(57)【要約】  【課題】  基板から圧電素子までの安定した高さを十分確保しつつ、電気的な接続を良好にした圧電素子収納用パッケージおよびそれを備えた圧電デバイスを提供する。  【解決手段】  基板２と、基板２の上面に設けられた枠体３と、枠体３の内側の基板２の上面に圧電素子を基板２の上面から離して支持するために設けられた、上部に凹部４１を有する支持部４と、支持部４の上部に設けられた圧電素子接続用電極５と、基板２の下面に圧電素子接続用電極５と重なるように設けられた外部接続用電極端子６と、支持部４および基板２を上下方向に貫通して圧電素子接続用電極５と外部接続用電極端子６とを電気的に接続している貫通導体７とを備えている圧電素子収納用パッケージ１である。支持部４が凹部４１を有することにより、圧電素子接続用電極５の剥離強度を大きくでき、圧電素子の接合強度も確保できる。【選択図】  図３
2016213790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板の上面の縁に沿って設けられた枠体と、
該枠体の内側の前記基板の上面に圧電素子を上面から離して支持するために設けられた、上部の中央領域に導電性接合材を収容する凹部を有する支持部と、
該支持部の上部に設けられた圧電素子接続用電極と、
前記基板の下面に前記圧電素子接続用電極と重なるように設けられた外部接続用電極端子と、
前記支持部および前記基板を上下方向に貫通して前記圧電素子接続用電極と前記外部接続用電極端子とを電気的に接続している貫通導体とを備えていることを特徴とする圧電素子収納用パッケージ。
【請求項２】
基板と、
該基板の上面の縁に沿って設けられた枠体と、
該枠体の内側の前記基板の上面に圧電素子を上面から離して支持するために設けられた、上部の中央領域から側部にかけて導電性接合材を収容する切欠き部を有する支持部と、
該支持部の上部に設けられた圧電素子接続用電極と、
前記基板の下面に前記圧電素子接続用電極と重なるように設けられた外部接続用電極端子と、
前記支持部および前記基板を上下方向に貫通して前記圧電素子接続用電極と前記外部接続用電極端子とを電気的に接続している貫通導体とを備えていることを特徴とする圧電素子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記基板、前記枠体および前記支持部がセラミック材料で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電素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素子収納用パッケージと、
前記支持部に支持されて、一部が前記凹部または前記切欠き部に収容された前記導電性接合材を介して前記圧電素子接続用電極に電気的に接続された圧電素子と、
前記枠体上に該枠体の内側を覆うように設けられた蓋体とを備え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、水晶振動子等の圧電素子を搭載して収納するための圧電素子収納用パッケージおよび圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧電素子収納用パッケージにおいては、水晶振動子等の圧電素子を、導電性接合材を用いて、基板に設けられた圧電素子接続用電極に電気的および機械的に固定して実装する構造が広く採用されている。この圧電素子は、一般的に、圧電体を２枚の励振電極で挟んだ構造を基本構造とし、これに加えてこれら励振電極を外部と電気的に接続する接続電極を有している。この圧電素子の実装においては、導電性接合材に厚みを持たせて、この導電性接合材の上に圧電素子を接合することが行なわれている。このとき、圧電素子の振動領域を確保するために基板から圧電素子までの高さを導電性接合材の厚みで確保しようとすると、導電性接合材が基板上を流れて広がるために基板から圧電素子までの高さを十分に確保できないおそれがあった。また、導電性接合材が励振電極側に流れて、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）値の劣化が起こるおそれがあった。
【０００３】
そこで、特許文献１には、基板に支持部を設け、支持部の上面に圧電素子を実装する圧電素子収納用パッケージが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−４６７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に提案された圧電素子収納用パッケージは、基板に設けられた支持部の上面に圧電素子接続用電極が設けられており、この圧電素子接続用電極に配線が接続されている。この配線は、支持部の表面に沿って基板の上面まで引き回されて、基板の貫通孔を通して基板の下面の外部接続用電極端子に電気的に接続される。
