JP2004289238A - 圧電デバイス用パッケージと圧電デバイスおよびこれら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】実装時のリフローによる悪影響を防止し、製品の低背化を図ることができる圧電デバイスおよびそのパッケージと圧電デバイスの製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器を提供すること。
【解決手段】少なくとも一部がセラミック材料で形成されたパッケージであって、蓋体により気密に封止されることで内側に圧電振動片を気密に収容するための内部空間を形成するためのパッケージ本体３６と、前記パッケージ本体の一端側の内側底部に形成され、前記圧電振動片３２を接合するための電極部３１，３１とを有しており、前記パッケージ本体３６もしくは蓋体３９の側面に、外部と前記内部空間とを連通する貫通孔４５が形成されている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電デバイスおよびそのパッケージと圧電デバイスの製造方法の改良、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、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１５は、このような圧電デバイスの構成例を示す概略断面図である（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の内部に、圧電振動片３を収容している。パッケージ２はこの場合、絶縁材料を浅い箱状に形成したもので、内部に圧電振動片３を収容固定した後で、蓋体４により封止されるようになっている。
【０００３】
パッケージ２は、セラミックのグリーンシートでなる複数の基板２ａ，２ｂ，２ｃを成形して積層し、焼結することにより形成されており、基板２ｃの内側には、成形時に材料を除去して形成した孔を設けることにより、図示するように圧電振動片３を収容する空間Ｓ１を形成している。
【０００４】
圧電振動片３は、例えば水晶をエッチングすることにより、矩形の板状に形成された所謂ＡＴカット振動片や、一端を基部として、この基部から一方に平行に延びる一対の振動腕を備える所謂音叉型振動片で構成されており、表面には図示しない駆動用の励振電極が形成されている。
この圧電振動片３は、基部３ａの箇所がパッケージ２の内部空間Ｓ１で、パッケージ側に接合されて、片持ち式に支持されている。
【０００５】
具体的には、パッケージ２の基板２ａの表面にパッケージ底面に設けた実装電極部（図示せず）と接続された電極部５が形成されており、この電極部５と圧電振動片３の基部３ａが導電性接着剤６により接合されている。
さらに、この圧電デバイス１においては、パッケージ２の底面に貫通孔７を形成している。貫通孔７は、パッケージ７の内部に開口した第１の孔７ｂと、この第１の孔７ｂと連通しており、これより大きな内径を備える第２の孔７ａを有しており、これにより貫通孔７は外向きの段部７ｃを有している。この段部７ｃには、金属膜９が設けられている。
【０００６】
圧電デバイス１のパッケージ２がこのように構成されているのは、例えば、パッケージ２内に圧電振動片３を接合した後で、ロウ材４ａを加熱溶融して蓋体４を接合封止する際等に、導電性接着剤６等から生じるガスが圧電振動片３に付着して振動周波数がずれることがあるからである。
この場合、蓋体４をパッケージ２に接合した後で、真空中で貫通孔７からパッケージ２内を脱ガスし、封止材８を充填することにより孔封止工程を行うようにしている。具体的には、図１５の下部に示されているように、真空チャンバー内で、貫通孔７に球状の封止材８を載せて、レーザ光ＬＢ等を照射することにより封止材８を溶融し、貫通孔７に充填するようにしている。
これにより、上述したガスが圧電振動片３に付着することなく、振動性能に悪影響が生じることを回避するようにしている。
そして、このようにして製造された圧電デバイス１は、実装基板１２上に、半田１１，１１を用いて実装されるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１０６５１５号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、圧電デバイス１で用いているパッケージ２においては脱ガスに利用する貫通孔７をパッケージ７の底部に設けたために、この底部が段付き貫通孔７を構成するための二枚の基板２ａ，２ｂを積層した構造となる。
このため、パッケージ２を構成する基板が少なくとも３層となること、及び底部の強度を考慮すると、基板２ａ，２ｂをそれぞれ、極端に薄く形成することができないことから、パッケージ２の全体の厚み方向の大きさｈを小さくする上で制約があり、製品の低背化を図る上で不利である。
【０００９】
また、底部に貫通孔７を設けたことから、圧電デバイス１を製品として、実装基板１２に実装する際にリフロー工程を経ると、リフロー炉等による熱で封止材８が溶融されて、実装基板１２に設けられている配線等を短絡させる場合が考えられ、実装基板１２側に悪影響をあたえるおそれがある。
