(57)【要約】【課題】          本発明は、圧電部品の基体の封止において、複数もしくは多数の基体の封止を確実に行うことが出来、生産性を向上させる圧電部品の封止方法を提供することを目的とする。【解決手段】          マトリクス状に配列された複数個の基板領域と捨代領域を有してなるマスター基板を準備する工程Ａと、前記マスター基板の基板領域の表主面に前記圧電振動素子を搭載し、蓋体を載置する工程Ｂと、蓋体側をキセノンランプに向かせたマスター基板に対して、キセノンランプによる光ビームを照射して前記蓋体を加熱し、その熱により接合材を溶融させ、接合させる工程Ｃと、前記マスター基板を各基板領域の外周に沿って切断し、複数個の圧電部品を得る工程Ｄと、を含む圧電部品の製造方法。【選択図】   図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列された複数個の基板領域と捨代領域を有して成るマスター基板を準備する工程Ａと、
前記マスター基板の基板領域の表主面に前記圧電振動素子を搭載し、蓋体を載置する工程Ｂと、
蓋体側をキセノンランプに向かせたマスター基板に対して、キセノンランプによる光ビームを照射して前記蓋体を加熱し、その熱により接合材を溶融させ、接合させる工程Ｃと、
前記マスター基板を各基板領域の外周に沿って切断し、複数個の圧電部品を得る工程Ｄと、を含む圧電部品の製造方法。
【請求項２】
前記キセノンランプによる光ビームの照射に先立って、前記マスター基板を保持部の上に、前記マスター基板の蓋体側を外部に向かせて配置することを特徴とする、請求項１に記載の圧電部品の製造方法。
【請求項３】
前記キセノンランプにより光ビームが、ランプユニットからほぼ平行に照射されることにより、前記マスター基板を含む全ての領域に同時に光ビームを照射することを特徴とする、請求項１乃至２のいずれかに記載の圧電部品の製造方法。
【請求項４】
前記マスター基板の基板領域の少なくとも前記蓋体の封止領域より内側を覆い、前記保持部の一部を露出するようにしたマスクを配置した後で、前記キセノンランプにより光ビームを照射することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電部品の製造方法。
【請求項５】
前記マスター基板の基板領域に蓋体を載置した状態で、前記蓋体に半導体レーザーを照射して仮止をすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の圧電部品の製造方法。
【請求項６】
前記マスター基板を熱処理しながら、前記キセノンランプにより光ビームを照射して封止することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる圧電振動子や、圧電発振器等の圧電部品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯用通信機器等の電子機器の基準信号を発生させるのに圧電部品が用いられている。かかる従来の圧電部品としては、セラミック材料等から成る基体上にシールリングを取着させるとともに、該シールリングの内側に位置する基体の上面に、圧電振動素子としての水晶振動素子を、その一端側でのみ保持する形で搭載し、更に前記シールリング上に金属製の蓋体を載置・固定することにより水晶振動素子を気密封止した構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、これらの封止構造において、基体内に収容した圧電振動素子に、その特性を変動させるような過度の熱を与えず、しかも表面実装する際のリフロー半田にも十分に耐えられる構造としてシーム溶接による封止構造が挙げられる。従来のシーム溶接は、一面が開口した筺体状基体の開口周囲にタングステンやモリブデンを下地層、Ｎｉメッキ被覆膜などの封止用導体膜を形成し、また、前記シール用導体膜上に４２アロイ、コバールなどのシールリングを銀ロウ付けなどで接合しておく。その後、基体の開口にシールリングと同一の金属材料から成る矩形状蓋体を載置し、仮付けした後、シールリングと矩形状蓋体との接合する４辺に、蓋体側からローラー電極を押圧しながら、通電して回転させ、蓋体とシールリングとの間に大きな電流を印加して溶接するものである。（例えば、特許文献２参照）
【０００４】
また、封止方法において、金錫（Ａｕ−Ｓｎ）ろう材で接合するものがあり、カーボン治具に収納したまま、封止炉に入れ真空雰囲気内で加熱する方法が知られている。
【特許文献１】特開２００２―１１１４３５号公報  （第５−６頁、図２）
【特許文献２】特開２０００−２２０１３号公報  （第７頁、３図）
【特許文献３】特開平９−２４６４１４号公報
【０００５】
なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の封止方法であるシーム溶接では、一定以上の溶接面積が必要な為、これ以上小型化することができないという欠点があった。また、封止時間が掛かるとともに、マスター基板での生産をすることが出来ないという欠点があった。
【０００７】
また、従来のカーボン治具を使用し、金錫（Ａｕ−Ｓｎ）等にて封止する方法では、個片で実施する場合には、キャリア治具からカーボン治具へ移し変える工程が必要な為、生産性が低下してしまうという欠点があった。また、前記カーボン治具を用いていたために、カーボン治具から塵埃が剥離して収容空間へ侵入することが避けられなかった。そして、一旦収容空間に入り込んだ切り粉などのゴミは容易に取りきれないという欠点があった。
【０００８】
本発明は、圧電部品の製造方法において、マスター基板の各基板領域の封止を、確実に行うことができるとともに生産性を向上させた圧電部品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の圧電部品の製造方法は、マトリクス状に配列された複数個の基板領域と捨代領域を有してなるマスター基板を準備する工程Ａと、前記マスター基板の基板領域の表主面に前記圧電振動素子を搭載し、蓋体を載置する工程Ｂと、蓋体側をキセノンランプに向かせたマスター基板に対して、キセノンランプによる光ビームを照射して前記蓋体を加熱し、その熱により接合材を溶融させ、接合させる工程Ｃと、前記マスター基板を各基板領域の外周に沿って切断し、複数個の圧電部品を得る工程Ｄとを含むことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の圧電部品の製造方法は、前記キセノンランプによる光ビームの照射に先立って、前記マスター基板を保持部の上に、前記マスター基板の蓋体側を外部に向かせて配置することを特徴とするものである。
【００１１】
更に、本発明の圧電部品の製造方法は、前記キセノンランプにより光ビームが、ランプユニットからほぼ平行に照射されることにより、前記マスター基板の全ての領域に同時に光ビームを照射することを特徴とするものである。
【００１２】
また更に、本発明の圧電部品の製造方法は、前記マスター基板の少なくとも前記蓋体の封止領域より内側を覆い、前記保持部の一部を露出するようにしたマスクを配置した後で、前記キセノンランプにより光ビームを照射することを特徴とするものである。
【００１３】
また更に、本発明の圧電部品の製造方法は、前記マスター基板の基板領域に蓋体を載置した状態で、前記蓋体に半導体レーザーを照射して仮止をすることを特徴とするものである。
【００１４】
また更に、本発明の圧電部品の製造方法は、前記マスター基板を熱処理しながら、前記前記キセノンランプにより光ビームを照射して封止することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の圧電部品の製造方法によれば、キセノンランプの光ビームを使用することにより、所定の範囲で光ビームを照射することが出来る。このため、レーザー光のように細い集束された光ビームと比較すると、有効加熱範囲を広げることができ、マスター基板を蓋体側から同時に加熱して封止することができる。また、カーボン治具を使用する場合と比較して、塵埃が入る可能性がない為に、安定した発振出力を得ることが可能となる。
【００１６】
また、本発明の圧電部品の製造方法によれば、前記キセノンランプによる光ビームの照射に先立って、前記マスター基板を保持部の上に、前記マスター基板の蓋体側を外部に向かせて配置することにより、マスター基板について、キセノンランプによる光ビームが照射されるべき箇所を外部に向かせて適切に位置決めして保持することができる。
【００１７】
更に本発明の圧電部品の製造方法によれば、前記キセノンランプにより光ビームがランプユニットからほぼ平行に照射し、前記マスター基板を含む全ての領域に同時に光ビームを照射することにより、必要により光源ランプを多く使用し、一度に処理する基体をハロゲンランプとの関係でほぼ同じ距離に多数並べることで、バッチ処理が可能となる。
【００１８】
また更に、本発明の圧電部品の製造方法によれば、前記マスター基板の少なくとも前記蓋体の封止領域より内側を覆い、前記保持部の一部を露出するようにしたマスクを配置した後で、前記キセノンランプにより光ビームを照射することにより、各基板領域の少なくとも蓋体の封止領域より内側をマスクで覆うことで、キセノンランプの光ビームが蓋体の中心付近に照射されることを有効に防止し、マスクで遮蔽されていない保持部を加熱して保持部の熱を蓋体及びその接合材に伝えることで、基体に対する熱による損傷をできるだけ避けて接合材を有効に溶融させることができる。
【００１９】
