(57)【要約】      （修正有）【課題】封止の信頼性を向上できる新たな構造を有した圧電デバイスを提供する。【解決手段】圧電デバイス１０は、セラミック製ベース１１と、圧電振動片１３と、蓋２１とを具える。ベース１１は、圧電振動片を収納する凹部１１ａと、凹部を形成している土手部１１ｃとを具える。土手部の天面１１ｃａは、土手部のＷの方向に沿ってかつベースの内側に向かって下がっている傾斜面になっている。ベースの天面と蓋とは封止用金属２５により接合してある。ベース天面の内側の端から蓋の裏面に渡って封止用金属が張り出している隅縁構造２５ａを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部および土手部を有するセラミック製ベースと、前記凹部内に収納されている圧電振動片と、前記ベースの前記土手部の天面で封止用金属で接合されている蓋と、を有する圧電デバイスにおいて、
前記ベースの前記天面は、前記土手部の幅方向に沿う方向においてベースの内側に向かって下がる傾斜面、又は、前記土手部の幅方向に沿う方向において前記ベースの外側に向かって下がる傾斜面となっていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記天面は、前記土手部の幅方向に沿う方向において前記ベースの内側に向かって下がる傾斜面となっていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
前記ベース天面の内側の端から前記蓋の裏面に渡って前記封止用金属が張り出している隅縁構造を有することを特徴とする請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記傾斜面は、前記天面の全部又は一部に在ることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
圧電振動片が収納される凹部および凹部を形成している土手部を有するセラミック製ベースであって、前記土手部の天面に封止用金属を介して蓋が接合されるベースにおいて、
前記天面は、前記土手部の幅方向に沿う方向においてベースの内側に向かって下がる傾斜面、又は、前記土手部の幅方向に沿う方向において前記ベースの外側に向かって下がる傾斜面となっていることを特徴とするベース。
【請求項６】
前記天面は、前記土手部の幅方向に沿う方向においてベースの内側に向かって下がる傾斜面となっていることを特徴とする請求項４に記載のベース。
【請求項７】
前記傾斜面は、前記天面の全部又は一部に在ることを特徴とする請求項５又は６に記載のベース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイス及びその製造に用いて好適なベースに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やパーソナルコンピュータ等の各種電子機器では、周波数の選択や制御等のために、水晶振動子や水晶発振器等の圧電デバイスが多用されている。
【０００３】
この種の圧電デバイスは、圧電振動片と、これを収納する容器と、水晶発振器の場合はさらに発振回路と、を含む。このような圧電デバイスの一種として、前記容器が、圧電振動片を収納する凹部およびその周囲の土手部を有したベースと、このベースの土手部の天面に金錫等の封止用金属で溶接されている蓋と、で構成されたものがある。例えば、特許文献１の段落５２や図１には、凹部および土手部を有するセラミック製ベースと、このベースに土手部の天面で金錫等の封止用金属で接合されている蓋と、を有する圧電デバイスが開示されている。この圧電デバイスでは、蓋はコバール製であり、かつ、蓋表面の縁の領域に金錫合金が枠状に形成されている。また、セラミック製ベースでは、明示はないが、土手部天面にメタライズ部が形成されている。そして、このメタライズ部に、前記蓋が、前記金錫合金により接合されている。
封止用金属により封止される上記の構造の圧電デバイスは、他の封止方式のものに比べ、低背化し易いこと、小型化し易いこと等の利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１７８６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種の圧電デバイスでは、その特性を維持するために、容器内は所定の低圧雰囲気又は所定の不活性ガス雰囲気に維持される必要があるので、封止の信頼性が重要である。圧電デバイスの小型化が進むに従いベースの土手部の幅も狭くなり、その結果封止パス（シールパス）が狭くなる。シールパスが狭小化されても封止の信頼性を確保できる種々の技術が益々必要になる。
【０００６】
