JP2008028618A

JP2008028618A - 圧電デバイスの製造方法

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Publication number: JP2008028618A
Application number: JP2006198019A
Authority: JP
Inventors: Makoto Komai; 誠駒井
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2008-02-07

Abstract

【課題】圧電デバイスの経年的な共振周波数の変化を低減する圧電デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】圧電材料からなる圧電基板表面に励振電極３６を形成した圧電振動素子３５を導電性接着剤３７にて、連通穴３８を有する容器３０内に搭載する素子搭載工程と、圧電振動素子３５の共振周波数を調整する周波数調整工程と、容器３０と蓋体４０とを接合する蓋体接合工程と、容器３０と蓋体４０により画定される空間部に非結合電子対を有する気体と不活性ガスとの混合ガスを連通穴３８より導入するガス導入工程と、容器３０の連通穴３８に配置した封止部材３９にレーザ光を照射して連通穴３８を塞ぎ、空間部４８を気密に封止する封止工程とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、容器内に圧電振動素子が気密封止された圧電デバイスにおいて、共振周波数の経年的な変化を低減する圧電デバイスの製造方法に関する。

圧電振動子、圧電発振器に代表される圧電デバイスは、圧電振動素子が容器内に気密封止された構造を持ち、共振周波数の安定化が図られている。そして、この圧電デバイスは共振周波数が安定していることから、携帯電話などの通信機器やコンピュータなどの電子機器に利用されている。
これらの圧電デバイスは、圧電振動素子が容器内に気密封止され共振周波数の安定化が図られているものの、時間の経過と共に共振周波数が低下する現象がある。
図７は容器内に気密封止した水晶振動素子について、エージングを加速させる試験（加速エージング試験）を行った結果を示すグラフであり、縦軸に共振周波数の変化量をとり、横軸に時間をとって示している。
この図７から、共振周波数の低下は急激に起こるのではなく、時間の経過とともに少しずつ進行していくのが理解される。しかし、この現象の原因については多くの推論がなされているものの、明確な要因が掴めておらず根本的な解決がなされていない。

例えば、特許文献１には圧電振動子の経年的な共振周波数の低下現象の解決を目的とした技術が開示されている。
この特許文献１には、圧電振動素子の経年的な周波数の低下減少の発生原因が、電極を構成する金属膜の表層で生ずる酸化現象にあると捉え、金属膜の表層に蒸着やスパッタの手法で絶縁性膜（ＳｉＯ₂膜）を付着してその全面を覆う、或いは金属膜の表層を予め酸化処理、窒化処理もしくは炭化処理して保護膜を形成する方法が開示されている。なお、表層を金（Ａｕ）膜で構成した場合の酸化現象などは、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）などの下地膜が金膜の表層まで析出した下地金属部分にのみ発生し、金部分は安定的なので酸化などはしない。

特開平７−１５４１８７号公報

しかしながら、この従来技術にあっては、次のような問題が発生する。即ち、圧電振動素子の金属膜の表面に蒸着等によってＳｉＯ₂膜を形成して覆う際に、厳密な厚み管理制御が必要となる。ＳｉＯ₂膜は金との密着性に乏しいため剥がれやすく、また、ＳｉＯ₂膜が金膜表面から剥離しないように膜厚を厚くすると膜応力により振動子に残留応力が生ずる。つまり温度変化により歪みが生じて温度特性の劣化に繋がる。さらに、酸化膜、窒化膜、あるいは炭化膜等の保護膜を金膜表面に形成する場合、下地膜が析出した部分にのみ膜が形成されることは上述の通りであるが、下地膜が析出した領域の面積は個体によりバラツキがあるので、保護膜による質量付加にバラツキが生じ周波数調整が必要となる。
また、下地膜が金膜上に析出していない状態の電極を使用した場合においても、経年的な周波数の低下現象がみられ、金膜表面に部分的、不規則的に析出したニッケル部分の酸化は、周波数低下の一つの要因ではあるが、根本的な原因ではないことが判明している。従って、上記公報によって提案されている解決策は充分とは言えない。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、圧電デバイスの経年的な共振周波数の変化を低減する圧電デバイスの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の圧電デバイスの製造方法は、圧電材料からなる圧電基板表面に金属膜を形成した圧電振動素子を導電性接合部材にて容器内に搭載する素子搭載工程と、前記圧電振動素子の共振周波数を調整する周波数調整工程と、前記容器と蓋体とを接合し、かつ、その一部の接合を残して連通部を形成する蓋体接合工程と、前記容器と前記蓋体により画定される空間部に前記連通部より非結合電子対を有する気体と不活性ガスとの混合ガスを導入するガス導入工程と、前記連通部にレーザ光を照射して該連通部を塞ぎ、前記空間部を気密に封止する封止工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明のように圧電デバイスを製造すれば、圧電振動素子に形成された金属膜上に連通部から導入した非結合電子対を有する気体が接触し、この金属膜表面に非結合電子対を有する分子が化学吸着されて単分子膜が形成される。この単分子膜には吸着の手をもたないため、それ以上分子が吸着することがない。
そして、この連通部を塞いで空間部を気密に封止することで、それ以上、金属膜にガスの吸着が行われず、圧電デバイスの経年的な共振周波数の変化を低減する圧電デバイスの製造方法を提供することができる。

