JP2008109430A - Piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電振動片が収容されたパッケージを蓋体で封止した圧電デバイスに関する。 The present invention relates to a piezoelectric device in which a package containing a piezoelectric vibrating piece is sealed with a lid.
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、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の計測機器において、パッケージなどの内部に圧電振動片を収容した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。 In small information devices such as HDDs (hard disk drives), mobile computers, or IC cards, mobile communication devices such as mobile phones or paging systems, and measuring devices such as gyro sensors, piezoelectrics are used inside packages. Piezoelectric devices such as piezoelectric vibrators and piezoelectric oscillators that house a resonator element are widely used.
図11は従来の圧電デバイスの概略縦断面図である(例えば、特許文献1参照)。
この図の圧電デバイス1は、パッケージ2の内側に圧電振動片3を収容し、蓋体4でパッケージ2を密封している。蓋体4は、金属体5の一部に、周波数調整用のガラス6が嵌め込まれている。すなわち、蓋体4をパッケージ2に接合する際の加熱により、圧電振動片3をパッケージ2に接合するための接着剤8からガスが発生するなどして、圧電振動片3の振動特性に影響を及ぼす。そこで、蓋体4をパッケージ2に接合した後であっても、レーザー光Lを、蓋体4の一部に設けたガラス6を透過させて、圧電振動片3に照射し、質量削減方式により周波数調整をするようにしている。
FIG. 11 is a schematic longitudinal sectional view of a conventional piezoelectric device (see, for example, Patent Document 1).
The
この点、圧電デバイス1の小型化が進むと、蓋体4を構成する金属体5とガラス6との接合面積が小さくなるため、気密信頼性に支障が生ずる恐れがある。そこで、ガラス6の部分を大きくし、金属体5を枠状にすれば、ガラス6の周側面と金属体5の内面との接触面積が大きくなって接合強度が増加するため、蓋体4の気密性を向上できると考えられる。
ところが、金属体5を枠状にすると、パッケージ2と金属体5とを接合するための溶融した封止材9は、図11のように大きく濡れ拡がらず、点線で囲った図(金属体を枠状にした場合の枠状部分の断面図)に示すように、角部4aに流れ込んで溜まること判明した。そうすると、封止材9の厚みの大きい箇所と小さい箇所が発生し、封止材9の厚みの小さい箇所でリークする恐れがある。
In this regard, if the
However, when the
図12は、このような封止材9が角部に溜まることを防止するために考えられた従来の圧電デバイス10であって、蓋体を取り除き、パッケージの開口部側を図示した平面図である(例えば、特許文献2参照)。
この圧電デバイス10は、パッケージ12を図示しないガラス製の蓋体で封止するようになっており、パッケージ12の開口部側の端面には、ガラス製の蓋体を接合するための低融点ガラス16が塗布されている。そして、この低融点ガラス16は二層からなっており、一層目16aは端面全周に塗布され、二層目16bは角部12aを除く領域に塗布され、これにより、角部12aに必要以上に低融点ガラス16が凝集することを防止している。
FIG. 12 is a plan view illustrating a conventional
The
しかし、図12に示される圧電デバイス10では、低融点ガラス16を角部12aに塗布しなくても、溶融した際に、低融点ガラス16が角部12aに流れ込む恐れがあり、低融点ガラス16が角部12aに溜まってしまう可能性がある。
特に、図11の点線で囲った図に示すように、蓋体のパッケージ2と接合される部分が金属体5からなっている場合、金属材料からなる封止材9は金属体5に濡れ拡がるため、角部4aに溜まる恐れは高まる。
However, in the
In particular, as shown in a diagram surrounded by a dotted line in FIG. 11, when the portion of the lid that is joined to the
本発明は、封止材が蓋体の角部に流れてきても、パッケージの気密性を高めることができる圧電デバイスを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the piezoelectric device which can improve the airtightness of a package, even if a sealing material flows into the corner | angular part of a cover body.
上記の目的は、第1の発明によれば、開口部を有するパッケージ内に圧電振動片が収容され、蓋体により前記開口部が封止された圧電デバイスであって、前記蓋体は、枠状とされた金属体の内面に、光を透過する材料が接合されて形成されており、前記金属体は、金属材料からなる封止材を用いて、前記パッケージの開口部側の端面に接合されており、前記封止材の付着する角部の一部に、孔あるいは切り欠きを有する圧電デバイスにより達成される。 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 having an opening and the opening is sealed by a lid, the lid having a frame The metal body is formed by bonding a light transmitting material to the inner surface of the metal body, and the metal body is bonded to the end surface on the opening side of the package using a sealing material made of a metal material. This is achieved by a piezoelectric device having a hole or notch in a part of a corner to which the sealing material adheres.
