JP2006033458A - Package, piezoelectric device, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a package, a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in the package, and a manufacturing method thereof.
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やジャイロセンサなどにおいて、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。
従来の圧電デバイスは、例えば、図6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)。
Piezoelectric vibrators and oscillators in small information devices such as HDDs (hard disk drives), mobile computers, IC cards, mobile communication devices such as mobile phones, car phones, and paging systems, and gyro sensors Such piezoelectric devices are widely used.
A conventional piezoelectric device is configured, for example, as shown in a schematic sectional view of FIG. 6 (see Patent Document 1).
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、外側の第1の孔6aと、これに連通した第2の孔6bでなる貫通孔6が形成されている。これによって、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。このようにすることで、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。
In the figure, the
A through-
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8には、金属ボールが配置され、レーザ光LB等のような加熱用光ビームを用いて、この金属ボールを溶融することによる充填材7で貫通孔6を塞ぎ、孔封止を行うようにしている。
Here, after the degassing step using the through
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7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。
However, the
For this reason, when the metal ball is irradiated with the laser beam LB to form the
The laser beam LB that has entered the
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、脱ガス用の封止孔を封止する際に、加熱用光ビームがパッケージ内に侵入しても圧電振動片などの電子部品を損傷させ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。 The present invention has been made to solve the above problems, and when sealing a degassing sealing hole, an electronic component such as a piezoelectric vibrating piece even if a heating light beam enters the package. It is an object of the present invention to provide a package, a piezoelectric device, and a method for manufacturing the piezoelectric device that can effectively prevent damage to the substrate.
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、蓋体により、前記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て形成されており、前記積層基板が、底部を形成する平板状の下部基板と、この下部基板の上に積層され、内側の材料が除去されることにより、前記圧電振動片を収容するための内部空間を形成するための上部基板とを有していて、前記下部基板には、前記内部空間と外部とを連通する封止孔が形成されており、前記封止孔の孔径の途中に前記上部基板の内側の縁部が位置する構成と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、前記封止孔に、充填用の金属材料を配置すると、この孔内には前記上部基板の縁部が位置しているので、この縁部に当接して前記金属材料はパッケージ内に落下せずに保持される。このため、レーザ光などの加熱用光ビームを前記金属材料に照射して溶融充填する作業の際に、金属材料は適切に封止孔内に保持されることができる。
しかも、光ビームを前記金属材料に照射した時には、光ビームは前記上部基板の縁部に近い位置に照射されることから、万一、パッケージ内に侵入しても圧電振動片に照射されることはほとんどなく、これにより圧電振動片の電極などが損傷するおそれはない。
かくして、本発明によれば、脱ガス用の孔を封止する際に、加熱用光ビームがパッケージ内に侵入しても圧電振動片などの電子部品を損傷させることを有効に防止できる圧電デバイスを提供することができる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package and the package is hermetically sealed by a lid, wherein the package has a plurality of layers. The piezoelectric vibrating piece is formed by laminating an insulating substrate, and the laminated substrate is laminated on the flat lower substrate forming the bottom and the lower substrate, and the inner material is removed. And an upper substrate for forming an internal space for accommodating the internal space, and the lower substrate is formed with a sealing hole that communicates the internal space with the outside. This is achieved by a piezoelectric device in which the inner edge of the upper substrate is located in the middle of the hole diameter.
According to the configuration of the first aspect of the invention, when a filling metal material is disposed in the sealing hole, the edge of the upper substrate is located in the hole. The metal material is held in the package without dropping. For this reason, the metal material can be appropriately held in the sealing hole in the operation of irradiating the metal material with a heating light beam such as a laser beam to melt and fill the metal material.
In addition, when the metal material is irradiated with a light beam, the light beam is irradiated to a position near the edge of the upper substrate, so that the piezoelectric vibrating piece is irradiated even if it enters the package. There is almost no risk of damaging the electrodes of the piezoelectric vibrating piece.
Thus, according to the present invention, when sealing the degassing hole, even if the heating light beam enters the package, the piezoelectric device can be effectively prevented from damaging the electronic components such as the piezoelectric vibrating piece. Can be provided.
第2の発明は、第1の発明の構成において、前記下部基板が一枚の絶縁基板で形成されていることを特徴とする。
第2の発明の構成によれば次のような作用を発揮できる。すなわち、従来の技術においては、パッケージの底部に設ける封止孔を、段付きとするために、底部を構成するための基板を二枚以上積層しなければならず、そのため、パッケージの厚み方向の大きさがその分大きくなる不都合があった。これに対して、本願発明では、前記した封止孔の内部に露出する上部基板の縁部を、従来の段付き孔の段部と同等に利用することができるので、封止材を溶融前に配置するための段部を形成するために底部を構成する基板を複数枚重ねる必要がない。これにより前記下部基板を一枚の絶縁基板で形成することが可能で、このことにより、パッケージを小型化する上で有利となる。
According to a second invention, in the configuration of the first invention, the lower substrate is formed of a single insulating substrate.
According to the configuration of the second invention, the following effects can be exhibited. That is, in the prior art, in order to make the sealing hole provided in the bottom of the package stepped, two or more substrates for constituting the bottom must be stacked, and therefore, in the thickness direction of the package. There was an inconvenience that the size was increased accordingly. On the other hand, in this invention, since the edge part of the upper board | substrate exposed inside the above-mentioned sealing hole can be utilized equivalent to the step part of the conventional stepped hole, sealing material is not melted. Therefore, it is not necessary to stack a plurality of substrates constituting the bottom portion in order to form a step portion for disposing the substrate. As a result, the lower substrate can be formed of a single insulating substrate, which is advantageous in reducing the size of the package.
第3の発明は、第2の発明の構成において、前記上部基板が一枚の絶縁基板で形成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、下部基板を一枚の絶縁基板で形成することに加えて、上部基板も一枚の絶縁基板で形成すれば、パッケージの厚み方向の大きさを最も小さくすることができる。
According to a third invention, in the structure of the second invention, the upper substrate is formed of a single insulating substrate.
According to the configuration of the third invention, in addition to forming the lower substrate with a single insulating substrate, the size in the thickness direction of the package is minimized when the upper substrate is also formed with a single insulating substrate. be able to.
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、前記封止孔の内周と、前記封止孔内に露出する前記上部基板の一部が形成する段部とに金属被覆部を設けたことを特徴とする。
第4の発明の構成によれば、前記封止孔の内周と前記段部とに前記金属被覆部を設けることで、充填される封止材の金属が前記封止孔内に適切に付着される。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the inner periphery of the sealing hole and a step formed by a part of the upper substrate exposed in the sealing hole. A metal coating portion is provided.
According to the structure of 4th invention, the metal of the sealing material with which it fills appropriately adheres in the said sealing hole by providing the said metal coating | coated part in the inner periphery and the said step part of the said sealing hole. Is done.
第5の発明は、第1ないし第4の発明のいずれかの構成において、前記封止孔が、前記パッケージの側縁に隣接して形成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、前記封止孔をパッケージの幅方向の一端寄りの位置である前記側縁に隣接もしくは近接して設けるようにすることで、孔封止に際して、万一、加熱用の光ビームがパッケージ内に侵入した場合であっても、内部の圧電振動片に照射されることがほぼ確実に回避できる。
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the sealing hole is formed adjacent to a side edge of the package.
According to the configuration of the fifth invention, in the event of sealing the hole, the sealing hole is provided adjacent to or close to the side edge that is near the one end in the width direction of the package. Even when a heating light beam enters the package, it is possible to almost certainly avoid irradiating the internal piezoelectric vibrating piece.
