(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な方法で内部空間の窒素を減少させてＣＩ値を良好にする水晶デバイスの提供。【解決手段】凹部を有する基体２と、凹部の開口端面に接合して基体２に接合して内部空間５を形成する蓋体４と、内部空間５に収容された水晶片３とからなる水晶デバイス１において、基体２には窒素吸蔵特性を有する窒素吸蔵合金１０が接着剤１１によって接合されて、内部空間５には窒素吸蔵物質１０が露出した構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも外底面に実装端子を有する基体と、
前記基体に接合して内部空間を形成する蓋体と、
前記内部空間に収容された水晶片とからなる水晶デバイスにおいて、
前記内部空間には窒素吸蔵特性を有する窒素吸蔵物質が露出したことを特徴とする水晶デバイス。
【請求項２】
請求項１において、前記窒素吸蔵物質は窒素吸蔵合金である水晶デバイス。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記窒素吸蔵物質は前記基体又は前記蓋体の少なくとも一方に接合剤で固着された水晶デバイス。
【請求項４】
請求項１ないし３において、前記基体は凹部を有する絶縁材からなり、前記蓋体は前記窒素吸蔵合金からなって前記凹部の開口端面に接合された水晶デバイス。
【請求項５】
請求項１ないし３において、前記基体は平板状であり、前記蓋体は前記基体と対向する面に凹部を有して、前記基体及び前記蓋体の少なくとも一方は前記窒素吸蔵物質からなる水晶デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶デバイスを産業上の技術分野とし、特に窒素雰囲気で封止する水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
水晶デバイス例えば水晶振動子は周波数制御素子として周知され、通信機器やデジタル制御機器に広く内蔵される。このようなものの一つに、導電性接着剤を用いて水晶片を容器本体に固着した表面実装型の水晶振動子（以下、表面実装振動子とする）があり、量産化が進んでいる。
【０００３】
（従来技術の一例、特許文献１参照)
第４図は従来技術を説明する図で、第４図（ａ）は表面実装振動子の斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【０００４】
従来技術の表面実装振動子１〔図４（ａ）、（ｂ）〕は、凹部を有する基体２に水晶片３を収容して、凹部の開口端面に、コバール等からなる金属の蓋体４を接合してなる。蓋体４の接合によって基体２との間に内部空間５が形成される。基体２はセラミックからなり、平板状の底壁２ａに枠壁２ｂを積層することで形成される。基体２の凹部に収容される水晶片３はＡＴカットの略矩形状であり、両主面に励振電極（不図示）が形成される。一主面に形成された励振電極は水晶片３の角部に形成された支持電極（不図示）と電気的に接続し、他主面に形成された励振電極は水晶片３の異なる角部に形成された支持電極と電気的に接続する。
【０００５】
水晶片３は、導電性接着剤６によって、底壁２ａに固着される。具体的には、導電性接着剤６が、水晶片３の支持電極と、底壁２ａの一主面に形成された水晶保持端子７とを接着することで、水晶片３が底壁２ａに固着される。そして、水晶保持端子７は、導電路８（ａｂ）を経由して、容器本体２の外底面となる底壁２ａの他主面に形成された実装端子９と電気的に接続する。したがって、励振電極は実装端子９と電気的に接続することとなる。基体２における凹部の開口端面には、金属からなる蓋体４がＡｕＳｎなどのロウ材で接合され、水晶片３を密閉封入する。
【０００６】
このようなものでは、基体２に蓋体４を接合する工程を窒素雰囲気で行う。これにより、例えば高真空中で基体２に蓋体４を接合する場合と比較して、チャンバー等の設備に安価なものを使用できる。したがって、高真空中での接合と比較して、表面実装振動子１の単価を下げることができる。さらに、窒素雰囲気となった基体２の凹部に水晶片３が収容される。ここで窒素は不活性ガスである。したがって、励振電極等の酸化や導電性接着剤６の変質化等を防止できて、表面実装振動子１の経時的な周波数変化を抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２６７６３６号（「従来技術の一例」参照）
【特許文献２】特開２００６−１４４０８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
