JP2005295322A - パッケージおよび圧電デバイスとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 脱ガス用の孔を封止する際に、加熱用ビームをパッケージ内に侵入させることがなく、周波数シフトが生じることを有効に防止できるパッケージと、圧電デバイス、および圧電デバイスの製造方法を提供すること。
【解決手段】 パッケージ３７内に圧電振動片３２を収容して、このパッケージを気密に封止した圧電デバイス３０であって、前記パッケージが複数層の絶縁基板を積層した底部を有しており、最も外側に位置する第１の基板５５には、外部に開いた貫通孔６２が形成されていて、前記第１の基板に重ねられた第２の基板５６には、前記貫通孔の一部と重なる箇所を基端として基板平面に沿って延びる細い幅の連絡部６３が形成されており、前記連絡部は、基端側が前記貫通孔と連通した有底の溝であり、延長端側が前記パッケージ内部に開口している貫通部６４を備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、パッケージと、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９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、蓋体５により気密に封止されている。
パッケージ２の底部には、貫通孔６が形成されており、蓋体５の封止に際して、真空雰囲気下において、封止材５ａが加熱されると、例えば、導電性接着剤４ａ等から生成されるガス成分がこの貫通孔６からパッケージ２の外部に排出される。これにより、有害なガス成分が圧電振動片３に付着して、周波数をシフトさせることなどが、防止されている。

ここで、貫通孔６を利用した上記脱ガス工程の後で、貫通孔６の段部には、金属ボールが配置され、レーザ光ＬＢ等のような加熱用ビームを用いて、この金属ボールを溶融することによる充填材６ａで貫通孔６を塞ぎ、孔封止を行うようにしている。

特開２０００−１０６５１５

ところが、パッケージ２に形成された貫通孔６は、パッケージ２のほぼ中心付近に形成されている。
このため、金属ボールにレーザ光ＬＢを照射して、充填材６ａとする際に、レーザ光ＬＢが短時間でも金属ボールを溶かしながらパッケージ２内部に点線で示すように透過してしまうと、圧電振動片３自体の下面に照射されてしまう。
このパッケージ２内に侵入したレーザ光ＬＢは、圧電振動片３の電極などの金属膜を部分的に蒸散させてしまうおそれがあり、その場合には、圧電振動片３の周波数がシフトするおそれがある。

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、脱ガス用の孔を封止する際に、加熱用ビームをパッケージ内に侵入させることがなく、周波数シフトが生じることを有効に防止できるパッケージと、圧電デバイス、および圧電デバイスの製造方法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、このパッケージを気密に封止した圧電デバイスであって、前記パッケージが複数層の絶縁基板を積層した底部を有しており、最も外側に位置する第１の基板には、外部に開いた貫通孔が形成されていて、前記第１の基板に重ねられた第２の基板には、前記貫通孔の一部と重なる箇所を基端として基板平面に沿って延びる細い幅の連絡部が形成されており、前記連絡部は、基端側が前記貫通孔と連通した有底の溝であり、延長端側が前記パッケージ内部に開口している貫通部を備えている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、前記パッケージ内部は第２の基板に形成した前記貫通部から、前記細い幅の連絡部を通り前記第１の基板の貫通孔とつながっており、外部と通気できるようにされている。これにより、脱ガスの工程では、パッケージ内部のガスは前記第２の基板の貫通部、細い幅の連絡部、第１の基板の貫通孔をそれぞれ通過して、パッケージの外部に排出される。
また、前記第１の基板の外部に開いた前記貫通孔を金属封止材により封止する際に、この貫通孔に臨ませてリジットな金属封止材を配置した状態においては、この金属封止材にレーザ等の加熱ビームを照射して溶融させる場合に、加熱ビームは金属封止材の溶融の際に第２の基板を貫通することができないから、加熱ビームがパッケージ内部に侵入することがなく、圧電振動片に照射されるおそれがない。このため、周波数をシフトさせることがない。しかも、第１の基板の貫通孔とパッケージ内部とをつなぐ部分は、細い幅の連絡部とされることにより、大きなスリットや開口とする場合に比べて、パッケージ底部の強度を十分に確保して、通気構造を実現できる。

