(57)【要約】【課題】  セラミックシートと金属カバーを金属材料で封止する場合に、金属カバーをセラミックシートに仮固定でき、更に、封止処理によって発生するアウトガスを完全に放出できる水晶振動子及びその製造方法を提供する。【解決手段】  セラミック基板１の表面で、金属カバー５が接触する部分に、セラミック基板１と金属カバー５とを接合するための金属層７を形成し、金属カバー５において金属層７に対する接触面に仮止め用の複数の突起部９を形成し、超音波を用いて突起部９と金属層７と仮止めし、金属カバー５をセラミック基板１に金属層７によって封止した水晶振動子及びその製造方法である。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板と、前記基板上で水晶振動素子を保持する保持端子と、前記水晶振動素子を覆うように形成される金属カバーとを有する水晶振動子であって、
前記基板の裏面に形成された信号線端子と、
前記基板を貫通して前記保持端子と前記信号線端子とを接続する信号線用貫通ビアと、
前記基板の表面で、前記金属カバーが接触する部分に形成され、前記基板と前記金属カバーとを接合する金属層とを有し、
前記金属カバーは、前記金属層との接触面で、仮止め用の複数の突起部を有することを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
突起部は、金属層と金属カバーの間に隙間が設けられるよう、４箇所形成されることを特徴とする請求項１記載の水晶振動子。
【請求項３】
セラミック基板と、前記基板上で水晶振動素子を保持する保持端子と、前記水晶振動素子を覆うように形成される金属カバーとを有する水晶振動子であって、
前記基板の裏面に形成された信号線端子と、
前記基板を貫通して前記保持端子と前記信号線端子とを接続する信号線用貫通ビアと、
前記基板の表面で、前記金属カバーが接触する部分に形成され、前記基板と前記金属カバーとを接合する金属層とを有し、
前記金属層上に仮止め用の複数の金属バンプが設けられていることを特徴とする水晶振動子。
【請求項４】
金属バンプは、金属層とは異なる材料を用い、前記金属層上に４箇所形成されることを特徴とする請求項３記載の水晶振動子。
【請求項５】
セラミック基板と、前記基板上で水晶振動素子を保持する保持端子と、前記水晶振動素子を覆うように形成される金属カバーとを有する水晶振動子であって、
前記基板の裏面に形成された信号線端子と、
前記基板を貫通して前記保持端子と前記信号線端子とを接続する信号線用貫通ビアと、
前記基板の表面で、前記金属カバーが接触する部分に形成され、前記基板と前記金属カバーとを接合する金属層とを有し、
前記金属カバーは、前記金属層との接触面で、仮止め用の溶剤層が形成されていることを特徴とする水晶振動子。
【請求項６】
溶剤層は、金属カバーの金属層の接着面に対して、部分的に形成されていることを特徴とする請求項５記載の水晶振動子。
【請求項７】
セラミック基板と、前記基板上で水晶振動素子を保持する保持端子と、前記水晶振動素子を覆うように形成される金属カバーとを有する水晶振動子であって、
前記基板の裏面に形成された信号線端子と、
前記基板を貫通して前記保持端子と前記信号線端子とを接続する信号線用貫通ビアと、
前記基板の表面で、前記金属カバーが接触する部分に形成され、前記基板と前記金属カバーとを接合する金属層とを有し、
前記金属カバーが傾いた状態で搭載され、当該金属カバーの前記基板に近い一辺のみが前記金属層に超音波溶着されて仮固定されることを特徴とする水晶振動子。
【請求項８】
金属カバーがセラミック基板に搭載され、金属層によって前記基板に接合された状態で表面全体を覆うように耐熱性樹脂層を形成したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の水晶振動子。
【請求項９】
金属カバーがセラミック基板に搭載され、金属層によって前記基板に接合された状態で前記金属カバーの表面と側面、前記金属層の側面を覆うようにメッキ層を形成したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の水晶振動子。
【請求項１０】
金属カバーがフランジを有する構造としたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか記載の水晶振動子。
【請求項１１】
金属カバーがフランジを有さないコの字型の構造としたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか記載の水晶振動子。
【請求項１２】
水晶振動子の製造方法であって、
セラミック基板の表面と裏面を貫通し、前記基板の表面と裏面とを電気的に接続する貫通ビアを形成し、
前記基板の裏面に、前記貫通ビアに接続する信号線端子を形成し、
前記基板の表面に、前記貫通ビアに接続する保持端子を形成し、
前記基板の表面に、金属カバーが接触する部分に金属層を形成し、
前記保持端子に水晶振動素子を搭載し、
接触面には複数の突起部が形成された金属カバーを、前記水晶振動素子を覆って前記金属層に前記接触面が接触するよう設置し、
超音波を用いて前記金属カバーの前記突起部と前記金属層とを仮止めし、
前記金属カバーを前記基板に封止することを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【請求項１３】
水晶振動子の製造方法であって、
セラミック基板の表面と裏面を貫通し、前記基板の表面と裏面とを電気的に接続する貫通ビアを形成し、
前記基板の裏面に、前記貫通ビアに接続する信号線端子を形成し、
前記基板の表面に、前記貫通ビアに接続する保持端子を形成し、