【０００６】
しかしながら、この構成では、基板の上面から圧電素子の励振電極までの高さを安定して確保するとともに導電性接合材が励振電極側に流れるのを抑制することができるが、配線の距離が長くなり、電気伝導の効率が悪くなるという問題があった。また、圧電素子収納用パッケージの小型化に伴い、圧電素子と圧電素子接続用電極との接合面積も小さくなったため、圧電素子と圧電素子接続用電極との接合強度が低下する場合があるという問題があった。また、同じく小型化に伴って支持部における圧電素子接続用電極の面積も小さくなったため、圧電素子接続用電極の剥離強度も低下する場合があるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、圧電素子が実装される圧電素子接続用電極の面積を大きくし、支持部における圧電素子接続用電極の剥離強度を大きくすることを可能とする圧電素子収納用パッケージおよび圧電デバイスを提供することを目的とする。また、支持部に対して圧電素子接続用電極が機械的および電気的に優れた接続状態になり、ひいては圧電素子と外部電極との電気伝導を効率良く行なうことができる圧電素子収納用パッケージおよび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】
【０００８】
本発明の第１の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージは、基板と、該基板の上面の縁に沿って設けられた枠体と、該枠体の内側の前記基板の上面に圧電素子を上面から離して支持するために設けられた、上部の中央領域に導電性接合材を収容する凹部を有する支持部と、該支持部の上部に設けられた圧電素子接続用電極と、前記基板の下面に前記圧電素子接続用電極と重なるように設けられた外部接続用電極端子と、前記支持部および前記基板を上下方向に貫通して前記圧電素子接続用電極と前記外部接続用電極端子とを電気的に接続している貫通導体とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の第２の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージは、基板と、該基板の上面の縁に沿って設けられた枠体と、該枠体の内側の前記基板の上面に圧電素子を上面から離して支持するために設けられた、上部の中央領域から側部にかけて導電性接合材を収容する切欠き部を有する支持部と、該支持部の上部に設けられた圧電素子接続用電極と、前記基板の下面に前記圧電素子接続用電極と重なるように設けられた外部接続用電極端子と、前記支持部および前記基板を上下方向に貫通して前記圧電素子接続用電極と前記外部接続用電極端子とを電気的に接続している貫通導体とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一実施形態にかかる圧電デバイスは、本発明の第１または第２の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージと、前記支持部に支持されて、一部が前記凹部または前記切欠き部に収容された前記導電性接合材を介して前記圧電素子接続用電極に電気的に接続された圧電素子と、前記枠体上に該枠体の内側を覆うように設けられた蓋体とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１または第２の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージは、支持部の上部から基板の下面にかけて支持部および基板を上下方向に貫通して、圧電素子接続用電極と外部接続用電極用端子とを電気的に接続している貫通導体が設けられている。これにより、従来のように支持部の表面に沿って基板の上面まで引き回されてから基板の貫通孔を通して基板の下面に引き出される配線を用いて圧電素子接続用電極と外部接続用電極端子とを接続する場合に比べて、電気伝導の距離を短くすることができる。さらに、支持部の上部に凹部または切欠き部が設けられていることによって、この凹部または切欠き部に入り込ませるようにすることで圧電素子接続用電極の面積が大きくなる。このため、支持部に対する圧電素子接続用電極の剥離強度を大きくすることができる。また、凹部または切欠き部には圧電素子の実装時に導電性接合材の一部を収容することを想定しているため、凹部または切欠き部における圧電素子接続用電極に対する導電性接合材の接合強度も確保することができる。この結果、圧電素子接続用電極の面積が大きく、支持部に対する剥離強度が大きくなるとともに、圧電素子接続用電極と外部接続用電極端子との間の電気抵抗が小さくなるので、圧電素子と外部電極との電気伝導を効率良く行なうことができる。