（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１は、窒素雰囲気となった内部空間５に水晶片３が収容される。よって、窒素雰囲気が水晶片３の振動を妨げる抵抗となるため、表面実装振動子１のＣＩ（クリスタルインピーダンス）値が悪くなる傾向にある、という問題があった。
【０００９】
（発明の目的）
本発明は、簡易な方法で内部空間の窒素を減少させてＣＩ値を良好にする水晶デバイスの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（着目点）
特許文献２に、安価な金属を用いた窒素吸蔵合金が開示されている。本発明はこの窒素吸蔵合金に着目したものである。なお、特許文献２は、窒素吸蔵合金の水晶デバイスへの具体的な適用方法は開示されていない。
【００１１】
（解決手段）
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、少なくとも外底面に実装端子を有する基体と、前記基体に接合して内部空間を形成する蓋体と、前記内部空間に収容された水晶片とからなる水晶デバイスにおいて、前記内部空間には窒素吸蔵特性を有する窒素吸蔵物質が露出した構成とする。
【発明の効果】
【００１２】
このような構成であれば、水晶デバイスを例えば所定時間、所定温度に加熱処理することにより、窒素吸蔵物質が内部空間の窒素を吸蔵する。よって、水晶デバイスの内部空間における窒素量を減少させられる。したがって、水晶片の振動の抵抗が減少してＣＩ値を低くできる。
【００１３】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記窒素吸蔵物質は窒素吸蔵合金である構成とする。
【００１４】
本発明の請求項３では、請求項１又は２において、前記窒素吸蔵物質は前記基体又は前記蓋体の少なくとも一方に接合剤で固着された構成とする。これにより、水晶デバイスの製造時において窒素吸蔵物質の量を変えることで、内部空間の窒素が吸蔵される量を容易に調整できる。
【００１５】
本発明の請求項４では、請求項１ないし３において、前記基体は凹部を有する絶縁材からなり、前記蓋体は前記窒素吸蔵合金からなって前記凹部の開口端面に接合された構成とする。これにより、蓋体を窒素吸蔵合金とするため、水晶デバイスの部品数を増やすことなく内部空間の窒素を窒素吸蔵合金に吸蔵させられる。したがって、部品数の増加による製造コストの増加や製造工程の複雑化、といった問題を回避できる。
【００１６】
本発明の請求項５では、請求項１ないし３において、前記基体は平板状であり、前記蓋体は前記基体と対向する面に凹部を有して、前記基体及び前記蓋体の少なくとも一方は前記窒素吸蔵物質からなる構成とする。これにより、前記基体及び前記蓋体の少なくとも一方を窒素吸蔵合金とするため、水晶デバイスの部品数を増やすことなく内部空間の窒素を窒素吸蔵合金に吸蔵させられる。したがって、部品数の増加による製造コストの増加や製造工程の複雑化、といった問題を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態を説明する表面実装振動子の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の変形例を説明する表面実装振動子の組立分解図である。
【図３】本発明の第３実施形態を説明する表面実装振動子の断面図である。
【図４】従来技術を説明する図で、（ａ）は表面実装振動子の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態、請求項１ないし３に相当）
第１図は本発明の第１実施形態を説明する表面実装振動子の断面図である。なお、従来技術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。
【００１９】
本実施形態（図１）における、従来技術（図４）との相違点は、窒素吸蔵合金１０が存在する点である。具体的には、本実施形態では、窒素吸蔵合金１０が接着剤１１によって、凹部を有する基体２の内底面となる底壁２ａの一主面に固着される。これにより、基体２と蓋体４とで形成される内部空間５に窒素吸蔵合金１０が露出する。窒素吸蔵合金１０としては、例えば、アルカリ土類金属に属するＣａと、Ｃａとの間で金属間化合物を作らない金属であるＦｅをメカニカルアロイング法により合金化したものを用いることができる（特許文献２参照）。
【００２０】
このようなものでは、先ず、底壁２ａとなる底壁用のセラミックグリーンシート（不図示）にＷ又はＭｏ等のメタライズ層を被着して水晶保持端子７、導電路８ａ、及び実装端子９の下地を形成する。また、底壁用のセラミックグリーンシートには、予め形成した貫通孔にＷ又はＭｏ等を流入させて、導電路８ｂの下地を形成する。さらに、基体２の凹部となる領域に貫通孔を形成した枠壁用のセラミックグリーンシート（不図示）を用意する。
