JP3661441B2 - 圧電振動子及び圧電発振器とこれらの封止方法 - Google Patents
圧電振動子及び圧電発振器とこれらの封止方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3661441B2 JP3661441B2 JP29893198A JP29893198A JP3661441B2 JP 3661441 B2 JP3661441 B2 JP 3661441B2 JP 29893198 A JP29893198 A JP 29893198A JP 29893198 A JP29893198 A JP 29893198A JP 3661441 B2 JP3661441 B2 JP 3661441B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base
- sealing
- lid
- piezoelectric
- vibration element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/161—Cap
- H01L2924/1615—Shape
- H01L2924/16195—Flat cap [not enclosing an internal cavity]
Landscapes
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動素子を収納するためのベース部及びこのベース部を密封するための蓋部とを接合して圧電振動素子を封止した圧電振動子または圧電発振器の封止方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、一般的な圧電振動子の一例を示す一部切断斜視図である。
【０００３】
この圧電振動子１０は、板状の圧電振動素子１１を収納する空間部１２ａが形成された箱状のベース部１２と、空間部１２ａを密封するようにベース部１２に接合された板状の蓋部１３を備えている。圧電振動素子１１は、一端部１１ａが空間部１２ａ内に一体に設けた段部に配設されている電極１４上に図示しない接着剤を介して接続固定され、他端部１１ｂが自由端とされている。ベース部１２と蓋部１３は、封止材（ロウ材）１５を介して接合されている。
【０００４】
ここで、圧電振動素子１１の材料としては、例えば水晶が用いられ、ベース部１２の材料としては、アルミナ等のセラミックが用いられ、蓋部１３の材料としては、コバール等の金属あるいはアルミナ等のセラミックが用いられる。また、封止材１５の材料としては、低融点ガラスまたは銀ロウや半田等が用いられる。低融点ガラスを除くこのような構成の圧電振動子１０内に圧電振動素子１１を収容して封止する封止工程は、例えば図１７に示すような加熱手段である電子ビーム照射装置１６が用いられる。
【０００５】
電子ビーム照射装置１６は、電子ビームＥを照射するための電子銃１７と、電子銃１７から発射された電子ビームＥを収束させる収束レンズ１８と、収束させた電子ビームＥに所定の磁界を加えてその照射方向を制御する偏向器１９とを備えている。
【０００６】
これにより、電子ビーム照射装置１６は、偏向器１９の機能に基づいて、試料に対して適切に電子ビームＥを照射することができるようになっている。
【０００７】
このような電子ビーム照射装置１６を用いて、上記封止工程は、図１８に示すように行われている。
【０００８】
先ず、所定の形状に形成した蓋部１３の接合面側に封止材１５を配置する。この封止材１５は例えば銀ロウである。そして、電子ビーム照射装置１６内に治具を用いてベース１２を保持して、このベース１２上に、封止材１５が配置された蓋部１３の接合面を向けて載置する。
【０００９】
ここで、ベース１２の上記蓋部１３に対する接合面には、複数の種類の金属を積層することにより形成した金属被覆層１２ｅが設けられている。この金属被覆層１２ｅは、上からニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）による被覆層１２ｂと、タングステン（Ｗ）によるタングステン被覆層１２ｃとでなっている。
【００１０】
そして、図１８では、この蓋部１３の上面を図示しない押さえ板により加圧しながら押さえる。
【００１１】
この状態で、蓋部１３は、ベース１２に対して位置決めされて保持されており、上方より電子ビームＥが照射されて封止材１５とニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）による被覆層１２ｂとが加熱溶融されて、ベース部１２と蓋部１３が接合される。
【００１２】
具体的には、電子ビームＥを蓋部１３の上面に対して照射し、加熱された熱がビーム照射位置の直下の封止材１５とニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）による被覆層１２ｂとに伝えられ、この電子ビームＥが照射された領域Ｐを中心として蓋部１３の下面とベース１２の上端面との間で溶融されて固定される。
【００１３】
以上により、圧電振動素子１１が気密封止された圧電振動子１０を得ることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように電子ビームを用いて、圧電振動素子１１を封止する場合には、上述したように蓋部１３の上方から電子ビームＥを照射することにより加熱封止している。
【００１５】
すなわち、ベース１２の上端面１２ｆに対応する蓋部１３の上面の封止領域を数回周回するように電子ビームＥを照射して加熱している。
【００１６】
この場合、図示したように、ベース１２の上端と蓋部１３の接合面である下面が密着状態にある。そして、上記電子ビームＥによる加熱時間が約０．１秒程度と短い時間で行われる。ところが、この加熱封止工程では、電子ビームＥが照射された領域Ｐで発生する熱が封止材１５や金属被覆層１２ｅの一部を溶融した際にこれらの一部を揮発蒸発させて、ガスが発生する。このガスは、加熱時間が短いこと等を理由として、空間Ｓ内に閉じ込められた状態で封止されてしまうことがあった。
【００１７】
このため、圧電振動素子１１を真空状態で収容すべき空間Ｓ内に上述したような熱により発生するガスが閉じ込められるため、真空度が低下してしまう場合がある。
【００１８】
また、上記ガスが圧電振動素子１１の表面に付着すると、その重さが増加してしまう場合がある。
【００１９】
ここで、圧電振動素子１１が所謂音叉型のものである場合には、上記真空度の低下を起因として周波数変動が起こるだけでなく、圧電振動素子にガスの粒子が付着すると重くなって周波数が低下する場合がある。
【００２０】
一方、圧電振動素子１１が所謂ＡＴ振動子である場合には、窒素等の不活性気体による封止の場合と、真空封止の場合とがあるが、後者の場合には、封止後の真空度の低下及び圧電振動素子に対するガス粒子の付着により、上記と同様に周波数変動を生じる場合がある。
【００２１】
本発明の目的は、上記課題を解消して、容器内での熱に起因する発生ガスによる真空度の低下や、ガス粒子の圧電振動素子への付着を起因とする周波数変化を防止して、製品内部の真空度を適切に確保し、安定した周波数特性を得られるようにした圧電振動子及び圧電発振器の封止方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１の発明によれば、圧電振動素子と、前記圧電振動素子を収納するためのベースと、前記圧電振動素子がベースに収納された状態で前記ベースを密封するための蓋部とを備え、前記蓋部と前記ベースとを密封封止する方法であって、