第1の発明の構成によれば、蓋体は、枠状とされた金属体の内面に、光を透過する材料が接合されて形成されており、金属体が、金属材料からなる封止材を用いて、パッケージの開口部側の端面に接合される。そうすると、蓋封止の加熱の際、溶融した金属材料からなる封止材は金属体の角部に向かって流れる。ところが、金属体は、封止材の付着する角部の一部に、孔あるいは切り欠きを有する。したがって、この孔あるいは切り欠きが、角部に流れてきた余分な封止材を収容して、蓋体の角部が他の部分より浮いてしまうような事態を防止できる。
かくして、本発明によれば、封止材が蓋体の角部に流れてきても、パッケージの気密性を高めることができる圧電デバイスを提供することができる。
According to the configuration of the first invention, the lid is formed by joining a light-transmitting material to the inner surface of the frame-shaped metal body, and the metal body is made of a metal material. Is used to bond to the end face of the package on the opening side. If it does so, the sealing material which consists of a fuse | melted metal material will flow toward the corner | angular part of a metal body in the case of the heating of lid | cover sealing. However, the metal body has a hole or notch in a part of the corner to which the sealing material adheres. Therefore, it is possible to prevent such a situation that the hole or notch accommodates excess sealing material flowing into the corner portion and the corner portion of the lid body floats from the other portion.
Thus, according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric device that can improve the hermeticity of the package even when the sealing material flows into the corner of the lid.
第2の発明は、第1の発明の構成において、前記孔あるいは切り欠きは、前記封止材の付着量が多くなる箇所に応じて大きくなっていることを特徴とする。
第2の発明の構成によれば、孔あるいは切り欠きは、封止材の付着量が多くなる箇所に応じて大きくなっている。したがって、角部の箇所によって付着する封止材の量が異なっても、その異なった量に応じて封止材を収容することができ、蓋体の高さをより精度よく揃えることができる。
A second invention is characterized in that, in the configuration of the first invention, the hole or the notch is increased in accordance with a location where the adhesion amount of the sealing material increases.
According to the structure of 2nd invention, a hole or a notch is large according to the location where the adhesion amount of a sealing material increases. Therefore, even if the amount of the sealing material to be attached varies depending on the corner portion, the sealing material can be accommodated according to the different amount, and the height of the lid can be more accurately aligned.
第3の発明は、第1または第2の発明の構成において、前記金属体は、前記パッケージの開口部側の端面に接合される板状の底部と、この底部の周縁上方に設けられた壁部とを有し、前記底部の上面および前記壁部の内面に前記光を透過する材料が接合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、金属体は、パッケージの開口部側の端面に接合される板状の底部と、この底部の周縁上方に設けられた壁部とを有し、底部の上面および壁部の内面に光を透過する材料が接合されている。したがって、金属体の内面の形状を略L字状にして光を透過する材料との接合面積を増やすなどし、強固な蓋体を形成することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, the metal body includes a plate-like bottom portion joined to an end surface on the opening side of the package, and a wall provided above the periphery of the bottom portion. And a material that transmits the light is bonded to the upper surface of the bottom portion and the inner surface of the wall portion.
According to the configuration of the third invention, the metal body has a plate-like bottom part joined to the end face on the opening side of the package, and a wall part provided above the periphery of the bottom part, and an upper surface of the bottom part. And the material which permeate | transmits light is joined to the inner surface of a wall part. Therefore, a solid lid can be formed by, for example, increasing the joint area with the material that transmits light by making the shape of the inner surface of the metal body substantially L-shaped.
第4の発明は、第3の発明の構成において、前記孔あるいは切り欠きは、前記底部の厚み方向に貫通していることを特徴とする。
第4の発明の構成によれば、孔あるいは切り欠きは、底部の厚み方向に貫通しているため、底部が薄くても加工し易い。また、孔あるいは切り欠きは、貫通することで、より深く形成されるため、余分な封止材の逃げ道としての機能を十分に発揮する。
According to a fourth invention, in the configuration of the third invention, the hole or notch penetrates in a thickness direction of the bottom portion.
