(57)【要約】【課題】  簡易な構造で、余分な接合材がベース板の素子載置面にまで流れ込むことを防ぐベース板を提供する。【解決手段】  矩形の圧電振動片を片持ちで支持するベース板（１２０）である。このベース板は、第１平面と該第１平面の反対面の第２平面とを有しセラミックで形成された平面視で矩形の平板（１２６）と、第１平面の矩形の一方の辺に並行に形成され、所定の周波数で振動する圧電振動片を載置する一対のパット（１２１）と、第１平面の４辺に沿って形成され、封止キャップを接合する接合材が配置する第１幅の枠状の金属膜（１２５）と、第２平面に形成され、一対のパットに導通する一対の外部端子（１２４）と、を備える。枠状の金属膜（１２５）は、辺同士が交わる角又は辺に、第１幅よりも広い第２幅の区域（１２９）を有し、第２幅の領域は一対のパットから離れた位置にある。【選択図】  図３
2020137034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形の圧電振動片を片持ちで支持するベース板において、
第１平面と該第１平面の反対面の第２平面とを有し、セラミックで形成された平面視で矩形の平板と、
前記第１平面の前記矩形の一方の辺に並行に形成され、所定の周波数で振動する圧電振動片を載置する一対のパットと、
前記第１平面の４辺に沿って形成され、封止キャップを接合する接合材が配置する第１幅の枠状の金属膜と、
前記第２平面に形成され、一対の前記パットに導通する一対の外部端子と、を備え、
前記枠状の金属膜は、前記辺同士が交わる角又は前記辺に、前記第１幅よりも広い第２幅の区域を有し、
前記第２幅の領域は前記一対のパットから離れた位置にあるベース板。
【請求項２】
前記矩形は、短辺と長辺とを含む長手形であり
前記平板を前記長辺の長さを２分する第１領域及び第２領域に分けると、前記一対のパットが前記第１領域に配置されると、前記第２幅の区域が前記第２領域に配置される請求項１に記載のベース板。
【請求項３】
前記第２幅の区域を２つ含む請求項１又は請求項２に記載のベース板。
【請求項４】
前記外部端子は、一対の前記パットに導通しない別の外部端子を有し、
前記枠状の金属膜と前記別の外部端子とが導通する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のベース板。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のベース板と、
前記ベース平板の外周よりも小さい外周を有し、前記圧電振動片を覆うように空隙を有する封止キャップと、を備え、
前記ベース板と前記封止キャップの外周とが前記接合材によって封止された圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる圧電デバイス及びそれに使用されるベース板に関する。特に接合材によりベース板と封止キャップとが接合される圧電デバイス及びベース板に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電デバイスの製造方法は、接続パッドと圧電素子とを導通させて固定した後、封止キャップとベース板とを接合させている。特許文献１に開示されるように、余分な接合材がベース板の素子載置面にまで流れ込み、素子と封止キャップとが短絡してしまうことがある。このような余分な接合材の流れ込みは、素子のダメージにつながってしまう。このため特許文献１の封止キャップの接合面には、矩形の溝形状。Ｖ字形状または円弧状等の凹み形状を有することで、特許文献１の発明は、余分な接合材の流れ込みを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１７１１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、封止キャップの接合面に凹み形状を量産で製作するにはコストがかかり実用的ではない問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、簡易な構造で、余分な接合材がベース板の素子載置面にまで流れ込むことを防ぐベース板を提供し、さらにこのベース板を使った圧電デバイスを提供する。
