(57)【要約】【課題】  本発明は、スルーホールを封止する材料として共晶金属と樹脂材料との組合せを使用した圧電デバイス及びその圧電デバイスの封止方法を提供する。【解決手段】  リッド（１０）とベース（４０）の間で圧電振動片（３０）が挟んでなる圧電デバイス（１００）であって、ベース（４０）に、圧電デバイスを外部（４５、４６）と導通させることに用いる、ベースを貫通するスルーホール（４１、４３）が複数形成され、スルーホールは、共晶金属（１８）と樹脂材料（１９）との組合せにより封止されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リッドとベースとの間で圧電振動片が挟んでなる圧電デバイスであって、
前記ベースに、前記圧電デバイスを外部と導通させることに用いる、前記ベースを貫通するスルーホールが複数形成され、
前記スルーホールは、共晶金属と樹脂材料との組合せにより封止されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記樹脂材料が導電性の樹脂材料であって、
前記共晶金属と前記導電性の樹脂材料とにより、前記圧電デバイスが外部と導通することを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記スルーホールに導電薄膜が形成され、前記導電薄膜により前記圧電デバイスが外部と導通し、
前記樹脂材料が非導電性の樹脂材料、又は非導電性の樹脂材料と導電性の樹脂材料との組合せであることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記スルーホールは、前記ベースの上側から下側に渡ってその開口径が異なり、
前記共晶金属は、前記スルーホールの小さい開口径側に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記導電薄膜は、前記スルーホール及び前記ベースの上側と下側に形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
圧電デバイスの封止方法であって、
圧電振動片を挟んでリッドとベースとを接合した後、前記ベースを貫通するスルーホールの開口径の大きい側から、共晶金属と樹脂材料との組合せにより前記スルーホールを封止することを特徴とする圧電デバイスの封止方法。
【請求項７】
前記スルーホールは、前記ベースの上側から下側に渡ってその開口径が異なり、
前記共晶金属は、前記スルーホールの小さい開口径側に配置されていることを特徴とする請求項６項に記載の圧電デバイスの封止方法。
【請求項８】
前記スルーホールの開口径の大きい側から、前記スルーホールの体積より小さい共晶金属を配置し、
加熱又はレーザー照射により、前記共晶金属を溶融して前記スルーホールを封止し、
前記スルーホールの開口径の大きい側から、導電性の樹脂材料を充填し、
加熱又はレーザー照射により、前記導電性の樹脂材料を硬化することを特徴とする請求項６項又は請求項７に記載の圧電デバイスの封止方法。
【請求項９】
前記スルーホールの開口径の大きい側から、前記スルーホールの体積より小さい共晶金属と導電性の樹脂材料とを配置し、
加熱又はレーザー照射により、前記共晶金属を溶融し、前記導電性の樹脂材料と硬化して前記スルーホールを封止することを特徴とする請求項６項又は請求項７に記載の圧電デバイスの封止方法。
【請求項１０】
前記スルーホールに、導電薄膜を形成した後、前記スルーホールの開口径の大きい側から、前記スルーホールの体積より小さい共晶金属を配置し、
加熱又はレーザー照射により、前記共晶金属を溶融して前記スルーホールを封止し、
前記スルーホールの開口径の大きい側から、非導電性の樹脂材料又は非導電性の樹脂材料と導電性の樹脂材料との組合せを充填し、
加熱又はレーザー照射により、非導電性の樹脂材料又は非導電性の樹脂材料と導電性の樹脂材料との組合せを硬化することを特徴とする請求項６項又は請求項７に記載の圧電デバイスの封止方法。
【請求項１１】
前記スルーホールに、導電薄膜を形成した後、前記スルーホールの開口径の大きい側から、前記スルーホールの体積より小さい共晶金属と樹脂材料とを配置し、
加熱又はレーザー照射により、前記共晶金属を溶融し、前記樹脂材料を硬化して、前記スルーホールを封止することを特徴とする請求項６項又は請求項７に記載の圧電デバイスの封止方法。
【請求項１２】
加熱又はレーザー照射により、前記共晶金属を溶融して前記スルーホールを封止する前に、前記導電薄膜による前記圧電デバイスと外部との導電を確認することを特徴とする請求項１０項又は請求項１１に記載の圧電デバイスの封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば水晶からなる圧電振動片を封止してなる圧電デバイス及び圧電デバイスの封止方法に関する。特に、共晶合金と樹脂材料の組み合わせによりスルーホールを封止する圧電デバイス及び圧電デバイスの封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体通信機器やＯＡ機器等の小型軽量化及び高周波数化に伴って、それらに用いられる水晶デバイスも、より一層の小型化及び高周波数化への対応が求められている。
