JP2007043340A - 表面実装型圧電デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧電振動素子等の部品を搭載したパッケージ本体上に金属蓋を被せて気密封止する構造の圧電デバイスにおいて、セラミック材料をパッケージ本体の材料として使用し、パッケージ本体と金属蓋とを接合する場合に金属の飛沫が飛散しないようなパッケージと蓋とを得ることができ、しかも大面積のシート状パッケージ本体母材を使用してバッチ処理することができる。
【解決手段】 パッケージ本体１２と、パッケージ本体に支持した圧電振動素子２０を含む空間を包囲した状態で固定される金属蓋１３と、から成り、パッケージベース１５の上面周縁に沿って形成された金属層と、パッケージ内側のスルーホールの各上部開口を塞ぐようにパッケージベース上面におのおの配置され、かつ圧電振動素子を支持する接続電極１８と、パッケージベース下面に配置された外部電極２２と、を備え、金属蓋がパッケージベースの上面周縁に沿って形成された接合金属層１７と接合した構成を備え、接合面が金と錫の合金を形成するようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は圧電振動子、圧電発振器等の表面実装型圧電デバイスのパッケージ構造の改良に関し、特にバッチ処理により大量生産する場合の生産性を高め、しかも不良品の発生率も低減することができる表面実装型圧電デバイス、及びその製造方法に関する。

特許文献１には、圧電振動素子等の部品を上面に搭載したフラットな樹脂製パッケージ本体上に逆椀型の金属蓋を被せて圧電振動素子等を気密封止した構造の圧電デバイスと、寸法にばらつきが発生するセラミックに代えて樹脂材料をパッケージ本体の材料として使用しながらも、シート状パッケージ本体母材を使用してバッチ処理することにより前記圧電デバイスを量産する方法が開示されている。逆椀状の金属蓋は、その裾部底面を金錫合金等のろう材層（例えば、組成比：金８０ｗｔ％／錫２０ｗｔ％）を用いてパッケージ本体上の接合金属層上に溶融接合することにより固定される。
しかし、このような従来の圧電デバイス及びその製造方法にあっては、パッケージ本体として樹脂材料を使用しているため、周波数感度が１０^-6レベル（ｐｐｍ）程度の精度を要求される圧電振動子においては仕様を満足できない。樹脂製パッケージ本体を使用した場合には、例えば、時間の経過とともに周波数が低下（エージング規格不良）したり、封止後の気密レベルが低下（Ｈｅリーク規格〔１．０×１０^-9 Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ〕不良）したりする。
これは、パッケージ本体を構成する樹脂材料のガラス転移温度がろう材層の融点（例えば、金錫合金［金８０ｗｔ％／錫２０ｗｔ％］の融点は２８０℃）よりも低いため、封止工程での加熱によりパッケージ本体が一部変形あるいは劣化し、気密封止用のパッケージとしての耐久性が十分でないからである。

また、金錫合金等のろう材層が逆椀状金属蓋の裾部底面に形成されていると、次の如き問題が発生する。
例えば、金錫合金（組成比：金８０ｗｔ％／錫２０ｗｔ％）から成るろう材層は、金と錫を所定の雰因気中で加熱溶融し、それを冷却したものを圧延し、その後金型でプレスして生産される。しかし、金錫合金は硬くて脆い合金であるため、圧延工程おいて所定の厚さ以下に形成できないことが知られている。具体的には、量産レベルでは、厚さ２５μｍが限界である。つまり、金属蓋により気密封止するために使用されるろう材の必要厚よりも常に過剰な厚みとなるため、ろう材が溶けたときに余剰分がパッケージ内に飛散、あるいはダレ込んで特性不良を引き起こしたり、パッケージ外にダレて寸法不良を起こす原因となっていた。
さらに、気密封止用のろう材層として使用される金錫は、融点が２８０℃で金の含有量が８０ｗｔ％に達するため、高価となる。それに加えて、ろう材層はダム形状にプレス成型されているので、プレス成型時にろう材層として使用されない部分は廃棄されて無駄になり、更なるコストアップをもたらしていた。
次に、特許文献２には、中央部に凹陥部を備えたセラミックパッケージの周囲上部のフランジ部に形成したタングステンメタライズ面にニッケルメッキ層、金或いは錫メッキ層を順次形成すると共に、密封用金属蓋に錫メッキ層或いは金メッキ層を形成し、パッケージと金属蓋とを接合させるようにした電子部品用パッケージが開示されている。この従来例においても、金錫合金をろう材として使用して金属蓋を接合した場合には上記と同様にろう材の飛散、ダレ込みが発生する。
特開２００３−０８７０７１公報 特開２００１−１１０９２２公報

