JP2003229720A - 圧電発振器の製造方法及び圧電発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 時間の経過とともに発振周波数が変化するこ
とがなく、また封止用ガラスの細り現象が生じない圧電
発振器の提供を目的とする。 【解決手段】 音叉型圧電振動片２２を実装する第１キ
ャビティ２０と、ＩＣチップ３２を実装する第２キャビ
ティ３０とを、音叉型圧電振動片２２の厚さ方向に縦列
形成したパッケージ１０からなる圧電発振器１であっ
て、パッケージ１０における第１キャビティ２０と第２
キャビティ３０との連通孔４０を、圧電振動片２２にお
ける質量調整部（錘２５）に相対して形成するととも
に、連通孔４０が金属ロウ材で封止されている構成とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電発振器および
その製造方法に関するものであり、特に圧電振動片およ
びＩＣチップを厚さ方向に並べてそれぞれ独立したキャ
ビティに実装した圧電発振器およびその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】電気回路において一定の周波数を得るた
め、圧電発振器が利用されている。圧電発振器は、発振
回路を構成する圧電振動片およびＩＣチップを、パッケ
ージ内部に実装したものである。

【０００３】図７に従来技術に係る圧電発振器の説明図
を示す。同図（１）はＤ−Ｄ線における平面断面図であ
り、同図（２）はＥ−Ｅ線における側面断面図である。
図７の圧電発振器２０１は、ＡＴカット圧電振動片２２
２を実装する第１キャビティ２２０と、ＩＣチップ２３
２を実装する第２キャビティ２３０とを、圧電振動片２
２２の厚さ方向に縦列形成する、セラミック材料等から
なるパッケージ２１０で構成されている。なお、第１キ
ャビティ２２０における圧電振動片の挿入口と、第２キ
ャビティ２３０におけるＩＣチップの挿入口とは、前記
縦列方向の両端部に形成されている。そして、第１キャ
ビティ２２０内部に圧電振動片２２２が実装され、その
挿入口にはリッド２２８が固着されている。なお圧電振
動片２２２は、エポキシ系やシリコーン系の合成樹脂材
料等からなる導電性接着剤２２６により、第１キャビテ
ィ２２０の底部に固定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した圧電発振器の
製造工程では、圧電振動片２２２を実装した後に、リッ
ド２２８を固着する。このリッド２２８の固着工程はシ
ーム溶接等の方法により行われるが、いずれもパッケー
ジ２１０の温度上昇を伴うものである。

【０００５】この温度上昇により、圧電振動片２２２の
実装に使用した導電性接着剤２２６からガスが発生す
る。また、パッケージ２１０のセラミック材料等に含ま
れる水分等が蒸発して、第１キャビティ２２０内部に放
出される。なお、リッド２２６の固着により第１キャビ
ティ２２０は密閉されるので、発生したガスは第１キャ
ビティ２２０内部に残留する。そして、残留したガスが
徐々に圧電振動片２２２に付着し、時間の経過とともに
圧電発振器２０１の発振周波数を変化させるという問題
がある。

【０００６】一方、パッケージ２１０の温度上昇によ
り、圧電振動片２２２が熱応力を受けて、その共振周波
数が変化する。なお、圧電振動片２２２をプラズマ化し
たエッチングガスで処理することにより、また圧電振動
片２２２にレーザを照射することにより、圧電振動片２
２２自体を所定の共振周波数に調整する方法がある。し
かし、リッド２２６の固着により第１キャビティ２２０
は密閉されるので、これらの調整方法の実施は不可能で
ある。なお、ＩＣチップ２３２の容量調整による圧電発
振器２０１の周波数調整は可能であるが、その調整範囲
には限界がある。

【０００７】本発明は上記問題点に着目し、時間の経過
とともに発振周波数が変化することのない圧電発振器及
びその製造方法の提供を目的とする。また、リッドの固
着後にも圧電振動片自体の周波数調整が可能な圧電発振
器及びその製造方法の提供を目的とする。さらに、連通
孔を容易に形成することが可能であり、また連通孔にお
ける封止の信頼性を高めることが可能な、圧電発振器及
びその製造方法の提供を目的とする。

【０００８】ところで、低周波数の圧電発振器を得るた
め、音叉型の圧電振動片を使用して上述した圧電発振器
を構成する方法が検討されている。図８に音叉型圧電振
動片を使用した場合の圧電発振器の説明図を示す。同図
（１）は平面図であり、同図（２）はＦ−Ｆ線における
側面断面図である。音叉型圧電振動片３２２は、周囲の
ガスの抵抗により共振周波数が変動するので、第１キャ
ビティ３２０内部を真空状態に封止して周波数調整を行
う必要がある。そこで、圧電振動片の挿入口に透明なガ
ラスリッド３２８を固着して、第１キャビティ３２０内
部を真空封止した後に、ガラスリッド３２８越しに圧電
振動片３２２にレーザを照射することにより、圧電振動
片３２２の周波数調整を行う方法が提案されている。こ
の場合、質量調整用の錘３２５を備えた音叉型圧電振動
片３２２を実装し、レーザ照射により錘３２５の一部を
除去して圧電振動片３２２の質量を調整することによ
り、圧電振動片３２２の周波数調整を行う。

【０００９】このガラスリッド３２８は、封止用ガラス
３２７を介してパッケージ３１０に固着する。そして、
ガラスリッド３２８の固着工程では、封止用ガラス３２
７を加熱するため、パッケージ３１０の温度上昇を伴
う。よって上記と同様に、第１キャビティ３２０内部に
新たなガスが発生する。そして、ガラスリッド３２８の
固着により第１キャビティ３２０は密閉されるので、第
１キャビティ３２０内部の圧力が上昇する。これによ
り、硬化途中の封止用ガラス３２７の一部が外側に押し
広げられ、封止幅Ｗが細くなるいわゆる細り現象が生じ
る。その結果、第１キャビティ３２０の封止安定性が害
されるという問題がある。