【００２１】
次に、底壁用のセラミックグリーンシートと枠壁用のセラミックグリーンシートを積層して焼成する。そして、前述のメタライズ層の上面にＮｉ膜とＡｕ膜とを順次に電解メッキ又は無電解メッキによって形成する。これにより、水晶保持端子７、導電路８（ａｂ）、及び実装端子９が形成される。次に、積層したセラミックグリーンシートにおける基体２の凹部となる領域の内底面に、接着剤１１によって窒素吸蔵合金１０を固着させる。このとき、絶縁性の接着剤１１を用いれば、導電路８上に窒素吸蔵合金１０を固着させられる。
【００２２】
次に、積層したセラミックグリーンシートを分割して基体２（図１）を形成する。そして、導電性接着剤６を用いて、水晶片３の両端側に形成された支持電極（不図示）を基体２の水晶保持端子７に固着させる。次に、窒素雰囲気中で基体２の開口端面に蓋体４を接合して表面実装振動子１を形成する。蓋体４の接合方法として、ＡｕＧｅ、ＡｕＳｎ等のロウ材によって接合する方法や、シーム溶接等の方法が使える。
【００２３】
最後に、表面実装振動子１を、例えば２００〜３００℃で３０分程度加熱する。これにより、内部空間５に充填していた窒素が窒素吸蔵合金１０に吸蔵されて、内部空間５の気圧が下がる。
【００２４】
このような構成であれば、表面実装振動子１の内部空間５における窒素量を減少させられる。したがって、水晶片３の振動の抵抗が減少してＣＩ値を低くできる。また、表面実装振動子１の製造時において、底壁２ａに固着させる窒素吸蔵合金１０の量を変えることで、内部空間５の窒素が吸蔵される量を容易に調整できる。さらに、本実施形態の表面実装振動子１は、窒素吸蔵合金１０以外は従来と同様の構成である。したがって、設計をほとんど変えることなく、内部空間５の窒素の量を減らしてＣＩを良好にできる。なお、本実施形態では、窒素吸蔵合金１０を底壁２ａに固着したが、枠壁２ｂすなわち基体２における凹部の内側面や蓋体４に固着してもよい。
【００２５】
（第１実施形態の変形例、請求項１ないし３に相当）
第２図は、本発明の第１実施形態の変形例を説明する表面実装振動子の組立分解図である。なお、上記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。
【００２６】
本変形例の表面実装振動子１（図２）は、矩形の振動板１２が接続部１３によって振動板１２の周囲を囲む枠部１４と接続した枠付き振動板１５と、枠部１４の両主面に接合する第１板１６及び第２板１７とからなる。枠付き振動板１５は水晶で一体に形成されており、また、第１板１６及び第２板１７も水晶からなる。
【００２７】
振動板１２の両主面には励振電極１８が形成される。励振電極１８は接続部１３に形成された導電路８ｃを経由して、第２板１７における枠付き振動板１５に対向する主面の反対面に形成された実装端子（不図示）と電気的に接続する。第１板１６及び第２板１７における振動板１２と対向する領域には凹部が形成される。そして、第２板１７における凹部の内底面には、接着剤（不図示）によって窒素吸蔵合金１０が固着される。
【００２８】
本変形例における請求項に記載の用語と関係を補足すると、第１板１６が蓋体、枠部１４及び第２板１７が基体、振動板１２が水晶片となる。そして、第２板１７における枠付き振動板１５に対向する主面の反対面が基体の外底面となる。また、第一板16、枠部１４及び第２板１７で囲まれた空間が内部空間となる。
【００２９】
このようなものでは、先ず、枠付き振動板１５となる水晶ウェハ（不図示）をエッチングして、複数の振動板１２及び接続部１３の形状を形成する。そして、周知のフォトリソ、エッチング技術を用いて振動板１２及び接続部１３に励振電極１８及び導電路８ｃを形成する。
【００３０】
また、第１板１６となる水晶ウェハ（不図示）及び第２板１７となる水晶ウェハ（不図示）をエッチングして凹部を形成する。第２板１７となる水晶ウェハには、周知のフォトリソ、エッチング技術を用いて実装端子を形成する。次に第２板１７における凹部の内底面に、接着剤によって窒素吸蔵合金１０が固着される。
【００３１】
次に、低融点ガラス等を用いて、枠付き振動板１５となる水晶ウェハの両主面に、第１板１６となる水晶ウェハ及び第２板１７となる水晶ウェハを接合する。接合は、例えば、枠付き振動板１５となる水晶ウェハの枠部１４となる領域の両主面に低融点ガラスを予め塗布して、第１板１６となる水晶ウェハ及び第２板１７となる水晶ウェハを積層した後に加熱して行う。そして、この接合は窒素雰囲気中で行う。
【００３２】
次に、接合した水晶ウェハを切断して個々の表面実装振動子１とする。最後に、表面実装振動子１を、例えば２００〜３００℃で３０分程度加熱する。これにより、内部空間５に充填していた窒素が窒素吸蔵合金１０に吸蔵されて、内部空間５の気圧が下がる。
