JP2007311914A - 圧電デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】製造工程を簡素化するとともに、優れた振動特性を発揮する圧電デバイスを提供すること。
【解決手段】パッケージ36の内側に圧電振動片32を収容して、蓋体39により前記パッケージ36を気密に封止するようにした圧電デバイスであって、前記蓋体39で前記パッケージ36を封止するための例えばロウ材や下地などでなる構成部材40に、Ti(チタン)等のゲッタリング効果を有する部材44が用いられていることを特徴とする圧電デバイス。
【選択図】図2
【解決手段】パッケージ36の内側に圧電振動片32を収容して、蓋体39により前記パッケージ36を気密に封止するようにした圧電デバイスであって、前記蓋体39で前記パッケージ36を封止するための例えばロウ材や下地などでなる構成部材40に、Ti(チタン)等のゲッタリング効果を有する部材44が用いられていることを特徴とする圧電デバイス。
【選択図】図2
Description
本発明は、圧電振動片を収容したパッケージを蓋体で封止するようにした圧電デバイスに関する。
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やジャイロセンサなどの計測機器において、パッケージなどの内部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8はこの圧電デバイスの概略縦断面図である(例えば、特許文献1参照)。すなわち、圧電デバイス1は、外部からの影響を受けないようにするため、パッケージ2の内部Sを蓋体3で気密に封止している。ところが、蓋体3をパッケージ2に接合する際にロウ材4からガスが発生したり、圧電振動片5をパッケージ2に接合するための接着剤6からガスが発生したりして、このガスが圧電振動片5の振動特性に影響を及ぼす。そこで、圧電振動片5の振動特性を安定させるために、圧電デバイス1は、蓋体3の内側にゲッター材7を設け、パッケージ2を蓋封止した後であっても、例えばリフローの熱などでゲッター材7を活性化させてガスを吸着するようにしている。
ところが、このような圧電デバイス1では、蓋体3の内側にゲッター材7を設けるようにしているため、このゲッター材7を形成する工程分だけ、製造工程が増えてしまう。
また、パケージ2の内部Sを真空雰囲気にする必要性は、圧電デバイス1が小型されるほど高くなるが、圧電デバイス1は、小型化されるほど、外部からの衝撃で圧電振動片5が振れて蓋体3の裏面に設けられたゲッター材7に接触してしまう恐れが高くなるという問題がある。
また、パケージ2の内部Sを真空雰囲気にする必要性は、圧電デバイス1が小型されるほど高くなるが、圧電デバイス1は、小型化されるほど、外部からの衝撃で圧電振動片5が振れて蓋体3の裏面に設けられたゲッター材7に接触してしまう恐れが高くなるという問題がある。
本発明は、製造工程を簡素化するとともに、優れた振動特性を発揮する圧電デバイスを提供することを目的とする。
上記の目的は、第1の発明によれば、パッケージの内側に圧電振動片を収容して、蓋体により前記パッケージを気密に封止した圧電デバイスであって、前記蓋体で前記パッケージを封止するための構成部材に、ゲッタリング効果を有する部材が用いられている圧電デバイスにより達成される。
第1の発明の構成によれば、蓋体でパッケージを封止するための構成部材に、ゲッタリング効果を有する部材が用いられているため、封止するための構成部材がゲッター材にもなり、特別にゲッター材を設ける必要性がなくなる。
また、ゲッタリング効果を有する部材は、パッケージを封止するための構成部材であるため、パッケージの開口側端面と蓋体との間に配置される。したがって、圧電振動片が落下により振れたとしても、圧電振動片がゲッタリング効果を有する部材に接触することはない。
かくして、製造工程を簡素化するとともに、優れた振動特性を発揮する圧電デバイスを提供することができる。
また、ゲッタリング効果を有する部材は、パッケージを封止するための構成部材であるため、パッケージの開口側端面と蓋体との間に配置される。したがって、圧電振動片が落下により振れたとしても、圧電振動片がゲッタリング効果を有する部材に接触することはない。
かくして、製造工程を簡素化するとともに、優れた振動特性を発揮する圧電デバイスを提供することができる。
第2の発明は、第1の発明の構成において、前記ゲッタリング効果を有する部材は、前記パッケージと前記蓋体とをロウ付けするロウ材を前記パッケージ及び/又は前記蓋体に被着するための下地であって、前記ロウ材を溶融する熱によって活性化するようにしたことを特徴とする。
