JP2018088563A - 圧電デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、蓋体が位置ずれすることを抑えつつ、安定して気密封止性を維持することが可能な圧電デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】圧電デバイスの製造方法は、矩形状の基板１１０ａと、基板１１０ａの上面の外周縁に沿って設けられた枠体１１０ｂと、を有したパッケージ１１０の基板の上面に設けられた電極パッド１１１に圧電素子１２０を実装する圧電素子実装工程と、矩形状の蓋体１３０を枠体１１０ｂ上に配置する蓋体配置工程と、蓋体１３０の角部に金属棒１５０を押圧し通電させることで蓋体１３０をパッケージ１１０に仮付けする蓋体仮付け工程と、圧電素子１２０を気密するために蓋体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。【選択図】図４

Description

本発明は、例えば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ものである。

圧電デバイスは、水晶素子の圧電効果を利用して、水晶素板の両面が互いにずれるように厚みすべり振動を起こし、特定の周波数を発生させるものである。基板上に設けられた電極パッドに導電性接着剤を介して実装された水晶素子を備えている。このような圧電デバイスの製造方法は、矩形状の基板と、基板の上面の外周縁に沿って設けられた枠体と、を有したパッケージの基板の上面に設けられた電極パッドに圧電素子を実装する圧電素子実装工程と、矩形状の蓋体を枠体上に配置する蓋体配置工程と、圧電素子を気密するために蓋体をパッケージに接合する蓋体接合工程と、を含んでいる製造方法が提供されている（特許文献１参照）。

特開２０１６−１２７３７５号公報

上述した圧電デバイスの製造方法では、蓋体が位置ずれを起こしてしまい、位置ずれを起こした状態で、蓋体がパッケージに接合されることで、気密封止性を維持することができない虞があった。

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、蓋体が位置ずれすることを抑えつつ、安定して気密封止性を維持することが可能な圧電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一つの態様による圧電デバイスの製造方法は、矩形状の基板と、基板の上面の外周縁に沿って設けられた枠体と、を有したパッケージの基板の上面に設けられた電極パッドに圧電素子を実装する圧電素子実装工程と、矩形状の蓋体を枠体上に配置する蓋体配置工程と、蓋体の角部に金属棒を押圧し通電させることで蓋体をパッケージに仮付けする蓋体仮付け工程と、圧電素子を気密するために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。

本発明の一つの態様による圧電デバイスは、矩形状の基板と、基板の上面の外周縁に沿って設けられた枠体と、を有したパッケージの基板の上面に設けられた電極パッドに圧電素子を実装する圧電素子実装工程と、矩形状の蓋体を枠体上に配置する蓋体配置工程と、蓋体の角部に金属棒を押圧し通電させることで蓋体をパッケージに仮付けする蓋体仮付け工程と、圧電素子を気密するために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、金属棒を蓋体の角部に押し当てて、パッケージに蓋体を仮付けすることでできるので、蓋体が位置ずれすることを抑えつつ、安定して気密封止性を維持することが可能となる。

本実施形態における圧電デバイスを示す分解斜視図である。 図１に示された圧電デバイスのＡ−Ａにおける断面図である。 （ａ）本実施形態における圧電デバイスを構成するパッケージを上から見た平面図であり、（ｂ）本実施形態における圧電デバイスを構成するパッケージを下から見た平面図である。 （ａ）本実施形態の圧電デバイスの製造方法における蓋体配置工程を示す断面図であり、（ｂ）本実施形態の圧電デバイスの製造方法における蓋体仮付け工程を示す断面図であり、（ｃ）本実施形態の圧電デバイスの製造方法における蓋体接合工程を示す断面図である。 本実施形態の圧電デバイスの製造方法における蓋体仮付け工程後の圧電デバイスを上面から見た平面図である。 本実施形態の圧電デバイスの製造方法における蓋体仮付け工程において、直径の異なる金属棒を使用した状態を示す断面図である。

