(57)【要約】【課題】小型化が進んだパッケージでは、パッケージの開口部面積が５ｍｍ２以下程度しかなく、樹脂材を滴下する装置の滴下口を蓋体上に配置する際の位置決めに高い精度が必要とされ、少しでも滴下位置や滴下のタイミングがずれると、蓋体上に樹脂材を均一に充填することができず、気密不良を起こしてしまう。又、樹脂材を精確に滴下するための、精密な位置合わせ機能を付した設備装置を必要とする。【解決手段】パッケージ内に少なくとも圧電振動素子を搭載する凹形状の内部空間が形成されており、このパッケージの開口部付近に段差部が形成されており、この段差部に、外部露出側主面上に樹脂材が前もって形成された蓋体が内部空間の開口部を塞ぐ形態で蓋体が嵌合配置されており、この蓋体の外部露出側主面及び段差部で形成されたスペースが樹脂材で充填されることにより内部空間を気密に封止して成る圧電デバイス。【選択図】図１
2007067831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ内に少なくとも圧電振動素子を搭載する凹形状の内部空間が形成されており、該パッケージの開口部付近に段差部が形成されており、該段差部に該内部空間の開口部を塞ぐ形態で蓋体が嵌め合っており、該蓋体の外部露出側主面及び該段差部で形成されたスペースが樹脂材で充填されることにより該内部空間を気密に封止して成る圧電デバイスにおいて、
該樹脂材は、嵌合前の該蓋体の外部露出側主面上に形成された該樹脂材が、該蓋体が嵌合後に溶融固化したものであることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
該パッケージが樹脂モールドパッケージであり、且つ該樹脂材はパッケージを構成する樹脂材よりも低い融点温度であることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。
【請求項３】
該樹脂材は、嵌合前の該蓋体の外部露出側主面上にラミネート加工により形成されていることを特徴とする請求項１及び請求項２記載の圧電デバイス。
【請求項４】
パッケージ内に少なくとも圧電振動素子を搭載する凹形状の内部空間を形成し、該パッケージの開口部付近に段差部を形成し、該段差部に該内部空間の開口部を塞ぐ形態で蓋体を嵌め合い、該蓋体の外部露出側主面及び該段差部で形成されたスペースを樹脂材で充填することで該内部空間を気密に封止する圧電デバイスの製造方法において、
該蓋体の一方の主面上へ樹脂材を形成する工程Ａと、
該樹脂材が形成された該蓋体を、該樹脂材が形成されていない他方の主面側を該パッケージ内部空間側に向け、且つ該内部空間の開口部を塞ぐ形態で該パッケージの段差部に嵌合する工程Ｂと、
該蓋体を嵌めた該パッケージを加熱し、該樹脂材を溶融させ、該蓋体の外部露出側主面及び該段差部で形成されたスペースを溶融した該樹脂材で充填する工程Ｃと、
充填した該樹脂材を冷却し固化することで、該パッケージの内部空間を気密に封止する工程Ｄと
を具備することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項５】
該蓋体の一方の主面上へ該樹脂材を形成する手段として、ラミネート加工を用いたことを特徴とする請求項４記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項６】
該工程Ｃ及び該工程Ｄを真空中で行うことを特徴とする請求項４記載の圧電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイス及びその製造方法に関し、特に製造が簡易な圧電デバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯用通信機器等の電子機器には各種電子部品が使用されており、その電子部品のうち基準信号発生源等として使用する圧電振動子や圧電発振器などは、素子である圧電振動素子を容器内部に気密封止した形態の圧電デバイスとして用いられている。
【０００３】
かかる従来の圧電デバイスの一構造例及びその製造方法を、圧電振動子を例示して説明する。図３には表面実装形態の圧電振動子の製造工程図を示した。即ち、様々な形状の複数のセラミックス基板（各基板内及び各基板表面には導配線やビアホール等が形成されており相互に電気的に接続している）を積層し、又はリードフレームを樹脂材でモールドすることにより、一方の主面側に開口部を形成する内部空間３２を有するパッケージ３１を構成している。尚、内部空間３２の側壁面には開口部に向かって凸の複数段の段差部が形成されており、図３では、内部空間３２底面側から一段目の一方の段差部に素子接続用電極パッド３３が形成されており、この素子接続用電極パッド３３に、導電性接合材３９を介して電気的に接続する一対のパッケージ接続用電極を有する圧電振動素子３４が固着導通されている。
