JP3922570B2 - 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
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Description
【０００１】
【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１４及び図１５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１４は、圧電デバイスの概略断面図、図１５は、図１４の圧電デバイスの概略底面図である（例えば特許文献１参照）。
【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、セラミックグリーンシート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。
尚、このような金属被覆部は、後述する孔封止の際に、溶融された金属封止材が内側の第１の孔７ａ内に入り込んで、固定されるように、この内側の第１の孔７ａの内周部にも設けられる場合がある。
【０００５】
図１６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内においては、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１６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１４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（孔封止）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１０６５１５公報
【０００８】
【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１６の下部に拡大して示されているように、孔封止の際に金属封止材８が溶融される際に、レーザ光Ｌ１がパッケージ２内に進入し、圧電振動片３に照射されてしまうことがある。
これにより、圧電振動片３が損傷して、振動性能に悪影響を与えるおそれがある。
【０００９】
また、上述したように、パッケージ２の内側の第１の孔７ａの内周部にも金属被覆部（図示せず）を設けようとする場合に、この内側の孔である第１の孔７ａの孔径が従来のように小さいと、製造工程において、金属被覆部を形成するための金属材料が第１の孔７ａに詰まって、第１の孔７ａを塞いでしまい、孔封止に先行するパッケージ２内の排気を行う上で支障が生じるおそれがある。
【００１０】
本発明は、圧電振動片等のパッケージ内の構造に損傷を与えるおそれがなく、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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、第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、積層された複数の絶縁材料でなる基板を有し、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前記パッケージを備え、前記複数の基板が、外側に露出する底部を形成する第１の基板と、この第１の基板に積層される第２の基板を有しており、前記第１の基板に形成され、外部に開口した第１の孔と、前記第２の基板に形成されて前記収容空間に開口すると共に、前記第１の孔よりも大きな開口面積を備える第２の孔とを有していて、前記第１の孔と、前記第２の孔とは、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成しており、前記第１の孔に金属封止材が充填されている、圧電デバイスにより、達成されている。
【００１２】
第１の発明の構成によれば、パッケージに設けた第１の孔と第２の孔の連通構造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連通箇所を介して排出した後で、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、第１の孔と第２の孔の連通構造においては、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成している。このため、孔封止を行う際に、前記遮蔽部に配置した金属封止材にレーザ光を照射すると、このレーザ光は、金属封止材を溶融した後、前記遮蔽部に当たり、パッケージ内部に進入することがない。これにより、孔封止の際のレーザ光がパッケージ内の圧電振動片等に直接照射されることがないから、これらを損傷するおそれがない。
したがって、第１の発明によれば、圧電振動片等のパッケージ内の構造に損傷を与えるおそれがなく、確実に孔封止を行うことができる圧電デバイスを提供することができる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記第１の孔の内周面に金属被覆部が設けられていることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、孔封止の際に溶融された金属が、前記第１の孔の内周面に濡れやすくなり、充填されやすい。
【００１４】
第３の発明は、第１または第２の発明のいずれかの構成において、前記第１の孔の底部に金属被覆部が設けられていることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、孔封止の際に溶融された金属が、前記第１の孔の底部に形成された金属被覆部に濡れやすく、第１の孔内に止まって、完全に塞ぐことができる。
【００１５】
また、上述の目的は、第４の発明によれば、積層された複数の絶縁材料でなる基板を有し、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パッケージであって、前記複数の基板が、外側に露出する底部を形成する第１の基板と、この第１の基板に積層される第２の基板を有しており、前記第１の基板に形成され、外部に開口した第１の孔と、前記第２の基板に形成されて前記収容空間に開口すると共に、前記第１の孔よりも大きな開口面積を備える第２の孔とを有していて、前記第１の孔と、前記第２の孔とは、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成している、圧電デバイス用パッケージにより、達成される。
【００１６】
第４の発明の構成によれば、第１の孔と第２の孔の連通構造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前記連通箇所を介して排出した後で、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、第１の孔と第２の前記連通構造は、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成している。このため、孔封止を行う際に、前記遮蔽部に配置した金属封止材にレーザ光を照射すると、このレーザ光は、金属封止材を溶融した後、前記遮蔽部に当たり、パッケージ内部に進入することがない。これにより、孔封止の際のレーザ光がパッケージ内の圧電振動片等に直接照射されることがないから、これらを損傷するおそれがない。
【００１７】
第５の発明は、第４の発明の構成において、前記第１の孔の内周面に金属被覆部が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
第６の発明は、第４または第５の発明のいずれかの構成において、前記第１の孔の底部に金属被覆部が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
また、上述の目的は、第７の発明によれば、積層された複数の絶縁材料でなる基板を有し、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パッケージであって、前記複数の基板が、外側に露出する底部を形成する第１の基板と、この第１の基板に積層される第２の基板を有しており、前記第１の基板に形成され、外部に開口した第１の孔と、前記第２の基板に形成されて前記収容空間に開口すると共に、前記第１の孔よりも大きな開口面積を備える第２の孔とを有していて、前記第１の孔と、前記第２の孔とは、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成する圧電デバイス用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、金属封止材を、前記第１の孔の前記遮蔽部に配置して、この金属封止材に対して、外部からレーザ光を照射して溶融することにより、前記第１の孔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。
【００２０】
