(57)【要約】【課題】  外部電気回路基板に対する実装面積を小さくすることができるとともに、内部に収納する圧電振動子を安定して振動させることが可能な高信頼性の圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置を提供することにある。【解決手段】  圧電振動子収納用パッケージは、上面に平板状の圧電振動子４を収納するための凹部３を有する絶縁基体１と、凹部３の内側面に形成され、圧電振動子４の電極が接続される電極パッド７と、その電極パッド７から絶縁基体１の外表面に導出される配線導体５とを具備しており、圧電振動子４は、その一側面が凹部３の底面に対して隙間を空けて対向するように凹部３内に立設されている。【選択図】  図１
2005124122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に平板状の圧電振動子を収納するための凹部を有する絶縁基体と、前記凹部の内側面に形成され、前記圧電振動子の電極が接続される電極パッドと、該電極パッドから前記絶縁基体の外表面に導出される配線導体とを具備しており、前記圧電振動子は、その一側面が前記凹部の底面に対して隙間を空けて対向するように前記凹部内に立設されていることを特徴とする圧電振動子収納用パッケージ。
【請求項２】
前記凹部は、直方体状であり、前記内側面の角部に前記電極パッドが形成されていることを特徴とする請求項１記載の圧電振動子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記凹部は、その深さが前記立設される圧電振動子の高さよりも浅いことを特徴とする請求項１または請求項２記載の圧電振動子収納用パッケージ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧電振動子収納用パッケージと、前記凹部内に立設されて収納されるとともに端部に形成された電極が前記電極パッドに電気的に接続された前記圧電振動子と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を覆うように取着された蓋体とを具備していることを特徴とする圧電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に圧電振動子を収容するための圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電振動子を収容するための圧電振動子収納用パッケージとして、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等から成るセラミックス製パッケージが用いられている。従来のパッケージは、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、上面中央部に圧電振動子１４を収容するための直方体状の凹部１３を有するとともに、その凹部１３の底面の隅部に圧電振動子１４の端部が取着される段差部１７が設けられた絶縁基体１１を具備している。また、この段差部１７の上面から絶縁基体１１の側面や下面等の外表面にかけてメタライズ導体等からなる配線導体１５が導出されている。なお、図２（ａ）は従来の圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置の一例を示す平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。
【０００３】
そして、絶縁基体１１の凹部１３内に圧電振動子１４を、その主面が凹部１３の底面に対向するように収納するとともに、この圧電振動子１４の端部に形成されている電極を凹部１３内の段差部１７上に露出する配線導体１５に導電性接着剤１８等の電気的接続手段を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１１の上面の凹部１３の周囲に蓋体１２を接合することにより、絶縁基体１１の凹部１３と蓋体１２とから成る容器の内部に圧電振動子１４が気密に封止された圧電装置を構成することができる。なお、凹部１３は、蓋体１２を絶縁基体１１の上面の凹部１３を取囲む部位に形成された封止用メタライズ層１６に銀ろう等のろう材を介してシームウエルド法等で接合することにより気密封止される。
【０００４】
このようにして形成された圧電装置は、絶縁基体１１の外表面（図２では下面）に導出された配線導体１５と外部電気回路基板の電極パッドとを半田等のろう材を介して接続することにより外部電気回路基板に実装され、圧電振動子１４と外部電気回路とが配線導体１５を介して電気的に接続される。
【特許文献１】特開２００２−３３６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、このような圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置は小型化、特に外部電気回路基板に実装されたときの実装面積を小さくすることが強く要求されている。
【０００６】