前記基板の表面に、金属カバーが接触する部分に金属層を形成し、
前記保持端子に水晶振動素子を搭載し、
前記金属層上に複数の金属バンプを形成し、
前記水晶振動素子を覆うように、金属カバーの接触面が前記金属バンプに接触するよう設置し、
超音波を用いて前記金属カバーと前記金属層とを前記金属バンプで仮止めし、
前記金属カバーを前記基板に封止することを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【請求項１４】
水晶振動子の製造方法であって、
セラミック基板の表面と裏面を貫通し、前記基板の表面と裏面とを電気的に接続する貫通ビアを形成し、
前記基板の裏面に、前記貫通ビアに接続する信号線端子を形成し、
前記基板の表面に、前記貫通ビアに接続する保持端子を形成し、
前記基板の表面に、金属カバーが接触する部分に金属層を形成し、
前記保持端子に水晶振動素子を搭載し、
接触面には溶剤層が形成された金属カバーを、前記水晶振動素子を覆って前記金属層に前記溶剤層が接触するよう設置して、前記金属カバーを前記金属層に仮止めし、
前記金属カバーを前記基板に封止することを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【請求項１５】
溶剤層は、金属カバーの金属層の接着面に対して、部分的に形成されていることを特徴とする請求項１４記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項１６】
水晶振動子の製造方法であって、
セラミック基板の表面と裏面を貫通し、前記基板の表面と裏面とを電気的に接続する貫通ビアを形成し、
前記基板の裏面に、前記貫通ビアに接続する信号線端子を形成し、
前記基板の表面に、前記貫通ビアに接続する保持端子を形成し、
前記基板の表面に、金属カバーが接触する部分に金属層を形成し、
前記保持端子に水晶振動素子を搭載し、
前記水晶振動素子を覆うように、金属カバーが傾いた状態で搭載され、
前記金属カバーの前記基板に近い一辺のみが前記金属層に超音波溶着されて仮固定され、
前記金属カバーを前記基板に封止することを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子に係り、特に、封着に金属材料を用い、金属カバーをセラミック基板に仮固定でき、更に、気密性が高く、封止処理の時に発生するアウトガスを放出して信頼性の高い水晶振動子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
従来の水晶振動子には、セラミック基板（ベース）に水晶振動素子を搭載して金属カバー（リッド）で封止するものがあった。
水晶振動子の原価低減のために、単層セラミックシートを用いた水晶振動子などが量産されているが、金属リッドとセラミックベースの封着には樹脂が使用されているため、エージングによる電気的特性の劣化が見られる。
【０００３】
金属材料を用いてセラミックベースに金属リッドを封着させるようにすれば、電気的特性は大幅に改善されるが、樹脂と違い、直接接着できない。
そのため、セラミックベースに金属リッドを仮固定する必要があるが、仮固定時に気密状態になると、封止処理時に発生する内部ガス（アウトガス）を抜くことができなくなる。
【０００４】
［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開２０１１−１５５１７２号公報「電子装置、および、電子装置の製造方法」（セイコーエプソン株式会社）［特許文献１］、特開２０１３−１４０８７６号公報「電子デバイスの製造方法、電子デバイス、圧電発振器、及び電子機器」（セイコーエプソン株式会社）［特許文献２］、特許第３５４１６８２号公報「圧電振動子」（セイコーエプソン株式会社）［特許文献３］がある。
【０００５】
特許文献１には、電子デバイスにおいて、セラミックベースと金属リッドの接合を、金属を用いてろう付けすることが示されている。
特許文献２には、電子装置において、セラミックベースと金属リッドの接合を、金属を用いてレーザで溶接することが示されている。
特許文献３には、圧電素子において、セラミックベースと金属リッドの接合を、金属を用いてレーザ又は電子ビームで金又は銀の封止材を溶かすことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１５５１７２号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４０８７６号公報
【特許文献３】特許第３５４１６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の水晶振動子では、セラミックシートと金属リッドを金属材料で封着する場合に、金属リッドをセラミックシートに固定できず、更に、真空リフロー等の封着処理を行った場合に、発生するアウトガスを完全に放出できないという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献１〜３には、金属リッドをセラミックベースに封止する場合に、アウトガスの放出を効果的にかつ完全に行うための構成は記載されていない。
【０００９】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、セラミックシートと金属カバーを金属材料で封止する場合に、金属カバーをセラミックシートに仮固定でき、更に、封止処理によって発生するアウトガスを効果的にかつ完全に放出できる水晶振動子及びその製造方法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】
