JP2017212612A - 圧電デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、圧電振動素子にスプラッシュが付着することを抑え、各種特性が良好な圧電デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】圧電振動子１００は、平面視矩形の基板１１１と基板１１１の上面に設けられた枠体１１２を備えた素子搭載部材１１０と、基板１１１の上面に搭載された圧電振動素子１２０と、平面視で圧電振動素子１２０を囲うように素子搭載部材１１０の枠体１１２の開口側上面に設けられた環状の第一金属膜１１６と、平面視で第一金属膜１１６の外側を囲うように、第一金属膜１１６から一定の間隔を開けて素子搭載部材１１０の枠体１１２の開口側上面に設けられた環状の第二金属膜１１７と、第二金属膜１１７と接合された蓋部材１４０と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に用いられる圧電デバイス及びその製造方法に関するものである。

圧電振動素子を内部に搭載した圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスは、電子部品の一つとして、コンピュータ，携帯電話又は小型情報機器などの電子機器内部に、基準信号源やクロック信号源として搭載され使用されている。

例えば、従来の圧電振動子は、上面が平面形状の一対の電極パッドが設けられた素子搭載部材に、励振用電極及び接続用電極が設けられた圧電振動素子を、それぞれの電極パッドの上面に塗布された導電性接着剤に接続用電極を接合固着させることにより、素子搭載部材に圧電振動素子を搭載し、素子搭載部材に設けられた金属膜と蓋部材とをシーム溶接に接合させて圧電振動素子を気密に封止した構成となっている（例えば、特許文献１又は２参照）。

特開２００５−１３６８１２号公報 特開２０１１−０１９１８３号公報

従来の圧電デバイスでは、例えば、素子搭載部材を構成する枠体の上面に設けられた金属膜と、上下主面が平面状の蓋部材の下面とをシーム溶接により接合することで、素子搭載部材の凹部内に搭載された圧電振動素子を気密封止していた。しかし、圧電デバイスの小型化が進むと、素子搭載部材を構成する枠体の上面に形成した金属膜における未溶接幅が確保できず、素子搭載部材の凹部内に搭載した圧電振動素子と、蓋部材と素子搭載部材との接合箇所との位置が非常に近くなってしまう。このような形態で、蓋部材と素子搭載部材に設けられた金属膜とをシーム溶接より接合した場合、通電加圧により生じたスプラッシュ（溶飛）が凹部内に飛散し圧電振動素子の表面に付着することにより、圧電振動素子の振動周波数の不安定化や、クリスタルインピーダンス（以下、ＣＩという）値の悪化等、圧電デバイスとしての各種特性に不良が発生するおそれがあった。

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、圧電振動素子にスプラッシュが付着することを抑え、各種特性が良好な圧電デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の圧電デバイスは、少なくとも平面視矩形の基板を備えた素子搭載部材と、基板の上面に搭載された圧電振動素子と、平面視で圧電振動素子を囲うように素子搭載部材の所定の位置に設けられた環状の第一金属膜と、平面視で第一金属膜の外側を囲うように、第一金属膜から一定の間隔を開けて素子搭載部材の所定の位置に設けられた環状の第二金属膜と、第二金属膜と接合された蓋部材と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の圧電デバイスの製造方法は、少なくとも平面視矩形の基板を備えた素子搭載部材を設け、平面視で素子搭載部材における圧電振動素子搭載領域を囲う所定の位置に環状の第一金属膜を形成し、且つ第一金属膜の外側を囲うように第一金属膜から一定の間隔を開けて素子搭載部材の所定の位置に環状の第二金属膜を形成した素子搭載部材を準備する、各金属膜を含む素子搭載部材準備工程と、圧電振動素子を素子搭載部材の前記圧電振動素子搭載領域に搭載する圧電振動素子搭載工程と、圧電振動素子が搭載された圧電振動素子搭載領域を覆うように第一金属膜及び第二金属膜の上に蓋部材を配置する蓋部材配置工程と、蓋部材と第二金属膜とを溶接し接合する蓋部材接合工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明の圧電デバイスは、少なくとも平面視矩形の基板を備えた素子搭載部材と、基板の上面に搭載された圧電振動素子と、平面視で圧電振動素子を囲うように素子搭載部材の所定の位置に設けられた環状の第一金属膜と、平面視で第一金属膜の外側を囲うように、第一金属膜から一定の間隔を開けて素子搭載部材の所定の位置に設けられた環状の第二金属膜と、第二金属膜と接合された蓋部材と、を備えている。

このような各構成により、素子搭載部材の所定の位置に第一金属膜及びその外側に設けられた第二金属膜との間の隙間とからなる未溶接幅が確保でき、蓋部材と素子搭載部材に設けられた第二金属膜とを溶接より接合した場合、通電加圧により生じたスプラッシュは、第一金属膜及びその外側に設けられた第二金属膜との間の隙間により凹部内に飛散することを抑止でき、スプラッシュが圧電振動素子の表面に付着することを低減でき、圧電振動素子の振動周波数が不安定化やＣＩ値の悪化等、圧電デバイスとしての各種特性に不良が発生することを抑えることが可能となる。

