JP2004056760A

JP2004056760A - Piezoelectric device and package for piezoelectric device, method of manufacturing piezoelectric device, and mobile phone device using piezoelectric device and electronic device using piezoelectric device

Info

Publication number: JP2004056760A
Application number: JP2003068346A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kawauchi; 川内　修; Masayuki Kikushima; 菊島　正幸
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2023-03-13
Also published as: JP3922570B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric device, a method of manufacturing the same and a package for the piezoelectric device imposing no danger of damaging a structure within a package of a piezoelectric vibrator chip or the like and reliably sealing holes. <P>SOLUTION: The piezoelectric device which houses a piezoelectric vibrator chip 32 in a package 36 has substrates composed of a plurality of laminated insulating materials. The substrates are a first substrate 61 which forms a bottom portion exposed to the outside and a second substrate 64 laminated on the first substrate. The piezoelectric device has a first hole 37 which is formed on the first substrate and opened to the outside and a second hole 42a which is formed on the second substrate, opened to the housing space and has an opening area larger than the first hole. In the first hole and the second hole, only the circumferential edge of the second hole is communicated, part of the first hole is closed with the second substrate to form a shield part 62, and the first hole is filled with metal sealing 38. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating reed is housed in a package, a manufacturing method thereof, and an improvement of a package of the piezoelectric device, and also relates to a mobile phone and an electronic device using such a piezoelectric device.
[0002]
[Prior art]
In a small information device such as an HDD (hard disk drive), a mobile computer, or an IC card, or a mobile communication device such as a mobile phone, a car phone, or a paging system, a piezoelectric vibrating piece is housed in a package. Piezoelectric devices such as vibrators and piezoelectric oscillators are widely used.
14 and 15 are schematic diagrams showing a configuration example of such a piezoelectric device, FIG. 14 is a schematic sectional view of the piezoelectric device, and FIG. 15 is a schematic bottom view of the piezoelectric device of FIG. Patent Document 1).
[0003]
In these drawings, the piezoelectric device 1 contains a piezoelectric vibrating reed 3 inside a package 2. The piezoelectric vibrating reed 3 is formed using, for example, a quartz substrate. The base 3a of the piezoelectric vibrating reed 3 is joined to the electrode 6 formed on the inner bottom of the package 2 using a conductive adhesive 6a. The electrode portion 6 is led out of the package 2 to form, on the bottom surface of the package 2, mounting terminals 6b, 6b fixed to a mounting board (not shown).
[0004]
The package 2 is formed by extracting a ceramic green sheet 2c into a frame shape by using a mold, and then stacking and laminating the laminated substrates 2a, 2b, and 2c, and an internal space S1 for accommodating the piezoelectric vibrating reed 3 therein. The lid 4 is joined to the upper end thereof via a brazing material 4a.
In addition, the package 2 is provided with a through hole 7 that connects the inside bottom portion and the outside. The through hole 7 has an inner first hole 7a and an outer second hole 7b, and the diameter of the second hole 7b is larger than the diameter of the first hole 7a. Further, a metal coating 7d is provided in a step 7c between the first hole 7a and the second hole 7b.
In addition, such a metal coating portion is provided on the first inner side hole 7a so as to be fixed when the molten metal sealing material enters the inner first hole 7a at the time of hole sealing described later. May also be provided on the inner peripheral portion of the hole 7a.
[0005]
FIG. 16 shows a state in which the through hole 7 of the package 2 is sealed.
In the chamber 5, a tray 5b is placed on a heating table 5a used for sealing the lid 4, and the piezoelectric device 1 is placed on the tray 5b with the lid 4 side down. ing.
Subsequent to the sealing of the lid 4 performed using the heating table 5a, the inside of the chamber 5 is evacuated to evacuate the package 2, and then the through-hole 7 is sealed.
[0006]
That is, the spherical metal sealing material 8 is placed on the second hole 7b of the through hole 7 as shown in the enlarged view on the lower side. By irradiating the metal sealing material 8 with the laser beam L1 from the laser irradiating means 9, the metal sealing material 8 is melted. The molten metal sealing material 8 is cooled while being spread on the metal coating portion 7d on the step portion 7c in FIG. 16, and is filled in the through hole 7 as shown in FIG. To close the through-hole 7 (hole sealing).
[0007]
[Patent Document 1] JP-A-2000-106515
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the piezoelectric device 1 having such a structure, when the metal sealing material 8 is melted at the time of sealing the hole, the laser light L1 is packaged, as shown in an enlarged manner at the bottom of FIG. 2 and may be irradiated to the piezoelectric vibrating reed 3.
This may damage the piezoelectric vibrating reed 3 and adversely affect the vibration performance.
[0009]
Further, as described above, when a metal coating portion (not shown) is to be provided also on the inner peripheral portion of the first hole 7a inside the package 2, the first hole 7a which is the inside hole is provided. If the hole diameter is as small as before, in the manufacturing process, the metal material for forming the metal coating portion is clogged in the first hole 7a and closes the first hole 7a, which precedes the hole sealing. There is a possibility that a problem may occur in exhausting the package 2.
[0010]
The present invention utilizes a piezoelectric device, a method of manufacturing the same, and a package of the piezoelectric device, and a package of the piezoelectric device, which can reliably perform hole sealing without damaging the structure inside the package such as the piezoelectric vibrating reed. An object is to provide a mobile phone device and an electronic device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating reed is housed in a package, the substrate having a plurality of laminated insulating materials, and connected to one surface of the piezoelectric vibrating reed. An electrode portion is formed, and the lid is joined to the one surface side, so that the package is provided on the one surface side to form a housing space for airtightly housing the piezoelectric vibrating reed, and the plurality of substrates are provided. A first substrate having a first substrate forming a bottom exposed to the outside and a second substrate laminated on the first substrate; a first hole formed in the first substrate and opened to the outside; And a second hole formed in the second substrate and opening to the accommodation space, the second hole having a larger opening area than the first hole, and the first hole, The second hole is communicated only with the peripheral portion of the second hole, The second substrate partially closes the first hole to form a shielding portion, and the first hole is filled with a metal sealing material. Has been achieved.
[0012]
According to the configuration of the first aspect of the present invention, the piezoelectric vibrating reed is housed in the package and the package is sealed with the lid by using the communication structure of the first hole and the second hole provided in the package. Later, the gas in the package is discharged through this communication point and then sealed, thereby discharging the harmful gas generated in the package in the previous process and hermetically sealing. It becomes possible. For this reason, it is possible to effectively prevent a situation in which a harmful gas component adheres to the piezoelectric vibrating piece after sealing, thereby impairing the vibration performance.
Further, in the communication structure of the first hole and the second hole, only the peripheral portion of the second hole is communicated, so that the second substrate partially closes the first hole. It forms a shielding part. For this reason, when performing the hole sealing, when irradiating the metal sealing material arranged in the shielding portion with laser light, the laser light hits the shielding portion after melting the metal sealing material and enters the inside of the package. Never enter. Thereby, since the laser light at the time of sealing the holes is not directly irradiated to the piezoelectric vibrating reeds and the like in the package, there is no possibility of damaging them.
Therefore, according to the first aspect of the invention, it is possible to provide a piezoelectric device capable of securely performing hole sealing without damaging the structure inside the package such as the piezoelectric vibrating reed.
[0013]
A second invention is characterized in that, in the configuration of the first invention, a metal coating portion is provided on an inner peripheral surface of the first hole.
According to the configuration of the second invention, the metal melted at the time of sealing the hole is easily wetted on the inner peripheral surface of the first hole and easily filled.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, a metal coating portion is provided at a bottom of the first hole.
According to the configuration of the third aspect, the metal melted at the time of sealing the hole is easily wetted by the metal coating formed at the bottom of the first hole, stops in the first hole, and completely stops. Can be closed.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a substrate including a substrate made of a plurality of laminated insulating materials, an electrode portion for connecting a piezoelectric vibrating reed formed on one surface, and a lid on one surface side. A package in which a body is joined to form a housing space for airtightly housing the piezoelectric vibrating reed on the one surface side, wherein the plurality of substrates form a first substrate that is exposed to the outside. A second substrate laminated on the first substrate, a first hole formed in the first substrate and opened to the outside, and a housing formed in the second substrate and A second hole that opens into a space and has an opening area larger than the first hole, wherein the first hole and the second hole are peripheral edges of the second hole; By communicating only the part, a part of the first hole is closed by the second substrate. It constitutes a shielding portion, the package piezoelectric device is achieved.
[0016]
According to the configuration of the fourth aspect, by utilizing the package having the communication structure of the first hole and the second hole, the piezoelectric vibrating piece is housed in the package, and the package is sealed with the lid. By discharging the gas in the package through the communication portion and then sealing, the harmful gas generated in the package in the previous process is discharged and hermetically sealed. Becomes possible. For this reason, it is possible to effectively prevent a situation in which a harmful gas component adheres to the piezoelectric vibrating piece after sealing, thereby impairing the vibration performance.
Further, when a piezoelectric device is formed using such a package, the first hole and the second communication structure are connected only to the peripheral portion of the second hole, so that the second substrate allows A part of the first hole is closed to form a shielding part. For this reason, when performing the hole sealing, when irradiating the laser light to the metal sealing material disposed in the shielding portion, this laser light hits the shielding portion after melting the metal sealing material, and enters the inside of the package. Never enter. Thereby, since the laser light at the time of sealing the holes is not directly irradiated to the piezoelectric vibrating reeds and the like in the package, there is no possibility of damaging them.
[0017]
According to a fifth aspect, in the configuration of the fourth aspect, a metal coating portion is provided on an inner peripheral surface of the first hole.
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the fourth and fifth aspects, a metal coating portion is provided at a bottom of the first hole.
[0019]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a substrate including a substrate made of a plurality of laminated insulating materials, an electrode portion for connecting a piezoelectric vibrating reed formed on one surface, and a lid on one surface side. A package in which a body is joined to form a housing space for airtightly housing the piezoelectric vibrating reed on the one surface side, wherein the plurality of substrates form a first substrate that is exposed to the outside. A second substrate laminated on the first substrate, a first hole formed in the first substrate and opened to the outside, and a housing formed in the second substrate and A second hole that opens into a space and has an opening area larger than the first hole, wherein the first hole and the second hole are peripheral edges of the second hole; By communicating only the part, a part of the first hole is closed by the second substrate. Preparing a package for a piezoelectric device constituting a shielding part, a step of joining the piezoelectric vibrating reed to the electrode part of the package, a sealing step of joining the lid to the package, and a metal sealing material. Disposing the metal sealing material in the shielding portion of the first hole and irradiating the metal sealing material with a laser beam from the outside to melt the metal sealing material, thereby filling the metal sealing material in the first hole. This is achieved by a method for manufacturing a piezoelectric device, comprising: a hole sealing step.
[0020]
According to the configuration of the seventh aspect, the piezoelectric vibrating reed is joined in the package by using the communication structure of the first hole and the second hole provided in the package, and the lid is fixed to the package. In the above, by using the bonding structure, it is possible to discharge a harmful gas generated in the package in a previous process and to hermetically seal the package. For this reason, it is possible to effectively prevent a situation in which a harmful gas component adheres to the piezoelectric vibrating piece after sealing, thereby impairing the vibration performance.
[0021]
Further, according to an eighth aspect of the present invention, there is provided a mobile phone device using a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating reed is housed in a package, comprising a substrate made of a plurality of laminated insulating materials, An electrode portion for connecting the piezoelectric vibrating reed is formed on one surface, and a lid body is joined to the one surface side, thereby forming a housing space for hermetically housing the piezoelectric vibrating reed on the one surface side. Wherein the plurality of substrates have a first substrate forming a bottom exposed to the outside, and a second substrate laminated on the first substrate, wherein the plurality of substrates are formed on the first substrate, A first hole that is open to the outside, and a second hole that is formed in the second substrate and that opens to the housing space, and that has a larger opening area than the first hole, The first hole and the second hole are peripheral portions of the second hole. Are communicated, a part of the first hole is closed by the second substrate to form a shielding part, and the first hole is filled with a metal sealing material. The present invention is achieved by a cellular phone device in which a control clock signal is obtained by a piezoelectric device.
[0022]
Further, according to the ninth aspect, the above object is an electronic device using a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating reed is housed in a package, the electronic device having a substrate made of a plurality of laminated insulating materials, An electrode portion for connecting the piezoelectric vibrating reed is formed on the one surface side, and the package is formed by joining a lid to the one surface side to form a housing space for airtightly storing the piezoelectric vibrating reed on the one surface side. Wherein the plurality of substrates have a first substrate forming a bottom exposed to the outside, and a second substrate laminated on the first substrate, and the plurality of substrates are formed on the first substrate, And a second hole formed in the second substrate and opening to the housing space, and having a larger opening area than the first hole, The first hole and the second hole only have a peripheral portion of the second hole. By being passed, a part of the first hole is closed by the second substrate to form a shielding portion, and the first hole is filled with a metal sealing material. The present invention is achieved by an electronic device configured to obtain a control clock signal by using a piezoelectric device.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 shows a first embodiment of the piezoelectric device of the present invention, FIG. 1 is a schematic plan view thereof, FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. It is a schematic bottom view of a piezoelectric device.
In these drawings, the piezoelectric device 30 shows an example in which a piezoelectric vibrator is formed, and the piezoelectric device 30 accommodates a piezoelectric vibrating piece 32 in a package 36. The package 36 (excluding the lid) is formed, for example, by stacking a plurality of substrates formed by molding an aluminum oxide ceramic green sheet as an insulating material, and then sintering. Each of the plurality of substrates is formed with a predetermined hole inside thereof so that when stacked, a predetermined internal space S2 is formed inside when stacked.
[0024]
That is, as shown in FIG. 2, in this embodiment, the package 36 (excluding the lid) includes, from below, a laminated substrate 61 as a first substrate, a laminated substrate 64 as a second substrate, The laminated substrate 68, which is the third substrate, is formed by overlapping. The configuration of each laminated substrate will be described later in detail.
This internal space S2 is a housing space for housing the piezoelectric vibrating reed.
Here, the internal space S2 is a predetermined hole or a portion for removing a material formed inside each laminated substrate, but is not limited to this, and the lid 39 has a frame portion perpendicular to the peripheral edge thereof. The internal space formed by the flat substrate and the lid 39 provided with the frame may be used as the space for accommodating the piezoelectric vibrating reed.
[0025]
In the drawing of the inner space S2 of the package 36 near the left end in the drawing, the second laminated substrate 64 exposed to the inner space S2 and constituting the inner bottom portion has, for example, electrodes formed by nickel plating and gold plating on tungsten metallization. Parts 31, 31 are provided.
The electrode portions 31, 31 are electrically connected to the mounting electrodes 31a, 31a to supply a drive voltage. A conductive adhesive 43, 43 is applied on each of the electrode portions 31, 31, and a base 51 of the piezoelectric vibrating reed 32 is placed on the conductive adhesive 43, 43, and the conductive adhesive 43 , 43 are cured. The joining step of the piezoelectric vibrating reed 32 will be described later. In addition, as the conductive adhesives 43, 43, those obtained by adding conductive particles such as silver fine particles to a synthetic resin agent as an adhesive component exhibiting a bonding force can be used. , An epoxy-based or polyimide-based conductive adhesive or the like can be used.
[0026]
The piezoelectric vibrating reed 32 is made of, for example, quartz, and a piezoelectric material other than quartz, such as lithium tantalate or lithium niobate, can be used. In the case of the present embodiment, the piezoelectric vibrating reed 32 is formed in a small size, and has a shape shown in particular in order to obtain necessary performance.
In other words, the piezoelectric vibrating reed 32 includes a base 51 fixed to the package 36 side as described later, and a pair of vibrators extending in parallel to the right side in the figure and bifurcated with the base 51 as a base end. A so-called tuning-fork type piezoelectric vibrating reed having arms 34 and 35 and having a whole shape like a tuning fork is used.
[0027]
Here, in FIG. 1, in the base portion 51 of the piezoelectric vibrating reed 32, a notch portion narrowed in the width direction of the base portion 51 is provided at a position close to the base end side of the pair of vibrating arms 34 and 35. Alternatively, the constricted portions 52 may be provided.
Thus, leakage of the vibration of the piezoelectric vibrating reed 32 into the base 51 can be prevented, and the CI (crystal impedance) value can be reduced.
Further, the pair of vibrating arms 34, 35 may be formed with long grooves 34a, 35a extending in the longitudinal direction, respectively. In this case, the long grooves are formed in the same manner on the upper and lower surfaces of the resonating arms 34 and 35, respectively, as shown as the long grooves 34a and 34a in FIG.
As described above, by forming the elongated grooves 34a and 35a extending in the longitudinal direction in the pair of vibrating arms 34 and 35, there is an advantage that the electric field efficiency in the vibrating arms 34 and 35 is improved.
[0028]
An extraction electrode (not shown) for transmitting a drive voltage is formed at a portion of the base 51 of the piezoelectric vibrating piece 32 which comes into contact with the conductive adhesive 43, 43, whereby the piezoelectric vibrating piece 32 is driven. The electrodes for use are electrically connected to the electrode portions 31 on the package 36 side via conductive adhesives 43.
The extraction electrode is formed integrally with an excitation electrode (not shown) formed on the surface of the piezoelectric vibrating reed 32 and transmits a drive voltage to the excitation electrode.
[0029]
A lid 39 is joined to the open upper end of the package 36 via a brazing material 33 such as Au / Sn solder or low-melting glass, for example, to seal the package 36. The lid 39 is preferably formed of a material that transmits light, for example, glass, in order to perform frequency adjustment described later.
[0030]
In addition, a first hole 37 is formed substantially near the center of the bottom surface of the package 36. The first hole 37 is formed by removing a material inside the first substrate 61 as described later, and opens to the outside of the package 36.
In addition, the second substrate 64 has a second hole 42a formed by removing the material inside near the right end in FIG. The hole diameter of the second hole 42a is larger than that of the first hole 37, and is formed in the internal space S2 of the package 36 to form the concave portion 42 corresponding to the thickness of the laminated substrate 64. That is, the opening area of the second hole 42a is larger than the opening area of the first hole 37. The recess 42 is located below the free end of the piezoelectric vibrating reed 32. Thus, in the present embodiment, even when the free end of the piezoelectric vibrating piece 32 is displaced in the direction of arrow D and shakes when an external shock is applied to the package 36, the piezoelectric vibrating piece 32 abuts against the inner bottom surface of the package 36. This is effectively prevented from being done.
[0031]
Here, with respect to the first hole 37 of the first laminated substrate 61, the second laminated substrate 64 superposed thereon has a size larger than that of the first hole 37, as shown in FIG. A portion that covers the first hole 37 is a shielding portion 62 in the form of a downward step.
Further, the first hole 37 and the second hole 42a are communicated with each other, for example, by providing a communication portion 37a at a peripheral portion on the right end side of the first hole 37 in FIG. The first hole 37 and the second hole 42a are through holes that connect the outside of the package 36 and the internal space S2 via the communication portion 37a.
[0032]
Preferably, the inner peripheral surface of the first hole 37 is formed as an inner peripheral side metal coating portion 37b. Separately from the inner peripheral side metal covering portion 37b, a shielding portion side metal covering portion 62a is formed in the shielding portion 62, and the shielding portion of the second hole 42a is connected to the metal covering portion 62a. A metal coating portion 42c is formed on a peripheral edge 42b adjacent to 62. The package 36 is hermetically closed by filling the first hole 37 with the metal sealing material 38.
[0033]
Here, as the metal sealing material 38 filled in the first hole 37, for example, a sealing material having a melting point higher than that of the lead-containing sealing material is preferably selected. , Au / Sn alloy, Au / Ge alloy and the like. Correspondingly, the inner metal cover portion 37b of the first hole 37, the shield metal cover portion 62a of the shield portion 62, and the peripheral metal cover portion 42c of the second hole 42a include tungsten. It is preferable to form nickel plating and gold plating on the metallization.
[0034]
Next, with reference to FIGS. 4 to 6, the structure of the laminated substrate forming the package 36 will be described.
4A and 4B show the configuration of the third laminated substrate 68. FIG. 4A is a plan view of the laminated substrate 68, FIG. 4B is a bottom view of the laminated substrate 68, and FIG. FIG. 5 is a sectional view taken along the line BB of FIG.
The third laminated substrate 68 is provided with a hole 69 corresponding to the maximum inner diameter of the internal space S2 in FIG. 2 by removing the material inside.
[0035]
5A and 5B show the configuration of the second laminated substrate 64. FIG. 5A is a plan view of the laminated substrate 64, FIG. 5B is a bottom view of the laminated substrate 64, and FIG. FIG. 6 is a sectional view taken along line CC of FIG.
The second laminated substrate 64 is a substrate whose upper surface 31b constitutes an inner bottom that is a main surface in the internal space S2 of the package 36. Electrodes 31, 31 for connecting the piezoelectric vibrating reed 32 are formed on the upper surface 31b of the second laminated substrate 64. In the figure, regions 43a, 43a are coated with a conductive adhesive 43. It is a place to be.
[0036]
Further, a second hole 42a from which the material is removed is provided on the right end side of the second laminated substrate 64 in the drawing, corresponding to the concave portion 42.
The second hole 42a is formed to have a larger opening area than the first hole 37 shown in FIG. That is, as shown in FIG. 2, the second hole 42a is opened at least at a position below the front end of the piezoelectric vibrating reed 32, and preferably, a peripheral edge 42b of the second hole 42a is formed. Are formed so as to have a curved shape protruding toward the center of the package, and are extended to a position where they partially overlap the first holes 37. As a result, a region of the second hole 42a that interferes with the first hole 37 becomes a communication portion 37a as shown in FIG. 5B. Here, the communication portion 37a is preferably set to have a small diameter such that gas in the package 36 can be exhausted prior to a hole sealing step described later. In the present embodiment, the communication part 37a has a minimum gas passage cross-sectional area of, for example, about 100 square μm to 10,000 square μm so as to perform the function of discharging the gas in the package 36.
[0037]
In addition, as shown in FIG. 5C, a region that covers the first hole 37 on the lower surface of the second laminated substrate 64, that is, a region that becomes the bottom of the first hole 37 serves as a shielding portion 62. The shielding part 62 is formed with a metal covering part 62a. A metal cover 42c is formed on the peripheral edge 42b of the second hole 42a adjacent to the shield 62 so as to be continuous with the metal cover 62a. Even if the metal coating portion 42c is formed on the peripheral edge 42b of the second hole 42a, the second hole 42a has an opening area larger than that of the first hole 37. There is no possibility that the portion 42c closes the second hole 42a. Therefore, as described above, it is possible to form the communication portion 37a having the minimum gas passage cross-sectional area that functions to discharge the gas in the package 36.
[0038]
6A and 6B show a configuration of the first laminated substrate 61. FIG. 6A is a plan view of the laminated substrate 61, FIG. 6B is a bottom view of the laminated substrate 61, and FIG. FIG. 7 is a sectional end view taken along line DD of FIG.
In these figures, as shown in FIG. 6A, a first hole 37 is formed in a laminated substrate 61 which is the lowermost laminated substrate by providing a through hole substantially at the center thereof. The hole diameter or opening area of the first hole 37 is formed smaller than the second hole 42 a formed in the laminated substrate 64. Note that the first hole 37 is not limited to being formed in a circular shape as shown in the figure, but may be formed in an elliptical shape, an elliptical shape, a square hole, or the like.
[0039]
In FIG. 6A, a metal cover 37 b is preferably formed around the first hole 37. Here, the hole diameter of the first hole 37 is smaller than the second hole 42a formed in the laminated substrate 64, but the metal material may block the first hole 37 in the process of forming the metal coating portion 37b. It is formed so large that it does not exist. That is, the first hole 37 is formed larger than the first hole 7a inside the package 2 of the conventional piezoelectric device 1 described with reference to FIGS.
In particular, preferably, the hole diameter of the first hole 37 is such that there is no possibility that the first hole 37 will be blocked when forming the metal coating portion 37b, and when the piezoelectric device 30 is mounted on a mounting substrate (not shown). In addition, it is so small that the residue of the solder for mounting does not easily enter. Specifically, the hole diameter of the first hole 37 is preferably about 0.2 mm to 0.4 mm.
[0040]
As shown in FIG. 6B, mounting electrodes 31a are formed near both ends in the length direction of the bottom or bottom surface of the package 36, respectively. The mounting electrodes 31a, 31a are electrically connected to the electrode portions 31, 31 of FIG.
[0041]
Here, when a concave portion 42 equivalent to that of the present embodiment is provided for a structure in which the first hole and the second hole communicate with the center aligned, as in the conventional piezoelectric device 1 of FIG. In the laminated substrate 2b, at least two holes, the hole of the concave portion 42 and the first hole 7a, are provided, and the hole of the concave portion 42 is very close to the first hole 7a. It becomes weak. However, in the present embodiment, the second hole 42a larger than the first hole 37 is provided so as to include the concave portion 42 for preventing damage at the tip of the piezoelectric vibrating reed 32, and partially overlaps the second hole 42a. Is provided with a communication portion 37a to realize a communication structure with the first hole 37. Thus, in the present embodiment, the strength of the package is not reduced due to the formation of the plurality of holes.
[0042]
The piezoelectric device 30 according to the present embodiment is configured as described above, and utilizes the communication structure of the first hole 37 and the second hole 42a provided in the package 36, so that the piezoelectric vibrating piece is provided in the package 36. 32, the gas in the package 36 is exhausted through this communication point, and then sealed, so that the harmful gas generated in the package in the previous process is exhausted and airtight. It becomes possible to seal. For this reason, it is possible to effectively prevent a situation in which a harmful gas component adheres to the piezoelectric vibrating piece after sealing, thereby impairing the vibration performance.
[0043]
Further, in the communication structure of the first hole 37 and the second hole 42a of the package 36, only the peripheral portion of the second hole 42a serves as the communication portion 37a and is connected to the second laminated substrate 64. Thereby, a part of the first hole 37 is closed to form the shielding portion 62. Therefore, when the metal sealing material disposed on the shielding portion 62 is irradiated with laser light, as described later, when performing the hole sealing, the laser light melts the metal sealing material and then forms the shielding portion. At 62, it does not enter the inside of the package 36. Thus, the laser light at the time of sealing the holes is not directly radiated to the piezoelectric vibrating reeds 32 and the like in the package 36, so that there is no possibility of damaging them.
As described above, in the piezoelectric device 30, the hole sealing can be reliably performed without impairing the operation quality when the hole is sealed.
[0044]
Next, an example of a method for manufacturing the piezoelectric device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
In this method for manufacturing a piezoelectric device, first, a ceramic green sheet for forming the package 36, the piezoelectric vibrating reed 32, and the lid 39 are separately formed, and then completed and fixed. .
Here, the package 36 excluding the lid 39, that is, the package base including the first laminated substrate 61, the second laminated substrate 64, and the third laminated substrate 68 described with reference to FIG. It is formed by a predetermined process (ST1-1). Therefore, the main structure of the package is completed in ST1-1 prior to the manufacturing method described below. Alternatively, a package having the above-described structure excluding the lid 39 is provided by sale or the like, and the manufacturing method described below is further implemented.
The lid 39 and the piezoelectric vibrating reed 32 complete the above-described configuration in separate steps. However, in order to form the piezoelectric vibrating reed 32, the piezoelectric material is formed into a predetermined shape and the electrodes (excitation) are formed. (ST1-2).
[0045]
(Joining process)
The piezoelectric vibrating reed 32 is bonded to the package 36 (mount). In this case, the conductive adhesives 43, 43 are applied to the electrode portions 31, 31 described with reference to FIGS. 1, 2 and 5, and the base 51 of the piezoelectric vibrating reed 32 is placed thereon, and a slight load is applied. Is applied, the conductive adhesives 43, 43 are suitably interposed between the base 51 and the respective electrode portions 31, 31, and the conductive adhesives 43, 43 are dried and solidified, thereby completing the joining process. (ST2).
[0046]
(Sealing process)
When the piezoelectric vibrating reed 32 is joined to the package 36 except for the lid 39, for example, a brazing material 33 is applied to the upper end surface, the lid 39 is placed, and the brazing material 33 is melted by heating. The lid 39 is joined (ST3).
In this sealing step, there are various methods depending on the material of the lid 39, the type of the brazing material 33, and other conditions. As a method for heating and melting the brazing material 33, as described with reference to FIG. 16, the lid 39 can be heated in the chamber to melt the brazing material 33. Further, the brazing material 33 may be arranged in advance in the joining region of the lid 39 instead of the upper end surface of the package 36.
[0047]
(Annealing process)
Subsequent to the sealing step, this is a step of heating the package 36 to which the lid 39 is joined. For example, the heating may be continued in the chamber as described with reference to FIG. 16, or when the lid 39 is formed of a light transmissive material, the package 36 is turned upside down and turned upside down. Alternatively, the package 36 may be irradiated with halogen light or laser light through the lid 39 by a halogen lamp or laser irradiation means.
Thus, when the package 36 is heated, harmful gas is generated from the conductive adhesive 43 and the like, and is discharged from the first hole 37. For this reason, after the subsequent hole sealing is performed, the harmful gas in the package 36 adheres to the piezoelectric vibrating reed 32 and adversely affects the vibration performance, or the adsorbed water in the package 36 adheres. Oxidation is prevented beforehand.
[0048]
(Hole sealing step)
Next, as shown in FIG. 8, for example, the metal sealing material 38 formed in a spherical shape is placed on the shielding portion 62 with the bottom of the package 36 facing upward, that is, with the first hole 37 facing upward. Place on.
Here, the metal sealing material 38 does not necessarily have to be spherical, and for example, various shapes such as a flat columnar shape, a pellet shape, a cubic shape and the like can be used. The metal encapsulant 38 preferably has, for example, a shape adapted to the form of the first hole 37. In the present embodiment, when a spherical shape is used in accordance with the circular first hole 37, a package is used. The roller 36 is easily rolled on the bottom surface, dropped into the first hole 37, and placed on the shielding portion 62.
At this stage, the metal sealing material 38 does not necessarily have to touch the shielding portion 62.
[0049]
In this state, for example, as shown in FIG. 8, by irradiating the spherical metal sealing material 38 with a halogen light or a laser light as shown by reference numeral LB from the laser irradiation means 71, 38 can be melted in a short time (ST5). The molten metal spreads on the metal coating portion 37b of the first hole 37, the metal coating portion 62a of the shielding portion 62, which is a step, and the metal coating portion 42c of the second hole 42a. Solidifies under such conditions.
Here, as the spherical metal sealing material 38, a high-melting metal not containing lead (a metal having a melting point higher than the melting point of the sealing material containing lead), for example, a gold germanium alloy (Au / Ge) is used. preferable. The gold-germanium alloy has a high melting point, but is easily oxidized, and an oxide film is easily formed on the surface. When oxygen is present, it becomes difficult to flow due to heating, and there is a problem that the sealing operation becomes more difficult. However, when a gold-germanium alloy (Au / Ge) is made spherical and placed in the first hole 37 and irradiated with halogen light or laser light in a vacuum or nitrogen atmosphere, it is easily melted because oxidation is difficult. You. Thereby, the alloy component of the sealing material spreads and flows into the first hole 37 and is filled.
As a result, the communication portion 37a is completely closed by the solidified metal sealing material 38, so that the package 36 is hermetically sealed with holes.
[0050]
Here, in the hole sealing step of the present embodiment, since the communication portion 37a can have a very small passage cross-sectional area, the molten metal sealing material 38 enters the package 36 from the communication portion 37a. Can be prevented. Thereby, there is no possibility that the molten metal sealing material 38 is dropped on, for example, the piezoelectric vibrating reed 32 in the package 36 and the performance thereof is impaired.
Further, as shown in FIG. 8, when the metal sealing material 38 disposed on the shielding portion 62 is irradiated with halogen light or laser light LB, the halogen light or laser light LB melts the metal sealing material 38. After that, it hits the shielding portion 62 and is not hindered by the second substrate 64 and does not enter the inside of the package 36. As a result, the halogen light or the laser light at the time of hole sealing is not directly irradiated on the piezoelectric vibrating reed 32 or the like in the package, and there is no risk of damaging them.
[0051]
(Frequency adjustment process)
Next, when the lid 39 is formed of a light-transmitting material, the metal film of the piezoelectric vibrating reed 32 in the package 36 is transmitted through the lid 39 by a halogen lamp or a laser irradiation unit (for example, a metal coating). By irradiating a part of the excitation electrode or a metal film for frequency adjustment provided near the tip of the piezoelectric vibrating piece 32) with a laser beam to evaporate a part of the metal, a mass reduction method is used. The frequency is adjusted (ST6).
Next, a predetermined inspection is performed to complete the piezoelectric device 30 (ST7).
[0052]
As described above, according to the manufacturing method according to the embodiment of the present invention, after the bonding step and the sealing step, the first hole 37 is used to generate in the package 36 in the previous step. Harmful gas can be exhausted and hermetically sealed. For this reason, it is possible to effectively prevent a situation in which a harmful gas component adheres to the piezoelectric vibrating reed 32 after sealing and impairs the vibration performance. Moreover, in the hole sealing step, as described above, the halogen light or the laser light LB is not directly irradiated to the piezoelectric vibrating reed 32 or the like in the package, so that there is no possibility of damaging them.
[0053]
10 to 12 show a piezoelectric device 400 according to a modification of the first embodiment of the present invention. FIG. 10 is a schematic plan view of the piezoelectric device 400, and FIG. 11 is a line EE in FIG. 12 is a schematic bottom view of the piezoelectric device 400 (for convenience of explanation, FIG. 12 does not show the metal sealing material 38).
In these drawings, the same components as those of the piezoelectric device 30 of FIGS. 1 to 9 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
The piezoelectric device 400 is different from the first embodiment in that a part of the lid and the package is formed of a metal material, and a cutout is provided on the periphery of the second hole.
[0054]
That is, as shown in FIG. 11, the third substrate 412 for forming the internal space S2 in which the piezoelectric vibrating reed 32 is accommodated is formed in a frame shape by punching a metal material or the like. Thus, the strength of the third substrate 412 is made higher than that of the third substrate 68 made of ceramic (see FIG. 2), and the distance between the tip of the piezoelectric vibrating reed 32 and the inner surface of the third substrate 412 is increased. The outer dimension W1 of the entire package 36 is reduced while securing W2.
In this modification, the lid 410 is also formed of a metal material, and the lid 410 and the third substrate 412 are both formed of the same material, for example, Kovar (an alloy of Fe—Ni—Co). It is joined by seam welding or the like using a seam ring 414 of silver brazing or the like. Thus, the thickness of the brazing material 33 (see FIG. 2) for sealing the ceramic package 36 is not required, and the height of the piezoelectric device 400 is reduced.
[0055]
Further, in the modification of the first embodiment, a notch 42d is provided on an inner surface of the second hole 42a which is in contact with the communication portion 37a. The notch 42d is formed so that the metal sealing material 38 does not enter the inside of the package when the metal sealing material 38 is placed on the shielding portion 62. Specifically, when a spherical metal is used as the metal sealing material 38, the metal sealing material 38 has a substantially semicircular cutout shape having a smaller diameter than the first hole 37. Further, as shown in FIG. 10, a portion W3 between the outer side surface of the vibrating arm 34 and the outer side surface of the vibrating arm 35 is formed so as to be cut out toward the center of the package 36.
[0056]
The modification according to the first embodiment is configured as described above, and the outer dimensions W1 of the entire package 36 can be reduced by forming the third substrate 412 from a metal material. However, since the second substrate 64 forming the package 36 is formed of ceramic, the width W4 is the same as that of the first embodiment. For this reason, the length W5 of the concave portion 42 for preventing the front end portion of the piezoelectric vibrating piece 32 from contacting the inner bottom surface of the package 36 becomes short. Further, as described above, the lid 410 and the third substrate 412 are joined by seam welding or the like, so that the height is reduced. Therefore, when the piezoelectric vibrating reed 32 oscillates in the thickness direction of the package due to an external impact, it may abut on the second substrate 64. However, in the present modification, since the notch 42d is provided on the inner surface of the second hole 42a in contact with the communication portion 37a as described above, the piezoelectric vibrating reed 32 may abut on the second substrate 64. Can be effectively prevented.
In addition, since the notch 42d is formed so as to conform to the shape of the metal sealing material 38, when the metal sealing material 38 is mounted on the shielding portion 62, the notch 42d can be placed with good fit.
[0057]
FIG. 13 is a diagram illustrating a schematic configuration of a digital mobile phone device as an example of an electronic apparatus using the piezoelectric device according to the above-described embodiment of the present invention.
In the figure, a microphone 308 for receiving the voice of the sender and a speaker 309 for outputting the received content as a voice output are provided. Controller 301.
In addition to modulation and demodulation of transmission / reception signals, a controller 301 controls an information input / output unit 302 including an LCD as an image display unit and operation keys for inputting information, and an information storage unit 303 including a RAM and a ROM. It is supposed to do. For this reason, the piezoelectric device 30 is attached to the controller 301, and its output frequency is used as a clock signal suitable for the control content by a predetermined frequency dividing circuit (not shown) or the like built in the controller 301. Has been. The piezoelectric device 30 attached to the controller 301 is not limited to the piezoelectric device 30 alone, but may be an oscillator combining the piezoelectric device 30 with a predetermined frequency dividing circuit or the like.
[0058]
The controller 301 is further connected to a temperature-compensated crystal oscillator (TCXO) 305, and the temperature-compensated crystal oscillator 305 is connected to a transmitting unit 307 and a receiving unit 306. Thus, even if the basic clock from the controller 301 fluctuates when the environmental temperature changes, it is corrected by the temperature-compensated crystal oscillator 305 and provided to the transmission unit 307 and the reception unit 306.
[0059]
As described above, by using the piezoelectric device according to the above-described embodiment in an electronic device such as the mobile phone device 300 including the control unit, components such as the piezoelectric vibrating piece in the package 36 are not damaged. By using a piezoelectric device that can reliably perform hole sealing, an accurate clock signal can be generated.
[0060]
The invention is not limited to the embodiments described above. Each configuration of each embodiment can be appropriately combined or omitted, and can be combined with another configuration (not shown).
In addition, the present invention can be applied to all piezoelectric devices regardless of the names of the piezoelectric vibrator, the piezoelectric oscillator, and the like as long as the piezoelectric vibrating reed is housed in the package.
Further, in FIGS. 8 and 9, the first hole 37 is represented as a vertical hole, but the first hole 37 has a tapered shape such that the diameter gradually increases upward in these figures. It may be formed. Thereby, in the sealing step, the spherical metal sealing material 38 can be stably held by the tapered shape of the first hole 37.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing a first embodiment of a piezoelectric device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line AA of FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic bottom view of the piezoelectric device of FIG. 1;
4A and 4B show a configuration of a third laminated substrate 68 of the piezoelectric device of FIG. 1. FIG. 4A is a plan view of the laminated substrate 68, and FIG. 4B is a bottom view of the laminated substrate 68. FIG. 4C is a sectional view taken along line BB of FIG. 4A.
5A and 5B show a configuration of a second laminated substrate 64 of the piezoelectric device of FIG. 1, wherein FIG. 5A is a plan view of the laminated substrate 64, and FIG. 5B is a bottom view of the laminated substrate 64; FIG. 5C is a sectional view taken along line CC of FIG. 5A.
6A and 6B show a configuration of a first laminated substrate 61 of the piezoelectric device of FIG. 1; FIG. 6A is a plan view of the laminated substrate 61; FIG. 6B is a bottom view of the laminated substrate 61; FIG. 6C is a sectional view taken along line DD of FIG. 6A.
FIG. 7 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the piezoelectric device of FIG.