上述の目的は、第２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、このパッケージを気密に封止した圧電デバイスであって、前記パッケージが複数層の絶縁基板を積層した底部を有しており、前記底部を構成する複数層の前記絶縁基板として、少なくとも第１ないし第３の３枚の基板を有しており、最も外側に位置する第１の基板には、外部に開いた貫通孔が形成されていて、前記第１の基板に重ねられた第２の基板には、前記貫通孔の一部と重なる箇所を基端として基板平面に沿って延びる細い幅の連絡部が形成されており、前記第２の基板に重ねられる第３の基板には、前記貫通孔と重ならない位置に前記パッケージ内部に開口する開口部が形成され、かつ前記連絡部は、基端側が前記貫通孔と連通し、延長端側が前記開口部と連通する構成とした圧電デバイスにより、達成される。
第２の発明の構成によれば、前記パッケージ内部は第３の基板の前記開口部から、前記第２の基板の細い幅の連絡部を通り前記第１の基板の貫通孔とつながっており、外部と通気できるようにされている。これにより、脱ガスの工程では、パッケージ内部のガスは前記第３の基板の開口部、第２の基板の細い幅の連絡部、第１の基板の貫通孔をそれぞれ通過して、パッケージの外部に排出される。
また、前記第１の基板の外部に開いた前記貫通孔を金属封止材により封止する際に、この貫通孔に臨ませてリジットな金属封止材を配置した状態においては、この金属封止材にレーザ等の加熱ビームを照射して溶融させる場合に、加熱ビームは金属封止材の溶融の際に第２の基板を貫通することができないから、加熱ビームがパッケージ内部に侵入することがなく、圧電振動片に照射されるおそれがない。このため、周波数をシフトさせることがない。しかも、第１の基板の貫通孔と第３の基板の前記開口部を介して、パッケージ内部とをつなぐ部分は、細い幅の連絡部とされることにより、大きなスリットや開口とする場合に比べて、パッケージ底部の強度を十分に確保して、通気構造を実現できる。

第３の発明は、第２の発明の構成において、前記連絡部がその全長にわたって貫通したスリットと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、前記第２の基板に形成すべき細い幅の連絡部を、当該基板の成形時に容易かつ確実に形成することができる。

第４の発明は、第２の発明の構成において、前記連絡部の前記基端側が有底の溝であり、前記延長端側が貫通部と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、前記連絡部の一部を有底の溝とすることで、その分第２の基板の強度を必要以上に低下させることがない。

また、上述の目的は、第５の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容し、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有しており、前記パッケージの形成工程では、複数の絶縁性基板を成形後、積層し焼結するようにされており、前記パッケージの底部を形成するための最も外側に位置する第１の基板には、前記成形の際に貫通孔が形成され、前記第１の基板に重ねられる第２の基板の前記成形時には、前記貫通孔の一部と重なる箇所を基端として、基板平面に沿って延びる細い幅の連絡部が形成されるとともに、この連絡部は、基端側が前記貫通孔と連通される有底の溝とされ、延長端側が前記パッケージ内部に開口する貫通部となるようにされる、圧電デバイスの製造方法により、達成される。
第５の発明の構成によれば、第１の基板に前記貫通孔を、第２の基板に細い幅の連絡部が形成されるパッケージの形成工程の中で、容易に形成することができる。

また、上述の目的は、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、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有しており、前記パッケージの形成工程では、複数の絶縁性基板を成形後、積層し焼結するようにされており、前記パッケージの底部を形成するための最も外側に位置する第１の基板には、前記成形の際に貫通孔が形成され、前記第１の基板に重ねられる第２の基板の前記成形時には、前記貫通孔の一部と重なる箇所を基端として基板平面に沿って延びる細い幅の連絡部が形成され、前記第２の基板に重ねられる第３の基板には、前記貫通孔と重ならない位置に前記パッケージ内部に開口する開口部が形成されるとともに、前記連絡部は、基端側が前記貫通孔と連通し、延長端側が前記開口部と連通するようにされる、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、第１の基板に前記貫通孔を、第２の基板に細い幅の連絡部を、第３の基板に前記開口部が形成されるパッケージの形成工程の中で、容易に形成することができる。