【００１２】
また、本発明の一実施形態にかかる圧電デバイスによれば、圧電素子の実装において、基板からの高さを安定して確保しつつ、貫通導体を介して圧電素子を効率良く外部に電気的に接続することができる。さらに、支持部に対する圧電素子接続用電極の剥離強度が大きくなるので、電気伝導の効率を良好にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージを示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージを示す上面透視図である。
【図３】図２に記載した本発明の第１の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージにおけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージを示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる圧圧電素子収納用パッケージを示す上面透視図である。
【図６】図５に記載した本発明の第２の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージにおけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】本発明の第１または第２の実施形態にかかる圧電デバイスを示す斜視図である。
【図８】本発明の第１の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージを用いた、本発明の第１の実施形態にかかる圧電デバイスを示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージを用いた、本発明の第２の実施形態にかかる圧電デバイスを示す断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態にかかる圧電デバイスを示す断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態にかかる圧電デバイスを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージおよび圧電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
＜圧電素子収納用パッケージの構成＞
図１ないし図３は、それぞれ本発明の第１の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージ１の斜視図、上面透視図および断面図を示している。これらの図において、圧電素子収納用パッケージ１は、基板２、枠体３、および基板２の上面に設けられた支持部４を備えている。
【００１６】
図１ないし図３に示すように、基板２は上面が平坦面であって、基板２の上面には、圧電素子（図示せず）を基板２の上面から離して支持するための支持部４が設けられている。基板２は、例えばセラミック材料で形成されている。基板２を形成するセラミック材料としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）またはムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）等が用いられる。
【００１７】
基板２は、例えば平面視において外形形状が矩形状であって、大きさは長辺が０．７５〜３．２５ｍｍで、短辺が０．６〜２．５５ｍｍである。なお、最近では、圧電素子の大きさや周波数等の特性に合わせて、基板２は、例えば０．８×０．６ｍｍ、１．０×０．８ｍｍ、２．５×２．０ｍｍ、３．２×２．５ｍｍの大きさのものが一般的に用いられている。また、基板２の厚みは、例えば０．０３〜０．３ｍｍである。
【００１８】
