(57)【要約】【課題】従来のハット状の金属リッドを用いる圧電デバイスの場合、配線基板と金属リッドとの接合には、金属リッドではその開口部周囲を外側に折り返しを形成し、配線基板には金属リッドとの接合側主面の辺縁部に接合材を形成するための領域を確保し  金属リッドの折り返しと接合材とを接合する形態を有するため、圧電デバイスの周囲に接合のためのリング状の領域を確保する必要がある。【解決手段】配線基板の側面には配線基板の一方の主面に向かって凸の段差部が設けられ、この段差部の側面に接合材が形成され、蓋体の側壁部内面と接合材とが接合され、蓋体と配線基板の一方の主面により形成される内部空間が気密に封止されている圧電デバイス。【選択図】図２
2007060593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、該配線基板の一方の主面に少なくとも圧電振動素子が配置され、該圧電振動素子が配置された該配線基板の一方の主面を被覆した形態で該配線基板に固定される箱状の蓋体とから成る圧電デバイスにおいて、
配線基板の側面には該配線基板の一方の主面に向かって凸の段差部が設けられ、該段差部の側面に接合材が形成され、該蓋体の側壁部内面と該接合材とが接合され、該蓋体と該配線基板の一方の主面により形成される内部空間が気密に封止されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
該配線基板の一方の主面の辺縁部には、一方の主面表面から該配線基板の厚み方向に深さ成分を有する溝部が設けら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】
デバイス外面に表れている該蓋体と該配線基板と接合部の表面に樹脂層が設けら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４】
マトリクス状に配列された複数個の配線基板領域の各外周縁部には、各配線基板領域の一方の主面に凸の段差部が設けられ、各々の該段差部の側面に接合材が形成されたマスター基板を準備し、該マスター基板における各配線基板領域の一方の主面上に、少なくとも圧電振動素子を搭載する工程Ａと、
該圧電振動素子が搭載されている空間を気密に封止するための箱状の蓋体を、該マスター基板の各配線基板領域の一方の主面上に被覆し、該蓋体の側壁部内面と該接合材とを接合する工程Ｂと、
該マスター基板の各配線基板領域の外周に沿って一括的に切断分離することにより、複数個の圧電デバイスを同時に得る工程Ｃと、
を具備することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項５】
各々の該配線基板領域の一方の主面の外周辺縁部に、一方の主面表面から該配線基板領域の厚み方向に深さ成分を有する溝部を設けることを特徴とする請求項４記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項６】
該マスター基板を切断後に、各圧電デバイスの外面に表れている該蓋体と該配線基板と接合部の表面に樹脂層を設ける工程を具備することを特徴とする請求項４記載の圧電デバイスの製造方法。
【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や圧電発振器等の圧電デバイス及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯用通信機器や電子計算機等の電子機器を構成する電子部品の一つとして圧電振動子、圧電発振器や弾性表面波フィルタ等の圧電デバイスが用いられている。
【０００３】
かかる従来の圧電デバイスとして圧電振動子を例に説明する。内部に導配線が形成された積層構造の配線基板と、この配線基板の一方の主面上に支持した圧電振動素子を含む配線基板の一方の主面上の空間を包囲した状態で固定される逆碗状の金属リッドとから成り、前記配線基板本体は、複数のスルーホールを有した平板状の配線基板と、この配線基板の一方の主面周縁に沿って環状に形成された金属メッキ壁と、この金属メッキ壁の内側に位置する複数のスルーホールの各上側開口を塞ぐように配線基板の一方の主面に夫々配置され且つ圧電振動素子を支持する内部電極と、配線基板の他方の主面に複数のスルーホールの各下側開口を塞ぐように配置された金属メッキ外部接続用電極を備え、金属リッドは、金属メッキ壁の上面に固定される裾部と、この裾部底面に形成されるロウ材枠と、裾部から立ち上がった逆碗部とから成り、このロウ材枠と金属メッキ壁とを接合した構成を備えている。
【０００４】
上記のような圧電デバイス（圧電振動子）については、以下の技術情報文献に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−８７０７１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至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のハット状（上記逆椀状と同意）の金属リッドを用いる圧電デバイスの場合、配線基板と金属リッドとの接合には、金属リッドではその開口部周囲を外側に折り返し（上記裾部と同意）を形成し、配線基板には金属リッドとの接合側主面の辺縁部に接合材を形成するための領域を確保し  金属リッドの折り返しと接合材とを接合する形態を有するため、圧電デバイスの周囲に接合のためのリング状の領域を確保する必要がある。この領域の確保のため圧電振動素子を搭載できる面積が縮小されてしまうという欠点があった。又、圧電振動素子の搭載面積を確保した場合、圧電デバイス本体の大きさが大きくなってしまう可能性がある。