さらにまた、上述の目的は、第７の発明にあっては、内部空間に電子部品を収容して、気密に封止するためのパッケージであって、複数層の絶縁基板を積層した底部を有しており、最も外側に位置する第１の基板には、外部に開いた貫通孔が形成されていて、前記第１の基板に重ねられた第２の基板には、前記貫通孔の一部と重なる箇所を基端として基板平面に沿って延びる細い幅の連絡部が形成されており、前記連絡部は、基端側が前記貫通孔と連通した有底の溝であり、延長端側が前記内部空間に開口している貫通部を備えているパッケージにより、達成される。
第７の発明の構成によれば、前記パッケージ内部は第２の基板に形成した前記貫通部から、前記細い幅の連絡部を通り前記第１の基板の貫通孔とつながっており、外部と通気できるようにされている。これにより、パッケージの内部に電子部品を収容し、脱ガスを行う必要があるデバイスを製造する場合においては、この脱ガスの工程で、パッケージ内部のガスは前記第２の基板の貫通部、細い幅の連絡部、第１の基板の貫通孔をそれぞれ通過して、パッケージの外部に排出される。
また、脱ガス後に、前記第１の基板の外部に開いた前記貫通孔を金属封止材により封止する際に、この貫通孔に臨ませてリジットな金属封止材を配置した状態においては、この金属封止材にレーザ等の加熱ビームを照射して溶融させる場合に、加熱ビームは金属封止材の溶融の際に第２の基板を貫通することができないから、加熱ビームがパッケージ内部に侵入することがなく、前記電子部品に照射されるおそれがない。このため、パッケージに収容する前記電子部品を損傷するおそれがない。しかも、第１の基板の貫通孔と第３の基板の前記開口部を介して、パッケージ内部とをつなぐ部分は、細い幅の連絡部とされることにより、大きなスリットや開口とする場合に比べて、パッケージ底部の強度を十分に確保して、通気構造を実現できる。

また、上述の目的は、第８の発明にあっては、内部空間に電子部品を収容して、気密に封止するためのパッケージであって、複数層の絶縁基板を積層した底部を有しており、前記底部を構成する複数層の前記絶縁基板として、少なくとも第１ないし第３の３枚の基板を有しており、最も外側に位置する第１の基板には、外部に開いた貫通孔が形成されていて、前記第１の基板に重ねられた第２の基板には、前記貫通孔の一部と重なる箇所を基端として基板平面に沿って延びる細い幅の連絡部が形成されており、前記第２の基板に重ねられる第３の基板には、前記貫通孔と重ならない位置に前記パッケージ内部に開口する開口部が形成され、かつ前記連絡部は、基端側が前記貫通孔と連通し、延長端側が前記開口部と連通する構成としたパッケージにより、達成される。
第８の発明の構成によれば、前記パッケージ内部は第３の基板の前記開口部から、前記第２の基板の細い幅の連絡部を通り前記第１の基板の貫通孔とつながっており、外部と通気できるようにされている。これにより、パッケージの内部に電子部品を収容し、脱ガスを行う必要があるデバイスを製造する場合においては、この脱ガスの工程で、パッケージ内部のガスは前記第３の基板の開口部、第２の基板の細い幅の連絡部、第１の基板の貫通孔をそれぞれ通過して、パッケージの外部に排出される。
また、前記第１の基板の外部に開いた前記貫通孔を金属封止材により封止する際に、この貫通孔に臨ませてリジットな金属封止材を配置した状態においては、この金属封止材にレーザ等の加熱ビームを照射して溶融させる場合に、加熱ビームは金属封止材の溶融の際に第２の基板を貫通することができないから、加熱ビームがパッケージ内部に侵入することがなく、前記電子部品に照射されるおそれがない。このため、パッケージに収容する前記電子部品を損傷するおそれがない。しかも、第１の基板の貫通孔と第３の基板の前記開口部を介して、パッケージ内部とをつなぐ部分は、細い幅の連絡部とされることにより、大きなスリットや開口とする場合に比べて、パッケージ底部の強度を十分に確保して、通気構造を実現できる。

図１ないし図３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はその概略斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線概略断面図、図３は図１の圧電デバイスのパッケージの底部を構成する各基板の図である。
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１および図２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、図３に示すような、第１の積層基板（以下、「基板」という）５５と、第２の基板５６と、第３の基板５７とを積層して形成されており、このうち、第１の基板５５と第２の基板５６が、パッケージ３７の底部を形成している。そして、パッケージ３７は、図２および図３（ａ）に示すように、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２の基板５６が絶縁性基体に相当し、この第２の基板５６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２の基板５６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、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３１ａ等で接続することで形成できる。パッケージ３７の四隅には、図１に示すように１／４円の形状でなるキャスタレーション５０，５０，５０，５０が形成されている。上述した電極部３１，３１は、基板上を水平に延長して、各キャスタレーション５０の内周に形成した導電部でパッケージ３７の厚み方向に引き回し、実装端子４１，４２と接続してもよい。
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。