また、本発明では、前記ガス導入工程が前記容器を減圧雰囲気に放置した後に非結合電子対を有する気体と不活性ガスとの混合ガスを導入する工程であることが望ましい。

この圧電デバイスの製造方法によれば、容器を減圧雰囲気に放置することで、空間部に入っている気体を追い出し、その後、非結合電子対の有する気体と不活性ガスとの混合ガスを導入すれば、容易に容器の空間部にこの混合ガスを確実に導入することができる。

また、本発明では、前記ガス導入工程が前記容器を、非結合電子対を有する気体と不活性ガスとの混合ガス雰囲気に放置して前記容器を冷却する工程であっても良い。

この圧電デバイスの製造方法によれば、一旦容器内を混合ガス雰囲気に放置することで容器内の気体の温度が低下して容器内の空間部の気圧が低下する。そして、容器内の空間部に混合ガスが流入する。このようにすれば、大掛かりな設備を必要とせずに空間部に混合ガスを導入することが可能である。

本発明では、前記非結合電子対の有する気体がシリコーン分子を有する気体であることが望ましい。

この圧電デバイスの製造方法によれば、シリコーン分子は非結合電子対の有する分子であり、このシリコーン分子を有する気体は、シリコーン樹脂を加熱することで容易に得ることができる。このことから、シリコーン樹脂と不活性ガスとの混合ガスは、不活性ガス雰囲気中でシリコーン樹脂を加熱することで得ることができ、本発明の圧電デバイスの製造方法に容易に利用できる。

本発明の圧電デバイスの製造方法は、圧電材料からなる圧電基板表面に金属膜を形成した圧電振動素子を導電性接合部材にて、連通穴を有する容器内に搭載する素子搭載工程と、前記圧電振動素子の共振周波数を調整する周波数調整工程と、前記容器と蓋体とを接合する蓋体接合工程と、前記容器と前記蓋体により画定される空間部に非結合電子対を有する気体と不活性ガスとの混合ガスを前記連通穴より導入するガス導入工程と、前記容器の前記連通穴に配置した接合部材にレーザ光を照射して該連通穴を塞ぎ、前記空間部を気密に封止する封止工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明のように圧電デバイスを製造すれば、圧電振動素子に形成された金属膜上に連通穴から導入した非結合電子対を有する気体が接触し、この金属膜表面に非結合電子対を有する分子が化学吸着されて単分子膜が形成される。この単分子膜には吸着の手をもたないため、それ以上分子が吸着することがない。
そして、この連通部を塞いで空間部を気密に封止することで、それ以上、金属膜にガスの吸着が行われず、圧電デバイスの経年的な共振周波数の変化を低減する圧電デバイスの製造方法を提供することができる。

この圧電デバイスの製造方法によれば、シリコーン分子は非結合電子対の有する分子であり、このシリコーン分子を有する気体は、シリコーン樹脂を加熱することで容易に得ることができる。このことから、シリコーン分子と不活性ガスとの混合ガスは、不活性ガス雰囲気中でシリコーン樹脂を加熱することで得ることができ、本発明の圧電デバイスの製造方法に容易に利用できる。