（圧電デバイス）
本実施形態における水晶デバイスは、図１〜図３に示されているように、パッケージ１１０と、パッケージ１１０の上面に接合された水晶素子１２０と、パッケージ１１０の上面に接合された蓋体１３０とを含んでいる。パッケージ１１０には、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。このような水晶デバイスは、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。

基板１１０ａは、矩形状であり、上面で実装された水晶素子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、水晶素子１２０を接合するための一対の電極パッド１１１が設けられている。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、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１１３及び導体部１１４が設けられている。

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。

ここでパッケージ１１０を平面視したときの一辺の寸法が、１．０〜３．０ｍｍであり、パッケージ１１０の上下方向の寸法が、０．２〜１．５ｍｍである場合を例にして、凹部Ｋの大きさを説明する。凹部Ｋの長辺の長さは、０．７〜２．０．ｍｍであり、短辺の長さは、０．５〜１．５ｍｍとなっている。また、凹部Ｋの上下方向の長さは、０．１〜０．５ｍｍとなっている。

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。外部端子１１２の内の二つの端子は、基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１と電気的に接続されている。また、電極パッド１１１と電気的に接続されている外部端子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。

電極パッド１１１は、水晶素子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、基板１１０ａの一辺に沿うように隣接して設けられている。電極パッド１１１は、第一電極パッド１１１ａと第二電極パッド１１１ｂとによって構成されている。電極パッド１１１は、基板１１０ａに設けられた配線パターン１１３、導体部１１４を介して、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２と電気的に接続されている。

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、導体部１１４を介して、封止用導体パターン１１７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１１７に接合された蓋体１３０がグランド電位となっている第三外部端子１１２ｃ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。

配線パターン１１３は、電極パッド１１１と、導体部１１４とを電気的に接続するためのものである。配線パターン１１３の一端は、電極パッド１１１と電気的に接続されており、配線パターン１１３の他端は、導体部１１４と電気的に接続されている。配線パターン１１３は、第一配線パターン１１３ａ及び第二配線パターン１１３ｂによって構成されている。

また、配線パターン１１３は、平面視して、枠体１１０ｂと重なるようにして設けられている。このようにすることによって、水晶デバイスは、配線パターン１１３と水晶素子１２０との間で浮遊容量が発生することを抑えるので、水晶素子１２０にこの浮遊容量が付与されることがないため、発振周波数が変動してしまうことを抑えることができる。また、水晶デバイスに外力が加わり、枠体１１０ｂの長辺方向に曲げモーメントが発生しても、基板１１０ａに加えて枠体１１０ｂが設けられていることにより、枠体１１０ｂが設けられている箇所は、変形しにくくなる。よって、枠体１１０ｂと平面視して重なる位置に設けられた配線パターン１１３は、断線しにくくなり、発振周波数が出力されなくなることを抑制することができる。

また、第一配線パターン１１３ａは、第一電極パッド１１１ａ、第一導体部１１４ａと電気的に接続されている。第一配線パターン１１３ａは、第一電極パッド１１１ａから近接された枠体１１０ｂの長辺方向に向かって延出されており、第一配線パターン１１３ａの一部が露出されている。第二配線パターン１１３ｂは、第二電極パッド１１１ｂ、第二導体部１１４ｂと電気的に接続されている。第二配線パターン１１３ｂは、第二電極パッド１１１ｂから近接された枠体１１０ｂの長辺方向に向かって延出されており、第二配線パターン１１３ｂの一部が露出されている。

このように、配線パターン１１３の一部が、電極パッド１１１から枠体１１０ｂの長辺方向に向かって延出し、凹部Ｋで露出するようにして設けられていることにより、水晶素子１２０を実装した際に、導電性接着剤１４０が仮に電極パッド１１１上から溢れ出たとしても、導電性接着剤１４０と濡れ性の良い配線パターン１１３上に沿って流れ出てくれるため、パッケージ１１０の中心方向に流れ出ることがなく導電性接着剤１４０が励振用電極１２２に付着してしまうことを抑えることができる。