しかしながら、従来の圧電振動子収納用パッケージでは、圧電振動子１４が、その主面が絶縁基体１１の凹部１３の底面に対向するようにして収納されるため、圧電振動子１４の振動を妨げずに凹部１３内に収納しようとすると、面積の大きな圧電振動子１４の主面に見合う分だけ凹部１３の底面の面積を広く確保しておく必要があった。また、段差部１７の上面に露出する配線導体１５は、圧電振動子１４の端部の電極を導電性接着剤１８等により良好に接続させるため、配線導体１５を圧電振動子１４の端部より両側にはみ出すように大きくする必要があった。従って、絶縁基体１１の凹部１３の底面の面積を圧電振動子１４の主面より十分に大きくする必要があり、その結果、絶縁基体１１の平面視での面積が大きくなって、圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置の外部電気回路基板に対する実装面積を小さくすることが非常に難しいという問題を有していた。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、外部電気回路基板に対する実装面積を小さくすることができるとともに、内部に収納する圧電振動子を安定して振動させることが可能な高信頼性の圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧電振動子収納用パッケージは、上面に平板状の圧電振動子を収納するための凹部を有する絶縁基体と、前記凹部の内側面に形成され、前記圧電振動子の電極が接続される電極パッドと、該電極パッドから前記絶縁基体の外表面に導出される配線導体とを具備しており、前記圧電振動子は、その一側面が前記凹部の底面に対して隙間を空けて対向するように前記凹部内に立設されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の圧電振動子収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記凹部は、直方体状であり、前記内側面の角部に前記電極パッドが形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の圧電振動子収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記凹部は、その深さが前記立設される圧電振動子の高さよりも浅いことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の圧電装置は、上記構成の圧電振動子収納用パッケージと、前記凹部内に立設されて収納されるとともに端部に形成された電極が前記電極パッドに電気的に接続された前記圧電振動子と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を覆うように取着された蓋体とを具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の圧電振動子収納用パッケージは、平板状の圧電振動子の一側面が絶縁基体の凹部の底面に対して隙間を空けて対向するように凹部内に立設されていることから、圧電振動子の振動を妨げないようにして凹部内に圧電振動子を収納することができるとともに、面積の小さい圧電振動子の一側面に見合う分だけの凹部の底面の面積を確保しておけばよく、凹部の底面の面積をより小さくすることができる。その結果、絶縁基体の平面視での面積を小さくして、外部電気回路基板に対する実装面積を非常に小さくすることができる。
【００１３】
また、圧電振動子の端部に形成された電極を、凹部の内側面に形成された電極パッドに縦方向に幅広く接続することができることから、この接続部の機械的強度を強くすることができ、接続信頼性に優れた圧電装置を提供することができる。
【００１４】
本発明の圧電振動子収納用パッケージは、凹部が直方体状であり、内側面の角部に電極パッドが形成されていることから、圧電振動子を凹部の対角方向に立設することができ、凹部の平面視における面積をより一層小さくすることができる。
【００１５】
また、凹部の内側面の角部に形成された電極パッドが、圧電振動子の端部を直角に覆うため、圧電振動子と電極パッドとの接続面積が大きくなって接続信頼性をより向上させることができる。
【００１６】
さらに、圧電振動子が振動するときに重要な部分である圧電振動子の中央部と凹部の内側面との間の距離を十分に確保ことができ、その結果、圧電振動子をより安定して正確に振動させることができる。
【００１７】
また、本発明の圧電振動子収納用パッケージにおいて、凹部は、その深さが、立設される圧電振動子の高さよりも浅く形成されていることから、例えば、マウンター等の自動機のピックアップ部分で圧電振動子の上部を保持するとともに凹部内に位置決めして収納する際に、ピックアップ部分が、凹部を取り囲む絶縁基体の上面に誤って接触するようなことは有効に防止されるので、マウンター等の自動機による収納が容易となり、作業性が向上するとともに、誤って絶縁基体の上面や、蓋体の接合を容易とするために絶縁基体の上面に形成されるメタライズ層等を傷つけることにより発生する気密封止性の悪化を防止できる。
【００１８】
また、圧電振動子の電極が接続される電極パッドの高さ方向の長さに対して圧電振動子の端面の長さをより大きくできることから、電極パッドと圧電振動子の端面との間に導電性樹脂等の接合材の大きなメニスカスを形成することができ、圧電振動子と接続パッドとの接続信頼性をより高めることができる。
【００１９】
