(57)【要約】      （修正有）【課題】金属カバーのはみ出しを防止して生産性を高めた表面実装用の水晶デバイスを提供。【解決手段】積層セラミックからなる底壁１ａと枠壁１ｂを有する凹状とした平面視矩形状の容器本体１内に少なくとも水晶片２を収容し、容器本体１の開口端面には開口端面を周回する金属膜６が設けられ、容器本体１の外形よりも小さい金属カバー３が開口端面の外周端から離間して金属膜６上に接合され、水晶片２を密閉封入してなる表面実装用の水晶デバイスにおいて、金属膜６は開口端面の外周端から離間して形成された構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層セラミックからなる底壁と枠壁を有する凹状とした平面視矩形状の容器本体内に少なくとも水晶片を収容し、前記容器本体の開口端面には前記開口端面を周回する金属膜が設けられ、前記容器本体の外形よりも小さい金属カバーが前記金属膜上にＡuを含む共晶合金によって接合され、前記水晶片を密閉封入してなる表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記金属膜は前記開口端面の外周端から離間して形成された表面実装用の水晶デバイス。
【請求項２】
請求項１において、前記金属カバーはコバールを母材としてＮｉ膜が両主面に設けられ、前記Ｎｉ膜上となる前記金属カバーの外周にＡu膜が設けられ、前記Ａu膜上に前記共晶合金を溶融した表面実装用の水晶デバイス。
【請求項３】
請求項１において、前記金属カバーは前記金属膜の外形形状よりも小さい表面実装用の水晶デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装用の水晶デバイスを技術分野とし、特に共晶合金を用いて金属カバーを接合した表面実装用の水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
表面実装デバイス例えば水晶振動子（以下、表面実装振動子とする）は、小型・軽量であることから携帯電話で代表される携帯型の電子機器に、周波数や時間の基準源として発振回路とともに組み込まれる。このようなものの一つに、共晶合金を用いて容器本体の開口端面を封止したものがある。
【０００３】
（従来技術の一例）
第４図は一従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は点線○印で示す部分の一部拡大断面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。
【０００４】
表面実装振動子は凹状とした容器本体１に水晶片２を収容し、金属カバー３を接合して密閉封入してなる。容器本体１は底壁１ａと枠壁１ｂを有する積層セラミックからなり、内底面には一対の水晶端子４を、外底面には外部端子５を有する。容器本体１の開口端面（枠壁１ｂ上面）には外周端を含む全面に金属膜６を有する。
【０００５】
金属膜６は下地電極６ａをＷ（タングステン）やＭo（モリブテン）として印刷によって形成され、容器本体１とともに焼成された後、導電層６ｂとして電界メッキ等による図示しないＮｉ膜及びＡu膜が順次に積層される。水晶端子４は一組の対角部の外部端子５に、金属膜６は他組の外部端子５に、図示しないスルーホールや積層面を経て電気的に接続する。
【０００６】
水晶片２は両主面に励振電極７ａを有し、例えば一端部両側に引出電極７ｂを延出する。引出電極７ｂの延出した水晶片２の一端部両側は水晶端子４に導電性接着剤８によって固着される。金属カバー３は容器本体１の平面外形よりも小さく、熱膨張係数が比較的セラミックに接近したコバール（Ｆe、Ｎｉ、Ｃoの合金）を母材とする。そして、両主面の表面には電界メッキによる図示しないＮｉ膜が設けられ、さらに、一主面の外周にＡu膜（Ａuとして図示）が設けられる。Ａu膜は金属カバー３の外周端を含んで形成され、容器本体１の開口端面上の金属膜６の膜幅よりも狭くする。
【０００７】
そして、金属カバー３の少なくとも一主面の外周には封止材としての共晶合金９例えばＡuＳn（金錫）が溶融によってＡu膜上に固着される。共晶合金９（ＡuＳn）９の融点温度（液相温度）は約２７８℃となる。そして、金属カバー３を図示しない治具等を用いて容器本体１の開口端面に搭載して位置決めし、共晶合金９を加熱溶融する。これにより、金属カバー３の外周を開口端面に接合し、水晶片２を密閉封入する。