密封前においては、前記ベースに対して前記蓋部を載置した状態では、これらの間に空隙を設けるようにし、封止工程にて、少なくとも前記蓋部と前記ベースとを固定すべき箇所の近傍を電子ビームにより加熱することにより、溶融金属によって前記空隙を塞ぐようにする方法であって、前記空隙が、前記蓋体及び／または前記ベースの封止面に設けられた封止材もしくは金属被覆層に凹凸を設けることにより形成され、かつ該凹凸の最大高さＲｍａｘを、１０μｍ以上で４０μｍ以下とする圧電振動子の封止方法により、達成される。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、前記凹凸の最大高さＲｍａｘを、２０μｍ以上で４０μｍ以下とすることを特徴とする。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項１または２のいずれかの発明の構成において、前記金属被覆層はニッケル層を含む複数種類の金属層でなり、このニッケル層に金属フィラーを混入させて、金属被覆層の表面に凹凸を設けることにより、前記空隙が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００２５】
また、上記目的は、請求項４の発明にあっては、圧電振動素子と、表面に形成した導電パターンに集積回路を実装するとともに前記圧電振動素子を収納するためのベースと、前記圧電振動素子がベースに収納された状態で前記ベースを密封するための蓋部とを備え、前記蓋部と前記ベースとを密封封止する方法であって、密封前においては、前記ベースに対して前記蓋部を載置した状態では、これらの間に空隙を設けるようにし、封止工程にて、少なくとも前記蓋部と前記ベースとを固定すべき箇所の近傍を電子ビームにより加熱することにより、溶融金属によって前記空隙を塞ぐようにする方法であって、前記空隙が、前記蓋体及び／または前記ベースの封止面に設けられた封止材もしくは金属被覆層に、凹凸を設けることにより形成され、かつ該凹凸の最大高さＲｍａｘを、１０μｍ以上で４０μｍ以下とする、圧電発振器の封止方法により、達成される。
【００２６】
請求項５の発明は、請求項４の構成において、前記凹凸の最大高さＲｍａｘを、２０μｍ以上で４０μｍ以下とすることを特徴とする。
【００２７】
請求項６の発明は、請求項５または６のいずれかの発明の構成において、前記金属被覆層はニッケル層を含む複数種類の金属層でなり、このニッケル層に金属フィラーを混入させて、金属被覆層の表面に凹凸を設けることにより、前記空隙が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３７】
図１は、本発明の圧電振動子（本例では水晶振動子）の実施形態を示す斜視図である。
【００３８】
この圧電振動子２０は、板状の圧電振動素子２１を収納する空間部２２ａが形成された箱状のベース２２と、空間部２２ａを密封するようにベース２２に接合された板状の蓋部２３を備えている。
【００３９】
ベース２２には、図２に示すように電極２４が設けられており、圧電振動素子２１は、一端部２１ａが空間部２２ａ内に配設されている電極２４の上部２４ａに導電性接着剤３２を介して接続固定されていて、他端部２１ｂは自由端となっている。これにより、電極２４から印加される駆動電圧によって、所定の振動数で振動できるようになっている。
【００４０】
ベース２２と蓋部２３は、後述する封止方法により、封止材２５を介して接合されている。ここで、圧電振動素子２１の材料としては、例えば水晶が用いられ、ベース２２の材料としては、アルミナ等のセラミックが用いられ、蓋部２３の材料としては、アルミナ等のセラミックの線膨張係数に近いコバール等の金属あるいはアルミナ等のセラミックが用いられる。
【００４１】
ベース２２の上端面である接合面上には、金属被覆層３１が設けられている。この金属被覆層３１は複数種類の金属を積層して形成されており、例えば、図１の一部に拡大して示すように、順次下からタングステンメタライズ２２ｂ、ニッケルメッキ２２ｃ、金メッキ２２ｄでなっている。
【００４２】
図３は、本発明の圧電発振器の構造を示す概略断面図である。
【００４３】
図３において、図２と同一の符号を付した箇所は同じ構成である。
【００４４】
図において、圧電発振器４０のベース２２では、図１と比べると空間部２２ａの下にさらに段部を設けて、もうひとつの一段低い空間部４２を形成している。そして、ベース２２の上面に形成した導電パターン上に集積回路４１を上記空間部４２に収容し、電極部４３と接続している。これにより、圧電振動素子２１に所定の駆動電圧を与えて、振動させ、その出力を上記集積回路４１に入力することにより、所定の周波数の信号を取り出すようになっている。
【００４５】
この圧電発振器４０においても、ベース２２の上端面には、図１と同じ金属被覆層が形成されており、蓋部２３の下面には、銀ロウ等のロウ材が設けられており、後述するように圧電振動子２０と共通の封止方法が適用されるようになっている。
【００４６】
図４は、圧電振動子２０及び圧電発振器４０の製造方法を概略的に示したフローチャートである。
【００４７】
先ず、圧電振動片の表裏面に励振電極およびベース２２の電極２４の上部２４ａに接続される接続電極とを、例えば蒸着により形成して圧電振動素子２１を完成する（ＳＴ１）。
【００４８】
次にベース２２の電極２４の上部２４ａに圧電振動素子２１を図２及び図３に示すように導電性接着剤３２を介してマウントする（ＳＴ２）。次に、圧電振動素子２１の励振電極表面に蒸着等により銀を付加したり、スパッタ等によりこの励振電極の表面を薄く削る等の処理によって重さを調整することにより、周波数調整を行う（ＳＴ３）。
【００４９】
次いで、上記ベース２２上に図１ないし図３に示すように蓋部２３を載せて、例えば蓋部２３の上方から電子ビームを照射することにより、封止を行う。この封止工程については、後述する（ＳＴ４）。
【００５０】
封止完了後には、蓋部２３の表面等に印刷等の手段により必要な文字等を記入するマーキングを行い（ＳＴ５）、検査工程へ送られる（ＳＴ６）。そして、必要な検査により合格判定されることで、圧電振動子または圧電発振器が完成する。
【００５１】
図５は、図４におけるＳＴ４にて封止される蓋部２３の製造工程を示している。
【００５２】
蓋部２３は、先ずコバール等の板材を用意し（ＳＴ１１）、その表面を研磨し、封止材としてのロウ材２５を圧接できるように表面処理を行う（ＳＴ１２）。次に、表面研磨を行った蓋部２３の処理面に銀ロウ等のロウ材を重ねて、冷間圧接により接合する（ＳＴ１３）。この場合、図６に示すように、例えばローラ４５によりロウ材２５に凹凸処理を行う。
【００５３】
次いで、蓋部２３にロウ材を接合したものを熱処理して、ＳＴ１３における圧接作業による応力を緩和して、残留応力を除去する（ＳＴ１４）。そして、熱処理した板材に関して幅方向の切断を行い（ＳＴ１５）、そして、ＳＴ１３にて凹凸処理を行わなかった場合には、プレスを用いて凹凸処理し、板材が所定の製品単位の長さになるように切断する（ＳＴ１６）。これにより、蓋部２３が完成する（ＳＴ１７）。この凹凸処理については、後で詳しく説明する。
【００５４】
図７及び図８は、図４の工程で説明したＳＴ２で用意するベース２２の製造工程を示している。
【００５５】
図７に示すように、例えばアルミナ等のセラミック材料を一方向に長いテープ状に成形し（図７（ａ）），これを作業単位毎の長さに対応するようにカットして板状にする（図７（ｂ））。
【００５６】
次に、上記板状のベース材料に、導電パターンのスルーホールを形成するための貫通孔を必要な数だけ形成し（図７（ｃ））、各貫通孔に導体を充填する（図７（ｄ））。
【００５７】