本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、圧電振動子の信頼性を満足するためにパッケージベース材料をセラミックとし、かつ、パッケージベースと金属蓋とを接合する際に、ろう材が飛散したり、ダレ込むことを抑制した封止方法を提供することを目的とする。
更に本発明は、圧電振動素子等の部品を搭職したパッケージベース面に金属蓋を被せて気密封止する構造の圧電デバイスにおいて、気密信頼性が満足できない樹脂材料に代えてセラミックをパッケージ材料として使用することができ、しかも個片毎の組立作業、搬送治具からの個片毎の出入れ作業を伴う煩雑な生産工程を経ることなく、大面積のシート状パッケージ本体母材を使用して、簡単な作業手順によってバッチ処理生産することができる表面実装型圧電デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、パッケージ本体と、該パッケージ本体上に支持した圧電振動素子を含むパッケージ本体上の空間を包囲した状態で固定される金属蓋と、からなり、前記パッケージ本体は、絶縁材料から成るパッケージベースと、該パッケージベースの上面周縁に沿って環状に形成された接合金属層と、該接合金属層の上面に形成されるろう材層と、該接合金属層の内径側に位置する前記複数のスルーホールと、該複数のスルーホールの各上部と電気的に接続された状態でパッケージベース上面に夫々配置され、且つ前記圧電振動素子を支持する接続電極と、前記複数のスルーホールの各下部と夫々導通した状態でパッケージベース下面に分割配置された複数の外部電極と、を備え、前記接合金属層はその表面に形成された前記ろう材層を介して前記金属蓋の裾部と接合された構成を備えていることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１において、前記環状の接合金属層の内径側のパッケージベース面には、アース側の前記外部電極と導通した前記スルーホールの上部と導通したアース電極が配置され、該アース電極と前記接合金属層とが導通していることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１、又は２において、前記接合金属層の表面に形成される前記ろう材層は、金と錫からなる合金であることを特徴とする。
請求項４の発明は、底部に複数の外部電極を備えた絶縁材料から成る複数のパッケージベースをシート状に連結一体化すると共に、該各パッケージベースの各外部電極と導通したダミーメタライズ配線を備えた大面積のパッケージベース母材を用いた表面実装型圧電デバイスの製造方法において、各パッケージベース上面に前記ダミーメタライズ配線と導通した環状の接合金属層を夫々形成する工程と、各接合金属層の内径側のパッケージベース上面に所定の配置で複数のスルーホールを形成する工程と、各スルーホールの各上部と導通した接続電極を各パッケージベース上面に形成する工程と、各パッケージベース底部に各スルーホールの各下部と夫々導通した前記外部電極を分割配置する工程と、各パッケージベースの各外部電極と前記ダミーメタライズ配線との接続を遮断する切断工程と、前記ダミーメタライズ配線を介して前記各接合金属層に通電することにより各接合金属層上にろう材層をメッキ形成する工程と、前記接続電極上に圧電振動素子を固定する工程と、各ろう材層を溶かして金属蓋を固定することによって、各圧電振動素子を含む各パッケージベース上の空間を包囲して圧電デバイス個片を完成する工程と、前記パッケージベース母材を前記圧電デバイス個片間の境界に沿って切断分割する工程と、からなることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４において、前記接合金属層の表面に形成される前記ろう材層は、金と錫からなる合金であることを特徴とする。