【００１０】一方、レーザの照射により除去された錘３
２５は、飛散して第１キャビティ３２０の内面上に付着
する。ところが、第１キャビティ３２０を構成するパッ
ケージ３１０はセラミック材料等からなるため、金属材
料等からなる錘３２５との密着性は弱い。その結果、一
度付着した錘が第１キャビティ３２０の内面上から離脱
する可能性がある。そして、離脱した錘が圧電振動片３
２２の電極３２３の間に再付着して、電極３２３を短絡
させるという問題がある。

【００１１】本発明は上記問題点に着目し、封止用ガラ
スの細り現象が生じない圧電振動片及びその製造方法の
提供を目的とする。また、レーザ照射によって除去され
た錘により、音叉型圧電振動片の電極が短絡することの
ない、圧電振動片及びその製造方法の提供を目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る圧電発振器の製造方法は、圧電振動片
を実装する第１キャビティと、ＩＣチップを実装する第
２キャビティとを、前記圧電振動片の厚さ方向に縦列形
成したパッケージからなる圧電発振器の製造方法であっ
て、前記第１キャビティ内部に圧電振動片を実装する工
程と、前記第１キャビティにおける前記圧電振動片の挿
入口にリッドを固着する工程と、前記第１キャビティ内
部と外部との連通孔から前記第１キャビティ内部のガス
を排出する工程と、前記連通孔を遮蔽する工程と、を順
次行う構成とした。この場合、リッドの固着工程におい
て第１キャビティ内部に発生したガスは、ガス排出工程
において連通孔から外部に排出される。よって、発生し
たガスが第１キャビティ内部に残留して、圧電振動片に
付着することがない。従って、時間の経過とともに圧電
発振器の発振周波数が変化することがない。

【００１３】なお前記パッケージは、前記圧電振動片の
厚さ方向にセラミックシートを積層して形成され、前記
第１キャビティと前記第２キャビティとの仕切り壁が、
前記セラミックシートを少なくとも２層重ねて形成され
るとともに、前記仕切り壁に前記連通孔が形成されてい
る構成としてもよい。これにより、連通孔を容易に形成
することができる。

【００１４】また、前記リッドを固着する工程は、前記
第１キャビティにおける前記圧電振動片の挿入口の周縁
部に封止用ガラスを塗布する工程と、前記挿入口にガラ
ス製のリッドを配置する工程と、前記第１キャビティ内
部と外部との連通孔を開放しつつ、前記封止用ガラスを
加熱して、前記リッドを固着する工程と、を順次行う構
成としてもよい。この場合、リッドの装着工程において
新たなガスが発生しても、連通孔から外部に逃げるた
め、第１キャビティ内部の圧力は上昇しない。従って、
封止用ガラスの細り現象が生じることはない。

【００１５】また、前記リッドを固着する工程の後に、
前記連通孔を介して前記圧電振動片を所定の周波数に調
整する工程を有する構成としてもよい。例えば、連通孔
を介して第１キャビティ内部にプラズマ化したエッチン
グガスを導入することにより、また連通孔を介して圧電
振動片にレーザを照射することにより、リッドの固着後
にも圧電振動片自体の周波数調整が可能となる。

【００１６】また、前記連通孔を遮蔽する工程の後に、
前記圧電振動片の特性を測定し、前記圧電振動片の使用
可否を判断する工程と、前記第２キャビティ内部に前記
ＩＣチップを実装する工程と、前記リッド越しに、前記
圧電振動片の質量調整部に対してレーザを照射すること
により、前記圧電発振器を所定の周波数に調整する工程
と、を順次行う構成としてもよい。これにより、リッド
の固着後にも圧電振動片自体の周波数調整が可能とな
る。

【００１７】なお上記に加えて、圧電振動片とＩＣチッ
プとをそれぞれ独立したキャビティに実装することによ
り、ＩＣチップの実装に使用した導電性接着剤から発生
するガスが圧電振動片に付着することはないので、時間
の経過とともに発振周波数が変化することがなくなる。
また、ＩＣチップを実装する前に圧電振動片の使用可否
を判断するので、圧電振動片の不良を原因として良品の
ＩＣチップを実装した圧電発振器を廃棄することがなく
なり、コストを削減することができる。また、第１キャ
ビティにリッドを固着した後にＩＣチップを実装するの
で、ＩＣチップが高温状態となることがなくなり、Ａｕ
線によるワイヤボンディングやＦＣＢなど様々な実装方
法を採用することができる。また、圧電振動片のみを実
装したパッケージの在庫を確保しておき、温度補償型や
電圧制御型等の異なるＩＣチップを実装することによ
り、多品種の圧電発振器を短納期で出荷することができ
る。

【００１８】また、前記圧電発振器を所定の周波数に調
整する工程は、金属ロウ材により遮蔽された前記連通孔
に相対する前記圧電振動片の質量調整部に対して、レー
ザを照射することにより行う構成としてもよい。連通孔
を遮蔽する金属ロウ材は、同じ金属材料からなる錘を捕
捉することができる。従って、レーザ照射によって除去
された錘により、音叉型圧電振動片の電極が短絡するこ
とがない。

【００１９】また、前記圧電振動片は、音叉型圧電振動
片である構成としてもよい。これにより、周囲のガスの
影響により共振周波数が変動しやすい音叉型圧電振動片
を使用する場合でも、その周囲を真空状態に保持するこ
とができるので、時間の経過とともに発振周波数が変化
することがない。

【００２０】一方、本発明に係る圧電発振器は、請求項
１ないし６のいずれかに記載の圧電発振器の製造方法を
使用して製造した構成とした。これにより、請求項１な
いし６の効果を伴った圧電発振器を提供することができ
る。

