JP2008211570A - 振動子封止体の製造方法及び振動子封止体ならびに物理量センサ - Google Patents

Abstract

【課題】振動子等の電子部品を封止体（パッケージ）に封止してなる振動子封止体、およびこの振動子封止体を備える物理量センサにおいて、振動子の検出感度特性および起動特性を向上させる。
【解決手段】開口を有し内部の収容部に振動子が収納される容器と、開口の周縁で接合して前記開口を覆う蓋体とを有し、容器と蓋体とが対向する接合部で封止材により真空封止される振動子封止体の製造方法において、容器内に接着剤を用いて振動子を実装する工程と、振動子を実装した容器を真空雰囲気中において所定の温度で制御した状態で、加熱するアニール処理工程と、封止材を真空雰囲気中の封止チャンバ内で加熱溶融させて、容器と蓋体とを押し付けて真空封止する溶接工程とを順に備え、アニール処理工程において、所定の温度を振動子の振動特性に基づいて定める。
【選択図】図1

Description

本発明は、セラミックス等の基板からなる容器内に水晶振動子、圧電振動子等の振動子を収納した後、容器を蓋体で気密封止して構成される振動子封止体、およびその製造方法ならびに物理量センサに関するものである。

水晶振動子や圧電振動子デバイス等の振動子を含む電子部品は、例えば、セラミックス等の基板からなる容器と、この容器の開口部を封止する金属製蓋体とから構成されたパッケージ等の封止体の内部に、振動子が気密封止状態で収納され、これによって振動子デバイスが構成される。これら振動子デバイスは、電子機器製品の小型化および薄型化に伴い、小型、薄型化、およびコストダウンの要求が益々強くなっている。

このため、近年は表面実装型（ＳＭＤ）のものが多数開発されて、振動子デバイスの特性を向上させるため、パッケージを真空封止することが求められている。また、車両の位置検出や姿勢制御用途、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ（携帯電話機用への搭載を含む）の手ぶれ補正用途等の様々な分野で圧電振動子デバイスを用いた圧電振動ジャイロセンサ、さらに加速度センサ等の開発が行われ実用化されている。

以下に図８、９を用いて従来技術の振動子デバイスの製造方法を説明する（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

第1の従来技術例として、特許文献１に開示されている音叉型圧電デバイス１００は、パッケージベース１０１に導電性接着剤１０４を介して音叉型圧電振動片１０３が実装され、パッケージベース１０１の上部に蓋体１０２が接合されてなる構成である。このパッケージベース１０１の底面には二段構造の封止孔１０５が設けられており、この封止孔１０５を介して減圧され、封止孔１０５に置かれた封止材をレーザや電子ビームにより局所加熱して溶融させ、パッケージ内部を高真空にしていることが開示されている。

ここでは、パッケージベース１０１に蓋体１０２を接合する際に、封止材やパッケージ等により発生するガスが、封止孔１０５により排気されるためパッケージ内部には発生したガスは残留しない。その後、パッケージ内部を封止孔で真空封止するときは、封止孔の周囲にのみ熱がかかるだけなので、ガスがほとんど発生せずに真空封止される。

この封止方法で製造した音叉型圧電デバイス１００は、クリスタルインピーダンス値が平均５０ｋΩで安定しバラツキも少なく、音叉型圧電振動片は抵抗がなく安定して屈曲振動する。

また、第２の従来技術例として、容器と蓋体とを陽極接合によって接合する製造方法が開示されている（特許文献２参照）。図９はこの構成例を示している。この陽極接合では、チャンバ１１０内の圧力を調整して、支持基板１１２と封止基板１１１とを、陽極接合によって接合する製造方法が開示されている。

ここでは、支持基板１１２と封止基板１１１とをチャンバ１１０内のホットステージ１１３上に載せ、チャンバ１１０内の圧力を所定の圧力に調整し、その状態で支持基板１１２と封止基板１１１に電源１１４の電圧を印加することで陽極接合を実施し、これによって、支持基板１１２と封止基板１１１とを接合する。

この封止方法で製造した振動ジャイロパッケージ１０８は、封入する希ガスの量を調整してチャンバ１１０内の圧力を調整することにより、パッケージ内の圧力を特定値にすることができる。よって、この製造方法で振動ジャイロを封止すれば、Ｑ値およびその温度係数のバランスがよい振動ジャイロを提供できる。

