(57)【要約】【課題】  丈夫な材料で形成した蓋体を備えながら、パッケージの外部から、加熱用光ビームを透過させることができる構造を実現し、適切な周波数調整を行うことができるとともに、パッケージ底面の平坦度を損なうことがなく、表面実装に適した圧電デバイスを提供すること。【解決手段】  パッケージ３７内に圧電振動片３２を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスであって、前記蓋体４０が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔４３を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ内に圧電振動片を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスであって、
前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、
かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした
ことを特徴とする、圧電デバイス。
【請求項２】
前記パッケージの長手方向に沿った両側面部に前記貫通孔がそれぞれ設けら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。
【請求項３】
前記パッケージがパッケージ底部を構成する第１の基板と、内側の材料を除去することで内部空間を形成する枠状の第２の基板とを積層して形成されており、この第２の基板の側面部に前記貫通孔を形成した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。
【請求項４】
前記蓋体が、前記パッケージと熱膨張係数が近似した材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記パッケージに前記圧電振動片を収容して蓋体により封止した状態において、全長Ｌ１がほぼ２．０ｍｍ、全幅Ｗ１がほぼ１．２ｍｍ、高さＨ１がほぼ０．６ｍｍとされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項６】
パッケージ内に圧電振動片を収容し、金属またはセラミックによる蓋体により気密に封止した圧電デバイスの製造方法であって、
前記パッケージと、前記圧電振動片と、前記蓋体とを別々に形成するための個別の形成工程と、
前記パッケージを構成する絶縁性基体に対して、前記圧電振動片を接合する工程と、
前記パッケージを前記蓋体により気密に封止する蓋封止工程と、
前記パッケージの外部から前記圧電振動片に形成されている金属膜に加熱用光ビームを照射する周波数調整工程と
前記パッケージに設けた貫通孔を利用して、加熱下で脱ガスした後で、この貫通孔を封止する孔封止工程と
を備えており、
前記パッケージの形成工程において、パッケージに内蔵される圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に対応して、前記パッケージの側面に貫通孔を形成し、
前記周波数調整工程において、外部から前記貫通孔を介して、前記パッケージに内蔵された圧電振動片の前記金属膜に加熱用の光ビームを照射し、前記金属膜の一部を蒸散させることにより、周波数調整する
ことを特徴とする、圧電デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記孔封止工程が、前記周波数調整工程よりも先行して実行され、この孔封止工程においては、脱ガス後に前記貫通孔の開口を光透過物により孔封止し、その後、外部から前記貫通孔を塞ぐ前記光透過物を介して、前記パッケージに内蔵された圧電振動片の前記金属膜に加熱用の光ビームを照射することで前記周波数調整工程を実行することを特徴とする請求項６に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記パッケージの長手方向に沿った両側面部に、前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記パッケージの形成工程が、
絶縁性のセラミック材料でなるシートでなり、個々の製品に対応した各層の基板がそれぞれ複数個縦横に一体となったシート基板を前記各層ごとに用意する工程と、
前記各シート基板を加工して、前記圧電振動片を接合するための空間を形成する工程と、
前記各シート基板を積層する工程および積層後に焼成する工程と
を備えており、
前記積層工程の前に、前記貫通孔を設けるべきシート基板に関して、個々の製品のパッケージの側面部に相当する位置を、前記シート基板の厚み方向に沿って抜くことにより、前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記貫通孔を設けるべきシート基板に関して、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通しない形状となるように打ち抜くようにし、
前記各層に対応したシート基板の積層工程の後で、前記シート基板の積層体に対して、積層方向に延びる貫通孔である第１のキャスタレーションを、前記隣接する各層基板の縦横の交叉箇所に穿設するとともに、前記打ち抜いた箇所に対して互いに隣接する前記基板どうしの境界を貫通させるように、第２のキャスタレーションを穿設する
ことを特徴とする請求項９に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記貫通孔を設けるべきシート基板に関して、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通しない形状となるように打ち抜くようにし、
打ち抜かれないで残部となる材料部分に、前記打ち抜きと同時に折り取り用の案内孔を穿設し、
前記積層後の焼成工程を経た後で、前記案内孔の箇所で前記残部とされた材料部分を折り取ることを特徴とする請求項９に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１２】
圧電振動片を収容して、蓋体により気密に封止される圧電デバイス用のパッケージであって、
前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、
かつ側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした
ことを特徴とする、圧電デバイス用パッケージ。
【請求項１３】
圧電振動片を収容して、蓋体により気密に封止される圧電デバイス用のパッケージの製造方法であって、
内蔵される前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に対応して、前記パッケージの側面に貫通孔を形成し、
その後、外部から前記貫通孔を介して、前記パッケージに内蔵された圧電振動片の前記金属膜に加熱用の光ビームを照射し、前記金属膜の一部を蒸散させることにより、周波数調整する
ことを特徴とする、圧電デバイス用パッケージの製造方法。
【請求項１４】
パッケージ内に圧電振動片を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、
前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、
かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした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。
【請求項１５】
パッケージ内に圧電振動片を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスを利用した電子機器であって、
前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、
かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスおよびその製造方法、ならびに圧電デバイス用パッケージと、圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、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。