【０００６】
本実施形態は、矩形の圧電振動片を片持ちで支持するベース板である。このベース板は、第１平面と該第１平面の反対面の第２平面とを有し、セラミックで形成された平面視で矩形の平板と、第１平面の矩形の一方の辺に並行に形成され、所定の周波数で振動する圧電振動片を載置する一対のパットと、第１平面の４辺に沿って形成され、封止キャップを接合する接合材が配置する第１幅の枠状の金属膜と、第２平面に形成され、一対のパットに導通する一対の外部端子と、を備える。枠状の金属膜は、辺同士が交わる角又は辺に、第１幅よりも広い第２幅の区域を有し、第２幅の領域は一対のパットから離れた位置にある。
【０００７】
この矩形は、短辺と長辺とを含む長手形であり、平板を長辺の長さを２分する第１領域及び第２領域に分けると、一対のパットが第１領域に配置されると、第２幅の区域が第２領域に配置される。また第２幅の区域が２つあってもよい。また外部端子は、一対のパットに導通しない別の外部端子を有し、枠状の金属膜と別の外部端子とが導通することが好ましい。
【０００８】
本実施形態の圧電デバイスは、上述したベース板と、ベース平板の外周よりも小さい外周を有し、圧電振動片を覆うように空隙を有する封止キャップと、を備え、ベース板と封止キャップの外周とが接合材によって封止される。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るベース板は、余分な接合材がベース板の素子載置面にまで流れ込むことを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】圧電デバイス１００の分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は、第１幅の枠状の金属膜の１つの角に第２幅の区域が存在するベース板の平面図である。  （ｂ）は、第１幅の枠状の金属膜の１辺に第２幅の区域が存在するベース板の平面図である。
【図４】（ａ）は、第１幅の枠状の金属膜の２つ角に第２幅の区域が存在するベース板の平面図である。  （ｂ）は、第１幅の枠状の金属膜の角と辺とに第２幅の区域が存在するベース板の平面図である。  （ｃ）は、第１幅の枠状の金属膜の角と辺とに第２幅の区域が存在するベース板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、説明に用いる各図はこれら発明を理解できる程度に概略的に示してあり、大きさ、角度又は厚み等は誇張して描いている。また説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の実施形態中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。
【００１２】
＜第１実施形態＞
＜圧電デバイス１００の構成＞
図１は、圧電デバイス１００の分解斜視図である。圧電デバイス１００は、金属製の封止キャップ１１０と、セラミック製のベース板１２０と、圧電振動片１３０と、により構成されている。圧電振動片１３０には例えばＡＴカット又はＳＣカット等の水晶振動片が用いられる。以下の説明では、圧電素子である圧電振動片を使用した圧電デバイスを説明するが、水晶等の圧電フィルタ、圧電発振器などの圧電デバイスにも第１実施形態を適用できる。圧電デバイス１００は、長方形及び正方形の矩形形状であるが、図１においては圧電デバイス１００の長辺方向をＸ軸方向、圧電デバイス１００の高さ方向をＹ軸方向、Ｘ及びＹ軸方向に垂直な方向をＺ軸方向として説明する。
【００１３】