特開２００６−１９６９３２号公報（第６頁、図１） 特開２００５−０１６９６５号公報（第６〜７頁、図３）

特許文献１に開示されている振動子デバイスの製造方法では、容器と蓋体とを加熱接合するときに、封止材や容器等より発生するガスが封止孔より排気されるため、内部には発生したガスが残留しない。よって、音叉型圧電振動片のクリスタルインピーダンス値（以降、ＣＩ値と略す）を小さくすることができるため、音叉型圧電振動片はガスの抵抗がなく安定して屈曲振動することができる。

しかしながら、従来の振動子デバイスの製造方法で製造された振動子デバイスでは、容器と蓋体とを加熱接合するときに発生するガスを排気させるために、セラミックス容器の底面を二層構造とし、各層に開口の大きさの異なる孔部を形成しなければならない。二層構造とすることは、部品コストが高く、薄型化も困難であるという問題がある。

さらに、音叉型圧電振動片のＣＩ値が小さくなることで安定した発振を行える反面、Ｑ値（共振曲線の鋭さを表す量で、この量が大きい程共振曲線は鋭くなる）が高くなり、音叉型圧電振動片が安定して駆動するまでの時間が長くなるという問題がある。

さらにまた、特許文献２に開示されているパッケージの製造方法では、振動子のダンピング効果を低減させてＱ値を向上させるために高真空状態が望ましいとされてきた従来の考えに対し、１．０〜１００Ｐａ範囲に調整することで、振動ジャイロのＱ値および温度係数バランスが良好となることを見出し（段落００４７）、これに基づいてチャンバ内の圧力を高真空ではなく、所定の圧力に調整するようにしている。

しかしながら、従来のパッケージの製造方法では、陽極接合時に発生した酸素ガス等を吸収させるために、パッケージ内にゲッター材を搭載しなければならない。さらに、接合装置において、ゲッター材との反応がない希ガスを封入して、チャンバ内圧力を特定値に調整しなければならない。ゲッター材はコストが高く、希ガスを封入するための設備コストも高くなるという問題がある。

なお、振動子の検出感度特性は、機械的変動に対する検出信号の大きさに基づく特性であり、振動子の起動特性は、振動子から検出される検出信号が安定するまでの起動時間に基づく特性である。

これらの検出感度特性および起動特性は、振動子を振動させたときの振動特性によって評価することができ、この振動特性は振動子のＣＩ値により表される。

そこで、本発明は、上記の従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、振動子等の電子部品を封止体（パッケージ）に封止してなる振動子封止体、およびこの振動子封止体を備える物理量センサにおいて、振動子の検出感度特性および起動特性を向上させることを目的とする。

さらに、作業性すなわち生産性に優れ、コストダウンおよび小型化、薄型化が可能とな
る振動子封止体、およびこの振動子封止体を備える物理量センサを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、開口を有し内部の収容部に振動子が収納される容器と、前記開口の周縁で接合して前記開口を覆う蓋体とを有し、前記容器と前記蓋体とが対向する接合部で封止材により真空封止される振動子封止体の製造方法において、前記容器内に接着剤を用いて前記振動子を実装する工程と、前記振動子の振動特性を実測する実測工程と、前記振動子を実装した容器を、真空雰囲気中において所定の温度に制御した状態で、加熱するアニール処理工程と、前記封止材を、真空雰囲気中の封止チャンバ内で加熱溶融させて、前記容器と前記蓋体とを密接させて真空封止する溶接工程とを順に備える。このアニール処理工程において、前記所定の温度を、前記振動子の振動特性に基づいて定める。

係る構成によれば、振動子を実装した容器を真空中において加熱するアニール処理温度を所定の温度に調整することで、容器と蓋体とを密接させて溶接する際に、接着剤等から発生するガス量を所定の量に調整ができる。

すなわち、振動子を実装した容器を真空中において加熱するアニール処理温度を、所定の温度に調整することで、容器と蓋体とを密接させて溶接する際に発生する接着剤等からのアウトガスを有効活用し、封止体内部の圧力調整が可能となることを見出した。よって、振動子のＣＩ値を所定の範囲で制御することができ、振動子の駆動特性と起動特性のバランスを良好にできる。さらに、振動子の駆動特性と起動特性の良好な電子部品封止体を製造することができる。

