JP2004208236A

JP2004208236A - Piezoelectric device, manufacturing method therefor, portable telephone unit utilizing piezoelectric device and electronic equipment utilizing piezoelectric device

Info

Publication number: JP2004208236A
Application number: JP2002378093A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tanaya; 英雄棚谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric device which can be made compact and in which electrical connection between the outside and a piezoelectric vibrating element housed inside a case can be surely performed, a manufacturing method therefor, a portable telephone and electronic equipment each utilizing the piezoelectric device. <P>SOLUTION: The piezoelectric device is provided with: a frame 51; a piezoelectric vibrating element 52 which is provided inside the frame and integrated therewith and in which an exciting electrode for driving is formed; an upper case 31 and a lower case 41 fixed to hold the frame therebetween; case side electrode parts 32, 33 extending from through holes 36, 37 opened on an upper surface of the upper case to lateral sides of the upper case and the lower case; lateral electrode parts 34, 35 connected with the case side electrode parts and provided on the lateral sides of the upper case and the lower case; and packaging electrode parts 42, 43 connected with the lateral electrode parts and provided on the base of the lower case. The through holes and pullout electrodes 57, 58 provided in the piezoelectric vibrating element and connected with the exciting electrode are connected by an electric conductor 64. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動片を気密に収容した圧電デバイスとその製造方法、ならびに、圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。
図１２は、従来の圧電デバイスの構成例を示す概略断面図である（特許文献１参照）。
図において、圧電デバイス１は、上ケース２及び下ケース３の間に枠体４を挟み込み、固定している。この枠体４は、図１３に示すように、矩形の枠部５の内側に、所謂音叉型の圧電振動片６を一体に形成したものである。
これにより、上ケース２及び下ケース３の各内側を合わせたことで形成される内部空間Ｓ１内に枠体４と一体になった圧電振動片６を収容している。
【０００３】
図１３に示すように、枠体４の枠部５の端面には、電極部５ａが形成されており、図１３の紙面の裏側の構成も同様とされている。この電極部５ａは、圧電振動片６の図示しない励振電極と接続されている。
これにより、例えば、図１２に示すように、各電極部５ａ，５ａ，５ａ，５ａの端面を下ケース３の底面に形成した実装電極（図示せず）に接続させれば、この実装電極と圧電振動片６とを電気的に接続することができ、外部から圧電振動片６に駆動電圧を印加することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５７−１２４９１４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような構造の圧電デバイス１では、図１３に示されているように、枠体４の枠部５の端面の全体に電極部５ａが形成されていることから、電気的に容量が過大となり、この結果、圧電デバイス１のＣＩ値（クリスタルインピーダンス値）を増大させてしまう。
【０００６】
そこで、図１４、図１５に示すような構造も考えられる。
図１４において、圧電デバイス１０は、上ケース２及び下ケース３の間に枠体４を挟み込み、固定している。この枠体４は、図１３の場合と同様に、矩形の枠部５の内側に、所謂音叉型の圧電振動片６を一体に形成したものであるが、電極部５ａは形成されていない。
【０００７】
図１５に示すように、下ケース３の底面の一端部には、幅方向の両端に実装電極部７，７が設けられている。下ケース３には、上記実装電極部７，７にそれぞれ開口する貫通孔８，８が設けられている。この貫通孔８，８を利用して、図１４に示すように、導電体８ａを貫通孔８に充填して、圧電振動片６に接続することにより、外部と圧電振動片６との電気的接続を形成するようにしている。これにより、従来の構造と比べると電極面積が小さい分、容量の過大を生じることなく、圧電デバイス１０のＣＩ値を増大させることがない。
【０００８】
ところが、このような構造の場合には、次のような問題がある。
すなわち、図１５において、下ケース３の幅Ｗ１は、例えば１．２ｍｍ程度と小さく、さらに、下ケース３の幅方向に分離した実装電極部７，７の間隔Ｗ２はきわめて小さくなってしまう。
このため、このような実装電極部７，７を用いて、図示しない実装基板に半田等を適用して実装しようとすると、実装に使用する半田が間隔Ｗ２しかない実装電極部７，７をショートさせてしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、小型に形成でき、外部とケース内部に収容した圧電振動片との電気的接続を確実に行うことができる圧電デバイスとその製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、第１の発明によれば、上端と下端とが開放された枠体と、この枠体の内側に、前記枠体と一体に設けられ、駆動用の励振電極が形成された圧電振動片と、前記枠体を挟み込むようにして固定される上ケース及び下ケースと前記上ケースの上面に開口する貫通孔から前記上ケース及び前記下ケースの側面に延長されたケース側電極部と、このケース側電極部と接続され前記上ケース及び前記下ケースの側面に設けられた側面電極部と、この側面電極部と接続され下ケース底面に設けられた実装電極部とを備えており、前記貫通孔と、前記圧電振動片に設けられ、前記励振電極と接続された引き出し電極とが導電体により接続されている、圧電デバイスにより、達成される。
【００１１】
第１の発明の構成によれば、上ケースの上面に開口した貫通孔から、ケース側電極部、側面電極部、実装電極と順次電気的接続がなされて、下ケースの底面の実装電極部は、上ケースの上面に開口した貫通孔と電気的に接続されている。
したがって、前記貫通孔と、前記圧電振動片の引き出し電極とが導電体により接続されていることから、実装電極部から印加される駆動電圧は確実に圧電振動片に伝えられる。また、このようにすることで、各電極部は、上ケースと下ケースの外側を通り、圧電振動片から距離的に離れること、及び広い電極面とならないことから、電気的に容量が過大となることがなく、ＣＩ値の上昇を回避しながら確実な導通構造を得ることができる。
このように、本発明の効果として、小型に形成でき、外部とケース内部に収容した圧電振動片との電気的接続を確実に行うことができる圧電デバイスを提供することができるものである。
尚、この発明で、「上ケース」と表現した場合の「上」は、圧電デバイスを実装基板等に実装した状態で基板側と反対の側を意味し、「下ケース」と表現した場合の「下」は、圧電デバイスを実装基板等に実装した状態の基板側を意味する。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記枠体の端面を前記側面電極部に対して絶縁する構造としたことを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、側面電極部と圧電振動片の基部側が絶縁されるので、側面電極が圧電振動片の振動特性に悪影響を与えることがない。
【００１３】
第３の発明は、第１または第２の発明のいずれかの構成において、前記圧電振動片の前記引き出し電極に設けたバンプを利用して、前記上ケースの貫通孔と前記引き出し電極とが導電体により接続されていることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、前記圧電振動片の前記引き出し電極にバンプを設けることで、圧電振動片の引き出し電極と貫通孔との距離をバンプの分だけ近くすることができ、充填すべき導電体の量を減らして、導通を容易にすることができる。
【００１４】
上記目的は、第４の発明によれば、前工程として、上端と下端とが開放された枠体の内側にこの枠体と一体に設けられ、駆動用の励振電極及び励振電極と接続された引き出し電極を備える圧電振動片と、上面に開口した貫通孔を備え、この貫通孔から側面電極部にかけてケース側電極部が設けられた上ケースと、底面部に実装電極部が設けられ、この実装電極部と接続された側面電極部を備える下ケースとを予め用意し、この前工程に続いて後工程として、前記上ケースと前記下ケースとで前記枠体を挟み込むようにして、互いに接合する接合工程と、前記上ケースの前記貫通孔を通して導電体を充填し、前記圧電振動片の前記引き出し電極と接続させる導通工程とを有する、圧電デバイスの製造方法により、達成される。
【００１５】
第４の発明の構成によれば、前工程で準備された上ケース及び下ケースと枠体とを用いて、後工程が進められる。この場合、接合工程では、前記上ケースと前記下ケースとで前記枠体を挟み込むようにして、互いに接合するようにしているので、枠体を用いない圧電振動片の製造工程のように、パッケージ内に圧電振動片をマウント（接合）する工程と、パッケージに蓋体を固定する蓋封止の工程を別々に行うことが不要で、その分製造工程が簡単である。また、圧電振動片を実装電極部と導通させるための導通工程は、上ケースの上面に開口した貫通孔から、例えば、溶融させた導電体を流し込むだけで行えるので、作業が容易である。
【００１６】
第５の発明は、第４の発明の構成において、前記前工程において、前記圧電振動片の前記引き出し電極上にバンプを形成することを特徴とする。
第５の発明の構成によれば、前記圧電振動片の前記引き出し電極にバンプを形成することで、圧電振動片の引き出し電極と貫通孔との距離をバンプの分だけ近くすることができ、貫通孔に流し込む導電体の量を減らせるので、導通工程をより容易にすることができる。