FIG. 8 is an explanatory view showing how laser light is irradiated in a hole sealing step of the piezoelectric device of FIG. 1;
FIG. 9 is an explanatory view showing a state after laser light irradiation in a hole sealing step of the piezoelectric device of FIG. 1;
FIG. 10 is a schematic plan view of a piezoelectric device according to a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a sectional view taken along line EE of FIG. 10;
FIG. 12 is a schematic bottom view of a piezoelectric device according to a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of a digital mobile phone device as an example of an electronic apparatus using a piezoelectric device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic sectional view showing an example of a conventional piezoelectric device.
FIG. 15 is a schematic bottom view of the piezoelectric device of FIG. 14;
FIG. 16 is a diagram showing a state of hole sealing of the piezoelectric device of FIG. 14;
[Explanation of symbols]
Reference numeral 30 denotes a piezoelectric device, 32 denotes a piezoelectric vibrating piece, 36 denotes a package, 37 denotes a first hole, 37a denotes a communicating portion, 39 denotes a lid, and 42 denotes a concave portion. 42a: second hole, 43: conductive adhesive, 51: base, 62: shielding part.

Claims

A piezoelectric device containing a piezoelectric vibrating reed in a package,
It has a substrate made of a plurality of laminated insulating materials, an electrode portion for connecting a piezoelectric vibrating reed is formed on one surface, and a lid is joined to this one surface side, so that the piezoelectric vibration Comprising the package forming a storage space for airtightly storing the pieces,
The plurality of substrates,
A first substrate forming a bottom exposed to the outside, and a second substrate laminated on the first substrate;
A first hole formed in the first substrate and opened to the outside;
A second hole formed in the second substrate and opening to the accommodation space, the second hole having an opening area larger than the first hole;
The first hole and the second hole are communicated only with the peripheral portion of the second hole, so that a part of the first hole is closed by the second substrate. And constitute a shielding part,
A piezoelectric device, wherein the first hole is filled with a metal sealing material.

The piezoelectric device according to claim 1, wherein a metal coating portion is provided on an inner peripheral surface of the first hole.

The piezoelectric device according to claim 1, wherein a metal coating portion is provided at a bottom of the first hole.

It has a substrate made of a plurality of laminated insulating materials, an electrode portion for connecting a piezoelectric vibrating reed is formed on one surface, and a lid is joined to this one surface side, so that the piezoelectric vibration A package forming an accommodation space for accommodating pieces in an airtight manner,
The plurality of substrates,
A first substrate forming a bottom exposed to the outside, and a second substrate laminated on the first substrate;
A first hole formed in the first substrate and opened to the outside;
A second hole formed in the second substrate and opening to the accommodation space, the second hole having an opening area larger than the first hole;
The first hole and the second hole are communicated only with the peripheral portion of the second hole, so that a part of the first hole is closed by the second substrate. A package for a piezoelectric device, comprising a shielding portion.

The piezoelectric device package according to claim 4, wherein a metal coating portion is provided on an inner peripheral surface of the first hole.

The package for a piezoelectric device according to claim 4, wherein a metal covering portion is provided at a bottom of the first hole.

It has a substrate made of a plurality of laminated insulating materials, an electrode portion for connecting a piezoelectric vibrating reed is formed on one surface, and a lid is joined to this one surface side, so that the piezoelectric vibration A package forming an accommodation space for hermetically accommodating pieces, wherein the plurality of substrates form a first substrate forming a bottom exposed to the outside, and a second substrate laminated on the first substrate. A first hole formed in the first substrate and opened to the outside, and an opening formed in the second substrate and opened to the accommodation space and larger than the first hole. A second hole having an area, wherein the first hole and the second hole are connected to each other only at a peripheral portion of the second hole, so that the second substrate has A package for a piezoelectric device, wherein a part of the first hole is closed to form a shielding part. Was prepared,
Bonding the piezoelectric vibrating reed to the electrode portion of the package;
A sealing step of joining the lid to the package,
A metal sealing material is disposed in the shielding portion of the first hole, and the metal sealing material is irradiated with a laser beam from the outside to melt the metal sealing material. A hole sealing step of filling a stopper material.

A mobile phone device using a piezoelectric device containing a piezoelectric vibrating reed in a package,
It has a substrate made of a plurality of laminated insulating materials, an electrode portion for connecting a piezoelectric vibrating reed is formed on one surface, and a lid is joined to this one surface side, so that the piezoelectric vibration Comprising the package forming a storage space for airtightly storing the pieces,
The plurality of substrates,
A first substrate forming a bottom exposed to the outside, and a second substrate laminated on the first substrate;
A first hole formed in the first substrate and opened to the outside;
A second hole formed in the second substrate and opening to the accommodation space, the second hole having an opening area larger than the first hole;
The first hole and the second hole are communicated only with the peripheral portion of the second hole, so that a part of the first hole is closed by the second substrate. And constitute a shielding part,
A mobile phone device, wherein a control clock signal is obtained by a piezoelectric device in which the first hole is filled with a metal sealing material.

An electronic device using a piezoelectric device containing a piezoelectric vibrating piece in a package,
It has a substrate made of a plurality of laminated insulating materials, an electrode portion for connecting a piezoelectric vibrating reed is formed on one surface, and a lid is joined to this one surface side, so that the piezoelectric vibration Comprising the package forming a storage space for airtightly storing the pieces,
The plurality of substrates,
A first substrate forming a bottom exposed to the outside, and a second substrate laminated on the first substrate;
A first hole formed in the first substrate and opened to the outside;
A second hole formed in the second substrate and opening to the accommodation space, the second hole having an opening area larger than the first hole;
The first hole and the second hole are communicated only with the peripheral portion of the second hole, so that a part of the first hole is closed by the second substrate. And constitute a shielding part,
An electronic apparatus, wherein a clock signal for control is obtained by a piezoelectric device in which the first hole is filled with a metal sealing material.