(57)【要約】【課題】外来ノイズを遮蔽することにより、発振周波数の安定性を改善した圧電デバイスを提供することにある。【解決手段】本発明の圧電デバイスは、矩形状の容器体の内部空間に圧電振動素子が搭載され、該容器体の側壁頂部には該容器体の内部空間を覆う矩形状の蓋体が配置されており、該蓋体と該側壁頂部に設けた導体パターンとを固着している圧電デバイスにおいて、該容器体の少なくとも内壁にシールド層が設けられていることを特徴とするものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の容器体の内部空間に圧電振動素子が搭載され、該容器体の側壁頂部には該容器体の内部空間を覆う矩形状の蓋体が配置されており、該蓋体と該側壁頂部に設けた導体パターンとを固着している圧電デバイスにおいて、
該容器体の少なくとも内壁にシールド層が設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
該容器体の内壁に設けられているシールド層が容器体下面に形成されているグランド端子に接続されていることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。
【請求項３】
請求項１記載の側壁頂部と該容器体の内壁とがグランド端子と接続されていることを特徴とする圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器に用いられる水晶振動子、水晶発振器等の圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電素板の両主面に電極を形成した圧電振動素子をパッケージ内部に搭載した、例えば、圧電振動子や、圧電振動子と発振回路とを同一のパッケージ内に搭載した圧電発振器、あるいは、特定の周波数帯を分離する圧電フィルタ等の圧電デバイスが、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器に多用されている。そして近年、表面実装に対応した形状の圧電デバイスが開発され、電子機器の小型化に伴って、これらの圧電デバイスも小型化が進められている。
【０００３】
かかる従来の圧電デバイスの一例としては、図５に圧電材として水晶を使用した水晶振動子を示す。容器体２１の凹部空間内底面には、一対の素子接続用電極パッドが設けられている。この素子接続用電極パッド上には、導電性接着材を介して電気的に接続される一対の励振電極を表裏主面に有した水晶振動素子２２が搭載されており、この水晶振動素子２２を囲繞する容器体２１の側壁頂部にはシールリング２３が取着されている。
このシールリング２３の上に金属製の蓋体２４を被せ、シーム溶接等でシールリング２３と蓋体２４とを接合することにより、水晶振動素子２２の搭載空間（凹部空間）を気密封止した水晶振動子である。（例えば、下記特許文献１を参照。）
【０００４】
かかる水晶振動子は、容器体２１の下面に設けられる入出力端子並びにグランド端子等の外部端子２５を介して水晶振動素子２２の励振電極間に外部からの励振電圧が印加されると、水晶振動素子２２の特性に応じた所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっており、その共振周波数に基づいて外部の発振回路で所定周波数の基準信号が発振・出力される。このような基準信号は携帯用通信機器等の電子機器におけるクロック信号として利用されることとなる。
【０００５】
前述のような水晶振動子等を含む圧電デバイスについては、以下のような文献が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２７４６４９号公報
【特許文献２】特開２００４−２３６１８３号公報
【０００６】
尚、出願人は、前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに到らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の圧電デバイスにおいては、例えば発振器等では、金属キャップにより、全体を覆われており、電磁ノイズに対するシールド性が高かったが、近年見られるセラミックパッケージを用いた小型化されたデバイスにおいては、側面のシールド性が低下している。したがって、外来ノイズの影響を受けやすくなり発振周波数の安定性に悪影響を与えるといった欠点があった。
また、発振周波数の安定性が乱れると、前記圧電デバイスはデータ転送の際の基準信号源として使用されるため、データ転送がうまくいかずビットエラーが発生してしまうという欠点があった。
