JP3972360B2 - 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 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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に関するものである。
【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１９は、圧電デバイスとしての例えば圧電振動子１００を長手方向に切断した場合の概略縦断面図である。
この図において、圧電振動子１００は、例えば水晶基板を矩形状に形成した所謂ＡＴカット振動片や、音叉型に形成した所謂音叉型圧電振動片１２０を、パッケージ１１０内に収容している。
【０００３】
パッケージ１１０は、図に示されるように、底部となる底部基板１０３に、枠状に形成された枠状基板１０６を積層して形成されている。
この枠状基板１０６は、その内側に所定の孔を形成することで、底部基板１０３に積層した場合に、所定の内部空間Ｓを形成するようにされている。この内部空間Ｓは圧電振動片１２０を収容するための空間である。また、パッケージ１１０の開放された上端にある開放端面には、例えば、ロウ材１３４を介して、蓋体１３６が接合されることにより、気密封止されている。
【０００４】
パッケージ１１０の底部基板１０３の内部空間Ｓ内の図において左端部付近には、電極１３０が設けられている。電極１３０は、外部と接続されて、駆動電圧を供給するものである。この電極１３０の上には、導電性接着剤１３２が塗布されており、この導電性接着剤１３２の上に圧電振動片１２０の基端部１２２が載置されて、導電性接着剤１３２が硬化されることにより、圧電振動片１２０が接合されている。
【０００５】
また、底部基板１０３は、第１の基板１０２に第２の基板１０４を積層して形成されている。そして、第１の基板１０２および第２の基板１０４のそれぞれに貫通孔１１２，１１４を形成することにより、外部に開口した貫通孔１１６が設けられている。この２つの貫通孔のうち、パッケージ１１０内部に開口する貫通孔１１４に対して、外側の孔である貫通孔１１２は、より大きな内径を備えている。これにより、貫通孔１１６は、段部１１８を備える段つき開口とされ、この段部１１８の表面には、金属膜１３８が形成されている。
この貫通孔１１６は、圧電振動子１００の製造過程において、導電性接着剤１３２やロウ材１３４等を加熱することで発生したガスを、内部空間Ｓ内から排気するための孔であり、パッケージ１１０内を真空引きした後は、封止材１４０で封止されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
図２０は、この貫通孔１１６を封止する際の図である。図示されているように、貫通孔１１２の内径と貫通孔１１４の内径との差により生じた段部１１８に半田ボール１４０ａを配置する。そして、半田ボール１４０ａにレーザＬを照射して溶融し、溶融した半田ボール１４０ａを金属膜１３８に濡れ拡がらせて、貫通孔１１６を封止するようになっている。
【０００７】
このように、パッケージ１１０の貫通孔１１６を利用することで、内部空間Ｓを真空引きして、ガスが圧電振動片１２０に付着することを防止し、圧電振動片１２０の振動周波数が変化しないようにしている。
また、この貫通孔１１６を封止する際には、底部基板１０３を構成する複数の基板１０２，１０４に内径の異なる貫通孔１１２，１１４を設けることで形成された段部１１８に、半田ボール１４０ａを配置している。これにより、半田ボール１４０ａが、内部空間Ｓ内に入り込んだり、貫通孔１１６からズレて配置されることを防止して、確実に貫通孔１１６を封止するようにしている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１０６５１５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、上述のような情報機器や移動体通信機器などの様々な電子機器については、小型薄型化がめざましく、それらに用いられる圧電デバイスも小型薄型化が要求されている。
しかし、従来は、貫通孔１１６を封止する際、上述のように、複数の基板１０２，１０４に内径の異なる貫通孔１１２，１１４を設けることで形成した段部１１８に半田ボール１４０ａを配置する手法を採用している。
このため、パッケージ１１０の底部基板１０３は、複数の基板１０２，１０４を積層して形成することになり、このためパッケージ１１０の厚みは大きくなり、上述した圧電デバイスの小型薄型化の要求を満たすことができない。
【００１０】
また、基板１０２，１０４自体の厚みを薄くすることで、パッケージ１１０の厚みを薄くすることも可能ではあるが、基板１０２，１０４の厚みを薄くするにも限界がある。特に極めて薄型化されたＩＣカードや携帯電話装置に圧電デバイスを組み込む場合、パッケージ１１０の基板１０２，１０４の厚みを薄くしても、基板が２層に形成されている限り、ＩＣカードなどの薄型化に対応した圧電デバイスを形成することができない。
さらに、パッケージ１１０が多層構造であると、一層増やすごとにコストが高くなるという問題も生じる。
【００１１】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、パッケージ内の空気を排気する貫通孔を確実に封止できると共に、小型かつ安価な圧電デバイス用パッケージと圧電デバイス及びその製造方法、並びに圧電デバイスを利用した電子機器を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、第１の発明によれば、底部となる底部基板に枠状基板が積層されることにより、この枠状基板の内側に圧電振動片を収容するための内部空間が形成されており、かつ、前記底部基板に前記内部空間と外部とを連通し、封止材を溶融して孔封止される貫通孔が設けられた圧電デバイス用パッケージであって、前記底部基板は、一層の基板から形成され、前記貫通孔は、溶融前の前記封止材の外形より大きな内周を有するようにして形成され、内周面に、溶融前の前記封止材が前記内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段が設けられている圧電デバイス用パッケージにより達成される。
【００１７】
第１の発明の構成によれば、圧電デバイス用パッケージは、底部となる底部基板に枠状基板が積層されることにより、この枠状基板の内側に圧電振動片を収容するための内部空間が形成されており、かつ、底部基板に内部空間と外部とを連通し、封止材を溶融して孔封止される貫通孔が設けられている。このため、底部基板に設けられた貫通孔を利用して、圧電振動片を収容する内部空間内のガス等を排気した後、この貫通孔を封止できる。
また、底部基板は、一層の基板から形成されている。したがって、底部基板を複数の基板から形成した従来と比べて、パッケージの厚みを薄くできる。そして、このように底部基板を一層の基板から形成しても、貫通孔は、溶融前の封止材の外形より大きな内周を有するようにして形成され、内周面に、溶融前の封止材が内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段が設けられている。これにより、溶融前の封止材を貫通孔に入れても、封止材は、進入防止手段の位置で止まり、内部空間内に落下したり、貫通孔からズレて配置されることを防止できる。
【００１８】
第２の発明によれば、第１の発明の構成において、前記進入防止手段は、前記貫通孔の内周面に金属ペーストを付着させることにより形成されていることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、進入防止手段は、貫通孔の内周面に金属ペーストを付着させることにより形成されているため、貫通孔内に金属ペーストを塗布等するだけで、容易に進入防止手段を形成できる。
【００１９】
第３の発明によれば、第２の発明の構成において、前記進入防止手段を形成する金属ペーストは第１の金属ペーストであり、この第１の金属ペーストより低い粘度を有する第２の金属ペーストから形成された金属層が、前記進入防止手段を覆うようにしていることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、進入防止手段を形成する第１の金属ペーストより低い粘度を有する第２の金属ペーストから形成された金属層が、進入防止手段を覆うようにしている。これにより、もし、第１の金属ペーストが上手く付着せずに、進入防止手段が所望の厚みより薄く形成されてしまっていても、第２の金属ペーストから形成された金属層が、溶融前の封止材の内部空間内への進入を確実に防止できる。また、第２の金属ペーストは、第１の金属ペーストより低い粘度を有するため、第１の金属ペーストに比べて薄く付着され、金属層が貫通孔を塞いでしまうことを防止できる。
【００２１】
また、上記目的は、第４の発明によれば、圧電振動片と、底部となる底部基板に枠状基板が積層されることにより、この枠状基板の内側に前記圧電振動片を収容するための内部空間が形成されており、かつ、前記底部基板に前記内部空間と外部とを連通し、封止材を溶融して孔封止される貫通孔が設けられたパッケージとを備える圧電デバイスであって、前記底部基板は、一層の基板から形成され、前記貫通孔は、溶融前の前記封止材の外形より大きな内周を有するようにして形成され、内周面に、溶融前の前記封止材が前記内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段が設けられている圧電デバイスにより達成される。
第４の発明の構成によれば、圧電デバイスは、第１の発明と同様に、貫通孔を利用して、圧電振動片を収容する内部空間内のガス等を排気した後、この貫通孔を封止できる。さらに、第１の発明と同様に、底部基板を複数の基板から形成した従来と比べて、薄型かつ安価なパッケージを形成できるので、圧電デバイスを小型かつ安価にすることができる。そして、溶融前の封止材を貫通孔に配置しても、貫通孔には進入防止手段が設けられているため、封止材をこの進入防止手段の位置で止め、封止材の内部空間内への落下等を防止できる。したがって、優れた振動特性を備える圧電デバイスを得ることができる。
【００２３】
また、上記目的は、第５の発明によれば、圧電振動片と、底部となる底部基板に枠状基板が積層されることにより、この枠状基板の内側に前記圧電振動片を収容するための内部空間が形成されており、かつ、前記底部基板に前記内部空間と外部とを連通し、封止材を溶融して孔封止される貫通孔が設けられたパッケージとを備える圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記パッケージの底部基板は、一層の基板から形成され、前記貫通孔は、溶融前の前記封止材の外形より大きな内周を有するようにして形成され、内周面に、溶融前の前記封止材が前記内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段が設けら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。
【００２７】