また、電極パッドと圧電振動子との接合面を超えて圧電振動子を蓋体側へ突出させることができるため、絶縁基体の大きさに対して大きな圧電振動子を収容できるとともに、圧電振動子の電極パッド側の長さ方向に対する接合幅を小さくでき、絶縁基体への振動漏れを抑えて、振動の損失の程度を示すクリスタルインピーダンス（ＣＩ）値を小さくできる。
【００２０】
本発明の圧電装置は、上記構成の圧電振動子収納用パッケージと、凹部内に立設されて収納されるとともに端部に形成された電極が電極パッドに電気的に接続された圧電振動子と、絶縁基体の上面に凹部を覆うように取着された蓋体とを具備していることから、外部電気回路基板に対する実装面積を小さくすることができるとともに、内部に収納する圧電振動子を安定して振動させることが可能な高信頼性のものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置を添付の図面を基に説明する。図１（ａ）は本発明の圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置の実施の形態の一例を示した平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。同図において１は絶縁基体、２は蓋体、４は圧電振動子、５は配線導体、７は電極パッドである。そして、主として絶縁基体１、配線導体５、電極パッド７で本発明の圧電振動子収納用パッケージが構成されている。この圧電振動子収納用パッケージに圧電振動子４を収納し蓋体２で封止することにより本発明の圧電装置が構成される。
【００２２】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックス等のセラミックスや樹脂から成り、例えば一辺の長さが２〜２０ｍｍ程度で厚みが０．５〜３ｍｍ程度の直方体状である。
【００２３】
また、絶縁基体１の上面に、圧電振動子４を収納するための例えば直方体状である凹部３が形成されている。このような絶縁基体１は以下のようにして作製される。先ず、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バンイダ、溶剤、可塑剤等を添加混合して泥漿状となし、これを従来周知のドクタブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形し、複数枚のセラミックグリーンシートを得る。しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施して、四角形状のものと枠状のものとを形成し、四角形状のものが下層に位置するように、枠状のものが上層に位置するように上下に積層して上面に凹部３を有する積層体を形成し、その積層体を高温（約１６００℃）で焼成することにより絶縁基体１と成る。
【００２４】
絶縁基体１の凹部３の内側面に形成されている電極パッド７は、凹部３に収納される圧電振動子４の電極を電気的に接続するためのパッドとして機能する。
【００２５】
圧電振動子４は、例えば、水晶や弾性表面波素子等であり、通常、その外形が四角形状の平板状であり、その端部には電極が形成されている。また、振動を妨げられず、正確に振動するために、その一側面が凹部３の底面に対して２０〜５０μｍの隙間を空けて対向するように凹部３内に立設されているのがよい。
【００２６】
本発明の圧電振動子収納用パッケージにおいては、圧電振動子４は、その一側面が凹部３の底面に対して隙間を空けて対向するようにして凹部３内に立設されて収納される。これにより、圧電振動子４の振動を妨げないようにして凹部３内に圧電振動子４を収納することができるとともに、面積の小さい圧電振動子４の一側面に見合う分だけの凹部３の底面の面積を確保しておけばよく、凹部３の底面の面積をより小さくすることができる。その結果、絶縁基体１の平面視での面積を小さくして、外部電気回路基板に対する実装面積を小さくすることができる。
【００２７】
また、圧電振動子４の端部に形成された電極を、凹部３の内側面に形成された電極パッド７に縦方向に幅広く接続することができることから、この接続部の機械的強度を強くすることができ、接続信頼性に優れた圧電装置を提供することができる。
【００２８】
なお、圧電振動子４の端部に形成された電極と電極パッド７との接続は、例えば半田や導電性樹脂等の電気的接続手段８によって行なわれる。
【００２９】
電極パッド７に接続された圧電振動子４の電極は、配線導体５を介して絶縁基体１の外表面（図１（ｂ）の例では下面）に導出され、その導出部分が半田等を介して外部電気回路基板に接続されることにより、圧電振動子４の電極が外部電気回路に電気的に接続される。
【００３０】
なお、電極パッド７および配線導体５は、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀等の金属材料からなり、例えばタングステンからなる場合であれば、タングステン粉末に有機溶剤、バインダー等を添加し混練して作製した導電ペーストを、絶縁基体１となるグリーンシートの表面等に所定パターンに印刷することにより形成される。
【００３１】
なお、電極パッド７および配線導体５の露出表面には、電極パッド７および配線導体５の酸化腐食を防止するとともに、電極パッド７と圧電振動子４の各電極との接続や、配線導体５と外部電気回路基板との接続を強固なものするために、例えば１〜１０μｍ程度の厚みのニッケルめっき層と０．１〜３μｍ程度の厚みの金めっき層とが順次被着されているのがよい。