According to the configuration of the fourth invention, since the hole or notch penetrates in the thickness direction of the bottom portion, it is easy to process even if the bottom portion is thin. Further, since the hole or notch is formed deeper by penetrating, the hole or notch sufficiently exhibits a function as an escape path for the excess sealing material.
第5の発明は、第3または第4の発明のいずれかの構成において、前記壁部の高さ寸法(T)は前記底部の厚み寸法(t)の3倍以上であり、かつ、前記底部の幅寸法(L)は前記壁部の高さ寸法(T)以上であることを特徴とする。
第5の発明の構成によれば、底部の幅寸法(L)を壁部の高さ(T)と同等あるいはそれより大きくすることで、蓋封止の応力に対して強度を向上させ、パッケージの気密性を高めることができる。また、壁部の高さ(T)を少なくとも枠体の厚み寸法(t)の3倍以上にすることで、光を透過する材料と金属体との接合強度も確保することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the third and fourth aspects, the height (T) of the wall is at least three times the thickness (t) of the bottom, and the bottom The width dimension (L) is not less than the height dimension (T) of the wall portion.
According to the configuration of the fifth aspect of the invention, the width dimension (L) of the bottom portion is made equal to or larger than the height (T) of the wall portion, thereby improving the strength against the stress of the lid sealing, and the package Can improve the airtightness. Further, by setting the height (T) of the wall part to at least three times the thickness dimension (t) of the frame body, it is possible to ensure the bonding strength between the light transmitting material and the metal body.
第6の発明は、第1ないし第5の発明のいずれかの構成において、前記封止材は、Au−Ge合金であることを特徴とする。
第6の発明の構成によれば、封止材は、Au−Ge合金である。したがって、Au−Ge合金は、低融点金属であるため、蓋封止の加熱の際、パッケージ内の接着剤等に与える悪影響を抑制できる。また、Au−Ge合金により鉛フリー化も可能となる。また、Au−Ge合金は、他の金属材料に比べて、蓋封止の際、角部に溜まり易いが、第1ないし第5の発明により、蓋体の角部が他の部分より浮いてしまうような事態を防止して、パッケージの気密性を高めることができる。
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the sealing material is an Au—Ge alloy.
According to the configuration of the sixth invention, the sealing material is an Au—Ge alloy. Therefore, since the Au—Ge alloy is a low melting point metal, it is possible to suppress an adverse effect on the adhesive or the like in the package when the lid sealing is heated. Moreover, lead-free can also be achieved by the Au—Ge alloy. In addition, the Au—Ge alloy is more likely to accumulate at the corners when the lid is sealed than other metal materials. However, according to the first to fifth inventions, the corners of the lid body floats from other parts. It is possible to improve the airtightness of the package.
また、上記目的は、第7の発明によれば、開口部を有するパッケージ内に圧電振動片が収容され、蓋体により前記開口部が封止された圧電デバイスであって、前記蓋体は、枠状とされた金属体の内面に、光を透過する材料が接合されて形成されており、前記金属体は、金属材料からなる封止材を用いて、前記パッケージの開口部側の端面に接合されており、前記封止材に付着する領域の幅寸法が、前記封止材の付着量が多くなる箇所に応じて小さくなっている圧電デバイスにより達成される。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package having an opening, and the opening is sealed by a lid, wherein the lid is A light-transmitting material is bonded to the inner surface of the frame-shaped metal body, and the metal body is formed on the end surface on the opening side of the package using a sealing material made of a metal material. The width dimension of the area | region which is joined and adheres to the said sealing material is achieved by the piezoelectric device which becomes small according to the location where the adhesion amount of the said sealing material increases.
第7の発明の構成によれば、蓋体は、枠状とされた金属体の内面に、光を透過する材料が接合されて形成されており、金属体が、金属材料からなる封止材を用いて、パッケージの開口部側の端面に接合される。そうすると、蓋封止の際、溶融した封止材は金属体の角部に向かうほど多く付着する。ところが、金属体は、封止材に付着する領域の幅寸法が、封止材の付着量が多くなる箇所に応じて小さくなっている。そうすると、金属材料からなる封止材は、金属体の部分にのみ濡れ拡がるため、金属体の幅寸法が小さいほど付着量が減少する。したがって、封止材の付着量が多くなり易い角部等の箇所に対して封止材の付着量自体を制限し、蓋体とパッケージとの間の封止材の厚みを均一に分布させることができる。 According to the structure of 7th invention, the cover body is formed by joining the material which permeate | transmits light to the inner surface of the metal body made into frame shape, and the metal body is a sealing material which consists of a metal material. Is used to bond to the end face of the package on the opening side. Then, when the lid is sealed, more molten sealing material adheres toward the corner of the metal body. However, in the metal body, the width dimension of the region adhering to the encapsulant is reduced according to the location where the amount of encapsulant attached increases. If it does so, since the sealing material which consists of metal materials will wet and spread only to the part of a metal body, the adhesion amount will decrease, so that the width dimension of a metal body is small. Therefore, restrict the amount of sealing material itself to a corner or other location where the amount of sealing material tends to increase, and distribute the thickness of the sealing material between the lid and the package uniformly. Can do.