【０００８】
又、圧電振動素子の搭載面積が縮小されることにより、そこに搭載できる圧電振動素子の小型化が必要となる。圧電振動素子が小型になると、圧電振動素子の発振特性並びに、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）値が高くなり、可変感度や起動特性が劣化してしまうといった欠点があった。
【０００９】
本発明は上述の欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、デバイス内部に圧電振動素子の搭載面積を確保しつつ、良好な気密の封止が可能な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】
本発明の圧電デバイスは、配線基板と、この配線基板の一方の主面に少なくとも圧電振動素子が配置され、この圧電振動素子が配置された配線基板の一方の主面を被覆した形態で配線基板に固定される箱状の蓋体とから成る圧電デバイスにおいて、
配線基板の側面には、この配線基板の一方の主面に向かって凸の段差部が設けられ、この段差部の側面には接合材が形成され、蓋体の側壁部内面と接合材とが接合され、蓋体と配線基板の一方の主面により形成される内部空間が気密に封止されていることを特徴とする圧電デバイスである。
【００１１】
又、上記配線基板の一方の主面の辺縁部には、一方の主面表面から該配線基板の厚み方向に深さ成分を有する溝部が設けられていることを特徴とする上記記載の圧電デバイスでもある。
【００１２】
更に、デバイス外面に表れている蓋体と配線基板と接合部の表面に樹脂層が設けられていることを特徴とする上記記載の圧電デバイスでもある。
【００１３】
本発明における圧電デバイスの製造方法は、マトリクス状に配列された複数個の配線基板領域が一体で構成されているマスター基板の該配線基板領域の各外周縁部に、各該配線基板領域の一方の主面に凸の段差部を設け、各々の該段差部の側面に接合材を形成し、該マスター基板における各配線基板領域の一方の主面上に、少なくとも圧電振動素子を搭載する工程Ａと、
この圧電振動素子が搭載されている空間を気密に封止するための箱状の蓋体を、マスター基板の各配線基板領域の一方の主面上に配置し、この蓋体の側壁部内面と接合材とを接合する工程Ｂと、
マスター基板の各配線基板領域の外周に沿って一括的に切断分離することにより、複数個の圧電デバイスを同時に得る工程Ｃと、
を具備することを特徴とする圧電デバイスの製造方法である。
【００１４】
又、各々の配線基板領域の一方の主面の外周辺縁部には、一方の主面表面から配線基板領域の厚み方向に深さ成分を有する溝部を設けたことを特徴とする上記記載の圧電デバイスの製造方法でもある。
【００１５】
更に、マスター基板を切断後に、各圧電デバイスの外面に表れている蓋体と配線基板と接合部の表面に樹脂層を設ける工程を具備することを特徴とする上記記載の圧電デバイスの製造方法でもある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の圧電デバイスによれば、配線基板の側面に形成した段差部の側面には、環状に接合材が形成され、箱状の蓋体の側壁部内面とこの接合材とが接合されているので、蓋体には、従来のようにその開口部周囲を外側に接合用の折り返しを形成する必要がなく、又、配線基板には蓋体との接合側主面上の辺縁部に接合材を形成するための領域を確保する必要もないため、配線基板の主面上に圧電振動素子の搭載面積を十分に確保することが可能となる。また、段差部を形成したことにより、この段差によって蓋体内に配線基板が必要以上に深く挿入し圧電振動素子の搭載空間が著しく狭くならないよう位置決めをすることができると共に、接合材がデバイス内部の圧電振動素子に飛散付着することを防止することが可能となる。
【００１７】
又、本発明の圧電デバイスによれば、配線基板の一方の主面の辺縁部には、一方の主面から該配線基板の厚み方向に深さ成分を有する溝部が設けられていることにより、配線基板の側面外周に形成した接合材が、接合の際に配線基板の主面上に流入しても、溝部で流入を防止し、流入した接合材による圧電振動素子等に悪影響を与えることがなくなる。
【００１８】
更に、本発明の圧電デバイスによれば、デバイス外面に表れている蓋体と配線基板と接合部の表面に樹脂層が設けられていることによって、特にデバイスの４つの角部における接合強度が上がるので気密性を更に向上させることが可能となる。更に樹脂層が設けられていることによって、落下強度も向上させることが可能となる。
【００１９】
更に本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、箱状の蓋体の側壁部内面と各配線基板領域の外周部に形成した段差部側面に形成した接合材とを接合することにより、接合材が各配線基板領域の圧電振動素子搭載部分に入り込む或いは飛散することがなく、圧電振動素子に接合材が付着することがないので、発振特性が安定した圧電デバイスを提供することが可能となる。また、マスター基板による複数個の圧電デバイスの一括生産が可能なため、デバイスの生産性を向上させることが可能となる。
