(57)【要約】【課題】圧電デバイスの小型化に伴って生じる短絡を防止可能なパッケージ、および、このパッケージに圧電振動片を収容した圧電デバイスを提供すること。【解決手段】絶縁性の基板１３と、基板１３の上面に形成された金属性の電極部１４と、基板１３の上面周縁に沿って立設固定された金属性の壁１５と、電極部１４と壁１５との間に設けられ、電極部１４の上に塗布された導電性接着剤１６が壁１５に流れ込むことを阻止する絶縁性の阻止手段１７と、を備えたことを特徴とするパッケージ１１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動片を収容して封止するための圧電デバイス用パッケージであって、
絶縁性の基板と、
前記基板の上面に形成され前記圧電振動片を接合するための電極部と、
前記基板の上面周縁に沿って立設固定された金属ロウ材で形成された壁と、
前記電極部と前記壁との間に設けられ、前記電極部の上に塗布された導電性接着剤が前記壁に触れることを阻止するための絶縁性の阻止手段と、
を備えたことを特徴とする圧電デバイス用パッケージ。
【請求項２】
前記阻止手段は、前記壁に塗布された樹脂である、ことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス用パッケージ。
【請求項３】
前記阻止手段は、前記壁に塗布されたセラミックである、ことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス用パッケージ。
【請求項４】
前記阻止手段は、接合材によって前記壁に接合された絶縁性のシートである、ことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス用パッケージ。
【請求項５】
前記阻止手段は、前記壁にラミネートされた絶縁性のシートである、ことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス用パッケージ。
【請求項６】
前記阻止手段は、前記壁の内側に配置された絶縁性のチューブである、ことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス用パッケージ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のパッケージに配置された圧電振動片と、
前記パッケージを封止する蓋と、
を備えた圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動片を収容可能な圧電デバイス用パッケージの構造と、この圧電デバイス用パッケージに圧電振動片を収容した圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来の圧電デバイスの概略構成図である。
図４に示すように、圧電デバイスでは、絶縁体であるセラミック製の底板３１の上面に設けられた環状の外壁（外周壁）３２によってキャビティ（凹部）２５が形成されており、このキャビティ（凹部）２５内に圧電振動片３４が収容される。ここで、外壁３２の壁厚は、底面３１と外壁３２との接合強度や気密性を高めるために、少し厚めに設定されるのが一般的であるが、圧電デバイスの小型化を図るためには、外壁３２の壁厚を小さくしていかなければならない。
このため、図４に示す従来の圧電デバイスでは、セラミックなどの絶縁材料を外壁３２とするのではなく、コバール等から成るシールリングをメタライズ膜（図示せず）を介して底板３１上に固定し、シールリングを外壁３２として使用している（特許文献１参照）。このようにすれば、外壁３２が金属で形成されているため、外壁３２の壁厚を薄くしても、底面３１と外壁３２との接合強度や機密性を損なうことがない。
【特許文献１】特開２００２−２６６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、外壁３２の壁厚が薄くなれば圧電デバイスは小型化されるものの、このようにして小型化された圧電デバイスを更に小型化するためには、新たな問題を解決しなければならない。
すなわち、圧電振動片３４を電極部３５に接合するための導電性接着剤３６が、塗布後硬化前段階で、流動することにより、金属性の外壁３２に触れると、短絡が生じてしまうという問題である。
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、圧電デバイスの小型化に伴って生じる短絡を防止可能な圧電デバイス用パッケージ、および、このパッケージに圧電振動片を収容した圧電デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述の目的は、第１の発明にあっては、圧電振動片を収容して封止するための圧電デバイス用パッケージであって、絶縁性の基板と、前記基板の上面に形成され前記圧電振動片を接合するための電極部と、前記基板の上面周縁に沿って立設固定された金属ロウ材で形成された壁と、前記電極部と前記壁との間に設けられ、前記電極部の上に塗布された導電性接着剤が前記壁に触れることを阻止するための絶縁性の阻止手段と、を備えたことを特徴とするパッケージにより達成される。
【０００５】
第１の発明の構成によれば、圧電デバイスの小型化によって導電性接着剤と金属ロウ材で形成された壁と距離が短くなっても、前記電極部と前記壁との間に絶縁性の阻止手段が設けられているため、電極部に塗布される導電性接着剤が前記壁方向に流れて、この壁に触れることを阻止することができる。したがって、本発明によれば、圧電デバイスの小型化に伴って生じる短絡を防止することが可能となる。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記阻止手段は、前記壁に塗布された樹脂であることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、阻止手段と基板との間にできる隙間が導電性接着剤に含有される導電粒子よりも小さくなるため、阻止手段と基板との間に形成される隙間を該導電粒子を含む導電性接着剤が潜り抜けて、前記壁に触れるということがなくなる。したがって、短絡の防止が図られる。
【０００７】
第３の発明は、第１の発明の構成において、前記阻止手段は、前記壁に塗布されたセラミックであることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、また、前記阻止手段を、前記壁に未硬化のセラミックを塗布し、該セラミックを硬化させて形成することもできる。この場合にも、上記した樹脂を壁に塗布する場合と同様にして、短絡の防止を図られる。
【０００８】
第４の発明は、第１の発明の構成において、前記阻止手段は、接合材によって前記壁に接合された絶縁性のシートであることを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、絶縁性のシートは、接合材を用いて壁に容易に張り付けることができるため、圧電デバイスの小型化を容易にする。
【０００９】
第５の発明は、第１の発明の構成において、前記阻止手段は、前記壁にラミネートされた絶縁性のシートであることを特徴とする。
第５の発明の構成によれば、接合材によって張り付ける場合と同様にして、圧電デバイスの小型化を図ることができる。
【００１０】
第６の発明は、第１の発明の構成において、前記阻止手段は、前記壁の内側に配置された絶縁性のチューブであることを特徴とする。
第６の発明の構成によれば、前記チューブは、弾性力を有しているから、壁に囲まれた領域（すなわち、キャビティ）に嵌めることができる。したがって、チューブを用いれば、接合材を用いることなく、阻止手段を形成することができる。
【００１１】
第７の発明は、第１〜６のいずれかの発明のパッケージに配置された圧電振動片と、
前記パッケージを封止する蓋とを備えたことを特徴とする圧電デバイスである。
第７の発明の構成によれば、前記パッケージに圧電振動片を配置し、これを蓋で封止してできる圧電デバイスについては、短絡の防止が図られているため、小型化を容易に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の圧電デバイスの第1の実施形態を示しており、図１（ａ）は圧電デバイスの蓋２１を透過させて示した概略平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線概略断面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）中の破線で囲んだ部分を拡大した図である。
図１において、圧電デバイスは、収容体としてのパッケージ１１内に圧電振動片１２を収めている。
【００１３】
パッケージ１１は、図１（ｂ）に示すように、絶縁性の基板１３と、この基板１３の上面に形成された電極部１４と、基板１３の上面周縁に沿って立設固定された金属ロウ材ぜ形成された壁１５と、電極部１４と壁１５との間に設けられ、電極部１４の上に塗布された導電性接着剤１６が、未硬化の状態において、壁１５方向に流れて、該壁１５に触れることを阻止する絶縁性の阻止手段の樹脂１７と、を備えている。
【００１４】
基板１３は、絶縁材料であり、セラミックが適していて、たとえば、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを用いて作製することができる。
グリーンシートは、たとえば、所定の溶液中にセラミックパウダを分散させ、バインダを添加して生成される混練物をシート状の長いテープ形状に成形し、これを所定の長さにカットして得られるものである。
【００１５】
図１では、電極部１４が、パッケージ１１の端部において基板１３の幅方向の両端部に一対設けられているが、本発明は、電極部１４の位置や数を限定とするものではなく、導電性接着剤１６が金属性の壁に流れて、接触する位置に形成されたすべての電極部１４を対象としている。また、電極部１４は、金属性であれば足りるが、たとえば、上記のように成形したグリーンシートの基板上に、銀・パラジウムなどの導電ペーストもしくはタングステンメタライズなどの導電ペーストなどが塗布されたあと、焼結することにより、メタライズ部を形成したものであって、その後、ニッケルおよび金もしくは銀などで順次メッキされたものとすることができる。