実施形態の説明に先立ち、本発明が成立するに至った経緯を説明する。
従来より、容器内に気密封止された圧電振動素子の周波数が経年的に低下し続けるという現象が知られていたが、その原因究明がされていない。このような不具合を解決する手法として、これまでは周波数が低下する速度を遅らせることに注目し研究されてきた。
このような現状に対して、その研究過程で行ったエージングを加速する試験（加速エージング試験）において、周波数がある値まで低下した後に、それ以降の周波数変動が起こらない安定領域が存在することを見出した。このことを精査した結果、経年的な周波数低下現象の一つの原因が、圧電振動素子を容器内に接着するためのシリコーン樹脂導電性接着剤を構成するシリコーン樹脂より蒸散されるシリコーン分子（環状ジメチルポリシロキサン分子：ジメチルポリシロキサンを４〜７重合したもの）が、圧電振動素子の金属膜（励振電極）上に化学吸着することによる質量増加であることを見出した。

つまり、金をはじめとした金属材料の表面の原子はダングリングボンドを備えており、非結合電子対を備えた物質と化学的に吸着しやすい状態にあるため、シリコーン分子が金属材料の表面に吸着される。そして、シリコーン分子は非結合電子対を有するため、励振電極表面に単分子膜を形成する。励振電極表面のダングリングボンドの数は有限であり、更に化学吸着によって励振電極表面全体に形成された単分子膜の上に更にシリコーン分子が重ねて化学吸着することはできず、それ以上周波数が低下することはない。一方、水晶基板を構成する水晶材料はダングリングボンドを有さないため、シリコーン分子は水晶基板表面に化学吸着することはない。
このことから、容器の気密封止前に、予め水晶振動素子などの圧電振動素子の励振電極表面にシリコーン分子を吸着させれば、それ以上、ガスの吸着が行われず経年的に共振周波数が低下することを低減させることが可能であると考え、以下に、その具体的な圧電デバイスの製造方法を提案する。
（第１の実施形態）

図１は、本実施形態に係る圧電デバイスとしての圧電振動子を示す構成図であり、図１（ａ）は概略平面図、図１（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う模式断面図である。
圧電振動子１は、容器１０と、容器１０に収容される圧電振動素子１５と、容器１０内を気密に封止する蓋体２０とを備えている。
容器１０は、セラミックなどの絶縁基板１１にコバール材などで形成された金属リング１２が、ろう材などで固着されている。また、絶縁基板１１には圧電振動素子１５との接続をなす接続パッド１３が設けられ、絶縁基板１１内の配線により外部接続端子１４と接続されるように構成されている。

圧電振動素子１５は水晶板、タンタル酸リチウム板などの圧電基板からなり、その表面にＮｉを下地膜としたＡｕの金属膜である励振電極１６が形成されている。そして、圧電振動素子１５はシリコーン樹脂などの導電性接着剤１７を介して、絶縁基板１１の接続パッド１３に固定されている。このようにして、圧電振動素子１５の励振電極１６と接続パッド１３とが電気的に接続される。また、励振電極１６の表面にはシリコーン分子（環状ジメチルポリシロキサン分子：ジメチルポリシロキサンを４〜７重合したもの）２５が化学吸着されて単分子層が形成されている。この、励振電極１６上のシリコーン分子２５の付着状態は、図１（ｂ）の模式断面図において点で図示しているが、実際には励振電極１６表面を覆うように数多くのシリコーン分子２５が付着している。

容器１０の金属リング１２の上方にはコバール材などで形成された蓋体２０が配置され、容器１０と蓋体２０により画定される空間部２８がシリコーン分子２５と不活性ガスの混合ガスに満たされて、シーム溶接などで気密に封止されている。詳しくは、金属リング１２の表面にＮｉ、Ａｕのメッキが施され、蓋体２０の表面にはＮｉメッキが施されており、加熱によりＡｕ−Ｎｉ共晶合金が形成されることで両者が接合されている。

次に、上記の構成における圧電振動子１の製造方法について説明する。
図２は圧電振動子１の製造方法を説明する模式工程図である。
まず、図２（ａ）に示すように素子搭載工程として、シリコーンなどを含む導電性接着剤１７が塗布された容器１０の接続パッド上に圧電振動素子１５を搭載する。続いて、圧電振動素子１５を搭載した容器１０を加熱して導電性接着剤１７を乾燥させ、圧電振動素子１５を容器１０内に固定する。
次に、図２（ｂ）に示すように周波数調整工程として、イオンガン２３よりイオンビームを圧電振動素子１５の励振電極１６に照射して、励振電極１６の一部を削って所定の周波数になるように周波数調整を行う。