従来の表面実装型の圧電デバイスは、例えば、図２６の概略断面図に示すように構成されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図において、圧電デバイス１は、セラミック製の浅い箱状のパッケージ２内に電極部４を形成し、この電極部４に導電性接着剤４ａを用いて、圧電振動片３を固定している。このパッケージ２は、ガラス製の透明な蓋体５により気密に封止されている。
そして、蓋体５の封止後に外部からレーザ光ＬＢを蓋体５を介してパッケージ２内に照射し、圧電振動片３に形成されている電極の一部を蒸散させることにより、周波数調整することができるようになっている。
【０００４】
ところが、このような構造の圧電デバイス１においては、蓋体５がガラスで形成されており、この比較的脆い材質の蓋体５が外部に大きく露出する状態である。このため、ガラス製の蓋体５に何かが衝突するなどした場合には、蓋体５に割れや欠けが生じて、封止状態に影響し、振動性能を損なう場合がある。
【０００５】
このような弊害に対しては、例えば、図２７に示すような圧電デバイスも提案されている（特許文献２参照）。
図２７に示す圧電デバイス１０は、パッケージ１６を第１の基板１１、第２の基板１２、第３の基板１３、第４の基板１４と４枚のセラミック基板（グリーンシート）を積層することにより形成している。第１および第２の基板１１，１２は、底部に段付きの貫通孔１７を形成するために使用されており、第３および第４の基板１３，１４は、内側の材料を除去することで、圧電発振器を収容するための内部空間を形成している。
【０００６】
第３の基板１３には、電極部４を形成して、導電性接着剤４ａにより圧電振動片３を接合している。そしてパッケージ１６は金属製の丈夫な蓋体１５により蓋封止されている。
このような圧電デバイスでは、貫通孔１７にガラス１８を充填することにより、外部からレーザ光ＬＢなどの高エネルギービームを、圧電振動片３に形成されている電極の一部に照射することで、周波数調整できるようにされている。したがって、蓋体１５が破損しにくく、また、外部から光ビームを照射することで周波数調整できるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３５９５３６
【特許文献２】特開平１１−２６１３６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、圧電デバイスは、近年大幅に小型化が進められており、特に表面実装型の圧電デバイスでは、その高さ方向の大きさをコンパクトに形成する要請がある。
これに対して、図２７の圧電デバイス１０は、底部の貫通孔１７を利用して周波数調整する構造としたため、パッケージの底部を構成する基板が２枚必要となり（図２６の圧電デバイス１も同様）、圧電デバイス１０の厚み、すなわち、高さ方向の寸法がどうしても大きくなってしまう。
このような寸法の拡大を抑制しようとすると、パッケージ１６の底部を構成する各基板１１，１２の厚みを小さくすることになり、その場合には、パッケージの強度が低下するという問題がある。
しかも、パッケージ底部に貫通孔を形成した場合に、ガラス１８のような充填物があると、表面実装する際の底部の平坦度を損なうだけでなく、以下のような問題もある。
【０００９】
すなわち、図２６や図２７のパッケージにおいて、これらの小型化が進むと、貫通孔の位置と、パッケージ底面に設けられる実装端子の位置が近接し、電気容量が変化したり、さらにはリフロー時に半田が流れて、実装端子同士を短絡させるおそれがある。
図２８は、このような場合を説明するために従来の構造のまま小型化した場合の説明図である。
図２８（ａ）は、図２６と同じ構造のパッケージ２を示しており、その底面図である。この場合、パッケージ２の全長ＰＬ１を現在開発が進められている最も小さな寸法とすると、２．０ｍｍ程度となる。また、パッケージ２の底面において、長さ方向の両端部に形成されている実装端子２１，２１のパッケージ長さ方向の寸法ＤＬ１，ＤＬ２は、それぞれ０．５ｍｍ程度となる。そして、パッケージ２中央部の貫通孔１７−１は、その内径が０．３ｍｍ程度となる。
【００１０】
一方、図２８（ｂ）は、推奨される実装基板１９側の構造を示しており、圧電デバイスのパッケージ２を実装するための電極部であるランド２２，２２のパッケージ２の長さ方向に沿った寸法ＫＬ２は、０．７ｍｍ程度であり、ランド２２，２２の中心間の距離ＫＬ１は１．５ｍｍ程度である。
図２８（ｃ）は、実装基板１９に圧電デバイスの上記パッケージ２を実装した様子を示す部分拡大断面図である。図示されているように、ランド２２，２２上に、半田２３，２３を用いてパッケージ側に実装端子２１，２１が接続されることになる。
この場合、貫通孔１７−１の内径ＨＬ１は０．３ｍｍであるから、この貫通孔１７−１を孔封止するために充填された金属封止材１７−２と、ランド２２、もしくは半田２３との距離ＰＬ１は０．２５ｍｍというきわめて小さな距離しかとることができない。このため、半田２３が僅かでも流れると金属封止材１７−２を介して、両実装端子２１，２１は短絡されてしまう。
【００１１】
図２９（ａ）は、図２７の圧電デバイス１０のパッケージ１６の底面を示す底面図である。パッケージ１６の長手方向の両端部には、実装端子２４，２４が形成されている。このパッケージ１６では、図２７にも示されているように、貫通孔１７をパッケージ１６底面の中央部ではなく、片側に寄せた結果、一方の実装端子２４（図では右側の実装端子）と重なって設けられる結果となっている。このため、一方の実装端子２４の有効面積が限られてしまい、実装構造における接合強度が不足する場合がある。
【００１２】
また、パッケージの内側底面に集積回路を取り付けて、圧電発振器を形成しようとする場合には、集積回路を取り付ける位置からずらして貫通孔を設けなければならず、このような構成は、パッケージを小型化しようとする場合に障害となる。
この点を詳しく説明すると、図２９（ｂ）は、圧電発振器２５の蓋体を透視させて内部構造を示した概略平面図であり、図２９（ｃ）は、図２９（ｂ）のＣＡ−ＣＡ線概略断面図である。
パッケージ２６の内部空間は多段に形成されており、その下部に集積回路（ＩＣ）２８が取付けられ、さらにそれより上部にこのＩＣ２８と電気的に接続された圧電振動片２７が片持ち式に接合されている。
この場合には、貫通孔２９は、集積回路２８の取付け位置を避けて片側に寄せて形成される必要があり、この結果、その分、パッケージ２６の横方向の大きさが拡大してしまう。
【００１３】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、丈夫な材料で形成した蓋体を備えながら、パッケージの外部から、加熱用光ビームを透過させることができる構造を実現し、適切な周波数調整を行うことができるとともに、パッケージ底面の平坦度を損なうことがなく、表面実装に適した圧電デバイス用のパッケージと、これを用いた圧電デバイスおよびその製造方法、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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の目的は、第１の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスであって、前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした、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、パッケージの底部ではなく、パッケージの側面部に貫通孔を設けることにしたので、パッケージの底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。また、このため、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。また、従来のように、パッケージの底面に貫通孔を設けると、パッケージの小型化のさらなる進展により、貫通孔の位置と、パッケージ底面に設けられる実装端子の位置が近接し、電気容量が変化したり、さらにはリフロー時に半田が流れて、実装端子同士を短絡させるおそれがあるが、この発明では貫通孔をパッケージの側面に形成したので、このような弊害を有効に防止できる。また、パッケージの内側底面に集積回路を取り付けて、圧電発振器を形成しようとする場合には、従来の構成では、集積回路を取り付ける位置からずらして貫通孔を設けなければならず、このような構成は、パッケージを小型化しようとする場合に障害となるが、この発明のパッケージでは底面に貫通孔を設ける必要がないので、このような障害も回避できる。