このように露出された第一配線パターン１１３ａと露出された第二配線パターン１１３ｂとが、基板１１０ａの中心点を通り基板１１０ａの長辺と平行な直線に対して、線対称となる位置に設けられていることにより、水晶素子１２０を実装する際に導電性接着剤１４０が仮に電極パッド１１１上から溢れ出たとしても、溢れ出た導電性接着剤１４０の量が均等になり易く、水晶素子１２０が傾いてしまうことを抑えることができる。

また、電極パッド１１１の上下方向の厚みは、配線パターン１１３の上下方向の厚みよりも厚くなるように設けられている。このようにすることによって、電極パッド１１１と配線パターン１１３の境界に段差が設けられ、段差における導電性接着剤１４０の界面の曲率半径が小さくなり、界面自由エネルギーが大きくなるため、電極パッド１１１上に塗布された導電性接着剤１４０が、段差を乗り越えて配線パターン１１３上に漏れ拡がりにくくなる。よって、導電性接着剤１４０を介して、安定して水晶素子１２０を電極パッド１１１に実装することができるので、水晶素子１２０の発振周波数が変動することを低減することができる。

導体部１１４は、外部端子１１２と、配線パターン１１３又は封止用導体パターン１１７とを電気的に接続するためのものである。導体部１１４の両端は、外部端子１１２と、配線パターン１１３又は封止用導体パターン１１７と接続されている。このようにすることで、外部端子１１２は、導体部１１４を介して、配線パターン１１３又は封止用導体パターン１１７と電気的に接続されている。

封止用導体パターン１１７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１１７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１１７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。

導電性接着剤１４０は、水晶素子１２０の励振用電極１２２と間をあけて配置されている。水晶デバイスは、導電性接着剤１４０と励振用電極１２２とが間を空けて配置されていることにより、導電性接着剤１４０が励振用電極１２２に付着することで生じる短絡を低減することができる。

また、導電性接着剤１４０の粘度が、３５〜４５Ｐａ・ｓのものを使用することによって、塗布した際に、導電性接着剤１４０は、電極パッド１１１上から基板１１０ａ上面に流れ出ることなく、電極パッド１１１上に留まるので、導電性接着剤１４０の上下方向の厚みも確保することができる。導電性接着剤１４０の上下方向の厚みの長さは、１０〜２５μｍである。このように導電性接着剤１４０の厚みを確保できることによって、水晶素子１２０の基板１１０ａへの接触を抑制し、落下等により加わった衝撃が水晶素子１２０に対して導電性接着剤１４０を中心にして上下方向へ加わったとしても、その衝撃を導電性接着剤１４０で十分に吸収緩和することができる。

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１１７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。

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。

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。

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。

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。

蓋体１３０は、矩形状であり、真空状態にある凹部Ｋ、あるい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、所定雰囲気で、枠体１１０ｂ上に設けられた接合部材１３１の上面に載置される。枠体１１０ｂの上面に設けられた接合部材１３１に熱が印加されることで、溶融接合される。また、蓋体１３０は、例えば、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。蓋体１３０の角部には、後述する蓋体仮付け工程における窪み部Ｃが設けられている。このように窪み部Ｃが設けられていることによって、接合部材１３１に蓋体を押し付けるようにして接合されているため、接合工程の際に、蓋体１３０がパッケージ１１０から外れてしまうことを低減することができる。また、窪み部Ｃが、蓋体１３０の複数の角部に設けられている。このようにすることによって、蓋体１３０がパッケージ１１０の上面から位置ずれすることをさらに抑えることができる。