図1および図2は、本発明の第1の実施形態に係る圧電デバイス20であって、図1は圧電デバイス20の概略平面図、図2は図1のA−A線概略断面図である。なお、図面が煩雑にならないよう、圧電振動片の表面に設けられた電極は省略して作図している。また、図1では、後述するように蓋体39の周縁を除く領域が透明体であるため、その内側が透かして見えている状態を示している。
これらの図において、圧電デバイス20は、その例示として圧電振動子が図示されており、収容容器としてのパッケージ36の内側に圧電振動片32を収容している。
1 and 2 show a
In these drawings, a piezoelectric vibrator is illustrated as an example of the
パッケージ36は、上側に開口部33を有し、全体的に矩形状に形成された箱状であって、例えば、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順次積層した後、焼結して形成されている。
本実施形態の場合、図2に示すように、上から第1の基板36a、第2の基板36bの順に積層されており、第1の基板36aは、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間S1が形成されている。この内部空間S1が圧電振動片32を収容するための収容空間である。
The
In the case of this embodiment, as shown in FIG. 2, the
また、第1の基板36aは、パッケージ36の内部に圧電振動片32をマウントした後、開口部33側の端面68に蓋体39が接合されており、これにより、開口部33は密封され、内部空間S1は窒素雰囲気あるいは真空雰囲気となっている。
蓋体39は、平面視における形状が、パッケージ36の平面形状に合わせて、全体が略長方形になっている。そして、蓋封止した後であっても、レーザー光Lで圧電振動片32の質量を変更する方法により周波数調整を可能にするために、圧電振動片32の金属膜48に対向した領域が、レーザー光Lを透過する材料から形成されている。本実施形態の場合、パッケージ36の開口部33全体と対向する領域がレーザー光Lを透過する材料56となっている。
この蓋体39の構成、及びパッケージ36と蓋体39との接合構造については、後で詳しく説明する。
Further, after mounting the piezoelectric vibrating
The shape of the
The configuration of the
第2の基板36bの内部空間S1に露出した面には、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が設けられている。電極部31は、実装端子33と電気的に接続されて、駆動電圧を供給するものである。そして、この電極部31の上に導電性接着剤43が塗布され、この導電性接着剤43の上に圧電振動片32の後述する固定用腕37,38が載置されて、導電性接着剤43が加熱・硬化されることにより、圧電振動片32がパッケージ36に接合されるようになっている。尚、導電性接着剤43は柔軟性のあるシリコーン系の導電性接着剤等を利用することが好ましい。
On the surface exposed to the internal space S1 of the
圧電振動片32は、水晶・タンタル酸リチウム・ニオブ酸リチウム等の圧電材料を、音叉状・短冊状・正方形状・メサ状・逆メサ状等にカットしたもの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には、音叉状にカットした所謂音叉型圧電振動片が用いられており、小型に形成して必要な性能を得るために、特に図示するような形状になっている。
すなわち、圧電振動片32は、二股に別れて互いに平行に延びる一対の振動腕34,35と、この一対の振動腕34,35を支持する基部51と、この基部51から延びるように分岐された固定用腕37,38とを備えている。
As the piezoelectric vibrating
That is, the piezoelectric vibrating
振動腕34,35には、それぞれ長手方向に延びる有底の長溝34a,35aが形成されており、この長溝34a,35a内と側面のそれぞれに、互いに異極となる励振電極(図示せず)が設けられ、これにより、振動腕34,35は電界効率を高めるようにして励振される。
また、振動腕34,35の基部51から離れた先端部には、周波数調整用の金属膜48,48が形成されている。この金属膜48,48は、蓋封止後の周波数調整工程において、レーザー光Lを照射されることによって、その質量を減少させることで、周波数が高くなる方へ変化させるものである。金属膜48,48は励振電極を形成する際に、同じ構造にして同時に形成することができる。
The vibrating
Further,
基部51は、一対の振動腕34,35を支持するための部分であり、その表裏面には、振動腕34,35を励振するための励振電極(図示せず)が短絡しないように引き回されている。
さらに、本実施形態の基部51は、圧電振動片32をパッケージ36側に接合するための複数の固定用腕37,38を支持するための部分でもある。
The
Furthermore, the
固定用腕37,38は、圧電振動片32のパッケージ36との接合箇所を、基部51よりも振動腕34,35から離すために形成された部分である。具体的には、固定用腕37,38は、基部51の振動腕34,35側と反対側の端部から、幅方向(図1のX方向)の両側に延びるように形成された後、振動腕34,35と平行になるように略直角に曲がって形成されている。
また、固定用腕37,38には、それぞれ、振動腕34,35に設けられた励振電極(図示せず)と一体に形成された電極パターン(図示せず)が設けられている。そして、この図示しない電極パターンの部分が、パッケージ36側の電極部31と導電性接着剤43で電気的に接続されている。
The fixing
The fixing