また、上記目的は、第6の発明にあっては、複数層の絶縁基板を積層して形成され、電子部品を収容するための内部空間を有する絶縁性のパッケージであって、前記積層基板が、底部を形成する平板状の下部基板と、この下部基板の上に積層され、内側の材料が除去されることにより、前記圧電振動片を収容するための内部空間を形成するための上部基板とを有していて、前記下部基板には、前記内部空間と外部とを連通する封止孔が形成されており、前記封止孔の孔径の途中に前記上部基板の内側の縁部が位置する構成としたパッケージにより、達成される。
第6の発明の構成によれば、第1の発明の発明において、説明したのと同じ理由により、内部に電子部品を収容した後で、脱ガス用の孔を封止する際に、加熱用光ビームがパッケージ内に侵入しても圧電振動片などの電子部品を損傷させることを有効に防止できるパッケージを提供することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an insulating package formed by laminating a plurality of layers of insulating substrates and having an internal space for accommodating electronic components, wherein the laminated substrate is A flat lower substrate that forms the bottom, and an upper substrate that is laminated on the lower substrate and forms an internal space for accommodating the piezoelectric vibrating piece by removing the inner material; The lower substrate is formed with a sealing hole that communicates the internal space with the outside, and the inner edge of the upper substrate is located in the middle of the hole diameter of the sealing hole. This is achieved by the structured package.
According to the configuration of the sixth invention, for the same reason as described in the invention of the first invention, after the electronic component is accommodated in the inside, when sealing the degassing hole, it is for heating. It is possible to provide a package that can effectively prevent an electronic component such as a piezoelectric vibrating piece from being damaged even if a light beam enters the package.
また、上記目的は、第7の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容し、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、複数の絶縁基板を積層して形成する前記パッケージと、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複数の絶縁基板のうち、前記パッケージの底部を形成する下部基板に対して、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の前記下部基板に設けた封止孔を利用して、加熱下で脱ガスした後で、この封止孔を封止する孔封止工程とを含んでおり、前記パッケージの形成工程では、平板状の絶縁基板による前記下部基板と、内側の材料を除去して前記圧電振動片を収容するための内部空間を形成した上部基板をそれぞれ成形した後で、積層し焼結するようにされ、前記下部基板には、前記成形の際に、積層状態で前記上部基板の内側の縁部が孔径の途中に位置するように封止孔を形成するようにした圧電デバイスの製造方法により、達成される。
第7の発明の構成によれば、この製造方法における孔封止工程では、前記パッケージの前記封止孔の途中に位置する前記上部基板の内側の縁部を利用して、その上に封止用の金属材料を載せて一時保持し、これに加熱用の光ビームを当てて溶融させることができる。この場合、光ビームは前記上部基板の縁部に近い位置に照射されることから、万一、パッケージ内に侵入しても圧電振動片に照射されることはほとんどなく、これによりパッケージ内部の圧電振動片の電極などが損傷する恐れはない。
かくして、本発明によれば、脱ガス用の孔を封止する際に、加熱用光ビームがパッケージ内に侵入しても圧電振動片などの電子部品を損傷させることを有効に防止できる圧電デバイスの製造方法を提供することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric device manufacturing method in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package and hermetically sealed by a lid, wherein a plurality of insulating substrates are laminated. An individual forming step for separately forming the package to be formed, the piezoelectric vibrating piece, and the lid, and a lower substrate for forming a bottom portion of the package among a plurality of insulating substrates constituting the package In contrast, the step of bonding the piezoelectric vibrating piece, the lid sealing step of hermetically sealing the package with the lid, and heating the metal film formed on the piezoelectric vibrating piece from the outside of the package A frequency adjusting step of irradiating a light beam for use and a hole sealing step of sealing the sealing hole after degassing under heating using a sealing hole provided in the lower substrate of the package Including In the process of forming the edge, the lower substrate made of a flat insulating substrate and the upper substrate formed by removing the inner material and forming the internal space for accommodating the piezoelectric vibrating reed are respectively formed and laminated. The piezoelectric device is configured to be sintered and to form a sealing hole in the lower substrate so that the inner edge of the upper substrate is positioned in the middle of the hole diameter in the laminated state during the molding. This is achieved by the manufacturing method.