接合部材１３１は、パッケージ１１０の枠体１１０ｂ上面に設けられた封止用導体パターン１１７に相対する蓋体１３０の箇所に設けられている。接合部材１３１は、例えば、銀ロウ又は金錫によって設けられている。銀ロウの場合は、その厚みは、１０〜２０μｍである。例えば、成分比率は、銀が７２〜８５％、銅が１５〜２８％のものが使用されている。金錫の場合は、その厚みは、１０〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が７８〜８２％、錫が１８〜２２％のものが使用されている。

接合部材１３１は、例えば、金錫の場合には、接合部材１３１の層の厚みは、１０〜４０μｍであり、例えば、成分比率が、金が７０〜８０％、錫が２０〜３０％のものを使用しても良い。また、接合部材１３１は、例えば、銀ロウの場合には、接合部材１３１の層の厚みは、１０〜４０μｍであり、例えば、成分比率が、銀が７０〜８０％、銅が２０〜３０％のものを使用しても良い。

本実施形態の圧電デバイスは、矩形状の基板１１０ａと、基板１１０ａの上面に設けられた矩形状の枠体１１０ｂと、を有するパッケージ１１０と、基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１に実装された圧電素子１２０と、枠体１１０ｂ上に接合部材１３１を介して接合された蓋体１３０と、を備え、蓋体１３０の角部に設けられた窪み部Ｃを有している。このように窪み部Ｃが設けられていることによって、接合部材１３１に蓋体を押し付けるようにして接合されているため、接合工程の際に、蓋体１３０が枠体１１０ｂの上面から外れてしまうことを低減することができる。

また、本実施形態の圧電デバイスは、窪み部Ｃが、蓋体１３０の複数の角部に設けられている。このように、蓋体１３０と枠体１１０ｂの上面とが複数で仮固定されているため、蓋体１３０が枠体１１０ｂの上面から位置ずれすることをさらに抑えることができる。

（製造方法）
次に本実施形態に係る圧電デバイスの製造方法について、図４及び図５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、矩形状の基板１１０ａと、基板１１０ａの上面の外周縁に沿って設けられた枠体１１０ｂと、を有したパッケージ１１０の基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１に圧電素子１２０を実装する圧電素子実装工程と、矩形状の蓋体１３０を枠体１１０ｂ上に配置する蓋体配置工程と、蓋体１３０の角部に金属棒１５０を押圧し通電させることで蓋体１３０をパッケージ１１０に仮付けする蓋体仮付け工程と、圧電素子１２０を気密するために蓋体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。

（圧電素子実装工程）
圧電素子実装工程は、矩形状の基板１１０ａと、基板１１０ａの上面の外周縁に沿って設けられた枠体１１０ｂと、を有したパッケージ１１０の基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１に圧電素子１２０を実装する工程である。まず、パッケージ１１０の凹部空間Ｋ内の電極パッド１１１の位置を後述する認識手段のカメラにより撮影し、画像データを第一記憶部に記憶する。電極パッド１１１は、塗布装置の認識手段によって撮影すると、パッケージ１１０と電極パッド１１１とは、同一の素材により設けられていないため、電極パッド１１１の位置を判別することができる。この電極パッド１１１の位置に合わせて塗布手段の第一ノズルを移動させ、導電性接着剤１４０を塗布する。また、第一ノズルは、圧力をかけることによって導電性接着剤１４０を噴出させ、導電性接着剤１４０を塗布することができる。

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、第一ノズルの内径は適宜対応する。

位置認識は、導電性接着剤１４０を認識手段により撮影することで、導電性接着剤１４０と電極パッド１１１との素材の違いを画像により確認して、導電性接着剤１４０の位置を認識する工程である。電極パッド１１１に塗布された導電性接着剤１４０の位置を認識手段のカメラにより撮影し、その画像データを第一記憶部に記憶する。導電性接着剤１４０は、塗布装置の認識手段によって撮影すると、導電性接着剤１４０と電極パッド１１１とは、同一の素材により設けられていないため、導電性接着剤１４０の位置を判別することができる。このように撮影することで、画像より、導電性接着剤１４０の塗布径を測定する。また、パッケージ１１０の一辺の長さが１．０〜４．０ｍｍの場合には、導電性接着剤１４０の塗布径は、例えば１５０〜４００μｍとなっている。

厚み確認は、電極パッド１１１の上面及び導電性接着剤１４０の上面にレーザを照射し、反射光の波長の違いにより導電性接着剤１４０の厚みを確認する。塗布装置のレーザ部のレーザ照射部は、レーザを電極パッド１１１に向けて照射し、受光部は、その電極パッド１１１に当たって反射したレーザを受光し、波長を認識する。その際の波長が第二記憶部に記憶される。次に、塗布手段により導電性接着剤１４０に塗布した後に、導電性接着剤１４０にレーザを照射し受光した際の波長を第二記憶部に記憶される。第二記憶部に記憶されたパッケージ１１０の電極パッド１１１に照射し受光した際の波長と導電性接着剤１４０にレーザを照射し受光した際の波長の差により、測定手段によって、導電性接着剤１４０の上下方向の厚みを確認する。

このように厚み確認で、導電性接着剤１４０の上下方向の厚みを確認することによって、一対の電極パッドに設けられた導電性接着剤１４０の上下方向の厚みが均等であることを確認することができるので、圧電素子１２０を実装する際に、圧電素子１２０の長辺側方向に傾くことを低減することができる。

圧電素子１２０の実装については、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を硬化することで実装する。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。

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。

（蓋体配置工程）
蓋体配置工程は、図４（ａ）に示すように、矩形状の蓋体を枠体１１０ｂ上に配置する工程である。つまり、蓋体１３０の下面に設けられた接合部材１３１の下面と、封止用導体パターン１１７の上面とを接触させるようにして、蓋体１３０をパッケージ１１０の枠体１１０ｂに設けられた封止用導体パターン１１７上に載置する。

（蓋体仮付け工程）
蓋体仮付け工程は、図４（ｂ）に示すように、蓋体１３０の角部に金属棒１５０を押圧し通電させることで蓋体１３０をパッケージ１１０に仮付けする工程である。パッケージ１１０の上面に配置された蓋体１３０の角部に金属棒１５０を近接させ、金属棒１５０を通電させることで接合部材１３１を溶融させ窪み部Ｃを形成し、蓋体１３０をパッケージ１１０の封止用導体パターン１１７上に仮固定する。

金属棒１５０は、柱状の銅等の通電性のある第一金属体と、第一金属体を覆うようにして、例えばタングステン、ニッケル等の第二金属体とによって構成されている。このように金属棒１５０が、第一金属体と第二金属体によって構成されていることで、第一金属体によって導通性が向上し、第二金属体によってシーム溶接時には、蓋体１３０のメッキ層が被着しにくいので、連続性を高め、生産性を向上させることが可能となる。

また、蓋体仮付け工程の際に、蓋体１３０の二つの角部に金属棒１５０を押圧し通電させることで蓋体１３０をパッケージ１１０に仮付けする。このようにすることによって、仮付け時に蓋体１３０がパッケージ１１０の枠体１１０ｂから剥がれたりすることを抑えつつ、蓋体１３０が位置ずれすることを更に低減することができる。また、仮付けを行う二つの角部が、図５に示すように、蓋体１３０の中心に対して対角に位置するようにすることで、蓋体１３０の傾きを更に抑制し、気密封止性をさらに向上させることが可能となる。

また、蓋体仮付け工程の際に用いられる金属棒１５０の直径が、図６に示すように、枠体１１０ｂの内周縁と枠体１１０ｂの外周縁との間隔よりも小さくなる。このようにすることによって、蓋体１３０をパッケージ１１０に仮付けする際に、接合部材１３１が、枠体１１０ｂの内周縁と枠体１１０ｂの外周縁との間隔である封止用導体パターン１１７の幅よりも大きく濡れ広がらないため、接合部材１３１がパッケージ１１０の凹部Ｋ内に入り込みことを抑えることができる。よって、接合部材１３１が凹部Ｋ内に実装された圧電素子１２０に付着することを抑えることができるため、安定して発振周波数を出力することができる。枠体１１０ｂの内周縁と枠体１１０ｂの外周縁との間隔は、０．８〜２．０ｍｍとなっており、金属棒１５０の直径が、０．４〜１.０ｍｍとなっている。

（蓋体接合工程）
蓋体接合工程は、図４（ｃ）に示すように、圧電素子１２０を気密封止するように、蓋体１３０をパッケージ１１０に接合する工程である。蓋体１３０は、窒素ガス雰囲気中や真空雰囲気中で、パッケージ１１０の枠体１１０ｂの封止用導体パターン１１７上に載置される。封止用導体パターン１１７と蓋体１３０とを接合部材１３１を介して接合されるように、接合部材１３１を加熱溶融することにより、蓋体１３０とパッケージ１１０とを接合するようにしても構わない。その際に、加熱手段としては、キセノンランプやハロゲンランプ等が用いられる。また、蓋体１３０を接合する際に、蓋体１３０が仮付けされたパッケージ１１０を真空雰囲気状態に放置することで、パッケージ１１０と蓋体１３０との隙間から、凹部Ｋ内のガスが強制的に排出される。

尚、接合部材１３１は、パッケージ１１０の枠体１１０ｂ上面に設けられた封止用導体パターン１１７に相対する蓋体１３０の箇所に設けられている。接合部材１３１は、例えば、銀ロウ又は金錫によって設けられている。銀ロウの場合は、その厚みは、１０〜２０μｍである。例えば、成分比率は、銀が７２〜８５％、銅が１５〜２８％のものが使用されている。金錫の場合は、その厚みは、１０〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が７８〜８２％、錫が１８〜２２％のものが使用されている。

接合部材１３１は、例えば、金錫の場合には、接合部材１３１の層の厚みは、１０〜４０μｍであり、例えば、成分比率が、金が７０〜８０％、錫が２０〜３０％のものを使用しても良い。また、接合部材１３１は、例えば、銀ロウの場合には、接合部材１３１の層の厚みは、１０〜４０μｍであり、例えば、成分比率が、銀が７０〜８０％、銅が２０〜３０％のものを使用しても良い。

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。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。このタングステンフィラメントが通電加熱されると、ハロゲンガスと反応し、タングステン−ハロゲン化合物が生成される。タングステン−ハロゲン化合物は、バルブ内の対流により、タングステン−ハロゲン化合物がフィラメント付近に運ばれ、高温によりタングステンとハロゲンガスに分解されて、タングステンは、フィラメントに沈殿するというハロゲンサイクルを繰り返し、光ビームを発生するものである。

また、本実施形態の圧電デバイスの製造方法によれば、矩形状の基板１１０ａと、基板１１０ａの上面の外周縁に沿って設けられた枠体１１０ｂと、を有したパッケージ１１０の基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１に圧電素子１２０を実装する圧電素子実装工程と、矩形状の蓋体１３０を枠体１１０ｂ上に配置する蓋体配置工程と、蓋体の角部に金属棒１５０を押圧し通電させることで蓋体１３０をパッケージ１１０に仮付けする蓋体仮付け工程と、圧電素子１２０を気密するために蓋体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。このようにすることで、金属棒１５０を蓋体１３０の角部に押し当てて、パッケージ１１０に蓋体１３０を仮付けすることでできるので、蓋体１３０が位置ずれすることを抑えつつ、安定して気密封止性を維持することが可能となる。

本実施形態の圧電デバイスの製造方法によれば、蓋体仮付け工程の際に、蓋体１３０の二つの角部に金属棒１５０を押圧し通電させることで蓋体１３０をパッケージ１１０に仮付けすることによって、仮付け時に蓋体１３０がパッケージ１１０の枠体１１０ｂから剥がれたりすることを抑えつつ、蓋体１３０が位置ずれすることを更に低減することができる。