【０００３】
圧電振動子はパッケージ内部に圧電振動片を収容し、圧電振動片はパッケージ内の電極部に結合されている。通常パッケージは、ガラス又はセラミックで形成され、内部に所定の内部空間を備えている。パッケージ底部には、パッケージ内部と底部とに貫通するスルーホールが形成されており、スルーホールは共晶金属などで封止されている。
【０００４】
例えば、パッケージを使った封止技術には特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１では、パッケージの上端面にロウ材などの接着剤が塗布され、加熱可能なチャンバー内で上から荷重をかけながら加熱しロウ材などを溶融し、パッケージを圧着させる。そしてパッケージのスルーホールに、金・ゲルマニューム（Ａｕ/Ｇｅ）合金などの共晶金属を載せ真空中もしくは不活性ガス中のチャンバー内で、レ−ザー光を照射して高温ハンダが溶融されることでパッケージが封止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５８４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された封止方法は、安定した電気特性を得るために、真空中もしくは不活性ガス雰囲気でパッケージ底部に形成されたスルーホールに共晶金属を挿入し、レーザー光を照射して共晶金属を溶融し、スルーホールを封止している。しかし、共晶金属の溶融温度のばらつき等によって、完全に封止できないことがある。共晶金属を挿入し溶融して封止されたスルーホールが完全に封止されていないと、圧電振動子のＣＩ値が高くなり、周波数変動などの不具合が発生する。
【０００７】
本発明は、スルーホールを封止する材料として共晶金属と樹脂材料との組合せを使用して、スルーホールを完全に封止する圧電デバイス及びその圧電デバイスの封止方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第一の観点による圧電デバイスは、リッドとベースとの間で圧電振動片が挟んでなる圧電デバイスであって、ベースに、圧電デバイスを外部と導通させることに用いる、ベースを貫通するスルーホールが複数形成され、スルーホールは、共晶金属と樹脂材料との組合せにより封止されている。
【０００９】
第二の観点による圧電デバイスは、樹脂材料が導電性の樹脂材料であって、共晶金属と導電性の樹脂材料とにより、圧電デバイスが外部と導通する。
【００１０】
第三の観点による圧電デバイスは、スルーホールに導電薄膜が形成され、導電薄膜により圧電デバイスが外部と導通し、樹脂材料が非導電性の樹脂材料、又は非導電性の樹脂材料と導電性の樹脂材料との組合せである。
【００１１】
第四の観点による圧電デバイスにおいて、スルーホールは、ベースの上側から下側に渡ってその開口径が異なり、共晶金属は、スルーホールの小さい開口径側に配置されている。
【００１２】
第五の観点による圧電デバイスは、導電薄膜がスルーホール及びベースの上側と下側に形成されている。
【００１３】
第六の観点による圧電デバイスの封止方法は、圧電振動片を挟んでリッドとベースとを接合した後、ベースを貫通するスルーホールの開口径の大きい側から、共晶金属と樹脂材料との組合せによりスルーホールを封止する。
【００１４】
第七の観点による圧電デバイスの封止方法において、スルーホールはベースの上側から下側に渡ってその開口径が異なり、共晶金属はスルーホールの小さい開口径側に配置されている。
【００１５】
第八の観点による圧電デバイスの封止方法は、スルーホールの開口径の大きい側から、スルーホールの体積より小さい共晶金属を配置し、加熱又はレーザー照射により、共晶金属を溶融して前記スルーホールを封止し、スルーホールの開口径の大きい側から、導電性の樹脂材料を充填し、加熱又はレーザー照射により、導電性の樹脂材料を硬化する。
【００１６】
第九の観点による圧電デバイスの封止方法は、スルーホールの開口径の大きい側から、スルーホールの体積より小さい共晶金属と導電性の樹脂材料とを配置し、加熱又はレーザー照射により、共晶金属を溶融し、導電性の樹脂材料を硬化してスルーホールを封止する。
【００１７】
第十の観点による圧電デバイスの封止方法は、スルーホールに、導電薄膜を形成した後、スルーホールの開口径の大きい側から、スルーホールの体積より小さい共晶金属を配置し、加熱又はレーザー照射により、共晶金属を溶融してスルーホールを封止し、スルーホールの開口径の大きい側から、非導電性の樹脂材料又は非導電性の樹脂材料と導電性の樹脂材料との組合せを充填し、加熱又はレーザー照射により、非導電性の樹脂材料又は非導電性の樹脂材料と導電性の樹脂材料との組合せを硬化する。
【００１８】
第十一の観点による圧電デバイスの封止方法は、スルーホールに、導電薄膜を形成した後、スルーホールの開口径の大きい側から、スルーホールの体積より小さい共晶金属と樹脂材料とを配置し、加熱又はレーザー照射により、共晶金属を溶融し、樹脂材料を硬化してスルーホールを封止する。
【００１９】