また、本発明の圧電デバイスの製造方法は、少なくとも平面視矩形の基板を備えた素子搭載部材を設け、平面視で素子搭載部材における圧電振動素子搭載領域を囲う所定の位置に環状の第一金属膜を形成し、且つ第一金属膜の外側を囲うように第一金属膜から一定の間隔を開けて素子搭載部材の所定の位置に環状の第二金属膜を形成した素子搭載部材を準備する、各金属膜を含む素子搭載部材準備工程と、圧電振動素子を素子搭載部材の前記圧電振動素子搭載領域に搭載する圧電振動素子搭載工程と、圧電振動素子が搭載された圧電振動素子搭載領域を覆うように第一金属膜及び第二金属膜の上に蓋部材を配置する蓋部材配置工程と、蓋部材と第二金属膜とを溶接し接合する蓋部材接合工程と、を備えている。

このような構成により、素子搭載部材の所定の位置に第一金属膜及びその外側に設けられた第二金属膜との間の隙間とからなる未溶接幅が確保でき、蓋部材と素子搭載部材に設けられた第二金属膜とを溶接より接合した場合、通電加圧により生じたスプラッシュは、第一金属膜及びその外側に設けられた第二金属膜との間の隙間により凹部内に飛散することを抑止でき、スプラッシュが圧電振動素子の表面に付着することを低減でき、製造される圧電振動素子の振動周波数が不安定化やＣＩ値の悪化等、圧電デバイスとしての各種特性に不良が発生することを抑えることが可能となる。

本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスを示した分解斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスを示したものであり、（ａ）は図１のＡ−Ａで切断したときの断面図であり、（ｂ）は蓋部材を除いたときの平面図である。 本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスの変形例について、蓋部材を除いたときの平面図である。 本発明の第二実施形態に係る圧電デバイスを図２（ａ）と同じ箇所で切断したときの断面図である。 本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を、図２（ａ）と同じ構図で示した工程図である。

以下に本発明の各実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスを示した分解斜視図である。図２は、本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスを示したものであり、（ａ）は図１のＡ−Ａで切断したときの断面図であり、（ｂ）は蓋部材を除いたときの平面図である。図３は、本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスの変形例について、蓋部材を除いたときの平面図である。図４は、本発明の第二実施形態に係る圧電デバイスを図２（ａ）と同じ箇所で切断したときの断面図である。図５は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を、図２（ａ）と同じ構図で示した工程図である。

尚、各図では、説明を明りょうとするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。また、図１、図２（ａ）、図４及び図５では説明を平易とするため、図面が記載されている用紙上方を各々の圧電デバイス及びそれを構成する各構成要素の上方として記述する。更に、図２（ｂ）及び図３においては、説明を平易とするため、図面が記載されている面を圧電デバイス及びそれを構成する各構成要素の上方として記述する。

（第一実施形態）
第一実施形態では、圧電デバイスの一つである圧電振動子の一形態について説明する。圧電振動子１００は、図１及び図２に示すように、素子搭載部材１１０と、圧電振動素子１２０と、導電性接着剤１３０と、蓋部材１４０とから主に構成されている。圧電振動子１００は、電子機器等で使用する基準信号等を生成出力するために用いられている。

素子搭載部材１１０は、後述する圧電振動素子１２０を安定的に搭載するためのものである。素子搭載部材１１０は、基板１１１と、枠体１１２と、電極パッド１１４と、外部接続電極パッド１１５と、第一金属膜１１６と、第二金属膜１１７とから主に構成されている。

基板１１１は、平面視矩形状の平板であり、その上面に圧電振動素子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１１１の上面には、圧電振動素子１２０へ信号を入出力するための電極パッド１１４が設けられており、下面には、外部の実装基板への信号を入出力させつつ圧電振動子１００を実装基板に固着させるための外部接続電極パッド１１５が設けられている。基板１１１の表面及び内部には、電極パッド１１４と外部接続電極パッド１１５とを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）が設けられている。基板１１１は、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料、またはガラス−エポキシである絶縁材料から構成されている。

枠体１１２は、基板１１１の上面の外周縁に沿って設けられており、基板１１１の上面側に圧電振動素子搭載領域となる凹部１１３を形成するためのものである。枠体１１２は、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料、またはガラス−エポキシである絶縁材料から構成されている。尚、この枠体１１２の内周の大きさ、つまり凹部１１３の開口部の大きさは、後述する圧電振動素子１２０が横方向で凹部１１３内に搭載できる大きさとなっている。尚、枠体１１２の凹部１１３の開口側の上面には、後述する第一金属膜１１６及び第二金属膜１１７が設けられている。