本発明によれば、圧電振動素子等の部品を搭載したパッケージ本体上に金属蓋を被せて気密封止する構造の圧電デバイスにおいて、気密信頼性に乏しい樹脂材料に代えてセラミック材料をパッケージ本体の材料として使用することができ、しかも気密封止するための金錫合金をパッケージ側の封止面に必要な量だけ形成しているので、圧電デバイスの信頼性が確保でき、しかもコストダウン可能なパッケージベース母材としているので、簡単な作業手順によってバッチ処理することができ、小型化・低背化に対応することができる。
本発明は、フラットなパッケージ本体と逆椀状の金属蓋からなる構造のみならず、キャビティを有したパッケージ本体上にフラット状の金属蓋を被せて気密封止する構造の圧電デバイスであっても良い。

以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る表面実装型圧電デバイスの外観斜視図、及び縦断面図である。この表面実装型圧電デバイスは、例えば水晶振動子（圧電振動子）であり、表面実装用の基板を構成するパッケージ本体１２と、パッケージ本体１２上面に支持した水晶振動素子２０と、水晶振動素子２０を含むパッケージ本体１２上の空間を包囲した状態で固定される金属蓋１３と、から成る。
パッケージ本体１２は、アルミナセラミック等の絶縁材料から成り、且つ複数（この例では４個）のスルーホール１６を有したパッケージベース１５と、パッケージベース１５の上面周縁に沿って環状に形成された接合金属層１７と、接合金属層１７の内側（内径側）のパッケージベース１５面に位置する複数のスルーホール１６の各上部開口を塞ぐようにパッケージベース上面に夫々配置され、且つ水晶振動素子２０を支持する２つの接続電極１８、及び水晶振動子２０の自由端を水晶振動素子２０の搭載時に一時的に支持するため、又は自動搭載工程においてカメラによる搭載位置の認識マークとして用いるアース電極１９と、導電性接着剤２１によって一端緑を２つの接続電極１８上に固定された水晶振動素子２０と、各スルーホール１６の各下部開口を塞ぐようにパッケージベース１５下面に分割配置された４つの外部電極２２と、を備えている。
水晶振動素子２０は、水晶基板と、水晶基板上に形成した励振電極、及びリード端子と、から成る。

図２（ａ）及び（ｂ）は、パッケージ本体１２の個片を多数縦横に連結一体化したパッケージベース母材２５の製造途中の段階１における全体図、及び個々のパッケージ本体１２の構成を示す縦断面図である。パッケージベース１５は例えばアルミナセラミックの積層体からなる平板であり、その上面側周縁には接合金属層１７’が環状に形成されている。接合金属層１７’は、アルミナセラミックと同時焼成して形成した、例えばタングステン層、及び／または、モリブデン層２７（膜厚５〜３０μｍ）上に、電解ニッケルメッキ膜（膜厚１．２７〜８．８９μｍ）から成る第１メッキ膜３０と、第１メッキ膜３０上に成膜した、例えば電解金メッキ膜（膜厚０．３〜１．５μｍ）から成る第２メッキ膜３１と、を順次積層した構成を有している。接続電極１８、及びアース電極１９’は、接合金属層１７’の場合と同様に、タングステン層、及び／またはモリブデン層２７（膜厚５〜３０μｍ）上に、電解ニッケルメッキ膜（膜厚１．２７〜８．８９μｍ）から成る第１メッキ膜３０と、第１メッキ膜３０上に成膜した、例えば電解金メッキ膜（膜厚０．３〜１．５μｍ）から成る第２メッキ膜３１と、を順次積層した構成を有している。
また、パッケージベース１５の底部に形成した実装用の外部電極２２は、例えばタングステン層、及び／またはモリブデン層２７（膜厚５〜３０μｍ）上に、電解ニッケルメッキ膜（膜厚１．２７〜８．８９μｍ）からなる第１メッキ膜３０と、電解金メッキ膜（膜厚０．３〜１．５μｍ）からなる第２メッキ膜３１を順次積層した構成を有する。
スルーホール１６は、例えばパッケージベース１５に形成した貫通孔内壁にタングステン、及び／またはモリブデン膜を充填形成するとともに、貫通孔の上下開口部周縁に夫々ランドを備えた構成とする。このスルーホール１６は各パッケージベース１５の適所に形成しておくのが好ましい。接続電極１８、及びアース電極１９’は、各スルーホール１６の上部ランドと導通するように形成される。

