(57)【要約】【課題】外部からの電磁ノイズを遮蔽することにより、内部に搭載した電子素子の動作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、この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層とを固着して成る圧電デバイスにおいて、容器体の側面に形成されているグランド端子が容器体の側面及び導体層を通じて蓋体に接続されており、且つ前記容器体の側面に形成されているグランド端子の形成専有面積が、容器体の側面面積に対して３０％〜５０％である圧電デバイス。【選択図】図１
2007103995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面形状が矩形の容器体に形成された凹形状の内部空間に少なくとも圧電振動素子が搭載され、該内部空間を囲繞する側壁部の内部空間開口側頂面には該内部空間の開口部を覆う形態の蓋体が配置されており、該蓋体と該内部空間開口側頂面に設けた導体層とを固着して成る圧電デバイスにおいて、
該容器体の底面及び側面に形成されている各種電極端子のうちのグランド端子が、該容器体の側面及び該導体層を通じて該蓋体に電気的に接続されており、且つ該容器体の側面に形成されているグランド電極端子の形成専有面積が、該容器体の側面面積に対して３０％〜５０％であることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
該容器体の該内部空間内には集積回路素子が収容されており、側面に形成されている電極端子のうちの少なくとも２つが、該圧電振動素子のモニタ用電極端子と、該グランド端子との兼用端子であることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。
【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圧電振動子及び圧電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、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、圧電振動素子と圧電振動素子に接続し素子を励振させる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５０の断面図を示す。容器体５１に形成された凹部空間５２内底面には、一対の素子接続用電極パッド５３が設けられている。この素子接続用電極パッド５３上には、導電性接着材５４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５５が搭載されており、この水晶振動素子５５を囲繞する容器体５１の側壁部頂面にはシールリング５６が取着されている。このシールリング５６の上に金属製の蓋体５７を被せ、シーム溶接等でシールリング５６と蓋体５７とを溶融接合することにより、水晶振動素子５５の搭載空間（凹部空間５２）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】
このような水晶振動子おいて、容器体５１の実装側主面に設けられる入出力端子並びにグランド端子等の電極端子５８を介して、容器体５１内部に搭載された水晶振動素子５５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５５の形態等に応じた所定の振動モード及び周波数で振動を起こすようになっており、その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、所謂帽子型の金属性蓋体を用いることにより、蓋体で囲われている内部空間全体を電磁ノイズに対しシールドすることが可能であったが、近年見られるセラミックパッケージ及び平板型の蓋体を用いた小型化の圧電デバイスにおいては、側面方面の電磁ノイズシールド性が従来のものに比べ劣ってしまう恐れがある。したがって、外部からの電磁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。
【０００８】
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電子機器における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、電子機器内外においてビットエラーが発生してしまうという欠点があった。
【０００９】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、外部からの電磁ノイズが内部に進入すること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】
【００１０】
上述した課題を解決するために成された本発明は、主面形状が矩形の容器体に形成された凹形状の内部空間に少なくとも圧電振動素子が搭載され、この内部空間を囲繞する側壁部の内部空間開口側頂面には内部空間の開口部を覆う形態の金属製の蓋体が配置されており、この蓋体と内部空間開口側頂面に設けた導体層とを固着して成る圧電デバイスにおいて、前記容器体の底面及び側面に形成されている各種電極端子のうちのグランド端子が、この容器体の側面及び導体層を通じて蓋体に電気的に接続されており、且つ前記容器体の側面に形成されているグランド端子の形成専有面積が、容器体の側面面積に対して３０％〜５０％であることを特徴とする圧電デバイスである。
【００１１】
又、容器体の内部空間内には集積回路素子が収容されており、側面に形成されている電極端子のうちの少なくとも２つが圧電振動素子のモニタ用電極端子とグランド端子との兼用端子であることを特徴とする前記載の記圧電デバイスでもある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の圧電デバイスによれば、容器体の側面に形成されている電極端子のうちのグランド端子が、容器体の側面及び容器体側壁部頂面に形成された導体層を通じて金属製の蓋体に電気的に接続されていることにより、グランド端子に電気的に接続されている蓋体がグランド電位で電気的に安定し、また蓋体と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も安定し、発振周波数の安定性が乱されることがないため、圧電デバイスを搭載した電子機器内外におけるデータ転送を確実に行うことが可能となる。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。
【００１３】
また本発明の圧電デバイスによれば、前記容器体の側面に形成されているグランド端子の形成専有面積が、容器体側面面積の３０％〜５０％であることによって、容器体側面からの電磁ノイズの影響を最も効率よく緩和するので、外部からの電磁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。
【００１４】
更に、本発明の圧電デバイスにおいて、容器体に集積回路素子が収容されており、側面に形成されている圧電振動素子のモニタ用電極端子とグランド端子とを一つの電極端子として兼用することができるので、デバイス側面に形成する電極端子の個数を削減でき、圧電デバイスを小型化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る圧電デバイスを、圧電材料として水晶を用いた振動子（以下、水晶振動子という）を例に示した外観分解斜視図である。図２は、図１に記載の水晶振動子を組み立てた後の断面図であり、これらの図に示す水晶振動子は、内部に水晶振動素子５が収容された主面形状が矩形の容器体１を、蓋体２によって気密封止された構造である。
【００１６】
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り、又、蓋体２は、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る。前記容器体１の一方の主面には、一方の主面に開口する凹形状の内部空間８が形成されており、この内部空間８を囲繞する側壁部の開口側頂面には導体層３が形成されている。この導体層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、前記メタライズ層の上面に、ニッケル（Ｎｉ）層が形成されており、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。この導体層３の上面に蓋体２を、内部空間８開口部を覆う形態で載置し固着させる。
【００１７】
容器体１について更に具体的に説明する。容器体１は内部空間８に水晶振動素子５を収容して蓋体４により気密封止するためのものであり、容器体１の内部空間８内底面には水晶振動素子５の励振電極と電気的に接続される一対の素子接続用電極パッド９が、容器体１の外側下面には、入力端子及び出力端子、グランド端子等の外部接続用電極端子７が形成されている。これらの端子等は容器体表面の配線導体や容器体内部に埋設されているビアホール等の導配線を介して、対応するもの同士、相互に電気的に接続されている。
【００１８】
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。
【００１９】
前述したように容器体１の内部空間８を囲繞する側壁部の開口側頂面には導体層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。
【００２０】
また、容器体１の側面には、容器体１の下面に設けられた外部接続用電極端子７と電気的接続されているものを含む電極端子が形成されており、その電極端子のうちの外部接続用電極端子７のグランド電極と電気的に接続したグランド端子１０が、後述する蓋体２と容器体１の外側面及び導体層３を通じて電気的に接続することにより、グランド端子１０に電気的に接続される蓋体３がグランド電位で電気的に安定し、又蓋体２と水晶振動素子５の励振電極との間隔にて発生する浮遊容量も安定することにより、発振周波数の安定性が乱されることがないため、水晶振動子を電子部品として搭載する電子機器内外におけるデータ転送を確実に行うことが可能となる。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。
【００２１】
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る。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）層の上面の少なくとも導体層３に相対する箇所に封止材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表面の凹凸を緩和し、気密性の低下を防ぐことが可能となる。
【００２２】
水晶振動素子５は、導電性接着剤６を用いて容器体１の内部空間８内底面に形成した素子接続用電極パッド９上に実装・固定した後、上述の蓋体２を導体層３上に内部空間８開口部を覆う形態で配置し、シーム溶接法等により導体層３と封止材４を加熱溶融することによって、容器体１と蓋体２とを気密封止することにより水晶振動子が組み立てられる。
【００２３】
一方、容器体１の内部に収容される水晶振動素子５は、人工水晶体の結晶軸から所定のアングルでカットし外形に切断研磨加工を施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、所定の振動モード及び周波数で振動を起こす。水晶振動素子５は、一対の励振電極を、導電性接着剤６を介して内部空間８内底面の各励振電極にそれぞれ対応する素子接続用電極パッド９に電気的に接続固着させることによって内部空間８内に搭載され、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。
【００２４】
ここで蓋体２を、容器体１の導体層３を介して容器体下面及び側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、その水晶振動子の使用時において、蓋体２が接地されることにより蓋体２及びグランド端子１０による電磁ノイズシールド機能が作用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。尚、このグランド端子１０の形成面積は容器体１の側面面積の３０％〜５０％の範囲内で形成してある。即ち、３０％未満であれば必要とされる電磁ノイズシールド効果を得ることができず、又５０％より大きい専有面積でグランド端子１０を形成してしまうと、他の電極端子が形成できない場合や、グランド端子１０と他の電極端子が接近しすぎてしまい、端子間の短絡など不具合が発生する恐れが生じる。
【００２５】
また、図３及び図４に示すように、上記容器体に水晶振動素子５の他に集積回路素子１１並びに電子部品素子１２を搭載することによって水晶発振器とすることができる。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１１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、この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】
又、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、発振周波数を調整するものである。この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】
また、水晶振動素子５の発振特性を測定する為、モニタ用電極端子１３がを容器体１の側面に形成する場合があるが、このモニタ用電極端子１３と前述したグランド端子１０とは兼用させることが可能であり、更にモニタ用電極端子１３の形成面積を広くとることで、圧電デバイスとしての電磁ノイズシールド性能を増大させることが可能となる。
【００２８】
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。
【００２９】
又、上述の実施形態においては圧電振動素子を構成する圧電材料として水晶を用いるようにしたが、圧電効果を奏するものであれば、水晶の他に、タンタル酸リチウム、ニオウブ酸リチウムや圧電セラミックを使用しても構わない。
【００３０】
更に、上述した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た水晶振動子又は水晶発振器を例にとって説明したが、これに代えて、圧電振動素子として弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ等の他の圧電振動素子を用いる場合にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明における一実施形態の圧電デバイスを、水晶振動子を例に示した外観分解斜視図である。
【図２】図２は、図１に記載の水晶振動子を組み立てた場合の断面図である。
【図３】図３は、本発明における他の実施形態の圧電デバイスを、水晶発振器を例に示した外観分解斜視図である。
【図４】図４は、図３に記載の水晶発振器を組み立てた場合の断面図である。
【図５】図５は、従来の圧電デバイスを圧電振動子を例に示した断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
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・・・外部接続用端子電極
８・・・内部空間
９・・・素子接続用電極パッド
１０・・・グランド端子
１１・・・集積回路素子
１２・・・電子部品素子
１３・・・モニタ用電極端子
【図１】
2007103995.tif 000003
【図２】
2007103995.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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