JP2015188190A - 圧電デバイスおよび圧電デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化・低背化に対応し封止時の熱の影響を抑制するとともに、コストを増大させることなく印字を行うことができる圧電デバイスおよび当該圧電デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】水晶振動子は、透光性材料からなる蓋体２と、水晶振動片４が収容された容器３とが封止材５を介して接合されている。封止材５は、蓋体２の容器との接合面の全体に形成されている。そして蓋体２の容器との接合面の外周部の封止材が溶融することで蓋体２と容器３とが融着されているとともに、当該融着がされた領域よりも内側の領域の封止材に印字Ｍがされている。【選択図】図６

Description

本発明は圧電デバイスおよび当該圧電デバイスの製造方法に関する。

表面実装型の水晶振動子は小型化・低背化に適した圧電デバイスであり、通信機器等様々な分野で使用されている。前記水晶振動子は、直方体状の容器の内部に水晶振動片を収容し、当該容器と板状の蓋体とを封止材を介して接合することによって水晶振動片を気密に封止した構造となっている。当該構成の水晶振動子は例えば特許文献１に開示されている。

前記水晶振動子では、封止材を挟んで重ね合わされた蓋体と容器とが加熱雰囲気に晒されることで封止材が溶融して蓋体と容器とが融着される。このように蓋体および容器が加熱雰囲気に晒されると、容器内に収容された水晶振動片や、水晶振動片を容器内に導電接合する接続部位等が熱の影響を受けることになる。これより、融着後に水晶振動子の特性が劣化してしまうことがある。

ところで近年では各種電子機器の小型化および多機能化により高密度実装が進み、これらの機器等に実装される圧電デバイスも超小型（例えば表面実装型の圧電デバイスの平面視における外形寸法が２．０ｍｍ×１．６ｍｍ以下）で薄型のものが求められるようになってきている。このような要求に対し、従来のようにセラミック材料からなる蓋体では焼成精度等の点から低背化が困難になってくる。

これに対して特許文献２乃至３のようにガラスや水晶からなる蓋体の場合、セラミック材料からなる蓋体に比べて薄肉化を図ることができるため、圧電デバイスの低背化に寄与する。

特開２００１−０９４３７９号 特開２００９−１７４５４号 特許第５１８８３２９号

前記水晶振動子の蓋体の表面（上面）には、製造時に製造社名や製造ロット等を表す記号や文字等からなる情報をレーザー等によって印字する必要がある。例えば透光性材料からなる蓋体を用い、当該蓋体の上方からレーザービームを照射して印字を行う場合、レーザービームが蓋体内部を透過して容器内部の圧電振動素子に損傷を与えてしまうことがある。

特許文献２乃至３には、金属膜を蓋体に設けられた凹部の内底面全体に形成することによって遮光した圧電デバイスが開示されている。しかし当該構成の場合、凹部の内底面全体に金属膜が形成されているため金属の使用量が増え、コスト高となってしまう。また蓋体と容器との接合は陽極接合によって行われているため、蓋体および容器が４００℃前後の高温下に晒され、容器内の圧電振動素子等が熱によるダメージを受けてしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、小型化・低背化に対応し封止時の熱の影響を抑制するとともに、コストを増大させることなく印字を行うことができる圧電デバイスおよび当該圧電デバイスの製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、透光性材料からなる蓋体と、少なくとも圧電素子を収容してなる容器とが封止材を介して接合された圧電デバイスであって、封止材が前記蓋体の容器との接合面の外周部と当該外周部よりも内側の領域とを含む領域に形成されてなり、前記外周部の封止材が溶融して蓋体と容器とが融着されているとともに、当該融着がされた領域よりも内側の領域の封止材に印字がされた圧電デバイスとなっている。

上記発明によれば、蓋体の容器との接合面に形成された封止材のうち、当該接合面の外周部の封止材だけが溶融して蓋体と容器とが融着されている。これにより、蓋体の前記外周部よりも内側の領域にある封止材からのガスの発生を抑制することができる。その結果、前記外周部だけでなく当該外周部よりも内側の領域の封止材も溶融させる封止形態に比べて、容器内に収容された圧電素子等への封止材からの発生ガスの付着を抑制することができる。これより、融着後に圧電デバイスの特性が劣化するのを抑制することができる。

さらに蓋体と容器とが融着された領域よりも内側の領域の封止材に印字がされているため、印字用の金属膜を蓋体に別途形成する必要がない。つまり蓋体と容器との接合と印字とを封止材で兼用することができる。これより製造コストを大幅に低減することができる。

また前記蓋体が透光性材料から成るため、蓋体と容器の融着後に蓋体の外部からビームを照射し、蓋体内部を透過させて蓋体の容器との接合面の封止材に印字を行うことができる。そして前記透光性材料として、例えばガラスや水晶を用いることによってセラミック材料から成る蓋体に比べて低コスト化および薄肉化を図ることができる。これにより、安価で低背化に対応した圧電デバイスを得ることができる。

また上記目的を達成するために本発明は、透光性材料からなる蓋体と、少なくとも圧電素子を収容してなる容器とが封止材を介して接合された圧電デバイスの製造方法であって、封止材を前記蓋体の容器との接合面の外周部と当該外周部よりも内側の領域とを含む領域に形成する封止材形成工程と、前記封止材が容器と接するように蓋体を少なくとも圧電素子が収容された容器に載置する載置工程と、容器に載置された蓋体の外部からビームを照射し、蓋体の容器との接合面の外周部の封止材を溶融させて蓋体と容器とを融着する封止工程と、蓋体の外部からビームを照射し、前記封止工程によって融着した領域よりも内側の領域の封止材に印字を行う印字工程とを、有する圧電デバイスの製造方法となっている。

前記封止工程によれば、蓋体の容器との接合面に形成された封止材のうち、当該接合面の外周部の封止材だけが溶融して蓋体と容器とが融着される。つまり、蓋体の前記接合面の外周部以外の領域の封止材は、蓋体と容器との接合に寄与していない。したがって前記外周部および前記外周部の内側の領域にある封止材も溶融させて蓋体と容器とを接合する封止形態に比べて、局所的な加熱で蓋体と容器とを接合することができる。これによって封止時の熱の影響を抑制し、融着後に圧電デバイスの特性が劣化するのを抑制することができる。

また前記封止工程はビームの照射による封止であるため、従来のように圧電デバイスの周囲雰囲気を加熱して封止する方式に比べて、封止に要する時間を大幅に短縮させることができる。さらにビームを用いることで狭小領域での封止が可能となるため、封止材の形成幅を従来よりも縮小させることができる。これにより、容器の小型化を図ることができるとともに封止材の使用量も減少させることができる。

また前記印字工程によれば、蓋体の外部からビームを照射し、前記封止工程によって融着した領域よりも内側の領域の封止材に印字を行うため、印字用の金属膜を蓋体に別途形成する必要がない。つまり封止材形成工程で形成された封止材で、蓋体と容器との接合と印字とを兼用することができる。これより製造コストを大幅に低減することができる。

また前記印字工程では蓋体が透光性材料から成るため、蓋体と容器の融着後に蓋体の外部からビームを照射し、蓋体内部を透過させて封止材に印字を行うことができる。そして前記透光性材料として例えばガラスや水晶を用いることによって、セラミック材料から成る蓋体に比べて低コスト化および薄肉化を図ることができる。これにより、安価で低背化に対応した圧電デバイスを製造することができる。

また上記目的を達成するために、前記封止材が低融点ガラスであってもよい。

上記発明によれば、金属ろう材から成る封止材に比べて前記封止材形成工程において
封止材を簡便な方法で形成することができる。また低融点ガラスは金属ろう材よりも安価であるため材料コストを低減させることができる。

また、前記低融点ガラスとしてレーザーシーリング用のフリットガラスを用いることによって前記封止工程でレーザービームによる封止を行うことができるため、容器の蓋体との接合領域が狭小な場合であっても接合信頼性の高い封止を行うことができる。