ここで、この圧電振動片32を密封するための蓋体39は、図2に示すように、全体が枠状とされた金属体55の内側に、光を透過する材料56が接合されて形成されており、金属体55の底面55cがパッケージ36と接合されている。なお、本実施形態の場合、光を透過する材料56は、酸化物を含有する硼珪酸ガラス等のガラス材料が用いられている(以下、単に「ガラス」という。)。
このように、圧電デバイス20は、蓋体39に金属体55を用いることで、蓋体39とパッケージ36との接合強度を確保している。すなわち、従来の蓋体は、蓋封止後に周波数調整ができるように、全体がガラス材料から形成されていたため、低融点ガラスを用いてパッケージに接合されていた。そして、低融点ガラスでは、パッケージの開口部側の端面である封止代が小さくなったことに伴って、蓋体とパッケージとの接合強度を確保することが困難となってきた。そこで、図2に示すように、蓋体39のパッケージ36の開口部33側の端面68と対向する領域を金属体55にして、この金属体55を、金属材料からなる封止材46を用いてパッケージ36に接合することで、蓋体39とパッケージ36との接合強度を確保できた。
Here, as shown in FIG. 2, the
Thus, the
具体的に、金属体55は、パッケージ36の開口部33側の端面68に接合される板状の底部55aと、この底部55aの周縁上方に設けられた壁部55bとを有し、幅方向の断面が略L字状とされ、その底部の上面55eおよび壁部55bの内面にガラス56が接合されている。これにより、金属体55とガラス56との接合強度を向上させている。すなわち、ガラス56は、金属体55の底部55aの上面(略L字状の内側底部)55eに、垂直方向に支持されている。また、図2に示すように、ガラス56は、両側の壁部55b,55bに挟まれて、水平方向に動かないように規制されている。また、金属体55の幅方向の断面が略L字状になることで、金属体55とガラス56との接合面積が増加されている。
Specifically, the
なお、本実施形態の金属体55は、コバールまたは42アロイ等のFe系金属などから形成されており、この金属体55の内面に酸化膜を形成してから、酸化物を含有する硼珪酸ガラス等のガラス56と接合されるようになっている。したがって、ガラス56を加熱・溶融させて金属体55に接合する際、金属体55の内面の酸化膜と、ガラスに含まれる酸化物との間で拡散接合が促されて、金属体55とガラス56との接合強度を向上させることができる。
The
また、金属体55の壁部55bの高さ寸法(T)は、底部55aの厚み寸法(t)の3倍以上とされている。図2では、底部55aの厚み寸法(t)を0.05mmにし、壁部55bの高さ寸法(T)を0.15mm以上にしている。これにより、ガラス56の周側面と壁部55bの内面との接触面積を確保して、ガラス56と金属体55との接合強度を確保している。
なお、壁部55bについては、封止材46の熱膨張係数を金属体55の熱膨張係数に比べて大きくし、蓋封止工程の冷却の際、金属体55の壁部55bでガラス56を締め付けて、金属体55とガラス56との接合強度を効果的に高めるため、水平方向(図2の左右方向)について、壁部56の内面をパッケージ36の開口部33側の端面68の範囲内に配置している(端面68の上方に配置している)。
Moreover, the height dimension (T) of the
In addition, about the
さらに、底部55aの幅寸法(L)/壁部55bの高さ寸法(T)と、パッケージとの接合強度(N)との関係を示した図3に示すように、壁部55bの高さ寸法(T)よりも底部55aの幅寸法(L)を大きくする方が、蓋封止の応力に対する強度(N)が高くなることに鑑み、金属体55の底部55aの幅寸法(L)を、壁部55bの高さ寸法(T)以上としている。すなわち、蓋封止の強度(N)が図3に示す20N以下になるとリーク等の可能性があることから、L/Tが1以上となるようにされ、図1及び図2の場合の底部55aの幅寸法(L)は、パッケージ36の開口部側端面68の幅と略同じとなっている。これにより、封止応力に対する気密性を高めることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 3 showing the relationship between the width dimension (L) of the bottom 55a / the height dimension (T) of the
そして、金属体55は、図1に示すように、金属材料からなる封止材46の付着する角部の一部に、孔あるいは切り欠き60を有している。
この孔あるいは切り欠き60は、図1のB−B線切断断面図である図4に示すように、蓋封止する際、角部に流れてきた封止材46を収めるための収容部である。すなわち、パッケージ36を蓋封止する工程では、例えば20〜40μmの厚みを有するシームリング状にした封止材をパッケージ36の開口部33側の端面68に載せ、封止材と金属体55とが対向するようにして蓋体39を置いて、シーム溶接したり、上から加重をかけながら加熱したりしている。このため、封止材46は角部に流れて集中する傾向にあり、この集中した分だけ、孔あるいは切り欠き60内に収容するようにしている。
As shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 4 which is a sectional view taken along the line B-B in FIG. 1, the hole or notch 60 is an accommodating portion for storing the sealing
本実施形態の孔あるいは切り欠き60は、金属体55の底部55aの内側の側面を切り欠くようにして形成されている。
また、孔あるいは切り欠き60は、図4の変形例に係る部分断面図である図5に示すように、底部55aを貫通せずに、有底の孔あるいは切り欠きであってもよいが、好ましくは、図4のように、金属体55の底部55aの厚み方向に貫通するとよい。これにより、底部55aが0.05mmと非常に薄くても加工し易くなる。また、孔あるいは切り欠き60を貫通させることで、より深く形成されるため、角部に流れてきた封止材46をより多く収容することができる。