【００１０】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、実装時のリフローによる悪影響を防止し、製品の低背化を図ることができる圧電デバイスおよびそのパッケージと圧電デバイスの製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と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、少なくとも一部がセラミック材料で形成されたパッケージであって、蓋体により気密に封止されることで内側に圧電振動片を気密に収容するための内部空間を形成するためのパッケージ本体と、
前記パッケージ本体の一端側の内側底部に形成され、前記圧電振動片を接合するための電極部とを有しており、前記パッケージ本体もしくは蓋体の側面に、外部と前記内部空間とを連通する貫通孔が形成されている、圧電デバイス用パッケージにより、達成される。
【００１２】
第１の発明の構成によれば、前記パッケージ本体の内部空間には、圧電振動片を収容し、この圧電振動片を前記電極部に接合した状態で、蓋体により気密に封止できるようになっている。この場合、前記パッケージ本体の側面に、外部と前記内部空間とを連通する貫通孔が形成されているので、蓋体をパッケージ本体に接合した後で、真空中で前記パッケージ本体側面の貫通孔から内部空間を脱ガスし、封止材を充填することにより孔封止されるようになっている。このため、パッケージ本体の底面部には貫通孔を設ける必要がなく、複数層の基板で底部を形成しなくてよいので、パッケージ全体の厚みを可能な限り薄くできる。また、このパッケージを利用して圧電デバイスを形成した場合においては、その実装時にリフローの熱によりパッケージの底面から封止材が実装基板面に容易に流れることがないので、実装基板の配線等を短絡する心配がない。
かくして、本発明の効果として、実装時のリフローによる悪影響を防止し、製品の低背化を図ることができる圧電デバイス用パッケージ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、前記貫通孔が前記パッケージ本体の前記一端側とは異なる端部の側面に形成されていることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、前記パッケージ本体の前記一端側には、圧電振動片の接合がされる電極部が設けられているので、前記パッケージ本体の前記一端側以外の側面部に前記貫通孔を設けることで、この貫通孔を塞ぐ封止材の溶融時に前記電極部を短絡することが有効に防止される。
【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、前記貫通孔が前記パッケージ本体の内方に向かって縮径した形態であり、その内面に、この貫通孔に充填される封止材と濡れ性の良い金属材料による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、前記貫通孔が前記パッケージ本体の内方に向かって縮径した形態であることで、外側から封止用の金属部材、例えば球形の封止用金属を配置する上で都合がよい。しかも前記貫通孔の内面に、この貫通孔に充填される封止材と濡れ性の良い金属材料による金属被覆部が設けられていることで、溶融した封止材が貫通孔の内周に適切に濡れて、貫通孔を塞ぐことができる。
【００１５】
第４の発明は第３の発明の構成において、前記貫通孔が外向きの段部を備えるように段付きの貫通孔として形成されていることを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、貫通孔の外向きの段部に外側から封止用の金属を配置することで、孔封止作業がし易い。
【００１６】
第５の発明は第１ないし第４の発明のいずれかの構成において、前記パッケージ本体が、セラミック製の第１の基板を底部として、その上に第２の基板と第３の基板とを順次積層して形成されており、少なくとも第３の基板は、枠状となるようにされていて、前記第２の基板の一部を切欠くことで、前記貫通孔が形成されていることを特徴とする。
第５の発明の構成によれば、セラミック製の第１の基板を底部とすることで、電極部を設けた箇所以外を必要な絶縁構造とすることができる。また順次積層される第３の基板を枠状とすることで、圧電振動片を収容する内部空間を形成することができる。そして、前記第２の基板の一部を切欠くことにより、前記貫通孔を容易に設けることができる。
【００１７】
第６の発明は第５の発明の構成において、前記第３の基板が金属製のフレームで形成されていることを特徴とする。
第６の発明の構成によれば、前記貫通孔を設ける第２の基板の上に位置する第３の基板を金属製とすることで、セラミックを用いる場合よりも、より丈夫な構造とすることができ、このため、必要な気密性と強度を得るにあたり、セラミックの基板よりも厚みの薄いものを使用しても十分なシール幅を備える丈夫な構造とすることができる。このため第３の基板の厚みを薄くすることで、製品の低背化を図ることができる。また、この場合、金属製の蓋体を利用することで、蓋体が貫通孔の内周の一部として十分機能することができる。
【００１８】
第７の発明は第１ないし第４の発明のいずれかの構成において、前記パッケージ本体が、セラミック製の第１の基板を底部として、その上に金属製のフレームでなる第２の基板を積層した構成であり、前記第２の基板には前記貫通孔となる切欠きが設けられているとともに、このパッケージ本体の開口を金属製の蓋体で封止したことを特徴とする。
第７の発明の構成によれば、絶縁性が求められる第１の基板だけをセラミックとして、金属製の第２の基板に前記貫通孔を形成し、金属製の蓋体で封止する構成とすれば、セラミックに比べて加工精度が高いので、圧電振動片等に対する貫通孔等の位置決め精度が向上する。そして、パッケージが２層構造となり、より製品の低背化を図ることができる。
【００１９】
また、上述の目的は、第８の発明によれば、少なくとも一部がセラミック材料で形成されたパッケージの内部空間に圧電振動片を収容する圧電デバイスであって、前記パッケージが、前記蓋体により気密に封止されて、内側に圧電振動片を気密に収容するための内部空間を形成するためのパッケージ本体と、前記パッケージ本体の一端側の内側底部に形成され、前記圧電振動片を接合するための電極部とを有しており、前記パッケージ本体の側面に、外部と前記内部空間とを連通する貫通孔が形成されている、圧電デバイスにより達成される。
第８の発明の構成によれば、パッケージ内に圧電振動片を気密に収容する構成の圧電デバイスにおいて、前記パッケージ本体の側面に、外部と前記内部空間とを連通する貫通孔が形成されているので、パッケージ本体の底面部には貫通孔を設ける必要がなく、複数層の基板で底部を形成しなくてよいので、圧電デバイス全体の厚みを可能な限り薄くできる。また、この圧電デバイスの実装時にリフローの熱によりパッケージの底面から封止材が実装基板面に容易に流れることがないので、実装基板の配線等を短絡する心配がない。
【００２０】
また、上述の目的は、第９の発明によれば、パッケージ本体に圧電振動片を接合し、蓋体により気密に封止するようにした圧電デバイスの製造方法であって、前記パッケージ本体に前記蓋体を封止した後において、真空中において前記パッケージを加熱し、前記パッケージ内のガスをこのパッケージの側面に設けた貫通孔から排出するアニール工程と、前記アニール工程の後で、前記貫通孔に封止材を充填する孔封止工程とを含んでいる圧電デバイスの製造方法により達成される。
第９の発明の構成によれば、従来の圧電デバイスの製造工程とほぼ同じ工程を実行しながら、アニール工程で、パッケージ内のガスをこのパッケージの側面に設けた貫通孔から排出してから、この貫通孔に封止材を充填する点を変更するだけで、脱ガスによる影響のない従来と同様の品質のよい圧電デバイスを製造することができる。
【００２１】
さらに、上述の目的は、第１０の発明によれば、少なくとも一部がセラミック材料で形成されたパッケージの内部空間に圧電振動片を収容する圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、前記パッケージが、前記蓋体により気密に封止されて、内側に圧電振動片を気密に収容するための内部空間を形成するためのパッケージ本体と、前記パッケージ本体の一端側の内側底部に形成され、前記圧電振動片を接合するための電極部とを有しており、前記パッケージ本体の側面に、外部と前記内部空間とを連通する貫通孔が形成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】
さらに、上述の目的は、第１１の発明によれば、少なくとも一部がセラミック材料で形成されたパッケージの内部空間に圧電振動片を収容する圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記パッケージが、前記蓋体により気密に封止されて、内側に圧電振動片を気密に収容するための内部空間を形成するためのパッケージ本体と、前記パッケージ本体の一端側の内側底部に形成され、前記圧電振動片を接合するための電極部とを有しており、前記パッケージ本体の側面に、外部と前記内部空間とを連通する貫通孔が形成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、パッケージ本体３６内に圧電振動片３２を収容している。パッケージ本体３６は、上部が開口しており、蓋体３９により封止されることで、パッケージが形成されている。すなわち、パッケージ本体３６と蓋体３９とでパッケージが形成されている。パッケージ本体３６は、その少なくとも一部が、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基板と別の材料の基板、あるいはセラミック製の基板を積層した後、焼結して形成されている。
【００２４】
すなわち、この実施形態では、パッケージ本体３６が第１の基板６１と第２の基板６２及び第３の基板６３を順次積層して形成されており、第２の基板６２及び第３の基板６３の内側の材料を除去することで、内部空間Ｓ１のスペースを形成している。この内部空間Ｓ１が圧電振動片を収容するための収容空間である。このパッケージ本体３６を形成するための第１の基板６１は、絶縁性の基体であり、蓋体３９の形態によってはパッケージ本体を形成するために最低必要となるパッケージ要素である。
ここで、本実施形態では、箱状のパッケージ本体３６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、基体である第１の基板６１をパッケージ本体として、これに圧電振動片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する構成としたパッケージを形成してもよい。
【００２５】
図１及び図２において、パッケージ本体３６の内部空間Ｓ１内の端部付近において、内部空間Ｓ１に露出して内側底部を構成する第２の基板６２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、外部と接続されて、駆動電圧を供給するものである。具体的には、例えば、第１の基板６１の底面に実装電極部４１，４１を形成し、この実装電極部４１，４１と電極部３１，３１を、第１の基板６１の焼成前に後述する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等で接続することができる。あるいは図１に示されているように矩形のパッケージ本体３６の４隅のキャスタレーション部ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，ＣＡ４に導電部としてのメタライズ部ＣＨａ，ＣＨａ，ＣＨａ，ＣＨａをそれぞれ形成し、実装電極部４１，４１と接続してもよい。
【００２６】
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の幅方向両端部に設けた引き出し電極３３，３３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。尚、引き出し電極３３，３３は圧電振動片３２の下面にも回り込んで形成されている。
パッケージ本体３６の内側の右端部には、第２の基板６２の対応箇所の材料を除去することにより凹部４２を形成している。この凹部４２は、圧電デバイス３０に外部から衝撃が加えられた場合に、パッケージ内部で圧電振動片３２の先端部が図２の矢印Ｄ方向に変位した際に、その先端部がパッケージ本体３６の底部に衝突して破損することを防止している。
【００２７】
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、パッケージ本体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。
【００２８】
さらに、圧電振動片３２は、基部５１に各振動腕３４，３５の近傍において、基部５１の幅を縮幅するようにして設けたくびれ部、もしくは切欠き部４８，４８を備えている。この圧電振動片３２では、この切欠き部４８，４８を備えることにより、各振動腕３４，３５からの振動の基部５１側への漏れ込みが抑制されるようになっている。
各振動腕３４，３５には、それぞれ長さ方向に延びる溝４４，４４を有している。この各溝４４，４４は、図１のＢ−Ｂ線切断端面図である図４に示されているように、各振動腕３４，３５の表裏両面に形成されている。
【００２９】
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、パッケージ本体３６の電極部３１，３１と接続するための引き出し電極３３，３３が形成されている。各引き出し電極３３，３３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３３，３３は、各振動腕３４，３５の溝４４，４４内に設けた励振電極と接続されている。すなわち、図４に示すように、圧電振動片の各振動腕３４，３５にはそれぞれの側面と溝４４内とに、互いに異極となる励振電極３１ａ，３１ｂが形成されている。図１の圧電振動片３２の２つの引き出し電極３３，３３は、一方が励振電極３１ａに、他方が励振電極３１ｂに対して接続されている。これにより、引き出し電極３３，３３から、励振電極３１ａ，３１ｂに駆動電圧が印加されることにより、各振動腕３４，３５内で電界が適切に形成され、振動腕３４，３５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。
【００３０】
尚、圧電振動片としては、所謂音叉型のものに限らず、水晶等の圧電材料を矩形にカットした、所謂ＡＴカット振動片や、パッケージの一部を形成する枠体と一体に、その枠体の内側に音叉型の振動片を形成したもの等、種々の圧電振動片を使用することができる。
【００３１】
パッケージ本体３６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、コバール等の金属で形成したり、透明なガラス材料で形成することができる。透明な材料を選択する場合には、パッケージ本体３６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ことができる。この場合、蓋体３９としては、例えば、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。
【００３２】
電極部３１は、既に説明したように、実装電極部４１，４１と接続されており、この電極部３１上に導電性接着剤４３が適用されている。ここで、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。この導電性接着剤４３の上から圧電振動片３２の基部５１を載置し、硬化することにより、図示した構造が形成されている。
【００３３】
さらに、図１及び圧電デバイス３０の右側面図である図３に示されているように、パッケージ本体３６の側面には、内部空間Ｓ１と外部とを連通する貫通孔４５が形成されている。貫通孔４５は、後述する製造工程において、パッケージ内を脱ガスした後で孔封止するための孔である。貫通孔４５は、パッケージ本体３６の側面のいずれの箇所に形成してもよい。貫通孔４５の内面には、封止材との濡れ性のよい金属による金属被覆部４６が形成されている。この実施形態では、図１に示されているように、パッケージ本体３６の圧電振動片３２を接合するための電極部３１，３１が形成された一端（左端部）とは反対の他端（右端部）に設けている。これにより、後述するように貫通孔４５を金属製の封止材４８で塞ぐ際に、溶融した金属材料がパッケージ本体３６の内部に必要以上に流れて、誤って電極部３１，３１を短絡させることがないようにされている。
