JP2016181879A - Method of manufacturing piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器等に用いられる圧電デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric device used in electronic equipment and the like.
従来の圧電デバイスの製造方法は、パッケージの上面に設けられた電極パッド上に導電性接着剤を塗布し、導電性接着剤上に圧電素子を載置する工程と、導電性接着剤を加熱硬化させ、電極パッドと圧電素子とを導通固着する工程と、蓋体とパッケージとを接合部材を介して接合するための工程とを含む製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、
蓋体とパッケージとを接合部材を介して接合する際に、加重治具を蓋体またはパッケージに当接させながら接合部材に熱を印加することが知られている(例えば、特許文献2参照)。
In the conventional method of manufacturing a piezoelectric device, a conductive adhesive is applied on an electrode pad provided on the upper surface of a package, and a piezoelectric element is placed on the conductive adhesive, and the conductive adhesive is heated and cured. There is known a manufacturing method including a step of conducting and fixing an electrode pad and a piezoelectric element and a step of bonding a lid and a package via a bonding member (for example, see Patent Document 1). Also,
When joining a lid and a package via a joining member, it is known to apply heat to the joining member while bringing a weighting jig into contact with the lid or the package (for example, see Patent Document 2). .
上述した従来の圧電デバイスの製造方法においては、蓋体とパッケージとを接合部材を介して接合する際に、加重治具を蓋体またはパッケージに当接させながら行っていたが、加重治具を当接させていることによってパッケージにクラックを生じさせてしまう虞があった。また、整列治具内に配置されたパッケージの傾き等によって、パッケージにかかる加重にバラつきが生じることで接合部材が溶融せずに、蓋体とパッケージとの接合強度が低下することで気密封止性を維持することができない虞があった。 In the conventional method for manufacturing a piezoelectric device described above, when the lid and the package are joined via the joining member, the weight jig is brought into contact with the lid or the package. There is a risk of causing cracks in the package due to the contact. In addition, due to variations in the load applied to the package due to the inclination of the package arranged in the alignment jig, the bonding member does not melt, and the bonding strength between the lid and the package is lowered, thereby hermetically sealing There was a possibility that the property could not be maintained.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、パッケージにクラックが生じることを抑えつつ、蓋体とパッケージとの接合強度を維持し、気密封止性を向上させることができる圧電デバイスの製造方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object thereof is to maintain the bonding strength between the lid and the package and improve the hermetic sealing property while suppressing the occurrence of cracks in the package. A method for manufacturing a piezoelectric device is provided.
本発明の圧電デバイスの製造方法は、パッケージの上面に設けられた電極パッドに導電性接着剤を介して圧電素子を実装する圧電素子実装工程と、圧電素子を覆うように、パッケージに接合部材を介して蓋体を載置する蓋体載置工程と、封止装置のチャンバー部内に蓋体を載置したパッケージを収容し、チャンバー部内内を真空雰囲気にする真空工程と、封止装置のチャンバー部内の温度を第一到達温度に達するまで昇温し、第一到達温度に到達した後、第二到達温度まで下降させ、第二到達温度で封止装置のチャンバー部内内に窒素を注入し、さらに温度を下降させていくことで、接合部材を介して蓋体をパッケージに接合する蓋体接合工程と、を含むことを特徴とするものである。 The piezoelectric device manufacturing method of the present invention includes a piezoelectric element mounting step of mounting a piezoelectric element on an electrode pad provided on the upper surface of the package via a conductive adhesive, and a bonding member on the package so as to cover the piezoelectric element. A lid placing step for placing the lid on, a vacuum step for accommodating the package on which the lid is placed in the chamber portion of the sealing device and making the inside of the chamber portion a vacuum atmosphere, and a chamber for the sealing device Raise the temperature in the part until it reaches the first ultimate temperature, reach the first ultimate temperature, lower it to the second ultimate temperature, and inject nitrogen into the chamber part of the sealing device at the second ultimate temperature, And a lid body joining step for joining the lid body to the package via the joining member by further lowering the temperature.