また、封止する振動子のＣＩ値を所定の範囲で制御することによって、ＣＩ値の適正範囲を拡大することができるため、従来ではＣＩ値の適正範囲外であり不良品として扱われていた水晶振動子を廃棄することなく有効利用できる。

さらに、上述した目的を達成するために、前記溶接工程は、前記封止材を真空雰囲気中の封止チャンバ内で加熱溶融させて、所定の時間に制御した状態で、前記容器と前記蓋体とを密接させて真空封止する。この溶接工程において、前記所定の時間を、前記振動子の振動特性に基づいて定める。

係る構成によれば、容器と蓋体とを真空封止する溶接工程において、封止材を加熱溶融させて、容器と蓋体とを密接させる時間を所定の時間に調整することで、接着剤等から発生するガス量をさらに精度を上げて調整ができる。

すなわち、容器と蓋体とを真空封止する溶接工程において、容器と蓋体とを密接させる時間を、所定の時間に調整することで、溶接する際に発生する接着剤等からのアウトガスを有効活用し、封止体内部の圧力調整をさらに精度良くできることを見出した。よって、振動子のＣＩ値を所定の範囲で制御することができ、振動子の駆動特性と起動特性のバランスを良好にできる。さらに、振動子の駆動特性と起動特性の良好な電子部品封止体を製造することができる。

また、本発明の製造方法は、振動子は水晶振動子とすることができる。このとき、振動特性値は、振動子の駆動振動におけるクリスタルインピーダンス値（ＣＩ値）である。

係る構成によれば、水晶振動子は圧電材料の膜付け作業が不要となり、さらに経時安定性や温度特性が良好であることから、製品性能に優れる。また、ＣＩ値は水晶振動子を形
成するウェハや振動子を形成するエッチング工程、駆動電極膜形成工程の種々の条件に依存するため、同様のスペックであっても、水晶振動子を形成するロット間によって変動するが、外部から駆動信号を印加して振動子を発振させ、発振させた振動子の共振周波数における共振抵抗を測定することにより求めることができる。

また、本発明の製造方法は、接着剤としては、水晶振動子やセラミックス材料との接着性に優れ、耐熱特性、耐久性等に優れるエポキシ樹脂系樹脂またはシリコーン樹脂系接着剤を用いることができる。

さらにまた、本発明の振動子封止体の製造方法で製造した振動子を備えた物理量センサを構成することができる。この物理量センサは、振動子封止体の振動子の振動状態を検出する検出振動部を備える。物理量センサは、この検出振動部の振動状態を検出することにより、外部から印加された物理量を検出する。

さらにまた、本発明の物理量センサは、振動子の回転角速度が加わることによって生ずるコリオリ力を検出する振動型ジャイロセンサとすることができる。この構成によれば、ＣＩ値を所定の範囲に制御することができ、検出特性と起動特性のバランスを良好にできる。その結果、起動時間を短縮した高精度の振動型ジャイロセンサを提供することができる。

本発明によれば、振動子の検出感度特性および起動特性が良好な振動子封止体およびその製造方法を提供することができる。また、振動子封止体を真空封止するときの作業性が良好で、コストダウンが可能となる。さらに、振動子からの検出信号が安定するまでの起動時間を短縮した高精度の物理量センサを提供することができる。

また、封止する振動子のＣＩ値を所定の範囲で制御することによって、ＣＩ値の適正範囲を拡大することができるため、従来ではＣＩ値の適正範囲外であり不良品として扱われていた水晶振動子を廃棄することなく有効利用できる。

（第１の実施の形態）
以下に図１〜５に基づいて、この発明に係る振動子封止体の製造方法およびこの製造方法により製造される振動子封止体の好適な実施の形態を詳細に説明する。ここでは、振動子封止体として、容器内に水晶振動子が収納されて真空封止された水晶振動子の封止体について例示し、特に、水晶振動子が表面実装されたものについて説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る振動子封止体の製造方法における各工程を示すフローチャートである。また、図２は、図１の製造方法により製造された振動子封止体の模式的な断面図である。