【００３４】
図１では、貫通孔４５は、その内径がパッケージ本体３６の内方に向かって徐々に縮径する形態とされているが、これに限らず、例えば図５（ａ）、図５（ｂ）に示すような形態としてもよい。
図５（ａ）の貫通孔４５は、２つの貫通孔４５ａと貫通孔４５ｂが連通した形態で、外側の第１の孔４５ａは内部空間Ｓ１側に開く第２の孔４５ｂよりも内径を大きく形成することで、第１の孔４５ａと第２の孔４５ｂの間に外向きの段部４７を形成している。
図５（ｂ）の貫通孔４５は、２つの貫通孔４５ａ−１と貫通孔４５ｂが連通した形態で、外側の第１の孔４５ａ−１は内部空間Ｓ１側に開く第２の孔４５ｂよりも内径を大きく形成し、その内径が内側に向かって徐々に縮径する形態である。
【００３５】
図５（ａ）、図５（ｂ）は、後述するように孔封止工程において、各貫通孔４５を上方に向けて、封止材を配置し、この封止材を溶融して孔内に流すことにより封止される。この場合、図５（ａ）の貫通孔４５では、その段部４７に封止材が載置されることで作業性が向上するようにされている。図５（ｂ）の貫通孔４５では、貫通孔４５ａ−１の外向きに開くテーパ面が封止材を保持しやすいようにして、作業性が向上するようにされている。
【００３６】
また、これに限らず、内部空間Ｓ１と外部とを連通する貫通孔は、パッケージ３６ではなく、蓋体の側面に形成するような構成も採用することができる。つまり、上述したように、第１の基板６１を絶縁基体として、電極部を設けて圧電振動片３２を接合し、浅い箱状の蓋体（図示せず）を被せるようにして封止した場合には、パッケージ本体３６の代わりに、この蓋体の側面に同種の構造の貫通孔を設けるようにしてもよい。
【００３７】
本実施形態に係る圧電デバイス３０は以上のように構成されており、パッケージ本体３６の側面に、外部と内部空間Ｓ１とを連通する貫通孔４５が形成されているので、蓋体３９をパッケージ本体３６に接合した後で、真空中でパッケージ本体３６側面の貫通孔４５から内部空間Ｓ１を脱ガスし、封止材４８を充填することにより孔封止されるようになっている。このため、従来のように、パッケージ本体３６の底面部には貫通孔を設ける必要がなく、必ずしも複数層の基板で底部を形成しなくてよい。また、本実施形態のように第１の基板６１と第２の基板６２の複数の基板を用いて複数層で底部を形成する場合にも、底部に貫通孔を形成しないことから、底部の強度不足を考慮しなくてもよく、従来よりも第１の基板６１及び第２の基板６２の厚みを薄くできるので、一例として全体として２００μｍ程度、パッケージ全体の厚み（図２のｈ）を薄くできる。すなわち、この場合には、基板６１に相当する箇所は従来２５０μｍの厚みを有するところ、この実施形態では、１５０μｍ程度とすることができ、さらに、基板６２に相当する箇所は従来２００μｍの厚みを有するところ、この実施形態では、１００μｍ程度とすることが可能である。
また、圧電デバイス３０の実装時には、リフローの熱によりパッケージの底面から封止材が実装基板面に容易に流れることがないので、実装基板の配線等を短絡する心配がない。
【００３８】
（圧電デバイスの製造方法）
図６は、図１の圧電デバイス３０の製造工程の一例を示すフローチャートであり、図７ないし図１１は、圧電デバイス３０の製造方法における要部の工程の説明図である。
圧電デバイス３０の製造方法のうち、圧電振動片３２については、すでにその構造を説明し、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、蓋体３９についても、従来どおり製造できるので、これらの詳しい説明は省略する。
【００３９】
（パッケージの製造）
図７（ａ）は、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液体をシート状に成形して得た、所謂グリーンシートを所定幅のテープ状に成形する（ＳＴ１１）。
成形により得た図７（ａ）のテープ状のグリーンシートＧＴを、カットして図７（ｂ）に示すように、セラミック材料基板６０（焼成前）を形成する（ＳＴ１２，ＳＴ１３）。
セラミック材料基板６０は、上述した第１の基板６１，第２の基板６２，第３の基板６３について共通する材料であり、個々の製品に対応した大きさのこれらの各基板を複数枚同時に形成する大きさを有するものである。
【００４０】
したがって、以後の製造工程では、このセラミック材料基板６０を共通に使用して第１の基板６１，第２の基板６２，第３の基板６３を別々に形成し、焼成前に積層する。すなわち、第１の基板６１，第２の基板６２，第３の基板６３のそれぞれの形態に適合するように、成形を行い、電極部を形成することになる。ここでは、特徴的な第２の基板６２に関する加工を中心に以後の説明を行う。
【００４１】
（下地層の形成）
図７（ｃ）に示すように、第２の基板６２を形成するためのセラミック材料基板６０−６２に、縦横にキャスタレーション部の貫通孔ＣＨとパッケージ本体の貫通孔４５とを形成する。図示されているように、キャスタレーション部の貫通孔ＣＨは、ひとつひとつの第２の基板６２の外形を形成する切断線Ｃ１，Ｃ２の交差する位置に配置され、切断後はほぼ１／４円状のキャスタレーション部ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，ＣＡ４となる（図１参照）。貫通孔４５は、第２の基板６２の上述した他端部となる切断線Ｃ２のほぼ中央部に開口するように設けられる。尚、切断線Ｃ１，Ｃ２のハーフカットはこれよりも後の構成で行われる。
【００４２】
次に、セラミック材料基板６０−６２の貫通孔ＣＨと貫通孔４５をそれぞれ覆うようにして、金属ペーストを塗布する（ＳＴ１４）。金属ペーストは、溶剤にセラミック材料基板６０−６２と接合力のある例えば有機バインダや導通性のあるタングステン（Ｗ）等を添加したものであり、溶剤と有機バインダ等の混合割合を調整することで、所定の粘度、例えば６００ｃｐ程度としたものである。
この状態で、セラミック材料基板６０−６２の表面または裏面の方向から、各貫通孔ＣＨと貫通孔４５の領域を真空引きする。例えば、真空度を１０^−２ｈＰａとし、吸引速度１ｍｍ／秒程度で真空吸引する。これにより、金属ペーストは、各貫通孔ＣＨと貫通孔４５の各内面を適切に被覆する。このようにして、図７（ｄ）に示すように、必要な導電スルーホールが形成される（ＳＴ１５）。
【００４３】
このようにして、キャスタレーション部ＣＨの内面に導電部ＣＨａと、貫通孔４５の内面の金属被覆部４６の各下地が形成される。
次に、図８（ｅ）に示すように、セラミック材料基板６０−６２に関しては、鎖線で示す領域の材料が除去されることで、凹部４２が形成される。
ここで、図９（ｆ）に示すように、セラミック材料基板６０−６２には、電極部３１，３１等の必要とされる電極部について、ＳＴ１５の導電スルーホールの形成とともに、金属ペーストをパターン印刷により塗布して、パターン印刷を行い（ＳＴ１６）、第３の基板６３を形成するためのセラミック材料基板６０−６３について、キャスタレーション部ＣＨを形成して、導電スルーホールを形成する。
【００４４】
（電極形成）
次に、図９（ｇ）に示すように、下から、第１の基板６１を形成するためのセラミック材料基板６０−６１と、第２の基板６２を形成するためのセラミック材料基板６０−６２と、第３の基板６３を形成するためのセラミック材料基板６０−６３とを順次積層する（ＳＴ１７）。次いで、これらの材料の厚み方向に、製品単位の大きさにハーフカットを入れ（ＳＴ１８）、その後、適当な作業単位となるように図９（ｈ）に示すように、縦横の切断線ＣＡ１とＣＡ２に沿って、切断する。
【００４５】
そして、ＳＴ１８のハーフカット後に焼成し（ＳＴ１９）、焼成後の図９（ｉ）に示す作業単位ＳＵについて、ＳＴ１５及びＳＴ１６で説明した下地層、ここでは、タングステンメタライズの下地を利用して、電気メッキにより、ニッケルメッキおよび金メッキを順次施し、必要な電極部を形成する。
【００４６】
次に、作業単位ＳＵに関して、ハーフカットされている縦横の切断線Ｃ１，Ｃ２に沿ってスナップカットを行い、個々の製品の大きさのパッケージ本体３６を形成する（図１０参照）。
続いて、図１０のパッケージ本体３６の各電極部３１，３１に、図１で説明したように導電性接着剤４３，４３を塗布して、その上から圧電振動片３２を載置して接合する（ＳＴ２１）。
続いて、圧電振動片３２を接合したパッケージ本体３６について、導電性接着剤４３，４３を硬化するための熱処理を行う（ＳＴ２２）。次に、蓋体３９をパッケージ本体３６にロウ材３８を用いて接合する（ＳＴ２３）。この際に、パッケージ本体３６内においては、蓋封止の際の熱で、導電性接着剤４３，４３から揮発成分が出てガスが生成されることがある。
【００４７】
そこで、図１１に示すように、蓋体３９が固定されたパッケージ本体３６を、その側面の貫通孔４５が上を向くように所定の治具等により保持した状態で、真空チャンバ（図示せず）等に収容し、真空中で孔封止を行う（ＳＴ２４）。
この場合、図１１に示すように、例えば、球形の封止材４８ａを用いると、貫通孔４５のテーパ面に適切に位置決めすることができるので、作業が容易である。
この封止材４８ａは、貫通孔４５の金属被覆部４６と接合しやすい材料のものが好ましい。また、圧電デバイス３０のリフロー工程の加熱温度により容易に溶融しないものが好ましい。このような条件から、Ａｕ−Ｓｎ合金やＡｕ−Ｇｅ合金を用いることができる。
【００４８】
図１１において、球形の封止材４８ａに対しては、例えば、レーザ光ＬＢを照射することで、周囲に熱的影響をほとんど与えることなく、封止材４８ａだけを選択的に溶融することができる。溶融された封止材は、貫通孔４５の内面の金属被覆部４６に適切に濡れて、図１に示すように、貫通孔４５を完全に塞ぐように充填される。
尚、パッケージ本体３６の貫通孔４５においては、この貫通孔４５よりもパッケージ本体３６の内側には金属被覆部４６が形成されていないことから、その内部空間Ｓ１内に溶融金属が入り込みにくい。また、たとえ、入り込んでも、パッケージ本体３６の内部の電極部３１，３１は、貫通孔４５とは反対の端部に設けられていることから、溶融金属によりこれらの電極部３１，３１が短絡される等の事態が防止される。
【００４９】
次いで、必要により、図２に示すように、蓋体３９が透明な材料で形成されている場合には、外部から透明な蓋体３９を透過させてレーザ光ＬＢ等を圧電振動片３２に照射し、励振電極等の金属被覆部の一部を蒸散させ、質量削減方式による周波数調整を行い（ＳＴ２５）、必要な検査を経て圧電デバイス３０を完成させることができる（ＳＴ２６）。
【００５０】
図１２及び図１３は、圧電デバイスの第２の実施形態を示し、これらの図において、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箇所は共通する構造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。
第２の実施形態に係る圧電デバイス８０で第１の実施形態と相違するのは、パッケージ本体３６を第１の基板６４と第２の基板６５の二層の基板で形成し、全体の厚みを最小とした点である。
【００５１】
第１の基板６４は、基本的には、圧電デバイス３０の第１の基板６１と同じ構造（材料）で形成されているが、その表面に電極部３１，３１が形成されている点が異なる。
第２の基板６５は、この場合金属製のフレームである。すなわち、第２の基板６５は例えば、コバール等で形成した枠体であり、内側に圧電振動片３２の収容スペースとなる内部空間を形成している。第２の基板６５の端部、すなわち、図示の右端部の中央付近は切欠きが形成され、貫通孔４５とされている。
【００５２】
第２の基板６５の接合される蓋体３９は、金属製であり、例えば、コバール等で形成されている。
第２の基板６５と蓋体３９とは、シーム溶接等により接合封止される。この場合、第２の基板６５を金属製としたために第１の実施形態のようなセラミックと比べて強度が高く、その分肉厚を薄くしても必要な強度が得られるので、小型化に有利である。尚、第１の基板６４と第２の基板６５は、例えば銀ロウにより接合することができる。
貫通孔４５の上下の壁は、蓋体３９と第１の基板６４により形成される。
また、第２の基板６５と蓋体３９との封止しろは、第１の実施形態の場合と比較して薄くて済み、接合用のロウ材も少なくて済むことから、厚みの点においても、一層圧電デバイス８０の厚みを薄くできるので、低背化に有利である。
【００５３】
さらに、変形例として、第１の実施形態として説明した図１の圧電デバイスの図１０に示すパッケージ３６において、基板６２を省略してもよい。この場合、基板６３に上述した基板６５と同じように貫通孔４５を設けることになる。そして、２層積層した基板６１，６３はともにセラミック製であって、セラミック製の基板６３と金属製の蓋体３９との接合は、基板６３の接合面を、溶接用金属基体であるウエルドリングで覆い、シーム溶接によって行うことになる。また、基板６１には、図１の電極部６１を形成して圧電振動片３２を接合する構造となる。このように、２層構造のパッケージをセラミックで形成し、蓋体３９をシーム溶接する構成としても、蓋体３９の封止材との接合状態は良好で、適切に気密封止することができる。
またさらに、図１の基板６２を変形して、貫通孔４５と、圧電振動片を備えるようにしてもよい。つまり、基板６２を水晶で形成し、エッチング加工により、枠付きの水晶振動片とするとともに、適切に電極を引き回し、さらに貫通孔４５を形成するようにしてもよい。この場合には、圧電振動片の接合工程を必要としないで、圧電デバイスを形成することができる。そして、圧電振動片のマウント構造に要する厚み分だけ、低背化を図ることができる。
【００５４】
図１４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３００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（Ｃｅｎｔｒａｌ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１を備えている。
ＣＰＵ３０１は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのＬＣＤや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部３０２や、ＲＡＭ，ＲＯＭ等でなる情報記憶手段３０３の制御を行うようになっている。このため、ＣＰＵ３０１には、圧電デバイス３０や８０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。
【００５５】
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。
【００５６】
このように、制御部を備えたデジタル式携帯電話装置３００のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電デバイス３０や圧電デバイス８０を利用することにより、低背化を実現して、装置全体の小型化を図ることができ、必要な振動性能が製造過程で生成されるガスの影響等を受けることがないので、正確なクロック信号を生成することができる。
【００５７】
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の圧電デバイスの右側面図。
【図４】図１のＢ−Ｂ線切断端面図。
【図５】図１の圧電デバイスの貫通孔の他の例を示す図。
【図６】本発明の実施形態の圧電デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート。
【図７】本発明の実施形態の圧電デバイスの製造工程の要部であるパッケージ本体の製造工程を工程順に示す図。
【図８】本発明の実施形態の圧電デバイスの製造工程の要部であるパッケージ本体の製造工程を工程順に示す図。
【図９】本発明の実施形態の圧電デバイスの製造工程の要部であるパッケージ本体の製造工程を工程順に示す図。
【図１０】図７ないし図９の工程で形成したパッケージ本体の概略斜視図。
【図１１】図６のＳＴ２４の真空孔封止の様子を示す説明図。
【図１２】本発明の圧電デバイスの第２の実施形態を示す概略分解斜視図。
【図１３】図１２の圧電デバイスの概略断面図。
【図１４】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１５】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】
３０，８０・・・圧電デバイス、３２・・・圧電振動片、３４，３５・・・振動腕、３１・・・電極部、４５・・・貫通孔、６１，６４・・・第１の基板、６２，６５・・・第２の基板、６３・・・第３の基板。

Claims (11)

1. 少なくとも一部がセラミック材料で形成されたパッケージであって、
   蓋体により気密に封止されることで内側に圧電振動片を気密に収容するための内部空間を形成するためのパッケージ本体と、
   前記パッケージ本体の一端側の内側底部に形成され、前記圧電振動片を接合するための電極部と
   を有しており、
   前記パッケージ本体もしくは蓋体の側面に、外部と前記内部空間とを連通する貫通孔が形成されている
   ことを特徴とする、圧電デバイス用パッケージ。
2. 前記貫通孔が前記パッケージ本体の前記一端側とは異なる端部の側面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス用パッケージ。
3. 前記貫通孔が前記パッケージ本体の内方に向かって縮径した形態であり、その内面に、この貫通孔に充填される封止材と濡れ性の良い金属材料による金属被覆部が設けられていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の圧電デバイス用パッケージ。
4. 前記貫通孔が外向きの段部を備えるように段付きの貫通孔として形成されていることを特徴とする請求項３に記載の圧電デバイス用パッケージ。
5. 前記パッケージ本体が、セラミック製の第１の基板を底部として、その上に第２の基板と第３の基板とを順次積層して形成されており、少なくとも第３の基板は、枠状となるようにされていて、前記第２の基板の一部を切欠くことで、前記貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電デバイス用パッケージ。
6. 前記第３の基板が金属製のフレームで形成されていることを特徴とする請求項５に記載の圧電デバイス用パッケージ。
7. 前記パッケージ本体が、セラミック製の第１の基板を底部として、その上に金属製のフレームでなる第２の基板を積層した構成であり、前記第２の基板には前記貫通孔となる切欠きが設けられているとともに、このパッケージ本体の開口を金属製の蓋体で封止したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電デバイス用パッケージ。
8. 少なくとも一部がセラミック材料で形成されたパッケージの内部空間に圧電振動片を収容する圧電デバイスであって、
   前記パッケージが、
   前記蓋体により気密に封止されて、内側に圧電振動片を気密に収容するための内部空間を形成するためのパッケージ本体と、
   前記パッケージ本体の一端側の内側底部に形成され、前記圧電振動片を接合するための電極部と
   を有しており、
   前記パッケージ本体の側面に、外部と前記内部空間とを連通する貫通孔が形成されている
   ことを特徴とする、圧電デバイス。
9. パッケージ本体に圧電振動片を接合し、蓋体により気密に封止するようにした圧電デバイスの製造方法であって、
   前記パッケージ本体に前記蓋体を封止した後において、真空中において前記パッケージを加熱し、前記パッケージ内のガスをこのパッケージの側面に設けた貫通孔から排出するアニール工程と、
   前記アニール工程の後で、前記貫通孔に封止材を充填する孔封止工程と
   を含んでいることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
10. 少なくとも一部がセラミック材料で形成されたパッケージの内部空間に圧電振動片を収容する圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、
    前記パッケージが、
    前記蓋体により気密に封止されて、内側に圧電振動片を気密に収容するための内部空間を形成するためのパッケージ本体と、
    前記パッケージ本体の一端側の内側底部に形成され、前記圧電振動片を接合するための電極部と
    を有しており、
    前記パッケージ本体の側面に、外部と前記内部空間とを連通する貫通孔が形成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。
11. 少なくとも一部がセラミック材料で形成されたパッケージの内部空間に圧電振動片を収容する圧電デバイスを利用した電子機器であって、
    前記パッケージが、
    前記蓋体により気密に封止されて、内側に圧電振動片を気密に収容するための内部空間を形成するためのパッケージ本体と、
    前記パッケージ本体の一端側の内側底部に形成され、前記圧電振動片を接合するための電極部と
    を有しており、
    前記パッケージ本体の側面に、外部と前記内部空間とを連通する貫通孔が形成されている圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにしたことを特徴とする、電子機器。

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