パッケージ３７は、図示の場合、内部空間Ｓを有する浅い箱状に形成され、平板状の蓋体４０により気密に封止される構成であるが、これに限らず、例えば、第３の基板５７を省略し、平板な第２の基板５６の上に浅い箱状の図示しない蓋体を被せることで、蓋体内部に、圧電振動片を収容する空間を作るようにしたパッケージを使用してもよい。この場合においても、パッケージの底部はこの実施形態と同様の構造となる。

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、図１に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を形成し、この長溝内に励振電極を形成している（図示せず）。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、長溝内には励振電極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を形成してもよい。この金属膜に対して、図２のＬＢ１に示すように、透明な蓋体４０を透過させて、レーザ光のような加熱用の光ビームが照射され、これにより質量削減方式による周波数調整ができるようにされている。

圧電振動片３２は以上のように構成されており、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。

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、好ましくは、上述した周波数調整を可能とするために、透明な材料で形成されており、例えば、パッケージ３７側との熱膨張係数を近似させるために、硼珪酸ガラスなどにより形成されている。

さらに、この実施形態の圧電デバイス３０では、パッケージ３７の底部に、封止孔６１を備えている。この封止孔６１は、後述する脱ガス工程において、パッケージ３７内の脱ガスを行うための孔である。
具体的には、封止孔６１は、図２および図３に示されているように、第１の基板５５に形成した外部に開く貫通孔６２と、第２の基板５６に形成された連絡部６５を備えている。この連絡部６５は、第１の基板５５と第２の基板５６とを図２のように重ねた状態において、第１の基板５５の貫通孔６２の周縁の一部と重なる箇所を基端として基板平面に沿って延びる細い幅の有底の溝６３と、それより延長側に形成されて、パッケージ３７の内部空間Ｓに開口している貫通部６４とを備えている。

ここで、貫通部６４は、パッケージ３７の内部空間Ｓに連絡していれば、溝６３と同じ幅の開口とするなど、どのような構成でもよいが、この実施形態の場合、例えば、矩形の開口であり、比較的広い面積を備えている。貫通部６４が広い面積とされていることで、圧電デバイス３０に外部から衝撃が加えられた際に、圧電振動片３２の各振動腕３５，３６の先端が下に振れた場合、パッケージ３７の内側底部と衝突することを避けることができ、損傷を防止できる。
このような構成により、図２に示すように、封止孔６１は、第２の基板５６の底面が、第１の基板５５の貫通孔６２内で下向き段部６６を形成しており、その貫通孔６２の周縁の一部に、溝６３と連通する隙間６７を形成している。また、貫通孔６２内の内周面には、封止材と接合性のよい金属被覆部６８を備えている。そして、封止孔６１の貫通孔６２は、例えば、Ａｕ−Ｇｅ等の金属封止材７１を充填して、気密に封止されている。

本実施形態の圧電デバイス３０は以上のように形成されており、次にその製造方法の実施形態を説明する。
（圧電デバイスの製造方法）
圧電デバイス３０の製造方法の実施形態は、図４および図５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３で説明した圧電振動片３２と蓋体４０、パッケージ３７は、図４の最上段に示すように、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。
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はガラスにより所定の形状と大きさに形成する。

（パッケージの形成工程）
図３の第１の基板５５、第２の基板５６、第３の基板５７は、図５に示すようにそれぞれ別々に成形した後で、積層される。
先ず、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に成形し、これを所定の長さにカットして得た、所謂グリーンシート（図示せず）にする。
グリーンシートは、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を説明する。
図５のＳＴ１１ないしＳＴ１３は、図３の第３の基板５７を成形する工程に対応している。尚、図３は理解の便宜のためひとつのパッケージ単位の大きさで表されているが、実際は基板の平面方向に縦横に同じものが連続する状態で成形がされる。
先ず、第３の基板５７の形成例を説明する。
上記したグリーンシートをひとつのパッケージの大きさの単位に四隅に貫通孔を形成する。すなわち、図３（ａ）のキャスタレーション部５０−５７が打ち抜かれる（ＳＴ１１）。
次に、グリーンシートの内側を矩形に打ち抜き、内部空間Ｓとなるキャビティを形成する（ＳＴ１２）。
続いて、各キャスタレーション部５０−５７の内周面に導電ペーストとして、例えばタングステンメタライズなどを施し、導電部（図示せず）を形成する（ＳＴ１３）。