その後、図２（ｃ）に示すように蓋体接合工程として、蓋体２０を容器１０の金属リング１２の上方に配置し、Ｎ₂などの不活性ガス雰囲気でシーム溶接などにより容器１０と蓋体２０とを接合する。このとき、少なくとも接合部の一部を接合せずに、容器１０と蓋体２０にて画定される圧電振動素子１５が収納された空間部と連通する連通部２２を形成する。なお、この容器１０と蓋体２０の接合は、シーム溶接に限らず、ろう付けや半田付け、レーザの照射による溶接など、様々な方法を利用することができる。また、連通部２２は１箇所だけでなく複数箇所設けて実施しても良い。

次に、ガス導入工程として、蓋体２０を接合した容器１０をチャンバーなどに移し、減圧ポンプなどを用いてチャンバー内を減圧雰囲気にする。このとき、容器１０の連通部２２を通して内部の気体が排気される。続いて、チャンバー内にシリコーン分子を含む気体とＮ₂などの不活性ガスとの混合ガスと導入することで、連通部２２を介して容器１０と蓋体２０とで画定される空間部にこの混合ガスを導入する。また、他の方法として、容器１０を容器１０の温度よりも低い温度の混合ガス雰囲気に放置しても良い。このようによれば、たとえチャンバー内を減圧状態にしなくとも一旦容器１０を混合ガス雰囲気に放置することで、容器１０内の温度が低下して容器１０の空間部の気圧が低下する。そして、この容器１０の空間部に混合ガスが流入する。この混合ガスが空間部に流入することで、図１（ｂ）に示すように圧電振動素子１５の励振電極１６の表面にシリコーン分子２５が化学吸着して単分子膜を形成する。

そして、封止工程として図２（ｄ）に示すように、上記混合ガス雰囲気において連通部２２上方の蓋体２０にレーザ照射装置２６からレーザ光を照射して、この連通部２２を塞ぐ。このことで、容器１０と蓋体２０により画定される空間を気密に封止し、圧電振動子１が完成する。
なお、上記の実施形態の封止工程において、チャンバー内に少なくともレーザ照射装置２６のレーザ出射部分を組み込んでレーザ光を圧電振動子１に照射しても良いし、図３に示すように、小型チャンバーとして収容部２７ａと透明なガラスなどで形成された蓋２７ｂを備えた密閉容器２７内に圧電振動子１を納めて、蓋２７ｂを通してレーザ照射装置２６からレーザ光を圧電振動子１に照射して封止しても良い。

密閉容器２７を使用した場合は、レーザ照射装置２６へのシリコーン分子２５の付着を防止できるので、レーザ出射部分又はレーザ照射装置２６をチャンバー内に組み込んだ場合と比較して製造設備のメンテナンスが容易である。
更に、容器１０を混合ガス雰囲気にて冷却する場合、容器１０を予め加熱処理すれば冷却前後での容器１０内の温度差を大きくすることができるので容器１０の空間部２８の気圧を大きく低下させて積極的に混合ガスを空間部２８に流入させることができる。
また更に、容器１０を予め加熱処理した場合は、加熱処理を行わない場合と比較して混合ガスの温度を低く設定しなくとも冷却前後での温度差を大きくすることができる。従って、混合ガスの冷却処理工程を簡易的なものとすることができるので生産性の効率化を図ることができる。また、容器１０を予め加熱処理した後、例えば常温又はそれ以上の温度（加熱処理後の容器１０の温度より低い温度）の混合ガス雰囲気内に放置すれば容器１０を混合ガス雰囲気からチャンバー外（大気中）へ移したときに容器１０の温度が大気温度と比較して著しく低い温度ではないので容器１０の外表面に結露が発生しない。そしてこの結果、圧電振動子１をチャンバーから取り出した後、即座に圧電振動子１の電気的特性を確認する為に外部接続端子１４に測定用の電極端子を当接することができるので優れた生産性を実現することができる。
一方、図３に示す実施形態において例えば蓋２７ｂの面に蓋体２０が接触するよう圧電振動子１を蓋２７上に搭載し圧電振動子１を密閉容器２７内に納めて封止しても良い。
このような方法によれば、複数の圧電振動子１の個体間での高さサイズにバラツキが生じた場合であっても、それぞれの圧電振動子１の連通部２２の位置が蓋２７ｂの面によって整えられるので封止時のレーザ光の焦点距離を制御し易い。