本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、パッケージの上面に設けられた電極パッドに導電性接着剤を介して圧電素子を実装する圧電素子実装工程と、圧電素子を覆うように、パッケージに接合部材を介して蓋体を載置する蓋体載置工程と、封止装置のチャンバー部内に蓋体を載置したパッケージを収容し、チャンバー部内を真空雰囲気にする真空工程と、封止装置のチャンバー部内の温度を第一到達温度に達するまで昇温し、第一到達温度に到達した後、第二到達温度まで下降させ、第二到達温度に達した状態で封止装置のチャンバー部内内に窒素を注入し、さらに温度を下降させていくことで、接合部材を介して蓋体をパッケージに接合する蓋体接合工程と、を含んでいる。このようにすることで、第二到達温度に達した状態で封止装置のチャンバー部内に窒素を注入しているので、パッケージまたは蓋体に窒素により加圧されている。よって、加重治具をパッケージ又は蓋体に当接させる必要がなく、パッケージにクラックを生じさせてしまうことを抑えることができる。また、整列治具内に配置されたパッケージの傾きがあっても、窒素を流入させることで、パッケージに均一に加重がかかることになるので、封止バラつきを抑えることで接合部材が溶融し、蓋体とパッケージとの接合強度を向上させることで気密封止性を向上させることができる。 According to the piezoelectric device manufacturing method of the present invention, the piezoelectric element mounting step of mounting the piezoelectric element on the electrode pad provided on the upper surface of the package via the conductive adhesive, and the bonding to the package so as to cover the piezoelectric element A lid placing step for placing the lid through the member, a vacuum step for accommodating the package on which the lid is placed in the chamber portion of the sealing device, and making the inside of the chamber a vacuum atmosphere, Raise the temperature in the chamber part until it reaches the first ultimate temperature, and after reaching the first ultimate temperature, lower it to the second ultimate temperature, and in the state of reaching the second ultimate temperature, inside the chamber part of the sealing device A lid joining step of joining the lid to the package via the joining member by injecting nitrogen and further lowering the temperature. By doing so, nitrogen is injected into the chamber portion of the sealing device in a state where the second ultimate temperature is reached, so that the package or the lid is pressurized with nitrogen. Therefore, it is not necessary to bring the weight jig into contact with the package or the lid, and it is possible to suppress the generation of cracks in the package. In addition, even if there is an inclination of the package arranged in the alignment jig, by introducing nitrogen, the package is uniformly loaded, so that the joining member is melted by suppressing the sealing variation, By improving the bonding strength between the lid and the package, the hermetic sealability can be improved.
(圧電デバイス)
本実施形態における圧電デバイスは、図1及び図2に示されているように、パッケージ110と、パッケージ110に接合された圧電素子120とを含んでいる。パッケージ110は、基板110aの上面と枠体110bの内側面によって囲まれた凹部Kが形成されている。このような圧電デバイスは、電子機器等で使用する基準信号を出力するのに用いられる。
(Piezoelectric device)
The piezoelectric device in this embodiment includes a
基板110aは、矩形状であり、上面に実装された圧電素子120を実装するための実装部材として機能するものである。基板110aの上面には、圧電素子120を実装するための一対の電極パッド111が設けられている。
The substrate 110a has a rectangular shape and functions as a mounting member for mounting the
また、基板110aの下面の四隅には、外部端子112が設けられている。また、四つの外部端子112の内の二つが、圧電素子120と電気的に接続されている
。また、圧電素子120と電気的に接続されている一対の外部端子112は、基板110aの下面の対角に位置するように設けられている。
In addition,
基板110aは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなる。基板110aは、絶縁層を一層用いたものであっても、絶縁層を複数層積層したものであってもよい。基板110aの表面及び内部には、枠体110bの上面に設けられた電極パッド111と、基板110aの下面に設けられた外部端子112とを電気的に接続するための配線パターン(図示せず)及びビア導体(図示せず)が設けられている。
The substrate 110a is made of an insulating layer made of a ceramic material such as alumina ceramic or glass-ceramic. The substrate 110a may be one using an insulating layer or may be a laminate of a plurality of insulating layers. A wiring pattern (not shown) for electrically connecting the
枠体110bは、基板110aの上面に配置され、基板110aの上面に凹部Kを形成するためのものである。枠体110bは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板110aと一体的に形成されている。 The frame 110b is disposed on the upper surface of the substrate 110a, and is for forming the recess K on the upper surface of the substrate 110a. The frame 110b is made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, and is formed integrally with the substrate 110a.