ここで、セラミックパッケージ本体の製造方法について概略説明する。
パッケージベース１５の個片を多数縦横に連結一体化したパッケージベース母材は、一般にセラミックグリーンシート積層法により製造される。具体的にはセラミック原料粉末に適当な有機バインダー、溶剤等を添加混合してセラミックスラリーとし、セラミックスラリーをドクターブレード法を採用してシート状とすることによって複数のセラミックグリーンシートを得る。次にセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施す。そして、このようにして用意したパッケージベース片の母材であるセラミックグリーンシートに、メタライズ配線層となるタングステン、及び／またはモリブデンのペーストをスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用して所定パターンに印刷塗布する。そして、複数のセラミックグリーンシートを積層してセラミックグリーンシート積層体とし、該セラミックグリーンシート積層体を還元雰囲気の高温で焼成し、各セラミックグリーンシートと金属ペーストとを焼結一体化させる。ここで、焼結一体化したセラミックシート上のメタライズ配線は、ダミーメタライズ配線を介して全てのパッケージベースに設けたメタライズ配線の全てを電気的に短絡させており、これにより焼成後に所定の電流密度によって電解メッキ（ニッケルや金等の表面処理）を一括して行うことができる。
そして、パッケージ本体１２を完成するには、少なくとも接続電極１８に金錫メッキがされないようにパッケージベース母材２５に形成された全ての接合金属層１７’上に、金錫を付与する工程が必要である。

尚、金属蓋１３側に金属メッキする方法については、例えば特開２００１−３４５３９４公報に、まずメッキしない部分をレジストインクでマスキングし、アルカリクリーナーを使用して４０℃で３０秒間浸漬して脱脂する。その後水洗し、Ｎ．Ｅ．ケムキャット社製の金錫合金メッキ液（ＧＴＡ−２０）を用い、液温６０℃で電流密度２．０Ａ／ｄｍ²にて金属蓋の片面外周部にリング状に金錫合をメッキし、その後水素雰囲気中で熱処理することによって金属蓋に均一に癒着させることが開示されている。
また、メッキメーカーである大和電機工業とリッドプレスメーカーである吉川工業が共同で開発した技術では、金→錫→金→錫→金というように、電解金メッキと電解錫メッキを交互にメッキし、その後の熱処理で理論組成（金８０ｗｔ％／錫２０ｗｔ％）に近づけている。（大和電機工業ＨＰ：http://www.yamato-elec.co.jp/sub95.htm）
このようなメッキ方法に基づき、段階１にて用意したパッケージベース母材に金錫メッキを行うと、パッケージベース母材２５のメタライズ配線が、電解メッキするために全てのパッケージベース個片上の配線と電気的に短賂した配線になっていることから、全てのパッケージ本体１２の接続電極１８の表面上にも、金錫メッキ層が形成されてしまうが、このように接続電極１８の上面にも金錫メッキ層が形成されてしまうと、接続電極１８の金錫メッキ上面に導電性接着剤を介して水晶振動素子２０を固定した後、金属蓋１３を固定するために接合金属層１７の金錫メッキを溶融した際に接続電極１８の金錫メッキも溶融してしまうので、導電性接着剤が剥がれて水晶振動素子２０がパッケージ本体１２からはずれてしまう不具合を生じる。
従って、パッケージ１２は少なくとも接続電極１８上面に金錫メッキが施されていないものでなくてはならない。

