設けられている。なお、図４に示すように、蓋３と接合するためのベース２上の接合領域２１であるメタライズ層の幅ｄが１５０μｍ以上に設定され、本実施例では、ベース２上の接合領域２１であるメタライズ層のうち、下記するキャスタレーション７（特に、キャスタレーション７７，７８）が形成された位置のメタライズ層の幅ｄが１５０μｍ以上に設定されている。また、ベース２の厚さｈ１は、１００μｍ以上１３０μｍ以下に設定され、ベース２のうち平面視矩形状の一枚板のセラミック材料の厚さｈ２は、３８０μｍ以下に設定されている（図２参照）。

また、図１〜５に示すように、ベース２の平面視外周には、その長辺２２の中央部分にキャスタレーション７７，７８が形成され、およびその四隅にキャスタレーション７３〜７６が形成されている。すなわち、本実施例では、ベースの長辺２２の中央部分（本発明でいう本体筐体の側面）に、それぞれキャスタレーション７７，７８がキャビティ６１を挟んで対向して形成されている。また、水晶振動片４およびＩＣチップ５は、キャビティ６１内のベース２の同一平面（キャビティ６１の底面６２）上の位置であって、対向して形成されたキャスタレーション７７，７８間を結んだ仮想対向線２３上以外の位置に配されている。また、キャスタレーション７は、ベース２の半円弧状の切り欠き（半円弧状の凹部）が本体筐体６の表面から裏面にかけて形成されている。なお、このキャスタレーションには電極（下記する引回電極８２および端子電極９７，９８参照）が形成されている。

また、図１〜５に示すように。ベース２の表面２４（キャビティ６１の底面６２）には、水晶振動片４の接続電極４４およびＩＣチップ５の接続端子５１と、外部（外部部品や外部機器）の電極とを電気的に接続するための複数の電極パターン８（８３〜８８）が形成されている。電極パターン７は、電子部品素子と接続するための電極パッド８１と、これら電極パッド８１をそれぞれに対応したベース２に形成される端子電極９（９３〜９８）に引き出すための引回電極８２とから構成されている。複数の電極パターン８３〜８６は、キャビティ６１内からキャスタレーション７３〜７６を介してベース２の裏面２５に引き出され、電子部品素子（ＩＣチップ５）は端子電極９３〜９６から外部（外部部品や外部機器）と接続される。また、複数の電極パターン８７，８８は、キャビティ６１内からキャスタレーション７７，７８に引き出され、キャスタレーション７７，７８に形成された端子電極９７，９８から電子部品素子（水晶振動片４）が外部（検査機器）と一時的に接続される。なお、本実施例では、図４に示すように、電極パターン８（少なくとも引回電極８２の一部）が、キャビティ６１内において露出形成されている。なお、本実施例でいう電極パターン８には、Ｇｎｄ用電極パターン８３と、出力用電極パターン８４と、ＯＥ（Ｏｕｔｐｕｔ Ｅｎａｂｌｅ）用電極パターン８５と、ＶDD用電極パターン８６と、水晶検査端子用電極パターン８７，８８があり、それぞれ対応した端子電極９（９３〜９８）に接続されている。また、ＩＣチップ５が、電極パターン８３〜８８のうち水晶発振器１の出力用電極パターン８４とＧｎｄ用電極パターン８３との近傍に配されている。

蓋３は、金属材料からなり、図１に示すように、平面視矩形状の一枚板に成形されている。この蓋３は、下面にろう材（図示省略）が形成されており、直接シーム溶接やビーム溶接等の手法によりベース２に接合されて、蓋３とベース２とによる水晶発振器１の本体筐体が成形される。具体的に、蓋３は、コバールからなるコア材に金属層としての金属ろう材が形成された構成であり、より詳しくは、例えば上面からニッケル層、コバールコア材、銅層、銀ろう層の順の多層構成である。ここでいう銀ろう層がベース２のメタライズ層と直接接合される。また、銀ろう層の一部がベース２のメタライズ層（金属メタライズ）と接合するための溶接領域とされ、この溶接領域は蓋３の平面視外周端部に沿って設定されている。蓋３の平面視外形はベース２の外形とほぼ同じであるか、若干小さい構成となっている。

上記した構成要件を含んだ水晶発振器１では、ベース２のキャビティ６１にＩＣチップ５および水晶振動片４を配し、これらＩＣチップ５および水晶振動片４を蓋３にて被覆し、ベース２のメタライズ層と蓋３の銀ろう層の一部とを溶融硬化させて接合させ、キャビティ６１内のＩＣチップ５および水晶振動片４の気密封止を行う。なお、本実施例では、封止用の金属リングを用いずにベース２のメタライズ層に直接シーム溶接する気密封止を行っており、蓋３の長辺３１と短辺３２に沿ってシームローラ（図示省略）を走査させることで、蓋３に形成された銀ろう層の一部とベース２のメタライズ層を接合して水晶発振器１を製造する。

上記したように、本実施例に係る水晶発振器１によれば、本体筐体６の低背化により発生する不具合を抑えることができる。例えば、ベース２にキャスタレーション７（特に、キャスタレーション７７，７８）を形成する際にキャスタレーション７（特に、キャスタレーション７７，７８）を基にしてベース２が傾斜し、ベース２の傾斜角が大きい場合、ベース２上に水晶振動片４とＩＣチップ５を配することが難しくなる。なお、この傾斜は、ベース２の高さ（厚み）に関係し、ベース２の高さ（厚み）を低く（薄く）すると、傾斜角が大きくなる。

上記したように、本実施例に係る水晶発振器１によれば、本体筐体６の側面６３に、キャスタレーション７７，７８がキャビティ６１を挟んで対向して形成され、水晶振動片４とＩＣチップ５は、キャビティ６１内のベース２の同一平面上の位置であって、対向して形成されたキャスタレーション７７，７８間を結んだ仮想対向線２３上以外の位置に配されたので、上記したような問題点を解決することができる。また、本実施例に係る水晶発振器１によれば、本体筐体６の高さ（厚み）を抑えて本体筐体６の低背化を図ることができ、その結果、水晶発振器１の材料コストを抑制することができる。

また、ベース２への蓋３の接合の際にベース２の割れを抑制することができる。具体的に、蓋３に金属材料（例えば銀ろう層）を用い、金属リングを介在させるのではなく、ベース２のメタライズ層に直接シーム溶接する場合、蓋３をベース２に接合する際にベース２の割れが生じやすいが、本実施例に係る水晶発振器１によれば、接合領域２１の幅を１５０μｍ以上確保しているので、このような不具合が生じるのを抑制することができる。

また、水晶振動片４とＩＣチップ５の各端子（接続電極４４と接続端子５１）と外部（外部部品や外部機器）の電極とを電気的に接続するための電極パターン８が、キャビティ６１内に露出形成されたので、ベース２上の電極パターン８を目視することができる。結果として、ベース２の積層部の目視できない部分に比べて、電気的ショートに関して信頼性の面から製造上の制限を受けにくくなり、電極パターン８の幅を小さくしたり、複数の電極パターン８を互いに近接配置するなど、電極パターン８の設計の自由度をあげることができ、電極パターン８の設計が容易となる。

また、電子部品素子には、ＩＣチップ５が含まれ、ＩＣチップ５が、電極パターン８のうち水晶発振器１の出力用電極パターン８４（出力用の電極パターン）の近傍に配されたので、水晶発振器１として用いることができる。特に、実施例にかかる水晶発振器１は、高周波数に対応した水晶発振器１に好適であり、水晶発振器１のＥＭＩ（ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）レベルを抑えることができる。

具体的に、電極パターン８のうち水晶発振器１の出力用電極パターン８４の近傍に配されたので、出力負荷を最小限に抑えることができる。すなわち、高周波数に対応した水晶発振器１そのものが有する出力負荷を小さくすることができる場合、このＩＣチップ５に接続される回路として、より大型のものを用いることができる。その結果、ベース２上において、水晶振動片４とＩＣチップ５の各端子（接続電極４４と接続端子５１）を外部（外部部品や外部機器）の電極へ導通させるための電極パターン８を短くすることができ、また、Ｇｎｄまでの距離（水晶発振器１のＧｎｄ用電極パターン８３の長さ）も短くすることができる。また、ＥＭＩの発生源になりうる出力用の電極パターン８４が最短になる設計は、水晶発振器１のＥＭＩレベルを抑える効果がある。さらに、ＩＣチップ５と水晶振動片４が同一平面状に最短で接続する設計は、ＩＣチップ５と水晶振動片４が積層されて異なった平面状に（多層にまたがって）配置され接続される設計に比べて、ＥＭＩ発生源から受ける影響を抑える効果がある。すなわち、より水晶発振器１のＥＭＩ対策として好適な設計が行なえる。

また、キャスタレーション７は、本体筐体６の表面から裏面にかけて形成されたので、例えば、キャスタレーション７を外部（外部部品や外部機器）の電極との接続ポイントとして有効に用いながら、水晶発振器１を外見視して本実施例の構成の有無も判断することができる。

また、水晶振動片４およびＩＣチップ５は、バンプ（金属バンプ）を介してベース２に電気機械的に接合されたので、水晶発振器１の小型化に好適である。すなわち、水晶振動片４およびＩＣチップ５を、導電性接着材を介してベース２に電気機械的に接合した場合、水晶振動片４およびＩＣチップ５とベース２との接合領域を確保しなければならず、さらに、ガスが発生し、このガスが水晶発振器１に悪影響を与える。また、水晶振動片４およびＩＣチップ５を、ワイヤによりベースに電気的に接合した場合、ワイヤボンディングするための領域をキャビティ６１に確保する必要があり、水晶発振器１の低背化（小型化）に好ましくない。これらのことから、本実施例は、導電性接着剤やワイヤボンディングによる水晶振動片４およびＩＣチップ５とベース２との接合と比べて水晶発振器１の低背化（小型化）を図るのに好ましいことがわかる。

なお、上記した本実施例では、圧電振動デバイスとして表面実装型水晶発振器を用いたが、これに限定されるものではなく、水晶振動子や水晶フィルタなどの他の圧電振動する他の圧電振動デバイスであってもよい。また、圧電材料の好適な例として水晶を用いているが、これに限定されるものではない。

また、上記した本実施例では、電子部品素子として水晶振動片４とＩＣチップ５とを用いているが、これに限定されるものではなく、任意の電子部品素子を用いてよく、例えば２つの水晶振動片を用いてもよい。

また、上記した本実施例では、２つの電子部品素子を用いているが、電子部品素子の数は限定されるものではなく任意に設定可能である。

また、上記した本実施例では、図１に示すベース２の平面視長辺２２（本体筐体６の側面６３）にキャスタレーション７７，７８を形成しているが、これに限定されるものではなく、対向するキャスタレーション７７，７８の形成位置を、例えば、ベース２の平面視短辺としてもよい。

また、本実施例では、対向するキャスタレーション７７，７８の形成位置が、ベース２の一対の長辺２２の同一位置としているが、これに限定されるものではなく、対応するキャスタレーション７７，７８の形成位置は正確に対向位置でなくてもよい。

また、上記したベース２と蓋３との接合に関して、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えばビーム封止する構成を採用することができる。

また、本実施例では、ベース２の形状を箱型形状（断面視凹状）とし、蓋３の形状を平面視矩形状の一枚板としているが、これに限定されるものではなく、例えば、ベース２の形状を平面視矩形状の一枚板とし、蓋３の形状を箱型形状（断面視凹状）としてもよい。この場合、蓋３の側面にキャスタレーション７が形成されることとなる。すなわち、本実施例では、キャスタレーション７は、本体筐体６の側面に形成されていればよい。

また、蓋３の形状に関して、上記した図１に示す実施例に限定されるものではなく、例えば、図８に示すような蓋３であってもよい。図８に示す蓋３の基本構成は、上記した実施例と同じであるので、同じ構成部分については同番号を用いるとともに、一部説明を割愛する。

この図８に示す蓋３は、平面視矩形状の平板構成であり、コバールからなるコア材（図示せず）に金属ろう材が形成された構成であり、より詳しくは、例えば上面からニッケル層、コバールコア材、銅層、銀ろう層の順の多層構成である。ここでいう銀ろう層がベース２のメタライズ層と接合される。また、銀ろう層の一部がベース２のメタライズ層と接合するための溶接領域とされ、この溶接領域は蓋３の平面視外周端部に沿って設定されている。

蓋３の平面視外形は、ベース２の外形とほぼ同じか若干小さい構成からなる平面視矩形に成形されている。

また、蓋３の長辺２２には、ベース２と接合する際に、ベース２のキャスタレーション７７，７８の端部に重ならない（キャスタレーション７７，７８の内側に近接する）ように角を有しない円弧状の切り欠き部３３が設けられる。これら円弧状の切り欠き部３３は、蓋３の平面視上の対向する長辺２２に対向して設けられている。なお、ここでいう角を有しない円弧状の切り欠き部３３は、平面視矩形の金属蓋と比較して、その一対の長辺２２が互いに近接する方向に曲面加工された長辺２２の形状のことをいう。また、ここでいう角とは、折曲部分のことをいい、本実施例でいう切り欠き部３３には折曲された部分がなく、切り欠き部３３は連続した曲面（平面視上の曲線）からなる。

さらに、蓋３の角部３４（具体的に平面視四隅）が円弧状形成され、ベース２の角部（具体的に平面視四隅）に近接するように構成されている。ここでいう蓋３の角部３４の円弧状形成により、図８に示す蓋３によれば、ベース２と接合する際に、特にベース２のキャスタレーション７３〜７６と重ならない。

上記したような図８に示す蓋３を採用することで、ベース２と接合する際に、ベース２のメタライズ層に対する蓋３の銀ろう層の一部の位置をキャスタレーション７より内側となる（キャスタレーション７に対してその内側に隔離する）。そのため、直接シーム溶接によるベース２と蓋３による気密封止を行った場合であっても、蓋３の端部に沿って銀ろう層の一部が設けられるので、切り欠き部３３および角部３４がキャスタレーション７と重ならない。具体的に、ベース２に蓋３を接合する際に蓋３の銀ろう層の一部がキャスタレーション７の内側に位置するように構成されているので、極端に溶接領域（蓋３と接するためのベース２のメタライズ層の接合領域）が極端に狭くなることがなくなり、リークをなくし、気密不良を防止することができる。また、切り欠き部３３を円弧状とすることで、気密封止する際の溶接熱応力を均一に分散させることができ、封止時のベース２のベース割れなどを抑制することができる。さらに、直接シーム溶接によるベース２と蓋３による気密封止を行った場合、切り欠き部３３が角を有しない円弧状としているので、蓋３の長辺２２に沿ってシームローラの走査方向を変えなくても、蓋３の長辺２２の稜線部分とシームローラの接点が一定となり、むらなく溶接することができる。また、蓋３の対向する辺（本実施例では長辺２２）に同一円弧状の切り欠き部３３を形成しているので、線対称形状となり、ベース２に蓋３を搭載する際に平面方向の向き判定が不要となり、生産性が高いものとなる。従って、従来の封止設備を活用しながらも極めて安定した封止が行え、リークをなくし、気密不良を防止することができる。さらに、蓋３の角部がベース２の角部に近接する位置に配置されているので、ベース２に蓋３を搭載して溶接する場合にお互いの角部で位置あわせすることで、ずれ込みをなくして、蓋３のベース２に対する搭載安定性を高めることができる。

また、蓋３の切り欠き部３３は、平面視上の対向する長辺２２に対向して設けられているので、安定したベース２への蓋３の接合を行うことができる。特に、直接シーム溶接によるベース２への蓋３の接合において好適である。これは、直接シーム溶接では、ベース２の対向する辺（本実施例では長辺２２）に対して同時に蓋３を溶接することに起因する。

また、上記した本実施例に示すようにベース２と蓋３との接合を直接シーム接合により行う場合、本実施例に示すように切り欠き部３３が円弧状に形成されていることが好ましい。

また、上記した本実施例では、蓋３の切り欠き部３３は、ベース２の辺（長辺もしくは短辺）に形成されたキャスタレーション７７，７８に応じて形成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、３つの辺あるいは４つの辺にキャスタレーションが存在するときは、３つの辺あるいは４つの辺に切り欠き部を形成すればよい。

また、上記した本実施例では、図１に示すようなベース２を用いているが、ベース２の形状はこれに限定されるものではない。例えば、図９に示すようなベース２の形状であってもよい。この図９に示すベース２は、図１に示すベース２と比べて、キャスタレーション７７，７８が形成された位置のメタライズ層が、ベース２の内方（キャビティ６１内）に突出形成されている。また、このメタライズ層は、図９に示すように、ベース２の内方にキャスタレーション７７，７８と同様の径を有して突出形成されている。この図９に示す形態によれば、図１に示すベース２と比べて、ベース２のメタライズ層を確保することが可能となる。

なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、圧電振動デバイスのうち特に圧電発振器に好適であるが、他に圧電振動子であっても適用できる。

図１は、本実施例にかかる水晶発振器の概略平面図である。 図２は、本実施例にかかる水晶発振器の概略側面図である。 図３は、本実施例にかかる水晶発振器の概略底面図である。 図４は、本実施例にかかる水晶発振器のベースの概略平面図である。 図５は、本実施例にかかる水晶発振器の電極パターンを示した概略構成図である。 図６は、本実施例にかかる水晶振動片の概略平面図である。 図７は、本実施例にかかるＩＣチップの概略平面図である。 図８は、本実施の他の例にかかる水晶発振器のキャップの概略斜視図である。 図９は、本実施の他の例にかかる水晶発振器のベースの外形の概略平面図である。

１ 表面実装型水晶発振器
２ ベース
２３ 仮想対向線
３ 蓋
３３ 切り欠き部
４ 水晶振動片
５ ＩＣチップ
６ 本体筐体
６１ キャビティ
６３ 本体筐体の側面
７（７３〜７８） キャスタレーション
８ 電極パターン
ｄ 接合領域の幅

Claims (7)

1. 複数の電子部品素子と、前記複数の電子部品素子を配置するベースと、前記ベースと接合して前記ベースに配置した前記複数の電子部品素子を気密封止する蓋とが設けられ、前記ベースと蓋との接合により本体筐体が成形されるとともに、前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、前記複数の電子部品素子には圧電振動片と集積回路素子とが含まれた圧電振動デバイスにおいて、
   前記本体筐体の側面の中央部分に、キャスタレーションが前記キャビティを挟んで対向して形成され、
   前記対向して形成されたキャスタレーションに、前記圧電振動片の検査端子用電極パターンが引き出され、
   前記圧電振動片と前記集積回路素子とは、前記キャビティ内の前記ベースの同一平面上の位置であって、前記対向して形成されたキャスタレーション間を結んだ仮想対向線上以外の位置に配され、
   前記集積回路素子は、バンプを介して前記ベースに電気機械的に接合されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
2. 複数の電子部品素子と、前記複数の電子部品素子を配置するベースと、前記ベースと接合して前記ベースに配置した前記複数の電子部品素子を気密封止する蓋とが設けられ、前記ベースと蓋との接合により本体筐体が成形されるとともに、前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、前記複数の電子部品素子には圧電振動片と集積回路素子とが含まれた圧電振動デバイスにおいて、
   前記本体筐体の側面の中央部分に、キャスタレーションが前記キャビティを挟んで対向して形成され、
   前記対向して形成されたキャスタレーションに、前記圧電振動片の検査端子用電極パターンが引き出され、
   前記圧電振動片と前記集積回路素子とは、前記キャビティ内の前記ベースの同一平面上の位置であって、前記対向して形成されたキャスタレーション間を結んだ仮想対向線を挟んで配され、
   前記集積回路素子は、バンプを介して前記ベースに電気機械的に接合されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
3. 前記複数の電子部品素子の各端子と外部の電極とを電気的に接続するための電極パターンが、前記キャビティ内に露出形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電振動デバイス。
4. 前記集積回路素子が、前記電極パターンのうち当該圧電振動デバイスの出力用の電極パターンの近傍に配されたことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の圧電振動デバイス。
5. 前記キャスタレーションは、前記本体筐体の表面から裏面にかけて形成されたことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１つに記載の圧電振動デバイス。
6. 前記蓋と接合するための前記ベース上の接合領域の幅が１５０μｍ以上に設定されたことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１つに記載の圧電振動デバイス。
7. 前記蓋の平面視外周縁端部の一部に切り欠き部が設けられ、
   前記切り欠き部が、前記ベースに前記蓋が接合される際に、前記キャスタレーションの内側に近接するように構成され、前記蓋はその外周縁端部に沿って前記ベースに接合されたことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１つに記載の圧電振動デバイス。

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