JP2005184229A - 圧電デバイスとその製造方法ならびに圧電デバイス用パッケージおよび圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 丈夫な材料で形成した蓋体を備えながら、パッケージの外部から、加熱用光ビームを透過させることができる構造を実現し、適切な周波数調整を行うことができるとともに、パッケージ底面の平坦度を損なうことがなく、表面実装に適した圧電デバイスを提供すること。
【解決手段】 パッケージ37内に圧電振動片32を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスであって、前記蓋体40が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔43を備える。
【選択図】 図2
【解決手段】 パッケージ37内に圧電振動片32を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスであって、前記蓋体40が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔43を備える。
【選択図】 図2
Description
本発明は、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスおよびその製造方法、ならびに圧電デバイス用パッケージと、圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器に関する。
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、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。
従来の表面実装型の圧電デバイスは、例えば、図26の概略断面図に示すように構成されている(特許文献1参照)。
従来の表面実装型の圧電デバイスは、例えば、図26の概略断面図に示すように構成されている(特許文献1参照)。
図において、圧電デバイス1は、セラミック製の浅い箱状のパッケージ2内に電極部4を形成し、この電極部4に導電性接着剤4aを用いて、圧電振動片3を固定している。このパッケージ2は、ガラス製の透明な蓋体5により気密に封止されている。
そして、蓋体5の封止後に外部からレーザ光LBを蓋体5を介してパッケージ2内に照射し、圧電振動片3に形成されている電極の一部を蒸散させることにより、周波数調整することができるようになっている。
そして、蓋体5の封止後に外部からレーザ光LBを蓋体5を介してパッケージ2内に照射し、圧電振動片3に形成されている電極の一部を蒸散させることにより、周波数調整することができるようになっている。
ところが、このような構造の圧電デバイス1においては、蓋体5がガラスで形成されており、この比較的脆い材質の蓋体5が外部に大きく露出する状態である。このため、ガラス製の蓋体5に何かが衝突するなどした場合には、蓋体5に割れや欠けが生じて、封止状態に影響し、振動性能を損なう場合がある。
このような弊害に対しては、例えば、図27に示すような圧電デバイスも提案されている(特許文献2参照)。
図27に示す圧電デバイス10は、パッケージ16を第1の基板11、第2の基板12、第3の基板13、第4の基板14と4枚のセラミック基板(グリーンシート)を積層することにより形成している。第1および第2の基板11,12は、底部に段付きの貫通孔17を形成するために使用されており、第3および第4の基板13,14は、内側の材料を除去することで、圧電発振器を収容するための内部空間を形成している。
図27に示す圧電デバイス10は、パッケージ16を第1の基板11、第2の基板12、第3の基板13、第4の基板14と4枚のセラミック基板(グリーンシート)を積層することにより形成している。第1および第2の基板11,12は、底部に段付きの貫通孔17を形成するために使用されており、第3および第4の基板13,14は、内側の材料を除去することで、圧電発振器を収容するための内部空間を形成している。
第3の基板13には、電極部4を形成して、導電性接着剤4aにより圧電振動片3を接合している。そしてパッケージ16は金属製の丈夫な蓋体15により蓋封止されている。
このような圧電デバイスでは、貫通孔17にガラス18を充填することにより、外部からレーザ光LBなどの高エネルギービームを、圧電振動片3に形成されている電極の一部に照射することで、周波数調整できるようにされている。したがって、蓋体15が破損しにくく、また、外部から光ビームを照射することで周波数調整できるようになっている。
このような圧電デバイスでは、貫通孔17にガラス18を充填することにより、外部からレーザ光LBなどの高エネルギービームを、圧電振動片3に形成されている電極の一部に照射することで、周波数調整できるようにされている。したがって、蓋体15が破損しにくく、また、外部から光ビームを照射することで周波数調整できるようになっている。
ところが、圧電デバイスは、近年大幅に小型化が進められており、特に表面実装型の圧電デバイスでは、その高さ方向の大きさをコンパクトに形成する要請がある。
これに対して、図27の圧電デバイス10は、底部の貫通孔17を利用して周波数調整する構造としたため、パッケージの底部を構成する基板が2枚必要となり(図26の圧電デバイス1も同様)、圧電デバイス10の厚み、すなわち、高さ方向の寸法がどうしても大きくなってしまう。
このような寸法の拡大を抑制しようとすると、パッケージ16の底部を構成する各基板11,12の厚みを小さくすることになり、その場合には、パッケージの強度が低下するという問題がある。
しかも、パッケージ底部に貫通孔を形成した場合に、ガラス18のような充填物があると、表面実装する際の底部の平坦度を損なうだけでなく、以下のような問題もある。
これに対して、図27の圧電デバイス10は、底部の貫通孔17を利用して周波数調整する構造としたため、パッケージの底部を構成する基板が2枚必要となり(図26の圧電デバイス1も同様)、圧電デバイス10の厚み、すなわち、高さ方向の寸法がどうしても大きくなってしまう。
このような寸法の拡大を抑制しようとすると、パッケージ16の底部を構成する各基板11,12の厚みを小さくすることになり、その場合には、パッケージの強度が低下するという問題がある。
しかも、パッケージ底部に貫通孔を形成した場合に、ガラス18のような充填物があると、表面実装する際の底部の平坦度を損なうだけでなく、以下のような問題もある。
すなわち、図26や図27のパッケージにおいて、これらの小型化が進むと、貫通孔の位置と、パッケージ底面に設けられる実装端子の位置が近接し、電気容量が変化したり、さらにはリフロー時に半田が流れて、実装端子同士を短絡させるおそれがある。
図28は、このような場合を説明するために従来の構造のまま小型化した場合の説明図である。
図28(a)は、図26と同じ構造のパッケージ2を示しており、その底面図である。この場合、パッケージ2の全長PL1を現在開発が進められている最も小さな寸法とすると、2.0mm程度となる。また、パッケージ2の底面において、長さ方向の両端部に形成されている実装端子21,21のパッケージ長さ方向の寸法DL1,DL2は、それぞれ0.5mm程度となる。そして、パッケージ2中央部の貫通孔17−1は、その内径が0.3mm程度となる。
図28は、このような場合を説明するために従来の構造のまま小型化した場合の説明図である。
図28(a)は、図26と同じ構造のパッケージ2を示しており、その底面図である。この場合、パッケージ2の全長PL1を現在開発が進められている最も小さな寸法とすると、2.0mm程度となる。また、パッケージ2の底面において、長さ方向の両端部に形成されている実装端子21,21のパッケージ長さ方向の寸法DL1,DL2は、それぞれ0.5mm程度となる。そして、パッケージ2中央部の貫通孔17−1は、その内径が0.3mm程度となる。
一方、図28(b)は、推奨される実装基板19側の構造を示しており、圧電デバイスのパッケージ2を実装するための電極部であるランド22,22のパッケージ2の長さ方向に沿った寸法KL2は、0.7mm程度であり、ランド22,22の中心間の距離KL1は1.5mm程度である。
図28(c)は、実装基板19に圧電デバイスの上記パッケージ2を実装した様子を示す部分拡大断面図である。図示されているように、ランド22,22上に、半田23,23を用いてパッケージ側に実装端子21,21が接続されることになる。
この場合、貫通孔17−1の内径HL1は0.3mmであるから、この貫通孔17−1を孔封止するために充填された金属封止材17−2と、ランド22、もしくは半田23との距離PL1は0.25mmというきわめて小さな距離しかとることができない。このため、半田23が僅かでも流れると金属封止材17−2を介して、両実装端子21,21は短絡されてしまう。
図28(c)は、実装基板19に圧電デバイスの上記パッケージ2を実装した様子を示す部分拡大断面図である。図示されているように、ランド22,22上に、半田23,23を用いてパッケージ側に実装端子21,21が接続されることになる。
この場合、貫通孔17−1の内径HL1は0.3mmであるから、この貫通孔17−1を孔封止するために充填された金属封止材17−2と、ランド22、もしくは半田23との距離PL1は0.25mmというきわめて小さな距離しかとることができない。このため、半田23が僅かでも流れると金属封止材17−2を介して、両実装端子21,21は短絡されてしまう。
図29(a)は、図27の圧電デバイス10のパッケージ16の底面を示す底面図である。パッケージ16の長手方向の両端部には、実装端子24,24が形成されている。このパッケージ16では、図27にも示されているように、貫通孔17をパッケージ16底面の中央部ではなく、片側に寄せた結果、一方の実装端子24(図では右側の実装端子)と重なって設けられる結果となっている。このため、一方の実装端子24の有効面積が限られてしまい、実装構造における接合強度が不足する場合がある。
また、パッケージの内側底面に集積回路を取り付けて、圧電発振器を形成しようとする場合には、集積回路を取り付ける位置からずらして貫通孔を設けなければならず、このような構成は、パッケージを小型化しようとする場合に障害となる。
この点を詳しく説明すると、図29(b)は、圧電発振器25の蓋体を透視させて内部構造を示した概略平面図であり、図29(c)は、図29(b)のCA−CA線概略断面図である。
パッケージ26の内部空間は多段に形成されており、その下部に集積回路(IC)28が取付けられ、さらにそれより上部にこのIC28と電気的に接続された圧電振動片27が片持ち式に接合されている。
この場合には、貫通孔29は、集積回路28の取付け位置を避けて片側に寄せて形成される必要があり、この結果、その分、パッケージ26の横方向の大きさが拡大してしまう。
この点を詳しく説明すると、図29(b)は、圧電発振器25の蓋体を透視させて内部構造を示した概略平面図であり、図29(c)は、図29(b)のCA−CA線概略断面図である。
パッケージ26の内部空間は多段に形成されており、その下部に集積回路(IC)28が取付けられ、さらにそれより上部にこのIC28と電気的に接続された圧電振動片27が片持ち式に接合されている。
この場合には、貫通孔29は、集積回路28の取付け位置を避けて片側に寄せて形成される必要があり、この結果、その分、パッケージ26の横方向の大きさが拡大してしまう。
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、丈夫な材料で形成した蓋体を備えながら、パッケージの外部から、加熱用光ビームを透過させることができる構造を実現し、適切な周波数調整を行うことができるとともに、パッケージ底面の平坦度を損なうことがなく、表面実装に適した圧電デバイス用のパッケージと、これを用いた圧電デバイスおよびその製造方法、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。