はじめに、図２に示す振動子封止体の構成について説明する。振動子封止体は、開口を備えた箱形形状の収容部に水晶振動子等の振動子１１を収納した容器１２と、容器１２の開口を封止材１５を介して封止するための蓋体１６とで構成されている。容器１２は、底壁と、底壁の外周に沿って配置された側壁とから構成され、上部が開口した箱形形状であり、その上面中央部に振動子１１を収納する収容部としてのキャビティ１３を有している。

容器１２の構成材料としては、セラミックス、樹脂等が挙げられるが、ここでは、容器１２は例えば酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスか
ら構成されている。容器１２の底面には振動子１１を搭載するための支持台１４が形成されており、この支持台１４上には接着剤１７により振動子１１を容器１２の底面と平行に搭載して取り付けられている。それにより、容器１２内に振動子１１が収納された構成が実現される。

上記のようにして容器１２内に振動子１１を配置して収納した後、容器１２の側壁上面１２ａに封止材１５を介して蓋体１６を配置し、容器１２の開口を封止する。なお、封止材１５を均一に溶融させるために、容器１２と蓋体１６とを位置決めし、密着させる。ここでは加工治具は図示していない。

図２に示すように、蓋体１６は、平面視において外周が容器１２の外周とほぼ一致する形状（若干容器１２と比較すると小さい寸法）を有する。蓋体１６は金属から構成され、ここでは、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等が用いられる。

容器１２と蓋体１６との間に介在する封止材１５には、共晶組成のろう材料や半田材料、あるいは低融点ガラス等が用いられる。ここでは、融点によってろう材料と半田材料とを区別しており、ろう材料は４５０℃以上で溶融する材料であり、半田材料は４５０℃未満で溶融する材料である。

ろう材料としては、例えばＡｇ−Ｃｕ合金で構成される銀ろう、Ａｌ−Ｓｉ合金で構成されるアルミニウムろう、Ｎｉ−Ｃｒ合金で構成されるニッケルろう、Ａｕ−Ｃｕ合金やＡｕ−Ｎｉ合金で構成される金ろう、Ｐｄ−Ａｇ合金やＰｄ−Ｎｉ合金で構成されるパラジウムろう等の金属ろうが用いられる。

また、半田材料としては、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ合金で構成される錫−鉛半田、Ａｌ−Ｓｉ合金で構成されるアルミニウム半田、Ａｕ−Ｓｉ合金やＡｕ−Ｓｎ合金で構成される金半田、Ｃｄ−Ｚｎ合金で構成されるカドミウム半田等の金属半田が用いられる。

また、低融点ガラスは、具体的には３００〜７００℃で溶融・軟化するガラスであって、例えば、ＰｂＯとＢ２Ｏ３とを主成分として含む無機低融点ガラスや、無機物と有機物とを含むハイブリッド低融点ガラス等が用いられる。

また、接着剤１７としては、例えば、エポキシ樹脂系接着剤やシリコーン樹脂系接着剤が、接着性および耐熱性等の信頼性の面から適しているが、その他に、ポリイミド樹脂系接着剤やウレタン樹脂系接着剤が用いられる。

また、容器１２の側壁上面１２ａには、タングステンからなるメタライズ層が設けられており、そのメタライズ層上（その露出する表面）には、ニッケルメッキと金メッキを施して層状に形成している。

次に、図1のフローチャートと図２の振動子封止体の断面図を用いて、本実施の形態の振動子封止体１０の製造方法について詳細に説明する。

（振動子実装工程：ステップＳ１０１）
まず、水晶振動子１１を実装する工程（ステップＳ１０１）について説明する。セラミックス容器１２は蓋体１６を取り付けない開口された状態にあり、水晶振動子１１は未装着の状態とする。このセラミックス容器１２には酸化アルミニウム質焼結体を用いた。

この状態において、容器１２内の底面上に設けられた支持台１４上に一液性エポキシ樹脂系接着剤１７を塗布し、その上から水晶振動子１１の一端を載置し、接着剤１７を１０
０℃以上に加熱処理して硬化させる。

（振動特性実測工程：ステップＳ１０２）
次いで、振動特性を実測する工程（ステップＳ１０２）について説明する。水晶振動子１１が実装された容器１２の裏面に設けた励振電極部１８に、外部から電気的な信号を印加することで機械的な振動（駆動振動）を励起させることができる。