次に、図３（ｂ）の第２の基板５６の形成例を説明する。
図３（ｂ）は、第２の基板５６の下面（図２における下を向いた面）を上にして、図示している。第２の基板５６には、上記したグリーンシートをひとつのパッケージの大きさの単位に四隅に貫通孔を形成する。すなわち、図３（ｂ）のキャスタレーション部５０−５６が打ち抜かれる（ＳＴ２１）。
次に、グリーンシートの電極部３１を形成する箇所などの必要箇所にスルーホール３１ａ―１，３１ａ―１を打ち抜く（ＳＴ２２）。そして、このスルーホールにタングステンペーストを埋め込み、導電スルーホール３１ａなどを形成する（ＳＴ２３）。なお、スルーホールは図示する箇所に限らず、必要な位置に必要な数だけ同様に形成する。

次に、抜き型等の所定の成形手段を用いて、貫通部６４を打ち抜き、同時に溝６３の部分を押し型等で加工する（ＳＴ２４）。この抜き型と押し型は一体になったものを用いると加工精度が向上し、一度の工程で済むことから加工性に優れて好ましい。
続いて、キャスタレーション部５０−５６（ＳＴ２５）、図３（ｂ）では隠れている基板裏面（ＳＴ２６）、および図３（ｂ）の基板表面の電極部３１，３１に相当する箇所など（ＳＴ２７）に順次、もしくは同時に導電パターンを形成するためにタングステンペーストなどでプリントを行う。また、第２の基板５６の中央付近にタングステンペーストなどで、金属被覆部６８の一部となる導電部６８ａを形成する。
また、上記の方法とは別に、溝６３の部分を形成するようにしてもよい。すなわち、貫通部６４の部分は材料を打ち抜くこととして、溝６３に対応する部分には、基板の焼成温度付近の温度で溶融あるいは焼失するような溝形成材（図示せず）を配置しておく。例えば、細い紐状の合成あるいは天然繊維、リボン状、あるいは棒状の合成樹脂材料などでなる溝形成材を、溝６３と対応する箇所に配置しておく。その後、上から加圧するか、あるいは、単に配置しておき、後述する積層の工程で、焼成前の可塑性のある状態の基板材料に、加圧により埋め込まれるようにしておく。また、第２の基板５６の上面に、ペースト状などの溝形成材を印刷で配置してもよい。
これにより、後述するように、第１ないし第３の基板を積層後、焼結する際に、溝形成材が熱により溶融もしくは焼失し、溝６３として、気体のリークに十分な細い溝が形成されることになる。なお、溝形成材は、使用する基板材料の焼結温度、例えば、本実施形態では、１２００度ないし１５００度（摂氏）程度で、溶融もしくは焼失するものが選択される。

次に、図３（ｃ）の第１の基板５５の形成例を説明する。
図３（ｃ）は、第１の基板５５の上面側を示している。先ず、第１の基板５５に、上記したグリーンシートをひとつのパッケージの大きさの単位に四隅に貫通孔を形成する。すなわち、図３（ｃ）のキャスタレーション部５０−５５が打ち抜かれる（ＳＴ３１）。
次に、第１の基板５５に相当するグリーンシートのほぼ中央付近に貫通孔６２を打ち抜く（ＳＴ３２）。続いて、キャスタレーション部５０−５５（ＳＴ３３）、図３（ｃ）では隠れている基板裏面（ＳＴ３４）、すなわち、図２で説明した実装端子４１，４１となる部分や、スルーホール３１ａの一部を構成するスルーホール３１ａ−２，３１ａ−２、金属被覆部６８の一部となる導電部６８ｂなどに順次、もしくは同時に導電パターンを形成するためにタングステンペーストなどでプリントを行う。
なお、実装端子となる部分は、図示の位置に限らず、第１の基板５５の四隅に形成し、必要な配線を行ってもよい。

