(57)【要約】      （修正有）【課題】シーム溶接時における容器本体の湾曲や欠損を防止し、内底面の面積を大きくして平面外形の大きな水晶片を収容できて、生産性を高められる表面実装用の水晶デバイスを提供する。【解決手段】積層セラミックとして底壁１ａと枠壁１ｂとからなる凹部を有する容器本体１の開口端面に金属リング５を有して凹部内に少なくとも水晶片２を収容し、金属リング５にシーム溶接による金属カバー８を接合して、水晶片２を密閉封入するものにおいて、金属リング５に接合する面となる金属カバー８の表面はＡｇとＣｕの共晶合金からなり、枠壁１ｂの幅Ｗと高さＨとの辺比Ｗ／Ｈは１．９〜２．５である構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層セラミックとして底壁と枠壁とからなる凹部を有する容器本体の開口端面に金属リングを有して前記凹部内に少なくとも水晶片を収容し、前記金属リングにシーム溶接による金属カバーを接合して、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、前記金属リングに接合する面となる前記金属カバーの表面はＡｇとＣｕの共晶合金からなり、前記枠壁の幅Ｗと高さＨとの辺比Ｗ／Ｈは１．９〜２．５である表面実装用の水晶デバイス。
【請求項２】
請求項１において、前記金属カバーは母材をコバールとして、前記母材上にはＮi膜を有し、前記ＡｇとＣｕの共晶合金は前記Ｎi膜上に設けられた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例えば水晶振動子（以下、表面実装振動子とする）を技術分野とし、特にシーム溶接によって封止した水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
表面実装振動子は小型・軽量であることから、携帯電話に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内蔵される。このようなものの一つに、水晶片を収容した容器本体の開口端面にシーム溶接によって金属カバーを接合して密閉封入したものがある。
【０００３】
（従来技術の一例）
第３図は一従来例を説明する図で表面実装振動子、同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図、同図（ｃ）はカバーの一部拡大断面図である。
【０００４】
表面実装振動子は積層セラミックとして、底壁１ａと枠壁１ｂからなる凹状とした矩形状の容器本体１に水晶片２を収容する。容器本体１の内底面には長さ方向の一端部両側に水晶端子３を有し、積層面を経て外底面に設けられた例えば一組の対角部の外部端子４と接続する。
【０００５】
容器本体１の開口端面には図示しない金属膜を有して、開口端面を周回する環状の金属リング５（シールリング）が図示しない銀ロウによって固着される。金属膜（金属リング５）は枠壁１ｂの図示しないスルーホール及び積層面を経て外底面の他組の対角部のアース用の外部端子４と接続する。金属リング５は熱膨張係数が容器本体１（セラミック）に比較的接近してＦe、Ｎi、Ｃoの合金からなるコバール（ＫＶ）とする。
【０００６】
水晶片２は両主面に励振電極６ａを有し、例えば一端部両側に引出電極６ｂを延出する。引出電極６ｂの延出した水晶片２の一端部両側は内底面の水晶端子３に導電性接着剤７によって固着される。そして、容器本体１の開口端面（金属リング５）には、金属カバー８がシーム溶接によって接合されて水晶片２を密閉封入する。
【０００７】
金属カバー８は金属リング５と同様にコバール（ＫＶ）を母材として、メッキによるＮi膜を両主面に有する。シーム溶接は、図示しない一対の電極ローラを金属カバー８の各一組の対向辺に当接して回転しながら通電し、ジュール熱によってＮi膜を溶融する。これにより、金属カバー８の外周を金属リング５に接合する。
【特許文献１】特開２００４−５５５８０号公報
【特許文献２】特開平１１−３１２７４８号公報
【特許文献３】特開２００７−１４２２３１号公報
【特許文献４】特許第３２４８８４２号公報
【特許文献５】特開２０００−３９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
（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、シーム溶接時における金属カバー８のＮi膜の融点温度は１４５５℃の高温であって、接合後の常温２５℃とは大きな隔たりがある。このことから、シーム溶接前後では、金属カバー８と容器本体１との熱膨張係数（６．０、７．６）が接近するとはいえ、両者の熱膨張係数差によって、容器本体１が湾曲したり、欠損（クラック）を生じたりする問題があった。
【０００９】
一方で、金属リング５によって低背化が阻害することから、例えば金属リング５に代えてメタライズによる金属厚膜とする。そして、金属カバー８はＡgとＣuとの合金を接合面のＮi膜に積層したクラッド板としてシーム溶接するものがある（所謂ダイレクトシーム）。この場合、ＡgとＣuとの共晶合金は溶融温度（液相温度）を約７８０℃としてＮi（１４５５℃）よりも概ね半減する。したがって、シーム溶接前後で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。
【００１０】
しかし、この場合には、シーム溶接時には金属カバー８が容器本体１の開口端面に直接的に当接する。したがって、金属カバー８と容器本体１との熱膨張係数差による応力が、容器本体１に直接的に作用する。このため、例えばローラ電極間の電圧や電流値等の溶接条件が厳しく、これらの溶接条件を満足しない場合例えば電圧や電流値が大きい場合は、却って、容器本体１の湾曲や欠損が生じやすい。また、例えば電圧や電流値が小さい場合は充分に溶融せずに気密漏れを生じる。
【００１１】
これに対し、金属リング５を用いた場合は、金属カバー８と容器本体１との熱膨張係数差による応力を吸収して言わば緩衝材として機能する。したがって、容器本体１の湾曲や欠損を抑制して溶接条件が辺比較的に緩くなる。
【００１２】
また、いずれの場合でも容器本体１の湾曲や欠損を防止するため、容器本体１の枠幅を広げて強度を維持する必要がある。このことから、容器本体１における内底面の面積も小さくなって、外形寸法の大きな水晶片２を収容できなくなる。したがって、容器本体１の平面外形が例えば3.2×2.5ｍｍ以下として小型化が進行するほど、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）等の振動特性を良好とする水晶片２の設計を困難にする。
【００１３】
このことから、例えばＡuとＳnとの共晶合金を用いて熱圧着によって容器本体１の開口端面に金属カバー８を接合したものがある。これによれば、ＡuとＳnとの共晶合金の融点温度が約２８０℃となるので、接合前後での容器本体１に生ずる応力が小さくなる。したがって、容器本体１の枠幅を小さくできて、外形の大きい水晶片２を収容できる。
【００１４】
例えばＡuとＳnとの共晶合金を用いた場合は、容器本体１の枠壁１ｂの枠幅Ｗと高さ（厚み）ＨとのＷ／Ｈは１．３３となる。これに対し、シーム溶接とした場合は、辺比Ｗ／Ｈは３．１７となって、ＡuとＳnとの共晶合金を用いた場合の方が明らかに有利となる。しかし、この場合は、共晶合金としてＡuを用いるので、金属リング５を用いたシーム溶接で使用される金属カバー８の約１０倍以上となって生産性に欠ける問題があった。
【００１５】
（発明の目的）
本発明は、シーム溶接時における容器本体の湾曲や欠損を防止し、内底面の面積を大きくして平面外形の大きな水晶片を収容できて、生産性を高められる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】
【００１６】
（着目点）
本発明は金属カバーと容器本体との熱膨張係数差による応力を吸収する金属リングの緩衝材としての機能を維持するとともに、融点温度が低くて辺比較的安価な金属カバーに着目した。要するに、金属リングを用いたシーム溶接と、ダイレクトシーム溶接と、さらには共晶合金（ＡuＳn）の加熱による接合との各利点を組み合わせる点、即ち金属リングを用いてしかも融点温度の低くて安価な金属カバーを使用する点に着目した。
【００１７】
（解決手段）
本発明は、積層セラミックとして底と枠壁とからなる凹部を有する容器本体の開口端面に金属リングを有して前記凹部内に少なくとも水晶片を収容し、前記金属リングにシーム溶接による金属カバーを接合して、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、前記金属リングに接合する面となる前記金属カバーの表面はＡｇとＣｕの共晶合金からなり、前記枠壁の幅Ｗと高さＨとの辺比Ｗ／Ｈは１．９〜２．５である構成とする。
【発明の効果】
【００１８】
このような構成であれば、着目点で示したように、容器本体の開口端面には金属リングを有するので、シーム溶接時における金属カバーと容器本体との熱膨張係数差による応力を吸収する。そして、金属カバーの表面はＡｇとＣｕとの共晶合金からなるので、従来のＮiよりも格段に低い融点温度（８００℃程度以下）にできる。したがって、シーム溶接時の熱膨張係数差によって生ずる容器本体の応力自体を小さくする。
【００１９】
これらから、シーム溶接前後における熱膨張係数さに基づいた容器本体に生ずる応力を小さくして湾曲や欠損を防止できる。また、容器本体に生ずる応力が小さいことから、容器本体の枠幅を小さくできる。具体的には、枠壁の幅Ｗと高さＨとの辺比Ｗ／Ｈは１．９〜２．５にできる。したがって、容器本体の内底面の面積を大きくして、外形寸法の大きな水晶片を収容できる。
【００２０】
そして、ここでの共晶合金はＡｇとＣｕとからなるので、従来での加熱溶融としたＡuとＳnとの場合よりも、Ａuを使用しない分安価にできる。さらには、金属リングを使用したシーム溶接なので、電圧や電流等の溶接条件を辺比較的緩くできる。したがって、表面実装デバイスを製造するに際しての生産性を高められる。
【００２１】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、前記金属カバーは母材をコバールとして、前記母材上にはＮi膜を有し、前記ＡｇとＣｕの共晶合金は前記Ｎi膜上に設けられ、前記容器本体を積層セラミックとする。これにより、請求項１での金属カバーの構成をさらに明確にするとともに、母材をコバールとするので積層セラミックとの熱膨張係数を比較的接近できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
第１図は本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は金属カバー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。
【００２３】
表面実装振動子は、前述したように、外部端子４を有する容器本体１の内底面に設けられた水晶端子３に、励振電極６ａから引出電極６ｂの延出した一端部両側を導電性接着剤７によって固着し、容器本体１の開口端面に設けられた金属リング５に金属カバー８をシーム溶接によって接合する。これにより、容器本体１に水晶片２を密閉封入する。金属リング５はコバール（Ｆe、Ｎi、Ｃoの合金）からなる。
【００２４】
そして、金属カバー８は、前述したダイレクトシーム等で使用される、コバールを母材として、両主面にＮi膜を有し、さらに開口端面に対する接合面にＡgとＣuとの共晶合金を積層したクラッド板とする。これにより、シーム溶接時にはＡgとＣuとの共晶合金をジュール熱によって溶融して金属カバー８を金属リング５に接合する。
【００２５】
ここでは、容器本体１の平面外形を２．０×１．６ｍｍとし、底壁１ａ上に積層した枠壁１ｂの枠幅Ｗを０．２４ｍｍとし、高さＨを０．１０ｍｍとする。これにより、容器本体１の枠壁１ｂでの枠幅Ｗと高さＨとの辺比Ｗ／Ｈを２．４とする。これは、従来のシーム溶接での枠壁１ｂの辺比Ｗ／Ｈ（＝３．１７）よりも小さく、加熱溶融による接合での枠壁１ｂの辺比Ｗ／Ｈ（＝１．３３）よりも大きくする。
【００２６】
このような構成であれば、容器本体１の開口端面上には金属リング５を設けるので、シーム溶接時の金属カバー８と容器本体１との熱膨張係数差による応力を金属リング５は吸収する。また、ＡgとＣuとの共晶合金は溶融温度（液相温度）が約７８０℃程度でＮiよりも低融点とする。したがって、シーム溶接前後での熱膨張係数差による応力の発生自体を少なくする。
【００２７】
これらにより、シーム溶接前後において、金属カバー８（コバール）と容器本体１（セラミック）との間に熱膨張係数差があっても、容器本体１に生ずる応力が小さくなって湾曲や欠損を防止できる。
【００２８】
そして、容器本体１に生ずる応力が小さいので、従来のシーム溶接での枠壁１ｂの辺比Ｗ／Ｈ（＝３．１７）よりも小さくできる。したがって、従来のシーム溶接とした容器本体１よりも内底面の面積を大きくして、平面外形の大きな水晶片２を収容できる。これにより、水晶片２の設計を容易にして例えばＣＩ等を小さくして振動特性を良好にする。
【００２９】
さらに、共晶合金はＡgとＣuとからなるので、高価なＡuを含まず安価にできる。そして、金属リング５を用いたシーム溶接なので、溶接条件を比較的緩くする。したがって、表面実装振動子をシーム溶接によって製造するに際しての生産性を高められる。
【００３０】
（他の事項）
上記実施形態では凹状とした容器本体１は底壁１ａと枠壁から形成したが、例えば第２図に示したように、容器本体の底壁１ａはセラミックとして平板状とし、枠壁１ｂを金属リング５としてもよい。この場合、金属リング５の幅Ｗと高さＨとの辺比Ｗ／Ｈをさらに小さくできるので、水晶片の板面面積をさらに小さくできる。また、金属リングの高さＨが大きくなるので、シーム溶接時の応力をさらに吸収して底壁１ｂの湾曲や欠損の防止をさらに期待できる。
【００３１】
また、表面実装用の水晶デバイスは表面実装振動子として説明したが、例えば水晶片と図示しないＩＣチップとを同一凹部内あるいは別個の凹部内に収容した場合でも同様に適用できる。そして、引出電極６ｂ1、６ｂ2は水晶片２の一端部両側に延出したが、例えば水晶片２の両端部に延出した場合でも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は金属カバーの一部拡大断面図である。
【図２】本発明の他の例を説明する表面実装振動子の断面図である。
【図３】一従来例を説明する図で表面実装振動子、同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図、同図（ｃ）はカバーの一部拡大断面図である。
【図４】一従来例の他例を説明する図で、同図（ａｂ）ともにカバーの一部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  容器本体、２  水晶片、３  水晶端子、４  外部端子、５  金属リング、６  励振及び引出電極、７  導電性接着剤、８  金属カバー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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