以上のように、本実施形態の圧電振動子の製造方法によれば、圧電振動素子１５に形成された励振電極１６上に連通部２２から導入した非結合電子対を有する気体のシリコーン分子２５が接触し、この励振電極１６表面にシリコーン分子が化学吸着されて単分子膜が形成される。この単分子膜には他と結合する手がないため、それ以上、励振電極１６に分子が吸着することがない。そして、この連通部２２を塞いで空間部を気密に封止することで、励振電極１６上にガスの吸着が行われず、経年的な共振周波数の変化を低減する圧電振動子１の製造方法を提供することができる。
（第２の実施形態）

次に、第２の実施形態に係る圧電振動子について説明する。
図４は、圧電デバイスとしての圧電振動子を示す構成図であり、図４（ａ）は概略平面図、図４（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う模式断面図である。
圧電振動子２は、容器３０と、容器３０に収容される圧電振動素子３５と、容器３０に接合する蓋体４０とを備えている。
容器３０は、セラミックなどの絶縁基板３１にコバール材などで形成された金属リング３２が、ろう材などで固着されている。絶縁基板３１には絶縁基板３１を貫通する連通穴３８が形成され、封止工程で、この連通穴３８をＡｕ−Ｓｎなどの合金を溶融させて塞ぐことで、気密封止を行っている。また、絶縁基板３１には圧電振動素子３５との接続をなす接続パッド３３が設けられ、絶縁基板３１内の配線により外部接続端子３４に接続されるように構成されている。

圧電振動素子３５は水晶板、タンタル酸リチウム板などの圧電基板からなり、その表面にＮｉを下地膜としたＡｕの金属膜である励振電極３６が形成されている。そして、圧電振動素子３５はシリコーン樹脂などの導電性接着剤３７を介して、絶縁基板３１の接続パッド３３に固定されている。このようにして、圧電振動素子３５の励振電極３６と接続パッド３３とが電気的に接続される。また、励振電極３６の表面にはシリコーン分子（環状ジメチルポリシロキサン分子：ジメチルポリシロキサンを４〜７重合したもの）４５が化学吸着されて単分子層が形成されている。

容器３０の金属リング３２の上方にはコバール材などで形成された蓋体４０が配置され、容器３０と蓋体４０により画定される空間部４８がシリコーン分子４５と不活性ガスの混合ガスに満たされて、シーム溶接などで気密に封止されている。詳しくは、金属リング３２の表面にＮｉ、Ａｕのメッキが施され、蓋体４０の表面にはＮｉメッキが施されており、加熱によりＡｕ−Ｎｉ共晶合金が形成されることで両者が接合されている。

次に、上記の構成における圧電振動子２の製造方法について説明する。
図５は圧電振動子２の製造方法を説明する模式工程図である。
図５（ａ）に示すように素子搭載工程として、シリコーンなどを含む導電性接着剤３７が塗布された容器３０の接続パッド３３上に圧電振動素子３５を搭載する。続いて、圧電振動素子３５を搭載した容器３０を加熱して導電性接着剤３７を乾燥させ、圧電振動素子３５を容器３０内に固定する。

次に、図５（ｂ）に示すように周波数調整工程として、イオンガン４３よりイオンビームを圧電振動素子３５の励振電極３６に照射して、励振電極３６の一部を削って所定の周波数になるように周波数調整を行う。
その後、図５（ｃ）に示すように蓋体接合工程として、蓋体４０を容器３０の金属リング３２の上方に配置し、Ｎ₂などの不活性ガス雰囲気で溶接ローラ４４を蓋体４０に圧接して電流を流してシーム溶接を行い、容器３０と蓋体４０を接合する。この状態では、絶縁基板３１を貫通する連通穴３８があるために、容器３０と蓋体４０により画定される空間は気密状態にはなっていない。

