CN102130661B - 压电器件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供压电器件的制造方法，在通过对金属片照射激光而堵塞形成于封装体的盖的贯通孔时，能防止激光进入腔室。本发明所涉及的压电器件(100)的制造方法包括：在金属板(10)形成凹陷部(22)并在凹陷部的内表面形成贯通孔(24)，从而形成盖(20)的工序；以使凹陷部朝封装基座(30)侧突出的方式将盖(20)固定于收纳压电振动片(60)的封装基座的工序；将金属片(90)配置于凹陷部的工序；经由贯通孔(24)对腔室(32)进行减压的工序；以及对金属片(90)照射激光(L1)使金属片熔融，来堵塞贯通孔(24)的工序，在形成盖(20)的工序中，朝向与金属板(10)的厚度方向正交的方向形成贯通孔(24)。
Description
技术领域
本发明涉及压电器件的制造方法。
背景技术
以往，作为用于检测旋转***的旋转角速度的角速度传感器，采用将压电振动片收纳于容器中的压电器件。压电器件用于车载导航仪、静态照相机(still camera)的手抖动的检测等。
一般来说，作为压电器件采用如下的构造：利用簧片(reed)等支承石英等压电振动片而固定于封装基座(package base)内，并利用盖将封装基座的腔室气密地密封。例如在专利文献1中公开了如下的技术：在真空中对金属球照射光束使金属球熔融，由此堵塞形成于盖的贯通孔。
专利文献1：日本特开2002-171152号公报
发明内容
本发明的多个方式所涉及的目的之一在于提供一种压电器件的制造方法，在通过对金属片照射激光而堵塞形成于封装体的盖的贯通孔时，能够防止激光进入腔室。
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式或应用例实现。
[应用例1]
一种压电器件的制造方法，该制造方法包括以下工序：
在金属板形成凹陷部并在所述凹陷部的内表面形成贯通孔，从而形成用于对封装基座的腔室进行密封的盖的工序；
以使所述凹陷部朝所述封装基座侧突出的方式将所述盖固定于收纳有压电振动片的所述封装基座的工序；
将金属片配置于所述凹陷部的工序；
经由所述贯通孔对所述腔室进行减压的工序；以及
对所述金属片照射激光使所述金属片熔融，来堵塞所述贯通孔的工序，
在形成所述盖的工序中，
朝向与所述金属板的厚度方向正交的方向形成所述贯通孔。
根据这样的压电器件的制造方法，当从所述厚度方向照射所述激光而使所述金属片熔融时，能够防止所述激光经由所述贯通孔进入所述腔室而使收纳于所述腔室的部件(所述压电振动片、簧片等)受到损伤。
[应用例2]
在应用例1的压电器件的制造方法中，
在形成所述盖的工序中，
从所述厚度方向俯视观察所述金属板，在所述金属板形成彼此对置的一对切口部，通过对所述金属板的由所述一对切口部夹着的区域进行加压，来形成所述凹陷部和所述贯通孔。
根据这样的压电器件的制造方法，为了形成所述凹陷部，无需所述盖以外的部件，能够使该凹陷部作为所述盖的一部分一体地形成。因此，能够以简单的方法制造压电元件。
[应用例3]
在应用例2的压电器件的制造方法中，
在形成所述盖的工序中，
所述区域在所述厚度方向凹陷，由此，通过所述一对切口部中的一个切口部形成所述贯通孔的一方的开口，并通过所述一对切口部中的另一个切口部形成所述贯通孔的另一方的开口，
从所述厚度方向俯视观察所述盖，看不到所述一方的开口和所述另一方的开口。
根据这样的压电器件的制造方法，能够可靠地防止所述激光经由所述贯通孔进入所述腔室。
[应用例4]
在应用例1中的任一例的压电器件的制造方法中，
所述压电器件的制造方法在配置所述金属片的工序之前还包括以下工序：至少对所述凹陷部的内表面进行镀敷处理的工序。
根据这样的压电器件的制造方法，能够提高所述凹陷部的内表面相对于所述金属片的润湿性。
[应用例5]
在应用例1中的任一例的压电器件的制造方法中，
所述金属片为球状，
所述金属片的直径比所述凹陷部的深度大。
根据这样的压电器件的制造方法，在将所述金属片配置于所述凹陷部后，能够防止所述金属片经由所述贯通孔进入所述腔室。
附图说明
图1是示意性地示出本实施方式所涉及的压电器件的立体图。
图2是示意性地示出本实施方式所涉及的压电器件的剖视图。
图3是示意性地示出本实施方式所涉及的压电器件的压电振动片的俯视图。
图4是用于说明本实施方式所涉及的压电器件的压电振动片的动作的图。
图5是用于说明本实施方式所涉及的压电器件的压电振动片的动作的图。
图6是示意性地示出本实施方式所涉及的压电器件的制造工序的俯视图。
图7是示意性地示出本实施方式所涉及的压电器件的制造工序的立体图和剖视图。
图8是示意性地示出本实施方式所涉及的压电器件的制造工序的立体图和剖视图。
图9是示意性地示出本实施方式所涉及的压电器件的制造工序的立体图和剖视图。
图10是示意性地示出本实施方式所涉及的压电器件的制造工序的立体图和剖视图。
标号说明
3：激光照射机构；10：金属板；12：区域；14a：一方的切口部；14b：另一方的切口部；20：盖；22：凹陷部；24：贯通孔；24a：一方的开口；24b：另一方的开口；30：封装基座；32：腔室；40：支承基板；42：开口部；50：盖；52：一侧的端部；54：另一侧的端部；60：压电振动片；61：基部；62：连结臂；63：检测振动臂；64：第一驱动振动臂；65：第二驱动振动臂；66：重物部；70：IC芯片；80：钎料；82：钎料；84：配线；86：引线(wire)；90：金属片；92：金属片；100：压电器件。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。
1.压电器件
首先，参照附图对本实施方式所涉及的压电器件100进行说明。图1是示意性地示出压电器件100的立体图。图2是示意性地示出压电器件100的沿着图1的II-II线的剖视图。图3是示意性地示出压电器件100的压电振动片60的俯视图。图4和图5是用于说明压电器件100的压电振动片60的动作的图。另外，在图1中，为了方便，透视盖20的一部分进行表示。
以下，对作为压电振动片60采用所谓的双T型压电振动片的例子进行说明，然而不限于此，压电振动片100也可以采用音叉型振动片、双音叉型振动片、AT振动片、步行式振动片(步行型振動片)等来作为压电振动片60。
如图1和图2所示，压电器件100可以包括盖20、封装基座30、支承基板40、簧片50、压电振动片60以及IC芯片70。
封装基座30具有腔室32。腔室32能够收纳压电振动片60等。腔室32是供压电振动片60动作的空间。作为封装基座30的材质，例如可以举出陶瓷、玻璃等。
盖20固定于封装基座30上。作为盖20的材质，例如可以举出42合金(铁中含有42％的镍的合金)、科瓦铁镍钴合金(铁、镍和钴的合金)等金属。利用盖20和封装基座30构成封装体。
在盖20形成有在厚度方向(例如Z轴方向)突出的凹陷部22。凹槽部22向封装基座30侧突出。在凹陷部22内形成有金属片92。作为金属片92的材质，例如可以举出金锗(Au/Ge)、金锡(Au/Sn)等。腔室32由盖20和金属片92气密地密封，并被设置成减压空间(例如真空状态)。由此，能够提高压电器件100的角速度的检测灵敏度。
