(57)【要約】【課題】パッケージの外形寸法に対する電子素子収納スペース比率を大きくするとともに、パッケージとフタの気密封止の接合強度を向上させ、特性の安定した電子部品用パッケージおよび圧電振動デバイスを提供する。【解決手段】表面実装型水晶振動子は、上部が開口した凹部を有するセラミックパッケージ１と、当該パッケージの中に収納される圧電振動板である水晶振動板３と、パッケージの開口部に接合されるフタ２とからなる。パッケージの内側にはフタにはインナーメニスカスが形成されている。【選択図】　図１
2004104766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲に堤部を有するパッケージと、当該堤部の上面に気密接合されるフタと、前記堤部とフタとを接合する接合材とを具備する電子部品用パッケージであって、
前記接合材はフタと堤部間に介在するとともに、フタの堤部内側部分においてフタの中央方向に伸長するメニスカスを形成していることを特徴とする電子部品用パッケージ。
【請求項２】
前記フタには前記パッケージに対向する面に接合材が全面に形成され、かつ当該接合材の厚さはフタの中央部分に向かって漸次薄くなるメニスカスが形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品用パッケージ。
【請求項３】
前記メニスカスは、フタの中央部分を同心とし、中心に向かって漸次外周が小さくかつ薄くなる円状またはだ円状または長円状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子部品用パッケージ。
【請求項４】
フタとパッケージの平面形状が相似形状で、かつ平板状のフタの平面外形がパッケージの平面外形より大であり、気密接合時に堤部上面の外周端部からフタの外周端部に向かって拡がるメニスカスが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の電子部品用パッケージ。
【請求項５】
フタとパッケージの平面形状が相似形状で、かつ平板状のフタの平面外形がパッケージの平面外形より小であり、フタとパッケージの堤部を接合する接合材は堤部の内周端部からフタの中央方向に伸長するインナーメニスカスが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の電子部品用パッケージ。
【請求項６】
接合材のインナーメニスカスの伸長寸法（Ｇ２）に対する接合材の厚さ寸法（Ｇ１）の比率Ｇ２／Ｇ１が１．０から３．４（ただしＧ１は０．０５ｍｍ以上）であることを特徴とする請求項１または請求項３または請求項４または請求項５記載の電子部品用パッケージ。
【請求項７】
接合材がガラス材であることを特徴とする請求項１乃至請求項６いずれかに記載の電子部品用パッケージ。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電子部品用パッケージ内部に、圧電振動素子または圧電振動素子と必要な回路素子を収納した圧電振動デバイス。
【請求項９】
周囲に堤部を有するパッケージに、圧電振動素子を収納し、前記堤部の上面に接合材を介して平板状のフタにより気密接合する圧電振動デバイスの製造方法であって、
予め周状の接合材を形成し、かつ当該周状の接合材の幅は前記堤部の幅より大とすることにより、接合材がパッケージの堤部内周にはみ出すとともに、当該周状の接合材はその内周が予め曲率を有するよう形成したフタを用い、
パッケージ内部に圧電振動素子を収納し、パッケージと電気的機械的接続を行う工程と、
前記フタの接合材を前記パッケージの堤部と接触させる工程と、
前記接触させた状態を維持して前記接合材の融点まで加熱を行い、その後所定の温度プロファイルにて冷却を行い、パッケージとフタを接合する工程と、
を有することを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子機器等に用いられる電子部品用のパッケージに関し、特に気密封止性能を向上させたパッケージ構成および当該パッケージを用いた圧電振動デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
気密封止を必要とする電子部品の例として、水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発振器等の圧電振動デバイスがあげられる。これら各製品はいずれも水晶振動板の表面に金属薄膜電極を形成し、この金属薄膜電極を外気から保護するため、気密封止されている。