そして、貫通孔はパッケージ側面にて、パッケージに内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に形成されているので、この貫通孔を介して、加熱用光ビームを前記金属膜に照射して、周波数調整することができる。
かくして、丈夫な材料で形成した蓋体を備えながら、パッケージの外部から、加熱用光ビームを透過させることができる構造を実現し、適切な周波数調整を行うことができるとともに、パッケージ底面の平坦度を損なうことがなく、表面実装に適した圧電デバイスを提供することができる。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明の構成において前記パッケージの長手方向に沿った両側面部に前記貫通孔がそれぞれ設けられていることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、パッケージの長手方向に沿った両側面部に形成した各貫通孔を介して、それぞれ対向する圧電振動片の各振動腕の金属膜に加熱用光ビームを照射できるので、圧電振動片の左右に関して、バランスよく周波数調整することができる。
【００１６】
第３の発明は、第１または第２の発明の構成において、前記パッケージがパッケージ底部を構成する第１の基板と、内側の材料を除去することで内部空間を形成する枠状の第２の基板とを積層して形成されており、この第２の基板の側面部に前記貫通孔を形成したことを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、パッケージが、第１および第２の基板の二層構造であることから、高さ方向の大きさをコンパクトにすることができる。しかも、第２の基板の側面部に前記貫通孔を形成することで、従来のように、底部に段付き貫通孔を設ける場合と比べて、構造が単純となり、製造が容易となる。
【００１７】
第４の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかの構成において、前記蓋体が、前記パッケージと熱膨張係数が近似した材料で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、第３の発明の作用に加えて、熱的な環境が変化してもパッケージの蓋封止構造が損傷することがない。
【００１８】
第５の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかの構成において、前記パッケージに前記圧電振動片を収容して蓋体により封止した状態において、全長Ｌ１がほぼ２．０ｍｍ、全幅Ｗ１がほぼ１．２ｍｍ、高さＨ１がほぼ０．６ｍｍと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、全体がきわめて小型に形成されているため、パッケージの側面に貫通孔を形成し、パッケージ底部に貫通孔を設けないことによる利点がきわめて大きくなる。
【００１９】
また、上記目的は、第６の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容し、金属またはセラミックによる蓋体により気密に封止した圧電デバイスの製造方法であって、  前記パッケージと、前記圧電振動片と、前記蓋体とを別々に形成するための個別の形成工程と、前記パッケージを構成する絶縁性基体に対して、前記圧電振動片を接合する工程と、前記パッケージを前記蓋体により気密に封止する蓋封止工程と、前記パッケージの外部から前記圧電振動片に形成されている金属膜に加熱用光ビームを照射する周波数調整工程と前記パッケージに設けた貫通孔を利用して、加熱下で脱ガスした後で、この貫通孔を封止する孔封止工程とを備えており、前記パッケージの形成工程において、パッケージに内蔵される圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に対応して、前記パッケージの側面に貫通孔を形成し、前記周波数調整工程において、外部から前記貫通孔を介して、前記パッケージに内蔵された圧電振動片の前記金属膜に加熱用の光ビームを照射し、前記金属膜の一部を蒸散させることにより、周波数調整する圧電デバイスの製造方法により、達成される。
第６の発明の構成によれば、パッケージの形成工程において、パッケージに内蔵される圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に対応して、前記パッケージの側面に貫通孔を形成するようにしたので、この貫通孔を利用して、脱ガスを含む孔封止工程と、貫通孔を介した周波数調整工程とを実現できる。さらに、パッケージの底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。また、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。しかも蓋体の材料として金属またはセラミックを用いているので、蓋体が破損しにくい。
【００２０】
第７の発明は、第６の発明の構成において、前記孔封止工程が、前記周波数調整工程よりも先行して実行され、この孔封止工程においては、脱ガス後に前記貫通孔の開口を光透過物により孔封止し、その後、外部から前記貫通孔を塞ぐ前記光透過物を介して、前記パッケージに内蔵された圧電振動片の前記金属膜に加熱用の光ビームを照射することで前記周波数調整工程を実行することを特徴とする。
第７の発明の構成によれば、孔封止工程を先に行い、前記貫通孔を光透過物で封止してから、周波数調整するようにしたので、パッケージ内に圧電振動片を気密に完全に封止した後で、製品の完成形態により近い状態で精密な周波数調整を行うことができる。
【００２１】
第８の発明は、第６または第７の発明のいずれかの構成において、前記パッケージの長手方向に沿った両側面部に、前記貫通孔を形成することを特徴とする。
第８の発明の構成によれば、パッケージの長手方向に沿った両側面部に形成した各貫通孔を介して、それぞれ対向する圧電振動片の各振動腕の金属膜に加熱用光ビームを照射できるので、圧電振動片の左右に関して、バランスよく周波数調整することができる。
【００２２】
第９の発明は、第６ないし８の発明のいずれかの構成において、前記パッケージの形成工程が、絶縁性のセラミック材料でなるシートでなり、個々の製品に対応した各層の基板がそれぞれ複数個縦横に一体となったシート基板を前記各層ごとに用意する工程と、前記各シート基板を加工して、前記圧電振動片を接合するための空間を形成する工程と、前記各シート基板を積層する工程および積層後に焼成する工程とを備えており、前記積層工程の前に、前記貫通孔を設けるべきシート基板に関して、個々の製品のパッケージの側面部に相当する位置を、前記シート基板の厚み方向に沿って抜くことにより、前記貫通孔を形成することを特徴とする。
第９の発明の構成によれば、前記シート基板を積層する前に、前記貫通孔を形成すべき特定のシート基板を選んで、その厚み方向に抜く作業により前記貫通孔を形成するようにしている。すなわち、この発明では、パッケージを形成するために成形性のよいシート基板を複数層形成し、必要な成形を行った後で、これらを積層して焼成後に分離するようにしている。すなわち、積層体を焼成した後では、強度も高くなり、硬化しているので、貫通孔を抜く作業を行うと、パッケージに割れを生じる危険がある。また、焼成する前の、各シート基板を積層した後では、中間に積層したシート基板に貫通孔を形成しようとしても、シート基板自体が、未だ分離されていない個々の製品の大きさの基板が縦横に結合した状態で連続する集合体であり、個々の基板の単位では、側面部が露出しておらず、しかも積層されていると、厚み方向も他のシート基板に塞がれて表裏面が露出していないので、穿孔作業は難しい。そこで、焼成前で、積層する以前に、対応するシート基板について、その厚み方向に穿孔するようにしたものである。
【００２３】
第１０の発明は、第９の発明の構成において、前記貫通孔を設けるべきシート基板に関して、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通しない形状となるように打ち抜くようにし、前記各層に対応したシート基板の積層工程の後で、前記シート基板の積層体に対して、積層方向に延びる貫通孔である第１のキャスタレーションを、前記隣接する各層基板の縦横の交叉箇所に穿設するとともに、前記打ち抜いた箇所に対して互いに隣接する前記基板どうしの境界を貫通させるように、第２のキャスタレーションを穿設することを特徴とする。