そこで、パッケージ本体１２に形成された接合金属層１７上（封止面）のみに、金錫合金層を付与する工程を説明する。
パッケージベース母材２５に形成してあるメタライズ配線間は短絡しているため、全てのメタライズ配線に通電してメッキすると、前述のように各パッケージベース１５上のメタライズパターンの全てに金錫合金層が形成されてしまうので、接合金属層１７のみに金錫を形成させるためには以下に述べる手法を採用する必要がある。
即ち、図３（ａ）（ｂ）及び（ｃ）にパッケージベース母材２５の裏面の構成を示す。縦方向に複数配設されたパッケージ本体１２の列と、隣接する他のパッケージ本体１２列との間には夫々ダミー領域（パッケージ本体１２が配置されていない細長い領域）３２が設けられ、各ダミー領域３２内のパッケージベース１５の中間層に埋設したダミーメタライズ配線３５と各パッケージ本体１２裏面の各外部電極２２ａ〜２２ｄとの間は、夫々メタライズ配線３３ａ〜３３ｄとスルーホール３６ａ〜３６ｄとにより接続されている。各ダミーメタライズ配線３５の端部間は図４に示すようにパッケージベース１５の中間層に埋設した接続配線３５ａにより接続されている。パッケージ本体１２は、各接続電極１８及び各アース電極１９が４つのスルーホール１６を介して４つの外部電極２２ａ〜２２ｄに接続しているが、４つの外部電極２２ａ〜２２ｄのうちの外部電極２２ｄと外部電極２２ｂが夫々接続電極１８（圧電振動素子端子）と一対を成すよう電気的に接続し、外部電極２２ａと外部電極２２ｃが夫々２つのアース電極１９（アース端子）と電気的に接続している。
メタライズ配線３３ａ〜３３ｄは、隣接するパッケージ本体１２のそれぞれの外部電極２２ａ〜２２ｄのうち、２つの接続電極１８と接続しているメタライズ配線３３ｄ及び３３ｂと、２つのアース電極１９と接続しているメタライズ配線３３ａ及び３３ｃと、から成る。
更に、接合金属層１７はダミーメタライズ配線３５と、アース電極１９と接続されており、その接続の為の配線は、ダミー領域３２の表面上には存在しない。

次に、図４はパッケージベース母材２５の内層パターンを示す説明図である。ダミー領域３２の内層に形成されたダミーメタライズ配線３５は、各スルーホール３６ａ〜３６ｄ及びメタライズ配線３３ａ〜３３ｄを介して各外部電極２２ａ〜２２ｄと接続している。
ここで、後述するようにダミー領域３２に形成されたメタライズ配線３３ａ〜３３ｄとダミーメタライズ配線３５との間を切断することによって、外部電極２２ａ〜２２ｄがそれぞれ電気的に分離する。つまり、各接続電極１８と外部電極２２ｂ及び２２ｄとダミーメタライズ配線３５との間を電気的に遮断することができる。
符号３８は、接続配線３５ａの適所に配置されたメッキ用の引出し電極である。
なお、メタライズ配線３３ａ〜３３ｄを切断する手段として、例えば図５に示すようなタイシングブレード３７によるハーフダイシングや、ＹＡＧ等のレーザなどによる方法が知られている。但し、パッケージベース母材２５を完全に切断して各パッケージベース１５を完全に分離独立した個片状態にすると、表面側の接合金属層１７上に金錫合金メッキを形成できなくなるので注意が必要である。つまり、接合金属層１７とダミーメタライズ配線３５との間の導通だけは確保しておく必要がある。

