JP5171228B2

JP5171228B2 - 表面実装用の水晶デバイス

Info

Publication number: JP5171228B2
Application number: JP2007307889A
Authority: JP
Inventors: 浩実大竹; 賢一菅原
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2027-11-28
Also published as: JP2009135599A

Description

本発明は表面実装用の水晶デバイスを技術分野とし、特に金属カバーの位置合わせを容易にして離脱を防止した表面実装デバイスに関する。

表面実装デバイス例えば水晶振動子（以下、表面実装振動子とする）は、小型・軽量であることから携帯電話で代表される携帯型の電子機器に、周波数や時間の基準源として発振回路とともに組み込まれる。このようなものの一つに、共晶合金を用いて容器本体の開口端面を封止したものがある。

（従来技術の一例）
第４図は一従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は点線○印で示す部分の一部拡大断面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。

表面実装振動子は凹状とした容器本体１に水晶片２を収容し、金属カバー３を接合して密閉封入してなる。容器本体１は底壁１ａと枠壁１ｂを有する積層セラミックからなり、内底面には一対の水晶端子４を、外底面には外部端子５を有する。容器本体１の開口端面（枠壁１ｂ上面）には例えば外周端から離間した金属膜６を有する。

金属膜６は下地電極６ａをＷ（タングステン）やＭo（モリブテン）として印刷によって形成され、容器本体１とともに焼成された後、導電層６ｂとしてＮi及びＡuメッキされる。水晶端子４は一組の対角部の外部端子５に、金属膜６は他組の外部端子５に、図示しないスルーホールや積層面を経て電気的に接続する。

水晶片２は両主面に励振電極７ａを有し、例えば一端部両側に引出電極７ｂを延出する。引出電極７ｂの延出した水晶片２の一端部両側は水晶端子４に導電性接着剤８によって固着される。金属カバー３は熱膨張係数が比較的セラミックに接近したコバール（Ｆe、Ｎi、Ｃoの合金）を母材とし、表面には図示しない例えばＮiメッキが設けられる。

金属カバー３の少なくとも一主面の外周には、封止材としての共晶合金９例えばＡuＳn（金錫）が例えば溶融によって固着される。共晶合金（ＡuＳn）９の融点（液相温度）は約278℃となる。そして、金属カバー３を図示しない治具等を用いて容器本体１の開口端面に位置決めし、共晶合金９を加熱溶融する。これにより、金属カバー３の外周を開口端面に接合し、水晶片２を密閉封入する。

このようなものでは、例えば金属カバー３のＮi（ニッケル、融点が１４５５℃）をジュール熱によって溶融して接合するシーム溶接に比較すると、溶融温度（177℃）が格段に低くなる。したがって、金属カバー３と容器本体１との熱膨張係数差による容器本体１の湾曲や欠損を防止できる。そして、この分、枠壁１ｂの幅を小さくして内積を大きくできる。さらには、溶融温度が低いので、溶融時のスプラッシュの発生を防止できる等の効果を奏する。但し、共晶合金９としてＡuを含むので、高価になる。
特開２００１−１０２８９４号公報特開２００５−１８４７４６号公報特開２００５−３４０６６２号公報

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の表面実装振動子では、金属カバー３を容器本体１の開口端面へ位置決めする治具を用いた位置決精度によって、金属カバー３が開口端面からはみ出ることがある。したがって、この場合には、外観不良等を含めて表面実装振動子を廃棄処分とせざるを得なく、生産性を低下させる。特に、高価なＡuを含む共晶合金９を使用するので損失が大きい。

また、開口端面の表面に設けた下地電極６ａを含む金属膜６は共晶合金９の溶融後の収縮によって剥離を生ずることがある。特に、この例では、容器本体１の開口端面に形成された金属膜６は外周端から離間するので剥離しやすい問題があった。なお、金属カバー３が例えば開口端面の外周端からはみ出ることを防止するため、金属膜６は外周端から離間して形成される。

（発明の目的）
本発明は金属カバーの位置決めを確実にして生産性を高めた表面実装用の水晶デバイスを提供することを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、積層セラミックからなる底壁と枠壁を有する凹状とした平面視矩形状の容器本体内に少なくとも水晶片を収容し、前記容器本体の開口端面には下地電極を有する金属膜が設けられ、前記開口端面の外周端から離間して前記金属膜上に金属カバーが接合され、前記水晶片を密閉封入してなる表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記容器本体における開口端面の前記金属カバーの外側となる外周表面には前記金属カバーを位置決めする突堤が少なくとも各４辺に設けられ、前記突堤は前記外周表面の外周端を含むとともに前記金属カバーの高さよりも低くした構成とする。