支承基板40被收纳于腔室32。在图示的例子中，支承基板40经由簧片50固定于封装基座30。作为支承基板40的材质，例如可以举出聚酰亚胺等树脂。支承基板40可以具有从支承基板40的上表面贯通至下表面的开口部42。
簧片50被收纳于腔室32。作为簧片50的材质，例如可以举出铜、金、镍或者它们的合金等。在图示的例子中，簧片50从支承基板40的下表面侧经开口部42延伸至支承基板40的上表面侧。簧片50的一侧的端部52(位于支承基板40的下侧的端部)的上表面例如借助粘接材料粘接于支承基板40的下表面。一侧的端部52的下表面例如借助钎料80与形成于封装基座30的内表面的配线84粘接。簧片50的另一侧的端部54(位于支承基板40的上侧的端部)的上表面例如通过热压接与形成于压电振动片60的端子(未图示)粘接。
压电振动片60被收纳于腔室32。压电振动片60由簧片50支承在支承基板40的上方。作为压电振动片60的材质，例如可以采用如下的压电材料等：石英、钽酸锂、铌酸锂等压电单结晶，或者钛酸锆酸铅等压电陶瓷。并且，压电振动片60也可以是在硅半导体的表面的一部分形成有由电极夹持的氧化锌、氮化铝等压电薄膜的构造。
具有压电振动片60的压电器件100能够利用压电振动片60的频率与物理量对应地变动的特性而作为用于检测该物理量的传感器发挥功能。更具体地说，压电器件100能够作为用于检测因加速度而产生的应力、因角速度而产生的哥氏力等的陀螺仪传感器发挥功能。
如图3所示，压电振动片60包括基部61、一对连结臂62、一对检测振动臂63、一对第一驱动振动臂64以及一对第二驱动振动臂65。
一对连结臂62从基部61沿着X轴彼此朝相反的方向延伸。一对检测振动臂63从基部61沿着Y轴彼此朝相反的方向延伸。一对第一驱动振动臂64从一对连结臂62中的一个连结臂62沿着Y轴彼此朝相反的方向延伸。一对第二驱动振动臂65从一对连结臂62的另一个连结臂62沿着Y轴彼此朝相反的方向延伸。
在图示的例子中，在振动臂63、64、65的末端部形成有重物部66。重物部66的宽度(X轴方向的大小)比振动臂63、64、65的宽度大。由此，能够使压电器件100的检测灵敏度提高。
在未加入角速度的状态下，当对形成于驱动振动臂64、65的驱动电极(未图示)施加电压时，如图4所示，驱动振动臂64、65在箭头A所示的方向进行弯曲振动。此时，第一驱动振动臂64和第二驱动振动臂65进行关于穿过压电振动片60的重心G的沿着Y轴方向的线(未图示)线对称的振动。因此，基部61、连结臂62以及检测用振动臂63几乎不振动。
在驱动振动臂64、65进行A方向的驱动振动的状态下，当对压电振动片60加入绕Z轴的角速度ω时，压电振动片60进行如图5所示的振动。即，在构成驱动振动***的驱动振动臂64、65和连结臂62作用有箭头B方向的哥氏力，激发新的振动。该箭头B方向的振动是相对于重心G在周向的振动。并且，同时，与箭头B的振动相呼应，检测振动臂63激发箭头C方向的检测振动。进而，形成于检测振动臂63的检测电极(未图示)检测到由该振动产生的压电材料的变形而求出角速度。
如图2所示，IC芯片70被收纳于腔室32。在图示的例子中，IC芯片70借助钎料82安装在封装基座30的底面(内侧的底面)。IC芯片70例如借助引线86与形成于封装基座30的配线84电连接。另外，虽然未图示，但IC芯片70也可以设置在封装基座32的外部。在IC芯片70中组装有用于驱动压电振动片60振动的驱动电路、以及用于检测当加入角速度时在压电振动片60产生的检测振动的检测电路。
2.压电器件的制造方法
