JP3800127B2 - 圧電デバイスと圧電デバイス用パッケージ、圧電デバイスの製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置ならびに圧電デバイスを利用した電子機器 - Google Patents
圧電デバイスと圧電デバイス用パッケージ、圧電デバイスの製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置ならびに圧電デバイスを利用した電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3800127B2 JP3800127B2 JP2002122813A JP2002122813A JP3800127B2 JP 3800127 B2 JP3800127 B2 JP 3800127B2 JP 2002122813 A JP2002122813 A JP 2002122813A JP 2002122813 A JP2002122813 A JP 2002122813A JP 3800127 B2 JP3800127 B2 JP 3800127B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hole
- package
- surface side
- vibrating piece
- piezoelectric
- 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
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動片をパッケージに収容した圧電デバイスと、その製造方法ならびに、圧電デバイスのパッケージの改良に係り、また、このような圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
HDD(ハード・ディスク・ドライブ)、モバイルコンピュータ、あるいはICカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。
図13及び図14は、このような圧電デバイスの構成例を示す概略図であり、図13は、圧電デバイスの概略断面図、図14は、図13の圧電デバイスの概略底面図である。
【0003】
これらの図において、圧電デバイス1は、パッケージ2の内部に、圧電振動片3を収容している。この圧電振動片3は、例えば水晶基板を利用して形成されている。この圧電振動片3は、パッケージ2の内側底部に形成された電極部6に対して、導電性接着剤6aを用いて、その基部3aが接合されている。電極部6はパッケージ2の外部に引き回されて、パッケージ2の底面において、実装基板(図示せず)に固定される実装用端子6b,6bとされている。
【0004】
パッケージ2は、セラミックシート2cを金型で枠状に抜いた後、積層基板2a,2b,2cを積層後焼結して形成され、内部に圧電振動片3を収容するための内部空間S1を有し、その上端には、ロウ材4aを介して、蓋体4が接合されている。
また、パッケージ2には、内側底部と外側とを連絡する貫通孔7が設けられている。この貫通孔7は、内側の第1の孔7aと外側の第2の孔7bを有し、第1の孔7aの孔径よりも第2の孔7bの孔径のほうが大きくされている。また、第1の孔7aと第2の孔7bとの間の段部7cには、金属被覆部7dが設けられている。
【0005】
図15は、パッケージ2の貫通孔7を封止する様子を示している。
チャンバー5内には、蓋体4の封止に用いる加熱台5aの上にトレー5bが載置されており、このトレー5b上に、蓋体4側を下にして、圧電デバイス1が置かれている。
加熱台5aを用いて行われる蓋体4の封止に続いて、チャンバー5内を真空にして、パッケージ2内の排気をした後で、貫通孔7の孔封止が行われる。
【0006】
すなわち、貫通孔7の第2の孔7bの上に球形の金属封止材8が、下側の拡大図に示すように載置される。この金属封止材8に対して、レーザ照射手段9からレーザ光L1が照射されることにより、金属封止材8が溶融される。この溶融された金属封止材8は、図15の段部7c上の金属被覆部7dに対して、濡れ広がりつつ、冷却されて、図13に示すように、貫通孔7に充填されることで、貫通孔7を塞ぐ。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような構造の圧電デバイス1では、図14に示されているように、パッケージ2の底面においては、外側の孔である第2の孔7bが、第1の孔7aと比べて大径に形成されている。そして、外部に大きく開いた開口において、下向き段部7cに導電性の金属被覆部7dが形成されることで、この金属被覆部7dは、外部に向いて露出することになる。
また、パッケージ2の底部には、実装用端子6bが、その両端部に形成されており、外側の孔である第2の孔7bが、大径に形成されている分だけ、金属被覆部7dと、実装用端子6bとの距離W1が小さい。
【0008】
ここで、パッケージ2の長さW2は、2ないし5mm程度であり、このため上記金属被覆部7dと、実装用端子6bとの距離W1は、例えば、0.5mm程度と極端に小さくなる。
このため、パッケージ2の製造の過程で、図13の積層基板2a,2bの水平方向のズレ等を生じると、特に、金属被覆部7dと、実装用端子6bとの距離W1が小さくなって、実装基板に、圧電デバイス1を実装した際に、半田等が金属被覆部7dと実装用端子6bとに付着して短絡して動作品質を損なうおそれがある。
また、この実装の際に、パッケージ2の外面に臨んだ第2の孔7bの孔径が大きいと、半田の残滓等のゴミ等が入りやすく、故障の原因となるという問題がある。
【0009】
本発明は、実装の際に、その動作品質を損なうことなく、確実に孔封止を行うことができる圧電デバイスとその製造方法、及び圧電デバイスのパッケージ、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置及び電子機器を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、請求項1の発明によれば、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、前記パッケージは、一面に圧電振動片を接続するための電極部が形成され、この一面側に蓋体が接合されることにより、前記一面側に前記圧電振動片を気密に収容する収容空間を形成するための絶縁材料でなる内側底部と、前記一面側と外部とを連通するように設けられる貫通孔とを有しており、前記貫通孔が、前記一面側に形成した第1の孔と、この第1の孔と連通し、第1の孔の孔径よりも小さな孔径を有していて、外部に開口した第2の孔とを備えており、かつ、少なくとも、前記第1の孔と第2の孔との連通箇所の段部に金属被覆部が設けられ、前記貫通孔に金属封止材を充填した圧電デバイスにより、達成される。