以上のように本発明によれば、小型化・低背化に対応し封止時の熱の影響を抑制するとともに、コストを増大させることなく印字を行うことができる圧電デバイスおよび当該圧電デバイスの製造方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態を示す水晶振動子の概略斜視図 本発明の第１の実施形態における水晶振動子の製造方法を表す断面模式図 本発明の第１の実施形態における水晶振動子の製造方法を表す断面模式図 本発明の第１の実施形態における水晶振動子の製造方法を表す断面模式図 本発明の第１の実施形態における水晶振動子の製造方法を表す断面模式図 本発明の第１の実施形態における水晶振動子の製造方法を表す断面模式図 本発明の第２の実施形態における水晶振動子の製造方法を表す断面模式図 本発明の第２の実施形態における水晶振動子の製造方法を表す断面模式図

以下、本発明の実施形態を圧電デバイスとして表面実装型の水晶振動子を例に挙げて説明する。まず完成状態の水晶振動子について説明した後、当該水晶振動子の製造方法について説明する。

−第１の実施形態−
本発明の第１の実施形態を示す水晶振動子の概略斜視図を図１に示す。なお図１では説明の便宜上、容器内に収容される水晶振動片等の記載は省略している。図１において水晶振動子１は略直方体状であり、平面視では略矩形となっている。本実施形態では平面視における外形寸法は縦１．６ｍｍ、横１．２ｍｍとなっている。水晶振動子１は、平板状の蓋体２と、水晶振動片４と、水晶振動片４を内部に収容する容器３とが主な構成部材となっている。水晶振動片４は、蓋体２と容器３との接合によって形成されるキャビティ１１に収容され、外部環境から保護されるようになっている。

容器３は複数のセラミックシートの積層体を焼成で一体成型した平面視略矩形の箱状体である。具体的には容器３は、最下層の第１層３０と、その上層の第２層３１の２層のシートで構成されており、第２層３１の中央のくり抜かれた部分が凹部９となっている（図４参照）。凹部９は平面視で略長方形の空間であり、本実施形態では水晶振動片４が収容される。凹部９を包囲する第２層３１は堤部８となっている。この堤部８は平面視略矩形の枠体であり、その上面３１０は平坦面となっている。本実施形態では容器３の外形寸法は縦１．６ｍｍ、横１．２ｍｍとなっている。

凹部９の内底面３０１には、水晶振動片４の一端側と接合部材１０を介して片持ち接合される一対の搭載電極６，６が形成されている。搭載電極６は図示しない内部配線を経由して容器３の外底面３００に形成された外部接続端子７と電気的に接続されている。本実施形態において搭載電極や外部接続端子や内部配線等は、モリブデン（Ｍｏ）メタライズ上にＮｉめっき層、Ａｕめっき層の順で積層された構成となっている。なお前記配線パターンに使用される材料は前述の金属材料に限定されるものではなく、他の金属材料を使用してもよい。また前記各配線パターンの成膜手段はめっき法以外の成膜手段を用いてもよい。

次に水晶振動片４について図４を参照しながら説明する。水晶振動片４は、厚みすべり振動を行う平面視矩形状のＡＴカット水晶振動板の表裏主面に各種電極が形成された圧電素子である。具体的には水晶振動板の表裏主面４０１，４０２の略中央部分に、水晶振動板を駆動させるための一対の励振電極４１ａ，４１ｂが水晶振動板を挟んで対向形成されている。そして励振電極４１ａ，４１ｂから水晶振動板の一短辺側に向って一対の引出電極４２ａ，４２ｂ（図４では記載省略）が導出されている。引出電極４２ａは、水晶振動板の一主面４０１と対向する他主面４０２の一短辺側まで及んで形成されている。一対の引出電極４２ａ，４２ｂは、接合部材１０を介して前述した一対の搭載電極６，６と一対一で導電接合される。本実施形態では水晶振動片の形状は平板状となっているが、本発明の適用は当該形状に限定されるものではない。

図１において蓋体２はガラスからなる板状の部材であり、透光性を備えている。蓋体２の表裏主面のうち、容器と接合される側の主面全体には封止材５が形成されている。ここで封止材５は低融点ガラスであり、本実施形態ではフリットガラスが用いられている。フリットガラスの詳細については後述する。

蓋体２と容器３とは、レーザービームの封止材への照射によって融着されている。具体的には図１において符号ＳＡで示す封止痕のように、容器の堤部８の上面３１０と蓋体２とが平面視で重なる領域である蓋体の外周部の一部の封止材が溶融することで蓋体２と容器３とが接合されている。

そして蓋体と容器とが接合がされた領域よりも内側の領域の封止材に印字Ｍが施されている。この印字Ｍは透光性材料からなる蓋体２の上方から蓋体の下面側にある封止材５に向けてレーザービームを照射することによって行われている。

本実施形態における水晶振動子によれば、蓋体２の容器との接合面に形成された封止材５のうち、当該接合面の外周部の封止材だけが溶融して蓋体２と容器３とが融着されている。具体的には、容器の堤部８の上面３１０と蓋体２とが平面視で重なる領域である蓋体の外周部の一部の封止材が溶融することで蓋体２と容器３とが接合されている。これにより、蓋体２の封止痕ＳＡよりも内側の領域にある封止材からのガスの発生を抑制することができる。その結果、前記外周部だけでなく当該外周部よりも内側の領域の封止材も溶融させる封止形態に比べて、容器内に収容された水晶振動片等への封止材からの発生ガスの付着を抑制することができる。これより、融着後に水晶振動子の特性が劣化するのを抑制することができる。

さらに蓋体２と容器３とが融着された領域よりも内側の領域の封止材に印字がされているため、印字用の金属膜を蓋体に別途形成する必要がない。つまり蓋体２と容器３との接合と印字とを１つの封止材で兼用することができる。これより製造コストを大幅に低減することができる。

また蓋体２が透光性材料から成るため、蓋体２と容器３の融着後に蓋体の外部からビームを照射し、蓋体内部を透過させて蓋体２の容器との接合面の封止材５に印字を行うことができる。そして本実施形態では前記透光性材料としてガラスが用いられているため、セラミック材料から成る蓋体に比べて低コスト化および薄肉化を図ることができる。これにより、安価で低背化に対応した水晶振動子を得ることができる。

次に本発明の実施形態に係る水晶振動子の製造方法の主要工程について、図２乃至６を参照しながら説明する。蓋体２は１枚のウエハに多数の蓋体領域を形成し、当該領域を分割することによって得られている。なお図４以降は説明の便宜上、個片状態の蓋体で表している。

まず図２に示すようにホウケイ酸ガラスからなる１枚のウエハ２００を用意する。ここでウエハ２００の表裏主面２０１，２０２は鏡面加工された平滑面となっている。

＜蓋体基板形成工程＞
ウエハ２００の表裏主面に所定寸法の蓋体領域を行列方向に連なるように区画形成する（図示省略）。本実施形態ではウエハ内の各蓋体領域の形成はドライエッチング法を用いて行われている。なお本実施形態では蓋体の平面視における外形寸法は、平面視略矩形の容器の外形寸法よりも一回り小さく設定されている。

次に、後述する「分割工程」において分割する際の目印となる溝状の分割ライン（図示省略）をウエハの一方の主面または表裏両主面に縦横に形成する（図示省略）。以上が蓋体基板形成工程である。なお前記分割ラインは溝以外の形態であってもよい。例えば、ウエハの隣接する蓋体領域間を通る仮想境界線をウエハの周縁部分まで延出し、同一仮想境界線上にある周縁部分にのみ目印を設けるようにしてもよい。この場合、画像認識手段によって前記目印の位置を認識させて仮想境界線を算出し、当該仮想境界線に基づいてウエハを分割することが可能である。

＜封止材形成工程＞
ウエハ２００の一主面２０１の所定の領域に、ガラスフリット（ガラス粉末）と溶剤とバインダを含んだフリットペーストをスクリーン印刷によって塗布する（図３参照）。本実施形態では鉛を含まないビスマス系のガラスフリットが使用されている。フリットペーストの塗布手段はスクリーン印刷に限定されるものではなく、他の塗布手段を用いてもよい。また、本実施形態では前記フリットペーストをウエハ２００の一主面２０１の所定の領域に塗布しているが、一主面２０１の全面に塗布してもよい。

次にフリットペーストが塗布されたウエハを乾燥させた後、高温に加熱してペースト中の溶剤とバインダとを揮発・分解させる。その後、より高い温度に加熱処理することによって残存したガラスフリットを融合させる。このような過程を経て得られた低融点ガラスのことを本実施形態ではフリットガラスと呼んでおり、当該フリットガラスを図面中で封止材５として表記している。このようにして、蓋体の容器との接合面の少なくとも外周部を含む領域に封止材５を形成する工程が封止材形成工程である。なお、本実施形態におけるフリットガラスはレーザービームの吸収材を含有しており、レーザー封止に適したフリットガラスとなっている。具体的には８００〜１１００ｎｍの波長の半導体レーザー、ＹＡＧレーザー、ファイバーレーザーに対する吸収率が高い吸収材がフリットガラスに含有されている。

＜分割工程＞
次に封止材形成工程によって片面に封止材５が形成されたウエハ２００を、前述した分割ラインに沿ってダイシング等の分割手段によって切断する（図示省略）。これにより、片面に封止材５が形成された蓋体２が多数個得られる（分割工程）。なお本実施形態において封止材の形成領域は蓋体の一主面全体となっているが、必ずしも一主面全体でなくてもよい。例えば蓋体の外周部と、当該外周部よりも内側の領域の一部とに封止材を形成してもよい。

次に水晶振動片４を、容器３の搭載電極６上に片持ち状態で導電接合する（図４参照）。具体的には水晶振動片４の一対の引出電極４２ａ，４２ｂを、容器３の一対の搭載電極６，６と接合部材１０を介して一対一で導電接合する。本実施形態では接合部材１０としてエポキシ系の導電性接着剤が使用されており、ペースト状の当該導電性接着剤を搭載電極６上に塗布して水晶振動片を載置した後、所定温度に加熱して導電性接着剤を硬化させることによって水晶振動片４と容器３とを固着している。なお接合部材１０は導電性接着剤以外の部材を用いてもよい。

＜載置工程＞
図４示すように水晶振動片４が収容された容器３の堤部の上面３１０に、封止材５が接するように蓋体２を位置決め載置する（載置工程）。このとき蓋体２は前述したように容器３よりも平面視で一回り小さく形成されているため、蓋体２の周縁が、堤部の上面３１０の外周縁から略等距離だけ内側に位置するように蓋体が位置決め載置される。

＜封止工程＞
次に図５に示すように容器３に載置された蓋体２の外方（本実施形態では蓋体の上方）から、封止材５の外周部と堤部８の上面３１０とが接触している領域内（図４に示すＡ部）にレーザービームＬＢ１を照射する。このときレーザービームＬＢ１は平面視環状の堤部８の上面３１０に対応するように周回して照射され、封止材５に含有されたレーザービームの吸収材によって被照射領域が発熱し、溶融することによって蓋体２と容器３とが融着される（封止工程）。本実施形態ではレーザーとしてＹｂファイバーレーザー（波長１０８０ｎｍ）が使用されている。なおＹｂファイバーレーザー以外の種類のレーザーを用いてもよい。例えばソフトビームと集光レンズを組み合わせてもよい。

前記封止工程によれば、蓋体２の容器との接合面に形成された封止材５のうち、当該接合面の外周部の封止材だけが溶融して蓋体２と容器３とが融着される。つまり、蓋体２の前記接合面の外周部以外の領域の封止材は、蓋体と容器との接合に寄与していない。したがって前記外周部および前記外周部の内側の領域にある封止材も溶融させて蓋体と容器とを接合する封止形態に比べて、局所的な加熱で蓋体と容器とを接合することができる。これによって封止時の熱の影響を抑制し、融着後に水晶振動子の特性が劣化するのを抑制することができる。

また前記封止工程はレーザービームの照射による封止であるため、従来のように圧電デバイスの周囲雰囲気を加熱して封止する方式に比べて、封止に要する時間を大幅に短縮させることができる。さらにレーザービームを用いることで狭小領域での封止が可能となるため、封止材の形成幅を従来よりも縮小させることができる。これにより、容器の小型化を図ることができるとともに封止材の使用量も減少させることができる。

本実施形態では封止材に低融点ガラスを用いているため、金属ろう材から成る封止材に比べて封止材形成工程において封止材を簡便な方法で形成することができる。例えば蓋体に封止材を形成するにあたって、金属ろう材の場合は形成する封止材の形状に応じて型を用いる場合があるのに対して、低融点ガラスの場合は型を用いなくても封止材の形状に合わせてガラスペーストを塗布することで対応することができる。また低融点ガラスは金属ろう材よりも安価であるため、材料コストを低減させることができる。

また、低融点ガラスとしてレーザーシーリング用のフリットガラスを用いることによって封止工程でレーザービームによる封止を行うことができるため、容器の蓋体との接合領域が狭小な場合であっても接合信頼性の高い封止を行うことができる。

＜印字工程＞
「封止工程」の後に、図６に示すように封止材５の形成領域のうち「封止工程」によって接合された領域よりも内側の領域（ＭＡ１）に向けて、蓋体の上方からレーザービームＬＢ２を照射する。本実施形態では印字に使用するレーザーとして、封止工程と同様にＹｂファイバーレーザー（波長１０８０ｎｍ）が用いられている。印字用のレーザーの種類はＹｂファイバーレーザーに限定されるものではなく、他の種類のレーザーを使用してもよい。また、「封止工程」と「印字工程」で用いるレーザービームの種類は必ずしも同一でなくてもよい。

封止材５のレーザービームＬＢ２が照射された部分（Ｍ）は発熱により変色するため、透明材料からなる蓋体の外部からでも当該変色した部位を視認できる（印字工程）。なお封止材５の形成領域のうち封止工程によって接合された領域よりも内側の領域とは、図６において符号ＩＡ１で示す領域であるが、印字の視認性や、蓋と容器との接合領域への影響を考慮して本実施形態ではＩＡ１よりも内側（蓋体の中央寄り）の領域であるＭＡ１の範囲内でレーザービームを照射している。

前記印字工程によれば、蓋体２の外部からレーザービームを照射し、封止工程によって融着した領域よりも内側の領域の封止材に印字を行うため、印字用の金属膜を蓋体に別途形成する必要がない。つまり封止材形成工程で形成された封止材で、蓋体２と容器３との接合と印字とを兼用することができる。これより製造コストを大幅に低減することができる。

また前記印字工程では蓋体２が透光性材料から成るため、蓋体２と容器３の融着後に蓋体２の外部からビームを照射し、蓋体２の内部を透過させて封止材５に印字を行うことができる。そして蓋体２の材料として透光性のガラスが用いられているので、セラミック材料から成る蓋体に比べて低コスト化および薄肉化を図ることができる。これにより、安価で低背化に対応した水晶振動子を製造することができる。

本実施形態では封止の後に印字を行っているが、これは「封止工程」よりも前に蓋体に印字を施すと封止後に特性不良と判定された製品が無駄になることや、製造時期等のロット管理面においても好ましくないためである。
以上が本発明の第１の実施形態に係る水晶振動子の製造方法についての説明である。

−第２の実施形態−
次に本発明の第２の実施形態について図７乃至８を参照しながら説明する。なお図７乃至８において、本発明の第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付すとともに、第１の実施形態と同一の効果を奏するため説明は割愛する。

本実施形態における蓋体１２は、図７に示すように蓋体の一方面に窪み１５が形成されている。蓋体１２は、窪み１５によって薄肉となった薄肉部１３と、窪み１５の周囲の厚肉部１４とから成っている。

本実施形態では前述の「蓋体基板形成工程」におけるウエハの材料として水晶が用いられている。当該水晶ウエハ内の多数の蓋体領域はウエットエッチング法（湿式エッチング）とフォトリソグラフィ技術を用いることによって一括で成形されている。そのため、図７に示すようにウエットエッチング法による窪み１５の成形時に厚肉部の側面部分に傾斜面が形成されている。前記傾斜面は具体的には、厚肉部１４の内周側傾斜面１４１と外周側傾斜面１４２となっている。厚肉部１４の上面１４０は平坦かつ、鏡面加工された平滑面となっている。