枠体３は、基板２の上面の縁に沿って設けられている。この枠体３は、例えば基板２および支持部４と同様にセラミック材料で形成される。枠体３を形成するセラミック材料としては、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３、２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２または３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２等が用いられる。また、枠体３は、例えば平面視において、外縁の大きさが基板２と同程度の大きさで、基板２の上面から枠体３の上端までの高さが０．０８〜０．３ｍｍである。枠体３の厚みは８０〜１５０μｍである。この厚みは、基板２の大きさおよび枠体３の高さに対応した厚みにすることができる。例えば、平面視における基板２の大きさに対して、枠体３の内縁に囲まれた大きさが８０％程度あれば、圧電素子を実装する空間を十分確保することができる。
【００１９】
支持部４は、枠体３の内側の基板２の上面に、圧電素子を基板２の上面から離して支持するように設けられている。この支持部４の上部の中央領域に凹部４１が設けられている
。支持部４は、例えば基板２と同様にセラミック材料で形成されている。支持部４を形成するセラミック材料としては、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３、２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２または３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２等が用いられる。
【００２０】
支持部４は、例えば直方体状であって、平面視において外形形状が四角形状で、１辺が０．１１〜１．１ｍｍである。また、支持部４は、直方体状以外にも円柱状あるいは楕円柱状等であってもよい。これらの場合の支持部４の平面視における形状は、円形状あるいは楕円形状であるが、この他にも多角形状であってもよい。また、支持部４の高さは５〜８０μｍである。この高さは、実装される圧電素子の振動特性に対応した高さにすればよい。このような支持部４が設けられていることによって、基板２の上面から実装される圧電素子までの高さを確保することができる。
【００２１】
凹部４１は、支持部４の上部の中央領域に設けられている。この凹部４１には、圧電素子の実装時に導電性接合材の一部が収容される。凹部４１は、例えば平面視において四角形状であって、１辺が０．１〜１ｍｍである。また、凹部４１は、平面視において四角形状以外にも、円形状、楕円形状あるいは多角形状等であってもよい。凹部４１は、深さが４〜６０μｍである。さらに、凹部４１は、支持部４の上面から基板２の下面までの断面視における形状が、平面視における大きさおよび深さに対応した大きさで、四角形状、半円形状あるいは多角形状等である。
【００２２】
圧電素子接続用電極５は、支持部４の上部に凹部４１を覆うように設けられている。この圧電素子接続用電極５には、圧電素子の接続電極が電気的に接続されることを想定している。このため、圧電素子接続用電極５には、電気伝導率の高い材料を用いる。圧電素子接続用電極５は、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）または金（Ａｕ）等が用いられており、厚みが５〜６０μｍである。この厚みは、凹部４１の大きさおよび深さに対応して、凹部４１を塞がない程度の適切な厚みを選択することができる。また、圧電素子接続用電極５は、凹部４１からその周囲に広がるように設けられるが、凹部４１内に収まるように設けてもよい。
【００２３】
また、圧電素子接続用電極５は、圧電素子の接続電極と電気的に接続されるため、この接続電極に対応して設けられる。このため、支持部４および圧電素子接続用電極５は、図１に示すように２箇所設けられている。
【００２４】
また、圧電素子接続用電極５が支持部４の上部に設けられていると、圧電素子の接続電極に対して容易に電気的に接続することができる。この圧電素子接続用電極５は、面積が大きいほど支持部４に対する剥離強度が大きくなる。このとき、支持部４が凹部４１を有することから支持部４の上部における圧電素子接続用電極５の面積が大きくなることによって剥離強度が向上しているので、圧電素子を安定して実装することができ、圧電素子との電気伝導における電気抵抗を小さくしつつ、長寿命に電気伝導を行なうことができる。
【００２５】
このように、支持部４には、上部に凹部４１が設けられており、さらに上部に圧電素子接続用電極５が設けられている。このことにより、凹部４１が設けられていない場合と比較して、圧電素子接続用電極５の面積を大きくすることができる。このため、支持部４に対する圧電素子接続用電極５の剥離強度が大きくなる。また、導電性接合材を用いて圧電素子を実装する際には、導電性接合材の一部を凹部４１に溜めることができ、支持部４の上部に余分な導電性接合材を残すおそれが少なくなる。