【０００４】
上記のような形態のパッケージ３１から圧電振動子を製造する方法としては、図３（ｂ）において、まず、圧電振動素子３４を容器内部空間３２内の素子接続用電極パッド３３上に、導電性接着材又は金属バンプ等の導電性を有する接合材３９により固着導通させ搭載したパッケージ３１の、開口部付近を囲繞する形態で形成してある段差部３６に、内部空間３２の開口部を覆うように、金属製の蓋体３５を嵌合する形態で配置する。
【０００５】
次に、図３（ｃ）において、嵌合配置した蓋体３５の外部露出側主面上へ、液状のシリコン系の樹脂材３７をディスペンサ４０により塗布し、蓋体３５と段差部３６の側面部により形成されるスペースをこの樹脂材３７により充填する。
【０００６】
次に、図３（ｄ）において、蓋体３５と段差部３６の側面部により形成されるスペースに充填した樹脂材３７を冷却し固化することにより、蓋体３５と樹脂材３７により圧電振動素子３４が搭載されている内部空間３２を気密に封止したパッケージ構造の圧電振動子３０が知られている。
【０００７】
このような圧電振動子３０はパッケージ３１の下面に設けられている外部接続用電極パッド３８を介して圧電振動素子３４に形成してある励振用電極（図示しない）に外部からの変動電圧が印可されると、圧電振動板３４の特性に応じた所定の周波数の振動モードで振動を起こすようになっており、その共振周波数に基づいて外部の発振回路で所定周波数の基準信号が発振出力される。このような基準信号は、例えば携帯用通信機器等の電子機器におけるクロック信号として利用されることとなる。
【０００８】
尚、このようなパッケージを用いた圧電振動子を含む圧電デバイスについては、以下のような先行技術文献が公知となっている。
【０００９】
【特許文献１】実開昭６４−５２３１２号公報
【特許文献２】実開昭６４−５４４１８号公報
【００１０】
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】
【００１１】
上述した圧電デバイスの封止の形態及びそれに用いられる方法には、エッチングやプレス加工により一枚一枚独立形成した蓋体を嵌合した後、一つ一つの圧電デバイスの蓋体上へ液状の樹脂材を滴下している。
【００１２】
しかし、小型化が進んだパッケージでは、パッケージの開口部面積が５ｍｍ２以下程度しかなく、樹脂材を滴下する装置の滴下口を蓋体上に配置する際の位置決めに高い精度が必要とされ、少しでも滴下位置や滴下のタイミングがずれると、蓋体上に樹脂材を均一に充填することができず、気密不良を起こしてしまう。又、樹脂材を精確に滴下するための、精密な位置合わせ機能を付した設備装置を必要とする。
【００１３】
又、上述した従来の製造方法では、蓋体を段差部に嵌合配置する工程以降の工程を真空中で行うことにより、パッケージ内の内部空間を真空にしている。内部空間を真空にすることにより、内部空間内を窒素ガスや空気とした場合に比べ、内部空間内に搭載する圧電振動素子が水晶より形成されている場合、圧電振動子としてのクリスタルインピーダンス（以下ＣＩと言う）値を低くすることができる。ＣＩ値が低いと振動特性や起動特性が良好となるが、圧電振動素子が小型になるにつれ素子そのもののＣＩ値が高くなるので、内部空間を真空にすることは、圧電振動素子が小型になっても圧電振動子としてのＣＩ値を低くできる利点がある。
【００１４】
しかし、従来の製造方法を用いた場合では、圧電振動素子を搭載したパッケージ内の内部空間を真空にするためには、樹脂材の滴下工程から樹脂材の固化工程に至るまでを、真空環境内の製造装置又は装置内部に真空環境を形成できる製造装置で行わなくてはならず、製造装置の大型化や複雑化、又は工程の複雑化を招く恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は前述した課題を解決するために成されたものであり、パッケージ内に少なくとも圧電振動素子を搭載する凹形状の内部空間が形成されており、このパッケージの開口部付近に段差部が形成されており、この段差部に内部空間の開口部を塞ぐ形態で蓋体が嵌合配置されており、この蓋体の外部露出側主面及び段差部で形成されたスペースが樹脂材で充填されることにより内部空間を気密に封止して成る圧電デバイスにおいて、
