(57)【要約】【課題】本発明は、セラミックパッケージ及びこれを用いた水晶素子パッケージに関する。【解決手段】本発明の一実施例によるセラミックパッケージは、キャビティ（ｃａｖｉｔｙ）を形成する側壁構造を有する支持部のうちキャビティに向かう内壁面が、側壁の幅が変化し且つベース基板に近い領域が相対的に小さな幅を有するように形状が変化することにより、水晶振動子の整列不良を減少させることができ、周波数偏差及びＥＳＲが減少して水晶素子パッケージの電気的特性を向上させることができる。【選択図】図３
2017059806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板と、
前記ベース基板上に配置され、キャビティを形成する側壁構造を有する支持部と、
を含み、
前記支持部のうち前記キャビティに向かう内壁面は、前記側壁の幅が変化し且つ前記ベース基板に近い領域が相対的に小さな幅を有するように形状が変化する、セラミックパッケージ。
【請求項２】
前記内壁面は前記ベース基板に対して傾斜を有する、請求項１に記載のセラミックパッケージ。
【請求項３】
前記内壁面の傾斜角度は前記ベース基板に対して６０〜８５°である、請求項２に記載のセラミックパッケージ。
【請求項４】
前記支持部のうち前記側壁の下部面を前記ベース基板に近い領域としたとき、前記側壁の上部面の幅は前記下部面の幅の１．５倍〜２倍である、請求項１から３のいずれか一項に記載のセラミックパッケージ。
【請求項５】
前記キャビティは、前記ベース基板に近い領域が相対的に大きな幅を有するように形状が変化する、請求項１から４のいずれか一項に記載のセラミックパッケージ。
【請求項６】
前記支持部のうち前記キャビティに向かう内壁面は階段状を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のセラミックパッケージ。
【請求項７】
前記支持部のうち前記キャビティに向かう内壁面は下部に溝が形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載のセラミックパッケージ。
【請求項８】
ベース基板、及び前記ベース基板上に配置されキャビティを形成する側壁構造を有する支持部を含むセラミックパッケージと、
前記キャビティの内部に配置された水晶振動子と、
前記支持部上に配置され前記キャビティを覆うリッドと、
を含み、
前記支持部のうち前記キャビティに向かう内壁面は、前記側壁の幅が変化し且つ前記ベース基板に近い領域が相対的に小さな幅を有するように形状が変化する、水晶素子パッケージ。
【請求項９】
前記支持部のうち前記キャビティに向かう内壁面は前記ベース基板に対して傾斜を有する、請求項８に記載の水晶素子パッケージ。
【請求項１０】
前記内壁面の傾斜角度は前記ベース基板に対して６０〜８５°である、請求項９に記載の水晶素子パッケージ。
【請求項１１】
前記支持部のうち前記側壁の下部面を前記ベース基板に近い領域としたとき、前記側壁の上部面の幅は前記下部面の幅の１．５倍〜２倍である、請求項８から１０のいずれか一項に記載の水晶素子パッケージ。
【請求項１２】
前記キャビティは、前記ベース基板に近い領域が相対的に大きな幅を有するように形状が変化する、請求項８から１１のいずれか一項に記載の水晶素子パッケージ。
【請求項１３】
前記支持部のうち前記キャビティに向かう内壁面は階段状を有する、請求項８から１２のいずれか一項に記載の水晶素子パッケージ。
【請求項１４】
前記支持部のうち前記キャビティに向かう内壁面は下部に溝が形成される、請求項８から１２のいずれか一項に記載の水晶素子パッケージ。
【請求項１５】
前記支持部と前記リッドの間に配置された接着層を含む、請求項８から１４のいずれか一項に記載の水晶素子パッケージ。
【請求項１６】
前記接着層は金属材料を含む、請求項１５に記載の水晶素子パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックパッケージ及びこれを用いた水晶素子パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックパッケージの一種である水晶素子パッケージは、パッケージ本体、水晶振動子及びリッド（ｌｉｄ）などを含んで構成される。水晶素子パッケージの場合、キャビティ（ｃａｖｉｔｙ）が形成されたものと形成されないものがあり、キャビティが形成されたパッケージの場合、キャビティの内部領域の幅によってパッケージの電気的特性が変わり得る。
【０００３】