【００１７】
第６の発明は、第４または第５の発明のいずれかの構成において、前記接合工程の後で、前記上ケース及び前記下ケース内のガスを前記貫通孔を介して排出した後、前記貫通孔の上に導電体を載置し、この導電体に光ビームを照射することによって導電体を溶融させて前記貫通孔内に充填し、前記圧電振動片の前記引き出し電極と接続させる導通工程を行うことを特徴とする。
第６の発明の構成によれば、接合工程の際に、例えば、接合に用いる封止材の硬化の際に、内部で発生するガス成分等が、後で圧電振動片に付着すると、振動性能に悪影響が出る。このため、前記貫通孔を利用して、このガス成分を排出してから、貫通孔を塞ぐ孔封止を行えば、後でガス成分が圧電振動片に付着することがなく、振動性能に悪影響が出ることが有効に防止される。しかも、この孔封止にあたり、前記貫通孔の上に導電体を載置し、この導電体に光ビームを照射することによって導電体を溶融させて前記貫通孔内に充填する手法を用いると、導電体の充填がきわめて容易である。
【００１８】
第７の発明は、第４ないし第６の発明のいずれかの構成において、少なくとも前記上ケースを光が透過する材料で形成し、前記導通工程後に前記上ケースを透過させて光ビームを前記圧電振動片の表面に形成した周波数調整用の金属被覆部に照射することで、周波数調整を行うことを特徴とする。
第７の発明の構成によれば、孔封止後において、ケース内が密閉された後で周波数調整をすることができ、工程の最後で圧電振動片の振動周波数を精密に合わせることができる。
【００１９】
また、上記目的は、第８の発明によれば、内部に圧電振動片を気密に収容する構成とした圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、上端と下端とが開放された枠体と、この枠体の内側に、前記枠体と一体に設けられ、駆動用の励振電極が形成された圧電振動片と、前記枠体を挟み込むようにして固定される上ケース及び下ケースと前記上ケースの上面に開口する貫通孔から前記上ケース及び前記下ケースの側面に延長されたケース側電極部と、このケース側電極部と接続され前記上ケース及び前記下ケースの側面に設けられた側面電極部と、この側面電極部と接続され下ケース底面に設けられた実装電極部とを備えており、前記貫通孔と、前記圧電振動片に設けられ、前記励振電極と接続された引き出し電極とが導電体により接続されている圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、携帯電話装置により、達成される。
【００２０】
さらに、上記目的は、第９の発明によれば、内部に圧電振動片を気密に収容する構成とした圧電デバイスを利用した電子機器であって、上端と下端とが開放された枠体と、この枠体の内側に、前記枠体と一体に設けられ、駆動用の励振電極が形成された圧電振動片と、前記枠体を挟み込むようにして固定される上ケース及び下ケースと前記上ケースの上面に開口する貫通孔から前記上ケース及び前記下ケースの側面に延長されたケース側電極部と、このケース側電極部と接続され前記上ケース及び前記下ケースの側面に設けられた側面電極部と、この側面電極部と接続され下ケース底面に設けられた実装電極部とを備えており、前記貫通孔と、前記圧電振動片に設けられ、前記励振電極と接続された引き出し電極とが導電体により接続されている圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、電子機器により、達成される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１ないし図４は、本発明の圧電デバイスの第１の実施の形態を示しており、図１はその概略斜視図、図２は図１の圧電デバイスの電極部の表示を省略した概略分解斜視図、図３は図１の圧電デバイスの概略底面図、図４は図１のＡ−Ａ線概略断面図である。
図１において、圧電デバイス３０は、圧電振動子を構成した例を示している。この圧電デバイス３０は、図２に示すように、枠体５１の上下の開口を、それぞれ上ケース３１と下ケース４１とで塞ぐように固定して形成されている。
【００２２】
上ケース３１と下ケース４１は、圧電振動片（後述）を収容するためのケースもしくはパッケージを構成するものである。上ケース３１が蓋側であり、リッドである。下ケース４１がベースとなる。
上ケース３１と下ケース４１は、本実施形態では、同じ寸法及び形状とされおり、かつ上ケース３１と下ケース４１の各外形は、枠体５１の外形と一致するように形成されている。この実施形態では、上ケース３１と下ケース４１及び枠体５１の外形は同一形状の矩形であるが、図示以外の幾何学形状または楕円形状等製品に求められる外形形状に適合させて選択することができる。
【００２３】
上ケース３１と下ケース４１は、図４に示されているように、凹部３１ａ，４１ａを有し、これらの上ケース３１と下ケース４１は、互いの凹部３１ａ，４１ａを対向させることで、内側に深さＬ１の内部空間Ｓ２を形成するようにされている。
上ケース３１と下ケース４１は、後述するように、セラミックスや光透過性の材料、例えばガラスを用いて形成されている。上ケース３１は、光ビームによる周波数調整を考慮して、光透過性の材料で形成することが好ましい。この実施形態では、下ケース４１を後述するセラミックスで、上ケース３１をホウ珪酸ガラス等で形成している。
【００２４】
また、上ケース３１と下ケース４１は、それぞれ凹部３１ａ，４１ａを設けることで、深さＬ１の内部空間Ｓ２を形成するようにされているが、内部空間Ｓ２は、後述する導通工程を考慮すると、できるだけ深さＬ１が小さいことが好ましく、例えば、リッド側である上ケース３１及び／またはベース側である下ケース４１について、凹部を形成せずに、平板な板体で形成してもよい。この場合、必要とする内部空間Ｓ２に所定の深さＬ１のギャップを形成するためには、上ケース３１と下ケース４１を枠体５１に接合するための図４に示すロウ材もしくは封止材６１（後述）に、所定のフィラー等を混入することでスペーサとして機能させることで実現できる。
あるいは、枠体５１の枠部５９に対して、その内側の圧電振動片５２の厚みを薄く形成することでも実現できる。このためには、後述する製造工程において、枠体５１をエッチングにより形成する際に、枠体５１の外形をエッチングした後で、圧電振動片５２の部分をハーフエッチングすること等により実現できる。
【００２５】
枠体５１は、図２に示されているように、上端と下端とが開放され、周囲を囲む枠部５９を有する矩形形状に形成されている。枠体５１は、開放された上端と下端とに、図４に示されているように上ケース３１と下ケース４１とを固定することで、内部空間Ｓ２が密閉された空間となるようにされている。
この枠体５１は、特に、内部に圧電振動片５２を形成するために、圧電材料が使用されている。使用される圧電材料としては、例えば、本実施形態のように水晶が適しており、水晶以外にもタンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。枠体５１は、本実施形態の場合、水晶の薄板をフッ酸液等を用いてエッチングすることにより、内部空間Ｓ２と圧電振動片５２の外形を形成している。
【００２６】
圧電振動片５２は、枠体５１と同じ材料により一体に細くされた接続部５６を介して枠体５１と一体に形成されており、本実施形態の場合、圧電振動片５２は、小型に形成して必要な性能を得るために、特に図示する形状とされている。
すなわち、圧電振動片５２は、図２において、枠体５１の一端部の内側と一体とされている基部５３と、この基部５３を基端として、先端に向かって二股に別れて平行に延びる一対の振動腕５４，５５を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動片とされている。
【００２７】
この圧電振動片５２の表面には、図示しない励振電極が形成されており、各振動腕５４，５５を構成する材料について、駆動電圧に基づいて適切な電界を形成して振動させるようになっている。また、図２に示すように、圧電振動片５２の基部５３の幅方向の両端部に引き出し電極５７，５８が形成されている。各引き出し電極５７，５８は、上述の２系統に区分された励振電極とそれぞれ電気的に接続されている。
【００２８】
このような構造でなる枠体５１は、図４に示すように、その枠部５９の上面及び下面が、それぞれロウ材もしくは封止材６１，６１を介して、上ケース３１及び下ケース４１と接合されることで、内部空間Ｓ２内に圧電振動片５２が気密に密閉されている。
さらに、図１及び図２に示すように、上ケース３１には、その上面に開口するように貫通孔３６，３７が設けられている。各貫通孔３６，３７は、図４に示すように、枠体５１と重ねられた状態で、図２の各引き出し電極５７，５８の上に位置するように設けられている。
ここで、図２に示す貫通孔３６，３７の間隔Ｗ３は、圧電振動片５２の各引き出し電極５７，５８の領域からはずれない範囲で、できるだけ広くとるように設けることが好ましい。
【００２９】
さらに、上ケース３１の上面には、図１及び図４に示すように、一方の側面、すなわち図１に示すように、上ケース３１の手前側の側面に向かって延びるケース側電極部３２（一方のケース側電極部）が形成されている。ケース側電極部３２は、一方の貫通孔３６の周縁を基端として、一方の側面に延びて側面電極部３４と一体に接続されている。そして、この側面電極部３４は、図３に示す下ケース４１の底面の長さ方向の両端部にそれぞれ設けた実装電極部４２，４３のうちの一方の実装電極部４２と一体に接続されている。ここで、上ケース３１のケース側電極部３２は、貫通孔３６の内周面の電極部３２ａとも一体とされている。
【００３０】
また、図１に示すように、上ケース３１には、その上面に開口する他方の貫通孔３７の周縁を基端として、他方の側面（図１において奥側）に延びるケース側電極部３３（他方のケース側電極部）が形成されている。このケース側電極部３３は、上述した（一方の）ケース側電極部３２と同様に、（他方の）側面電極部３５及び下ケース４１底面の実装電極部４３と一体に接続されている。
そして、好ましくは、枠体５１の圧電振動片５２が形成された側の端面には、側面電極部３４との間に絶縁体６２が設けられており、側面電極部３４を通る駆動電圧が圧電振動片５２側に悪影響を与えないようになっている。
そして、上ケース３１及び下ケース４１を接合する符号６１の材料がロウ材のような導電性材料である場合には、枠体５１の圧電振動片５２が形成された側の端面には、側面電極部３４との間に絶縁体６２が設けられており、側面電極部３４とロウ材６１とを絶縁している。同様にして、枠体５１の圧電振動片５２が形成された側と反対の端面にも、絶縁体６６が設けられており、側面電極部３５とロウ材６１とを絶縁している。また、封止材６１が低融点ガラスのような絶縁材料である場合には、このような絶縁処理は不要である。
【００３１】
ここで、上述したケース側電極部３２，３３、側面電極部３４，３５は、図示した形態に限らず、電極部での容量の増大を防止する点を重視する場合には、容易に断線しない程度で、できるだけ小さな面積となるように形成することが好ましい。
また、図１において、側面電極部３４は、上ケース３１、枠体５１、下ケース４１の積層状態に対応して、鎖線ＹＬ１，ＹＬ２で区分される領域３４ａ，３４ｂ，３４ｃの各領域毎に、後述する製造工程にしたがって形成される。尚、図示しないが、この点は、奥側の側面電極部３５も同様である。
【００３２】
さらに、図４の特に拡大した部分で示すように、圧電振動片５２の引き出し電極５７上で、上ケース３１の貫通孔３６の直下の箇所には、半田バンプやＡｕスタッドバンプのようなバンプ６３が形成されている。貫通孔３６に充填された導電体６４とバンプ６３により、貫通孔３６の内周面の電極部３２ａ及びケース側電極部３２と、圧電振動片５２の引き出し電極５７とが電気的に接続されている。