According to the structure of 7th invention, in the hole sealing process in this manufacturing method, the edge part inside the said upper board | substrate located in the middle of the said sealing hole of the said package is utilized, and it seals on it It is possible to temporarily hold a metal material for use and to melt it by applying a heating light beam thereto. In this case, since the light beam is irradiated to a position near the edge of the upper substrate, even if it enters the package, the piezoelectric vibrating piece is hardly irradiated. There is no risk of damage to the electrodes of the resonator element.
Thus, according to the present invention, when sealing the degassing hole, even if the heating light beam enters the package, the piezoelectric device can be effectively prevented from damaging the electronic components such as the piezoelectric vibrating piece. The manufacturing method of can be provided.
図1ないし図3は、本発明の圧電デバイスの実施形態を示しており、図1はその概略平面図、図2はその概略底面図、図3は図1のA−A線概略断面図である。
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、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。
1 to 3 show an embodiment of a piezoelectric device of the present invention, FIG. 1 is a schematic plan view thereof, FIG. 2 is a schematic bottom view thereof, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG. is there.
In these drawings, the
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、下部基板としての第1の積層基板(以下、「基板」という)55と、上部基板としての第2の基板56とを積層して形成されている。この実施形態では、一枚の下部基板としての第1の基板55だけで、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に示すように、第2の基板56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、底部を構成する一枚だけの基板である第1の基板55に圧電振動片32が接合されている。
That is, in this embodiment, the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
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第1の基板55の表面側には、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導電部で接続されたり、あるいは第1の基板55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。
In the inner space S of the
The
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の基端部が接合されている。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。
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、例えば、水晶ウエハを所定の結晶軸方位に基づいて矩形にカットしたATカット振動片である。圧電振動片はATカット振動片に限られるものではなく、例えば音叉型の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。
A
In the illustrated case, the
The piezoelectric vibrating
ここで、圧電振動片32の長さ方向の端部で、幅方向の両端の隅の部分には、表裏に回り込む引出し電極が形成されている。また、圧電振動片32の表裏の主面には、前記引出し電極と接続された駆動用の電極としての励振電極が形成されている。なお、これらの電極は図示されていない。そして、圧電振動片32の先端付近の前記励振電極に対して、後述するように、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。
Here, at the end portions in the length direction of the piezoelectric vibrating
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。
A
The
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、下部基板である第1の基板55に貫通孔を設けることにより形成されている。この封止孔61の位置は、パッケージ37の幅方向(X方向)の一端寄りの位置である第1の基板55の内側側縁に隣接もしくは近接して設けている。この場合、第1の基板55の側縁57は、封止孔61の孔径の途中まで張り出すように位置取りされている。
Further, in the
Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the sealing
この封止孔61は、図示されているように、パッケージ37の外部と内部空間Sとを連通しており、後述するようにして、脱ガス工程におけるパッケージ37内の脱ガス後に、例えば、Au−Ge等の金属封止材を充填して、気密に封止されるものである。このため、封止孔61内には、前記側縁57の一部が段部57aとして露出しており、溶融前の金属封止材を配置しやすいようになっている。そして、封止孔61の内周と、段部57aには、封止材と接合性のよい金属被覆部63が形成されている。
この封止孔61は、脱ガス後の孔封止工程において、例えば、Au−Ge等の金属材料を封止材として充填することで気密に封止されるものである。
As shown in the drawing, the sealing
The sealing
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、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。必要により、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は光を透過させる材料、例えば、ガラスにより所定の形状と大きさに形成する。
The
(Piezoelectric device manufacturing method)
An embodiment of a method for manufacturing the
First, the piezoelectric vibrating
(Formation process of piezoelectric vibrating piece and lid)
The piezoelectric vibrating
The
(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は、既に説明した形状となるようにそれぞれ別々に成形した後で、積層される。
具体的には、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および第2の各基板55,56を形成するために共通して使用することができる。
(Package formation process)
The
Specifically, first, for example, a ceramic powder is dispersed in a predetermined solution, and a kneaded product formed by adding a binder is formed into a sheet-like long tape shape, which is cut into a predetermined length. A so-called green sheet (not shown) is obtained.