【００２１】また、圧電振動片を実装する第１キャビテ
ィと、ＩＣチップを実装する第２キャビティとを、前記
圧電振動片の厚さ方向に縦列形成したパッケージからな
る圧電発振器であって、前記圧電振動片の厚さ方向に複
数のセラミックシートを積層して前記パッケージを形成
し、前記第１キャビティと前記第２キャビティとの仕切
り壁を構成するセラミックシートに、前記第１キャビテ
ィと前記第２キャビティとの連通孔を形成するととも
に、前記連通孔が金属ロウ材で封止されている構成とし
た。これにより、連通孔を容易に形成することができ
る。

【００２２】また、前記仕切り壁を少なくとも２層のセ
ラミックシートで構成するとともに、前記第２キャビテ
ィに面する前記セラミックシートにおける前記連通孔の
開口面積が、少なくとも前記仕切り壁を構成する他のい
ずれかの前記セラミックシートにおける前記連通孔の開
口面積より、大きく形成されている構成としてもよい。
これにより、溶解した金属ロウ材が第１キャビティ側に
突出して固化するのを防止することが可能となり、圧電
振動片と金属ロウ材との当接を回避することができる。
従って、発振周波数が変化することがない。

【００２３】また前記連通孔は、前記ＩＣチップの実装
部に形成されている構成としてもよい。この場合、連通
孔の上に接着剤を介してＩＣチップが実装されるので、
連通孔における封止の信頼性を極めて高くすることがで
きる。また前記連通孔は、前記圧電振動片における質量
調整部に相対して形成されている構成としてもよい。こ
の場合、レーザの照射によって除去された錘により、音
叉型圧電振動片の電極が短絡することがない。

【００２４】また、圧電振動片を実装する第１キャビテ
ィと、ＩＣチップを実装する第２キャビティとを、前記
圧電振動片の厚さ方向に縦列形成したパッケージからな
る圧電発振器であって、前記パッケージにおける前記第
１キャビティと前記第２キャビティとの連通孔を、前記
圧電振動片における質量調整部に相対して形成するとと
もに、前記連通孔が金属ロウ材で封止されている構成と
した。この場合、レーザの照射によって除去された錘に
より、音叉型圧電振動片の電極が短絡することがない。

【００２５】また、前記圧電振動片は、音叉型圧電振動
片である構成としてもよい。これにより、周囲のガスの
影響により共振周波数が変動しやすい音叉型圧電振動片
を使用する場合でも、時間の経過とともに発振周波数が
変化することがない。

【００２６】また、前記ＩＣチップを実装した前記第２
キャビティの内部に、樹脂を充填した構成とすることが
できる。これにより、ＩＣチップで発生した熱が樹脂を
介して放熱されるので、圧電振動片の実装に使用した導
電性接着剤に伝達されて、第１キャビティ内部に新たな
ガスを発生させることがない。従って、時間の経過とと
もに発振周波数が変化することがない。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明に係る圧電振動片及びその
製造方法の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳
細に説明する。なお以下に記載するのは本発明の実施形
態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。

【００２８】最初に、第１実施形態について説明する。
図１に第１実施形態に係る圧電発振器の説明図を示す。
同図（１）は平面図であり、同図（２）はＡ−Ａ線にお
ける側面断面図である。第１実施形態に係る圧電発振器
は、音叉型圧電振動片２２を実装する第１キャビティ２
０と、ＩＣチップ３２を実装する第２キャビティ３０と
を、圧電振動片２２の厚さ方向に縦列形成したパッケー
ジ１０からなる圧電発振器１であって、パッケージ１０
における第１キャビティ２０と第２キャビティ３０との
連通孔４０を、圧電振動片２２における質量調整部（錘
２５）に相対して形成するとともに、連通孔４０が金属
ロウ材で封止されているものである。

【００２９】第１実施形態に係る圧電発振器１のパッケ
ージ１０は、所定の形状にブランクしたセラミックシー
トを、実装する圧電振動片２２の厚さ方向に積層して構
成する。そのパッケージ１０には、圧電振動片２２を実
装する第１キャビティ２０と、ＩＣチップ３２を実装す
る第２キャビティ３０とを、実装する圧電振動片２２の
厚さ方向に縦列形成する。また、第１キャビティ２０に
おける圧電振動片２２の挿入口と、第２キャビティ３０
におけるＩＣチップ３２の挿入口とを、縦列方向両端部
に形成する。さらに、第１キャビティ２０と第２キャビ
ティ３０との仕切り壁１２の表面等には、圧電振動片２
２及びＩＣチップ３２を実装する電極パッド１３、及び
発振回路を構成する配線パターン（不図示）を形成す
る。なお、圧電振動片の先端部分の下方における仕切り
壁には、圧電振動片の逃げ穴を設けるのが好ましい。圧
電発振器に作用した衝撃力により、圧電振動片の先端部
分が大きく変位した場合でも、仕切り壁との当接を回避
して、圧電振動片の破損を防止することができるからで
ある。

【００３０】一方、パッケージ１０における第１キャビ
ティ２０と第２キャビティ３０との仕切り壁１２には、
両キャビティの連通孔４０を形成する。連通孔４０は、
実装する圧電振動片２２の質量調整部である錘２５に相
対して、その下方に形成する。図２に連通孔形成部分の
拡大図を示す。連通孔は金属ロウ材４２により遮蔽す
る。金属ロウ材４２には、ガスの発生が少なく封止安定
性に優れた、Ａｕ−Ｓｎ合金又はＡｕ−Ｇｅ合金等を使
用する。そして図２に示すように、仕切り壁１２を２枚
のセラミックシートで構成した場合には、第２キャビテ
ィ３０側のシート１２ｂの孔径より、第１キャビティ２
０側のシート１２ａの孔径を小さくして、連通孔４０を
形成する。これにより、溶解した金属ロウ材４２が第１
キャビティ２０側に突出して固化するのを防止すること
が可能となり、圧電振動片２２と金属ロウ材４２との当
接が回避される。また、セラミック材料等からなる仕切
り壁１２と、金属ロウ材４２との接着性を向上するた
め、連通孔４０の内周面にはＮｉ／Ａｕメッキ４３を施
す。なお連通孔４０は、仕切り壁１２の表裏両面に形成
した配線パターン間を導通するための、スルーホールと
して機能させることも可能である。