【０００８】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、外来ノイズを遮蔽することにより、発振周波数の安定度を改善した圧電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の圧電デバイスは、矩形状の容器体の内部空間に圧電振動素子が搭載され、該容器体の側壁頂部には該容器体の内部空間を覆う矩形状の蓋体が配置されており、該蓋体と該側壁頂部に設けた導体パターンとを固着している圧電デバイスにおいて、該容器体の少なくとも内壁にシールド層が設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の圧電デバイスは、該容器体の内壁に設けられているシールド層が容器体下面に形成されているグランド端子に接続され、また、側壁頂部と該容器体の内壁とがグランド端子と接続されていることを特徴とする圧電デバイスである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の圧電デバイスによれば、該容器体の少なくとも内壁に導体層が設けられていることによって、容器体の内壁に収容されている前記圧電振動素子が前記導体層で囲繞されることにより、外来ノイズが圧電振動素子に重畳することを防止することが可能となる。またこのことにより、圧電振動素子の発振特性が変動することを防止することが可能となる。
【００１２】
また本発明の圧電デバイスによれば、容器体の内壁に設けられている導体層が容器体下面に形成されているグランド端子に接続されていることによって、グランド端子に接続される蓋体が電気的に安定し、また前記蓋体と前記圧電振動素子の励振電極との間隔にて発生する浮遊容量が安定し、発振周波数の安定性が乱されることがないため、データ転送を確実に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に記載する内壁とは容器内側の壁を意味し、厚み（高さ）方向の壁部を指すものである。
図１は本発明の一実施形態に係る水晶振動子の分解斜視図、図２は図１の水晶振動子の断面図であり、これらの図に示す水晶振動子は、内部に水晶振動素子５が収容された矩形状の容器体１を、蓋体２によって気密封止された構造である。
【００１４】
前記容器体１は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る容器体１と、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る蓋体２とから成り、前記容器体１の開口面に形成されている導体層３は、タングステン（Ｗ）または、モリブデン（Ｍｏ）等から成るメタライズ層を形成し、前記メタライズ層の上面には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成されていおり、前記ニッケル（Ｎｉ）層の上面には、金（Ａｕ）層を形成することによって構成されている。
前記導体層３の上面に蓋体２を載置・固定させることによって容器体１が構成され、容器体１の内側に位置する箇所に水晶振動素子５が実装される。
【００１５】
前記容器体１は、その内部、具体的には、基板の上面と側壁の内面とで囲まれる凹部８に水晶振動素子５を収容して気密封止するためのものであり、前記容器体１の上面には水晶振動素子５の励振電極に接続される一対の搭載パッド９が、容器体１の下面には、入力端子及び出力端子、グランド端子等の外部端子７が形成されている。
これらの端子等は基板表面の配線導体や基板内部に埋設されているビアホール導体等を介して、対応するもの同士、相互に電気的に接続されている。
【００１６】
尚、前記容器体１は、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る場合、例えば、セラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に配線導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。
【００１７】
前記容器体１の開口面には、導体層３が形成されており、その構成は、タングステン（Ｗ）または、モリブデン（Ｍｏ）等から成るメタライズ層を形成し、その厚みは、１０μｍ〜２０μｍであり、前記メタライズ層の上面にニッケル（Ｎｉ）層を形成し、その厚みは、８μｍ〜２０μｍである。
また、前記ニッケル（Ｎｉ）層の上面には、金（Ａｕ）層が形成されており、その厚みは、０．３μｍ〜１．０μｍである。
【００１８】
前記容器体１の内側面には、シールド層１０が形成されており、その構成は、導体層３と同様で、タングステン（Ｗ）または、モリブデン（Ｍｏ）等から成るメタライズ層を形成し、その厚みは、１０μｍ〜２０μｍであり、前記メタライズ層の上面にニッケル（Ｎｉ）層を形成し、その厚みは、８μｍ〜２０μｍである。また、前記ニッケル（Ｎｉ）層の上面には、金（Ａｕ）層が形成されており、その厚みは、０．３μｍ〜１．０μｍである。
【００１９】
また蓋体２は従来周知の金属加工法を採用し、４２アロイ等の金属を所定形状に成形することによって製作され、前記蓋体２の上面には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成され、更にニッケル（Ｎｉ）層の上面の導体層３に対応する箇所に封止材４である金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層が形成される。金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層の厚みは、１０μｍ〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が８０％、錫が２０％のものが使用されている。
また、このような封止材４は、導体層３の凹凸を緩和し、気密性の低下を防ぐことが可能となる。また、封止材４が薄すぎると当該機能を充分に発揮しない。