【００２０】
又、各配線基板領域の外周に沿って段差部を設け、この段差部によって蓋体の配置位置決めをすることができるので、蓋体を一定した形態で各配線基板領域に配置することが可能となる。更に、装置側に蓋体配置位置決めのための機構を設ける必要がない。
【００２１】
又、マスター基板の各配線基板領域の外周付近に溝部を設けることにより、仮に接合材が配線基板領域内に流入してきても、溝部で流入を防止し、流入した接合材による圧電振動素子等に悪影響を与えることがなくなる。更に、デバイス外面に表れている蓋体と配線基板と接合部の表面に樹脂層を設けることによって、各デバイスの特に４つの角部の接合強度が上がるので気密性を更に向上させることが可能となり、又樹脂層を設けることによって、落下時の耐衝撃性強度も向上させることが可能となる。
【００２２】
因って、上記各作用により、小型で且つ諸特性が良好な圧電デバイス、及びこのような圧電デバイスの生産性が良い製造方法を提供できる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。尚、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明における圧電デバイスを圧電デバイスの一つである水晶振動子を例に示した分解斜視図であり、図２は図１記載の水晶振動子を組み立てた場合の断面図である。同図に示す水晶振動子は、大略的に、配線基板１と、圧電振動素子としての水晶振動素子５と、蓋体８とで構成されている。
【００２５】
配線基板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による層を積層して形成されており、その一方の主面（便宜上表とする）上には、一対の素子接続用電極パッド２が設けられており、また他方の主面（便宜上裏とする）には入力端子、出力端子、グランド端子等の外部接続用電極端子３が設けられている。
【００２６】
かかる配線基板１の一方の主面上に設けられている一対の素子接続用電極パッド２は、素子接続用電極パッド２の上面側で後述する水晶振動素子５の励振電極６に導電性接着材を介して電気的に接続され、下面側で配線基板１上の導体パターンや配線基板内部のビア導体等を介して配線基板１の他方の主面に形成された外部接続用電極端子３のうちの入出力端子（入力端子、出力端子）に電気的に接続される。  尚、これら外部接続用電極端子３は、水晶振動子をマザーボード等の外部電気回路網に搭載する際、外部電気回路網の回路配線と半田等の導電性を有する接合材を介して電気的に接続される。
【００２７】
また、配線基板１の側面には配線基板１の一方の主面に向かって凸の段差部１１が設けられ、この段差部１１の配線基板１の一方の主面側の側面には、配線基板１本体と後述する接合材９と固着するための導体層４とが設けられている。導体層４はＷもしくはＭｏから成る基層の表面にＮｉ層及びＡｕ層を順次被着させた構成である。
【００２８】
導体層４の表面には接合材９が形成されており、接合材９は蓋体８を配線基板１に接合するためのろう材として機能するものである。接合材９の材料には金と錫との合金が使用され、金錫の組成比率は、例えば、金８０％、錫２０％に設定され、その厚みは、概略１０μｍ〜４０μｍに設定される。
【００２９】
上述した配線基板１の一方の主面に形成した素子接続用電極パッド２には水晶振動素子５が搭載される。水晶振動素子５は、所定の結晶軸で人工水晶体よりカットし外形加工を施した水晶素板の両主面に一対の励振電極６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６を介して水晶素板に印加されると、所定の周波数で各種振動モードの振動を起こす。この水晶振動素子５は、その両主面に被着されている励振電極６と配線基板１の一方の主面の素子接続用電極パッド２とを導電性接着材を介して電気的・機械的に接続することによって配線基板１の一方の主面上に搭載される。
【００３０】
蓋体８は、概略開口した箱のような外形をしており、その開口部形状は配線基板１に形成した段差部１１の側面外周形状（接合材９を含む）と同じである。この蓋体８の開口部内に配線基板１を、配線基板１の側面に形成されている段差部１１の一方の主面側側面が蓋体８の内部表面に対する形態で嵌合し、配線基板１の側面周囲に形成されている接合材９と、蓋体８の側壁内面とを密着して接合することにより、配線基板１の一方の主面上に搭載された水晶振動素子５を気密に封止している。この段差部１１に蓋体８の開口部を填め合わせることによって、蓋体８を配線基板１に配置する際に、蓋体８の配置位置決めを容易にすることが可能となる。
【００３１】
又、蓋体８は先に述べた導体層４及び配線基板１内に形成したビア導体や導配線を介して配線基板１の他方の主面に形成された外部接続用電極端子のうちのＧＮＤ端子に電気的に接続される。よって、水晶振動子の使用時、蓋体８はグランド電位に保持されることとなり、水晶振動素子５が蓋体８のシールド効果によって外部からの不要な電気的作用、例えばノイズ等から良好に保護される。
【００３２】