【００３１】第１実施形態では、低〜中周波数の圧電発
振器を得るため、水晶等の圧電材料により音叉型に形成
した圧電振動片２２を第１キャビティ２０に実装する。
音叉型圧電振動片２２は、２本の振動腕２４の表面に、
Ａｕ材料等により励振電極２３を形成したものである。
この励振電極２３に通電することにより、各振動腕２４
は水平方向に励振される。さらに、各振動腕２４の先端
部分には質量調整部を設ける。質量調整部には、励振電
極２３と同じＡｕ材料等により錘２５形成する。この錘
２５の一部をレーザ等で除去して質量を調整することに
より、圧電振動片２２の共振周波数の調整が可能とな
る。なお、錘２５を振動腕の先端部分に設けるのは、少
量の錘２５を除去するだけで大幅な周波数調整が可能と
なるからである。

【００３２】ところで、音叉型圧電振動片２２は、周囲
のガスの抵抗により共振周波数が変動するので、第１キ
ャビティ２０の内部を真空状態に封止して周波数調整を
行う必要がある。そこで、圧電振動片の挿入口に透明な
ガラスリッド２８を固着して、第１キャビティ２０内部
を真空封止した後に、ガラスリッド２８越しに圧電振動
片２２にレーザを照射することにより、圧電振動片２２
２の周波数調整を行う。ガラスリッド２８は、第１キャ
ビティ２０における圧電振動片の挿入口より大きな長方
形状とする。なお、ガラスリッド２８の四隅には面取り
等を設けて、クラックの発生を防止するのが好ましい。
一方、ガラスリッド２８は、封止用ガラス２７を介して
パッケージ１０に固着する。封止用ガラス２７には、低
融点ガラスを使用する。

【００３３】一方、第２キャビティ３０に実装するＩＣ
チップ（集積回路素子）３２には、帰還増幅器のみを構
成する通常のＩＣチップの他にも、周囲温度の変化によ
る周波数変化を少なくする温度補償回路を付加した温度
補償型のＩＣチップや、外部からの入力電圧により出力
周波数を可変または変調可能とした電圧制御型のＩＣチ
ップ等を使用することができる。さらに、ＩＣチップ３
２の容量を増加させるコンデンサや抵抗等の電子部品
を、追加して実装することも可能である。また、ＩＣチ
ップの代わりにコンデンサや抵抗等の電子部品を実装す
ることも可能である。

【００３４】上述した第１実施形態に係る圧電発振器の
製造方法につき、図１及び図３を用いて説明する。図３
には、第１実施形態に係る圧電発振器の製造方法のフロ
ーチャートを示す。

【００３５】まず、上記のように形成したパッケージ１
０の第１キャビティ２０内部に、圧電振動片２２を実装
する（Ｓ６０）。具体的には、まずパッケージ１０の仕
切り壁１２の表面に形成した電極パッド１３上に、ゲル
状の導電性接着剤２６を塗布する（Ｓ６１）。導電性接
着剤２６は、金属粉や導電性カーボン等の導電性物質
を、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの合成樹脂中に
分散させたものであり、代表的なものはＡｇペーストで
ある。次に、前記電極パッド１３上に、圧電振動片２２
の接続電極を配置して実装する（Ｓ６２）。次に、導電
性接着剤２６を乾燥させ硬化させる（Ｓ６３）。乾燥条
件は、例えば１８０℃で６０分以上とする。

【００３６】次に、第１キャビティ２０における圧電振
動片の挿入口に、リッド２８を固着する（Ｓ６５）。具
体的には、まず前記挿入口の周縁部におけるパッケージ
１０上に、封止用ガラス２７を塗布する（Ｓ６６）。次
に、前記挿入口を覆うようにリッド２８を配置する（Ｓ
６７）。次に、加熱して封止用ガラス２７を溶解させ、
ガラスリッド２８とセラミックパッケージ１０とを固着
する（Ｓ６８）。加熱条件は、例えば３２０℃で１５分
程度とする。なお、ステップ６８で高温加熱を行うた
め、圧電振動片２２の実装に使用した導電性接着剤２６
からガスが発生する。また、パッケージ１０のセラミッ
ク材料内部に含まれていた水分等が蒸発して、第１キャ
ビティ２０内部に放出される。しかし、連通孔４０を開
放しつつ封止用ガラス２７の加熱を行うので、新たなガ
スが発生しても、第１キャビティ２０内部の圧力が上昇
することはない。

【００３７】次に、第１キャビティ２０内部を真空封止
する（Ｓ７０）。最初に、パッケージ１０をベークする
（Ｓ７１）。ベーク条件は、例えば２７０℃で６０分程
度とする。これにより、導電性接着剤２６から未発生の
ガスを発生させ、またパッケージ１０のセラミック材料
内部に残留する水分等を蒸発させる。次に、パッケージ
１０を真空チャンバ内に配置して、真空ポンプ等により
チャンバ内を真空引きする（Ｓ７２）。すると、第１キ
ャビティ２０内部における、導電性接着剤２６から発生
したガス、及びパッケージ１０から放出された水蒸気等
が、連通孔４０を通って第１キャビティ２０の外部に排
出される。そして、第１キャビティ２０の内部は真空状
態となる。