【００１０】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、セラミック基板と、基板上で水晶振動素子を保持する保持端子と、水晶振動素子を覆うように形成される金属カバーとを有する水晶振動子であって、基板の裏面に形成された信号線端子と、基板を貫通して保持端子と信号線端子とを接続する信号線用貫通ビアと、基板の表面で、金属カバーが接触する部分に形成され、基板と金属カバーとを接合する金属層とを有し、金属カバーは、金属層との接触面で、仮止め用の複数の突起部を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明は、上記水晶振動子において、突起部が、金属層と金属カバーの間に隙間が設けられるよう、４箇所形成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、セラミック基板と、基板上で水晶振動素子を保持する保持端子と、水晶振動素子を覆うように形成される金属カバーとを有する水晶振動子であって、基板の裏面に形成された信号線端子と、基板を貫通して保持端子と信号線端子とを接続する信号線用貫通ビアと、基板の表面で、金属カバーが接触する部分に形成され、基板と金属カバーとを接合する金属層とを有し、金属層上に仮止め用の複数の金属バンプが設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記水晶振動子において、金属バンプが、金属層とは異なる材料を用い、金属層上に４箇所形成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、セラミック基板と、基板上で水晶振動素子を保持する保持端子と、水晶振動素子を覆うように形成される金属カバーとを有する水晶振動子であって、基板の裏面に形成された信号線端子と、基板を貫通して保持端子と信号線端子とを接続する信号線用貫通ビアと、基板の表面で、金属カバーが接触する部分に形成され、基板と金属カバーとを接合する金属層とを有し、金属カバーは、金属層との接触面で、仮止め用の溶剤層が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、上記水晶振動子において、溶剤層が、金属カバーの金属層の接着面に対して、部分的に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、セラミック基板と、基板上で水晶振動素子を保持する保持端子と、水晶振動素子を覆うように形成される金属カバーとを有する水晶振動子であって、基板の裏面に形成された信号線端子と、基板を貫通して保持端子と信号線端子とを接続する信号線用貫通ビアと、基板の表面で、金属カバーが接触する部分に形成され、基板と金属カバーとを接合する金属層とを有し、金属カバーが傾いた状態で搭載され、当該金属カバーの基板に近い一辺のみが金属層に超音波溶着されて仮固定されることを特徴とする。
【００１７】
本発明は、上記水晶振動子において、金属カバーがセラミック基板に搭載され、金属層によって基板に接合された状態で表面全体を覆うように耐熱性樹脂層を形成したことを特徴とする。
【００１８】
本発明は、上記水晶振動子において、金属カバーがセラミック基板に搭載され、金属層によって基板に接合された状態で金属カバーの表面と側面、金属層の側面を覆うようにメッキ層を形成したことを特徴とする。
【００１９】
本発明は、上記水晶振動子において、金属カバーがフランジを有する構造としたことを特徴とする。
【００２０】
本発明は、上記水晶振動子において、金属カバーがフランジを有さないコの字型の構造としたことを特徴とする。
【００２１】
本発明は、水晶振動子の製造方法であって、セラミック基板の表面と裏面を貫通し、基板の表面と裏面とを電気的に接続する貫通ビアを形成し、基板の裏面に、貫通ビアに接続する信号線端子を形成し、基板の表面に、貫通ビアに接続する保持端子を形成し、基板の表面に、金属カバーが接触する部分に金属層を形成し、保持端子に水晶振動素子を搭載し、接触面には複数の突起部が形成された金属カバーを、水晶振動素子を覆って金属層に接触面が接触するよう設置し、超音波を用いて金属カバーの突起部と金属層とを仮止めし、金属カバーを基板に封止することを特徴とする。
【００２２】
本発明は、水晶振動子の製造方法であって、セラミック基板の表面と裏面を貫通し、基板の表面と裏面とを電気的に接続する貫通ビアを形成し、基板の裏面に、貫通ビアに接続する信号線端子を形成し、基板の表面に、貫通ビアに接続する保持端子を形成し、基板の表面に、金属カバーが接触する部分に金属層を形成し、保持端子に水晶振動素子を搭載し、金属層上に複数の金属バンプを形成し、水晶振動素子を覆うように、金属カバーの接触面が金属バンプに接触するよう設置し、超音波を用いて金属カバーと金属層とを金属バンプで仮止めし、金属カバーを基板に封止することを特徴とする。
【００２３】
本発明は、水晶振動子の製造方法であって、セラミック基板の表面と裏面を貫通し、基板の表面と裏面とを電気的に接続する貫通ビアを形成し、基板の裏面に、貫通ビアに接続する信号線端子を形成し、基板の表面に、貫通ビアに接続する保持端子を形成し、基板の表面に、金属カバーが接触する部分に金属層を形成し、保持端子に水晶振動素子を搭載し、接触面には溶剤層が形成された金属カバーを、水晶振動素子を覆って金属層に溶剤層が接触するよう設置して、金属カバーを金属層に仮止めし、金属カバーを基板に封止することを特徴とする。
【００２４】
本発明は、上記水晶振動子の製造方法において、溶剤層が、金属カバーの金属層の接着面に対して、部分的に形成されていることを特徴とする。
