JP3290060B2 - セラミックパッケージの構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電デバイスのパッ
ケ−ジ構造の改良に関し、特に水晶素板等の圧電素板を
支持する為にセラミックパッケージ内底面に形成される
マウント部と、該圧電素板との電気的接続性を高めたセ
ラミックパッケージの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種通信機器、ＯＡ機器等々の電子機器
の軽薄短小化が進むに伴い、内蔵部品である圧電デバイ
スについても小型化が要求され、最近の圧電デバイスと
しては、パッケージ外部に長尺なリード端子が導出され
た旧来のリ−ドタイプのものに代わって、パッケージ外
部に電極が被覆形成された表面実装型のものが種々開発
されている。また、表面実装型の圧電デバイスにおいて
も、機器の薄型化に対応するためには圧電デバイスの内
部構造として、従来の様にパッケージ内に設けた格別の
基板上に圧電素板を支持するのではなく、パッケ−ジ内
底部に直接圧電素板を銀フィラー接着剤等の導電性接着
剤で固定する構造（ダイレクトマウント構造）にしたも
のを採用した方が有利である。例えば、水晶振動子とし
ての水晶素板を用いた圧電デバイスに於いては、図８、
図９に示すようにセラミックで形成された容器１の内底
部に設けられた２か所の突部であるマウント部２上に設
けた金属電極膜５上に、水晶素板３を導電性接着剤４に
よって固定した上で、容器１の上部開口を金属やセラミ
ックの蓋で封止するセラミックパッケ−ジが一般的であ
る。この金属電極膜５は、一般にはセラミックのマウン
ト部２上にタングステン層、ニッケルメッキ層、金メッ
キ薄膜を順次積層することにより形成される。金メッキ
薄膜層を表層にする理由は、金は導電性が良好であり、
且つ酸化しにくいからである。しかし、金は、タングス
テンとの接合力が弱い為に、ニッケルメッキ層を中間層
として介在させている。金属電極膜５はパッケージ外部
に設けた外部電極６に対して図示しない接続導体を介し
て接続されている。即ち、このセラミックで形成された
容器１内の内底部のマウント部２上には予め金属電極膜
５が形成されており、図２に示すように金属電極膜５の
表層を構成する金薄膜上に導電性接着剤４を塗布した上
で水晶素板３を乗せ、加熱により前記導電性接着剤４を
硬化させてセラミックで形成された容器１内に水晶素板
３を固定する。その後、容器の開口部を蓋により封止す
ることにより、圧電デバイスとして完成品となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構造の圧電デバイスにあっては、水晶素板と金属電極
膜５の表層である金薄膜との接続強度が必ずしも十分で
はないため、圧電デバイスに対して振動や衝撃が加わる
と、金薄膜と導電性接着剤４とが剥離して振動子が不発
になるという不具合が頻繁に発生した。本発明は上述し
た如き従来のパッケ−ジを使用した圧電デバイスの不具
合の発生を防ぐためになされたものであって、セラミッ
クパッケ−ジの内底部に設けられたマウント部上の金電
極と導電性接着剤との接着強度を向上することの可能な
構造を持つセラミックパッケ−ジを提供する事を目的と
する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め請求項１記載の発明は、セラミックで形成された容器
の内底部にセラミック製のマウント部を設け、該マウン
ト部上面に外部との導通を確保するための金属電極膜で
あって表層に金メッキ層を有したものを設け、水晶素板
と金メッキ層とを導電性接着剤で固定し導通させる様に
構成されたセラミックパッケ−ジにおいて、上記金属電
極膜の少なくとも一部を除去することにより得たセラミ
ックの露出部と導電性接着剤とを接着させることによ
り、金属電極膜と水晶素板との間の接着力を補強するよ
うに構成したことを特徴とする。請求項２の発明は、セ
ラミックで形成された容器の内底部にセラミック製のマ
ウント部を設け、該マウント部上面に外部との導通を確
保するための金属電極膜であって表層に金メッキ層を有
したものを設け、水晶素板と金メッキ層とを導電性接着
剤で固定し導通させる様に構成されたセラミックパッケ
−ジにおいて、上記マウント部上に形成したタングステ
ン層上に、ニッケル層と金薄膜を順次積層した金属電極
膜を備えると共に、該金属電極膜の隣のタングステン層
上にセラミック層を固定し、上記金属電極膜の少なくと
も一部を除去することにより得たセラミックの露出部と
導電性接着剤とを接着させることにより、金属電極膜と
水晶素板との間の接着力を補強するように構成したこと
を特徴とする。請求項３の発明は、上記露出部が、小面
積且つ複数の露出部から構成されていることを特徴とす
る。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の形態例を示す図面
に基づいて詳細に説明する。図１(a) 及び(b) は本発明
に係るセラミックパッケ−ジの一実施例の縦断面図及び
上面図であって、セラミックで形成され上面が開放した
箱形の容器１の内底部に突設したマウント部２の上面に
は金属電極膜５が形成されている。この金属電極膜５
は、例えば、セラミック製のマウント部上にタングステ
ン層５ａを形成した後で、ニッケル層５ｂ、金薄膜５ｃ
を順次メッキ形成したものである。なお、タングステン
層は、溶剤中に溶解した状態にあるタングステンを、焼
成前のセラミック容器のマウント部上に所定のマスクを
用いて印刷形成した後で、炉中においてこれを焼成する
ことにより溶剤を蒸発せしめることにより固化される。
なお、金属電極膜５の表層に位置する金薄膜５ｃと導電
性接着剤（例えば、銀フィラー接着剤等）との接着強度
が十分でないために、導電性接着剤が金属電極膜表面か
ら剥離し易い欠点が存することは上述の通りである。