上記樹脂材は、嵌合前の蓋体の外部露出側主面上に形成された樹脂材が、蓋体が嵌合配置後に溶融固化したものであることを特徴とする圧電デバイスである。
【００１６】
又、上記パッケージが樹脂モールドパッケージであり、且つ樹脂材はパッケージを構成する樹脂材よりも低い融点温度であることを特徴とする上記記載の圧電デバイスでもある。
【００１７】
更に、上記樹脂材は、嵌合配置前の蓋体の外部露出側主面上にラミネート加工により形成されていることを特徴とする上記記載の圧電デバイスでもある。
【００１８】
次に、パッケージ内に少なくとも圧電振動素子を搭載する凹形状の内部空間を形成し、このパッケージの開口部付近に段差部を形成し、この段差部に内部空間の開口部を塞ぐ形態で蓋体を嵌合配置し、この蓋体の外部露出側主面及び段差部で形成されたスペースを樹脂材で充填することで内部空間を気密に封止する圧電デバイスの製造方法において、
上記蓋体の一方の主面上へ樹脂材を形成する工程Ａと、
樹脂材が形成された蓋体を、樹脂材が形成されていない他方の主面側をパッケージ内部空間側に向け、且つ内部空間の開口部を塞ぐ形態でパッケージの段差部に嵌合配置する工程Ｂと、
蓋体を嵌合配置したパッケージを加熱し、樹脂材を溶融させ、蓋体の外部露出側主面及び段差部で形成されたスペースを、溶融した樹脂材で充填する工程Ｃと、
充填した樹脂材を固化することで、パッケージの内部空間を気密に封止する工程Ｄとを具備することを特徴とする圧電デバイスの製造方法である。
【００１９】
又、上記蓋体の一方の主面上へ樹脂材を形成する手段として、ラミネート加工を用いたことを特徴とする上記記載の圧電デバイスの製造方法でもある。
【００２０】
更に、上記工程Ｃ及び工程Ｄを真空中又は不活性ガス中で行うことを特徴とする上記記載の圧電デバイスの製造方法でもある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る圧電デバイス及びその製造方法を実施することにより、気密封止に使用する樹脂材を蓋体上に滴下する必要が無く、小型化が進んだパッケージにおいても、確実に蓋体上に樹脂材を配置し且つこの樹脂材により内部空間を気密に封止できる。又、樹脂材を滴下するための精密な位置合わせ機能を付した設備装置を必要としないので、装置及び工程の簡略化ができる。
【００２２】
又、本発明に係る製造方法において、圧電振動素子を搭載したパッケージ内の内部空間を真空にするためには、樹脂材の溶融固化の工程のみを、真空環境内の製造装置又は装置内部に真空環境を形成できる製造装置で行えば良く、製造装置の小型化や簡略化、又は工程の簡略化が可能となる。
【００２３】
因って、本発明を実施することにより、安価であり且つ製造装置及び製造工程か非常に簡易な圧電デバイス及びその製造方法を提供できる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明における圧電デバイス及びその製造方法を、圧電デバイスの一つである圧電振動子を例に図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係わる圧電デバイスを、圧電デバイスの一つである圧電振動子を例に示した外観分解斜視図である。図２は、図１に図示した圧電振動子の製造工程を、図１に記載した仮想切断線Ａ１−Ａ２で切断した場合の断面図を用いて示した工程図である。尚、図１及び図２にあって、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。
【実施例】
【００２５】
即ち、後述する素子接続用電極パッド１２、外部接続用電極端子１３及びそれらを電気的に接続するための導配線（図示せず）で構成されるリードフレームを所望とする外形形状に樹脂でモールドしモールドパッケージ１１を構成する。本実施例におけるモールドパッケージ１１の形状としては、外形は矩形体であり、内部にはモールドパッケージ１１の上方主面に開口部を有する概略凹形状の内部空間１４が形成されている。又、モールドパッケージの下方主面にはリードフレームを構成する外部接続用電極端子１３が露出している。
【００２６】
尚、本実施例ではモールドパッケージ１１を構成する樹脂の材料としてはエポキシ系樹脂を用いているが、モールドパッケージ１１内に形成した内部空間１４を、長期にわたり所望のレベルで気密を保持できるのであれば、他の公知の樹脂材料を用いても構わない。
【００２７】