【００２５】
本発明は、水晶振動子の製造方法であって、セラミック基板の表面と裏面を貫通し、基板の表面と裏面とを電気的に接続する貫通ビアを形成し、基板の裏面に、貫通ビアに接続する信号線端子を形成し、基板の表面に、貫通ビアに接続する保持端子を形成し、基板の表面に、金属カバーが接触する部分に金属層を形成し、保持端子に水晶振動素子を搭載し、水晶振動素子を覆うように、金属カバーが傾いた状態で搭載され、金属カバーの基板に近い一辺のみが金属層に超音波溶着されて仮固定され、金属カバーを基板に封止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、基板の裏面に形成された信号線端子と、基板を貫通して保持端子と信号線端子とを接続する信号線用貫通ビアと、基板の表面で、金属カバーが接触する部分に形成され、基板と金属カバーとを接合する金属層とを有し、金属カバーが、金属層との接触面で、仮止め用の複数の突起部を有する水晶振動子としているので、セラミック基板と金属カバーを金属封止する場合に、金属カバーをセラミック基板に仮固定でき、更に、封止処理によって発生するアウトガスを効果的に完全に放出できる効果がある。
【００２７】
本発明によれば、基板の裏面に形成された信号線端子と、基板を貫通して保持端子と信号線端子とを接続する信号線用貫通ビアと、基板の表面で、金属カバーが接触する部分に形成され、基板と金属カバーとを接合する金属層とを有し、金属層上に仮止め用の複数の金属バンプが設けられている水晶振動子としているので、セラミック基板と金属カバーを金属封止する場合に、金属カバーをセラミック基板に仮固定でき、更に、封止処理によって発生するアウトガスを効果的に完全に放出できる効果がある。
【００２８】
本発明によれば、基板の裏面に形成された信号線端子と、基板を貫通して保持端子と信号線端子とを接続する信号線用貫通ビアと、基板の表面で、金属カバーが接触する部分に形成され、基板と金属カバーとを接合する金属層とを有し、金属カバーは、金属層との接触面で、仮止め用の溶剤層が形成されている水晶振動子としているので、セラミック基板と金属カバーを金属封止する場合に、金属カバーをセラミック基板に仮固定でき、更に、封止処理によって発生するアウトガスを効果的に完全に放出できる効果がある。
【００２９】
本発明によれば、基板の裏面に形成された信号線端子と、基板を貫通して保持端子と信号線端子とを接続する信号線用貫通ビアと、基板の表面で、金属カバーが接触する部分に形成され、基板と金属カバーとを接合する金属層とを有し、金属カバーが傾いた状態で搭載され、当該金属カバーの基板に近い一辺のみが金属層に超音波溶着されて仮固定される水晶振動子としているので、セラミック基板と金属カバーを金属封止する場合に、金属カバーをセラミック基板に仮固定でき、更に、封止処理によって発生するアウトガスを効果的に完全に放出できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の水晶振動子の金属リッドを開状態とした場合の斜視図である。
【図２】第１の振動子の断面説明図である。
【図３】第１の振動子の平面説明図である。
【図４】（ａ）が金属カバーの裏面の平面説明図であり、（ｂ）が金属カバーの断面説明図である。
【図５】第１の振動子の製造方法を示す断面説明図である。
【図６】第２の水晶振動子の金属リッドを開状態とした場合の斜視図である。
【図７】仮止め前における第２の振動子の断面説明図である。
【図８】仮止め後における第２の振動子の断面説明図である。
【図９】仮止め前における第３の水晶振動子の断面説明図である。
【図１０】仮止め後における第３の振動子の断面説明図である。
【図１１】第３の振動子における金属カバーの平面説明図である。
【図１２】第４の水晶振動子において金属リッドの一辺を超音波溶着した場合の斜視図である。
【図１３】仮止め状態における第４の振動子の断面説明図である。
【図１４】封止処理後における第４の振動子の断面説明図である。
【図１５】第５の水晶振動子の金属カバーを開状態とした場合の斜視図である。
【図１６】第５の水晶振動子の断面説明図である。
【図１７】第６の振動子の断面説明図である。
【図１８】第７の振動子の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る水晶振動子は、セラミック基板の表面で、金属カバーが接触する部分に、セラミック基板と金属カバーとを接合するための金属層を形成し、金属カバーにおいて金属層に対する接触面に複数の突起部を形成し、超音波を用いて突起部と金属層と仮止めし、金属カバーをセラミック基板に金属層により封止したものであり、セラミック基板と金属カバーを金属材料で封止する場合に、金属カバーをセラミック基板に仮固定でき、更に、封止処理によって発生するアウトガスを効果的に完全に放出できるものである。
【００３２】
また、本発明の実施の形態に係る水晶振動子は、セラミック基板の表面で、金属カバーが接触する部分に、セラミック基板と金属カバーとを接合するための金属層を形成し、金属層上に複数の金属バンプが形成され、超音波を用いて金属カバーと金属層とを金属バンプで仮止めし、金属カバーをセラミック基板に金属層により封止したものであり、セラミック基板と金属カバーを金属材料で封止する場合に、金属カバーをセラミック基板に仮固定でき、更に、封止処理によって発生するアウトガスを効果的に完全に放出できるものである。
【００３３】