電極パッド１１４は、後述する圧電振動素子１２０と導電性接着剤１３０を用いて導通し、圧電振動素子１２０への信号の入出力をするものである。電極パッド１１４は一対二個であり、凹部１１３内に露出した基板１１１の上面の一方の短辺に沿って並びつつ、圧電振動素子１２０が凹部１１３内の所定の位置に配置されたときに圧電振動素子１２０に設けられた接続用電極１２３に対向する位置に設けられている。この電極パッド１１４は、基板１１１内に設けられた配線パターン（図示せず）により所定の外部接続電極パッド１１５と電気的に接続されている。尚、電極パッド１１４は金等の導電性の金属のメタライズ処理によって形成される。

外部接続電極パッド１１５は、圧電振動子１００を外部の実装基板上に実装する際に、半田等の導電性接合材を介して電気的に接続するための電極パッドとして機能する。外部接続電極パッド１１５は、基板１１１の下面の四隅にそれぞれ一つずつ計四個設けられており、それぞれの外部接続電極パッド１１５は、例えば、圧電振動素子入力端子、圧電振動素子出力端子、グランド端子又はノンコネクト端子によって構成されている。この外部接続電極パッド１１５のうち、圧電振動素子入力端子及び圧電振動素子出力端子となるものは電極パッド１１４と電気的に接続しており、グランド端子となるものは後述する蓋部材１４０と電気的に接続している。

第一金属膜１１６は、後述する第二金属膜１１７と蓋部材１４０とをシーム溶接する際に生じるスプラッシュ（溶飛）が凹部１１３内に飛散しないように抑止するためのものである。第一金属膜１１６は、所定の幅を有する帯状であり、枠体１１２の凹部１１３開口側の上面に、枠体１１２上面の内側周縁部に沿って凹部１１３の開口部を環状に囲うように設けられている。第一金属膜１１６は、例えば、鉄、ニッケル、コバルト又はこのいずれかを含む合金、或いはタングステン又は金等から構成されている。尚、この第一金属膜１１６の上には後述する蓋部材１４０が配置されるが、第一金属膜１１６と蓋部材１４０は接合されていない。このような第一金属膜１１６が設けられていることにより、後述する第二金属膜１１７と蓋部材１４０とをシーム溶接する際に生じるスプラッシュが第一金属膜１１６に当たることで凹部１１３内に直接侵入することを抑止し、且つ第一金属膜１１６の外側に設けられた第二金属膜１１７との間の隙間により、第一金属膜１１６に当たった後のスプラッシュ屑が第一金属膜１１６と第二金属膜１１７との間の隙間内に留まるため、そのスプラッシュ屑が凹部１１３内に侵入することをも抑止する。

第二金属膜１１７は、蓋部材１４０を枠体１１２に気密に接合するためのものである。第二金属膜１１７は、所定の幅を有する帯状であり、枠体１１２の凹部１１３開口側の上面に、第一金属膜１１６の外側に所定の間隔を開けて、枠体１１２上面の外側周縁部に沿って凹部１１３の開口部を環状に囲うように設けられている。第二金属膜１１７は、例えば、鉄、ニッケル、コバルト又はこのいずれかを含む合金、或いはタングステン又は金等から構成されている。この第二金属膜１１７の上には後述する蓋部材１４０が配置され、第二金属膜１１７と蓋部材１４０とをシーム溶接することにより、蓋部材１４０と素子搭載部材１１０とが気密に接合される。尚、第一金属膜１１６と第二金属膜１１７の幅寸法は同じ寸法となっている。

圧電振動素子１２０は、例えば、厚みすべり振動を用いて所望する周波数の電気信号を生成するものである。圧電振動素子１２０は、図１に示すように、圧電素子１２１と、圧電素子１２１の上面に設けられた厚みすべり振動を励振する励振用電極１２２と、接続用電極１２３から主に構成されている。

圧電素子１２１は、平面視矩形状の平板であり、人工水晶体から所定のアングルでカットされ外形加工された水晶薄板が用いられている。尚、本実施形態においては、圧電素子１２１に水晶薄板を用いたが、他にタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電性を有する単結晶材料を材料とした薄板を使用しても良い。

励振用電極１２２は、厚みすべり振動を圧電素子１２１に生成するためのものである。励振用電極１２２は、圧電素子１２１の上面及び下面のほぼ中央に一つずつ、圧電素子１２１を挟んで対向して設けられている。励振用電極１２２は、例えば、互いに同一の形状及び大きさであり、平面透視において重なっている。励振用電極１２２の形状は、例えば、圧電素子１２１の主面の四辺と平行な四辺を有する概略矩形である。また、励振用電極１２２は、圧電素子１２１の上下面に、金、アルミニウム、ニッケル、クロムやチタン、或いはこれらの金属を含む合金等の導電性の金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に積層形成した上で、フォトリソグラフィ法等の製造方法により形成されている。例えば、励振用電極１２２は上面から順に金、ニッケル、クロムの金属の三層構造となっていても良い。