また、電極部１４は、基板１３を貫通する導電スルーホールなどを介して、パッケージ１１の底面に露出した実装端子１９に接続されている。
【００１６】
壁１５は、特にパッケージのキャビティの容積を一定の水準として、かつ外形を小型化するために、金属ロウ材を利用して、パッケージの壁を構成したものである。この種のパッケージに利用される蓋との接合性を考慮して、例えば、コバールが適している。特に、コバールの薄板を、パッケージの壁を形成するように成形したコバールリングが好ましい。
本実施の形態のようにして、壁１５を金属で形成すると、壁１５を絶縁材料で形成した場合と比較して、パッケージ１１を小型化しても、衝撃や圧力などによって圧電デバイスが変形したり、圧電デバイスの強度が低下したりすることを防止できる。なお、本発明は、絶縁性の基板１３と金属性の壁１５との接合方法を限定するものではないが、絶縁性の基板１３と金属性の壁１５とは、たとえばメタライズ膜を介して接合することができる（図示せず）。
【００１７】
圧電振動片１２は、この実施形態では、圧電材料により形成されたウエハを厚みの薄い矩形もしくは正方形に加工したものである。この圧電振動片１２は、きわめて小型で、例えば、図１において、Ｘ（電機軸）方向の寸法が１．５ｍｍ、Ｚ（光軸）方向の寸法が１．０ｍｍ、Ｙ（機械軸）方向の寸法（厚さｔ）が６０μｍ程度である。
この圧電振動片１２を形成する圧電材料は、具体的には、圧電基板として、水晶から作る水晶ウエハが用いられ、この水晶ウエハは、該水晶のＸ軸（電機軸）に対して平行で、しかもＺ軸（光軸）に対してカット面をもつ水晶基板である。この材料から本実施形態では、図１に示すような矩形のＡＴカット振動片を形成している。なお、これ以外の圧電材料として、例えば、水晶以外にもタンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。また、圧電振動片もフラットタイプに限らず、コンベックスタイプや、逆メサ型の振動片、あるいは音叉型の圧電振動片を用いることができる。
【００１８】
図１において、圧電振動片１２の表面には、駆動用の主電極として、励振電極２０が形成されている。励振電極２０は、圧電チップの積極的に振動させようとする領域に形成され、圧電材料に駆動電圧を印加することで、材料内に効率よく電界を生じさせ、励振するためのものである。励振電極２０は、図示しない圧電チップの裏面にも同様の形態で形成され、それぞれ圧電振動片１２の長さ方向の端部において、その幅方向の両端にそれぞれ形成された接続電極である引出し電極２０ａ，２０ａに対して、各別に接続されている。各引出し電極２０ａ，２０ａは圧電チップの側面を回り込んで、裏面にも形成されている。
【００１９】
阻止手段は、合成樹脂１７であり、金属ロウ材の壁１５に塗布されている。
この阻止手段１７は、圧電振動片１２の接合に際して、以下のように作用する。
パッケージ１１の電極部１４に導電性接着剤１６を塗布し、その上に図１（ｂ）に示すように、圧電振動片１２の引出し電極２０ａを位置させて、載置後、例えば軽く荷重を加えると、電極部１４の上に塗布された導電性接着剤１６が、該電極部１４に近接した壁１５に向かって拡がる。
【００２０】
すなわち、パッケージ１１の外形の小型化を図り、キャビティの容積を極端に小さくしないようにするため、壁１５を金属製のロウ材で形成したため、この壁１５に導電性接着剤１６が触れると、該壁１５を介して、一対の電極部１４，１４どうしが短絡するおそれがある。
しかしながら、図１（ｂ）に示すように、導電性接着剤１６は壁１５の方向に流れても、阻止手段としての樹脂１７に遮蔽され、壁１５には触れないので、この短絡は、阻止手段としての樹脂１７によって防止される。したがって、本実施の形態に係るパッケージ１１は、小型化しても容易に短絡することがないため、圧電デバイスの小型化に適している。
このパッケージ１１を、ベルト炉などの加熱炉などに通し、これら導電性接着剤１６を硬化させれば、圧電振動片１２がパッケージ１１に対して接合される。
【００２１】
上記のようにして圧電振動片１２が配置されたパッケージ１１を、例えば真空チャンバー内に移し、コバールなどの金属で形成された蓋２１を金属性の壁１５に対してシーム溶接により接合すれば、パッケージ１１を気密封止できる。
尚、蓋２１は金属に限定されるわけではなく、ガラスやセラミックにより形成してもよい。
【００２２】
以上説明した実施の形態によれば、圧電デバイスの小型化に伴って導電性接着剤１６と壁１５との距離が短くなっても、電極部１４と壁１５との間に絶縁性の阻止手段として樹脂１７が設けられているため、電極部１４に塗布される導電性接着剤１６がコバールの壁１５に触れることを阻止することができる。したがって、実施の形態によれば、圧電デバイスの小型化に伴って生じる短絡を防止することが可能となる。
なお、上記の説明では、阻止手段として樹脂１７を用いたが、本発明においては、樹脂１７の代わりにセラミックを壁１５に塗布しても、樹脂１７を塗布した場合の効果と同等の効果を得ることできる。
すなわち、例えば、壁１５の内面にアルミナ粉を溶いた溶剤を塗布し、乾燥させることにより、壁１５の内面にセラミックによる絶縁コーティングを施すことができる。これにより、導電性接着剤１６が壁１５側に流れても、該絶縁コーティングにより電気的に遮蔽されるので、電極部１４，１４どうしの短絡を有効に防止することができる。
【００２３】
図２は、本発明の圧電デバイスの第２の実施形態を示しており、図２（ａ）は圧電デバイスの蓋２１を透過させて示した概略平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線概略断面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）中の破線で囲んだ部分を拡大した図である。
図２の第２の実施形態において、図１の第１の実施形態と同じ符号を付した箇所は、共通する構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違する点を中心に説明する。
【００２４】
この第２の実施の形態は、阻止手段が、接合材２３によって壁に接合された絶縁性のシート２２である点で、上述した圧電デバイスと異なる。絶縁性のシート２２は、例えば、予め形成した絶縁性の合成樹脂であるポリイミドやシリコン、エポキシ等による薄いシート材料を用いることができる。
本実施形態によれば、この絶縁性のシート２２は、接合材２３を用いて壁１５に容易に張り付けることができるため、圧電デバイスの小型化を容易にすることができる。なお、絶縁性のシート２２は、壁１５にラミネートしてもよい。このような絶縁性のシート２２として、例えば、ポリイミドを用いれば、３００℃前後で加熱してもガスがでないので、圧電デバイスのキャビティの気密性を高めることができる。
【００２５】
図３は、本発明の圧電デバイス第３の実施形態を示しており、図３（ａ）は圧電デバイスの蓋２１を透過させて示した概略平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線概略断面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）中の破線で囲んだ部分を拡大した図である。
【００２６】
図３の第３の実施形態において、図１の第１の実施形態と同じ符号を付した箇所は、共通する構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違する点を中心に説明する。
この第３の実施形態は、阻止手段が、壁１５に囲まれた領域、すなわち、壁１５の内側に嵌められた絶縁性のチューブ２４である点で、上述した圧電デバイスとは異なる。
チューブ２４は、絶縁性の合成樹脂であるポリイミドやシリコン、エポキシ等による薄い弾性を有する円筒体を輪切りにしたもの等が使用できる。
このチューブ２４は、弾性力を有しているから、壁１５に囲まれた領域（すなわち、キャビティ２５）に嵌めることができる。したがって、チューブ２４を用いれば、接合材２３を用いることなく、阻止手段を形成することができる。
【００２７】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、パッケージなどの収容体に被われるようにして、内部に圧電振動片を収容するものであれば、圧電振動片、水晶発振器等の名称にかかわらず、全ての水晶デバイスに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の圧電デバイスの第１の実施形態を示しており、（ａ）は圧電デバイスの蓋を透過させて示した概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線概略断面図、（ｃ）は（ｂ）中の破線で囲んだ部分を拡大した図。
【図２】本発明の圧電デバイスの第２の実施形態を示しており、（ａ）は圧電デバイスの蓋を透過させて示した概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線概略断面図、（ｃ）は（ｂ）中の破線で囲んだ部分を拡大した図。
【図３】本発明の圧電デバイスの第３の実施形態を示しており、（ａ）は圧電デバイスの蓋を透過させて示した概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線概略断面図、（ｃ）は（ｂ）中の破線で囲んだ部分を拡大した図。
【図４】従来の圧電デバイスの概略構成図。
【符号の説明】
【００２９】
１１・・・パッケージ、１２・・・圧電振動片、１３・・・基板、１４・・・電極部、１５・・・壁、１６・・・導電性接着剤、１７・・・樹脂、１８・・・スルーホール、１９・・・実装端子、２０・・・圧電振動片の電極、２１・・・蓋、２２・・・絶縁性のシート、２３・・・接合材、２４・・・チューブ、２５・・・キャビティ、３１・・・底面、３２・・・外壁、３３・・・キャビティ、３４・・・圧電振動片、３５・・・電極部、３６・・・導電性接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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