本実施形態において封止材５は、蓋体１２の窪み１５の内底面と、内周側傾斜面１４１と、厚肉部１４の上面１４０と、外周側傾斜面１４２に及ぶように形成されている。封止材５は第１の実施形態と同様にレーザー封止に適したフリットガラスが用いられている。本実施形態のように蓋体の外周部である厚肉部１４の上面１４０が、図７に示すような狭小領域の場合、フリットペーストの塗布はディスペンス法や静電塗布法を用いるのが好ましい。特に静電塗布法の場合、ペーストの塗布時に静電吸引力が働くため凸部である厚肉部の上面の周囲への誤塗布を防止することができる。また静電塗布法の場合、薄肉で厚みのばらつきが少なく、かつ微小な線幅のペースト塗布が可能なため低背化および小型化の点で好適である。

本実施形態において水晶振動片１６は平面視矩形状の圧電素子である。具体的にはＡＴカット水晶振動板の表裏各主面の略中央部分に平面視矩形状の薄肉領域１７が形成され、薄肉領域１７を包囲するように枠状の厚肉領域１８が形成された構造となっている（いわゆる逆メサ構造）。薄肉領域１７の表裏主面には一対の励振電極１９，１９が互いに対向するように形成されており、表裏各主面の励振電極から水晶振動板の一短辺側に向かって一対の引出電極（図示省略）が導出されている。

水晶振動片１６の前記一対の引出電極は、金属製バンプからなる接合部材２１を介して容器の一対の搭載電極２０，２０と一対一で導電接合される。本実施形態では接合材２１としてめっきバンプが用いられている。そして水晶振動片１６と搭載電極２０との導電接合はＦＣＢ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｂｏｎｄｉｎｇ）法を用いて行われる。具体的には、予め水晶振動片１６の一対の引出電極の各々にめっきバンプを形成しておき、一対の搭載電極２０，２０に一対のめっきバンプが対応するように水晶振動片１２を位置決め載置した状態でＦＣＢ法によって、めっきバンプと搭載電極とを導電接合する。

本実施形態では「蓋体基板形成工程」においてウエットエッチング法とフォトリソグラフィ技術を用いて蓋体領域を成形する点等を除けば、「載置工程」以前の工程は第１の実施形態と略同一であるため説明は省略し、「載置工程」以降の工程について説明する。

＜載置工程＞
水晶振動片１６が収容された容器３の堤部の上面３１０に、厚肉部１４の上面１４０の封止材５が接するように蓋体１２を位置決め載置する（図７参照）。蓋体１２は第１の実施形態と同様に容器３よりも平面視で一回り小さく形成されており、蓋体１２の周縁が、堤部８の上面３１０の外周縁から略等距離だけ内側に位置するように載置されている。

＜封止工程＞
次に図７に示すように容器３に載置された蓋体１２の上方から、蓋体１２の容器３との接合面の外周部に向けてレーザービームＬＢ１を照射する。このときレーザービームの照射は、蓋体の外周部のうち厚肉部１４の上面１４０に形成された封止材だけでなく、当該領域の外側にある外周側傾斜面１４２および当該領域の内側にある内周側傾斜面１４１の各々に形成された封止材にも到達するように行われる（図７の破線参照）。つまり蓋体に対するレーザービームの照射は、蓋体の外側の主面１２０に正対して外周部の異なる領域を複数回、周回するように行われている。本実施形態の封止工程においてもＹｂファイバーレーザーが用いられている。

このようにして封止材５を溶融させるとともに蓋体の自重や蓋体への加圧によって、図８に示すように溶融した封止材が容器の堤部の上面３１０から、蓋体の外周側傾斜面１４２と内周側傾斜面１４１の各々に這い上がるようにフィレット（メニスカス）Ｆが形成され易くなる。このような封止材のフィレットが形成されることによって蓋体と容器との接合強度をさらに向上させることができる。これより、気密信頼性をより向上させることができる。また封止材のフィレットが形成され易くすることによって、接合対象領域における封止材の形成幅を減少させた場合であっても蓋体と容器との接合強度を維持することができる。これにより、圧電デバイスの小型化を図ることができる。