例えば上記のような封止用金属を用いる場合、従来は、ベース外形に対し蓋の外形を一回り小さくしてベース端部から蓋の端部を後退させる構造が採られていた。そして、ベース天面と蓋の裏面とを封止金属で接合するとともに、前記後退部分で封止用金属を蓋の側面に回りこませていわゆるフィレット構造により蓋の側面を封止用金属で補強して封止の信頼性を高める構造が採られていた。しかしながら、シールパスの狭小化が進むと上記の後退部分を確保すること自体が困難になってくる。何らかの対応が必要である。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、従ってこの出願の目的は、封止の信頼性を向上できる新たな構造を有した圧電デバイス、およびその製造に用いて好適なベースを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的の達成を図るため、この出願の圧電デバイスの発明によれば、凹部および土手部を有するセラミック製ベースと、前記凹部内に収納されている圧電振動片と、前記ベースの前記土手部の天面に封止用金属で接合されている蓋と、を有する圧電デバイスにおいて、
前記ベースの前記天面は、前記土手部の幅方向に沿う方向においてベースの内側に向かって下がる傾斜面、又は、前記土手部の幅方向に沿う方向において前記ベースの外側に向かって下がる傾斜面となっていることを特徴とする。
【０００８】
また、この出願のベースの発明によれば、圧電振動片が収納される凹部およびこの凹部を形成している土手部を有するセラミック製ベースであって、前記土手部の天面に封止用金属を介して蓋が接合されるベースにおいて、
前記天面は、前記土手部の幅方向に沿う方向においてベースの内側に向かって下がる傾斜面、又は、前記土手部の幅方向に沿う方向において前記ベースの外側に向かって下がる傾斜面となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の圧電デバイス及びベースによれば、ベースの土手部の天面に所定の傾斜面を具えるので、傾斜面が無い場合に比べて、蓋と天面との間に封止用金属が溜まり易い領域が生じるから、その分、蓋とベースとの接合強度が高まる。また、特に前記傾斜面がベースの内側に向かって下がる場合は、ベース天面のベース内側の端から蓋の裏面に渡って封止用金属が張り出すような構造（あたかも隅縁のような構造。図１（Ｃ）、図２（Ｂ）に２５ａで示すもの）を生じさせることができるため、蓋とベースとの接合強度向上により好ましい。これらのことから、この出願の圧電デバイス及びベースによれば、圧電デバイスでの封止の信頼性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、実施形態の圧電デバイス１０の説明図である。
【図２】（Ａ）及び(Ｂ)は、実施例の圧電デバイスの説明図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、比較例の圧電デバイスの説明図である。
【図４】この発明の傾斜面の補足説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。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るにすぎない。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。従って、本発明が以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１２】
１． 圧電デバイス及びベースの実施形態
図１（Ａ）は、実施形態の圧電デバイス１０及びベース１１を説明する平面図、図１（Ｂ）は、圧電デバイス１０の図１（Ａ）のＰ−Ｐ線に沿った断面図、図１（Ｃ）、（Ｄ）は図１（Ａ）のＱ部分を拡大して示した断面図である。ただし、（Ａ）図では蓋の図示を省略してある。また、（Ｃ）図、（Ｄ）図は、天面１１ｃａの傾斜方向の異なる２つの形態を説明するためのものである（詳細は後述）。
【００１３】
この実施形態の圧電デバイス１０は、ベース１１と、圧電振動片１３としての水晶片１３と、蓋２１とを具える。圧電振動片１３は、例えばＡＴカット水晶振動片、ＳＣカット水晶振動片である。水晶片１３は平面形状が長方形状になっている。なお、水晶片１３は、音叉型の水晶振動片等の他の振動モードのものであっても良い。
【００１４】
ベース１１は、例えばセラミックス製のものである。このベース１１は、圧電振動片１３の平面形状より広い開口を持つ凹部１１ａと、この凹部１１ａの内底面に設けた圧電振動片接続用の接続バンプ１１ｂと、凹部１１ａを形成している土手部１１ｃと、を有する。さらにこのベース１１は、その外側の底面に設けた実装端子１１ｄと、この実装端子１１ｄ及び接続バンプ１１ｂを接続するビア配線（図示せず）と、を具える。ベース１１及び凹部１１ａの平面形状は長方形状となっている。
【００１５】
さらに、このベース１１では、土手部１１ｃの天面１１ｃａが、土手部１１ｃの幅Ｗの方向に沿う方向においてベースの内側に向かって下がる傾斜面（図１（Ｃ）の例）、又は、土手部１１ｃの幅Ｗの方向に沿う方向においてベースの外側に向かって下がる傾斜面となっている。傾斜面は、水平面と傾斜面との成す角度がθで傾斜している。
この角度θは、小さすぎては、本発明の効果が得られず、大きすぎては傾斜面１１ｃａと蓋２１の面との接触が良好に行えなくなる。従って、この角度θは、発明者の実験および検討によれば、２度≦θ≦６度、より好ましくは２度≦θ≦５度、さらに好ましくは３度≦θ≦５度が良い。