The hole or notch 60 of this embodiment is formed so as to cut out the inner side surface of the bottom 55 a of the
Further, as shown in FIG. 5 which is a partial cross-sectional view according to the modified example of FIG. 4, the hole or notch 60 may be a bottomed hole or notch without penetrating the bottom 55a. Preferably, as shown in FIG. 4, the
また、孔や切り欠き60の形状については、図1に示されるような形状に限られるものではなく、例えば、蓋体39の概略底面図である図6(a)(b)に示されるように、角部における底部55aの内側の側面を四角形状に切り欠いたものや、角部における底部55aの中央に設けられた円形状の孔であっても勿論よい。
Further, the shape of the hole and the
なお、封止材46には低融点金属が用いられている。ここにいう低融点金属とは、圧電振動片32をマウントするための導電性接着剤43の溶融温度未満の温度をいい、概ね200℃〜400℃の融点である金属をさしている。したがって、蓋封止の際に封止材46を加熱しても、導電性接着剤43に与える悪影響を抑制できる。
具体的には、封止材46を低融点金属とするためには、Au−Su合金、Au−Si合金等を用いることができるが、Au−Ge合金を用いことが好ましい。本実施形態の場合、Au−Ge合金のAuとGeの配合比は、Auを89〜87wt%、Geを11〜13wt%として、融点が約356℃となるように形成されている。また、このAu−Ge合金を用いるため、図2の一点鎖線で囲った図に示されるように、Fe系の金属体55の表面に、下地層61として、金属体55側から順に、Ni(膜厚は1〜5μm)及びAu(膜厚は0.01〜0.5μm)が蒸着またはスパッタリングされている。また、パッケージ36にも下地層63として、パッケージ36側から順に、Wがメタライズされ、Ni及びAuが蒸着またはスパッタリングされている。
Note that a low melting point metal is used for the sealing
Specifically, in order to make the sealing material 46 a low melting point metal, an Au—Su alloy, an Au—Si alloy, or the like can be used, but an Au—Ge alloy is preferably used. In the case of this embodiment, the Au—Ge alloy Au / Ge compounding ratio is 89 to 87 wt% Au and 11 to 13 wt% Ge, and the melting point is about 356 ° C. In addition, since this Au—Ge alloy is used, as shown in a diagram surrounded by a one-dot chain line in FIG. 2, Ni (in order) from the
このようにAu−Ge合金を用いることで、本実施形態にとって種々の良い効果を発揮している。例えば、Au−Ge合金は、鉛を含まない合金であるため、廃棄しても有害な鉛が生成されず、また、パッケージ36の開口側の端面68の幅が例えば200μm以下と極めて小さい場合であっても、接合力を発揮できる。なお、鉛フリー化が可能で、パッケージ36の開口側端面68の幅が小さくても接合力を発揮できるものにAu−Sn合金等があるが、Au−Sn合金等では修理のためのリペア工程を行なった場合の保証ができない。すなわち、電子部品実装の鉛フリー化によってこれまでよりも融点の高いハンダが使用されてきている背景から、通常、リペア工程では圧電デバイス20に320℃程度の温度が加えられる。このため、融点が約280℃であるAu−Sn合金では、リペア工程に耐えられない恐れがある。また、パッケージ36の内部空間S1が真空雰囲気であっても、Au−Ge合金であれば、外圧によりリークし難い。
By using the Au—Ge alloy in this manner, various good effects are exhibited for the present embodiment. For example, since the Au—Ge alloy does not contain lead, no harmful lead is generated even if it is discarded, and the width of the
本発明の第1の実施形態に係る圧電デバイス20は以上のように構成されており、蓋体39の金属体55は、封止材46の付着する角部の一部に、孔あるいは切り欠き60を有する。したがって、この孔あるいは切り欠き60が、角部に流れてきた余分な封止材の逃げ道になり、蓋体39の角部が他の部分より浮いてしまうような事態を防止できる。
The
図7は、本発明の第1の実施形態にかかる変形例であって、圧電デバイスに用いられる蓋体70の概略底面図である。この図において、図1ないし図6の圧電デバイス20と同一の構成には、共通する符号を付して重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
この圧電デバイスの蓋体70が第1の実施形態と異なるのは、蓋体70に設けられた孔あるいは切り欠きについてのみである。
FIG. 7 is a schematic bottom view of a
The
