(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックからなるベース基板に少なくとも水晶片を搭載してカバーが被せられるとともに、前記ベース基板に設けた貫通孔が多孔質性の封止材及び前記封止材の微細孔を金属によって閉塞した表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記封止材は多孔質性のセラミックからなることを特徴とする表面実装用の水晶デバイス。
【請求項２】
請求項１において、前記封止材は、前記ベース基板の表面上から少なくとも突出した平板部を有して前記貫通孔を覆うとともに、前記封止材は前記水晶片の上下動に対応して接触し、前記水晶片の他端部の揺れ幅を小さくする枕とした表面実装用の水晶デバイス。
【請求項３】
請求項１において、前記水晶片は音叉状として前記ベース基板とカバーとは真空封止とした表面実装用の水晶デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装用の水晶デバイス（以下、表面実装デバイスとする）を技術分野とし、特に封止時に発生するガスの残留を少なくして封止を確実にした表面実装デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
表面実装デバイスは小型・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。通常では、圧電材としての水晶片が外底面に実装端子を有する容器内に密閉封入される。このようなものの一つに、例えば水晶片を音叉状とし、真空封止としてクリスタルインピーダンス（ＣＩ）を小さくした音叉型振動子がある。
【０００３】
（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）は表面実装とした音叉型振動子の断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。
【０００４】
音叉型振動子は音叉状の水晶片１をベース基板としての凹状の容器本体２に収容する。そして、容器本体２の開口端面にカバー３を接合する。音叉状水晶片１は基本的な構成として音叉基部１ａから一対の音叉腕1ｂが延出する。一対の音叉腕1ｂの各４面には音叉振動を励起する励振電極４ａを有し、音叉基部１ａの両端側に２端子とする正負の引出電極４ｂを延出する。励振電極４ａはそれぞれ両主面及び両側面を異符号の同電位とし、一対の音叉腕1ｂ間では両主面及び両側面を異符号として共通接続される。
【０００５】
容器本体２は底壁２ａ及び二層とした枠壁２（ｂｃ）を有する例えばアルミナセラミック（Ａｌ2 Ｏ3）とした積層セラミックからなる。そして、枠壁２（ｂｃ）の一層目２ｂは一端部から中央領域に延出して底壁２ａと二層目２ｃとの間に内壁段部を有する。内壁段部の一端部両側には一対の水晶保持端子５を有し、外側面の端面電極（不図示）等を経て外底面の両端側の実装端子６に電気的に接続する。ここでは、例えば枠壁の一層目２ｂを含む底壁２ａの中央部に大小の貫通孔（封止孔）７を有し、封止材８としての金属材８ｘが充填される。
【０００６】
このようなものでは、先ず、引出電極４ｂの延出した音叉基部１ａの両端側を容器本体２の水晶保持端子５に導電性接着剤９によって固着する。そして、例えば低融点のガラス１０の溶融によって開口端面にカバー３を接合する（ガラス封止）。次に、音叉型振動子を真空中に収容し、低融点ガラス１０から発生する不要ガスともども貫通孔７から排気して真空にする。そして、第５図に示したように、封止材８としての金属ボール８ａを貫通孔７に位置決する。最後に、金属ボール８ａを溶融した金属材８ｘによって貫通孔７を閉塞する（真空封止）。
【０００７】
これにより、カバー３の接合時に発生する不要ガスを排出して音叉状水晶片１を真空中に密閉封入するので、摩擦抵抗によるＣＩの低下を抑制し、特に音叉型振動子の場合はその効果が顕著になる。なお、不要ガスは、ガラス封止に限らず、樹脂封止や、金属カバー３を用いたシーム溶接等を用いた場合でも同様に発生する。そして、容器本体２の内壁段部を中央領域にまで延出することによって、衝撃時に音叉腕1ｂの先端が内底面（底壁２ａの表面）に衝突することを防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１４７６４３号公報
【特許文献２】特開平１１−２１１８２号公報（段落０００３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の音叉型振動子では、金属ボール８ａの溶融時に金属屑が飛散して水晶片１に付着して振動特性を悪化させる問題があるから、特許文献１では次の提案を開示する。すなわち、先ず、焼成後の容器本体２の枠壁の一層目２ｂを含む底壁２ａの貫通孔７に、金属粒子の混入した金属ペーストを印刷等によって充填する。次に、容器本体２とともに金属ペーストを焼成して、ポーラス（多孔質）とした封止材８としての焼結金属８ｙを得る。最後に、容器本体２の開口端面にカバー３をガラス封止した後、外底面側から金属８ｚの蒸着や溶融によって焼結金属８ｙの微細孔を埋めて覆い、これにより貫通孔７を確実に閉塞（封止）することを提案している。
【００１０】
しかし、この場合には、容器本体２（セラミック）と焼結金属８ｙとの膨張係数の違いから、金属ペーストを埋設後の焼結前後（加熱前後）等で歪みを生じる。このため、容器本体２の貫通孔周辺に亀裂等を生じて封止不良とする問題があった。また、ここでは、容器本体２となるセラミック生シートを焼成した後、貫通孔７に金属ペーストを塗布して低温焼成によって焼結金属８ｙを得る。したがって、セラミック生シート及び金属ペーストの焼成工程を別個に要するので、生産性を低下させる問題もあった。
【００１１】
（発明の目的）
本発明は貫通孔の封止を確実にして生産性を高めた表面実装デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、セラミックからなるベース基板に少なくとも水晶片を搭載してカバーが被せられるとともに、前記ベース基板に設けた貫通孔が多孔質性の封止材及び前記封止材の微細孔を金属によって閉塞した表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記封止材は多孔質性のセラミックからなる構成とする。
【００１３】
このような構成であれば、ベース基板と封止材とはいずれもセラミック例えばアルミナセラミックからなり、熱膨張係数や焼成温度を基本的に同じにする。したがって、焼結金属を形成する場合に比較し、膨張係数差に基づいた亀裂等を防止する。また、焼成温度を同じにするのでベース基板を形成するセラミック生シートと封止材とを同一工程での焼成によって同時に形成でき、生産性を高められる。
【００１４】
（請求項１の引用項）
請求項２では、請求項１において、前記封止材は、前記ベース基板の表面上から少なくとも突出した平板部を有して前記貫通孔を覆うとともに、前記封止材は前記水晶片の上下動に対応して接触し、前記水晶片の他端部の揺れ幅を小さくする枕とする。これにより、封止材は水晶片の他端部の衝撃を緩和する枕を兼用し、他端部の破損等を防止できる。
【００１５】
請求項３では、請求項１において、前記水晶片は音叉状として前記ベース基板とカバーとは真空封止とする。これにより、水晶片の摩擦抵抗が減ってＣＩを向上でき、特に音叉型振動子の場合に顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態を説明する表面実装用とした音叉型振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の他例を説明する表面実装用とした音叉型振動子の断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態を説明する表面実装用とした水晶振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。
【図４】従来例を説明する表面実装用とした音叉型振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は音叉状水晶片の平面図である。。
【図５】従来例を説明する表面実装用とした音叉型振動子の断面図である。
【図６】従来例を説明する表面実装用とした音叉型振動子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を第１図（音叉型振動子の断面図）によって説明する。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。
【００１８】
音叉型振動子は、前述したように、一対の音叉腕1ｂの励振電極４ａが延出した音叉基部１ａの一端部両側を、底壁２ａと枠壁からなる凹状とした容器本体（ベース基板）２の水晶保持端子５に固着し、ガラス封止によってカバー３を接合する。水晶保持端子５は外底面の実装端子６に電気的に接続する。容器本体２の中央部となる底壁２ａ及び枠壁の一層目２ｂに段差を形成する大小の貫通孔７（ａｂ）を有する。
【００１９】
そして、この実施形態では、容器本体２の枠壁の一層目２ｂを含む底壁２ａの貫通孔７に充填する封止材８を、前述した金属粒子を焼成したポーラスな焼結金属８ｙに代えて同セラミック８ｙ′とする。ポーラスなセラミック８ｙ′は例えば容器本体２と同様のアルミナセラミック（Ａｌ2 Ｏ3）とする。そして、例えば特許文献２（段落０００３）に示されるように、気泡を含有した状態でセラミックの生シートを焼成させることによって得られる。この場合、気泡の量が多いほど気孔率は高まる。
【００２０】
ここでは、先ず、容器本体２の枠壁の二層目２ｂに相当した矩形状領域を縦横に有する図示しないセラミック生シートにそれぞれに対応して貫通孔（小孔）７ｂを形成する。そして、マスクを用いた印刷によって、気泡を含有したセラミックペーストを各貫通孔７ｂに充填して一体化する。
【００２１】