また、上記目的は、第６の発明によれば、底部となる底部基板に枠状基板を積層して、この枠状基板の内側に圧電振動片を収容するための内部空間を形成し、かつ、前記底部基板に、前記内部空間と外部とを連通し、封止材を溶融して孔封止される貫通孔を設ける圧電デバイス用パッケージの製造方法であって、前記底部基板に前記枠状基板を積層する前に、溶融前の前記封止材の外形より大きな内周を有するようにして、一層の基板に前記貫通孔を形成し、次いで、この貫通孔を設けたことで形成された一方の開口部を覆うようにして、所定の粘度を有する金属ペーストを塗布し、次いで、この金属ペーストを、他方の開口部から吸引して、前記貫通孔の内周面に付着させることにより、溶融前の前記封止材が前記内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段を形成する圧電デバイスの製造方法により達成できる。
【００２８】
第６の発明の構成によれば、貫通孔を利用して、圧電振動片を収容する内部空間内のガス等を排気した後、封止材により貫通孔を封止できるパッケージを形成できると共に、薄型かつ安価なパッケージを形成できる。
また、第６の発明の構成では、溶融前の封止材の外形より大きな内周を有するようにした貫通孔を設けただけなので、貫通孔の形状が簡単であり、貫通孔を容易に形成できる。
そして、貫通孔を設けたことで形成された一方の開口部を覆うようにして金属ペーストを塗布し、次いで、この金属ペーストを、他方の開口部から吸引して、貫通孔の内周面に付着させている。この際、金属ペーストは、所定の粘度を有している。この所定の粘度とは、金属ペーストを吸引した場合に、貫通孔の内周面全面に一様の厚みをもって塗布されない程度の粘度を意味する。このため、金属ペーストは、貫通孔の内周面に一様の厚みをもって付着せず、所定の塊を有して内壁に付着する。これにより、溶融前の封止材が内部空間内に入り込むことを防止する金属ペーストの塊からなる進入防止手段を形成できる。このように、金属ペーストの粘性をコントロールするだけで、溶融前の封止材が内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段を形成できる。
【００２９】
第７の発明によれば、第６の発明の構成において、前記進入防止手段を形成する前記金属ペーストは第１の金属ペーストであり、この第１の金属ペーストを前記貫通孔の内周面に付着した後、さらに、前記第１の金属ペーストより低い粘度を有する第２の金属ペーストを、前記第１の金属ペーストを覆うように付着させることを特徴とする。
第７の発明の構成によれば、貫通孔の内周面には、第１の金属ペーストを覆うようにして第２の金属ペーストを付着させる。このため、もし、第１の金属ペーストが上手く付着せずに、進入防止手段が所望の厚みより薄く形成されてしまっても、進入防止手段の厚みを調整し直して、封止材が内部空間内に入り込むことを防止する形状を確実に形成できる。また、第２の金属ペーストは、第１の金属ペーストより低い粘度を有する。したがって、第１の金属ペーストに比べて薄く付着させることができ、第２の金属ペーストで貫通孔を塞いでしまうことを防止できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる圧電デバイスの概略平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線概略切断断面図である。
これらの図において、圧電デバイスは、圧電振動子１０を構成した例を示しており、圧電振動子１０は、パッケージ３０内に圧電振動片２０を収容している。
パッケージ３０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型して形成される複数の基板３１，３２を積層した後に、焼結して形成されている。すなわち、図２に示されるように、この実施形態では、パッケージ３０は、底部基板３１に枠状基板３２を積層して形成されている。
【００３２】
枠状基板３２は、図２に示されるように、その内側に所定の孔３２ａを形成することで、図１に示されるように枠状に形成され、底部基板３１に積層した場合に、パッケージ３０の内側に圧電振動片２０を収容する内部空間Ｓ１を形成するようにされている。
また、枠状基板３２の上端にある開放端面３２ｂには、例えば、低融点ガラス等のロウ材４３を介して、蓋体３４が接合されることにより、封止されている。蓋体３４は、パッケージ３０に封止固定した後で、図２に示すように、外部からレーザ光ＬＢを圧電振動片２０の金属被覆部もしくは励振電極の一部（図示せず）に照射して、質量削減方式により周波数調整を行うために、光を透過する材料、特に薄板ガラスにより形成されている。
【００３３】
底部基板３１は、パッケージ３０の底部となる基板であり、一層の基板だけから形成されている。この底部基板３１の内部空間Ｓ１内の図において左端部付近には、例えば、金または金合金で形成した電極部４０，４０が設けられている。この電極部４０，４０の上に導電性接着剤４２，４２が塗布され、この導電性接着剤４２，４２の上に圧電振動片２０の基部２０ａが載置されて、導電性接着剤４２，４２が硬化し、圧電振動片２０が電極部４０，４０に固着されるようになっている。なお、導電性接着剤４２，４２としては、接合力を発揮する接着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、エポキシ系またはポリイミド系、またはシリコーン系導電性接着剤等を利用することができる。
【００３４】
圧電振動片２０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２０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２０は、パッケージ３０と固定される基部２０ａと、この基部２０ａ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１対の振動腕２４，２６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。
【００３５】
基部２０ａは、各振動腕２４，２６の基端部近傍に、基部２０ａの幅を縮幅するようにして設けたくびれ部、若しくは切欠き部２８，２８を備えている。これにより、各振動腕２４，２６からの振動の基部２０ａ側への漏れ込みが抑制されるようになっている。また、基部２０ａの端部（図１では左端部）の幅方向両端付近には、パッケージ３０の電極部４０，４０と接続するための引出し電極３６，３６が形成されている。この引出し電極３６，３６は、互いに異極となるようになっている。
【００３６】
各振動腕２４，２６は、それぞれ長さ方向に延びる長溝２１，２１を有している。この長溝２１，２１は、図１のＢ−Ｂ線切断端面図である図３に示すように、振動腕２４，２６の上面および下面に設けられている。これら４つの長溝２１と各振動腕２４，２６の両側面には、図３に示すように励振電極３７ａ，３７ｂが設けられており、励振電極３７ａと励振電極３７ｂとは、互いに異極となるように引出し電極３６，３６と接続されている。これにより、振動腕２４，２６内の電界をＥ方向に沿って効率よく発生させ、圧電振動片２０のクリスタルインピーダンス値を低く抑えることができる。
【００３７】
ここで、上述した一層の基板から形成された底部基板３１の底面ほぼ中央付近には、内部空間Ｓ１とパッケージ３０の外部とを連通する貫通孔５０が形成されている。この貫通孔５０は、後述する圧電振動子１０の製造工程で説明するように、内部空間Ｓ内のガスを排気するための孔であり、パッケージ３０内を真空引きして、溶融した封止材４６で封止されるようになっている。
具体的には、貫通孔５０は、後述する圧電振動子１０の製造工程において、貫通孔５０を封止するための溶融前の封止材４６ａ（図９参照）の外形より、大きな内周を有すると共に、この大きな内周よりも内側（内部空間Ｓ側）に、溶融前の封止材４６ａの外形より小さな内周を有する。本実施形態では、貫通孔５０は、パッケージ３０の内側に向かって、除々に内周が小さくなるように形成されている。
この貫通孔５０については、後で詳細に説明する。
【００３８】
また、貫通孔５０の内周面には、金属被覆部５２が設けられており、この金属被覆部５２に溶融した封止材４６が濡れ拡がって、封止されている。本実施形態では、金属被覆部５２は、例えば、タングステン（Ｗ）を用いてメタライズし、その表面にニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）をメッキして形成されている。また、封止材４６には、例えば金（Ａｕ）と錫（Ｓｎ）、或いは金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の合金等からなる低融点金属が用いられている。
【００３９】
次に、圧電振動子１０の製造方法について説明する。
図４は、圧電振動子１０の製造方法の一例を示す図である。また、図５および図６は、図４の一部の製造工程に対応した斜視図である。
この製造方法においては、先ず、パッケージ３０を構成するセラミックベースと、圧電振動片２０と、蓋体３４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３０に関しては、圧電振動片２０と蓋体３４を除く、上述した構造を所定の工程により形成して、セラミックベースを完成させる。
また、蓋体３４と、圧電振動片２０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。
【００４０】
この際、パッケージ３０に関しては、図５（ａ）に示すように、例えば、セラミックパウダにバインダを添加してシート状に成形して得た、所謂グリーンシートを、一方向に長いテープ状に形成し（ＳＴ１）、これを図５（ｂ）に示すように、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（ＳＴ２）。このようにして形成された板状のベース材料３１ａは、上述したパッケージ３０の底部を構成する底部基板３１に対応する材料となる。
次に、図５（ｃ）に示すように、ベース材料３１ａに、貫通孔５０を形成する。この場合、一枚のベース材料３１ａからは、複数の底部基板３１が形成されるため、この底部基板３１の数に応じた数だけ貫通孔５０を形成する（ＳＴ３）。
【００４１】
図７は、この貫通孔５０をベース材料３１ａに形成する際の図である。この図に示されるように、貫通孔５０は、一層のベース材料３１ａを、治具８０により穿孔して形成する。治具８０には、先端側に向かって除々に外径を縮径させた穿孔部８０ａが設けられている。この穿孔部８０ａは、根元側の外形が、溶融前の封止材４６ａ（図９参照）の外形より大きな外形を有し、この大きな外形から先端に向かって、除々に、溶融前の封止材４６ａの外形より小さな外形を有するようにして形成されている。そして、この治具８０を、ベース材料３１ａの下面（パッケージ３０の外面に対応した面）から穿孔し、穿孔部８０ａの先端が、上面（パッケージ３０の内側に対応する面）まで到達するようにする。
これにより、一層のベース材料３１ａに、内方へ向かって縮径したテーパ状の貫通孔５０が形成される。この貫通孔５０は、溶融前の封止材４６ａ（図９参照）の外形より、大きな内周を有すると共に、この大きな内周よりも上面側（パッケージ３０の内側に対応する面側）に、溶融前の封止材４６ａの外形より小さな内周を有する貫通孔５０である。
【００４２】
次に、図５（ｄ）に示すように、ベース材料３１ａに形成した貫通孔５０の内周面に、金属被覆部５２を設けるための金属ペースト５２ａを塗布する（ＳＴ４）。
