JP5292491B2 - シート状セラミックベース及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面実装用の水晶振動子が形成されるシート状セラミックベースに係り、特に、生産性を向上させ、小型化を実現できるシート状セラミックベース及びその製造方法に関する。

［従来の技術］
表面実装水晶振動子は小型・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。
従来の表面実装水晶振動子は、セラミック基板上に水晶片２を搭載し、凹状のカバーを逆さまにして被せて密閉封入したものがある。近年では、周波数偏差Δｆ／ｆが比較的緩く、例えば±１５０〜±２５０ｐｐｍの安価な民生用がある。

［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開２００７−１５８４１９号公報「表面実装水晶発振器」（日本電波工業株式会社）［特許文献１］、特開２００３−１７９４５６号公報「水晶製品用表面実装容器及びこれを用いた水晶製品」（日本電波工業株式会社）［特許文献２］、特開２００１−１１０９２５号公報「導電性キャップ、電子部品及び導電性キャップの絶縁被膜形成方法」（株式会社村田製作所）［特許文献３］がある。

特許文献１には、表面実装水晶発振器において、ＩＣチップ２上に水晶片３が搭載され、実装基板４上にＩＣチップ２等が形成され、金属カバー５が設けられた構成が示されている。
また、特許文献２には、水晶製品用表面実装容器において、単層基板１Ａ上に水晶端子６を介して水晶片３が設けられ、カバー２で密閉封入した構成が示されている。
また、特許文献３には、従来技術の［０００５］に、基板５１上には、金属キャップ５２の下方開口端面が基板５１の上面５１ａに接触する部分に、矩形枠状の絶縁膜５５が形成されていることが示されている。

特開２００７−１５８４１９号公報 特開２００３−１７９４５６号公報 特開２００１−１１０９２５号公報

しかしながら、上記従来の表面実装水晶振動子では、近年益々小型化した水晶片を基板上に搭載し、更にカバーで密閉封入した構成とした場合に、不良の割合を減らして生産性を向上させ、品質を高くすることが難しいという問題点があった。

具体的には、水晶片とカバーを小型化した場合、水晶片に導電性接着剤で接続すると共に、水晶振動子を保持する水晶保持端子と、その水晶保持端子から電極まで引き出される引出端子とが、電気的に短絡（ショート）しないよう工夫が必要であり、従来の構成では、十分に小型化に対応できていないものであった。

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、小型化を実現しつつ、品質を高め、生産性を向上させることができるシート状セラミックベース及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、矩形のセラミック基板上に水晶片が第１及び第２の水晶保持端子で保持され、金属カバーが配置される表面実装水晶振動子が複数形成されるシート状セラミックベースであって、矩形のセラミック基板の角部に形成された貫通孔の壁面にスルー端子が形成され、基板の表面に第１の水晶保持端子から引き出された第１の引出端子が最短の角部のスルー端子に接続し、第２の水晶保持端子から引き出された第２の引出端子が第１の引出端子が引き出された方向とは逆方向の角部のスルー端子に接続すると共に、基板の裏面ではスルー端子に接続する実装端子が形成され、基板の外周表面で金属カバーの開口端面が対向する位置に絶縁膜が形成され、基板の角部において絶縁膜の曲率半径が金属カバーの開口端面の曲率半径より小さくし、開口端面の円弧状の外周端から、絶縁膜の角部領域を突出させることを特徴とする。

本発明は、上記シート状セラミックベースにおいて、絶縁膜が、基板の角部において、第１の引出端子及び第２の引出端子を覆うと共に、スルー端子の外側も覆うよう形成されていることを特徴とする。

本発明は、上記シート状セラミックベースにおいて、水晶片の一方の引出電極と他方の引出電極は、反対方向に引き出され、第１の水晶保持端子と第２の水晶保持端子は、水晶片を両端で保持する両持ちタイプとすることを特徴とする。

本発明は、上記シート状セラミックベースにおいて、第１の水晶保持端子と水晶片の一方の引出電極とは、第１の引出端子が引き出される端部において導電性接着剤で接続され、第２の水晶保持端子と水晶片の他方の引出電極とは、第２の引出端子が引き出される端部において導電性接着剤で接続されることを特徴とする。

本発明は、上記シート状セラミックベースにおいて、第１の水晶保持端子における第１の引出端子が接続されない側の端部は、第２の水晶保持端子における第２の引出端子が接続する側の端部より内側に短く形成され、第２の引出端子が接続されない側の端部は、第１の水晶保持端子における第１の引出端子が接続する側の端部より内側に短く形成されていることを特徴とする。

本発明は、上記シート状セラミックベースにおいて、水晶片の一方の引出電極と他方の引出電極は、同方向に引き出され、第１の水晶保持端子と第２の水晶保持端子は、水晶片を一端で保持する片持ちタイプとすることを特徴とする。

本発明は、上記シート状セラミックベースにおいて、第１の水晶保持端子と水晶片の一辺に引き出された一方の引出電極とは、第１の引出端子が引き出される端部において導電性接着剤で接続され、第２の水晶保持端子と水晶片の一辺に引き出された他方の引出電極とは、他方の引出電極が引き出された水晶片の一辺において導電性接着剤で接続され、当該導電性接着剤で接続された第２の水晶保持端子の位置から水晶片の下を通って第２の引出端子が、第１の引出端子が引き出された方向とは逆方向の角部のスルー端子に接続することを特徴とする。