セラミックパッケージは、ベース基板及びベース基板の縁に沿って形成された支持部を含むことによりキャビティを含むことができる。
【０００４】
上記セラミックパッケージにおいてキャビティの内部に水晶振動子を配置する場合、支持部と水晶振動子の間の距離が小さいと、電気的特性の一つであるＥＳＲ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ、等価直列抵抗）が増加し、これにより、パッケージの不良を発生させる可能性がある。
【０００５】
よって、水晶振動子と支持部の間の距離を増加させてＥＳＲを減少させることが非常に重要である。
【０００６】
下記の先行技術文献に記載された特許文献１及び２は、水晶素子パッケージに関する説明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１６０８４０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３４７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
なお、セラミックパッケージにおいてキャビティ内の有効面積が小さいと、水晶振動子の整列不良が発生する可能性があり、水晶振動子の周波数偏差及びＥＳＲが増加する可能性がある。
【０００９】
本発明の様々な目的の一つは、セラミックパッケージの有効面積を増加させることができ、これにより、水晶振動子の整列が容易となり、水晶振動子の周波数偏差及びＥＳＲを減少させることができ、水晶素子パッケージの電気的特性を向上させることができることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明が提案する様々な解決手段の一つは、キャビティ（ｃａｖｉｔｙ）を形成する側壁構造を有する支持部のうちキャビティに向かう内壁面が、側壁の幅が変化し且つベース基板に近い領域が相対的に小さな幅を有するように形状が変化することにより、水晶振動子の整列不良を減少させることができ、周波数偏差及びＥＳＲが減少して水晶素子パッケージの電気的特性を向上させることができるようにすることである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一実施例によるセラミックパッケージは、キャビティ内において水晶振動子を実装することができる有効面積が増加することができ、水晶振動子の周波数偏差及びＥＳＲを減少させて水晶素子パッケージの電気的特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例によるセラミックパッケージを概略的に示す平面図及び断面図である。
【図２】本発明の一実施例による水晶素子パッケージを概略的に示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例による水晶素子パッケージを概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施例によるセラミックパッケージを概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施例によるセラミックパッケージを概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施例によるセラミックパッケージを概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施例によるセラミックパッケージを概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施例によるセラミックパッケージを概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００１４】
以下、本発明によるセラミックパッケージについて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施例によるセラミックパッケージを概略的に示す平面図及び断面図である。
【００１６】
図１を参照すると、本発明の一実施例によるセラミックパッケージ１０は、ベース基板１０ａ、及びキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）を形成する側壁構造を有する支持部１０ｂを含み、支持部１０ｂのうち上記キャビティに向かう内壁面は、上記側壁の幅が変化し且つ上記ベース基板に近い領域が相対的に小さな幅を有するように形状が変化する。
【００１７】
上記ベース基板１０ａは絶縁セラミック材質であればよい。