第2の発明の構成によれば、ゲッタリング効果を有する部材は、例えばロウ材を蓋体に被着するための下地であって、ロウ材を溶融する熱によって活性化するようにしたため、ロウ材を溶融してパッケージを蓋封止する際にゲッタリング効果を発揮して、ガスを吸着できる。
第2の発明の構成によれば、ゲッタリング効果を有する部材は、例えばロウ材を蓋体に被着するための下地であって、ロウ材を溶融する熱によって活性化するようにしたため、ロウ材を溶融してパッケージを蓋封止する際にゲッタリング効果を発揮して、ガスを吸着できる。
第3の発明は、第2の発明の構成において、前記ゲッタリング効果を有する部材は、前記ロウ材を前記蓋体側に被着するための下地としてTiが用い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、ゲッタリング効果を有する部材は、ロウ材を蓋体側に被着するための下地としてTiが用いられているため、蓋体には、Tiとの接合性がよいガラス等を用いることができる。したがって、蓋封止した後であっても、蓋体の外側から、圧電振動片の振動腕の金属膜にレーザー光を照射することによって、例えば該金属膜の一部を蒸散させ、質量削減方式による周波数調整を行うことができる。
第3の発明の構成によれば、ゲッタリング効果を有する部材は、ロウ材を蓋体側に被着するための下地としてTiが用いられているため、蓋体には、Tiとの接合性がよいガラス等を用いることができる。したがって、蓋封止した後であっても、蓋体の外側から、圧電振動片の振動腕の金属膜にレーザー光を照射することによって、例えば該金属膜の一部を蒸散させ、質量削減方式による周波数調整を行うことができる。
第4の発明は、第3の発明の構成において、前記ロウ材にはAu−Ge合金が用いられていることを特徴とする。
第4の発明の構成によれば、ロウ材にはAu−Ge合金が用いられているため、下地としてのTiとの接合性がよく、気密に蓋封止できる。
そして、ロウ材がAu−Ge合金であると、鉛フリー化が可能となり、また、パッケージの開口側の端面である封止代が小さくても確実に封止することができる。さらに、Au−Ge合金は、例えば鉛フリー化が可能なAu−Sn合金等と比べて融点が高いため、例えば圧電デバイスを使用した電子部品を修復するリペア工程が行われても、リークする恐れを有効に防止できる。
第4の発明の構成によれば、ロウ材にはAu−Ge合金が用いられているため、下地としてのTiとの接合性がよく、気密に蓋封止できる。
そして、ロウ材がAu−Ge合金であると、鉛フリー化が可能となり、また、パッケージの開口側の端面である封止代が小さくても確実に封止することができる。さらに、Au−Ge合金は、例えば鉛フリー化が可能なAu−Sn合金等と比べて融点が高いため、例えば圧電デバイスを使用した電子部品を修復するリペア工程が行われても、リークする恐れを有効に防止できる。
第5の発明は、第4の発明の構成において、前記蓋体側の下地としてのTiと、前記ロウ材であるAu−Ge合金との間に、Au層が設けられていることを特徴とする。
第5の発明の構成によれば、蓋体側の下地としてのTiとロウ材であるAu−Ge合金との間にAu層が設けられているため、蓋体側の下地としてのTiが酸化してしまった場合であっても、Au−Ge合金であるロウ材を付着させることができる。
第5の発明の構成によれば、蓋体側の下地としてのTiとロウ材であるAu−Ge合金との間にAu層が設けられているため、蓋体側の下地としてのTiが酸化してしまった場合であっても、Au−Ge合金であるロウ材を付着させることができる。
第6の発明は、第3ないし第5の発明のいずれかの構成において、前記ゲッタリング効果を有する部材は、前記ロウ材と前記蓋体との間とは別に、前記蓋体の内側であって、前記圧電振動片の自由端部以外の領域に対応するように設けられていることを特徴とする。
第6の発明の構成によれば、ゲッタリング効果を有する部材は、ロウ材と蓋体との間とは別に蓋体の内側にも設けられているため、ゲッタリング効果を高めることができる。なお、この蓋体の内側に設けられるゲッタリング効果を有する部材は、下地を形成する際に形成できるため、製造工程が第1の発明に比べて増えることもない。また、ゲッタリング効果を有する部材は、圧電振動片の自由端部以外の領域に対応するように設けられているため、圧電デバイスが落下して圧電振動片の自由端部が振れても、圧電振動片がこのゲッタリング効果を有する部材に接触することも有効に防止できる。