上述の目的は、第1の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスであって、前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした、圧電デバイスにより、達成される。
第1の発明の構成によれば、パッケージの底部ではなく、パッケージの側面部に貫通孔を設けることにしたので、パッケージの底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。また、このため、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。また、従来のように、パッケージの底面に貫通孔を設けると、パッケージの小型化のさらなる進展により、貫通孔の位置と、パッケージ底面に設けられる実装端子の位置が近接し、電気容量が変化したり、さらにはリフロー時に半田が流れて、実装端子同士を短絡させるおそれがあるが、この発明では貫通孔をパッケージの側面に形成したので、このような弊害を有効に防止できる。また、パッケージの内側底面に集積回路を取り付けて、圧電発振器を形成しようとする場合には、従来の構成では、集積回路を取り付ける位置からずらして貫通孔を設けなければならず、このような構成は、パッケージを小型化しようとする場合に障害となるが、この発明のパッケージでは底面に貫通孔を設ける必要がないので、このような障害も回避できる。
そして、貫通孔はパッケージ側面にて、パッケージに内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に形成されているので、この貫通孔を介して、加熱用光ビームを前記金属膜に照射して、周波数調整することができる。
かくして、丈夫な材料で形成した蓋体を備えながら、パッケージの外部から、加熱用光ビームを透過させることができる構造を実現し、適切な周波数調整を行うことができるとともに、パッケージ底面の平坦度を損なうことがなく、表面実装に適した圧電デバイスを提供することができる。
第1の発明の構成によれば、パッケージの底部ではなく、パッケージの側面部に貫通孔を設けることにしたので、パッケージの底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。また、このため、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。また、従来のように、パッケージの底面に貫通孔を設けると、パッケージの小型化のさらなる進展により、貫通孔の位置と、パッケージ底面に設けられる実装端子の位置が近接し、電気容量が変化したり、さらにはリフロー時に半田が流れて、実装端子同士を短絡させるおそれがあるが、この発明では貫通孔をパッケージの側面に形成したので、このような弊害を有効に防止できる。また、パッケージの内側底面に集積回路を取り付けて、圧電発振器を形成しようとする場合には、従来の構成では、集積回路を取り付ける位置からずらして貫通孔を設けなければならず、このような構成は、パッケージを小型化しようとする場合に障害となるが、この発明のパッケージでは底面に貫通孔を設ける必要がないので、このような障害も回避できる。
そして、貫通孔はパッケージ側面にて、パッケージに内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に形成されているので、この貫通孔を介して、加熱用光ビームを前記金属膜に照射して、周波数調整することができる。
かくして、丈夫な材料で形成した蓋体を備えながら、パッケージの外部から、加熱用光ビームを透過させることができる構造を実現し、適切な周波数調整を行うことができるとともに、パッケージ底面の平坦度を損なうことがなく、表面実装に適した圧電デバイスを提供することができる。
第2の発明は、第1の発明の構成において前記パッケージの長手方向に沿った両側面部に前記貫通孔がそれぞれ設けられていることを特徴とする。
第2の発明の構成によれば、パッケージの長手方向に沿った両側面部に形成した各貫通孔を介して、それぞれ対向する圧電振動片の各振動腕の金属膜に加熱用光ビームを照射できるので、圧電振動片の左右に関して、バランスよく周波数調整することができる。
第2の発明の構成によれば、パッケージの長手方向に沿った両側面部に形成した各貫通孔を介して、それぞれ対向する圧電振動片の各振動腕の金属膜に加熱用光ビームを照射できるので、圧電振動片の左右に関して、バランスよく周波数調整することができる。
第3の発明は、第1または第2の発明の構成において、前記パッケージがパッケージ底部を構成する第1の基板と、内側の材料を除去することで内部空間を形成する枠状の第2の基板とを積層して形成されており、この第2の基板の側面部に前記貫通孔を形成したことを特徴とする。
第3の発明の構成によれば、パッケージが、第1および第2の基板の二層構造であることから、高さ方向の大きさをコンパクトにすることができる。しかも、第2の基板の側面部に前記貫通孔を形成することで、従来のように、底部に段付き貫通孔を設ける場合と比べて、構造が単純となり、製造が容易となる。
第3の発明の構成によれば、パッケージが、第1および第2の基板の二層構造であることから、高さ方向の大きさをコンパクトにすることができる。しかも、第2の基板の側面部に前記貫通孔を形成することで、従来のように、底部に段付き貫通孔を設ける場合と比べて、構造が単純となり、製造が容易となる。
第4の発明は、第1ないし第3の発明のいずれかの構成において、前記蓋体が、前記パッケージと熱膨張係数が近似した材料で形成されていることを特徴とする。
第4の発明の構成によれば、第3の発明の作用に加えて、熱的な環境が変化してもパッケージの蓋封止構造が損傷することがない。
第4の発明の構成によれば、第3の発明の作用に加えて、熱的な環境が変化してもパッケージの蓋封止構造が損傷することがない。
第5の発明は、第1ないし第3の発明のいずれかの構成において、前記パッケージに前記圧電振動片を収容して蓋体により封止した状態において、全長L1がほぼ2.0mm、全幅W1がほぼ1.2mm、高さH1がほぼ0.6mmとされていることを特徴とする。
第5の発明の構成によれば、全体がきわめて小型に形成されているため、パッケージの側面に貫通孔を形成し、パッケージ底部に貫通孔を設けないことによる利点がきわめて大きくなる。
第5の発明の構成によれば、全体がきわめて小型に形成されているため、パッケージの側面に貫通孔を形成し、パッケージ底部に貫通孔を設けないことによる利点がきわめて大きくなる。
また、上記目的は、第6の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容し、金属またはセラミックによる蓋体により気密に封止した圧電デバイスの製造方法であって、 前記パッケージと、前記圧電振動片と、前記蓋体とを別々に形成するための個別の形成工程と、前記パッケージを構成する絶縁性基体に対して、前記圧電振動片を接合する工程と、前記パッケージを前記蓋体により気密に封止する蓋封止工程と、前記パッケージの外部から前記圧電振動片に形成されている金属膜に加熱用光ビームを照射する周波数調整工程と前記パッケージに設けた貫通孔を利用して、加熱下で脱ガスした後で、この貫通孔を封止する孔封止工程とを備えており、前記パッケージの形成工程において、パッケージに内蔵される圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に対応して、前記パッケージの側面に貫通孔を形成し、前記周波数調整工程において、外部から前記貫通孔を介して、前記パッケージに内蔵された圧電振動片の前記金属膜に加熱用の光ビームを照射し、前記金属膜の一部を蒸散させることにより、周波数調整する圧電デバイスの製造方法により、達成される。
第6の発明の構成によれば、パッケージの形成工程において、パッケージに内蔵される圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に対応して、前記パッケージの側面に貫通孔を形成するようにしたので、この貫通孔を利用して、脱ガスを含む孔封止工程と、貫通孔を介した周波数調整工程とを実現できる。さらに、パッケージの底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。また、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。しかも蓋体の材料として金属またはセラミックを用いているので、蓋体が破損しにくい。
第6の発明の構成によれば、パッケージの形成工程において、パッケージに内蔵される圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に対応して、前記パッケージの側面に貫通孔を形成するようにしたので、この貫通孔を利用して、脱ガスを含む孔封止工程と、貫通孔を介した周波数調整工程とを実現できる。さらに、パッケージの底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。また、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。しかも蓋体の材料として金属またはセラミックを用いているので、蓋体が破損しにくい。
第7の発明は、第6の発明の構成において、前記孔封止工程が、前記周波数調整工程よりも先行して実行され、この孔封止工程においては、脱ガス後に前記貫通孔の開口を光透過物により孔封止し、その後、外部から前記貫通孔を塞ぐ前記光透過物を介して、前記パッケージに内蔵された圧電振動片の前記金属膜に加熱用の光ビームを照射することで前記周波数調整工程を実行することを特徴とする。
第7の発明の構成によれば、孔封止工程を先に行い、前記貫通孔を光透過物で封止してから、周波数調整するようにしたので、パッケージ内に圧電振動片を気密に完全に封止した後で、製品の完成形態により近い状態で精密な周波数調整を行うことができる。
第7の発明の構成によれば、孔封止工程を先に行い、前記貫通孔を光透過物で封止してから、周波数調整するようにしたので、パッケージ内に圧電振動片を気密に完全に封止した後で、製品の完成形態により近い状態で精密な周波数調整を行うことができる。
第8の発明は、第6または第7の発明のいずれかの構成において、前記パッケージの長手方向に沿った両側面部に、前記貫通孔を形成することを特徴とする。
第8の発明の構成によれば、パッケージの長手方向に沿った両側面部に形成した各貫通孔を介して、それぞれ対向する圧電振動片の各振動腕の金属膜に加熱用光ビームを照射できるので、圧電振動片の左右に関して、バランスよく周波数調整することができる。
第8の発明の構成によれば、パッケージの長手方向に沿った両側面部に形成した各貫通孔を介して、それぞれ対向する圧電振動片の各振動腕の金属膜に加熱用光ビームを照射できるので、圧電振動片の左右に関して、バランスよく周波数調整することができる。
第9の発明は、第6ないし8の発明のいずれかの構成において、前記パッケージの形成工程が、絶縁性のセラミック材料でなるシートでなり、個々の製品に対応した各層の基板がそれぞれ複数個縦横に一体となったシート基板を前記各層ごとに用意する工程と、前記各シート基板を加工して、前記圧電振動片を接合するための空間を形成する工程と、前記各シート基板を積層する工程および積層後に焼成する工程とを備えており、前記積層工程の前に、前記貫通孔を設けるべきシート基板に関して、個々の製品のパッケージの側面部に相当する位置を、前記シート基板の厚み方向に沿って抜くことにより、前記貫通孔を形成することを特徴とする。
第9の発明の構成によれば、前記シート基板を積層する前に、前記貫通孔を形成すべき特定のシート基板を選んで、その厚み方向に抜く作業により前記貫通孔を形成するようにしている。すなわち、この発明では、パッケージを形成するために成形性のよいシート基板を複数層形成し、必要な成形を行った後で、これらを積層して焼成後に分離するようにしている。すなわち、積層体を焼成した後では、強度も高くなり、硬化しているので、貫通孔を抜く作業を行うと、パッケージに割れを生じる危険がある。また、焼成する前の、各シート基板を積層した後では、中間に積層したシート基板に貫通孔を形成しようとしても、シート基板自体が、未だ分離されていない個々の製品の大きさの基板が縦横に結合した状態で連続する集合体であり、個々の基板の単位では、側面部が露出しておらず、しかも積層されていると、厚み方向も他のシート基板に塞がれて表裏面が露出していないので、穿孔作業は難しい。そこで、焼成前で、積層する以前に、対応するシート基板について、その厚み方向に穿孔するようにしたものである。