次に、図５（ｄ）に示すようにガス導入工程として、蓋体４０を接合した容器３０をチャンバーなどに移し、減圧ポンプなどを用いてチャンバー内を減圧雰囲気にする。このとき、容器３０の連通穴３８を通して内部の気体が排気される。続いて、チャンバー内にシリコーン分子４５を含む気体とＮ₂などの不活性ガスとの混合ガスと導入することで、連通穴３８を介して容器３０と蓋体４０とで画定される空間部にこの混合ガスを導入する。また、他の方法として、容器３０を容器３０の温度よりも低い温度の混合ガス雰囲気に放置しても良い。このようにすれば、例えばチャンバー内を減圧状態にしなくとも一旦容器３０内を混合ガス雰囲気で放置することで容器３０の温度が低下して容器３０の空間部４８の気圧が低下する。そして、この容器３０の空間部４８に混合ガスが流入する。この混合ガスが空間部４８に流入することで、圧電振動素子３５の励振電極３６の表面にシリコーン分子４５が化学吸着して単分子膜を形成する。

続いて、図５（ｅ）に示すように封止工程として、混合ガス雰囲気内で絶縁基板３１の連通穴３８にＡｕ−Ｓｎ合金などの封止部材３９を配置し、その封止部材３９にレーザ照射装置４６からレーザ光を照射する。レーザ光の照射により封止部材３９が溶融して、連通穴３８を塞ぎ、容器３０と蓋体４０により画定される空間を気密に封止して、圧電振動子２が完成する。
なお、上記の実施形態の封止工程において、チャンバー内にレーザ照射装置２６を組み込んでレーザ光を圧電振動子２に照射しても良いし、図６に示すように、収容部４７ａと透明なガラスなどで形成された蓋４７ｂを備えた密閉容器４７内に圧電振動子２を納めて、蓋４７ｂを通してレーザ照射装置４６からレーザ光を圧電振動子２に照射しても良い。

密閉容器４７を使用した場合は、レーザ照射装置４６へのシリコーン分子４５の付着を防止できるので、レーザ出射部分又はレーザ照射装置４６をチャンバー内に組み込んだ場合と比較して製造設備のメンテナンスが容易である。
更に、容器３０を混合ガス雰囲気にて冷却する場合、容器３０を予め加熱処理すれば冷却前後での容器３０内の温度差を大きくすることができるので容器３０の空間部４８の気圧を大きく低下させて積極的に混合ガスを空間部４８に流入させることができる。
また更に、容器３０を予め加熱処理した場合は、加熱処理を行わない場合と比較して混合ガスの温度を低く設定しなくとも冷却前後での温度差を大きくすることができる。従って、混合ガスの冷却処理工程を簡易的なものとすることができるので生産性の効率化を図ることができる。また、容器３０を予め加熱処理した後、例えば常温又はそれ以上の温度（加熱処理後の容器３０の温度より低い温度）の混合ガス雰囲気内に放置すれば容器３０を混合ガス雰囲気からチャンバー外（大気中）へ移したときに容器３０の温度が大気温度と比較して著しく低い温度ではないので容器３０の外表面に結露が発生しない。そしてこの結果、圧電振動子２をチャンバーから取り出した後、即座に圧電振動子２の電気的特性を確認する為に外部接続端子３４に測定用の電極端子を当接することができるので優れた生産性を実現することができる。
一方、図６に示す実施形態において例えば蓋４７ｂの面に絶縁基板３１が接触するよう圧電振動子２を蓋４７上に搭載し圧電振動子２を密閉容器４７内に納めて封止しても良い。
このような方法によれば、複数の圧電振動子２の個体間での高さサイズにバラツキが生じた場合であっても、それぞれの圧電振動子２の連通穴３８の位置が蓋４７ｂの面によって整えられるので封止時のレーザ光の焦点距離を制御し易い。

以上のように、本実施形態の圧電振動子の製造方法によれば、圧電振動素子３５に形成された励振電極３６上に連通穴３８から導入した非結合電子対を有する気体のシリコーン分子４５が接触し、この励振電極３６表面にシリコーン分子４５が化学吸着されて単分子膜が形成される。この単分子膜には他と結合する手がないため、それ以上、分子が吸着することがない。そして、この連通穴３８を塞いで空間部を気密に封止することで、励振電極３６上にガスの吸着が行われず、経年的な共振周波数の変化を低減する圧電振動子２の製造方法を提供することができる。