接下来，参照附图对本实施方式所涉及的压电器件100的制造方法进行说明。图6是示意性地示出压电器件100的制造工序的俯视图。图7～图10是示意性地示出压电器件100的制造工序的图。另外，在图7～图10中，(a)为立体图，(b)是沿着(a)的B-B线的剖视图，(c)是沿着图(a)的C-C线的剖视图。并且，在图7～图10的立体图中，为了方便，透视盖20的一部分进行表示。
如图6所示，准备作为盖20的金属板10，并在金属板10形成切口部14a、14b。金属板10例如在Z轴方向具有厚度，金属板10的平面形状在XY平面展开。
从金属板10的厚度方向(Z方向)俯视观察，切口部14a、14b以彼此对置的方式形成。在图示的例子中，切口部14a、14b彼此平行。切口部14a、14b也可以贯通金属板10的一侧的主面(例如表面)和另一侧的主面(例如背面)而形成。切口部14a、14b的形成方法并无特殊限定，例如可以举出冲压加工等。
如图7所示，在金属板10形成凹陷部22和贯通孔24，从而形成盖20。更具体地说，从Z轴方向对金属板10的由切口部14a、14b夹着的区域12(参照图6)加压。由此，形成在Z轴方向突出的凹陷部22。此时，通过切口部14a、14b在凹陷部22的内表面形成贯通孔24。
详细地说，如图7的(b)所示，区域12在Z轴方向凹陷，由此，例如通过一方的切口部14a形成贯通孔24的一方的开口24a，通过另一方的切口部14b形成贯通孔24的另一方的开口24b。贯通孔24的朝向为与Z轴方向正交的方向(图示的例子中为Y轴方向)。此处，所谓“贯通孔24的朝向”例如也可以说是一方的开口24a的至少一部分与另一方的开口24b的至少一部分看起来重叠的方向。例如形成为从Z轴方向俯视观察盖20看不到第一开口24a和第二开口24b。
如图7的(c)所示，凹陷部22的截面形状例如为U字形状。贯通孔24的截面形状例如是半圆形状。
对区域12的加压例如可以通过深冲加工进行。即，虽然未图示，但可以通过下述方法进行加工：利用工具将金属板10固定，并利用冲头将区域12从一方的主面侧压入设置于另一方的主面侧的冲模。例如，也可以使所使用的冲头从直径小的冲头逐渐过渡至直径大的冲头而进行加工。由此，能够实现凹陷部22的尺寸精度的提高。
如图8所示，以凹陷部22朝封装基座30侧突出的方式将盖20固定于封装基座30上。封装基座30与盖20之间的固定(接合)例如借助缝焊、等离子弧焊、超声波接合、粘接剂等进行。另外，在封装基座30的腔室32中例如收纳有支承基板40、簧片50、压电振动片60以及IC芯片70。
如图9所示，将金属片90配置于凹陷部22。金属片90的形状例如为球状。金属片90的直径90D例如比凹陷部22的深度22H(Z轴方向的大小)大。金属片90可以由与图1和图2所示的金属片92相同的材料形成。
另外，也可以在将金属片90配置于凹陷部22之前，对凹陷部22的内表面(配置金属片90的面)进行镀敷处理。作为更具体的镀敷处理可以举出镀金处理等。镀敷处理只要是在将金属片90配置于凹陷部22之前进行即可，既可以在形成凹陷部22之后进行，也可以在形成凹陷部22之前进行。
接着，经由贯通孔24对腔室32进行减压。由此，能够将腔室32形成为真空状态(真空度高的高真空状态)。
如图10所示，在将腔室32保持于高真空状态的同时，对金属片90照射激光L1。进而，使金属片90熔融，并如图1和图2所示堵塞贯通孔24。由此，腔室32被气密地密封。对于熔融后的金属片92的形状，只要是能够将腔室32气密地密封即可，并无特殊限定。
激光L1从激光照射机构3照射。激光L1以沿着Z轴方向行进的方式照射。对于激光L1的条件，只要能够使金属片90熔融即可，并无特殊限定，例如可以采用YAG激光的基本波(波长1064nm)。