第9の発明の構成によれば、前記シート基板を積層する前に、前記貫通孔を形成すべき特定のシート基板を選んで、その厚み方向に抜く作業により前記貫通孔を形成するようにしている。すなわち、この発明では、パッケージを形成するために成形性のよいシート基板を複数層形成し、必要な成形を行った後で、これらを積層して焼成後に分離するようにしている。すなわち、積層体を焼成した後では、強度も高くなり、硬化しているので、貫通孔を抜く作業を行うと、パッケージに割れを生じる危険がある。また、焼成する前の、各シート基板を積層した後では、中間に積層したシート基板に貫通孔を形成しようとしても、シート基板自体が、未だ分離されていない個々の製品の大きさの基板が縦横に結合した状態で連続する集合体であり、個々の基板の単位では、側面部が露出しておらず、しかも積層されていると、厚み方向も他のシート基板に塞がれて表裏面が露出していないので、穿孔作業は難しい。そこで、焼成前で、積層する以前に、対応するシート基板について、その厚み方向に穿孔するようにしたものである。
第10の発明は、第9の発明の構成において、前記貫通孔を設けるべきシート基板に関して、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通しない形状となるように打ち抜くようにし、前記各層に対応したシート基板の積層工程の後で、前記シート基板の積層体に対して、積層方向に延びる貫通孔である第1のキャスタレーションを、前記隣接する各層基板の縦横の交叉箇所に穿設するとともに、前記打ち抜いた箇所に対して互いに隣接する前記基板どうしの境界を貫通させるように、第2のキャスタレーションを穿設することを特徴とする。
第10の発明の構成によれば、第7の発明で説明したように、焼成前のシート基板は、成形性が容易で変形しやすい状態である。この状態で前記貫通孔を穿孔する際に、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通するように打ち抜いてしまうと、当該シート基板の強度が不足し、変形が生じるなどして、積層工程の精度を保持できないおそれがある。そこで、積層前においては、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通することが無いように一部の材料を残すことで、積層工程まで必要な強度を維持することができる。これにより、形状、寸法精度の高いパッケージを形成することができる。
第10の発明の構成によれば、第7の発明で説明したように、焼成前のシート基板は、成形性が容易で変形しやすい状態である。この状態で前記貫通孔を穿孔する際に、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通するように打ち抜いてしまうと、当該シート基板の強度が不足し、変形が生じるなどして、積層工程の精度を保持できないおそれがある。そこで、積層前においては、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通することが無いように一部の材料を残すことで、積層工程まで必要な強度を維持することができる。これにより、形状、寸法精度の高いパッケージを形成することができる。
第11の発明は、第9の発明の構成において、前記貫通孔を設けるべきシート基板に関して、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通しない形状となるように打ち抜くようにし、打ち抜かれないで残部となる材料部分に、前記打ち抜きと同時に折り取り用の案内孔を穿設し、前記積層後の焼成工程を経た後で、前記案内孔の箇所で前記残部とされた材料部分を折り取ることを特徴とする。
第11の発明によれば、焼成前のシート基板は、成形性が容易で変形しやすい状態である。この状態で前記貫通孔を穿孔する際に、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通するように打ち抜いてしまうと、当該シート基板の強度が不足し、変形が生じるなどして、積層工程の精度を保持できないおそれがある。そこで、積層前においては、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通することが無いように一部の材料を残すことで、積層工程まで必要な強度を維持することができる。これにより、形状、寸法精度の高いパッケージを形成することができる。しかも、案内孔を設けることにより、前記残部を除去して、完全な貫通孔を容易に形成することができる。
第11の発明によれば、焼成前のシート基板は、成形性が容易で変形しやすい状態である。この状態で前記貫通孔を穿孔する際に、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通するように打ち抜いてしまうと、当該シート基板の強度が不足し、変形が生じるなどして、積層工程の精度を保持できないおそれがある。そこで、積層前においては、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通することが無いように一部の材料を残すことで、積層工程まで必要な強度を維持することができる。これにより、形状、寸法精度の高いパッケージを形成することができる。しかも、案内孔を設けることにより、前記残部を除去して、完全な貫通孔を容易に形成することができる。
また、上記目的は、第12の発明にあっては、圧電振動片を収容して、蓋体により気密に封止される圧電デバイス用のパッケージであって、前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、かつ側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした、圧電デバイス用パッケージにより、達成される。
第12の発明の構成によれば、パッケージの底部ではなく、パッケージの側面部に貫通孔を設けることにしたので、パッケージの底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。そして、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。
さらに、貫通孔はパッケージ側面にて、パッケージに内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に形成されているので、この貫通孔を介して、加熱用光ビームを前記金属膜に照射して、周波数調整することができる。
かくして、丈夫な材料で形成した蓋体を備えながら、パッケージの外部から、加熱用光ビームを透過させることができる構造を実現し、適切な周波数調整を行うことができるとともに、パッケージ底面の平坦度を損なうことがなく、表面実装に適した圧電デバイス用のパッケージを提供することができる。
第12の発明の構成によれば、パッケージの底部ではなく、パッケージの側面部に貫通孔を設けることにしたので、パッケージの底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。そして、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。
さらに、貫通孔はパッケージ側面にて、パッケージに内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に形成されているので、この貫通孔を介して、加熱用光ビームを前記金属膜に照射して、周波数調整することができる。
かくして、丈夫な材料で形成した蓋体を備えながら、パッケージの外部から、加熱用光ビームを透過させることができる構造を実現し、適切な周波数調整を行うことができるとともに、パッケージ底面の平坦度を損なうことがなく、表面実装に適した圧電デバイス用のパッケージを提供することができる。
また、上記目的は、第13の発明にあっては、圧電振動片を収容して、蓋体により気密に封止される圧電デバイス用のパッケージの製造方法であって、内蔵される前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に対応して、前記パッケージの側面に貫通孔を形成し、その後、外部から前記貫通孔を介して、前記パッケージに内蔵された圧電振動片の前記金属膜に加熱用の光ビームを照射し、前記金属膜の一部を蒸散させることにより、周波数調整する、圧電デバイス用パッケージの製造方法によっても達成される。
第13の発明の構成によれば、パッケージに内蔵される圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に対応して、前記パッケージの側面に貫通孔を形成するようにしたので、この貫通孔を利用して、脱ガスを含む孔封止工程と、貫通孔を介した周波数調整工程とを実現できる。さらに、パッケージの底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。また、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。しかも蓋体の材料として金属またはセラミックを用いているので、蓋体が破損しにくい。
第13の発明の構成によれば、パッケージに内蔵される圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に対応して、前記パッケージの側面に貫通孔を形成するようにしたので、この貫通孔を利用して、脱ガスを含む孔封止工程と、貫通孔を介した周波数調整工程とを実現できる。さらに、パッケージの底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。また、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。しかも蓋体の材料として金属またはセラミックを用いているので、蓋体が破損しにくい。
さらに、また、上記目的は、第14の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした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。
さらに、また、上記目的は、第15の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした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。
さらに、また、上記目的は、第15の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした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。
図1ないし図5は、本発明の圧電デバイスの第1の実施形態を示しており、図1はその概略平面図、図2はその概略正面図、図3は図1のA−A線概略断面図、図4は図2のB−B線概略断面図、図5は図1の圧電デバイスのパッケージに収容される圧電振動片の概略斜視図である。
これらの図において、圧電デバイス30は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス30は、図3および図4に示すように、パッケージ37内に圧電振動片32を収容している。パッケージ37は、例えば、後述するように、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成されている。
これらの図において、圧電デバイス30は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス30は、図3および図4に示すように、パッケージ37内に圧電振動片32を収容している。パッケージ37は、例えば、後述するように、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成されている。
