JP2006157369A

JP2006157369A - 水晶振動子パッケージの製造方法

Info

Publication number: JP2006157369A
Application number: JP2004343836A
Authority: JP
Inventors: Akira Ito; 章伊藤
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】水晶基板より水晶振動子片と外枠とを一体に形成されて外枠の部分に蓋が接合される水晶振動子パッケージが、より容易に製造できるようにする。
【解決手段】カバー１４０の接合膜１４１が形成された接合面と、枠部１０１の金属層１１４が形成された接合面（第１接合面）とが、対向した状態とする。また、カバー１５０の接合膜１５１が形成された接合面と、枠部１０１の金属層１２４が形成された接合面（第３接合面）とが、対向した状態とする。上述した配置の状態で、両者を当接させることで、接合膜１４１が金属層１１４に密着し、接合膜１５１が金属層１２４に密着した状態とする。この状態で、カバー１４０と枠部１０１及びカバー１５０と枠部１０１との間に、例えば、１００ｋＰａ程度の圧力を加えることにより、金属層と接合膜とが直接接合した状態とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラスなどから構成されたカバーに覆われた水晶振動子パッケージの製造方法に関する。

水晶振動子などの圧電素子は、周囲の温度や湿度の変化、あるいは微細な異物に影響されて特性が微妙に変化することや、機械的振動や衝撃によって破損しやすい。このため、上述した素子は、パッケージに封止して使用に供されている。パッケージの方式としては、気密封止方式と樹脂を用いた簡易封止方式とに分けられ、ＳＭＤ（Surface Mounted Device）タイプ気密封止方式では主にセラミックスや金属などの材料が用いられている。また、より安価な気密封止方式として、プラスチックを用いた気密封止方式のプラスチックパッケージも実現されている。

また、水晶基板より水晶振動子片と外枠とを一体に形成し、外枠の部分でガラスなどからなる蓋及びケースを陽極接合した気密パッケージが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の技術によれば、より小型のパッケージが実現され、加えて、蓋やケースの接合にハンダや低融点ガラスを用いていないため、水晶振動子片へのアウトガスの付着の問題が抑制でき、より高い気密性が得られるようになる。また、パッケージ基部とパッケージ蓋部とを直接接合により接合した気密パッケージなども提案されている（特許文献２参照）。特許文献２の技術によれば、機械的安定性や耐久性が向上したパッケージが得られる。

なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
特許第３３９０３４８号公報特開平７−２４９９５７号公報

しかしながら、前述した従来技術による気密パッケージでは、パッケージの製造が容易ではないという問題があった。特許文献１に記載されたパッケージの技術では、接合のために、熱を加えかつ電界（電圧）を印加する専用の装置が必要となる。また、特許文献１に記載されたパッケージの技術では、陽極接合を用いているため、蓋やケースの材料が、ガラスやシリコンなどの陽極接合が可能なものに限られている。

次に、特許文献２に記載されたパッケージの技術では、接合面に高い平坦性と清浄度が要求されるため、接合面の加工が容易ではないという問題があった。また、特許文献２に記載されたパッケージの技術では、気密性を確保するためにはより広い接合面が必要となるが、このために、配線の配置に制約が発生する場合がある。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、水晶基板より水晶振動子片と外枠とを一体に形成されて外枠の部分に蓋が接合される水晶振動子パッケージが、より容易に製造できるようにすることを目的とする。

本発明に係る水晶振動子パッケージの製造方法は、枠部とこの内側に配置された水晶振動子片とが一体に形成された略矩形の水晶基板の枠部の第１接合面に第１金属層が形成された状態とする工程と、第１接合面に一致する第２接合面を備えた第１カバーの第２接合面に第２金属層が形成された状態とする工程と、第１接合面及び第２接合面が、第１金属層及び第２金属層を介して当接された状態とする工程と、枠部と第１カバーとが、互いに所定の圧力で押しつられて第１金属層と第２金属層とが密着された状態とすることで、第１接合面に第２接合面が接合された状態とする工程とを備えるようにしたものである。密着した金属層同士が接着し、枠部に第１カバーが接合された状態となる。