第７の発明の構成によれば、パッケージに設けた第１の孔と第２の孔の連通構造を利用することにより、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、前記接合構造を利用することで、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。
【００２１】
また、上述の目的は、第８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、積層された複数の絶縁材料でなる基板を有し、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前記パッケージを備え、前記複数の基板が、外側に露出する底部を形成する第１の基板と、この第１の基板に積層される第２の基板を有しており、前記第１の基板に形成され、外部に開口した第１の孔と、前記第２の基板に形成されて前記収容空間に開口すると共に、前記第１の孔よりも大きな開口面積を備える第２の孔とを有していて、前記第１の孔と、前記第２の孔とは、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成しており、前記第１の孔に金属封止材が充填されてい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。
【００２２】
また、上述の目的は、第９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、積層された複数の絶縁材料でなる基板を有し、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前記パッケージを備え、前記複数の基板が、外側に露出する底部を形成する第１の基板と、この第１の基板に積層される第２の基板を有しており、前記第１の基板に形成され、外部に開口した第１の孔と、前記第２の基板に形成されて前記収容空間に開口すると共に、前記第１の孔よりも大きな開口面積を備える第２の孔とを有していて、前記第１の孔と、前記第２の孔とは、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成しており、前記第１の孔に金属封止材が充填されてい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。
【００２３】
【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（蓋体を除く）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。
【００２４】
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（蓋体を除く）は、下から第１の基板である積層基板６１、第２の基板である積層基板６４、第３の基板である積層基板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。
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がその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。
【００２５】
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、実装電極３１ａ，３１ａと電気的に接続され、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、例えば、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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し電極（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。
【００２９】
パッケージ３６の開放された上端には、例えば、Ａｕ／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。
【００３０】
また、パッケージ３６の底面のほぼ中央付近には、第１の孔３７が形成されている。この第１の孔３７は、後述するように第１の基板６１の内側の材料を除去して形成されており、パッケージ３６の外部に臨んで開口している。
また、第２の基板６４には、図２において右端部付近の内側の材料を除去して第２の孔４２ａが形成されている。第２の孔４２ａの孔径は、第１の孔３７よりも大きな孔径とされていて、パッケージ３６の内部空間Ｓ２に開口することで、積層基板６４の厚みに対応した凹部４２とされている。つまり、第２の孔４２ａの開口面積は、第１の孔３７よりも大きな開口面積とされている。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。
【００３１】
ここで、第１の積層基板６１の第１の孔３７に対して、この上に重ねられる第２の積層基板６４は、図２に示されているように、この第１の孔３７の大部分を塞いでおり、この第１の孔３７を塞いだ領域が下向き段部の形態でなる遮蔽部６２とされている。
さらに、第１の孔３７と第２の孔４２ａとは、例えば、図２において、第１の孔３７の右端側の周縁部において、連通部３７ａを設けて連通されており、このため、第１の孔３７と第２の孔４２ａとは、連通部３７ａを介して、パッケージ３６の外部と内部空間Ｓ２をつなぐ貫通孔とされている。
【００３２】
また、好ましくは、第１の孔３７の内周面には、内周側金属被覆部３７ｂとされている。この内周側金属被覆部３７ｂとは別体に、遮蔽部６２には、遮蔽部側金属被覆部６２ａが形成され、この金属被覆部６２ａと連なるようにして、第２の孔４２ａの遮蔽部６２に隣接する周縁４２ｂには、金属被覆部４２ｃが形成されている。そして、第１の孔３７内には、金属封止材３８が充填されることで、パッケージ３６は気密に塞がれている。
【００３３】
ここで、第１の孔３７に充填される金属封止材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、第１の孔３７の内周側金属被覆部３７ｂと、遮蔽部６２の遮蔽部側金属被覆部６２ａと、第２の孔４２ａの周縁側金属被覆部４２ｃとしては、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。
【００３４】
次に、図４ないし図６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４は、第３の積層基板６８の構成を示しており、図４（ａ）は、積層基板６８の平面図、図４（ｂ）は、積層基板６８の底面図、図４（ｃ）は、図４（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。
【００３５】
図５は、第２の積層基板６４の構成を示しており、図５（ａ）は、積層基板６４の平面図、図５（ｂ）は、積層基板６４の底面図、図５（ｃ）は、図５（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３１ｂ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３１ｂ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。
【００３６】
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第２の孔４２ａが設けられている。
この第２の孔４２ａは、図６で示されている第１の孔３７よりも大きな開口面積を備えるように形成されている。つまり、第２の孔４２ａは、図２に示されているように、少なくとも圧電振動片３２の先端部の下方となる位置を開けるようにされ、好ましくは、この第２の孔４２ａの周縁４２ｂが、パッケージ中央に向けて凸となるような曲線となるようにされて、第１の孔３７と一部重なる位置まで延長されている。これにより、第２の孔４２ａの第１の孔３７と干渉する領域が、図５（ｂ）に示すように、連通部３７ａとなる。ここで、連通部３７ａは、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。本実施形態では、連通部３７ａは、パッケージ３６内の気体を排出する機能を果たすような、例えば、１００平方μｍないし１００００平方μｍ程度の最小の気体通路断面積としている。
【００３７】
また、図５（ｃ）に示すように、第２の積層基板６４の下面の第１の孔３７を塞ぐ領域、つまり、第１の孔３７の底部となる領域は、遮蔽部６２となる。この遮蔽部６２には、金属被覆部６２ａが形成されている。また、この遮蔽部６２に隣接する第２の孔４２ａの周縁４２ｂには、金属被覆部６２ａと連なるようにして、金属被覆部４２ｃが形成されている。そして、このように第２の孔４２ａの周縁４２ｂに金属被覆部４２ｃが形成されても、第２の孔４２ａは、第１の孔３７よりも大きな開口面積を有しているため、金属被覆部４２ｃが第２の孔４２ａを閉塞させるおそれがない。したがって、上述のように、パッケージ３６内の気体を排出する機能を果たすような、最小の気体通路断面積とした連通部３７ａを形成することができる。
【００３８】