すなわち、この実施形態では、パッケージ37は、第1の基板55と第2の基板56および第3の基板57とを積層して形成されており、図1および図2に示すように、全長L1がほぼ2.0mm程度、全幅W1がほぼ1.2mm、高さH1がほぼ0.6mm程度とされているきわめて小さいものである。パッケージ37は、図3に示すように、第2の基板56および第3の基板57の内側の材料を除去することで、内部空間Sのスペースを形成している。この内部空間Sが圧電振動片32を収容するための収容空間である。そして、第1の基板55が絶縁性基体に相当し、この第1の基板55に圧電振動片32を接合している。
パッケージ37の内部空間S内の図において左端部付近において、内部空間Sに露出して内側底部を構成する絶縁性基体としての第1の基板55には、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した電極部31,31が設けられている。
この電極部31,31は、それぞれ図2に示す実装端子41,42と接続されており、外部から印加される駆動電圧を、圧電振動片32に供給するものである。具体的には、この実装端子41,42と電極部31,31は、パッケージ37外部をメタライズにより引き回したり、あるいは第1の基板55および第2の基板56の焼成前にタングステンメタライズ等を利用して形成した導電スルーホール等で接続することで形成できる。
各電極部31,31の上には、導電性接着剤47が塗布されて、圧電振動片32の基部51が接合されている。この導電性接着剤47としては、例えば、合成樹脂などを利用したバインダー成分に、銀粒子などの導電粒子を混入したもので、機械的接合と電気的接続とを同時に行うことができるものである。
この電極部31,31は、それぞれ図2に示す実装端子41,42と接続されており、外部から印加される駆動電圧を、圧電振動片32に供給するものである。具体的には、この実装端子41,42と電極部31,31は、パッケージ37外部をメタライズにより引き回したり、あるいは第1の基板55および第2の基板56の焼成前にタングステンメタライズ等を利用して形成した導電スルーホール等で接続することで形成できる。
各電極部31,31の上には、導電性接着剤47が塗布されて、圧電振動片32の基部51が接合されている。この導電性接着剤47としては、例えば、合成樹脂などを利用したバインダー成分に、銀粒子などの導電粒子を混入したもので、機械的接合と電気的接続とを同時に行うことができるものである。
圧電振動片32は、例えば水晶で形成されており、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。本実施形態の場合、圧電振動片32は、小型に形成して、必要な性能を得るために、特に図5に詳しく示す形状とされている。
すなわち、圧電振動片32は、パッケージ37側と固定される基部51と、この基部51を基端として、図において斜め右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕35,36を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動片が利用されている。
すなわち、圧電振動片32は、パッケージ37側と固定される基部51と、この基部51を基端として、図において斜め右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕35,36を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動片が利用されている。
ここで、各振動腕35,36の主面には、好ましくは、それぞれ長さ方向に延びる長溝33,34を形成し、この長溝内に励振電極38,39を形成している。この長溝は、それぞれ振動腕35と、振動腕36の主面である表裏面に形成され、長溝33,34内には励振電極38,39がそれぞれ形成されており、各振動腕の長溝内に形成される励振電極は互いに分離された一対の電極とされている。これにより、励振電極に駆動電圧が印加されることによって、駆動時に、各振動腕の内部の電界効率を高めることができるようになっている。
また、圧電振動片32の基部51の端部の幅方向両端付近には、上述したように、パッケージ37の電極部31,31と接続するための電極部として、引出し電極38a,39aが形成されている。各引出し電極38a,39aは、基部51の外縁を回り込んで、圧電振動片32の基部51の表裏に設けられている。これらの各引出し電極38a,39aは上述した各励振電極と接続されており、例えば、水晶表面に、クロム(Cr)および金(Au)を順次メッキして形成することができる。また、振動腕35,36の少なくとも表面の先端領域には、この電極金属と同じ金属を利用して、電極形成の際に同時に周波数調整用の金属膜53,54が形成されている。この金属膜53,54は、少なくとも各振動腕35,36の外側の側面に引き回されている。この実施形態では、後述するように、図5のLB,LBに示すように、各振動腕35,36の外側の側面の金属膜53,54に加熱用の光ビームが照射される。
これにより、引出し電極38a,39aから、図示しない励振電極に駆動電圧が印加されることにより、各振動腕35,36内で電界が適切に形成され、振動腕35,36の各先端部が互いに接近したり離間したりするように駆動されて、所定の周波数で振動する。
尚、圧電振動片としては、図示のような音叉型の圧電振動片に限らず、圧電材料を矩形にカットしたATカット振動片やコンベックスタイプの振動片等の種々の圧電振動片を使用することができる。
尚、圧電振動片としては、図示のような音叉型の圧電振動片に限らず、圧電材料を矩形にカットしたATカット振動片やコンベックスタイプの振動片等の種々の圧電振動片を使用することができる。
パッケージ37の開放された上端には、蓋体40が接合されることにより、封止されている。
蓋体40は、その厚みが極めて薄く形成されており、例えば、厚み0.1mm以下とされている。また蓋体40の材料は、ガラス材料よりも割れにくい丈夫な材料で形成されており、例えば、金属やセラミックにより形成されている。そして、好ましくは、蓋体40を形成するための材料として、パッケージ37の材料と熱膨張係数が近似したものが選択される。このような条件を満たすものとして、金属であれば、例えば、鉄,ニッケル,コバルトの合金であるコバール合金が適しており、セラミックであれば、パッケージ37の材質と同じセラミックが適している。
蓋体40は、その厚みが極めて薄く形成されており、例えば、厚み0.1mm以下とされている。また蓋体40の材料は、ガラス材料よりも割れにくい丈夫な材料で形成されており、例えば、金属やセラミックにより形成されている。そして、好ましくは、蓋体40を形成するための材料として、パッケージ37の材料と熱膨張係数が近似したものが選択される。このような条件を満たすものとして、金属であれば、例えば、鉄,ニッケル,コバルトの合金であるコバール合金が適しており、セラミックであれば、パッケージ37の材質と同じセラミックが適している。
さらに、この実施形態の圧電デバイス30では、図2ないし図4に示されているように、パッケージ37を構成する第2の基板56の長手方向に沿った両側面に、貫通孔43,44が形成されている。貫通孔は符号43,44で示すいずれかひとつを設けるようにしてもよいが、この実施形態では、両側面にひとつずつ形成されている。
各貫通孔43,44は内径が変化しない貫通孔として示されているが、内側に向かって徐々に縮径するテーパ状としてもよい。貫通孔43,44をこのようなテーパ状とすると、後述する孔封止材がパッケージ37内に落下しにくくすることができる。
また貫通孔43,44の開口の形状は円形に限らず、長円形や楕円、多角形などでもよい。そして、貫通孔43,44が形成される個所は、パッケージ37に収容されている圧電振動片32の周波数調整用の金属膜と対向する位置に設けられる。この場合、圧電振動片32の振動腕35および/または36の先端領域の図5で説明した各側面部と対向する個所である。
各貫通孔43,44は内径が変化しない貫通孔として示されているが、内側に向かって徐々に縮径するテーパ状としてもよい。貫通孔43,44をこのようなテーパ状とすると、後述する孔封止材がパッケージ37内に落下しにくくすることができる。
また貫通孔43,44の開口の形状は円形に限らず、長円形や楕円、多角形などでもよい。そして、貫通孔43,44が形成される個所は、パッケージ37に収容されている圧電振動片32の周波数調整用の金属膜と対向する位置に設けられる。この場合、圧電振動片32の振動腕35および/または36の先端領域の図5で説明した各側面部と対向する個所である。
そして、各貫通孔43,44には、後述する孔封止工程において、孔封止材45がそれぞれ充填されている。孔封止材45は後で詳しく述べるように、金属もしくは光透過物である。ここで、光透過物とは、後述する周波数調整に使用される加熱用光ビームとして、レーザ光や、ハロゲンビームなどの加熱用の光ビームを透過させる性質を備えるものであれば、ガラスに限らず、種々のものが使用できるが、加工の容易さや、コストなどを考慮するとともに、特に、パッケージ37を構成する材料と、熱膨張係数が近似したものを選択することが好ましい。このような点で、光透過物(以下、「ガラス」という)として、硼珪酸ガラスや、コバールガラス等が用いられる。
蓋体40が、セラミックにより形成される場合には、例えば、低融点ガラス等を利用した封止材37bを利用して、パッケージ37に固定される。蓋体40が、コバール等の金属材料で形成される場合には、蓋体40はシーム溶接等の手法により、パッケージ37に対して固定される。
本実施形態は以上のように構成されており、圧電デバイス30のパッケージ37を封止するための蓋体40は金属またはセラミックというガラスよりも構造的に強い材料で形成されているので、外部から何かが衝突した場合に、容易に損傷することがなく、パッケージ37の封止性能を損なうことが有効に防止される。
また、圧電デバイス30においては、パッケージ37の底部ではなく、パッケージ37の側面部に貫通孔43,44を設けることにしたので、図19で説明した例のように、パッケージ37の底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。また、このため、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。
また、圧電デバイス30においては、パッケージ37の底部ではなく、パッケージ37の側面部に貫通孔43,44を設けることにしたので、図19で説明した例のように、パッケージ37の底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。また、このため、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。
そして、貫通孔43,44はパッケージ37側面にて、パッケージに内蔵した圧電振動片32の振動腕35,36の側面部に設けた金属膜53,54と対向する位置に形成されているので、この貫通孔を介して、加熱用光ビームを金属膜53,54に照射して、周波数調整することができる。
かくして、丈夫な材料で形成した蓋体40を備えながら、パッケージ37の外部から、加熱用光ビームLB(図5参照)を透過させることができる構造を実現し、適切な周波数調整を行うことができるとともに、パッケージ37底面の平坦度を損なうことがなく、表面実装に適した圧電デバイス30を提供することができる。
かくして、丈夫な材料で形成した蓋体40を備えながら、パッケージ37の外部から、加熱用光ビームLB(図5参照)を透過させることができる構造を実現し、適切な周波数調整を行うことができるとともに、パッケージ37底面の平坦度を損なうことがなく、表面実装に適した圧電デバイス30を提供することができる。
(圧電デバイスの製造方法1)
次に、圧電デバイス30の製造方法の実施形態を図6のフローチャートを参照しながら説明する。
先ず、図1ないし図4で説明した圧電振動片32と蓋体40、パッケージ37は、それぞれ別々に形成しておく。