したがって、圧電振動片５２の引き出し電極５７は、下ケース４１の底面の実装電極部４２と電気的に接続されている。これにより、圧電デバイス３０が、図示しない実装基板等に、実装電極部４２を利用して実装されることで、この実装基板からの駆動電圧が圧電振動片５２に印加されるようになっている。
【００３３】
本実施形態は以上のように構成されており、各電極部は、上ケース３１と下ケース４１の外側を通り、圧電振動片５２から距離的に離れること、及び広い電極面とならないことから、電気的に容量が過大となることがなく、ＣＩ値の上昇を回避しながら確実な導通構造を得ることができる。
したがって、本発明の圧電デバイス３０は、小型に形成しても、電気的接続構造が短絡を生じるおそれがなく、外部とケース内部に収容した圧電振動片５２との電気的接続を確実に行うことができる。
【００３４】
次に、図５ないし図９を参照しながら、本実施形態の圧電デバイス３０の製造方法の一例について説明する。
図５は圧電デバイス３０の製造方法の一例を示すフローチャート、図６は圧電デバイス３０の製造工程における前工程について、上ケース３１側を工程順に示す図、図７は圧電デバイス３０の製造工程における前工程について、下ケース４１側を工程順に示す図、図８は圧電デバイス３０の製造工程における前工程について、圧電振動片側を工程順に示す図、図９は、圧電デバイス３０の製造工程における後工程を工程順に示す概略断面図である。
この製造方法では、図５において、鎖線ＰＬより以前のステップを含む前工程で準備された上ケース３１及び下ケース４１と枠体５１とを用いて、鎖線ＰＬより以降のステップを含む後工程が進められる。
【００３５】
（前工程）
圧電デバイス３０の製造工程における前工程は、図２で説明した上端と下端とが開放された枠体５１の内側にこの枠体と一体に設けられ、駆動用の励振電極及び励振電極と接続された引き出し電極５７，５８を備える圧電振動片５２と、上面に開口した貫通孔３６，３７を備え、この貫通孔から側面電極部３４ａ，３５ａにかけてケース側電極部３２，３３が設けられた上ケース３１と、底面部に実装電極部４２，４３が設けられ、この実装電極部と接続された側面電極部３４ｃ，３５ｃを備える下ケース４１とを個別に予め用意する工程である。
【００３６】
（上ケースを形成するための前工程）
図６は上ケース３１を形成する工程を順次に示しており、図６（ａ）は左側に上ケース３１の平面図、右側に左側の図のＢ−Ｂ線切断端面図、図６（ｂ）は左側に上ケース３１の平面図、右側に左側の図のＣ−Ｃ線切断端面図、図６（ｃ）は左側に上ケース３１の底面図、右側に左側の図のＤ−Ｄ線切断端面図を示している。
【００３７】
先ず、図６（ａ）に示すように、セラミックスや光透過性の材料、例えば、水晶やガラス、サファイア等を用いて、凹部３１ａを備える一方が開口した浅い箱状に上ケース３１を形成する。上述したように、上ケース３１は、光ビームによる周波数調整を考慮して、光透過性の材料で形成することが好ましく、本実施形態では、例えばホウ珪酸ガラス等で形成している。
この上ケース３１には、上述した位置に貫通孔３６，３７を形成する。貫通孔３６，３７は、ウエットエッチングやサンドブラスト加工、あるいは所定の波長のレーザビーム等を用いて形成することができる（ＳＴ１１）。
【００３８】
次に、図６（ｂ）に示すように、各貫通孔３６，３７をそれぞれ基端として、長手方向の端部側面に向かうように、ケース側電極部３２，３３を形成し、これとともに、さらに、上ケース３１の長手方向の各側面に回り込む側面電極部３４ａ，３５ａを形成する。各側面電極部３４ａ，３５ａは、図１の鎖線ＹＬ１よりも上の部分である（ＳＴ１２）。
この場合、各電極部は、スパッタリングや金属蒸着の手法とフォトリソグラフィー工程により、下地層をクロム（Ｃｒ）として、その上に金（Ａｕ）のメッキを施すことにより形成される。
【００３９】
続いて、図６（ｃ）に示すように、上ケース３１の枠体に対する接合面に、ロウ材もしくは封止材６１を適用する。封止材６１としては、上ケース３１と、図４の枠体５１に対して、濡れ性のよい封止材を選択することが好ましい。この実施形態では、上ケース３１として、ガラス材料を使用していることから、低融点ガラスを用いることが好ましい。低融点ガラスは、３００度ないし７００度程度で溶融・軟化するガラスである。
【００４０】
この実施形態では、後述する製造工程に適するように、低融点ガラスとして、例えば、酸化亜鉛（ＰｂＯ）に、Ｂ₂Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＰｂＦ₂、ＣｕＯ、ＴｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣａＯ等を微量含有する低融点ガラスが使用されている。本実施形態では、これらの組成からなる母ガラスに、例えば、チタン酸鉛系のフィラーを混入したガラスペーストを使用して印刷により行っている（ＳＴ１３）。
この実施形態では、酸化亜鉛（ＰｂＯ）系の低融点ガラスを使用するようにしている。また、鉛を含まない環境に対する悪影響が少ない低融点ガラスとしては、例えば、Ｃｕ₂Ｏ−ＣｕＯ−Ｐ₂Ｏ₅系の低融点ガラス、ＳｉＯ−ＳｎＯ−Ｐ₂Ｏ₅等の低融点ガラスを使用することもできる。
【００４１】
（下ケースを形成するための前工程）
図７は下ケース４１を形成する工程を順次に示しており、図７（ａ）は左側に下ケース４１の底面図、右側に左側の図のＥ−Ｅ線切断端面図、図７（ｂ）は左側に下ケース４１の平面図、右側に左側の図のＦ−Ｆ線切断端面図を示している。
【００４２】
先ず、図７（ａ）に示すように、セラミックスや光透過性の材料を用いて凹部４１ａを備える一方が開口した浅い箱状に下ケース４１を形成する。本実施形態では、下ケース４１は、上ケース３１と同じ形状としている。
下ケース４１を形成するための材料としては、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化珪素質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックス質焼結体等から選択されたセラミックグリーンシートを成形して形成される。あるいは、上ケース３１と同じ材料として、水晶やホウ珪酸ガラス、サファイア等を用いて形成してもよい。
【００４３】
そして、下ケース４１の長さ方向の両端部には、実装電極部４２，４３を形成し、これとともに、さらに、下ケース４１の長手方向の各側面に回り込む側面電極部３４ｃ，３５ｃを形成する（ＳＴ２１）。
この場合、各電極部は、次のように形成される。すなわち、下ケース４１の図７（ａ）に示す箇所に、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成する。あるいは、タングステンやモリブデン、銀、銅等の金属粉末を適当な有機バインダや溶剤等に含有させた金属ペーストを上述したグリーンシートに印刷塗布し、グリーンシートとともに焼成して形成してもよい。
次いで、図７（ｂ）に示すように、下ケース４１の枠体に対する接合面に、ロウ材もしくは封止材６１を適用する。この封止材６１の適用は、上ケース３１の場合と同じである（ＳＴ２２）。
【００４４】
（圧電振動片を形成するための前工程）
図８は圧電振動片５２を備える枠体５１に電極を形成する工程を順次示しており、図８（ａ）は枠体５１の平面図、右側に左側の図のＧ−Ｇ線切断端面図、図８（ｂ）は枠体５１に引き出し電極を形成した状態の平面図、右側に左側の図のＨ−Ｈ線切断端面図、図８（ｃ）は枠体５１の側面に絶縁体を形成した状態の平面図、右側に左側の図のＩ−Ｉ線切断端面図を示している。
【００４５】
先ず、図８（ａ）に示すように、例えば、水晶材料のウエハから、エッチングにより枠体５１の枠部５９と圧電振動片５２の部分を形成する。そして、基部５３の図示の部分に引き出し電極５７，５８を形成する。この場合、例えば、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成する（ＳＴ３１）。
次いで、図８（ｂ）に示すように、圧電振動片５２の各引き出し電極５７，５８の上に半田バンプやＡｕスタッドバンプのようなバンプ６３，６３を形成する（ＳＴ３２）。このバンプ６３，６３は、図４で説明したように、上ケース３１の各貫通孔３６，３７に対応した箇所である。
【００４６】
（後工程）
図９は、圧電デバイス３０の製造方法の後工程を順次示す概略断面図である。後工程では、図９（ａ）に示すように、先ず、上述の各前工程によって形成した下ケース４１の上に枠体５１を載置し、枠体５１の上に上ケース３１を載置して、封止材６１を加熱溶融して、これらを接合する（接合工程）。
この場合、例えば、所定のキャビティ（図示せず）内にＮ₂を導入し、封止材６１を加熱溶融することにより行う（ＳＴ４４）。
【００４７】
（アニール処理）
次いで、キャビティ内を大気圧または真空として、ＳＴ４４の加熱により、封止材６１から脱離したガス成分や、ケース内の吸着水の気化成分等を上ケース３１の各貫通孔３６，３７を利用して排出する（ＳＴ４５）。これにより、これらのガス成分等が、以降の工程において、圧電振動片５２に付着することで、その振動性能に悪影響を与えることを有効に防止することができる。
【００４８】
（導通工程）
次に、図９（ｂ）に示すように、貫通孔３６の上縁部に、例えば球状の導電体６４ａを載置する（図９では表れない貫通孔３７についても同様）。
この球状の導電体６４ａとしては、例えば、半田ボールを使用することができるが、鉛を含有しない半田ボールが好ましく、例えば、Ａｕ／Ｓｎ合金、Ａｕ／Ｇｅ合金等の金属ボール等を使用することができる。
そして、球状の導電体６４ａに対して、例えば、レーザによる光ビームＬＢを照射して球状の導電体６４ａを溶融させる（ＳＴ４６）。次に、図９（ｃ）に示すように、流れた導電体は、貫通孔３６から流れ込んで、その下のバンプ６３と一体となって貫通孔３６内に充填されるとともに、圧電振動片５２の引き出し電極５７と接続される（ＳＴ４８）。したがって、この工程は、上ケース３１の貫通孔を通して導電体を充填し、圧電振動片５２の引き出し電極と接続させる導通工程であるとともに、ガス成分を排気した後の孔封止工程を兼ねることになる。
【００４９】
また、符号６１，６６の材料として導電性のロウ材を使用する場合は、側面シール工程（ＳＴ４７）として、一度枠体左右側面にＳｉＯ₂等の絶縁材をスパッタリングあるいは蒸着により形成する。尚、符号６１，６６の材料が非導電性の材料、例えば低融点ガラス等であれば、この工程は不要である。次に、導通工程の一部として、上述の孔封止に前後して、図示するように、絶縁部６２に重ねるようにして、側面電極部の一部３４ｂをスパッタリングもしくは蒸着により形成する。同様に、絶縁部６６に重ねるようにして、側面電極部３５についても、その一部３５ｂを形成する。これにより、上ケース３１側の側面電極部３４ａ，３５ａと下ケース４１側の側面電極部３４ｃ，３５ｃが、電極部３４ｂ，３５ｂにより導通されることで、圧電デバイス３０の各側面電極３４，３５が完成する。
【００５０】
（周波数調整工程）
次いで、図９（ｃ）に示すように、上ケース３１を透過させてレーザ光等の光ビームを圧電振動片５２の表面に形成した周波数調整用の金属被覆部（図示せず）に照射することで、質量削減方式により周波数調整を行う（ＳＴ４９）。
これにより、孔封止後において、ケース内が密閉された後で周波数調整をすることができ、工程の最後で圧電振動片５２の振動周波数を精密に合わせることができる。尚、この場合、圧電振動片５２の表面に形成した周波数調整用の金属被覆部として、励振電極の一部を利用してもよい。
その後、必要な検査を行い、圧電デバイス３０が完成される。
【００５１】