次いで、成形後の第１の基板５５の上に成形後の第２の基板５６を、第２の基板５６の上に成形後の第３の基板５７を重ねることで積層するが、この際には、必要により重合面に結合剤を塗布しておく（ＳＴ４１）。
次いで、各基板を積層した状態のグリーンシートの縦横の切断線に沿って、例えば、パッケージ４個分単位となるように、スナップカットし（ＳＴ４２）。続いて、図１のキャスタレーション５０を交叉位置とする個々のパッケージ単位の大きさとなる縦横の切断線に沿って切断する（ＳＴ４３）。
その後、１２００度ないし１５００度（摂氏）で焼結する（ＳＴ４４）。焼結後には、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して、図１や図２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、低融点ガラスなどの封止材５８（図２参照）を塗布しておく。

（圧電振動片の接合工程）
次に、図４において、図２に示すように、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（ＳＴ５１）。すなわち、図１および図２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２の基板５６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、接合すること蓋封止を行う（ＳＴ５２）。
ここで、重要なのは、この段階では、図２に示すように、貫通孔６２がパッケージ３７の内部と隙間６７を介して外部と連通させている点である。
具体的には、図２のパッケージ３７の内部空間Ｓは、第２の基板５６に形成した貫通部６５から、細い幅の連絡部６４を通り，第１の基板５５の貫通孔６２とつながっており、外部と通気できるようにされている。

（脱ガス工程）
この状態で、真空チャンバーなどに収容し、加熱することでアニール処理を行う（ＳＴ５３）。この処理すなわち、脱ガスの工程では、パッケージ３７内部のガスは第２の基板５６の貫通部６４、細い幅の連絡部６５、第１の基板５５の貫通孔６２の隙間６７をそれぞれ通過して、パッケージ３７の外部に排出される。
（孔封止工程）
次に、図２の封止孔６１を孔封止する（ＳＴ５４）。
具体的には、第１の基板５５の外部に開いた貫通孔６２を、例えば、図２の上下を逆にして、その段部６６を上に向ける。この段部６６に、例えば、球形のＡｕ−Ｇｅ等でなる金属封止材、すなわち、リジットな状態の金属封止材を載せる。
次いで、図２に示されているように、この金属封止材にレーザ等の加熱ビームＬＢ２を照射して溶融させて、封止孔６１内に充填する。この場合に、加熱ビームは金属封止材の溶融の際に第２の基板５６の段部６６に当たり、貫通することができないから、加熱ビームＬＢ２がパッケージ３７内部に侵入することがなく、圧電振動片３２に照射されるおそれがない。このため、圧電振動片３２の周波数をシフトさせることがない。
これにより、安全かつ確実に封止孔６１を気密封止することができる。

（周波数調整）
次に、図２に示されているように、透明な蓋体４０を介して、外部から加熱用の光ビーム、例えば、レーザ光ＬＢ１を、圧電振動片３２の先端付近の電極もしくは金属被覆部に照射して、質量削減方式による周波数調整を行う（ＳＴ５６）。
最後に、必要な検査を行い（ＳＴ５７）、圧電デバイス３０が完成する（ＳＴ５８）。

以上述べたように、この実施形態に係る製造方法では、パッケージの形成の際に、第１の基板５５に封止孔６１となる貫通孔を、第２の基板５６に細い幅の連絡部６５を簡単に製造することができ、孔封止工程で圧電振動片３２を損傷しない構造を容易に形成することができる。

図６ないし図８は、圧電デバイスの第２の実施形態を示しており、図６は圧電デバイスの概略断面図、図７はそのパッケージの底部を形成するための第３の基板の概略平面図、図８はそのパッケージの底部を形成するための第２の基板の概略平面図である。
これらの図において、第１の実施形態と共通する構成には同一の符号を付して、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８０は、第１の実施形態の圧電デバイス３０と比較すると、パッケージ底部の構造だけが相違している。したがって、その製造方法の実施形態においても、底部の構造の相違に対応した箇所だけが異なり、その他の点では同じである。
パッケージ３７−１においては、第１の実施形態と異なり、図６に示されているように、第１の基板５５，第２の基板５６−１、第３の基板５６−２、第４の基板５７を積層することにより形成されている。そして、パッケージ底部は、第１の実施形態と異なり、第１の基板５５，第２の基板５６−１、第３の基板５６−２の３層の基板を積層して形成されている。これら積層基板のうち、第１の基板５５の構成は第１の実施形態の第１の基板と同じで、第４の基板５７は、第１の実施形態における第３の基板５７と全く同じ構成である。相違する点は、いわば、第１の実施形態における第２の基板５６が、この実施形態では、第２の基板５６−１と、第３の基板５６−２に分かれた構造となっている点である。

第１の基板５５の上に積層される第２の基板５６―１は、図８に示されているように、細い幅の連絡部としてのスリット６３−１を備えており、このスリット６３−１は、第２の基板５６−１を貫通した構成とされている。
そして、第２の基板５６−１の上に積層される第３の基板５６−２は、図７に示すように、貫通した矩形の開口部６４−１を備えている。
図６に示されているように、スリット６３−１の基端部は、第１の基板５５の貫通孔６２の周縁付近と重なる位置である。このため、封止孔６１は、第１の隙間６７を備えている。また、スリット６３−１の延長端は、開口部６４−１の外縁部と重なる位置に達している。このため、封止孔６１は、パッケージ３７の内側で第２の隙間６７−１を備えている。

このように、圧電デバイス８０では、パッケージ３７―１の内部空間Ｓは第３の基板５６−２の開口部６４−１から、第２の基板５６−１の細い幅の連絡部６３−１を通り、第１の基板５５の貫通孔６２とつながっており、外部と通気できるようにされている。これにより、製造工程における脱ガスの工程（図４、ＳＴ５３参照）では、パッケージ内部のガスは第３の基板５６−２の開口部６４−１、第２の基板５６−１の細い幅の連絡部６３−１、第１の基板５５の貫通孔６２をそれぞれ通過して、パッケージ３７の外部に排出される。
また、第１の基板５５の外部に開いた貫通孔６２に金属封止材を充填して封止孔６１を封止する際に、この貫通孔６２に臨ませてリジットな金属封止材を配置した状態においては、この金属封止材にレーザ等の加熱ビームＬＢ２を照射して溶融させる場合に、加熱ビームは金属封止材の溶融の際に第２の基板５６−１を貫通することができないから、加熱ビームがパッケージ３７内部に侵入することがなく、圧電振動片３２に照射されるおそれがない。このため、周波数をシフトさせることがない。

しかも、第１の基板５５の貫通孔６２と第３の基板５６−２の開口部６４−１を介して、パッケージ３７の内部空間Ｓとをつなぐ部分は、細い幅の連絡部６３−１とされることにより、大きなスリットや開口とする場合に比べて、パッケージ底部の強度を十分に確保して、通気構造を実現できる。
さらに、この実施形態では、第１の実施形態と比べて、多い数の積層基板を利用してパッケージの底部を形成していることからも、封止孔６１を形成することにより剛性の低下のおそれがある底部の構造をより強化することができる。
また、第２の実施形態の圧電デバイス８０は、パッケージの製造に際して、第１の実施形態よりも多い数の基板を形成することを除き、第１の実施形態と同様の方法で製造することができ、各積層基板の製造方法も上述した手法と同じである。

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、内部に圧電振動片もしくは圧電振動片とＩＣなどの電子部品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。

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１のＡ−Ａ線概略断面図。 図１の圧電デバイスのパッケージの底部を形成する各積層基板の図。 図１の圧電デバイスの製造方法の実施形態を示すフローチャート。 図１の圧電デバイスの製造方法の実施形態を示すフローチャート。 本発明の圧電デバイスの第２の実施形態を示す概略断面図。 図６の圧電デバイスのパッケージの底部を構成する基板の図。 図６の圧電デバイスのパッケージの底部を構成する基板の図。 従来の圧電デバイスを示す概略断面図。

符号の説明

３０，８０・・・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、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 (8)