本実施形態の圧電デバイスの製造方法によれば、蓋体仮付け工程の際に用いられる金属棒１５０の直径が、枠体１１０ｂの内周縁と枠体１１０ｂの外周縁との間隔よりも小さくなる。このようにすることによって、蓋体１３０をパッケージ１１０に仮付けする際に、接合部材１３１が、枠体１１０ｂの内周縁と枠体１１０ｂの外周縁との間隔である封止用導体パターン１１７の幅よりも大きく濡れ広がらないため、接合部材１３１がパッケージ１１０の凹部Ｋ内に入り込みことを抑えることができる。よって、接合部材１３１が凹部Ｋ内に実装された圧電素子１２０に付着することを抑えることができるため、安定して発振周波数を出力することができる。

本実施形態の圧電デバイスの製造方法によれば、圧電素子実装工程の際に、電極パッド１１１上にバンプ１１８が設けられている。このようにすることによって、導電性接着剤１４０の硬化収縮時に水晶素子１２０の固定端側が下方向に引っ張られ、凸部１１５を支点とした梃子の原理により、水晶素子１２０の自由端が上方向に浮き上がる。また、導電性接着剤１４０の硬化収縮時に水晶素子１２０の固定端側が下方向に引っ張られた際に、凸部１１５と水晶素子１２０の固定端側の外周縁部が接触し、水晶素子１２０の固定端側が凸部１１５よりも基板１１０ａ側に近づくことを抑えつつ、水晶デバイスは、水晶素子１２０の自由端及び励振電極１２２が基板１１０ａに接触することを低減しつつ、水晶素子１２０の自由端が蓋体１３０に接触することを低減することができる。

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。

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。

１１０・・・パッケージ
１１０ａ・・・基板
１１０ｂ・・・枠体
１１１・・・電極パッド
１１２・・・外部端子
１１３・・・配線パターン
１１４・・・導体部
１１６・・・粘着層
１１７・・・封止用導体パターン
１１８・・・凸部
１２０・・・水晶素子
１２１・・・水晶素板
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
１５０・・・金属棒
Ｃ・・・窪み部
Ｋ・・・凹部

Claims (6)

1. 矩形状の基板と、前記基板の上面の外周縁に沿って設けられた枠体と、を有したパッケージの前記基板の上面に設けられた電極パッドに圧電素子を実装する圧電素子実装工程と、
   矩形状の蓋体を前記枠体上に配置する蓋体配置工程と、
   前記蓋体の角部に金属棒を押圧し通電させることで前記蓋体を前記パッケージに仮付けする蓋体仮付け工程と、
   前記圧電素子を気密するために前記蓋体を前記パッケージに接合する蓋体接合工程と、を含んでいることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
2. 請求項１記載の圧電デバイスの製造方法であって、
   前記蓋体仮付け工程の際に、前記蓋体の二つの角部に前記金属棒を押圧し通電させることで前記蓋体を前記パッケージに仮付けすることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
3. 請求項１記載の圧電デバイスの製造方法であって、
   前記蓋体仮付け工程の際に用いられる前記金属棒の直径が、前記枠体の内周縁と前記枠体の外周縁よりも小さくなることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
4. 請求項１記載の圧電デバイスの製造方法であって、
   前記圧電素子実装工程の際に、前記電極パッド上にバンプが設けられていることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
5. 矩形状の基板と、前記基板の上面に設けられた矩形状の枠体と、を有するパッケージと、
   前記基板の上面に設けられた電極パッドに実装された圧電素子と、
   前記枠体上に接合部材を介して接合された蓋体と、を備え、
   前記蓋体の角部に設けられた窪み部を有していることを特徴とする圧電デバイス。
6. 請求項５記載の圧電デバイスであって、
   前記窪み部は、前記蓋体の複数の角部に設けられていることを特徴とする圧電デバイス。

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