本実施形態によれば、この製造方法では、前工程で準備された上ケース３１及び下ケース４１と枠体５１とを用いて、後工程が進められる。この場合、接合工程（ＳＴ４４）では、上ケース３１と下ケース４１とで枠体５１を挟み込むようにして、互いに接合するようにしているので、枠体を用いない圧電振動片の製造工程のように、パッケージ内に圧電振動片をマウント（接合）する工程と、パッケージに蓋体を固定する蓋封止の工程を別々に行うことが不要となるから、その分製造工程が簡単である。
また、圧電振動片５２を実装電極部４２，４３と導通させるための導通工程（ＳＴ４７）は、上ケース３１の上面に開口した貫通孔３６から、例えば、溶融させた導電体６４を流し込むだけで行えるので、作業が容易である。
【００５２】
しかも、接合工程（ＳＴ４４）において、低融点ガラス６１，６１が硬化する際、内部で発生するガス成分等が、後で圧電振動片５２に付着すると、振動性能に悪影響が出る。このため、貫通孔３６を利用して、このガス成分を排出してから、貫通孔３６を塞ぐ孔封止を行えば、後で圧電振動片５２にガス成分が付着することなく、振動性能に悪影響が出ることが有効に防止される。しかも、この孔封止にあたり、貫通孔３６の上に導電体６４ａを載置し、この導電体６４ａに光ビームＬＢを照射することによって導電体６４ａを溶融させて貫通孔３６内に充填する手法を用いると、導電体６４の充填がきわめて容易である。
【００５３】
図１０は、本発明の圧電デバイスの第２の実施形態を示す概略斜視図である。
図１０において、図１と同じ符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複した説明は省略し、以下相違点を中心に説明する。
図１０の圧電デバイス７０においては、上ケース３１、枠体５１、下ケース４１の外形がほぼ矩形であり、その角隅部が面取り部とされることで、圧電デバイス７０の各角隅部が面取り部７１，７２，７３，７４となっている。
【００５４】
すなわち、上ケース３１、枠体５１、下ケース４１を、それぞれ製造する際に、これらを複数個合わせた形状の基板やウエハから、個々の上ケース３１、枠体５１、下ケース４１を切除する際に、各角隅部となる箇所に円形の貫通孔を形成して、各貫通孔の中心を通る直交した切断線により基板もしくはウエハを切断すると、この各角隅部には、図示のような１／４円でなる面取り部もしくはキャスタレーション部が形成される。
圧電デバイス７０では、側面電極部３４，３５がキャスタレーション部である面取り部７２，７４に沿って形成されている。これにより、図１の圧電デバイス３０と比較すると、側面電極部の面積を小さく形成することが容易である。それ以外の作用効果は第１の実施形態と共通する。
【００５５】
図１１は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置３００の概略構成を示す図である。
図において、マイクロフォン３０８により電気信号に変換された送信者の音声は、デモジュレータ，コーデック部でデジタル変調され、送信部３０７においてＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯に周波数変換後、アンテナを通して基地局（図示せず）に送信される。また、基地局からのＲＦ信号は受信部３０６において周波数変換後、デモジュレータ，コーデック部において音声信号に変換され、スピーカー３０９から出力される。また、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）３０１は液晶表示装置及びキーボードからなる入出力部３０２をはじめ、デジタル式携帯電話装置３００の全体の動作を制御している。メモリ３０３はＣＰＵ３０１により制御される、ＲＡＭ，ＲＯＭからなる情報記憶手段であり、これらの中にはデジタル式携帯電話装置３００の制御プログラムや電話帳などの情報が格納されている。
【００５６】
本発明の実施形態に係る圧電デバイスが応用されるものとして、ＣＰＵ（コントローラ）の基本クロック、タイマーや計時機能の基本クロックとして形態電話装置等の電子機器に広く利用されている。そして、近年の携帯電話装置の小型化に伴い、小型化への要求が高くなってきており、本発明の実施形態に係る構造による圧電デバイスは極めて有用である。
【００５７】
このように、デジタル式携帯電話装置３００のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電デバイス３０，７０を利用することにより、製造工程において区分されるべき電極が短絡されて故障の原因となることを有効に防止でき、高い信頼性を備えるデジタル式携帯電話装置３００を得ることができる。
【００５８】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、パッケージ内に圧電振動片を収容するものであれば、圧電振動子、圧電発振器等の名称にかかわらず、全ての圧電デバイスに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電デバイスの第１の実施形態を示す概略斜視図。
【図２】図１の圧電デバイスの概略分解斜視図。
【図３】図１の圧電デバイスの概略底面図。
【図４】図１のＡ−Ａ線概略断面図。
【図５】図１の圧電デバイスの製造方法の一例を示すフローチャート。
【図６】図１の圧電デバイスの製造工程における前工程について、上ケース側を工程順に示す図。
【図７】図１の圧電デバイスの製造工程における前工程について、下ケース側を工程順に示す図。
【図８】図１の圧電デバイスの製造工程における前工程について、圧電振動片側を工程順に示す図。
【図９】図１の圧電デバイスの製造工程における後工程を工程順に示す概略断面図。
【図１０】本発明の圧電デバイスの第２の実施形態を示す概略斜視図。
【図１１】本発明の実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図。
【図１２】従来の圧電デバイスの一例を示す概略断面図。
【図１３】図１２の圧電デバイスの圧電振動片（枠体）を示す概略平面図。
【図１４】圧電デバイスの他の構成例を示す概略断面図。
【図１５】図１４の圧電デバイスの概略底面図。
【符号の説明】
３０，７０・・・圧電デバイス、３１・・・上ケース、３２，３３・・・ケース側電極部、３４，３５・・・側面電極部、３６，３７・・・貫通孔、４２，４３・・・実装電極部、５１・・・枠体、５２・・・圧電振動片、５７，５８・・・引き出し電極、６４・・・導電体。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating reed is housed in an airtight manner, a method of manufacturing the same, and a mobile phone and an electronic apparatus using the piezoelectric device.
[0002]
[Prior art]
In a small information device such as an HDD (hard disk drive), a mobile computer, or an IC card, or a mobile communication device such as a mobile phone, a car phone, or a paging system, a piezoelectric vibrating piece is housed in a package. Piezoelectric devices such as vibrators and piezoelectric oscillators are widely used.
FIG. 12 is a schematic sectional view showing a configuration example of a conventional piezoelectric device (see Patent Document 1).
In the figure, a piezoelectric device 1 has a frame 4 sandwiched and fixed between an upper case 2 and a lower case 3. As shown in FIG. 13, the frame body 4 is formed by integrally forming a so-called tuning-fork type piezoelectric vibrating piece 6 inside a rectangular frame portion 5.
As a result, the piezoelectric vibrating reed 6 integrated with the frame 4 is accommodated in the internal space S1 formed by combining the inner sides of the upper case 2 and the lower case 3.
[0003]
As shown in FIG. 13, an electrode portion 5a is formed on the end face of the frame portion 5 of the frame body 4, and the configuration on the back side of the paper of FIG. 13 is the same. The electrode section 5a is connected to an excitation electrode (not shown) of the piezoelectric vibrating piece 6.
Thereby, for example, as shown in FIG. 12, if the end faces of the electrode portions 5a, 5a, 5a, 5a are connected to mounting electrodes (not shown) formed on the bottom surface of the lower case 3, the mounting electrodes The piezoelectric vibrating reed 6 can be electrically connected, and a driving voltage can be applied to the piezoelectric vibrating reed 6 from outside.
[0004]
[Patent Document 1] JP-A-57-124914
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the piezoelectric device 1 having such a structure, as shown in FIG. 13, since the electrode portion 5a is formed on the entire end face of the frame portion 5 of the frame body 4, the capacitance is electrically reduced. As a result, the CI value (crystal impedance value) of the piezoelectric device 1 increases.
[0006]
Therefore, a structure as shown in FIGS. 14 and 15 is also conceivable.