【０００８】
このようなものでは、例えば金属カバー３のＮｉ（ニッケル、融点が１４５５℃）をジュール熱によって溶融して接合するシーム溶接に比較すると、融点温度（２７８℃）が格段に低くなる。したがって、金属カバー３と容器本体１との熱膨張係数差による容器本体１の湾曲や欠損を防止できる。
【０００９】
そして、この分、枠壁１ｂの幅を小さくして内積を大きくできる。さらには、融点温度が低いので、溶融時のスプラッシュの発生を防止できる等の効果を奏する。但し、共晶合金９としてＡuを含むので、高価になる。なお、容器本体１は一般に行われるシーム溶接用の容器本体１が採用される。
【特許文献１】特開２００５−１９８１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の表面実装振動子では、容器本体１の開口端面へ金属カバー３を搭載する際の治具等による位置決精度によって、共晶合金９による容器本体１への接合後に金属カバー３の一端側が開口端面から突出することがある。この場合、第５図（ａｂ）に示したように、金属カバー３が容器本体１の一端側からはみ出す搭載時（位置決時）のズレ幅に応じて、接合後に金属カバー３が突出したり、突出しなかったりする。
【００１１】
すなわち、金属カバー３のズレ幅に違いがあっても、第６図（ａ）に示したように加熱溶融した共晶合金（溶融合金）９ａは開口端面の金属膜６上に流れ出す。そして、溶融合金９ａは開口端面の金属膜６の中央部での厚みを表面張力によって大きくする。第６図（ｂ）は金属カバー３がない状態とした場合の溶融合金９ａの流れ出しによる最終的な盛り上がりの状態を示す。
【００１２】
これらに伴って、第６図（ｃ）に示したように、金属カバー３の一端側は矢印Ｐで示す中心方向に引っ張られて移動する。また、金属カバー３の図示しない他端側は容器本体１の外周方向に引っ張られて移動する。要するに、金属カバー３は容器本体の一端側から他端側に向かって移動する。
【００１３】
そして、容器本体１の外周端からの金属カバーのズレ幅としてのはみ出し量をｄ1として比較的にｄ1が少ない場合は、金属カバー３のＡu膜と容器本体１の金属膜６との内終端が概ね一致した時点で、共晶合金９の流れとともに金属カバー３の移動が停止して安定する「第６図（ｃ）」。
【００１４】
したがって、金属カバー３の搭載時の多少の位置ずれがあっても、所謂セルフアライメント（自己整列）によって金属カバー３の外周を容器本体１の開口端面内に引き戻す。なお、金属カバー３は開口端面より外形が小さいので、金属カバー３の重力等によって溶融合金９ａは側面にまで這い上がる。所謂半田フィレットを形成して、共晶合金９の溶融を確認できて接合強度を高める。
【００１５】
しかし、金属カバー３の搭載時の位置ずれが大きく、容器本体１の外周端からのはみ出し量をｄ2＞ｄ1として大きい場合は「第７図（ａ）」、前述同様に溶融合金９ａが金属膜６上に流れ出てセルフアライメントが機能しても「第７図（ｂ）」、金属カバー３は開口端面内に戻りきれない状態で硬化する「第７図（ｃ）」。
【００１６】
したがって、この場合には、金属カバー３が開口端面から突出して外観不良とし、生産性を低下させる問題があった。特に、金属カバー３は高価なＡuを含むので損失を大きくする。ちなみに、Ａuを含む共晶合金９を用いた金属カバー３の場合は、シーム溶接時の金属カバー３に比較し、１０倍程度高価になる。
【００１７】
（発明の目的）
本発明は金属カバーのはみ出しを防止して生産性を高めた表面実装用の水晶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】
【００１８】
（本発明の着目点）
本発明はシーム溶接用の容器本体１を使用する点について考察して次の点に着目した。すなわち、シーム溶接では融点温度を１４５５℃とするＮｉを溶融するので、溶融時から常温に戻る際の収縮力が大きい。したがって、容器本体における開口端面の金属膜は、開口端面の外周端を含んで全面に形成する。これにより、溶融時における金属膜の剥離を防止する。
【００１９】
これに対して、共晶合金の融点温度は前述のように２７８℃でＮｉよりも格段に低いことから、溶融時から常温に戻る際の収縮力もはるかに小さい。したがって、容器本体の開口端面に対する金属膜の付着面積を小さくしても、共晶合金による接合であれば、金属膜の剥離を防止できる点に着目した。
【００２０】
（解決手段）
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、積層セラミックからなる底壁と枠壁を有する凹状とした平面視矩形状の容器本体内に少なくとも水晶片を収容し、前記容器本体の開口端面には前記開口端面を周回する金属膜が設けられ、前記容器本体の外形よりも小さい金属カバーが前記金属膜上にＡuを含む共晶合金によって接合され、前記水晶片を密閉封入してなる表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記金属膜は前記開口端面の外周端から離間して形成された構成とする。
【発明の効果】
【００２１】
このような構成であれば、容器本体１における開口端面の金属膜は外周端から離間して形成されるので、金属カバーが開口端面からずれて搭載（位置決め）されても、開口端面の外周端からの金属カバーのはみ出しを防止できる。すなわち、金属膜は開口端面の外周から離間するので、金属カバーが外周端からはみ出して搭載されても、共晶合金の溶融時における溶融合金のセルフアライメントによって金属膜６の外周近傍まで引き戻される。
【００２２】
この場合、金属膜の外周近傍は、容器本体の外周端と金属膜との間となるので、金属カバーの外周端は開口端面の外周端と金属膜との間の無電極領域内に位置する。したがって、容器本体における開口端面の外周端からの金属カバーの突出を防止できる。これに対し、従来の場合は、金属カバーの外周端が金属膜の外周近傍まで引き戻されても、容器本体の外周端を含んで形成された金属膜の外周近傍は、容器本体１の開口端面の外になる。したがって、金属カバーの突出を防止できない。
【００２３】
そして、本発明では、前述の着目点で述べたように、共晶合金の融点温度がシーム溶接時のＮｉに比較して格段に低いので、容器本体１の外周端から金属膜を離間して付着面積を小さくしても、溶融時における剥離を防止できる。
【００２４】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記金属カバーはコバールを母材としてＮｉ膜が両主面に設けられ、前記Ｎｉ膜上となる前記金属カバーの外周にＡu膜が設けられ、前記Ａu膜上に前記共晶合金を溶融する。これにより、請求項１での金属カバーを明確にするとともに、Ａu膜によって共晶合金とのなじみを良好にして共晶合金を外周にのみ形成できる。
【００２５】
同請求項３では、請求項１において、前記金属カバーは前記金属膜の外形形状よりも小さくする。これにより、金属カバーの側面にも共晶合金が這い上がって、溶融の確認や接合強度等を高める（所謂半田フィレットに相当）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
第１図は本発明の一実施形態を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は点線○印で示す部分の一部拡大断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００２７】
表面実装振動子は前述したように、底壁１ａ及び枠壁１ｂを有する積層セラミックからなる凹状とした容器本体１に水晶片２を収容し、共晶合金９によって金属カバー３を開口端面に接合して密閉封入する。金属カバー３は容器本体１の平面外形よりも小さく、母材をコバールとし、両主面にＮｉ膜を、一主面の外周にＡu膜を有する。そして、Ａu膜上にＡuＳnとした共晶合金９を溶着する。
【００２８】
この実施形態では、容器本体１の開口端面に設けられて下地をＷとしてＮｉ膜及びＡu膜とした金属膜６は、外周端から離間して設けられる。容器本体１の平面外形は、例えば２．０×１．６ｍｍとして、開口端面の枠幅は均一の０．２ｍｍとする。開口端面の外周端から金属膜６の離間距離は０．０５ｍｍとして、離間した領域はセラミックの素地が露出する。
【００２９】
金属カバー３は前述のように容器本体１より小さく、さらに金属膜６の平面外形よりも小さくする。そして、金属カバー３のＡu膜は従来と同様に外周端を含んで形成され、金属膜６よりも膜幅を小さくする。
【００３０】