【0011】
請求項1の構成によれば、パッケージに設けた貫通孔を利用することにより、パッケージ内に圧電振動片を収容し、蓋体によってパッケージを封止した後で、パッケージ内の気体をこの貫通孔を介して排出した後で、貫通孔を封止することで、それ以前の工程でパッケージ内で発生している有害なガスを排出して、気密に封止することが可能となる。このため、封止後に有害なガス成分が圧電振動片に付着して、その振動性能を損なう等の事態を有効に防止することができる。
さらに、パッケージの外部に臨んでいる貫通孔の第2の孔の孔径は、第1の孔の孔径よりも小さく形成されているから、前記金属被覆部が設けられる段部は、実装基板に対向せず、前記金属被覆部が外部に露出しない。このため、実装基板への実装の際に、半田等によって、実装端子と短絡されるという事態も有効に回避される。
また、パッケージの外部に臨んでいる貫通孔の第2の孔の孔径が従来よりも小さい分、実装の際に、半田の残滓等のゴミが入り込む危険も大幅に低減されるので、その点における故障の原因も除かれる。
ここで、第1の孔と第2の孔は、必ずしも円形の孔に限られるものではなく、長円、楕円、または角孔等でもよい。また、「第2の孔の孔径は、第1の孔の孔径よりも小さく形成され」とは、「第2の孔の開口面積が、第1の孔の開口面積よりも小さい」ことをいう。
【0012】
請求項2の発明は、請求項1の構成において、前記第2の孔が、外向きに沿って徐々に拡径されるように形成されていることを特徴とする。
請求項2の構成によれば、パッケージの外部に臨んでいる前記貫通孔の第2の孔が、外向きに沿って徐々に拡径されるように形成されているので、第2の孔は外部に向かってテーパ状に開いているから、その上に、球形の金属封止材を安定的に載置することが可能となる。
尚、実装の際に、外部に向かってテーパ状に開いている第2の孔に半田の残滓等のゴミが入り込んでも、パッケージの外部に臨んでいる貫通孔の第2の孔の孔径は、第1の孔の孔径よりも小さく形成されているから、前記金属被覆部が設けられる段部は、実装基板に対向せず、前記金属被覆部が外部に露出しない。このため、実装基板への実装の際に、半田等によって、実装端子と短絡されるという事態も有効に回避されるので不都合はない。
【0014】
上述の目的は、請求項3の発明によれば、一面に圧電振動片を接続するための電極部が形成され、この一面側に蓋体が接合されることにより、前記一面側に前記圧電振動片を気密に収容する収容空間を形成するための絶縁材料でなる内側底部と、前記一面側と外部とを連通するように設けられる貫通孔とを有しており、前記貫通孔が、前記一面側に形成した第1の孔と、この第1の孔と連通し、第1の孔の孔径よりも小さな孔径を有していて、外部に開口した第2の孔とを備えており、かつ、少なくとも、前記第1の孔と第2の孔との連通箇所の段部に金属被覆部を設けた、圧電デバイス用パッケージにより、達成される。
請求項3の構成によれば、貫通孔を有するパッケージを利用することにより、パッケージ内に圧電振動片を収容し、蓋体によってパッケージを封止した後で、パッケージ内の気体をこの貫通孔を介して排出した後で、貫通孔を封止することで、それ以前の工程でパッケージ内で発生している有害なガスを排出して、気密に封止することが可能となる。このため、封止後に有害なガス成分が圧電振動片に付着して、その振動性能を損なう等の事態を有効に防止することができる。
さらに、このようなパッケージを用いて圧電デバイスを形成すると、パッケージの外部に臨んでいる貫通孔の第2の孔の孔径は、第1の孔の孔径よりも小さく形成されているから、前記金属被覆部が設けられる段部は、実装基板に対向せず、前記金属被覆部が外部に露出しない。このため、実装基板への実装の際に、半田等によって、実装端子と短絡されるという事態も有効に回避される。
また、パッケージの外部に臨んでいる貫通孔の第2の孔の孔径が従来よりも小さい分、実装の際に、半田の残滓等のゴミが入り込む危険も大幅に低減されるので、その点における故障の原因も除かれる。
尚、この発明において、パッケージとは、本発明においては蓋体を除外した圧電振動片の収容手段をさしているが、その販売の形態において、蓋体とともになされる場合には、圧電振動片を収容する内部空間を形成するために必要とされる蓋体まで含むものとしてもよい。
【0016】
また、上述の目的は、請求項4の発明によれば、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスの製造方法であって、一面に圧電振動片を接続するための電極部が形成され、この一面側に後の工程で蓋体が接合されることにより、前記一面側に前記圧電振動片を気密に収容する収容空間を形成するための絶縁材料でなる内側底部と、前記一面側と外部とを連通するように設けられる貫通孔とを有しており、前記貫通孔が、前記一面側に形成した第1の孔と、この第1の孔と連通し、第1の孔の孔径よりも小さな孔径を有していて、外部に開口した第2の孔とを備え、かつ、少なくとも、前記第1の孔と第2の孔との連通箇所の段部に金属被覆部が設けられたパッケージを用意し、前記パッケージの前記電極部に、前記圧電振動片を接合する工程と、前記パッケージに前記蓋体を接合する封止工程と、前記貫通孔の前記第2の孔に、ほぼ球形の金属封止材を載置して、この金属封止材を溶融することにより、前記貫通孔内に、金属封止材を充填する孔封止工程とを備える、圧電デバイスの製造方法により達成される。
請求項4の構成によれば、パッケージ内に圧電振動片を接合し、蓋体をパッケージに固定した後において、前記貫通孔を利用することで、それ以前の工程でパッケージ内で発生している有害なガスを排出して、気密に封止することが可能となる。このため、封止後に有害なガス成分が圧電振動片に付着して、その振動性能を損なう等の事態を有効に防止することができる。しかも、貫通孔の封止工程では、溶融された封止材が、第2の孔から入り込んで、第1の孔と連通される段部に設けた金属被覆部で濡れ広がり、パッケージ内に進入しないようにすることができる。
【0017】