【０００６】本形態例の特徴的な構成は、上記金属電極
膜５の一部を除去してセラミック製マウント部の上面の
一部を露出せしめることにより、導電性接着剤４を容器
１のセラミック部分と直接接着せしめて接合強度の強化
を図った点にある。すなわち、図１の形態例では、対向
配置された２つのマウント部２の互いに対向し合う端縁
中央部を図示のように切欠いてセラミック露出部８と
し、金属電極膜５とセラミック露出部８にかけて導電性
接着剤４を塗布した上で、その上に水晶素板３を載置し
ている。なお、水晶素板の励振電極６は、図２に示すよ
うに上下両面のみならず、端縁角部から端面にかけて付
着するように、斜め方向から蒸着がなされる。この結
果、金属電極膜５上に水晶素板３の端縁を載置し、乾燥
させるだけで、励振電極６と導電性接着剤４との電気的
な接続が確実となる。つまり、水晶素板端縁を導電製接
着材の上に載置した後で、その上から接着剤を塗布（２
度目の塗布）して導通の確実化を図る必要がなくなる。
このような金属電極膜５の形成方法は、このような形状
となるように予め電極自体の形状を形成してもよいし、
平面形状が矩形の電極膜を形成したあとでエッチングに
より一部を除去するようにしてもよい。

【０００７】図３(a) (b) は導電性接着により水晶素板
を接着した状態を例示する説明図であり、露出部８の幅
を水晶素板の幅より広くしてもよいし、狭くしてもよい
し、或は同等としてもよいが、接着剤４が金薄膜５ｃと
接着する面積と、露出部８と接着する面積の割合は、前
者が３０〜７０％であるのに対して、後者が７０〜３０
％の範囲内となるように設定する。仮に、セラミック露
出面に接着剤が付着する面積を８０％で、金薄膜に付着
する面積を２０％した場合には、電気抵抗が過大となっ
て、デバイスの特性が悪化する。露出部８の形状として
は、図示のごとき、矩形である必要はなく、半円形、多
角形、星形、十字形、不定形等々、種々選定可能であ
る。また、図４に示した如く、金属電極膜５の中央部に
露出部８を設けてもよい。この場合の接着剤の接着面積
の割合は上記の範囲となるように設定する。

【０００８】なお、上記実施例では、露出部８にはセラ
ミック部分が露出するように構成したが、タンググステ
ン層５ａを露出させて、タングステン層と導電性接着剤
とを接着するようにしてもよい。この点は、以下に述べ
る他の実施例に於ても同様である。上記構成を備えたパ
ッケ−ジを用いることにより、従来の場合よりも導電性
接着剤４とマウント部２上の金属電極膜５との接着強度
は大幅に向上することとなる。

【０００９】次に、上記実施例では、露出部８が一か所
であり、しかも露出部の面積が大きい為、接着剤の塗布
位置がずれて露出部８上に過大な量が塗布されることも
ある。このような場合には、金属電極膜５上に占める接
着剤の面積が過小となり、電気的抵抗の増大が発生す
る。図５(a) (b) 及び(c) はこのような不具合を解決す
る為の他の形態例の縦断面図、平面図及び接続状態を示
す要部平面図であり、この形態例のパッケージは、対向
し合う２つのマウント部２上に形成された金属電極膜５
の対向し合う端縁に複数の挟幅（小面積）の露出部８を
配列した構成が特徴的である。この形態例では、各露出
部８の形状は、細幅帯状となっているが、これも一例に
過ぎず、三角形状、楕円形状、等々種々の形状を採用可
能である。或はまた、図６に示すように、金属電極膜５
の端縁ではなく、内部に露出部８を設けてもよい。或
は、矩形、円形等の小面積の露出部を規則的、或は散点
模様状に配列してもよい。この形態例における導電性接
着剤４の接着面積比率は、上記形態例において説明した
通り、接着剤４が金薄膜と接着する面積と、露出部８と
接着する面積の割合が、前者を３０〜７０％とするのに
対して、後者を７０〜３０％の範囲内となるように設定
する。このことにより、電気抵抗の増大を防止できる。
この形態例によれば、広面積の露出７を一か所設けた第
１の形態例の場合に比べて、導電性接着剤の塗布位置が
多少ずれたとしても、上記割合による導電性接着剤の接
着状態を確保し易くなり、導電性接着剤４と金薄膜５と
の接着力の弱さに起因した不意具合を解決できる。この
様に変形することにより上記形態例よりも製品の歩留を
向上できる。

【００１０】なお、図７(a) (b) は本発明の他の実施例
であり、タングステン層の上に、ニッケル、金薄膜を形
成する一方で、その隣にセラミック層１０を隣接して形
成するとともに、導電性接着剤を両層の上に跨がって付
着させることにより、水晶素板と金薄膜との間の接着力
の低下を補強するようにしている。(a) は、セラミック
層１０の高さが隣接する金薄膜の高さと一致している例
であり、(b) はセラミック層１０の高さが低い例であ
る。(b) とは逆にセラミック層１０を金薄膜よりも低く
してもよい。なお、上記実施例では、水晶素板を用いた
デバイスを例示しているが、これは一例に過ぎず、どの
ような圧電材料であってもよい。従って、例えば圧電セ
ラミックを用いてもよい。また、圧電材料の形態とし
て、図面ではコンベックス素板を示したが、これ以外に
も、ベベル研磨素板、フラット素板、メサ型素板等を用
いてもよい。なお、水晶素板３の表裏両面には夫々金等
から成る励振電極７が蒸着等により形成されているが、
水晶素板と導電性接着剤との接着領域は金電極以外の水
晶素板が露出している部分にも広がっているので、導電
性接着剤４と水晶素板３との間では剥離は発生しない。

【００１１】

【発明の効果】本発明は、以上説明した如く、金属電極
膜の少なくとも一部を除去することにより得たセラミッ
クの露出部と導電性接着剤とを接着させたので、金属電
極膜と水晶素板との間の接着力を補強することができ、
水晶素板等の圧電素子がパッケージの電極部から剥離、
脱落する事態の発生を防止できる。また、上記マウント
部上に形成したタングステン層上に、ニッケル層と金薄
膜を順次積層した金属電極膜を備えると共に、該金属電
極膜の隣のタングステン層上にセラミック層を固定した
ので、水晶素板等の圧電素子がパッケージの電極部から
剥離、脱落する事態の発生を防止できる。また、上記露
出部が、小面積且つ複数の露出部から構成されているの
で、導電性接着剤とマウント部上の電極との接着強度を
向上せしめ、衝撃等の外力による圧電素板の剥離を無く
す上で著しい効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) 及び(b) は本発明に係るセラミックパッケ
−ジの一形態例の縦断面図及び上面図。

【図２】励振電極の形成方法を示す図。

【図３】(a) 及び(b) は第１形態例の要部平面図。

【図４】第１の実施例の変形例の要部平面図。

【図５】(a) (b) 及び(c) は本発明の第２形態例の縦断
面図、平面図及び要部平面図。

【図６】本発明の第２形態例の変形例の要部平面図。

【図７】(a) 及び(b) は本発明の他の実施例の要部構成
を示す断面図。

【図８】(a) 及び(b) は従来のパッケージの縦断面図及
び平面図、(c) は要部断面図。

【図９】(a) 及び(b) は水晶素板を搭載した状態の従来
例の縦断面図及び平面図。

【符号の説明】

１ 容器、２ マウント部、３ 圧電素板、４ 導電性
接着剤、５ 金属電極膜、６ 外部電極、７ 励振電
極、８ 露出部、１０ セラミック層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−252682（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−25620（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−77328（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−48227（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−46115（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−39923（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03H 9/00 - 9/215

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックで形成された容器の内底部にセ
   ラミック製のマウント部を設け、該マウント部上面に外
   部との導通を確保するための金属電極膜であって表層に
   金メッキ層を有したものを設け、水晶素板と金メッキ層
   とを導電性接着剤で固定し導通させる様に構成されたセ
   ラミックパッケージにおいて、 上記マウント部上に形成したタングステン層上に、ニッ
   ケル層と金薄膜を順次積層した金属電極膜を備えると共
   に、該金属電極膜の隣のタングステン層上にセラミック
   層を固定し、 該セラミック層 と導電性接着剤とを接着させることによ
   り、金属電極膜と水晶素板との間の接着力を補強するよ
   うに構成したことを特徴とするセラミックパッケージの
   構造。