このときの振動特性値は、水晶振動子１１の駆動振動におけるクリスタルインピーダンス値（以下ＣＩ値と略す）である。このＣＩ値は、実測工程において、外部から駆動信号を印加して振動子を発振させ、発振させた振動子の共振周波数における共振抵抗を測定することにより求めることができる。駆動信号とは、電流または電力等の振動子を発振させるための信号である。

また、このＣＩ値は、水晶振動子１１を形成するウェハや振動子１１を形成するエッチング、駆動電極膜形成等の種々の条件に依存するため、同様のスペックであっても、水晶振動子１１を形成するロット間によって変動する。よって、ロット毎にワークを数個ずつ抜き取りＣＩ値測定を行い、その測定値を管理する。

（アニール処理工程：ステップＳ１０３）
次いで、水晶振動子１１が実装された容器１２を、溶接工程前にアニール処理する工程（ステップＳ１０３）について説明する。水晶振動子１１が実装された容器１２を、高真空アニール炉内に投入し、真空雰囲気中において加熱する。その結果、容器１２内部等（主に接着剤１７）に存在するアウトガス成分が外部へ排出される。アニール処理する温度は、封止材１５の融点以上（例えば、ＡｕＳｎ半田の場合は２８０℃以上）とし、前記振動特性実測工程で求めた水晶振動子のＣＩ値に対応して決定する。

（溶接工程：Ｓ１０４）
次いで、容器１２と蓋体１６とを接合する工程（ステップＳ１０４）について説明する。容器１２の開口を封止するように、蓋体１６を容器１２に位置決めしながら真空加熱封止装置の封止チャンバ内に配置する。なお、真空加熱封止装置は図示していない。蓋体１６には、セラミックス容器１２と熱膨張係数が近いコバール合金（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系三元合金）からなり、周縁部にＡｕ−Ｓｎ共晶はんだが取り付いているものを用いた。封止チャンバを高真空に排気し、封止材１５を融点以上に加熱して溶融させた状態で容器１２と蓋体１６とを密接させて接合する。そして、封止チャンバの排気を停止させ、窒素ガスを導入し大気圧に戻し、封止チャンバから振動子封止体１０を取り出す（ステップＳ１０５）。

以下に、振動子封止体１０内部の圧力調整方法、すなわち振動子封止体１０のＣＩ値の調整方法について、図３〜図５を用いて説明する。一概にＣＩ値を下げるのではなく、所定のＣＩ値の範囲に設定することができるので、所望の検出感度特性と、安定に要する時間を表す起動特性の両方を満たすことが可能となる。

水晶振動子１１のＣＩ値と容器１２の内圧（真空度）との間には、図３に示すような特性があり、高真空となる（図の左方）ほどＣＩ値は低下する。よって、真空封止する圧力に対応して振動子封止体のＣＩ値が決まることになる。すなわち、高真空側で封止すればＣＩ値は減少し、低真空側で封止すればＣＩ値は増加する。なお、図３における真空度は図示していないが対数目盛である。

さらに、図４に示すような特性があり、封止する圧力を一定とすると、封止前の水晶振動子１１のＣＩ値（大気中での駆動振動）と振動子封止体１０のＣＩ値には比例関係が成
立する。

前述した通り、水晶振動子１１のＣＩ値は、水晶振動子１１を形成するロット間によって変動があるため、高ＣＩ値の水晶振動子１１を真空封止した場合（図４中の１）と、低ＣＩ値の水晶振動子１１を真空封止した場合（図４中の２）では、ＣＩ値は一定の低減率で減少するため、振動子封止体１０のＣＩ値はそれぞれ異なることになる。例えば、振動子封止体１０のＣＩ値の最適範囲Ａに対応する水晶振動子１１のＣＩ値の範囲はＢに限定される。

そこで、振動子封止体１０のＣＩ値の調整方法として、アニール温度を制御することによって、溶接工程において発生する、容器内部等からのアウトガス成分を調整することを見出した。アニール処理する温度と振動子封止体１０のＣＩ値との間には、図５に示すような特性がある。高温側でアニールすればするほど、溶接工程前に容器内部等（主に接着剤１７）から発生する熱分解性ガス成分を充分に除去できるので、振動子封止体１０のＣＩ値を下げることができる。