接続用電極１２３は、素子搭載部材１１０に設けられた電極パッド１１４と圧電振動素子１２０の励振用電極１２２との間の信号の入出力を行うためのものである。接続用電極１２３は、図１及び２に示すように、それぞれの励振用電極１２２から引き出された配線パターンの各終端部分に設けられおり、圧電素子１２１の一方の短辺の両角部の上面から側面を介して下面にかけて、それぞれ一個計二個形成されている。この接続用電極１２３は、導電性接着剤１３０により、素子搭載部材１１０に設けられた電極パッド１１４と電気的に接続されている。また、接続用電極１２３は、圧電素子１２１の一方の短辺の両角部の上下側面に、金、アルミニウム、ニッケル、クロムやチタン、或いはこれらの金属を含む合金等の導電性の金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に積層形成した上で、フォトリソグラフィ法等の製造方法により形成されている。例えば、接続用電極１２３は上面から順に金、ニッケル、クロムの金属の三層構造となっていても良い。

導電性接着剤１３０は、接続用電極１２３と電極パッド１１４とを電気的に接続させつつ、圧電振動素子１２０を電極パッド１１４とに固着するためのものである。導電性接着剤１３０は、銀等を導電性フィラーとして含有したエポキシ系又はシリコーン系の合成樹脂からなり、粘度は２０〜４０Ｐａ・ｓとなっている。

蓋部材１４０は、真空状態にある凹部１１３、あるいは窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスが充填された凹部１１３を気密的に封止するためのものである。蓋部材１４０は、平面視矩形状の平板であり、凹部１１３の開口部を覆い塞ぐ大きさを有する。蓋部材１４０は、枠体１１２の開口部側主面上に凹部１１３の開口部を覆い塞ぐように配置され、前述の通り、蓋部材１４０の下面に設けられたロウ材金属と枠体１１２の開口部側上面に設けられた第二金属膜１１７とのみをシーム溶接により接合されている。蓋部材１４０は、例えば、鉄、ニッケルまたはコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。

本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスである圧電振動子１００は、平面視矩形の基板１１１と基板１１１の上面に設けられた枠体１１２を備えた素子搭載部材１１０と、基板１１１の上面に搭載された圧電振動素子１２０と、平面視で圧電振動素子１２０を囲うように素子搭載部材１１０の枠体１１２の開口側上面に設けられた環状の第一金属膜１１６と、平面視で第一金属膜１１６の外側を囲うように、第一金属膜１１６から一定の間隔を開けて素子搭載部材１１０の枠体１１２の開口側上面に設けられた環状の第二金属膜１１７と、第二金属膜１１７と接合された蓋部材１４０と、を備えている。

このような構成により、素子搭載部材１１０の枠体１１２の開口側上面に第一金属膜１１６及びその外側に設けられた第二金属膜１１７との間の隙間とからなる未溶接幅が確保でき、蓋部材１４０と素子搭載部材１１０に設けられた第二金属膜１１７とをシーム溶接より接合した場合、通電加圧により第二金属膜１１７から生じたスプラッシュは、通電加圧をしないためにスプラッシュが発生しない第一金属膜１１６及びその外側に設けられた第二金属膜１１７との間の隙間により凹部１１３内に飛散することを抑止でき、スプラッシュが圧電振動素子１２０の表面に付着することを低減でき、圧電振動素子１２０の振動周波数が不安定化やＣＩ値の悪化等、圧電振動子１００としての各種特性に不良が発生することを抑えることが可能となる。

（変形例）
以下に第一実施形態の変形例に係る圧電デバイスについて説明する。尚、変形例において、第一実施形態の圧電デバイスである圧電振動子１００と同じ構成要素の部分には、圧電振動子１００の各構成要素に付与した符号と同じ符号を付してその説明を省略する。図３に示すように、変形例である圧電振動子２００は、第一金属膜２１６及び第二金属膜２１７の形態が、第一実施形態の圧電振動子１００と異なっている。

圧電デバイスである圧電振動子２００は、図３に示すように、素子搭載部材２１０と、圧電振動素子１２０と、導電性接着剤１３０と、蓋部材１４０とから主に構成されており、素子搭載部材２１０は、基板１１１と、枠体１１２と、電極パッド１１４と、外部接続電極パッド１１５と、第一金属膜２１６と、第二金属膜２１７とから主に構成されている。

第一実施形態の変形例における圧電振動子を構成する枠体１１２の凹部１１３開口部側の上面には第一金属膜２１６及び第二金属膜２１７が設けられている。第一金属膜２１６は、後述する第二金属膜２１７と蓋部材１４０とをシーム溶接する際に生じるスプラッシュ（溶飛）が凹部１１３内に飛散しないように抑止するためのものである。第一金属膜２１６は、所定の幅を有する帯状であり、枠体１１２の凹部１１３開口側の上面に、枠体１１２上面の内側周縁部に沿って凹部１１３の開口部を環状に囲うように設けられている。第一金属膜２１６の幅寸法は、後述する第二金属膜２１７の幅寸法よりも狭くなっている。第一金属膜２１６は、例えば、鉄、ニッケル、コバルト又はこのいずれかを含む合金、或いはタングステン又は金等から構成されている。尚、この第一金属膜２１６の上には後述する蓋部材１４０が配置されるが、第一金属膜２１６と蓋部材１４０は接合されていない。このような第一金属膜２１６が設けられていることにより、後述する第二金属膜２１７と蓋部材１４０とをシーム溶接する際に生じるスプラッシュが第一金属膜２１６に当たることで凹部１１３内に直接侵入することを抑止し、且つ第一金属膜２１６の外側に設けられた第二金属膜２１７との間の隙間により、第一金属膜２１６に当たった後のスプラッシュ屑が第一金属膜２１６と第二金属膜２１７との間の隙間内に留まるため、そのスプラッシュ屑が凹部１１３内に侵入することをも抑止する。