圧電デバイス１００では、セラミック製のベース板１２０の＋Ｙ軸側の面に圧電振動片１３０が載置される。さらに圧電振動片１３０を密封するように金属製の封止キャップ１１０がセラミック製のベース板１２０の＋Ｙ軸側の面に、接合材である共晶合金ＥＡで接合される。このようにして圧電デバイス１００が完成する。圧電デバイス１００は、プリント基板等に実装される表面実装型の圧電デバイスである。
【００１４】
金属製の封止キャップ１１０は、不図示の金型でプレスされて＋Ｙ軸方向に凹んだキャビティ１１１を有する箱型形状に形成されている。また、金属製の封止キャップ１１０は、キャビティ１１１を囲む４枚の壁面１１２と、各壁面１１２の＋Ｙ軸側の辺に接合されている天井面１１３と、各壁面１１２の−Ｙ軸側の辺に、壁面１１２から外側に折れ曲がるようにリング状に形成されるフランジ１１４と、により構成されている。フランジ１１４の外周は、後述するベース平板１２０の外周よりも小さい外周である。
【００１５】
圧電振動片１３０において、＋Ｙ軸側及び−Ｙ軸側の主面に励振電極１３１が形成されており、それぞれ引出電極１３２が各励振電極１３１から引き出されている。圧電振動片１３０の＋Ｙ軸側の面に形成されている励振電極１３１からは引出電極１３２がＸ軸側に引き出され、さらに引出電極１３２が圧電振動片１３０の−Ｚ軸側の側面を介して−Ｙ軸側の面に引き出されている。また、圧電振動片１３０の−Ｙ軸側の面に形成されている励振電極１３１から引き出される引出電極１３２は、励振電極１３１から−Ｘ軸側に伸び、さらに圧電振動片１３０の＋Ｚ軸側の側面を介して＋Ｙ軸側の面にまで引き出されている。
【００１６】
セラミック製のベース板１２０は、上下の主面を有する平板１２６を有する。セラミック製の平板１２６の＋Ｙ軸側の主面に、一対の接続パッド１２１が形成されている。各接続パッド１２１は、圧電振動片１３０の各引出電極１３２に電気的に接続される。また、セラミック製のベース板１２０の＋Ｙ軸側の面に形成される電極の全体を囲むように、外周側に枠状の金属膜１２５が、平板１２６の＋Ｙ軸側の面に形成されている。また、４つの外部端子１２４が、セラミック製のベース板１２０の−Ｙ軸側の面に形成される。また枠状の金属膜１２５は、貫通アース電極１２８を介して、４つの外部端子１２４のうちの１つであるアース端子に接続されている。
【００１７】
共晶合金ＥＡは、外部端子３４を外部電子機器等の外部基板に接続する際に用いる合金（例えば鉛フリーハンダ等）の２５０℃〜２８０℃の融点より高い融点を有する。共晶合金ＥＡとして、例えば亜鉛アルミニウム（ＺｎＡｌ）系、金スズ（ＡｕＳｎ）系又は銅スズ（ＣｕＳｎ）系で（融点３００℃。合金化後は融点が４００℃を越えるもの）が好ましい。封止キャップ１１０のフランジ１１４又はベース板１２０の枠状の金属膜１２５の少なくともいずれか一方にペースト状の共晶合金ＥＡが塗布されている。共晶金属ＥＡが塗布された際は、共晶金属ＥＡは、封止キャップ１１０のフランジ１１４に平行（ＸＺ面）もしくは金属膜１２５に平行（ＸＺ面）に塗布されている。その塗布された共晶金属ＥＡの厚さは１２〜１５μｍである。理解を助けるため、共晶合金ＥＡは、図１では独立した平板として描かれている。
【００１８】
封止キャップ１１０とベース板１２０とを封止する際に、フランジ１１４が枠状の金属膜１２５に載置されて、封止キャップ１１０とベース板１２０とは所定の封止装置に入れられる。そして共晶合金ＥＡが溶けて、その後固まると、金属製の封止キャップ１１０と枠状の金属膜１２５とが封止され、圧電振動片１３０はキャビティ１１１内に密封されることになる。
【００１９】
