JP2005051408A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電デバイスの性能を損なうことなく、パッケージの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、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器を提供すること。
【解決手段】パッケージ３７を構成するための絶縁基体５５の電極部３１に、圧電振動片３２を接合する工程と、前記圧電振動片の接合後に前記絶縁基体に蓋体３９を固定して封止する工程と、前記蓋体による封止後に、前記絶縁基体または前記蓋体に設けられた貫通孔４５を介して脱ガスするアニール工程とを含んでおり、前記アニール工程に先行して、前記貫通孔にこの貫通孔と一体に形成された通気部４６を残してバンプ６１ａを形成するバンプ形成工程と、前記アニール工程の後で、真空もしくは不活性雰囲気内で、前記バンプを加熱および／または加圧、もしくは超音波接合することにより、前記パッケージ３７を気密に封止する孔封止工程を有している。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パッケージ内に圧電振動片を収容した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、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。
従来の圧電デバイスは、例えば、図２７に示すように構成されている（特許文献１参照）。
図において、圧電デバイス１は、パッケージ２の上面に形成した電極部８に圧電振動片３を接合し、蓋体６により気密封止することによって構成されている。
パッケージ２の電極部８は、このパッケージ２の下面の実装端子５と接続されている。
【０００３】
パッケージ２の電極部８上には、導電性接着剤７が塗布され、この導電性接着剤７の上に圧電振動片３の基部４を載置して、導電性接着剤７を硬化させることにより、圧電振動片３の図示しない電極と、パッケージ２側の電極部８とが電気的に接続されて、固定されている。
【０００４】
パッケージ２に圧電振動片３を接合した後で、封止材９を用いて、蓋体６によりパッケージ２を封止する。
ここで、パッケージ２の底部には、パッケージ２内と外部とを連通する貫通孔２ａが形成されており、蓋体６の封止後において、パッケージ２を真空雰囲気内で加熱することで、貫通孔２ａを介して、パッケージ２内の気体、例えば、パッケージ２内の水分等の蒸発気体や、導電性接着剤７の硬化の際に生成されるガス成分などを排気し、パッケージ２内の必要な真空度を確保する。
【０００５】
その後、貫通孔２ａに、金属封止材２ｂを配置して、この金属封止材２ｂにレーザ光を照射し、金属封止材２ｂを溶融させることにより、貫通孔２ｂを気密に封止するようにしている（孔封止）。
なお、貫通孔２ａは、溶融前に、金属封止材２ｂを載置するための段部２ｃを有しており、そのため底部が２枚の基板材料を重ねて焼成した構造とされている。
【０００６】
【特許文献１】特開平２０００−１０６５１５
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図２７のような手法により孔封止を行うと、外部から照射されたレーザ光により、金属封止材２ｂが溶融した際に、その溶けた金属が飛散し、圧電振動片３に付着して、性能を損なう危険がある。
【０００８】
また、レーザ光が金属封止材２ｂを溶融すると同時に、貫通して圧電振動片３に直接照射され、圧電振動片３が損傷するおそれがある。
さらには、金属封止材２ｂの溶融時に、ガスが生成され、パッケージ２内の真空度を損ない、周波数のずれの原因となる。
【０００９】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、圧電デバイスの性能を損なうことなく、パッケージの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、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と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、第１の発明によれば、パッケージを構成するための絶縁基体の電極部に、圧電振動片を接合する工程と、前記圧電振動片の接合後に前記絶縁基体に蓋体を固定して封止する工程と、前記蓋体による封止後に、前記絶縁基体または前記蓋体に設けられた貫通孔を介して脱ガスするアニール工程とを含んでおり、前記アニール工程に先行して、前記貫通孔にこの貫通孔と一体に形成された通気部を残してバンプを形成するバンプ形成工程と、前記アニール工程の後で、真空もしくは不活性雰囲気内で、前記バンプを加熱および／または加圧、もしくは超音波接合することにより、前記パッケージを気密に封止する孔封止工程を有している圧電デバイスの製造方法により、達成される。
【００１１】
第１の発明の構成によれば、前記アニール工程において、蓋体の封止後のパッケージを加熱して、パッケージ内を脱ガスする前に、前記パッケージを形成するための絶縁基体または前記蓋体に設けられた貫通孔に、前記通気部を残してバンプを形成しておく。そして、前記アニール工程の終了後において、真空または不活性雰囲気内で、前記バンプを加熱および／または加圧、もしくは超音波接合することで、前記貫通孔を通気部を含めて、気密に塞ぐことで、パッケージ内を気密状態として封止することができる。この場合、貫通孔の封止に際して、従来、金属封止材をレーザ光で溶融することで、金属封止材が溶融して飛散し、圧電振動片に付着することや、金属封止材を貫通したレーザ光が圧電振動片を損傷すること、あるいは、金属封止材の溶融時に生成されるガスがパッケージ内の真空度に悪影響を及ぼすことが、いずれも有効に防止される。ここで、前記「通気部」とは、貫通孔に形成されるバンプがこの貫通孔を完全に塞がないように、空気の通路を確保してアニール工程を実現するためのもので、貫通孔をバンプで完全に塞がない場合の隙間や、あるいは、貫通孔に連通して設けられる空気孔であって、バンプ形成時にふさがれないもの等の種々形態をとりえる。
、かくして、本発明によれば、圧電デバイスの性能を損なうことなく、パッケージの孔封止を行うことができる圧電デバイスの製造方法を提供することができる。
【００１２】
第２の発明は、第１の構成において、前記通気部が、前記貫通孔を介して、前記パッケージ内を排気するための空気孔であることを特徴とする。
前記通気部として、前記貫通孔と連通する空気孔を設けることで、バンプを形成した際に、バンプが貫通孔を塞ぐ場合にも、空気孔を介して、アニール工程における脱ガスを行うことができる。
【００１３】
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貫通孔の周縁部には、前記バンプと接合性のよい金属による金属被覆部が形成されていることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、金属被覆部を設けることで、前記バンプとして形成が容易な金属バンプを用いることができる。
【００１４】
第４の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかの構成において前記貫通孔が、前記パッケージ底面に設けた実装端子に開口され内面に金属被覆が施されたスルーホールであることを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、パッケージ内の電極部と実装端子とを電気的に接続する手段としての導電スルーホールを形成するのと同じ手法で、バンプを接合する金属被覆を備えた前記貫通孔を設けることができる。
【００１５】
また、上記目的は、第５の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容して、蓋体によりパッケージを封止した圧電デバイスであって、前記パッケージを形成するための絶縁基体または蓋体に形成され、前記パッケージ内と外部とを連通させることで、パッケージ内を排気できるようにした貫通孔が、バンプにより孔封止されている、圧電デバイスにより、達成される。
第５の発明の構成によれば、アニール工程で利用される排気のための貫通孔が、バンプにより塞がれている構成である。このため、従来のように、貫通孔が、金属封止材をレーザ光で溶融させて塞がれていないので、溶融時に、金属封止材が溶融して飛散し、圧電振動片に付着することや、金属封止材を貫通したレーザ光が圧電振動片を損傷すること、あるいは、金属封止材の溶融時に生成されるガスがパッケージ内の真空度に悪影響を及ぼすことが、いずれも有効に防止され、このような点で品質が損なわれることがない圧電デバイスを提供することができる。
【００１６】
第６の発明は、第５の発明の構成において前記バンプが、前記貫通孔とともに、この貫通孔を介してパッケージ内を排気するために、前記貫通孔と一体に形成された空気孔でなる通気部を気密に封止したことを特徴とする。
第６の発明の構成によれば、バンプの形成時に、バンプが貫通孔を塞ぐ場合にも、空気孔を介して、アニール工程における脱ガスを行うことができる。
【００１７】
第７の発明は、第５または第６の発明のいずれかの構成において、前記パッケージ底面に設けた実装端子に開口され内面に金属被覆が施されたスルーホールであることを特徴とする。
第７の発明の構成によれば、パッケージ内の電極部と実装端子とを電気的に接続する手段としての導電スルーホールを形成するのと同じ手法で、バンプを接合する金属被覆を備えた前記貫通孔を設けることができる。
【００１８】
また、上記目的は、第８の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容して、蓋体によりパッケージを封止した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、前記パッケージを形成するための絶縁基体または蓋体に形成され、前記パッケージ内と外部とを連通させることで、パッケージ内を排気できるようにした貫通孔が、バンプにより孔封止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。
【００１９】
また、上記目的は、第９の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容して、蓋体によりパッケージを封止した圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記パッケージを形成するための絶縁基体または蓋体に形成され、前記パッケージ内と外部とを連通させることで、パッケージ内を排気できるようにした貫通孔が、バンプにより孔封止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。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１及び図２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はその概略底面図、図４は図３のＢ−Ｂ線切断端面図である。
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３７内に圧電振動片３２を収容している。パッケージ３７は、例えば、後述するように、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。
【００２１】
すなわち、この実施形態では、パッケージ３７は、全体の厚みを最小とするために、第１の基板５５と第２の基板５６を積層して形成されており、第２の基板５６の内側の材料を除去することで、内部空間Ｓのスペースを形成している。この内部空間Ｓが圧電振動片３２を収容するための収容空間である。
ここで、本実施形態では、箱状のパッケージ３７を形成して、圧電振動片３２を収容するようにしているが、例えば、絶縁基体である第１の基板５５に圧電振動片３２を接合し、厚みの薄い箱状のリッドないしは蓋体をかぶせて封止して、全体として圧電振動片３２を収容するためのパッケージを構成するようにしてもよい。
【００２２】
パッケージ３７の内部空間Ｓ内の図において左端部付近において、内部空間Ｓに露出して内側底部を構成する第１の基板５５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、それぞれ図２および図３に示す実装端子４１，４２と接続されており、外部から印加される駆動電圧を、圧電振動片３２に供給するものである。具体的には、この実装端子４１，４２と電極部３１，３１は、パッケージ３７外部をメタライズにより引き回したり、あるいは第１の基板５５の焼成前にタングステンメタライズ等を利用して形成した導電スルーホール４８等で接続することで形成できる。
この各電極部３１，３１の上には、導電性接着剤４３が塗布されて、圧電振動片３２の基部５１が接合されている。この導電性接着剤４３としては、接合力を発揮する接着剤成分（バインダー成分）としての合成樹脂剤に、導電性のフィラー（銀製の細粒等の導電粒子を含む）および、所定の溶剤を含有させたものが使用できる。
【００２３】
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３７側と固定される基部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３５，３６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。
【００２４】
また、圧電振動片３２の基部５１の端部（図１では左端部）の幅方向両端付近には、上述したように、パッケージ３７の電極部３１，３１と接続するための電極部として、引き出し電極３３ａ，３４ａが形成されている。各引き出し電極３３ａ，３４ａは、圧電振動片３２の基部５１の表裏に設けられている。これらの各引き出し電極３３ａ，３４ａは、図示しない励振電極と接続されている。
【００２５】
これにより、引き出し電極３３ａ，３４ａから、励振電極に駆動電圧が印加されることにより、各振動腕３５，３６内で電界が適切に形成され、振動腕３５，３６の各先端部が互いに接近したり離間したりするように駆動されて、所定の周波数で振動する。
ここで、各振動腕３５，３６の主面には、それぞれ長さ方向に延びる図示しない長溝を形成し、この長溝内に一方の励振電極を形成し、振動腕３５，３６の側面に長溝内の励振電極と対となる他方の励振電極を形成するようにしてもよい。これにより、より電界効率を高めることができる。
また、圧電振動片としては、図示のような音叉型の圧電振動片に限らず、圧電材料を矩形にカットしたＡＴカット振動片やコンベックスタイプの振動片等の種々の圧電振動片を使用することができる。
【００２６】
パッケージ３７の開放された上端には、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、パッケージ３７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３２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。
蓋体３９として適するガラス材料としては、例えば、ダウンドロー法により製造される薄板ガラスとして、例えば、硼珪酸ガラスが使用される。
蓋体３９が、ガラスにより形成される場合には、例えば、低融点ガラス等を利用したロウ材３８を利用して、パッケージ３７に固定される。蓋体３９が、コバール等の金属材料で形成される場合には、シーム溶接等の手法により、パッケージ３７に対して固定される。
【００２７】
この実施形態では、図２ないし図４に示されているように、第１の基板５５のほぼ中央付近に、貫通孔４５が形成されており、バンプ６１により気密に封止されている。貫通孔４５は、パッケージ３７の内部空間Ｓと外部とを連通することで、バンプ６１により封止される前の段階では、後述する製造工程におけるアニール工程において、パッケージ３７内のガス（気体成分）を外部に排出する機能を有している。
【００２８】
貫通孔４５からは、図３および図４を参照して理解されるように、通気部としての空気孔４６が、例えば、斜めに傾斜して外方に延びる溝を形成するようにして設けられている。通気部は、後述する孔封止工程において、バンプ６１を形成した際に、上述した脱ガスのために、パッケージ３７の内部空間Ｓと、外部との空気通路を形成し、パッケージ３７を完全に塞がないようにするためのものであるとともに、バンプ６１が、図示されているように、加熱，加圧されて変形されることにより、この変形されたバンプ６１によって、貫通孔４５とともに塞がれる構成とする必要がある。また、このような機能を果たすものであれば、この実施形態の構成に限らず、いかなる構成を採用してもよい。
例えば、図４の下方から見て、横方向に長い長孔とし、図４の情報から見ると、真円として表れるような形態、すなわち、上記通気部が両側に延びるような形態等を採用してもよい。
また、貫通孔４５の周縁部には、バンプ６１が金属バンプである場合に対応して、その接合に適した金属被覆部４７が形成されている。
【００２９】
（圧電デバイスの製造方法）
次に、圧電デバイス３０の製造方法の第１の実施形態を図５のフローチャートを参照しながら説明する。
先ず、図１ないし図３で説明した圧電振動片３２と蓋体３９は、別々に形成しておく。圧電振動片３２については、例えば、水晶ウエハをエッチングして、既に説明した形状を形成するとともに、必要な励振電極を形成することで、従来と同様に製造することができるので、詳しい説明は省略する。
また、蓋体３９との詳しい構造は上述の通りであるから、従来と同様の方法で作成することができる。
【００３０】
（パッケージの形成工程）
図５において、例えば、所定の溶液中にセラミックパウダを分散させ、バインダを添加して生成される混練物をシート状の長いテープ形状に成形し（ＳＴ１１）、これを所定の長さにカットして（ＳＴ１２）得た、図６に示す所謂グリーンシート５２を用意する。
グリーンシート５２は、上述した第１の基板５５と、５６を形成するために共通して使用することができる。
【００３１】
図６のグリーンシート５２を利用して、図７（ａ）に示すように、第１の基板となるシート５５−１を形成する。具体的には、シート５５−１は、この場合、縦横に連続した４つ分の第１の基板を一度に形成する場合を示している。シート５５−１には、上述した電極３１と実装端子４１，４２とを電気的に接続するための導電スルーホール４８（図２参照）を形成するための貫通孔４８ａと、脱ガスのための貫通孔４５、通気部４６を必要な数だけ形成する。この際には、個別の製品に後でカットするための案内となるキャスタレーションも同時に形成する（ＳＴ１３）。
【００３２】
図７（ｂ）は、図６のグリーンシート５２を利用して第２の基板を形成するためのシート５６−１を形成する様子を示している。この場合、シート５６−１は、これと重ねられるシート５５−１と同様に、４つ分の第２の基板を形成するようにしている。シート５６−１は、図２で説明した内部空間Ｓのために内側の材料を除去して、矩形の枠状に成形され、かつ必要なキャスタレーションを形成したものである。
【００３３】
図８（ａ）に示されているように、シート５５−１には、その焼成前に、図２で説明した電極部３１，３１および導電スルーホール４８を形成するためのタングステンメタライズ３１ａ，３１ａを塗布する。この際に、図示は省略するが、貫通孔４５の周縁の金属被覆部、図３の実装端子４１，４２に対応した個所にもタングステンメタライズを塗布する（ＳＴ１４）。
一方、図２で説明したの蓋体３９として金属製のものを使用し、シーム溶接でパッケージと固定する場合には、予めシート５６−１の上端に、タングステンメタライズを塗布する（図示せず）。
【００３４】
次いで、図９に示すように、シート５５−１の上にシート５６−１を積層し（ＳＴ１５）、焼成した（ＳＴ１６）後で、タングステンメタライズの上にニッケルメッキおよび金メッキを順次施して、電極や端子および金属被覆部を形成する。
また、図２で説明した蓋体３９としてガラス製のものを使用する場合には、上記メッキ後に、シート５６―１（パッケージ）の上端に、ガラス印刷を行わないロウ材３８を塗布する。そして、キャスタレーションを利用して、図示されている切断線Ｃ１，Ｃ２に沿ってカットし（ＳＴ１７）、個々のパッケージを形成する。
【００３５】
（圧電振動片の接合工程）
図１０に示すように、第１の基板５５に形成した電極部３１の上に導電性接着剤４３を塗布し、その上に圧電振動片３２の基部５１を載置し、上方から僅かに加重を与えて、加熱下で、導電性接着剤４３を硬化させる（ＳＴ１８）（マウント工程）。
この際に、導電性接着剤４３の硬化の過程で、パッケージ３７の内部空間Ｓ内には、ガスが生成され、このガスやパッケージ３７内の水分が加熱により蒸発した気体成分が生成される。
【００３６】
圧電振動片３２が電極部３１に接合された状態で、圧電振動片３２に駆動電圧を印加し、周波数をモニタしながら、周波数調整がされる（粗調整）（ＳＴ１９）。
その後、ロウ材３８を利用して、蓋体３９を固定する（蓋封止）（ＳＴ２０）。
（バンプの形成工程）
次いで、図１１および図１１のＣ−Ｃ線断面図である図１２に示す貫通孔４５に、バンプを形成する。つまり、図１２の拡大断面図に示すように、貫通孔４５の外側に、バンプ６１−１を形成する（ＳＴ２１）。
ここで、使用されるバンプは、主として金属バンプであるが、樹脂製のバンプなどを利用することもできる。すなわち、このバンプは、電気的接続を目的とせず、孔封止に適するものであれば、種類は問わない。
バンプ６１−１として、金属バンプを使用する場合、金属被覆部４７の金属の種類と適合するものとして、この実施形態では、金属被覆部４７をＡｕメッキで形成したので、金バンプが適している。
【００３７】
金属バンプ６１−１の形成方法は、メッキ法やスタッドバンプ形成法が利用される。すなわち、メッキ法は金属被覆部４７上に金属バンプを形成するための金属材料としての金または金合金を形成した後でリフローし、半球状もしくは、図１２のような複数段を有するバンプを形成する。あるいは蒸着やペースト印刷により形成してもよい。
また、フォトプロセスを利用したメッキ法に限らず、ボールバンプもしくはスタッドバンプにより形成してもよい。すなわち、金ワイヤをキャピラリから露出させた先端に、電気トーチや水素トーチ等で加熱溶融させてボールを形成する。そして、金属被覆部４７の上であって、貫通孔４５をほぼ塞ぐ位置に移動させて、熱併用超音波圧着して形成する。
この場合、通気部である空気孔４６の外端部は、形成されるバンプ６１−１から確実に露出するようにしておく。
【００３８】
（アニール工程）
図１２の状態で、パッケージ（図１０で示すパッケージ３７）を、気密にしたチャンバー（図示せず）内に収容して、チャンバー内を真空に引き、加熱下で、脱ガスを行う（ＳＴ２２）。
これにより、パッケージ３７内で、上述した導電性接着剤の硬化などに起因するガスが図１２の矢印Ｄに示すように、パッケージの外部に排出される。
【００３９】
（孔封止工程）
次に、図１３に示すように、治具Ｊ１を用いて、バンプを符号６１に示すように変形させて、貫通孔４５と空気孔４６を完全に塞ぎ、パッケージを気密状態で封止する（ＳＴ２３）。
この工程は、アニール工程に続いて、真空雰囲気下で行われる。治具Ｊ１は、図示しないヒータなどの加熱手段と接続されているとともに、超音波ホーン等の手段と接続されており、さらに、矢印Ｅの方向に沿って下降し、加重を与えることができるようにされている。
【００４０】
この治具Ｊ１を図１３に示すように、バンプの上に当て、下降させて加圧する。同時に治具Ｊ１を介して加熱し、さらに超音波を印加する。
例えば、加熱温度として、例えば、３００度（摂氏）ないし４００度、荷重として、５００ｇ（グラム）ないし１０００ｇ、加圧時間として５秒ないし３０秒の条件で、加熱加圧する。
【００４１】
さらに、加熱加圧と同時に、超音波を印加する。その条件としては、例えば、超音波出力５０ないし２００（ＰＷ）、超音波印加時間０．０１ないし１秒、同時に行う荷重として１０ないし３００（ｇｆ／ｂｕｍｐ）、加圧時間として０．０１ないし１（ｇｆ／ｂｕｍｐ／秒）とする。
【００４２】
これにより、バンプ６１は、上方から加圧され、図示するように変形する。すなわち、バンプ６１の変形された当接面６１ａは、貫通孔４５と空気孔４６の開口を完全に塞ぐことにより、パッケージを気密に封止することができる。
したがって、この実施形態における孔封止工程では、バンプ６１を利用して、孔封止を行うようにしたので、貫通孔の封止に際して、従来、金属封止材をレーザ光で溶融することで、金属封止材が溶融して飛散し、圧電振動片に付着することや、金属封止材を貫通したレーザ光が圧電振動片３２を損傷すること、あるいは、金属封止材の溶融時に生成されるガスがパッケージ３７内の真空度に悪影響を及ぼすことが、いずれも有効に防止される。
【００４３】
次いで、図２で説明したように、外部からレーザ光ＬＢを圧電振動片３２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（ＳＴ２４）、必要な検査（ＳＴ２５）を経て、圧電デバイス３０が完成する。
さらに、図５の製造工程において、パッケージ３７に固定する蓋体３９として、ガラス製のものを使用する場合において、ＳＴ１９の周波数調整を行わなくても良い。この場合、ＳＴ２４の周波数調整だけを行うことになる。
また、金属製の蓋体３９をシーム溶接により、パッケージ３７に固定する場合においては、ＳＴ２４の周波数調整は行うことができず、ＳＴ１９の周波数調整は粗調整とはしないで、精密に周波数調整することになる。
【００４４】
図１４ないし図１６は、圧電デバイスの第２の実施形態を示しており、図１４は第２の実施形態に係る圧電デバイスの概略平面図、図１５は図１４のＦ−Ｆ線概略断面図、図１６は第２の実施形態に係る圧電デバイスの概略底面図である。
第２の実施形態の圧電デバイス７０において、第１の実施形態の圧電デバイス３０と同一の符号を付した個所は共通の構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
【００４５】
第２の実施形態の圧電デバイス７０は、第１の実施形態の圧電デバイス３０と比較すると、脱ガス用の貫通孔の位置が相違している。
図示されているように、貫通孔４５−１は、第１の基板５５の長さ方向の一端寄りに形成されており、実装端子４２の位置に開口している。そして、この貫通孔４５−１は、第１の実施形態の圧電デバイス３０の貫通孔４５と同じ構造であるが、空気孔が設けられていない点が異なる。
【００４６】
図１７ないし図２０は、第２の実施形態の圧電デバイス７０の構造に関連して、そのアニール工程と孔封止工程を示した図である。
図１７に示すように、加熱手段７２の上にパッケージ３７を蓋体３９を下にして載置して、パッケージ３７の底面に、キャピラリ等でなる治具Ｊ２を利用して、バンプ６１ａを形成する。バンプ６１ａの形成方法は、第１の実施形態と同じであるが、形成位置としては、バンプ６１ａが、貫通孔４５−１を完全に塞がないように、やや偏心した位置に形成され、隙間７１を有するようにしている。また、貫通孔４５−１の内周面には、実装端子４２の形成と同時にメタライズ４２ａが形成されている。
【００４７】
図１８は、アニール工程における脱ガス時の様子を示している。工程の諸条件は、第１の実施形態と同じであるが、パッケージ３７内のガスは、通気部としての隙間７１から排出される。
次いで、図１９および図２０に示すように、治具Ｊ１を用いて、第１の実施形態と同様に、形成したバンプ６１ａを加熱、加圧、超音波印加を行い、変形したバンプ６１として接合して、孔封止を行う。
【００４８】
かくして、この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同じ作用効果を発揮できるだけでなく、パッケージ内の電極部３１と実装端子４１とを電気的に接続する手段としての導電スルーホール４８を形成するのと同じ手法で、バンプ６１を接合するメタライズ４２ａを備えた前記貫通孔を設けることができる。
これにより、バンプ６１は、金属被覆であるメタライズ４２ａと結合して、強靭な孔封止構造を形成することができる。
【００４９】
また、図１９の治具Ｊ１を用いた加熱、加圧が行われる個所としての貫通孔４５−１は、第１の実施形態と異なり、パッケージ３７の端部となることから、第１の実施形態における貫通孔４５のように、パッケージ３７の中心位置と比べると、構造的に強い位置で、加工を行うことができるから、加工中に破損の恐れがなく、安全である。
【００５０】
図２１は、第１の実施形態の変形例１を示している。
この圧電デバイス８０の場合、図２の構造と比較すると、パッケージ３７が、第１の基板５５および第２の基板５６に加えて、外側（底面側）にもうひとつの第３の基板５７が追加されている。そして、第３の基板５７には、貫通孔８１が形成されており、貫通孔８１は、第１の基板５５の貫通孔４５と同心で連通しており、その内径は、第１の基板５５の貫通孔４５より大きい。
【００５１】
このため、圧電デバイス８０は、圧電デバイス３０と比較すると、基板を追加した分、全体の小型化の点でやや不利であるが、バンプ６１が貫通孔８１内に完全に収容されるから、パッケージ３７の底面で突出することなく、実装基板などへの実装作業などの点で有利である。
【００５２】
図２２は、第１の実施形態の変形例２を示している。
図示されているように、パッケージ３７を構成する第２の基板５６の上には、第４の基板５８が重ねられており、このため、内部空間Ｓ２は、圧電振動片３２の上の空間が広くされている。
また、この変形例２の圧電デバイス９０では、脱ガス用の貫通孔９１が、金属製の蓋体３９に形成されており、バンプ６１で封止されるようになっており、その他の構成は圧電デバイス３０と同じである。そして、パッケージ側には、脱ガス用の貫通孔は存在しない。
このように、アニール工程で使用される貫通孔は、パッケージだけでなく、蓋体３９側に設けることもできる。
【００５３】
図２３ないし図２５は第１および第２の実施形態に共通して採用できる変形例３を示しており、この場合は第１の実施形態に採用した場合、すなわちパッケージを構成する第１の基板５５の略中央に孔封止用の貫通孔１４５形成した構成を示している。
図２３は、第１の基板５５の貫通孔１４５を形成した付近の拡大底面図、図２４は図２３の状態にバンプ６１−１を載置した様子を示す図、図２５は加圧等により変形させて接合されたバンプ６１付近の切断端面図である。
【００５４】
図２３に示すように、この例では、貫通孔１４５は、長円もしくは楕円形状であり、傾斜部は無く、図２５に示されているように、孔の内面全体が、第１の基板５５の厚み方向に沿って垂直に延びる貫通孔である。
図２４において、貫通孔１４５の長手方向の両端部は、通気部１４６，１４６として機能し、脱ガスすることができる。これら通気部１４６，１４６は、図２４のバンプ６１−１を、図２５に符号６１で示すように、加圧変形することで、完全にバンプ６１に塞がれるようになっている。
【００５５】
そして、このような構成の貫通孔１４５は、上述した第１および第２の実施形態、ならびに全ての変形例において採用することができる。
かくして、この変形例３も第１および第２の実施形態と同様の作用効果を発揮できるとともに、これらに加えて、製造工程における貫通孔の穿孔作業がより容易となるという利点がある。
【００５６】
図２６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（メモリ）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３０等が取り付けられて、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デバイス３０等は、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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孔封止方法により形成した圧電デバイス３０その他の実施形態や変形例の圧電デバイスを利用することができる。これにより、バンプを利用して、孔封止を行うようにしたので、貫通孔の封止に際して、従来、金属封止材をレーザ光で溶融することで、金属封止材が溶融して飛散し、圧電振動片に付着することや、金属封止材を貫通したレーザ光が圧電振動片を損傷すること、あるいは、金属封止材の溶融時に生成されるガスがパッケージ内の真空度に悪影響を及ぼすことが、いずれも有効に防止されるから、製品の信頼性が向上する。
【００５９】
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、パッケージや箱状の蓋体に被われるようにして、内部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。
【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３のＢ−Ｂ線概略断面図。
【図５】図１の圧電デバイスの製造方法の実施形態を示すフローチャート。
【図６】図１の圧電デバイスの製造方法におけるパッケージの製造工程を示す説明図。
【図７】図１の圧電デバイスの製造方法におけるパッケージの製造工程を示す説明図。
【図８】図１の圧電デバイスの製造方法におけるパッケージの製造工程を示す説明図。
【図９】図１の圧電デバイスの製造方法におけるパッケージの製造工程を示す説明図。
【図１０】図１の圧電デバイスの製造方法における圧電振動片の接合工程を示す説明図。
【図１１】図１０の圧電デバイスの貫通孔付近を拡大して示す概略底面図。
【図１２】図１１のバンプ形成の際のＣ−Ｃ線概略断面図。
【図１３】図１１のバンプ接合の際のＣ−Ｃ線概略断面図。
【図１４】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１５】図１４のＦ−Ｆ線概略断面図。
【図１６】図１４の圧電デバイスの概略底面図。
【図１７】図１４の圧電デバイスのバンプ形成工程の説明図。
【図１８】図１４の圧電デバイスのバンプ形成工程の説明図。
【図１９】図１４の圧電デバイスのバンプ形成工程の説明図。
【図２０】図１４の圧電デバイスのバンプ形成工程の説明図。
【図２１】図１の圧電デバイスの変形例１を示す概略断面図。
【図２２】図１の圧電デバイスの変形例２を示す概略断面図。
【図２３】図１の圧電デバイスの変形例３において第１の基板の貫通孔を形成した付近の拡大底面図。
【図２４】図２３の状態にバンプを載置した様子を示す図。
【図２５】加圧等により変形させて接合されたバンプ付近の切断端面図。
【図２６】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２７】従来の圧電デバイスの一例を示す概略断面図。
【符号の説明】
３０，７０，８０，９０・・・圧電デバイス、３２・・・圧電振動片、３５，３６・・・振動腕、３１・・・電極部、５５・・・第１の基板（絶縁基体）、５６・・・第２の基板、６１・・・金属バンプ。

Claims (9)

1. パッケージを構成するための絶縁基体の電極部に、圧電振動片を接合する工程と、
   前記圧電振動片の接合後に前記絶縁基体に蓋体を固定して封止する工程と、
   前記蓋体による封止後に、前記絶縁基体または前記蓋体に設けられた貫通孔を介して脱ガスするアニール工程と
   を含んでおり、
   前記アニール工程に先行して、前記貫通孔にこの貫通孔と一体に形成された通気部を残してバンプを形成するバンプ形成工程と、
   前記アニール工程の後で、真空もしくは不活性雰囲気内で、前記バンプを加熱および／または加圧、もしくは超音波接合することにより、前記パッケージを気密に封止する孔封止工程を有している
   ことを特徴とする、圧電デバイスの製造方法。
2. 前記通気部が、前記貫通孔を介して、前記パッケージ内を排気するための空気孔であることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
3. 前記貫通孔の周縁部には、前記バンプと接合性のよい金属による金属被覆部が形成さ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の製造方法。
4. 前記貫通孔が、前記パッケージ底面に設けた実装端子に開口され内面に金属被覆が施されたスルーホールであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
5. パッケージ内に圧電振動片を収容して、蓋体によりパッケージを封止した圧電デバイスであって、
   前記パッケージを形成するための絶縁基体または蓋体に形成され、前記パッケージ内と外部とを連通させることで、パッケージ内を排気できるようにした貫通孔が、バンプにより孔封止されている
   ことを特徴とする、圧電デバイス。
6. 前記バンプが、前記貫通孔とともに、この貫通孔を介してパッケージ内を排気するために、前記貫通孔と一体に形成された空気孔でなる通気部を気密に封止したことを特徴とする請求項５に記載の圧電デバイス。
7. 前記貫通孔が、前記パッケージ底面に設けた実装端子に開口され内面に金属被覆が施されたスルーホールであることを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載の圧電デバイス。
8. パッケージ内に圧電振動片を収容して、蓋体によりパッケージを封止した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、
   前記パッケージを形成するための絶縁基体または蓋体に形成され、前記パッケージ内と外部とを連通させることで、パッケージ内を排気できるようにした貫通孔が、バンプにより孔封止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。
9. パッケージ内に圧電振動片を収容して、蓋体によりパッケージを封止した圧電デバイスを利用した電子機器であって、
   前記パッケージを形成するための絶縁基体または蓋体に形成され、前記パッケージ内と外部とを連通させることで、パッケージ内を排気できるようにした貫通孔が、バンプにより孔封止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。

Images