また更に、本発明の圧電部品の製造方法によれば、前記マスター基板の基板領域に蓋体を載置した状態で、前記蓋体に半導体レーザーを照射して仮止をすることにより、前記キセノンランプによる封止を確実なものとすることが可能となる。
【００２０】
また更に、本発明の圧電部品の製造方法によれば、前記マスター基板を熱処理しながら、前記前記キセノンランプにより光ビームを照射して封止することにより、封止面に形成されるおそれのあるボイドを除去することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の一形態について説明する。
なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。
【実施例１】
【００２２】
図３は、本発明の圧電部品の製造方法の実施の形態を（ａ）〜（ｄ）の４つの段階に分けて示しており、図１は本発明の圧電部品の製造方法を用いて作られる圧電部品の水晶振動子を斜め上面方向からみた上面分解斜視図、また、図２は図１の水晶振動子を長辺方向からみた断面図である。これらの図１、及び図２において、圧電部品は水晶振動子を構成したものを示しており、水晶振動子は基体１内に水晶振動素子５を収容している。
【００２３】
前記基体１は、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る絶縁層を複数層、積層することによって形成されており、その上面には、中央域に矩形状に開口する凹部７が、周辺域に凹部７の開口部を囲繞する環状の導体パターン４が形成され、下面には入力端子と出力端子、及びグランド端子を含む複数個の外部端子３が設けられている。前記基体１は、その上面に開口する凹部７の内部に水晶振動素子５を収容するためのものであり、凹部７の底面には水晶振動素子５の振動電極と電気的に接続される一対の接続パッドが被着・形成されている。前記一対の接続パッドは、その上面側で水晶振動素子５の振動電極に導電性接着材８を介して電気的に接続され、下面側で基体内部の配線導体やビアホール導体等を介して入出力端子（入力端子と出力端子）に電気的に接続される。
【００２４】
また、前記基体上面の導体パターン４は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等から成る基層の表面にニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層を順次被着させることによって１０μｍ〜２５μｍの厚みに形成されており、その内周部は凹部７の内壁面に、外周部は基体１の外側面にそれぞれ延在されている。前記導体パターン４は、後述する蓋体２を接合材６を介して基体１の上面に接合させるためのものであり、かかる導体パターン４を、上述したように、ＷもしくはＭｏから成る基層の表面にＮｉ層及びＡｕ層を順次被着させた構成と成すことにより、導体パターン４に対する接合材６の濡れ性を良好とし、水晶振動子の信頼性、及び生産性を向上させることができる。
【００２５】
また、前記基体１の内部には、上端を基体１の上面に、下端を基体１の下面に導出させたビア導体（図示せず）が埋設されており、基体１の上面に被着させた導体パターン４を接合材６を介して蓋体２に接合することによって蓋体２がビア導体を介して基体下面のグランド端子と電気的に接続される。このように、金属から成る蓋体２をグランド端子と電気的に接続させておくことにより、水晶振動子の使用時、蓋体２がグランド電位に保持されるようになるため、蓋体２のシールド作用によって、水晶振動素子５を外部からの不要な電気的作用より良好に保護することができる。このようなグランド端子を含む基体下面の外部端子３は、水晶振動子をマザーボード等の外部配線基板上に搭載する際、外部配線基板の配線と半田等の導電性接着材を介して電気的に接続するための端子として機能する。
【００２６】
尚、上述した基体１は、アルミナセラミックスから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面に外部端子３や接続パッド，導体パターン４等となる導体ペーストを、また、セラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内にビア導体となる導体ペーストを、従来周知のスクリーン印刷等によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することにより製作される。
【００２７】
一方、前記基体１の凹部７内に収容される水晶振動素子５は、所定の結晶軸でカットした、厚み３０μｍ〜１６０μｍの水晶片の両主面に一対の振動電極を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の振動電極を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっている。このような水晶振動素子５は、その両主面に被着されている振動電極と凹部底面の対応する接続パッドとを導電性接着材８を介して電気的・機械的に接続することによって基体１の凹部底面に搭載される。