（図７（ｅ））では、上記板状の部材を複数用意する場合を示している。すなわち、例えばベース２２を構成する部材が複数の板材でなる場合には、必要な枚数の板材を用意する。例えば図３に示す圧電発振器４０では、ベース部２２は、集積回路４１を載置する下層としての板材の上に、集積回路４１を収容する空間部４２を有する中層としての板材を重ね、さらに、圧電振動素子２１を収容する空間部２２ａを備えた最上層としての板材を重ねるために、複数のセラミック板材を用意し、これを下の層から上の層へと重ねて固定するようにしている。このような場合には、図示するように複数の板材を用意し、これらには、後の工程でそれぞれ必要な導電パターンや電極を形成するようにしている。
【００５８】
次いで、図８（ａ）に示すように、板材（最上層のもの）の上面にメッシュ状の溝を形成することによって凹凸を形成する。この凹凸が形成される面は、上述の蓋部２３との接合面であり、この凹凸が後述する空隙を形成する。
【００５９】
そして、板材を複数使用する製品の場合には、ここで、順次板材を積層して固定する（図８（ｂ））。
【００６０】
次に、複数の層からなる板材を重ねて固定したベース材料の厚み方向に、製品単位の大きさにハーフカットして切り込みをいれた後に、後で適当な作業単位となるように縦横に切断し（図８（ｃ））、さらに、セラミック材料であるこれら板材を焼成して（図８（ｄ））、電気メッキにより金属被覆層を形成する。この金属被覆層は、図１にて説明した符号３１のものに対応している。最後に上記切り込みを利用して製品単位に切断してベース２２を完成する（図８（ｅ））。
【００６１】
図９は、図５のＳＴ１３またはＳＴ１６で説明した凹凸処理の例を示しており、本発明の第１の実施形態を説明する図である。
【００６２】
尚、図９（ａ）では、内部構造としての圧電振動素子等を省略してベース２２と蓋部２３だけの要部を示しており、図１ないし図３と同一の符号を付した箇所は同一の構成であるから、重複する説明は省略する。図９（ｂ）は、その接合部付近の拡大図である。
【００６３】
図において、封止材である銀ロウ２５の下面（接合面側）２５ａに図示するような凹凸が設けられることにより細かい空隙Ｇが設けられている。このような凹凸は、図５のＳＴ１３またはＳＴ１６にて説明したように蓋部２３を形成する際に、ローラで挟んだり、プレスを用いたりすることにより形成される。この凹凸の高さｄは、好ましくは、１０ないし４０μｍ程度である。
【００６４】
このような凹凸は、図５のＳＴ１３で説明したローラまたはＳＴ１６で説明したプレス等を用いて形成される。この場合、例えばローラ面またはプレス面の一面（封止材２５側）の面粗度を基準長さ０．８ｍｍに対してＲｍａｘ３０μｍ程度としておくことによって、銀ロウ２５の下面に対してその表面粗さを転写することにより、図示のような凹凸が形成される。
【００６５】
これにより、例えば図１８にて説明した手法により電子ビームを照射して、加熱すると、ベース２２の内部空間に収容された圧電振動素子２１を固定している導電性接着剤３２（図２参照）等の成分が熱により揮発してガスを発生しても、このガスが空隙Ｇから外部に排出される。そして、銀ロウ２５が熱により溶融されて蓋部２３とベース２２とが封止されるときには、この溶融した銀ロウ２５及び／または金属被覆層３１の被覆金属の一部が上記空隙Ｇを塞ぐことになる。
【００６６】
これにより、圧電振動子２０または圧電発振器４０の内部に、上記のようなアウトガスがたまったまま封止されることがないので、このようなガスにより、製品内部の真空状態が阻害されることがない。このため、圧電振動子２０または圧電発振器４０の周波数特性が悪影響を受けずに、初期の周波数が変化することなく動作することができる。
【００６７】
図１０は、蓋部２３とベース２２との間に空隙を形成する凹凸を設ける別の手法を示しており、本発明の第２の実施形態を説明する図である。図１０において図１ないし図３と同一の符号を付した箇所は同一の構成であるから、重複する説明は省略する。
【００６８】
尚、図１０（ａ）では、内部構造としての圧電振動素子等を省略してベース２２と蓋部２３だけの要部を示しており、図１０（ｂ）は、その接合部付近の拡大図である。
【００６９】
この実施形態は、図８にて説明したベース２２の製造工程において、凹凸を形成する方法を示している。
【００７０】
図８で説明したベース２２の製造工程において、図８（ａ）に示すように、最上層の板材（ベース用セラミック材）の表面にタングステンメタライズを行う際には、通常スクリーン印刷の手法により行う。この時に、このスクリーン印刷で用いるメッシュの目を粗くしておくと、このメッシュに対応してタングステン被覆部２２ｂの表面には、縦横のメッシュ状の溝が形成される。そして、その上にニッケル層２２ｃと、金層２２ｄを被覆すると、図１０（ｂ）に示すように各層の上面は凹凸となり、この結果、蓋部２３の封止材２５の下面との間には、空隙Ｇが形成されることになる。
【００７１】
これにより、第１の実施形態と同じ方法で加熱封止を行うことにより、製品内部にガスが閉じ込められないで封止することができる。したがって、この第２の実施形態では、第１の実施形態と同じ作用効果を発揮することができる。
【００７２】
図１１は、蓋部２３とベース２２との間に空隙を形成する凹凸を設ける別の手法を示しており、本発明の第３の実施形態を説明する図である。図１１において図１ないし図３と同一の符号を付した箇所は同一の構成であるから、重複する説明は省略する。
【００７３】
尚、図１１（ａ）では、内部構造としての圧電振動素子等を省略してベース２２と蓋部２３だけの要部を示しており、図１１（ｂ）は、その接合部付近の拡大図である。
【００７４】
この実施形態は、図８にて説明したベース２２の製造工程において、凹凸を形成する別の方法を示している。つまり、この方法では、ベース２２の金属被覆部３１側に凹凸を形成する点では、図１０の場合と同じだが、この方法では、ニッケル層２２ｃ内に粒状物として、フィラー５１（例えば銀フィラー）を添加する。これにより、ニッケル層２２ｃの上面に凹凸を形成し、さらに、その上に形成される金層２２ｄの上面に凹凸を形成することで、蓋部２３との間に空隙Ｇを設けるようにしている。
【００７５】
図１２は、このようなフィラー５１を利用する方法の一例を説明するための工程図である。
【００７６】
上述した図８の工程図の図８（ｅ）において、ベース２２の上面（接合面側）には図１２（ａ）に示すように、タングステン（Ｗ）がこれより前の工程（図８（ａ）の工程）にてスクリーン印刷により被覆されている。次に、図１２（ｂ）に示すように、水平な基準面ＧＤ上に銀フィラー５１を並べて、その上に、図１２（ａ）のベース２２を逆さにしてタングステン被覆部２２ｂ側を下にして、図１２（ｃ）に示すように、フィラー５１に対して押しつける。
【００７７】
次いで、図１２（ｄ）に示すように、タングステン被覆部２２ｂ上にフィラー５１が載った状態で、その上にニッケルメッキを施してニッケル被覆部２２ｃを形成し、その後、その上に金をメッキするようにしている。
【００７８】
この場合、図１２（ｅ）に示すように、フィラー５１の直径Ｌ１を１０μｍ程度とすると、凹凸の高さｄが１０μｍ程度となる。そして、凹凸間のピッチＰを２０μｍ程度とすると好ましい。
【００７９】
かくして、上述の方法によりフィラー５１を利用して、図１１に示すように、凹凸が形成され、金属被覆部３１と蓋部２３との間に空隙Ｇを形成することができる。
【００８０】
したがって、封止工程においては、この空隙Ｇからアウトガスを排出することができ、溶融した金属により、この空隙Ｇを塞ぐことにより、第３の実施形態の場合も、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８１】
図１３は、蓋部２３とベース２２との間に空隙を形成する凹凸を設ける別の手法を示しており、本発明の第４の実施形態を説明する図である。図１３において図１ないし図３と同一の符号を付した箇所は同一の構成であるから、重複する説明は省略する。
【００８２】
尚、図１３（ａ）では、内部構造としての圧電振動素子等を省略してベース２２と蓋部２３だけの要部を示しており、図１３（ｂ）は、その接合部付近の拡大図である。