本発明は、矩形のセラミック基板上に水晶片が第１及び第２の水晶保持端子で保持される表面実装水晶振動子が複数形成されるシート状セラミックベースの製造方法であって、シート状のセラミック生地に、個々のセラミック基板の領域を特定するブレイクラインと、当該領域の角部に貫通孔を形成して焼成して、シート状のセラミックベースを形成する処理と、貫通孔の壁面にスルー端子の金属層を形成すると共に、セラミックベースの表面の領域内に第１の水晶保持端子及び当該端子から引き出された第１の引出端子が最短の角部のスルー端子に接続し、第２の水晶保持端子から引き出された第２の引出端子が、第１の引出端子が引き出された方向とは逆方向の角部のスルー端子に接続するような金属層のパターンを形成すると共に、セラミックベースの裏面ではスルー端子に接続する実装端子の金属層のパターンを形成する処理と、基板の外周表面でカバーの開口端面が対向する位置に絶縁膜を形成すると共に、基板の角部において絶縁膜が開口端面より突出するよう形成する処理と、第１及び第２の水晶保持端子に水晶片を搭載する処理と、第１の水晶保持端子に接続する実装端子と第２の水晶保持端子に接続する実装端子とを用いて振動周波数の調整を行う処理とを備えることを特徴とする。

本発明は、上記シート状セラミックベースの製造方法において、絶縁膜を形成する処理で、絶縁膜が、基板の角部において、第１の引出端子及び第２の引出端子を覆うと共に、スルー端子の外側も覆うよう形成することを特徴とする。

本発明は、上記シート状セラミックベースの製造方法において、水晶片の表面側の励振電極にガスイオンを照射して表面を削り取り、当該励振電極の質量を減じて振動周波数を低い方から高い方に調整することを特徴とする。

本発明は、上記シート状セラミックベースの製造方法において、励振電極上に金属膜を付加して、振動周波数を高い方から低い方に調整することを特徴とする。

本発明によれば、基板の角部に形成された貫通孔の壁面にスルー端子が形成され、基板の表面に第１の水晶保持端子から引き出された第１の引出端子が最短の角部のスルー端子に接続し、第２の水晶保持端子から引き出された第２の引出端子が第１の引出端子が引き出された方向とは逆方向の角部のスルー端子に接続すると共に、基板の裏面ではスルー端子に接続する実装端子が形成され、基板の外周表面で金属カバーの開口端面が対向する位置に絶縁膜が形成され、基板の角部において絶縁膜の曲率半径が金属カバーの開口端面の曲率半径より小さくし、開口端面の円弧状の外周端から、絶縁膜の角部領域を突出させるシート状セラミックベースとしているので、小型化を実現しつつ、ショートを防止して品質を高め、生産性を向上させることができる効果がある。

本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子の断面説明図である。 本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子の平面説明図である。 水晶保持端子のパターンを説明するための平面概略図である。 実装端子のパターンを説明するための平面概略図である。 金属カバーの配置ずれを示す平面説明図である。 金属カバーを接合した場合の平面説明図である。 角部の拡大平面図である。 角部の拡大断面図である。 シート状のセラミック板にスルーホールとブレイクラインを形成した図である。 シート状のセラミック板に水晶保持端子のパターンを形成した図である。 シート状のセラミック板に実装端子のパターンを形成した図である。 絶縁膜形成の平面説明図である。 絶縁膜形成の断面説明図である。 金属膜上への金属ペースト生成の平面説明図である。 金属膜上への金属ペースト生成の断面説明図である。 別の絶縁膜のパターン形成を示す平面説明図である。 基板毎に別の絶縁膜のパターン形成を示す平面説明図である。 別の実施の形態に係る表面実装水晶振動子の平面説明図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子は、矩形のセラミック基板の角部に形成された貫通孔の壁面にスルー端子が形成され、基板の表面に水晶片を保持する水晶保持端子の引出端子が対角のスルー端子に接続すると共に、基板の裏面ではスルー端子に接続する実装端子が形成され、金属カバーの開口端面に対向する位置であって特に角部方向に突出させた絶縁膜を形成しているものであり、小型化を実現しつつ、ショートを防止して品質を高め、生産性を向上させるものである。

［表面実装水晶振動子の構成：図１］
本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子の断面説明図である。
本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子（本振動子）は、図１に示すように、セラミックベース（基板）１上に形成した水晶保持端子４に導電性接着剤７を介して水晶片２が搭載され、更に、凹状の金属カバー（カバー）３を逆さまにしてセラミックベース１上に絶縁膜１０を介して接合して密閉封入したものである。

また、基板１の側面にスルー端子５ｘが形成され、基板１の表面に形成された水晶保持端子４から引き出された引出端子４ａに接続すると共に、基板１の裏面に形成された実装端子５ａに接続されている。
スルー端子５ｘは、基板１の四隅に形成されたスルーホール（貫通孔）９の側壁に形成される。
更に、基板１とカバー３の接触部分との間には、絶縁性のある封止材８が形成されている。