【００２８】
また、前記基体１上に配置される蓋体２は、４２アロイ等から成る金属板の下面に、その外周に沿ってニッケル（Ｎｉ）層を環状に被着させてなり、かかるＮｉ層を接合材６を介して基体上面の導体パターン４に接合させることによって基体１の上面に取着され、これにより凹部７の開口部が塞がれて水晶振動素子５の収納領域が気密封止され、同時に、蓋体２が先に述べたビア導体等を介して基体下面のグランド端子に電気的に接続される。
【００２９】
次に本発明の圧電部品の製造方法について図３（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。ここで、図３（ａ）〜（ｄ）は本発明の製造方法を説明するためのマスター基板９上面方向からみた上面斜視図である。
（工程Ａ）
前記マスター基板９は、図３（ａ）に示すように、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料からなる矩形状の平板状基板が２層積層され、さらにセラミック材料からなるマトリクス状、即ち、縦ｍ列×横ｎ行の行列状に配置された多数の矩形状の孔を有する基板を積層して形成されており、マトリクス状に配置された前記孔を中心に有する個々の基板領域には、上面側に凹部底面の一対の接続パッドと開口周縁を囲む接合用の導体パターン４が被着・形成され、下面側には入出力端子やグランド端子等の外部端子３が被着・形成されている。また、マトリクス状に配された基板領域の間に所定の捨代領域が設けられている。このようなマスター基板９は、例えばアルミナセラミックス等から成るセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に接続パッド２や外部端子３、導体パターン４等となる導体ペーストを所定パターンに印刷・塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。
【００３０】
（工程Ｂ）
前記マスター基板９は、矩形状の基板領域を相互に隣接させて複数個ずつ配置させてなり、その一主面側には、水晶振動素子５を搭載する。水晶振動素子５は、所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の振動電極を被着・形成して成り、外部からの変動電圧が一対の振動電極を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。また、マスター基板９の各基板領域の凹部底面には水晶振動素子５が1個ずつ搭載され、水晶振動素子５の振動電極とマスター基板上面の接続パッドとが導電性接着剤８を介して電気的・機械的に接続される。
【００３１】
次に水晶振動素子５が搭載されている基板領域の上面に形成された導体パターン４に蓋体２が載置される。尚、蓋体２は従来周知の金属加工法を採用し、４２アロイ等の金属を所定形状に成形することによって製作される。前記蓋体２の上面には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成され、更にニッケル（Ｎｉ）層の上面に、接合材であるクラッド化された金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層が形成される。クラッド化された金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層の厚みは、１０μｍ〜３０μｍである。例えば、成分比率が、金が８０％、錫が２０％のものが使用されている。
【００３２】
（工程Ｃ）
前記マスター基板９を真空部へ搬送し、空気を吸い出すことにより真空状態にする。図３（ｂ）に示されるように、その真空中内で、半導体レーザーにて前記蓋体２を前記マスター基板９の基板領域に仮付けを行う。この時、図３（ｂ）に示されるように前記蓋体２の対角線上になるように仮付けすることにより、精度よく封止することが可能となる。対角線上になるように仮付けする方法として、一方の位置に仮付けした後、マスター基板９を反転させて、他方の位置に仮付けする方法がある。この際、前記半導体レーザーを斜め方向により射出することにより、接合材６との照射面積を増やすことになるので、確実に仮付けをすることが可能となる。このときの半導体レーザーの照射角度は３０度から６０度にするほうが好ましい。
【００３３】