In FIG. 14, the piezoelectric device 10 has a frame 4 sandwiched and fixed between an upper case 2 and a lower case 3. As in the case of FIG. 13, the frame 4 is formed by integrally forming a so-called tuning fork type piezoelectric vibrating piece 6 inside a rectangular frame 5, but the electrode section 5a is not formed.
[0007]
As shown in FIG. 15, at one end of the bottom surface of the lower case 3, mounting electrodes 7, 7 are provided at both ends in the width direction. The lower case 3 is provided with through holes 8, 8 opening to the mounting electrode portions 7, 7, respectively. As shown in FIG. 14, by using the through holes 8, 8, the conductor 8 a is filled in the through holes 8 and connected to the piezoelectric vibrating reed 6, so that electrical connection between the outside and the piezoelectric vibrating reed 6 is established. Make connections. As a result, the CI value of the piezoelectric device 10 does not increase because the electrode area is smaller than in the conventional structure, without causing an excessive increase in capacitance.
[0008]
However, such a structure has the following problems.
That is, in FIG. 15, the width W1 of the lower case 3 is as small as, for example, about 1.2 mm, and the interval W2 between the mounting electrode portions 7, 7 separated in the width direction of the lower case 3 is extremely small.
For this reason, when using such mounting electrode portions 7 and 7 to apply solder or the like to a mounting substrate (not shown), the mounting electrode portions 7 and 7 in which the solder used for mounting has only the interval W2 are short-circuited. There is a possibility that it will be done.
[0009]
The present invention provides a piezoelectric device and a method of manufacturing the same, which can be formed in a small size, and can reliably perform an electrical connection between the outside and a piezoelectric vibrating piece housed in a case, and a mobile phone and an electronic device using the piezoelectric device. The purpose is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a frame having an open upper end and a lower end, and a drive excitation electrode provided integrally with the frame inside the frame. A piezoelectric vibrating reed, an upper case and a lower case fixed so as to sandwich the frame body, and a case-side electrode portion extending from a through hole opened on an upper surface of the upper case to a side surface of the upper case and the lower case. A side electrode portion connected to the case-side electrode portion and provided on the side surface of the upper case and the lower case; and a mounting electrode portion connected to the side electrode portion and provided on the bottom surface of the lower case. This is achieved by a piezoelectric device in which the through-hole and a lead electrode provided in the piezoelectric vibrating reed and connected to the excitation electrode are connected by a conductor.
[0011]
According to the configuration of the first aspect of the invention, the case-side electrode portion, the side-surface electrode portion, and the mounting electrode are sequentially electrically connected to the mounting electrode portion on the bottom surface of the lower case through the through-hole opened on the upper surface of the upper case. , Are electrically connected to the through holes opened in the upper surface of the upper case.
Therefore, since the through hole and the lead electrode of the piezoelectric vibrating reed are connected by the conductor, the drive voltage applied from the mounting electrode portion is reliably transmitted to the piezoelectric vibrating reed. In addition, by doing so, each electrode section passes through the outside of the upper case and the lower case, is separated from the piezoelectric vibrating piece in terms of distance, and does not have a wide electrode surface. Thus, a reliable conduction structure can be obtained while avoiding an increase in the CI value.
As described above, as an effect of the present invention, it is possible to provide a piezoelectric device that can be formed in a small size and can reliably perform an electrical connection between the outside and the piezoelectric vibrating reed housed inside the case.
In the present invention, “upper” when expressed as “upper case” means the side opposite to the substrate side when the piezoelectric device is mounted on a mounting substrate or the like, and when “lower case” is expressed. "Lower" means the substrate side where the piezoelectric device is mounted on a mounting substrate or the like.
[0012]
A second invention is characterized in that, in the configuration of the first invention, a structure is provided in which an end face of the frame is insulated from the side surface electrode portion.
According to the configuration of the second aspect of the invention, since the side surface electrode portion and the base side of the piezoelectric vibrating reed are insulated, the side surface electrode does not adversely affect the vibration characteristics of the piezoelectric vibrating reed.
[0013]
In a third aspect based on the configuration of the first or second aspect, the through-hole of the upper case and the extraction electrode are electrically connected using a bump provided on the extraction electrode of the piezoelectric vibrating reed. It is characterized by being connected by a body.
According to the configuration of the third aspect, by providing a bump on the lead-out electrode of the piezoelectric vibrating reed, the distance between the lead-out electrode of the piezoelectric vibrating reed and the through-hole can be reduced by the amount of the bump, and the filling is performed. The amount of conductors to be reduced can be reduced to facilitate conduction.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, as a pre-process, the above object is provided integrally with a frame body whose upper end and lower end are open and connected to a drive excitation electrode and a drive excitation electrode. A piezoelectric vibrating reed provided with a lead electrode, a through hole opened on the top surface, an upper case provided with a case-side electrode portion extending from the through hole to the side surface electrode portion, and a mounting electrode portion provided on the bottom portion. A lower case having a side surface electrode portion connected to the electrode portion is prepared in advance, and as a subsequent process following the previous process, the frame is sandwiched between the upper case and the lower case, so that they are joined to each other. This is achieved by a method for manufacturing a piezoelectric device, comprising: a joining step; and a conduction step of filling a conductor through the through hole of the upper case and connecting the conductor to the lead electrode of the piezoelectric vibrating reed.
[0015]
According to the configuration of the fourth aspect, the post-process is advanced using the upper case and the lower case and the frame prepared in the previous process. In this case, in the bonding step, the frame is sandwiched between the upper case and the lower case, and the frames are bonded to each other. It is not necessary to separately perform the step of mounting (joining) the piezoelectric vibrating reed therein and the step of sealing the lid for fixing the lid to the package, and the manufacturing process is correspondingly simple. In addition, the conducting step for conducting the piezoelectric vibrating reed to the mounting electrode portion can be performed simply by pouring, for example, a molten conductor from a through hole opened in the upper surface of the upper case, so that the operation is easy.
[0016]
In a fifth aspect based on the configuration of the fourth aspect, a bump is formed on the lead electrode of the piezoelectric vibrating reed in the previous step.
According to the configuration of the fifth aspect, by forming a bump on the lead electrode of the piezoelectric vibrating reed, the distance between the lead electrode of the piezoelectric vibrating reed and the through hole can be reduced by the amount of the bump. Since the amount of the conductor flowing into the hole can be reduced, the conduction step can be made easier.
[0017]
In a sixth aspect based on any one of the fourth and fifth aspects, after the gas in the upper case and the lower case is exhausted through the through hole after the joining step, Conducting step of placing a conductor on the hole, irradiating the conductor with a light beam to melt the conductor and fill the through-hole, and connecting to the extraction electrode of the piezoelectric vibrating reed. It is characterized by performing.
According to the configuration of the sixth aspect, when a gas component or the like generated inside adheres to the piezoelectric vibrating piece later in the joining step, for example, when the sealing material used for the joining is cured, the vibration performance is improved. Adversely affect For this reason, if the gas component is exhausted using the through-hole and the hole sealing for closing the through-hole is performed, the gas component does not adhere to the piezoelectric vibrating piece later, which adversely affects the vibration performance. Is effectively prevented from appearing. Moreover, when sealing the hole, a method of placing a conductor on the through hole and irradiating the conductor with a light beam to melt the conductor and fill the inside of the through hole is used. The filling of the conductor is very easy.
[0018]
According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the fourth to sixth aspects, at least the upper case is formed of a material through which light is transmitted, and the light beam is transmitted through the upper case after the conducting step to convert the light beam into the piezoelectric material. The frequency adjustment is performed by irradiating a frequency-adjusting metal coating formed on the surface of the resonator element.
According to the configuration of the seventh aspect, after the hole is sealed, the frequency can be adjusted after the inside of the case is sealed, and the vibration frequency of the piezoelectric vibrating reed can be precisely adjusted at the end of the process.
[0019]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a mobile phone device using a piezoelectric device having a configuration in which a piezoelectric vibrating reed is housed in an airtight manner, the frame having an open upper end and a lower end. A piezoelectric vibrating reed provided integrally with the frame body and having a drive excitation electrode formed inside the frame body; an upper case and a lower case fixed so as to sandwich the frame body; A case-side electrode portion extending from a through hole opened in the upper surface of the case to the side surface of the upper case and the lower case, and a side surface connected to the case-side electrode portion and provided on the side surface of the upper case and the lower case; An electrode portion, comprising a mounting electrode portion provided on the bottom surface of the lower case connected to the side electrode portion, the through hole, a lead electrode provided on the piezoelectric vibrating reed and connected to the excitation electrode, Are connected by a conductor The piezoelectric device are so as to obtain a clock signal for controlling, by the mobile telephone device is achieved.
[0020]
Further, according to the ninth aspect, the above object is an electronic device using a piezoelectric device having a structure in which a piezoelectric vibrating piece is housed in an airtight manner, wherein a frame body whose upper end and lower end are open, Inside the frame, a piezoelectric vibrating reed provided integrally with the frame and having a drive excitation electrode formed thereon, an upper case, a lower case fixed to sandwich the frame, and the upper case A case-side electrode portion extending from the through-hole opening in the upper surface to the side surface of the upper case and the lower case; and a side electrode connected to the case-side electrode portion and provided on the side surface of the upper case and the lower case. And a mounting electrode portion connected to the side surface electrode portion and provided on the bottom surface of the lower case, and the through-hole and a lead electrode provided on the piezoelectric vibrating reed and connected to the excitation electrode are provided. Connected by a conductor That the piezoelectric device so as to obtain a clock signal for controlling, by the electronic device is achieved.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 4 show a first embodiment of the piezoelectric device of the present invention. FIG. 1 is a schematic perspective view of the piezoelectric device, and FIG. 2 is a schematic exploded view of the piezoelectric device of FIG. FIG. 3 is a schematic bottom view of the piezoelectric device of FIG. 1, and FIG. 4 is a schematic sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 1 shows an example in which a piezoelectric device 30 is configured as a piezoelectric vibrator. As shown in FIG. 2, the piezoelectric device 30 is formed by fixing upper and lower openings of a frame body 51 with an upper case 31 and a lower case 41, respectively.