第１０の発明の構成によれば、第７の発明で説明したように、焼成前のシート基板は、成形性が容易で変形しやすい状態である。この状態で前記貫通孔を穿孔する際に、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通するように打ち抜いてしまうと、当該シート基板の強度が不足し、変形が生じるなどして、積層工程の精度を保持できないおそれがある。そこで、積層前においては、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通することが無いように一部の材料を残すことで、積層工程まで必要な強度を維持することができる。これにより、形状、寸法精度の高いパッケージを形成することができる。
【００２４】
第１１の発明は、第９の発明の構成において、前記貫通孔を設けるべきシート基板に関して、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通しない形状となるように打ち抜くようにし、打ち抜かれないで残部となる材料部分に、前記打ち抜きと同時に折り取り用の案内孔を穿設し、前記積層後の焼成工程を経た後で、前記案内孔の箇所で前記残部とされた材料部分を折り取ることを特徴とする。
第１１の発明によれば、焼成前のシート基板は、成形性が容易で変形しやすい状態である。この状態で前記貫通孔を穿孔する際に、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通するように打ち抜いてしまうと、当該シート基板の強度が不足し、変形が生じるなどして、積層工程の精度を保持できないおそれがある。そこで、積層前においては、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通することが無いように一部の材料を残すことで、積層工程まで必要な強度を維持することができる。これにより、形状、寸法精度の高いパッケージを形成することができる。しかも、案内孔を設けることにより、前記残部を除去して、完全な貫通孔を容易に形成することができる。
【００２５】
また、上記目的は、第１２の発明にあっては、圧電振動片を収容して、蓋体により気密に封止される圧電デバイス用のパッケージであって、前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、かつ側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした、圧電デバイス用パッケージにより、達成される。
第１２の発明の構成によれば、パッケージの底部ではなく、パッケージの側面部に貫通孔を設けることにしたので、パッケージの底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。そして、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。
さらに、貫通孔はパッケージ側面にて、パッケージに内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に形成されているので、この貫通孔を介して、加熱用光ビームを前記金属膜に照射して、周波数調整することができる。
かくして、丈夫な材料で形成した蓋体を備えながら、パッケージの外部から、加熱用光ビームを透過させることができる構造を実現し、適切な周波数調整を行うことができるとともに、パッケージ底面の平坦度を損なうことがなく、表面実装に適した圧電デバイス用のパッケージを提供することができる。
【００２６】
また、上記目的は、第１３の発明にあっては、圧電振動片を収容して、蓋体により気密に封止される圧電デバイス用のパッケージの製造方法であって、内蔵される前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に対応して、前記パッケージの側面に貫通孔を形成し、その後、外部から前記貫通孔を介して、前記パッケージに内蔵された圧電振動片の前記金属膜に加熱用の光ビームを照射し、前記金属膜の一部を蒸散させることにより、周波数調整する、圧電デバイス用パッケージの製造方法によっても達成される。
第１３の発明の構成によれば、パッケージに内蔵される圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に対応して、前記パッケージの側面に貫通孔を形成するようにしたので、この貫通孔を利用して、脱ガスを含む孔封止工程と、貫通孔を介した周波数調整工程とを実現できる。さらに、パッケージの底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。また、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。しかも蓋体の材料として金属またはセラミックを用いているので、蓋体が破損しにくい。
【００２７】
さらに、また、上記目的は、第１４の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした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。
さらに、また、上記目的は、第１５の発明にあっては、パッケージ内に圧電振動片を収容して、このパッケージを蓋体により気密に封止した圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記蓋体が金属またはセラミックの丈夫な材料により形成されており、かつ前記パッケージの側面には、内蔵した前記圧電振動片の側面部に設けた金属膜と対向する位置に貫通孔を備えるようにした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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１ないし図５は、本発明の圧電デバイスの第１の実施形態を示しており、図１はその概略平面図、図２はその概略正面図、図３は図１のＡ−Ａ線概略断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線概略断面図、図５は図１の圧電デバイスのパッケージに収容される圧電振動片の概略斜視図である。
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、図３および図４に示すように、パッケージ３７内に圧電振動片３２を収容している。パッケージ３７は、例えば、後述するように、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を積層した後、焼結して形成されている。
【００２９】
すなわち、この実施形態では、パッケージ３７は、第１の基板５５と第２の基板５６および第３の基板５７とを積層して形成されており、図１および図２に示すように、全長Ｌ１がほぼ２．０ｍｍ程度、全幅Ｗ１がほぼ１．２ｍｍ、高さＨ１がほぼ０．６ｍｍ程度とされているきわめて小さいものである。パッケージ３７は、図３に示すように、第２の基板５６および第３の基板５７の内側の材料を除去することで、内部空間Ｓのスペースを形成している。この内部空間Ｓが圧電振動片３２を収容するための収容空間である。そして、第１の基板５５が絶縁性基体に相当し、この第１の基板５５に圧電振動片３２を接合している。
【００３０】
パッケージ３７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に露出して内側底部を構成する絶縁性基体としての第１の基板５５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、それぞれ図２に示す実装端子４１，４２と接続されており、外部から印加される駆動電圧を、圧電振動片３２に供給するものである。具体的には、この実装端子４１，４２と電極部３１，３１は、パッケージ３７外部をメタライズにより引き回したり、あるいは第１の基板５５および第２の基板５６の焼成前に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で形成できる。
各電極部３１，３１の上には、導電性接着剤４７が塗布されて、圧電振動片３２の基部５１が接合されている。この導電性接着剤４７としては、例えば、合成樹脂などを利用したバインダー成分に、銀粒子などの導電粒子を混入したもので、機械的接合と電気的接続とを同時に行うことができるものである。
【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、特に図５に詳しく示す形状とされている。
すなわち、圧電振動片３２は、パッケージ３７側と固定される基部５１と、この基部５１を基端として、図において斜め右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕３５，３６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。
【００３２】
ここで、各振動腕３５，３６の主面には、好ましくは、それぞれ長さ方向に延びる長溝３３，３４を形成し、この長溝内に励振電極３８，３９を形成している。この長溝は、それぞれ振動腕３５と、振動腕３６の主面である表裏面に形成され、長溝３３，３４内には励振電極３８，３９がそれぞれ形成されており、各振動腕の長溝内に形成される励振電極は互いに分離された一対の電極とされている。これにより、励振電極に駆動電圧が印加されることによって、駆動時に、各振動腕の内部の電界効率を高めることができるようになっている。
【００３３】
また、圧電振動片３２の基部５１の端部の幅方向両端付近には、上述したように、パッケージ３７の電極部３１，３１と接続するための電極部として、引出し電極３８ａ，３９ａが形成されている。各引出し電極３８ａ，３９ａは、基部５１の外縁を回り込んで、圧電振動片３２の基部５１の表裏に設けられている。これらの各引出し電極３８ａ，３９ａは上述した各励振電極と接続されており、例えば、水晶表面に、クロム（Ｃｒ）および金（Ａｕ）を順次メッキして形成することができる。また、振動腕３５，３６の少なくとも表面の先端領域には、この電極金属と同じ金属を利用して、電極形成の際に同時に周波数調整用の金属膜５３，５４が形成されている。この金属膜５３，５４は、少なくとも各振動腕３５，３６の外側の側面に引き回されている。この実施形態では、後述するように、図５のＬＢ，ＬＢに示すように、各振動腕３５，３６の外側の側面の金属膜５３，５４に加熱用の光ビームが照射される。
【００３４】
これにより、引出し電極３８ａ，３９ａから、図示しない励振電極に駆動電圧が印加されることにより、各振動腕３５，３６内で電界が適切に形成され、振動腕３５，３６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。
尚、圧電振動片としては、図示のような音叉型の圧電振動片に限らず、圧電材料を矩形にカットしたＡＴカット振動片やコンベックスタイプの振動片等の種々の圧電振動片を使用することができる。
【００３５】
パッケージ３７の開放された上端には、蓋体４０が接合されることにより、封止されている。
蓋体４０は、その厚みが極めて薄く形成されており、例えば、厚み０．１ｍｍ以下とされている。また蓋体４０の材料は、ガラス材料よりも割れにくい丈夫な材料で形成されており、例えば、金属やセラミックにより形成されている。そして、好ましくは、蓋体４０を形成するための材料として、パッケージ３７の材料と熱膨張係数が近似したものが選択される。このような条件を満たすものとして、金属であれば、例えば、鉄，ニッケル，コバルトの合金であるコバール合金が適しており、セラミックであれば、パッケージ３７の材質と同じセラミックが適している。
【００３６】
さらに、この実施形態の圧電デバイス３０では、図２ないし図４に示されているように、パッケージ３７を構成する第２の基板５６の長手方向に沿った両側面に、貫通孔４３，４４が形成されている。貫通孔は符号４３，４４で示すいずれかひとつを設けるようにしてもよいが、この実施形態では、両側面にひとつずつ形成されている。
各貫通孔４３，４４は内径が変化しない貫通孔として示されているが、内側に向かって徐々に縮径するテーパ状としてもよい。貫通孔４３，４４をこのようなテーパ状とすると、後述する孔封止材がパッケージ３７内に落下しにくくすることができる。
また貫通孔４３，４４の開口の形状は円形に限らず、長円形や楕円、多角形などでもよい。そして、貫通孔４３，４４が形成される個所は、パッケージ３７に収容されている圧電振動片３２の周波数調整用の金属膜と対向する位置に設けられる。この場合、圧電振動片３２の振動腕３５および／または３６の先端領域の図５で説明した各側面部と対向する個所である。
【００３７】
そして、各貫通孔４３，４４には、後述する孔封止工程において、孔封止材４５がそれぞれ充填されている。孔封止材４５は後で詳しく述べるように、金属もしくは光透過物である。ここで、光透過物とは、後述する周波数調整に使用される加熱用光ビームとして、レーザ光や、ハロゲンビームなどの加熱用の光ビームを透過させる性質を備えるものであれば、ガラスに限らず、種々のものが使用できるが、加工の容易さや、コストなどを考慮するとともに、特に、パッケージ３７を構成する材料と、熱膨張係数が近似したものを選択することが好ましい。このような点で、光透過物（以下、「ガラス」という）として、硼珪酸ガラスや、コバールガラス等が用いられる。
【００３８】
蓋体４０が、セラミックにより形成される場合には、例えば、低融点ガラス等を利用した封止材３７ｂを利用して、パッケージ３７に固定される。蓋体４０が、コバール等の金属材料で形成される場合には、蓋体４０はシーム溶接等の手法により、パッケージ３７に対して固定される。
【００３９】
本実施形態は以上のように構成されており、圧電デバイス３０のパッケージ３７を封止するための蓋体４０は金属またはセラミックというガラスよりも構造的に強い材料で形成されているので、外部から何かが衝突した場合に、容易に損傷することがなく、パッケージ３７の封止性能を損なうことが有効に防止される。
また、圧電デバイス３０においては、パッケージ３７の底部ではなく、パッケージ３７の側面部に貫通孔４３，４４を設けることにしたので、図１９で説明した例のように、パッケージ３７の底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。また、このため、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。
【００４０】
そして、貫通孔４３，４４はパッケージ３７側面にて、パッケージに内蔵した圧電振動片３２の振動腕３５，３６の側面部に設けた金属膜５３，５４と対向する位置に形成されているので、この貫通孔を介して、加熱用光ビームを金属膜５３，５４に照射して、周波数調整することができる。
かくして、丈夫な材料で形成した蓋体４０を備えながら、パッケージ３７の外部から、加熱用光ビームＬＢ（図５参照）を透過させることができる構造を実現し、適切な周波数調整を行うことができるとともに、パッケージ３７底面の平坦度を損なうことがなく、表面実装に適した圧電デバイス３０を提供することができる。
【００４１】
（圧電デバイスの製造方法１）
次に、圧電デバイス３０の製造方法の実施形態を図６のフローチャートを参照しながら説明する。
先ず、図１ないし図４で説明した圧電振動片３２と蓋体４０、パッケージ３７は、それぞれ別々に形成しておく。
（圧電振動片および蓋体の形成工程）
圧電振動片３２については、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（ＳＴ３１）ことで、従来と同様に製造することができるので、詳しい説明は省略する。電極形成後に、駆動電圧を印加して周波数を粗調整する（ＳＴ３２）。
蓋体４０は、圧電振動片３２とは別に形成される。この場合、蓋体４０はガラスよりも丈夫な材料として、例えばコバールや、セラミックにより、その厚みが約０．１ｍｍ程度のきわめて薄い板体が用いられる。これにより、ガラス製の蓋体のように容易に破損せず、しかも、圧電デバイス３０の高さ方向の寸法を必要以上に大きくしないで済む。
【００４２】
（パッケージの形成工程）
図７（ａ）において、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混練物をシート状の長いテープ形状６１に成形し（ＳＴ１１）、これを所定の長さにカットして（ＳＴ１２）得た、図７（ｂ）に示す所謂グリーンシート６２を用意する。
グリーンシート６２は、シート基板として上述した第１ないし第３の各基板５５，５６，５７を形成するために共通して使用することができる。
【００４３】
次に、各基板の成形と、電極パターン印刷、貫通孔の形成の工程であるステップ１３（ＳＴ１３）を説明する。図７（ｂ）のグリーンシート６２を利用して、図７（ｃ）に示すように、第１の基板５５となるシート基板（以下、「シート」という）５５−１を形成する。