(圧電振動片および蓋体の形成工程)
圧電振動片32については、例えば、水晶ウエハをエッチングして、既に説明した形状を形成するとともに、必要な励振電極を形成する(ST31)ことで、従来と同様に製造することができるので、詳しい説明は省略する。電極形成後に、駆動電圧を印加して周波数を粗調整する(ST32)。
蓋体40は、圧電振動片32とは別に形成される。この場合、蓋体40はガラスよりも丈夫な材料として、例えばコバールや、セラミックにより、その厚みが約0.1mm程度のきわめて薄い板体が用いられる。これにより、ガラス製の蓋体のように容易に破損せず、しかも、圧電デバイス30の高さ方向の寸法を必要以上に大きくしないで済む。
次に、圧電デバイス30の製造方法の実施形態を図6のフローチャートを参照しながら説明する。
先ず、図1ないし図4で説明した圧電振動片32と蓋体40、パッケージ37は、それぞれ別々に形成しておく。
(圧電振動片および蓋体の形成工程)
圧電振動片32については、例えば、水晶ウエハをエッチングして、既に説明した形状を形成するとともに、必要な励振電極を形成する(ST31)ことで、従来と同様に製造することができるので、詳しい説明は省略する。電極形成後に、駆動電圧を印加して周波数を粗調整する(ST32)。
蓋体40は、圧電振動片32とは別に形成される。この場合、蓋体40はガラスよりも丈夫な材料として、例えばコバールや、セラミックにより、その厚みが約0.1mm程度のきわめて薄い板体が用いられる。これにより、ガラス製の蓋体のように容易に破損せず、しかも、圧電デバイス30の高さ方向の寸法を必要以上に大きくしないで済む。
(パッケージの形成工程)
図7(a)において、例えば、所定の溶液中にセラミックパウダを分散させ、バインダを添加して生成される混練物をシート状の長いテープ形状61に成形し(ST11)、これを所定の長さにカットして(ST12)得た、図7(b)に示す所謂グリーンシート62を用意する。
グリーンシート62は、シート基板として上述した第1ないし第3の各基板55,56,57を形成するために共通して使用することができる。
図7(a)において、例えば、所定の溶液中にセラミックパウダを分散させ、バインダを添加して生成される混練物をシート状の長いテープ形状61に成形し(ST11)、これを所定の長さにカットして(ST12)得た、図7(b)に示す所謂グリーンシート62を用意する。
グリーンシート62は、シート基板として上述した第1ないし第3の各基板55,56,57を形成するために共通して使用することができる。
次に、各基板の成形と、電極パターン印刷、貫通孔の形成の工程であるステップ13(ST13)を説明する。図7(b)のグリーンシート62を利用して、図7(c)に示すように、第1の基板55となるシート基板(以下、「シート」という)55−1を形成する。
具体的には、シート55−1は、この場合、縦横に点線で示した切断用のラインの箇所でつながった多数個の第1の基板を一度に形成する場合を示している。シート55−1には、表面側の上述した電極31を形成する領域31−1と、裏面側の実装端子41,41を形成する領域、そしてこれらを電気的に接続するための導電スルーホールなどを形成する。すなわち、これらの領域には、基板の焼結前に、導電ペーストとして、例えばタングステンメタライズを塗布する。
具体的には、シート55−1は、この場合、縦横に点線で示した切断用のラインの箇所でつながった多数個の第1の基板を一度に形成する場合を示している。シート55−1には、表面側の上述した電極31を形成する領域31−1と、裏面側の実装端子41,41を形成する領域、そしてこれらを電気的に接続するための導電スルーホールなどを形成する。すなわち、これらの領域には、基板の焼結前に、導電ペーストとして、例えばタングステンメタライズを塗布する。
図7(d)は、図7(b)のグリーンシート62を利用して第2の基板を形成するためのシート56−1を形成する様子を示している。この場合、シート56−1は、これと重ねられるシート55−1と同様に、複数の基板を形成するようにしている。シート56−1は、図3で説明した内部空間Sのために内側の材料の部分56aを除去される。そして、除去される材料56aでは、各基板の両側面において、それぞれ貫通孔43,44が形成できる形状に成形されている。また、図8において点線で示した切断線(カット前においてつながった状態を示す)を挟んで、幅方向に隣接した、切り離されるとそれぞれ第2の基板を形成する箇所では、貫通孔43,44が設けられるように材料が除去される領域が、近接しないように、互い違いの位置となるようにされている。
図7(e)は、図7(b)のグリーンシート62を利用して第3の基板を形成するためのシート57−1を形成する様子を示している。この場合、シート57−1は、これと重ねられるシート56−1と同様に、複数の基板を形成するようにしている。シート57−1は、図3で説明した内部空間Sのために内側の材料の部分57aが除去される。
図8は図7(d)で示した第2の基板となるシート56−1と同様なシートについて、異なる成形例であるシート56−2について詳しく説明するためのもので、図示されているように、除去される材料56aでは、両側面において、それぞれ貫通孔43,43が形成できる形状に成形されている。そして、図8において点線で示した切断線(カット前においてつながった状態を示す)を挟んで、幅方向に隣接した、切り離されるとそれぞれ第2の基板を形成する箇所では、貫通孔43となるように材料が除去される領域が、近接しないように、互い違いの位置となるようにされているのは、図7(d)の場合と同じである。相違する点は、縦の列に関して隣接する領域、例えば、A列とB列では、切断線に沿って対称とされている。
図9は、第2の基板を形成するためのシートの他の形成例であり、貫通孔43が形成される個々の基板の一方の側面にひとつだけ形成される例である。そして、図9(a)のシート56−3では、点線で示した切断線(カット前においてつながった状態を示す)を挟んで、幅方向に隣接した、切り離されるとそれぞれ第2の基板を形成する箇所では、貫通孔43となるように材料が除去される領域が、個々の基板の同じ側に位置されている。
図9(b)のシート56−4では、点線で示した切断線(カット前においてつながった状態を示す)を挟んで、幅方向に隣接した、切り離されるとそれぞれ第2の基板を形成する箇所では、貫通孔43となるように材料が除去される領域が、個々の基板の反対側に位置され、貫通孔43どうしは互い違いに位置している。
図9(c)のシート56−5では、点線で示した切断線(カット前においてつながった状態を示す)を挟んで、幅方向に隣接した、切り離されるとそれぞれ第2の基板を形成する箇所では、貫通孔43となるように材料が除去される領域が、個々の基板の反対側に位置され、貫通孔43どうしは互い違いに位置している点はシート56−4と同じであるが、縦の列に関して隣接する領域、例えば、A列とB列でも貫通孔43は同じ側の同じ位置とされている。
図9(b)のシート56−4では、点線で示した切断線(カット前においてつながった状態を示す)を挟んで、幅方向に隣接した、切り離されるとそれぞれ第2の基板を形成する箇所では、貫通孔43となるように材料が除去される領域が、個々の基板の反対側に位置され、貫通孔43どうしは互い違いに位置している。
図9(c)のシート56−5では、点線で示した切断線(カット前においてつながった状態を示す)を挟んで、幅方向に隣接した、切り離されるとそれぞれ第2の基板を形成する箇所では、貫通孔43となるように材料が除去される領域が、個々の基板の反対側に位置され、貫通孔43どうしは互い違いに位置している点はシート56−4と同じであるが、縦の列に関して隣接する領域、例えば、A列とB列でも貫通孔43は同じ側の同じ位置とされている。
次に、図10(d)に示すように、シート55−1、シート56−1、シート57−1を積層し(ST14)、図10(e)に示すように、カット線C1,C2に沿って1/4にカットする(ST15)。続いて、カットした積層シート58について、焼成した(ST16)後で、タングステンメタライズの上にニッケルメッキおよび金メッキを順次施して、電極や端子および導電パターンなどを形成する。
次いで、図10(f)に示すカットした積層シート58を、縦横の切断線でスナップカットして(ST17)、図10(g)に示すようなパッケージ37を完成する。なお、パッケージ37の上端には、封止材37bを塗布しておく。あるいは、蓋体40にコバールなどの金属材料を用いてシーム溶接を行う場合には、金属製のシームリング37bを設けておくことになる。
次いで、図10(f)に示すカットした積層シート58を、縦横の切断線でスナップカットして(ST17)、図10(g)に示すようなパッケージ37を完成する。なお、パッケージ37の上端には、封止材37bを塗布しておく。あるいは、蓋体40にコバールなどの金属材料を用いてシーム溶接を行う場合には、金属製のシームリング37bを設けておくことになる。
(圧電振動片の接合工程)
次に、圧電振動片32をパッケージ37の電極部31の上に接合する(ST18)。すなわち、図1ないし図4で説明したように、パッケージ37の電極部31上に導電性接着剤47を塗布して、その上に圧電振動片32の基部51の引き出し電極38a,39aの個所を載置し、導電性接着剤47,47を硬化させることにより、電極部31と圧電振動片32とが電気的、機械的に接合される。このようにして、圧電振動片32は絶縁基体である第1の基板55に対して、片持ち式に接合される。
次に、圧電振動片32をパッケージ37の電極部31の上に接合する(ST18)。すなわち、図1ないし図4で説明したように、パッケージ37の電極部31上に導電性接着剤47を塗布して、その上に圧電振動片32の基部51の引き出し電極38a,39aの個所を載置し、導電性接着剤47,47を硬化させることにより、電極部31と圧電振動片32とが電気的、機械的に接合される。このようにして、圧電振動片32は絶縁基体である第1の基板55に対して、片持ち式に接合される。
(蓋封止工程)
さらに、パッケージ37と蓋体40とを真空雰囲気中で、接合することで図11(h)に示す構成となるように蓋封止を行う(ST19)。この段階では、図10(i)に示すように、貫通孔43はパッケージ37の内部と連通しているので、次に、図示されているように、貫通孔43と、パッケージ37の反対側の貫通孔44(図4参照)を介して、外部から加熱用の光ビーム、例えば、レーザ光LBをそれぞれ照射して周波数調整を行う(ST20)。すなわち、図5で説明したように、パッケージ内の圧電振動片32の各振動腕35,36の各外側側面の金属膜53,54をそれぞれ蒸散させることにより、質量削減方式による周波数調整を行うもので、金属膜53,54のどちらか一方でもよい。しかしながら、この実施形態のように両方の振動腕について行うと、各振動腕の屈曲バランスがそれぞれ調整できるので、精密な調整が可能である。
さらに、パッケージ37と蓋体40とを真空雰囲気中で、接合することで図11(h)に示す構成となるように蓋封止を行う(ST19)。この段階では、図10(i)に示すように、貫通孔43はパッケージ37の内部と連通しているので、次に、図示されているように、貫通孔43と、パッケージ37の反対側の貫通孔44(図4参照)を介して、外部から加熱用の光ビーム、例えば、レーザ光LBをそれぞれ照射して周波数調整を行う(ST20)。すなわち、図5で説明したように、パッケージ内の圧電振動片32の各振動腕35,36の各外側側面の金属膜53,54をそれぞれ蒸散させることにより、質量削減方式による周波数調整を行うもので、金属膜53,54のどちらか一方でもよい。しかしながら、この実施形態のように両方の振動腕について行うと、各振動腕の屈曲バランスがそれぞれ調整できるので、精密な調整が可能である。
次に、図11(j)に示すように、パッケージ37の貫通孔43を上方に向けて、その上にリジットな封止材45を載置し、チャンバー内などに収容し、真空雰囲気において、加熱することでアニール処理する(ST21)。これにより、貫通孔43,44を介して、パッケージ37内のガスが封止材47との隙間から外部に排出されるので、これらのガス成分が圧電振動片32に付着して、周波数が変化することが防止される。