第6の発明の構成によれば、ゲッタリング効果を有する部材は、ロウ材と蓋体との間とは別に蓋体の内側にも設けられているため、ゲッタリング効果を高めることができる。なお、この蓋体の内側に設けられるゲッタリング効果を有する部材は、下地を形成する際に形成できるため、製造工程が第1の発明に比べて増えることもない。また、ゲッタリング効果を有する部材は、圧電振動片の自由端部以外の領域に対応するように設けられているため、圧電デバイスが落下して圧電振動片の自由端部が振れても、圧電振動片がこのゲッタリング効果を有する部材に接触することも有効に防止できる。
第7の発明は、第6の発明の構成において、前記蓋体はガラスから形成されており、前記蓋体の内側であって、前記圧電振動片の自由端部以外の領域に対応するように設けられた前記ゲッタリング効果を有する部材は、前記蓋体の外側からレーザー光を照射される位置に形成されていることを特徴とする。
第7の発明の構成によれば、蓋体の内側であって、圧電振動片の自由端部以外の領域に対応するように設けられたゲッタリング効果を有する部材は、蓋体の外側からレーザー光を照射される位置に形成されている。このため、レーザー光の照射により、蓋体内側のゲッタリング効果を有する部材を飛散させ、この飛散させた部材を圧電振動片に付着させることができる。したがって、圧電振動片の質量を増加させて周波数調整を行うことができ、周波数の低い方への調整が可能となる。
第7の発明の構成によれば、蓋体の内側であって、圧電振動片の自由端部以外の領域に対応するように設けられたゲッタリング効果を有する部材は、蓋体の外側からレーザー光を照射される位置に形成されている。このため、レーザー光の照射により、蓋体内側のゲッタリング効果を有する部材を飛散させ、この飛散させた部材を圧電振動片に付着させることができる。したがって、圧電振動片の質量を増加させて周波数調整を行うことができ、周波数の低い方への調整が可能となる。
図1ないし図3は、本発明の圧電デバイスの実施の形態を示しており、図1はその概略分解斜視図、図2は図1のA−A線概略断面図、図3は図1の圧電デバイスに用いられる圧電振動片の概略斜視図である。なお、理解の便宜上、図1は励振電極を省略し、図2は励振電極および引出し電極を省略して作図している。
図において、圧電デバイス20は、水晶振動子を構成した例を示しており、この圧電デバイス20は、収容容器としてのパッケージ36の内側に圧電振動片32を収容している。
図において、圧電デバイス20は、水晶振動子を構成した例を示しており、この圧電デバイス20は、収容容器としてのパッケージ36の内側に圧電振動片32を収容している。
パッケージ36は、全体的に矩形状に形成され、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61,64,68を順次積層した後、焼結して形成されている。
第3の基板68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S1を形成するようにされている。この内部空間S1が圧電振動片32を収容するための収容空間である。
第3の基板68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S1を形成するようにされている。この内部空間S1が圧電振動片32を収容するための収容空間である。
また、第3の基板68は、パッケージ36の内部に圧電振動片32をマウントした後、開口側の端面68aに蓋体39を接合することで、内部空間S1は気密に封止され、内部空間S1は真空雰囲気となっている。パッケージ36と蓋体39とはロウ付けにより接合されているが、このロウ付けに関する構成部材40については、後で詳しく説明する。
なお、蓋体39は、蓋封止後に、レーザー光LB1で圧電振動片32の質量を変更する方法により周波数調整を可能にするために、例えばガラスなどの光を透過する材料で形成されることが好ましい。特に、硼珪酸ガラスなどの板体が好適に利用できる。
なお、蓋体39は、蓋封止後に、レーザー光LB1で圧電振動片32の質量を変更する方法により周波数調整を可能にするために、例えばガラスなどの光を透過する材料で形成されることが好ましい。特に、硼珪酸ガラスなどの板体が好適に利用できる。
第2の基板64の内部空間S1に露出した面(図2のパッケージ36の内部空間S1内の図において左端部付近の内側底部)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が設けられている。電極部31は、実装端子33と電気的に接続されて、駆動電圧を供給するものである。そして、この電極部31の上に導電性接着剤43が塗布され、この導電性接着剤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が硬化されるようになっている。尚、導電性接着剤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、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。
また、図2に示すように、パッケージ36は、その内側底面に矩形の凹部42を備えており、この凹部42は第2の基板64の一部を除去することにより形成することができる。凹部42は、図1に示す圧電振動片32の各振動腕34,35の先端部に対応する位置に設けられており、圧電デバイス20に外部から衝撃が加えられた際に、圧電振動片32の各振動腕34,35の先端が下に振れた場合、パッケージ36の内側底部と衝突することを避けることができ、損傷を防止できるようになっている。
圧電振動片32は、圧電材料として、例えば水晶をエッチングして形成されており、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、特に図示される構造とされている。すなわち、圧電振動片32は、パッケージ36側と固定される基部51と、この基部51を基端として、図1および図3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。
圧電振動片32の各振動腕34,35には、図3を参照して理解されるように、それぞれ長さ方向に延びる長い有底の長溝56,57が形成されている。この各長溝56,57は、各振動腕34,35の表裏両面に形成されている。さらに、図3において、圧電振動片32の基部51の端部(図3では左側端部)の幅方向両端付近には、引き出し電極52,53が形成されている。各引き出し電極52,53は、圧電振動片32の基部51の図示しない裏面にも同様に形成されている。
これらの各引き出し電極52,53は、上述したように図1に示されているパッケージ側の電極部31と導電性接着剤43により接続される部分である。そして、各引き出し電極52,53は、図3に示されるように、各振動腕34,35の長溝56,57内に設けた励振電極54,55とそれぞれ一体に接続されている。また、各励振電極54,55は、各振動腕34,35の両側面にも形成されており、例えば、振動腕34に関しては、長溝57内の励振電極54と、その側面部の励振電極55とは互いに異極となるようにされている。また、振動腕35に関しては、長溝56内の励振電極55と、その側面部の励振電極54とは互いに異極となるようにされている。
また、固定部である基部51から離れた自由端部32a、すなわち、この実施形態では各振動腕34,35の先端部には、周波数調整用の金属膜38,38が形成されている。この金属膜38,38は、図2に示されるように、蓋封止後の周波数調整工程において、レーザー光LB1を照射されることによって、その質量を減少させることで、周波数が高くなる方へ変化させるものである。この周波数調整用の金属膜38,38は励振電極54,55などの駆動用電極を形成する際に、これら駆動用電極と同じ構造にして同時に形成することができる。
ここで、圧電デバイス20については、図2に示されるように、蓋体39でパッケージ36を封止するための構成部材40に、ゲッタリング効果を有する部材44が用いられている。
具体的には、パッケージ36と蓋体39とはロウ付けされており、図2の一点鎖線で囲った図に示されるように、パッケージ36の封止構造は、下から順に、パッケージ36側の下地となる金属層47、ロウ材46、Au(金)層45、及び、ゲッタリング効果を有する部材44を含んでいる。そして、ゲッタリング効果を有する部材44は、熱を加えると活性化する所謂活性金属であり、ロウ材46をガラス製の蓋体39に被着するための下地となっている。
具体的には、パッケージ36と蓋体39とはロウ付けされており、図2の一点鎖線で囲った図に示されるように、パッケージ36の封止構造は、下から順に、パッケージ36側の下地となる金属層47、ロウ材46、Au(金)層45、及び、ゲッタリング効果を有する部材44を含んでいる。そして、ゲッタリング効果を有する部材44は、熱を加えると活性化する所謂活性金属であり、ロウ材46をガラス製の蓋体39に被着するための下地となっている。
さらに、ゲッタリング効果を有する部材44は、ロウ材46を溶融する熱によって活性化するようになっている。すなわち、ゲッタリング効果を有する部材44の活性化する温度が、ロウ材46の融点と同等もしくはそれ以下になるように構成されている。本実施形態の場合、ロウ材46にはAu−Ge合金が用いられており、AuとGeの配合比は、Auを89〜87wt%、Geを11〜13wt%として、融点が約356℃となるように形成されている。一方、ゲッタリング効果を有する部材44は、下地層としての役割を考慮して、その後のリフロー等の工程で溶融しないことが必要であり、Au−Ge合金の融点である約356℃と同等かそれよりも僅かに低い温度である約350℃で活性化するTi(チタン)を用いている。
これにより、ロウ材46であるAu−Ge合金を溶融させることで、蓋体39側の下地であるTiが活性化してゲッタリング効果を発揮することになる。
なお、Ti(チタン)はパッケージ36の開口側端面に対応する蓋体39の周縁に、蒸着やスパッタリングにより形成され、蓋体39である硼珪酸ガラス等のガラスや、ロウ材46であるAu−Ge合金との接合性がよい。
なお、Ti(チタン)はパッケージ36の開口側端面に対応する蓋体39の周縁に、蒸着やスパッタリングにより形成され、蓋体39である硼珪酸ガラス等のガラスや、ロウ材46であるAu−Ge合金との接合性がよい。
また、ロウ材46に用いられるAu−Ge合金は、ガラス製の蓋体に被着させるための低融点ガラスなどと比べて、鉛を含まない合金であるため、廃棄しても有害な鉛が生成されず、また、パッケージ36の開口側の端面68aの幅が200μmと極めて小さい場合であっても、接合力を発揮できるため好ましい。
なお、鉛フリー化が可能で、パッケージ36の開口側端面68aの幅が小さくても接合力を発揮できるものにAu−Sn合金等があるが、Au−Sn合金等では修理のためのリペア工程を行なった場合の保証ができない。すなわち、電子部品実装の鉛フリー化によってこれまでよりも融点の高いハンダが使用されてきている背景から、通常、リペア工程では圧電デバイス20に320℃程度の温度が加えられる。このため、融点が約280℃であるAu−Sn合金では、リペア工程に耐えられない恐れがある。特に、上述のように、パッケージ36の内部空間S1が真空雰囲気であると、ロウ材46は外圧によりリークし易いと言える。
なお、鉛フリー化が可能で、パッケージ36の開口側端面68aの幅が小さくても接合力を発揮できるものにAu−Sn合金等があるが、Au−Sn合金等では修理のためのリペア工程を行なった場合の保証ができない。すなわち、電子部品実装の鉛フリー化によってこれまでよりも融点の高いハンダが使用されてきている背景から、通常、リペア工程では圧電デバイス20に320℃程度の温度が加えられる。このため、融点が約280℃であるAu−Sn合金では、リペア工程に耐えられない恐れがある。特に、上述のように、パッケージ36の内部空間S1が真空雰囲気であると、ロウ材46は外圧によりリークし易いと言える。
このように、ガラスの蓋体39、蓋封止の際のゲッタリング効果、リペア工程、鉛フリー化、パッケージ36内の真空雰囲気、及びパッケージ36の開口側端面68aの幅寸法の小型化という全ての条件に対応できる封止構成として、蓋体側の下地としてのTi、およびロウ材としてのAu−Ge合金を用いることが最適である。
なお、本実施形態では、ゲッタリング効果を有する部材44であるTiとロウ材46であるAu−Ge合金との間に、Au層45が設けられているが、このAu層45は、ゲッタリング効果を有する部材44であるTiが酸化してロウ材46であるAu−Ge合金に接合されなくなったことを想定してTiの表面に設けたものであり、Au層45は、Tiが酸化されない場合においては、必ずしも必要なものではない。
また、このAu層45とロウ材46との間に、図2に対応した概略断面図である図5に示されるように、Ni(ニッケル)又はPt(プラチナ)、Pd(パダジウム)、W(タングステン)などからなる金属層70を設けてもよい。これにより、Au層45の厚みがないような場合において、ゲッタリング効果を有する部材44であるTiがAu層45を突き抜けるまで拡散することを防止し、確実にロウ材46を蓋体39側に付着させることができる。
また、このAu層45とロウ材46との間に、図2に対応した概略断面図である図5に示されるように、Ni(ニッケル)又はPt(プラチナ)、Pd(パダジウム)、W(タングステン)などからなる金属層70を設けてもよい。これにより、Au層45の厚みがないような場合において、ゲッタリング効果を有する部材44であるTiがAu層45を突き抜けるまで拡散することを防止し、確実にロウ材46を蓋体39側に付着させることができる。
なお、上述のように、本実施形態のパッケージ36はセラミックから形成されているため、パッケージ36側の下地となる金属層47にはタングステンメタライズが利用されている。
次に、圧電デバイス20の製造方法の実施形態を簡単に説明する。
なお、以下の製造方法にて説明する符号については、図1ないし図3を参照されたい。
図4は、本実施形態の圧電デバイス20の製造方法の実施形態を説明するための簡単なフローチャートである。
この図に示されるように、圧電デバイス20は、上述したパッケージ36と、圧電振動片32と、蓋体39を別々に製造しておき、その後これらを接合する。
なお、以下の製造方法にて説明する符号については、図1ないし図3を参照されたい。
図4は、本実施形態の圧電デバイス20の製造方法の実施形態を説明するための簡単なフローチャートである。
この図に示されるように、圧電デバイス20は、上述したパッケージ36と、圧電振動片32と、蓋体39を別々に製造しておき、その後これらを接合する。
この際、パッケージ36については、上述のように、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順次積層した後、焼結して形成するが、内側底面に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電極部31を形成する際に、開口側端面68aにもタングステンメタライズして、下地となる金属層47を形成しておく(図4のST1−1)。
また、蓋体39については、パッケージ36の開口側端面68aと対向する周縁に、蒸着やスパッタリングによりTiを付着させて、ゲッタリング効果を有する部材44を形成し(図4のST1−2)、さらに、このTiの露出した表面に蒸着やスパッタリングによりAu層45を形成しておく(図4のST1−3)。これにより、蓋体にTiを付着させた後に直ぐにパッケージに接合せず、Tiが酸化した場合であっても、Au−Ge合金からなるロウ材46を用いて、パッケージ36と蓋体39とを接合することができる。
そして、パッケージ36の内側底面に形成した電極部31の上に、導電性接着剤43を塗布し、その上に圧電振動片32を載置して加熱し、パッケージ36に圧電振動片32を接合する(図4のST2:マウント)。
次いで、パッケージ36の下地となる金属層47にAu−Ge合金からなるロウ材46を配置し、真空雰囲気下において、ガラス製の蓋体39を載置して加熱する。具体的には、ロウ材46の上に蓋体39側で既に形成したAu層45を載置して、約356℃で加熱し、パッケージ36を蓋体39により気密に封止する(図4のST3:蓋封止)。ここで、このAu−Ge合金からなるロウ材46を溶融する際、蓋体39側に既に形成した下地金属であるTiは約350℃で活性化するため、ゲッタリング効果を発揮する。このため、ロウ材46や導電性接着剤43からガスが発生しても、下地金属であるTiがガスを吸収して、パッケージ36内を真空雰囲気にすることができる。
次いで、圧電デバイスの特性を検査し、その検査結果に応じて周波数調整をし(図4のST4)、圧電デバイスを完成させる。すなわち、外部から周波数調整用のレーザー光LB1をパッケージ36内に照射し、圧電振動片32の金属被膜38に当て、金属膜38の一部を蒸散させて、質量削減方式による周波数調整(微調)を行う。これにより周波数を僅かに高い方へ調整することができる。
本発明の実施形態に係る圧電デバイス20は以上のように構成されており、蓋体39でパッケージ36を封止するための構成部材40に、ゲッタリング効果を有する部材44が用いられているため、封止するための構成部材40がゲッター材にもなり、特別にゲッター材を設ける必要性がなくなる。
また、ゲッタリング効果を有する部材44は、パッケージ36を封止するための構成部材40であるため、パッケージ36の開口側端面68aと蓋体39との間に配置される。したがって、圧電振動片32が外部からの衝撃で振れたとしても、圧電振動片32がゲッタリング効果を有する部材44に接触することはない。
また、ゲッタリング効果を有する部材44は、パッケージ36を封止するための構成部材40であるため、パッケージ36の開口側端面68aと蓋体39との間に配置される。したがって、圧電振動片32が外部からの衝撃で振れたとしても、圧電振動片32がゲッタリング効果を有する部材44に接触することはない。
図6は、本発明の上述した実施形態の第1の変形例に係る圧電デバイス22であって、図2を変形した概略断面図である。なお、図6は、理解の便宜上、励振電極および引出し電極を省略して作図している。
図6において、図1ないし図5の圧電デバイス20と同一の符号を付した箇所は共通の構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
図6の圧電デバイス22が図1ないし図5の圧電デバイス20と異なるのは、ゲッタリング効果を有する部材44についてである。
図6において、図1ないし図5の圧電デバイス20と同一の符号を付した箇所は共通の構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
図6の圧電デバイス22が図1ないし図5の圧電デバイス20と異なるのは、ゲッタリング効果を有する部材44についてである。
すなわち、ゲッタリング効果を有する部材44は、蓋体39の周縁に蒸着やスパッタリングで形成する際、ロウ材46と蓋体39との間とは別に、蓋体39の内側(内部空間S1に露出した面)にも形成するようにしている。なお、本変形例の場合、ゲッタリング効果を有する部材44は、ロウ材46と蓋体39との間に設けられたゲッタリング効果を有する部材44aと、内部空間S1に露出した面に設けられたゲッタリング効果を有する部材44bとは一体に形成されている。
そして、この蓋体39の内側(内部空間S1に露出した面)のゲッタリング効果を有する部材44bは、圧電振動片32の自由端部32a以外の領域に対応するように設けられている。すなわち、圧電振動片32は、パッケージ36に固定される固定部である基部51と、この基部51から離れて振動により振れ易い端部である自由端部32aとを有し、この自由端部32aを避けるように、ゲッタリング効果を有する部材44bが配置されている。これにより、圧電振動片32は、自由端部32aが振れても、ゲッタリング効果を有する部材44bに接触することを有効に防止される。
なお、蓋体39の内側のゲッタリング効果を有する部材44bは、ロウ材46に付着する部分ではないため酸化しても構わず、このため、その表面にAuなどは設けられていない。
また、蓋体39の内側のゲッタリング効果を有する部材44bは、蒸着やスパッタリングでゲッタリング効果を有する部材44a(すなわち蓋体39側の下地)を形成する際に形成できるので、別途、新しい工程を増やす必要は特にない。
また、蓋体39の内側のゲッタリング効果を有する部材44bは、蒸着やスパッタリングでゲッタリング効果を有する部材44a(すなわち蓋体39側の下地)を形成する際に形成できるので、別途、新しい工程を増やす必要は特にない。
本発明の実施形態の第1の変形例は以上のように構成されており、ゲッタリング効果を有する部材44は、ロウ材46と蓋体39との間とは別に、蓋体39の内側にも設けられているため、内部空間S1に露出する領域が多くなって、ゲッタリング効果を高められる。また、蓋封止の工程(図4のST3)の後であっても、蓋体39の内側のゲッタリング効果を有する部材44bにレーザー光を照射することで、再度、ゲッタリング効果を有する部材44bを活性化させることもできる。
図7は、本発明の上述した実施形態の第1の変形例のさらなる変形例に係る圧電デバイス24であって、図6を変形した概略断面図である。なお、図7は、理解の便宜上、励振電極および引出し電極を省略して作図している。
図7において、図6の圧電デバイス22と同一の符号を付した箇所は共通の構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
図7の圧電デバイス24が図6の圧電デバイス22と異なるのは、蓋体39の内側のゲッタリング効果を有する部材44bについてである。
図7において、図6の圧電デバイス22と同一の符号を付した箇所は共通の構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
図7の圧電デバイス24が図6の圧電デバイス22と異なるのは、蓋体39の内側のゲッタリング効果を有する部材44bについてである。
すなわち、蓋体39の内側(内部空間S1に露出した面)であって、圧電振動片32の自由端部32a以外の領域に対応するように設けられたゲッタリング効果を有する部材44bは、蓋体39の外側からレーザー光LB2を照射される位置に形成されている。
具体的には、この蓋体39の内側のゲッタリング効果を有する部材44bは、周波数調整工程(図4のST4)の際、周波数調整のために外部から照射されるレーザー光LB1の光路上とならない箇所で、しかも、パッケージ36の外部からレーザー光LB2を照射し得る箇所に形成する。
具体的には、この蓋体39の内側のゲッタリング効果を有する部材44bは、周波数調整工程(図4のST4)の際、周波数調整のために外部から照射されるレーザー光LB1の光路上とならない箇所で、しかも、パッケージ36の外部からレーザー光LB2を照射し得る箇所に形成する。
本変形例の場合、図3に示すように、振動腕34,35の先端部32aに金属膜38が形成されており、図7に示すように、蓋体39の内面において、直下の金属膜38と重なる位置をよけて、圧電振動片32のより基部51よりの位置に対応する箇所に、ゲッタリング効果を有する部材44bを設けている。具体的には、図3で示す金属膜38が設けられた領域A1と長溝56,57が設けられた領域A2との間の領域A3に対向するように、図7に示すように、蓋体39にゲッタリング効果を有する部材44bを形成している。
本発明の実施形態の第1の変形例のさらなる変形例は以上のように構成されており、蓋体39の内側であって、圧電振動片32の自由端部32a以外の領域に対応するように設けられたゲッタリング効果を有する部材44bは、蓋体39の外側からレーザー光LB2を照射される位置に形成されている。このため、レーザー光LB2の照射により、蓋体39内側のゲッタリング効果を有する部材44bを飛散させ、その飛沫を圧電振動片32の領域A3の表面に付着させることができる。したがって、圧電振動片32の質量を増加させて周波数調整を行うことができ、周波数の低い方への調整が可能となる。
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、パッケージ内に圧電振動片を収容するものであれば、水晶振動子、水晶発振器、水晶フィルタ、SAWデバイス、ジャイロ、角度センサ等の名称にかかわらず、全ての圧電振動片とこれを利用した圧電デバイスに適用することができる。
また、上述の実施形態では、パッケージにセラミックを使用した箱状のものを利用しているが、このような形態に限らず、異なる形状のパッケージすなわち収容容器に圧電振動片を収容するものについても本発明を適用することができる。
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、水晶振動子、水晶発振器、水晶フィルタ、SAWデバイス、ジャイロ、角度センサ等の名称にかかわらず、全ての圧電振動片とこれを利用した圧電デバイスに適用することができる。
また、上述の実施形態では、パッケージにセラミックを使用した箱状のものを利用しているが、このような形態に限らず、異なる形状のパッケージすなわち収容容器に圧電振動片を収容するものについても本発明を適用することができる。
20,22,24・・・圧電デバイス、32・・・圧電振動片、36・・・パッケージ、39・・・蓋体、40・・・パッケージを封止するための構成部材、44・・・ゲッタリング効果を有する部材、46・・・ロウ材
Claims (7)
- パッケージの内側に圧電振動片を収容して、蓋体により前記パッケージを気密に封止した圧電デバイスであって、
前記蓋体で前記パッケージを封止するための構成部材に、ゲッタリング効果を有する部材が用いられている
ことを特徴とする圧電デバイス。 - 前記ゲッタリング効果を有する部材は、前記パッケージと前記蓋体とをロウ付けするロウ材を前記パッケージ及び/又は前記蓋体に被着するための下地であって、前記ロウ材を溶融する熱によって活性化するようにした
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイス。 - 前記ゲッタリング効果を有する部材は、前記ロウ材を前記蓋体側に被着するための下地としてTiが用いられている
ことを特徴とする請求項2に記載の圧電デバイス。 - 前記ロウ材にはAu−Ge合金が用いら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。
- 前記蓋体側の下地としてのTiと、前記ロウ材であるAu−Ge合金との間に、Au層が設けられていることを特徴とする請求項4に記載の圧電デバイス。
- 前記ゲッタリング効果を有する部材は、前記ロウ材と前記蓋体との間とは別に、前記蓋体の内側であって、前記圧電振動片の自由端部以外の領域に対応するように設けられていることを特徴とする請求項3ないし5のいずれかに記載の圧電デバイス。
- 前記蓋体はガラスから形成されており、
前記蓋体の内側であって、前記圧電振動片の自由端部以外の領域に対応するように設けられた前記ゲッタリング効果を有する部材は、前記蓋体の外側からレーザー光を照射される位置に形成されている
ことを特徴とする請求項6に記載の圧電デバイス。
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JP2006136766A Withdrawn JP2007311914A (ja) | 2006-05-16 | 2006-05-16 | 圧電デバイス |
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-
2006
- 2006-05-16 JP JP2006136766A patent/JP2007311914A/ja not_active Withdrawn
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