また、本発明の実施の形態に係る水晶振動子は、セラミック基板の表面で、金属カバーが接触する部分に、セラミック基板と金属カバーとを接合するための金属層を形成し、金属カバーには金属層との接触面で溶剤層が形成され、金属層に溶剤層が接触するよう設置して、金属カバーを金属層に仮止めし、金属カバーをセラミック基板に金属層により封止したものであり、セラミック基板と金属カバーを金属材料で封止する場合に、金属カバーをセラミック基板に溶剤層で仮固定でき、更に、封止処理によって発生するアウトガスを効果的に完全に放出できるものである。
【００３４】
また、本発明の実施の形態に係る水晶振動子は、セラミック基板の表面で、金属カバーが接触する部分に、セラミック基板と金属カバーとを接合するための金属層を形成し、金属カバーが傾いた状態で搭載され、当該金属カバーのセラミック基板に近い一辺のみが金属層に超音波溶着されて仮固定され、金属カバーをセラミック基板に金属層により封止したものであり、セラミック基板と金属カバーを金属材料で封止する場合に、金属カバーの一辺のみを金属層に超音波溶着で仮固定でき、更に、封止処理によって発生するアウトガスを効果的に完全に放出できるものである。
【００３５】
［第１の振動子（金属カバーに突起部）：図１〜３］
本発明の実施の形態に係る第１の水晶振動子（第１の振動子）について図１、図２、図３を参照しながら説明する。図１は、第１の水晶振動子の金属リッドを開状態とした場合の斜視図であり、図２は、第１の振動子の断面説明図であり、図３は、第１の振動子の平面説明図である。尚、図３では、特徴部分を分かり易くするために、金属カバー、水晶振動素子等を取り除いた図を描いている。また、図２では、セラミックシートを２層とした実施例を示している。
【００３６】
第１の振動子は、図１、図２、図３に示すように、セラミック基板（セラミックベース）１と、保持端子２と、導電接着剤３と、水晶振動素子４と、金属カバー（金属リッド）５と、信号線端子６と、金属層７と、信号線用貫通ビア８とから構成されている。
そして、詳細は後述するが、金属カバー５の金属層７への接触面に複数の突起部９が形成されている。
【００３７】
［第１の振動子の各部］
セラミック基板１は、表面に保持端子２、導電性接着剤３を介して水晶振動素子４が搭載され、更に金属カバー５が設けられ、裏面に信号線端子６が形成され、内部に信号線用貫通ビア８が形成される。
セラミック基板１は、セラミックシートを複数に分割して形成されるもので、シートは、１層、２層、３層のいずれかになる。
【００３８】
保持端子２は、セラミック基板１上に金属膜で形成され、信号線用貫通ビア８に接続している。
図３においては、水晶振動素子４を一方の短辺で保持し、保持端子２の一方が基板１の短辺で信号用貫通ビア８に接続し、保持端子２の他方が基板１の長辺に沿って反対側の短辺に引き出され、そこで信号用貫通ビア８に接続している。
【００３９】
尚、後述するように、水晶振動素子４を矩形の水晶片とした場合に、当該水晶片を一方の短辺で保持する片持ちタイプと、当該水晶片を両方の短辺で保持する両持ちタイプとがある。
片持ちタイプの場合、保持端子２の一方が基板１の短辺で信号用貫通ビア８に接続し、保持端子２の他方が基板１の長辺に沿って反対側の短辺に引き出され、そこで信号用貫通ビア８に接続している。
両持ちタイプの場合、基板１の短辺に沿って保持端子２がそれぞれ形成され、一方の保持端子２において基板１の長辺側の端部で信号用貫通ビア８に接続し、他方の保持端子２では一方の保持端子２が接続する信号用貫通ビア８とは対角に位置する信号用貫通ビア８に接続する構成となっている。
【００４０】
導電性接着剤３は、保持端子２に水晶振動素子４を接着するための導電性の接着剤である。
水晶振動素子４は、音叉型の水晶振動素子である。
尚、音叉型の水晶振動素子に代えて、矩形の水晶片を振動素子として用いてもよい。この場合、水晶片は、表面と裏面にそれぞれ電極（励振電極）が形成されており、各電極が異なる保持端子２に導電性接着剤３で接着される。
【００４１】
金属カバー（金属リッド）５は、搭載された水晶振動素子４を覆うように形成されている。尚、金属カバー５は、絞り加工でキャビティ（水晶振動素子４を収容する空間）が作成される。
カバーの材料は、コバール、洋白、４２アロイ、ＳＵＳ（Special Use Stainless steel）等を用いる。
【００４２】
［金属カバー５と突起部９：図４］
次に、金属カバー５と突起部９との関係について図４を参照にしながら説明する。図４は、（ａ）が金属カバーの裏面の平面説明図であり、（ｂ）が金属カバーの断面説明図である。
図４に示すように、金属カバー５において金属層７との接着面には、4つの角部にそれぞれ突起部９が一体に形成されている。本実施の形態では、突起部９を４つ設けるようにしているが、１つ以上であればよい。また、突起部９を金属カバー５と同時に一体に形成せず、後から付け加えるようにして形成してもよい。
【００４３】
この突起部９を設けることにより、金属層７上に金属カバー５を設置した場合に、金属層７と金属カバー５との間に隙間（ギャップ）が設けられ、金属層７には突起部９が接触することになる。
金属層７上に金属カバー５を設置後に、超音波によって突起部９を金属層７に接着させて仮止めして金属カバー５を仮固定する。
金属層７と突起部９との接触点は、例えば４箇所等の複数個所であるため、突起部の形成されていない金属カバーを金属層７に仮止めする場合に比べて、超音波の出力を弱くしても仮止めできる。
【００４４】
更に、突起部９が金属層７に仮止めして、金属カバー５を仮固定した後に、レーザ、電子ビーム、一括加熱加工、真空リフロー等で封止処理を行うが、その際にアウトガスが発生しても、金属層７と金属カバー５との間の隙間からアウトガスが放出されることになるため、気密性が高い金属封止を実現できると共に、高品質の水晶振動子を実現できる。