【０００３】
これら圧電振動デバイスは部品の表面実装化の要求から、セラミックパッケージ内に気密的に収納する構成が増加しており、このようなセラミックパッケージを用いる場合、パッケージ本体とフタとの接合は多種多様の接合方法が検討されている。特開２００１−３５８２４１号には、電子素子の搭載部を有するパッケージ（絶縁基体）と、断面が逆凹形のフタ（蓋体）とからなり、これらをガラス材を封止材として接合する構成が開示されている。このようにガラス材を封止材として用いることにより、比較的安価に気密封止が行えるという利点を有していた。ここで用いられるガラス材は近年の環境に対する影響を考慮して鉛を用いない無鉛材料のガラスが用いられ、例えば銀リン酸系ガラスが用いられている。このような接合材による封止はパッケージとフタ間にメニスカスを形成することによりその接合を強固に保持している。図１２は他の従来のパッケージ形成構成を示しているが、パッケージ７よりも小さな外形のフタ８を用い、フタの外周側に接合材８１によるメニスカス８１ａを形成することにより接合強度を確保していた。このような構成はパッケージ７の堤部７１上面に、フタ８との重なり部分とともにメニスカス形成領域を必要とし、堤部自体もある程度厚くせざるを得ないという問題点を有していた。またフタのパッケージへの搭載位置ずれにより、部分的にメニスカス形成領域が無くなるという問題もあった。
【０００４】
しかしながら最近においては電子部品の外形サイズが極めて小さなものが要求され、例えば表面実装型の水晶振動子においては、３ｍｍ×２ｍｍ×０．８ｍｍの外形サイズのものが用いられつつある。ところで水晶振動子はその外形サイズがその性能（特性）に大きく影響することがあり、例えばＡＴカット水晶振動子において低周波帯の仕様においては、必要とされるＣＩ値等の特性を得るには比較的大きな外形サイズの水晶振動板が要求され、例えば上述のような外形サイズの要求のもとで、かつ図１２に示すような気密封止構成を適用しようとする場合、ＣＩ値等の特性において顧客の要求仕様を満足できないことがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、パッケージの外形寸法に対する電子素子収納スペース比率を大きくするとともに、パッケージとフタの気密封止の接合強度を向上させ、特性の安定した電子部品用パッケージおよび圧電振動デバイスを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は接合材により形成されるメニスカス形成部分をフタ側のパッケージ内側に形成することに着目してなされたものであり、次の各構成により実現することができる。
【０００７】
請求項１による電子部品用パッケージは、周囲に堤部を有するパッケージと、当該堤部の上面に気密接合されるフタと、前記堤部とフタとを接合する接合材とを具備する電子部品用パッケージであって、前記接合材はフタと堤部間に介在するとともに、フタの堤部内側部分においてフタの中央方向に伸長するメニスカス（インナーメニスカス）を形成していることを特徴としている。
【０００８】
当該メニスカスは気密封止時に堤部の内部上端からフタの中央方向に向かって斜め上方に漸次薄くなる構成であり、斜面部分は凹形あるいは凸形に湾曲した構成であったり、あついはほぼ直線的に斜め上方のフタ領域まで延びる構成であってもよい。接合材の例としてはガラス材、金属ろう材、樹脂接着剤をあげることができる。
【０００９】
請求項１によれば、フタの中央部分近傍に伸長するインナーメニスカスをフタ側に形成しているので、従来のようにパッケージの堤部上面においてメニスカス形成用の広い面積を必要としない。そして比較的狭い幅の堤部であっても、フタの内側に伸長するインナーメニスカスが比較的広い面積で形成されるので、より接合強度が大幅に向上する。また、比較的大きく形成することのできるインナーメニスカスにより、フタがパッケージに対してずれて搭載された場合でも、インナーメニスカスの形成を確保することができ、従来のようにメニスカス形成領域が無くなることによる接合強度の大幅な低下をまねくことがなくなる。
【００１０】
さらには上述のように堤部の幅を小さくすることができるので、電子部品の外形サイズに対するパッケージ内部の容積を大きくすることができ、よって内部に収納する電子素子サイズを大きくすることができる。よって電子素子サイズに依存する電気的性能や設計マージンを向上させることができる。