【００８３】
この場合、蓋部２３と、ベース２２側の金属被覆部３１の両方に凹凸を形成している。すなわち、図９で説明した手法により、蓋部２３側に凹凸を形成し、図１０で説明した手法を用いてベース２２側に凹凸を形成する。これにより、蓋部２３とベース２２との間に空隙Ｇを形成することができる。
【００８４】
したがって、封止工程においては、この空隙Ｇからアウトガスを排出することができ、溶融した金属により、この空隙Ｇを塞ぐことにより、第４の実施形態の場合も、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８５】
図１４は、上述した各実施形態における空隙Ｇを形成するための凹凸の大きさｄと封止不良率を実験により確認したものである。また、図１５は、凹凸の大きさｄと高温放置１０００時間後の場合の周波数変化量Δｆを実験により確認したものである。
【００８６】
図１５より、Ｒｍａｘが１０μｍ以上であると、高温放置試験を１０００時間行った後の周波数変化量Δｆが１ｐｐｍ以内となり、封止で発生したアウトガスが、内部に残留せず、圧電振動子や圧電発振器の周波数特性に悪影響を及ぼしていないことがわかる。
【００８７】
また、図１４より、Ｒｍａｘが４０μｍ以下であると、封止不良率が０となり、圧電振動子や圧電発振器の性能が発揮できないという不具合を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の圧電振動子の実施形態を示す斜視図。
【図２】 図１の圧電振動子の概略断面図。
【図３】 本発明の圧電発振器の実施形態を示す概略断面図。
【図４】 図１の圧電振動子の製造方法の概略を示すフローチャート。
【図５】 図１の圧電振動子または図３の圧電発振器の蓋部を製造方法の概略を示すフローチャート。
【図６】 図５のローラ工程を示す説明図。
【図７】 図１の圧電振動子または図３の圧電発振器のベースを製造する前半工程を示す工程図。
【図８】 図１の圧電振動子または図３の圧電発振器のベースを製造する後半工程を示す工程図。
【図９】 本発明の封止方法の第１の実施形態の要部を説明するための概略図。
【図１０】 本発明の封止方法の第２の実施形態の要部を説明するための概略図。
【図１１】 本発明の封止方法の第３の実施形態の要部を説明するための概略図。
【図１２】 図１１の封止方法における凹凸を形成する工程を説明するための工程図。
【図１３】 本発明の封止方法の第４の実施形態の要部を説明するための概略図。
【図１４】 本発明の各実施形態における空隙Ｇを形成するための面粗度Ｒｍａｘと封止不良率の関係を示すグラフ。
【図１５】 本発明の各実施形態における空隙Ｇを形成するための凹凸の大きさｄと１０００時間後の高温放置した場合の周波数変化量Δｆを示すグラフ。
【図１６】 一般的な圧電振動子の一例を示す一部切断斜視図。
【図１７】 図１６の圧電振動子の封止工程で利用する電子ビーム装置の構成を示す概略図。
【図１８】 図１６の圧電振動子の封止工程の要部を示す拡大図。
【符号の説明】
２０ 圧電振動子
２１ 圧電振動素子
２２ ベース（収納部）
２２ａ 空間部
２２ｂ タングステン被覆部
２２ｃ ニッケル被覆部
２２ｄ 金被覆部
２３ 蓋部
２４ 電極
２５ 封止材
３１ 金属被覆部
３２ 導電性接着剤
Ｓ 空隙
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動素子を収納するためのベース部及びこのベース部を密封するための蓋部とを接合して圧電振動素子を封止した圧電振動子または圧電発振器の封止方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、一般的な圧電振動子の一例を示す一部切断斜視図である。
【０００３】
この圧電振動子１０は、板状の圧電振動素子１１を収納する空間部１２ａが形成された箱状のベース部１２と、空間部１２ａを密封するようにベース部１２に接合された板状の蓋部１３を備えている。圧電振動素子１１は、一端部１１ａが空間部１２ａ内に一体に設けた段部に配設されている電極１４上に図示しない接着剤を介して接続固定され、他端部１１ｂが自由端とされている。ベース部１２と蓋部１３は、封止材（ロウ材）１５を介して接合されている。
【０００４】
ここで、圧電振動素子１１の材料としては、例えば水晶が用いられ、ベース部１２の材料としては、アルミナ等のセラミックが用いられ、蓋部１３の材料としては、コバール等の金属あるいはアルミナ等のセラミックが用いられる。また、封止材１５の材料としては、低融点ガラスまたは銀ロウや半田等が用いられる。低融点ガラスを除くこのような構成の圧電振動子１０内に圧電振動素子１１を収容して封止する封止工程は、例えば図１７に示すような加熱手段である電子ビーム照射装置１６が用いられる。
【０００５】
電子ビーム照射装置１６は、電子ビームＥを照射するための電子銃１７と、電子銃１７から発射された電子ビームＥを収束させる収束レンズ１８と、収束させた電子ビームＥに所定の磁界を加えてその照射方向を制御する偏向器１９とを備えている。
【０００６】
これにより、電子ビーム照射装置１６は、偏向器１９の機能に基づいて、試料に対して適切に電子ビームＥを照射することができるようになっている。
【０００７】
このような電子ビーム照射装置１６を用いて、上記封止工程は、図１８に示すように行われている。
【０００８】
先ず、所定の形状に形成した蓋部１３の接合面側に封止材１５を配置する。この封止材１５は例えば銀ロウである。そして、電子ビーム照射装置１６内に治具を用いてベース１２を保持して、このベース１２上に、封止材１５が配置された蓋部１３の接合面を向けて載置する。
【０００９】
ここで、ベース１２の上記蓋部１３に対する接合面には、複数の種類の金属を積層することにより形成した金属被覆層１２ｅが設けられている。この金属被覆層１２ｅは、上からニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）による被覆層１２ｂと、タングステン（Ｗ）によるタングステン被覆層１２ｃとでなっている。
【００１０】
そして、図１８では、この蓋部１３の上面を図示しない押さえ板により加圧しながら押さえる。
【００１１】
この状態で、蓋部１３は、ベース１２に対して位置決めされて保持されており、上方より電子ビームＥが照射されて封止材１５とニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）による被覆層１２ｂとが加熱溶融されて、ベース部１２と蓋部１３が接合される。
【００１２】
具体的には、電子ビームＥを蓋部１３の上面に対して照射し、加熱された熱がビーム照射位置の直下の封止材１５とニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）による被覆層１２ｂとに伝えられ、この電子ビームＥが照射された領域Ｐを中心として蓋部１３の下面とベース１２の上端面との間で溶融されて固定される。
【００１３】
以上により、圧電振動素子１１が気密封止された圧電振動子１０を得ることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように電子ビームを用いて、圧電振動素子１１を封止する場合には、上述したように蓋部１３の上方から電子ビームＥを照射することにより加熱封止している。
【００１５】
すなわち、ベース１２の上端面１２ｆに対応する蓋部１３の上面の封止領域を数回周回するように電子ビームＥを照射して加熱している。
【００１６】
この場合、図示したように、ベース１２の上端と蓋部１３の接合面である下面が密着状態にある。そして、上記電子ビームＥによる加熱時間が約０．１秒程度と短い時間で行われる。ところが、この加熱封止工程では、電子ビームＥが照射された領域Ｐで発生する熱が封止材１５や金属被覆層１２ｅの一部を溶融した際にこれらの一部を揮発蒸発させて、ガスが発生する。このガスは、加熱時間が短いこと等を理由として、空間Ｓ内に閉じ込められた状態で封止されてしまうことがあった。