【００３３】
このような構成であれば、第１実施形態と同様にＣＩを低くできる。
【００３４】
（第２実施形態、請求項１、２及び４に相当）
本実施形態の表面実装振動子と、従来技術の表面実装振動子１（図４）との相違は蓋体４の材質にある。具体的には、従来技術における蓋体４はコバール等からなる。一方、本実施形態の蓋体は窒素吸蔵合金からなる。窒素吸蔵合金には、例えば、第１実施形態と同様にＣａとＦｅとをメカニカルアロイング法により合金化したものを用いることができる。これにより、蓋体４における基体２の凹部と対向する面をなす窒素吸蔵合金は内部空間５に露出する。このような本実施形態の表面実装振動子は、第１実施形態と同様の方法で製造できる。製造方法の相違点は、本実施形態では、接着剤１１を用いて窒素吸蔵合金１０を基体２に固着（図１）させる工程が不要である点、及び、窒素吸蔵合金からなる蓋体４を用いる点である。
【００３５】
このような構成であれば、蓋体を窒素吸蔵合金とするため、水晶デバイスの部品数を増やすことなく内部空間の窒素を窒素吸蔵合金に吸蔵させられる。したがって、部品数の増加による製造コストの増加や製造工程の複雑化、といった問題を回避できる。
【００３６】
（第３実施形態、請求項１、２及び５に相当）
第３図は、本発明の第３実施形態を説明する水晶振動子の断面図である。なお、上記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。
【００３７】
本実施形態の水晶振動子（以下、リード型振動子１９という）は、平板状の基体２と、凹部を有して基体２の一主面に接合する蓋体４と、基体２及び蓋体４が形成する内部空間５に収容される水晶片３とからなる。
【００３８】
平板状の基体２には垂直に２本のリード線２０が貫通し、リード線２０は絶縁物であるガラス２１で基体２と接合する。各リード線２０の内部空間５における端部には水晶を支える水晶支持部２２が形成されて、水晶支持部２２に水晶片３が固定される。水晶片３の両主面には励振電極（不図示）が形成され、励振電極とリード線２０とが電気的に接続する。そして、基体２における蓋体４と対向する主面の反対面、すなわち、基体２の外底面に延出したリード線２０が実装端子となる。また、本実施形態では、基体２及び蓋体４は窒素吸蔵合金からなる。
【００３９】
このようなものでは、上記各実施形態と同様に、窒素雰囲気で蓋体４が基体２と接合される。
【００４０】
このような構成であれば、基体２及び蓋体４を窒素吸蔵合金とするため、リード型振動子１９の部品数を増やすことなく内部空間５の窒素を窒素吸蔵合金に吸蔵させられる。したがって、部品数の増加による製造コストの増加や製造工程の複雑化、といった問題を回避できる。また、内部空間５が窒素吸蔵合金で囲まれる。したがって、十分な窒素の吸蔵量を確保できる。
【００４１】
（他の事項）
上記各実施形態では、窒素吸蔵合金を用いて水晶デバイスを形成した。しかし、窒素を吸蔵する特性を持つ窒素吸蔵物質である、Ｙ２Ｆｅ１７、Ｓｍ２Ｆｅ１７、Ｃｅ２Ｆｅ１７等のＲ２Ｆｅ１７型の希土類−鉄金属間化合物を用いてもよい（特許文献２）。
【００４２】
また、上記各実施形態の水晶片３や振動板１２の形状が音叉型である表面実装振動子やリード型振動子に本発明を適用してもよい。一般に、振動領域が音叉型の水晶デバイスはＣＩが高いことが知られている。このような音叉型の水晶デバイスに本発明を適用することにより、内部空間の窒素の量を減らしてＣＩ値を低くでき、ＣＩを良好にできる。
【００４３】
また、上記各実施形態では窒素雰囲気で基体に蓋体を接合した。しかし、真空中で基体に蓋体を接合してもよい。この場合、水晶デバイスの内部空間は、接合時に真空となるが、窒素吸蔵物質が窒素を吸蔵することによって、さらに真空度が上がり、よりＣＩ値を下げられる。
【００４４】
また、上記各実施形態では水晶振動子としたが、発振回路が形成された回路基板等を有する水晶発振器にも本発明を適用できることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４５】
１  表面実装振動子、２  基体、２ａ  底壁、２ｂ  枠壁、３  水晶片、４  蓋体、５  内部空間、６  導電性接着剤、７  水晶保持端子、８  導電路、９  実装端子、１０  窒素吸蔵合金、１１  接着剤、１２  振動板、１３  接続部、１４  枠部、１５  枠付き振動板、１６  第１板、１７  第２板、１８  励振電極、１９  リード型振動子、２０  リード線、２１  ガラス、２２  水晶支持部。
【図３】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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