第十二の観点による圧電デバイスの封止方法は、加熱又はレーザー照射により共晶金属を溶融してスルーホールを封止する前に、導電薄膜による圧電デバイスと外部との導電を確認する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の圧電デバイスによれば、スルーホールを確実に封止することができ、信頼性のあるデバイスを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の音叉型水晶振動片３０を備えた第一圧電デバイス１００の概略図である。
【図２】（ａ）は、第一圧電デバイス１００を構成するリッド１０の内面図であり、（ｂ）は音叉型水晶振動片３０を有する圧電フレーム２０の上面図であり、（ｃ）はベース４０の上面図であり、（ｄ）は（ａ）から（ｃ）のＥ−Ｅ断面で第一圧電デバイス１００を示した断面分解構成図である。
【図３】第一圧電デバイス１００のスルーホールを封止する手順と対応する状態を示す部分拡大断面図であって、（ａ）は、共晶金属１８を配置し加熱溶融される前の断面図で、（ｂ）は共晶金属１８が加熱溶融された後の状態を示す断面図で、（ｃ）は導電性の樹脂材料１９が充填し硬化された状態を示す図面であって、（ｄ）は第一外部電極４５が形成された状態を示す図面である。
【図４】第一圧電デバイス１００のスルーホールの封止方法を示すフローチャートである。
【図５】第二圧電デバイス１２０の概略図を示し、（ａ）は、第二圧電デバイス１２０の部分断面図で、（ｂ）は（ａ）の第二スルーホール４３部分の拡大図である。
【図６Ａ】第二圧電デバイス１２０のスルーホールを封止する手順と対応する状態を示す部分拡大断面図であって、（ａ）は、第一スルーホール４１に金属膜１５が形成されている状態を示す図面で、（ｂ）共晶金属１８を配置し加熱溶融される前の断面図で、（ｃ）は樹脂材料１９ｂを充填した後の状態を示す図面である。
【図６Ｂ】第二圧電デバイス１２０のスルーホールを封止する手順と対応する状態を示す部分拡大断面図であって、（ｄ）は共晶金属１８が加熱溶融され、樹脂材料１９ｂが硬化された状態を示す断面図であって、（ｅ）は第一外部電極４５が形成された状態を示す図面である。
【図７】第二圧電デバイス１２０のスルーホールの封止方法を示すフローチャートである。
【図８】第三圧電デバイス１４０の概略図を示し、（ａ）は、第三圧電デバイス１４０の部分断面図で、（ｂ）は（ａ）の第二スルーホール４３部分の拡大図である。
【図９Ａ】第三圧電デバイス１４０のスルーホールを封止する手順と対応する状態を示す部分拡大断面図であって、（ａ）は、第一スルーホール４１に金属膜１５ｂが形成されている状態を示す図面で、（ｂ）共晶金属１８を配置し加熱溶融される前の断面図であって、（ｃ）は樹脂材料１９ｂを充填した後の状態を示す図面である。
【図９Ｂ】第三圧電デバイス１４０のスルーホールを封止する手順と対応する状態を示す部分拡大断面図であって、（ｄ）は共晶金属１８が加熱溶融され、樹脂材料１９ｂが硬化された状態を示す断面図であって、（ｅ）は第一外部電極４５が形成された状態を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面及び実施形態に基づいて本発明について、詳しく説明する。しかし、当該図面及び実施形態は本発明の最良の実施形態を示すことだけで、本発明を限定するものではない。当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において下記の実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。
【００２３】
＜第一実施形態：第一圧電デバイス１００の構成＞
図１は、本実施例の音叉型水晶振動片３０を備えた第一圧電デバイス１００の概略図である。図１は、分割した状態の第一圧電デバイス１００を、リッド１０のリッド部側から観察した斜視図である。
【００２４】
図１に示されるように、第一圧電デバイス１００は、最上部のリッド１０、圧電フレーム２０及びベース４０から構成される。リッド１０及びベース４０は水晶材料から形成される。圧電フレーム２０は、エッチングにより形成された音叉型水晶振動片３０を有している。本実施例で音叉型圧電振動片３０を有する圧電フレーム２０は、水晶により形成されたが、水晶以外にもニオブ酸リチウム等の様々な圧電単結晶材料を用いることができる。
【００２５】
第一圧電デバイス１００は、音叉型水晶振動片３０を備えた圧電フレーム２０を中心に、その圧電フレーム２０の上にリッド１０が接合され、圧電フレーム２０の下にベース４０が接合されてパッケージ８０が形成されている。つまり、リッド１０は圧電フレーム２０に、ベース４０は圧電フレーム２０にシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）する構成になっている。シロキサン結合以外にも、リッド１０と、圧電フレーム２０と、ベース４０との形成材料に応じて、陽極接合又は樹脂接合により接合することもできる。
【００２６】
圧電フレーム２０は、その中央部に音叉型水晶振動片３０、外側に外枠部２９を有しており、音叉型水晶振動片３０と外枠部２９との間には空間部ＳＰが形成されている。音叉型水晶振動片３０の外形を規定する空間部ＳＰはウェットエッチングにより形成されている。音叉型水晶振動片３０は、外枠部２９と同じ厚さである。音叉型水晶振動片３０は、基部２３及び振動腕２１を囲む外枠部２９を備え、一対の支持腕２２から延びる接続部２６により外枠部２９と接続して、圧電フレーム２０を形成する。