尚、本実施例における水晶振動子の他の実施形態としては、図３に図示したように、配線基板１の一方の主面側の各辺縁部に、一方の主面の表面から配線基板１の厚み方向に深さ成分を有する溝部１２を形成しておくと、仮に蓋体８の接合の際に接合材９が配線基板１の一方の主面上に流入してきた場合でも、流入した接合材は溝部１２により更に配線基板１の内側に流入することを防止することができるので、水晶振動素子５に接合材が付着することがなく、安定した振動特性を得ることが可能となる。
【００３３】
又、図４に示すように、段差部１１に蓋体８の開口側側壁端部を配置し、蓋体８と段差部１１に形成した接合材９を接合すると共に、デバイス外面に表れている蓋体８と配線基板１と接合部の表面に樹脂層１４が設けられている。この樹脂層１４を設けることにより気密性を更に向上させることが可能となる。特にデバイスの４つの角部では蓋体８と接合材９との間に僅かな隙間が生じる可能性があるため、この樹脂層１４を設けることは気密性の更なる向上に有効である。この樹脂層１４はエポキシ系の樹脂で形成されており、流動性が低いものが望ましい。
【００３４】
更に又、図５に示すように、配線基板１を構成する複数の層のうち、配線基板１の一方の主面側最外層を除き各段差部の一方の主面側側面を構成する中間層の側面にのみ導体層４及び接合材９を形成した形態によっても、配線基板１の一方の主面側最外層上に配置した水晶振動素子５に接合材９が飛散付着することを防止することが可能となる。
【００３５】
かくして上述した水晶振動子は、配線基板１の他方の主面に設けられる外部接続用電極端子２のうちの入出力端子を介して水晶振動素子５の表裏励振電極間に外部からの変動電圧を印加し、水晶振動素子５の特性に応じた所定の周波数で振動を起こさせることによって水晶振動子として機能し、かかる水晶振動子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。そして、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。
【００３６】
次に上述した水晶振動子の製造方法について、各工程を図６から図８を用いて説明する。
（工程Ａ）
まず、図５に示す如く、マトリクス状に配列された複数個の配線基板領域を有すマスター基板１０を準備し、マスター基板１０の各配線基板領域の一方の主面上に形成した素子接続用電極パッド２上に水晶振動素子５を搭載する。
【００３７】
マスター基板１０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なる矩形状の平板状基板が２積層され、そこに縦ｍ列×横ｎ行（ｍ，ｎは２以上の自然数。）のマトリクス形態で外周形状が矩形の複数個の配線基板領域を設定する。この各配線基板領域上に、各配線基板領域と外周形状が相似で且つ外周寸法が配線基板領域外周より小さい平板状基板を積層配置し、各配線基板領域の外周縁部に段差部１１を形成する。このマトリクス状に設定された個々の配線基板領域には、その一方の主面上には前述した一対の素子接続用電極パッド２と、各配線基板領域を囲む段差部１１の一方の主面側側面には導体層４を被着・形成する。又、各配線基板領域の他方の主面には入出力端子やグランド端子等となる外部接続用電極端子３が形成されている。
【００３８】
このようなマスター基板１０を構成する各層は、例えば、アルミナセラミックス等から成る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素子接続用電極パッド２や外部接続用電極端子３、各配線基板領域に設けられる導体パターン等となる導体ペーストを所定パターンに印刷・塗布するとともに、これを必要枚数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。
【００３９】
又、各配線基板領域の外周縁部に形成した段差部１１の一方の主面側側面に形成した導体層４は、ＷもしくはＭｏの表面にＮｉ層及びＡｕ層を順次被着して形成し、その導体層４の表面には、金錫（Ａｕ−Ｓｎ）からなる接合材９が被着形成されている。この接合材９は蓋体８を配線基板１に対して接合するためのろう材として機能するものであり、金錫の組成比率は、約金８０％、錫２０％であり、その厚みは概略１０μｍ〜３０μｍで形成される。
【００４０】
また、このように形成したマスター基板１０の各配線基板領域上には水晶振動素子５が搭載され、水晶振動素子５の励振電極６と各配線基板領域内の一方の主面上の素子接続用電極パッド２とが導電性接着剤７を介して電気的・機械的に接続される。
【００４１】
更に、本発明の他の実施形態として、マスター基板１０を構成する各配線基板領域の一方の主面の外周近傍に、囲繞形態で且つ各配線基板領域の一方の主面表面から配線基板領域の厚み方向に深さ成分を有する溝部１２を設けることにより、後述する工程で蓋体８と接合材９を接合する際に、接合材９が流れ出しても、溝１２で塞き止められ、前記水晶振動素子５に接合材９が付着することがないので、安定した発振特性を得ることが可能となる。
【００４２】
（工程Ｂ）
次に、図６に示す如く、外形形状が概略箱状であり且つ開口部の形状が各配線基板領域に形成した段差部１１の一方の主面側側面外周形状（接合材９を含む）と同じ蓋体８を、マスター基板１０の各配線基板領域の一方の主面上に、段差部１１に蓋体８の開口部が填め合うように配置し、この蓋体８の側壁部内面と接合材９とを接合し、各配線基板領域の一方の主面上に搭載されている水晶振動素子５を気密に封止する。