封止処理が終了すると、突起部９は金属層７に埋没し、金属層７と金属カバー５との隙間がなくなって、金属カバー５は金属層７に密着することになる。
【００４５】
信号線端子６は、基板１の裏面に金属膜で２箇所形成されている。その２箇所の信号線端子６が信号線用貫通ビア８に接続している（図２）。
また、基板１の裏面に金属膜のグランド端子を形成してもよい。そのグランド端子が基板１に形成された貫通ビアを介して基板１の表面のグランド接続用端子に接続するようにしてもよい。
【００４６】
金属層７は、封止材料として、例えば、金錫（Ａｕ−Ｓｎ）、金ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）、銀ロー、銀錫（Ａｇ−Ｓｎ）等の合金が用いられる。これらの封止材料は、接合する部材よりも融点の低い合金（ろう）を溶かして一種の接着剤として用いるものである。
これら封止材料は、プリフォーム、メッキ、クラッド材、ペーストによって形成される。
封止方法は、レーザ、電子ビームの他に、一括加熱加工、真空リフロー等が用いられる。
また、金属層７をメタライズによって形成してもよい。メタライズとは、セラミック基板１の表面に金属膜を形成して、その後に金属蝋付けして非金属の表面を金属膜化することである。
【００４７】
信号線用貫通ビア８は、基板１内にビアホールを形成し、その内側に導体をメッキによって形成したものであり、保持端子２と信号線端子６を導電体で接続するものである。
【００４８】
［第１の振動子の製造方法：図５］
次に、第１の振動子の製造方法について図５を参照しながら説明する。図５は、第１の振動子の製造方法を示す断面説明図である。
図５に示すように、基板１内に信号線用貫通ビア８が形成される。基板１の裏面に２端子を備える構成であれば、信号線用貫通ビア８が２本形成され、基板１の裏面に４端子を備える構成であれば、信号線用貫通ビア８が２本、グランド用貫通ビアが２本形成されることになる。
【００４９】
図５に示すように、基板１の裏面には信号線端子６が形成され、基板１の表面には保持端子２が形成される。
そして、図５に示すように、基板１の表面で金属リッド５が接触する部分に金属層７を形成する。金属層７は、基板１の内周に帯状で形成される。
金属層７を封止材料とした場合に、プリフォーム、メッキ、クラッド材、ペーストによって形成する。
また、金属層７をメタライズによって形成してもよい。
【００５０】
その後、保持端子２に水晶振動素子４を導電性接着剤３で接着して搭載し、金属層７の上に金属カバー５の接触面を位置合わせして、金属層７に突起部９が接触するよう金属カバー５を設定し、超音波によって突起部９を金属層７に仮止めして、金属カバー５を金属層７に仮固定する。
その後に、レーザ、電子ビームの他に、一括加熱加工、真空リフロー等によって金属カバー５を基板１に封止する。
封止後に、ブレードダイシング、レーザダイシング、セラミックシートに形成されたスクライブライン（ブレイクライン）に沿ってブレイクする等の分割処理を行い、個別の表面実装水晶振動子を得る。
【００５１】
［仮固定工法］
金属カバー５を１個づつ、水晶振動素子４が搭載されたセラミックシートに配置して仮止めする。仮止めには、超音波、加熱、レーザ等を用いるが、金属カバー５と金属層７との間に若干の隙間を形成して、封止処理の際に、アウトガス（内部ガス）が放出され易くする。
レーザによる仮止めは、レーザによって局所加熱して金属カバー５を金属層７に仮固定する。
【００５２】
［封止工法（封止処理）］
仮止めの後に、セラミックシートをレーザ、電子ビーム、一括加熱加工、若しくは、真空リフロー等で加熱し、封止材料の金属層７を溶融させて封止を行う。真空リフロー等の前に、ギ酸リフローを行うことで、封止材料の漏れ性（気密性）を向上させると共に、セルフアライメント性を増加させることができる。
ギ酸リフローは、１５０℃から２００℃程度で還元が可能であるので、封止材料の軟化前に還元させることができる。
【００５３】
［第１の振動子の効果］
第１の振動子によれば、セラミック基板１の表面で、金属カバー５が接触する部分に、セラミック基板１と金属カバー５とを接合するための金属層７を形成し、金属カバー５において金属層７に対する接触面に複数の突起部９を形成し、超音波を用いて突起部９と金属層７と仮止めし、金属カバー５をセラミック基板１に金属層７により封止するようにしているので、セラミック基板１と金属カバー５を金属材料で封止する場合に、金属カバー５をセラミック基板１に仮固定でき、更に、封止処理によって発生するアウトガスを効果的に完全に放出できる効果がある。
それにより、第１の振動子では、金属封止により気密性を実現しつつ、高品質の振動子を実現できる効果がある。
【００５４】
［第２の振動子（金属層にバンプ）：図６〜８］
本発明の実施の形態に係る第２の水晶振動子（第２の振動子）について図６、図７、図８を参照しながら説明する。図６は、第２の水晶振動子の金属リッドを開状態とした場合の斜視図であり、図７は、仮止め前における第２の振動子の断面説明図であり、図８は、仮止め後における第２の振動子の断面説明図である。
第２の振動子は、図６〜８に示すように、第１の振動子と基本的に同様であり、相違する点は、金属カバー５において金属層７との接着面に突起部９が形成されておらず、金属層７に複数のバンプ１０が形成されている点である。
【００５５】
第２の振動子において、バンプ１０について説明する。第２の振動子における、その他の構成は、第１の振動子と同様であるため、説明を省略する。
バンプ１０は、金属層７が形成された後に、金等のバンプ又はハンダバンプで、金属層７上に凸形状の突出部を形成する。
【００５６】
バンプ１０は、金属カバー５が搭載された状態で超音波により金属カバー５と金属層７を仮止めし、金属カバー５を金属層７に仮固定する。