【００１１】
請求項２に示すように、前記フタには前記パッケージに対向する面に接合材が全面に形成され、かつ当該接合材の厚さはフタの中央部分に向かって漸次薄くなるインナーメニスカスが形成されている構成であってもよい。
【００１２】
請求項２によれば、フタに予め形成する接合材はパッケージとの接合面全面に形成しておけばよいため、接合材をパターニング形成する必要がなくなる。また接合材が全体としてインナーメニスカス形成に寄与するので、接合強度が向上する。なお、全面に接合材を形成した場合、溶融した接合材の余分がパッケージ内部に垂れる可能性がある。このような場合は、加熱冷却時の温度制御を高精度に行う、あるいはパッケージの天地を逆にしフタを下方に位置させた状態で接合作業を行う等の工夫を適宜取り入れるとよい。
【００１３】
請求項３に示すように、インナーメニスカスが、フタの中央部分を同心とし、中心に向かって漸次外周が小さくかつ薄くなる円状またはだ円状または長円状に形成されている構成であってもよい。このようなインナーメニスカス形状をとることにより、円状またはだ円状または長円状であって、角部を有しないインナーメニスカス形成により、インナーメニスカスに対するクラック等の発生が減少し、気密接合の信頼性が向上する。またガラスを用いた接合材の場合、ガラスは脆性物であるため比較的破損しやすい材料であるため、このような場合に上述のインナーメニスカス形状を採用することにより、接合強度並びに気密信頼性を向上させることができる。
【００１４】
このようにインナーメニスカスの平面形状を円状またはだ円状または長円状に形成するには、例えばフタに対して接合材を当該形状にパターニングして形成するとよい。このとき接合材の厚さは均一なものとし、気密封止時にこれを加熱溶融させることにより、中心に向かって漸次外周が小さくかつ薄くなる円状またはだ円状または長円状のインナーメニスカスを得ることができる。
【００１５】
請求項４に示すように、フタとパッケージの平面形状が相似形状で、フタの平面でみた外形がパッケージの外形より大であり、気密接合時に堤部の外周端部からフタの外周端部に向かって拡がるアウターメニスカスを形成してもよい。気密接合時に堤部からフタに向かって拡がるメニスカスにより、インナーメニスカスの形成と相俟って接合強度がより向上する。
【００１６】
さらに請求項５に示すように、請求項１乃至請求項３記載の構成において、フタとパッケージの平面形状が相似形状で、フタの平面外形がパッケージの平面外形より小であり、フタとパッケージの堤部を接合する接合材は堤部の内周端部からフタの中央方向に伸長するインナーメニスカスが形成されている構成を採用してもよい。もちろん、フタはパッケージの堤部内部を被覆する役割を担っているので、堤部内周サイズより大きいことが必要であり、被覆した際、堤部の一部外周が露出している状態となる。
【００１７】
接合材は予めフタ側に形成することが好ましく、この接合材はパッケージを被覆した際、パッケージ内部すなわち堤部内周にはみ出すよう形成する必要がある。また堤部上面に同種の接合材を形成してもよく、この場合は両接合材が溶融した際、両者のなじみが良好となるので、気密封止性能が向上する。
【００１８】
フタの平面外形をパッケージの平面外形より小さくすることにより、フタが所定の位置からずれて接合された場合でも、パッケージの平面外形よりはみ出て固定される可能性が低くなる。これにより電子部品としての外形サイズが変化することなく取り扱うことができる。
【００１９】
また請求項６に示すように、請求項１または請求項３または請求項４または請求項５記載の電子部品用パッケージにおいて、接合材のインナーメニスカスの伸長寸法（Ｇ２）に対する接合材の厚さ寸法（Ｇ１）の比率Ｇ２／Ｇ１が１．０から３．０（但しＧ１は０．０５ｍｍ以上）である構成としてもよい。
【００２０】
発明者はパッケージとフタの接合強度並びに内部に収納される電子素子への影響すなわち特性の変化について鋭意検証を行った結果、接合強度及び特性の変化は接合材のインナーメニスカスの伸長寸法（Ｇ２）と厚さ寸法（Ｇ１）に深く関連することを見いだし、上述のとおり、両者の寸法比率Ｇ２／Ｇ１が１．０〜３．０の範囲であると実用的な接合強度を得ることができ、また電子部品の特性の安定性に優れていることを知見した。またＧ２／Ｇ１が１．２〜２．５の範囲であるとより好ましく、より良好な接合強度と電子部品の特性の安定性が向上する。
【００２１】