[0022]
The upper case 31 and the lower case 41 constitute a case or a package for accommodating a piezoelectric vibrating piece (described later). The upper case 31 is on the lid side and is a lid. The lower case 41 serves as a base.
In the present embodiment, the upper case 31 and the lower case 41 have the same size and shape, and each outer shape of the upper case 31 and the lower case 41 is formed so as to match the outer shape of the frame 51. In this embodiment, the outer shapes of the upper case 31, the lower case 41, and the frame body 51 are rectangles of the same shape. Can be.
[0023]
As shown in FIG. 4, the upper case 31 and the lower case 41 have concave portions 31a and 41a, and the upper case 31 and the lower case 41 face each other with the concave portions 31a and 41a facing each other. An inner space S2 having a depth L1 is formed inside.
The upper case 31 and the lower case 41 are formed using a ceramic or a light-transmitting material, for example, glass, as described later. The upper case 31 is preferably formed of a light transmissive material in consideration of frequency adjustment by a light beam. In this embodiment, the lower case 41 is formed of ceramics described later, and the upper case 31 is formed of borosilicate glass or the like.
[0024]
The upper case 31 and the lower case 41 are each provided with a concave portion 31a, 41a to form an internal space S2 having a depth L1, but the internal space S2 is formed in consideration of a conduction step described later. It is preferable that the depth L1 is as small as possible. For example, the upper case 31 on the lid side and / or the lower case 41 on the base side may be formed of a flat plate without forming a recess. In this case, in order to form a gap having a predetermined depth L1 in the required internal space S2, a brazing material or a sealing material shown in FIG. 4 for joining the upper case 31 and the lower case 41 to the frame 51 is used. 61 (described later) can be realized by mixing a predetermined filler or the like to function as a spacer.
Alternatively, it can also be realized by making the thickness of the piezoelectric vibrating reed 52 inside the frame portion 59 of the frame body 51 thin. This can be achieved by, for example, half-etching the piezoelectric vibrating reed 52 after etching the outer shape of the frame 51 when the frame 51 is formed by etching in a manufacturing process described later.
[0025]
As shown in FIG. 2, the frame body 51 is formed in a rectangular shape having an open upper end and a lower end and a frame portion 59 surrounding the periphery. As shown in FIG. 4, the frame 51 is fixed to the open upper and lower ends of the upper case 31 and the lower case 41 so that the internal space S2 becomes a sealed space. ing.
The frame 51 is made of a piezoelectric material to form the piezoelectric vibrating reed 52 therein. As the piezoelectric material to be used, for example, quartz is suitable as in this embodiment, and other than quartz, piezoelectric materials such as lithium tantalate and lithium niobate can be used. In the case of the present embodiment, the frame 51 forms the outer shape of the internal space S2 and the piezoelectric vibrating reed 52 by etching a thin quartz plate using a hydrofluoric acid solution or the like.
[0026]
The piezoelectric vibrating reed 52 is formed integrally with the frame 51 via a connecting portion 56 which is integrally formed of the same material as the frame 51, and in the present embodiment, the piezoelectric vibrating reed 52 is formed in a small size. In order to obtain the required performance, the shape shown in FIG.
That is, in FIG. 2, the piezoelectric vibrating reed 52 includes a base 53 integrally formed with the inside of one end of the frame body 51, and a pair of the base 53, which is bifurcated toward the distal end and parallel to the distal end. And a so-called tuning-fork type piezoelectric vibrating reed having a whole shape like a tuning fork.
[0027]
Excitation electrodes (not shown) are formed on the surface of the piezoelectric vibrating reed 52, so that the material forming each of the vibrating arms 54, 55 is vibrated by forming an appropriate electric field based on the drive voltage. I have. As shown in FIG. 2, lead electrodes 57 and 58 are formed at both ends in the width direction of the base 53 of the piezoelectric vibrating reed 52. The extraction electrodes 57 and 58 are electrically connected to the excitation electrodes divided into the two systems described above.
[0028]
As shown in FIG. 4, the upper and lower surfaces of the frame portion 59 of the frame body 51 having such a structure are connected to the upper case 31 and the lower case 41 via the brazing material or the sealing material 61, respectively. By being joined, the piezoelectric vibrating reed 52 is hermetically sealed in the internal space S2.
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the upper case 31 is provided with through holes 36 and 37 so as to open on the upper surface thereof. As shown in FIG. 4, the through holes 36 and 37 are provided so as to be positioned on the respective extraction electrodes 57 and 58 in FIG. 2 in a state where the through holes 36 and 37 are overlapped with the frame body 51.
Here, it is preferable that the interval W3 between the through holes 36 and 37 shown in FIG. 2 be set as wide as possible without departing from the area of the extraction electrodes 57 and 58 of the piezoelectric vibrating reed 52.
[0029]
Further, on the upper surface of the upper case 31, as shown in FIGS. 1 and 4, a case-side electrode portion 32 (which extends toward one side surface, that is, a side surface on the near side of the upper case 31 as shown in FIG. 1). One case-side electrode portion) is formed. The case-side electrode portion 32 extends to one side surface with the periphery of the one through-hole 36 as a base end, and is integrally connected to the side surface electrode portion 34. The side surface electrode portion 34 is integrally connected to one of the mounting electrode portions 42 of the mounting electrode portions 42 and 43 provided at both longitudinal ends of the bottom surface of the lower case 41 shown in FIG. I have. Here, the case-side electrode portion 32 of the upper case 31 is also integrated with the electrode portion 32 a on the inner peripheral surface of the through hole 36.
[0030]
As shown in FIG. 1, the upper case 31 has a case-side electrode portion 33 (which extends from the periphery of the other through hole 37 opening on the upper surface to the other side surface (the back side in FIG. 1)). The other case-side electrode portion) is formed. The case-side electrode portion 33 is integrally connected to the (the other) side-surface electrode portion 35 and the mounting electrode portion 43 on the bottom surface of the lower case 41 in the same manner as the (one) case-side electrode portion 32 described above.
Preferably, an insulator 62 is provided on the end face of the frame 51 on the side where the piezoelectric vibrating reed 52 is formed, and the insulator 62 is provided between the frame body 51 and the side face electrode part 34. The vibrating piece 52 is not adversely affected.
When the material denoted by reference numeral 61 for joining the upper case 31 and the lower case 41 is a conductive material such as a brazing material, the end face of the frame 51 on which the piezoelectric vibrating reed 52 is formed has a side surface. An insulator 62 is provided between the electrode part 34 and the insulator 62 to insulate the side electrode part 34 from the brazing material 61. Similarly, an insulator 66 is also provided on the end surface of the frame 51 opposite to the side on which the piezoelectric vibrating reed 52 is formed, and insulates the side electrode portion 35 from the brazing material 61. When the sealing material 61 is an insulating material such as low-melting glass, such an insulating process is not required.
[0031]
Here, the case-side electrode portions 32 and 33 and the side surface electrode portions 34 and 35 are not limited to the illustrated form, and are not easily disconnected when importance is placed on preventing an increase in capacitance in the electrode portions. It is preferable that the area be as small as possible.
In FIG. 1, the side surface electrode portion 34 is provided for each of the regions 34 a, 34 b, and 34 c divided by the chain lines YL 1 and YL 2 corresponding to the lamination state of the upper case 31, the frame body 51, and the lower case 41. Are formed in accordance with a manufacturing process described later. Although not shown, this point is the same for the back side electrode section 35.
[0032]
Further, as shown by a particularly enlarged portion in FIG. 4, a bump 63 such as a solder bump or an Au stud bump is provided on the lead electrode 57 of the piezoelectric vibrating reed 52 and immediately below the through hole 36 of the upper case 31. Is formed. The electrode portion 32a and the case-side electrode portion 32 on the inner peripheral surface of the through hole 36 and the extraction electrode 57 of the piezoelectric vibrating reed 52 are electrically connected by the conductor 64 and the bump 63 filled in the through hole 36. I have.
Therefore, the extraction electrode 57 of the piezoelectric vibrating reed 52 is electrically connected to the mounting electrode section 42 on the bottom surface of the lower case 41. As a result, the piezoelectric device 30 is mounted on a mounting board (not shown) using the mounting electrode section 42, so that a drive voltage from the mounting board is applied to the piezoelectric vibrating piece 52. .
[0033]
The present embodiment is configured as described above, and each electrode portion passes through the outside of the upper case 31 and the lower case 41, is separated from the piezoelectric vibrating reed 52 in terms of distance, and does not have a wide electrode surface. It is possible to obtain a reliable conduction structure while avoiding an increase in the CI value without electrically increasing the capacitance.
Therefore, even when the piezoelectric device 30 of the present invention is formed in a small size, the electrical connection structure does not cause a short circuit, and the electrical connection between the outside and the piezoelectric vibrating piece 52 housed in the case can be reliably performed. Can be.
[0034]
Next, an example of a method for manufacturing the piezoelectric device 30 of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a method of manufacturing the piezoelectric device 30. FIG. 6 is a diagram illustrating the upper case 31 side in the order of steps for a previous step in the manufacturing process of the piezoelectric device 30. FIG. FIG. 8 is a diagram showing the lower case 41 side in the order of steps, FIG. 8 is a diagram showing the piezoelectric vibrating piece side in the order of steps, and FIG. It is a schematic sectional drawing shown in a process order.
In this manufacturing method, in FIG. 5, a post-process including steps subsequent to the dashed line PL is performed using the upper case 31 and the lower case 41 and the frame 51 prepared in the previous process including the steps prior to the dashed line PL. Proceed.
[0035]
(pre-process)
In the pre-process in the manufacturing process of the piezoelectric device 30, the piezoelectric device 30 is provided integrally with the frame 51, which is open at the upper end and the lower end as described with reference to FIG. 2, and is connected to the driving excitation electrode and the excitation electrode. An upper case having a piezoelectric vibrating reed 52 provided with lead electrodes 57, 58, and through holes 36, 37 opened on the upper surface, and case side electrode portions 32, 33 provided from the through holes to the side surface electrode portions 34a, 35a. This is a step of separately preparing in advance a base case 31 and a lower case 41 provided with mounting electrode portions 42 and 43 on the bottom surface and including side surface electrode portions 34c and 35c connected to the mounting electrode portions.
[0036]
(Pre-process for forming the upper case)
6A and 6B sequentially show the steps of forming the upper case 31. FIG. 6A is a plan view of the upper case 31 on the left side, and a sectional view taken along the line BB of the left side view on the right side, and FIG. ) Is a plan view of the upper case 31 on the left side, a cross-sectional view taken along line CC of the left side view on the right side, FIG. 6C is a bottom view of the upper case 31 on the left side, and a DD line of the left side view on the right side. FIG. 4 shows a cut end view.
[0037]
First, as shown in FIG. 6A, the upper case 31 is formed in a shallow box shape having one recess 31a using a ceramic or a light-transmitting material such as quartz, glass, or sapphire. . As described above, the upper case 31 is preferably formed of a light-transmitting material in consideration of frequency adjustment by a light beam. In the present embodiment, the upper case 31 is formed of, for example, borosilicate glass.
Through holes 36 and 37 are formed in the upper case 31 at the positions described above. The through holes 36 and 37 can be formed by wet etching, sandblasting, or using a laser beam having a predetermined wavelength (ST11).
[0038]
Next, as shown in FIG. 6B, the case-side electrode portions 32 and 33 are formed with the respective through holes 36 and 37 as base ends and toward the end side surfaces in the longitudinal direction. Further, side electrode portions 34a and 35a are formed so as to wrap around each side surface of the upper case 31 in the longitudinal direction. Each side electrode portion 34a, 35a is a portion above the chain line YL1 in FIG. 1 (ST12).
In this case, each of the electrode portions is formed by plating the substrate with chromium (Cr) and gold (Au) thereon by a technique of sputtering or metal deposition and a photolithography process.
[0039]
Subsequently, as shown in FIG. 6C, a brazing material or a sealing material 61 is applied to a joint surface of the upper case 31 with the frame. As the sealing material 61, it is preferable to select a sealing material having good wettability with respect to the upper case 31 and the frame body 51 in FIG. In this embodiment, since a glass material is used for the upper case 31, it is preferable to use a low melting point glass. Low melting glass is glass that melts and softens at about 300 to 700 degrees.
[0040]
In this embodiment, as a low-melting glass, for example, zinc oxide (PbO), B _Two O _Three , Bi _Two O _Three , ZnO, PbF _Two , CuO, TiO _Two , Nb _Two O _Three , Fe _Two O _Three Low melting point glass containing trace amounts of CaO and CaO is used. In the present embodiment, printing is performed by using, for example, a glass paste in which a lead titanate-based filler is mixed into a mother glass having these compositions (ST13).
In this embodiment, a zinc oxide (PbO) -based low-melting glass is used. Examples of the low-melting glass having no adverse effect on the environment containing no lead include, for example, Cu _Two O-CuO-P _Two O _Five Low melting glass, SiO-SnO-P _Two O _Five Low melting point glass can also be used.
[0041]
(Pre-process for forming the lower case)
7A and 7B sequentially show steps of forming the lower case 41. FIG. 7A is a bottom view of the lower case 41 on the left side, and an EE line cut end view of the left side view on the right side, and FIG. ) Shows a plan view of the lower case 41 on the left side, and an FF line cut end view of the left side view on the right side.
[0042]
First, as shown in FIG. 7A, the lower case 41 having a concave portion 41a is formed in a shallow box shape with one opening by using ceramics or a light transmitting material. In the present embodiment, the lower case 41 has the same shape as the upper case 31.
The material for forming the lower case 41 was selected from aluminum nitride-based sintered bodies, silicon carbide-based sintered bodies, silicon nitride-based sintered bodies, mullite-based sintered bodies, glass-ceramic-based sintered bodies, and the like. It is formed by molding a ceramic green sheet. Alternatively, the same material as the upper case 31 may be formed using quartz, borosilicate glass, sapphire, or the like.
[0043]
Then, mounting electrode portions 42 and 43 are formed at both ends in the longitudinal direction of the lower case 41, and further, side electrode portions 34 c and 35 c extending around each side surface of the lower case 41 in the longitudinal direction are formed. (ST21).
In this case, each electrode part is formed as follows. That is, the lower case 41 is formed on the tungsten metallized portion by nickel plating and gold plating on the portion shown in FIG. 7A. Alternatively, a metal paste containing a metal powder of tungsten, molybdenum, silver, copper, or the like in an appropriate organic binder, a solvent, or the like may be printed and applied to the above-described green sheet and fired together with the green sheet.
Next, as shown in FIG. 7B, a brazing material or a sealing material 61 is applied to the joint surface of the lower case 41 with the frame. The application of the sealing material 61 is the same as the case of the upper case 31 (ST22).
[0044]
(Pre-process for forming piezoelectric vibrating reed)
8A and 8B sequentially show steps of forming an electrode on the frame 51 provided with the piezoelectric vibrating reed 52. FIG. 8A is a plan view of the frame 51, and an end view taken along the line GG of the left side on the right. FIG. 8B is a plan view showing a state in which a lead-out electrode is formed on the frame body 51. FIG. 8C is an end view taken along the line HH of the left-hand figure on the right side, and FIG. A plan view of the formed state, and a right side sectional view taken along the line II of the figure on the left side is shown.
[0045]
First, as shown in FIG. 8A, a frame portion 59 of the frame body 51 and a portion of the piezoelectric vibrating piece 52 are formed by etching, for example, from a wafer made of a quartz material. Then, extraction electrodes 57 and 58 are formed on the illustrated portion of the base 53. In this case, for example, nickel plating and gold plating are formed on tungsten metallization (ST31).
Next, as shown in FIG. 8B, bumps 63, 63 such as solder bumps and Au stud bumps are formed on the lead electrodes 57, 58 of the piezoelectric vibrating reed 52 (ST32). The bumps 63, 63 correspond to the through holes 36, 37 of the upper case 31, as described with reference to FIG.
[0046]
(Post-process)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view sequentially showing the post-process of the method for manufacturing the piezoelectric device 30. In the subsequent process, as shown in FIG. 9A, first, the frame 51 is placed on the lower case 41 formed in each of the above-described preceding processes, and the upper case 31 is placed on the frame 51. Then, the sealing material 61 is heated and melted, and they are joined (joining step).
In this case, for example, N _Two Is performed and the sealing material 61 is heated and melted (ST44).
[0047]
(Annealing treatment)
Next, the interior of the cavity is set to the atmospheric pressure or vacuum, and the gas component desorbed from the sealing material 61 and the vaporized component of the adsorbed water in the case by the heating of ST44 are used in the through holes 36 and 37 of the upper case 31. And discharge (ST45). Accordingly, it is possible to effectively prevent such a gas component or the like from adhering to the piezoelectric vibrating reed 52 in the subsequent steps and adversely affecting the vibration performance.
[0048]
(Conduction process)
Next, as shown in FIG. 9B, for example, a spherical conductor 64a is placed on the upper edge of the through hole 36 (the same applies to the through hole 37 not shown in FIG. 9).
As the spherical conductor 64a, for example, a solder ball can be used, but a lead-free solder ball is preferable. For example, a metal ball of Au / Sn alloy, Au / Ge alloy, or the like is used. Can be.
Then, the spherical conductor 64a is irradiated with, for example, a light beam LB by a laser to melt the spherical conductor 64a (ST46). Next, as shown in FIG. 9C, the flowed conductor flows from the through-hole 36, and is filled in the through-hole 36 integrally with the bump 63 thereunder. (ST48). Therefore, this step is a conduction step of filling the conductor through the through-hole of the upper case 31 and connecting it to the extraction electrode of the piezoelectric vibrating piece 52, and also serves as a hole sealing step after exhausting the gas component. Become.
[0049]
When a conductive brazing material is used as the material denoted by reference numerals 61 and 66, SiO is once applied to the left and right side surfaces of the frame body in the side surface sealing step (ST47). _Two Is formed by sputtering or vapor deposition. Note that this step is unnecessary if the materials denoted by reference numerals 61 and 66 are non-conductive materials, such as low-melting glass. Next, as a part of the conduction step, a part 34b of the side electrode part is formed by sputtering or vapor deposition so as to overlap the insulating part 62 as shown before and after the above-described hole sealing. Similarly, a part 35b of the side surface electrode part 35 is formed so as to overlap the insulating part 66. As a result, the side surface electrode portions 34a, 35a on the upper case 31 side and the side surface electrode portions 34c, 35c on the lower case 41 side are conducted by the electrode portions 34b, 35b. Is completed.
[0050]
(Frequency adjustment process)
Next, as shown in FIG. 9C, a light beam such as a laser beam is transmitted through the upper case 31 and is irradiated on a metal coating portion (not shown) for frequency adjustment formed on the surface of the piezoelectric vibrating piece 52. Thus, the frequency is adjusted by the mass reduction method (ST49).
Thus, after the hole is sealed, the frequency can be adjusted after the inside of the case is sealed, and the vibration frequency of the piezoelectric vibrating piece 52 can be precisely adjusted at the end of the process. In this case, a part of the excitation electrode may be used as a frequency-adjusting metal coating formed on the surface of the piezoelectric vibrating reed 52.
Thereafter, necessary inspections are performed, and the piezoelectric device 30 is completed.
[0051]
According to this embodiment, in this manufacturing method, the post-process is advanced using the upper case 31 and the lower case 41 and the frame 51 prepared in the previous process. In this case, in the joining step (ST44), the frame 51 is sandwiched between the upper case 31 and the lower case 41 so as to be joined to each other. Therefore, as in the manufacturing process of the piezoelectric vibrating reed without using the frame. In addition, since it is not necessary to separately perform the step of mounting (joining) the piezoelectric vibrating reed in the package and the step of sealing the lid for fixing the lid to the package, the manufacturing process is simplified accordingly.
Further, the conduction step (ST47) for conducting the piezoelectric vibrating reed 52 to the mounting electrode portions 42 and 43 is performed only by pouring, for example, a molten conductor 64 from the through hole 36 opened in the upper surface of the upper case 31. Since it can be performed, the work is easy.
[0052]
Moreover, in the joining step (ST44), when the low-melting glass 61, 61 is cured, if gas components and the like generated inside adhere to the piezoelectric vibrating reed 52 later, the vibration performance is adversely affected. Therefore, if the gas component is discharged using the through hole 36 and the hole sealing for closing the through hole 36 is performed, the gas component does not adhere to the piezoelectric vibrating piece 52 later, and the vibration performance is improved. The adverse effects are effectively prevented. In addition, in sealing the hole, a method of placing the conductor 64a on the through hole 36 and irradiating the conductor 64a with a light beam LB to melt the conductor 64a and fill the inside of the through hole 36. Is very easy to fill the conductor 64.
[0053]
FIG. 10 is a schematic perspective view showing a second embodiment of the piezoelectric device of the present invention.
In FIG. 10, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 have the same configuration, and thus redundant description will be omitted, and the following description will focus on differences.
In the piezoelectric device 70 of FIG. 10, the outer shapes of the upper case 31, the frame body 51, and the lower case 41 are substantially rectangular, and the corners of the piezoelectric device 70 are chamfered. The chamfers 71, 72, 73, 74 are provided.
[0054]
That is, when manufacturing the upper case 31, the frame body 51, and the lower case 41, the upper case 31, the frame body 51, and the lower case 41 are cut off from a substrate or a wafer having a shape obtained by combining a plurality of them. At this time, a circular through-hole is formed at each corner, and a substrate or wafer is cut along an orthogonal cutting line passing through the center of each through-hole. A chamfered portion or castellation portion having a shape of a quarter circle is formed.
In the piezoelectric device 70, the side electrode portions 34 and 35 are formed along the chamfered portions 72 and 74 which are castellation portions. Thereby, it is easy to form the side electrode portion with a smaller area as compared with the piezoelectric device 30 of FIG. Other functions and effects are common to those of the first embodiment.
[0055]
FIG. 11 is a diagram illustrating a schematic configuration of a digital mobile phone device 300 as an example of an electronic apparatus using the piezoelectric device according to the embodiment of the present invention.
In the figure, the voice of the sender converted to an electric signal by the microphone 308 is digitally modulated by a demodulator and a codec unit, and after a frequency conversion to an RF (Radio Frequency) band in a transmission unit 307, a base station (shown in FIG. ). Further, the RF signal from the base station is frequency-converted in the receiving section 306, converted into an audio signal in the demodulator and codec section, and output from the speaker 309. A CPU (Central Processing Unit) 301 controls the entire operation of the digital mobile phone device 300, including an input / output unit 302 including a liquid crystal display device and a keyboard. The memory 303 is an information storage unit that is controlled by the CPU 301 and includes a RAM and a ROM. The memory 303 stores a control program for the digital mobile phone device 300 and information such as a telephone directory.
[0056]
As an application of the piezoelectric device according to the embodiment of the present invention, the piezoelectric device is widely used as a basic clock of a CPU (controller) and a basic clock of a timer and a clock function in electronic equipment such as a cellular phone. With the recent miniaturization of mobile phone devices, the demand for miniaturization is increasing, and the piezoelectric device having the structure according to the embodiment of the present invention is extremely useful.
[0057]
As described above, by using the piezoelectric devices 30 and 70 according to the above-described embodiment in an electronic device such as the digital cellular phone device 300, the electrodes to be separated in the manufacturing process are short-circuited and cause a failure. Can be effectively prevented, and the digital cellular phone device 300 having high reliability can be obtained.
[0058]
The invention is not limited to the embodiments described above. Each configuration of each embodiment can be appropriately combined or omitted, and can be combined with another configuration not shown.
Further, the present invention can be applied to all piezoelectric devices irrespective of the names of the piezoelectric vibrator, the piezoelectric oscillator, and the like as long as the piezoelectric vibrating reed is housed in the package.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a first embodiment of a piezoelectric device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of the piezoelectric device of FIG.
FIG. 3 is a schematic bottom view of the piezoelectric device of FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic sectional view taken along line AA of FIG. 1;
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the piezoelectric device of FIG.
FIG. 6 is a view showing the upper case side in the order of steps in a pre-process in the manufacturing process of the piezoelectric device of FIG. 1;
FIG. 7 is a view showing a lower case side in the order of steps in a pre-process in the manufacturing process of the piezoelectric device of FIG. 1;
FIG. 8 is a diagram showing a piezoelectric vibrating piece side in the order of steps in a pre-process in the manufacturing process of the piezoelectric device of FIG. 1;
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a post-process in the manufacturing process of the piezoelectric device in FIG. 1 in the order of processes.
FIG. 10 is a schematic perspective view showing a second embodiment of the piezoelectric device of the present invention.
FIG. 11 is a view showing a schematic configuration of a digital mobile phone device as an example of an electronic apparatus using a piezoelectric device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic sectional view showing an example of a conventional piezoelectric device.
FIG. 13 is a schematic plan view showing a piezoelectric vibrating piece (frame) of the piezoelectric device of FIG.
FIG. 14 is a schematic sectional view showing another configuration example of the piezoelectric device.
FIG. 15 is a schematic bottom view of the piezoelectric device of FIG. 14;
[Explanation of symbols]
30, 70 ... piezoelectric device, 31 ... upper case, 32, 33 ... case side electrode, 34, 35 ... side electrode, 36, 37 ... through hole, 42, 43 ··· Mounting electrode portion, 51 ··· frame body, 52 ··· piezoelectric vibrating piece, 57, 58 ··· extraction electrode, 64 ··· conductor.

Claims

A frame body whose upper end and lower end are open,
Inside the frame, a piezoelectric vibrating reed provided integrally with the frame and having a drive excitation electrode formed thereon,
An upper case and a lower case fixed so as to sandwich the frame body, and a case-side electrode portion extended from a through-hole opened on the upper surface of the upper case to a side surface of the upper case and the lower case,
A side surface electrode portion connected to the case side electrode portion and provided on a side surface of the upper case and the lower case;
A mounting electrode unit connected to the side surface electrode unit and provided on the bottom surface of the lower case,
A piezoelectric device, wherein the through hole and a lead electrode provided in the piezoelectric vibrating piece and connected to the excitation electrode are connected by a conductor.

The piezoelectric device according to claim 1, wherein an end face of the frame is insulated from the side surface electrode portion.

The through-hole of the upper case and the lead-out electrode are connected by a conductor using a bump provided on the lead-out electrode of the piezoelectric vibrating reed. A piezoelectric device as described.

As a pre-process, a piezoelectric vibrating reed provided integrally with the frame body inside the frame body whose upper and lower ends are opened, and provided with a drive excitation electrode and a lead electrode connected to the excitation electrode, An upper case provided with an open through hole, a case-side electrode portion is provided from the through hole to the side surface electrode portion, and a mounting electrode portion is provided on the bottom portion, and a side electrode portion connected to the mounting electrode portion is provided. Prepare the lower case in advance,
Following this pre-process, as a post-process,
A joining step of joining the frame body with the upper case and the lower case so as to sandwich the frame body,
A conducting step of filling a conductor through the through-hole of the upper case and connecting the conductor to the lead electrode of the piezoelectric vibrating reed.

5. The method according to claim 4, wherein in the previous step, a bump is formed on the lead electrode of the piezoelectric vibrating reed.

After discharging the gas in the upper case and the lower case through the through hole after the joining step, a conductor is placed on the through hole, and the conductor is irradiated with a light beam. 6. The piezoelectric device according to claim 4, wherein a conducting step is performed in which the conductor is melted to fill the through-hole, and is connected to the extraction electrode of the piezoelectric vibrating reed. Production method.

At least the upper case is formed of a material through which light is transmitted, and by irradiating a light beam to a metal coating portion for frequency adjustment formed on the surface of the piezoelectric vibrating piece by transmitting the upper case after the conducting step, 7. The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 4, wherein frequency adjustment is performed.

A mobile phone device using a piezoelectric device configured to hermetically accommodate a piezoelectric vibrating reed therein,
A frame body whose upper end and lower end are open,
Inside the frame, a piezoelectric vibrating reed provided integrally with the frame and having a drive excitation electrode formed thereon,
An upper case and a lower case fixed so as to sandwich the frame body, and a case-side electrode portion extended from a through-hole opened on the upper surface of the upper case to a side surface of the upper case and the lower case,
A side surface electrode portion connected to the case side electrode portion and provided on a side surface of the upper case and the lower case;
A mounting electrode unit connected to the side surface electrode unit and provided on the bottom surface of the lower case,
A control clock signal is obtained by a piezoelectric device in which the through-hole and the extraction electrode provided in the piezoelectric vibrating piece and connected to the excitation electrode are connected by a conductor. , Mobile phone devices.

An electronic device using a piezoelectric device configured to hermetically accommodate a piezoelectric vibrating piece therein,
A frame body whose upper end and lower end are open,
Inside the frame, a piezoelectric vibrating reed provided integrally with the frame and having a drive excitation electrode formed thereon,
An upper case and a lower case fixed so as to sandwich the frame body, and a case-side electrode portion extended from a through-hole opened on the upper surface of the upper case to a side surface of the upper case and the lower case,
A side surface electrode portion connected to the case side electrode portion and provided on a side surface of the upper case and the lower case;
A mounting electrode unit connected to the side surface electrode unit and provided on the bottom surface of the lower case,
A control clock signal is obtained by a piezoelectric device in which the through-hole and the extraction electrode provided in the piezoelectric vibrating piece and connected to the excitation electrode are connected by a conductor. ,Electronics.