図６（ａ）（ｂ）はハーフカットする前と、ハーフカットした後の状態を示すパッケージベース母材面図である。ハーフダイシングによってダミーメタライズ配線３５とメタライズ配線３３ａ〜３３ｄとの接続を遮断することにより、接続電極１８がダミーメタライズ配線３５と切り離され、例えば接合金属層１７とアース電極１９と外部電極ａとｂとだけがダミーメタライズ配線３５と導通した状態となっている。金錫合金メッキを必要とするのは、接合金属層１７だけであり、アース電極１９については金錫合金メッキしてもしなくても良い。
図６に示すようにアース電極１９がダミーメタライズ配線３５と外部電極２２以外の経路にて短絡した構成を有したものであれば、外部電極２２ａと２２ｂにも金錫メッキが施されてしまうので、パッケージベース母材２５の各外部電極２２については、金錫合金メッキがなされないようにするために、各外部電極表面にレジストインクでマスキングしておけばよい。
アース電極１９と接続される外部電極２２ｃ及び２２ｄはアース電極である。また、このアース電極１９を接合金属層１７を介して金属蓋１３と接続することにより、金属蓋１３を電気的にシールドする効果を高めることができる。
金属蓋１３は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように環状の接合金属層１７の上面に固定される裾部４０と、裾部４０から立ち上がった逆椀部４２と、から成る。逆椀部４２の内部にはキャビティが形成されている。金属蓋１３は、例えば金属基材の表両に電解ニッケルメッキ（１μｍ以下）から成る下地層と、電解金メッキ（０・１μｍ以下）から成る仕上げ層を形成した構成を有する。各金属蓋１３は、その裾部４０を、各パッケージベース１５の上面の環状接合金属層１７上に整合させて載置した状態で、例えば加圧しながら窒素雰囲気のリフロー炉内で、接合金属層１７の最表部に形成した金錫合金メッキ膜を溶かすことによって、各パッケージベース１５上に接合一体化され、内部の水晶振動素子２０は気密封止される。

尚、アース電極１９に金錫メッキを施せば、接続電極１８と水晶振動素子２０との間に介在する導電性接着剤の厚み分を補うよう金錫メッキにて電極１９の高さを稼ぐことができ、水晶振動素子２０を水平に搭載することが可能であるが、このような機能を必要とせず、金属蓋を接地する必要が無い場合は、電極１９上に金錫メッキが施されないよう電極１９とダミーメタライズ配線３５とを外部電極２２ａ、ｂを介してのみ短絡させた構造とすれば良く、このような構成は、外部電極２２にマスキングする手間が省けるので作業工程の簡略化が行え、更に例えば金バンプにて水晶振動素子２０のパッドと接続電極１８とを固定させるような構造のものに最適である。
即ち、導電性接着剤であれば硬化による収縮力によって水晶振動子２０の自由端側が持ち上がるが、金バンプにて水晶振動素子２０を接続した構造であれば収縮力によるような持ち上がり作用が働かないので、自由端側とパッケージ面との間には十分な空間を必要とするためである。

図７は気密封止時に、各金属蓋１３上から荷重治具５０を用いて、例えば、荷重（５０ｇｆ／本）をかけている状態を示している。このように荷重をかけた状態でパッケージベース母材２５を窒素雰囲気のリフロー炉内に入れて加熱することにより、接合金属層１７と金属蓋１３とが接合する。
なお、リフロー炉を利用した加熱による封止方法以外でも、ハロゲンランプ方式や、ローラー電極を使用したシーム溶接方式を利用することもできる。
図８は最終的な分割工程を示しており、リフロー炉内での加熱によって全てのパッケージ本体１２上にそれぞれ金属蓋１３を一体化した後で、タイシングブレード３７等の切断手段を用いて個々のパッケージベース個片に分割する。
尚、ダミーメタライズ配線３５とメタライズ配線３３ａ〜３３ｄとの導通接続を遮断するためにハーフダイシングして得られた切断溝をスクライブラインとして用いても構わない。
このように図１に示した如き構成の圧電デバイスは、大面積の平板状パッケージベース母材２５の上面に所定の配列で複数の環状の接合金属層１７を形成する工程と、各接合金属層１７の内側に位置するパッケージベース母材上面に夫々所定の配置で複数のスルーホール１６を形成する工程と、各接合金属層１７の内側に位置する各スルーホール１６の各上部開口を塞ぐようにパッケージベース母村上面に夫々接続電極１８及びアース電極１９を形成する工程と、パッケージベース母材下面に各スルーホール１６の各下部開口を塞ぐように外部電極２２を形成する工程と、パッケージベース母材両面のメタライズ配線３３ａ〜３３ｄを切断してダミーメタライズ配線３５との電気的接続を遮断する工程と、メッキ用引出し電極３８から通電することにより各接合金属層１７に金錫合金をメッキする工程と、接続電極１８上に圧電振動素子を固定する工程と、各接合金属層１７上の金錫合金を溶かして、金属蓋１３の裾部４０を固定（加圧しながらリフロー接続）することによって、各圧電振動素子２０を含むパッケージベース母材上の空間を包囲し、個々の庄電デバイス個片を完成する工程と、パッケージベース母材２５を個々の圧電デバイス個片間の境界に沿って切断分離する工程と、によって製造される。