通过以上的工序能够制造压电器件100。
本实施方式所涉及的压电器件100的制造方法例如具有以下特征。
根据压电器件100的制造方法，能够朝向与金属板10的厚度方向(Z轴方向)正交的方向(例如Y轴方向)形成用于对腔室32进行减压的贯通孔24。因此，当从Z轴方向照射激光L1而使金属片90熔融时，能够防止激光L1经由贯通孔24进入腔室32而使收纳于腔室32的部件(压电振动片60、簧片50等)受到损伤。
根据压电器件100的制造方法，能够在盖20形成贯通孔24。因此，与在封装基座的底面形成用于对腔室进行减压的贯通孔的情况相比，能够实现封装基座30的小型化(即，压电器件100的小型化)。由于在封装基座的底面例如形成有IC芯片，因此，在将贯通孔形成于封装基座的底面的情况下，需要确保额外的区域，存在封装基座变大的问题。
根据压电器件100的制造方法，能够通过对由切口部14a、14b夹着的区域12进行加压而形成凹陷部22和贯通孔24。即，为了形成凹陷部22，无需盖20以外的部件，能够使该凹陷部22作为盖20的一部分一体地形成。因此，能够以简单的方法制造压电元件100。
根据压电器件100的制造方法，能够以如下方式形成贯通孔24：从Z轴方向俯视观察盖20，看不到第一开口24a和第二开口24b。由此，能够可靠地防止激光L1经由贯通孔24进入腔室32。
根据压电器件100的制造方法，能够至少在凹陷部22的内表面进行镀敷处理。由此能够提高凹陷部22的内表面相对于金属片90(金属片92)的润湿性。
根据压电器件100的制造方法，球状的金属片90的直径比凹陷部22的深度大。由此，在将金属片90配置于凹陷部22后，能够防止金属片90经由贯通孔24进入腔室32。
如上所述，对本发明的实施方式详细地进行了说明，但是，本领域技术人员能够容易地理解到可以进行实质上不脱离本发明的新特征和效果的大量的变形。因此，这样的变形例全都包含在本发明的范围内。
Claims (4)
1.一种压电器件的制造方法，其特征在于，
该压电器件的制造方法包括以下工序：
在金属板形成凹陷部并在所述凹陷部的内表面形成贯通孔，从而形成用于对封装基座的腔室进行密封的盖的工序；
以使所述凹陷部朝所述封装基座侧突出的方式将所述盖固定于收纳有压电振动片的所述封装基座的工序；
将金属片配置于所述凹陷部的工序；
经由所述贯通孔对所述腔室进行减压的工序；以及
对所述金属片照射激光使所述金属片熔融，来堵塞所述贯通孔的工序，
在形成所述盖的工序中，
朝向与所述金属板的厚度方向正交的方向形成所述贯通孔，
其中，在形成所述盖的工序中，从所述厚度方向俯视观察所述金属板，在所述金属板形成彼此对置的一对切口部，通过从所述金属板的厚度方向对所述金属板的由所述一对切口部夹着的区域进行加压，来形成所述凹陷部和所述贯通孔。
2.根据权利要求1所述的压电器件的制造方法，其中，
在形成所述盖的工序中，
所述区域在所述厚度方向凹陷，由此，通过所述一对切口部中的一个切口部形成所述贯通孔的一方的开口，并通过所述一对切口部中的另一个切口部形成所述贯通孔的另一方的开口，
从所述厚度方向俯视观察所述盖，看不到所述一方的开口和所述另一方的开口。
3.根据权利要求1或2所述的压电器件的制造方法，其中，
所述压电器件的制造方法在配置所述金属片的工序之前还包括下述工序：至少对所述凹陷部的内表面进行镀敷处理的工序。
4.根据权利要求1或2所述的压电器件的制造方法，其中，
所述金属片为球状，
所述金属片的直径比所述凹陷部的深度大。
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