次に、底壁２ａに相当した矩形状領域に貫通孔（大穴）７ａが設けられたセラミック生シート及び枠壁の二層目２ｃを積層して焼成する。但し、これらにはＷ（タングステン）やＭｏ（モリブテン）による水晶保持端子５等の回路パターン（下地電極）が形成されて積層される。そして、焼成後に電解メッキによって、下地電極上にＡu（金）を設け、容器本体２が縦横に並んだシート状容器を形成する。
【００２２】
次に、シート状容器の各容器本体２の水晶保持端子５に音叉状水晶片１の音叉基部部の両端側を固着する。そして、各容器本体２の開口端面にガラス封止によってカバー３を接合する。そして、例えば真空中で、ガラス封止の際に生ずる不要ガスを封止材８としてのポーラスとしたセラミックを経て排出する。
【００２３】
最後に、同真空中で、各容器本体２の外底面に露出した貫通孔７ａに、例えばＡg（銀）を蒸着やスパッタ等によって金属８ｚの粒子を堆積するとともに、封止材８としてのセラミック８ｙ′の微細孔を閉塞する。そして、シート状容器を縦横に分割して個々の音叉型振動子を得る。この場合、枠壁の一層目２ｂの下面や底壁２ａの内周に予め印刷による金属膜（不図示）を形成し、蒸着等による付着強度を高めることもできる。
【００２４】
このような構成であれば、発明の効果の欄でも記載するように、ベース基板としての容器本体２と封止材８とはいずれもアルミナセラミックとするので、熱膨張係数や焼成温度を基本的に同じにする。したがって、封止材８として金属粒子からなる焼結金属８ｙを形成する場合に比較し、膨張係数差に基づいた亀裂等を防止する。
【００２５】
また、焼成温度を同じにするので、セラミック生シートと封止材８とを同一工程での焼成によって同時に形成でき、生産性を高められる。そして、ここでは、水晶片１を音叉状とした音叉型振動子として真空封止とするので、特にＣＩを良好にする。
【００２６】
なお、この実施形態では、第２枠壁の一層目２ｂを中央領域にまで延出して音叉腕２ｂの先端が底壁２ａに衝突することを防止したが、例えば第２図に示したようにしてもよい。すなわち、第２枠壁の一層目２ｂとは別個に、印刷によって、封止材８としての少なくとも平板部を有するポーラスとしたセラミック８ｙ′を底壁上面から突出して形成する（所謂枕を形成する）。この場合、セラミック８ｙ′の平板部は底壁２ａの貫通孔７を覆い、蒸着等による金属８ｚで閉塞される。
【００２７】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第３図（表面実装振動子の断面図、平面図、水晶片の平面図）に示したように、水晶片１は厚みすべり振動とした平板状のＡＴカットとする。なお、第１実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。水晶片１は両主面に励振電極４ａを有し、他端部に引出電極４ｂを延出する。そして、水晶片１の他端部を容器本体２の他端側から突出した枠壁の二層目２ｂに対面する。底壁２ａ及び枠壁の二層目２ｂには前述同様に大小の貫通孔７（ａｂ）を有する。
【００２８】
枠壁の二層目２ｂの貫通孔７ｂには、前述したと同様に、封止材８としてのポーラスなセラミック８ｙ′が印刷によって充填され、セラミック生シートとともに焼成される。そして、水晶片１の引出電極4ｂの延出した一端部両側を水晶保持端子５に導電性接着剤９によって固着し、例えばシーム溶接によってカバー３を接合する。さらに、真空中での排気後に、蒸着等によって底壁２ａの貫通孔７ａ内に金属粒子８ｚを堆積してセラミック８ｙ′のポーラス面を閉塞する。なお、符号１１はシーム溶接用の金属リングである。
【００２９】
これらより、第１実施形態と同様に、ベース基板としての容器本体２と封止材８とはいずれもアルミナセラミックとするので、熱膨張係数や焼成温度を基本的に同じにする。したがって、膨張係数差に基づいた亀裂等を防止するとともに、セラミック生シートと封止材８とを同一工程での焼成によって同時に形成できて生産性を高める。そして、この場合でも、真空封止とするのでＣＩを良好にする。さらに、水晶片１の他端部を枠壁の二層目２ｂに対面するので、封止材８が枕として機能し、衝撃時における水晶片１の他端部の振幅を小さくして破損等を防止できる。
【００３０】
（他の事項）
上記実施形態では、ベース基板は凹状の容器本体としてカバーは平板状としたが、ベース基板を平板状としてカバーを凹状とした場合でも同様に適用できる。また、水晶振動子として説明したが、例えば水晶片とともに発振回路を形成するＩＣチップを搭載した場合でも同様に適用でき、要は少なくとも水晶片を収容した水晶デバイスに適用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１  水晶片、２  ベース基板（容器本体）、３  カバー、４  励振及び引出電極、５  水晶保持端子、６  実装端子、７  貫通孔、８  封止材、８ｙ  焼結金属、８ｙ′  セラミック、９  導電性接着剤、１０  ガラス、１１  金属リング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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