このような構成であれば、容器本体の各４辺に設けた突堤によって金属カバーを位置決めするので、金属カバーが容器本体の開口端面からはみ出すことがない。したがって、外観不良等によっての廃棄を防止し、生産性を高められる。この場合、一組の対角部に鉤状に設けた突堤でもよいことは勿論である。

本発明の請求項２では、請求項１において、前記突堤は前記開口端面の外周を周回する枠とする。これにより、請求項１での構成をさらに具体的にする。

同請求項３では、請求項１において、前記突堤は前記開口端面にセラミックが印刷されて焼成される。これにより、容器本体とともに焼成によって一体的に形成できる。

同請求項４では、請求項１において、前記下地電極は前記開口端面の外周端を含んで形成され、前記突堤は前記下地電極上に形成される。これにより、下地電極は突堤の下となって加圧されるので、共晶合金の熱収縮時の剥離を確実に防止する。

同請求項５では、請求項１において、前記下地電極は前記開口端面の外周端から離間するとともに前記容器本体の素地を露出して形成され、前記突堤は前記下地電極及び前記素地上に形成される。これにより、請求項４と同様に下地電極の剥離を防止する。そして、突堤は容器本体の素地上にも形成されるので、接合強度を高められる。

同請求項６では、請求項１において、前記下地電極は前記開口端面の外周端から離間するとともに前記容器本体の素地を露出して形成され、前記突堤は前記素地上に形成される。これにより、突堤は全面的に容器本体の素地上に形成されるので、さらに接合強度を高められる。

請求項７では、請求項１において、前記金属カバーは前記開口端面の金属膜に対し、少なくともＡuを含む共晶合金を加熱溶融して接合される。これにより、封止手段をさらに明確にし、Ａuを含む製品を廃棄しないので、さらに生産性を高める。

第１図は本発明の第１実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は一部拡大断面図、同図（ｂ）はシート状容器本体の一部断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

表面実装振動子は前述したように、底壁１ａ及び枠壁１ｂを有する積層セラミックからなる凹状とした容器本体１に水晶片２を収容し、共晶合金９によって金属カバー３を開口端面に接合して密閉封入する。共晶合金９はＡuＳnとし、金属カバー３の外周に設けられる。金属カバー３は母材をコバールとしてＮiメッキとする。

そして、この実施形態では、金属カバー３の外側となる開口端面（枠壁１ｂ上面）の外周には外周端を含んで突堤１０としての環状の枠が設けられる。突堤１０（環状の枠）は、金属カバー３の加熱溶融による接合時に、開口端面に対する位置決めとして機能する。

この実施形態では、各容器本体１はセラミック生地からなる図示しないシート状底壁１Ａ及び枠壁１Ｂを積層してその後分割される。例えば縦横に開口部１１を有する図示しないシート状枠壁１Ｂの上面（開口端面）には、予め、ＷやＭｏとした下地電極６ａが内周端及び外周端含む全面に形成される。この場合、水晶端子４や外部端子５等の回路パターンも同様にして形成される。

次に、開口端面の枠幅の両側を除いた金属膜６の中央領域にシート状突堤１０を印刷によって形成する。シート状枠壁１Ｂはシート状底壁１Ａに積層され、下地電極６ａ及びシート状突堤１０を含めて一体的に焼成される。そして、例えば電界メッキによって下地電極６ａ上に導通電極６ｂとしてのＮi及びＡuを設ける。

次に、シート状容器本体１′の各凹部の内底面に設けられた水晶端子４に、図示しない引出電極７ｂの延出した水晶片２の一端部両側を固着して収容する。次に、環状の枠壁１ｂ（突堤１０）内となる開口端面上に金属カバー３を位置決めする。そして、図示しない加熱炉に搬入して金属カバー３の共晶合金９を加熱溶融し、各凹部の開口端面に接合する。最後に、シート状容器本体１′の開口端面に設けた突堤１０の中心線Ａ−Ａ上を縦横に分割し、個々の表面実装振動子を得る。

なお、この例では、シート状容器本体１′の状態で水晶片２を各凹部に収容して金属カバー３を接合したが、シート状容器本体１′を個々の容器本体１に分割した後、水晶片２を収容して金属カバー３を被せてもよい。

このような構成であれば、容器本体１の開口端面に環状の枠からなる突堤１０を設けたので、格別の治具を用いることなく、開口端面上に金属カバー３を位置決めできる。したがって、金属カバー３を簡単に位置決できて、金属カバー３が開口端面からはみ出すこともない。したがって、外観不良等を含めて不良品となることもないので、生産性を高められる。特に、金を含んだ共晶合金９をも廃棄することがないので、安価にできる。