【００３８】次に、連通孔４０に金属ロウ材４２を配置
する（Ｓ７３）。金属ロウ材４２は、Ａｕ−Ｓｎ合金又
はＡｕ−Ｇｅ合金等により、球状に成形したもの等を使
用する。金属ロウ材４２は、第２キャビティ３０側から
連通孔４０の開口部に配置する。なお、金属ロウ材４２
の直径を連通孔４０の最小径より大きく形成し、配置し
た金属ロウ材４２が第１キャビティ２０側に落下するの
を防止する。次に、レーザを照射して金属ロウ材４２を
溶解し、図２に示すように連通孔４０を遮蔽する（Ｓ７
４）。ステップ７３及び７４を真空状態で行うことによ
り、第１キャビティ２０内部が真空状態に封止される。

【００３９】ここで、第１キャビティ２０内部に実装し
た圧電振動片２２の特性検査を行う（Ｓ７５）。具体的
には、圧電振動片２２の単品状態での共振周波数、ＣＩ
値、及び絶縁抵抗等を測定する。そして、実装した圧電
振動片２２が使用可能か判断する（Ｓ７６）。特に、圧
電振動片２２の共振周波数が、後述（Ｓ９０）する周波
数調整により調整可能な範囲内にあるか判断する。そし
て、各特性の測定値が許容範囲外であり、圧電振動片２
２が使用不可能と判断された場合には、パッケージ１０
ごと圧電振動片２２を廃棄する（Ｓ７７）。このよう
に、ＩＣチップ３２を実装する前に圧電振動片２２の使
用可否を判断するので、圧電振動片２２の不良を原因と
して、良品のＩＣチップ３２を実装した圧電発振器１を
廃棄することがなくなり、コストを削減することができ
る。なお、第１キャビティ２０を封止した後に圧電振動
片２２の特性を測定するので、圧電振動片２２の使用可
否を的確に判断することができる。

【００４０】一方、ステップ７６において圧電振動片２
２が使用可能と判断された場合には、第２キャビティ３
０にＩＣチップ３２を実装する（Ｓ８０）。具体的に
は、まずパッケージ１０の仕切り壁１２の表面に、導電
性接着剤を塗布する（Ｓ８１）。なお、連通孔４０をＩ
Ｃチップ３２の実装部分に形成した場合には、連通孔４
０を遮蔽する金属ロウ材を、ＩＣチップ３２の接着剤と
して利用することも可能である。そして、ＩＣチップ３
２をダイボンディングする（Ｓ８２）。次に、導電性接
着剤を乾燥させ硬化させる（Ｓ８３）。乾燥条件は、例
えば２００℃で６０分以上とする。次に、第２キャビテ
ィ３０の内表面に形成した電極パッドと、ＩＣチップ３
２の電極端子とを電気的に接続する（Ｓ８４）。なお、
リッドの固着後にＩＣチップの実装を行うので、リッド
固着時の高温によりＩＣチップの電気的接続部分に共晶
が発生することはない。従って、ＩＣチップの電気的接
続には、Ａｕ線によるワイヤボンディング、Ａｌ線によ
るウエッジボンディングのほか、ＦＣＢ（フリップチッ
プボンディング）等の様々な方法を使用することができ
る。

【００４１】次に、第２キャビティ３０内部を樹脂でポ
ッティングする（Ｓ８５）。具体的には、液状のエポキ
シ樹脂等を第２キャビティ３０内部に充填し、ＩＣチッ
プ３２及びボンディングワイヤ等を樹脂内部に埋没させ
る。なお、真空状態で樹脂を注入することにより、樹脂
内部への気泡の混入を防止するのが好ましい。次に、注
入した樹脂を乾燥させ硬化させる（Ｓ８６）。乾燥条件
は、例えば１００℃で６０分及び１５０℃で１２０分と
する。このように、ＩＣチップ３２を実装した第２キャ
ビティ３０内部に樹脂を充填することにより、ＩＣチッ
プ３２で発生した熱は樹脂を介して放熱される。よっ
て、圧電振動片２２の実装に使用した導電性接着剤に伝
達されて、第１キャビティ２０内部に新たなガスを発生
させることがない。従って、時間の経過とともに発振周
波数が変化することがない。

【００４２】なお上記のように、圧電振動片２２とＩＣ
チップ３２とをそれぞれ独立したキャビティに実装する
ことにより、ＩＣチップ３２の実装に使用した導電性接
着剤３６から発生するガスが、圧電振動片２２に付着す
ることはない。従って、時間の経過とともに発振周波数
が変化することがなくなる。また、圧電振動片２２のみ
を実装したパッケージ１０の在庫を確保しておき、温度
補償型や電圧制御型等の異なるＩＣチップ３２を実装す
ることにより、多品種の圧電発振器を短納期で出荷する
ことができる。

【００４３】次に、圧電発振器１の周波数調整を行う
（Ｓ９０）。図４にレーザ照射による周波数調整方法の
説明図を示す。具体的には、図４（１）に示すように、
圧電振動片２２の先端部分における錘２５にレーザ５０
を照射して、圧電振動片２２の質量を調整することによ
り、圧電発振器を所定の発振周波数に調整する。ここ
で、連通孔４０に相対する部分の錘２５に対してレーザ
５０を照射することにより、飛散した錘を連通孔４０内
の金属ロウ材４２に捕捉させることができる。なお、レ
ーザ５０の焦点を圧電振動片２２の裏側に設定すること
により、裏側の錘２５のみを除去することができる。な
お、ステップ８５の樹脂ポッティング工程の前に、圧電
発振器の周波数調整を行ってもよい。このように、ＩＣ
チップ３２を実装した後に圧電振動片２２自体の周波数
調整を行うので、容量の小さいＩＣチップ３２を使用す
ることができる。なお、ＩＣチップ３２の容量調整を併
用して、周波数調整を行ってもよい。上記に加え、必要
に応じて、圧電発振器の消費電流等につき検査を行う。
以上により、圧電発振器１が完成する。