即ち、この製造方法は、底部に複数の外部電極２２ａ〜２２ｄを備えた絶縁材料から成る複数のパッケージベース１５をシート状に連結一体化すると共に、各パッケージベース１５の各外部電極２２ａ〜２２ｄと導通したダミーメタライズ配線３５を備えた大面積のパッケージベース母材を用いて行われる。
まず、各パッケージベース１５の上面にダミーメタライズ配線３５と導通した環状の接合金属層１７を夫々形成する工程が実施される。この工程は、前述したように、セラミックグリーンシートに、メタライズ配線層となるタングステン、及び／またはモリブデンのペーストをスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用して所定パターンに印刷塗布し、複数のセラミックグリーンシートを積層してセラミックグリーンシート積層体としてから焼成する過程で実施される。
次に、環状の各接合金属層１７の内径側のパッケージベース上面に所定の配置で複数のスルーホール１６を形成してから、各スルーホール１６の各上部と導通した接続電極１８を各パッケージベース上面に形成し、更に、各パッケージベース底部に各スルーホール１６の各下部と夫々導通した外部電極２２を分割配置する。更に、各パッケージベースの各外部電極２２とダミーメタライズ配線３５との接続を遮断する切断工程を実施してから、メッキ液中においてダミーメタライズ配線３５を介して各接合金属層１７に通電することにより各接合金属層上にろう材層をメッキ形成する。次いで、接続電極１８上に圧電振動素子を固定してから、各ろう材層を溶かして金属蓋１３を固定することによって、各圧電振動素子を含む各パッケージベース上の空間を包囲して圧電デバイス個片を完成する。最後に、パッケージベース母材を圧電デバイス個片間の境界に沿って切断分割することにより完了する。

本発明では、樹脂に代えて、セラミック材料をパッケージ本体材料とすることで、封止後の信頼性が確保され、寸法精度の高い圧電デバイスの製作が可能となる。
また、ろう材を金属蓋側にろう材枠として形成するのではなく、パッケージの封止面にメッキにてろう材枠を形成するので、気密封止に必要な最小量のろう材となり、材料費のコストダウンとなる。また、金属蓋側は金メッキだけの表面処理で済むため、金属蓋を搭載するための位置決め等の頓雑な動作がなくなり、設備費用のコストダウンとなる。従って、市場で求められている小型化・低背化に対応することが可能である。
なお、上記実施形態では本発明をフラットなパッケージ本体上に金属蓋を被せて気密封止した構造の水晶振動子について説明したが、本発明は図９に示したように上面に凹所６１を有したパッケージ本体６０の外枠６２の上面に設けた接合金属層１７上に金属蓋６４を溶接したタイプの水晶振動子についても同様に適用することができる。なお、図８において図１と同一部分には同一符号を付している。

（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る表面実装型圧電デバイスの外観斜視図、及び縦断面図。 （ａ）及び（ｂ）はパッケージベースの個片を多数縦横に連結一体化したパッケージベース母材の全体図、及び個々のパッケージベースの構成を示す縦断面図。 （ａ）（ｂ）及び（ｃ）はパッケージベース母材の裏面の構成説明図。 パッケージベース母材２５の内層パターンを示す説明図。 （ａ）（ｂ）及び（ｃ）はタイシングブレードによるハーフダイシングの説明図。 （ａ）及び（ｂ）はハーフカット前と後のパッケージベース母材の断面図。 気密封止時に、各金属蓋上から荷重治具を用いて荷重をかけている状態を示した図。 （ａ）及び（ｂ）は分割工程を示す図。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態の圧電デバイスの構成を示す斜視図、及び断面図。