【００４３】
蓋体８は、例えば、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る、厚み６０μｍ〜１００μｍの金属板を従来周知の板金加工にて所定形状に加工することによって製作される。蓋体８は板状の金属を箱状にプレス加工し、蓋体８の内側面には、ニッケル（Ｎｉ）層を形成する。
【００４４】
このような形態の蓋体８を、対応する各配線基板領域上の水晶振動素子５を覆うようにしてマスター基板１０の各配線基板領域の外周縁部に形成された段差部１１に載置させ、しかる後、３００℃〜３５０℃の温度に保たれた加熱炉の中に入れ、段差部１１に形成した接合材９を高温で加熱・溶融させることによって蓋体８が各配線基板領域の段差部１１に接合される。その後、一体化されたマスター基板１０と複数の蓋体８は徐々に室温まで冷却される。尚、上述した一連の接合工程は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中、若しくは真空中で行うのが好ましく、これによって水晶振動素子５が収納される内部空間には不活性ガスが充満又は真空になるため、水晶振動素子５が酸素や大気中の水分等によって腐食・劣化するのを有効に防止することができる。
【００４５】
（工程Ｃ）
そして最後に、図７に示す如く、工程Ｂにおいて蓋体８を各配線基板領域に接合したマスター基板１０を、各配線基板領域の外周に沿って一括的に切断し、個々の水晶振動子を得る。マスター基板１０の切断は、例えば、ダイサー等を用いてマスター基板１０をマスター基板側から一括的に切断することによって行われ、これによって複数個の水晶振動子が同時に得られる。図４に示すように、マスター基板を切断後、個々の水晶振動子を形成した後で、水晶振動子外面に表れている蓋体８と配線基板１と接合部の表面にエポキシ系樹脂からなる樹脂層１４をディスペンサにより塗布し、熱をかけることによって硬化させる。このことにより接合部強度を高め、気密性を更に向上させることが可能となる。
【００４６】
しかもこの場合、水晶振動子の組み立てに際して、マスター基板１０そのものがキャリアとして機能するようになっていることから、個片化した配線基板を個々にキャリアに保持して水晶振動子を組み立てるといった煩雑な作業は一切不要となり、これにより水晶振動子の組み立て工程が大幅に簡素化されるようになり、水晶振動子の生産性向上に供することが可能となる。
【実施例２】
【００４７】
以下は、本発明に係る他の実施例として圧電デバイスの一つである水晶発振器の形態について説明をする。図９〜図１３に示す水晶発振器は、大略的に、配線基板５１と、圧電振動素子としての水晶振動素子５６及び発振回路を内蔵した集積回路素子５５と、蓋体５８とで構成されている。図９において、配線基板５１は、例えば、ガラスーセラミツク、アルミナセラミツクス等のセラミツク材料によるセラミックグリーンシートを積層することによって形成されており、一方の主面側には、一対の素子接続用電極パッド５２が設けられており、また他方の主面側には電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子の外部接続用電極端子５３が設けられている。配線基板５１の一方の主面の概略中央には、凹部６０が形成されており、この凹部６０は、配線基板５１を構成する複数枚のセラミックグリーンシートのうち、一方の主面側に配されるセラミツクグリーンシートの中央部等に矩形状の貫通孔を穿設しておくことにより形成される。
【００４８】
配線基板５１の一方の主面側に設けられている一対の素子接続用電極パッド５２は、その上面側で後述する水晶振動素子５６の励振電極に導電性接着材５７を介して電気的に接続され、下面側で配線基板５１の一方の主面上の導体パターンや配線基板内部のビア導体等を介して配線基板５１の他方の主面に形成された外部接続用電極端子５３の発振出力端子に電気的に接続される。
【００４９】
又、配線基板５１の側面には、配線基板５１の一方の主面に向かって凸の段差部６１が設けられ、この段差部６１の配線基板５１の一方の主面側の側面には、配線基板５１本体と後述する接合材５９と固着するための導体層５４とが設けられている。導体層５４は、ＷもしくはＭｏから成る基層の表面にＮｉ層及びＡｕ層を順次被着させた構成である。
【００５０】
この導体層５４は、その露出面側で後述する蓋体５８に接合材５９を介して電気的に接続され、非露出面側で配線基板５１内部のビア導体等を介して配線基板５１の他方の主面に形成された外部背接続用電極端子５３のうちの接地（ＧＮＤ）端子に電気的に接続される。導体層５４は、後述する蓋体５８を接合材５９を介して配線基板５１の側面に接合させるためのものであり、かかる導体層５４は、ＷもしくはＭｏから成る基層の表面にＮｉ層及びＡｕ層を順次被着させた構成となっている。
【００５１】
接合材５９は、蓋体５８を配線基板５１に対して接合するためのろう材として機能するものであり、本実施例２では接合材５９の材料として金錫を使用している。金錫の組成比率は、例えば、金８０％、錫２０％に設定され、その厚みは、例えば、１０μｍ〜３０μｍとする。
【００５２】