電極パッド111は、圧電素子120を実装するためのものである。電極パッド111は、基板110aの上面に一対で設けられており、枠体110bの内側にある基板110aの内周縁の一辺に沿うように隣接して設けられている。
The
外部端子112は、電気機器等の外部の実装基板上の実装パッド(図示せず)と接合するために用いられている。外部端子112は、基板110aの下面の四隅に設けられている。外部端子112の少なくとも一つは、ビア導体(図示せず)を介して、封止用導体パターン113と電気的に接続されている。また、外部端子112の少なくとも一つは、電子機器等の実装基板上の基準電位であるグランド電位と接続されている実装パッドと接続されている。これにより、封止用導体パターン113に接合された蓋体130がグランド電位となっている外部端子112に接続される。よって、蓋体130による凹部K内のシールド性が向上する。
The
封止用導体パターン113は、接合部材131を介して蓋体130と接合する際に、接合部材131の濡れ性をよくする役割を果たしている。封止用導体パターン113は、ビア導体(図示せず)を介して、外部端子112の少なくとも一つと電気的に接続されている。封止用導体パターン113は、例えばタングステン又はモリブデン等から成る導体パターンの表面にニッケルメッキ及び金メッキを順次、枠体110bの上面を環状に囲む形態で施すことによって、例えば10〜25μmの厚みに形成されている。
The sealing conductor pattern 113 plays a role of improving the wettability of the bonding member 131 when bonded to the
ここで、基板110a及び枠体110bの作製方法について説明する。基板110a及び枠体110bがアルミナセラミックスから成る場合、まず所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得た複数のセラミックグリーンシートを準備する。また、セラミックグリーンシートの表面或いはセラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷等によって所定の導体ペーストを塗布する。さらに、これらのグリーンシートを積層してプレス成形したものを、高温で焼成する。最後に、導体パターンの所定部位、具体的には、電極パッド111、外部端子112及び封止用導体パターン113となる部位にニッケルメッキ又、金メッキ、銀パラジウム等を施すことにより作製される。また、導体ペーストは、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。
Here, a method for manufacturing the substrate 110a and the frame 110b will be described. When the substrate 110a and the frame 110b are made of alumina ceramics, first, a plurality of ceramic green sheets obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent or the like to a predetermined ceramic material powder is prepared. In addition, a predetermined conductor paste is applied to the surface of the ceramic green sheet or a through-hole previously punched by punching the ceramic green sheet by screen printing or the like. Further, these green sheets are laminated and press-molded and fired at a high temperature. Finally, it is produced by applying nickel plating, gold plating, silver palladium, or the like to predetermined portions of the conductor pattern, specifically, the portions to be the
圧電素子120は、図1及び図2に示されているように、導電性接着剤140を介して電極パッド111上に接合されている。圧電素子120は、安定した機械振動と圧電効果により、電子装置等の基準信号を発振する役割を果たしている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、圧電素子120は、図1及び図2に示されているように、水晶素板121の上面及び下面のそれぞれに励振用電極122及び引き出し電極123を被着させた構造を有している。励振用電極122は、水晶素板121の上面及び下面のそれぞれに金属を所定のパターンで被着・形成したものである。励振用電極122は、上面に第一励振用電極122aと、下面に第二励振用電極122bを備えている。引き出し電極123は、励振用電極122から水晶素板121の一辺に向かってそれぞれ延出されている。