本発明の第１乃至２の実施形態では蓋体のみに封止材が形成され、容器には封止材が形成されていない構成となっているが、蓋体と容器の両方に封止材が形成されていてもよい。当該構成の場合において容器の堤部上面に蓋体を位置決め載置した状態で、蓋体の上方から見て容器側の封止材の一部が、蓋体の外周縁からはみ出るようにしてもよい。つまり、封止材を挟んで封止材の上側に、蓋体が存在する領域と存在しない領域とを設けてもよい。そして蓋体の外周縁近傍であって当該外周縁からはみ出した容器側の封止材にもレーザービームを照射することによって、平板状の蓋体であっても蓋体の側面に封止材のフィレットが形成され易くすることができる。

第１の実施形態で述べた「分割工程」において、例えばダイシングによって個片の蓋体に分割した場合、切断後の蓋体の側面にはマイクロクラックが発生することがある。このようなマイクロクラックが発生すると、圧電デバイスが外部衝撃等を受けることによって当該マイクロクラックが蓋体の内部に進行して蓋体にクラック等が発生することがある。これに対し、蓋体の側面に封止材のフィレットが及ぶことによって蓋体の側面が封止材で保護されるため、蓋体の内部へのマイクロクラックの進行を抑制することができる。これにより、蓋体のクラック等の発生を防止することができる。

なお蓋体の側面に加え、蓋体の上面まで封止材が及ぶようにしてもよい。この場合、蓋体と容器との接合強度をさらに高めることができる。また蓋体の封止材と接する面をサンドブラスト等を用いて粗面にしてもよい。当該粗面化によって所謂アンカー効果が働き、封止材と蓋体との密着力を高めることができる。さらに蓋体の外周部を断面視階段状など、多面で構成してもよい。このように蓋体の外周部を多面で構成にすることによって蓋体と封止材との接触面積を拡大させることができ、蓋体と容器との接合強度を向上させることができる。

＜印字工程＞
「封止工程」の後に、図８に示すように封止材５の形成領域のうち「封止工程」によって接合された領域（ＳＡ２）よりも内側の領域であって、薄肉部１３に対応する領域ＩＡ２に向けて蓋体の上方からレーザービームＬＢ２を照射して印字を行う。なお印字を行う位置は薄肉部１３に対応する領域ＩＡ２内であれば任意であり、必ずしも薄肉部１３の中央領域でなくてもよい。なお、本実施形態の印字工程においてもＹｂファイバーレーザーが用いられている。

本発明の実施形態では容器はセラミック材料からなる絶縁体であったが、容器の基材としてガラスや水晶を用いてもよい。

本発明の実施形態では圧電デバイスとして水晶振動子を例に挙げたが、本発明の適用は水晶振動子に限定されるものではない。例えば圧電素子に加え発振回路や温度補償回路等が集積化されたＩＣも内蔵した圧電発振器や、水晶フィルタ等の他の圧電デバイスへも適用も可能である。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

圧電デバイスの量産に適用できる。

１ 水晶振動子
２、１２ 蓋体
３ 容器
４、１６ 水晶振動片
５ 封止材
Ｍ 印字

Claims (3)

1. 透光性材料からなる蓋体と、少なくとも圧電素子を収容してなる容器とが封止材を介して接合された圧電デバイスであって、
   封止材が前記蓋体の容器との接合面の外周部と当該外周部よりも内側の領域とを含む領域に形成されてなり、
   前記外周部の封止材が溶融して蓋体と容器とが融着されているとともに、当該融着がされた領域よりも内側の領域の封止材に印字がされていることを特徴とする圧電デバイス。
2. 透光性材料からなる蓋体と、少なくとも圧電素子を収容してなる容器とが封止材を介して接合された圧電デバイスの製造方法であって、
   封止材を前記蓋体の容器との接合面の外周部と当該外周部よりも内側の領域とを含む領域に形成する封止材形成工程と、
   前記封止材が容器と接するように蓋体を少なくとも圧電素子が収容された容器に載置する載置工程と、
   容器に載置された蓋体の外部からビームを照射し、蓋体の容器との接合面の外周部の封止材を溶融させて蓋体と容器とを融着する封止工程と、
   蓋体の外部からビームを照射し、前記封止工程によって融着した領域よりも内側の領域の封止材に印字を行う印字工程とを、
   有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
   
3. 前記封止材が低融点ガラスであることを特徴とする請求項２に記載の圧電デバイスの製造方法。

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