【００２７】
図２（ａ）は、第一圧電デバイス１００を構成するリッド１０の内面図であり、（ｂ）は音叉型水晶振動片３０を有する圧電フレーム２０の上面図であり、（ｃ）はベース４０の上面図であり、（ｄ）は（ａ）から（ｃ）のＥ−Ｅ断面で第一圧電デバイス１００を示した部分断面構成図である。
【００２８】
図２（ａ）に示されるようにリッド１０は、リッド側凹部１７を圧電フレーム２０側の片面に有している。
【００２９】
図２（ｂ）に示される圧電フレーム２０は、音叉型水晶振動片３０と、外枠部２９と、支持腕２２と、接続部３６とから構成され、同じ厚さの水晶ウエハに一体に形成されている。音叉型水晶振動片３０は一対の振動腕２１と基部２３とからなる。
【００３０】
圧電フレーム２０は、外枠部２９と、基部２３と、支持腕２２と、接続部２６とに第一基部電極３１及び第二基部電極３２を備える。一対の振動腕２１は、表面、裏面及び側面に第一励振電極３３及び第二励振電極３４が形成されており、第一励振電極３３は第一基部電極３１につながっており、第二励振電極３４は第二基部電極３２につながっている。音叉型水晶振動片３０は、たとえば３２．７６８ｋＨｚで発振する振動片で、極めて小型の振動片となっている。
【００３１】
基部２３と一対の振動腕２１とで成す振動根元部及び基部２３と振動腕２１と支持腕２２とで成す２箇所の支持根元部の形状は、滑らかなＵ字形状をしている。音叉型水晶振動片３０は、音叉型水晶振動片３０と同様に振動腕２１及び支持腕２２の各幅並びに間隙を揃え、各根元部の形状を揃え、さらに各基部の長さを揃えることで、エッチングを行っても左右対称に形成することができ、左右でバランスがとれた構造となる。
【００３２】
振動腕２１の先端付近は一定幅で幅広となりハンマー型の形状となっている。ハンマー型の形状部分は金属膜を備えた錘部を形成している。第一基部電極３１と第二基部電極３２及び第一励振電極３３と第二励振電極３４は、ともに、１５０オングストローム〜７００オングストロームのクロム（Ｃｒ）層の上に４００オングストローム〜２０００オングストロームの金（Ａｕ）層が形成された構成である。クロム（Ｃｒ）層の代わりに、チタン（Ｔｉ）層を使用してもよく、また金（Ａｕ）層の代わりに、銀（Ａｇ）層を使用してもよい。
【００３３】
一対の支持腕２２は、基部２３の一端から振動腕２１が伸びる方向（Ｙ方向）に伸びて接続部２６と外枠部２９とに接続している。一対の支持腕２２は、振動腕２１の振動を第一圧電デバイス１００の外部へ振動漏れとして伝えづらくさせ、またパッケージ外部の温度変化、または衝撃の影響を受けづらくさせる効果を持つ。
【００３４】
図２（ｃ）に示されるように、ベース４０は、ベース側凹部４７を圧電フレーム２０側の片面に有している。ベース４０は、エッチングによりベース側凹部４７を設ける際、同時に第一スルーホール４１と第二スルーホール４３とを形成する。ベース４０の裏面である底部には、メタライジングされた第一外部電極４５及び第二外部電極４６が形成されている。
【００３５】
外枠部２９の裏面に形成された第一基部電極３１は、ベース４０の第一スルーホール４１を介して第一外部電極４５と電気的に接続し、第二基部電極３２は第二スルーホール４３を介して第二外部電極４６と電気的に接続している。従って、第一基部電極３１は第一外部電極４５と電気的に接続され、第二基部電極３２は第二外部電極４６と電気的に接続される。
【００３６】
図２（ｄ）の概略断面分解構成図で示されるように、図２（ａ）に示されるリッド１０と図２（ｂ）に示される圧電フレーム２０と図２（ｃ）に示されるベース４０とを重ね合わせ、それらをシロキサン結合し、第一スルーホール４１及び第二スルーホール４３が封止されてなる第一圧電デバイス１００を、分解して示した図面である。
【００３７】
図２（ｄ）に示したように、第二スルーホール４３は、共晶金属１８と導電性の樹脂材料１９により封止されている。図２（ｄ）には示されていないが、同じように、第一スルーホール４１も、共晶金属１８と導電性の樹脂材料１９により封止されている。ベース４０の圧電フレーム２０側を上側とし、ベース４０の第二外部電極４６側を下側と定義する。この場合、図２（ｄ）に示したように、第二スルーホール４３は、ベース４０の上側から下側に向かって、その端面直径がだんだん大きくなる。それに、共晶金属１８は、端面直径の小さいベース４０の上側に配置されている。
【００３８】
共晶金属１８の材料として、特に限定はないが、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｇｅ、Ａｕ−Ｓｉ等を用いることができる。導電性の樹脂材料１９の材料として、導電性を有する樹脂材料であれば特に限定はないが、Ａｇフィラー等を含むエポキシ樹脂などを挙げることができる。本実施例で、第二基部電極３２は、第二スルーホール４３に充填されている共晶金属１８と導電性の樹脂材料１９とにより第二外部電極４６と電気的に接続されている。
【００３９】
＜第一圧電デバイス１００の製造工程＞
第一圧電デバイス１００の実際の製造においては、ウエハ単位で一度に数百から数千の圧電デバイスを製造し、カットすることにより一つ一つの第一圧電デバイス１００になる。
【００４０】
１枚の振動片用の水晶ウエハに数百から数千の圧電フレーム２０と、１枚のリッド用水晶ウエハに数百から数千のリッド１０と、１枚のベース用水晶ウエハに数百から数千のベース４０とを用意する。
【００４１】
リッド１０が形成されたリッド用水晶ウエハと、音叉型水晶振動片３０及び圧電フレーム２０が形成された振動片用の水晶ウエハと、ベース４０が形成されたベース用水晶ウエハＢＷとをウエハ単位で重ね合わせる際には、すでにリッド１０のリッド側凹部１７は水晶エッチングで形成されている。また、ベース４０のベース側凹部４７が水晶エッチングで形成されている。音叉型水晶振動片３０には第一基部電極３１及び第二基部電極３２並びに第一励振電極３３及び第二励振電極３４が形成されている。リッド用水晶ウエハ、振動片用の水晶ウエハ及びベース用水晶ウエハは、結合面を鏡面状態にしてプラズマ処理又はイオンビームを照射することにより、リッド用水晶ウエハ、振動片用の水晶ウエハ及びベース用水晶ウエハの結合面を活性化する。
【００４２】
結合面が活性化された夫々の水晶ウエハの大きさは例えば４インチ角である。また夫々の水晶ウエハにはオリエンテーションフラットが形成されているため、３枚の水晶ウエハを正確に位置合わせして重ね合わせる。リッド用水晶ウエハ、振動片用の水晶ウエハ及びベース用水晶ウエハの結合面は、位置合わせして重ね合わされた後、大気中で１００°Ｃから２００°Ｃ程度に加熱した状態で加圧する。これによりシロキサン結合で強固に結合しパッケージ８０を形成する。
【００４３】
パッケージ８０を形成した後、真空中又は不活性雰囲気中で第一スルーホール４１及び第二スルーホール４３の封止を行う。第一スルーホール４１及び第二スルーホール４３の封止については後で詳しく説明する。第一スルーホール４１及び第二スルーホール４３は、ウェットエッチング加工、サンドブラスト加工又はレーザー加工で簡単に形成することができる。
【００４４】
第一スルーホール４１及び第二スルーホール４３の封止が完了した後、ベース４０の底部に、メタライジングすることにより第一外部電極４５及び第二外部電極４６を形成する。
【００４５】
リッド用水晶ウエハ及びベース用水晶ウエハ並びに圧電フレーム２０が形成された振動片用の水晶ウエハの３枚が結合され、第一スルーホール４１及び第二スルーホール４３の封止されたウエハは、ダイジングソー又はレーザソーで切断して第一圧電デバイス１００が完成する。いわゆるパッケージングと電極の配線の接続とが同時に行うことができ、またウエハ単位で製造できるため、生産性を向上させることができる。
【００４６】
＜スルーホールの封止の方法＞
図３は第一圧電デバイス１００のスルーホールを封止する手順と対応する状態を示す部分拡大断面図であって、（ａ）は、共晶金属１８を配置し加熱溶融される前の断面図で、（ｂ）は共晶金属１８が加熱溶融された状態を示す断面図で、（ｃ）は導電性の樹脂材料１９が充填し硬化された後の状態を示す図面であって、（ｄ）は第一外部電極４５が形成された状態を示す図面である。図３で示す図面は、図２（ｄ）を上下反転して示したスルーホール部分の部分拡大図である。なお、図３で第一スルーホール４１を代表として示したが、第二スルーホール４３も同じであり、その図面と説明を省略する。
【００４７】
リッド１０（図２（ｄ））と、圧電フレーム２０（図２（ｄ））と、ベース４０とをシロキサン結合して形成したパッケージを上下逆にする。図３（ａ）に示したように、真空中又は不活性ガス雰囲気中の真空リフロー炉で、第一スルーホール４１の断面直径の大きい側（図面の矢印方向）から、金・ゲルマニューム（Ａｕ１２Ｇｅ）合金である球状の共晶金属１８を配置する。金・ゲルマニューム（Ａｕ１２Ｇｅ、溶融温度３６５°Ｃ）合金を用いた例で説明したが、金・スズ（Ａｕ２０Ｓｎ）合金（溶融温度２７８°Ｃ）及び金・シリコン（Ａｕ３．１５Ｓｉ）合金（溶融温度３６３°Ｃ）のいずれかを用いることができる。
【００４８】
共晶金属１８の溶融体積は、第一スルーホール４１の体積より小さいことが好ましい。図３（ａ）に示したように、球状の共晶金属１８の直径は、第一スルーホール４１の最大断面直径であるＬより小さいことが好ましい。
【００４９】
球状の共晶金属１８の直径が、第一スルーホール４１の最大断面直径であるＬより大きくなると、溶融された共晶金属１８が、ベース４０のＹ方向に従って広がる可能性があり、且つ、第一スルーホール４１の体積を超過して、溶融された共晶金属１８が第一スルーホール４１から盛り上がり（バリ）が発生しやすい。この状態でパッケージングされた圧電デバイスは実装面側の平坦度が悪くなり、表面実装の際に不具合が発生するおそれがある。
【００５０】
その後、真空中又は不活性ガス雰囲気中の真空リフロー炉で、共晶金属１８が溶融する温度以上で一定時間加熱されることで、図３（ｂ）に示したように共晶金属１８が溶融されて、第一基部電極３１と接続し、第一スルーホール４１を確実に封止する。共晶金属１８の溶融温度は、使用した共晶金属の成分と含有量により決まる。例えば、共晶金属１８が金・ゲルマニューム（Ａｕ１２Ｇｅ）合金である場合、３５０度前後で共晶金属１８が溶け始める。加熱溶融する以外に、レーザーを照射することにより、共晶金属１８を溶融させることもできる。
【００５１】
その後、真空中又は不活性ガス雰囲気中の真空リフロー炉又は周囲環境で、第一スルーホール４１の断面直径の大きい側から、導電性の樹脂材料１９を充填する。導電性の樹脂材料１９として、ＡｇフィラーやＣｕフィラー等を含むエポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを挙げることができる。ここで、音叉型水晶振動片３０が外部電極と導通するために、充填した樹脂材料１９が導電性であることが好ましい。
【００５２】
導電性の樹脂材料１９の硬化温度以上で、一定時間加熱することにより、導電性の樹脂材料１９を硬化する。導電性の樹脂材料１９の硬化温度及び時間は、使用される樹脂の成分、及びその含有量により決まる。加熱して導電性の樹脂材料１９を硬化する以外にも、レーザーを照射することにより、導電性の樹脂材料１９を硬化することもできる。これにより、スルーホールの封止が完了する。
【００５３】
硬化により導電性の樹脂材料１９の体積が変化する場合がある。たとえば、図３（ｃ）に示したように、硬化後の導電性の樹脂材料１９が凹んでしまう場合がある。硬化による導電性の樹脂材料１９の体積変化量は、その硬化度や、熱膨脹率等の特性パラメータにより決められる。
【００５４】
封止が完了した後、ベース４０の底部にメタライジングすることにより第一外部電極４５を形成する。すると、硬化後の導電性の樹脂材料１９が凹んでしまったとして、第一外部電極４５と導電性樹脂材料１９との電気的な導通を保障することができる。これにより、共晶金属１８と導電性の樹脂材料１９とを介して、音叉型水晶振動片３０が第一外部電極４５及び第二外部電極４６と導通する。
【００５５】
図４は、上記のような第一圧電デバイス１００のスルーホールの封止方法を示すフローチャートであって、下記のようなステップが含まれる。
ステップＳ１０：シロキサン結合された後、真空中又は不活性ガス雰囲気中の真空リフロー炉で、ベース４０の第一スルーホール４１と第二スルーホール４３に、その直径の大きい側から、スルーホールの体積より小さい球状の共晶金属１８を配置する。
【００５６】
ステップＳ１１：共晶金属１８の溶融温度以上で一定時間加熱する。すると、共晶金属１８が溶融されて、第一スルーホール４１と第二スルーホール４３とを封止する。また、一部の共晶金属１８が解け始めたら、冶具（不図示）で球状の共晶金属を押しつぶしても良い。
ステップＳ１２：ベース４０の第一スルーホール４１と第二スルーホール４３に、その直径の大きい側から、導電性の樹脂材料１９を充填する。
ステップＳ１３：導電性の樹脂材料１９の硬化温度以上で一定時間加熱して、導電性の樹脂材料１９を硬化させて、第一スルーホール４１と第二スルーホール４３とを封止する。
【００５７】
上記ステップ１３の後に、ベース４０の底面に外部電極を形成することにより、音叉型水晶振動片３０と外部との導通を実現することができる。
【００５８】
また、本実施例において、共晶金属１８を配置して、共晶金属１８を加熱溶融した後、導電性の樹脂材料１９が充填し硬化されて、スルーホールを封止した。その以外にも、共晶金属１８を配置した後に続いて導電性の樹脂材料１９を充填する。その後、加熱又はレーザーの照射により、共晶金属１８を加熱溶融し、導電性の樹脂材料１９を硬化して、スルーホールを封止することもできる。
【００５９】
＜第二実施形態：第二圧電デバイス１２０の構成＞
図５は、第二圧電デバイス１２０の概略図を示し、（ａ）は、第二圧電デバイス１２０の部分断面図で、（ｂ）は（ａ）の第二スルーホール４３部分の拡大図である。以下、第二圧電デバイス１２０の説明で、第一圧電デバイス１００と異なる部分だけを説明し、相同する部分の説明を省略する。
【００６０】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したように、第二圧電デバイス１２０は、第二スルーホール４３の内面に金属膜１５が形成されている。図５（ａ）には示されていないが、第一圧電デバイス１００と同じように、ベース４０に第一スルーホール４１（図６Ａ）が形成されている。この第一スルーホール４１（図６Ａ）にも、その内面に金属膜１５が形成されている。
【００６１】
この金属膜１５は、フォトリソグラフィ工程で作成される。内面の金属膜１５はクロム（Ｃｒ）層又はニッケル（Ｎｉ）層の上に金（Ａｕ）層又は銀（Ａｇ）層が形成される。第一基部電極３１（図６Ａ）は、第一スルーホール４１（図６Ｂ）内面の金属膜１５を通じてベース４０の底面に設けた第一外部電極４５（図６Ｂ）に接続する。第二基部電極３２は、第二スルーホール４３内面の金属膜１５を通じてベース４０の底面に設けた第二外部電極４６に接続する。
【００６２】
その金属膜１５の内部に、共晶金属１８と樹脂材料１９ｂとを充填して第二スルーホール４３を封止する。音叉型圧電振動片３０は、このような金属膜１５を介して、外部電極と導通される。従って、本実施例において、樹脂材料１９ｂは導電性を必ずしも要求する必要はなく、非導電性であっても良い。従って、樹脂材料１９ｂとして、非導電性の樹脂材料、又は導電性の樹脂材料と非導電性の樹脂材料との組合せを使用することができる。つまり、本実施例において、非導電性の樹脂材料１９ｂとして特に限定しないが、ガラスペーストなどの非導電性の樹脂を使用することができる。
【００６３】
＜スルーホールの封止方法＞
以下、図６Ａと、図６Ｂと、図７とに基づいて、第二圧電デバイス１２０のスルーホールの封止方法について説明する。図６Ａと図６Ｂは第二圧電デバイス１２０のスルーホールを封止する手順と対応する状態を示す部分拡大断面図であって、図６Ａ（ａ）は、第一スルーホール４１に金属膜１５が形成されている状態を示す図面で、図６Ａ（ｂ）は共晶金属１８を配置し加熱溶融される前の断面図で、図６Ａ（ｃ）は樹脂材料１９ｂを充填した後の状態を示す図面で、図６Ｂ（ｄ）は共晶金属１８が加熱溶融され、樹脂材料１９ｂが硬化された状態を示す断面図であって、図６Ｂ（ｅ）は第一外部電極４５が形成された状態を示す図面である。
【００６４】
図６Ａと図６Ｂで示す図面は、図５を上下反転して示したベース４０の部分拡大図である。なお、図６Ａと図６Ｂで第一スルーホール４１を代表として示したが、第二スルーホール４３も同じであり、その図面と説明を省略する。
【００６５】
リッド１０（図５）と、圧電フレーム２０（図５）と、ベース４０とをシロキサン結合して形成したパッケージを上下逆にする。図６Ａ（ａ）に示したように、第一スルーホール４１の内部に、フォトリソグラフィ工程で作成された金属膜１５が形成されている。当該金属膜１５は、第一基部電極３１と電気的に接続されている。
【００６６】
図６Ａ（ｂ）に示したように、真空中又は不活性ガス雰囲気中の真空リフロー炉で、第一スルーホール４１の断面直径の大きい側（図面の矢印方向）から、球状の共晶金属１８を配置する。共晶金属１８の成分と形状とは、第一圧電デバイス１００と同じで、ここでその説明を省略する。
【００６７】
その後、図６Ａ（ｃ）に示したように、第一スルーホール４１の断面直径の大きい側（図面の矢印方向）から、樹脂材料１９ｂを充填する。樹脂材料１９ｂとして、ガラスペーストや、ガラスペーストとＡｇフィラーやＣｕフィラー等を含むエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などとの組合せを挙げることができる。
【００６８】
その後、共晶金属１８が溶融する温度以上で一定時間加熱されることで、図６Ｂ（ｄ）に示したように共晶金属１８が溶融される。その後、樹脂材料１９ｂの効果温度以上で、一定時間加熱すると、樹脂材料１９ｂが硬化される。これにより第一スルーホール４１を確実に封止する。第一スルーホール４１に金属膜１５が形成されているので、溶けた共晶金属１８は金属膜１５に沿って流れ出す。つまり金属膜１５が濡れ性を向上させている。
【００６９】
封止が完了した後、ベース４０の底部にメタライジングすることにより第一外部電極４５及び第二外部電極４６（図５）を形成する。すると、金属膜１５を介して、音叉型水晶振動片３０（図５）が第一外部電極４５及び第二外部電極４６（図５）と導通する。第一外部電極４５及び第二外部電極４６（図５ｂ）は、硬化により凹んでしまった樹脂材料１９ｂまで成形される。
【００７０】
図７は、第二圧電デバイス２００のスルーホールの封止方法を示すフローチャートであって、下記のようなステップが含まれる。
ステップＳ２０：シロキサン結合された後、真空中又は不活性ガス雰囲気中の真空リフロー炉で、金属膜が形成されているベース４０の第一スルーホール４１と第二スルーホール４３に、その直径の大きい側から、スルーホールの体積より小さい球状の共晶金属１８を配置する。
【００７１】
ステップＳ２１：金属膜が形成されているベース４０の第一スルーホール４１と第二スルーホール４３に、その直径の大きい側から、樹脂材料１９ｂを充填する。
ステップＳ２２：金属膜１５による音叉型圧電デバイス３０と外部電極との導電を確認する。
【００７２】
ステップＳ２３：導電が確認されると、共晶金属１８の溶融温度以上で一定時間加熱すると、共晶金属１８が溶融されて、第一スルーホール４１と第二スルーホール４３とを封止する。加熱する以外に、レーザーを照射することもできる。
ステップＳ２４：樹脂材料１９ｂの硬化温度以上で一定時間加熱すると、樹脂材料１９ｂが硬化され、第一スルーホール４１と第二スルーホール４３とを封止する。加熱する以外に、レーザーを照射することもできる。加熱することにより、共晶金属１８を溶融し、樹脂材料１９ｂを硬化する場合、溶融温度と硬化温度との差を考慮して、二つのステップを設置した。しかし、レーザーを照射する場合、一つのステップで共晶金属１８の溶融と樹脂材料１９ｂの硬化を実現することができる。
【００７３】
上記ステップ２４の後に、ベース４０の底面に外部電極を形成することにより、音叉型水晶振動片３０と外部との導通を実現することができる。
【００７４】
＜第三実施形態：第三圧電デバイス１４０の構成＞
図８は、第三圧電デバイス１４０の概略図を示し、（ａ）は、第三圧電デバイス１４０の部分断面図で、（ｂ）は（ａ）の第二スルーホール４３部分の拡大図である。以下、第三圧電デバイス１４０の説明で、第二圧電デバイス１２０と異なる部分だけを説明し、同じ部分の説明を省略する。