上記、枠部の第１接合面と反対側の第３接合面に第３金属層が形成された状態とする工程と、第３接合面に一致する第４接合面を備えた第２カバーの第４接合面に第４金属層が形成された状態とする工程と、第３接合面及び第４接合面があ、第３金属層及び第４金属層を介して当接された状態とする工程と、枠部と第２カバーとが、互いに所定の圧力で押しつけられて第３金属層と第４金属層とが密着された状態とすることで第３接合面に第４接合面が接合された状態とする工程とを備えるようにしてもよい。このことにより、第１カバー，枠部，第２カバーにより密閉された容器が構成され、この容器の中に水晶振動子片が封止された状態となる。

以上説明したように、本発明によれば、枠部とカバーの各々の接合面に金属層を形成し、形成した金属層同士を密着させて接合するようにしたので、水晶基板より水晶振動子片と外枠とを一体に形成されて外枠の部分に蓋が接合される水晶振動子パッケージが、より容易に製造できるようになるという、優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について図１，２を参照して説明する。まず、水晶板を加工し、図１（ａ）の平面図に示すように、略矩形の枠部１０１及び水晶振動子片１０２が一体に形成された状態とする。水晶振動子片１０２は、連結部１０３及び連結部１０４により枠部１０１に連結されている。なお、連結部１０３及び連結部１０４も、枠部１０１及び水晶振動子片１０２とともに一体に形成されている。これらは、公知のフォトリソグラフィ技術により形成したマスクパターンをマスクとしたエッチングにより、水晶板を加工することで形成すればよい。

次に、図１（ｂ）及び図１（ｂ’）に示すように、水晶振動子片１０２の両面に、電極１１２及び電極１２２が形成された状態とする。電極１１２，電極１２２は、水晶振動子片１０２の側に形成されたＣｒの膜とこの上に形成された金の膜との２層構造の金属膜を形成し、この金属膜を公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより加工することで形成すればよい。

また、枠部１０１の両面に、金属層（第１金属層）１１４及び金属層（第２金属層）１２４が形成された状態とする。金属層１１４及び金属層１２４も、枠部１０１の側に形成されたＣｒの膜とこの上に形成された金の膜との２層構造の金属膜から構成すればよい。ここで、電極１１２は、連結部１０３を通る配線１１３により金属層１１４に接続し、電極１２２は、連結部１０４を通る配線１２３により金属層１２４に接続している。これら配線は、例えば、電極１１２，電極１２２及び金属層１１４，金属層１２４と、同時に形成すればよい。なお、図１（ｂ’）は図１（ｂ）の反対側の面を示している。

次に、図１（ｃ）の断面図に示すように、接合面（第２接合面）に接合膜（第２金属層）１４１を備えたカバー１４０を用意する。また、接合面（第４接合面）に接合膜（第４金属層）１５１を備えたカバー１５０を用意する。接合膜１４１及び接合膜１５１も、各カバーの接合面の側に形成されたＣｒの膜とこの上に形成された金の膜との２層構造の金属膜から構成すればよい。なお、図１（ｃ）は、図１（ｂ）及び図１（ｂ’）のＣＣ’断面を示している。

次に、カバー１４０の接合膜１４１が形成された接合面，枠部１０１の金属層１１４が形成された接合面（第１接合面），枠部１０１の金属層１２４が形成された接合面（第３接合面），及びカバー１５０の接合膜１５１が形成された接合面を、例えば、ＲＣＡ洗浄やプラズマ照射などにより清浄化する。引き続いて、カバー１４０の接合膜１４１が形成された接合面と、枠部１０１の金属層１１４が形成された接合面とが、対向した状態とする。また、カバー１５０の接合膜１５１が形成された接合面と、枠部１０１の金属層１２４が形成された接合面（第４接合面）とが、対向した状態とする。上述した配置の状態で、両者を当接させることで、図２（ｄ）に示すように、接合膜１４１が金属層１１４に密着し、接合膜１５１が金属層１２４に密着した状態とする。

加えて、カバー１４０と枠部１０１及びカバー１５０と枠部１０１との間に、例えば、１００ｋＰａ程度の圧力を加える。なお、このとき、加温してもよい。これらのことにより、各々密着された接合膜１４１と金属層１１４とが、各々の接合面（界面）で原子的結合により直接接合され、接合膜１５１と金属層１２４とが、各々の接合面でで原子的結合により直接接合した状態が得られる。上述したことにより、カバー１４０と枠部１０１とカバー１５０とによる密閉容器が形成された状態となり、水晶振動子片１０２は、上記密閉容器の中に封止された状態となる。