すなわち、封止材46(図2参照)は、金属体55の直線部を有する領域に比べてその付着量が多い角部の領域の中でも、比較的多く付着し易い箇所と比較的少なく付着する箇所とが存在することが判明した。そこで、蓋体70に設ける孔あるいは切り欠き60を、封止材の付着量が多くなる箇所に応じて大きくしている。
図7の場合、複数の角部の各々に複数の孔60が形成されている。そして、蓋体70の対角線V上にある角部の領域に最も多くの封止材が付着し易いため、複数の孔60の内、対角線V上の孔60aが最も大きく、その両脇の孔60bが孔60aより小さく形成されている。
In other words, the sealing material 46 (see FIG. 2) adheres relatively easily and relatively less in the corner region where the amount of adhesion is larger than the region of the
In the case of FIG. 7, a plurality of
なお、図7の各角部に形成された孔60は、複数の大小の円形状の孔60a,60bからなっているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、図7の変形例である図8に示すように、複数の角部の夫々に形成されるのは一つの孔60であってもよく、この孔60は、対角線V上(最も多くの封止材が付着し易い箇所)の開口面積が最も大きく、その両側に向かうに従って開口面積が除々に小さくなっている。
In addition, although the
本発明の第1の実施形態に係る変形例は以上のように構成されており、孔あるいは切り欠き60は、封止材の付着量に対応して、その大きさが調整されている。したがって、角部の箇所によって付着する封止材の量が異なっても、その異なった量に応じて封止材を収容することができ、蓋体70の高さをより精度よく揃えられる。
The modification according to the first embodiment of the present invention is configured as described above, and the size of the hole or notch 60 is adjusted in accordance with the amount of sealing material attached. Therefore, even if the amount of the sealing material to be attached varies depending on the corner portion, the sealing material can be accommodated according to the different amount, and the height of the
図9は、本発明の第2の実施形態にかかる圧電デバイスに用いられる蓋体72の概略底面図である。この図において、図1ないし図6の圧電デバイス20と同一の構成には、共通する符号を付して重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
この圧電デバイスの蓋体72が第1の実施形態となるのは、蓋体72についてのみである。
FIG. 9 is a schematic bottom view of a
The
すなわち、図9の蓋体72には、図1ないし図6で説明した孔や切り欠きはなく、封止材(図示せず)が付着する領域(金属体55の底部55a)の幅寸法が、封止材の付着量が多くなり易い箇所に応じて小さくなっている。
具体的には、枠状の金属体55の底部55aの幅寸法は、角部だけではなく全周にわたって調整されており、図9に示すように、四角枠状の底部55aは、その各辺の中央付近における幅W1が最も大きく、角部に向かうに従って除々に幅を狭くして、対角線V上における幅W2が最も小さくなるように形成されている。
That is, the
Specifically, the width dimension of the
なお、図9の金属体55の底部55aの幅は、中央から角部に向かうに従って等差的に減少しているが、本発明はこれに限られるものでなく、あくまでも封止材の付着量との関係において、その幅を決めることが好ましい。例えば、図9の変形例である図10に示すように、四角枠状の底部55aの各辺について、封止材が中央から角部に向かうに従って所定の比率をもって付着量が多くなっていく場合は、その比率に合わせて、幅Wを中央から角部に向かうに従って減少させるとよい。
Note that the width of the bottom 55a of the
本発明の第2の実施形態は以上のように構成されており、金属体55は、底部55aの幅寸法が、封止材の付着量が多くなり易い箇所に応じて小さくなっている。そうすると、蓋体72は金属体55以外の部分はガラス56であり、封止材は金属体55の部分にのみ濡れ拡がるため、底部55aの幅寸法が小さいほど封止材の付着量は減少する。したがって、封止材が角部に流れる量自体を制限し、蓋体72とパッケージとの間の封止材の厚みを均一に分布させてリークを有効に防止できる。そして、本第2の実施形態の場合、金属体55の角部だけではなく全周にわたってその幅が調整されているため、より精度よく封止材の厚みを均一に揃えることができる。
The second embodiment of the present invention is configured as described above, and the
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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. Each configuration of each embodiment can be appropriately combined or omitted, and can be combined with other configurations not shown.