【００１８】
上記ベース基板１０ａは、平らな（ｆｌａｔ）セラミックグリーンシートを積層した酸化アルミニウム焼結体又は単一の酸化アルミニウム焼結体であればよい。
【００１９】
上記支持部１０ｂは、側壁構造を有し、上記ベース基板１０ａの上面に配置されてキャビティ（図示せず）を形成することができる。
【００２０】
上記支持部１０ｂは、ベース基板１０ａと同一の材質である絶縁セラミック材質であればよい。
【００２１】
上記支持部１０ｂは、互いに異なる側壁の幅を有する側壁構造のセラミックグリーンシートを積層して形成されることができたり、単一のセラミックグリーンシートにレーザー（ｌａｓｅｒ）、金型などの方法で溝をつけて開口部を形成することにより得られる。
【００２２】
上記セラミックパッケージ１０は、上記ベース基板１０ａに上記支持部１０ｂを配置して接合した後、高温での焼成工程を行って形成されることができる。
【００２３】
上記ベース基板１０ａと上記支持部１０ｂは、同一の物質であり、焼成工程後にその境界が肉眼で確認できないほどに一体化されていることができる。
【００２４】
従来のキャビティが形成されたセラミックパッケージにおいてキャビティの内部に水晶振動子を配置する場合、上記キャビティの内部が狭いと、水晶振動子の実装のための有効面積が減少する可能性がある。これにより、キャビティ内に水晶振動子を実装するとき、整列が困難であり、電極パッド間のショート（ｓｈｏｒｔ）が発生する可能性がある。また、機械的振動エネルギーで周波数を発振する水晶振動子の場合、周波数の偏差が大きくなり、これにより、ＥＳＲが大きく発生し、周波数発振誤差による不良が発生する可能性がある。
【００２５】
本発明の一実施形態によるセラミックパッケージ１０において、上記支持部１０ｂのうち上記キャビティに向かう内壁面は、上記側壁の幅が変化し且つ上記ベース基板に近い領域が相対的に小さな幅を有するように形状が変化する。これにより、パッケージ基板におけるキャビティ内の有効面積を増加させることができるため、整列不良の困難を減少させることができ、水晶振動子の周波数偏差及びＥＳＲが減少することができる。
【００２６】
上記支持部１０ｂのうち上記側壁の下部面を上記ベース基板に近い領域としたとき、上記側壁の上部面の幅は上記下部面の幅の１．５倍〜２倍であればよい。
【００２７】
上記支持部１０ｂのうち上記側壁の下部面は、上記支持部と上記ベース基板との接合が容易な面積を有することができる。
【００２８】
上記支持部１０ｂのうち上記キャビティに向かう内壁面が、側壁の幅が変化し且つベース基板に近い領域から相対的に小さな幅を有するように形状が変化するため、上記キャビティは、上記ベース基板に近い領域が相対的に大きな幅を有するように形状が変化することができる。
【００２９】
上記支持部１０ｂのうち上記キャビティに向かう内壁面は上記ベース基板に対して傾斜を有することができる。
【００３０】
上記内壁面の傾斜角度は上記ベース基板に対して６０〜８５°であればよい。
【００３１】
上記内壁面の傾斜角度が６０°未満であると、上記支持部の下面の面積が小さくなり、ベース基板との接合が困難である可能性がある。
【００３２】
上記内壁面の傾斜角度が８５°を超えると、キャビティ内の有効面積の確保が困難であるため、水晶振動子の周波数偏差及びＥＳＲが増加する可能性がある。
【００３３】
図４〜図８は、本発明の他の実施例によるセラミックパッケージ１１０を概略的に示す断面図である。
【００３４】
図４〜図８に示されている構成要素のうち、図１に示されている構成要素と同一の構成については説明を省略する。
【００３５】
図４〜図６を参照すると、上記支持部１１０ｂのうち上記キャビティに向かう内壁面は階段状を有することができる。なお、上記階段状は１段から３段であることを開示しているが、これに限定されるものではない。
【００３６】
図７及び図８を参照すると、上記支持部１１０ｂのうち上記キャビティに向かう内壁面は、下部に溝が形成されることができる。
【００３７】
上記支持部のうちキャビティに向かう内壁面は、上記ベース基板に対して傾斜すると共に、下部に溝が形成されることができる。
【００３８】
以下、本発明の水晶素子パッケージについて説明する。
【００３９】
図２は、本発明の一実施例による水晶素子パッケージを概略的に示す斜視図であり、図３は、本発明の一実施例による水晶素子パッケージを概略的に示す断面図である。
【００４０】