この仮固定の状態は、図８に示すように、金属層７と金属カバー５との間に隙間（ギャップ）が形成された状態となり、その後の封止処理においてアウトガスを放出できる。
その後の封止処理により、バンプ１０は溶融し、金属カバー５の接着面と金属層７とが密着する。
【００５７】
［第２の振動子の効果］
第２の振動子によれば、セラミック基板１の表面で、金属カバー５が接触する部分に、セラミック基板１と金属カバー５とを接合するための金属層７を形成し、金属層７上に複数のバンプ１０が形成され、超音波を用いて金属カバー５と金属層７とをバンプ１０で仮止めし、金属カバー５をセラミック基板１に金属層７により封止するようにしているので、セラミック基板１と金属カバー５を金属材料で封止する場合に、金属カバー５をセラミック基板１に仮固定でき、更に、封止処理によって発生するアウトガスを効果的に完全に放出できる効果がある。
それにより、第２の振動子では、金属封止により気密性を実現しつつ、高品質の振動子を実現できる効果がある。
【００５８】
［第３の振動子（溶剤層）：図９〜１１］
本発明の実施の形態に係る第３の水晶振動子（第３の振動子）について図９、図１０、図１１を参照しながら説明する。図９は、仮止め前における第３の水晶振動子の断面説明図であり、図１０は、仮止め後における第３の振動子の断面説明図であり、図１１は、第３の振動子における金属カバーの平面説明図である。
第３の振動子は、図９〜１１に示すように、第１の振動子と基本的に同様であり、相違する点は、金属カバー５において金属層７との接着面に突起部９が形成されておらず、代わりに溶剤層１１が接着面に形成されている点である。
【００５９】
第３の振動子において、溶剤層１１について説明する。第３の振動子における、その他の構成は、第１の振動子と同様であるため、説明を省略する。
溶剤層１１は、粘度の高い有機溶剤を用い、金属カバー５の金属層７との接触面に塗布しておく。
【００６０】
尚、図１１（ａ）に示すように、金属カバー５の金属層７との接触面全体に溶剤層１１を形成してもよいが、図１１（ｂ）に示すように、金属カバー５の金属層７との接触面において部分的に溶剤層１１を形成するようにしてもよい。
【００６１】
第３の振動子では、金属層７上に、溶剤層１１が接触面に塗布された金属カバー５が搭載されると、図１０に示すように、溶剤層１１が金属層７に仮止めされ、金属カバー５が金属層７に仮固定される。
第３の振動子では、真空リフロー等の封止処理により、溶剤層１１は揮発し、金属カバー５が金属層７に密着して封止される。
第３の振動子において、金属カバー５を金属層７に搭載した状態では、金属カバー５が金属層７に接着していないため、封止処理の際に発生するアウトガスを金属カバー５の外部に放出することができる。
尚、溶剤層１１は、封止処理で揮発するものの、残渣が周辺に少しは残る。
【００６２】
［第３の振動子の効果］
第３の振動子によれば、セラミック基板１の表面で、金属カバー５が接触する部分に、セラミック基板１と金属カバー５とを接合するための金属層７を形成し、金属カバー５には金属層７との接触面で溶剤層１１が形成され、金属層７に溶剤層１１が接触するよう設置して、金属カバー５を金属層７に仮止めし、金属カバー５をセラミック基板１に金属層７により封止するようにしているので、セラミック基板１と金属カバー５を金属材料で封止する場合に、金属カバー５をセラミック基板１に溶剤層１１で仮固定でき、更に、封止処理によって発生するアウトガスを効果的に完全に放出できる効果がある。
それにより、第３の振動子では、金属封止により気密性を実現しつつ、高品質の振動子を実現できる効果がある。
【００６３】
［第４の振動子：図１２〜１４］
本発明の実施の形態に係る第４の水晶振動子（第４の振動子）について図１２、図１３、図１４を参照しながら説明する。図１２は、第４の水晶振動子において金属リッドの一辺を超音波溶着した場合の斜視図であり、図１３は、仮止め状態における第４の振動子の断面説明図であり、図１４は、封止処理後における第４の振動子の断面説明図である。
第４の振動子は、図１２〜１４に示すように、第１の振動子と基本的に同様であり、相違する点は、金属カバー５において金属層７との接着面に突起部９が形成されていない点であり、更に、金属カバー５の仮止め方法が相違している。
【００６４】
具体的には、図１２，１３に示すように、水晶振動素子４を搭載後に、金属カバー５の金属層７への接触面の一辺のみを金属層７に接触させるよう、ホーン（ノズル）を用いて設置し、その一辺を超音波によって溶着して仮固定する。
尚、図１２，１３では、金属カバー５の短辺部分を仮固定用に溶着しているが、金属カバー５の長辺を仮固定用に溶着してもよい。
その後、真空リフロー等の金属封止処理によって、金属カバー５内のアウトガスを放出させつつ、金属カバー５が自重で降りてきて金属カバー５の接着面が金属層７に接着し、金属層７によって金属カバー５がセラミック基板１に密着して封止される。
【００６５】
［第４の振動子の効果］
第４の振動子によれば、セラミック基板１と金属カバー５とを接合するための金属層７上に、金属カバー５が傾いた状態で搭載され、金属カバー５の金属層７に接触する接触面の一辺のみが金属層７に超音波溶着されて仮固定され、その後に金属封止により金属カバー５をセラミック基板１に封止するものとしているので、セラミック基板１と金属カバー５を金属材料（金属層７）で封止する場合に、金属カバー５の一辺のみを金属層７に超音波溶着で仮固定でき、更に、封止処理によって発生するアウトガスを効果的に完全に放出できる効果がある。
【００６６】
［第５の振動子：図１５，１６］