第二金属膜２１７は、蓋部材１４０を枠体１１２に気密に接合するためのものである。第二金属膜２１７は、所定の幅を有する帯状であり、枠体１１２の凹部１１３開口側の上面に、第一金属膜２１６の外側に所定の間隔を開けて、枠体１１３上面の外側周縁部に沿って凹部１１３の開口部を環状に囲うように設けられている。第二金属膜２１７の幅寸法は、第一金属膜２１６の幅寸法よりも広くなっている。第二金属膜２１７は、例えば、鉄、ニッケル、コバルト又はこのいずれかを含む合金、或いはタングステン又は金等から構成されている。この第二金属膜２１７の上には後述する蓋部材１４０が配置され、第二金属膜２１７と蓋部材１４０とをシーム溶接することにより、蓋部材１４０と素子搭載部材２１０とが気密に接合される。

第一実施形態の変形例に係る圧電振動子２００は、平面視矩形の基板１１１と基板１１１の上面に設けられた枠体１１２を備えた素子搭載部材２１０と、基板１１１の上面に搭載された圧電振動素子１２０と、平面視で圧電振動素子１２０を囲うように素子搭載部材１１０の枠体１１２の開口側上面に設けられた環状の第一金属膜２１６と、平面視で第一金属膜２１６の外側を囲うように、第一金属膜２１６から一定の間隔を開けて素子搭載部材２１０の枠体１１２の開口側上面に設けられた環状の第二金属膜２１７と、第二金属膜２１７と接合された蓋部材１４０と、を備えており、第一金属膜２１６の幅寸法が第二金属膜２１７の幅寸法に比べて狭くなっている。

このような構成を備えることにより、蓋部材１４０との接合に用いる第二金属膜２１７全体の面積を、蓋部材１４０との接合に用いない第一金属膜２１６全体の面積に比べて広くすることができ、より高い接合強度を確保しつつ、第一金属膜２１６によるスプラッシュ抑止効果も同時に奏することが可能となる。

（第二実施形態）
以下に第二実施形態に係る圧電デバイスである圧電振動子３００について説明する。尚、第二実施形態において、第一実施形態の圧電振動子１００と同じ構成要素の部分には、圧電振動子１００の各構成要素に付与した符号と同じ符号を付してその説明を省略する。図４に示すように、第二実施形態の圧電振動子３００は、素子搭載部材３１０及び蓋部材３４０の形態が第一実施形態の圧電振動子１００と異なっている。

第二実施形態に係る圧電デバイスである圧電振動子３００は、第一実施形態の圧電振動子１００における素子搭載部材１１０に相当する基板３１０と、圧電振動素子１２０と、導電性接着剤１３０と、蓋部材３４０とから主に構成されている。圧電振動子３００は、電子機器等で使用する基準信号等を生成出力するために用いられている。

基板３１０は、平面視矩形状の平板であり、その上面に圧電振動素子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３１０の上面には、圧電振動素子１２０がその主面を基板３１０の上面と平行となるように横向きに搭載される領域である圧電振動素子搭載領域を確保し、その圧電振動素子搭載領域内に圧電振動素子１２０へ信号を入出力するための電極パッド１１４が設けられている。また、基板３１０の下面には、外部の実装基板への信号を入出力させつつ圧電振動子３００を実装基板に固着させるための外部接続電極パッド１１５が設けられている。基板３１０の表面及び内部には、電極パッド１１４と外部接続電極パッド１１５とを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）が設けられている。基板３１０は、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料、またはガラス−エポキシである絶縁材料から構成されている。

基板３１０の上面には第一金属膜３１６及び第二金属膜３１７が設けられている。第一金属膜３１６は、後述する第二金属膜３１７と蓋部材３４０とをシーム溶接する際に生じるスプラッシュ（溶飛）が、基板３１０上面の圧電振動素子搭載領域内に飛散しないように抑止するためのものである。第一金属膜３１６は、所定の幅を有する帯状であり、基板３１０の上面に、圧電振動素子搭載領域の外側周縁部に沿って圧電振動素子搭載領域を環状に囲うように設けられている。第一金属膜３１６は、例えば、鉄、ニッケル、コバルト又はこのいずれかを含む合金、或いはタングステン又は金等から構成されている。尚、この第一金属膜３１６の上には後述する蓋部材３４０のフランジ部分が配置されるが、第一金属膜３１６と蓋部材３４０は接合されていない。このような第一金属膜３１６が設けられていることにより、後述する第二金属膜３１７と蓋部材３４０とをシーム溶接する際に生じるスプラッシュが第一金属膜３１６に当たることで圧電振動素子搭載領域内に直接侵入することを抑止し、且つ第一金属膜３１６の外側に設けられた第二金属膜３１７との間の隙間により、第一金属膜３１６に当たった後のスプラッシュ屑が第一金属膜３１６と第二金属膜３１７との間の隙間内に留まるため、そのスプラッシュ屑が圧電振動素子搭載領域内に侵入することをも抑止する。