1. パッケージ内に圧電振動片を収容して、このパッケージを気密に封止した圧電デバイスであって、
   前記パッケージが複数層の絶縁基板を積層した底部を有しており、
   最も外側に位置する第１の基板には、外部に開いた貫通孔が形成されていて、
   前記第１の基板に重ねられた第２の基板には、前記貫通孔の一部と重なる箇所を基端として基板平面に沿って延びる細い幅の連絡部が形成されており、
   前記連絡部は、基端側が前記貫通孔と連通した有底の溝であり、延長端側が前記パッケージ内部に開口している貫通部を備えている
   ことを特徴とする、圧電デバイス。
2. パッケージ内に圧電振動片を収容して、このパッケージを気密に封止した圧電デバイスであって、
   前記パッケージが複数層の絶縁基板を積層した底部を有しており、
   前記底部を構成する複数層の前記絶縁基板として、少なくとも第１ないし第３の３枚の基板を有しており、
   最も外側に位置する第１の基板には、外部に開いた貫通孔が形成されていて、
   前記第１の基板に重ねられた第２の基板には、前記貫通孔の一部と重なる箇所を基端として基板平面に沿って延びる細い幅の連絡部が形成されており、
   前記第２の基板に重ねられる第３の基板には、前記貫通孔と重ならない位置に前記パッケージ内部に開口する開口部が形成され、
   かつ前記連絡部は、基端側が前記貫通孔と連通し、延長端側が前記開口部と連通する構成とした
   ことを特徴とする、圧電デバイス。
3. 前記連絡部がその全長にわたって貫通したスリットとされていることを特徴とする請求項２に記載の圧電デバイス。
4. 前記連絡部の前記基端側が有底の溝であり、前記延長端側が貫通部とされていることを特徴とする請求項２に記載の圧電デバイス。
5. パッケージ内に圧電振動片を収容し、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
   を有しており、
   前記パッケージの形成工程では、複数の絶縁性基板を成形後、積層し焼結するようにされており、
   前記パッケージの底部を形成するための最も外側に位置する第１の基板には、前記成形の際に貫通孔が形成され、
   前記第１の基板に重ねられる第２の基板の前記成形時には、前記貫通孔の一部と重なる箇所を基端として、基板平面に沿って延びる細い幅の連絡部が形成されるとともに、この連絡部は、基端側が前記貫通孔と連通される有底の溝とされ、延長端側が前記パッケージ内部に開口する貫通部となるようにされる
   ことを特徴とする、圧電デバイスの製造方法。
6. パッケージ内に圧電振動片を収容し、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
   を有しており、
   前記パッケージの形成工程では、複数の絶縁性基板を成形後、積層し焼結するようにされており、
   前記パッケージの底部を形成するための最も外側に位置する第１の基板には、前記成形の際に貫通孔が形成され、
   前記第１の基板に重ねられる第２の基板の前記成形時には、前記貫通孔の一部と重なる箇所を基端として基板平面に沿って延びる細い幅の連絡部が形成され、
   前記第２の基板に重ねられる第３の基板には、前記貫通孔と重ならない位置に前記パッケージ内部に開口する開口部が形成されるとともに、前記連絡部は、基端側が前記貫通孔と連通し、延長端側が前記開口部と連通するようにされる
   ことを特徴とする、圧電デバイスの製造方法。
7. 内部空間に電子部品を収容して、気密に封止するためのパッケージであって、
   複数層の絶縁基板を積層した底部を有しており、
   最も外側に位置する第１の基板には、外部に開いた貫通孔が形成されていて、
   前記第１の基板に重ねられた第２の基板には、前記貫通孔の一部と重なる箇所を基端として基板平面に沿って延びる細い幅の連絡部が形成されており、
   前記連絡部は、基端側が前記貫通孔と連通した有底の溝であり、延長端側が前記内部空間に開口している貫通部を備えている
   ことを特徴とする、パッケージ。
8. 内部空間に電子部品を収容して、気密に封止するためのパッケージであって、
   複数層の絶縁基板を積層した底部を有しており、
   前記底部を構成する複数層の前記絶縁基板として、少なくとも第１ないし第３の３枚の基板を有しており、
   最も外側に位置する第１の基板には、外部に開いた貫通孔が形成されていて、
   前記第１の基板に重ねられた第２の基板には、前記貫通孔の一部と重なる箇所を基端として基板平面に沿って延びる細い幅の連絡部が形成されており、
   前記第２の基板に重ねられる第３の基板には、前記貫通孔と重ならない位置に前記パッケージ内部に開口する開口部が形成され、
   かつ前記連絡部は、基端側が前記貫通孔と連通し、延長端側が前記開口部と連通する構成とした
   ことを特徴とする、パッケージ。

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