【００１７】
このため、圧電振動素子１１を真空状態で収容すべき空間Ｓ内に上述したような熱により発生するガスが閉じ込められるため、真空度が低下してしまう場合がある。
【００１８】
また、上記ガスが圧電振動素子１１の表面に付着すると、その重さが増加してしまう場合がある。
【００１９】
ここで、圧電振動素子１１が所謂音叉型のものである場合には、上記真空度の低下を起因として周波数変動が起こるだけでなく、圧電振動素子にガスの粒子が付着すると重くなって周波数が低下する場合がある。
【００２０】
一方、圧電振動素子１１が所謂ＡＴ振動子である場合には、窒素等の不活性気体による封止の場合と、真空封止の場合とがあるが、後者の場合には、封止後の真空度の低下及び圧電振動素子に対するガス粒子の付着により、上記と同様に周波数変動を生じる場合がある。
【００２１】
本発明の目的は、上記課題を解消して、容器内での熱に起因する発生ガスによる真空度の低下や、ガス粒子の圧電振動素子への付着を起因とする周波数変化を防止して、製品内部の真空度を適切に確保し、安定した周波数特性を得られるようにした圧電振動子及び圧電発振器の封止方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１の発明によれば、圧電振動素子と、前記圧電振動素子を収納するためのベースと、前記圧電振動素子がベースに収納された状態で前記ベースを密封するための蓋部とを備え、前記蓋部と前記ベースとを密封封止する方法であって、
密封前においては、前記ベースに対して前記蓋部を載置した状態では、これらの間に空隙を設けるようにし、封止工程にて、少なくとも前記蓋部と前記ベースとを固定すべき箇所の近傍を電子ビームにより加熱することにより、溶融金属によって前記空隙を塞ぐようにする方法であって、前記空隙が、前記蓋体及び／または前記ベースの封止面に設けられた封止材もしくは金属被覆層に凹凸を設けることにより形成され、かつ該凹凸の最大高さＲｍａｘを、１０μｍ以上で４０μｍ以下とする圧電振動子の封止方法により、達成される。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、前記凹凸の最大高さＲｍａｘを、２０μｍ以上で４０μｍ以下とすることを特徴とする。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項１または２のいずれかの発明の構成において、前記金属被覆層はニッケル層を含む複数種類の金属層でなり、このニッケル層に金属フィラーを混入させて、金属被覆層の表面に凹凸を設けることにより、前記空隙が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００２５】
また、上記目的は、請求項４の発明にあっては、圧電振動素子と、表面に形成した導電パターンに集積回路を実装するとともに前記圧電振動素子を収納するためのベースと、前記圧電振動素子がベースに収納された状態で前記ベースを密封するための蓋部とを備え、前記蓋部と前記ベースとを密封封止する方法であって、密封前においては、前記ベースに対して前記蓋部を載置した状態では、これらの間に空隙を設けるようにし、封止工程にて、少なくとも前記蓋部と前記ベースとを固定すべき箇所の近傍を電子ビームにより加熱することにより、溶融金属によって前記空隙を塞ぐようにする方法であって、前記空隙が、前記蓋体及び／または前記ベースの封止面に設けられた封止材もしくは金属被覆層に、凹凸を設けることにより形成され、かつ該凹凸の最大高さＲｍａｘを、１０μｍ以上で４０μｍ以下とする、圧電発振器の封止方法により、達成される。
【００２６】
請求項５の発明は、請求項４の構成において、前記凹凸の最大高さＲｍａｘを、２０μｍ以上で４０μｍ以下とすることを特徴とする。
【００２７】
請求項６の発明は、請求項５または６のいずれかの発明の構成において、前記金属被覆層はニッケル層を含む複数種類の金属層でなり、このニッケル層に金属フィラーを混入させて、金属被覆層の表面に凹凸を設けることにより、前記空隙が形成されるようにしたことを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３７】
図１は、本発明の圧電振動子（本例では水晶振動子）の実施形態を示す斜視図である。
【００３８】
この圧電振動子２０は、板状の圧電振動素子２１を収納する空間部２２ａが形成された箱状のベース２２と、空間部２２ａを密封するようにベース２２に接合された板状の蓋部２３を備えている。
【００３９】
ベース２２には、図２に示すように電極２４が設けられており、圧電振動素子２１は、一端部２１ａが空間部２２ａ内に配設されている電極２４の上部２４ａに導電性接着剤３２を介して接続固定されていて、他端部２１ｂは自由端となっている。これにより、電極２４から印加される駆動電圧によって、所定の振動数で振動できるようになっている。
【００４０】
ベース２２と蓋部２３は、後述する封止方法により、封止材２５を介して接合されている。ここで、圧電振動素子２１の材料としては、例えば水晶が用いられ、ベース２２の材料としては、アルミナ等のセラミックが用いられ、蓋部２３の材料としては、アルミナ等のセラミックの線膨張係数に近いコバール等の金属あるいはアルミナ等のセラミックが用いられる。
【００４１】
ベース２２の上端面である接合面上には、金属被覆層３１が設けられている。この金属被覆層３１は複数種類の金属を積層して形成されており、例えば、図１の一部に拡大して示すように、順次下からタングステンメタライズ２２ｂ、ニッケルメッキ２２ｃ、金メッキ２２ｄでなっている。
【００４２】
図３は、本発明の圧電発振器の構造を示す概略断面図である。
【００４３】
図３において、図２と同一の符号を付した箇所は同じ構成である。
【００４４】
図において、圧電発振器４０のベース２２では、図１と比べると空間部２２ａの下にさらに段部を設けて、もうひとつの一段低い空間部４２を形成している。そして、ベース２２の上面に形成した導電パターン上に集積回路４１を上記空間部４２に収容し、電極部４３と接続している。これにより、圧電振動素子２１に所定の駆動電圧を与えて、振動させ、その出力を上記集積回路４１に入力することにより、所定の周波数の信号を取り出すようになっている。
【００４５】
この圧電発振器４０においても、ベース２２の上端面には、図１と同じ金属被覆層が形成されており、蓋部２３の下面には、銀ロウ等のロウ材が設けられており、後述するように圧電振動子２０と共通の封止方法が適用されるようになっている。
【００４６】
図４は、圧電振動子２０及び圧電発振器４０の製造方法を概略的に示したフローチャートである。
【００４７】
先ず、圧電振動片の表裏面に励振電極およびベース２２の電極２４の上部２４ａに接続される接続電極とを、例えば蒸着により形成して圧電振動素子２１を完成する（ＳＴ１）。
【００４８】
次にベース２２の電極２４の上部２４ａに圧電振動素子２１を図２及び図３に示すように導電性接着剤３２を介してマウントする（ＳＴ２）。次に、圧電振動素子２１の励振電極表面に蒸着等により銀を付加したり、スパッタ等によりこの励振電極の表面を薄く削る等の処理によって重さを調整することにより、周波数調整を行う（ＳＴ３）。
【００４９】
次いで、上記ベース２２上に図１ないし図３に示すように蓋部２３を載せて、例えば蓋部２３の上方から電子ビームを照射することにより、封止を行う。この封止工程については、後述する（ＳＴ４）。
【００５０】
封止完了後には、蓋部２３の表面等に印刷等の手段により必要な文字等を記入するマーキングを行い（ＳＴ５）、検査工程へ送られる（ＳＴ６）。そして、必要な検査により合格判定されることで、圧電振動子または圧電発振器が完成する。