第二金属膜３１７は、蓋部材３４０を基板３１０に気密に接合するためのものである。第二金属膜３１７は、所定の幅を有する帯状であり、基板３１０の上面に、第一金属膜３１６の外側に所定の間隔を開けて、基板３１０上面の外側周縁部に沿って圧電振動素子搭載領域を環状に囲うように設けられている。第二金属膜３１７は、例えば、鉄、ニッケル、コバルト又はこのいずれかを含む合金、或いはタングステン又は金等から構成されている。この第二金属膜３１７の上には後述する蓋部材３４０のフランジ部分が配置され、第二金属膜３１７と蓋部材３４０とを溶接することにより、蓋部材３４０と基板３１０とが気密に接合される。尚、第一金属膜３１６と第二金属膜３１７の幅寸法は同じ寸法となっている。

蓋部材３４０は、基板３１０の上面に搭載された圧電振動素子１２０を、真空、あるいは窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスで充填された内部空間３１３に収容して気密に封止するためのものである。蓋部材３４０は、厚み６０μｍ〜１００μｍの金属板を、従来周知の板金加工にて開口部周囲につば状のフランジを有する概略箱形状となっている。また、この箱形状部分の内部空間３１３の大きさは、圧電振動素子１２０を蓋部材３４０に接触させずに箱形状内部に収納できる大きさとなっている。蓋部材３４０は、基板３１０の上面に搭載された圧電振動素子１２０を箱形状の内部空間３１３に収納するように、基板３１０の上面に配置され、基板３１０の上面に設けられた第二金属膜３１７のみと溶接により接合されている。蓋部材３４０は、例えば、鉄、ニッケルまたはコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。

本発明の第二実施形態に係る圧電デバイスである圧電振動子３００は、素子搭載部材となる平面視矩形の基板３１０と、基板３１０の上面に搭載された圧電振動素子１２０と、平面視で圧電振動素子１２０を囲うように基板３１０の所定の位置に設けられた環状の第一金属膜３１６と、平面視で第一金属膜３１６の外側を囲うように、第一金属膜３１６から一定の間隔を開けて基板３１０の上面に設けられた環状の第二金属膜３１７と、第二金属膜３１７と接合された蓋部材３４０と、を備えている。

このような構成により、基板３１０の上面に第一金属膜３１６及びその外側に設けられた第二金属膜３１７との間の隙間とからなる未溶接幅が確保でき、蓋部材３４０と基板３１０に設けられた第二金属膜３１７とを溶接より接合した場合、通電加圧により第二金属膜３１７から生じたスプラッシュは、通電加圧をしないためにスプラッシュが発生しない第一金属膜３１６及びその外側に設けられた第二金属膜３１７との間の隙間により圧電振動素子搭載領域に飛散することを抑止でき、スプラッシュが圧電振動素子１２０の表面に付着することを低減でき、圧電振動素子１２０の振動周波数が不安定化やＣＩ値の悪化等、圧電振動子３００としての各種特性に不良が発生することを抑えることが可能となる。

次に、本発明の圧電デバイスの製造方法の一工程を、図４に示すように、本発明の第一実施形態である図１に開示の圧電振動子１００を用いて説明する。尚、第一実施形態の圧電デバイスである圧電振動子１００と同じ構成要素の部分には、圧電振動子１００の各構成要素に付与した符号と同じ符号を付している。本発明の圧電デバイスの製造方法の一工程は、素子搭載部材準備工程と、圧電振動素子搭載工程と、蓋部材配置工程と、蓋部材接合工程と、備えている。

（素子搭載部材準備工程）
素子搭載部材準備工程は、図５（ａ）に示すように、素子搭載部材１１０を準備する工程である。素子搭載部材１１０を構成する基板１１１及び枠部１１２がアルミナセラミックスからなる場合、まず、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤を添加し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、または、セラミックグリーンシートに打ち抜き等を施し予め設けておいた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷等を用いて導体パターンとなる位置に所定の導電ペーストを塗布する。次に、基板１１１となるセラミックグリーンシートの上面に枠部１１２となるセラミックグリーンシートを積層し、プレス加工した後、高温で焼成する。焼成後、導体パターンの所定の部位、具体的には、電極パッド１１４、外部接続電極パッド１１５、第一金属膜１１６、第二金属膜１１７及び配線パターン（図示しない）となる部分に、それぞれの構成要素を成す金属のメタライズ処理を施すことにより、素子搭載部材１１０が形成される。また、導電性ペーストは、例えば、タングステン、モリブデン、銅、銀または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。

このとき形成される第一金属膜１１６は、第二金属膜１１７と蓋部材１４０とをシーム溶接する際に生じるスプラッシュが凹部１１３内に飛散しないように抑止するためのものである。第一金属膜１１６は、所定の幅を有する帯状であり、枠体１１２の凹部１１３開口側の上面に、枠体１１３上面の内側周縁部に沿って凹部１１３の開口部を環状に囲うように設けられている。第一金属膜１１６は、例えばコバール等のろう材金属から構成されている。尚、この第一金属膜１１６の上には、後述する蓋部材配置工程において蓋部材１４０を配置するが、後述する蓋部材接合工程において第一金属膜１１６と蓋部材１４０とは接合しない。

第二金属膜１１７は、蓋部材１４０を枠体１１２に気密に接合するためのものである。第二金属膜１１７は、所定の幅を有する帯状であり、枠体１１２の凹部１１３開口側の上面に、第一金属膜１１６の外側に所定の間隔を開けて、枠体１１３上面の外側周縁部に沿って凹部１１３の開口部を環状に囲うように設けられている。第二金属膜１１７は、例えばコバール等のろう材金属から構成されている。この第二金属膜１１７の上には、後述する蓋部材配置工程において蓋部材１４０を配置し、後述する蓋部材接合工程において第二金属膜１１７と蓋部材１４０とをシーム溶接することにより、蓋部材１４０と素子搭載部材１１０とが気密に接合する。尚、第一金属膜１１６と第二金属膜１１７の幅寸法は同じ寸法となっている。

（圧電振動素子搭載工程）
圧電振動素子搭載工程は、図５（ｂ）に示すように、凹部１１３内に露出した基板１１１の上面の電極パッド１１４に圧電振動素子１２０を実装する工程である。まず、真空チャック等を備えた素子移動搭載装置を用いて圧電振動素子１２０の上面を保持する。その保持された圧電振動素子１２０を、電極パッド１１４の表面に形成した導電性接着剤１３０に、圧電振動素子１２０に設けられた接続用電極１２３を上方より所定の荷重を加えつつ接触させ、素子搭載部材１１０の圧電振動素子搭載領域となる凹部１１３内の所定の位置に、圧電振動素子１２０の主面が凹部１１３内に露出した基板１１１の上面に対して接触しないように平行となる姿勢で配置する。その後、圧電振動素子１２０を搭載した素子搭載部材１１０を、１５０〜１８０℃で所定の時間加熱して導電性接着剤１３０を硬化させ、電極パッド１１４に圧電振動素子１２０を導電性接着剤１３０により導通固着する。

（蓋部材配置工程）
蓋部材配置工程は、図５（ｃ）に示すように、素子搭載部材１１０の所定の位置に、蓋部材１４０を配置する工程である。真空チャック等を備えた蓋部材移動搭載装置を用いて蓋部材１４０の上面を保持する。その保持された蓋部材１４０を、枠体１１２の凹部１１３開口側の上面に形成した第一金属膜１１６及び第二金属膜１１７に、蓋部材１４０の下面に設けられているロウ材を上方より接触させ、素子搭載部材１１０の所定の位置に配置する。

（蓋部材接合工程）
蓋部材接合工程は、図５（ｄ）に示すように、素子搭載部材１１０と蓋部材１４０とを接合し、圧電振動素子１２０を気密封止する工程である。蓋部材接合工程では、例えば、真空雰囲気、又は窒素等の不活性ガス雰囲気中で、蓋部材１４０の下面に設けられているロウ材と、素子搭載部材１１０を構成する枠体１１２の凹部１１３開口側の上面に設けられている第二金属膜１１７とを、シーム溶接機（図示せず）のローラ電極１５０を蓋部材１４０に接触させ、ローラ電極１５０に電源を供給しながら、蓋部材１４０の外側縁部に沿って動かすことで、蓋部材１４０の下面に設けられているロウ材と枠体１１２の上面に設けられた第二金属膜１１７のみと接合する。この接合の際に生じるスプラッシュのうち、凹部１１３方向に飛散する部分は、飛散したスプラッシュが第一金属膜１１６に当たることで凹部１１３内に直接侵入することを抑止し、且つ第一金属膜１１６の外側に設けられた第二金属膜１１７との間の隙間により、第一金属膜１１６に当たった後のスプラッシュ屑が第一金属膜１１６と第二金属膜１１７との間の隙間内に留まるため、そのスプラッシュ屑が凹部１１３内に侵入することをも抑止する。従って、蓋部材接合工程では、蓋部材１４０の下面と素子搭載部材１１０を構成する枠体１１２の上面に設けられた第二金属膜１１７とを溶接接合することにより、圧電振動素子１２０を気密封止して、圧電振動子１００を製造する。