なお、第１の実施形態および第２の実施形態の周波数調整工程では、イオンエッチングによる励振電極を削って周波数を高くする方向での調整を行ったが、蒸着・スパッタなどにより金属膜を付加して周波数を低くする方向での調整を行っても良い。
また、本実施形態の封止工程では容器と蓋体にて画定される空間を、シリコーン分子を含む気体とＮ₂などの不活性ガスとの混合ガス雰囲気にて封止したが、減圧雰囲気で封止を行っても良い。
さらに、第１の実施形態および第２の実施形態において圧電デバイスとして圧電振動子を例示して説明したが、圧電振動子とこの圧電振動子の発振機能を有するＩＣ部品を備えた圧電発振器として構成しても良い。
そして、本発明における圧電デバイスの製造方法は、圧電振動素子として弾性表面波素子を用いたＳＡＷ共振子、ＳＡＷフィルタ、ＳＡＷ発振器などの製造においても利用が可能であり、経年的な共振周波数の変化を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る圧電振動子を示す構成図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う模式断面図。本発明の第１実施形態に係る製造方法を説明する模式工程図。他の封止方法を説明する封止工程図。本発明の第２実施形態に係る圧電振動子を示す構成図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う模式断面図。本発明の第２実施形態に係る製造方法を説明する模式工程図。他の封止方法を説明する封止工程図。従来の容器内に封止した水晶振動素子の共振周波数が低下する現象を示すグラフ。

符号の説明

１，２…圧電デバイスとしての圧電振動子、１０…容器、１１…絶縁基板、１２…金属リング、１３…接続パッド、１４…外部接続端子、１５…圧電振動素子、１６…金属膜としての励振電極、１７…導電性接合部材としての導電性接着剤、２０…蓋体、２２…連通部、２３…イオンガン、２５…シリコーン分子、２８…空間部、３０…容器、３１…絶縁基板、３２…金属リング、３３…接続パッド、３４…外部接続端子、３５…圧電振動素子、３６…金属膜としての励振電極、３７…導電性接合部材としての導電性接着剤、３８…連通穴、３９…封止部材、４０…蓋体、４３…イオンガン、４４…溶接ローラ、４５…シリコーン分子、４６…レーザ照射装置、４８…空間部。

Claims

圧電材料からなる圧電基板表面に金属膜を形成した圧電振動素子を導電性接合部材にて容器内に搭載する素子搭載工程と、
前記圧電振動素子の共振周波数を調整する周波数調整工程と、
前記容器と蓋体とを接合し、かつ、その一部の接合を残して連通部を形成する蓋体接合工程と、
前記容器と前記蓋体により画定される空間部に前記連通部より非結合電子対を有する気体と不活性ガスとの混合ガスを導入するガス導入工程と、
前記連通部にレーザ光を照射して該連通部を塞ぎ、前記空間部を気密に封止する封止工程と、を備えたことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法において、
前記ガス導入工程が前記容器を減圧雰囲気に放置した後に非結合電子対を有する気体と不活性ガスとの混合ガスを導入する工程であることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法において、
前記ガス導入工程が前記容器を非結合電子対を有する気体と不活性ガスとの混合ガス雰囲気に放置して前記容器を冷却する工程であることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法において、
前記非結合電子対の有する気体がシリコーン分子を有する気体であることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
圧電材料からなる圧電基板表面に金属膜を形成した圧電振動素子を導電性接合部材にて、連通穴を有する容器内に搭載する素子搭載工程と、
前記圧電振動素子の共振周波数を調整する周波数調整工程と、
前記容器と蓋体とを接合する蓋体接合工程と、
前記容器と前記蓋体により画定される空間部に非結合電子対を有する気体と不活性ガスとの混合ガスを前記連通穴より導入するガス導入工程と、
前記容器の前記連通穴に配置した接合部材にレーザ光を照射して該連通穴を塞ぎ、前記空間部を気密に封止する封止工程と、を備えたことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
請求項５に記載の圧電デバイスの製造方法において、
前記ガス導入工程が前記容器を減圧雰囲気に放置した後に非結合電子対を有する気体と不活性ガスとの混合ガスを導入する工程であることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
請求項５に記載の圧電デバイスの製造方法において、
前記ガス導入工程が前記容器を非結合電子対を有する気体と不活性ガスとの混合ガス雰囲気に放置して前記容器を冷却する工程であることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
請求項５乃至７のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法において、
前記非結合電子対の有する気体がシリコーン分子を有する気体であることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。