その逆に、低温側でアニールすると、溶接工程前に容器内部等（主に接着剤１７）から発生する熱分解性ガス成分が若干量残留し、振動子封止体１０のＣＩ値は上がる。すなわち、振動子封止体１０のＣＩ値の最適範囲をＡで示しているが、この最適範囲Ａに対応する封止前の振動子ＣＩ値は、高温側でアニール処理する場合は適正範囲がＣとなり、低温側でアニール処理する場合にはＤとなる。

アニール温度を制御することにより、封止前ＣＩ値の適正範囲はＣ＋Ｄに拡がり、水晶振動子１１を形成するロット間に依存することがなく、振動子封止体１０のＣＩ値を最適範囲Ａに調整することが可能となる。その結果、従来ではＣＩ値の適正範囲外であり不良品として扱われていた水晶振動子を廃棄することなく有効利用できる。

以上のように、本実施の形態の水晶振動子封止体１０の製造方法によれば、容器１２と蓋体１６とを接合する工程において、接着剤１７等から発生するアウトガス量を有効活用することによって、封止圧力の調整範囲が拡がり、水晶振動子１１の振動特性（ＣＩ値）のロット間ばらつきに依存することがなく、水晶振動子の適正ＣＩ値範囲で真空封止することができる。その結果、水晶振動子の駆動特性と起動特性のバランスが良好にできる。

（第２の実施の形態）
次に、図６と図７を用いて、この発明に係る振動子封止体の製造方法およびこの製造方法により製造された振動子封止体の第２の実施の形態を詳細に説明する。振動子封止体として、第１の実施の形態と同様に容器内に水晶振動子が収納されて真空封止された振動子封止体について説明する。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係る振動子封止体の製造方法における各工程を示すフローチャートである。図６のフローチャートで示す各工程ステップＳ２０１〜Ｓ２０３とＳ２０５は、第１の実施の形態における各工程ステップＳ１０１〜Ｓ１０３とＳ１０５と同じであるため、説明は省略する。第１の実施の形態と異なる所は、ステップＳ２０４（溶接工程）のみである。

（溶接工程：Ｓ２０４）
容器１２と蓋体１６とを接合する工程（ステップＳ２０４）について説明する。高真空雰囲気中において、封止材１５を融点以上に加熱溶融させて、所定の時間に制御した状態で、容器１２と蓋体１６とを密接させて接合する。そして、封止チャンバの排気を停止させ、窒素ガスを導入し大気圧に戻し、封止チャンバから振動子封止体１０を取り出す。

以下に、容器内部の圧力調整方法、つまり振動子封止体のＣＩ値の調整方法について、図７を用いて説明する。封止材１５を溶融させ、容器１２と蓋体１６とを密接させて接合する時間と振動子封止体１０のＣＩ値との間には、図７に示すような特性がある。接合時間が長ければ長い程（図の右方）、封止材１５や容器１２（主に接着剤１７）等から発生するガスが増加し、振動子封止体１０内部の圧力が増加し、振動子ＣＩ値が増加することになる。

すなわち、容器１２と蓋体１６とを接合する時間を調整することによって、第1の実施の形態の振動子封止体１０と比較して、さらに精度良く振動子封止体のＣＩ値を最適範囲に調整することが可能となる。

以上のように、本実施の形態の水晶振動子封止体１０の製造方法によれば、前述した第1の実施の形態の場合と比較して、溶接工程において接着剤１７等から発生するアウトガス量の調整範囲をさらに拡げることができるので、水晶振動子１１の振動特性（ＣＩ値）のロット間ばらつきに依存することがなく、水晶振動子の適正ＣＩ値範囲で真空封止することができる。その結果、水晶振動子の駆動特性と起動特性のバランスが良好にできる。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態として、第１および第２の実施の形態の水晶振動子封止体を物理量センサに用いる場合を説明する。水晶振動子のＣＩ値が低い場合には高感度となり、僅かな振動変化についても検出することができるが、検出出力が安定するまでに時間を要する。

ＣＩ値が高い場合には、短時間で検出出力が安定するが、僅かな振動変化に追従して検出することができない。本発明の水晶振動子封止体を物理量センサに用いた場合、水晶振動子のＣＩ値を所定の範囲に制御することができるので、Ｑ値も良好な所定の範囲に設定できる。

さらにまた、ＣＩ値（すなわちＱ値）を所定の範囲に設定できるので起動時間を短縮できる。その結果、外部から印加された物理量を検出するときの検出特性と起動特性のバランスの良好な物理量センサを提供できる。なお、本実施の形態の物理量センサは、具体的には、振動型ジャイロセンサや振動型加速度センサに適している。