符号の説明

１２…パッケージ本体、１３…金属蓋、１３…金属蓋、１５…パッケージベース、１６…スルーホール、１７…金属層、１８…アース電極１９…アース電極、２０…圧電振動素子、２１…導電性接着剤、２２、２２ａ〜２２ｄ…外部電極、２５…パッケージベース母材、３０…メッキ膜、３２…ダミー領域、３３ａ…メタライズ配線、３３ｃ…メタライズ配線、３５…ダミーメタライズ配線、３５ａ…接続配線、３６…スルーホール、３７…タイシングブレード、３８…電極、４０…裾部、４２…逆椀部、６０…パッケージ本体、６１…凹所、６２…外枠、６４…金属蓋。

Claims (5)

1. パッケージ本体と、該パッケージ本体上に支持した圧電振動素子を含むパッケージ本体上の空間を包囲した状態で固定される金属蓋と、からなり、前記パッケージ本体は、絶縁材料から成るパッケージベースと、該パッケージベースの上面周縁に沿って環状に形成された接合金属層と、該接合金属層の上面に形成されるろう材層と、該接合金属層の内径側に位置する前記複数のスルーホールと、該複数のスルーホールの各上部と電気的に接続された状態でパッケージベース上面に夫々配置され、且つ前記圧電振動素子を支持する接続電極と、前記複数のスルーホールの各下部と夫々導通した状態でパッケージベース下面に分割配置された複数の外部電極と、を備え、
   前記接合金属層はその表面に形成された前記ろう材層を介して前記金属蓋の裾部と接合された構成を備えていることを特徴とする表面実装型圧電デバイス。
2. 前記環状の接合金属層の内径側のパッケージベース面には、アース側の前記外部電極と導通した前記スルーホールの上部と導通したアース電極が配置され、該アース電極と前記接合金属層とが導通していることを特徴とする請求項１に記載の表面実装型圧電デバイス。
3. 前記接合金属層の表面に形成される前記ろう材層は、金と錫からなる合金であることを特徴とする請求項１、又は２に記載の表面実装型圧電デバイス。
4. 底部に複数の外部電極を備えた絶縁材料から成る複数のパッケージベースをシート状に連結一体化すると共に、該各パッケージベースの各外部電極と導通したダミーメタライズ配線を備えた大面積のパッケージベース母材を用いた表面実装型圧電デバイスの製造方法において、
   各パッケージベース上面に前記ダミーメタライズ配線と導通した環状の接合金属層を夫々形成する工程と、各接合金属層の内径側のパッケージベース上面に所定の配置で複数のスルーホールを形成する工程と、各スルーホールの各上部と導通した接続電極を各パッケージベース上面に形成する工程と、各パッケージベース底部に各スルーホールの各下部と夫々導通した前記外部電極を分割配置する工程と、各パッケージベースの各外部電極と前記ダミーメタライズ配線との接続を遮断する切断工程と、前記ダミーメタライズ配線を介して前記各接合金属層に通電することにより各接合金属層上にろう材層をメッキ形成する工程と、前記接続電極上に圧電振動素子を固定する工程と、各ろう材層を溶かして金属蓋を固定することによって、各圧電振動素子を含む各パッケージベース上の空間を包囲して圧電デバイス個片を完成する工程と、前記パッケージベース母材を前記圧電デバイス個片間の境界に沿って切断分割する工程と、からなることを特徴とする表面実装型圧電デバイスの製造方法。
5. 前記接合金属層の表面に形成される前記ろう材層は、金と錫からなる合金であることを特徴とする請求項４に記載の表面実装型圧電デバイスの製造方法。

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