【００２６】
さらに、平面視における凹部４１の面積が大きい場合には、支持部４に対する圧電素子接続用電極５の剥離強度が大きくなるとともに、導電性接合材で接合する面積を確保することもできる。このような観点から、平面視における支持部４に対する凹部４１の面積比
率は、例えば５０％以上とすることが好ましい。
【００２７】
また、凹部４１の深さが深い場合には、支持部４に対する圧電素子接続用電極５の剥離強度が大きくなるとともに、導電性接合材で接合する面積を確保することもできる。接合のための十分な面積を確保し、導電性接合材が凹部４１から溢れるおそれを低減するという観点から、凹部４１の深さを支持部４の高さに対して例えば２０％以上とすることが好ましい。また、支持部４に圧電素子を安定して載せて支えるという観点からは、例えば凹部４１の深さを支持部４の高さに対して例えば５０％以下とすることが好ましい。
【００２８】
図２に示すように、基板２の下面には、圧電素子接続用電極５と重なるように外部接続用電極端子６が設けられている。この外部接続用電極端子６は、外部の回路に電気的に接続されるため、電気伝導率の高い材料が用いられ、例えばＷ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、ＡｇまたはＡｕ等が用いられる。この外部接続用電極端子６は、厚みが例えば５〜６０μｍである。
【００２９】
また、図３に示すように、支持部４および基板２の内部には、支持部４および基板２を上下方向に貫通した貫通導体７が設けられている。この貫通導体７は、圧電素子接続用電極５と基板２の下面に設けられた外部接続用電極端子６とを電気的に接続する。このため、貫通導体７には、電気伝導率の高い材料が用いられ、例えばＷ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、ＡｇまたはＡｕ等が用いられる。
【００３０】
貫通導体７は、基板２の下面から支持部４の上部に設けられた圧電素子接続用電極５にかけて設けられた、例えば円柱状である。このような貫通導体７は、平面視における外径の大きさが、例えば０．０８〜０．２ｍｍである。また、貫通導体７は、円柱状以外にも、楕円柱状であっても角柱状であってもよい。楕円柱状の場合には、横断面の楕円形状における長軸および短軸が例えば０．０８〜０．２ｍｍである。なお、貫通導体７の平面視における大きさは、凹部４１の大きさに対して小さくされるが、凹部４１の大きさに対応した適切な大きさにすることができる。
【００３１】
貫通導体７は、凹部４１の底面または下端部から基板２の下面にかけて上下方向に貫通しているが、支持部４の上面から基板２の下面にかけて設けられていてもよい。このように貫通導体７が支持部４および基板２を上下方向に貫通して設けられているので、従来のように配線等を支持部の表面を引き回してから基板の貫通孔を通して基板の下面に引き出す場合と比較して、電気伝導の距離を短くすることができる。ひいては、電力の損失を少なくすることができる。
【００３２】
以上に示すような圧電素子収納用パッケージ１は、圧電素子の基板２の上面からの高さを確保しつつ、外部への電気伝導の距離を短くすることができる。さらに、圧電素子接続用電極５の面積が大きくなるため、支持部４に対する圧電素子接続用電極５の剥離強度を大きくすることができる。ひいては、電気伝導の効率を良好にして、電力の損失を軽減することができるとともに、高い信頼性の圧電素子収納用パッケージを得ることができる。
【００３３】
次に、図４ないし図６は、それぞれ本発明の第２の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージ１の斜視図、上面透視図および断面図を示している。これらの図において、圧電素子収納用パッケージ１は、本発明の第１の実施形態と同様に、基板２、枠体３、および基板２の上面に設けられた支持部４を備えている。そして、支持部４の上部には切欠き部４２が設けられている。
【００３４】
図４および図５に示すように、支持部４は、枠体３の内側の基板２の上面に、圧電素子を基板２の上面から離して支持するように設けられている。この支持部４の上部の中央領
域から側部にかけて切欠き部４２が設けられている。この切欠き部４２には、圧電素子の実装時に導電性接合材の一部が収容される。また、支持部４の上部には切欠き部４２を覆うように圧電素子接続用電極５が設けられており、基板２の下面には、外部接続用電極端子６が圧電素子接続用電極５と重なるように設けられている。圧電素子接続用電極５は、切欠き部４２からその周囲に広がるように設けられるが、切欠き部４２内に収まるように設けてもよい。