なお、天面１１ｃａはセラミックの面であるので、そこに直接に封止用金属を接合できないため、周知の技術によりメタライズ層２３を設けてある。
一方、蓋２１は、例えばコバール等の好適な材料から成る平板状の板体と、この板体の縁部に設けられた平面視で枠状の封止用金属２５としての例えば金錫層２５と、で構成してある。
【００１６】
また、圧電振動片１３は、その表裏の主面に励振用電極１５ａと引出電極１５ｂとを具える。この圧電振動片１３は、ベース１１の凹部１１ａ内に、引出電極１５ｂの位置で接続バンプ１１ｂに導電性接着剤１７によって、接続・固定してある。
圧電振動片１３を実装しているベース１１の土手部１１ｃの天面（傾斜面）１１ｃｘに、蓋２１が、金錫層２５によって接合されて、圧電振動片１３は容器内に封止される。実際の封止は、圧電振動片１３を実装しているベース１１と、封止用金属２５が形成されている蓋２１とを重ねた状態で加熱炉に投入することで、封止用金属を溶融させることで、蓋２１とベース１１の天面１１ｃｘ（実際は天面に倣って形成されているメタライズ層２３）とが接合されることで、実現される。
【００１７】
この発明の圧電デバイス及びベースによれば、図１（Ｃ）及び（Ｄ）に示したように、ベース２１の天面（傾斜面）と蓋との間に封止用金属の溜まりが、傾斜面が無い場合に比べて多く、生じる。そのため、例えば、封止用金属の厚みが厚くなるので、それにより封止用金属による緩衝効果が得られると考えられ、蓋とベースとの接合の耐衝撃性向上、接合強度向上が図れる。また、特に、傾斜面がベースの内側に向かって下がる場合（図１（Ｃ）の形態の場合）は、ベース天面のベース内側の端から蓋の裏面に渡って封止用金属が張り出すような構造、あたかも隅縁構造２５ａを生じさせることができるため、蓋とベースとの接合強度向上をより一層図ることができる。
【００１８】
２． 実施例及び比較例
次に、本発明でいうベースの天面を傾斜面として試作した水晶振動子（以下、実施例）と、ベースの天面を水平面として試作した水晶振動子（以下、比較例）との強度比較をした結果を説明する。また、実施例及び比較例の各試料を天面付近の構造が分かるように断面研磨して、研磨面を観察した結果を説明する。
なお、これら試料を試作した条件であるが、ベース天面に傾斜面があるか無いか以外は、実施例及び比較例いずれも同様である。例えば、蓋２１はコバール製の板体にニッケル／金メッキをしたもの、封止用金属２５は金錫合金である。
【００１９】
図２及び図３はその説明図である。図２、図３各々において、（Ａ）図は各試料を断面研磨したものの当該断面の概略図、（Ｂ）図は上記の各断面研磨品をＳＥＭ（走査型顕微鏡）により観察した写真であって、（Ａ）図におけるＱ１部分、Ｑ２部分を抽出した写真である。
実施例の場合の天面の水平面に対する傾斜する角度θは約３度である。比較例の場合の天面は実質的に水平面である。
【００２０】
実施例及び比較例各々に対し、ベース１１から蓋２１を引き剥がす試験を行ったところ、実施例の方が比較例に比べて引き剥がし難いことが分かった。また、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）の各写真を比較することで明らかなように、実施例の場合は、ベース２１天面のベース内側の端から蓋２１の裏面に渡って、封止用金属が張り出すような構造が出来ていることが分かる。すなわち、隅縁構造２５ａが出来ていることが分かる。この隅縁構造２５ａは、蓋とベースとの接合強度向上に明らかに有利な構造であるので、本発明の効果が理解できる。
【００２１】
上述においては、この発明の圧電デバイス及びベースの実施形態を説明したが、この発明は上述の実施形態に限られない。例えば、上述の例では、圧電デバイスとして水晶振動子を例に挙げて説明したが、この発明は、水晶発振器、さらには、水晶以外の圧電材料を用いた圧電振動子や圧電発振器にも適用できる。また、上述の実施形態では封止用金属として金錫合金を用いたが、封止合金材料は他のものでも良い。
また、上述においては、傾斜面はベースの土手部の天面の土手部の幅方向全部に設けた例を示した。すなわち、傾斜面は土手部の幅方向の端を起点として幅方向全部に渡って傾斜する面としていた。しかし、図４に示したように、傾斜面は土手部の幅方向の途中の位置Ｘを起点として傾斜する面としても良い。この途中の位置Ｘは土手の幅方向の中点とか所定割合の位置とか、封止品質の向上が図れるように設計した任意の位置とできる。
【符号の説明】
【００２２】
１１：ベース、    １１ａ：凹部、    １１ｃ：土手部、    １１ｃａ：天面（傾斜面）
１１ｄ：実装端子、  １３：圧電振動片、    １５ａ：励振用電極、
１５ｂ：引出電極、    １７：導電性接着剤、  ２１：蓋、
２３：メタライズ層、  ２５：封止用金属、  ２５ａ：隅縁構造
θ：傾斜面と水平面との成す角度、  Ｗ：土手部の幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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