【００７５】
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示したように、第三圧電デバイス１４０は、第二スルーホール４３の内面に金属膜１５ｂが形成されている。図８（ａ）には示されていないが、第二圧電デバイス１２０と同じように、ベース４０に第一スルーホール４１（図９Ａ）が形成されている。この第一スルーホール４１（図９Ａ）にも、その内面に金属膜１５ｂが形成されている。
【００７６】
この金属膜１５ｂは、第二圧電デバイス１２０の金属膜１５と略同じで、形成範囲だけが異なる。即ち、図８（ｂ）に示したように、第三圧電デバイス１４０は、ベース４０において、段差部４９が形成されている。この段差部４９は、エッチングによりベース側凹部４７を設ける時に同時に形成することができる。
【００７７】
金属膜１５ｂは、第二ルーホール４３の内部に形成されているわけではなく、ベース４０の上側である段差部４９に連続的に伸びた上側金属膜１５１ｂと下側に連続的伸びた下側金属膜１５２ｂとを含む。第二基部電極３２は、このような金属膜１５ｂを通じてベース４０の底面に設けた第二外部電極４６と確実に接続することができる。図８（ｂ）に示したように、第二外部電極４６は、下側金属膜１５２ｂを完全に覆うように形成することが好ましい。即ち、上側金属膜１５１ｂにより、金属膜と基部電極との接続面積を増加し、下側金属膜１５２ｂにより、金属膜と外部電極との接続面積を増加した。これにより、音叉型圧電振動子３０と外部との導通を確実に保障することができる。
【００７８】
この金属膜１５ｂの内部にも、共晶金属１８と樹脂材料１９ｂが充填されて第二スルーホール４３を封止する。図９Ａと図９Ｂは第三圧電デバイス１４０のスルーホールを封止する手順と対応する状態を示す部分拡大断面図であって、図９Ａ（ａ）は、第一スルーホール４１に金属膜１５ｂが形成されている状態を示す図面で、図９Ａ（ｂ）は共晶金属１８を配置し加熱溶融される前の断面図で、図９Ａ（ｃ）は樹脂材料１９ｂを充填した後の状態を示す図面で、図９Ｂ（ｄ）は共晶金属１８が加熱溶融され、樹脂材料１９ｂが硬化された状態を示す断面図であって、図９Ｂ（ｅ）は第一外部電極４５が形成された状態を示す図面である。第三圧電デバイス１４０のスルーホールを封止する方法は、第二圧電デバイス２００の場合と略同じであるが、下記のように簡単に説明する。説明しない部分は、第二圧電デバイス２００と同じである。
【００７９】
図９Ａ（ａ）に示したように、第一スルーホール４１の内部に形成された金属膜と、ベース４０の上側に形成されている上側金属膜１５１ｂと、ベース４０の下側に形成されている下側金属膜１５２ｂとからなる金属膜１５ｂが、フォトリソグラフィ工程で形成される。
【００８０】
図９Ａ（ｂ）に示したように、真空中又は不活性ガス雰囲気中の真空リフロー炉で、第一スルーホール４１の断面直径の大きい側（図面の矢印方向）から、球状の共晶金属１８を配置する。その後、図９Ａ（ｃ）に示したように、第一スルーホール４１の断面直径の大きい側（図面の矢印方向）から、樹脂材料１９ｂを充填する。この場合、硬化による樹脂材料１９ｂの体積変化を考慮して、若干多量の樹脂材料１９ｂを充填する。その後、共晶金属１８を溶融し、樹脂材料１９ｂを硬化して、図９Ｂ（ｄ）のように第一スルーホール４１を確実に封止する。
【００８１】
その後、図９Ｂ（ｅ）に示したように、下側金属膜１５２ｂを完全に覆うように第一外部電極４５を形成する。金属膜１５ｂが、ベース４０の上側と下側にまで、連続的に形成されているので、金属膜１５ｂによる音叉型圧電振動片３０（図８）と外部とを確実に導通することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１０  …  リッド
１５  …  金属膜
１７  …  リッド側凹部
２０  …  圧電フレーム
３０  …  音叉型水晶振動片
２１  …  振動腕
２３  …  基部
３１  …  第一基部電極、  ３２  …  第二基部電極
３３  …  第一励振電極、  ３４  …  第二励振電極
４０  …  ベース
４１  …  第一スルーホール、４３  …  第二スルーホール
４５  …  第一外部電極、  ４６  …  第二外部電極
４７  …  ベース側凹部
１８  …  共晶金属
１９  …  樹脂材料、
１００  …  第一圧電デバイス
１２０  …  第二圧電デバイス
１３０  …  第三圧電デバイス
【図１】
2010183136.tif 000003
【図２】
2010183136.tif 000004
【図３】
2010183136.tif 000005
【図４】
2010183136.tif 000006
【図５】
2010183136.tif 000007
【図６Ａ】
2010183136.tif 000008
【図６Ｂ】
2010183136.tif 000009
【図７】
2010183136.tif 000010
【図８】
2010183136.tif 000011
【図９Ａ】
2010183136.tif 000012
【図９Ｂ】
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