【００５１】
図５は、図４におけるＳＴ４にて封止される蓋部２３の製造工程を示している。
【００５２】
蓋部２３は、先ずコバール等の板材を用意し（ＳＴ１１）、その表面を研磨し、封止材としてのロウ材２５を圧接できるように表面処理を行う（ＳＴ１２）。次に、表面研磨を行った蓋部２３の処理面に銀ロウ等のロウ材を重ねて、冷間圧接により接合する（ＳＴ１３）。この場合、図６に示すように、例えばローラ４５によりロウ材２５に凹凸処理を行う。
【００５３】
次いで、蓋部２３にロウ材を接合したものを熱処理して、ＳＴ１３における圧接作業による応力を緩和して、残留応力を除去する（ＳＴ１４）。そして、熱処理した板材に関して幅方向の切断を行い（ＳＴ１５）、そして、ＳＴ１３にて凹凸処理を行わなかった場合には、プレスを用いて凹凸処理し、板材が所定の製品単位の長さになるように切断する（ＳＴ１６）。これにより、蓋部２３が完成する（ＳＴ１７）。この凹凸処理については、後で詳しく説明する。
【００５４】
図７及び図８は、図４の工程で説明したＳＴ２で用意するベース２２の製造工程を示している。
【００５５】
図７に示すように、例えばアルミナ等のセラミック材料を一方向に長いテープ状に成形し（図７（ａ）），これを作業単位毎の長さに対応するようにカットして板状にする（図７（ｂ））。
【００５６】
次に、上記板状のベース材料に、導電パターンのスルーホールを形成するための貫通孔を必要な数だけ形成し（図７（ｃ））、各貫通孔に導体を充填する（図７（ｄ））。
【００５７】
（図７（ｅ））では、上記板状の部材を複数用意する場合を示している。すなわち、例えばベース２２を構成する部材が複数の板材でなる場合には、必要な枚数の板材を用意する。例えば図３に示す圧電発振器４０では、ベース部２２は、集積回路４１を載置する下層としての板材の上に、集積回路４１を収容する空間部４２を有する中層としての板材を重ね、さらに、圧電振動素子２１を収容する空間部２２ａを備えた最上層としての板材を重ねるために、複数のセラミック板材を用意し、これを下の層から上の層へと重ねて固定するようにしている。このような場合には、図示するように複数の板材を用意し、これらには、後の工程でそれぞれ必要な導電パターンや電極を形成するようにしている。
【００５８】
次いで、図８（ａ）に示すように、板材（最上層のもの）の上面にメッシュ状の溝を形成することによって凹凸を形成する。この凹凸が形成される面は、上述の蓋部２３との接合面であり、この凹凸が後述する空隙を形成する。
【００５９】
そして、板材を複数使用する製品の場合には、ここで、順次板材を積層して固定する（図８（ｂ））。
【００６０】
次に、複数の層からなる板材を重ねて固定したベース材料の厚み方向に、製品単位の大きさにハーフカットして切り込みをいれた後に、後で適当な作業単位となるように縦横に切断し（図８（ｃ））、さらに、セラミック材料であるこれら板材を焼成して（図８（ｄ））、電気メッキにより金属被覆層を形成する。この金属被覆層は、図１にて説明した符号３１のものに対応している。最後に上記切り込みを利用して製品単位に切断してベース２２を完成する（図８（ｅ））。
【００６１】
図９は、図５のＳＴ１３またはＳＴ１６で説明した凹凸処理の例を示しており、本発明の第１の実施形態を説明する図である。
【００６２】
尚、図９（ａ）では、内部構造としての圧電振動素子等を省略してベース２２と蓋部２３だけの要部を示しており、図１ないし図３と同一の符号を付した箇所は同一の構成であるから、重複する説明は省略する。図９（ｂ）は、その接合部付近の拡大図である。
【００６３】
図において、封止材である銀ロウ２５の下面（接合面側）２５ａに図示するような凹凸が設けられることにより細かい空隙Ｇが設けられている。このような凹凸は、図５のＳＴ１３またはＳＴ１６にて説明したように蓋部２３を形成する際に、ローラで挟んだり、プレスを用いたりすることにより形成される。この凹凸の高さｄは、好ましくは、１０ないし４０μｍ程度である。
【００６４】
このような凹凸は、図５のＳＴ１３で説明したローラまたはＳＴ１６で説明したプレス等を用いて形成される。この場合、例えばローラ面またはプレス面の一面（封止材２５側）の面粗度を基準長さ０．８ｍｍに対してＲｍａｘ３０μｍ程度としておくことによって、銀ロウ２５の下面に対してその表面粗さを転写することにより、図示のような凹凸が形成される。
【００６５】
これにより、例えば図１８にて説明した手法により電子ビームを照射して、加熱すると、ベース２２の内部空間に収容された圧電振動素子２１を固定している導電性接着剤３２（図２参照）等の成分が熱により揮発してガスを発生しても、このガスが空隙Ｇから外部に排出される。そして、銀ロウ２５が熱により溶融されて蓋部２３とベース２２とが封止されるときには、この溶融した銀ロウ２５及び／または金属被覆層３１の被覆金属の一部が上記空隙Ｇを塞ぐことになる。
【００６６】
これにより、圧電振動子２０または圧電発振器４０の内部に、上記のようなアウトガスがたまったまま封止されることがないので、このようなガスにより、製品内部の真空状態が阻害されることがない。このため、圧電振動子２０または圧電発振器４０の周波数特性が悪影響を受けずに、初期の周波数が変化することなく動作することができる。
【００６７】
図１０は、蓋部２３とベース２２との間に空隙を形成する凹凸を設ける別の手法を示しており、本発明の第２の実施形態を説明する図である。図１０において図１ないし図３と同一の符号を付した箇所は同一の構成であるから、重複する説明は省略する。
【００６８】
尚、図１０（ａ）では、内部構造としての圧電振動素子等を省略してベース２２と蓋部２３だけの要部を示しており、図１０（ｂ）は、その接合部付近の拡大図である。
【００６９】
この実施形態は、図８にて説明したベース２２の製造工程において、凹凸を形成する方法を示している。
【００７０】
図８で説明したベース２２の製造工程において、図８（ａ）に示すように、最上層の板材（ベース用セラミック材）の表面にタングステンメタライズを行う際には、通常スクリーン印刷の手法により行う。この時に、このスクリーン印刷で用いるメッシュの目を粗くしておくと、このメッシュに対応してタングステン被覆部２２ｂの表面には、縦横のメッシュ状の溝が形成される。そして、その上にニッケル層２２ｃと、金層２２ｄを被覆すると、図１０（ｂ）に示すように各層の上面は凹凸となり、この結果、蓋部２３の封止材２５の下面との間には、空隙Ｇが形成されることになる。
【００７１】
これにより、第１の実施形態と同じ方法で加熱封止を行うことにより、製品内部にガスが閉じ込められないで封止することができる。したがって、この第２の実施形態では、第１の実施形態と同じ作用効果を発揮することができる。
【００７２】
図１１は、蓋部２３とベース２２との間に空隙を形成する凹凸を設ける別の手法を示しており、本発明の第３の実施形態を説明する図である。図１１において図１ないし図３と同一の符号を付した箇所は同一の構成であるから、重複する説明は省略する。
【００７３】
尚、図１１（ａ）では、内部構造としての圧電振動素子等を省略してベース２２と蓋部２３だけの要部を示しており、図１１（ｂ）は、その接合部付近の拡大図である。
【００７４】
この実施形態は、図８にて説明したベース２２の製造工程において、凹凸を形成する別の方法を示している。つまり、この方法では、ベース２２の金属被覆部３１側に凹凸を形成する点では、図１０の場合と同じだが、この方法では、ニッケル層２２ｃ内に粒状物として、フィラー５１（例えば銀フィラー）を添加する。これにより、ニッケル層２２ｃの上面に凹凸を形成し、さらに、その上に形成される金層２２ｄの上面に凹凸を形成することで、蓋部２３との間に空隙Ｇを設けるようにしている。