【００４４】第１実施形態に係る圧電発振器の製造方法
では、第１キャビティ内部で発生したガスにより、時間
の経過とともに発振周波数が変化することがなく、また
細り現象も生じない。

【００４５】上述したように、リッドの装着工程におい
て、第１キャビティ内部に新たなガスが発生する。そし
て、従来技術に係る圧電発振器の製造方法では、リッド
の装着により第１キャビティは密閉されるので、発生し
たガスが圧電振動片に付着し、時間の経過とともに発振
周波数が変化するという問題がある。また、発生したガ
スにより第１キャビティ内部の圧力が上昇し、硬化途中
の封止用ガラスを押し広げてその一部を細らせる、いわ
ゆる細り現象が生じるという問題がある。

【００４６】しかし、第１実施形態に係る圧電発振器の
製造方法では、第１キャビティ内部に圧電振動片を実装
する工程と、第１キャビティにおける圧電振動片の挿入
口の周縁部に封止用ガラスを塗布する工程と、挿入口に
ガラス製のリッドを配置する工程と、第１キャビティ内
部と外部との連通孔を開放しつつ、封止用ガラスを加熱
してリッドを固着する工程と、を有する構成とした。こ
の場合、リッド装着工程において新たなガスが発生して
も、連通孔から外部に逃げるため、第１キャビティ内部
の圧力は上昇しない。従って、封止用ガラスの細り現象
は生じない。

【００４７】さらに、第１実施形態に係る圧電発振器の
製造方法では、連通孔を通して第１キャビティ内部のガ
スを排出して、第１キャビティ内部を真空状態にする工
程と、連通孔を遮蔽する工程とを有する構成とした。こ
の場合、リッド固着工程において発生した新たなガス
は、ガス排出工程において連通孔から外部に排出され
る。従って、発生したガスが第１キャビティ内部に残留
して圧電振動片に付着することがなく、時間の経過とと
もに発振周波数が変化することがない。なお、第１キャ
ビティ内部に、圧電振動片以外のものを実装した場合で
も、そこから発生するガスにより発振周波数が変化する
ことはない。

【００４８】一方、音叉型圧電振動片は、周囲のガスの
抵抗により共振周波数が変動するので、キャビティ内部
を真空状態に封止して周波数調整を行う必要がある。そ
こで、キャビティ内部を真空封止した後に、ガラスリッ
ド越しに音叉型圧電振動片にレーザを照射して、圧電振
動片の質量を調整することにより周波数調整を行う。こ
こで、従来技術に係る圧電振動片の製造方法では、レー
ザの照射により除去された錘が、ミクロンオーダーで形
成された圧電振動片の電極間に付着して、その電極を短
絡させるという問題がある。

【００４９】しかし、第１実施形態に係る圧電振動片の
製造方法では、金属ロウ材により遮蔽された連通孔に相
対する圧電振動片に対して、レーザを照射することによ
り周波数調整を行う構成とした。連通孔を遮蔽する金属
ロウ材は、同じ金属材料からなる錘を捕捉することがで
きる。従って、レーザ照射によって除去された錘によ
り、音叉型圧電振動片の電極が短絡することがない。

【００５０】次に、第２実施形態について説明する。図
５に第２実施形態に係る圧電発振器の説明図を示す。同
図（１）は平面図であり、同図（２）はＢ−Ｂ線におけ
る側面断面図である。第２実施形態に係る圧電発振器
は、ＡＴカット圧電振動片１２２を実装する第１キャビ
ティ１２０と、ＩＣチップ１３２を実装する第２キャビ
ティ１３０とを、圧電振動片１２２の厚さ方向に縦列形
成したパッケージ１１０からなる圧電発振器１０１であ
って、パッケージ１１０における第１キャビティ１２０
と第２キャビティ１３０との連通孔１４０を、ＡＴカッ
ト圧電振動片１２２における質量調整部（励振電極１２
３）に相対して形成するとともに、連通孔１４０が金属
ロウ材で封止されているものである。なお、第１実施形
態と同様の構成となる部分については、その説明を省略
する。

【００５１】第２実施形態におけるパッケージ１１０
も、第１実施形態と同様に、圧電振動片１２２を実装す
る第１キャビティ１２０と、ＩＣチップ１３２を実装す
る第２キャビティ１３０とを、実装する圧電振動片１２
２の厚さ方向に縦列形成する。また、パッケージ１１０
における第１キャビティ１２０と第２キャビティ１３０
との仕切り壁１１２には、両キャビティの連通孔１４０
を形成する。なお、ＡＴカット圧電振動片１２２では、
励振電極１２３の形成部が質量調整部となる。よって連
通孔１４０は、励振電極１２３に相対して形成する。な
お、連通孔をＩＣチップの実装部に形成すれば、連通孔
の上に接着剤を介してＩＣチップが実装されるので、連
通孔における封止の信頼性を極めて高くすることができ
る。図５では、例としてパッケージ１１０の中央部に形
成している。

【００５２】第２実施形態では、中〜高周波数の圧電発
振器を得るため、ＡＴカット圧電振動片１２２を第１キ
ャビティ１２０に実装する。ＡＴカット圧電振動片１２
２は、水晶等の圧電材料からなる矩形平板の表面に、励
振電極１２３を形成したものである。この励振電極１２
３に通電することにより、圧電振動片１２２には厚みす
べり振動が励振される。なお、ＡＴカット圧電振動片１
２２では、必ずしも第１キャビティ１２０の内部を真空
状態に封止して周波数調整を行う必要はない。そこで、
第２実施形態では金属製またはセラミック製等のリッド
１２８を使用する。

【００５３】第２実施形態に係る圧電発振器の製造方法
について、図５及び図６を用いて説明する。図６には、
第２実施形態に係る圧電発振器の製造方法のフローチャ
ートを示す。なお、第１実施形態と同様の構成となる部
分については、その説明を省略する。

【００５４】まず、第１キャビティ１２０内部に、圧電
振動片を実装する（Ｓ１６０）。その具体的な方法は、
第１実施形態と同様である。次に、第１キャビティ１２
０における圧電振動片の挿入口に、リッド１２８を固着
する（Ｓ１６５）。具体的には、まず前記挿入口を覆う
ようにリッド１２８を配置する（Ｓ１６６）。次に、シ
ーム溶接や電子ビーム等により、金属リッド１２８とセ
ラミックパッケージ１１０とを接合する（Ｓ１６７）。
なお、ステップ１６７ではパッケージ１１０の温度上昇
を伴うため、圧電振動片１２２の実装に使用した導電性
接着剤１２６からガスが発生する。また、パッケージ１
１０のセラミック材料内部に含まれていた水分等が蒸発
して、第１キャビティ１２０の内部に放出される。しか
し、連通孔１４０を開放しつつリッド１２８の固着を行
うので、第１キャビティ１２０内部の圧力が上昇するこ
とはない。

【００５５】ここで、圧電振動片１２２の周波数調整を
行う（Ｓ１６８）。具体的には、プラズマ化したエッチ
ングガスを連通孔１４０から第１キャビティ１２０内部
に導入して、圧電振動片１２２の励振電極１２３をエッ
チングすることにより、所定の共振周波数に調整する。
なお、連通孔１４０から圧電振動片１２２の励振電極１
２３にレーザを照射することにより、周波数調整を行う
こともできる。

【００５６】次に、第１キャビティ１２０内部を窒素雰
囲気で封止する（Ｓ１７０）。なお第１実施形態と同様
に、最初にパッケージ１１０をベークする（Ｓ１７
１）。次に、連通孔１４０から第１キャビティ１２０内
部のガスを排出する（Ｓ１７２）。すると、第１キャビ
ティ１２０内部における、導電性接着剤１２６から発生
したガス、及びパッケージ１１０から放出された水蒸気
等が、連通孔１４０からパッケージ１１０の外部に排出
される。そして、窒素チャンバ内にパッケージ１１０を
配置し、第１キャビティ１２０内部に窒素ガスを流入さ
せる。次に、第１実施形態と同様に、連通孔１４０に金
属ロウ材を配置する（Ｓ１７３）。次に、レーザを照射
して金属ロウ材を溶解し、連通孔１４０を遮蔽する（Ｓ
１７４）。ステップ１７３及び１７４を窒素雰囲気で行
うことにより、第１キャビティ１２０内部が窒素雰囲気
で封止される。

【００５７】ここで、第１キャビティ１２０内部に実装
した圧電振動片１２２の特性検査を行う（Ｓ１７５）。
なお、ステップ１６８において圧電振動片１２２の周波
数調整を行っているので、ここではＣＩ値及び絶縁抵抗
等を測定する。

【００５８】次に、第２キャビティ１３０内部にＩＣチ
ップ１３２を実装する（Ｓ１８０）。さらに、第２キャ
ビティ１３０内部を樹脂１３８でポッティングする（Ｓ
１８５）。これらの具体的な方法は、第１実施形態と同
様である。

【００５９】次に、圧電発振器１０１全体での特性検査
を行う（Ｓ１９０）。同時に、ＩＣチップ１３２の容量
を調整することにより、圧電発振器を所定の周波数に調
整する作業を行ってもよい。以上により、圧電発振器１
０１が完成する。

【００６０】第２実施形態においても、リッドの装着工
程において発生した新たなガスは、ガス排出工程におい
て連通孔から外部に排出される。従って、発生したガス
が第１キャビティ内部に残留して圧電振動片に付着する
ことがなく、時間の経過とともに圧電振動片の共振周波
数が変化することがない。

【００６１】また、第２実施形態では、リッドの固着工
程の後に、連通孔を介して圧電振動片を所定の周波数に
調整する工程を有する構成とした。すなわち、例えば連
通孔を介して第１キャビティ内部にプラズマ化したエッ
チングガスを導入することにより、また連通孔を介して
圧電振動片にレーザを照射することにより、リッドの固
着後にも圧電振動片自体の周波数調整が可能となる。

【００６２】

【発明の効果】圧電振動片を実装する第１キャビティ
と、ＩＣチップを実装する第２キャビティとを、前記圧
電振動片の厚さ方向に縦列形成したパッケージからなる
圧電発振器の製造方法であって、前記第１キャビティ内
部に圧電振動片を実装する工程と、前記第１キャビティ
における前記圧電振動片の挿入口にリッドを固着する工
程と、前記第１キャビティ内部と外部との連通孔から前
記第１キャビティ内部のガスを排出する工程と、前記連
通孔を遮蔽する工程と、を有する構成としたので、時間
の経過とともに圧電発振器の発振周波数が変化すること
がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態に係る圧電発振器の説明図であ
り、（１）は平面図であり、（２）はＡ−Ａ線における
側面断面図である。

【図２】 連通孔部分の拡大図である。

【図３】 第１実施形態に係る圧電発振器の製造方法の
フローチャートである。

【図４】 レーザ照射による周波数調整方法の説明図で
ある。

【図５】 第２実施形態に係る圧電発振器の説明図であ
り、（１）はＢ−Ｂ線における平面断面図であり、
（２）はＣ−Ｃ線における側面断面図である。

【図６】 第２実施形態に係る圧電発振器の製造方法の
フローチャートである。

【図７】 従来技術に係る圧電発振器の説明図であり、
（１）はＤ−Ｄ線における平面断面図であり、（２）は
Ｅ−Ｅ線における側面断面図である。

【図８】 音叉型圧電振動片を使用した場合の圧電発振
器の説明図であり、（１）は平面図であり、（２）はＦ
−Ｆ線における側面断面図である。

【符号の説明】

１………圧電発振器、１０………パッケージ、１２……
…仕切り壁、２０………第１キャビティ、２２………圧
電振動片、２３………励振電極、２４………振動腕、２
５………錘、２６………導電性接着剤、２７………封止
用ガラス、２８………リッド、３０………第２キャビテ
ィ、３２………ＩＣチップ、３４………ボンディングワ
イヤ、３６………導電性接着剤、３８………樹脂、４０
………連通孔、４２………金属ロウ材、４３………Ｎｉ
／Ａｕメッキ、５０………レーザ、１０１………圧電発
振器、１１０………パッケージ、１１２………仕切り
壁、１２０………第１キャビティ、１２２………圧電振
動片、１２３………励振電極、１２６………導電性接着
剤、１２８………リッド、１３０………第２キャビテ
ィ、１３２………ＩＣチップ、１３８………樹脂、１４
０………連通孔、２０１………圧電発振器、２１０……
…パッケージ、２２０………第１キャビティ、２２２…
……圧電振動片、２２６………導電性接着剤、２２８…
……リッド、２３０………第２キャビティ、２３２……
…ＩＣチップ、３１０………パッケージ、３２０………
第１キャビティ、３２２………音叉型圧電振動片、３２
３………電極、３２５………錘、３２８………ガラスリ
ッド。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電振動片を実装する第１キャビティ
   と、ＩＣチップを実装する第２キャビティとを、前記圧
   電振動片の厚さ方向に縦列形成したパッケージからなる
   圧電発振器の製造方法であって、 前記第１キャビティ内部に圧電振動片を実装する工程
   と、 前記第１キャビティにおける前記圧電振動片の挿入口に
   リッドを固着する工程と、 前記第１キャビティ内部と外部との連通孔を通して前記
   第１キャビティ内部のガスを排出する工程と、 前記連通孔を遮蔽する工程と、 を順次行うことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
2. 【請求項２】 前記パッケージは、 前記圧電振動片の厚さ方向にセラミックシートを積層し
   て形成され、 前記第１キャビティと前記第２キャビティとの仕切り壁
   が、前記セラミックシートを少なくとも２層重ねて形成
   されるとともに、 前記仕切り壁に前記連通孔が形成されていることを特徴
   とする、請求項１に記載の圧電発振器の製造方法。
3. 【請求項３】 前記リッドを固着する工程は、 前記第１キャビティにおける前記圧電振動片の挿入口の
   周縁部に封止用ガラスを塗布する工程と、 前記挿入口にガラス製のリッドを配置する工程と、 前記第１キャビティ内部と外部との連通孔を開放しつ
   つ、前記封止用ガラスを加熱して、前記リッドを固着す
   る工程と、 を順次行うことを特徴とする請求項１または２に記載の
   圧電発振器の製造方法。
4. 【請求項４】 前記リッドを固着する工程の後に、前記
   連通孔を介して前記圧電振動片を所定の周波数に調整す
   る工程を行うことを特徴とする請求項１または２に記載
   の圧電発振器の製造方法。
5. 【請求項５】 前記連通孔を遮蔽する工程の後に、 前記圧電振動片の特性を測定し、前記圧電振動片の使用
   可否を判断する工程と、 前記第２キャビティ内部に前記ＩＣチップを実装する工
   程と、 前記リッド越しに、前記圧電振動片の質量調整部に対し
   てレーザを照射することにより、前記圧電発振器を所定
   の周波数に調整する工程と、 を順次行うことを特徴とする請求項３に記載の圧電発振
   器の製造方法。
6. 【請求項６】 前記圧電発振器を所定の周波数に調整す
   る工程は、金属ロウ材により遮蔽された前記連通孔に相
   対する前記圧電振動片の質量調整部に対して、レーザを
   照射することにより行うことを特徴とする請求項５に記
   載の圧電発振器の製造方法。
7. 【請求項７】 前記圧電振動片は、音叉型圧電振動片で
   あることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記
   載の圧電発振器の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の圧
   電発振器の製造方法を使用して製造したことを特徴とす
   る圧電発振器。
9. 【請求項９】 圧電振動片を実装する第１キャビティ
   と、ＩＣチップを実装する第２キャビティとを、前記圧
   電振動片の厚さ方向に縦列形成したパッケージからなる
   圧電発振器であって、 前記圧電振動片の厚さ方向に複数のセラミックシートを
   積層して前記パッケージを形成し、 前記第１キャビティと前記第２キャビティとの仕切り壁
   を構成するセラミックシートに、前記第１キャビティと
   前記第２キャビティとの連通孔を形成するとともに、 前記連通孔が金属ロウ材で封止されていることを特徴と
   する圧電発振器。
10. 【請求項１０】 前記仕切り壁を少なくとも２層のセラ
    ミックシートで構成するとともに、前記第２キャビティ
    に面する前記セラミックシートにおける前記連通孔の開
    口面積が、少なくとも前記仕切り壁を構成する他のいず
    れかの前記セラミックシートにおける前記連通孔の開口
    面積より、大きく形成されていることを特徴とする、請
    求項９に記載の圧電発振器。
11. 【請求項１１】 前記連通孔は、前記ＩＣチップの実装
    部に形成されていることを特徴とする、請求項９または
    １０に記載の圧電発振器。
12. 【請求項１２】 前記連通孔は、前記圧電振動片におけ
    る質量調整部に相対して形成されていることを特徴とす
    る、請求項９ないし１１のいずれかに記載の圧電発振
    器。
13. 【請求項１３】 前記圧電振動片は、音叉型圧電振動片
    であることを特徴とする、請求項９ないし１２のいずれ
    かに記載の圧電発振器。
14. 【請求項１４】 前記ＩＣチップを実装した前記第２キ
    ャビティの内部に、樹脂を充填したことを特徴とする請
    求項８ないし１３のいずれかに記載の圧電発振器。