【００２０】
水晶振動素子５は、導電性接着剤６を用いて容器体１の内部に実装・固定した後、上述の蓋体２を従来周知の熱圧着法によって、容器体１の導体層３の上面に接合することによって容器体１が組み立てられる。
このように、金錫（Ａｕ−Ｓｎ）等のロウ材である封止材４を導体層３の凹凸を緩和し、気密性の低下を防ぐことができる共に、気密性の精度を向上させることが可能となる。
【００２１】
一方、前記容器体１の内部に収容される水晶振動素子５は、所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の励振電極を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の励振電極を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。
前記水晶振動素子５は、一対の励振電極を導電性接着剤６を介して基板上面の対応する搭載パッド９に電気的に接続させることによって、基板の上面に搭載され、これによって水晶振動素子５と容器体１との電気的接続及び機械的接続が同時になされる。
【００２２】
ここで容器体１の蓋体２を、容器体１の配線導体を介して容器体下面に配されるグランド端子用の外部端子７に接続させておけば、その使用時、蓋体２がアースされることによりシールド機能が付与されることとなるため、水晶振動素子５を外部からの不要な電気的作用より良好に保護することができる。
【００２３】
また、該容器体１の内壁にシールド層１０が設けられていることによって、容器体１の内壁に収容されている前記水晶振動素子５が前記導体層３で囲繞されることにより、外来ノイズが水晶振動素子５に重畳することを防止することが可能となる。またこのことにより、水晶振動素子５の発振特性が変動することを防止することが可能となる。
【００２４】
また、容器体１の内壁に設けられているシールド層１０が容器体下面に形成されているグランド端子に接続されていることによって、グランド端子に接続される蓋体２が電気的に安定し、前記蓋体２と前記水晶振動素子５の励振電極との間隔にて発生する浮遊容量が安定した発振をすることができるので、発振周波数の安定性が乱れることがなくデータ転送を確実に行うことが可能となる。
【００２５】
また、図３及び図４に示すように上記容器体内に、集積回路素子１１並びに電子部品素子１２を搭載することによって発振器にすることができる。前記集積回路素子１１はフリップチップ工法で上記容器体に電気的・機械的に接続され、その集積回路素子内では、水晶振動素子５に基づいて、発振出力を生成する発振回路等が設けられ、該発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、例えば、クロック信号等の基準信号として利用されることとなる。また、前記集積回路素子１１を従来周知のワイヤーボンディング法により接続しても構わない。
【００２６】
前記電子部品素子１２は、可変容量ダイオード及びチップ部品等であり、該発振周波数を調整するものである。前記可変容量ダイオードは、外部制御電圧を印加することによって発振周波数を調整する役割を担うほか、インダクタ素子は前記水晶振動素子５と直列に接続すると周波数の調整範囲を広げる役割があり、他にコンデンサ素子、抵抗素子等も付加することが考えられる。
【００２７】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
例えば、上述した実施形態においては、個片の容器体を使用していたが、多数個取り基板を使用しても問題はなく、さらに生産性を向上する利点がある。
【００２８】
また、上述の実施形態においては圧電振動素子として水晶振動素子を用いるようにしたが、これに代えて、圧電振動素子としてＳＡＷフィルタ等の他の圧電振動素子を用いる場合であっても本発明は適用可能である。
【００２９】
更に、上述の実施形態では、シールド層１０を容器体１の側壁面にのみ形成されていたが、前記水晶振動素子５を搭載する搭載パッドを除いた箇所にシールド層を形成しても本発明は適用可能である。また、側壁頂部に形成する導電層と容器体の内壁の導電層とをグランド端子に接続することにで、シールド効果を高めることは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明における一実施形態の圧電デバイスの分解斜視図である。
【図２】本発明における一実施形態の圧電デバイスの断面図である。
【図３】本発明における他の実施形態の圧電デバイスの分解斜視図である。
【図４】本発明における他の実施形態の圧電デバイスの断面図である。
【図５】従来の圧電デバイスの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・容器体
２・・・蓋体
３・・・導体層
４・・・封止材
５・・・水晶振動素子
６・・・導電性接着剤
７・・・外部端子
８・・・凹部
９・・・搭載パッド
１０・・・シールド層
１１・・・集積回路素子
１２・・・電子部品素子
【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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