図２及び図３に示しているように、本発明の一実施例による水晶素子パッケージは、ベース基板１０ａ、及び上記ベース基板１０ａ上に配置されキャビティを形成する側壁構造を有する支持部１０ｂを含むセラミックパッケージ１０と、キャビティ（図示せず）の内部に配置された水晶振動子２０、２２と、支持部１０ｂ上に配置されキャビティを覆うリッド５０と、を含み、上記支持部１０ｂのうち上記キャビティに向かう内壁面は、上記側壁の幅が変化し且つ上記ベース基板１０ａに近い領域が相対的に小さな幅を有するように形状が変化する。
【００４１】
上記ベース基板１０ａは絶縁セラミック材質であればよい。
【００４２】
上記ベース基板１０ａは、平らな（ｆｌａｔ）セラミックグリーンシートを積層した酸化アルミニウム焼結体又は単一の酸化アルミニウム焼結体であればよい。
【００４３】
上記支持部１０ｂは、側壁構造を有し、上記ベース基板１０ａの上面に配置されてキャビティ（図示せず）を形成することができる。
【００４４】
上記支持部１０ｂは、ベース基板１０ａと同一の材質である絶縁セラミック材質であればよい。
【００４５】
上記支持部１０ｂは、互いに異なる側壁の幅を有する側壁構造のセラミックグリーンシートを積層して形成されることができたり、単一のセラミックグリーンシートにレーザー（ｌａｓｅｒ）、金型などの方法で溝をつけて開口部を形成することにより得られる。
【００４６】
上記セラミックパッケージ１０は、上記ベース基板１０ａに上記支持部１０ｂを配置して接合した後、高温での焼成工程を行って形成されることができる。
【００４７】
上記ベース基板１０ａと上記支持部１０ｂは、同一の物質であり、焼成工程後にその境界が肉眼で確認できないほどに一体化されていることができる。
【００４８】
上記キャビティ内の上記ベース基板１０ａ上には第１及び第２の電極パッド３０が配置されることができる。
【００４９】
上記第１及び第２の電極パッド３０の一側は水晶振動子２０、２２と連結されることができる。
【００５０】
上記水晶振動子２０、２２は、水晶片を含む水晶体２０と、上記水晶体の両面に形成された第１の電極２２ａ及び第２の電極２２ｂを含むことができる。
【００５１】
上記水晶体２０は、発振周波数などによって所定の厚さで研磨された圧電基板であり、水晶ウエハをフォトリソグラフィー技術などで切断加工して製造されることができる。
【００５２】
上記水晶体２０は、長方形に形成され、中心に配置される振動部２０ａと、振動部２０ａの縁部分に配置される周辺部２０ｂを含むことができる。
【００５３】
上記周辺部２０ｂは上記振動部２０ａより厚さが薄く形成されることができ、この場合、水晶体２０はメサ（ｍｅｓａ）状に形成されることができるが、これに限定されるものではない。
【００５４】
上記水晶体２０は、電気的信号によって圧電効果を発生させ、ＳｉＯ２で構成された水晶片を用いることができるが、これに制限されるものではない。
【００５５】
上記第１の電極２２ａ及び第２の電極２２ｂは水晶体２０の両面に形成され、第１の電極２２ａは第１の電極パッド３０ａと電気的に連結され、第２の電極２２ｂは第２の電極パッド３０ｂと電気的に連結されるように形成されることができる。
【００５６】
上記第１の電極２２ａ及び第２の電極２２ｂは、水晶体２０に電気信号を加えて水晶体を振動させることができる。
【００５７】
上記第１及び第２の電極２２ａ、２２ｂは、導電性金属物質からなり、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）及びモリブデン（Ｍｏ）で構成された群から選択された少なくとも一つの金属物質を用いて形成されることができるが、これに制限されるものではない。
【００５８】
上記水晶振動子２０、２２は、第１及び第２の電極パッド３０と水晶振動子の下面端が電気的に連結されることができるように導電性接着剤４０によって接合されることができる。
【００５９】
上記導電性接着剤４０は導電性フィラー及び樹脂を含むことができる。
【００６０】
上記導電性フィラーは、銀（Ａｇ）フィラー及び銀（Ａｇ）をメッキした銅（Ｃｕ）フィラーのうちから選択された一つであればよく、上記樹脂は、エポキシ系樹脂及びシリコン系樹脂のうちから選択された一つであればよいが、これに限定されるものではない。
【００６１】
本発明の水晶素子パッケージは、上記キャビティを覆うように上記セラミックパッケージ１０上にリッド５０が配置されることができる。
【００６２】
上記リッド５０は、導電性金属材質であればよく、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）及びモリブデン（Ｍｏ）で構成された群から選択された少なくとも一つ又は二つ以上の金属の合金物質を用いて形成されることができるが、これに制限されるものではない。