そして、この場合には、容器本体１の開口端面の外周端を含む表面上に設けた下地電極６ａ上に環状の枠壁１ｂ（突堤１０）を設ける。したがって、下地電極６ａは突堤１０の下になって加圧された状態なので、共晶合金９の溶融時における収縮によって、下地電極６ａが剥離することを防止できる。

（第２実施形態）
第２図は本発明の第２実施形態を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）は表面実装振動子の一部拡大断面図、同図（ｂ）はシート状容器本体の一部断面図である。なお、前実施形態と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

第２実施形態では、容器本体１の開口端面上の下地電極６ａは外周端から離間し、セラミックの素地を露出して形成される。そして、突堤１０としての環状の枠壁１ｂは、開口端面のセラミックの素地と下地電極６ａ上にまたがって形成される。この場合でも、表面実装振動子は第１実施形態と同様に、シート状とした状態で形成され、環状の枠壁１ｂは前述同様にセラミックの印刷及び焼成によって形成される。

このような構成であれば、前述同様に環状の枠壁１ｂ（突堤１０）が金属カバー３の位置決として機能するので、外観不良等を防止して生産性を高める。そして、この場合には、突堤１０の外周寄りとなる一部がセラミックの素地に直接に接合するので、接合強度を高められる。また、突堤１０の内周寄りとなる一部が金属膜６上に接合するので、前述同様に共晶合金９の溶融時における金属膜６の剥離を防止する。

（第３実施形態）
第３図は本発明の第３実施形態を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）は表面実装振動子の一部拡大断面図、同図（ｂ）はシート状容器本体の一部断面図である。なお、前実施形態と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

第３実施形態では、容器本体１の開口端面上の下地電極６ａは外周端から第２実施形態の場合よりも離間し、セラミックの素地を露出して形成される。そして、突堤１０としての環状の枠壁１ｂは、開口端面のセラミックの素地上に形成される。この場合でも、表面実装振動子はシート状とした状態で形成され、環状の枠壁１ｂはセラミックの印刷及び焼成によって形成される。

このような構成であれば、前述同様に環状の枠壁（突堤１０）が金属カバー３の位置決として機能するので、外観不良等を防止して生産性を高める。そして、この場合には、突堤１０のすべてがセラミックの素地に直接に接合するので、接合強度をさらに高められる。

（他の事項）
上記実施形態では共晶合金９はＡuＳnとしたが、例えばＡuＧe（金ゲルマニウム）でもよくＡuを含む共晶合金９であればよい。なお、Ａuを含む共晶合金９であれば、概ねＮｉの溶融温度よりも大幅に低くできる。そして、共晶合金９は金属カバー３に設けたが、容器本体１の開口端面に設けてもよい。また、突堤１０は環状の枠壁としたが、少なくとも各４辺に設けられていればよい。

また、共晶合金９に代えて例えば金属カバー３のＮiをシーム溶接によって要する場合でも適用できる。但し、この場合は、溶接用の金属リングは用いず、メタライズによる厚膜とした所謂ダイレクトシーム溶接とする。さらに、表面実装用の水晶デバイスは表面実装振動子としたが、ＩＣチップと水晶片２とを一体的にした表面実装発振器の場合でも適用できる。

同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は一部拡大断面図、同図（ｂ）はシート状容器本体の一部断面図である。本発明の第２実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子の一部拡大断面図、同図（ｂ）はシート状容器本体の一部断面図である。本発明の第３実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子の一部拡大断面図、同図（ｂ）はシート状容器本体の一部断面図である。一従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は点線○印で示す部分の一部拡大断面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。

符号の説明

１容器本体、２水晶片、３金属カバー、４水晶端子、５外部端子、６金属膜、７励振及び引出電極、８導電性接着剤、９共晶合金、１０突堤。

Claims

セラミックからなる底壁と枠壁とを積層して構成した凹状断面とした平面視矩形状の容器本体内に少なくとも水晶片を収容し、前記容器本体の開口端面に下地電極を有する金属膜を形成し、前記開口端面の外周端から離間して前記金属膜上に金属カバーを接合し、前記水晶片を前記容器本体内に密閉封入してなる表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記容器本体の前記開口端面の前記金属カバーの外側となる外周表面の外周端の少なくとも各辺に前記金属カバーを位置決めする突堤が設けられ、前記突堤が前記外周端を囲むとともに前記金属カバーの高さよりも低く構成され、前記下地電極が、前記開口端面の前記外周端から離間するとともに前記容器本体の素地を露出するよう形成され、前記突堤が、前記下地電極上及び前記素地上に形成されていることを特徴とする表面実装用の水晶デバイス。
請求項１において、前記金属カバーが、前記開口端面に形成された前記金属膜に、少なくともＡuを含む共晶合金を加熱溶融して接合される表面実装用の水晶デバイス。