本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスである圧電振動子１００の製造方法は、平面視矩形の基板１１１及び枠体１１２を備えた素子搭載部材１１０を設け、平面視で素子搭載部材１１０における圧電振動素子搭載領域となる凹部１１３を囲う枠体１１２の上面に環状の第一金属膜１１６を形成し、且つ第一金属膜１１６の外側を囲うように第一金属膜１１６から一定の間隔を開けて枠体１１２の上面に環状の第二金属膜１１７を形成した素子搭載部材１１０を準備する、第一金属膜１１６及び第二金属膜１１７を含む素子搭載部材準備工程と、圧電振動素子１２０を素子搭載部材１１０の圧電振動素子搭載領域となる凹部１１３内に搭載する圧電振動素子搭載工程と、圧電振動素子１２０が搭載された圧電振動素子搭載領域となる凹部１１３を覆うように第一金属膜１１６及び第二金属膜１１７の上に蓋部材１４０を配置する蓋部材配置工程と、蓋部材１４０と第二金属膜１１７とを溶接し接合する蓋部材接合工程と、を備えている。

このような構成により、素子搭載部材１１０の所定の位置に第一金属膜１１６及びその外側に設けられた第二金属膜１１７との間の隙間とからなる未溶接幅が確保でき、蓋部材１４０と素子搭載部材１１０に設けられた第二金属膜１１７とを溶接より接合した場合、通電加圧により第二金属膜１１７から生じたスプラッシュは、通電加圧をしないためにスプラッシュが発生しない第一金属膜１１６及びその外側に設けられた第二金属膜１１７との間の隙間により凹部１１３内に飛散することを抑止でき、スプラッシュが圧電振動素子１２０の表面に付着することを低減でき、製造される圧電振動素子１２０の振動周波数が不安定化やＣＩ値の悪化等、圧電振動子１００としての各種特性に不良が発生することを抑えることができる。

また、本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスである圧電振動子１００の製造方法では、蓋部材接合工程において、蓋部材１４０と第二金属膜１１７とをシーム溶接により溶接し接合する。このような構成により、第一金属膜１１６によるスプラッシュの抑止効果を奏するとともに、他の溶接合手段に比べて、密閉溶接が連続的に可能となり且つ蓋部材接合工程における溶接作業のタクトタイムを低減することが可能となる。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、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、前述した各実施形態では圧電振動子を例示したが、本発明は、圧電発振器等の他の圧電デバイスや弾性表面波素子を内部に搭載した弾性表面波デバイスに適用しても構わない。また、前述した各実施形態では第一金属膜と第二金属膜とを同じ素材で形成したものを例示したが、本発明の効果を奏するのであれば、第一金属膜の素材を他の金属としても構わない。

１００、２００、３００・・・圧電振動子（圧電デバイス）
１１０、２１０・・・素子搭載部材
１１１、３１０・・・基板
１１２・・・枠体
１１３・・・凹部
１１４・・・電極パッド
１１５・・・外部接続電極パッド
１１６、２１６、３１６・・・第一金属膜
１１７、２１７，３１７・・・第二金属膜
１２０・・・圧電振動素子
１２１・・・圧電素子
１２２・・・励振用電極
１２３・・・接続用電極
１３０・・・導電性接着剤
１４０、３４０・・・蓋部材
１５０・・・ローラ電極

Claims (5)

1. 少なくとも平面視矩形の基板を備えた素子搭載部材と、
   前記基板の上面に搭載された圧電振動素子と、
   平面視で前記圧電振動素子を囲うように前記素子搭載部材の所定の位置に設けられた環状の第一金属膜と、
   平面視で前記第一金属膜の外側を囲うように、前記第一金属膜から一定の間隔を開けて前記素子搭載部材の所定の位置に設けられた環状の第二金属膜と、
   前記第二金属膜と接合された蓋部材と、
   を備えたことを特徴とする圧電デバイス。
2. 前記基板の上面に設けられた枠体が備えられた前記素子搭載部材と、
   前記基板と前記枠体とにより形成された凹部内に搭載された前記圧電振動素子と、
   前記枠体の上面に設けられた前記第一金属膜及び前記第二金属膜と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
3. 前記第一金属膜の幅寸法が前記第二金属膜の幅寸法に比べて狭いことを特徴とする請求項１又は２に記載された圧電デバイス。
4. 少なくとも平面視矩形の基板を備えた素子搭載部材を設け、平面視で前記素子搭載部材における圧電振動素子搭載領域を囲う所定の位置に環状の第一金属膜を形成し、且つ前記第一金属膜の外側を囲うように前記第一金属膜から一定の間隔を開けて前記素子搭載部材の所定の位置に環状の第二金属膜を形成した前記素子搭載部材を準備する、各金属膜を含む素子搭載部材準備工程と、
   圧電振動素子を前記素子搭載部材の前記圧電振動素子搭載領域に搭載する圧電振動素子搭載工程と、
   前記圧電振動素子が搭載された前記圧電振動素子搭載領域を覆うように前記第一金属膜及び第二金属膜の上に蓋部材を配置する蓋部材配置工程と、
   前記蓋部材と前記第二金属膜とを溶接し接合する蓋部材接合工程と、
   を備えたことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
5. 前記蓋部材接合工程において、前記蓋部材と前記第二金属膜とをシーム溶接により溶接し接合すること特徴とする請求項４に記載された圧電デバイスの製造方法。

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