上述した配線基板５１の一方の主面に形成した素子接続用電極パッド５２には水晶振動素子５６が搭載される。水晶振動素子５６は、所定の結晶軸アングルで人工水晶体よりカットし外形加工を施した水晶素板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素板に印加されると、所定の周波数で各種振動モードの振動を起こす。この水晶振動素子５６は、その両主面に被着されている励振電極と配線基板５１の一方の主面の素子接続用電極パッド５２とを導電性接着材５７を介して電気的・機械的に接続することによって配線基板５１の一方の主面上に搭載される。
【００５３】
そして、上述した配線基板５１の凹部６０内には、水晶振動素子５６と電気的に接続した発振回路を含む電子回路網を内蔵した集積回路素子５５が搭載されている。集積回路素子５５としては、例えば、配線基板５１との実装側面に複数個の接続端子を有したフリップチップ型の集積回路素子５５が用いられ、この集積回路素子５５には、その回路形成面に、周囲の温度状態を検知する感温素子（サーミスタ）、水晶振動素子５６の周波数温度特性を補償する温度補償データを格納し、温度補償データに基づいて水晶振動素子５６の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路や、この温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられており、発振回路で生成された発振出力は、デバイス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。
【００５４】
また集積回路素子５５の実装側面に設けられる複数個の接続端子は、配線基板５１の凹部６０内底面に設けた素子接続用電極端子と１対１に対応するように配置されており、これらの接続端子を対応する素子接続用電極端子に対して、Ａｕ、Ａｕ−Ｓｎ合金又は半田等のバンプ或いは導電性接着剤等の導電性接合材を介して個々に接合させることによって集積回路素子５５が配線基板５１に取着され、これと同時に集積回路素子５５の接続端子が外部接続用電極端子５３に電気的に接続される。また同時に、水晶振動素子５６の励振電極が集積回路素子５５の接続端子に電気的に接続される。
【００５５】
蓋体５８は、概略開口した箱のような外形をしており、その開口部形状及びサイズは、配線基板５１に形成した段差部６１の側面外周形状（接合材５９を含む）及びサイズと同じである。この蓋体５８の開口部内に配線基板５１を、配線基板５１の側面に形成されている段差部６１の一方の主面側側面が蓋体５８の内部表面に対する形態で嵌合し、配線基板５１の側面周囲に形成されている接合材５９と、蓋体５８の側壁内面とを密着して接合することにより、配線基板５１の一方の主面上に搭載された水晶振動素子５６及び集積回路素子５５を気密に封止している。この段差部６１に蓋体５８の開口部を嵌合させることによって、蓋体５８を配線基板５１に配置する際に、蓋体５８の配置位置決めを容易にすることが可能となる。
【００５６】
又、蓋体５８は、先に述べた導体層５４を介して配線基板５１の他方の主面に形成された外部接続用電極端子５３のうちのＧＮＤ端子に電気的に接続される。因って、水晶発振器の使用時、蓋体５８はグランド電位に保持されることとなり、水晶振動素子５６及び集積回路素子５５が蓋体５８のシールド効果によって外部からの不要な電気的作用、例えばノイズ等から良好に保護される。
【００５７】
尚、本実施例における水晶発振器の他の実施形態としては、図１０に図示したように、配線基板５１の一方の主面側の各辺縁部に、一方の主面の表面から配線基板５１の厚み方向に深さ成分を有する溝部６２を形成しておくと、仮に蓋体５８の接合の際に接合材５９が配線基板５１の一方の主面上に流入してきた場合でも、流入した接合材は溝部６２により更に配線基板５１の内側に流入することを防止することができるので、水晶振動素子５６や集積回路素子５５に接合材が付着することがなく、安定した振動特性を得ることが可能となる。
【００５８】
又、図１１に示すように、段差部６１に蓋体８の開口側側壁端部を配置し、蓋体５８と段差部６１に形成した接合材５９を接合すると共に、デバイス外面に表れている蓋体５８と配線基板５１と接合部の表面に樹脂層６４が設けられている。この樹脂層６４を設けることにより気密性を更に向上させることが可能となる。特にデバイスの４つの角部では蓋体５８と接合材５９との間に僅かな隙間が生じる可能性があるため、この樹脂層６４を設けることは気密性の更なる向上に有効である。この樹脂層６４はエポキシ系の樹脂で形成されており、流動性が低いものが望ましい。
【００５９】
更に、図１２に示すように、配線基板５１を構成する複数の層のうち、配線基板５１の一方の主面側最外層を除き各段差部の一方の主面側側面を構成する中間層の側面にのみ導体層５４及び接合材５９を形成した形態によっても、配線基板５１の一方の主面側最外層上に配置した水晶振動素子５６及び集積回路素子５５に接合材５９が飛散付着することを防止することが可能となる。
【００６０】
更に又、集積回路素子５５自体は、その使用環境として気密された空間を必要としていないので、図１３のように、蓋体５８で封じされていない配線基板５１の他方の主面に開口した凹部６０ｂを形成し、その凹部６０ｂに集積回路素子５５を配置し、対応する各端子間等を機械的及び電気的に接続する形態の水晶発振器においても、本発明は有効である。
【００６１】
次に上述した水晶発振器の製造方法について、各工程を図１４から図１６を用いて説明する。