引き出し電極123は、上面に第一引き出し電極123aと、下面に第二引き出し電極123bとを備えている。第一引き出し電極123aは、第一励振用電極122aから引き出されており、水晶素板121の一辺に向かって延出するように設けられている。第二引き出し電極123bは、第二励振用電極122bから引き出されており、水晶素板121の一辺に向かって延出するように設けられている。つまり、引き出し電極123は、水晶素板121の長辺又は短辺に沿った形状で設けられている。また、本実施形態においては、第一電極パッド111a及び第二電極パッド111bと接続されている圧電素子120の一端を基板110aの上面と接続した固定端とし、他端を基板110aの上面と間を空けた自由端とした片持ち支持構造にて圧電素子120が基板110a上に固定されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the
ここで、圧電素子120の動作について説明する。圧電素子120は、外部からの交番電圧が引き出し電極123から励振用電極122を介して水晶素板121に印加されると、水晶素板121が所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
Here, the operation of the
ここで、圧電素子120の作製方法について説明する。まず、圧電素子120は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し、水晶素板121の外周の厚みを薄くし、水晶素板121の外周部と比べて水晶素板121の中央部が厚くなるように設けるベベル加工を行う。そして、圧電素子120は、水晶素板121の両主面にフォトリソグラフィー技術、蒸着技術又はスパッタリング技術によって、金属膜を被着させることにより、励振用電極122、引き出し電極123を形成することにより作製される。
Here, a method for manufacturing the
蓋体130は、真空状態にある凹部K又は窒素ガスなどが充填された凹部Kを気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体130は、窒素雰囲気中や真空雰囲気中で、蓋体130が枠体110bの上面に載置され、枠体110bの上面と蓋体130の下面に設けられた接合部材131とが熱が印加されることで、溶融接合される。このようにすることにより、封止蓋体130を枠体110bの上面に接合する。
The
接合部材131は、蓋体130の下面と枠体110bの上面の外周縁とを接合するために用いられている。接合部材131は、図2に示すように、蓋体130の下面から枠体110b上の外周縁上にかけて設けられている。ガラス接合部材131は、300℃〜400℃で溶融するガラスである例えばバナジウムを含有した低融点ガラス又は酸化鉛系ガラスから構成されている。ガラスは、バインダーと溶剤とが加えられペースト状であり、溶融された後固化されることで他の部材と接着する。接合部材131は、例えば、ガラスフリットペーストをスクリーン印刷法で枠体110bの外周縁に沿って塗布され乾燥することで設けられる。また、接合部材131は、枠体110bの上面に印刷する際に、枠体110bの四隅に接合部材131が重なるようにして環状に印刷される。よって、四隅の接合部材131の厚みは、接合部材131が設けられている他の箇所の厚みよりも厚くなるように設けられている。また、この酸化鉛系ガラスの組成は、酸化鉛、フッ化鉛、二酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ビスマス、酸化ホウ素、酸化亜鉛、酸化第二鉄、酸化銅及び酸化カルシウムとから構成されている。また、接合部材131の上下方向の厚みは、10〜50μmとなっている。この厚みにすることにより、凹部K内の気密封止性を維持することができる。
The joining member 131 is used to join the lower surface of the
(封止装置)
封止装置は、図5に示すように、チャンバー部11と、そのチャンバー部11内にパッケージ110を収容した搬送治具を載置・固定する為の台座部12と、キセノンランプ又はハロゲンランプ等である熱源部13と、チャンバー部11内を真空にするため真空排気部14と、そのチャンバー部11内を窒素雰囲気にするための窒素供給部15と、チャンバー部内の温度、真空度及び窒素流量を制御するための制御部16によって構成されている。封止装置は、扉を閉めることで、内部を気密に保持できるようにしたチャンバー部11を備えている。このチャンバー部11内には、水晶素子120を凹部K内に実装したパッケージ110の接合部材131を介して蓋体130を配置した圧電デバイスを、複数個もしくは多数個並べて保持する台座部12を備えている。
(Sealing device)
As shown in FIG. 5, the sealing device includes a
台座部12は、チャンバー部11内に設けられており、搬入扉(図示せず)から導入され、蓋体をパッケージに接合した後に、搬出扉(図示せず)から出されるようになっている。台座部12には、チャンバー部11内の温度を検出するための熱電対等で構成した温度センサからなる温度検出部を有している。
The
