JP2009055394A - 圧電デバイス、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧電デバイス(100)は、片面に高温ハンダ層(21)が形成された蓋部(20)と、第1面に形成された第1電極パターン(31)と第2面に形成された第2電極パターン(33)とを有し、第1電極パターンから第2面に高温ハンダ層の高温ハンダが流れる第1導通路(91)が形成された圧電振動片(60)と、第1導通路から流れ出た高温ハンダがさらに下に流れ且つ第1外部電極と導通する第2導通路(71)を有するベース(70)と、を備える。
【選択図】 図1A
Description
このような構成により、蓋部に形成された高温ハンダが溶け出して第2導通路を封止することができる。このため簡易な方法で大量に生産することができる。
この構成により、高温ハンダが第1導通路と第2導通路との壁を伝わって下に流れることができる。
第1接続端子が高温ハンダ層と接触しているため、蓋部に形成された高温ハンダが第1接続端子に流れる。その一方で、第1励振電極と高温ハンダ層とが接触していないため第1励振電極に高温ハンダが流れ落ちることはない。
第2接続端子は直接スルーホール部に接触して駆動信号を得ることができるとともに、圧電振動片とベースとの間には隙間が形成されるため圧電振動片の振動に影響を与えない。
一般にプリント基板に圧電デバイスを実装する際に使用される鉛を含まないSn−Ag−Cuハンダがハンダペーストとして使用される。そのSn−Ag−Cuハンダ融点は約218°Cであるので、圧電デバイスを実装する炉内温度も最高で260°C程度である。このため圧電デバイスの製造に使用された高温ハンダが圧電デバイスの表面実装時に溶け出すことはない。
流れた高温ハンダが第1導通路を通らないで流れたり大量の高温ハンダが流れ出したりした場合であっても、第1接続電極と第2接続電極との間に空隙が形成されているので、高温ハンダが第2接続電極に流れ出して短絡することがない。
高温ハンダ層が蓋部の周囲にのみ形成されているので、溶け出した高温ハンダが誤って第1励振電極に付着することもない。
この製造方法によれば、蓋部、圧電振動片及びベースを重ねて配置し高温槽で加熱することで、高温ハンダ層からの高温ハンダが溶けて流れ出し第1導通路と第2導通路に流れ出て、この第2導通路を高温ハンダが封止することができる。このため簡易に圧電デバイスを製造することができる。
この構成によ、第2導通路を高温ハンダが封止するだけでなく、高温ハンダ層と圧電振動片との接合が完了する。
蓋部、圧電振動片及びベースの材質が異なっている場合には接合温度が異なる場合があるため圧電振動片とベースとの接合を、蓋部との接合とは別の工程で行ってもよい。
以下、本発明の各実施形態にかかる第1水晶振動子100について、図面を参照して説明する。図1Aは、本発明の第1実施形態にかかる第1水晶振動子100の概略図を示している。
図1A(a)は全体斜視図であり、(b)は(c)のBB断面図である。図1A(c)は第1水晶外枠50の上面図であり、(d)は第1ベース70の上面図である。
図1Bは、図1A(b)の点線で囲った部分の拡大断面図である。図1Bは、第1水晶外枠50と第1ベース70とが接合された第1パッケージ80に第1リッド20がかぶせられている状態である。第1リッド20がかぶせられた第1パッケージ80は不図示のテーブルに載置されて不図示の真空中もしくは不活性ガス中の高温槽に送られる。真空もしくは不活性ガス中の高温槽は320°C以上例えば330°Cに設定されている。
図2(a)は、第2の実施形態にかかる第2水晶振動子110の断面図であり、(b)は、第2リッド26の内面部を示す平面図であり、(c)は第2水晶外枠56の上面図であり、(d)は第2ベース76の上面図である。なお、第2実施形態において第1の実施形態にかかる第1水晶振動子100と同じ部材に対しては同じ符号を用いる。
第1実施形態では、第1リッド20及び第1ベース70は平面のままで第1水晶振動片60を薄くすることで、第1水晶振動片60は支障なくAT振動することができる。一方で第2実施形態では、第2リッド26及び第2ベース76に凹部を形成し第2水晶振動片60は水晶外枠56と同じ厚さのままで。第2水晶振動片66は支障なくAT振動することができた。実施形態で説明したAT振動子以外にも音叉型水晶振動子などに対しても同様に本実施形態を適用することができる。
図3は、本実施形態の水晶ウエハ10を示した概略平面図である。図3に示す状態は、水晶ウエハ10から第1水晶振動片60及び、第1水晶外枠50をエッチングで同時に形成した状態を示した図である。水晶ウエハ10に第1水晶外枠50が形成され、第1水晶外枠50は、例えば8×6行列のマトリックス状に配置されている。水晶ウエハ10に配置する第1水晶外枠50の数は、水晶ウエハ10の大きさに従いマトリックス状で、行列を増減してもよい。
次に、図6のステップS114では、図6(g)に示すように、露光装置を用いて、フォトマスクに描かれた圧電振動片60の外形パターンをフォトレジスト層36が塗布された第1水晶外枠50に露光する。図6(g)は露光されたフォトレジスト42’を有する第1水晶外枠50を示した断面図である。
これまでの工程により、第1水晶振動片60に第1励振電極31、第2励振電極33及び第1スルーホール91内の金属膜、並びに第1水晶外枠50に第1金属膜30及び第2金属膜40のパターンが形成された第1水晶外枠50が得られた。