上記第１〜４の振動子では、金属カバー５としてフランジを有するハット型であったが、図１５，１６に示すように、フランジのないコの字型（キャップ型）であってもよい。図１５は、第５の水晶振動子の金属カバーを開状態とした場合の斜視図であり、図１６は、第５の水晶振動子の断面説明図である。
図１５の場合、金属カバー５´をコの字型（キャップ型）とすることで、図１、図６の金属カバー５がフランジの開口端面を備えたハット型の構造と比較して内部空間を広くとることができるので、水晶振動子の更なる小型化を実現できる効果がある。
尚、金属カバー５´の金属層７に対する接触面を広くするために、水平方向の天板部分の厚みに比べて垂直方向の側壁の厚みを厚くしている。
【００６７】
［第６の振動子：図１７］
次に、本発明の実施の形態に係る第６の水晶振動子（第６の振動子）について図１７を参照しながら説明する。図１７は、第６の振動子の断面説明図である。
第６の振動子は、図１７に示すように、第１〜第４の振動子の金属封止後に、表面側全面に耐熱性樹脂をコーティングして耐熱性樹脂層１２を形成したものである。
【００６８】
耐熱性樹脂層１２としては、３５０℃程度まで耐熱性があるポリイミド等を用い、スプレーで塗布する。
スプレーの塗布により、セラミック基板１の表面全体にコンフォーマル（形状適用的）に耐熱性樹脂の樹脂膜（耐熱性樹脂層１２）を形成できる。
耐熱性樹脂層１２の形成は、セラミックシートに保持端子２の金属パターンが形成され、水晶振動素子４が形成されて金属カバー５が搭載され、金属封止が為された後に行われるものである。
耐熱性樹脂層１２の形成後に、セラミックシートをブレイクラインで分離して、個別の振動子に分割される。
【００６９】
第１〜第４の振動子において、金属層７の封止金属（封止材）はは金合金が理想であるが、原価低減のために銀錫等の金以外の材料を使用することがある。この場合、金以外の封止金属の融点が３００℃以下になるので、お客様先でのリフローで封止材の再溶融が懸念される。
例えば、金錫は３００℃では溶融しないが、ハンダ、銀錫は２８０℃程度で溶融する。
これに対して第６の振動子におけるポリイミド等の耐熱性樹脂層１２では、３５０℃までは転移しない。ただし、ガスが発生するが、金属カバー５はセラミック基板１に金属封止されているため、金属カバー５内にガスが入り込むことはない。
【００７０】
［第６の振動子の効果］
第６の振動子によれば、金属カバー５を金属層７で金属封止して、表面全体を耐熱性樹脂でコーティングして耐熱性樹脂層１２を形成したものとしているので、お客様先でのリフローで封止材の再溶融を防止できる効果がある。
【００７１】
［第７の振動子：図１８］
次に、本発明の実施の形態に係る第７の水晶振動子（第７の振動子）について図１８を参照しながら説明する。図１８は、第７の振動子の断面説明図である。
第７の振動子は、図１８に示すように、本振動子の金属封止後に、金属カバー５と金属層（金属接合部）７を覆うようにメッキしてメッキ層１３を形成したものである。
【００７２】
メッキ層１３は、ニッケル、銅等を使用して、例えば、電解メッキで金属カバー５の表面と側面、金属層７の側面を覆うように形成する。
金以外の材料を金属封止に用いると、お客様先でのリフローで封止材の再溶融が懸念されるが、金属カバー５と金属接続部７を覆うメッキ層１３を形成することで、封止材が再溶融することがない。
【００７３】
メッキ層１３の形成は、セラミックシートに保持端子２の金属パターンが形成され、水晶振動素子４が形成されて金属カバー５が搭載され、金属封止が為された後に行われるものである。
メッキ層１３の形成後に、セラミックシートをブレイクラインで分離して、個別の振動子に分割される。
【００７４】
［第７の振動子の効果］
第７の振動子によれば、金属カバー５を金属層７で金属封止して、金属カバー５の表面と側面、金属層７の側面を覆うようにメッキ層１３を形成したものとしているので、お客様先でのリフローで封止材の再溶融を防止できる効果がある。
【００７５】
［応用例］
以上は、水晶振動素子が音叉型である音叉型水晶振動子について説明したが、音叉型の代わりに矩形の水晶片を有する表面実装型の水晶振動子に適用してもよい。
この場合、信号線用の端子を２つ、グランド用の端子を２つ備える４端子がセラミック基板１の裏面に形成され、グランド用の端子は金属カバー５に接続するようにして、外部からのノイズ等を除去できる構成としてもよい。
【００７６】
［組合せ］
第１〜７の振動子及び応用例について説明したが、これらの実施例を可能な限り任意に組み合わせて水晶振動子を構成することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、セラミックシートと金属カバーを金属材料で封止する場合に、金属カバーをセラミックシートに仮固定でき、更に、封止処理によって発生するアウトガスを効果的に完全に放出できる水晶振動子及びその製造方法に好適である。
【符号の説明】
【００７８】
１...セラミック基板、  ２...保持端子、  ３...導電接着剤、  ４...水晶振動素子、  ５，５´...金属カバー（金属リッド）、  ６...信号線端子、  ７...金属層、  ８...信号線用貫通ビア、  ９...突起部、  １０...バンプ、  １１...溶剤層、  １２...耐熱性樹脂層、  １３...メッキ層
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2015144405.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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