図８は、この金属ペースト５２ａを、貫通孔５０の内周面に塗布する際の説明図である。この図に示されるように、貫通孔５０を設けたことによりベース材料３１ａに形成された開口部のいずれか一方、好ましくは、内部空間Ｓ１側に面した開口部を覆うようにして、例えばタングステン（Ｗ）からなる金属ペースト５２ａをスクリーン印刷する。そして、上記開口部のいずれか他方から、金属ペースト５２ａを吸引して、印刷した金属ペースト５２ａを貫通孔５０の内周面に導いて塗布する。
【００４３】
次に、図５（ｅ）に示すように、ベース材料３１ａに、電極部４０（図１および図２参照）を、必要な数だけ形成する。また、図５（ａ）及び（ｂ）と同様に形成した板状のベース材料３２ｃに、圧電振動片２０を収容するための孔３２ａを形成する（ＳＴ５）。このベース材料３２ｃが、上述した枠状基板３２に対応する材料となる。
【００４４】
そして、図６（ｆ）に示すように、貫通孔５０と電極部４０を有するベース材料３１ａの上に、圧電振動片２０を収容するための孔３２ａを有するベース材料３２ｃを積層して固定する（ＳＴ６）。
次に、図６（ｇ）に示すように、ベース材料３１ａ，３２ｃの厚み方向に、製品の単位の大きさにハーフカットして切り込みを入れた後、後で適当な作業単位となるように縦横に切断し（ＳＴ７）、図６（ｈ）に示すように、セラミック材料であるこれらの板材を焼成する（ＳＴ８）。
このようにして、上述のＳＴ４で貫通孔５０の内周面に塗布した金属ペースト５２ａを高温処理してメタライズし、さらにその表面に、例えばニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）をメッキして金属被覆部５２を形成する（ＳＴ９）。次いで、例えば窒素雰囲気中で、パッケージ３０の上端に、例えば低融点ガラス等のロウ材４３（図２参照）を塗布する。そして、上述した切り込みを利用して製品単位に切断して、図６（ｉ）に示すパッケージ３０を完成する（ＳＴ１０）。
【００４５】
その後、上述のＳＴ５にて形成した電極部４０の上に、導電性接着剤４２（図１および図２参照）を塗布し、この導電性接着剤４２の上に、引出し電極３６（図２参照）、及び励振電極３７ａ，３７ｂ（図３参照）を形成した（ＳＴ１−１）圧電振動片２０を載置する。そして、導電性接着剤４２を加熱して硬化させ、圧電振動片２０をパッケージ３０に固定する（マウント：ＳＴ１１）。
【００４６】
そして、上述したロウ材４３の上に蓋体３４（図２参照）を載置して、ロウ材４３を加熱して硬化させることにより、蓋体３４による封止を行なう（ＳＴ１２）。
この際、上述した導電性接着剤４２やロウ材４３などを加熱することで、有害なガスが発生するが、さらに、パッケージ３０及び圧電振動片２０全体を加熱することでガスを発生させる。そして、パッケージ３０の内部空間Ｓ１内にあるガスを、貫通孔５０から真空引きする（アニール処理：ＳＴ１３）。
【００４７】
その後、貫通孔５０を封止する際の図である図９に示すように、真空雰囲気としたチャンバー内に、所定の治具などに保持したパッケージ３０を載置し（図示せず）、溶融前の封止材４６ａを、貫通孔５０に配置する。本実施形態では、溶融前の封止材４６ａには、金（Ａｕ）と錫（Ｓｎ）、或いは金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の合金等からなる低融点金属を、球形に形成したものを用いている。
この際、貫通孔５０は、上述の治具８０により形成したので、溶融前の封止材４６ａの外形より大きな内周を有すると共に、この大きな内周よりも内側に、溶融前の封止材４６ａの外形より小さな内周を有する。このため、溶融前の封止材４６ａを貫通孔５０に配置しても、封止材４６ａはこの小さな内周の位置で止まり、貫通孔５０を通過して内部空間Ｓ１内に落下したり、貫通孔５０からズレて配置されることを防止できる。
【００４８】
そして、貫通孔５０に封止材４６ａを配置した状態で、封止材４６ａに、例えばレーザ光Ｌ１を照射するなどして溶融させ、貫通孔５０を封止する（ＳＴ１４）。この際、貫通孔５０の内周面には金属被覆部５２が形成されている。したがって、封止材４６ａは、溶融すると貫通孔５０の内周面に設けた金属被覆部５２に濡れ広がる（図２参照）。このため、溶融した封止材４６が、それ以上パッケージ３０内に進入しないようにすることができ、圧電振動片２０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。
【００４９】
次いで、外部からレーザ光ＬＢを、蓋体３４を透過させて圧電振動片２０の金属被覆部もしくは励振電極の一部（図示せず）に照射して、質量削減方式により周波数調整を行い（ＳＴ１５）、所定の検査を行い（ＳＴ１６）、圧電振動子１０を完成させる。
【００５０】
本発明の第１の実施形態は以上のように構成され、このため、貫通孔を複数の基板に形成した従来と比べて、底部基板３１（ベース部材３１ａ）を一層の基板にした分、パッケージ３０を薄型化でき、かつ安価にすることができる。そして、このように底部基板３１を一層の基板により形成したとしても、溶融前の封止材４６ａが、貫通孔５０を通過して内部空間Ｓ１内に落下したり、貫通孔５０からズレて配置することを防止できる。
【００５１】
図１０は、本発明の第１の実施形態の変形例であって、圧電振動子１０の製造方法について特徴のある部分である。
この図において、図１ないし図９の圧電振動子１０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。
この圧電振動子１０の製造方法において、第１の実施形態と異なるのは、底部基板３１を形成するためのベース材料３１ａに貫通孔５０を形成するにあたって、第１の実施形態で用いた治具８０とは異なる治具８１を用いた点のみであり、その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００５２】
すなわち、第１の実施形態の変形例における治具８１は、穿孔部８０ａからさらに先端側に向かって同じ外形で延びる突出部８２を有している。例えば、図１０において、治具８１は、第１の実施形態と同様に、根元側が溶融前の封止材４６ａの外形より大きな外形を有し、この大きな外形から先端側に向かって、除々に溶融前の封止材４６ａの外形より小さな外形を有するように狭まった穿孔部８０ａを有している。そして、この穿孔部８０ａの最も縮径した箇所である先端８０ｂにおける外形と同一の外形を有するようにして、穿孔部８０ａの先端８０ｂから治具８１の先端（図１０において上方）に向かって、突出部８２が延びている。
そして、この治具８１の穿孔部８０ａの先端８０ｂが、ベース材料３１ａの上面（パッケージ３０の内面に対応した面）まで穿孔するようにして、ベース材料３１ａを穿孔する。
【００５３】
本発明の第１の実施形態の変形例は以上のように構成され、このため、第１の実施形態と同様の作用効果を発揮する。さらに、例えば、ベース材料３１ａの厚みを製品毎に均一に揃えることが困難なため、ベース材料３１ａの厚みが大きくなってしまい、穿孔部８０ａの先端８０ｂが、ベース材料３１ａの上面に到達できない場合が生じても、突出部８２がベース材料３１ａを確実に貫いて貫通孔５０を形成できる。また、突出部８２は、穿孔部８０ａの先端８０ｂと同じ外形を有しているため、溶融前の封止材４６ａより小さな内周を有する貫通孔５０を形成することができる。
なお、突出部８２は、溶融前の封止材４６ａよりも小さな外形を有すれば、穿孔部８０ａの先端８０ｂにおける外形と同じ外形でなくてもよい。
【００５４】
図１１および図１２は、本発明の第２の実施形態であって、圧電振動子６０の概略縦断面図であり、図１２は、溶融前の封止材４６ａの大きさと比較した貫通孔５４及びその周辺の形状を説明するための図である。
この図において、図１ないし図９の圧電振動子１０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。
【００５５】
この圧電振動子６０において、第１の実施形態と異なるのは、貫通孔５４及びその周辺の形状等が異なっている点である。
すなわち、図１１において、パッケージ３０の底部となる底部基板３１に設けた貫通孔５４は、その内周の全てが、溶融前の封止材４６ａ（図９参照）の外形より大きな内周を有するようにして、底部基板３１の平面方向に対して垂直な孔により形成されている。
ここで、溶融前の封止材４６ａの外形より大きな内周を有する貫通孔５４の内周面には、進入防止手段５６が設けられている。この進入防止手段５６は、溶融前の封止材４６ａが、内部空間Ｓ１内に入り込むことを防止するための手段である。すなわち、進入防止手段５６は、図１２に示されるように、貫通孔５４の内周面に付着するようにして形成され、この付着した進入防止手段５６に挟まれた空間の幅Ｗ１が、溶融前の封止材４６ａの外形よりも小さくなるように形成されている。また、進入防止手段５６は、貫通孔５４の内面の内部空間Ｓ側にのみ付着して、段部５６ｃを形成するようになっている。
【００５６】
圧電振動子６０は以上のように構成されている。次に、圧電振動子６０の製造工程について説明する。
図１３は、圧電振動子６０の製造方法の一例を示す図である。また、図１４および図１５は、圧電振動子６０の製造工程について、第１の実施形態と比べて特徴のある部分であり、図１４は、ベース材料３１ａに貫通孔５４を形成する図、図１５（ａ）は、貫通孔５４の上面に金属ペーストを塗布した図、図１５（ｂ）は、金属ペーストを吸引した図である。
これらの図において、図１ないし図９の圧電振動子１０の製造方法と同一の構成には、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。
【００５７】
この圧電振動子６０の製造工程において、第１の実施形態と主に異なるのは、貫通孔５４を形成する方法（ＳＴ３−１）が相違する点、貫通孔５４の内面に粘性の高い金属ペーストを塗布する工程（ＳＴ３−２）を設けた点である。
すなわち、先ず、第１の実施形態と同様に、セラミック材料からなる板状のベース材料３１ａ（第１の基板３１に対応する材料）を形成する（ＳＴ１およびＳＴ２）。
【００５８】
次に、図１４に示されるように、ベース材料３１ａに、治具８２を用いて貫通孔５４を形成する（ＳＴ３−１）。ここで、治具８２は、ベース材料３１ａを穿孔する部分が、溶融前の封止材４６ａの外形より大きな外形を有している。このため、溶融前の封止材４６ａより大きな内周を有する貫通孔５４が形成される。
【００５９】
次いで、図１５に示されるように、貫通孔５４の内周面に、後の焼成（ＳＴ８）を経て形成される進入防止手段５６となる金属ペースト５６ａを塗布する（ＳＴ３−２）。すなわち、図１５（ａ）に示されるように、ベース材料３１ａの一方の面（図１５（ａ）の上面）に、貫通孔５４を設けたことで形成された開口部を覆うようにして、金属ペースト５６ａを例えばスクリーン印刷する。ここで、金属ペースト５６ａは、溶剤に、ベース材料３１ａと接合力がある例えばタングステン（Ｗ）や有機バインダ等を添加したものであって、溶剤に対する例えばタングステン（Ｗ）等の混合割合を多くするなどして、所定の粘度となるように調整したものを用いる。この所定の粘度とは、後述するように金属ペースト５６ａを吸引した場合に、貫通孔５４の内周面に一様の厚みをもって付着しない程度の粘度を意味する。本実施形態においては、金属ペースト５６ａの粘度は、貫通孔５４の内周面に一様の厚みをもって膜状に塗布される場合の粘度に対して、およそ２倍程度の高い粘度を有するようにしており、例えば６００ｃｐ程度としている。
【００６０】
そして、図１５（ｂ）に示すように、ベース材料３１ａの他方の面（図１５（ｂ）における下面）の開口部から、金属ペースト５６ａを、例えば真空度を１０-2ｈＰａとし、吸引速度を１ｍｍ／ｓとして真空で吸引する。そうすると、金属ペースト５６ａは、上述のように所定の粘度を有しているので、貫通孔５４の内周面に塊をもって付着する。
【００６１】
次に、第１の実施形態と同様に、焼成（ＳＴ８）等の製造工程を経て、進入防止手段５６が設けられたパッケージ３０を完成させ（ＳＴ５〜ＳＴ１０）、圧電振動片２０をパッケージ３０に固定してから（ＳＴ１１）、蓋体３４による封止を行ない（ＳＴ１２）、有害なガスを貫通孔５４から排出する（ＳＴ１３）。
【００６２】
次いで、溶融前の封止材４６ａを、貫通孔５４に配置し、この封止材４６ａにレーザ光を照射するなどして溶融させ、貫通孔５４を封止する（ＳＴ１４）。
この際、貫通孔５４の内周面には、上述のＳＴ３−２で形成した進入防止手段５６が設けられている。したがって、図１２に示されるように、溶融前の封止材４６ａを貫通孔５４に入れても、この封止材４６ａは、進入防止手段５６の位置で止まって、貫通孔５４を通過して内部空間Ｓ１内に落下したり、貫通孔５４からズレて配置されることを防止できる。
【００６３】
次いで、外部からレーザ光を、蓋体３４を透過させて圧電振動片２０の金属被覆部もしくは励振電極の一部（図示せず）に照射して、質量削減方式により周波数調整を行い（ＳＴ１５）、所定の検査を行い（ＳＴ１６）、圧電振動子６０を完成させる。
【００６４】
本発明の第２の実施形態は以上のように構成され、このため、第１の実施形態と同様の作用効果を発揮し、さらに、第１の実施形態と比べると、貫通孔５４は、例えば内径の変化がない孔により形成されている。これにより、単に基板３１に孔を開ければよいため、貫通孔５４を容易に形成することができる。
しかも、金属ペースト５６ａの粘度をコントロールするだけで、容易に、封止材４６ａの位置決めをするための進入防止手段５６を形成することができる。
【００６５】
図１６は、本発明の第２の実施形態の変形例であって、圧電振動子７０の概略縦断面図である。
この図において、図１１ないし図１５の圧電振動子６０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。
この圧電振動子７０が、第２の実施形態と異なるのは、進入防止手段５６の上に、第２の金属ペーストが付着している点であり、その他の点は、第２の実施形態と同様である。
【００６６】
すなわち、圧電振動子７０は、金属ペースト５６ａ（図１５参照）である第１の金属ペースト５６ａを付着することにより形成された進入防止手段５６を覆うようにして、第２の金属ペースト５８から形成された金属層が設けられている。この第２の金属ペースト５８から形成された金属層は、進入防止手段５６の厚みを調整し直す金属層であり、進入防止手段５６の厚みＤ１よりも薄い厚みＤ２を有し、また、貫通孔５４の内周面であって、進入防止手段５６が設けられていない内周面にも設けられている。
【００６７】
このような第２の金属ペースト５８は、次のような方法で、進入防止手段５６の表面に付着させている。
図１７（ａ）は、第２の金属ペースト５８をベース材料３１ａの一方の面に塗布した図であり、図１７（ｂ）は、第２の金属ペースト５８を、ベース材料３１ａの他方の面から吸引した図である。
すなわち、第２の金属ペースト５８は、図１７（ａ）に示されるように、貫通孔５４の内周面に進入防止手段５６を形成した後、ベース材料３１ａの一方の面（図１７（ａ）の上面）に、貫通孔５４を設けたことで形成された開口部を覆うようにして、スクリーン印刷する。この第２の金属ペースト５８は、第１の金属ペースト５６ａと同様に、タングステン（Ｗ）等からなるが、第１の金属ペースト５６ａに比べて、４分の１程度の低い粘度を有し、この変形例においては、１５０ｃｐ程度の粘度を有している。
【００６８】
そして、図１７（ｂ）に示すように、ベース材料３１ａの他方の面（図１７（ｂ）における下面）の開口部から、第２の金属ペースト５８を、例えば真空度を１０-2ｈＰａとし、吸引速度を１ｍｍ／ｓとして真空で吸引する。これにより、第２の金属ペースト５８は、第１の金属ペースト５６ａよりも低い粘度を有しているので、進入防止手段５６、及び貫通孔５４の進入防止手段５６が設けられていない内周面に、一様の厚みをもって薄膜状に塗布される。なお、この第２の金属ペースト５８も第１の金属ペースト５６ａと同様に高温処理するようにされている。
【００６９】
本第２の実施形態の変形例は、以上のように構成されており、このため、第２の実施形態と同様の作用効果を発揮する。さらに、もし、第１の金属ペースト５６ａが上手く付着せずに、進入防止手段５６が所望する厚みより薄く形成されてしまっても、第２の金属ペースト５８が、進入防止手段５６の厚みを調整し直して、溶融前の封止材４６ａが内部空間Ｓ１内に入り込むことを防止する形状を、貫通孔５４の内面に確実に形成できる。また、第２の金属ペースト５８は、第１の金属ペースト５６ａより低い粘度を有する。したがって、第１の金属ペースト５６ａに比べて薄く付着させることができ、第２の金属ペースト５８が貫通孔５４を塞いでしまうことを防止することができる。
なお、第２の金属ペースト５８は、貫通孔５４を塞がないようにして、進入防止手段５６の厚みを調整するために、何度でも塗布してよい。
【００７０】
図１８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ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１を備えている。
ＣＰＵ３０１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、ＣＰＵ３０１には、圧電デバイスとして例えば圧電振動子１０が取り付けられて、その出力周波数をＣＰＵ３０１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ＣＰＵ３０１に取付けられる圧電振動子１０は、圧電振動子１０等単体でなくても、圧電振動子１０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。
【００７１】
ＣＰＵ３０１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、ＣＰＵ３０１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。
【００７２】
このように、制御部を備えたデジタル式携帯電話装置３００のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電振動子１０，６０，７０を利用することにより、圧電振動片を収容する内部空間を確実に真空雰囲気にできるので、正確なクロック信号を生成すると共に、デジタル式携帯電話装置３００全体の小型化及び低価格化に寄与することができる。
【００７３】
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相互に組み合わせたり、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。例えば、パッケージ内に圧電振動子を含むものであれば、圧電発信器、フィルタ等その名称を問わずに適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態にかかる圧電デバイスの概略平面図。
【図２】 図１のＡ−Ａ線概略切断断面図。
【図３】 図１のＢ−Ｂ線切断端面図。
【図４】 圧電振動子の製造方法の一例を示す図。
【図５】 図４の一部の製造工程に対応した斜視図。
【図６】 図４の一部の製造工程に対応した斜視図。
【図７】 貫通孔をベース材料に形成する際の図。
【図８】 金属被覆部を貫通孔の内周面に形成する際の説明図。
【図９】 貫通孔を封止する際の図。
【図１０】 本発明の第１の実施形態の第１の変形例であって、圧電振動子の製造方法について特徴のある部分の図。
【図１１】 本発明の第２の実施形態であって、圧電振動子の概略縦断面図。
【図１２】 溶融前の封止材の大きさと比較した貫通孔及びその周辺の形状を説明するための図。
【図１３】 圧電振動子の製造方法の一例を示す図。
【図１４】 ベース材料に貫通孔を形成する際の図。
【図１５】 図１５（ａ）は、貫通孔の上面に金属ペーストを塗布した図、図１５（ｂ）は、貫通孔を吸引した図。
【図１６】 本発明の第２の実施形態の第１の変形例であって、圧電振動子の概略縦断面図。
【図１７】 図１７（ａ）は、第２の金属ペーストをベース材料の一方の面に塗布した図であり、図１７（ｂ）は、第２の金属ペーストを、ベース材料の他方の面から吸引した図。
【図１８】 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１９】 圧電デバイスとしての例えば圧電振動子を長手方向に切断した場合の概略縦断面図。
【図２０】 貫通孔を封止する際の図。
【符号の説明】
２０・・・圧電振動片、３０・・・パッケージ、３１・・・第１の基板、３２・・・第２の基板、４０・・・電極部、４２・・・導電性接着剤、４６・・・溶融後の封止材、４６ａ・・・溶融前の封止材、５０，５４・・・貫通孔、５２・・・金属被覆部、５６・・・進入防止手段、５６ａ・・・第１の金属ペースト、５８・・・第２の金属ペースト、１０，６０，７０・・・圧電振動子。
【発明の属する技術分野】
本発明は、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に関するものである。
【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１９は、圧電デバイスとしての例えば圧電振動子１００を長手方向に切断した場合の概略縦断面図である。
この図において、圧電振動子１００は、例えば水晶基板を矩形状に形成した所謂ＡＴカット振動片や、音叉型に形成した所謂音叉型圧電振動片１２０を、パッケージ１１０内に収容している。
【０００３】
パッケージ１１０は、図に示されるように、底部となる底部基板１０３に、枠状に形成された枠状基板１０６を積層して形成されている。
この枠状基板１０６は、その内側に所定の孔を形成することで、底部基板１０３に積層した場合に、所定の内部空間Ｓを形成するようにされている。この内部空間Ｓは圧電振動片１２０を収容するための空間である。また、パッケージ１１０の開放された上端にある開放端面には、例えば、ロウ材１３４を介して、蓋体１３６が接合されることにより、気密封止されている。
【０００４】
パッケージ１１０の底部基板１０３の内部空間Ｓ内の図において左端部付近には、電極１３０が設けられている。電極１３０は、外部と接続されて、駆動電圧を供給するものである。この電極１３０の上には、導電性接着剤１３２が塗布されており、この導電性接着剤１３２の上に圧電振動片１２０の基端部１２２が載置されて、導電性接着剤１３２が硬化されることにより、圧電振動片１２０が接合されている。
【０００５】
また、底部基板１０３は、第１の基板１０２に第２の基板１０４を積層して形成されている。そして、第１の基板１０２および第２の基板１０４のそれぞれに貫通孔１１２，１１４を形成することにより、外部に開口した貫通孔１１６が設けられている。この２つの貫通孔のうち、パッケージ１１０内部に開口する貫通孔１１４に対して、外側の孔である貫通孔１１２は、より大きな内径を備えている。これにより、貫通孔１１６は、段部１１８を備える段つき開口とされ、この段部１１８の表面には、金属膜１３８が形成されている。
この貫通孔１１６は、圧電振動子１００の製造過程において、導電性接着剤１３２やロウ材１３４等を加熱することで発生したガスを、内部空間Ｓ内から排気するための孔であり、パッケージ１１０内を真空引きした後は、封止材１４０で封止されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
図２０は、この貫通孔１１６を封止する際の図である。図示されているように、貫通孔１１２の内径と貫通孔１１４の内径との差により生じた段部１１８に半田ボール１４０ａを配置する。そして、半田ボール１４０ａにレーザＬを照射して溶融し、溶融した半田ボール１４０ａを金属膜１３８に濡れ拡がらせて、貫通孔１１６を封止するようになっている。
【０００７】
このように、パッケージ１１０の貫通孔１１６を利用することで、内部空間Ｓを真空引きして、ガスが圧電振動片１２０に付着することを防止し、圧電振動片１２０の振動周波数が変化しないようにしている。
また、この貫通孔１１６を封止する際には、底部基板１０３を構成する複数の基板１０２，１０４に内径の異なる貫通孔１１２，１１４を設けることで形成された段部１１８に、半田ボール１４０ａを配置している。これにより、半田ボール１４０ａが、内部空間Ｓ内に入り込んだり、貫通孔１１６からズレて配置されることを防止して、確実に貫通孔１１６を封止するようにしている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１０６５１５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、上述のような情報機器や移動体通信機器などの様々な電子機器については、小型薄型化がめざましく、それらに用いられる圧電デバイスも小型薄型化が要求されている。
しかし、従来は、貫通孔１１６を封止する際、上述のように、複数の基板１０２，１０４に内径の異なる貫通孔１１２，１１４を設けることで形成した段部１１８に半田ボール１４０ａを配置する手法を採用している。
このため、パッケージ１１０の底部基板１０３は、複数の基板１０２，１０４を積層して形成することになり、このためパッケージ１１０の厚みは大きくなり、上述した圧電デバイスの小型薄型化の要求を満たすことができない。
【００１０】
また、基板１０２，１０４自体の厚みを薄くすることで、パッケージ１１０の厚みを薄くすることも可能ではあるが、基板１０２，１０４の厚みを薄くするにも限界がある。特に極めて薄型化されたＩＣカードや携帯電話装置に圧電デバイスを組み込む場合、パッケージ１１０の基板１０２，１０４の厚みを薄くしても、基板が２層に形成されている限り、ＩＣカードなどの薄型化に対応した圧電デバイスを形成することができない。
さらに、パッケージ１１０が多層構造であると、一層増やすごとにコストが高くなるという問題も生じる。
【００１１】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、パッケージ内の空気を排気する貫通孔を確実に封止できると共に、小型かつ安価な圧電デバイス用パッケージと圧電デバイス及びその製造方法、並びに圧電デバイスを利用した電子機器を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、第１の発明によれば、底部となる底部基板に枠状基板が積層されることにより、この枠状基板の内側に圧電振動片を収容するための内部空間が形成されており、かつ、前記底部基板に前記内部空間と外部とを連通し、封止材を溶融して孔封止される貫通孔が設けられた圧電デバイス用パッケージであって、前記底部基板は、一層の基板から形成され、前記貫通孔は、溶融前の前記封止材の外形より大きな内周を有するようにして形成され、内周面に、溶融前の前記封止材が前記内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段が設けられている圧電デバイス用パッケージにより達成される。
【００１７】
第１の発明の構成によれば、圧電デバイス用パッケージは、底部となる底部基板に枠状基板が積層されることにより、この枠状基板の内側に圧電振動片を収容するための内部空間が形成されており、かつ、底部基板に内部空間と外部とを連通し、封止材を溶融して孔封止される貫通孔が設けられている。このため、底部基板に設けられた貫通孔を利用して、圧電振動片を収容する内部空間内のガス等を排気した後、この貫通孔を封止できる。
また、底部基板は、一層の基板から形成されている。したがって、底部基板を複数の基板から形成した従来と比べて、パッケージの厚みを薄くできる。そして、このように底部基板を一層の基板から形成しても、貫通孔は、溶融前の封止材の外形より大きな内周を有するようにして形成され、内周面に、溶融前の封止材が内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段が設けられている。これにより、溶融前の封止材を貫通孔に入れても、封止材は、進入防止手段の位置で止まり、内部空間内に落下したり、貫通孔からズレて配置されることを防止できる。
【００１８】
第２の発明によれば、第１の発明の構成において、前記進入防止手段は、前記貫通孔の内周面に金属ペーストを付着させることにより形成されていることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、進入防止手段は、貫通孔の内周面に金属ペーストを付着させることにより形成されているため、貫通孔内に金属ペーストを塗布等するだけで、容易に進入防止手段を形成できる。
【００１９】
第３の発明によれば、第２の発明の構成において、前記進入防止手段を形成する金属ペーストは第１の金属ペーストであり、この第１の金属ペーストより低い粘度を有する第２の金属ペーストから形成された金属層が、前記進入防止手段を覆うようにしていることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、進入防止手段を形成する第１の金属ペーストより低い粘度を有する第２の金属ペーストから形成された金属層が、進入防止手段を覆うようにしている。これにより、もし、第１の金属ペーストが上手く付着せずに、進入防止手段が所望の厚みより薄く形成されてしまっていても、第２の金属ペーストから形成された金属層が、溶融前の封止材の内部空間内への進入を確実に防止できる。また、第２の金属ペーストは、第１の金属ペーストより低い粘度を有するため、第１の金属ペーストに比べて薄く付着され、金属層が貫通孔を塞いでしまうことを防止できる。
【００２１】
また、上記目的は、第４の発明によれば、圧電振動片と、底部となる底部基板に枠状基板が積層されることにより、この枠状基板の内側に前記圧電振動片を収容するための内部空間が形成されており、かつ、前記底部基板に前記内部空間と外部とを連通し、封止材を溶融して孔封止される貫通孔が設けられたパッケージとを備える圧電デバイスであって、前記底部基板は、一層の基板から形成され、前記貫通孔は、溶融前の前記封止材の外形より大きな内周を有するようにして形成され、内周面に、溶融前の前記封止材が前記内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段が設けられている圧電デバイスにより達成される。
第４の発明の構成によれば、圧電デバイスは、第１の発明と同様に、貫通孔を利用して、圧電振動片を収容する内部空間内のガス等を排気した後、この貫通孔を封止できる。さらに、第１の発明と同様に、底部基板を複数の基板から形成した従来と比べて、薄型かつ安価なパッケージを形成できるので、圧電デバイスを小型かつ安価にすることができる。そして、溶融前の封止材を貫通孔に配置しても、貫通孔には進入防止手段が設けられているため、封止材をこの進入防止手段の位置で止め、封止材の内部空間内への落下等を防止できる。したがって、優れた振動特性を備える圧電デバイスを得ることができる。
【００２３】
また、上記目的は、第５の発明によれば、圧電振動片と、底部となる底部基板に枠状基板が積層されることにより、この枠状基板の内側に前記圧電振動片を収容するための内部空間が形成されており、かつ、前記底部基板に前記内部空間と外部とを連通し、封止材を溶融して孔封止される貫通孔が設けられたパッケージとを備える圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記パッケージの底部基板は、一層の基板から形成され、前記貫通孔は、溶融前の前記封止材の外形より大きな内周を有するようにして形成され、内周面に、溶融前の前記封止材が前記内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段が設けら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。
【００２７】
また、上記目的は、第６の発明によれば、底部となる底部基板に枠状基板を積層して、この枠状基板の内側に圧電振動片を収容するための内部空間を形成し、かつ、前記底部基板に、前記内部空間と外部とを連通し、封止材を溶融して孔封止される貫通孔を設ける圧電デバイス用パッケージの製造方法であって、前記底部基板に前記枠状基板を積層する前に、溶融前の前記封止材の外形より大きな内周を有するようにして、一層の基板に前記貫通孔を形成し、次いで、この貫通孔を設けたことで形成された一方の開口部を覆うようにして、所定の粘度を有する金属ペーストを塗布し、次いで、この金属ペーストを、他方の開口部から吸引して、前記貫通孔の内周面に付着させることにより、溶融前の前記封止材が前記内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段を形成する圧電デバイスの製造方法により達成できる。
【００２８】
第６の発明の構成によれば、貫通孔を利用して、圧電振動片を収容する内部空間内のガス等を排気した後、封止材により貫通孔を封止できるパッケージを形成できると共に、薄型かつ安価なパッケージを形成できる。
また、第６の発明の構成では、溶融前の封止材の外形より大きな内周を有するようにした貫通孔を設けただけなので、貫通孔の形状が簡単であり、貫通孔を容易に形成できる。
そして、貫通孔を設けたことで形成された一方の開口部を覆うようにして金属ペーストを塗布し、次いで、この金属ペーストを、他方の開口部から吸引して、貫通孔の内周面に付着させている。この際、金属ペーストは、所定の粘度を有している。この所定の粘度とは、金属ペーストを吸引した場合に、貫通孔の内周面全面に一様の厚みをもって塗布されない程度の粘度を意味する。このため、金属ペーストは、貫通孔の内周面に一様の厚みをもって付着せず、所定の塊を有して内壁に付着する。これにより、溶融前の封止材が内部空間内に入り込むことを防止する金属ペーストの塊からなる進入防止手段を形成できる。このように、金属ペーストの粘性をコントロールするだけで、溶融前の封止材が内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段を形成できる。
【００２９】
第７の発明によれば、第６の発明の構成において、前記進入防止手段を形成する前記金属ペーストは第１の金属ペーストであり、この第１の金属ペーストを前記貫通孔の内周面に付着した後、さらに、前記第１の金属ペーストより低い粘度を有する第２の金属ペーストを、前記第１の金属ペーストを覆うように付着させることを特徴とする。
第７の発明の構成によれば、貫通孔の内周面には、第１の金属ペーストを覆うようにして第２の金属ペーストを付着させる。このため、もし、第１の金属ペーストが上手く付着せずに、進入防止手段が所望の厚みより薄く形成されてしまっても、進入防止手段の厚みを調整し直して、封止材が内部空間内に入り込むことを防止する形状を確実に形成できる。また、第２の金属ペーストは、第１の金属ペーストより低い粘度を有する。したがって、第１の金属ペーストに比べて薄く付着させることができ、第２の金属ペーストで貫通孔を塞いでしまうことを防止できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる圧電デバイスの概略平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線概略切断断面図である。
これらの図において、圧電デバイスは、圧電振動子１０を構成した例を示しており、圧電振動子１０は、パッケージ３０内に圧電振動片２０を収容している。
パッケージ３０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型して形成される複数の基板３１，３２を積層した後に、焼結して形成されている。すなわち、図２に示されるように、この実施形態では、パッケージ３０は、底部基板３１に枠状基板３２を積層して形成されている。
【００３２】
枠状基板３２は、図２に示されるように、その内側に所定の孔３２ａを形成することで、図１に示されるように枠状に形成され、底部基板３１に積層した場合に、パッケージ３０の内側に圧電振動片２０を収容する内部空間Ｓ１を形成するようにされている。
また、枠状基板３２の上端にある開放端面３２ｂには、例えば、低融点ガラス等のロウ材４３を介して、蓋体３４が接合されることにより、封止されている。蓋体３４は、パッケージ３０に封止固定した後で、図２に示すように、外部からレーザ光ＬＢを圧電振動片２０の金属被覆部もしくは励振電極の一部（図示せず）に照射して、質量削減方式により周波数調整を行うために、光を透過する材料、特に薄板ガラスにより形成されている。
【００３３】
底部基板３１は、パッケージ３０の底部となる基板であり、一層の基板だけから形成されている。この底部基板３１の内部空間Ｓ１内の図において左端部付近には、例えば、金または金合金で形成した電極部４０，４０が設けられている。この電極部４０，４０の上に導電性接着剤４２，４２が塗布され、この導電性接着剤４２，４２の上に圧電振動片２０の基部２０ａが載置されて、導電性接着剤４２，４２が硬化し、圧電振動片２０が電極部４０，４０に固着されるようになっている。なお、導電性接着剤４２，４２としては、接合力を発揮する接着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、エポキシ系またはポリイミド系、またはシリコーン系導電性接着剤等を利用することができる。
【００３４】
圧電振動片２０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２０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２０は、パッケージ３０と固定される基部２０ａと、この基部２０ａ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１対の振動腕２４，２６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。
【００３５】
基部２０ａは、各振動腕２４，２６の基端部近傍に、基部２０ａの幅を縮幅するようにして設けたくびれ部、若しくは切欠き部２８，２８を備えている。これにより、各振動腕２４，２６からの振動の基部２０ａ側への漏れ込みが抑制されるようになっている。また、基部２０ａの端部（図１では左端部）の幅方向両端付近には、パッケージ３０の電極部４０，４０と接続するための引出し電極３６，３６が形成されている。この引出し電極３６，３６は、互いに異極となるようになっている。
【００３６】
各振動腕２４，２６は、それぞれ長さ方向に延びる長溝２１，２１を有している。この長溝２１，２１は、図１のＢ−Ｂ線切断端面図である図３に示すように、振動腕２４，２６の上面および下面に設けられている。これら４つの長溝２１と各振動腕２４，２６の両側面には、図３に示すように励振電極３７ａ，３７ｂが設けられており、励振電極３７ａと励振電極３７ｂとは、互いに異極となるように引出し電極３６，３６と接続されている。これにより、振動腕２４，２６内の電界をＥ方向に沿って効率よく発生させ、圧電振動片２０のクリスタルインピーダンス値を低く抑えることができる。
【００３７】
ここで、上述した一層の基板から形成された底部基板３１の底面ほぼ中央付近には、内部空間Ｓ１とパッケージ３０の外部とを連通する貫通孔５０が形成されている。この貫通孔５０は、後述する圧電振動子１０の製造工程で説明するように、内部空間Ｓ内のガスを排気するための孔であり、パッケージ３０内を真空引きして、溶融した封止材４６で封止されるようになっている。
具体的には、貫通孔５０は、後述する圧電振動子１０の製造工程において、貫通孔５０を封止するための溶融前の封止材４６ａ（図９参照）の外形より、大きな内周を有すると共に、この大きな内周よりも内側（内部空間Ｓ側）に、溶融前の封止材４６ａの外形より小さな内周を有する。本実施形態では、貫通孔５０は、パッケージ３０の内側に向かって、除々に内周が小さくなるように形成されている。
この貫通孔５０については、後で詳細に説明する。
【００３８】
また、貫通孔５０の内周面には、金属被覆部５２が設けられており、この金属被覆部５２に溶融した封止材４６が濡れ拡がって、封止されている。本実施形態では、金属被覆部５２は、例えば、タングステン（Ｗ）を用いてメタライズし、その表面にニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）をメッキして形成されている。また、封止材４６には、例えば金（Ａｕ）と錫（Ｓｎ）、或いは金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の合金等からなる低融点金属が用いられている。
【００３９】
次に、圧電振動子１０の製造方法について説明する。
図４は、圧電振動子１０の製造方法の一例を示す図である。また、図５および図６は、図４の一部の製造工程に対応した斜視図である。
この製造方法においては、先ず、パッケージ３０を構成するセラミックベースと、圧電振動片２０と、蓋体３４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３０に関しては、圧電振動片２０と蓋体３４を除く、上述した構造を所定の工程により形成して、セラミックベースを完成させる。
また、蓋体３４と、圧電振動片２０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。
【００４０】
この際、パッケージ３０に関しては、図５（ａ）に示すように、例えば、セラミックパウダにバインダを添加してシート状に成形して得た、所謂グリーンシートを、一方向に長いテープ状に形成し（ＳＴ１）、これを図５（ｂ）に示すように、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（ＳＴ２）。このようにして形成された板状のベース材料３１ａは、上述したパッケージ３０の底部を構成する底部基板３１に対応する材料となる。
次に、図５（ｃ）に示すように、ベース材料３１ａに、貫通孔５０を形成する。この場合、一枚のベース材料３１ａからは、複数の底部基板３１が形成されるため、この底部基板３１の数に応じた数だけ貫通孔５０を形成する（ＳＴ３）。
【００４１】
図７は、この貫通孔５０をベース材料３１ａに形成する際の図である。この図に示されるように、貫通孔５０は、一層のベース材料３１ａを、治具８０により穿孔して形成する。治具８０には、先端側に向かって除々に外径を縮径させた穿孔部８０ａが設けられている。この穿孔部８０ａは、根元側の外形が、溶融前の封止材４６ａ（図９参照）の外形より大きな外形を有し、この大きな外形から先端に向かって、除々に、溶融前の封止材４６ａの外形より小さな外形を有するようにして形成されている。そして、この治具８０を、ベース材料３１ａの下面（パッケージ３０の外面に対応した面）から穿孔し、穿孔部８０ａの先端が、上面（パッケージ３０の内側に対応する面）まで到達するようにする。
これにより、一層のベース材料３１ａに、内方へ向かって縮径したテーパ状の貫通孔５０が形成される。この貫通孔５０は、溶融前の封止材４６ａ（図９参照）の外形より、大きな内周を有すると共に、この大きな内周よりも上面側（パッケージ３０の内側に対応する面側）に、溶融前の封止材４６ａの外形より小さな内周を有する貫通孔５０である。
【００４２】
次に、図５（ｄ）に示すように、ベース材料３１ａに形成した貫通孔５０の内周面に、金属被覆部５２を設けるための金属ペースト５２ａを塗布する（ＳＴ４）。
図８は、この金属ペースト５２ａを、貫通孔５０の内周面に塗布する際の説明図である。この図に示されるように、貫通孔５０を設けたことによりベース材料３１ａに形成された開口部のいずれか一方、好ましくは、内部空間Ｓ１側に面した開口部を覆うようにして、例えばタングステン（Ｗ）からなる金属ペースト５２ａをスクリーン印刷する。そして、上記開口部のいずれか他方から、金属ペースト５２ａを吸引して、印刷した金属ペースト５２ａを貫通孔５０の内周面に導いて塗布する。
【００４３】
次に、図５（ｅ）に示すように、ベース材料３１ａに、電極部４０（図１および図２参照）を、必要な数だけ形成する。また、図５（ａ）及び（ｂ）と同様に形成した板状のベース材料３２ｃに、圧電振動片２０を収容するための孔３２ａを形成する（ＳＴ５）。このベース材料３２ｃが、上述した枠状基板３２に対応する材料となる。
【００４４】
そして、図６（ｆ）に示すように、貫通孔５０と電極部４０を有するベース材料３１ａの上に、圧電振動片２０を収容するための孔３２ａを有するベース材料３２ｃを積層して固定する（ＳＴ６）。
次に、図６（ｇ）に示すように、ベース材料３１ａ，３２ｃの厚み方向に、製品の単位の大きさにハーフカットして切り込みを入れた後、後で適当な作業単位となるように縦横に切断し（ＳＴ７）、図６（ｈ）に示すように、セラミック材料であるこれらの板材を焼成する（ＳＴ８）。
このようにして、上述のＳＴ４で貫通孔５０の内周面に塗布した金属ペースト５２ａを高温処理してメタライズし、さらにその表面に、例えばニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）をメッキして金属被覆部５２を形成する（ＳＴ９）。次いで、例えば窒素雰囲気中で、パッケージ３０の上端に、例えば低融点ガラス等のロウ材４３（図２参照）を塗布する。そして、上述した切り込みを利用して製品単位に切断して、図６（ｉ）に示すパッケージ３０を完成する（ＳＴ１０）。
【００４５】
その後、上述のＳＴ５にて形成した電極部４０の上に、導電性接着剤４２（図１および図２参照）を塗布し、この導電性接着剤４２の上に、引出し電極３６（図２参照）、及び励振電極３７ａ，３７ｂ（図３参照）を形成した（ＳＴ１−１）圧電振動片２０を載置する。そして、導電性接着剤４２を加熱して硬化させ、圧電振動片２０をパッケージ３０に固定する（マウント：ＳＴ１１）。
【００４６】
そして、上述したロウ材４３の上に蓋体３４（図２参照）を載置して、ロウ材４３を加熱して硬化させることにより、蓋体３４による封止を行なう（ＳＴ１２）。
この際、上述した導電性接着剤４２やロウ材４３などを加熱することで、有害なガスが発生するが、さらに、パッケージ３０及び圧電振動片２０全体を加熱することでガスを発生させる。そして、パッケージ３０の内部空間Ｓ１内にあるガスを、貫通孔５０から真空引きする（アニール処理：ＳＴ１３）。
【００４７】
その後、貫通孔５０を封止する際の図である図９に示すように、真空雰囲気としたチャンバー内に、所定の治具などに保持したパッケージ３０を載置し（図示せず）、溶融前の封止材４６ａを、貫通孔５０に配置する。本実施形態では、溶融前の封止材４６ａには、金（Ａｕ）と錫（Ｓｎ）、或いは金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の合金等からなる低融点金属を、球形に形成したものを用いている。
この際、貫通孔５０は、上述の治具８０により形成したので、溶融前の封止材４６ａの外形より大きな内周を有すると共に、この大きな内周よりも内側に、溶融前の封止材４６ａの外形より小さな内周を有する。このため、溶融前の封止材４６ａを貫通孔５０に配置しても、封止材４６ａはこの小さな内周の位置で止まり、貫通孔５０を通過して内部空間Ｓ１内に落下したり、貫通孔５０からズレて配置されることを防止できる。
【００４８】
そして、貫通孔５０に封止材４６ａを配置した状態で、封止材４６ａに、例えばレーザ光Ｌ１を照射するなどして溶融させ、貫通孔５０を封止する（ＳＴ１４）。この際、貫通孔５０の内周面には金属被覆部５２が形成されている。したがって、封止材４６ａは、溶融すると貫通孔５０の内周面に設けた金属被覆部５２に濡れ広がる（図２参照）。このため、溶融した封止材４６が、それ以上パッケージ３０内に進入しないようにすることができ、圧電振動片２０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。
【００４９】
次いで、外部からレーザ光ＬＢを、蓋体３４を透過させて圧電振動片２０の金属被覆部もしくは励振電極の一部（図示せず）に照射して、質量削減方式により周波数調整を行い（ＳＴ１５）、所定の検査を行い（ＳＴ１６）、圧電振動子１０を完成させる。
【００５０】
本発明の第１の実施形態は以上のように構成され、このため、貫通孔を複数の基板に形成した従来と比べて、底部基板３１（ベース部材３１ａ）を一層の基板にした分、パッケージ３０を薄型化でき、かつ安価にすることができる。そして、このように底部基板３１を一層の基板により形成したとしても、溶融前の封止材４６ａが、貫通孔５０を通過して内部空間Ｓ１内に落下したり、貫通孔５０からズレて配置することを防止できる。
【００５１】
図１０は、本発明の第１の実施形態の変形例であって、圧電振動子１０の製造方法について特徴のある部分である。
この図において、図１ないし図９の圧電振動子１０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。
この圧電振動子１０の製造方法において、第１の実施形態と異なるのは、底部基板３１を形成するためのベース材料３１ａに貫通孔５０を形成するにあたって、第１の実施形態で用いた治具８０とは異なる治具８１を用いた点のみであり、その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００５２】
すなわち、第１の実施形態の変形例における治具８１は、穿孔部８０ａからさらに先端側に向かって同じ外形で延びる突出部８２を有している。例えば、図１０において、治具８１は、第１の実施形態と同様に、根元側が溶融前の封止材４６ａの外形より大きな外形を有し、この大きな外形から先端側に向かって、除々に溶融前の封止材４６ａの外形より小さな外形を有するように狭まった穿孔部８０ａを有している。そして、この穿孔部８０ａの最も縮径した箇所である先端８０ｂにおける外形と同一の外形を有するようにして、穿孔部８０ａの先端８０ｂから治具８１の先端（図１０において上方）に向かって、突出部８２が延びている。
そして、この治具８１の穿孔部８０ａの先端８０ｂが、ベース材料３１ａの上面（パッケージ３０の内面に対応した面）まで穿孔するようにして、ベース材料３１ａを穿孔する。
【００５３】
本発明の第１の実施形態の変形例は以上のように構成され、このため、第１の実施形態と同様の作用効果を発揮する。さらに、例えば、ベース材料３１ａの厚みを製品毎に均一に揃えることが困難なため、ベース材料３１ａの厚みが大きくなってしまい、穿孔部８０ａの先端８０ｂが、ベース材料３１ａの上面に到達できない場合が生じても、突出部８２がベース材料３１ａを確実に貫いて貫通孔５０を形成できる。また、突出部８２は、穿孔部８０ａの先端８０ｂと同じ外形を有しているため、溶融前の封止材４６ａより小さな内周を有する貫通孔５０を形成することができる。
なお、突出部８２は、溶融前の封止材４６ａよりも小さな外形を有すれば、穿孔部８０ａの先端８０ｂにおける外形と同じ外形でなくてもよい。
【００５４】
図１１および図１２は、本発明の第２の実施形態であって、圧電振動子６０の概略縦断面図であり、図１２は、溶融前の封止材４６ａの大きさと比較した貫通孔５４及びその周辺の形状を説明するための図である。
この図において、図１ないし図９の圧電振動子１０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。
【００５５】
この圧電振動子６０において、第１の実施形態と異なるのは、貫通孔５４及びその周辺の形状等が異なっている点である。
すなわち、図１１において、パッケージ３０の底部となる底部基板３１に設けた貫通孔５４は、その内周の全てが、溶融前の封止材４６ａ（図９参照）の外形より大きな内周を有するようにして、底部基板３１の平面方向に対して垂直な孔により形成されている。
ここで、溶融前の封止材４６ａの外形より大きな内周を有する貫通孔５４の内周面には、進入防止手段５６が設けられている。この進入防止手段５６は、溶融前の封止材４６ａが、内部空間Ｓ１内に入り込むことを防止するための手段である。すなわち、進入防止手段５６は、図１２に示されるように、貫通孔５４の内周面に付着するようにして形成され、この付着した進入防止手段５６に挟まれた空間の幅Ｗ１が、溶融前の封止材４６ａの外形よりも小さくなるように形成されている。また、進入防止手段５６は、貫通孔５４の内面の内部空間Ｓ側にのみ付着して、段部５６ｃを形成するようになっている。
【００５６】
圧電振動子６０は以上のように構成されている。次に、圧電振動子６０の製造工程について説明する。
図１３は、圧電振動子６０の製造方法の一例を示す図である。また、図１４および図１５は、圧電振動子６０の製造工程について、第１の実施形態と比べて特徴のある部分であり、図１４は、ベース材料３１ａに貫通孔５４を形成する図、図１５（ａ）は、貫通孔５４の上面に金属ペーストを塗布した図、図１５（ｂ）は、金属ペーストを吸引した図である。
これらの図において、図１ないし図９の圧電振動子１０の製造方法と同一の構成には、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。
【００５７】
この圧電振動子６０の製造工程において、第１の実施形態と主に異なるのは、貫通孔５４を形成する方法（ＳＴ３−１）が相違する点、貫通孔５４の内面に粘性の高い金属ペーストを塗布する工程（ＳＴ３−２）を設けた点である。
すなわち、先ず、第１の実施形態と同様に、セラミック材料からなる板状のベース材料３１ａ（第１の基板３１に対応する材料）を形成する（ＳＴ１およびＳＴ２）。
【００５８】
次に、図１４に示されるように、ベース材料３１ａに、治具８２を用いて貫通孔５４を形成する（ＳＴ３−１）。ここで、治具８２は、ベース材料３１ａを穿孔する部分が、溶融前の封止材４６ａの外形より大きな外形を有している。このため、溶融前の封止材４６ａより大きな内周を有する貫通孔５４が形成される。
【００５９】
次いで、図１５に示されるように、貫通孔５４の内周面に、後の焼成（ＳＴ８）を経て形成される進入防止手段５６となる金属ペースト５６ａを塗布する（ＳＴ３−２）。すなわち、図１５（ａ）に示されるように、ベース材料３１ａの一方の面（図１５（ａ）の上面）に、貫通孔５４を設けたことで形成された開口部を覆うようにして、金属ペースト５６ａを例えばスクリーン印刷する。ここで、金属ペースト５６ａは、溶剤に、ベース材料３１ａと接合力がある例えばタングステン（Ｗ）や有機バインダ等を添加したものであって、溶剤に対する例えばタングステン（Ｗ）等の混合割合を多くするなどして、所定の粘度となるように調整したものを用いる。この所定の粘度とは、後述するように金属ペースト５６ａを吸引した場合に、貫通孔５４の内周面に一様の厚みをもって付着しない程度の粘度を意味する。本実施形態においては、金属ペースト５６ａの粘度は、貫通孔５４の内周面に一様の厚みをもって膜状に塗布される場合の粘度に対して、およそ２倍程度の高い粘度を有するようにしており、例えば６００ｃｐ程度としている。
【００６０】
そして、図１５（ｂ）に示すように、ベース材料３１ａの他方の面（図１５（ｂ）における下面）の開口部から、金属ペースト５６ａを、例えば真空度を１０-2ｈＰａとし、吸引速度を１ｍｍ／ｓとして真空で吸引する。そうすると、金属ペースト５６ａは、上述のように所定の粘度を有しているので、貫通孔５４の内周面に塊をもって付着する。
【００６１】
次に、第１の実施形態と同様に、焼成（ＳＴ８）等の製造工程を経て、進入防止手段５６が設けられたパッケージ３０を完成させ（ＳＴ５〜ＳＴ１０）、圧電振動片２０をパッケージ３０に固定してから（ＳＴ１１）、蓋体３４による封止を行ない（ＳＴ１２）、有害なガスを貫通孔５４から排出する（ＳＴ１３）。
【００６２】
次いで、溶融前の封止材４６ａを、貫通孔５４に配置し、この封止材４６ａにレーザ光を照射するなどして溶融させ、貫通孔５４を封止する（ＳＴ１４）。
この際、貫通孔５４の内周面には、上述のＳＴ３−２で形成した進入防止手段５６が設けられている。したがって、図１２に示されるように、溶融前の封止材４６ａを貫通孔５４に入れても、この封止材４６ａは、進入防止手段５６の位置で止まって、貫通孔５４を通過して内部空間Ｓ１内に落下したり、貫通孔５４からズレて配置されることを防止できる。
【００６３】
次いで、外部からレーザ光を、蓋体３４を透過させて圧電振動片２０の金属被覆部もしくは励振電極の一部（図示せず）に照射して、質量削減方式により周波数調整を行い（ＳＴ１５）、所定の検査を行い（ＳＴ１６）、圧電振動子６０を完成させる。
【００６４】
本発明の第２の実施形態は以上のように構成され、このため、第１の実施形態と同様の作用効果を発揮し、さらに、第１の実施形態と比べると、貫通孔５４は、例えば内径の変化がない孔により形成されている。これにより、単に基板３１に孔を開ければよいため、貫通孔５４を容易に形成することができる。
しかも、金属ペースト５６ａの粘度をコントロールするだけで、容易に、封止材４６ａの位置決めをするための進入防止手段５６を形成することができる。
【００６５】