【００３５】
切欠き部４２は、平面視において例えば四角形状であって、１辺が０．１〜１ｍｍである。また、切欠き部４２は、平面視において四角形状以外にも、半円形状あるいは多角形状であってもよい。切欠き部４２の深さは、４〜６０μｍである。また、切欠き部４２は、支持部４の上面から基板２の下面までの断面視における形状が、平面視における大きさおよび深さに対応した大きさで、四角形状、半円形状、扇形状あるいは多角形状等である。
【００３６】
切欠き部４２が設けられていることにより、圧電素子接続用電極５の面積を大きくすることができるため、支持部４に対する圧電素子接続用電極５の剥離強度が大きくなる。また、導電性接合材を用いて、圧電素子を実装する際には、導電性接合材の一部を切欠き部４２に溜めることができ、支持部４の上部に余分な導電性接合材を残すおそれが少なくなる。
【００３７】
さらに、切欠き部４２の面積が大きい場合には、支持部４に対する圧電素子接続用電極５の剥離強度が大きくなるとともに、導電性接合材で接合する面積を確保することもできる。このような観点から、平面視における支持部４に対する切欠き部４２の面積比率は、例えば５０％以上とすることが好ましい。
【００３８】
また、切欠き部４２の深さが深い場合には、支持部４に対する圧電素子接続用電極５の剥離強度が大きくなるとともに、導電性接合材で接合する面積を確保することもできる。接合のための十分な面積を確保し、導電性接合材が溢れるおそれを低減するという観点から、切欠き部４２の深さを支持部４の高さに対して例えば２０％以上とすることが好ましい。また、支持部４に圧電素子を安定して載せて支えるという観点からは、切欠き部４２の深さを支持部４の高さに対して例えば５０％以下とすることが好ましい。
【００３９】
このように、支持部４の上部に切欠き部４２が設けられており、さらに、切欠き部４２を覆うようにして支持部４の上部に圧電素子接続用電極５が設けられていることにより、圧電素子接続用電極５の面積を大きくすることができるため、支持部４に対する圧電素子接続用電極５の剥離強度を大きくすることができる。
【００４０】
また、図３および図６に示すように、圧電素子収納用パッケージ１において、基板２、支持部４および枠体３は、セラミック材料によって一体的に形成されていることが好ましい。セラミック材料で一体的に形成されていることにより、それぞれが異種の材料からなるものを組み合わせる場合と比べて、熱膨張係数の差等によって各部材に応力が生じるおそれが少なくなる。また、セラミック材料で一体的に形成されていることにより、形成工程を簡略化することができる。
【００４１】
＜圧電デバイスの構成＞
図７には、本発明の第１および第２の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージ１を用いた圧電デバイス１０１の斜視図を示している。また、図８および図９には、本発明の一実施形態にかかる圧電デバイス１０１について、第１および第２の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージ１を用いた場合の断面図を示している。なお、図７に示した圧電デバイス１０１は、蓋体を除いた状態で示している。これらの図において、圧電デバイス
１０１は、圧電素子収納用パッケージ１と、支持部４に支持されて、一部が凹部４１または切欠き部４２に収容された導電性接合材９を介して圧電素子接続用電極５に電気的に接続された圧電素子８と、枠体３上にこの枠体３の内側を覆うように設けられた蓋体１０とを備えている。
【００４２】
ここで、圧電素子８とは、圧電体に加えられた力による歪みによって電圧を発生し、あるいは圧電体に電圧を印加すると歪みを発生する、圧電効果を利用した受動素子である。この圧電素子８は、例えば水晶振動子であり、特定の周波数で振動振幅が最大となる。圧電素子８が支持部４に支持されて実装されていることから、最大の振動振幅に対しても基板２の上面からの高さを容易に確保することができる。
【００４３】
図８に示すように、圧電素子８は、圧電素子接続用電極５に導電性接合材９を介して電気的に接続され、支持部４に支持されて実装される。この導電性接合材９は、支持部４の上部に設けられた凹部４１に一部が収容されている。
【００４４】
圧電素子８は、例えば、励振電極と接続電極と（いずれも図示せず）を有しており、接続電極が圧電素子接続用電極５に電気的に接続される。なお、励振電極は、圧電素子８の両主面のそれぞれの中央領域を覆った電極であって、振動周波数に対応した電圧が印加されることによって圧電素子８を振動させる機能を有している。また、接続電極は、圧電素子８の一主面の周辺領域に圧電素子接続用電極５のそれぞれに対応するように設けられている。
【００４５】
圧電素子８は、一般的に平面視において１．６×１．２ｍｍ、２．０×１．６ｍｍ、０．６×０．３ｍｍ等の大きさのものが用いられている。このとき、圧電素子８の厚みは５〜８５μｍ程度であり、圧電素子８の発振周波数は圧電素子８の厚みに反比例して３００〜２０ＭＨｚ程度である。
【００４６】
導電性接合材９としては、半田、ろう材または導電性接着樹脂等が用いられる。ろう材としては、銀ろう等を用いることができ、銀ろうは接合材の中では耐熱性および接合強度に優れている。また、半田を用いると導電性接合材９に柔軟性を持たせることができるので、実装後の熱応力等を緩和することができる。また、導電性接着樹脂は、接着樹脂の中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものである。この導電性粉末としては、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、Ａｇ、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）または鉄（Ｆｅ）のうちのいずれか、あるいはこれらを組み合わせたものが用いられる。また、接着樹脂としては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂またはビスマレイド樹脂が用いられる。このような導電性接着樹脂を用いると、半田と同様に導電性接合材９に柔軟性を持たせることができるので、実装後の熱応力等を緩和することができる。さらに接着前の導電性接着樹脂には粘性があるため、実装時に導電性接合材９が圧電素子の励振電極側に流れ込みにくくなる。
【００４７】
蓋体１０は、枠体３の内側を覆うように枠体３上に接合され、圧電素子収納用パッケージ１に圧電素子８を封止して収納する。蓋体１０は、例えばＦｅ、Ｎｉまたはコバルト（Ｃｏ）の少なくともいずれかを含む合金からなる。このような蓋体１０は、真空状態の収容空間あるいは窒化ガス等が充填された収容空間を気密に封じ込めるためにも用いられる。このために、蓋体１０は、所定雰囲気中で枠体３上に載置される。そして、例えば枠体３上の縁部分に形成された封止用導体パターンと蓋体１０とが溶接されるように蓋体１０に所定電流を印加してシーム溶接を行なうことにより、枠体３と接合される。このとき、蓋体１０が接合される枠体３から支持部４が離れていると、シーム溶接の際に、蓋体１０の接合に用いられる封止導体パターンが溶融してその一部が枠体３の内側に流れたとしても、圧電素子８にまで流れ込むおそれが少なくなる。
【００４８】
また、図９に示す圧電デバイス１０１は、図８に示す圧電デバイス１０１と同様に、圧電素子８が、圧電素子接続用電極５に導電性接合材９を介して電気的に接続され、支持部４に支持されて実装される。この導電性接合材９は、支持部４の上部に設けられた切欠き部４２に一部が収容されている。
【００４９】
このとき、切欠き部４２の切り欠かれている向きが、圧電素子８の励振電極側とは反対側になっているのがよい。切欠き部４２が励振電極側と反対側に向けて設けられていることにより、導電性接合材９の量が多くなって支持部４の外部に流れ出したとしても、圧電素子の励振電極に影響を与えないようにすることができる。つまり、励振電極側への導電性接合材９の流れ込みを抑制することができるため、ＣＩ値の劣化を抑制することができる。
【００５０】
次に、図１０および図１１には、本発明の他の実施形態にかかる圧電デバイス１０１の断面図を示している。これらの例においては、支持部４の近傍の枠体３の内側に、張出部１１が設けられている。
【００５１】
図１０および図１１に示すように、圧電デバイス１０１は、圧電素子８の支持を補助するものとして、枠体３の一部が支持部４に向かって基板２の上面に張り出した張出部１１を有していてもよい。このとき、張出部１１は支持部４と同じ高さであることが好ましい。このような張出部１１を有していることにより、支持部４とともに圧電素子８を支持する箇所が増えるため、これらの高さを揃えることによって圧電層８を基板２の上面に対して平行に支持することが容易になる。このため、安定して圧電素子８を実装することができる。また、このとき、張出部１１の上に接合材を用いて圧電素子８の端部を接合すると、支持部４に加えて張出部１１でも接合強度が確保できるので、圧電素子８を安定して実装することができる。この場合の張出部１１に用いる接合材は、必ずしも導電性である必要はない。