次に、図３（ｃ）で示されるように、蓋体側をキセノンランプに向かせたマスター基板９に対して、キセノンランプによる光ビームを照射して前記蓋体２を加熱し、その熱により接合材６を溶融させて接合させる。キセノンランプは、陰極と陽極とを内部に配置したバルブであり、発光部の最高輝度の位置を集光ミラーの焦点位置に集光し、この焦点位置に光ファイバの射出端から射出する。前記キセノンランプを用いた光ビームにて、前記接合材６を溶融させることによって、前記蓋体２を前記マスター基板９の基板領域に封止を行う。このとき、複数個同時に封止をすることできる。また、前記マスター基板９を１００℃から２５０℃で加熱しながら封止を行うことにより、封止材より発生するガスを外に逃がすことにより、ボイドの発生を削減することが可能となる。このように、上記マスター基板９を使用して封止を行うことにより、この実施形態ではキセノンランプの光ビームを使用することから、レーザー光を用いる場合と比較すると、所定の広い範囲で、光ビームを照射することができる。このため、レーザー光のように細い集束された光ビームと比較すると、有効加熱範囲を広げることができ、マスター基板９を蓋体２から同時に加熱して、バッジ処理により、封止することが出来る。さらに、レーザー光を利用した封止装置と比較すると、封止装置では、光源となるランプユニットにキセノンランプを利用しており、このため、レーザー発生装置のような特別な電源その他の設備を必要としないで、家庭用の交流電源を利用して駆動することができる。このため、封止装置を安価に構成出来るとともに、封止装置を使用する環境に制約が無く、設備を簡略出来るので場所を選ばずに封止工程を行うことができる。
【００３４】
（工程Ｄ）
そして最後に、図３（ｄ）に示す如く、前記マスター基板９を各基板領域の外周に沿って切断することにより、各基板領域を分割する。前記マスター基板９の切断はダイサーを用いたダイシング等によって行なわれ、かかる切断工程を経てマスター基板９が個々の基板領域毎に分割することにより、各水晶振動子を得ることが出来る。なお、このように本発明の圧電部品の製造方法を用いることで、マスター基板９には多数の基板領域が形成されている為に、ひとつひとつの個片ごとに蓋体２を基体２に封止する場合よりも、多数の個片が形成された先の基板領域に一度にキセノンランプによる光ビームを照射して蓋体を加熱し、その熱により接合材６を溶融させ、接合させることが出来、本発明の圧電部品の製造方法の生産性が著しく高いことは言うまでも無い。
【００３５】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００３６】
上述した本発明の実施形態においては、圧電部品として表面実装型の水晶振動子を例にとって説明したが、これに代えて、弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタや圧電発振器といった他の圧電部品に用いる場合においても本発明は適用が可能である。
【００３７】
また、上述した実施形態においては、マスター基板９を用いて説明したが、個片状態である基体１を詰めたキャリア治具を用いて製造しても構わず、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。
【００３８】
更に、上述した実施形態においては、蓋体２に接合材６を形成していたが、マスター基板９の基板領域に形成しても構わず、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。
【００３９】
また更に、上述した実施形態においては、マスター基板９が平板状であり、前記蓋体２の側壁が外側に折り曲げられており、該折り曲げ部にわたって蓋体２と水晶振動素子２の搭載面とが接合されているので、蓋体２と水晶振動素子５の搭載面との接合部の面積が増加し、蓋体２と水晶振動素子５の搭載面との接合強度が向上すると共に、気密性も向上するといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の圧電部品の製造方法を用いた圧電部品の水晶振動子を、その斜め上面方向からみた分解斜視図である。
【図２】本発明の圧電部品の製造方法を用いた圧電部品の水晶振動子の長辺方向からみた断面図である。
【図３】本発明の圧電部品の製造方法を用いて、マスター基板に形成された圧電部品である多数の水晶振動子を封止する様子を示す、水晶振動子をその斜め上面方向からみた外観斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・基体
２・・・蓋体
３・・・外部端子
４・・・導体パターン
５・・・水晶振動素子（圧電振動素子）
６・・・接合材
７・・・凹部
８・・・導電性接着材
９・・・マスター基板
【図１】
2006186681.tif 000003
【図２】
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【図３】
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