（工程Ａ）
まず、図１４に示す如く、マトリクス状に配列された複数個の配線基板５１領域を有すマスター基板７０を準備し、マスター基板７０の各配線基板領域の一方の主面上に形成した凹部６０内に各々集積回路素子５５を搭載し、その後、素子接続用電極パッド５２上に水晶振動素子５６を搭載する。
【００６２】
マスター基板７０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なる矩形状の平板状基板が少なくとも２層積層され、そこに縦ｍ列×横ｎ行（ｍ，ｎは２以上の自然数。）のマトリクス形態で外周形状が矩形の複数個の配線基板５１領域を設定する。この各配線基板５１領域上に、各配線基板領域と外周形状が相似で且つ外周寸法が配線基板領域外周より小さい平板状基板を積層配置し、各配線基板５１領域の外周縁部に段差部６１を形成する。このマトリクス状に設定された個々の配線基板５１領域には、その一方の主面上には前述した一対の素子接続用電極パッド５２、凹部６０及び各配線基板領域を囲む段差部６１の一方の主面側側面には導体層５４を形成する。又、各配線基板５１領域の他方の主面には入出力端子やグランド端子等となる外部接続用電極端子５３が形成されている。
【００６３】
このようなマスター基板７０を構成する各層は、例えば、アルミナセラミックス等から成る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凹部６０、素子接続用電極パッド５２、外部接続用電極端子５３及び各配線基板領域に設けられる導体パターン等となる導体ペーストを所定パターンに印刷・塗布するとともに、これを必要枚数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。
【００６４】
又、各配線基板５１領域の外周縁部に形成した段差部６１の一方の主面側側面に形成した導体層５４は、ＷもしくはＭｏの表面にＮｉ層及びＡｕ層を順次被着して形成し、その導体層５４の表面には、金錫（Ａｕ−Ｓｎ）からなる接合材５９が被着形成されている。この接合材５９は蓋体５８を配線基板５１に対して接合するためのろう材として機能するものであり、金錫の組成比率は、約金８０％、錫２０％であり、その厚みは概略１０μｍ〜３０μｍで形成される。
【００６５】
また、このように形成したマスター基板７０の各配線基板５１領域に形成した凹部６０の中には集積回路素子５５が搭載され、且つ各配線基板５１領域の一方の主面には水晶振動素子５６が搭載され、水晶振動素子５６の励振電極と、それに対応する集積回路素子５５の接続端子とが、各配線基板５１領域内の一方の主面上の素子接続用電極パッド５２と導電性接着剤５７を介して電気的に接続される。
【００６６】
更に、本発明の他の実施形態として、マスター基板７０を構成する各配線基板領域の一方の主面の外周近傍に、囲繞形態で且つ各配線基板領域の一方の主面表面から配線基板領域の厚み方向に深さ成分を有する溝部６２（図１４には図示なし）を設けることにより、後述する工程で蓋体５８と接合材５９を接合する際に、接合材５９が流れ出しても、溝６２で塞き止められ、水晶振動素子５６及び集積回路素子５５に接合材５９が付着することがないので、安定した発振特性を得ることが可能となる。
【００６７】
（工程Ｂ）
次に、図１５に示す如く、外形形状が概略箱状であり且つ開口部の形状が各配線基板５１領域に形成した段差部６１の一方の主面側側面外周形状（接合材５９を含む）と同じ蓋体５８を、マスター基板７０の各配線基板５１領域の一方の主面上に、段差部６１に蓋体５８の開口部が嵌合するように配置し、この蓋体５８の側壁部内面と接合材５９とを接合し、各配線基板領域の一方の主面に搭載されている水晶振動素子５６及び凹部６０内の集積回路素子５５を気密に封止する。
【００６８】
蓋体５８は、例えば、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る、厚み６０μｍ〜１００μｍの金属板を従来周知の板金加工にて所定形状に加工することによって製作される。蓋体５８は板状の金属を箱状にプレス加工し、蓋体５８の内側面には、ニッケル（Ｎｉ）層を形成する。
【００６９】
このような形態の蓋体５８を、対応する各配線基板５１領域上の水晶振動素子５６及び凹部６０内の集積回路素子５５を覆うようにしてマスター基板７０の各配線基板５１領域の外周縁部に形成された段差部６１に載置させ、しかる後、３００℃〜３５０℃の温度に保たれた加熱炉の中に入れ、段差部６１に形成した接合材５９を高温で加熱・溶融させることによって蓋体５８が各配線基板領域の段差部６１に接合される。その後、一体化されたマスター基板７０と複数の蓋体５８は徐々に室温まで冷却される。尚、上述した一連の接合工程は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中、若しくは真空中で行うのが好ましく、これによって水晶振動素子５が収納される内部空間には不活性ガスが充満又は真空になるため、水晶振動素子５が酸素や大気中の水分等によって腐食・劣化するのを有効に防止することができる。
【００７０】
（工程Ｃ）
