JP3738600B2 - 表面実装型圧電部品 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック基体に金属蓋体をシーム溶接してなるパッケージを用いた表面実装型圧電部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水晶振動子、水晶発振器、フィルタなどの圧電部品は携帯電話など移動体通信機器に広く用いられている。近年、機器の小型化、薄型化への要望がますます高まっており、これらに用いる圧電部品に対しても小型化、薄型化が要望され、セラミックパッケージを用いた表面実装型圧電部品が注目されている。
【０００３】
図２は従来の表面実装型圧電部品の断面図である。積層セラミック基体１３は下段１３ａ、中段１３ｂおよび上段１３ｃからなる三層構造であり、中段１３ｂ上に電極用メタライズ層４が形成され、積層セラミック基体１３を貫通するビアホール８よって積層セラミック基体１３の下面に形成された入出力端子用メタライズ層５と導通している。電極用メタライズ層４上には導電性接着剤１４により圧電素子２が接着され、積層セラミック基体１３の段差を利用した振動空間３で圧電素子２を保持している。積層セラミック基体１３の上段１３ｃに形成された接合用メタライズ層７上には、銀ろうなどの金属ろう材９を介して金属リング１５がろう付けされている。そして金属リング１５に平板状の金属蓋体１２がシーム溶接され圧電素子を気密保持している。
【０００４】
積層セラミック基体１３の厚さは、下段１３ａが０．３ｍｍ程度、中段１３ｂが０．２ｍｍ程度、上段１３ｃが０．２ｍｍ程度であり、その上に接合された金属リング１５と金属蓋体１２の厚さは、それぞれ０．２ｍｍ程度、０．１ｍｍ程度であり、表面実装型圧電部品の全高は１．０ｍｍ程度となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記説明した従来の表面実装型圧電部品は、圧電素子の振動空間を確保できるように三層構造の積層セラミック基体を用いているため、パッケージの薄型化が困難であるという問題があった。
【０００６】
また、金属リングに金属蓋体をシーム溶接する際、溶接電極からの熱および圧力が金属リングの直下に位置する積層セラミック基体に直接かかるため、積層セラミック基体にクラックが発生し、気密性が損なわれるなど圧電部品としての信頼性が低下するという問題もあった。
【０００７】
パッケージを薄型化するため各層のセラミック基板の厚みを薄くした場合、パッケージ強度が低下するため上記クラックの発生がさらに顕著になる。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するものであり、パッケージを薄型化することができ、かつ信頼性も維持することができる表面実装型圧電部品を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、セラミック基体上面に電極用メタライズ層を形成し、前記電極用メタライズ層上に盛り上げて形成した金属ろう材上に圧電素子を保持し、前記セラミック基体上面の周囲に形成した接合用メタライズ層上にシェル状金属リングをろう付けし、前記シェル状金属リング上に金属蓋体をシーム溶接したものである。
【００１０】
この本発明によれば、電極用メタライズ層上に盛り上げて形成した金属ろう材に圧電素子を保持することにより、単層のセラミック基体を用いても圧電素子の振動空間を確保することができるため、表面実装型圧電部品を薄型化することができる。
【００１１】
また、金属蓋体をシーム溶接する際に発生する熱を表面積の大きなシェル状金属リングによって外部に放熱することができるため、セラミック基体に直接熱が伝わることがない。また、溶接電極からの圧力もシェル状金属リングのばね効果によって軽減することができるため、セラミック基体に直接圧力がかかることがない。このためセラミック基体にクラックが発生することがなく気密性を保つことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳しく説明する。図１（ａ）は本実施形態の表面実装型水晶振動子の断面図、（ｂ）は同水晶振動子の一部を省略した上面図、（ｃ）は同水晶振動子の下面図である。
【００１３】
セラミック基体１の上面にはタングステンなどからなる電極用メタライズ層４が形成され、セラミック基体１の下面に形成された入出力端子用メタライズ層５にセラミック基体１を貫通するビアホール８によって導通されている。
【００１４】
電極用メタライズ層４上には、銀ろうなどの金属ろう材１０が盛り上げて形成され、この金属ろう材１０上に銀ペーストなどの導電性接着剤１４により圧電素子２を保持することにより、圧電素子２の振動空間３を確保している。金属ろう材１０の高さは電極用メタライズ層４を含めて５０〜１００μｍ程度とした。金属ろう材１０は電極用メタライズ層４上に棒状の金属ろう材（図示せず）を載置して加熱すると、表面張力で電極用メタライズ層４の端部に盛り上がることにより形成される。
【００１５】
セラミック基板１の上面の周囲には接合用メタライズ層７が形成され、この上にコバール材（鉄５４％−ニッケル２８％−コバルト１８％）などからなるシェル状金属リング１１が金属ろう材９によりろう付けされている。このシェル状金属リング１１は、厚さ０．１ｍｍ程度の金属平板をプレス手段により絞り加工し、底面中央部を打ち抜いて形成した。シェル状金属リング１１には平板状の金属蓋体１２がシーム溶接により接合されている。接合用メタライズ層７はセラミック基体１を貫通するビアホール８によってセラミック基体１の下面に形成されたアース端子用メタライズ層６と導通している。
【００１６】
本実施形態によるセラミック基体１の厚みは、０．３ｍｍ程度、シェル状金属リング１１の高さは、０．３ｍｍ程度、金属蓋体１２の厚さは、０．１ｍｍ程度であり、表面実装型圧電部品の全高は０．７ｍｍ程度と薄型化を実現している。
【００１７】
このような構成により、電極用メタライズ層４上に盛り上げて形成した金属ろう材１０に圧電素子２を保持するため、単層のセラミック基体１を用いても圧電素子２の振動空間を確保することができ、表面実装型圧電部品を薄型化することができる。
【００１８】
また、金属蓋体１２をシーム溶接する際に発生する熱は表面積の大きなシェル状金属リングによって外部に放熱され、セラミック基体１に直接熱が伝わることがない。また、溶接電極からの圧力もシェル状金属リングのばね効果によって軽減され、セラミック基体１に直接圧力が加わらない。このため、セラミック基体１にクラックが発生しなくなり、気密性を保つことができる。即ち、この実施形態によれば、パッケージの薄型化を図る一方で、気密性を保つことができる。
【００１９】
なお、上記の実施形態では水晶振動子を例に挙げて説明したが、これに限ることなく水晶フィルタなど他の圧電部品でも採用することができる。また、本明細書中に記載のシェル（ｓｈｅｌｌ）とは金属平板を絞り加工により形成した形状のものを指し、例えば特開昭６１−９９３７４に開示されているように圧電部品やコネクタ用の気密端子に広く用いられている。本発明におけるシェル状金属リングとは、上述したシェルの底面中央部を取り除き外環形状としたものを指す。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、単層のセラミック基体を用いて圧電素子の振動空間を確保することができるため、表面実装型圧電部品の薄型化を実現できる。
【００２１】
また、シェル状金属リングを採用することにより、シーム溶接の際にセラミック基体にかかる熱および圧力を軽減することができ、セラミック基体にクラックが発生することなく表面実装型圧電部品の信頼性を維持することができる。さらに、金属リングに比べてコバール材など高価な金属材料の使用量を少なくすることができ、材料コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による表面実装型圧電部品の構成を示す図であり、
（ａ）は同表面実装型圧電部品の断面図
（ｂ）は同表面実装型圧電部品の一部を省略した上面図
（ｃ）は同表面実装型圧電部品の下面図
【図２】従来の表面実装型圧電部品の断面図
【符号の説明】
１ セラミック基体
２ 圧電素子
３ 振動空間
４ 電極用メタライズ層
５ 入出力端子用メタライズ層
６ アース端子用メタライズ層
７ 接合用メタライズ層
８ ビアホール
９、１０ 金属ろう材
１１ シェル状金属リング
１２ 金属蓋体
１３ 積層セラミック基体
１３ａ 下段
１３ｂ 中段
１３ｃ 上段
１４ 導電性接着剤
１５ 金属リング
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック基体に金属蓋体をシーム溶接してなるパッケージを用いた表面実装型圧電部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水晶振動子、水晶発振器、フィルタなどの圧電部品は携帯電話など移動体通信機器に広く用いられている。近年、機器の小型化、薄型化への要望がますます高まっており、これらに用いる圧電部品に対しても小型化、薄型化が要望され、セラミックパッケージを用いた表面実装型圧電部品が注目されている。
【０００３】
図２は従来の表面実装型圧電部品の断面図である。積層セラミック基体１３は下段１３ａ、中段１３ｂおよび上段１３ｃからなる三層構造であり、中段１３ｂ上に電極用メタライズ層４が形成され、積層セラミック基体１３を貫通するビアホール８よって積層セラミック基体１３の下面に形成された入出力端子用メタライズ層５と導通している。電極用メタライズ層４上には導電性接着剤１４により圧電素子２が接着され、積層セラミック基体１３の段差を利用した振動空間３で圧電素子２を保持している。積層セラミック基体１３の上段１３ｃに形成された接合用メタライズ層７上には、銀ろうなどの金属ろう材９を介して金属リング１５がろう付けされている。そして金属リング１５に平板状の金属蓋体１２がシーム溶接され圧電素子を気密保持している。
【０００４】
積層セラミック基体１３の厚さは、下段１３ａが０．３ｍｍ程度、中段１３ｂが０．２ｍｍ程度、上段１３ｃが０．２ｍｍ程度であり、その上に接合された金属リング１５と金属蓋体１２の厚さは、それぞれ０．２ｍｍ程度、０．１ｍｍ程度であり、表面実装型圧電部品の全高は１．０ｍｍ程度となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記説明した従来の表面実装型圧電部品は、圧電素子の振動空間を確保できるように三層構造の積層セラミック基体を用いているため、パッケージの薄型化が困難であるという問題があった。
【０００６】
また、金属リングに金属蓋体をシーム溶接する際、溶接電極からの熱および圧力が金属リングの直下に位置する積層セラミック基体に直接かかるため、積層セラミック基体にクラックが発生し、気密性が損なわれるなど圧電部品としての信頼性が低下するという問題もあった。
【０００７】
パッケージを薄型化するため各層のセラミック基板の厚みを薄くした場合、パッケージ強度が低下するため上記クラックの発生がさらに顕著になる。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するものであり、パッケージを薄型化することができ、かつ信頼性も維持することができる表面実装型圧電部品を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、セラミック基体上面に電極用メタライズ層を形成し、前記電極用メタライズ層上に盛り上げて形成した金属ろう材上に圧電素子を保持し、前記セラミック基体上面の周囲に形成した接合用メタライズ層上にシェル状金属リングをろう付けし、前記シェル状金属リング上に金属蓋体をシーム溶接したものである。
【００１０】
この本発明によれば、電極用メタライズ層上に盛り上げて形成した金属ろう材に圧電素子を保持することにより、単層のセラミック基体を用いても圧電素子の振動空間を確保することができるため、表面実装型圧電部品を薄型化することができる。
【００１１】
また、金属蓋体をシーム溶接する際に発生する熱を表面積の大きなシェル状金属リングによって外部に放熱することができるため、セラミック基体に直接熱が伝わることがない。また、溶接電極からの圧力もシェル状金属リングのばね効果によって軽減することができるため、セラミック基体に直接圧力がかかることがない。このためセラミック基体にクラックが発生することがなく気密性を保つことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳しく説明する。図１（ａ）は本実施形態の表面実装型水晶振動子の断面図、（ｂ）は同水晶振動子の一部を省略した上面図、（ｃ）は同水晶振動子の下面図である。
【００１３】
セラミック基体１の上面にはタングステンなどからなる電極用メタライズ層４が形成され、セラミック基体１の下面に形成された入出力端子用メタライズ層５にセラミック基体１を貫通するビアホール８によって導通されている。
【００１４】
電極用メタライズ層４上には、銀ろうなどの金属ろう材１０が盛り上げて形成され、この金属ろう材１０上に銀ペーストなどの導電性接着剤１４により圧電素子２を保持することにより、圧電素子２の振動空間３を確保している。金属ろう材１０の高さは電極用メタライズ層４を含めて５０〜１００μｍ程度とした。金属ろう材１０は電極用メタライズ層４上に棒状の金属ろう材（図示せず）を載置して加熱すると、表面張力で電極用メタライズ層４の端部に盛り上がることにより形成される。
【００１５】
セラミック基板１の上面の周囲には接合用メタライズ層７が形成され、この上にコバール材（鉄５４％−ニッケル２８％−コバルト１８％）などからなるシェル状金属リング１１が金属ろう材９によりろう付けされている。このシェル状金属リング１１は、厚さ０．１ｍｍ程度の金属平板をプレス手段により絞り加工し、底面中央部を打ち抜いて形成した。シェル状金属リング１１には平板状の金属蓋体１２がシーム溶接により接合されている。接合用メタライズ層７はセラミック基体１を貫通するビアホール８によってセラミック基体１の下面に形成されたアース端子用メタライズ層６と導通している。
【００１６】
本実施形態によるセラミック基体１の厚みは、０．３ｍｍ程度、シェル状金属リング１１の高さは、０．３ｍｍ程度、金属蓋体１２の厚さは、０．１ｍｍ程度であり、表面実装型圧電部品の全高は０．７ｍｍ程度と薄型化を実現している。
【００１７】
このような構成により、電極用メタライズ層４上に盛り上げて形成した金属ろう材１０に圧電素子２を保持するため、単層のセラミック基体１を用いても圧電素子２の振動空間を確保することができ、表面実装型圧電部品を薄型化することができる。
【００１８】
また、金属蓋体１２をシーム溶接する際に発生する熱は表面積の大きなシェル状金属リングによって外部に放熱され、セラミック基体１に直接熱が伝わることがない。また、溶接電極からの圧力もシェル状金属リングのばね効果によって軽減され、セラミック基体１に直接圧力が加わらない。このため、セラミック基体１にクラックが発生しなくなり、気密性を保つことができる。即ち、この実施形態によれば、パッケージの薄型化を図る一方で、気密性を保つことができる。
【００１９】
なお、上記の実施形態では水晶振動子を例に挙げて説明したが、これに限ることなく水晶フィルタなど他の圧電部品でも採用することができる。また、本明細書中に記載のシェル（ｓｈｅｌｌ）とは金属平板を絞り加工により形成した形状のものを指し、例えば特開昭６１−９９３７４に開示されているように圧電部品やコネクタ用の気密端子に広く用いられている。本発明におけるシェル状金属リングとは、上述したシェルの底面中央部を取り除き外環形状としたものを指す。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、単層のセラミック基体を用いて圧電素子の振動空間を確保することができるため、表面実装型圧電部品の薄型化を実現できる。
【００２１】
また、シェル状金属リングを採用することにより、シーム溶接の際にセラミック基体にかかる熱および圧力を軽減することができ、セラミック基体にクラックが発生することなく表面実装型圧電部品の信頼性を維持することができる。さらに、金属リングに比べてコバール材など高価な金属材料の使用量を少なくすることができ、材料コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による表面実装型圧電部品の構成を示す図であり、
（ａ）は同表面実装型圧電部品の断面図
（ｂ）は同表面実装型圧電部品の一部を省略した上面図
（ｃ）は同表面実装型圧電部品の下面図
【図２】従来の表面実装型圧電部品の断面図
【符号の説明】
１ セラミック基体
２ 圧電素子
３ 振動空間
４ 電極用メタライズ層
５ 入出力端子用メタライズ層
６ アース端子用メタライズ層
７ 接合用メタライズ層
８ ビアホール
９、１０ 金属ろう材
１１ シェル状金属リング
１２ 金属蓋体
１３ 積層セラミック基体
１３ａ 下段
１３ｂ 中段
１３ｃ 上段
１４ 導電性接着剤
１５ 金属リング
Claims (1)
- セラミック基体上面に電極用メタライズ層を形成し、前記電極用メタライズ層上に盛り上げて形成した金属ろう材上に圧電素子を保持し、前記セラミック基体上面の周囲に形成した接合用メタライズ層上にシェル状金属リングをろう付けし、前記シェル状金属リング上に金属蓋体をシーム溶接したことを特徴とする表面実装型圧電部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09967799A JP3738600B2 (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | 表面実装型圧電部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09967799A JP3738600B2 (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | 表面実装型圧電部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000295059A JP2000295059A (ja) | 2000-10-20 |
| JP3738600B2 true JP3738600B2 (ja) | 2006-01-25 |
Family
ID=14253672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09967799A Expired - Fee Related JP3738600B2 (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | 表面実装型圧電部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3738600B2 (ja) |
-
1999
- 1999-04-07 JP JP09967799A patent/JP3738600B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000295059A (ja) | 2000-10-20 |
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