【００３２】
また、絶縁基体１の上面の凹部３の周囲には、例えば、蓋体２が金属製であれば、蓋体２との接合を容易なものとするために凹部３を取囲むようにしてタングステンやモリブデン、銅、銀等の金属粉末メタライズから成る四角枠状のメタライズ層６が形成されている。メタライズ層６は、厚みが１０〜３０μｍ程度、各辺の幅が０．２〜０．５ｍｍ程度であり、蓋体４を接合するための下地金属として機能する。
【００３３】
メタライズ層６は、封止用の金属枠体が銀ろう等のろう材を介してろう付けされてもよい。メタライズ層６の表面に金属枠体をろう付けする場合、ろう材との濡れ性を良好とするために、例えば、メタライズ層６の表面に厚みが０．５〜５μｍ程度のニッケルめっき層が予め被着されているのがよい。
【００３４】
金属枠体は、例えば鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料から成り、蓋体２を絶縁基体１に溶接するための下地金属部材として機能する。この金属枠体は、その内周が凹部３の外形寸法と同じ大きさであり、厚みが０．１〜０．５ｍｍ程度、各辺の幅が０．１５〜０．４５ｍｍ程度である。
【００３５】
金属製の蓋体２をメタライズ層６に接合する方法としては、蓋体２の下面に予め２０〜５０μｍの厚みの銀ろうを被着しておき、この銀ろうが被着された下面をメタライズ層６上に載置してシーム溶接やエレクトロンビーム等で加熱することにより、容易に蓋体２とメタライズ層６との間を気密性よく、かつ強固にろう付けすることができる。
【００３６】
そして、圧電振動子４を絶縁基体１の凹部３に収納し、圧電振動子４の端部に形成された電極（図示せず）を凹部３の内側面に形成された電極パッド７に導電性接着剤等の電気的接続手段８を介して接続する。次に、蓋体２をメタライズ層６の上面にシーム溶接法やエレクトロンビーム法等の溶接法やろう付け法等で接合することにより、圧電振動子４が絶縁基体１と蓋体２からなる容器の内部に気密封止され、圧電装置として完成する。
【００３７】
なお、蓋体２がセラミックスや樹脂から成る場合は、ろう付け法や溶接法によって蓋体２をメタライズ層６に接合ができるようにするために、蓋体２の接合面にメタライズやめっき等により金属層を形成しておくのがよい。
【００３８】
また、蓋体２の形状は、その下面の外周部を絶縁基体１の上面の凹部３の周囲に接合することにより凹部３を気密封止するのに適した形状であり、四角平板状や下面に凹部を有する四角形状である。なお、メタライズ層６に直接蓋体２を接合する場合、圧電振動子４を収容するための空間の確保を容易とするため、下面に凹部を有する四角形状のものが用いられるのがよい。
【００３９】
本発明の圧電振動子収納用パッケージは、平板状の圧電振動子４の一側面が絶縁基体１の凹部３の底面に対して隙間を空けて対向するように凹部３内に立設されていることから、圧電振動子４の振動を妨げないようにして凹部３内に圧電振動子４を収納することができるとともに、面積の小さい圧電振動子の一側面に見合う分だけの凹部３の底面の面積を確保しておけばよく、凹部３の底面の面積をより小さくすることができる。その結果、絶縁基体１の平面視での面積を小さくして、外部電気回路基板に対する実装面積を小さくすることができる。
【００４０】
また、圧電振動子４の端部に形成された電極を、凹部３の内側面に形成された電極パッド７に縦方向に幅広く接続することができることから、この接続部の機械的強度を強くすることができ、接続信頼性に優れた圧電装置を提供することができる。
【００４１】
この場合、凹部３は、直方体状であり、内側面の角部に電極パッド７が形成されていることが好ましい。これにより、例えば凹部３を直方体状とするとともに電極パッド７をその対角の２つの角部に設けるようにすることにより、圧電振動子４を凹部３のその対角方向に立設して凹部３内に収納することができ、凹部３の平面視での面積をより一層小さくすることができ、圧電振動子４が振動するときに重要な部分である圧電振動子４の中央部と凹部３の内側面との距離を十分に確保することができ、その結果、圧電振動子４をより安定して正確に振動させることができる。また、凹部３の内側面の角部に形成された電極パッド７が、圧電振動子４の端部を直角に覆うことができるため、圧電振動子４と電極パッド７との接続面積が大きくなって接続信頼性をより向上させることができる。
【００４２】
その結果、より一層実装面積が小さく、かつ信頼性に優れた圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置を提供することができる。
【００４３】
また、圧電振動子４を凹部３内に立設するとき、圧電振動子４の端部を凹部３の角部に合わせることにより、圧電振動子４の電極と電極パッド７とを容易に位置合わせすることができる。
【００４４】
また、本発明の圧電振動子収納用パッケージにおいて、凹部３は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、その深さが、立設される圧電振動子４の高さよりも浅く形成されていることが好ましい。
【００４５】