20・・・圧電デバイス、32・・・圧電振動片、33・・・開口部、36・・・パッケージ、39,70,72・・・蓋体、46・・・封止材、55・・・金属体、55a・・・底部、55b・・・壁部、56・・・光を透過する材料(ガラス)、60・・・孔あるいは切り欠き 20 ... Piezoelectric device, 32 ... Piezoelectric vibrating piece, 33 ... Opening, 36 ... Package, 39, 70, 72 ... Lid, 46 ... Sealing material, 55 ... -Metal body, 55a ... bottom, 55b ... wall, 56 ... light transmitting material (glass), 60 ... hole or notch
Claims (7)
前記蓋体は、枠状とされた金属体の内面に、光を透過する材料が接合されて形成されており、
前記金属体は、金属材料からなる封止材を用いて、前記パッケージの開口部側の端面に接合されており、前記封止材の付着する角部の一部に、孔あるいは切り欠きを有する
ことを特徴とする圧電デバイス。 A piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package having an opening, and the opening is sealed by a lid,
The lid is formed by joining a material that transmits light to the inner surface of a metal body having a frame shape,
The metal body is bonded to an end face on the opening side of the package using a sealing material made of a metal material, and has a hole or a notch in a part of a corner portion to which the sealing material adheres. A piezoelectric device characterized by that.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の圧電デバイス。 The metal body has a plate-like bottom portion joined to an end surface on the opening side of the package, and a wall portion provided above a peripheral edge of the bottom portion, and is provided on an upper surface of the bottom portion and an inner surface of the wall portion. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the light transmitting material is bonded.
前記蓋体は、枠状とされた金属体の内面に、光を透過する材料が接合されて形成されており、
前記金属体は、金属材料からなる封止材を用いて、前記パッケージの開口部側の端面に接合されており、前記封止材に付着する領域の幅寸法が、前記封止材の付着量が多くなる箇所に応じて小さくなっている
ことを特徴とする圧電デバイス。 A piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package having an opening, and the opening is sealed by a lid,
The lid is formed by joining a material that transmits light to the inner surface of a metal body having a frame shape,
The metal body is bonded to an end surface on the opening side of the package using a sealing material made of a metal material, and a width dimension of a region attached to the sealing material is an adhesion amount of the sealing material. Piezoelectric device, characterized in that it becomes smaller according to the number of points where the number increases.
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JP2011054597A (en) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Kyocera Kinseki Corp | Electronic device |
WO2022163788A1 (en) * | 2021-01-29 | 2022-08-04 | 京セラ株式会社 | Semiconductor package and semiconductor electronic device |
-
2006
- 2006-10-26 JP JP2006290806A patent/JP2008109430A/en not_active Withdrawn
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