そして最後に、図１６に示す如く、工程Ｂにおいて蓋体５８を各配線基板５１領域に接合したマスター基板７０を、各配線基板５１領域の外周に沿って一括的に切断し、個々の水晶発振器を得る。マスター基板７０の切断は、例えば、ダイサー等を用いてマスター基板７０をマスター基板側から一括的に切断することによって行われ、これによって複数個の水晶発振器が同時に得られる。図１１に示すように、マスター基板を切断後、個々の水晶発振器を形成した後で、水晶発振器外面に表れている蓋体５８と配線基板５１と接合部の表面にエポキシ系樹脂からなる樹脂層６４をディスペンサにより塗布し、熱等を照射することによって硬化させる。このことにより接合部強度を高め、気密性を更に向上させることが可能となる。
【００７１】
しかもこの場合、水晶発振器の組み立てに際して、マスター基板７０そのものがキャリアとして機能するようになっていることから、個片化した配線基板を個々にキャリアに保持して水晶発振器を組み立てるといった煩雑な作業は一切不要となり、これにより水晶発振器の組み立て工程が大幅に簡素化されるようになり、水晶発振器の生産性向上に供することが可能となる。尚、本実施例２に開示の製造方法では、加熱炉を用いて接合材５９を溶融させ封止しているが、レーザー等を照射することにより接合材５９を加熱溶融させて気密封止をする方法でも構わない。
【００７２】
尚、本発明は上述の実施例１及び実施例２に記載のもの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、圧電振動素子の材料として水晶を用いたものを例示したが、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、ニオブ酸リチウムや圧電セラミックを使用しても構わない。又、上述した実施形態では、圧電デバイスの一例として圧電（水晶）振動子及び圧電（水晶）発振器を例示して説明したが、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】
【００７３】
【図１】図１は、本発明に係る圧電デバイスの一実施形態を、圧電デバイスの一つである水晶振動子を例に示した分解斜視図である。
【図２】図２は、図１に記載の水晶振動子を組み立てた場合を示した断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る水晶振動子（圧電デバイス）の他の実施形態を示した断面図である。
【図４】図４は、本発明に係る水晶振動子（圧電デバイス）の他の実施形態を示した断面図である。
【図５】図５は、本発明に係る水晶振動子（圧電デバイス）の他の実施形態を示した断面図である。
【図６】図６は、本発明に係る水晶振動子（圧電デバイス）の製造工程の一工程（工程Ａ）を示した形態図である。
【図７】図７は、本発明に係る水晶振動子（圧電デバイス）の製造工程の一工程（工程Ｂ）を示した形態図である。
【図８】図８は、本発明に係る水晶振動子（圧電デバイス）の製造工程の一工程（工程Ｃ）を示した形態図である。
【図９】図９は、本発明に係る圧電デバイスの他の実施形態を、圧電デバイスの一つである水晶発振器を例に示した断面図である。
【図１０】図１０は、本発明に係る水晶発振器（圧電デバイス）の他の実施形態を示した断面図である。
【図１１】図１１は、本発明に係る水晶発振器（圧電デバイス）の他の実施形態を示した断面図である。
【図１２】図１２は、本発明に係る水晶発振器（圧電デバイス）の他の実施形態を示した断面図である。
【図１３】図１３は、本発明に係る水晶発振器（圧電デバイス）の他の実施形態を示した断面図である。
【図１４】図１４は、本発明に係る水晶発振器（圧電デバイス）の製造工程の一工程（工程Ａ）を示した形態図である。
【図１５】図１５は、本発明に係る水晶発振器（圧電デバイス）の製造工程の一工程（工程Ｂ）を示した形態図である。
【図１６】図１６は、本発明に係る水晶発振器（圧電デバイス）の製造工程の一工程（工程Ｃ）を示した形態図である。
【符号の説明】
【００７４】
１，５１・・・配線基板
２，５２・・・素子接続用電極パッド
３，５３・・・外部接続用電極端子
４，５４・・・導体層
５，５６・・・水晶振動素子（圧電振動素子）
６・・・励振電極
７，５７・・・導電性接着材
８，５８・・・蓋体
９，５９・・・接合材
１０，７０・・・マスター基板
１１，６１・・・段差部
１２，６２・・・溝部
１４，６４・・・樹脂層
５５・・・集積回路素子
６０・・・凹部
【図１】
2007060593.tif 000003
【図２】
2007060593.tif 000004
【図３】
2007060593.tif 000005
【図４】
2007060593.tif 000006
【図５】
2007060593.tif 000007
【図６】
2007060593.tif 000008
【図７】
2007060593.tif 000009
【図８】
2007060593.tif 000010
【図９】
2007060593.tif 000011
【図１０】
2007060593.tif 000012
【図１１】
2007060593.tif 000013
【図１２】
2007060593.tif 000014
【図１３】
2007060593.tif 000015
【図１４】
2007060593.tif 000016
【図１５】
2007060593.tif 000017
【図１６】
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