またガラスを用いた接合材の場合、ガラスは脆性物であるため比較的破損しやすい材料であるため、このような場合に適切な寸法比率を得ることにより、必要な接合強度並びに気密信頼性を向上させることができる。
【００２２】
次に上記寸法比率Ｇ２／Ｇ１の検証データについて説明する。検証に用いたサンプルは表面実装型の水晶振動子で、基本構成は後述の第４の実施形態に用いた構成であり、製造手順についても同実施形態において説明した方法を採っている。表面実装型の水晶振動子は外形サイズが長辺３．２ｍｍ、短辺２ｍｍ、高さ０．８ｍｍで、セラミックからなるフタの厚さは０．２５ｍｍ、また同じくセラミックからなるパッケージの厚さ（高さ）０．４５ｍｍであり、両者をスズリン酸系のガラス接合材を用いて気密封止を行った。
【００２３】
まず、寸法比率Ｇ２／Ｇ１と接合強度（気密封止強度）の関係について検証実験を行った。この実験はＥＩＡＪ規格ＥＴ−７４０３の耐プリント板曲げ性試験に準じて行ったものであり、予め設定した寸法比率Ｇ２／Ｇ１（図１０に記載）毎にサンプル５０個を試作し、これを適用した。各サンプルを所定のプリント板（ガラスエポキシ基板）の中央部分に接合し、このプリント板の両端部を支点として中央部分に下方向に荷重をかけ、当該プリント板が撓んだ量すなわち曲げ深さに対して、ガラス接合材による気密封止部分の割れやカケが生じていないかについて検査し、良否判定を行うものである。なお、ガラス接合材はその厚さが薄くなりすぎると接合状態が不安定となりやすく、０．０５ｍｍ以上のものについて検証を行った。検証例においては、ガラス接合材の厚さを０．１ｍｍのものを用い、インナーメニスカスの寸法を変化させた。図１０の実線で示すグラフは接合強度の検証結果を示しており、各寸法比率Ｇ２／Ｇ１毎のサンプルの平均値をプロットしている。横軸はインナーメニスカスの伸長寸法Ｇ２とガラス接合材の厚さＧ１の寸法比率Ｇ２／Ｇ１、左縦軸は強度すなわち曲げ深さ（単位ｍｍ）を示している。
【００２４】
通常の耐プリント板曲げ強度試験は、曲げ深さ５ｍｍまでが多いが、本検証実験では最大で１０ｍｍの曲げ深さの加重を行った。その結果、前記Ｇ２／Ｇ１が０．４であると強度（曲げ深さ）３．８で接合材の割れあるいはカケ等の破損が認められたが、前記Ｇ２／Ｇ１が０．９になると強度（曲げ深さ）が９と大きく向上し、Ｇ２／Ｇ１が１．０になると強度（曲げ深さ）９．６と実用上問題レベルの強度を得ることができた。さらにＧ２／Ｇ１が１．２になると強度（曲げ深さ）１０でも前述のような破損事故が生じなかった。なお、前述のとおり最大強度（曲げ深さ）１０ｍｍは実用上必要十分な検証値であり、それ以上の加重の検証は行っていないので、図１０に示すデータはＧ２／Ｇ１が１．２以上については曲げ深さ１０ｍｍで破損事故が生じていないことを示している。
【００２５】
次にＧ２／Ｇ１と電気的な特性の変化について調べた。この実験は前記接合強度試験に用いる気密封止された各サンプルについて、その電気的特性（例えばＣＩ値、周波数）を調べたもので、その電気的特性が所定範囲外であるものの個数を不良品数としてカウントし、その割合をプロットした。図１０の点線で示すグラフはその検証結果を示したグラフであり、各寸法比率Ｇ２／Ｇ１毎のサンプルの平均値をプロットしている。横軸はインナーメニスカスの伸長寸法Ｇ２とガラス接合材の厚さＧ１の寸法比率Ｇ２／Ｇ１、右縦軸は設定した規格範囲外となったサンプルの割合を示している。図１０から明らかなとおり、Ｇ２／Ｇ１の寸法比が３．４以下においては、不良品は生じていないが、同３．９の場合で４％、同４．４の場合で１０％、同４．９の場合に２０％の不良品が発生している。不良品について内部解析を行ったところ、ガラス接合材が内部の導電性接着剤に接触しており、電気的特性の変動生じさせていることが分かった。従って、上記データからＧ２／Ｇ１が３．４以下の場合に製造後の電気的特性の安定した電子部品を得ることができる。
【００２６】
次に別の無鉛ガラス材料である、酸化ビスマス系ガラスを用いた例についても検証を行った。検証条件は上述例とほぼ同様で、外形寸法、各部材の厚さ、寸法比率Ｇ２／Ｇ１、および実験条件等は同様としているが、ガラス接合材の厚さを０．０７ｍｍのものを用い、インナーメニスカスの寸法を変化させている。
【００２７】
図１１に、インナーメニスカスの伸長寸法Ｇ２とガラス接合材の厚さＧ１の寸法比率Ｇ２／Ｇ１に対する接合強度（実線）と電気的特性の安定性（点線）について示しているが、接合強度においては、寸法比率Ｇ２／Ｇ１が例えば０．４と小さい場合やや強度が低下している点と、電気的特性においては、寸法比率Ｇ２／Ｇ１が例えば大きい場合における不良品の発生が全体的に低くなっている点、を除き上記検証データとほぼ同様の傾向の結果を得た。