【００５２】
＜圧電素子収納用パッケージおよび圧電デバイスの製造方法＞
次に、以上の実施形態にかかる圧電素子収納用パッケージ１および圧電デバイス１０１の製造方法について説明する。
【００５３】
圧電素子収納用パッケージ１は、例えば、熱可塑性シートおよび鋳型を用いてモールド工法によって製造する。圧電素子収納用パッケージ１は、基板２、枠体３および支持部４について、複数のセラミック層が積層された積層構造を有する。このような積層構造は、各セラミック層に対応した熱可塑性シートを用いて形成する。
【００５４】
ここでの熱可塑性シートは、加熱することで軟化して流動し得るセラミックシートである。このような熱可塑性シートとしては、例えばＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３、２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２または３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２あるいはガラスセラミックスを主成分に、バインダーおよび可塑剤等の有機成分を調整して、６０〜８０℃における弾性率を低く調整したシートを用いる。また、鋳型は、圧電素子収納用パッケージ１の凹凸の形状に対して、反転形状の中空構造を有する。
【００５５】
圧電素子収納用パッケージ１の製造方法では、まず、熱可塑性シートに厚み方向に貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔に貫通導体用の導電性ペーストを充填する。次に、圧電素子接続用電極５および外部接続用電極端子６に対応して導電性ペーストをそれぞれのパターンで所定の位置にスクリーン印刷法を用いて印刷する。
【００５６】
次に、各熱可塑性シートを重ね合わせて積層体を作製し、この積層体に鋳型を加熱下で
押し付けて、鋳型の反転形状に対応した凹凸の形状に変形させる。このとき、基板２の底面が鋳型に合うように盛り上げて、支持部４および張出部１１を形成する。そして、この変形後の積層体を焼成することによって、圧電素子収納用パッケージ１を製造することができる。
【００５７】
また、圧電素子８としての水晶振動子は、例えば次のように作製する。まず、準備した人工水晶体から定めたカットアングルで切断し、中央部の厚みが外周部の厚みよりも厚くなるようにべベル加工を行なって、水晶素子を形成する。そして、この水晶素子の主両面にフォトリソグラフィー技術、蒸着技術またはスパッタリング技術によって金属膜を被着させることにより、励振電極および接続電極を形成する。これにより、圧電素子８としての水晶振動子を作製することができる。
【００５８】
以上のように作製した圧電素子収納用パッケージ１の支持部４の圧電素子接続用電極５に導電性接合材９を、その一部が凹部４１または切欠き部４２に収容されるように供給する。この導電性接合材９を用いて圧電素子接続用電極５に圧電素子８の接続電極を接合して、圧電素子収納用パッケージ１に圧電素子８を実装する。
【００５９】
そして、蓋体１０を真空状態あるいは窒化ガス等が充填された所定雰囲気中で枠体３上に載置する。そして、枠体３上の縁部分に形成した封止用導体パターンと蓋体１０とが溶接されるように蓋体１０に所定電流を印加してシーム溶接を行なう。これにより、蓋体１０で枠体３の内側を真空状態の収容空間あるいは窒化ガス等が充填された収容空間として気密に封じ込める。このようにして圧電素子収納用パッケージ１に圧電素子８を収納することで、圧電デバイス１０１を製造することができる。
【００６０】
以上の方法で圧電素子収納用パッケージ１および圧電デバイス１０１を作製することによって、基板２および支持部４を上下方向に貫通する貫通導体７およびこれによって電気的に接続された圧電素子接続用電極５および外部接続用電極端子６を正確に設けることができる。また、枠体３と支持部４との位置精度を確保することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  圧電素子収納用パッケージ
２  基板
３  枠体
４  支持部
４１  凹部
４２  切欠き部
５  圧電素子接続用電極
６  外部接続用電極端子
７  貫通導体
８  圧電素子
９  導電性接合材
１０  蓋体
１１  張出部
１０１  圧電デバイス
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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