具体的には、シート５５−１は、この場合、縦横に点線で示した切断用のラインの箇所でつながった多数個の第１の基板を一度に形成する場合を示している。シート５５−１には、表面側の上述した電極３１を形成する領域３１−１と、裏面側の実装端子４１，４１を形成する領域、そしてこれらを電気的に接続するための導電スルーホールなどを形成する。すなわち、これらの領域には、基板の焼結前に、導電ペーストとして、例えばタングステンメタライズを塗布する。
【００４４】
図７（ｄ）は、図７（ｂ）のグリーンシート６２を利用して第２の基板を形成するためのシート５６−１を形成する様子を示している。この場合、シート５６−１は、これと重ねられるシート５５−１と同様に、複数の基板を形成するようにしている。シート５６−１は、図３で説明した内部空間Ｓのために内側の材料の部分５６ａを除去される。そして、除去される材料５６ａでは、各基板の両側面において、それぞれ貫通孔４３，４４が形成できる形状に成形されている。また、図８において点線で示した切断線（カット前においてつながった状態を示す）を挟んで、幅方向に隣接した、切り離されるとそれぞれ第２の基板を形成する箇所では、貫通孔４３，４４が設けられるように材料が除去される領域が、近接しないように、互い違いの位置となるようにされている。
【００４５】
図７（ｅ）は、図７（ｂ）のグリーンシート６２を利用して第３の基板を形成するためのシート５７−１を形成する様子を示している。この場合、シート５７−１は、これと重ねられるシート５６−１と同様に、複数の基板を形成するようにしている。シート５７−１は、図３で説明した内部空間Ｓのために内側の材料の部分５７ａが除去される。
【００４６】
図８は図７（ｄ）で示した第２の基板となるシート５６−１と同様なシートについて、異なる成形例であるシート５６−２について詳しく説明するためのもので、図示されているように、除去される材料５６ａでは、両側面において、それぞれ貫通孔４３，４３が形成できる形状に成形されている。そして、図８において点線で示した切断線（カット前においてつながった状態を示す）を挟んで、幅方向に隣接した、切り離されるとそれぞれ第２の基板を形成する箇所では、貫通孔４３となるように材料が除去される領域が、近接しないように、互い違いの位置となるようにされているのは、図７（ｄ）の場合と同じである。相違する点は、縦の列に関して隣接する領域、例えば、Ａ列とＢ列では、切断線に沿って対称とされている。
【００４７】
図９は、第２の基板を形成するためのシートの他の形成例であり、貫通孔４３が形成される個々の基板の一方の側面にひとつだけ形成される例である。そして、図９（ａ）のシート５６−３では、点線で示した切断線（カット前においてつながった状態を示す）を挟んで、幅方向に隣接した、切り離されるとそれぞれ第２の基板を形成する箇所では、貫通孔４３となるように材料が除去される領域が、個々の基板の同じ側に位置されている。
図９（ｂ）のシート５６−４では、点線で示した切断線（カット前においてつながった状態を示す）を挟んで、幅方向に隣接した、切り離されるとそれぞれ第２の基板を形成する箇所では、貫通孔４３となるように材料が除去される領域が、個々の基板の反対側に位置され、貫通孔４３どうしは互い違いに位置している。
図９（ｃ）のシート５６−５では、点線で示した切断線（カット前においてつながった状態を示す）を挟んで、幅方向に隣接した、切り離されるとそれぞれ第２の基板を形成する箇所では、貫通孔４３となるように材料が除去される領域が、個々の基板の反対側に位置され、貫通孔４３どうしは互い違いに位置している点はシート５６−４と同じであるが、縦の列に関して隣接する領域、例えば、Ａ列とＢ列でも貫通孔４３は同じ側の同じ位置とされている。
【００４８】
次に、図１０（ｄ）に示すように、シート５５−１、シート５６−１、シート５７−１を積層し（ＳＴ１４）、図１０（ｅ）に示すように、カット線Ｃ１，Ｃ２に沿って１／４にカットする（ＳＴ１５）。続いて、カットした積層シート５８について、焼成した（ＳＴ１６）後で、タングステンメタライズの上にニッケルメッキおよび金メッキを順次施して、電極や端子および導電パターンなどを形成する。
次いで、図１０（ｆ）に示すカットした積層シート５８を、縦横の切断線でスナップカットして（ＳＴ１７）、図１０（ｇ）に示すようなパッケージ３７を完成する。なお、パッケージ３７の上端には、封止材３７ｂを塗布しておく。あるいは、蓋体４０にコバールなどの金属材料を用いてシーム溶接を行う場合には、金属製のシームリング３７ｂを設けておくことになる。
【００４９】
（圧電振動片の接合工程）
次に、圧電振動片３２をパッケージ３７の電極部３１の上に接合する（ＳＴ１８）。すなわち、図１ないし図４で説明したように、パッケージ３７の電極部３１上に導電性接着剤４７を塗布して、その上に圧電振動片３２の基部５１の引き出し電極３８ａ，３９ａの個所を載置し、導電性接着剤４７，４７を硬化させることにより、電極部３１と圧電振動片３２とが電気的、機械的に接合される。このようにして、圧電振動片３２は絶縁基体である第１の基板５５に対して、片持ち式に接合される。
【００５０】
（蓋封止工程）
さらに、パッケージ３７と蓋体４０とを真空雰囲気中で、接合することで図１１（ｈ）に示す構成となるように蓋封止を行う（ＳＴ１９）。この段階では、図１０（ｉ）に示すように、貫通孔４３はパッケージ３７の内部と連通しているので、次に、図示されているように、貫通孔４３と、パッケージ３７の反対側の貫通孔４４（図４参照）を介して、外部から加熱用の光ビーム、例えば、レーザ光ＬＢをそれぞれ照射して周波数調整を行う（ＳＴ２０）。すなわち、図５で説明したように、パッケージ内の圧電振動片３２の各振動腕３５，３６の各外側側面の金属膜５３，５４をそれぞれ蒸散させることにより、質量削減方式による周波数調整を行うもので、金属膜５３，５４のどちらか一方でもよい。しかしながら、この実施形態のように両方の振動腕について行うと、各振動腕の屈曲バランスがそれぞれ調整できるので、精密な調整が可能である。
【００５１】
次に、図１１（ｊ）に示すように、パッケージ３７の貫通孔４３を上方に向けて、その上にリジットな封止材４５を載置し、チャンバー内などに収容し、真空雰囲気において、加熱することでアニール処理する（ＳＴ２１）。これにより、貫通孔４３，４４を介して、パッケージ３７内のガスが封止材４７との隙間から外部に排出されるので、これらのガス成分が圧電振動片３２に付着して、周波数が変化することが防止される。
【００５２】
なお、このような工程を容易にするために、例えば、図１１（ｋ）に示すように、貫通孔４３の内部に段部４３ａを設けたり、貫通孔４３を内方に向かって縮径するテーパ状とすることで、固体封止材４５を載置しやすい。この場合、固体封止材４５としては、例えば、ＡｕＳｎやＡｕＧｅ等の金属封止材を球形としたもの等が好適である。特に、表面実装される圧電デバイス３０のリフロー工程を考慮すると、高融点のＡｕＧｅが適している。そして、脱ガス後に、図１１（ｊ）に示すように、固体封止材４５に周波数調整の際に使用したレーザ光ＬＢを照射して溶融し、図２で説明したように、貫通孔内に充填する（ＳＴ２２）。
その後、必要な検査を経て（ＳＴ２３）、圧電デバイス３０が完成する。
【００５３】
以上の製造工程によれば、パッケージ３７の形成工程において、パッケージ３７に内蔵される圧電振動片３２の側面部に貫通孔４３，４４を形成するようにしたので、この貫通孔を利用して、脱ガスを含む孔封止工程と、貫通孔４３，４４を介した周波数調整工程とを実現できる。さらに、パッケージ３７の底部に、従来のように、段付き開口を備える貫通孔を形成する必要がなくなり、底部を一層の基板で形成できる。このため、従来のように、底部に段付き開口を備える貫通孔を形成する際のように、二枚以上の基板を積層する必要がないため、その分高さ方向の寸法を抑制でき、あるいは従来と同じ寸法とした場合には、底部に貫通孔を形成しない分、構造的に強化される。また、従来のように、パッケージ底部に貫通孔を形成したことで、この貫通孔を孔封止する充填物が底面に露出することがないから、パッケージ底面の平坦度が高い。しかも蓋体４０の材料として金属またはセラミックを用いているので、蓋体が破損しにくい。
【００５４】
なお、固体封止材４５として、透明なガラス材料を用いて、孔封止するようにし、孔封止工程の後で、貫通孔に充填された透明な封止材を介してレーザ光ＬＢを利用して周波数調整するようにすれば、孔封止後において、より精密な周波数調整を行うことができる。この場合、固体封止材４５の溶融は、これを透過しないように周波数調整用のレーザ光と異なる波長や出力のものを用いるか、別の加熱手段を使用する。
【００５５】