又、このモールドパッケージ１１に形成した内部空間１４の開口部には、その開口部を囲繞する形態の開口側に凸の段差部１６が形成されている。更に、内部空間１４内に形成された段差部の内面に露出している素子接続用電極パッド１２上には、電気的に接続する一対のパッケージ接続用電極を短辺側縁部付近に有する矩形状の圧電振動素子１５が配置され、導電性接着剤又は金属製のバンプ等の導電性接合材１９より素子接続用電極パッド１２とパッケージ接続用電極とを固着導通させる。尚、パッケージ接続用電極は圧電振動素子１５の表裏主面上に設けた励振用電極と電気的に接続している。
【００２８】
この段差部１６には、外部露出側主面上に樹脂材１８をラミネート加工により形成された金属製の蓋体１７が、モールドパッケージ１１の開口部を塞ぐ形態で嵌合配置されている。この樹脂材１８を外露出側主面上に形成した蓋体１７を嵌合後に加熱することにより、樹脂材１８が溶融し蓋体１７とモールドパッケージ１１との接触部分を完全に塞ぐことにより、圧電振動素子１５が搭載されているモールドパッケージ１１内の内部空間１４を気密に封止してある。このようにしてモールドパッケージ１１に蓋体１７を、樹脂材１８を介して接合することにより圧電振動子１０が形成される。
【００２９】
次に、上述した圧電振動子の製造方法を、図２を参照し説明する。
まず、図２（ａ）において、圧電振動素子１５を搭載する凹形状の内部空間１４を形成し、この内部空間１４の開口部付近に段差部１６を形成したモールドパッケージ１１を用意する。圧電振動素子１５は、内部空間１４内に形成した段差部表面に形成露出している素子接続用電極パッド１２上に、導電性接合材１９により固着導通されている。
【００３０】
次に、図２（ｂ）において、一方の主面上へ樹脂材１８をラミネート加工により形成した金属製の蓋体１７を用意し（工程Ａ）、樹脂材１８を形成した蓋体１７を、樹脂材１８が形成されていない主面をモールドパッケージ１１の内部空間１４側に向けた形態で、且つモールドパッケージ１１の内部空間１４の開口部を塞ぐように、段差部１６に嵌合配置する（工程Ｂ）。
【００３１】
次に、図２（ｃ）において、樹脂材１８を形成した蓋体１７を嵌合配置したモールドパッケージ１１を加熱し、樹脂材１８を溶融させ、蓋体１７の外部露出側主面及び段差部１６で形成されたスペースを、溶融した樹脂材１８で充填する工程Ｃ）。溶融した樹脂材１８は蓋体１７と段差部１６との間に生じている微小な隙間に流れ込み、当該隙間を完全に塞いでしまう。その後、溶融充填した樹脂材１８を冷却固化することで、モールドパッケージ１１の内部空間１４を気密に封止する（工程Ｄ）。
【００３２】
尚、上述した工程のうち、少なくとも工程Ｃ〜工程Ｄは、真空中又は窒素等の不活性ガス中で行われ、以上のような工程を経て、蓋体１７と樹脂材１８により圧電振動素子１５が搭載されている内部空間１４を気密に封止したモールドパッケージ構造の圧電振動子１０が形成される。
【００３３】
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。例えば、上述した実施形態においては、圧電デバイスの一例として圧電振動子を例示して説明したが、他の形態として、デバイスを構成する部品として圧電振動素子の他に少なくとも発振回路を形成した集積回路素子やコンデンサ等の電子素子を、圧電振動素子と同一パッケージに搭載して成る圧電発振器であっても構わない。また、圧電振動素子として弾性表面波（ＳＡＷ）素子等の他の圧電振動素子を用いる場合にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明に係る圧電デバイスを、圧電デバイスの一つである圧電振動子を例に示した外観分解斜視図である。
【図２】図２は、図１に図示した圧電振動子の製造工程を、図１に記載した仮想切断線Ａ１−Ａ２で切断した場合の断面図を用いて示した工程図である。
【図３】図３は、従来の圧電デバイス（圧電振動子）の製造方法の一形態を示した工程図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０・・・圧電振動子（圧電デバイス）
１１・・・モールドパッケージ
１２・・・素子接続用電極パッド
１３・・・外部接続用電極端子
１４・・・内部空間
１５・・・圧電振動素子
１６・・・段差部
１７・・・蓋体
１８・・・樹脂材
【図１】
2007067831.tif 000003
【図２】
2007067831.tif 000004
【図３】
2007067831.tif 000005