上記の第１および第２の実施の形態においては、本発明に係る水晶振動子封止体が、容器内に音叉型の水晶振動子を収納する場合について説明したが、音叉型以外の水晶振動子が収納されてもよい。

さらに、水晶振動子に限らず、その他の圧電振動子を収納する構成の圧電振動子封止体についても、本発明は適用可能である。例えば、ＰＺＴ、セラミックス、ＬＮクリスタル（ニオブ酸リチウム）、ポリシリコン素子等を容器内に収納する圧電振動子封止体に本発明を適用しても良い。

以上のように、本発明に係る振動子封止体の製造方法及びこの製造方法により製造された振動子封止体は、振動子パッケージ等の封止体内の圧力制御を容易に行うことができ、かつ生産性が高い。特に、収納された振動子の真空特性が内部圧力に大きく影響する振動型ジャイロセンサや振動型加速度センサの製造に適している。

本発明の第１の実施の形態に係る振動子封止体の製造方法における各工程を示すフローチャートである。 図１の製造方法により製造された振動子封止体の模式的な断面図である。 内圧とクリスタルインピーダンス値（ＣＩ値）との関係を示す図である。 振動子の封止前ＣＩ値（大気雰囲気）と真空封止後ＣＩ値との関係を示す図である。 振動子の真空封止後ＣＩ値とアニール処理する温度との関係を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る振動子封止体の製造方法における各工程を示すフローチャートである。 振動子の真空封止後ＣＩ値と容器と蓋体とを接合する時間との関係を示す図である。 従来技術の振動子デバイスの製造方法を説明するための図である。 従来技術の振動子デバイスの製造方法を説明するための図である。

符号の説明

１０ 振動子封止体
１１ 振動子
１２ 容器
１２ａ 側壁上面
１３ キャビティ
１４ 支持台
１５ 封止材
１６ 蓋体
１７ 接着剤
１８ 励振電極部
１００ 音叉型圧電デバイス
１０１ パッケージベース
１０２ 蓋体
１０３ 音叉型圧電振動片
１０４ 導電性接着剤
１０５ 封止孔
１１０ チャンバ
１１１ 封止基板
１１２ 支持基板
１１３ ホットステージ
１１４ 電源

Claims (7)

1. 開口を有し内部の収容部に振動子が収納される容器と、前記開口の周縁で接合して前記開口を覆う蓋体とを有し、前記容器と前記蓋体とが対向する接合部で封止材により真空封止される振動子封止体の製造方法において、
   前記容器内に接着剤を用いて前記振動子を実装する工程と、
   前記振動子の振動特性を実測する実測工程と、
   前記振動子を実装した容器を、真空雰囲気中において所定の温度に制御した状態で加熱するアニール処理工程と、
   前記封止材を、真空雰囲気中の封止チャンバ内で加熱溶融させて、前記容器と前記蓋体とを密接させて真空封止する溶接工程とを順に備え、
   前記所定の温度を、前記振動子の振動特性に基づいて定めることを特徴とする振動子封止体の製造方法。
2. 前記溶接工程は、前記封止材を真空雰囲気中の封止チャンバ内で加熱溶融させて、所定の時間に制御した状態で、前記容器と前記蓋体とを密接させて真空封止し、
   前記所定の時間を、前記振動子の振動特性に基づいて定めることを特徴とする請求項1に記載の振動子封止体の製造方法。
3. 前記振動子は水晶振動子であり、
   前記振動特性は、前記振動子の駆動振動におけるクリスタルインピーダンス値であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動子封止体の製造方法。
4. 前記接着剤は、エポキシ樹脂系接着剤またはシリコーン樹脂系接着剤であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の振動子封止体の製造方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の振動子封止体の製造方法を用いて製造したことを特徴とする振動子封止体。
6. 請求項５に記載の振動子封止体の振動子の振動状態を検出する検出振動部を備え、前記検出振動部の振動状態を検出することにより、外部から印加された物理量を検出することを特徴とする物理量センサ。
7. 前記物理量センサは、前記振動子に回転角速度が加わることによって生ずるコリオリ力を検出する振動型ジャイロセンサであることを特徴とする請求項６に記載の物理量センサ。

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