なお、このような工程を容易にするために、例えば、図11(k)に示すように、貫通孔43の内部に段部43aを設けたり、貫通孔43を内方に向かって縮径するテーパ状とすることで、固体封止材45を載置しやすい。この場合、固体封止材45としては、例えば、AuSnやAuGe等の金属封止材を球形としたもの等が好適である。特に、表面実装される圧電デバイス30のリフロー工程を考慮すると、高融点のAuGeが適している。そして、脱ガス後に、図11(j)に示すように、固体封止材45に周波数調整の際に使用したレーザ光LBを照射して溶融し、図2で説明したように、貫通孔内に充填する(ST22)。
その後、必要な検査を経て(ST23)、圧電デバイス30が完成する。
その後、必要な検査を経て(ST23)、圧電デバイス30が完成する。
以上の製造工程によれば、パッケージ37の形成工程において、パッケージ37に内蔵される圧電振動片32の側面部に貫通孔43,44を形成するようにしたので、この貫通孔を利用して、脱ガスを含む孔封止工程と、貫通孔43,44を介した周波数調整工程とを実現できる。さらに、パッケージ37の底部に、従来のように、段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。また、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。しかも蓋体40の材料として金属またはセラミックを用いているので、蓋体が破損しにくい。
なお、固体封止材45として、透明なガラス材料を用いて、孔封止するようにし、孔封止工程の後で、貫通孔に充填された透明な封止材を介してレーザ光LBを利用して周波数調整するようにすれば、孔封止後において、より精密な周波数調整を行うことができる。この場合、固体封止材45の溶融は、これを透過しないように周波数調整用のレーザ光と異なる波長や出力のものを用いるか、別の加熱手段を使用する。
図12は、本発明の圧電デバイスの第2の実施形態を示しており、この第2の実施形態に係る圧電デバイス70は、貫通孔43を塞ぐ封止材の構成が第1の実施形態と異なるものである。
図13は第2の実施形態の圧電デバイス70の概略正面図、図14は図13のD−D線概略断面図であり、これらの図において、第1の実施形態の圧電デバイス30と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
図13は第2の実施形態の圧電デバイス70の概略正面図、図14は図13のD−D線概略断面図であり、これらの図において、第1の実施形態の圧電デバイス30と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
圧電デバイス70の貫通孔71,73は、ともに外向きの段部72,74を備えている。固体封止材77−1は硼珪酸ガラスなどのガラスで形成された板体であり、貫通孔71,73とほぼ同じか僅かに小さな外形を備えている。
これら固体封止材77−1はガラスの大きな板体を切断して貫通孔71,73に適合する大きさに形成されている。
図14に示されているように、各貫通孔71,73の段部72,74に接合材75,75が塗布されている。接合材75,75は低融点ガラスを溶融したペースト状のものが適している。そして、図12に示すように、圧電デバイス70を正立(蓋体40を上にした実装姿勢と同じ)した状態で、横方向から貫通孔43内に固体封止材77−1を挿入し、塗布した接合材を硬化させることで、取付けることができる。これにより、固体封止材77−1は低融点ガラス製の光透過物でなる窓本体となって、パッケージ37を気密に孔封止することができる。
これら固体封止材77−1はガラスの大きな板体を切断して貫通孔71,73に適合する大きさに形成されている。
図14に示されているように、各貫通孔71,73の段部72,74に接合材75,75が塗布されている。接合材75,75は低融点ガラスを溶融したペースト状のものが適している。そして、図12に示すように、圧電デバイス70を正立(蓋体40を上にした実装姿勢と同じ)した状態で、横方向から貫通孔43内に固体封止材77−1を挿入し、塗布した接合材を硬化させることで、取付けることができる。これにより、固体封止材77−1は低融点ガラス製の光透過物でなる窓本体となって、パッケージ37を気密に孔封止することができる。
図15は、固体封止材77−2が、上述の固体封止材77−1よりも小さい場合を示している。この場合、固体封止材77−2もガラスの板体であるが、貫通孔71よりも小さいため、圧電デバイス70は、横倒しの姿勢で貫通孔71を上に向けられている。
貫通孔71には、先ず、貫通孔71よりも小さな外形の枠状に形成した低融点ガラスの接合材75−1が挿入される。次いで、その上から固体封止材77−2が貫通孔71内に挿入されて、図16の状態とされる。この状態で、ハロゲンランプなどにより加熱されることで、接合材75−1が溶融され、その後硬化されることで、固体封止材77−2は、貫通孔71を気密に封止することができる。なお、貫通孔71内には、先に固体封止材77−2を挿入し、後から接合材75−1入れて、加熱してもよい。
貫通孔71には、先ず、貫通孔71よりも小さな外形の枠状に形成した低融点ガラスの接合材75−1が挿入される。次いで、その上から固体封止材77−2が貫通孔71内に挿入されて、図16の状態とされる。この状態で、ハロゲンランプなどにより加熱されることで、接合材75−1が溶融され、その後硬化されることで、固体封止材77−2は、貫通孔71を気密に封止することができる。なお、貫通孔71内には、先に固体封止材77−2を挿入し、後から接合材75−1入れて、加熱してもよい。
かくして、第2の実施形態の圧電デバイス70も第1の実施形態と同じ作用効果を発揮するとともに、孔封止後に、光透過物でなる固体封止材77−2を介して、外部から図5で説明したレーザ光LBを照射して、パッケージ37内の圧電振動片32の周波数調整を行うことができる。
図17および図18は、本発明の圧電デバイスの第3の実施形態を示しており、図17は圧電デバイスの概略正面図、図18は図17のE−E線概略断面図である。
これらの図において、第3の実施形態に係る圧電デバイス130が、第1の実施形態の圧電デバイス30と共通の構成でなる箇所については、同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
圧電デバイス130は、圧電デバイス30と比較して、貫通孔143,144の構造が異なっている。貫通孔143,144はそれぞれ、パッケージ37の外部に開口していて、好ましくは、例えば図示するように、外側に向かって徐々に拡径する第1の部分141と、この第1の部分141と連続しており、パッケージ37の内部に開口した第2の部分142を有している。
また、図18に表れているように、パッケージ37の四隅の角部となる箇所には、後述する製造工程で形成されるキャスタレーションの一部であるキャスタレーション部37bが形成されている。
本実施形態の圧電デバイス130は以上のように形成されており、パッケージ37の側面に形成された貫通孔143,144の作用を含めて、第1の実施形態の圧電デバイス30と同様の作用効果を発揮することができる。
これらの図において、第3の実施形態に係る圧電デバイス130が、第1の実施形態の圧電デバイス30と共通の構成でなる箇所については、同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
圧電デバイス130は、圧電デバイス30と比較して、貫通孔143,144の構造が異なっている。貫通孔143,144はそれぞれ、パッケージ37の外部に開口していて、好ましくは、例えば図示するように、外側に向かって徐々に拡径する第1の部分141と、この第1の部分141と連続しており、パッケージ37の内部に開口した第2の部分142を有している。
また、図18に表れているように、パッケージ37の四隅の角部となる箇所には、後述する製造工程で形成されるキャスタレーションの一部であるキャスタレーション部37bが形成されている。
本実施形態の圧電デバイス130は以上のように形成されており、パッケージ37の側面に形成された貫通孔143,144の作用を含めて、第1の実施形態の圧電デバイス30と同様の作用効果を発揮することができる。
(圧電デバイスの製造方法2)
図19は、第3の実施形態の圧電デバイス130の製造方法の実施形態を示すフローチャートであり、この製造方法について図6のフローチャートと同じ符号(ST番号)を付した箇所は同一の工程であり、各工程における作用効果なども共通するから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
すなわち、既に説明した(圧電振動片および蓋体の形成工程)、(パッケージの形成工程)、(蓋封止工程)等は、ほぼそのまま実行されるが、以下の点で異なる工程となっている。
図19は、第3の実施形態の圧電デバイス130の製造方法の実施形態を示すフローチャートであり、この製造方法について図6のフローチャートと同じ符号(ST番号)を付した箇所は同一の工程であり、各工程における作用効果なども共通するから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
すなわち、既に説明した(圧電振動片および蓋体の形成工程)、(パッケージの形成工程)、(蓋封止工程)等は、ほぼそのまま実行されるが、以下の点で異なる工程となっている。
図20(d)に示されているように、第2の基板を形成するためのシート基板であるシート56−1について、この実施形態では、例えば、所定の打ち抜き用の型を用いて、図18で示した内部空間Sのために内側の材料の部分56aが除去される。そして、除去される材料56aでは、各基板の両側面において、それぞれ貫通孔ではなく、図18で説明した貫通孔143,144を構成する一部の孔である第2の部分142,142が形成できる形状とされている。この打ち抜きは、シート56−1の厚み方向に、上述の型を移動させることにより行われる。つまり、内側の材料の部分56aは、シート56−1の厚み方向に沿って打ち抜かれる。また、この実施形態では、図20において点線で示した切断線(カット前においてつながった状態を示す)を挟んで、幅方向に隣接した、切り離されるとそれぞれ第2の基板を形成する箇所では、第2の部分142,142を形成するために材料が除去される領域が、図示するように近接されている。
そして、特に重要なのは、隣り合う第2の部分142,142の間に材料の一部56bを残すようにして、側面部を貫通しないようにしていることである。
そして、特に重要なのは、隣り合う第2の部分142,142の間に材料の一部56bを残すようにして、側面部を貫通しないようにしていることである。
次いで、図21(f)に示すように、各シート体55−1,56−1,57−1を積層して積層体150を形成する(ST14)。この工程は、第1の実施形態のステップ14と同じであるが、この実施形態では、積層されるシート体のうち、中間に重ねられる厚みの薄いシート56−1に関しては、図20(d)で説明したように、側面部に貫通孔を形成せず、材料の部分56bを残すようにしている。このため、積層工程の作業で、シート56―1の剛性が向上し、変形が生じにくく、積層精度が向上する。
続いて、積層体150について、図21(g)に示すように、点線で示した切断線(カット前においてつながった状態を示す)が交叉した箇所に、積層体150の厚み方向に沿って貫通する貫通孔としての第1のキャスタレーション151を穿設する。さらに、第2のキャスタレーション152を形成する。この第2のキャスタレーション152は、図20(h)に示すように、積層体150の中間に位置する56−1における残った材料部56b(図20(d)参照)の位置に重なるように設けられる。これにより、図18で説明した第1の部分141が形成されることになる(ST14−1)。なお、ここで形成する第1のキャスタレーション151は、第1の実施形態でもその説明は省略されているが、同様に形成されているものである。
これに続く工程は、図22に示されており、図19のST15以降の工程は、第1の実施形態と同じであり、重複する説明は省略する。
これに続く工程は、図22に示されており、図19のST15以降の工程は、第1の実施形態と同じであり、重複する説明は省略する。
以上のように、この製造方法では、シート56−1を積層体150として、積層する前に、その厚み方向に抜く作業により第2の部分142を形成するようにしている。すなわち、この方法では、パッケージ37を形成するために成形性のよいシート体55−1,56−1、57−1をそれぞれ形成し、必要な成形を行った後で、これらを積層して焼成後に分離するようにしている。すなわち、焼成した後では、強度も高くなり、硬化しているので、第2の部分142と第1の部分141を抜く作業を行うと、パッケージ37に割れを生じる危険がある。また、焼成する前の、各シート体を積層した後では、中間に積層したシート56−1に貫通孔を形成しようとしても、シート56−1自体が、未だ分離されていない個々の製品の大きさの基板56が縦横に結合した状態で連続する集合体であり、個々の基板の単位では、側面部が露出しておらず、しかも積層されていると、厚み方向も他のシート体57−1に塞がれて表裏面が露出していないので、穿孔作業は難しい。そこで、焼成前で、積層する以前に、シート56−1について、その厚み方向に穿孔することで、上述のような不都合を回避することができるものである。なお、この作用は第1の実施形態に関する図6のフローチャートで説明した製造方法でも共通に発揮できるものである。
また、焼成前のシート56−1は、成形性が容易で変形しやすい状態である。この状態で第2の部分142,および第1の部分141でなる貫通孔を穿孔する際に、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通するように打ち抜いてしまうと、当該シート56−1の強度が不足し、変形が生じるなどして、ST14の積層工程の精度を保持できないおそれがある。そこで、積層前においては、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通することが無いように一部の材料を残すことで、積層工程まで必要な強度を維持することができる。これにより、形状、寸法精度の高いパッケージ37を形成することができる。
また、焼成前のシート56−1は、成形性が容易で変形しやすい状態である。この状態で第2の部分142,および第1の部分141でなる貫通孔を穿孔する際に、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通するように打ち抜いてしまうと、当該シート56−1の強度が不足し、変形が生じるなどして、ST14の積層工程の精度を保持できないおそれがある。そこで、積層前においては、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通することが無いように一部の材料を残すことで、積層工程まで必要な強度を維持することができる。これにより、形状、寸法精度の高いパッケージ37を形成することができる。
図23は、図17,図18で説明した第3の実施形態の圧電デバイス130を形成するための製造方法の一部を示しており、図19で説明した第2の製造方法の変形例である。
図23は、図19のST13−1の他の例を示しており、図23(a)のシート57−1の加工については相違する点はない。ただしこの図では理解の便宜のために第1のキャスタレーション151が記入されているが、この第1のキャスタレーション151は前述のようにST14−1で抜かれるもので、この段階では形成されていない。第1のキャスタレーション151が記入されていることで、この図から各製品単位の大きさとする際に切断に利用される縦横の切り込みもしくはミシン目などでなる切断線CC1,CC2と、第1のキャスタレーション151の関係、および上に重ねられるシート56−2に設けられる点線で示した貫通孔144の位置等との相対的位置関係を理解することができる。
図23は、図19のST13−1の他の例を示しており、図23(a)のシート57−1の加工については相違する点はない。ただしこの図では理解の便宜のために第1のキャスタレーション151が記入されているが、この第1のキャスタレーション151は前述のようにST14−1で抜かれるもので、この段階では形成されていない。第1のキャスタレーション151が記入されていることで、この図から各製品単位の大きさとする際に切断に利用される縦横の切り込みもしくはミシン目などでなる切断線CC1,CC2と、第1のキャスタレーション151の関係、および上に重ねられるシート56−2に設けられる点線で示した貫通孔144の位置等との相対的位置関係を理解することができる。
図23(b)は、この変形例におけるシート56−2の加工を説明する図である。
図示されているように、ST13−1の段階で、シート56−2には、内側の材料部分56aを除去する際に、貫通孔の第2の部分142が同時に除去される。ここまでは、上述の製造方法と同じであるが、さらに、この変形例では、切断線CC2を挟んで向かい合う第2の部分142,142の間において、それよりやや外側に折り取り用の案内孔153を形成する。すなわち、ひとつの第2の部分142よりも僅かに大きな幅で、その外側に一対の案内孔153,153を打ち抜きなどの手法により穿設するようにしている。各案内孔153はきわめて小さなピンホールであり、第2の部分142の外側で、これより僅かに大きな幅で一対形成することで、図18で示したような外側に向かって徐々に拡幅する第1の部分141を形成することができるようにされている。なお、図23(b)においても、第1のキャスタレーション151が記載されているが、これは各部の位置を理解するために書き込んだもので、この段階ではまだ穿設されていない。
図示されているように、ST13−1の段階で、シート56−2には、内側の材料部分56aを除去する際に、貫通孔の第2の部分142が同時に除去される。ここまでは、上述の製造方法と同じであるが、さらに、この変形例では、切断線CC2を挟んで向かい合う第2の部分142,142の間において、それよりやや外側に折り取り用の案内孔153を形成する。すなわち、ひとつの第2の部分142よりも僅かに大きな幅で、その外側に一対の案内孔153,153を打ち抜きなどの手法により穿設するようにしている。各案内孔153はきわめて小さなピンホールであり、第2の部分142の外側で、これより僅かに大きな幅で一対形成することで、図18で示したような外側に向かって徐々に拡幅する第1の部分141を形成することができるようにされている。なお、図23(b)においても、第1のキャスタレーション151が記載されているが、これは各部の位置を理解するために書き込んだもので、この段階ではまだ穿設されていない。
図24は、図19のST17で説明したスナップカットの際に、上述した案内孔153が果たす機能を説明するための図であり、図23(b)のPC−PC線に沿った切断端面だけを拡大して順次示した図である。
ここで、この実施形態の製造方法では、図24(a)のように、各シートを積層する際に、一部領域に親和剤の塗布をしない領域を設けている。
すなわち、図19のST14において、一般に、シート55−1、シート56−1、シート57−1を積層する場合には、焼成後に各シート55−1、シート56−1、シート57が積層状態で適切に接合するための親和剤の塗布をするようにしているが、この製造方法では、第2のシート56−2の材料154(残部)が、シート55−1、シート57−1と接する箇所だけ、この親和剤の塗布をしないようにする。
そして、焼成後において、個々のパッケージの大きさに切断するためのスナップカットの際には、図24(a)に示すように切断線CC2に沿って矢印方向に力が作用することにより、図24(b)に示すように、脆性部分である案内孔153,153のうちの一方の案内孔153が破断させる。破断により除去された第2のシート56−2の材料154(残部)が取り去られた左側の部分には、パッケージの側面に露出する第1の部分141が、第2の部分142と連通するように形成される。
ここで、この実施形態の製造方法では、図24(a)のように、各シートを積層する際に、一部領域に親和剤の塗布をしない領域を設けている。
すなわち、図19のST14において、一般に、シート55−1、シート56−1、シート57−1を積層する場合には、焼成後に各シート55−1、シート56−1、シート57が積層状態で適切に接合するための親和剤の塗布をするようにしているが、この製造方法では、第2のシート56−2の材料154(残部)が、シート55−1、シート57−1と接する箇所だけ、この親和剤の塗布をしないようにする。
そして、焼成後において、個々のパッケージの大きさに切断するためのスナップカットの際には、図24(a)に示すように切断線CC2に沿って矢印方向に力が作用することにより、図24(b)に示すように、脆性部分である案内孔153,153のうちの一方の案内孔153が破断させる。破断により除去された第2のシート56−2の材料154(残部)が取り去られた左側の部分には、パッケージの側面に露出する第1の部分141が、第2の部分142と連通するように形成される。
この段階では、残部である材料154は、上述の親和剤で接合していないので、左側の積層体の部分から容易に抜かれ、かつ図24(b)の右側の部分に一体に残っているので、図24(c)に示すように矢印方向に押圧力を作用させて折ると、脆性部分である案内孔153が破断されて、図24(d)に示すように、材料154は抜去される。したがって、図示するように除去後に第1の部分141が形成され、第2の部分と連通した貫通孔144(図18参照)が形成される。
このように、案内孔153を利用することによっても、図18の貫通孔144とほぼ同様な形態の貫通孔をパッケージ側面に開口させることができる。
すなわち、この変形例においても、第2の製造方法と同様な効果を得ることができるので、パッケージを形成するためのシートの割れなどの破損を有効に防止することができ、変形を防いで寸法精度や形状精度の高いパッケージを形成できる。しかも、案内孔を設けることにより、前記残部を除去して、完全な貫通孔を容易に形成することができる。
このように、案内孔153を利用することによっても、図18の貫通孔144とほぼ同様な形態の貫通孔をパッケージ側面に開口させることができる。
すなわち、この変形例においても、第2の製造方法と同様な効果を得ることができるので、パッケージを形成するためのシートの割れなどの破損を有効に防止することができ、変形を防いで寸法精度や形状精度の高いパッケージを形成できる。しかも、案内孔を設けることにより、前記残部を除去して、完全な貫通孔を容易に形成することができる。
図25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の概略構成を示す図である。
図において、送信者の音声を受信するマイクロフォン308及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ309を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるCPU(Central Processing Unit)301を備えている。
CPU301は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのLCDや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部302や、RAM,ROM等でなる情報記憶手段(メモリ)303の制御を行うようになっている。このため、CPU301には、圧電デバイス30等の本発明の実施形態や変形例の圧電デバイスが取り付けられて、その出力周波数をCPU301に内蔵された所定の分周回路(図示せず)等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このCPU301に取付けられる圧電デバイスは、圧電振動子でも圧電発振器でもよい。
図において、送信者の音声を受信するマイクロフォン308及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ309を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるCPU(Central Processing Unit)301を備えている。