【００７５】
図１２は、このようなフィラー５１を利用する方法の一例を説明するための工程図である。
【００７６】
上述した図８の工程図の図８（ｅ）において、ベース２２の上面（接合面側）には図１２（ａ）に示すように、タングステン（Ｗ）がこれより前の工程（図８（ａ）の工程）にてスクリーン印刷により被覆されている。次に、図１２（ｂ）に示すように、水平な基準面ＧＤ上に銀フィラー５１を並べて、その上に、図１２（ａ）のベース２２を逆さにしてタングステン被覆部２２ｂ側を下にして、図１２（ｃ）に示すように、フィラー５１に対して押しつける。
【００７７】
次いで、図１２（ｄ）に示すように、タングステン被覆部２２ｂ上にフィラー５１が載った状態で、その上にニッケルメッキを施してニッケル被覆部２２ｃを形成し、その後、その上に金をメッキするようにしている。
【００７８】
この場合、図１２（ｅ）に示すように、フィラー５１の直径Ｌ１を１０μｍ程度とすると、凹凸の高さｄが１０μｍ程度となる。そして、凹凸間のピッチＰを２０μｍ程度とすると好ましい。
【００７９】
かくして、上述の方法によりフィラー５１を利用して、図１１に示すように、凹凸が形成され、金属被覆部３１と蓋部２３との間に空隙Ｇを形成することができる。
【００８０】
したがって、封止工程においては、この空隙Ｇからアウトガスを排出することができ、溶融した金属により、この空隙Ｇを塞ぐことにより、第３の実施形態の場合も、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８１】
図１３は、蓋部２３とベース２２との間に空隙を形成する凹凸を設ける別の手法を示しており、本発明の第４の実施形態を説明する図である。図１３において図１ないし図３と同一の符号を付した箇所は同一の構成であるから、重複する説明は省略する。
【００８２】
尚、図１３（ａ）では、内部構造としての圧電振動素子等を省略してベース２２と蓋部２３だけの要部を示しており、図１３（ｂ）は、その接合部付近の拡大図である。
【００８３】
この場合、蓋部２３と、ベース２２側の金属被覆部３１の両方に凹凸を形成している。すなわち、図９で説明した手法により、蓋部２３側に凹凸を形成し、図１０で説明した手法を用いてベース２２側に凹凸を形成する。これにより、蓋部２３とベース２２との間に空隙Ｇを形成することができる。
【００８４】
したがって、封止工程においては、この空隙Ｇからアウトガスを排出することができ、溶融した金属により、この空隙Ｇを塞ぐことにより、第４の実施形態の場合も、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８５】
図１４は、上述した各実施形態における空隙Ｇを形成するための凹凸の大きさｄと封止不良率を実験により確認したものである。また、図１５は、凹凸の大きさｄと高温放置１０００時間後の場合の周波数変化量Δｆを実験により確認したものである。
【００８６】
図１５より、Ｒｍａｘが１０μｍ以上であると、高温放置試験を１０００時間行った後の周波数変化量Δｆが１ｐｐｍ以内となり、封止で発生したアウトガスが、内部に残留せず、圧電振動子や圧電発振器の周波数特性に悪影響を及ぼしていないことがわかる。
【００８７】
また、図１４より、Ｒｍａｘが４０μｍ以下であると、封止不良率が０となり、圧電振動子や圧電発振器の性能が発揮できないという不具合を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の圧電振動子の実施形態を示す斜視図。
【図２】 図１の圧電振動子の概略断面図。
【図３】 本発明の圧電発振器の実施形態を示す概略断面図。
【図４】 図１の圧電振動子の製造方法の概略を示すフローチャート。
【図５】 図１の圧電振動子または図３の圧電発振器の蓋部を製造方法の概略を示すフローチャート。
【図６】 図５のローラ工程を示す説明図。
【図７】 図１の圧電振動子または図３の圧電発振器のベースを製造する前半工程を示す工程図。
【図８】 図１の圧電振動子または図３の圧電発振器のベースを製造する後半工程を示す工程図。
【図９】 本発明の封止方法の第１の実施形態の要部を説明するための概略図。
【図１０】 本発明の封止方法の第２の実施形態の要部を説明するための概略図。
【図１１】 本発明の封止方法の第３の実施形態の要部を説明するための概略図。
【図１２】 図１１の封止方法における凹凸を形成する工程を説明するための工程図。
【図１３】 本発明の封止方法の第４の実施形態の要部を説明するための概略図。
【図１４】 本発明の各実施形態における空隙Ｇを形成するための面粗度Ｒｍａｘと封止不良率の関係を示すグラフ。
【図１５】 本発明の各実施形態における空隙Ｇを形成するための凹凸の大きさｄと１０００時間後の高温放置した場合の周波数変化量Δｆを示すグラフ。
【図１６】 一般的な圧電振動子の一例を示す一部切断斜視図。
【図１７】 図１６の圧電振動子の封止工程で利用する電子ビーム装置の構成を示す概略図。
【図１８】 図１６の圧電振動子の封止工程の要部を示す拡大図。
【符号の説明】
２０ 圧電振動子
２１ 圧電振動素子
２２ ベース（収納部）
２２ａ 空間部
２２ｂ タングステン被覆部
２２ｃ ニッケル被覆部
２２ｄ 金被覆部
２３ 蓋部
２４ 電極
２５ 封止材
３１ 金属被覆部
３２ 導電性接着剤
Ｓ 空隙
Claims (6)
- 圧電振動素子と、
前記圧電振動素子を収納するためのベースと、
前記圧電振動素子がベースに収納された状態で前記ベースを密封するための蓋部とを備え、
前記蓋部と前記ベースとを密封封止する方法であって、
密封前においては、前記ベースに対して前記蓋部を載置した状態では、これらの間に空隙を設けるようにし、
封止工程にて、少なくとも前記蓋部と前記ベースとを固定すべき箇所の近傍を電子ビームにより加熱することにより、溶融金属によって前記空隙を塞ぐようにする方法であって、
前記空隙が、前記蓋体及び／または前記ベースの封止面に設けられた封止材もしくは金属被覆層に、凹凸を設けることにより形成され、
かつ該凹凸の最大高さＲｍａｘを、１０μｍ以上で４０μｍ以下とすることを特徴とする、圧電振動子の封止方法。 - 前記凹凸の最大高さＲｍａｘを、２０μｍ以上で４０μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の封止方法。
- 前記金属被覆層はニッケル層を含む複数種類の金属層でなり、このニッケル層に金属フィラーを混入させて、金属被覆層の表面に凹凸を設けることにより、前記空隙が形成されるようにしたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の圧電振動子の封止方法。
- 圧電振動素子と、
表面に形成した導電パターンに集積回路を実装するとともに前記圧電振動素子を収納するためのベースと、
前記圧電振動素子がベースに収納された状態で前記ベースを密封するための蓋部とを備え、
前記蓋部と前記ベースとを密封封止する方法であって、
密封前においては、前記ベースに対して前記蓋部を載置した状態では、これらの間に空隙を設けるようにし、
封止工程にて、少なくとも前記蓋部と前記ベースとを固定すべき箇所の近傍を電子ビームにより加熱することにより、溶融金属によって前記空隙を塞ぐようにする方法であって、
前記空隙が、前記蓋体及び／または前記ベースの封止面に設けられた封止材もしくは金属被覆層に、凹凸を設けることにより形成され、
かつ該凹凸の最大高さＲｍａｘを、１０μｍ以上で４０μｍ以下とすることを特徴とする、圧電発振器の封止方法。 - 前記凹凸の最大高さＲｍａｘを、２０μｍ以上で４０μｍ以下とすることを特徴とする請求項４に記載の圧電発振器の封止方法。
- 前記金属被覆層はニッケル層を含む複数種類の金属層でなり、このニッケル層に金属フィラーを混入させて、金属被覆層の表面に凹凸を設けることにより、前記空隙が形成されるようにしたことを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載の圧電発振器の封止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29893198A JP3661441B2 (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 圧電振動子及び圧電発振器とこれらの封止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29893198A JP3661441B2 (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 圧電振動子及び圧電発振器とこれらの封止方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000124756A JP2000124756A (ja) | 2000-04-28 |
| JP3661441B2 true JP3661441B2 (ja) | 2005-06-15 |
Family
ID=17866046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29893198A Expired - Fee Related JP3661441B2 (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 圧電振動子及び圧電発振器とこれらの封止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3661441B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5135565B2 (ja) * | 2001-10-31 | 2013-02-06 | 有限会社ピエデック技術研究所 | 水晶振動子の製造方法と水晶ユニットの製造方法 |
| JP4868335B2 (ja) * | 2001-10-31 | 2012-02-01 | 有限会社ピエデック技術研究所 | 水晶ユニットの製造方法 |
| US20070108874A1 (en) * | 2004-08-12 | 2007-05-17 | Susumu Okazaki | Piezoelectric electroacoustic transducer |
-
1998
- 1998-10-20 JP JP29893198A patent/JP3661441B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000124756A (ja) | 2000-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3826875B2 (ja) | 圧電デバイスおよびその製造方法 | |
| WO2003044857A1 (en) | Package for electronic component, and piezoelectric vibrating device using the package for electronic component | |
| JP3438711B2 (ja) | 圧電デバイス及びその製造方法 | |
| JP2000232332A (ja) | 表面実装型圧電共振子 | |
| JP3661441B2 (ja) | 圧電振動子及び圧電発振器とこれらの封止方法 | |
| JP2010177810A (ja) | 圧電振動デバイスおよび圧電振動デバイスの製造方法 | |
| JP5123076B2 (ja) | 圧電発振器の製造方法 | |
| JP3541682B2 (ja) | 圧電振動子 | |
| JP5553694B2 (ja) | 圧電振動子の製造方法 | |
| JP2003318692A (ja) | 圧電デバイス | |
| JP2010081308A (ja) | 電子部品の実装構造体、及び電子部品の製造方法 | |
| JP2002050710A (ja) | 電子部品装置 | |
| JP3731391B2 (ja) | 電子部品の封止方法 | |
| JP2009239475A (ja) | 表面実装型圧電発振器 | |
| JP3684875B2 (ja) | 圧電振動子の製造方法 | |
| JP5240912B2 (ja) | 圧電デバイスの製造方法及び圧電振動素子搭載装置 | |
| JP3974790B2 (ja) | 水晶デバイスの製造方法 | |
| JP2002100950A (ja) | 圧電デバイス | |
| JP4012739B2 (ja) | 複合電子部品 | |
| JP3158110B2 (ja) | 電子装置の製造方法 | |
| JP2001156193A (ja) | 電子部品装置 | |
| JP5568416B2 (ja) | 電子デバイスの製造方法 | |
| JP2003332873A (ja) | 圧電振動子及びその製造方法 | |
| JP2001077656A (ja) | 圧電デバイス及びその製造方法 | |
| JP2001185986A (ja) | 圧電振動子及び圧電発振器とこれらの封止方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041126 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041207 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050128 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050128 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050128 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050301 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050314 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080401 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090401 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090401 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100401 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110401 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110401 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120401 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130401 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130401 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140401 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |