JP3761023B2 - 圧電デバイス及びその製造方法 - Google Patents

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内蔵した圧電デバイス及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電デバイスは、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用いられている。
図１４及び図１５は、この圧電デバイス１の構成例を示す概略図であり、図 １４は圧電デバイスの構成を示す概略平面図、図１５は、図１４の圧電デバイスのＡ−Ａ線概略断面図である。
【０００３】
従来の圧電デバイス１は、パッケージ６の内部に、例えば水晶基板を利用した圧電振動片２を収容している。そして、この圧電振動片２に所定の電圧をかけると所定の周波数で振動するため、この振動周波数を外部に取り出すことによって、所定の周波数の出力を得ることができるようになっている。
【０００４】
このパッケージ６は複数のセラミック製の基板を積層して内側に所定の内部空間Ｓを形成するようにして、その全体が矩形状に形成されている。
この内側空間Ｓにおいて、パッケージの内側の底部には、導電性接着剤７を介して、上述した圧電振動片２の基部１１が電極部３上に固定されており、圧電振動片２の先端部４，５は自由端とされている。
そして、外部からの駆動電圧が電極部３及び導電性接着剤７を介して、圧電振動片２に伝えられると、圧電振動片２の自由端４，５が所定の周波数で振動するようになっている。
【０００５】
ここで、圧電振動片２は空気抵抗を受けると、振動性能に悪影響があるため、圧電振動片２は真空雰囲気中におくことが必要となる。
そのため、圧電デバイス１は、図１６に示されるように製造される。
すなわち、図１６（ａ）において、まずパッケージ６内の電極部３上に導電性接着剤７を塗布し、圧電振動片２の基部１１に設けられている引出し電極（図示せず）の箇所を載せ、軽く荷重をかけて位置決めし、導電性接着剤７を硬化させることにより、圧電振動片２をパッケージ６内にマウントする。そして、パッケージ６の上端面６ａには、あらかじめロウ材８が塗布されている。
次ぎに、図１６（ｂ）に示すように、真空雰囲気を形成するチャンバー１３内にある加熱器１４上のトレー１５の上に、蓋体９を載置し、その上に上述したロウ材８が蓋体９と接触するようにパッケージ６を逆さにして載置し、上から錘１２により荷重をかけながら、加熱器１４を作動させる。
これにより、蓋体９を介してロウ材８を溶融させて、蓋体９をパッケージ６と接合する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧電デバイス１は、上述のように例えばガラス製の蓋体９でロウ材８を介してセラミック製のパッケージ６を封止するが、このロウ材８は、加熱器１４からの熱が蓋体９全体を介して伝えられる。
そのため、ロウ材８を加熱する際には、導電性接着剤７も同時に加熱されることにより、導電性接着剤７に含有される有機物質からガスが発生し、パッケージ６及び蓋体９で囲まれた真空雰囲気が壊されてしまう。
そこで、ロウ材８の融点を、導電性接着剤７の熱分解温度より低くする必要があり、例えば熱分解温度が３２５℃であるシリコーン樹脂系の接着剤を用いる場合には、従来はＰｂ（鉛）を含有した例えばＰｂＯなどを使用することで、ロウ材８の融点を摂氏３２０℃程度としていた。
【０００７】
しかし、このようにＰｂ（鉛）を含有するロウ材８を用いた圧電デバイスを内蔵したＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、小型情報機器や、携帯電話等の移動体通信機器等が、産業廃棄物として廃棄されると、Ｐｂ（鉛）が自然界に排出されて人体に悪影響を及ぼす。
したがって、このような環境問題という観点からは、Ｐｂ（鉛）を使用しない圧電デバイスを需要者に供給する必要がある。
【０００８】
ところが、ロウ材８にＰｂ（鉛）を含有させないと、ロウ材８の融点が高くなってしまう。例えば、ロウ材８の組成をＳｎＯ−Ｐ₂Ｏ₅にすると、融点はおよそ摂氏４３０℃〜摂氏４８０℃の間となる。
そうすると、上述したように、ロウ材８を溶融する際に、導電性接着剤７が分解されてガスが発生し、内部空間Ｓの真空雰囲気に悪影響を及ぼしてしまう。
【０００９】
本発明の目的は、上述の問題を解決するためのものであり、Ｐｂ（鉛）を含有しないロウ材を介して蓋体でパッケージを封止できるようにし、かつ、ロウ材を溶融する際にパッケージと蓋体で囲まれた内部空間の真空雰囲気を害することがないようにした圧電デバイスを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１の発明によれば、圧電振動片の一部を導電性接着剤で固定して内部に収容するようにしたパッケージの上端に、ロウ材により透明材料でなる蓋体を固定して封止する工程を含む圧電デバイスの製造方法であって、前記パッケージと前記蓋体との間に光吸収部材を配置し、レーザ光を前記光吸収部材に照射して得られる熱により、前記ロウ材としての鉛を含有しないロウ材を溶融して前記蓋体を封止する、圧電デバイスの製造方法により達成される。
【００１１】
請求項１の構成によれば、前記パッケージと前記蓋体の間に光吸収部材を介してＰｂ（鉛）を含有しないロウ材を配置し、レーザ光を透明材料である蓋体を透過させて前記光吸収部材に局部的に照射することで、光吸収部材が発熱することとなる。そして、この熱をもって、局所的に前記ロウ材を溶融して前記蓋体を封止することができる。このため、パッケージ内の導電性接着剤等に封止の際の熱が伝わりにくいので、導電性接着剤からガスが発生することを有効に防止することができる。
これにより、前記パッケージを前記蓋体をもって封止するに際して、前記パッケージと前記蓋体で囲まれた内部空間の真空雰囲気に悪影響を及ぼすことを防止することができ、しかも、Ｐｂ（鉛）を原因とする環境汚染を回避することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、前記ロウ材として低融点ガラスを用いることを特徴とする。
請求項２の構成によれば、ロウ材の融点が低融点であるため、溶融した際のロウ材の熱が導電性接着剤に与える影響をより少なくすることができる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２のいずれかの構成において、前記光吸収部材を前記蓋体と前記ロウ材との間に配置することを特徴とする。
請求項３の構成によれば、光吸収部材を蓋体とロウ材の間に配置してあるため、蓋体、光吸収部材、ロウ材、パッケージの順に配置されることとなる。
そのため、外部から蓋体を透過させたレーザ光が照射されることで発生した光吸収部材の熱は、直ちにロウ材に伝わり、セラミック製のパッケージに直接作用して悪影響を及ぼすことなく、請求項１または２と同様の作用を発揮する。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１または２のいずれかの構成において、前記光吸収部材を前記ロウ材と前記パッケージとの間に配置し、前記光吸収部材と前記パッケージとの間に断熱層を配置することを特徴とする。
請求項４の構成によれば、光吸収部材をロウ材とパッケージとの間に配置している。そのため、光吸収部材についてはパッケージの上端面に配置し、ロウ材については予め蓋体に配置することができる。したがって、極めて小さなスペースしかないパッケージ上端面にロウ材と、その上にさらに光吸収部材を配置することの困難性を回避することができる。
一方、光吸収部材が、ロウ材よりもパッケージ側に配置されることになると、レーザ光が照射されることで発熱した光吸収部材の熱が、パッケージに直接伝わってしまう。そこで、請求項４の発明は、光吸収部材とパッケージとの間に断熱層を配置し、少なくとも光吸収部材から発した熱がパッケージに直接伝わることを防止する。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１または請求項２のいずれかの構成において、前記光吸収部材を前記ロウ材に含有させることを特徴とする。
請求項５の構成によれば、光吸収部材をロウ材に含有させ、レーザ光をこの光吸収部材に照射することで、ロウ材を光吸収部材の熱により内部から溶融することができる。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項３の構成において、前記ロウ材と前記パッケージとの間に所定の金属が配置されており、前記ロウ材として前記金属を含む金属材料が使用されることを特徴とする。
請求項６の構成によれば、レーザ光を局部的に照射された光吸収部材は発熱し、この熱により局所的にロウ材が溶融して蓋体を固定するとともに、溶融されたロウ材には、パッケージの上端に配された金属と同一の金属が含有されているため、ロウ材とパッケージも接合しやすくなる。
【００１７】
上述の目的は、請求項７の発明によれば、圧電振動片の一部を導電性接着剤で固定して内部に収容するようにしたパッケージと、このパッケージの上端にロウ材により固定される透明材料でなる蓋体とを有する圧電デバイスであって、前記ロウ材は鉛を含有しない材料からなり、前記パッケージと前記蓋体との間に、レーザ光を照射することにより熱を吸収して、この熱により前記ロウ材を溶融するための光吸収部材を備える、圧電デバイスにより達成される。
【００１８】
請求項７の構成によれば、前記パッケージと前記蓋体の間に光吸収部材を介してＰｂ（鉛）を含有しないロウ材を配置し、レーザ光を透明材料である蓋体を透過させて前記光吸収部材に局部的に照射することで、光吸収部材が発熱することとなる。そして、この熱をもって、局所的に前記ロウ材を溶融して前記蓋体を封止することができる。このため、パッケージ内の導電性接着剤等に封止の際の熱が伝わりにくいので、導電性接着剤からガスが発生することを有効に防止することができる。
これにより、前記パッケージを前記蓋体をもって封止するに際して、前記パッケージと前記蓋体で囲まれた内部空間の真空雰囲気に悪影響を及ぼすことを防止することができ、しかも、Ｐｂ（鉛）を原因とする環境汚染を回避することができる。
【００１９】
請求項８の発明によれば、請求項７の構成において、前記ロウ材として低融点ガラスを用いることを特徴とする。
請求項８の構成によれば、ロウ材の融点が低融点であるため、溶融した際のロウ材の熱が導電性接着剤に与える影響をより少なくすることができる。
【００２０】
請求項９の発明は、請求項７または８のいずれかの構成において、前記光吸収部材を前記蓋体と前記ロウ材との間に配置することを特徴とする。
請求項９の構成によれば、光吸収部材を蓋体とロウ材の間に配置してあるため、蓋体、光吸収部材、ロウ材、パッケージの順に配置されることとなる。
そのため、外部から蓋体を透過させたレーザ光が照射されることで発生した光吸収部材の熱は、直ちにロウ材に伝わり、セラミック製のパッケージに直接作用して悪影響を及ぼすことなく、請求項７または８と同様の作用を発揮する。
【００２１】
請求項１０の発明は、請求項７または８のいずれかの構成において、前記光吸収部材を前記ロウ材と前記パッケージとの間に配置し、前記光吸収部材と前記パッケージとの間に断熱層を配置することを特徴とする。
【００２２】
請求項１０の構成によれば、光吸収部材をロウ材とパッケージとの間に配置している。そのため、光吸収部材についてはパッケージの上端面に配置し、ロウ材については予め蓋体に配置することができる。したがって、極めて小さなスペースしかないパッケージ上端面にロウ材と、その上にさらに光吸収部材を配置することの困難性を回避することができる。
一方、光吸収部材が、ロウ材よりもパッケージ側に配置されることになると、レーザ光が照射されることで発熱した光吸収部材の熱が、パッケージに直接伝わってしまう。そこで、請求項１０の発明は、光吸収部材とパッケージとの間に断熱層を配置し、少なくとも光吸収部材から発した熱がパッケージに直接伝わることを防止する。
【００２３】
請求項１１の発明によれば、請求項７または請求項８の構成において、前記光吸収部材を前記ロウ材に含有させることを特徴とする。
請求項１１の構成によれば、光吸収部材をロウ材に含有させ、レーザ光をこの光吸収部材に照射することで、ロウ材を光吸収部材の熱により内部から溶融することができる。
【００２４】
請求項１２の発明によれば、請求項９の構成において、前記ロウ材と前記パッケージとの間に所定の金属が配置されており、前記ロウ材として前記金属を含む金属材料が使用されることを特徴とする。
請求項１２の構成によれば、レーザ光を局部的に照射された光吸収部材が発熱し、この熱により局所的にロウ材が溶融して蓋体を固定するとともに、溶融されたロウ材には、パッケージの上端に配された金属と同一の金属が含有しているため、ロウ材とパッケージも接合しやすくなる。
これにより、請求項９と同様の作用を発揮し、しかも、パッケージと蓋体の接合強度が高められることで、リークすることを防止することができる。
【００２５】
上述の目的は、請求項１３の発明によれば、圧電振動片の一部を導電性接着剤で固定して内部に収容するようにしたパッケージと、このパッケージの上端にロウ材で固定される透明材料でなる蓋体とを有する圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、前記ロウ材は鉛を含有しない材料からなり、前記パッケージと前記蓋体との間に、レーザ光を照射することにより熱を吸収して、この熱により前記ロウ材を溶融するための光吸収部材を備え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。
【００２６】
また、上述の目的は、請求項１４の発明によれば、圧電振動片の一部を導電性接着剤で固定して内部に収容するようにしたパッケージと、このパッケージの上端にロウ材で固定される透明材料でなる蓋体とを有する圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記ロウ材は鉛を含有しない材料からなり、前記パッケージと前記蓋体との間に、レーザ光を照射することにより発熱して、この熱により前記ロウ材を溶融するための光吸収部材を備え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。
【００２７】
【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はその概略斜視図、図２はその概略平面図、図３は図２のＢ−Ｂ線概略断面図である。
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は、例えば、セラミックグリーンシートを成形して焼結した酸化アルミニウム質焼結体等を利用した複数の基板を積層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Ｓを形成するようにされている。
【００２８】
パッケージ３６の内部空間Ｓ内の図において左端部付近において、内部空間Ｓに露出して底部を構成するベースとなる積層基板には、Ａｕ及びＮｉメッキが施された電極部３１，３１が図１に示すように所定の間隔を隔てて形成されている。
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。この各電極部３１，３１の上には、導電性接着剤４３，４３が塗布されており、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を押圧・硬化等されることにより接合されている。
【００２９】
ここで、導電性接着剤４３，４３は、例えばエポキシ樹脂系の接着剤やシリコーン樹脂系の接着剤やポリイミド系の接着剤やウレタン系の接着剤などの中に、絶縁性皮膜で包まれたＡｇ（銀）などの導電性微粒子を含有している。そして、この導電性接着剤を押圧することで、絶縁性皮膜が破れて各導電性微粒子が接触し、導電可能な接着剤となる。
【００３０】
そして、このような導電性接着剤を介して、圧電振動片３２に電圧をかけることとなる。すなわち、この圧電振動片３２の基端部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。
【００３１】
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、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。
圧電振動片３２は、このような音叉型の水晶振動片だけでなく、例えば、圧電材料としての水晶を薄い矩形状にカットしたＡＴカット振動片を用いてもよい。
【００３２】
パッケージ３６の開放された上端には、ロウ材６０、及び光吸収部材６２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、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。
この蓋体３９と、パッケージ３６との接合方法は、詳しく後で説明する。
【００３３】
すなわち、パッケージ３６内に圧電振動片３２を固定した後で、パッケージ３６に蓋体３９を固定し、透明な蓋体３９を介して、外部からレーザ光を圧電振動片３２の図示しない金属被膜に照射し、その一部を蒸散させることにより、質量削減方式の周波数調整を行うことができるようにされている。
【００３４】
さらに、この実施形態では、パッケージ３６を構成する積層基板の最下層の基板には、図において右端部付近に孔を形成することにより、この積層基板の厚みに対応した凹部４２が形成されている。この凹部４２は、圧電振動片３２の自由端３２ｂの下方に位置している。これにより、本実施形態では、後述するように、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３２ｂが、もし矢印Ｄ方向に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。
【００３５】
次に、圧電デバイス３０のパッケージ３６と蓋体３９との接合方法に関する実施形態を説明する。
図４において、まずパッケージ３６内の電極部３１上に導電性接着剤４３を塗布し、圧電振動片３２の基部５１に設けられている引出し電極（図示せず）の箇所を載せ、軽く荷重をかけて位置決めし、導電性接着剤４３を硬化させることにより、圧電振動片３２をパッケージ３６内にマウントする。そして、パッケージ３６の上端面５６に、ロウ材６０を塗布し、その上に光吸収部材６２をスパッタリング等により成膜する。
ここで、光吸収部材６２は、ロウ材６０を溶融するためのものであり、そのために、図５に示すように、レーザ光Ｌを照射されることによって、その光を吸収し、光吸収部材６２の分子が振動することで発熱するものである。そこで、光吸収部材６２はレーザ光Ｌの吸収率が高い程よく、金属が使用される。そして、後述するように、この金属の中でも、好ましくは例えばＣｒ（クロム）等を使用することが適している。
【００３６】
次に、図５に示すように、真空雰囲気を形成するチャンバー７０内にあるトレー７２の上に、上述のロウ材６０及び光吸収部材６２を配置したパッケージ３６を載置し、この光吸収部材６２の上に例えばガラス等の蓋体３９を載置する。
そして、レーザ光Ｌを、ガラス等の蓋体３９を透過させて、光吸収部材６２に局部的に照射する。このようにすることで、光吸収部材６２は、レーザ光Ｌを受けて、熱を発生することとなる。
【００３７】
ここで、レーザ光Ｌは、光吸収部材６２を発熱させるために使用される。そのため、金属である光吸収部材６２に対して、その光が吸収され易いレーザ光を使用する必要がある。
この点、図７は、各種金属の反射率におよぼすレーザ波長の影響を示す図であるが、金属の場合は、透過する光がないため、「吸収率（％）＝１００％−反射率（％）」となる。そして、図７に示すように、レーザ光の波長が長い程、各種金属に対する反射率が高く、例えば、発振波長が１０μｍである場合には、ほとんどの金属の光反射率が９０％以上、すなわち光吸収率は１０％以下となる。したがって、例えば１０．６μｍであるＣＯ₂レーザを使用することは本実施形態には好ましくない。
そこで、本実施形態においては、例えば、波長が１．０４７μｍ〜１．０６４μｍであるＹＡＧ（ｙｔｔｒｉｕｍ ａｌｕｎｉｎｕｍ ｇａｒｎｅｔ）レーザ等を使用する。そして、この波長は図７のλ１のラインで示す波長と略一致し、波長が１．０４７μｍ〜１．０６４μｍであるＹＡＧレーザを使用する場合の金属の光吸収率は、一部の金属を除いて約３０％〜約４０％となる。
【００３８】
ここで、本実施形態に使用する光吸収部材６２を選択する場合、例えば発振波長が図７に示すλ１の位置にある波長を有するＹＡＧレーザを用いた際には、図７に示す金属のうち、光吸収率が高い金属は、Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｒ（クロム）の順になることから、光吸収部材６２としてＭｏ（モリブデン）やＣｒ（クロム）等を使用することが適している。
一方、レーザ光Ｌの波長が、例えば０．５２３μｍ〜０．５３２μｍであるＹＡＧレーザの高調波を使用した場合には、この波長は図７のλ２のラインと略一致するため、上述のように、接合強度や融点の関係をも考慮すると、例えば光吸収率が４２％であるＡｕ（金）等を光吸収部材６２に使用することが適している。
このように、光吸収部材６２に使用する金属を選択するにあたっては、使用するレーザ光Ｌの発振波長の長短に応じて、いかなる金属を選択すべきかが異なってくる。
【００３９】
そして、例えば発振波長が１．０４７μｍ〜１．０６４μｍであるＹＡＧレーザ光Ｌを、例えばＣｒ（クロム）を用いた光吸収部材６２に照射すると、Ｃｒ（クロム）内に侵入したレーザ光は熱エネルギーに変わり、この熱がロウ材６０を溶融することとなる。
ここで、Ｐｂ（鉛）を含有しないロウ材６０には、この光吸収部材６２の融点と同一又はこれより低い融点であるロウ材を使用する必要があるが、好ましくは、その種類としては低融点ガラス等を使用する。低融点ガラスとは摂氏３００℃〜摂氏７００℃で溶融するガラスをいうが、本実施形態の場合には、ロウ材６０にはＰｂ（鉛）を含有させず、かつ、ロウ材６０の融点が低ければ低い程、導電性接着剤４３に与える影響が少なくなるため、好ましくはＳｎＯ−Ｐ₂Ｏ₅等を使用する。この場合、融点はおよそ摂氏４３０℃〜摂氏４８０℃の間となる。
【００４０】
また、図５に示される光吸収部材６２は、ガラス製の蓋体３９とロウ材６０との間に配置されている。そのため、レーザ光を照射されることで発熱した光吸収部材６２の熱は、直ちにロウ材６０に伝わることで、セラミック製のパッケージ３６に直接作用して悪影響を及ぼすことを防止することができる。
【００４１】
このように、本実施形態の方法では、例えばセラミック製のパッケージ３６と例えばガラス製の蓋体３９の間に、Ｃｒ（クロム）等の光吸収部材６２を配置し、レーザ光Ｌをガラス製等の透明材料でなる蓋体３９を透過させて光吸収部材６２に照射することで、光吸収部材６２が発熱する。そして、この熱が、局所的にＰｂ（鉛）を含有しないＳｎＯ−Ｐ₂Ｏ₅等のロウ材６０を溶融して、パッケージ３６と蓋体３９を接合することとなる。
これにより、パッケージ３６と蓋体３９を接合する際に、導電性接着剤４３を加熱してガスが発生することを防止することができ、パッケージ３６と蓋体３９で囲まれた内部空間Ｓの真空雰囲気に悪影響を及ぼすことを防止することができる。
【００４２】
ここで、レーザ光Ｌを光吸収部材６２に照射する方法としては、例えば図５に示されるように、その照射位置が蓋体３９の周縁に沿って、レーザ光Ｌを走査して、パッケージ３６の上端面に載置されている光吸収部材６２に局部的に照射する。この場合、例えばレーザ光Ｌに発振波長が１．０４７μｍ〜１．０６４μｍであるＹＡＧレーザを用いた場合には、例えば、レーザ出力を２０Ｗとし、ビーム径を１００μｍとし、走査速度を１０ｍｍ／秒として照射する。そうすると、例えば、蓋体３９の周縁に沿った長さが１０ｍｍである場合のレーザ照射時間は１秒となり、極めて短時間にパッケージ３６と蓋体３９を接合することができる。
また、レーザ光Ｌの照射方法としては、図６に示すような回折格子を用いる照射方法を採用してもよい。すなわち、光集束手段７４の前段に配置された光分割手段７６にレーザ光Ｌ２が入射される。光分割手段７６は、例えば位相格子（回折格子−グレーティング）であり、上記レーザ光Ｌ２を０次光Ｌ３と回折光Ｌ４とに分割し、光集束手段７４により集束される光ビームが蓋体９の周縁に沿った位置に一度に複数本照射する。なお、光分割手段７６としては、回折格子だけでなく、所定の回折作用により光ビームを分割できる例えばホログラム素子等を利用するようにしてもよい。このように、回折格子を用いる照射方法を採用すると、レーザ光を一度照射するだけで極めて短時間にパッケージ３６と蓋体３９を接合することができる。
【００４３】
図８ないし図１０は、第一の実施形態の各変形例を示している。
これらの図において、第１の実施形態を説明する上で使用した符号と同一の符号を付した箇所は、共通する構成であるから、重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
図８は第１変形例を示している。
この第１変形例は、図５の構成と比べると、光吸収部材６２とロウ材６０の間に接合用材料６３を配している点だけが異なっている。すなわち、第一の実施形態に示すように、光吸収部材６２が例えばＣｒ（クロム）からなり、ロウ材６０が例えばＳｎＯ−Ｐ₂Ｏ₅からなる場合には、このＣｒ（クロム）とＳｎＯ−Ｐ₂Ｏ₅との接合強度は強くはないため、ここからリークする可能性もある。そこで、接合用材料６３は、光吸収部材６２とロウ材６０との間に、光吸収部材６２とロウ材６０とのそれぞれに対して接合強度が高い材料を配して、リークを防止するものである。
【００４４】
但し、光吸収部材６２が有する熱がロウ材６０に伝わらなければ、ロウ材６０を溶融して蓋体３９とパッケージ３６を接合することができない。そのため、接合用材料６３は、光吸収部材６２が有する熱を効率よくロウ材６０に伝える必要がある。
そのため、接合用金属６３は、光吸収部材６２とロウ材６０とのそれぞれに対して接合強度が高い材料であると共に、熱伝導率がよい材料を使用する。例えば、光吸収部材６２がＣｒ（クロム）からなり、ロウ材６０がＳｎＯ−Ｐ₂Ｏ₅からなる場合には、スパッタリング等でロウ材６０の上端面にＡｕ（金）等の接合用金属６３を成膜する。
【００４５】
そして、レーザ光Ｌを透明でなる蓋体３９を透過させてＣｒ（クロム）等の光吸収部材６２ａに局部的に照射することで、この光吸収部材６２ａが発熱し、この熱が、熱伝導率の高いＡｕ（金）等の接合用材料６３に伝わり、この伝わった熱をもってＳｎＯ−Ｐ₂Ｏ₅等のロウ材６０が溶融される。
これにより、第１の変形例では、第１の実施形態で説明した作用効果に加えて、さらに、第１の光吸収部材６２ａとロウ材６０の接合強度を高めることができる。
【００４６】
図９は、第２変形例を示している。
この第２変形例は、図５の構成と比べると、光吸収部材６２がロウ材６０とパッケージ３６との間に配置している点、及び光吸収部材６２とパッケージ３６との間に断熱層６９を配置している点が異なる。
【００４７】
具体的な製造方法としては、蓋体３９の周縁に沿って予めロウ材６０を塗布する。これにより、パッケージ３６の上端面の極めて限られたスペースに配置してあるロウ材６２の上端面に、光吸収部材６２を配置することの困難性を回避することができる。
【００４８】
一方、パッケージ３６の上端面には、スパッタリング等で断熱層６９を成膜し、この断熱層６９の上に光吸収部材６２をスパッタリング等で成膜する。
ここで、断熱層６９とは、発熱した光吸収部材６２の熱を、直接パッケージ３６に伝えることを防止し、かつ、光吸収部材６２とパッケージ３６とのそれぞれに対して接合強度がある程度高い金属層である。
すなわち、本実施形態では、レーザ光Ｌを照射されて発熱する光吸収部材６２は、ロウ材６０とパッケージ３６との間に配置して使用されるため、この断熱層６９を配しないと、発熱した光吸収部材６２の熱が、直接パッケージ３６に伝えられてしまい、導電性接着剤４３に悪影響を及ぼしてガスが発生するおそれがあるため、これを防止するものである。
また、この断熱層６９は、光吸収部材６２とパッケージ３６との接合強度が悪い場合に、この間からリークを引き起こしてしまうため、接合強度が光吸収部材６２とパッケージ３６とのそれぞれに対してある程度高いものである。
具体的には、断熱層６９は、後述するように光吸収部材６２にＡｕ（金）を使用し、パッケージ３６にセラミックを使用した場合には、例えば、Ｗ（タングステン）等を使用する。
【００４９】
そして、この断熱層６９及び光吸収部材６２を配置したパッケージ３６の上に、上述のロウ材６０を塗布した蓋体３９を載置する。
次に、レーザ光Ｌを光吸収部材６２に照射すると、光吸収部材６２が発熱し、この熱によってＳｎＯ−Ｐ₂Ｏ₅等のロウ材６０が溶融され、このロウ材６０を介して蓋体３９とパッケージ３６とが接合される。
ここで、光吸収部材６２については、上述したように、レーザ光の発振波長の長短との関係において、どのような金属を選択するか異なってくる。例えば、ＹＡＧレーザの発振波長を、図７にいうλ２の位置に示す波長（０．５２３μｍ〜０．５３２μｍ）で使用する場合、光吸収部材６２には、光吸収率が「１００％−５８％＝４２％」と高い吸収率を有するＡｕ（金）等を使用する。
【００５０】
これにより、第２の変形例では、第１の実施形態で説明した作用効果に加えて、さらに、パッケージ３６の小型化薄型に伴う、ロウ材６０の上に光吸収部材６２を配置することの困難性を回避することができる。
なお、光吸収部材６２がＡｕ（金）からなり、断熱層６９がＷ（タングステン）からなる場合には、この両者の間にＮｉ（ニッケル）などを配置してもよい。このようにすることで、光吸収部材６２と断熱層６９の接合強度をさらに高めることができる。また、ロウ材６０が溶融する際に導電性接着剤４３に悪影響を及ぼすおそれがない場合には、勿論この断熱層６９を配置しなくてもよい。
【００５１】
図１０は、第３変形例を示している。
この第３変形例は、図５の構成と比べると、光吸収部材６２がロウ材６０に含有されている点だけが異なっている。すなわち、第１の実施形態で示すＣｒ（クロム）等の光吸収部材６２をロウ材６０内に含有させている。
そして、レーザ光Ｌを透明でなる蓋体３９を透過させて、ＳｎＯ−Ｐ₂Ｏ₅等のロウ材６０に含有されたＣｒ（クロム）等の光吸収部材６２に照射することにより、含有されたＣｒ（クロム）等の光吸収部材６２が発熱し、ロウ材６０を内部から効率よく溶融することができる。
これにより、第２の変形例では、第１の実施形態で説明した作用効果に加えて、さらに、ロウ材６０を内部から効率よく溶融することができる。
【００５２】
図１１は、本発明の圧電デバイスの第２の実施の形態を示している。
この図において、第１の実施形態を説明する上で使用した符号と同一の符号を付した箇所は、共通する構成であるから、重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
この第２の実施の形態は、図５の構成と比べると、パッケージ３６とロウ材６６の間に所定の金属６４を配置している点、及びこの所定の金属６４が、第１の金属層６４ａと第２の金属層６４ｂとの多層に配置されている点、並びにロウ材６６が第１の金属層６４ａの金属を含有する金属材料でなる点が異なっている。
【００５３】
すなわち、第２の金属層６４ｂは、セラミック製のパッケージ３６と接合強度が高い金属材料として、例えばＷ（タングステン）等により形成されている。具体的には、セラミック製のパッケージ３６の焼成前に、その上端面に予めスクリーン印刷の手法により印刷等し、その後、セラミック材料を焼成して、パッケージ３６を作ることにより、第２の金属層６４ｂが形成される。
次に、第１の金属層６４ａは、第２の金属層６４ｂとロウ材６６とのそれぞれに対して接合強度の高い金属である。具体的には、第２の金属層６４ｂの上端面に、Ａｕ（金）或いはＡｇ（銀）等をスパッタリングで成膜する。
次に、ロウ材６６は、第１の金属層６４ａと光吸収部材６２とのそれぞれに対して接合強度の高い金属材料である。具体的には、第１の金属層６４ａで使用するＡｕ（金）或いはＡｇ（銀）等をロウ材に含有させた金属材料、例えばＡｕ−ＳｎまたはＡｕ−Ｇｅ或いはＡｇロウ等を第１の金属層６４ａの上端面に載置し、加熱溶融させて形成する。
【００５４】
そして、例えば発振波長が１．０６４μｍであるＹＡＧレーザのレーザ光ＬをＣｒ（クロム）等の光吸収部材６２に照射すると、光吸収部材６２は発熱してロウ材６６を溶融する。
そうすると、溶融されたロウ材６６は、第１の金属層６４ａを形成するＡｕ（金）或いはＡｇ（銀）等を含有する金属材料からなるため、ロウ材６６と第１の金属層６４ａとの接合強度が高くなる。また、第１の金属層６４ａとして用いられるＡｕ（金）或いはＡｇ（銀）等と第２の金属層６４ｂとして用いられるＷ（タングステン）等の接合強度は高いため、第１の金属層６４ａと第２の金属層６４ｂの接合強度も高くなる。また、第２の金属層６４ｂとして用いられるＷ（タングステン）等とパッケージ３６として用いられるセラミックは接合強度が高いため、第２の金属層６４ｂとパッケージ３６の接合強度も高くなる。
【００５５】
これにより、第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した作用効果に加え、さらに、蓋体３９とパッケージ３６の接合強度を高めて、リークすることを防止できる。
なお、第１の金属層６４ａとして用いられるＡｕ（金）或いはＡｇ（銀）等と第２の金属層６４ｂとして用いられるＷ（タングステン）との間に、Ｎｉ（ニッケル）等の金属層を設けて、蓋体３９とパッケージ３６の接合強度をさらに高めてもよい。
【００５６】
図１２は、本発明の圧電デバイスの第４の実施の形態の構成を示す概略断面図である。
図において、圧電デバイス１００は、圧電振動片３２を用いて、圧電発振器を形成した例を示しており、第１の実施の形態と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複した説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【００５７】
圧電デバイス１００のパッケージ１０１には、中央付近に凹部１０２が形成されており、その内側底部には、図示しない電極が設けられている。この電極上には、集積回路１０３が実装されており、集積回路１０３は、所定の分周回路等を構成していて、圧電振動片３２の駆動電極と電気的に接続され、集積回路１０３から出力された駆動電圧が圧電振動片３２に与えられるようになっている。
ここで、圧電デバイス１００の蓋体３９とパッケージ１０１を接合するための接合部には、第１の実施形態ないし第４の実施形態、もしくはその各変形例で説明した構成が選択されて適用されている。
【００５８】
本実施形態は以上のように構成されており、圧電発振器である圧電デバイス１００においても、第１の実施形態と同様に、ロウ材を局所的に加熱することで、パッケージ３６と蓋体３９で囲まれた内部空間Ｓの真空雰囲気に悪影響を及ぼすことを防止することができ、しかも、Ｐｂ（鉛）を原因とする環境汚染を回避することができる。
【００５９】
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が取り付けられて、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る図１２のような圧電デバイス１００であってもよい。
【００６０】
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。
【００６１】
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、装置全体としても優れた安定性能を備えることができる。
【００６２】
本発明は上述の実施形態に限定されない。実施形態の各変形例の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。
本発明の圧電デバイスは、圧電振動子、圧電発振器に限らず、パッケージ内に圧電振動片を収容したあらゆる圧電デバイスに適用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、環境問題の観点から、Ｐｂ（鉛）を含有しないロウ材を介して蓋体でパッケージを封止できるようにし、かつ、ロウ材を溶融する際にパッケージと蓋体で囲まれた内部空間の真空雰囲気を害することがないようにした圧電デバイスを提供することができる。
【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斜視図。
【図２】 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３】 図２のＢ−Ｂ線概略断面図。
【図４】 図１の圧電デバイスのパッケージの上端にロウ材と光吸収部材を配置した状態の概略断面図。
【図５】 図１の圧電デバイスのパッケージと蓋体をレーザ光で接合する際の概略断面図。
【図６】 図１の圧電デバイスのパッケージと蓋体とを回折格子を介して照射したレーザ光で接合する際の概略断面図。
【図７】 各種金属の反射率とレーザ波長の関係を示す図。
【図８】 本発明の圧電デバイスの第１の実施形態の第１変形例を説明するための図。
【図９】 本発明の圧電デバイスの第１の実施形態の第２変形例を説明するための図。
【図１０】 本発明の圧電デバイスの第３変形例を説明するための図。
【図１１】 本発明の圧電デバイスの第２の実施形態を説明するための図。
【図１２】 本発明の圧電デバイスの第３の実施形態を説明するための図。
【図１３】 本発明の各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平面図。
【図１５】 図１４の圧電デバイスのＡ−Ａ線概略断面図。
【図１６】 図１４の圧電デバイスのパッケージと蓋体を接合する際の概略断面図。
【符号の説明】
３０，１００・・・圧電デバイス、３２・・・圧電振動片、３６，１０１・・・パッケージ、３９・・・蓋体、８，６０，６６・・・ロウ材、６２・・・光吸収部材

Claims (14)

1. 圧電振動片の一部を導電性接着剤で固定して内部に収容するようにしたパッケージの上端に、ロウ材により透明材料でなる蓋体を固定して封止する工程を含む圧電デバイスの製造方法であって、
   前記パッケージと前記蓋体との間に光吸収部材を配置し、
   レーザ光を前記光吸収部材に照射して得られる熱により、前記ロウ材としての鉛を含有しないロウ材を溶融して前記蓋体を封止する
   ことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
2. 前記ロウ材として低融点ガラスを用いることを特徴とする、請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
3. 前記光吸収部材を前記蓋体と前記ロウ材との間に配置することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の圧電デバイスの製造方法。
4. 前記光吸収部材を前記ロウ材と前記パッケージとの間に配置し、前記光吸収部材と前記パッケージとの間に断熱層を配置することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の圧電デバイスの製造方法。
5. 前記光吸収部材を前記ロウ材に含有させることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の圧電デバイスの製造方法。
6. 前記ロウ材と前記パッケージとの間に所定の金属が配置されており、前記ロウ材として前記金属を含む金属材料が使用されることを特徴とする、請求項３に記載の圧電デバイスの製造方法。
7. 圧電振動片の一部を導電性接着剤で固定して内部に収容するようにしたパッケージと、このパッケージの上端にロウ材により固定される透明材料でなる蓋体とを有する圧電デバイスであって、
   前記ロウ材は鉛を含有しない材料からなり、
   前記パッケージと前記蓋体との間に、レーザ光を照射することにより熱を発生して、この熱により前記ロウ材を溶融するための光吸収部材を備える
   ことを特徴とする圧電デバイス。
8. 前記ロウ材として低融点ガラスを用いることを特徴とする、請求項７に記載の圧電デバイス。
9. 前記光吸収部材を前記蓋体と前記ロウ材との間に配置することを特徴とする、請求項７または請求項８に記載の圧電デバイス。
10. 前記光吸収部材を前記ロウ材と前記パッケージとの間に配置し、前記光吸収部材と前記パッケージとの間に断熱層を配置することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の圧電デバイス。
11. 前記光吸収部材を前記ロウ材に含有させることを特徴とする、請求項７または請求項８に記載の圧電デバイス。
12. 前記ロウ材と前記パッケージとの間に所定の金属が配置されており、前記ロウ材として前記金属を含む金属材料が使用されることを特徴とする、請求項９に記載の圧電デバイス。
13. 圧電振動片の一部を導電性接着剤で固定して内部に収容するようにしたパッケージと、このパッケージの上端にロウ材で固定される透明材料でなる蓋体とを有する圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、
    前記ロウ材は鉛を含有しない材料からなり、
    前記パッケージと前記蓋体との間に、レーザ光を照射することにより熱を発生して、この熱により前記ロウ材を溶融するための光吸収部材を備え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。
14. 圧電振動片の一部を導電性接着剤で固定して内部に収容するようにしたパッケージと、このパッケージの上端にロウ材で固定される透明材料でなる蓋体とを有する圧電デバイスを利用した電子機器であって、
    前記ロウ材は鉛を含有しない材料からなり、
    前記パッケージと前記蓋体との間に、レーザ光を照射することにより熱を発生して、この熱により前記ロウ材を溶融するための光吸収部材を備え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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