CPU301は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのLCDや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部302や、RAM,ROM等でなる情報記憶手段(メモリ)303の制御を行うようになっている。このため、CPU301には、圧電デバイス30等の本発明の実施形態や変形例の圧電デバイスが取り付けられて、その出力周波数をCPU301に内蔵された所定の分周回路(図示せず)等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このCPU301に取付けられる圧電デバイスは、圧電振動子でも圧電発振器でもよい。
CPU301は、さらに、温度補償水晶発振器(TCXO)305と接続され、温度補償水晶発振器305は、送信部307と受信部306に接続されている。これにより、CPU301からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償水晶発振器305により修正されて、送信部307及び受信部306に与えられるようになっている。
このように、制御部を備えた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等を利用することができる。この場合、外部から衝撃を受けても、蓋体が損傷を受けることがないので、製品の信頼性が向上する。
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、パッケージや箱状の蓋体に被われるようにして、内部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。
また、この発明は、パッケージや箱状の蓋体に被われるようにして、内部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。
30,70,130・・・圧電デバイス、32・・・圧電振動片、35,36・・・振動腕、31・・・電極部、37・・・パッケージ、43,44,143,144・・・貫通孔、47・・・導電性接着剤、55・・・第1の基板、56・・・第2の基板、57・・・第3の基板。
Claims (15)
- パッケージ内に圧電振動片を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスであって、
前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、
かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした
ことを特徴とする、圧電デバイス。 - 前記パッケージの長手方向に沿った両側面部に前記貫通孔がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイス。
- 前記パッケージがパッケージ底部を構成する第1の基板と、内側の材料を除去することで内部空間を形成する枠状の第2の基板とを積層して形成されており、この第2の基板の側面部に前記貫通孔を形成したことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の圧電デバイス。
- 前記蓋体が、前記パッケージと熱膨張係数が近似した材料で形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の圧電デバイス。
- 前記パッケージに前記圧電振動片を収容して蓋体により封止した状態において、全長L1がほぼ2.0mm、全幅W1がほぼ1.2mm、高さH1がほぼ0.6mmとされていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の圧電デバイス。
- パッケージ内に圧電振動片を収容し、金属またはセラミックによる蓋体により気密に封止した圧電デバイスの製造方法であって、
前記パッケージと、前記圧電振動片と、前記蓋体とを別々に形成するための個別の形成工程と、
前記パッケージを構成する絶縁性基体に対して、前記圧電振動片を接合する工程と、
前記パッケージを前記蓋体により気密に封止する蓋封止工程と、
前記パッケージの外部から前記圧電振動片に形成されている金属膜に加熱用光ビームを照射する周波数調整工程と
前記パッケージに設けた貫通孔を利用して、加熱下で脱ガスした後で、この貫通孔を封止する孔封止工程と
を備えており、
前記パッケージの形成工程において、パッケージに内蔵される圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に対応して、前記パッケージの側面に貫通孔を形成し、
前記周波数調整工程において、外部から前記貫通孔を介して、前記パッケージに内蔵された圧電振動片の前記金属膜に加熱用の光ビームを照射し、前記金属膜の一部を蒸散させることにより、周波数調整する
ことを特徴とする、圧電デバイスの製造方法。 - 前記孔封止工程が、前記周波数調整工程よりも先行して実行され、この孔封止工程においては、脱ガス後に前記貫通孔の開口を光透過物により孔封止し、その後、外部から前記貫通孔を塞ぐ前記光透過物を介して、前記パッケージに内蔵された圧電振動片の前記金属膜に加熱用の光ビームを照射することで前記周波数調整工程を実行することを特徴とする請求項6に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記パッケージの長手方向に沿った両側面部に、前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項6または7のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記パッケージの形成工程が、
絶縁性のセラミック材料でなるシートでなり、個々の製品に対応した各層の基板がそれぞれ複数個縦横に一体となったシート基板を前記各層ごとに用意する工程と、
前記各シート基板を加工して、前記圧電振動片を接合するための空間を形成する工程と、
前記各シート基板を積層する工程および積層後に焼成する工程と
を備えており、
前記積層工程の前に、前記貫通孔を設けるべきシート基板に関して、個々の製品のパッケージの側面部に相当する位置を、前記シート基板の厚み方向に沿って抜くことにより、前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項6ないし8のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記貫通孔を設けるべきシート基板に関して、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通しない形状となるように打ち抜くようにし、
前記各層に対応したシート基板の積層工程の後で、前記シート基板の積層体に対して、積層方向に延びる貫通孔である第1のキャスタレーションを、前記隣接する各層基板の縦横の交叉箇所に穿設するとともに、前記打ち抜いた箇所に対して互いに隣接する前記基板どうしの境界を貫通させるように、第2のキャスタレーションを穿設する
ことを特徴とする請求項9に記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記貫通孔を設けるべきシート基板に関して、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通しない形状となるように打ち抜くようにし、
打ち抜かれないで残部となる材料部分に、前記打ち抜きと同時に折り取り用の案内孔を穿設し、
前記積層後の焼成工程を経た後で、前記案内孔の箇所で前記残部とされた材料部分を折り取ることを特徴とする請求項9に記載の圧電デバイスの製造方法。 - 圧電振動片を収容して、蓋体により気密に封止される圧電デバイス用のパッケージであって、
前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、
かつ側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした
ことを特徴とする、圧電デバイス用パッケージ。 - 圧電振動片を収容して、蓋体により気密に封止される圧電デバイス用のパッケージの製造方法であって、
内蔵される前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に対応して、前記パッケージの側面に貫通孔を形成し、
その後、外部から前記貫通孔を介して、前記パッケージに内蔵された圧電振動片の前記金属膜に加熱用の光ビームを照射し、前記金属膜の一部を蒸散させることにより、周波数調整する
ことを特徴とする、圧電デバイス用パッケージの製造方法。 - パッケージ内に圧電振動片を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、
前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、
かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした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ことを特徴とする、携帯電話装置。 - パッケージ内に圧電振動片を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスを利用した電子機器であって、
前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、
かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした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ことを特徴とする、電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003419679A JP2005184229A (ja) | 2003-10-23 | 2003-12-17 | 圧電デバイスとその製造方法ならびに圧電デバイス用パッケージおよび圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器 |
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JP2003362956 | 2003-10-23 | ||
JP2003397305 | 2003-11-27 | ||
JP2003419679A JP2005184229A (ja) | 2003-10-23 | 2003-12-17 | 圧電デバイスとその製造方法ならびに圧電デバイス用パッケージおよび圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器 |
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JP2010074677A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Toshiba Corp | 映像処理装置、映像圧縮符号化装置、映像復号再生装置及び映像再生方法 |
JP2013078044A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Citizen Finetech Miyota Co Ltd | 圧電振動子およびその製造方法 |
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-
2003
- 2003-12-17 JP JP2003419679A patent/JP2005184229A/ja active Pending
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