［表面実装水晶振動子の平面的特徴：図２］
次に、本振動子の平面的な特徴について図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子の平面説明図である。
本振動子は、図２に示すように、セラミックベース（基板）１上に水晶片２の両端を保持するための水晶保持端子４が対向して形成され、水晶保持端子４の端部から最短の基板１の角部に向けて引出端子４ａが引き出されて形成され、スルー端子５ｘに接続されている。つまり、２つの引出端子４ａは、逆方向の角部のスルー端子５ｘに接続している。

基板１の角部に引出端子４ａを引き出して角部でスルー端子５ｘに接続するのは、基板１の水平方向又は垂直方向に引出端子を引き出す場合に比べて距離をとることができ、そのため金属カバー３の位置がずれたとしても、水晶保持端子４とスルー端子５ｘとが金属カバー３を介してショートするのを回避するためである。

そして、水晶片２と水晶保持端子４とは、引出端子４ａが引き出された水晶保持端子４の端部で導電性接着剤７により接続されている。
図２に示すように、水晶片２の両端部で水晶保持端子４が水晶片２を保持する構造であるため「両持ち」タイプと称される。
水晶保持端子４の特徴的パターンについては後述する。

更に、基板１上の周辺内部で、金属カバー３の開口部が接触する部分に、ガラス等の絶縁膜１０が形成され、当該絶縁膜１０上に封止材８を介して金属カバー３が接合されている。

［表面実装水晶振動子の各部］
セラミックベース（基板）１は、矩形状の単板からなる平板状として一主面（表面）の両端側に水晶保持端子４が形成され、他主面（裏面）の四隅部に実装端子５ａ，５ｂが形成されている。
そして、裏面の四隅部に形成された実装端子５ａ，５ｂはスルーホール９の壁面に形成されたスルー端子５ｘに接続している。
ここで、実装端子５ａは、スルー端子５ｘを介して引出端子４ａに接続する端子であるが、実装端子５ｂは、スルー端子５ｘには接続するものの、引出端子４ａには接続しない端子である。

水晶片２は、ＡＴカットとし、対向した励振電極６ａが両主面に形成されている。
また、水晶片２は、励振電極６ａからは互いに反対方向の両端部に延出して幅方向の全幅にわたって折り返された引出電極６ｂが形成されている。
そして、引出電極６ｂの延出した一組の対角部（端部）が導電材としての導電性接着剤７によって水晶保持端子４に固着して、引出電極６ｂと水晶保持端子４とを電気的・機械的に接続している。

金属カバー３は、凹状の形状をしており、開口端面がＬ字状に折曲し、基板１の外周表面にガラス等で形成された絶縁膜１０上に、絶縁性の封止材８としての樹脂を介して基板１に接合する。
水晶保持端子４は、水晶片２を保持する構成であって、Ａｇ（銀）Ｐｄ（パラジウム）合金で形成される。また、水晶保持端子４の端部から最短の基板１の角部へ引出端子４ａが形成されている。

スルー端子５ｘは、基板１の四隅に形成されたスルーホール（貫通孔）９の側壁に形成されるもので、水晶保持端子４と同様のＡｇＰｄ合金で形成される。
また、引出端子４ａは、基板１の四隅部分（角部）でスルー端子５ｘに接続している。
但し、引出端子４ａは、基板１の対角線上に形成されているため、その対角線上の角部でスルー端子５ｘに接続するが、他の対角線上の角部では、スルー端子５ｘは引出端子４ａには接続していない。

基板１の裏面の四隅には実装端子５ａ，５ｂが形成され、基板１の角部でスルー端子５ｘに接続している。
上述したように、スルー端子５ｘには引出端子４ａに接続しているものと、接続していないものがあり、基板１の裏面において、引出端子４ａに接続するスルー端子５ｘに接続している実装端子５ａ同士を測定装置でコンタクトさせて励起させるテストを行い、後述する振動周波数の調整を行う。

導電性接着剤７は、水晶片２の引出電極６ｂと水晶保持端子４とを電気的及び機械的に接続するものである。
封止材８は、絶縁性で接合性の樹脂により、基板１上にカバー３を固着させると共に、カバー３の接触面が引出端子４ａ等に接触（ショート）しないよう設けられている。
スルーホール（貫通孔）９は、基板１が分割される前のセラミックシートの状態で、ブレイクラインと同時に形成されるもので、分割される基板１の四隅部分（角部）で表面と裏面とを貫通するよう形成される。

絶縁膜１０は、基板１の外周表面を周回するよう帯状に形成され、基板１上の水晶保持端子４から引き出された引出端子４ａを覆って横断している。
但し、絶縁膜１０は、基板１の外周端からは離れて内側に形成され、スルー端子５ｘが形成されている角部までを覆うものとはなっていない。

［水晶保持端子のパターン：図３］
次に、水晶保持端子４と引出端子４ａの具体的パターンについて図３を参照しながら説明する。図３は、水晶保持端子のパターンを説明するための平面概略図である。
水晶保持端子４のパターンは、図３に示すように、基板１の中央に対向して形成され、引出端子４ａが形成されていない端部が、従来の水晶保持端子に比べて長さＬだけ短くなっている。これは、金属カバー３が一方の水晶保持端子４に接触しても、他方の水晶保持端子４に接触するのを防止して、ショートを回避するためのものである。

［本振動子の裏面における実装端子５ａのパターン：図４］
また、基板１の裏面において、実装端子５ａ，５ｂのパターンは、図４に示すようなパターンとなっており、基板１の四隅で矩形の金属パターンが貫通孔９の壁面に形成されたスルー端子５ｘに接続している。
図４は、実装端子のパターンを説明するための平面概略図である。

［金属カバーの配置ずれ：図５］
次に、本振動子における金属カバー３の配置ずれについて図５を参照しながら説明する。図５は、金属カバーの配置ずれを示す平面説明図である。
図５の点線で示した箇所が、金属カバー３が正常に配置された場合の接触面を示しており、図５の点線で示した箇所が、金属カバー３の配置ずれを起した場合の接触面を示している。

金属カバー３の配置ずれがあっても、水晶保持端子４を従来に比べて長さＬだけ短くし、引出電極６ｂの長尺方向の端部より当該水晶保持端子４の端部を内側に短くしているので、金属カバー３が他方の水晶保持端子４に接触しても、当該水晶保持端子４の端部では金属カバー３と接触することがないため、一方の水晶保持端子４と他方の水晶保持端子４とが金属カバー３を介してショートすることを回避できる。
具体的には、図５において、金属カバー３の開口端面部の下側が一方の水晶振動子４に水平方向で接触しても、同じ水平方向において金属カバー３は他方の水晶保持端子４に接触することがないため、ショートを回避できる。

［金属カバー３の形状：図６］
次に、金属カバー３の形状について図６を参照しながら説明する。図６は、金属カバーを接合した場合の平面説明図である。
金属カバー３は、図６に示すように、基板１の絶縁膜１０上に封止材８を介して接合し、基板１上の振動片２を密閉封止するものである。
具体的には、絶縁膜１０上に金属カバー３のフランジ３ａの底面が封止材８を介して接着しており、特に基板１の角部において、絶縁膜１０の曲率半径が金属カバー３のフランジ３ａの曲率半径より小さくしている。
これにより、角部では、フランジ３ａの円弧状の外周端から、絶縁膜１０の角部領域がはみ出した状態となっている。

［角部の詳細：図７，図８］
基板１の角部について更に図７，図８を参照しながら説明する。図７は、角部の拡大平面図であり、図８は、角部の拡大断面図である。図７が図６の点線で囲った部分の拡大説明図であり、図８が図７のＢ−Ｂ部分の断面説明図となっている。
図７，図８に示すように、水晶保持端子４からの引出端子４ａは、基板１の角部で、スルー端子５ｘに接続し、引出端子４ａのスルー端子５ｘ側を残して絶縁膜１０が基板１の外周表面を周回するよう形成され、更に、角部では、絶縁膜１０の一部を角方向に露出させたまま金属カバー３のフランジ３ａが封止材８を介して絶縁膜１０上に固着して接合している。

ここで、基板１の角部において、絶縁膜１０の曲率半径が金属カバー３のフランジ３ａの曲率半径より小さくしているのは、フランジ３ａのカーブからスルー端子５ｘの間までに絶縁膜１０を突出させることにある。
これにより、金属カバー３のフランジ３ａがスルー端子５ｘ方向にずれたとしても、フランジ３ａが絶縁膜１０の上にのったままとなり、金属カバー３とスルー端子５ｘに接続する引出端子４ａと接触してショートすることがない。

［本振動子の製造方法：図９〜１１］
次に、本振動子の製造方法について図９〜１１を参照しながら説明する。図９は、シート状のセラミック板にスルーホールとブレイクラインを形成した図であり、図１０は、シート状のセラミック板に水晶保持端子のパターンを形成した図であり、図１１は、シート状のセラミック板に実装端子のパターンを形成した図である。

［第１工程：図９／シート状セラミック生地焼成］
先ず、シート状セラミックベース１Ａの元となるシート状セラミック生地を形成する。
シート状セラミック生地には、図９に示すように、個々のセラミックベース１に対応して隣接する領域同士区切るブレイクラインを形成すると共にその四隅部（角部）に貫通孔９を形成する。
そして、貫通孔９が形成されたシート状セラミック生地を焼成し、シート状セラミックベース１Ａを得る。

［第２工程Ａ：図１０、図１１／回路パターン形成］
次に、シート状セラミックベース１Ａの回路パターンに対応した領域に、ＡｇＰｄ合金の金属ペーストを厚み約１０μｍ程度で、マスクを用いた印刷によって形成する。
回路パターンは、一主面（表面）では、図１０に示すように、水晶保持端子４のパターンが形成され、他主面（裏面）では、図１１に示すように、実装端子５ａ，５ｂのパターンが形成され、更に、貫通孔９の壁面にはスルー端子５ｘが形成される。

一主面（表面）の水晶保持端子４は、前述のように各セラミックベース１の中心に対して点対称とする。つまり、セラミックベース１の対角線上に引出端子４ａが形成される。
また、他主面（裏面）の一組の対角に形成された実装端子５ａは、水晶保持端子４とスルー端子５ｘ、引出端子４ａを経て電気的に接続する水晶外部端子とし、他組の対角に形成された実装端子５ｂは、ダミー端子とする。
そして、ＡｇＰｄ合金とした金属ペーストを約８５０℃で焼成し、金属ペースト中のバインダを蒸発させると共にＡｇＰｄ合金を溶融して固体化し、回路パターンの形成されたシート状セラミックベース１Ａを得る。

尚、セラミックの焼成温度は約１５００〜１６００℃、ＡｇＰｄ合金はこれ以下の８５０℃となることから、セラミックの焼成後にＡｇＰｄ合金ペーストを塗布して、セラミックとともにＡｇＰｄ合金ペーストを焼成する。
これは、セラミック生地にＡｇＰｄ合金ペーストを塗布してセラミックの焼成温度で焼成すると、ＡｇＰｄ合金ペーストは高温過ぎて塊粒になって回路パターンを形成できないことに起因する。

［第２工程Ｂ：図１２、図１３／絶縁膜１０形成］
次に、絶縁膜１０の形成について図１２、図１３を参照しながら説明する。図１２は、絶縁膜形成の平面説明図であり、図１３は、絶縁膜形成の断面説明図である。図１３が図１２のＣ−Ｃ部分の断面図に相当する。
回路パターンが形成されたシート状セラミックベース１Ａの各矩形領域（基板１に相当）の外周表面に絶縁膜１０としてガラスペーストを印刷によって形成する。
そして、ＡｇＰｄ合金の焼成温度（約８５０℃）と同等以下の温度で焼成してガラスを固体化する。ここで、ガラスペーストの印刷時に、同時に水晶保持端子４の一層面の上にガラスペーストを印刷して二層目の絶縁膜１０ａを形成する。

［第２工程Ｃ：図１４、図１５／絶縁膜１０ａ上の金属ペースト形成］
次に、絶縁膜１０ａ上の金属ペースト形成について図１４、図１５を参照しながら説明する。図１４は、金属膜上への金属ペースト生成の平面説明図であり、図１５は、金属膜上への金属ペースト生成の断面説明図である。図１５が図１４のＣ−Ｃ部分の断面図に相当する。
水晶保持端子４の二層目の絶縁膜１０ａ上に三層目の金属ペースト（ＡｇＰｄ合金）が再度印刷されて焼成される。これにより、水晶保持端子４の一層目と三層目がＡｇＰｄ合金となり、二層目がガラス（絶縁膜１０ａ）となる。
このように、水晶保持端子４を三層構造としたのは、引出端子４ａに対して水晶片２を高い位置で保持できるためである。

［第３工程／水晶片搭載］
次に、回路パターンの形成されたシート状セラミックベース１Ａの各水晶保持端子４に、励振電極６ａから引出電極６ｂの延出した水晶片２の外周部を導電性接着剤７によって固着して搭載し、電気的・機械的に接続する。
ここでは、引出電極６ｂの延出した水晶片２における一組の対角部が固着される。

［第４工程／周波数調整］
次に、シート状セラミックベース１Ａに搭載（固着）された水晶振動子としての各水晶片２の振動周波数を質量負荷効果によって調整する。
具体的には、シート状セラミックベース１Ａの裏面において、各水晶片２と電気的に接続した実装端子５ａに測定器からの測定端子（プローブ）を接触させる。そして、板面が露出した水晶片２の表面側の励振電極６ａにガスイオンを照射して表面を削り取り、励振電極６ａの質量を減じて振動周波数を低い方から高い方に調整する。
但し、例えば、蒸着やスパッタによって励振電極６ａ上に金属膜を付加して、振動周波数を高い方から低い方に調整することもできる。

［第５工程／金属カバー接合（密閉封入）］
次に、水晶片２が搭載されたシート状セラミックベース１Ａの個々のセラミックベース１に対応した矩形状領域の外周表面であって絶縁膜１０上に、凹状とした金属カバー３の開口端面（フランジ下面）を、封止材８を介して接合する。
ここでは、金属カバー３の開口端面に予め塗布又は転写された樹脂を封止材８とし、加熱溶融して接合する。例えば、金属カバー３の開口端面をＬ字状として所謂シールパスを長くする。これにより、個々の水晶片２を密閉封入して集合化されたシート状の水晶振動子を形成する。

［第６工程／分割］
最後に、水晶振動子が集合化されたシート状セラミックベース１Ａをブレイクラインに従って縦横に分割して、個々の表面実装水晶振動子を得る。

本実施の形態の製造方法では、セラミックベース１の回路パターン（水晶保持端子４、スルー端子５ｘ、実装端子５ａ）はＡｇＰｄ合金として、貫通孔９を設けたシート状セラミック生地の焼成後にＡｇＰｄ合金ペーストを塗布し、焼成によって形成する。

従って、従来例でのシート状セラミック生地にＷ（タングステン）ペーストを塗布して焼成後に電解メッキによってＮi（ニッケル）及びＡu（金）を形成する場合に比較し、２回にわたる電解メッキ工程を不要とするので、製造工程数を少なくできる。
また、電解メッキ工程を不要にするので、例えば、セラミックベース１間の回路パターンを電気的に接続する電解メッキ用の配線路をも不要となるので、回路パターンをシンプルにして安価にできる効果がある。

また、ここでは、回路パターンの形成されたシート状セラミックベース１Ａの状態で、水晶片２の搭載（第３工程）、周波数調整（第４工程）及び金属カバー３の接合（第５工程）とする。
従って、シート状セラミックベース１Ａの状態で、これらの工程を連続的に行えるので、生産性を向上させることができる効果がある。

更に、本実施形態では、セラミックベース１の裏面の実装端子５ａ，５ｂは、それぞれが電気的に独立した４端子とする。一方、シート状セラミックベース１Ａの状態では、隣接する矩形状領域の４つの角部における各実装端子５ａ，５ｂ（４個）はスルー端子５ｘを経て電気的に共通接続する。
従って、４つの角部の各実装端子５ａ，５ｂが共通接続された状態でも、各セラミックベース１の水晶保持端子４に接続する一組の対角部の実装端子５ａに測定端子を接触させて、水晶片２毎に振動周波数を調整できる効果がある。

また、本振動子及びその製造方法によれば、角部における引出端子４ａが図７ではスルー端子５ｘに接続するため円弧状電極となっており、その電極の一部を絶縁膜１０ａが覆って横断している。従って、封止材８で封止する際の金属カバー３と引出端子４ａとの電気的短絡を防止できる。
そして、角部での絶縁膜１０の横断領域は、金属カバー３のフランジ下面の外周端より外側に延出するようになっているため、表面実装水晶振動子をセット基板に例えば鉛フリーを含む半田リフローによって接続した際に、スルー端子５ｘを這い上がった半田と金属カバー３との電気的短絡も防止できる。

この場合、角部では、絶縁膜１０ａの曲率半径が、金属カバー３のフランジ３ａの曲率半径より小さく（即ち曲率を大きく）した上で、金属カバー３の開口端面に対向する基板１の外周表面の全周に絶縁膜１０が形成される。
従って、絶縁膜１０のパターンを単純化してフランジ３ａの外周端より外側に延出できる。また、金属カバー３の開口端面と対向する基板１の外周表面には段差なく平坦となって、金属カバー３の開口端面（フランジ３ａの下面）に塗布又は転写した封止材８が両者間に均一に塗布されて気密封止を良好に維持できる。

そして、水晶保持端子４を三層としているので、引出端子４ａより厚くして水晶片２を引出端子４ａより高い位置で保持できる。更に、水晶保持端子４を一層目と三層目の間の二層目をガラスの絶縁膜１０ａとすることで材料費を節約できる。
この場合、絶縁膜１０ａは、基板１の外周表面の絶縁膜１０の印刷時に同一マスクを用いて同時に形成される。従って、水晶保持端子４の二層目を導電材（ＡｇＰｄ合金等）で別のマスクを用いて印刷する場合に比べて、印刷工程を減らして生産性を向上できる。

また、基板１の外周表面の絶縁膜１０は、例えば、焼成後のセラミックシート状態で、各基板１に相当した矩形領域にマスクを用いた印刷による回路パターンを形成する印刷工程中に同様の印刷によって形成されるので、個々の金属カバー３の開口端面を絶縁被膜する場合より生産性を高められる。

本振動子では、金属カバー３がフランジを有する構造としたが、例えば、小型化が進行してフランジがなく、開口端面が金属カバー３の厚みのみの場合であっても、同様に適用できる。
また、水晶保持端子４からの引出端子４ａを角部に延出したが、引出端子を両端側の中央部に延出してもよい。そして、端面電極を経て外底面（裏面）の両端側の実装端子に接続してもよい。この場合、裏面の実装端子は２端子となる。
更に、水晶片２の両端部に引出電極を延出したが、一端部両側に延出して同部を固着しても適用できる。

絶縁膜１０ａは全周としたが、断続的であっても、一部切れていてもよく、要は引出端子４ａを覆って金属カバー３のフランジ３ａよりも外側に延出されている構造であればよい。
また、金属カバー３（フランジ３ａ）の角部分の曲率よりも絶縁膜１０の曲率を小さくすることで、フランジ３ａの外周端より絶縁膜１０を突出させたが、両者の曲率が同じであっても絶縁膜１０を突出させる構成、つまり、絶縁膜１０ａの外周端に比べてフランジ３ａの外周端が内側となる構成でもよい。

絶縁膜１０ａをガラスとしたが、例えば、封止材８の樹脂よりも耐熱性があれば樹脂であっても適用できる。
そして、回路パターンは、ＡｇＰｄ合金としたが、セラミックに対する付着力が比較的良好なＡｇを主とした例えばＡｇＰｔ合金でもよく、Ａｇ系厚膜材料であれば適用できる。

［別の絶縁膜のパターン：図１６、図１７］
次に、本振動子における別の絶縁膜１０のパターンについて図１６、図１７を参照しながら説明する。図１６は、別の絶縁膜のパターン形成を示す平面説明図であり、図１７は、基板毎に別の絶縁膜のパターン形成を示す平面説明図である。
図１６、図１７に示すように、角部の引出端子４ａの円弧電極上にもガラスの絶縁膜１０のパターンを形成する。これにより、金属カバー３と引出端子４ａとの電気的短絡が防止できる効果がある。

更に、スルー端子５ｘの全外周（外壁）にも同時に絶縁膜１０を形成するようにすれば、スルー端子５ｘを這い上がってくる半田と金属カバー３との電気的短絡を防止できる効果がある。
尚、上記絶縁膜１０のパターンは、引出端子が形成されていない貫通孔９に対しても形成されるものである。

［片持ちタイプ：図１８］
次に、別の実施の形態に係る表面実装水晶振動子について図１８を参照しながら説明する。図１８は、別の実施の形態に係る表面実装水晶振動子の平面説明図である。
別の実施の形態に係る表面実装水晶振動子（別の振動子）は、図１８に示すように、水晶片２の片方の端部に引出電極６ｂを形成し、当該片方で導電性接着剤７を介して水晶保持端子４に接続し、一方の水晶保持端子４では最短の角部へ引出端子４ａが形成され、他方の水晶保持端子４では引出端子４ｂが、水晶片２の下部を図１８の水平方向に引き出され、水晶片２の角部から最短の角部に接続するよう形成されている。
図１８の構成は、水晶片２の片方で保持するものであるため、「片持ち」タイプと称されるものである。

図１８の片持ちタイプであっても、本振動子の両持ちタイプと同様に対角線上の貫通孔９に形成されたスルー端子５ｘを介して裏面の実装端子５ａに接続するものであり、裏面は、図１１に示す実装端子５ａ，５ｂのパターンとなっている。
尚、図１８における別の振動子の製造方法も、本振動子の製造方法と同様であり、生産性を向上できる効果がある。
また、裏面の実装端子５ａに測定端子を接触させ、水晶片２毎に周波数調整を行うことも同様に可能である。
更に、金属カバー３と引出端子４ａとの電気的短絡を防止でき、金属カバー３とスルー端子５ｘを這い上がってくる半田との電気的短絡も防止できる効果がある。

［実施の形態の効果］
本振動子及び別の振動子によれば、セラミックベース１を単板とするので、基本的に製造単価を安くでき、水晶保持端子４を含む電極をＡｇＰｄ合金とすることで、従来のＷ及びＮi、Ａuとした場合よりも電極の材料費や工程数を減らして、さらに安価にできる効果がある。

更に、本振動子及び別の振動子によれば、水晶保持端子４からの引出端子４ａをセラミックベース１の対角線上の角部に引き出し、当該角部に形成した貫通孔９の壁面に形成したスルー端子５ｘを介して裏面の実装端子５ａに接続するようにしているので、引出端子４ａを水平方向又は垂直方向に引き出される場合に比べて長くすることができ、金属カバー３の開口端面部が一方の水晶保持端子４の一端側と接触しても、スルー端子５ｘまでは距離があるから、スルー端子５ｘへの接触を防止して電気的短絡（ショート）を回避できる効果がある。

また、本振動子では、水晶保持端子４の端部を水晶片の引出電極６ｂより短くしているので、金属カバー３の一辺となる開口端面部が一方の水晶保持端子４と接触しても、他方の水晶保持端子４の同じ方向での接触を回避できる。
その結果、一対の水晶保持端子４が金属カバー３を経ての電気的に短絡するのを防止して、生産性を向上させることができる効果がある。

また、別の振動子では、引出端子４ｂを水晶片２の下側を通過させて引出電極６ｂに接続するようにしているので、図１８の垂直方向に対する一対の水晶保持端子４が金属カバー３を介してショートするのを防止できる効果がある。
但し、図１８の垂直方向に水晶保持端子４が並んで配置されているため、図１８の横方向のずれには注意する必要がある。

また、本振動子及び別の振動子によれば、金属カバー３の配置ずれに対して耐性を持たせることで、導電性接着剤７の固着状態の変化を抑制して安定にし、表面実装振動子のエージング特性を良好に維持できる効果がある。

また、本振動子及び別の振動子によれば、角部において金属カバー３の開口端面が引出端子４ａに接触しないよう絶縁膜１０のパターンを形成し、更に、スルー端子５ｘを這い上がってくる可能性のある半田と金属カバー３とが接触しないよう絶縁膜１０を形成することで、電気的短絡を防止でき、信頼性の高い製品を提供できる効果がある。

本発明は、小型化を実現しつつ、品質を高め、生産性を向上させることができる表面実装水晶振動子及びその製造方法に好適である。

１...セラミックベース（基板）、 １Ａ...シート状セラミックベース、 ２...水晶片、 ３...金属カバー（カバー）、 ３ａ...フランジ、 ４...水晶保持端子、 ４ａ，４ｂ...引出端子、 ５ａ，５ｂ...実装端子、 ５ｘ...スルー端子、 ６ａ...励振電極、 ６ｂ...引出電極、 ７...導電性接着剤、 ８...封止材、 ９...スルーホール（貫通孔）、 １０...絶縁膜

Claims (11)

1. 矩形のセラミック基板上に水晶片が第１及び第２の水晶保持端子で保持され、金属カバーが配置される表面実装水晶振動子が複数形成されるシート状セラミックベースであって、
   前記矩形のセラミック基板の角部に形成された貫通孔の壁面にスルー端子が形成され、
   前記基板の表面に前記第１の水晶保持端子から引き出された第１の引出端子が最短の角部のスルー端子に接続し、前記第２の水晶保持端子から引き出された第２の引出端子が前記第１の引出端子が引き出された方向とは逆方向の角部のスルー端子に接続すると共に、前記基板の裏面では前記スルー端子に接続する実装端子が形成され、
   前記基板の外周表面で前記金属カバーの開口端面が対向する位置に絶縁膜が形成され、
   前記基板の角部において前記絶縁膜の曲率半径が前記金属カバーの開口端面の曲率半径より小さくし、前記開口端面の円弧状の外周端から、前記絶縁膜の角部領域を突出させることを特徴とするシート状セラミックベース。
2. 絶縁膜が、基板の角部において、第１の引出端子及び第２の引出端子を覆うと共に、スルー端子の外側も覆うよう形成されていることを特徴とする請求項１記載のシート状セラミックベース。
3. 水晶片の一方の引出電極と他方の引出電極は、反対方向に引き出され、
   第１の水晶保持端子と第２の水晶保持端子は、前記水晶片を両端で保持する両持ちタイプとすることを特徴とする請求項１又は２記載のシート状セラミックベース。
4. 第１の水晶保持端子と水晶片の一方の引出電極とは、第１の引出端子が引き出される端部において導電性接着剤で接続され、
   第２の水晶保持端子と前記水晶片の他方の引出電極とは、第２の引出端子が引き出される端部において導電性接着剤で接続されることを特徴とする請求項３記載のシート状セラミックベース。
5. 第１の水晶保持端子における第１の引出端子が接続されない側の端部は、第２の水晶保持端子における第２の引出端子が接続する側の端部より内側に短く形成され、
   前記第２の引出端子が接続されない側の端部は、前記第１の水晶保持端子における前記第１の引出端子が接続する側の端部より内側に短く形成されていることを特徴とする請求項１記載のシート状セラミックベース。
6. 水晶片の一方の引出電極と他方の引出電極は、同方向に引き出され、
   第１の水晶保持端子と第２の水晶保持端子は、前記水晶片を一端で保持する片持ちタイプとすることを特徴とする請求項１又は２記載のシート状セラミックベース。
7. 第１の水晶保持端子と水晶片の一辺に引き出された一方の引出電極とは、第１の引出端子が引き出される端部において導電性接着剤で接続され、
   第２の水晶保持端子と前記水晶片の前記一辺に引き出された他方の引出電極とは、前記他方の引出電極が引き出された前記水晶片の前記一辺において導電性接着剤で接続され、当該導電性接着剤で接続された第２の水晶保持端子の位置から前記水晶片の下を通って第２の引出端子が、前記第１の引出端子が引き出された方向とは逆方向の角部のスルー端子に接続することを特徴とする請求項６記載のシート状セラミックベース。
8. 矩形のセラミック基板上に水晶片が第１及び第２の水晶保持端子で保持され、金属カバーが配置される表面実装水晶振動子が複数形成されるシート状セラミックベースの製造方法であって、
   シート状のセラミック生地に、個々のセラミック基板の領域を特定するブレイクラインと、当該領域の角部に貫通孔を形成して焼成して、シート状のセラミックベースを形成する処理と、
   前記貫通孔の壁面にスルー端子の金属層を形成すると共に、前記セラミックベースの表面の領域内に前記第１の水晶保持端子及び当該端子から引き出された第１の引出端子が最短の角部のスルー端子に接続し、前記第２の水晶保持端子から引き出された第２の引出端子が、前記第１の引出端子が引き出された方向とは逆方向の角部のスルー端子に接続するような金属層のパターンを形成すると共に、前記セラミックベースの裏面では前記スルー端子に接続する実装端子の金属層のパターンを形成する処理と、
   前記基板の外周表面で前記金属カバーの開口端面が対向する位置に絶縁膜を形成すると共に、前記基板の角部において前記絶縁膜の曲率半径が前記金属カバーの開口端面の曲率半径より小さくし、前記開口端面の円弧状の外周端から、前記絶縁膜の角部領域を突出させるよう形成する処理と、
   前記第１及び前記第２の水晶保持端子に前記水晶片を搭載する処理と、
   前記第１の水晶保持端子に接続する実装端子と前記第２の水晶保持端子に接続する実装端子とを用いて振動周波数の調整を行う処理とを備えることを特徴とするシート状セラミックベースの製造方法。
9. 絶縁膜を形成する処理において、絶縁膜が、基板の角部において、第１の引出端子及び第２の引出端子を覆うと共に、スルー端子の外側も覆うよう形成することを特徴とする請求項８記載のシート状セラミックベースの製造方法。
10. 水晶片の表面側の励振電極にガスイオンを照射して表面を削り取り、当該励振電極の質量を減じて振動周波数を低い方から高い方に調整することを特徴とする請求項８又は９記載のシート状セラミックベースの製造方法。
11. 励振電極上に金属膜を付加して、振動周波数を高い方から低い方に調整することを特徴とする請求項８又は９記載のシート状セラミックベースの製造方法。

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