熱源部13は、チャンバー部11内の温度を昇温するためのものである。熱源部13は、チャンバー部11と接するように外部に設けられており、チャンバー部11を介して熱をチャンバー部内に伝えている。熱源部13は、ハロゲンランプ又はキセノンランプに構成されている。キセノンランプは、陰極と陽極とを内部に配置したバルブであり、発光部の最高輝度の位置を集光ミラーの焦点位置に集光し、この焦点位置に光ファイバの射出端から射出するものである。また、同様にハロゲンランプは、バルブ内にタングステンフィラメントを備え、ハロゲンガスを封入したものである。電源部は、交流電源により構成されている。電源部は、交流電源から供給される駆動電流の電圧を交直変換して、一定電圧により安定して駆動電流を熱源部13に印加している。
The
チャンバー部11内には、圧力センサや酸素センサ等のチャンバー部11内の真空度もしくは気体濃度を検出する気体センサからなる気体検出部18が設けられている。また、チャンバー部11には、真空ポンプ等の真空排気部14及び窒素供給部15と接続されている。そして、この温度検出部17、気体検出部18、真空排気部14及び窒素供給部15は、制御部16に接続されている。これにより、チャンバー部内の気体圧力もしくは窒素濃度をモニタしながら、チャンバー部内を真空排気できるようになっている。
In the
(製造方法)
次に本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法について、図3及び図4を用いて説明する。本実施形態の圧電デバイスの製造方法は、パッケージ110に設けられた電極パッド111に導電性接着剤140を介して圧電素子120を載置し、導電性接着剤140を硬化することで水晶素子120を実装する圧電素子実装工程と、圧電素子120を覆うように、パッケージ110に接合部材131を介して蓋体130を載置する蓋体載置工程と、封止装置(図示せず)のチャンバー部内に蓋体130を載置したパッケージ110を収容し、チャンバー部内を真空雰囲気にする真空工程と、封止装置のチャンバー部内の温度を第一到達温度T1に達するまで昇温し、第一到達温度T1に到達した後、第二到達温度T2まで下降させ、第二到達温度T2で封止装置のチャンバー部内に窒素を注入し、さらに温度を下降させていくことで、接合部材131を介して蓋体130をパッケージ110に接合する蓋体接合工程を含んでいる。
(Production method)
Next, a method for manufacturing a piezoelectric device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the method for manufacturing a piezoelectric device according to the present embodiment, the
(圧電素子実装工程)
圧電素子工程は、図3(a)及び図3(b)に示すように、基板110aの上面に設けられた電極パッド111に導電性接着剤140を塗布し、導電性接着剤140上に圧電素子120を配置し、導電性接着剤140を硬化することで圧電素子120を実装する工程である。圧電素子実装工程は、圧電素子120の引き出し電極123とパッケージ110の電極パッド111上に塗布された導電性接着剤140とを相対するようにして、圧電素子120を導電性接着剤140上に載置する。次に、大気雰囲気中または窒素雰囲気中の硬化アニール炉の内部空間にパッケージ110を収容した状態で、導電性接着剤140を加熱硬化させ、電極パッド111と圧電素子120とを導通固着する
(Piezoelectric element mounting process)
In the piezoelectric element process, as shown in FIGS. 3A and 3B, a
導電性接着剤140としては、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものであり、導電性粉末としては、例えばアルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ニッケル鉄(NiFe)、のうちのいずれかまたはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。この導電性粉末の粒径によって、ノズルの内径は適宜対応する。
The
硬化アニール炉(図示せず)は、炉本体と、加熱部と、供給部、制御部によって構成されている。炉本体は、内部空間を有し、パッケージ110を格納する役割を果たす。加熱部は、内部空間を所定の温度に加熱する役割を果たす。加熱部は、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ等が用いられている。供給部は、内部空間にガスを供給する役割を果たす。ガスは、例えば窒素等が用いられている。制御部は、炉本体の内部空間の温度や酸素濃度、加熱部の昇温速度、供給部のガスの供給量の制御を行うものである。
A curing annealing furnace (not shown) includes a furnace body, a heating unit, a supply unit, and a control unit. The furnace body has an internal space and serves to store the
(蓋体載置工程)
蓋体載置工程は、図3(c)に示すように、蓋体130が圧電素子120を覆うようにして、パッケージ110に接合部材131を介して蓋体130を載置する工程である。蓋体載置工程は、図3(c)に示すように、蓋体130が蓋体実装装置の吸着ノズルNZによって吸着され、パッケージ110の枠体110bの上面に接合部材131を介して載置されている。
(Cover body placing process)
The lid placing step is a step of placing the
(真空工程)
真空工程は、封止装置のチャンバー部11(図5参照)内に蓋体130を載置したパッケージ110を収容し、チャンバー部11内を真空雰囲気にする工程である。また、封止装置のチャンバー部11内は、真空度が10−4〜10−2(Pa)の状態になるように、真空排気部14(図5参照)によって、チャンバー部11内を排気している。
(Vacuum process)
The vacuum process is a process in which the
(蓋体接合工程)
蓋体接合工程は、封止装置のチャンバー部11内の温度を第一到達温度T1に達するまで昇温し、第一到達温度T1に到達した後、第二到達温度T2まで下降させ、第二到達温度T2で封止装置のチャンバー部11内に窒素を注入し、さらに温度を下降させていくことで、接合部材131を介して蓋体130をパッケージ110に接合する工程である。蓋体接合工程は、図4のグラフに示されている第一到達温度T1に達するまで昇温し、第一到達温度T1に到達した後、図4のグラフに示されている第二到達温度T2まで下降させ、第二到達温度T2で封止装置のチャンバー部11内に窒素を注入し、さらに温度を下降させていくことで、接合部材131を介して蓋体130をパッケージ110に接合する。図4のグラフは、蓋体を接合する際に、接合前から接合後までの封止装置のチャンバー部11内の温度並びに真空度を示すものである。直線のグラフは、チャンバー部11内の温度の経過を示すものであり。一点鎖線のグラフは、チャンバー部11内の真空度の経過を示すものである。図4のグラフに記載されている第一到達温度T1は、接合部材131の融点となっており、接合部材131がガラスにより構成されている場合には、290〜330℃となっている。
(Cover body joining process)
In the lid bonding step, the temperature in the
封止装置のチャンバー部11内は、図4のグラフに示すように、第一到達温度T1に達成するまで、昇温を続けていく。次に、第一到達温度T1まで到達した後、第二到達温度T2まで下降させ、第二到達温度T2で封止装置のチャンバー部11内に窒素を注入する。図4のグラフに記載されている第二到達温度T2は、接合部材131の軟化点であり、接合部材131がガラスにより構成されている場合には、250〜290℃となっている。また、封止装置のチャンバー部11内は、窒素を注入することで、真空度が104〜105(Pa)の状態になるように、真空排気部14によって、チャンバー部11内を排気している。
As shown in the graph of FIG. 4, the temperature in the
このように、封止装置のチャンバー部内の温度を第一到達温度T1に達するまで昇温し、第一到達温度T1に到達した後、第二到達温度T2まで下降させ、第二到達温度T2で封止装置のチャンバー部内に窒素を注入することで、接合部材131の軟化点を示す温度状況下にて窒素を注入したことにより、接合部材131がゲル状になっている状態にて窒素注入により上昇した気圧が蓋体130に対して下向きに押し付ける力がかかる。よって、接合部材131の流動性を抑制しながら、蓋体130がパッケージ110を押し付ける力が大きくなることから、接合部材131がパッケージ110の凹部K内や側面に流れ出ることを抑制し、接合に最適な接合部材131の厚みを容易に制御することができるため、安定して蓋体130をパッケージ110に接合することができる。また、このようにすることで、蓋体130に加重治具をつけることなく、接合することができるので、パッケージ110のクラック等を低減することができる。また、接合部材131の融点である第一到達温度T1まで昇温し、接合部材131と蓋体130とをしっかり接合した後、第一到達温度T1から接合部材の軟化点である第二到達温度T2まで温度を下げ、第二到達温度T2からチャンバー部11内の圧力を高めると同時に、接合部材131の粘性を高めていくことで、より安定して蓋体130をパッケージ110に接合することができる。
In this way, the temperature in the chamber portion of the sealing device is raised until it reaches the first ultimate temperature T1, and after reaching the first ultimate temperature T1, it is lowered to the second ultimate temperature T2, and at the second ultimate temperature T2. By injecting nitrogen into the chamber portion of the sealing device, the nitrogen is injected under the temperature condition indicating the softening point of the bonding member 131, so that the bonding member 131 is in a gel state by nitrogen injection. A force that the increased atmospheric pressure presses the
接合部材131がガラスであることによって、第二到達温度T2である軟化点にてゲル状になることで、接合部材131がパッケージ110の側面に流出してしまうことを抑えることができる。また、接合部材131が流出することを抑えることで、蓋体130とパッケージ110との接合強度を確保することができ、凹部K内の気密封止性を維持することが可能となる。
When the bonding member 131 is made of glass, it can be prevented from flowing out to the side surface of the
本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、パッケージ110の上面に設けられた電極パッド111に導電性接着剤140を介して圧電素子120を実装する圧電素子実装工程と、圧電素子120を覆うように、パッケージ110に接合部材140を介して蓋体130を載置する蓋体載置工程と、封止装置のチャンバー部11に蓋体130を載置したパッケージ110を収容し、チャンバー部11内を真空雰囲気にする真空工程と、封止装置のチャンバー部11内の温度を第一到達温度T1に達するまで昇温し、第一到達温度T1に到達した後、第二到達温度T2まで下降させ、第二到達温度T2に達した状態で封止装置のチャンバー部11内に窒素を注入し、さらに温度を下降させていくことで、接合部材131を介して蓋体130をパッケージ110に接合する蓋体接合工程と、を含んでいる。このように、封止装置のチャンバー部内の温度を第一到達温度T1に達するまで昇温し、第一到達温度T1に到達した後、第二到達温度T2まで下降させ、第二到達温度T2で封止装置のチャンバー部11内に窒素を注入することで、接合部材131の軟化点を示す温度状況下にて窒素を注入したことにより、接合部材131がゲル状になっている状態にて窒素注入により上昇した気圧が蓋体130に対して下向きに押し付ける力がかかる。よって、接合部材131の流動性を抑制しながら、蓋体130がパッケージ110を押し付ける力が大きくなることから、接合部材131がパッケージ110の凹部K内や側面に流れ出ることを抑制し、接合に最適な接合部材131の厚みを容易に制御することができるため、安定して蓋体130をパッケージ110に接合することができる。また、このようにすることで、蓋体130に加重治具をつけることなく、接合することができるので、パッケージ110のクラック等を低減することができる。
According to the piezoelectric device manufacturing method of the present invention, the piezoelectric element mounting step of mounting the
また、本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、接合部材131がガラスであることによって、第二到達温度T2である軟化点にてゲル状になり、接合部材131がパッケージ110の側面に流出してしまうことを抑えることができる。接合部材131が流出することを抑えることで、蓋体130とパッケージ110との接合強度を確保することができ、凹部K内の気密封止性を維持することが可能となる。
Further, according to the method for manufacturing a piezoelectric device of the present invention, since the joining member 131 is made of glass, it becomes a gel at the softening point that is the second ultimate temperature T2, and the joining member 131 flows out to the side surface of the
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、前記した本実施形態では、圧電素子を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電素子でも構わない。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the case where quartz is used as the piezoelectric material constituting the piezoelectric element has been described. However, as other piezoelectric materials, lithium niobate, lithium tantalate, or piezoelectric ceramics is used as the piezoelectric material. A piezoelectric element may be used.