これにより、例えば、マウンター等の自動機のピックアップ部分で圧電振動子４の上部を保持するとともに凹部３内に位置決めして収納する際に、ピックアップ部分が、凹部３を取り囲む絶縁基体１の上面に誤って接触するようなことは有効に防止されるので、マウンター等の自動機による収納が容易となり、作業性が向上するとともに、誤って絶縁基体１の上面部分やメタライズ層６等を傷つけることにより発生する気密封止性の悪化を防止できる。
【００４６】
また、圧電振動子４の電極が接続される電極パッド７の高さ方向の長さに対して圧電振動子４の端面の長さをより大きくできることから、電極パッド７と圧電振動子４の端面との間に導電性樹脂等の接合材の大きなメニスカスを形成することができ、圧電振動子４と接続パッド７との接続信頼性をより高めることができる。
【００４７】
また、電極パッド７と圧電振動子４との接合面を超えて圧電振動子４を蓋体２側へ突出させることができるため、絶縁基体１の大きさに対して大きな圧電振動子４を収容できるとともに、圧電振動子４の電極パッド７側の長さ方向に対する接合幅を小さくでき、絶縁基体１への振動漏れを抑えて、振動の損失の程度を示すクリスタルインピーダンス（ＣＩ）値を小さくできる。
【００４８】
また、電極パッド７が形成された凹部３の内側面は、下端から上端にかけて、凹部３の幅が広くなるように、外側に傾斜していることが望ましい。このように、凹部３の内側面を傾斜させておくことにより、凹部３の開口面積が大きくなるので、板状の圧電振動子４を凹部３内に、絶縁基体１と衝突させることなく容易に収容することができ、絶縁基体１にかけやクラック等の破損が生じるのを有効に防止することができる。
【００４９】
凹部３の平面視形状は正方形がよい。圧電振動子４の両主面と凹部３の内側面とのなす角度が等しく４５度となり、所望の正確な振動モードが得られ、主振動モード以外の余計な副振動モードが発生しにくくなる。
【００５０】
また、圧電振動子４が接続されない凹部３の角部は曲面状になっているのがよい。圧電振動子４から伝わった振動が凹部３の角部で反射されて圧電振動子４に戻り、振動モードを乱すことを抑制できる。
【００５１】
さらに、圧電振動子４の電気的接続手段８により電極パッド７に接続されている側面と、電極パッド７との間の距離は０．１〜０．５ｍｍ程度とするのがよい。この間にある半田等の電気的接続手段８が、固有な振動をしにくくなり、主振動モードを乱すことを抑制できる。
【００５２】
本発明の電極パッド７は、凹部３の角部に形成された平面視形状が、Ｕ字状、Ｖ字状、四角形状等の切欠き部の内面に形成されるのがよい。その場合、圧電振動子４と電極パッド７とを容易にかつ、より正確な位置合わせすることができるとともに、電極パッド７と電気的接続手段８との接合面積が大きくなることで、電極パッド７と電気的接続手段８との接合強度が高まる。さらに、圧電振動子４の端部が切欠き部に嵌め込まれて立設されるので、少ない量の電気的接続手段８で、圧電振動子４と電気的接続手段８との接合面積を確保でき、接合強度を維持したまま、圧電振動子４の振動する部位を大きくすることができる。また、電気的接続手段８の接続部以外への漏れを少なくでき、かつ良好なメニスカスを形成することができる。
【００５３】
なお、凹部３は完全に直方体とする必要はなく、凹部３の内側の角部を円弧状に成形して角部分で絶縁基体１にクラック等の機械的な破壊が生じることを効果的に防止するようにしてもよい。また、絶縁基体１の凹部３を取囲む上面の部位の一部を、圧電振動子４の振動を妨げない程度に凹部３の内側に向けて張り出すようにすることで、蓋体２との接合面積をより大きく確保し、蓋体２と絶縁基体１との接合をより強固とするようにしてもよい。
【００５４】
なお、本発明は、上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変形は可能である。例えば、絶縁基体１は三層以上のセラミック層を積層することにより形成されていてもよい。
【００５５】
また、電極パッド７は、図１（ａ）では凹部３の内側面の対角の２箇所の角部に形成したが、圧電振動子４の電極の配置等に応じて１箇所でもよい。
【００５６】
さらに、電極パッド７は、凹部の角部以外の内側面に形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）は本発明の圧電振動子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の圧電振動子収納用パッケージのＡ−Ａ’線における断面図である。
【図２】（ａ）は従来の圧電振動子収納用パッケージの平面図、（ｂ）は（ａ）の圧電振動子収納用パッケージのＢ−Ｂ’線における断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の圧電振動子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の圧電振動子収納用パッケージのＡ−Ａ’線における断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１・・・・・絶縁基体
２・・・・・蓋体
３・・・・・凹部
４・・・・・圧電振動子
５・・・・・配線導体
７・・・・・電極パッド
【図１】
2005124122.tif 000003
【図２】
2005124122.tif 000004
【図３】
2005124122.tif 000005