図8は、第1ベース70に第1水晶外枠50及び第1水晶振動片60を接合し第1パッケージ80を形成するためのフローチャートである。
ステップS304では、第1リッド20が載置された第1パッケージ80を、320°C以上の真空又は不活性ガス中の高温槽に保持する。高温槽で高温ハンダ21が溶けた高温ハンダは、第1パッケージ80を接合し封止すると同時に、毛細管現象で第1水晶振動片60の第1スルーホール91及び第1ベース70の第2スルーホール71に流れて、第2スルーホール71も封止する。以上の工程で、生産効率のよい経済的に優れた第1水晶振動子100が得られる。
20 …… リッド
21 …… 高温ハンダ
30、 …… 金属膜
31、33 …… 第1励振電極
36,36’,36” …… フォトレジスト層
40,45 …… 金属膜
42,42’,42” …… 露光されたフォトレジスト層
50 …… 水晶外枠
51 …… 連結部
52 …… 開口部
60 …… 水晶振動片
62 …… 開口部
70,76 …… 第1ベース、第2ベース
71,73 …… 第2スルーホール、第3スルーホール
72,74 …… 外部電極
80,86 …… 第1パッケージ、第2パッケージ
90,95 …… 第1連結部、第2連結部
91 …… 第1スルーホール
100 …… 第1水晶振動子
110 …… 第2水晶振動子
Claims (10)
- 第1外部電極及び第2外部電極を有し、プリント基板にハンダペーストにより固定される圧電デバイスであって、
片面に高温ハンダ層が形成された蓋部と、
第1面に形成された第1電極パターンと第2面に形成された第2電極パターンとを有し、前記第1電極パターンから前記第2面に前記高温ハンダ層の高温ハンダが流れる第1導通路が形成された圧電振動片と、
前記第1導通路から流れ出た高温ハンダがさらに下に流れ且つ前記第1外部電極と導通する第2導通路を有するベースと、
を備えることを特徴とする圧電デバイス。 - 前記第1導通路と前記第2導通路の壁面には金属膜が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイス。
- 前記第1電極パターンは第1励振電極とこの第1励振電極に導通する第1接続電極とを有し、
前記第1接続端子は前記高温ハンダ層と接触し、前記第1励振電極と前記高温ハンダ層との間には隙間が形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の圧電デバイス。 - 前記第2電極パターンは第2励振電極とこの第2励振電極に導通する第2接続電極とを有し、
前記ベースは前記第2外部端子と導通するスルーホール部が形成され、前記第2接続端子は前記スルーホール部と接触し、前記第2励振電極と前記ベースとの間には隙間が形成されることを特徴とする請求項1又は請求項3のいずれか一項に記載の圧電デバイス。 - 前記高温ハンダの溶融温度は、前記ハンダペーストの溶融温度よりも高い270度以上であることを特徴とする請求項1又は請求項4のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
- 前記第1電極パターンは第1励振電極とこの第1励振電極に導通する第1接続電極とを有し、
前記第2電極パターンは第2励振電極とこの第2励振電極に導通する第2接続電極とを有し、
前記圧電振動片は第1接続電極と前記第2接続電極との間に空隙が形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の圧電デバイス。 - 前記蓋部は、その周囲にのみ前記高温ハンダ層が形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
- 圧電デバイスの製造方法において、
第1面に形成された第1電極パターン、第2面に形成された第2電極パターン、及び前記第1電極パターンから前記第2面に形成される第1導通路が形成された圧電振動片と、第2導通路が形成されたベースとを、前記第1導通路と前記第2導通路とを合わせて配置する第1配置工程と、
片面に高温ハンダ層が形成された蓋部を、この高温ハンダ層が前記第1導通路に接するように前記圧電振動片に配置する第2配置工程と、
前記第2配置工程後に、前記蓋部、前記圧電振動片及び前記ベースを重ね合わせた状態で真空又は不活性ガスの高温槽で加熱する加熱工程と、を備え、
この加熱工程により、前記高温ハンダ層からの高温ハンダが溶けて流れ出し、前記第1導通路と前記第2導通路に流れ出て、この第2導通路を高温ハンダが封止することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。 - 前記加熱工程により、前記高温ハンダ層と前記圧電振動片とが接合されることを特徴とする請求項8に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記第1配置工程は、前記第2配置工程の前に、前記圧電振動片と前記ベースとを接合することを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の圧電デバイスの製造方法。
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