このようなものでは、従来同様に図示しない治具によって、容器本体１の開口端面に金属カバー３を搭載して位置決めし、共晶合金９（ＡuＳn）を加熱溶融する。この場合、容器本体１の開口端面に対する搭載時（位置決時）に、開口端面の外周端から金属カバー３のはみ出し量をｄ2＞ｄ1として比較的大きい場合であっても「第２図（ａ）」、加熱溶融後の金属カバー３の突出を防止できる。
【００３１】
すなわち、金属カバー３が開口端面の外周端からはみ出し量をｄ2＞ｄ1として位置決されても、前述したように加熱溶融時における共晶合金９と金属膜６との接触部から、溶融合金９ａが開口端面上の金属膜６上に流れ出す。したがって、金属カバー３も溶融合金９ａの流れ出す方向に引っ張られて移動する。そして、金属カバー３の外周端は金属膜６の外周近傍に移動する。
【００３２】
この場合、容器本体１における開口端面の外周端から金属膜６は離間するので、金属カバー３の外周端はセラミックの素地領域となる。これにより開口端面の外周端からの金属カバー３の突出を防止できる。そして、共晶合金９としてのＡuＳnは融点温度を２７８℃としてシーム溶接時のＮｉよりも格段に低い。したがって、容器本体１の外周端から金属膜６を離間して形成しても、共晶合金９の加熱溶融時の膨張・収縮によっての剥離を抑止する。
【００３３】
そして、金属カバー３は金属膜６の外形よりも小さくするので、位置ずれが少なくセルフアライメントが通常に機能した場合は、金属カバー３の側面にも溶融合金９ａが這い上がるので、従来同様に強度を高められる。但し、強度等が充分な場合は、金属カバー３と金属膜６との外形は同一寸法としてもよい。
【００３４】
（他の事項）
上記実施形態では金属カバー３のＡu膜は開口端面の金属膜６の幅よりも小さいとしたが、例えば第３図に示したように、金属膜６の幅より同等以上に大きくしてもよい。この場合、Ａu膜は金属膜６の内周端からさらに内側となって共晶合金９が接合するので、共晶合金９の接合面積を大きくし、接合強度を高める。
【００３５】
また、共晶合金９はＡuＳnとしたが、例えばＡuＧe（金ゲルマニウム）でもよくＡuを含む共晶合金９であって融点温度がＮｉよりも大幅に低ければよい。なお、Ａuを含む共晶合金９であれば、概ねＮｉの溶融温度よりも大幅に低くできる。そして、共晶合金９は金属カバー３に設けたが、容器本体１の開口端面に設けてもよい。さらに、表面実装用の水晶デバイスは表面実装振動子としたが、ＩＣチップと水晶片２とを一体的にした表面実装発振器の場合でも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は点線○印で示す部分の一部拡大断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の作用を説明する図で、同図（ａｂｃ）ともに表面実装振動子の一部拡大断面図である。
【図３】本発明の他の例を説明する表面実装振動子の一部拡大断面図である。
【図４】従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は点線○印で示す部分の一部拡大断面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。
【図５】従来例を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は一部拡大断面図である。
【図６】従来例の作用を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａｂｃ）ともに一部拡大断面図である。
【図７】従来例の問題点を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａｂｃ）ともに一部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  容器本体、２  水晶片、３  金属カバー、４  水晶端子、５  外部端子、６  金属膜、７  励振及び引出電極、８  導電性接着剤、９  共晶合金。
【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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