図１２は、本発明の圧電デバイスの第２の実施形態を示しており、この第２の実施形態に係る圧電デバイス７０は、貫通孔４３を塞ぐ封止材の構成が第１の実施形態と異なるものである。
図１３は第２の実施形態の圧電デバイス７０の概略正面図、図１４は図１３のＤ−Ｄ線概略断面図であり、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。
【００５６】
圧電デバイス７０の貫通孔７１，７３は、ともに外向きの段部７２，７４を備えている。固体封止材７７−１は硼珪酸ガラスなどのガラスで形成された板体であり、貫通孔７１，７３とほぼ同じか僅かに小さな外形を備えている。
これら固体封止材７７−１はガラスの大きな板体を切断して貫通孔７１，７３に適合する大きさに形成されている。
図１４に示されているように、各貫通孔７１，７３の段部７２，７４に接合材７５，７５が塗布されている。接合材７５，７５は低融点ガラスを溶融したペースト状のものが適している。そして、図１２に示すように、圧電デバイス７０を正立（蓋体４０を上にした実装姿勢と同じ）した状態で、横方向から貫通孔４３内に固体封止材７７−１を挿入し、塗布した接合材を硬化させることで、取付けることができる。これにより、固体封止材７７−１は低融点ガラス製の光透過物でなる窓本体となって、パッケージ３７を気密に孔封止することができる。
【００５７】
図１５は、固体封止材７７−２が、上述の固体封止材７７−１よりも小さい場合を示している。この場合、固体封止材７７−２もガラスの板体であるが、貫通孔７１よりも小さいため、圧電デバイス７０は、横倒しの姿勢で貫通孔７１を上に向けられている。    
貫通孔７１には、先ず、貫通孔７１よりも小さな外形の枠状に形成した低融点ガラスの接合材７５−１が挿入される。次いで、その上から固体封止材７７−２が貫通孔７１内に挿入されて、図１６の状態とされる。この状態で、ハロゲンランプなどにより加熱されることで、接合材７５−１が溶融され、その後硬化されることで、固体封止材７７−２は、貫通孔７１を気密に封止することができる。なお、貫通孔７１内には、先に固体封止材７７−２を挿入し、後から接合材７５−１入れて、加熱してもよい。
【００５８】
かくして、第２の実施形態の圧電デバイス７０も第１の実施形態と同じ作用効果を発揮するとともに、孔封止後に、光透過物でなる固体封止材７７−２を介して、外部から図５で説明したレーザ光ＬＢを照射して、パッケージ３７内の圧電振動片３２の周波数調整を行うことができる。
【００５９】
図１７および図１８は、本発明の圧電デバイスの第３の実施形態を示しており、図１７は圧電デバイスの概略正面図、図１８は図１７のＥ−Ｅ線概略断面図である。
これらの図において、第３の実施形態に係る圧電デバイス１３０が、第１の実施形態の圧電デバイス３０と共通の構成でなる箇所については、同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
圧電デバイス１３０は、圧電デバイス３０と比較して、貫通孔１４３，１４４の構造が異なっている。貫通孔１４３，１４４はそれぞれ、パッケージ３７の外部に開口していて、好ましくは、例えば図示するように、外側に向かって徐々に拡径する第１の部分１４１と、この第１の部分１４１と連続しており、パッケージ３７の内部に開口した第２の部分１４２を有している。
また、図１８に表れているように、パッケージ３７の四隅の角部となる箇所には、後述する製造工程で形成されるキャスタレーションの一部であるキャスタレーション部３７ｂが形成されている。
本実施形態の圧電デバイス１３０は以上のように形成されており、パッケージ３７の側面に形成された貫通孔１４３，１４４の作用を含めて、第１の実施形態の圧電デバイス３０と同様の作用効果を発揮することができる。
【００６０】
（圧電デバイスの製造方法２）
図１９は、第３の実施形態の圧電デバイス１３０の製造方法の実施形態を示すフローチャートであり、この製造方法について図６のフローチャートと同じ符号（ＳＴ番号）を付した箇所は同一の工程であり、各工程における作用効果なども共通するから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
すなわち、既に説明した（圧電振動片および蓋体の形成工程）、（パッケージの形成工程）、（蓋封止工程）等は、ほぼそのまま実行されるが、以下の点で異なる工程となっている。
【００６１】
図２０（ｄ）に示されているように、第２の基板を形成するためのシート基板であるシート５６−１について、この実施形態では、例えば、所定の打ち抜き用の型を用いて、図１８で示した内部空間Ｓのために内側の材料の部分５６ａが除去される。そして、除去される材料５６ａでは、各基板の両側面において、それぞれ貫通孔ではなく、図１８で説明した貫通孔１４３，１４４を構成する一部の孔である第２の部分１４２，１４２が形成できる形状とされている。この打ち抜きは、シート５６−１の厚み方向に、上述の型を移動させることにより行われる。つまり、内側の材料の部分５６ａは、シート５６−１の厚み方向に沿って打ち抜かれる。また、この実施形態では、図２０において点線で示した切断線（カット前においてつながった状態を示す）を挟んで、幅方向に隣接した、切り離されるとそれぞれ第２の基板を形成する箇所では、第２の部分１４２，１４２を形成するために材料が除去される領域が、図示するように近接されている。
そして、特に重要なのは、隣り合う第２の部分１４２，１４２の間に材料の一部５６ｂを残すようにして、側面部を貫通しないようにしていることである。
【００６２】
次いで、図２１（ｆ）に示すように、各シート体５５−１，５６−１，５７−１を積層して積層体１５０を形成する（ＳＴ１４）。この工程は、第１の実施形態のステップ１４と同じであるが、この実施形態では、積層されるシート体のうち、中間に重ねられる厚みの薄いシート５６−１に関しては、図２０（ｄ）で説明したように、側面部に貫通孔を形成せず、材料の部分５６ｂを残すようにしている。このため、積層工程の作業で、シート５６―１の剛性が向上し、変形が生じにくく、積層精度が向上する。
【００６３】
続いて、積層体１５０について、図２１（ｇ）に示すように、点線で示した切断線（カット前においてつながった状態を示す）が交叉した箇所に、積層体１５０の厚み方向に沿って貫通する貫通孔としての第１のキャスタレーション１５１を穿設する。さらに、第２のキャスタレーション１５２を形成する。この第２のキャスタレーション１５２は、図２０（ｈ）に示すように、積層体１５０の中間に位置する５６−１における残った材料部５６ｂ（図２０（ｄ）参照）の位置に重なるように設けられる。これにより、図１８で説明した第１の部分１４１が形成されることになる（ＳＴ１４−１）。なお、ここで形成する第１のキャスタレーション１５１は、第１の実施形態でもその説明は省略されているが、同様に形成されているものである。
これに続く工程は、図２２に示されており、図１９のＳＴ１５以降の工程は、第１の実施形態と同じであり、重複する説明は省略する。
【００６４】
以上のように、この製造方法では、シート５６−１を積層体１５０として、積層する前に、その厚み方向に抜く作業により第２の部分１４２を形成するようにしている。すなわち、この方法では、パッケージ３７を形成するために成形性のよいシート体５５−１，５６−１、５７−１をそれぞれ形成し、必要な成形を行った後で、これらを積層して焼成後に分離するようにしている。すなわち、焼成した後では、強度も高くなり、硬化しているので、第２の部分１４２と第１の部分１４１を抜く作業を行うと、パッケージ３７に割れを生じる危険がある。また、焼成する前の、各シート体を積層した後では、中間に積層したシート５６−１に貫通孔を形成しようとしても、シート５６−１自体が、未だ分離されていない個々の製品の大きさの基板５６が縦横に結合した状態で連続する集合体であり、個々の基板の単位では、側面部が露出しておらず、しかも積層されていると、厚み方向も他のシート体５７−１に塞がれて表裏面が露出していないので、穿孔作業は難しい。そこで、焼成前で、積層する以前に、シート５６−１について、その厚み方向に穿孔することで、上述のような不都合を回避することができるものである。なお、この作用は第１の実施形態に関する図６のフローチャートで説明した製造方法でも共通に発揮できるものである。
また、焼成前のシート５６−１は、成形性が容易で変形しやすい状態である。この状態で第２の部分１４２，および第１の部分１４１でなる貫通孔を穿孔する際に、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通するように打ち抜いてしまうと、当該シート５６−１の強度が不足し、変形が生じるなどして、ＳＴ１４の積層工程の精度を保持できないおそれがある。そこで、積層前においては、個々の製品の基板単位で互いに隣接する基板同士の側面部を完全に貫通することが無いように一部の材料を残すことで、積層工程まで必要な強度を維持することができる。これにより、形状、寸法精度の高いパッケージ３７を形成することができる。
【００６５】
図２３は、図１７，図１８で説明した第３の実施形態の圧電デバイス１３０を形成するための製造方法の一部を示しており、図１９で説明した第２の製造方法の変形例である。
図２３は、図１９のＳＴ１３−１の他の例を示しており、図２３（ａ）のシート５７−１の加工については相違する点はない。ただしこの図では理解の便宜のために第１のキャスタレーション１５１が記入されているが、この第１のキャスタレーション１５１は前述のようにＳＴ１４−１で抜かれるもので、この段階では形成されていない。第１のキャスタレーション１５１が記入されていることで、この図から各製品単位の大きさとする際に切断に利用される縦横の切り込みもしくはミシン目などでなる切断線ＣＣ１，ＣＣ２と、第１のキャスタレーション１５１の関係、および上に重ねられるシート５６−２に設けられる点線で示した貫通孔１４４の位置等との相対的位置関係を理解することができる。
【００６６】
図２３（ｂ）は、この変形例におけるシート５６−２の加工を説明する図である。
図示されているように、ＳＴ１３−１の段階で、シート５６−２には、内側の材料部分５６ａを除去する際に、貫通孔の第２の部分１４２が同時に除去される。ここまでは、上述の製造方法と同じであるが、さらに、この変形例では、切断線ＣＣ２を挟んで向かい合う第２の部分１４２，１４２の間において、それよりやや外側に折り取り用の案内孔１５３を形成する。すなわち、ひとつの第２の部分１４２よりも僅かに大きな幅で、その外側に一対の案内孔１５３，１５３を打ち抜きなどの手法により穿設するようにしている。各案内孔１５３はきわめて小さなピンホールであり、第２の部分１４２の外側で、これより僅かに大きな幅で一対形成することで、図１８で示したような外側に向かって徐々に拡幅する第１の部分１４１を形成することができるようにされている。なお、図２３（ｂ）においても、第１のキャスタレーション１５１が記載されているが、これは各部の位置を理解するために書き込んだもので、この段階ではまだ穿設されていない。
【００６７】
図２４は、図１９のＳＴ１７で説明したスナップカットの際に、上述した案内孔１５３が果たす機能を説明するための図であり、図２３（ｂ）のＰＣ−ＰＣ線に沿った切断端面だけを拡大して順次示した図である。
ここで、この実施形態の製造方法では、図２４（ａ）のように、各シートを積層する際に、一部領域に親和剤の塗布をしない領域を設けている。
すなわち、図１９のＳＴ１４において、一般に、シート５５−１、シート５６−１、シート５７−１を積層する場合には、焼成後に各シート５５−１、シート５６−１、シート５７が積層状態で適切に接合するための親和剤の塗布をするようにしているが、この製造方法では、第２のシート５６−２の材料１５４（残部）が、シート５５−１、シート５７−１と接する箇所だけ、この親和剤の塗布をしないようにする。
そして、焼成後において、個々のパッケージの大きさに切断するためのスナップカットの際には、図２４（ａ）に示すように切断線ＣＣ２に沿って矢印方向に力が作用することにより、図２４（ｂ）に示すように、脆性部分である案内孔１５３，１５３のうちの一方の案内孔１５３が破断させる。破断により除去された第２のシート５６−２の材料１５４（残部）が取り去られた左側の部分には、パッケージの側面に露出する第１の部分１４１が、第２の部分１４２と連通するように形成される。
【００６８】
この段階では、残部である材料１５４は、上述の親和剤で接合していないので、左側の積層体の部分から容易に抜かれ、かつ図２４（ｂ）の右側の部分に一体に残っているので、図２４（ｃ）に示すように矢印方向に押圧力を作用させて折ると、脆性部分である案内孔１５３が破断されて、図２４（ｄ）に示すように、材料１５４は抜去される。したがって、図示するように除去後に第１の部分１４１が形成され、第２の部分と連通した貫通孔１４４（図１８参照）が形成される。
このように、案内孔１５３を利用することによっても、図１８の貫通孔１４４とほぼ同様な形態の貫通孔をパッケージ側面に開口させることができる。
すなわち、この変形例においても、第２の製造方法と同様な効果を得ることができるので、パッケージを形成するためのシートの割れなどの破損を有効に防止することができ、変形を防いで寸法精度や形状精度の高いパッケージを形成できる。しかも、案内孔を設けることにより、前記残部を除去して、完全な貫通孔を容易に形成することができる。
【００６９】
図２５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（メモリ）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等の本発明の実施形態や変形例の圧電デバイスが取り付けられて、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は、圧電振動子でも圧電発振器でもよい。
【００７０】
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。
【００７１】
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等を利用することができる。この場合、外部から衝撃を受けても、蓋体が損傷を受けることがないので、製品の信頼性が向上する。
【００７２】
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】
【００７３】
【図１】本発明の圧電デバイスの実施形態を示す概略平面図。
【図２】図１の圧電デバイスの概略正面図。
【図３】図１のＡ−Ａ線概略断面図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線概略断面図。
【図５】図１の圧電デバイスに使用される圧電振動片の概略斜視図。
【図６】図１の圧電デバイスの製造方法の実施形態を示すフローチャート。
【図７】図１の圧電デバイスのパッケージの形成工程を順次示す工程図。
【図８】図１の圧電デバイスのパッケージの形成工程を順次示す工程図。
【図９】図１の圧電デバイスのパッケージの形成工程を順次示す工程図。
【図１０】図１の圧電デバイスのパッケージの形成工程を順次示す工程図。
【図１１】図１の圧電デバイスのパッケージの形成後の製造工程を順次示す工程図。
【図１２】本発明の圧電デバイスの第２の実施形態の概略斜視図。
【図１３】図１２の圧電デバイスの概略正面図。
【図１４】図１３のＤ−Ｄ線概略断面図。
【図１５】図１２の圧電デバイスの孔封止の様子を示す説明図。
【図１６】図１２の圧電デバイスの孔封止構造を示す部分断面図。
【図１７】本発明の圧電デバイスの第３の実施形態を示す概略正面図。
【図１８】図１７のＥ−Ｅ線概略断面図。
【図１９】図１７の圧電デバイスの製造方法の実施形態を示すフローチャート。
【図２０】図１７の圧電デバイスのパッケージの形成工程を順次示す工程図。
【図２１】図１７の圧電デバイスのパッケージの形成工程を順次示す工程図。
【図２２】図１７の圧電デバイスのパッケージの形成工程を順次示す工程図。
【図２３】図１９で説明した第２の製造方法の変形例の要部を示す図。
【図２４】図１９で説明した第２の製造方法の変形例の要部を示す図。
【図２５】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２６】従来の圧電デバイスの一例を示す概略断面図。
【図２７】従来の圧電デバイスの他の例を示す概略断面図。
【図２８】図２６の圧電デバイスが実装の際に短絡するなどの不都合を説明するための図。
【図２９】圧電発振器おいて、パッケージの小型化の限界を説明するための図。
【符号の説明】
【００７４】
３０，７０，１３０・・・圧電デバイス、３２・・・圧電振動片、３５，３６・・・振動腕、３１・・・電極部、３７・・・パッケージ、４３，４４，１４３，１４４・・・貫通孔、４７・・・導電性接着剤、５５・・・第１の基板、５６・・・第２の基板、５７・・・第３の基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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