【００２８】
以上の傾向は通常工業用に気密封止材として用いられるガラス材、例えばホウケイ酸ガラスや無鉛ガラス接合材である酸化バナジウム系ガラス、銀リン酸系ガラスにおいても同様に認められ、Ｇ２／Ｇ１が１．０以上であると実用的な接合強度を得ることができ、これが１．２以上であるとより信頼性の高い接合強度を得ることができる。またＧ２／Ｇ１が大きくなり３．９以上になると、全体としてパッケージ内部にあるガラス接合材の絶対量が多くなり、これが軟化した際に垂れて電子素子に接触する等の不具合が生じ、電気的特性の変動が生じることがある。従って、接合材により形成されるインナーメニスカス寸法Ｇ２と接合材厚さ寸法Ｇ１の寸法比率は１．０〜３．４が好ましく、１．２〜３．４がより好ましく、高い気密信頼性と安定した電気的特性を得ることができる。
【００２９】
なお、当該パッケージは、各種の電子素子の収納が可能であるが、気密性が要求される水晶振動素子、弾性表面波素子等の圧電振動素子や、圧電振動素子とともに機能する他の回路素子を収納する構成に好適である。
【００３０】
さらに本発明は本電子部品用パッケージを適用した圧電振動デバイスの好適な製造方法についても提案している。請求項９に示すように、周囲に堤部を有するパッケージに、圧電振動素子を収納し、前記堤部の上面に接合材を介して平板状のフタにより気密接合する圧電振動デバイスの製造方法であって、予め周状の接合材を形成し、かつ当該周状の接合材の幅は前記堤部の幅より大とすることにより、接合材がパッケージの堤部内周にはみ出すとともに、当該周状の接合材はその内周が予め曲率を有するよう形成したフタを用い、パッケージ内部に圧電振動素子を収納し、パッケージと電気的機械的接続を行う工程と、前記フタの接合材を前記パッケージの堤部と接触させる工程と、前記接触させた状態を維持して前記接合材の融点まで加熱を行い、その後所定の温度プロファイルにて冷却を行い、パッケージとフタを接合する工程と、を有することを特徴としている。
【００３１】
本製造方法によれば、フタに対して予め周状の接合材を形成し、その内周は曲率を有するよう形成することにより、フタとパッケージを加熱接合した際にインナーメニスカスの内周において確実に曲率を有するようにすることができ、当該曲率形成により、接合材の破損を防止することができる。特に接合材にガラス材を用いた場合は、インナーメニスカスの漸次薄くなる構成と相まって、当該部分の破損事故の懸念があったが、確実に曲率を形成することができ、気密封止の信頼性を向上させることができる。なお、前記加熱及び冷却には所定の温度プロファイルを設定しておき、これに基づき加熱冷却動作を実行することにより、より好ましい所望のインナーメニスカスを得ることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明による第１の実施の形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図１乃至図３とともに説明する。図１は本実施の形態を示す分解斜視図、図２は図１を組み立てた場合の内部断面図を模式的に示す図、図３はフタの接合材によるメニスカス形状を示す平面図である。表面実装型水晶振動子は、上部が開口した凹部を有するセラミックパッケージ１と、当該パッケージの中に収納される圧電振動板である水晶振動板３と、パッケージの開口部に接合されるフタ２とからなる。
【００３３】
断面でみて凹形の電子素子収納部１０を有するセラミックパッケージ１には、凹形の電子素子収納部周囲の堤部１１上に周状のガラス層１１ａが形成されている。セラミックパッケージ外周の４角には上下にキャスタレーションＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が形成されている。このうちキャスタレーションＣ１，Ｃ２の下方には金属導体１４，１５が形成され、当該金属導体１４，１５は後述の電極パッドと電気的につながっている。
【００３４】
図２に示すように、本セラミックパッケージ１は矩形平板形状のパッケージ基体１ａと、中央部分が大きく穿設されるとともに外形サイズが前記パッケージ基体１ａとほぼ等しいセラミック枠体１ｂからなり、これら各層が積層されて一体的に焼成されている。なお、上記焼成成形後、セラミック枠体１ｂの上面には前述のガラス層１１ａが焼き付け加工等の手法により形成されている。なお、当該ガラス層１１ａは形成していなくてもパッケージとフタの気密接合を行うことが可能であるが、ガラス層１１ａを形成することにより接合強度を向上させることができる。