上記実施形態では、圧電素子120は、AT用水晶素子を用いた場合を説明したが、基部と、基部の側面より同一の方向に延びる二本の平板形状の振動腕部とを有する音叉型屈曲水晶素子を用いても構わない。圧電素子は、水晶片と、その水晶片の表面に設けられた励振電極と、引き出し用電極と、周波数調整用金属膜とにより構成されている。水晶片は、水晶基部と水晶振動部とからなり、水晶振動部が第一水晶振動部及び第二水晶振動部とから成る。水晶基部は、結晶の軸方向として電気軸がX軸、機械軸がY軸、及び光軸がZ軸となる直交座標系としたとき、X軸回りに−5°〜+5°の範囲内で回転させたZ′軸の方向が厚み方向となる平面視略四角形の平板である。第一水晶振動部及び第二水晶振動部は、水晶基部の一辺からY′軸の方向に平行に延設されている。このような水晶片は、水晶基部と各水晶振動部とが一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により製造される。
In the above embodiment, the case where the
110・・・パッケージ
110a・・・基板
110b・・・枠部
111・・・電極パッド
112・・・外部端子
120・・・圧電素子
121・・・圧電素板
122・・・励振用電極
123・・・引き出し電極
130・・・蓋体
131・・・接合部材
140・・・導電性接着剤
T1・・・第一到達温度
T2・・・第二到達温度
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記圧電素子を覆うように、前記パッケージに接合部材を介して蓋体を載置する蓋体載置工程と、
封止装置のチャンバー部内に前記蓋体を載置した前記パッケージを収容し、前記チャンバー部内を真空雰囲気にする真空工程と、
前記封止装置の前記チャンバー部内の温度を第一到達温度に達するまで昇温し、第一到達温度に到達した後、第二到達温度まで下降させ、第二到達温度で前記封止装置の前記チャンバー部内に窒素を注入し、さらに温度を下降させていくことで、前記接合部材を介して前記蓋体を前記パッケージに接合する蓋体接合工程と、を含むことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。 A piezoelectric element mounting step of mounting the piezoelectric element on the electrode pad provided on the upper surface of the package via a conductive adhesive;
A lid placing step for placing a lid on the package via a bonding member so as to cover the piezoelectric element;
A vacuum step of accommodating the package on which the lid is placed in a chamber portion of a sealing device, and making the inside of the chamber portion a vacuum atmosphere;
The temperature in the chamber portion of the sealing device is increased until reaching the first ultimate temperature, and after reaching the first ultimate temperature, the temperature is lowered to the second ultimate temperature, and the temperature of the sealing device is reduced to the second ultimate temperature. And a lid joining process for joining the lid to the package through the joining member by injecting nitrogen into the chamber and further lowering the temperature. Method.
前記接合部材がガラスであることを特徴とする請求項1記載の圧電デバイスの製造方法。 A method of manufacturing a piezoelectric device according to claim 1,
The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 1, wherein the joining member is made of glass.
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