【００６３】
上記リッド５０を配置することにより、水晶振動子２０、２２が外部からパッケージングされ、上記リッド５０が覆われた内部空間が真空状態となることができる。
【００６４】
上記リッドとセラミックパッケージの間の隙間が形成された場合は、内部空間の真空が維持されることができない。このような隙間が生じる原因として、水晶振動子と支持部の間の距離が十分に確保されないと、水晶振動子の振動が支持部に影響を及ぼし、支持部の上面と上記リッドの間の隙間が形成される可能性がある。
【００６５】
上記内部空間の真空が維持されない場合、水晶振動子の周波数偏差が増加し、これにより、ＥＳＲが増加する可能性がある。
【００６６】
本発明の一実施形態によるセラミックパッケージ１０において、上記支持部１０ｂのうち上記キャビティに向かう内壁面は、上記側壁の幅が変化し且つ上記ベース基板に近い領域が相対的に小さな幅を有するように形状が変化する。
【００６７】
上記支持部１０ｂの側壁の幅が変化すると、キャビティの内部の有効面積を増加させることができる。
【００６８】
これにより、水晶振動子の整列が容易となり、組立不良を減少させることができ、水晶振動子の周波数偏差の減少によって周波数発振正確性が可能となる。また、ＥＳＲが減少することにより、水晶素子パッケージの電気的特性を向上させることができる。
【００６９】
上記支持部１０ｂのうち上記側壁の下部面を上記ベース基板に近い領域としたとき、上記側壁の上部面の幅は上記下部面の幅の１．５倍〜２倍であればよい。
【００７０】
上記支持部１０ｂのうち上記側壁の下部面は、上記支持部と上記ベース基板との接合が容易な面積を有することができる。
【００７１】
上記支持部１０ｂのうち上記キャビティに向かう内壁面が、側壁の幅が変化し且つベース基板に近い領域から相対的に小さな幅を有するように形状が変化するため、上記キャビティは、上記ベース基板に近い領域が相対的に大きな幅を有するように形状が変化することができる。
【００７２】
上記支持部１０ｂのうち上記キャビティに向かう内壁面は上記ベース基板に対して傾斜を有することができる。
【００７３】
上記内壁面の傾斜角度は上記ベース基板に対して６０〜８５°であればよい。
【００７４】
上記内壁面の傾斜角度が６０°未満であると、上記支持部の下面の面積が小さくなり、ベース基板との接合が困難である可能性がある。
【００７５】
上記内壁面の傾斜角度が８５°を超えると、キャビティ内の有効面積の確保が困難であるため、水晶振動子の周波数偏差及びＥＳＲが増加する可能性がある。
【００７６】
上記セラミックパッケージの他の実施例として、上記支持部１１０ｂのうち上記キャビティに向かう内壁面は階段状を有することができる。なお、上記階段状は１段から３段であることを開示しているが、これに限定されるものではない。
【００７７】
上記支持部１１０ｂのうち上記キャビティに向かう内壁面は、下部に溝が形成されることができる。
【００７８】
上記支持部のうちキャビティに向かう内壁面は、上記ベース基板に対して傾斜すると共に、下部に溝が形成されることができる。
【００７９】
上記支持部１０ｂと上記リッド５０の間に接着層５２を配置して、上記リッド５０と上記セラミックパッケージの支持部１０ｂの上面を接合することができる。
【００８０】
上記接着層５２は、多層に積層された形態であればよく、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）及びモリブデン（Ｍｏ）で構成された群から選択された少なくとも一つの金属材料からなる金属層が積層されたものであればよいが、これに限定されるものではない。
【００８１】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
【符号の説明】
【００８２】
１０、１１０  セラミックパッケージ
２０  水晶振動子
２２  第１及び第２の電極
３０  電極パッド
４０  導電性接着剤
５０  リッド
５２  接着層
【図１】
2017059806.tif 000003
【図２】
2017059806.tif 000004
【図３】
2017059806.tif 000005
【図４】
2017059806.tif 000006
【図５】
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【図６】
2017059806.tif 000008
【図７】
2017059806.tif 000009
【図８】
2017059806.tif 000010