The green sheet can be used in common to form the first and
次に、各基板の成形と、電極パターン印刷、封止孔となる貫通孔の形成の工程を実行する。
すなわち、第1の基板(下部基板)55は、上記したグリーンシートを所定の大きさにカットし、後で積層される第2の基板56との関係で決まる上記した位置に貫通孔を形成することで封止孔61が形成される。
第2の基板(上部基板)56は、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。
続いて、これらの基板の必要な位置に、すなわち、電極部31,31や封止孔61の金属被覆部63等と、所定の引き回し部に、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。
Next, the process of shaping | molding each board | substrate, electrode pattern printing, and the formation of the through-hole used as a sealing hole is performed.
That is, the first substrate (lower substrate) 55 cuts the above-described green sheet into a predetermined size, and forms a through hole at the above-described position determined by the relationship with the
The second substrate (upper substrate) 56 is formed by punching the inside of the green sheet into a rectangle to form a cavity that becomes the internal space S.
Subsequently, for example, tungsten metallization as a conductive paste is applied to the necessary positions of these substrates, that is, the
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。
次に、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切断し、その後、1200度ないし1500度(摂氏)で焼結する。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ないし図3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45(図3参照)を塗布しておく。
なお、このように製造されるパッケージ37は、圧電振動片を内部収容する場合だけでなく、他の電子部品を収容するための絶縁性容器としても使用することができる。
Next, the
Next, the substrates are cut along the vertical and horizontal cutting lines of the green sheets in a stacked state, and then sintered at 1200 to 1500 degrees (Celsius). After sintering, nickel plating and gold plating are sequentially performed on the tungsten metallization to form electrodes, terminals, conductive patterns, and the like, thereby completing a
The
(圧電振動片の接合工程)
図5は、以後の工程を簡単に示す工程図である。
パッケージ37の形成後は、図5(a)に示すように、圧電振動片32をパッケージ37の電極部31(図1参照)の上に接合する(ST11)。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の基部の引き出し電極の個所を載置し、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。
(Piezoelectric vibrating piece joining process)
FIG. 5 is a process diagram briefly showing the subsequent processes.
After the formation of the
(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、蓋封止を行う(ST12)。
ここで、重要なのは、この段階では、封止孔61がパッケージ37の内部空間Sとパッケージ37の外部とを連通させており、パッケージ37の内部空間Sは、封止孔61を介して外部と通気できるようにされている点である。
(Lid sealing process)
Further, the
Here, it is important that the sealing
(脱ガス工程)
この状態で、図5(b)に示すように、所定の治具65内に、蓋体40を接合したパッケージ37の上下を逆にして、段部57aを上に向けるようにして保持し、これを真空チャンバー(図示せず)などに収容し、加熱することでアニール処理を行う(ST13)。この処理すなわち、脱ガスの工程では、パッケージ37内部のガスは封止孔61を通過して、パッケージ37の外部に排出される。
(Degassing process)
In this state, as shown in FIG. 5B, in a
(孔封止工程)
次に、図3の封止孔61を孔封止する(ST14)。
具体的には、図5(c)に示すように、第1の基板55の外部に開いた封止孔61の段部57a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62を載せ、この金属封止材62にレーザ等の加熱用光ビームLB1を照射して溶融させる。これにより、図5(d)に示すように、封止孔61内に封止材62aとして充填する。この場合に、加熱用光ビームは金属封止材の溶融の際に、段部57aを含む第2の基板56の側縁57に当たる確立が高く、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。
すなわち、段部57aはリジットな金属封止材62を載せることができるため、作業性を向上させるだけでなく、封止孔61の孔径に対して、段部57aが塞ぐ面積をできるだけ大きくし、上述のガスの通気に最低必要とされる隙間だけを確保するようにすれば、このような加熱用光ビームLB1がパッケージ37内に侵入することを有効に防止することができる。なお、加熱用光ビームとしては、レーザ光に限らず、例えばハロゲンライトによる光ビームなどを用いることができる。
(Hole sealing process)
Next, the sealing
Specifically, as shown in FIG. 5C, a metal sealing material made of, for example, spherical Au—Ge or the like is formed on the stepped
That is, since the stepped
ここで、封止孔61の孔径に対して、段部57aが塞ぐ面積を比較的大きく設定した場合には、その分だけ金属封止材62に照射されるレーザ等の加熱ビームLB1が、パッケージ37内に侵入する確率を低くすることができて好ましい。
しかしながら、封止孔61の孔径に対して、段部57aが塞ぐ面積を比較的小さく設定することにより、金属封止材62に照射されるレーザ等の加熱ビームLB1が、パッケージ37内に侵入しやすい場合であっても、封止孔61は、第2の基板56の側縁に沿う位置に形成されているので、内部の圧電振動片32に対して、侵入した加熱ビームLB1が、照射されてしまう危険はきわめて低いものである。
特に、本実施形態では、封止孔61は、第2の基板56の側縁に沿う位置で、しかも図1に示されているようにパッケージ37のX方向の端部付近に設けられているので、封止孔61を通過してパッケージ37内に侵入した加熱ビームLB1が、圧電振動片32に照射されることはほとんど皆無であり、孔封止工程において、圧電振動片32の電極等を損傷するおそれはなく、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。
Here, when the area covered by the stepped
However, by setting the area covered by the stepped
In particular, in the present embodiment, the sealing
(周波数調整)
次に、図5(d)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LB2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(ST15)。そして、パッケージ37の外部に必要なマーキングを行い(ST16)、続いて、最後に、必要な検査を行い(ST17)、圧電デバイス30が完成する。
(Frequency adjustment)
Next, as shown in FIG. 5D, a heating light beam, for example, a laser beam LB2 is applied from the outside via a
以上述べたように、この実施形態によれば、脱ガス用の孔を封止する際に、加熱用光ビームがパッケージ内に侵入しても圧電振動片などの電子部品を損傷させることを有効に防止できる圧電デバイスとその製造方法を提供することができる。 As described above, according to this embodiment, when sealing the degassing hole, it is effective to damage electronic parts such as the piezoelectric vibrating reed even if the heating light beam enters the package. It is possible to provide a piezoelectric device and a method for manufacturing the same.
本発明は上述の実施形態に限定されない。実施形態の各構成はこれらを適宜省略し、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と、パッケージに適用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. Each configuration of the embodiment may be omitted as appropriate and combined with other configurations not shown.
In addition, the present invention provides a piezoelectric vibrator, a piezoelectric oscillator, or the like as long as it is covered with a package or a box-shaped lid and accommodates a piezoelectric vibrating piece or a piezoelectric vibrating piece and an electronic component such as an IC. Regardless of the name, it can be applied to all piezoelectric devices and packages.
30・・・圧電デバイス、32・・・圧電振動片、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、61・・・封止孔。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記パッケージが、複数層の絶縁基板を積層して形成されており、
前記積層基板が、底部を形成する平板状の下部基板と、この下部基板の上に積層され、内側の材料が除去されることにより、前記圧電振動片を収容するための内部空間を形成するための上部基板とを有していて、
前記下部基板には、前記内部空間と外部とを連通する封止孔が形成されており、
前記封止孔の孔径の途中に前記上部基板の内側の縁部が位置する構成とした
ことを特徴とする圧電デバイス。 A piezoelectric device that houses a piezoelectric vibrating piece in a package and hermetically seals the package with a lid,
The package is formed by laminating a plurality of insulating substrates,
In order to form an internal space for accommodating the piezoelectric vibrating reed by laminating the laminated substrate on the flat substrate forming the bottom and the material on the inner side by removing the inner material. And having an upper substrate of
The lower substrate is formed with a sealing hole that communicates the internal space with the outside,
A piezoelectric device characterized in that an inner edge of the upper substrate is located in the middle of the hole diameter of the sealing hole.
前記積層基板が、底部を形成する平板状の下部基板と、この下部基板の上に積層され、内側の材料が除去されることにより、前記圧電振動片を収容するための内部空間を形成するための上部基板とを有していて、
前記下部基板には、前記内部空間と外部とを連通する封止孔が形成されており、
前記封止孔の孔径の途中に前記上部基板の内側の縁部が位置する構成とした
ことを特徴とするパッケージ。 An insulating package formed by laminating a plurality of layers of insulating substrates and having an internal space for accommodating electronic components,
In order to form an internal space for accommodating the piezoelectric vibrating reed by laminating the laminated substrate on the flat substrate forming the bottom and the material on the inner side by removing the inner material. And having an upper substrate of
The lower substrate is formed with a sealing hole that communicates the internal space with the outside,
A package characterized in that an inner edge of the upper substrate is located in the middle of the hole diameter of the sealing hole.
複数の絶縁基板を積層して形成する前記パッケージと、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複数の絶縁基板のうち、前記パッケージの底部を形成する下部基板に対して、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
前記パッケージの前記下部基板に設けた封止孔を利用して、加熱下で脱ガスした後で、この封止孔を封止する孔封止工程と
を含んでおり、
前記パッケージの形成工程では、平板状の絶縁基板による前記下部基板と、内側の材料を除去して前記圧電振動片を収容するための内部空間を形成した上部基板をそれぞれ成形した後で、積層し焼結するようにされ、
前記下部基板には、前記成形の際に、積層状態で前記上部基板の内側の縁部が孔径の途中に位置するように封止孔を形成するようにした
ことを特徴とする、圧電デバイスの製造方法。 A method for manufacturing a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package and hermetically sealed by a lid,
A separate forming step for separately forming the package formed by laminating a plurality of insulating substrates, the piezoelectric vibrating piece, and the lid;
Bonding the piezoelectric vibrating piece to a lower substrate forming a bottom of the package among a plurality of insulating substrates constituting the package;
A lid sealing step for hermetically sealing the package with the lid;
Degassing under heating using a frequency adjustment step of irradiating a metal film formed on the piezoelectric vibrating piece from the outside of the package with a heating light beam and a sealing hole provided in the lower substrate of the package And a hole sealing step for sealing the sealing hole,
In the package forming step, the lower substrate made of a flat insulating substrate and the upper substrate formed by removing the inner material and forming the internal space for accommodating the piezoelectric vibrating reed are formed and then laminated. Made to sinter,
A sealing hole is formed in the lower substrate so that the inner edge of the upper substrate is positioned in the middle of the hole diameter in the laminated state during the molding. Production method.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009135826A (en) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Daishinku Corp | Piezoelectric vibration device and manufacturing method of piezoelectric vibration device |
JP2011129735A (en) * | 2009-12-18 | 2011-06-30 | Seiko Epson Corp | Method of manufacturing piezoelectric device |
JP2018201185A (en) * | 2017-05-30 | 2018-12-20 | セイコーエプソン株式会社 | Mems device, electronic device, and mobile body |
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2004
- 2004-07-16 JP JP2004209949A patent/JP2006033458A/en not_active Withdrawn
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