図２は、図１の圧電デバイスのＡ−Ａ断面図である。圧電振動片１３０が、セラミック製のベース板１２０の＋Ｙ軸側の面に載置されている。圧電振動片１３０の引出電極１３２とセラミック製のベース板１２０の接続パッド１２１とが導電性接着剤ＣＡを介して電気的に接続されている。圧電振動片１３０の励振電極１３１は配線電極１２２及び貫通電極１２３を介して実装端子１２４に電気的に接続される。そして枠状の接合金属膜１２５は、平板１２６の外周端１２６ｅから接合金属膜１２５の内側の内周端１２５ｉまで幅Ｗ２２で形成されている。仮にベース板１２０のＸ軸方向の長さが０．８０ｍｍでＺ軸方向の長さが０．６０ｍｍとした場合に、枠状の接合金属膜１２５の幅Ｗ２２が例えば０．０６ｍｍ〜０．０８ｍｍである。実装端子１２４は、平板１２６の外周端１２６ｅから幅Ｗ２４だけ、例えば０．００ｍｍ〜０．０２ｍｍ隔ててから形成されている。
【００２０】
金属キャップ１１０のＸ軸方向の長さ、つまり、フランジ部１１４の一方の外周端面１１４ｅから他方の外周端面１１４ｅまでの長さは、平板１２６の一方の外周端１２６ｅから他方の外周端１２６ｅの長さよりも短い。図２に示されているように、Ｘ軸方向では、セラミック製のベース板１２０のＸ軸方向の長さよりも金属製のキャップ１１０のＸ軸方向の長さよりも短いことが理解される。
【００２１】
＜ベース板１２０の構成＞
図３（ａ）及び（ｂ）並びに図４（ａ）から（ｃ）は、セラミック製のベース板１２０を＋Ｙ軸方向からみた平面である。
【００２２】
図３及び図４において一対の接続パッド１２１は、半円状に形成されている。図３及び図４では、接続パッド１２１が半円状に形成されているが円形状であってもよく矩形形状であってもよい。下側（＋）のＺ軸側）の接続パッド１２１には、貫通電極１２３が形成されている。上側（−Ｚ軸側）の接続パッド１２１は、貫通電極１２３の位置まで伸びる配線電極１２２が形成されている。配線電極１２２の右側端（＋Ｘ軸側）は円形状に形成されているが、必ずしもこの円形状である必要はなく貫通電極１２３と接するのであれば矩形形状であっても三角形状であってもよい。
【００２３】
図３及び図４において、枠状の接合金属膜１２５は幅Ｗ２２で、平板１２６の外周に形成されている。枠状の金属膜１２５は、貫通アース電極１２８を介して、４つの外部端子１２４（図１を参照）のうちの１つであるアース端子に接続されている。
【００２４】
図３（ａ）に示されるように、第１例のベース板１２０において、一対の接続パッド１２１から離れた位置で、枠状の接合金属膜１２５の長辺と短辺とが交わる角に、ダミー区域１２９Ａが形成されている。図３（ａ）にベース板１２０の長辺を二分する仮想線ＩＬが描かれ、二つの領域に分けられている。この仮想線ＩＬを基準にして、ダミー区域１２９Ａは一対の接続パッド１２１の反対側に配置される。このダミー区域１２９Ａは、余分な共晶合金ＥＡがある場合に、このダミー区域１２９Ａに共晶合金ＥＡが溜まることになる。ダミー区域１２９Ａに共晶合金ＥＡが多く溜まっても、その周囲には一対の接続パッド１２１及び配線電極１２２が配置されていないため、これらとショート（短絡）する可能性が少ない。ダミー区域１２９Ａは、半径Ｒ１の１／４円で形成されているので、このダミー区域１２９だけ、枠状の接合金属膜１２５のＸ軸方向の幅がＲ１＋Ｗ２２及びＺ軸方向にＲ１＋Ｗ２２になっている。また図３（ａ）では幅広くなった枠状の接合金属膜１２５の角に貫通アース電極１２８が配置される。
【００２５】
図３（ｂ）に示されるように、第２例のベース板１２０において、一対の接続パッド１２１から離れた位置で、枠状の接合金属膜１２５の短辺に、ダミー区域１２９Ｂが形成されている。図３（ｂ）にベース板１２０の長辺を二分する仮想線ＩＬが描かれ、二つの領域に分けられている。この仮想線ＩＬを基準にして、ダミー区域１２９Ｂは一対の接続パッド１２１の反対側に配置される。このダミー区域１２９Ｂは、余分な共晶合金ＥＡがある場合に、このダミー区域１２９にも共晶合金ＥＡが溜まることになる。ダミー区域１２９Ｂに共晶合金ＥＡが多く溜まっても、その周囲には一対の接続パッド１２１及び配線電極１２２が配置されていないため、これらとショート（短絡）する可能性が少ない。ダミー区域１２９Ｂは、Ｚ軸方向に幅Ｌ１、Ｘ軸方向に幅Ｌ２で形成されているので、このダミー区域１２９Ｂだけ、枠状の接合金属膜１２５のＸ軸方向の幅がＬ２＋Ｗ２２になっている。また図３（ｂ）では枠状の接合金属膜１２５の角の中央に貫通アース電極１２８が配置される。
【００２６】
図４（ａ）に示されるように、第３例のベース板１２０において、一対の接続パッド１２１から離れた位置で、枠状の接合金属膜１２５の両角に、ダミー区域１２９Ｃが形成されている。図４（ａ）にベース板１２０の長辺を二分する仮想線ＩＬが描かれ、二つの領域に分けられている。この仮想線ＩＬを基準にして、２つのダミー区域１２９Ｃは一対の接続パッド１２１の反対側に配置される。このダミー区域１２９Ｃは、余分な共晶合金ＥＡがある場合に、このダミー区域１２９Ｃにも共晶合金ＥＡが溜まることになる。ダミー区域１２９Ｃは、Ｚ軸方向に幅Ｌ３、Ｘ軸方向に幅Ｌ３で形成されているので、２つのダミー区域１２９Ｃは、枠状の接合金属膜１２５のＸ軸方向の幅がＬ３＋Ｗ２２になっている。特に図示しないが、図３（ａ）で示した半径Ｒ１の１／４円のダミー区域１２９Ａが、枠状の接合金属膜１２５の両角に設けられても良い。また、図３（ｂ）で示したダミー区域１２９Ｂが、接合金属膜１２５の短辺に２つ以上配置されてもよい。
【００２７】
図４（ｂ）にベース板１２０の長辺を二分する仮想線ＩＬ１とベース板１２０の短辺を二分する仮想線ＩＬ２とが描かれ、四つの領域に分けられている。第４例のベース板１２０において、一対の接続パッド１２１から離れた位置で、枠状の接合金属膜１２５の角に、図３（ａ）で示されたダミー区域１２９Ａが形成されている。もう一つの半径Ｒ１の半円のダミー区域１２９Ｄは、仮想線ＩＬ２を基準にして、ダミー区域１２９Ａと同じ側の枠状の接合金属膜１２５の長辺に、且つ仮想線ＩＬ１を基準にして、一対の接続パッド１２１側に配置される。余分な共晶合金ＥＡがある場合に、互いに離れたダミー区域１２９Ａとダミー区域１２９Ｄとに共晶合金ＥＡが溜まることになる。
【００２８】
図４（ｃ）にベース板１２０の長辺を二分する仮想線ＩＬ１とベース板１２０の短辺を二分する仮想線ＩＬ２とが描かれ、四つの領域に分けられている。第５例のベース板１２０において、一対の接続パッド１２１から離れた位置で、枠状の接合金属膜１２５の角に、図３（ａ）で示されたダミー区域１２９Ａが形成されている。もう一つの半径Ｒ１の半円のダミー区域１２９Ｄは、仮想線ＩＬ２を基準にして、ダミー区域１２９Ａと反対側の枠状の接合金属膜１２５の長辺に、且つ仮想線ＩＬ１を基準にして、一対の接続パッド１２１側に配置される。余分な共晶合金ＥＡがある場合に、互いに離れたダミー区域１２９Ａとダミー区域１２９Ｅとに共晶合金ＥＡが溜まることになる。
【００２９】
図４（ｂ）及び（ｃ）では、１／４円のダミー区域１２９Ａと半円のダミー区域１２９Ｅが配置されたが、図３（ｂ）及び図４（ａ）で説明したようにダミー区域が矩形であってもよい。以上図３及び図４を使って、枠状の接合金属膜１２５に形成されたダミー区域があるため、ベース板は、余分な接合材がベース板の素子載置面にまで流れ込むことを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３０】
１００  …  圧電デバイス
１１０  …  金属製の封止キャップ
１１１  …  凹部、  １１２  …  壁面
１１３  …  天井面、    １１４  …  フランジ
１２０  …  セラミック製のベース板
１２１  …  接続パッド
１２２  …  配線電極
１２３  …  貫通電極、    １２４  …  外部端子
１２５  …  枠状の金属膜    
１３０  …  圧電振動片、  １３１  …  励振電極、    １３２  …  引出電極
ＣＡ  …  導電性接着剤
ＥＡ  …  共晶合金（接合材） 
【図１】
2020137034.tif 000003
【図２】
2020137034.tif 000004
【図３】
2020137034.tif 000005
【図４】
2020137034.tif 000006