一般に、直接接合のためには、接合面に非常に高い精度の平坦度が必要となる。これに対し、上述した金属層同士の接合によれば、金属の展性により、より低い平坦度の状態であっても、直接接合の状態が得られる。言い換えると、上述した金属膜同士の直接接合によれば、密着させる面には、一般的な直接接合に要求される高い精度の平坦性が必要とならず、より容易に接合した状態が得られるようになる。また、陽極接合のように電圧を印加する必要もないため、カバーの厚さに制限がない。

次に、図２の紙面において、カバー１４０の上方より、スパッタ法や真空蒸着状により金属を堆積して金属膜が形成された状態とする。この金属膜は、カバー１４０の外側表面、カバー１４０の外側側面、及び枠部１０１の外側側面に形成された状態となる。このとき、所定のマスクを用い、カバー１４０の外側表面の中央部には金属膜が形成されない状態とすることで、図２（ｅ）に示すように、カバー１４０の外側表面には、各々分離された端子部１３３及び端子部１３４が形成された状態とする。

以上のように金属膜が形成された状態とすることで、まず、端子部１３３が、カバー１４０の外側側部から枠部１０１の外側側部にかけて形成されている金属膜から構成された側部配線１３１を介し、カバー１４０より外側に突出している枠部１０１の角部における金属層１２４に接続した状態となる。また、端子部１３４が、カバー１４０の外側側部に形成されている金属膜から構成された側部配線１３２を介し、カバー１４０より外側に突出している枠部１０１の角部における金属層１１４に接続した状態となる。

この場合、金属層１１４が、配線１１３と側部配線１３２との間の電気的な接続をとるための配線と、接合膜１４１との直接接合をするための接合膜とを兼用している。同様に、金属層１２４が、配線１２３と側部配線１３１との間の電気的な接続をとるための配線と、接合膜１５１との直接接合をするための接合膜とを兼用している。なお、上述では、金属層１１４，金属層１２４及び接合膜１４１，接合膜１５１が、Ｃｒ膜とＡｕ膜とから構成された２層膜としたが、これに限るものではなく、例えば、アルミニウムや銀などの単層膜から構成されていてもよい。また、接合膜と金属層とが、異なる金属から構成されていてもよい。

本発明の実施の形態における水晶振動子パッケージの製造方法例を説明するための工程図である。本発明の実施の形態における水晶振動子パッケージの製造方法例を説明するための工程図である。

符号の説明

１０１…枠部、１０２…水晶振動子片、１０３，１０４…連結部、１１２…電極、１１３…配線、１１４…金属層、１２２…電極、１２３…配線、１２４…金属層、１３１，１３２…側部配線、１３３，１３４…端子部、１４０，１５０…カバー、１４１，１５１…接合膜。

Claims

枠部とこの内側に配置された水晶振動子片とが一体に形成された略矩形の水晶基板の前記枠部の第１接合面に第１金属層が形成された状態とする工程と、
前記第１接合面に一致する第２接合面を備えた第１カバーの前記第２接合面に第２金属層が形成された状態とする工程と、
前記第１接合面及び前記第２接合面が、前記第１金属層及び前記第２金属層を介して当接された状態とする工程と、
前記枠部と前記第１カバーとが、互いに所定の圧力で押しつけられて前記第１金属層と前記第２金属層とが密着された状態とすることで、前記第１接合面に前記第２接合面が接合された状態とする工程と
を備えることを特徴とする水晶振動子パッケージの製造方法。
請求項１記載の水晶振動子パッケージの製造方法において、
前記枠部の前記第１接合面と反対側の第３接合面に第３金属層が形成された状態とする工程と、
前記第３接合面に一致する第４接合面を備えた第２カバーの前記第４接合面に第４金属層が形成された状態とする工程と、
前記第３接合面及び前記第４接合面が、前記第３金属層及び前記第４金属層を介して当接された状態とする工程と、
前記枠部と前記第２カバーとが、互いに所定の圧力で押しつられて前記第３金属層と前記第４金属層とが密着された状態とすることで、前記第３接合面に前記第４接合面が接合された状態とする工程と
を備えることを特徴とする水晶振動子パッケージの製造方法。