図１６は、本発明の第２の実施形態の変形例であって、圧電振動子７０の概略縦断面図である。
この図において、図１１ないし図１５の圧電振動子６０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。
この圧電振動子７０が、第２の実施形態と異なるのは、進入防止手段５６の上に、第２の金属ペーストが付着している点であり、その他の点は、第２の実施形態と同様である。
【００６６】
すなわち、圧電振動子７０は、金属ペースト５６ａ（図１５参照）である第１の金属ペースト５６ａを付着することにより形成された進入防止手段５６を覆うようにして、第２の金属ペースト５８から形成された金属層が設けられている。この第２の金属ペースト５８から形成された金属層は、進入防止手段５６の厚みを調整し直す金属層であり、進入防止手段５６の厚みＤ１よりも薄い厚みＤ２を有し、また、貫通孔５４の内周面であって、進入防止手段５６が設けられていない内周面にも設けられている。
【００６７】
このような第２の金属ペースト５８は、次のような方法で、進入防止手段５６の表面に付着させている。
図１７（ａ）は、第２の金属ペースト５８をベース材料３１ａの一方の面に塗布した図であり、図１７（ｂ）は、第２の金属ペースト５８を、ベース材料３１ａの他方の面から吸引した図である。
すなわち、第２の金属ペースト５８は、図１７（ａ）に示されるように、貫通孔５４の内周面に進入防止手段５６を形成した後、ベース材料３１ａの一方の面（図１７（ａ）の上面）に、貫通孔５４を設けたことで形成された開口部を覆うようにして、スクリーン印刷する。この第２の金属ペースト５８は、第１の金属ペースト５６ａと同様に、タングステン（Ｗ）等からなるが、第１の金属ペースト５６ａに比べて、４分の１程度の低い粘度を有し、この変形例においては、１５０ｃｐ程度の粘度を有している。
【００６８】
そして、図１７（ｂ）に示すように、ベース材料３１ａの他方の面（図１７（ｂ）における下面）の開口部から、第２の金属ペースト５８を、例えば真空度を１０-2ｈＰａとし、吸引速度を１ｍｍ／ｓとして真空で吸引する。これにより、第２の金属ペースト５８は、第１の金属ペースト５６ａよりも低い粘度を有しているので、進入防止手段５６、及び貫通孔５４の進入防止手段５６が設けられていない内周面に、一様の厚みをもって薄膜状に塗布される。なお、この第２の金属ペースト５８も第１の金属ペースト５６ａと同様に高温処理するようにされている。
【００６９】
本第２の実施形態の変形例は、以上のように構成されており、このため、第２の実施形態と同様の作用効果を発揮する。さらに、もし、第１の金属ペースト５６ａが上手く付着せずに、進入防止手段５６が所望する厚みより薄く形成されてしまっても、第２の金属ペースト５８が、進入防止手段５６の厚みを調整し直して、溶融前の封止材４６ａが内部空間Ｓ１内に入り込むことを防止する形状を、貫通孔５４の内面に確実に形成できる。また、第２の金属ペースト５８は、第１の金属ペースト５６ａより低い粘度を有する。したがって、第１の金属ペースト５６ａに比べて薄く付着させることができ、第２の金属ペースト５８が貫通孔５４を塞いでしまうことを防止することができる。
なお、第２の金属ペースト５８は、貫通孔５４を塞がないようにして、進入防止手段５６の厚みを調整するために、何度でも塗布してよい。
【００７０】
図１８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ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１を備えている。
ＣＰＵ３０１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、ＣＰＵ３０１には、圧電デバイスとして例えば圧電振動子１０が取り付けられて、その出力周波数をＣＰＵ３０１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ＣＰＵ３０１に取付けられる圧電振動子１０は、圧電振動子１０等単体でなくても、圧電振動子１０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。
【００７１】
ＣＰＵ３０１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、ＣＰＵ３０１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。
【００７２】
このように、制御部を備えたデジタル式携帯電話装置３００のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電振動子１０，６０，７０を利用することにより、圧電振動片を収容する内部空間を確実に真空雰囲気にできるので、正確なクロック信号を生成すると共に、デジタル式携帯電話装置３００全体の小型化及び低価格化に寄与することができる。
【００７３】
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相互に組み合わせたり、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。例えば、パッケージ内に圧電振動子を含むものであれば、圧電発信器、フィルタ等その名称を問わずに適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態にかかる圧電デバイスの概略平面図。
【図２】 図１のＡ−Ａ線概略切断断面図。
【図３】 図１のＢ−Ｂ線切断端面図。
【図４】 圧電振動子の製造方法の一例を示す図。
【図５】 図４の一部の製造工程に対応した斜視図。
【図６】 図４の一部の製造工程に対応した斜視図。
【図７】 貫通孔をベース材料に形成する際の図。
【図８】 金属被覆部を貫通孔の内周面に形成する際の説明図。
【図９】 貫通孔を封止する際の図。
【図１０】 本発明の第１の実施形態の第１の変形例であって、圧電振動子の製造方法について特徴のある部分の図。
【図１１】 本発明の第２の実施形態であって、圧電振動子の概略縦断面図。
【図１２】 溶融前の封止材の大きさと比較した貫通孔及びその周辺の形状を説明するための図。
【図１３】 圧電振動子の製造方法の一例を示す図。
【図１４】 ベース材料に貫通孔を形成する際の図。
【図１５】 図１５（ａ）は、貫通孔の上面に金属ペーストを塗布した図、図１５（ｂ）は、貫通孔を吸引した図。
【図１６】 本発明の第２の実施形態の第１の変形例であって、圧電振動子の概略縦断面図。
【図１７】 図１７（ａ）は、第２の金属ペーストをベース材料の一方の面に塗布した図であり、図１７（ｂ）は、第２の金属ペーストを、ベース材料の他方の面から吸引した図。
【図１８】 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１９】 圧電デバイスとしての例えば圧電振動子を長手方向に切断した場合の概略縦断面図。
【図２０】 貫通孔を封止する際の図。
【符号の説明】
２０・・・圧電振動片、３０・・・パッケージ、３１・・・第１の基板、３２・・・第２の基板、４０・・・電極部、４２・・・導電性接着剤、４６・・・溶融後の封止材、４６ａ・・・溶融前の封止材、５０，５４・・・貫通孔、５２・・・金属被覆部、５６・・・進入防止手段、５６ａ・・・第１の金属ペースト、５８・・・第２の金属ペースト、１０，６０，７０・・・圧電振動子。
Claims (7)
- 底部となる底部基板に枠状基板が積層されることにより、この枠状基板の内側に圧電振動片を収容するための内部空間が形成されており、かつ、前記底部基板に前記内部空間と外部とを連通し、封止材を溶融して孔封止される貫通孔が設けられた圧電デバイス用パッケージであって、
前記底部基板は、一層の基板から形成され、
前記貫通孔は、溶融前の前記封止材の外形より大きな内周を有するようにして形成され、内周面に、溶融前の前記封止材が前記内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段が設けられている
ことを特徴とする圧電デバイス用パッケージ。 - 前記進入防止手段は、前記貫通孔の内周面に金属ペーストを付着させることにより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用パッケージ。
- 前記進入防止手段を形成する金属ペーストは第１の金属ペーストであり、この第１の金属ペーストより低い粘度を有する第２の金属ペーストから形成された金属層が、前記進入防止手段を覆うようにしていることを特徴とする、請求項２に記載の圧電デバイス用パッケージ。
- 圧電振動片と、底部となる底部基板に枠状基板が積層されることにより、この枠状基板の内側に前記圧電振動片を収容するための内部空間が形成されており、かつ、前記底部基板に前記内部空間と外部とを連通し、封止材を溶融して孔封止される貫通孔が設けられたパッケージとを備える圧電デバイスであって、
前記底部基板は、一層の基板から形成され、
前記貫通孔は、溶融前の前記封止材の外形より大きな内周を有するようにして形成され、内周面に、溶融前の前記封止材が前記内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段が設けられている
ことを特徴とする圧電デバイス。 - 圧電振動片と、底部となる底部基板に枠状基板が積層されることにより、この枠状基板の内側に前記圧電振動片を収容するための内部空間が形成されており、かつ、前記底部基板に前記内部空間と外部とを連通し、封止材を溶融して孔封止される貫通孔が設けられたパッケージとを備える圧電デバイスを利用した電子機器であって、
前記パッケージの底部基板は、一層の基板から形成され、前記貫通孔は、溶融前の前記封止材の外形より大きな内周を有するようにして形成され、内周面に、溶融前の前記封止材が前記内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段が設けら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。 - 底部となる底部基板に枠状基板を積層して、この枠状基板の内側に圧電振動片を収容するための内部空間を形成し、かつ、前記底部基板に、前記内部空間と外部とを連通し、封止材を溶融して孔封止される貫通孔を設ける圧電デバイス用パッケージの製造方法であって、
前記底部基板に前記枠状基板を積層する前に、溶融前の前記封止材の外形より大きな内周を有するようにして、一層の基板に前記貫通孔を形成し、
次いで、この貫通孔を設けたことで形成された一方の開口部を覆うようにして、所定の粘度を有する金属ペーストを塗布し、
次いで、この金属ペーストを、他方の開口部から吸引して、前記貫通孔の内周面に付着させることにより、溶融前の前記封止材が前記内部空間内に入り込むことを防止する進入防止手段を形成する
ことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。 - 前記進入防止手段を形成する前記金属ペーストは第１の金属ペーストであり、この第１の金属ペーストを前記貫通孔の内周面に付着した後、さらに、前記第１の金属ペーストより低い粘度を有する第２の金属ペーストを、前記第１の金属ペーストを覆うように付着させることを特徴とする、請求項６に記載の圧電デバイスの製造方法。
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