図６は、第１の積層基板６１の構成を示しており、図６（ａ）は、積層基板６１の平面図、図６（ｂ）は、積層基板６１の底面図、図６（ｃ）は、図６（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６（ａ）に示すように、そのほぼ中央付近に貫通孔を設けて、第１の孔３７を形成している。この第１の孔３７の孔径もしくは開口面積は、積層基板６４に形成された第２の孔４２ａよりも小さく形成されている。尚、第１の孔３７は、図示のように円形に形成されるだけでなく、その形状は、長円、楕円、角孔等の形態としてもよい。
【００３９】
図６（ａ）において、第１の孔３７の周囲には、好ましくは、金属被覆部３７ｂが形成されている。ここで、第１の孔３７の孔径は、積層基板６４に形成された第２の孔４２ａよりも小さいが、金属被覆部３７ｂを形成する過程で、金属材料が第１の孔３７を塞ぐおそれがない程度に大きく形成されている。つまり、第１の孔３７は、図１４ないし図１６で説明した従来の圧電デバイス１のパッケージ２の内側の第１の孔７ａよりも大きく形成している。
特に、好ましくは、第１の孔３７の孔径は、金属被覆部３７ｂの形成時に塞がれるおそれがない程度の大きさであり、かつ圧電デバイス３０を実装基板（図示せず）に実装する際に、実装用半田の残滓が入り込みにくい程度に小さくする。具体的には、第１の孔３７の孔径は、０．２ｍｍないし０．４ｍｍ程度であることが好ましい。
【００４０】
また、図６（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。
【００４１】
ここで、図１４の従来の圧電デバイス１のように、第１の孔と第２の孔を中心を揃えて連通させる構造に対して、本実施形態と同等の凹部４２を設けると、図１４の積層基板２ｂには、凹部４２の孔と、第１の孔７ａとの少なくとも２つの孔を設けることになり、凹部４２の孔と、第１の孔７ａとが非常に近接して構造的に弱くなってしまう。しかし、本実施形態では、圧電振動片３２の先端部の損傷防止の凹部４２を含むようにして、第１の孔３７よりも大きな第２の孔４２ａを設け、第２の孔４２ａと一部重なるように連通部３７ａを設けて、第１の孔３７との連通構造を実現している。これにより、本実施形態では、複数の孔が形成されることによるパッケージの強度低下をまねくことがない。
【００４２】
本実施形態の圧電デバイス３０は、以上のように構成されており、パッケージ３６に設けた第１の孔３７と第２の孔４２ａの連通構造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、パッケージ３６内の気体をこの連通箇所を介して排出した後で、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。
【００４３】
また、パッケージ３６の第１の孔３７と第２の孔４２ａの連通構造においては、第２の孔４２ａの周縁部だけが連通部３７ａとされて連通されることによって、第２の積層基板６４により、第１の孔３７の一部が塞さがれて、遮蔽部６２を構成している。このため、孔封止を行う際に、後述するように、この遮蔽部６２に配置した金属封止材にレーザ光を照射すると、このレーザ光は、金属封止材を溶融した後、遮蔽部６２に当たり、パッケージ３６内部に進入することがない。これにより、孔封止の際のレーザ光がパッケージ３６内の圧電振動片３２等に直接照射されることがないから、これらを損傷するおそれがない。
このように、圧電デバイス３０においては、孔封止の際に、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。
【００４４】
次に、図７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、蓋体３９を除くパッケージ３６、すなわち、図２で説明した第１の積層基板６１、第２の積層基板６４、第３の積層基板６８を備えるパッケージの基体に関しては、上述した構造を所定の工程により形成する（ＳＴ１−１）。したがって、パッケージに関する主要な構造は、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、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、圧電材料を所定形状とし、電極（励振電極、引出し電極等）を形成する（ＳＴ１−２）。
【００４５】
（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５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）。
【００４６】
（封止工程）
パッケージ３６の蓋体３９を除いたものに圧電振動片３２を接合したら、例えば、その上端面に、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１６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。
【００４７】
（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１６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、第１の孔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。
【００４８】
（孔封止工程）
次に、例えば、図８に示すように、パッケージ３６の底部を上にして、つまり、第１の孔３７を上にして、例えば、球形に形成した金属封止材３８を遮蔽部６２の上に載置する。
ここで、金属封止材３８は必ずしも球形である必要はなく、例えば、偏平な円柱状であったり、ペレット状であったり、立方体等種々の形態のものを利用できる。金属封止材３８は、例えば、第１の孔３７の形態に適合させた形状であると好ましく、本実施形態では、円形の第１の孔３７に合わせて、球形のものを使用すると、パッケージ３６の底面でころがして、第１の孔３７に落としこみ、遮蔽部６２の上に載置しやすい。
また、この段階で、金属封止材３８は、遮蔽部６２に対して、必ずしも触れていなくてもよい。
【００４９】
この状態で、例えば、図８に示すように、レーザ照射手段７１から、符号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、第１の孔３７の金属被覆部３７ｂと、段部である遮蔽部６２の金属被覆部６２ａと、第２の孔４２ａの金属被覆部４２ｃとに濡れ広がって、図９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１の孔３７に配置し、真空または窒素雰囲気でハロゲン光、または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１の孔３７内に広がり流れて充填されることになる。
これにより、連通部３７ａは、固化した金属封止材３８により、完全に塞がれるので、パッケージ３６は気密に孔封止される。
【００５０】
ここで、本実施形態の孔封止工程では、連通部３７ａをきわめて小さい通路断面積とすることができるので、この連通部３７ａから、溶融した金属封止材３８がパッケージ３６内に進入することを防止することができる。これにより、溶融した金属封止材３８が、パッケージ３６内の例えば圧電振動片３２等に滴下されて、その性能を損なうおそれがない。
また、図８に示すように、遮蔽部６２に配置した金属封止材３８に、ハロゲン光または、レーザ光ＬＢを照射すると、このハロゲン光またはレーザ光ＬＢは、金属封止材３８を溶融した後、遮蔽部６２に当たり、第２の基板６４に妨げられて、パッケージ３６の内部に進入することがない。これにより、孔封止の際のハロゲン光または、レーザ光がパッケージ内の圧電振動片３２等に直接照射されることがないから、これらを損傷するおそれがない。
【００５１】
（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、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）。
【００５２】
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、第１の孔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、孔封止工程では、上述したように、ハロゲン光または、レーザ光ＬＢがパッケージ内の圧電振動片３２等に直接照射されることがないから、これらを損傷するおそれがない。
【００５３】
図１０ないし図１２は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る圧電デバイス４００を示しており、図１０は、圧電デバイス４００の概略平面図、図１１は図１０のＥ−Ｅ線切断断面図、図１２は圧電デバイス４００の概略底面図である（なお、説明の便宜上、図１２は金属封止材３８を省略して図示している。）。
これらの図において、図１ないし図９の圧電デバイス３０と同一の構成には、共通する符号を付して重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
この圧電デバイス４００において、第１の実施形態と異なるのは、蓋体およびパッケージの一部を金属材料から形成し、また、第２の孔の周縁に切欠部を設けた点である。
【００５４】
すなわち、図１１に示されるように、圧電振動片３２が収容される内部空間Ｓ２を形成するための第３の基板４１２は、金属材料を打ち抜き加工等することにより枠状に形成されている。このようにして、第３の基板４１２の強度を、セラミック製の第３の基板６８（図２参照）よりも高くして、圧電振動片３２の先端と第３の基板４１２の内面との距離Ｗ２を確保しつつ、パッケージ３６全体の外形寸法Ｗ１を小さくしている。
また、本変形例においては、蓋体４１０も金属材料から形成されており、この蓋体４１０および第３の基板４１２は、共に同一の材料、例えばコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏの合金）から形成され、銀ロウ等のシームリング４１４を用いてシーム溶接等により接合されている。このようにして、セラミック製のパッケージ３６を封止するためのロウ材３３（図２参照）のような厚みを不要として、圧電デバイス４００を低背化している。
【００５５】
また、本第１の実施形態の変形例では、第２の孔４２ａの連通部３７ａに接する内面に切欠部４２ｄが設けられている。この切欠部４２ｄは、金属封止材３８を遮蔽部６２の上に載置した際に、金属封止材３８がパッケージ内部に進入することがないように形成されている。具体的には、金属封止材３８に球形のものを使用した場合において、第１の孔３７よりも小さな径を有する略半円の切り欠き形状となっている。また、図１０に示されるように、振動腕３４の外側の側面と振動腕３５の外側の側面との間Ｗ３において、パッケージ３６の中央に向かって切り欠かれるように形成されている。
【００５６】
本第１の実施形態にかかる変形例は、以上のように構成され、第３の基板４１２を金属材料から形成したことにより、パッケージ３６全体の外形寸法Ｗ１を小さくできる。ところが、パッケージ３６を構成する第２の基板６４はセラミックから形成されているため、幅Ｗ４は第１の実施形態と変わらない。このため、圧電振動片３２の先端部がパッケージ３６の内側底面と当接されることを防止する凹部４２の長さＷ５が短くなってしまう。また、上述のように、蓋体４１０と第３の基板４１２はシーム溶接等により接合され、低背化もされている。したがって、圧電振動片３２は、外部からの衝撃を受けてパッケージの厚み方向に振れた場合、第２の基板６４に当接してしまう恐れがある。しかし、本変形例では、上述のように第２の孔４２ａの連通部３７ａに接する内面に切欠部４２ｄが設けられているため、圧電振動片３２が第２の基板６４に当接してしまう恐れを有効に防止できる。
また、この切欠部４２ｄは、金属封止材３８の形状に適合されて形成されているため、金属封止材３８を遮蔽部６２に載置する際、収まりよく載置することができる。
【００５７】
図１３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が取付けられて、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は、圧電デバイス３０単体でなくても、圧電デバイス３０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。
【００５８】
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。
【００５９】
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、パッケージ３６内の圧電振動片等の部品を損傷することなく、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。
【００６０】
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、または省略し、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あれば、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。
さらに、図８及び図９において、第１の孔３７は、垂直な孔として表されているが、第１の孔３７は、これらの図において、上方に徐々に拡径するようなテーパ状に形成されていてもよい。これにより、封止工程において、球形の金属封止材３８を、第１の孔３７のテーパ形状により、安定的に保持することができる。
【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の圧電デバイスの第３の積層基板６８の構成を示しており、図４（ａ）は、積層基板６８の平面図、図４（ｂ）は、積層基板６８の底面図、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線切断端面図。
【図５】 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５（ａ）は、積層基板６４の平面図、図５（ｂ）は、積層基板６４の底面図、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ線切断端面図。
【図６】 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６（ａ）は、積層基板６１の平面図、図６（ｂ）は、積層基板６１の底面図、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＤ−Ｄ線切断端面図。
【図７】 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８】 図１の圧電デバイスの孔封止工程において、レーザ光を照射する様子を示す説明図。
【図９】 図１の圧電デバイスの孔封止工程において、レーザ光の照射後の様子を示す説明図。
【図１０】 本発明の第１の実施形態の変形例に係る圧電デバイスの概略平面図。
【図１１】 図１０のＥ−Ｅ線切断断面図。
【図１２】 本発明の第１の実施形態の変形例に係る圧電デバイスの概略底面図。
【図１３】 本発明の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１４】 従来の圧電デバイスの一例を示す概略断面図。
【図１５】 図１４の圧電デバイスの概略底面図。
【図１６】 図１４の圧電デバイスの孔封止の様子を示す図。
【符号の説明】
３０・・・圧電デバイス、３２・・・圧電振動片、３６・・・パッケージ、３７・・・第１の孔、３７ａ・・・連通部、３９・・・蓋体、４２・・・凹部、４２ａ・・・第２の孔、４３・・・導電性接着剤、５１・・・基部、６２・・・遮蔽部。
【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１４及び図１５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１４は、圧電デバイスの概略断面図、図１５は、図１４の圧電デバイスの概略底面図である（例えば特許文献１参照）。
【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、セラミックグリーンシート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。
尚、このような金属被覆部は、後述する孔封止の際に、溶融された金属封止材が内側の第１の孔７ａ内に入り込んで、固定されるように、この内側の第１の孔７ａの内周部にも設けられる場合がある。
【０００５】
図１６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内においては、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１６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１４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（孔封止）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１０６５１５公報
【０００８】
【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１６の下部に拡大して示されているように、孔封止の際に金属封止材８が溶融される際に、レーザ光Ｌ１がパッケージ２内に進入し、圧電振動片３に照射されてしまうことがある。
これにより、圧電振動片３が損傷して、振動性能に悪影響を与えるおそれがある。
【０００９】
また、上述したように、パッケージ２の内側の第１の孔７ａの内周部にも金属被覆部（図示せず）を設けようとする場合に、この内側の孔である第１の孔７ａの孔径が従来のように小さいと、製造工程において、金属被覆部を形成するための金属材料が第１の孔７ａに詰まって、第１の孔７ａを塞いでしまい、孔封止に先行するパッケージ２内の排気を行う上で支障が生じるおそれがある。
【００１０】
本発明は、圧電振動片等のパッケージ内の構造に損傷を与えるおそれがなく、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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、第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、積層された複数の絶縁材料でなる基板を有し、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前記パッケージを備え、前記複数の基板が、外側に露出する底部を形成する第１の基板と、この第１の基板に積層される第２の基板を有しており、前記第１の基板に形成され、外部に開口した第１の孔と、前記第２の基板に形成されて前記収容空間に開口すると共に、前記第１の孔よりも大きな開口面積を備える第２の孔とを有していて、前記第１の孔と、前記第２の孔とは、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成しており、前記第１の孔に金属封止材が充填されている、圧電デバイスにより、達成されている。
【００１２】
第１の発明の構成によれば、パッケージに設けた第１の孔と第２の孔の連通構造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連通箇所を介して排出した後で、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、第１の孔と第２の孔の連通構造においては、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成している。このため、孔封止を行う際に、前記遮蔽部に配置した金属封止材にレーザ光を照射すると、このレーザ光は、金属封止材を溶融した後、前記遮蔽部に当たり、パッケージ内部に進入することがない。これにより、孔封止の際のレーザ光がパッケージ内の圧電振動片等に直接照射されることがないから、これらを損傷するおそれがない。
したがって、第１の発明によれば、圧電振動片等のパッケージ内の構造に損傷を与えるおそれがなく、確実に孔封止を行うことができる圧電デバイスを提供することができる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記第１の孔の内周面に金属被覆部が設けられていることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、孔封止の際に溶融された金属が、前記第１の孔の内周面に濡れやすくなり、充填されやすい。
【００１４】
第３の発明は、第１または第２の発明のいずれかの構成において、前記第１の孔の底部に金属被覆部が設けられていることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、孔封止の際に溶融された金属が、前記第１の孔の底部に形成された金属被覆部に濡れやすく、第１の孔内に止まって、完全に塞ぐことができる。
【００１５】
また、上述の目的は、第４の発明によれば、積層された複数の絶縁材料でなる基板を有し、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パッケージであって、前記複数の基板が、外側に露出する底部を形成する第１の基板と、この第１の基板に積層される第２の基板を有しており、前記第１の基板に形成され、外部に開口した第１の孔と、前記第２の基板に形成されて前記収容空間に開口すると共に、前記第１の孔よりも大きな開口面積を備える第２の孔とを有していて、前記第１の孔と、前記第２の孔とは、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成している、圧電デバイス用パッケージにより、達成される。
【００１６】
第４の発明の構成によれば、第１の孔と第２の孔の連通構造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前記連通箇所を介して排出した後で、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、第１の孔と第２の前記連通構造は、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成している。このため、孔封止を行う際に、前記遮蔽部に配置した金属封止材にレーザ光を照射すると、このレーザ光は、金属封止材を溶融した後、前記遮蔽部に当たり、パッケージ内部に進入することがない。これにより、孔封止の際のレーザ光がパッケージ内の圧電振動片等に直接照射されることがないから、これらを損傷するおそれがない。
【００１７】
第５の発明は、第４の発明の構成において、前記第１の孔の内周面に金属被覆部が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
第６の発明は、第４または第５の発明のいずれかの構成において、前記第１の孔の底部に金属被覆部が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
また、上述の目的は、第７の発明によれば、積層された複数の絶縁材料でなる基板を有し、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パッケージであって、前記複数の基板が、外側に露出する底部を形成する第１の基板と、この第１の基板に積層される第２の基板を有しており、前記第１の基板に形成され、外部に開口した第１の孔と、前記第２の基板に形成されて前記収容空間に開口すると共に、前記第１の孔よりも大きな開口面積を備える第２の孔とを有していて、前記第１の孔と、前記第２の孔とは、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成する圧電デバイス用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、金属封止材を、前記第１の孔の前記遮蔽部に配置して、この金属封止材に対して、外部からレーザ光を照射して溶融することにより、前記第１の孔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。
【００２０】
第７の発明の構成によれば、パッケージに設けた第１の孔と第２の孔の連通構造を利用することにより、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、前記接合構造を利用することで、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。
【００２１】
また、上述の目的は、第８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、積層された複数の絶縁材料でなる基板を有し、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前記パッケージを備え、前記複数の基板が、外側に露出する底部を形成する第１の基板と、この第１の基板に積層される第２の基板を有しており、前記第１の基板に形成され、外部に開口した第１の孔と、前記第２の基板に形成されて前記収容空間に開口すると共に、前記第１の孔よりも大きな開口面積を備える第２の孔とを有していて、前記第１の孔と、前記第２の孔とは、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成しており、前記第１の孔に金属封止材が充填されてい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。
【００２２】
また、上述の目的は、第９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、積層された複数の絶縁材料でなる基板を有し、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前記パッケージを備え、前記複数の基板が、外側に露出する底部を形成する第１の基板と、この第１の基板に積層される第２の基板を有しており、前記第１の基板に形成され、外部に開口した第１の孔と、前記第２の基板に形成されて前記収容空間に開口すると共に、前記第１の孔よりも大きな開口面積を備える第２の孔とを有していて、前記第１の孔と、前記第２の孔とは、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成しており、前記第１の孔に金属封止材が充填されてい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。
【００２３】
【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（蓋体を除く）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。
【００２４】
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（蓋体を除く）は、下から第１の基板である積層基板６１、第２の基板である積層基板６４、第３の基板である積層基板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。
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がその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。
【００２５】
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、実装電極３１ａ，３１ａと電気的に接続され、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、例えば、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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し電極（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。
【００２９】
パッケージ３６の開放された上端には、例えば、Ａｕ／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。
【００３０】
また、パッケージ３６の底面のほぼ中央付近には、第１の孔３７が形成されている。この第１の孔３７は、後述するように第１の基板６１の内側の材料を除去して形成されており、パッケージ３６の外部に臨んで開口している。
また、第２の基板６４には、図２において右端部付近の内側の材料を除去して第２の孔４２ａが形成されている。第２の孔４２ａの孔径は、第１の孔３７よりも大きな孔径とされていて、パッケージ３６の内部空間Ｓ２に開口することで、積層基板６４の厚みに対応した凹部４２とされている。つまり、第２の孔４２ａの開口面積は、第１の孔３７よりも大きな開口面積とされている。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。
【００３１】
ここで、第１の積層基板６１の第１の孔３７に対して、この上に重ねられる第２の積層基板６４は、図２に示されているように、この第１の孔３７の大部分を塞いでおり、この第１の孔３７を塞いだ領域が下向き段部の形態でなる遮蔽部６２とされている。
さらに、第１の孔３７と第２の孔４２ａとは、例えば、図２において、第１の孔３７の右端側の周縁部において、連通部３７ａを設けて連通されており、このため、第１の孔３７と第２の孔４２ａとは、連通部３７ａを介して、パッケージ３６の外部と内部空間Ｓ２をつなぐ貫通孔とされている。
【００３２】
また、好ましくは、第１の孔３７の内周面には、内周側金属被覆部３７ｂとされている。この内周側金属被覆部３７ｂとは別体に、遮蔽部６２には、遮蔽部側金属被覆部６２ａが形成され、この金属被覆部６２ａと連なるようにして、第２の孔４２ａの遮蔽部６２に隣接する周縁４２ｂには、金属被覆部４２ｃが形成されている。そして、第１の孔３７内には、金属封止材３８が充填されることで、パッケージ３６は気密に塞がれている。
【００３３】
ここで、第１の孔３７に充填される金属封止材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、第１の孔３７の内周側金属被覆部３７ｂと、遮蔽部６２の遮蔽部側金属被覆部６２ａと、第２の孔４２ａの周縁側金属被覆部４２ｃとしては、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。
【００３４】
次に、図４ないし図６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４は、第３の積層基板６８の構成を示しており、図４（ａ）は、積層基板６８の平面図、図４（ｂ）は、積層基板６８の底面図、図４（ｃ）は、図４（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。
【００３５】
図５は、第２の積層基板６４の構成を示しており、図５（ａ）は、積層基板６４の平面図、図５（ｂ）は、積層基板６４の底面図、図５（ｃ）は、図５（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３１ｂ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３１ｂ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。
【００３６】
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第２の孔４２ａが設けられている。
この第２の孔４２ａは、図６で示されている第１の孔３７よりも大きな開口面積を備えるように形成されている。つまり、第２の孔４２ａは、図２に示されているように、少なくとも圧電振動片３２の先端部の下方となる位置を開けるようにされ、好ましくは、この第２の孔４２ａの周縁４２ｂが、パッケージ中央に向けて凸となるような曲線となるようにされて、第１の孔３７と一部重なる位置まで延長されている。これにより、第２の孔４２ａの第１の孔３７と干渉する領域が、図５（ｂ）に示すように、連通部３７ａとなる。ここで、連通部３７ａは、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。本実施形態では、連通部３７ａは、パッケージ３６内の気体を排出する機能を果たすような、例えば、１００平方μｍないし１００００平方μｍ程度の最小の気体通路断面積としている。
【００３７】
また、図５（ｃ）に示すように、第２の積層基板６４の下面の第１の孔３７を塞ぐ領域、つまり、第１の孔３７の底部となる領域は、遮蔽部６２となる。この遮蔽部６２には、金属被覆部６２ａが形成されている。また、この遮蔽部６２に隣接する第２の孔４２ａの周縁４２ｂには、金属被覆部６２ａと連なるようにして、金属被覆部４２ｃが形成されている。そして、このように第２の孔４２ａの周縁４２ｂに金属被覆部４２ｃが形成されても、第２の孔４２ａは、第１の孔３７よりも大きな開口面積を有しているため、金属被覆部４２ｃが第２の孔４２ａを閉塞させるおそれがない。したがって、上述のように、パッケージ３６内の気体を排出する機能を果たすような、最小の気体通路断面積とした連通部３７ａを形成することができる。
【００３８】
図６は、第１の積層基板６１の構成を示しており、図６（ａ）は、積層基板６１の平面図、図６（ｂ）は、積層基板６１の底面図、図６（ｃ）は、図６（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６（ａ）に示すように、そのほぼ中央付近に貫通孔を設けて、第１の孔３７を形成している。この第１の孔３７の孔径もしくは開口面積は、積層基板６４に形成された第２の孔４２ａよりも小さく形成されている。尚、第１の孔３７は、図示のように円形に形成されるだけでなく、その形状は、長円、楕円、角孔等の形態としてもよい。
【００３９】
図６（ａ）において、第１の孔３７の周囲には、好ましくは、金属被覆部３７ｂが形成されている。ここで、第１の孔３７の孔径は、積層基板６４に形成された第２の孔４２ａよりも小さいが、金属被覆部３７ｂを形成する過程で、金属材料が第１の孔３７を塞ぐおそれがない程度に大きく形成されている。つまり、第１の孔３７は、図１４ないし図１６で説明した従来の圧電デバイス１のパッケージ２の内側の第１の孔７ａよりも大きく形成している。
特に、好ましくは、第１の孔３７の孔径は、金属被覆部３７ｂの形成時に塞がれるおそれがない程度の大きさであり、かつ圧電デバイス３０を実装基板（図示せず）に実装する際に、実装用半田の残滓が入り込みにくい程度に小さくする。具体的には、第１の孔３７の孔径は、０．２ｍｍないし０．４ｍｍ程度であることが好ましい。
【００４０】
また、図６（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。
【００４１】
ここで、図１４の従来の圧電デバイス１のように、第１の孔と第２の孔を中心を揃えて連通させる構造に対して、本実施形態と同等の凹部４２を設けると、図１４の積層基板２ｂには、凹部４２の孔と、第１の孔７ａとの少なくとも２つの孔を設けることになり、凹部４２の孔と、第１の孔７ａとが非常に近接して構造的に弱くなってしまう。しかし、本実施形態では、圧電振動片３２の先端部の損傷防止の凹部４２を含むようにして、第１の孔３７よりも大きな第２の孔４２ａを設け、第２の孔４２ａと一部重なるように連通部３７ａを設けて、第１の孔３７との連通構造を実現している。これにより、本実施形態では、複数の孔が形成されることによるパッケージの強度低下をまねくことがない。
【００４２】
本実施形態の圧電デバイス３０は、以上のように構成されており、パッケージ３６に設けた第１の孔３７と第２の孔４２ａの連通構造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、パッケージ３６内の気体をこの連通箇所を介して排出した後で、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。
【００４３】
また、パッケージ３６の第１の孔３７と第２の孔４２ａの連通構造においては、第２の孔４２ａの周縁部だけが連通部３７ａとされて連通されることによって、第２の積層基板６４により、第１の孔３７の一部が塞さがれて、遮蔽部６２を構成している。このため、孔封止を行う際に、後述するように、この遮蔽部６２に配置した金属封止材にレーザ光を照射すると、このレーザ光は、金属封止材を溶融した後、遮蔽部６２に当たり、パッケージ３６内部に進入することがない。これにより、孔封止の際のレーザ光がパッケージ３６内の圧電振動片３２等に直接照射されることがないから、これらを損傷するおそれがない。
このように、圧電デバイス３０においては、孔封止の際に、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。
【００４４】
次に、図７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、蓋体３９を除くパッケージ３６、すなわち、図２で説明した第１の積層基板６１、第２の積層基板６４、第３の積層基板６８を備えるパッケージの基体に関しては、上述した構造を所定の工程により形成する（ＳＴ１−１）。したがって、パッケージに関する主要な構造は、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、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、圧電材料を所定形状とし、電極（励振電極、引出し電極等）を形成する（ＳＴ１−２）。
【００４５】
（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５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）。
【００４６】
（封止工程）
パッケージ３６の蓋体３９を除いたものに圧電振動片３２を接合したら、例えば、その上端面に、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１６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。
【００４７】
（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１６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、第１の孔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。
【００４８】
（孔封止工程）
次に、例えば、図８に示すように、パッケージ３６の底部を上にして、つまり、第１の孔３７を上にして、例えば、球形に形成した金属封止材３８を遮蔽部６２の上に載置する。
ここで、金属封止材３８は必ずしも球形である必要はなく、例えば、偏平な円柱状であったり、ペレット状であったり、立方体等種々の形態のものを利用できる。金属封止材３８は、例えば、第１の孔３７の形態に適合させた形状であると好ましく、本実施形態では、円形の第１の孔３７に合わせて、球形のものを使用すると、パッケージ３６の底面でころがして、第１の孔３７に落としこみ、遮蔽部６２の上に載置しやすい。
また、この段階で、金属封止材３８は、遮蔽部６２に対して、必ずしも触れていなくてもよい。
【００４９】
この状態で、例えば、図８に示すように、レーザ照射手段７１から、符号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、第１の孔３７の金属被覆部３７ｂと、段部である遮蔽部６２の金属被覆部６２ａと、第２の孔４２ａの金属被覆部４２ｃとに濡れ広がって、図９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１の孔３７に配置し、真空または窒素雰囲気でハロゲン光、または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１の孔３７内に広がり流れて充填されることになる。
これにより、連通部３７ａは、固化した金属封止材３８により、完全に塞がれるので、パッケージ３６は気密に孔封止される。
【００５０】
ここで、本実施形態の孔封止工程では、連通部３７ａをきわめて小さい通路断面積とすることができるので、この連通部３７ａから、溶融した金属封止材３８がパッケージ３６内に進入することを防止することができる。これにより、溶融した金属封止材３８が、パッケージ３６内の例えば圧電振動片３２等に滴下されて、その性能を損なうおそれがない。
また、図８に示すように、遮蔽部６２に配置した金属封止材３８に、ハロゲン光または、レーザ光ＬＢを照射すると、このハロゲン光またはレーザ光ＬＢは、金属封止材３８を溶融した後、遮蔽部６２に当たり、第２の基板６４に妨げられて、パッケージ３６の内部に進入することがない。これにより、孔封止の際のハロゲン光または、レーザ光がパッケージ内の圧電振動片３２等に直接照射されることがないから、これらを損傷するおそれがない。
【００５１】
（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、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）。
【００５２】
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、第１の孔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、孔封止工程では、上述したように、ハロゲン光または、レーザ光ＬＢがパッケージ内の圧電振動片３２等に直接照射されることがないから、これらを損傷するおそれがない。
【００５３】
図１０ないし図１２は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る圧電デバイス４００を示しており、図１０は、圧電デバイス４００の概略平面図、図１１は図１０のＥ−Ｅ線切断断面図、図１２は圧電デバイス４００の概略底面図である（なお、説明の便宜上、図１２は金属封止材３８を省略して図示している。）。
これらの図において、図１ないし図９の圧電デバイス３０と同一の構成には、共通する符号を付して重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
この圧電デバイス４００において、第１の実施形態と異なるのは、蓋体およびパッケージの一部を金属材料から形成し、また、第２の孔の周縁に切欠部を設けた点である。
【００５４】
すなわち、図１１に示されるように、圧電振動片３２が収容される内部空間Ｓ２を形成するための第３の基板４１２は、金属材料を打ち抜き加工等することにより枠状に形成されている。このようにして、第３の基板４１２の強度を、セラミック製の第３の基板６８（図２参照）よりも高くして、圧電振動片３２の先端と第３の基板４１２の内面との距離Ｗ２を確保しつつ、パッケージ３６全体の外形寸法Ｗ１を小さくしている。
また、本変形例においては、蓋体４１０も金属材料から形成されており、この蓋体４１０および第３の基板４１２は、共に同一の材料、例えばコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏの合金）から形成され、銀ロウ等のシームリング４１４を用いてシーム溶接等により接合されている。このようにして、セラミック製のパッケージ３６を封止するためのロウ材３３（図２参照）のような厚みを不要として、圧電デバイス４００を低背化している。
【００５５】
また、本第１の実施形態の変形例では、第２の孔４２ａの連通部３７ａに接する内面に切欠部４２ｄが設けられている。この切欠部４２ｄは、金属封止材３８を遮蔽部６２の上に載置した際に、金属封止材３８がパッケージ内部に進入することがないように形成されている。具体的には、金属封止材３８に球形のものを使用した場合において、第１の孔３７よりも小さな径を有する略半円の切り欠き形状となっている。また、図１０に示されるように、振動腕３４の外側の側面と振動腕３５の外側の側面との間Ｗ３において、パッケージ３６の中央に向かって切り欠かれるように形成されている。
【００５６】
本第１の実施形態にかかる変形例は、以上のように構成され、第３の基板４１２を金属材料から形成したことにより、パッケージ３６全体の外形寸法Ｗ１を小さくできる。ところが、パッケージ３６を構成する第２の基板６４はセラミックから形成されているため、幅Ｗ４は第１の実施形態と変わらない。このため、圧電振動片３２の先端部がパッケージ３６の内側底面と当接されることを防止する凹部４２の長さＷ５が短くなってしまう。また、上述のように、蓋体４１０と第３の基板４１２はシーム溶接等により接合され、低背化もされている。したがって、圧電振動片３２は、外部からの衝撃を受けてパッケージの厚み方向に振れた場合、第２の基板６４に当接してしまう恐れがある。しかし、本変形例では、上述のように第２の孔４２ａの連通部３７ａに接する内面に切欠部４２ｄが設けられているため、圧電振動片３２が第２の基板６４に当接してしまう恐れを有効に防止できる。
また、この切欠部４２ｄは、金属封止材３８の形状に適合されて形成されているため、金属封止材３８を遮蔽部６２に載置する際、収まりよく載置することができる。
【００５７】
図１３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が取付けられて、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は、圧電デバイス３０単体でなくても、圧電デバイス３０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。
【００５８】
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。
【００５９】
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、パッケージ３６内の圧電振動片等の部品を損傷することなく、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。
【００６０】
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、または省略し、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あれば、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。
さらに、図８及び図９において、第１の孔３７は、垂直な孔として表されているが、第１の孔３７は、これらの図において、上方に徐々に拡径するようなテーパ状に形成されていてもよい。これにより、封止工程において、球形の金属封止材３８を、第１の孔３７のテーパ形状により、安定的に保持することができる。
【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の圧電デバイスの第３の積層基板６８の構成を示しており、図４（ａ）は、積層基板６８の平面図、図４（ｂ）は、積層基板６８の底面図、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線切断端面図。
【図５】 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５（ａ）は、積層基板６４の平面図、図５（ｂ）は、積層基板６４の底面図、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ線切断端面図。
【図６】 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６（ａ）は、積層基板６１の平面図、図６（ｂ）は、積層基板６１の底面図、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＤ−Ｄ線切断端面図。
【図７】 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８】 図１の圧電デバイスの孔封止工程において、レーザ光を照射する様子を示す説明図。
【図９】 図１の圧電デバイスの孔封止工程において、レーザ光の照射後の様子を示す説明図。
【図１０】 本発明の第１の実施形態の変形例に係る圧電デバイスの概略平面図。
【図１１】 図１０のＥ−Ｅ線切断断面図。
【図１２】 本発明の第１の実施形態の変形例に係る圧電デバイスの概略底面図。
【図１３】 本発明の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１４】 従来の圧電デバイスの一例を示す概略断面図。
【図１５】 図１４の圧電デバイスの概略底面図。
【図１６】 図１４の圧電デバイスの孔封止の様子を示す図。
【符号の説明】
３０・・・圧電デバイス、３２・・・圧電振動片、３６・・・パッケージ、３７・・・第１の孔、３７ａ・・・連通部、３９・・・蓋体、４２・・・凹部、４２ａ・・・第２の孔、４３・・・導電性接着剤、５１・・・基部、６２・・・遮蔽部。
Claims (9)
- 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、
積層された複数の絶縁材料でなる基板を有し、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前記パッケージを備え、
前記複数の基板が、
外側に露出する底部を形成する第１の基板と、この第１の基板に積層される第２の基板を有しており、
前記第１の基板に形成され、外部に開口した第１の孔と、
前記第２の基板に形成されて前記収容空間に開口すると共に、前記第１の孔よりも大きな開口面積を備える第２の孔と
を有していて、
前記第１の孔と、前記第２の孔とは、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成しており、
前記第１の孔に金属封止材が充填されている
ことを特徴とする、圧電デバイス。 - 前記第１の孔の内周面に金属被覆部が設けら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。
- 前記第１の孔の底部に金属被覆部が設けられていることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の圧電デバイス。
- 積層された複数の絶縁材料でなる基板を有し、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パッケージであって、
前記複数の基板が、
外側に露出する底部を形成する第１の基板と、この第１の基板に積層される第２の基板を有しており、
前記第１の基板に形成され、外部に開口した第１の孔と、
前記第２の基板に形成されて前記収容空間に開口すると共に、前記第１の孔よりも大きな開口面積を備える第２の孔と
を有していて、
前記第１の孔と、前記第２の孔とは、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成している
ことを特徴とする、圧電デバイス用パッケージ。 - 前記第１の孔の内周面に金属被覆部が設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の圧電デバイス用パッケージ。
- 前記第１の孔の底部に金属被覆部が設けられていることを特徴とする、請求項４または５のいずれかに記載の圧電デバイス用パッケージ。
- 積層された複数の絶縁材料でなる基板を有し、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パッケージであって、前記複数の基板が、外側に露出する底部を形成する第１の基板と、この第１の基板に積層される第２の基板を有しており、前記第１の基板に形成され、外部に開口した第１の孔と、前記第２の基板に形成されて前記収容空間に開口すると共に、前記第１の孔よりも大きな開口面積を備える第２の孔とを有していて、前記第１の孔と、前記第２の孔とは、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成する圧電デバイス用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、
金属封止材を、前記第１の孔の前記遮蔽部に配置して、この金属封止材に対して、外部からレーザ光を照射して溶融することにより、前記第１の孔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、
積層された複数の絶縁材料でなる基板を有し、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前記パッケージを備え、
前記複数の基板が、
外側に露出する底部を形成する第１の基板と、この第１の基板に積層される第２の基板を有しており、
前記第１の基板に形成され、外部に開口した第１の孔と、
前記第２の基板に形成されて前記収容空間に開口すると共に、前記第１の孔よりも大きな開口面積を備える第２の孔と
を有していて、
前記第１の孔と、前記第２の孔とは、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成しており、
前記第１の孔に金属封止材が充填されてい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、
積層された複数の絶縁材料でなる基板を有し、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前記パッケージを備え、
前記複数の基板が、
外側に露出する底部を形成する第１の基板と、この第１の基板に積層される第２の基板を有しており、
前記第１の基板に形成され、外部に開口した第１の孔と、
前記第２の基板に形成されて前記収容空間に開口すると共に、前記第１の孔よりも大きな開口面積を備える第２の孔と
を有していて、
前記第１の孔と、前記第２の孔とは、第２の孔の周縁部だけが連通されることによって、前記第２の基板により、前記第１の孔の一部が塞さがれて、遮蔽部を構成しており、
前記第１の孔に金属封止材が充填されてい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。
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