【００３５】
また、セラミックパッケージ１の内部底面には電極パッド１２、１３が形成されており、これら電極パッドは連結電極１２ａ，１３ａ（１３ａは図示せず）およびキャスタレーションＣ１，Ｃ２を介して、パッケージ外部の底面にデバイス端子Ｅ１，Ｅ２（Ｅ２は図示せず）として電気的に引き出されている。前記電極パッド１２，１３間には圧電振動板である矩形の水晶振動板３が搭載されている。水晶振動板３の表裏面には一対の励振電極３１，３２（３２は図示せず）が形成され、各励振電極は各々電極パッド１２，１３に引き出されており、導電性接合材Ｓにより導電接合されている。上記接続構成により水晶振動子の入出力端子用の引出電極は水晶振動子の長辺方向の一端に導出され、デバイス端子Ｅ１，Ｅ２と接続された構成となっている。なお、当該デバイス端子Ｅ１，Ｅ２のいずれか一方を連結電極を介して他の方向に伸長することにより、水晶振動子の長辺方向の一端に導出する構成としてもよいし、対角位置に引き出してもよい。
【００３６】
セラミックパッケージを気密封止するフタ２は平板形状であり、セラミック材料またはセラミックガラス材料からなる。当該フタ２の接合面、すなわち気密封止時にパッケージ側となる面には、接合材としてガラス材２１が形成されており、当該ガラス材２１はパッケージの堤部の幅より大きくかつパッケージ内方において電子素子収納部１０にはみ出す状態で周状にフタ２に形成される。また当該ガラス材２１は図３に示すように、溶融接合時に中央部分が円状またはだ円状または長円状に除去された形状になるようにパターニングしてもよい。
【００３７】
上記パッケージとフタの接合は所定の温度プロファイルによる加熱により、フタに形成されたガラス材を溶融させ接合を行う。この加熱により、図２に示すようにインナーメニスカス２１ａを作り出す。通常は多数個のパッケージとフタの組について一括して接合処理を行うことが生産性を向上させる面からも有効であり、例えばパッケージとほぼ同サイズの凹形の収納部がマトリクス状に形成されたパレットを用意し、当該収納部にまずフタをそれぞれ収納した後、電子素子の収納されたパッケージを凹形の開口部がフタと接触するように逆さに収納する。この状態で所定温度プロファイルによる加熱によりガラス材を溶融させ、一括して接合処理を行う。
【００３８】
本発明による第２の実施の形態について図４の内部断面図とともに説明する。本実施の形態は基本構成については第１の実施の形態と同じであるので、一部構成を割愛するが、フタの接合面全面に接合材を形成している点、およびパッケージの堤部上面に接合材が形成されていない点で相違している。フタ２の接合面全面には接合材として全面にガラス材２３が予め形成されている。当該ガラス材２３の厚さは基本的には均一な厚さに形成すればよいが、例えば周囲厚さを厚くし、中央部分を薄く形成したものを用いてもよい。いずれの場合も加熱溶融時には表面張力の影響により堤部との接合部分からフタの中央部分にかけて漸次薄くなり、インナーメニスカス２３ａが形成される。なお、本実施の形態においては前述のとおりパッケージの堤部１１上面にはガラス材が形成されていない例を示しているが、用いる接合材の融点および溶融時のぬれ性等によってはフタにのみ接合材を形成する構成としてもよい。
【００３９】
本発明による第３の実施の形態について図５の内部断面図とともに説明する。本実施の形態は基本構成については第１の実施の形態と同じであるので、一部構成を割愛するが、接合材の種類とフタの外形サイズを大きくしている点で相違している。フタとパッケージはいずれも平面視矩形形状であり、平面形状において相似形状を有しているが、フタ２の平面でみた外形サイズはパッケージ３の当該サイズより大きく形成している。フタ２に形成される接合材２４は例えば半田、銀合金、金合金等の金属ろう材であり、溶融前にはフタ２の堤部対応部分とその内周部分とその外周部分にも厚膜状の当該金属ろう材が形成されている。そしてパッケージとフタを接触させ、所定の加熱を行うことにより、金属ろう材が溶融し、堤部内部からフタの中央部分に向かうインナーメニスカス２４ａと、堤部外側からフタの外周部分に向かうアウターメニスカス２４ｂが形成される。これによりパッケージとフタが強固に接合される。なお、堤部１１の上面には、例えばタングステン、ニッケル、金の順に積層形成された金属層１６が形成されている。なお、本実施の形態において接合材にガラス材を適用することも可能である。
【００４０】
なお、上記各実施の形態において、接合材としてガラス材あるいは金属ろう材を用いた例を示しているが、前記各接合材を他の実施の形態に適用することができ、また接合材に樹脂接着剤を用いることも可能である。また、図６に示すようにフタの接合面の形状を、外周部分２ａにおいて薄肉状に、中央部分２ｂにおいて厚肉状に形成してもよい。このような構成により接合材２５によるインナーメニスカス２５ａは、薄肉の外周部分２ａと厚肉の中央部分２ｂの境界で形状が整えられ、接合強度をより向上させることができる。なお、前記厚肉状部分は平面で見て円状またはだ円状または長円状に形成することにより、メニスカスの強度をより高めることができる。
【００４１】
第４の実施の形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図面とともに説明する。図７は第４の実施の形態を示す内部断面図、図８は図７の一部を拡大した図、図９は製造工程を示す図である。表面実装型水晶振動子は上部が開口した凹部を有するセラミックパッケージ４と、当該セラミックパッケージの中に収納される圧電振動板である水晶振動板６とパッケージの開口部に接合されるフタ５とからなる。
【００４２】
断面で見て凹形の電子素子収納部４０を有するセラミックパッケージ４には凹形の電子素子収納部の周囲に堤部４１が形成されている。セラミックパッケージ内部においては長辺方向の一端には底面から一段高くなった支持部が設けられ、この支持部においては電極パッド４２，４３（４３は図示せず）が形成されている。当該電極パッドはセラミックパッケージに厚さ方向に形成された連結電極４２１，４３１（４３１は図示せず）により、電極をパッケージ裏面に形成されたデバイス端子Ｅ１，Ｅ２（Ｅ２は図示せず）に引き出されている。これら各電極、各端子はメタライズ技術、メッキ技術により形成されている。なお、デバイス端子は実装基板あるいは他の回路部品に接続される。
【００４３】
当該パッケージ内には水晶振動板６が格納されている。水晶振動板６の表裏面には対向して一対の励振電極（図示せず）が形成されており、各励振電極は引出電極（図示せず）を介して各々電極パッド４２，４３に接続されている。この接続は電極パッド上に下部導電性接着剤Ｓ１を塗布形成し、その上部に水晶振動板６の引出電極部分を搭載して、さらにその上部に上部導電性接着剤Ｓ２を塗布した構成となっている。
【００４４】
フタ５の平面外形サイズは堤部の平面外形サイズより若干小さな構成であり、フタを搭載した際、堤部の外周が周状に露出した状態となっている。フタには予めガラス接合材５１が形成されており、堤部内側にはみ出す構成となっており、気密封止時にはインナーメニスカスを形成する。
【００４５】
ところで、インナーメニスカスを形成した場合、接合強度は向上するが、パッケージ内部の電子素子に悪影響を与えることがある。特に電子部品を超小型化した際において、この問題が重要となることを発明者は認識し、鋭意検証を行った結果、ある一定以上の接合材厚さにおいて、図８に示すように接合材の厚さ寸法Ｇ１とインナーメニスカスの寸法Ｇ２との比率が所定の範囲において、接合強度と特性の安定性を確保できることを知見した。具体的には前述のとおり、Ｇ２／Ｇ１＝１．０〜３．４（但し、Ｇ１は０．０５ｍｍ以上）の範囲が好ましく、より好ましくはＧ２／Ｇ１＝１．２〜３．４（但し、Ｇ１は０．０５ｍｍ以上）であり、接合強度と特性の安定性確保ができた。
【００４６】
次に第４の実施の形態に示した圧電振動デバイスの製造方法において、図９とともに説明する。図９（ａ）に示すようにセラミック製の平板からなるフタ５を用意する。このフタは後述のパッケージの平面外形と相似形状であるが、外形の寸法は若干小さく設定されている。このフタ５の下面すなわちパッケージとの接合面に所定幅の帯状の接合材５１を予め形成する（図９（ｂ）参照）。帯状接合材の内周形状は予め曲率有するようにパターニングすることにより、最終的なインナーメニスカスにおいて強度が高まる曲率を有する構成としている。
【００４７】
ここで用いる接合材５１は鉛を含有しないスズリン酸系のガラス材であり、環境負荷の小さい材料を用いている。このような環境負荷の小さいガラス接合材としては酸化ビスマス系ガラス、酸化バナジウム系ガラス等をあげることができるが、このようなガラス接合材を適用してもよい。
【００４８】
ガラス接合材を予め形成する方法としては、バインダー等を含むペースト状のガラス材をフタに周状に形成し、所定の温度で焼成固化させる。工業的には大きなウェハからなるフタに複数の周状接合体を形成し、焼成固化後、個別に小割切断することにより、効率よく製造することができる。
【００４９】
図９（ｃ）に示すように、電極パッド４２、デバイス端子Ｅ１，Ｅ４等を有するセラミックパッケージを用意し、図９（ｄ）に示すように電極パッド部分に下部導電性接着剤Ｓ１を塗布する。そして図９（ｅ）に示すように励振電極形成された水晶振動板６を下部導電性接着剤上に搭載し、さらにその上面に上部導電性接着剤Ｓ２を塗布して加熱等により固化させる。なお、前記各導電性接着剤は水晶振動板に形成された引出電極とパッケージ側の電極パッドと導電接合する。
【００５０】
図９（ｅ）に示す状態でアニール等の熱安定化処理を充分行った後、不活性ガス雰囲気中で図９（ｆ）に示すように、予め接合材の形成されたフタによりパッケージ内部すなわち電子素子収納部を被覆する。フタの接合材５１はパッケージ内部を被覆した際、内部側にはみ出るような寸法に設計され、例えば堤部の幅が０．３ｍｍに対して接合材の幅を０．５ｍｍに設定することにより、パッケージ内側へはみ出すよう設定している。フタとパッケージを接触させた状態で所定の温度プロファイルにて加熱し、その後冷却を行うことにより接合材が堤部と強く結合し気密封止が完了する。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、フタの中央部分近傍に伸長するインナーメニスカスが比較的広い面積で形成されるので、より接合強度が大幅に向上する。また堤部の幅を小さくすることができるので、電子部品の外形サイズに対するパッケージ内部の容積を大きくすることができ、よって内部に収納する電子素子サイズを大きくすることができる。よって電子素子サイズに依存する電気的性能や設計マージンを向上させることができる電子部品用パッケージや当該パッケージを用いた圧電振動デバイスを得ることができる。
【００５２】
請求項２によれば、接合材をパターニング形成する必要がなくなり、全体としてコスト安となる。また接合材が全体としてメニスカス形成に寄与するので、接合強度が向上する。
【００５３】
請求項３によれば、円状またはだ円状または長円状であって、角部を有しないインナーメニスカス形成により、インナーメニスカスに対するクラック等の発生が減少し、気密接合の信頼性が向上する。
【００５４】
請求項４によれは、気密接合時に堤部からフタに向かって拡がるメニスカスにより、インナーメニスカスの形成と相俟って接合強度がより向上する。
【００５５】
請求項５によれば、フタの平面外形をパッケージの平面外形より小さくすることにより、フタが所定の位置からずれて接合された場合でも、パッケージの平面外形よりはみ出て固定される可能性が低くなる。これにより電子部品としての外形サイズが変化することなく取り扱うことができる。
【００５６】
請求項６によれば、良好な接合強度と電子部品の特性の安定性が向上する。
【００５７】
請求項７によれば、ガラス材を用いることにより、多数個のパッケージを一括して加熱し気密封止することができ、さらにガラス材料自体の価格も安価であることから、全体としてコスト安の電子部品用パッケージを得ることができる。
【００５８】
請求項９によれば、フタとパッケージを加熱接合した際にインナーメニスカスの内周において確実に曲率を有するようにすることができ、当該曲率形成により、接合材の破損を防止することができる。特に接合材にガラス材を用いた場合は、気密封止の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す分解斜視図。
【図２】図１の構成を組み立てた場合の内部断面図。
【図３】第１の実施の形態に用いたフタの構成を示す図。
【図４】第２の実施の形態を示す内部断面図。
【図５】第３の実施の形態を示す内部断面図。
【図６】他の実施の形態を示す内部断面図。
【図７】第４の実施の形態を示す内部断面図。
【図８】第４の実施の形態を示す部分拡大図。
【図９】製造方法を示す図。
【図１０】検証データを示すグラフ。
【図１１】検証データを示すグラフ。
【図１２】従来例を示す図。
【符号の説明】
１、４　セラミックパッケージ
１ａ　パッケージ基体
１１、４１　堤部
２、５　フタ
２１　ガラス材（接合材）
３、６　水晶振動板（圧電振動板）
【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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