さらにまた、上述の目的は、請求項5の発明によれば、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、前記パッケージは、一面に圧電振動片を接続するための電極部が形成され、この一面側に蓋体が接合されることにより、前記一面側に前記圧電振動片を気密に収容する収容空間を形成するための絶縁材料でなる内側底部と、前記一面側と外部とを連通するように設けられる貫通孔とを有しており、前記貫通孔が、前記一面側に形成した第1の孔と、この第1の孔と連通し、第1の孔の孔径よりも小さな孔径を有していて、外部に開口した第2の孔とを備えており、かつ、少なくとも、前記第1の孔と第2の孔との連通箇所の段部に金属被覆部が設けられ、前記貫通孔に金属封止材を充填してなる圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、携帯電話装置により達成される。
【0018】
また、上述の目的は、請求項6の発明によれば、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記パッケージは、一面に圧電振動片を接続するための電極部が形成され、この一面側に蓋体が接合されることにより、前記一面側に前記圧電振動片を気密に収容する収容空間を形成するための絶縁材料でなる内側底部と、前記一面側と外部とを連通するように設けられる貫通孔とを有しており、前記貫通孔が、前記一面側に形成した第1の孔と、この第1の孔と連通し、第1の孔の孔径よりも小さな孔径を有していて、外部に開口した第2の孔とを備えており、かつ、少なくとも、前記第1の孔と第2の孔との連通箇所の段部に金属被覆部が設けられ、前記貫通孔に金属封止材を充填してなる圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、電子機器により達成される。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の圧電デバイスの第1の実施の形態を示しており、図1はその概略平面図、図2は図1のA−A線概略断面図、図3は、図1の圧電デバイスの概略底面図である。
これらの図において、圧電デバイス30は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス30は、パッケージ36内に圧電振動片32を収容している。パッケージ36は、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成されている。複数の各基板は、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間S2を形成するようにされている。
この内部空間S2が圧電振動片を収容するための収容空間である。
すなわち、図2に示されているように、この実施形態では、パッケージ36は、下から第1の積層基板61、第2の積層基板64、第3の積層基板68を重ねて形成されている。各積層基板の構成は、後で詳しく説明する。
ここで、内部空間S2は、各積層基板の内側に形成した所定の孔もしくは材料の除去部であるが、これに限らず、蓋体39が周縁部に垂直な枠部を有していて、平坦な基板と、この枠部を備えた蓋体39とで形成される内部空間を圧電振動片の収容空間としてもよい。
【0020】
パッケージ36の内部空間S2内の図において左端部付近において、内部空間S2に露出して内側底部を構成する第2の積層基板64には、例えば、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成した電極部31,31が設けられている。
この電極部31,31は、外部と接続されて、駆動電圧を供給するものである。この各電極部31,31の上に導電性接着剤43,43が塗布され、この導電性接着剤43,43の上に圧電振動片32の基部51が載置されて、導電性接着剤43,43が硬化されるようになっている。この圧電振動片32の接合工程については、後述する。尚、導電性接着剤43,43としては、接合力を発揮する接着剤成分としての合成樹脂剤に、銀製の細粒等の導電性の粒子を含有させたものが使用でき、シリコーン系、エポキシ系またはポリイミド系導電性接着剤等を利用することができる。
【0021】
圧電振動片32は、例えば水晶で形成されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム,ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。本実施形態の場合、圧電振動片32は、小型に形成して、必要な性能を得るために、特に図示する形状とされている。
すなわち、圧電振動片32は、パッケージ36側と後述するようにして固定される基部51と、この基部51を基端として、図において右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕34,35を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動片が利用されている。
【0022】
ここで、図1において、圧電振動片32の基部51において、一対の振動腕34,35の基端部側に寄った位置には、基部51の幅方向に縮幅して設けた切り欠き部もしくはくびれ部52,52を設けるようにしてもよい。
これにより、基部51に圧電振動片32の振動の漏れ込みを防止して、CI(クリスタルインピーダンス)値を低減することができる。
また、一対の振動腕34,35には、それぞれ、長手方向に延びる長溝34a,35aを形成してもよい。この場合、各長溝は、図2の長溝34a,34aとして示されているように、各振動腕34,35の上面と下面に同様の態様でそれぞれ形成される。
このように、一対の振動腕34,35に、それぞれ長手方向に延びる長溝34a,35aを形成することによって、振動腕34,35における電界効率が向上する利点がある。
【0023】
圧電振動片32の基部51の導電性接着剤43,43と触れる部分には、駆動電圧を伝えるための引出電極(図示せず)が形成されており、これにより、圧電振動片32は、駆動用電極がパッケージ36側の電極部31,31と導電性接着剤43,43を介して、電気的に接続されている。
この引出し電極は、圧電振動片32の表面に形成された励振電極(図示せず)と一体に形成されて、励振電極に駆動電圧を伝えるためのものである。
【0024】
パッケージ36の開放された上端には、例えば、An/Sn半田、低融点ガラス等のロウ材33を介して、蓋体39が接合されることにより、封止されている。蓋体39は、好ましくは、後述する周波数調整を行うために、光を透過する材料,例えば、ガラスで形成されている。
【0025】
また、パッケージ36の底面のほぼ中央付近には、パッケージ36を構成する2枚の積層基板に連続する貫通孔37a,37bを形成することにより、外部に開口した貫通孔37が設けられている。この貫通孔37を構成する2つの貫通孔のうち、パッケージ内部に開口する第1の孔37bに対して、第2の孔である外側の貫通孔37aは、より小さな内径を備えるようにされている。これにより、貫通孔37は、図2において上向きの段部62を備える段つき開口とされている。この段部62の表面には、金属被覆部63aが設けられている。
【0026】
ここで、貫通孔37に充填される金属製封止材38としては、例えば、鉛を含有した封止材よりも高い融点を備える封止材が選択されることが好ましく、例えば、銀ロウ、Au/Sn合金、Au/Ge合金等から選択される。これに対応して、段部62の表面の金属被覆部63aには、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキを形成すると好ましい。
【0027】
さらに、この実施形態では、パッケージ36を構成する積層基板の最下層の基板61には、図2において右端部付近に孔を形成することにより、この積層基板の厚みに対応した凹部42が形成されている。この凹部42は、圧電振動片32の自由端である先端部の下方に位置している。これにより、本実施形態では、パッケージ36に外部から衝撃が加わった場合に、圧電振動片32の自由端32bが、矢印D方向に変位して振れた場合においても、パッケージ36の内側底面と当接されることを有効に防止されるようになっている。
【0028】
次に、図5ないし図7を参照して、パッケージ36を構成する積層基板の構造を説明する。
図5は、第3の積層基板68の構成を示しており、図5(a)は、積層基板68の平面図、図5(b)は、積層基板68の底面図、図5(c)は、図5(a)のB−B線切断端面図である。
第3の積層基板68は、内側の材料を除去することにより、図2の内部空間S2の最大内径と対応した孔69を設けている。
【0029】
図6は、第2の積層基板64の構成を示しており、図6(a)は、積層基板64の平面図、図6(b)は、積層基板64の底面図、図6(c)は、図6(a)のC−C線切断端面図である。
第2の積層基板64は、その上面31aがパッケージ36の内部空間S2における主面である内側底部を構成する基板である。この第2の積層基板64の上面31aには、圧電振動片32を接続するための電極部31,31が形成されており、図において、領域43a,43aは、導電性接着剤43が塗布される箇所である。
また、第2の積層基板64の図において右端側には、凹部42に対応して、その材料を除去した孔42aが設けられている。
さらに、第2の積層基板64のほぼ中央部には、貫通孔の第1の孔37bが形成されている。
【0030】
図7は、第1の積層基板61の構成を示しており、図7(a)は、積層基板61の平面図、図7(b)は、積層基板61の底面図、図7(c)は、図7(a)のD−D線切断端面図である。
これらの図において、最下層の積層基板である積層基板61は、図7(a)に示すように、そのほぼ中央付近に貫通孔の第2の孔37aを設けている。この第2の孔37aの孔径は、積層基板64に形成された第1の孔37bよりも小さく、好ましくは、後述する孔封止工程に先立って、パッケージ36内の気体を排出できる程度の小さな径に設定されている。具体的には、第2の孔37aの孔径は、例えば、0.3mm程度である。
【0031】
図7(a)において、第2の孔37aの周囲には、金属被覆部63aが形成されている。この金属被覆部63aが形成される領域は、図2で示した上向き段部62となる領域と一致している。また、図7(c)に示されているように、この実施形態にあっては、好ましくは、この金属被覆部63aと連続して一体的に、第2の孔37aの内周にも金属被覆部63bが設けられている。
図7(b)に示されているように、パッケージ36の底部もしくは底面となる面の長さ方向の両端付近には、それぞれ実装電極31a,31aが形成されている。この実装電極31a,31aは、図2の電極部31,31と電気的に接続される。
図8は、図7(c)の第2の孔37a付近を拡大して示した図である。図示されているように、第2の孔37aの内周の金属被覆部63bの下端付近、つまり、第2の孔37aの外部に臨んだ孔周縁付近には、図において、下方に向かって開くような形態の傾斜面が形成され、テーパ部69とされている。この形態は、溶融した金属材料を第2の孔37aの上端周縁付近に配置して、矢印方向に真空引きすることにより、第1の積層基板61の第2の孔37aの内周に、金属被覆部63bを形成する際に、同時に形成される。また、テーパ部69を構成する傾斜面は、厳密な意味でのテーパでなくてもよく、図において、下方に向かって開くような形態であればよい。
【0032】
第1の実施形態に係る圧電デバイス30は以上のように構成されており、パッケージ36に設けた貫通孔37を利用することにより、パッケージ36内に圧電振動片32を収容し、蓋体39によってパッケージを封止した後で、パッケージ36内の気体をこの貫通孔37を介して排出してから貫通孔37を封止することで、それ以前の工程でパッケージ内で発生している有害なガスを排出して、気密に封止することが可能となる。このため、封止後に有害なガス成分が圧電振動片32に付着して、その振動性能を損なう等の事態を有効に防止することができる。
さらに、パッケージ36の外部に臨んでいる貫通孔37の第2の孔37aの孔径は、第1の孔37bの孔径よりも小さく形成されているから、金属被覆部63aが設けられる段部62は、実装基板(図示せず)に対向しないので、この金属被覆部63aが外部に露出しない。このため、実装基板への実装の際に、半田等によって、金属被覆部63aと実装端子31aとが短絡されるという事態も有効に回避される。
また、パッケージの外部に臨んでいる貫通孔の第2の孔37aの孔径が従来よりも小さい分、実装の際に、半田の残滓等のゴミが入り込む危険も大幅に低減されるので、その点における故障の原因も除かれる。このように、圧電デバイス30においては、実装の際に、その動作品質を損なうことなく、確実に孔封止を行うことができる
【0033】
次に、図4を参照しながら、本実施形態の圧電デバイスの製造方法の一例について説明する。
この圧電デバイスの製造方法においては、先ず、パッケージ36を構成するためのセラミックグリーンシートから形成される基板と、圧電振動片32と、蓋体39とを別々に形成してから、これを完成させて、接合固定する。
ここで、パッケージ36は、上述した構造を所定の工程により形成して、完成させる(ST1−1)。したがって、パッケージに関する本発明の構造は、以下で説明する製造方法に先立ってST1−1において完成される。あるいは、圧電振動片32と蓋体39を除く、上述した構造のパッケージが、販売等により提供されて、さらに、以下で説明する製造方法が実施されることになる。
また、蓋体39と、圧電振動片32は、すでに説明したとおりの構成を、それぞれ別々の工程で完成させるが、圧電振動片32を形成するためには、所定形状とした圧電材料とする工程と、電極(励振電極、引出し電極等)を形成する工程は、同時に行われる(ST1−2)。
【0034】
(接合工程)
パッケージ36に、圧電振動片32を接合する(マウント)。この場合、図1及び図2、図6で説明した電極部31,31に、導電性接着剤43,43を塗布し、その上から、圧電振動片32の基部51を載せて、僅かに荷重をかけることで、導電性接着剤43,43を、基部51と各電極部31,31との間で好適に介在させ、導電性接着剤43,43を乾燥固化させることにより、接合工程が完了する(ST2)。
【0035】
(封止工程)
パッケージ36に圧電振動片32を接合したら、例えば、パッケージ36の上端面に、ロウ材33を適用し、蓋体39を載せて、加熱によりロウ材33を溶融させて、蓋体39をパッケージ36に対して接合する(ST3)。
この封止工程には、蓋体39の材質や、ロウ材33の種類、その他の条件により種々の方法がある。ロウ材33を加熱溶融する手法としては、図15にて説明したように、チャンバー内で、蓋体39を加熱し、ロウ材33を溶融させることもできる。また、ロウ材33は、パッケージ36の上端面ではなく、蓋体39の接合領域に予め配置するようにしてもよい。
【0036】
(アニール工程)
封止工程にひき続いて、蓋体39が接合されたパッケージ36を加熱する工程である。例えば、図15にて説明したような、チャンバー内で、ひき続き加熱してもよいし、蓋体39が光透過性の材料で形成されている場合には、パッケージ36を裏返して、上下を逆に配置し、ハロゲンランプまたはレーザ照射手段により、蓋体39を透過させてパッケージ36内にハロゲン光、またはレーザ光を照射してもよい。
これにより、パッケージ36が加熱されると、例えば、導電性接着剤43等から有害なガスが発生し、貫通孔37から、排出される。このため、続く孔封止が行われた後で、パッケージ36内の有害なガスが、圧電振動片32に付着して、振動性能に悪影響を与えたり、パッケージ36内の吸着水が、付着して酸化させたりすることが、未然に防止される。
【0037】
(孔封止工程)
次に、例えば、図8(b)に示すように、パッケージ36の底部を上にして、つまり、貫通孔37の第2の孔37aを上にして、例えば、球形に形成した金属封止材38を第2の孔37aの外側に載置する。
この場合、第2の孔37aの金属被覆部63bにあっては、テーパ部69の傾斜面が、図示されているように、球形の金属封止材38の下部の曲面を好適に受容することができる。このため、金属被覆部63bのテーパ部69の上に球形の金属封止材38を安定的に載置できるので、封止前の金属封止材38のセットが容易となる。
この状態で、例えば、図8(b)において、LBで示すように、ハロゲン光または、レーザ光を球形の金属封止材38に照射することによって、金属封止材38を短時間で溶融させることができる(ST5)。溶融した金属は、金属被覆部63bに濡れ広がり、下に移動しながら、段部62の金属被覆部63aに濡れ広がって、図2のような状態で固化する。
ここで、球形の金属封止材38として、鉛を含まない高融点金属(鉛を含む封止材の融点よりも高い融点の金属)例えば、金ゲルマニウム合金(Au/Ge)を用いるのが好ましい。金ゲルマニウム合金は、融点が高いが、酸化されやすく、表面に酸化膜が形成されやすい。酸素が存在すると、加熱により流れにくくなり、封止作業がその分困難となるという問題がある。ところが、金ゲルマニウム合金(Au/Ge)を球形にして、第2の孔37aに配置し、真空もしくは窒素雰囲気でレーザ光を照射すると、酸化がしにくいために、容易に溶融される。これにより、封止材の合金成分が、第2の孔37a内に適切に流れて充填されることになる。
【0038】
(周波数調整工程)
次に、蓋体39が光透過性の材料で形成されている場合には、レーザ照射手段により、蓋体39を透過させてパッケージ36内の圧電振動片32の金属被膜(例えば、励振電極の一部もしくは、その圧電振動片32の先端近傍に設けた周波数調整用の金属被膜)に対して、レーザ光を照射し、金属の一部を蒸散させることによって、質量削減方式による周波数調整を行う(ST6)。
次いで、所定の検査を行い、圧電デバイス30を完成させる(ST7)。
【0039】
このように、本発明の実施形態にかかる製造方法によれば、接合工程及び封止工程の後において、貫通孔37を利用して、それ以前の工程でパッケージ36内で発生している有害なガスを排出して、気密に封止することが可能となる。このため、封止後に有害なガス成分が圧電振動片32に付着して、その振動性能を損なう等の事態を有効に防止することができる。しかも、貫通孔37の封止工程では、溶融された封止材38が、第2の孔37aから入り込んで、第1の孔37bと連通される段部62に設けた金属被覆部63aで濡れ広がり、それ以上パッケージ36内に進入しないようにすることができる。このため、溶融された封止材が、圧電振動片32等に付着して、振動性能を阻害する等の不都合を有効に防止することができる。
【0040】
図9は、本発明の圧電デバイスの第2の実施の形態を示しており、図9はその概略平面図、図10は図9のE−E線概略断面図、図11は、図9の圧電デバイスの概略底面図である。
これらの図において、第1の実施形態の圧電デバイス30と共通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し、以下、相違点を中心に説明する。
【0041】
圧電デバイス70は、貫通孔37の第2の孔72の形態が、圧電デバイス30と異なっている。
すなわち、この圧電デバイス70では、第2の孔72は、外向きに沿って徐々に拡径されるように形成されている。このため、この第2の孔72が外部に向かってテーパ状に開いているから、図8(b)のように、金属被覆部63bのテーパ部69だけではなく、第2の孔72自体がテーパ状となっている箇所の上に球形の金属封止材38を載置できるので、より安定的に載置することが可能となる。
尚、実装の際に、外部に向かってテーパ状に開いている第2の孔72に、実装の際に半田の残滓等のゴミが入り込んでも、パッケージ36の外部に臨んでいる貫通孔の第2の孔72の孔径は、第1の孔37bの孔径よりも小さく形成されているから、金属被覆部63aが設けられる段部62は、実装基板(図示せず)に対向せず、金属被覆部63aが外部に露出しない。このため、実装基板への実装の際に、半田等によって、実装端子31aと短絡されるという事態も有効に回避されるので不都合はない。
それ以外の作用効果は、第1の実施形態と同様である。
【0042】
図12は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
図において、送信者の音声を受信するマイクロフォン308及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ309を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるコントローラ301を備えている。
コントローラ301は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのLCDや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部302や、RAM,ROM等でなる情報記憶手段303の制御を行うようになっている。このため、コントローラ301には、圧電デバイス30や圧電デバイス70が取り付けられて、その出力周波数をコントローラ301に内蔵された所定の分周回路(図示せず)等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このコントローラ301に取付けられる圧電デバイス30,70は、圧電デバイス30等単体でなくても、圧電デバイス30等と、所定の分周回路等とを組み合わせた発振器であってもよい。
【0043】
コントローラ301は、さらに、温度補償水晶発振器(TCXO)305と接続され、温度補償水晶発振器305は、送信部307と受信部306に接続されている。これにより、コントローラ301からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償水晶発振器305により修正されて、送信部307及び受信部306に与えられるようになっている。
【0044】
このように、制御部を備えた携帯電話装置300のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用することにより、動作品質を損なうことなく、確実に孔封止を行うことができる圧電デバイスを使用していることによって、正確なクロック信号を生成することができる。
【0045】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、パッケージ内に圧電振動片を収容するものでれば、圧電振動子、圧電発振器等の名称にかかわらず、全ての圧電デバイスに適用することができる。
【0046】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、その動作品質を損なうことなく、確実に孔封止を行うことができる圧電デバイスとその製造方法、及び圧電デバイスのパッケージ、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置及び電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の圧電デバイスの第1の実施形態を示す概略平面図。
【図2】 図1のA−A線概略断面図。
【図3】 図1の圧電デバイスの概略底面図。
【図4】 図1の圧電デバイスの製造方法の一例を示すフローチャート。
【図5】 図1の圧電デバイスの第3の積層基板68の構成を示しており、図5(a)は、積層基板68の平面図、図5(b)は、積層基板68の底面図、図5(c)は、図5(a)のB−B線切断端面図。
【図6】 図1の圧電デバイスの第2の積層基板64の構成を示しており、図6(a)は、積層基板64の平面図、図6(b)は、積層基板64の底面図、図6(c)は、図6(a)のC−C線切断端面図。
【図7】 図1の圧電デバイスの第1の積層基板61の構成を示しており、図7(a)は、積層基板61の平面図、図7(b)は、積層基板61の底面図、図7(c)は、図7(a)のD−D線切断端面図。
【図8】 図1の圧電デバイスの貫通孔の構成を示す部分拡大断面図であり、図8(a)は、第2の孔37aの内周に金属被覆部を形成する様子を示す図、図8(b)は、孔封止を行う様子を示す図。
【図9】 本発明の圧電デバイスの第2の実施形態を示す概略平面図。
【図10】 図9のE−E線概略断面図。
【図11】 図9の圧電デバイスの概略底面図。
【図12】 本発明の各実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図。
【図13】 従来の圧電デバイスの一例を示す概略断面図。
【図14】 図13の圧電デバイスの概略底面図。
【図15】 図13の圧電デバイスの孔封止の様子を示す図。
【符号の説明】
30,70・・・圧電デバイス、32・・・圧電振動片、36,82・・・パッケージ、37・・・貫通孔、37a,72・・・第2の孔、37b・・・第1の孔、39・・・蓋体、42・・・凹部、43・・・導電性接着剤、43a・・・導電性接着剤、51・・・基部。
Claims (6)
- パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、
前記パッケージは、
一面に圧電振動片を接続するための電極部が形成され、この一面側に蓋体が接合されることにより、前記一面側に前記圧電振動片を気密に収容する収容空間を形成するための絶縁材料でなる内側底部と、
前記一面側と外部とを連通するように設けられる貫通孔と
を有しており、
前記貫通孔が、
前記一面側に形成した第1の孔と、
この第1の孔と連通し、第1の孔の孔径よりも小さな孔径を有していて、外部に開口した第2の孔とを備えており、
かつ、少なくとも、前記第1の孔と第2の孔との連通箇所の段部に金属被覆部が設けられ、
前記貫通孔に金属封止材を充填した
ことを特徴とする、圧電デバイス。 - 前記第2の孔が、外向きに沿って徐々に拡径されるように形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の圧電デバイス。
- 一面に圧電振動片を接続するための電極部が形成され、この一面側に蓋体が接合されることにより、前記一面側に前記圧電振動片を気密に収容する収容空間を形成するための絶縁材料でなる内側底部と、
前記一面側と外部とを連通するように設けられる貫通孔と
を有しており、
前記貫通孔が、
前記一面側に形成した第1の孔と、
この第1の孔と連通し、第1の孔の孔径よりも小さな孔径を有していて、外部に開口した第2の孔とを備えており、
かつ、少なくとも、前記第1の孔と第2の孔との連通箇所の段部に金属被覆部を設けた
ことを特徴とする、圧電デバイス用パッケージ。 - パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスの製造方法であって、
一面に圧電振動片を接続するための電極部が形成され、この一面側に後の工程で蓋体が接合されることにより、前記一面側に前記圧電振動片を気密に収容する収容空間を形成するための絶縁材料でなる内側底部と、前記一面側と外部とを連通するように設けられる貫通孔とを有しており、前記貫通孔が、前記一面側に形成した第1の孔と、この第1の孔と連通し、第1の孔の孔径よりも小さな孔径を有していて、外部に開口した第2の孔とを備え、かつ、少なくとも、前記第1の孔と第2の孔との連通箇所の段部に、金属被覆部が設けられたパッケージを用意し、
前記パッケージの前記電極部に、前記圧電振動片を接合する工程と、
前記パッケージに前記蓋体を接合する封止工程と、
前記貫通孔の前記第2の孔に、ほぼ球形の金属封止材を載置して、この金属封止材を溶融することにより、前記貫通孔内に、金属封止材を充填する孔封止工程と
を備えることを特徴とする、圧電デバイスの製造方法。 - パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、
前記パッケージが、
一面に圧電振動片を接続するための電極部が形成され、この一面側に蓋体が接合されることにより、前記一面側に前記圧電振動片を気密に収容する収容空間を形成するための絶縁材料でなる内側底部と、
前記一面側と外部とを連通するように設けられる貫通孔と
を有しており、
前記貫通孔が、
前記一面側に形成した第1の孔と、
この第1の孔と連通し、第1の孔の孔径よりも小さな孔径を有していて、外部に開口した第2の孔とを備えており、
かつ、少なくとも、前記第1の孔と第2の孔との連通箇所の段部に金属被覆部が設けられ、
前記貫通孔に金属封止材を充填してなる圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした
ことを特徴とする、携帯電話装置。 - パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスを利用した電子機器であって、
前記パッケージは、
一面に圧電振動片を接続するための電極部が形成され、この一面側に蓋体が接合されることにより、前記一面側に前記圧電振動片を気密に収容する収容空間を形成するための絶縁材料でなる内側底部と、
前記一面側と外部とを連通するように設けられる貫通孔と
を有しており、
前記貫通孔が、
前記一面側に形成した第1の孔と、
この第1の孔と連通し、第1の孔の孔径よりも小さな孔径を有していて、外部に開口した第2の孔とを備えており、
かつ、少なくとも、前記第1の孔と第2の孔との連通箇所の段部に金属被覆部が設けられ、
前記貫通孔に金属封止材を充填してなる圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした
ことを特徴とする、電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002122813A JP3800127B2 (ja) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | 圧電デバイスと圧電デバイス用パッケージ、圧電デバイスの製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置ならびに圧電デバイスを利用した電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002122813A JP3800127B2 (ja) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | 圧電デバイスと圧電デバイス用パッケージ、圧電デバイスの製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置ならびに圧電デバイスを利用した電子機器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003318691A JP2003318691A (ja) | 2003-11-07 |
JP3800127B2 true JP3800127B2 (ja) | 2006-07-26 |
Family
ID=29538324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002122813A Expired - Fee Related JP3800127B2 (ja) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | 圧電デバイスと圧電デバイス用パッケージ、圧電デバイスの製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置ならびに圧電デバイスを利用した電子機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3800127B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4905859B2 (ja) * | 2007-07-11 | 2012-03-28 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電デバイスおよび圧電デバイスの製造方法 |
JP5977148B2 (ja) * | 2012-02-22 | 2016-08-24 | 京セラ株式会社 | 圧電振動素子収納用パッケージおよび圧電装置 |
-
2002
- 2002-04-24 JP JP2002122813A patent/JP3800127B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003318691A (ja) | 2003-11-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3783235B2 (ja) | 圧電発振器とその製造方法ならびに圧電発振器を利用した携帯電話装置および圧電発振器を利用した電子機器 | |
JP2006339943A (ja) | 圧電デバイス | |
JP2004208236A (ja) | 圧電デバイスとその製造方法ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器 | |
US8499443B2 (en) | Method of manufacturing a piezoelectric vibrator | |
JP4341268B2 (ja) | 圧電デバイス用パッケージと圧電デバイスならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置と圧電デバイスを利用した電子機器 | |
JP2008108954A (ja) | 電子部品収納用パッケージ、電子装置および電子装置搭載機器 | |
JP2011166307A (ja) | パッケージの製造方法及び圧電振動子の製造方法 | |
JP2004172752A (ja) | 圧電デバイスの製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置ならびに圧電デバイスを利用した電子機器 | |
JP3922570B2 (ja) | 圧電デバイスと圧電デバイス用パッケージ、圧電デバイスの製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置ならびに圧電デバイスを利用した電子機器 | |
JP2007060593A (ja) | 圧電デバイス及びその製造方法 | |
JP2005136705A (ja) | 圧電振動片の接合構造及び接合方法、圧電デバイスおよびその製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置と電子機器 | |
JP3982263B2 (ja) | 圧電デバイスの封止方法 | |
JP2003158208A (ja) | 圧電デバイス及びその製造方法 | |
JP3800127B2 (ja) | 圧電デバイスと圧電デバイス用パッケージ、圧電デバイスの製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置ならびに圧電デバイスを利用した電子機器 | |
JP3972360B2 (ja) | 圧電デバイス用パッケージとその製造方法、及びこのパッケージを利用した圧電デバイス、並びにこの圧電デバイスを利用した電子機器 | |
JP2004180012A (ja) | 圧電発振器、及びその製造方法、並びに圧電発振器を利用した携帯電話装置、電子機器 | |
JP4292575B2 (ja) | 圧電デバイスおよび蓋体の製造方法 | |
JP2013110492A (ja) | 電子デバイス用パッケージ、電子デバイス、電子機器及び電子デバイスの製造方法 | |
JP2004007198A (ja) | 圧電デバイスと圧電デバイス用パッケージ、圧電デバイスの製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置ならびに圧電デバイスを利用した電子機器 | |
JP2003069368A (ja) | 圧電デバイスと圧電振動片の接合方法、及び圧電デバイスを利用した携帯電話装置ならびに圧電デバイスを利用した電子機器 | |
JP2003198311A (ja) | 圧電デバイスと圧電振動片の接合方法、及び圧電デバイスを利用した携帯電話装置ならびに圧電デバイスを利用した電子機器 | |
JP2005051408A (ja) | 圧電デバイスとその製造方法ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器 | |
JP2005241380A (ja) | 圧電デバイスならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器 | |
JP2003158439A (ja) | 圧電デバイスとその封止方法及び圧電デバイスを利用した携帯電話装置ならびに圧電デバイスを利用した電子機器 | |
JP2004222053A (ja) | 圧電デバイス、携帯電話装置及び電子機器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040621 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060110 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060306 |
|
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: 20060404 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060417 |
|
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: 20100512 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110512 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120512 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130512 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140512 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |