(57)【要約】【課題】レーザ光が電子部品本外の被加工部以外に当たらないようにする。【解決手段】振動ジャイロセンサ３０は、パッケージ３２内にジャイロセンサ素子１０が収納してある。パッケージ３２は、パッケージ本体３４の上端部にリッド３６が気密に接合してあり、内部が真空に封止されている。ジャイロセンサ素子１０は、駆動アーム１６に金薄膜からなるバランス調整部を有する。リッド３６は、透明なガラスから形成してあり、バランス調整部２８の直上に位置する凸レンズ部６８を有する。凸レンズ部６８は、入射したレーザビーム７０をさらに集光してバランス調整部２８に照射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性部材からなるリッド本体の所定位置に凸レンズ部を設けたことを特徴とする電子部品用リッド。
【請求項２】
請求項１に記載の電子部品用リッドにおいて、
前記凸レンズ部は、複数設けてあることを特徴とする電子部品用リッド。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子部品用リッドにおいて、
前記凸レンズ部は、シリンドリカルレンズ状であることを特徴とする電子部品用リッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品用リッドにおいて、
前記凸レンズ部は、フレネルレンズ状に形成してあることを特徴とする電子部品用リッド。
【請求項５】
パッケージ本体に接合するリッドであって、凸レンズからなることを特徴とする電子部品用リッド。
【請求項６】
請求項５に記載の電子部品用リッドにおいて、
前記凸レンズは、シリンドリカルレンズまたはフレネルレンズであることを特徴とする電子部品用リッド。
【請求項７】
パッケージ本体と、
前記パッケージ本体に実装され、レーザ加工される被加工部を有する電子部品本体と、
前記パッケージ本体に接合され、前記電子部品本体の周囲を気密に封止する請求項１ないし５のいずれかに記載のリッドと、
を有することを特徴とする電子部品。
【請求項８】
請求項７に記載の電子部品において、
前記電子部品本体は、圧電振動ジャイロセンサ素子であることを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を収容したパッケージ本体に接合する電子部品用リッドに係り、特にレーザ加工される電子部品を収納したパッケージ本体に使用するのに好適な電子部品用リッドおよび電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子機器や装置の回転運動等を角速度センサによって検出することがしばしば行なわれていた。そして、近年は、電子機器の小型、高性能化に伴って、携帯用の電子機器にも角速度センサを搭載し、検出加速度に基づいて手振れの防止等を図っている。携帯用の電子機器に搭載する角速度センサは、小型、軽量であることが望まれ、圧電材料を用いた振動ジャイロセンサが広く採用されている。振動ジャイロセンサは、多くの形態のものが開発されており、例えば図６に示したジャイロセンサ素子を用いたものがある。
【０００３】
図６において、ジャイロセンサ素子１０は、例えば圧電体基板である水晶基板から形成してあって、中央部に正方形状に形成した基部１２を有する。ジャイロセンサ素子１０は、基部１２の中心に対して左右が線対称に形成してあり、基部１２の左右の辺のそれぞれに支持アーム１４が一体に形成してある。これらの支持アーム１４の先端には、駆動アーム１６（１６ａ〜１６ｄ）が支持アーム１４に直交させて支持アーム１４の上下方向に設けてある。また、振動ジャイロセンサ素子１０は、基部１２の中心に対して上下が線対称となっていて、基部１２の上下の辺のそれぞれに検出アーム１８（１８ａ、１８ｂ）が一体に形成してある。
【０００４】
各駆動アーム１６には、駆動電極が設けてあり、検出アーム１８に検出電極が設けてある（いずれも図示せず）。各駆動アーム１６は、駆動電極に電圧が印加されると、矢印２０〜２６に示したように、各駆動アーム１６により形成される平面内で同じ振動数で振動する。そして、各駆動アーム１６の振動は同期しており、各駆動アーム１６の先端部が同時に内側に撓み、同時に外側に撓む。
【０００５】
ジャイロセンサ素子１０は、駆動アーム１６が撓み振動している状態において、図６の紙面に平行な面内の角速度が作用していない場合、検出アーム１８が振動しないようになっている。ところが、ジャイロセンサ素子１０の製造に伴うばらつきなどのため、各駆動アーム１６の振動数が異なったり、太さや厚さが異なることがある。このため、各駆動アーム１６の振動のバランスが崩れ、基部１２において上下左右の駆動アーム１６の振動が相殺されず、検出アーム１８が振動し、角速度が作用していないにもかかわらず、角速度の検出信号を出力する。
【０００６】
そこで、各駆動アーム１６の先端部に金薄膜などからなるバランス調整部２８を形成し、バランス調整部２８にレーザ光を照射してバランス調整部２８の一部を蒸発させ、角速度が作用していない状態のときに検出アーム１８が振動しないように、各駆動アーム１６のバランスを調整（チューニング）している。このチューニングは、ジャイロセンサ素子１０をパッケージ内に真空封止したのちに行なうことがチューニングずれを生じないために望ましい。なお、音叉型圧電振動子などにおいては、音叉型圧電振動片をパッケージ内に封入したのち、ガラスの蓋体を通してレーザ光を照射して、周波数の調整を行なっている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−３５９５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のようにガラスの蓋体（リッド）を介してレーザ光を照射して周波数の調整を行なう場合、レーザ光を絞って目的の箇所だけに当たるようにしている。近年は、電子機器の小型化に伴って、圧電振動子、圧電振動ジャイロをはじめとする圧電デバイスも非常に小型化されており、周波数調整などに使用するレーザ光のスポット径も極めて小さくしなければならない。ところが、現在の一般的なレーザ加工装置では、得られるレーザ光のスポット径が所望のスポット径より大きい。そして、従来のガラスからなるリッド（蓋体）は、特許文献１に記載されているように、一様な厚さの平板状に形成してある。したがって、ガラスリッドを介してレーザ光を照射すると、大きなスポット径のレーザ光がそのままパッケージ内に照射される。このため、レーザ光が水晶振動片以外のパッケージ内に実装した集積回路や、パッケージ本体の底面などに照射される。したがって、レーザ光により集積回路が損傷したり、パッケージの底部が溶融して不純物がパッケージ内に飛散し、飛散した不純物が振動片などに付着して特性を悪化させる。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、レーザ光のスポット径を加工に必要な大きさに絞れるようにすることを目的としている。
【０００９】
また、本発明は、レーザ光が電子部品本外の被加工部以外の部分に当たらないようにすることを目的としている。
【００１０】
さらに、本発明は、電子部品本体の加工を正確に行なえるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る電子部品用リッドは、透光性部材からなるリッド本体の所定位置に凸レンズ部を設けたことを特徴としている。凸レンズ部は、得られるレーザスポット径以上の大きさを有することが望ましい。
【００１２】
レーザ光が凸レンズ部に入射すると、凸レンズ部によって絞り込まれる。このため、凸レンズ部に入射するレーザ光の絞り込みが充分でない場合であっても、凸レンズによってさらに絞り込まれるため、より小さなスポット径とすることができる。そこで、リッドのレンズ部をパッケージに収容した電子部品本体のレーザ加工をする部分と対応した位置に配置することにより、加工に適したスポット径のレーザ光を被加工部に照射することができる。したがって、レーザ光が電子部品本体のレーザ加工する部分以外に照射されるのを防ぐことができる。このため、一緒に実装した半導体集積回路やパッケージ本体の底部に照射され、半導体集積回路が損傷したり、不純物がパッケージ内に飛散して電子部品本体に付着して特性を悪化させるなどの現象を防ぐことができる。そして、凸レンズ部の大きさを、得られるレーザスポット以上にすれば、レーザ光が被加工部以外の分部に照射されるのを確実に防ぐことができる。
【００１３】
凸レンズ部は、電子部品本体のレーザ加工する箇所に応じて複数設けることができる。また、凸レンズ部は、シリンドリカルレンズ状に形成することができる。レーザ加工する複数の箇所が一列に並んでいる場合、シリンドリカルレンズ状（円筒レンズ状）に形成すると、レンズ部の形成が容易となる。凸レンズ部は、フレネルレンズ状に形成してもよい。凸レンズ部をフレネルレンズ状に形成すると、凸レンズ部を薄くすることができ、電子部品の薄型化を図ることができる。
【００１４】
また、本発明に係る電子部品用リッドは、パッケージ本体に接合するリッドであって、凸レンズからなることを特徴としている。光軸と斜交して焦点を通って凸レンズに入射した光は、光軸と平行な光となって凸レンズから出射される。また、光軸と斜交して凸レンズに入射し、凸レンズの中心を通る光は、そのまま直進して凸レンズから出射される。したがって、レーザ光の凸レンズへの入射角度と、凸レンズから出射されたレーザ光の照射位置との関係を求めておけば、リッド自体を凸レンズとすることにより、電子部品本体のレーザ加工したい箇所に、入射光よりスポット径の小さなレーザ光を照射することができる。しかも、リッド自体を凸レンズとすることにより、リッドの形成が容易となる。凸レンズは、通常の球面レンズまたはシリンドリカルレンズ、フレネルレンズとして形成することができる。
【００１５】
本発明に係る電子部品は、前記パッケージ本体に実装され、レーザ加工される被加工部を有する電子部品本体と、前記パッケージ本体に接合され、前記電子部品本体の周囲を気密に封止する上記のいずれかのリッドと、を有することを特徴としている。このようになっている電子部品は、レーザ加工機から得られたレーザスポットを、さらに小さなスポット径にして電子部品本体の被加工部に照射することができる。これにより、被加工部以外の領域にレーザ光が照射されるのを防ぐことができる。
【００１６】
電子部品本体は、圧電振動ジャイロセンサ素子であってよい。圧電振動ジャイロセンサ素子をパッケージ内に真空封止した状態で圧電振動ジャイロセンサ素子のチューニングを行なうことができる。このため、チューニング後に真空封止するのと異なり、チューニングずれが生ずるのを防ぐことができ、高精度にチューニングされた検出感度の優れた圧電振動ジャイロセンサを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る電子部品用リッドおよび電子部品の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。なお、背景技術において説明した部分に対応する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る電子部品である圧電振動ジャイロセンサの模式的に示した断面図ある。図１において、振動ジャイロセンサ３０は、パッケージ３２の内部に電子部品本体であるジャイロセンサ素子１０が収納してある。パッケージ３２は、パッケージ本体３４とリッド３６とから構成してある。パッケージ本体３４は、例えば複数のセラミックシートを積層して焼結して形成してあって、収容空間３８を有する箱型をなしている。また、リッド３６は、透明なガラスからなっていて、低融点ガラス３９を介してパッケージ本体３４の上端に気密に接合してあり、パッケージ本体３４の収容空間３８を真空封止している。
【００１９】
パッケージ本体３４の収容空間３８には、ジャイロセンサ素子１０とともに半導体集積回路４０が収容してある。半導体集積回路４０は、ジャイロセンサ素子１０の駆動アーム１６を駆動（振動）させる駆動回路を有するとともに、検出アームの出力する検出信号を処理して角速度信号を出力する検出回路を備えている（いずれも図示せず）。この半導体集積回路４０は、パッケージ本体３４の底面４２に接着剤（図示せず）によって固定してある。また、半導体集積回路４０は、図示しない複数のパッドが底面４２に設けたボンディングパッド（図示せず）にボンディングワイヤ４４を介して電気的に接続してある。
【００２０】
パッケージ本体３４は、収容空間３８の上下方向の中間部に段部４６を有している。この段部４６にフィルムキャリアテープ（いわゆるＴＡＢテープ）５０を介してジャイロセンサ素子１０が実装してある。フィルムキャリアテープ（以下、ＴＡＢテープという）５０は、ポリイミドフィルムからなる基材５２の中央部にデバイスホール５４を有する。ＴＡＢテープ５０は、デバイスホール５４に銅箔からなるインナリード部５６が配置してある。
【００２１】
インナリード部５６は、図の上方にクランク状に折曲してあって、先端が基材５２とほぼ平行な接合支持部５８となっている。接合支持部５８の上面には、導電性接着剤６０を介してジャイロセンサ素子１０の基部１２が接合してある。すなわち、ジャイロセンサ素子１０の基部１２の下面には、駆動アーム１６に設けた駆動電極と、検出アーム１８に設けた検出電極とに電気的に接続した接続電極が設けてあって、これらの接続電極が接合支持部５８に接合してある。また、インナリード部５６と一体のアウタリード部６２は、基材５２の下面に形成され、銀ペーストなどの導電性接着剤６４を介して、段部４６に設けたパッド（図示せず）に電気的に接続してある。段部４６に設けたパッドは、パッケージ本体３４に設けた図示しないスルーホール、配線パターンなどを介して半導体集積回路４０に電気的に接続してある。
【００２２】
リッド３６は、リッド本体６６が透明なガラスから板状に形成してあり、リッド本体６６の所定位置に複数の凸レンズ部６８が設けてある。凸レンズ部６８は、図１に示してあるように、ジャイロセンサ素子１０に設けた被加工部であるバランス調整部２８の直上に位置するように形成してある。すなわち、リッド３６は、図２に底面図として示したように、ジャイロセンサ素子１０の各駆動アーム１６ａ〜１６ｄに設けたバランス調整部２８に対応して、４つの凸レンズ部６８が形成してある。これらの凸レンズ部６８は、リッド３６がパッケージ本体３４の上端に接合されたときに、バランス調整部２８の直上に位置する。このような凸レンズ部６８を有するリッド３６は、溶融したガラスを金型のキャビティに注入することにより、またガラス材を金型内に配置したのち、金型を加熱してガラス材を軟化させてプレスすることにより得ることができる。
【００２３】
このようになっている実施形態の振動ジャイロセンサ３０は、ジャイロセンサ素子１０をパッケージ３２内に真空封止したのち、リッド３６を介してレーザ光によりジャイロセンサ素子１０のチューニングを行なうことができる。すなわち、リッド３６の上方から凸レンズ部６８にレーザビーム７０を照射する。凸レンズ部６８は、入射したレーザビーム７０をさらに集光し、バランス調整部２８に小さなビームスポットを形成する。
【００２４】
これにより、バランス調整部２８を構成している金薄膜の一部がレーザビームのエネルギーにより蒸発し、駆動アーム１６の先端部の質量が変化する。したがって、各駆動アーム１６のバランスを調整することができる。しかも、凸レンズ部６８においてレーザビーム７０をさらに集光するようにしているため、レーザ加工装置の出力するレーザビーム７０のスポット径が充分に小さくない場合であっても、バランス調整部２８に照射するスポット径を充分に小さくすることがでる。したがって、レーザ光がバランス調整部２８以外の部分に当たるのを避けることができ、実装してある半導体集積回路４０がレーザ光によって損傷したり、パッケージ本体３４の底部が溶けて不純物が飛散するなどの不具合をなくすことができる。さらに、ジャイロセンサ素子１０を真空封止したのちにチューニングを行なうため、従来ジャイロセンサ素子１０をチューニングしたのちに真空封止していたために生じていたチューニングずれをなくすことができる。なお、実施形態においては、凸レンズ部６８の径は、レーザ加工装置により得られるレーザビーム７０のスポット径以上にしてある。これにより、レーザ光がバランス調整部２８以外の領域に照射されるのを確実に防ぐことができる。
【００２５】
なお、バランス調整部２８に照射するビームスポットの大きさは、凸レンズ部６８に入射するレーザビーム７０のスポット径を調節することにより、調整することができる。また、発明者の研究によると、ポリイミドフィルムからなるＴＡＢテープ５０を用いてジャイロセンサ素子１０を実装すると、パッケージ３２を真空封止した状態でバランス調整部２８にレーザ光を照射して金薄膜を蒸発させた場合、長時間経過しても金粒子のジャイロセンサ素子１０への付着が少ないことがわかった。これは、レーザ光により蒸発した金粒子がＴＡＢテープ５０のポリイミドフィルムに吸着されて、再飛散が防止されているためと考えられる。したがって、実施形態に係る振動ジャイロセンサ３０は、チューニングしたのち長時間経過した場合においても、金粒子の再付着によるチューニングずれを避けることができ、高精度のジャイロセンサとすることができる。
【００２６】
なお、前記実施形態においては、凸レンズ部６８がリッド３６の下面だけを凸にした平凸レンズである場合について説明したが、リッド３６の上面をも凸にした両凸レンズ、上面のみを凸にした平凸レンズであってもよい。また、前記実施形態においては、電子部品本体が振動ジャイロセンサ素子１０である場合について説明したが、電子部品本体は、音叉型振動片やレーザトリミングする抵抗やコンデンサを有する集積回路などであってもよい。そして、前記実施形態においては、リッド３６が透明なガラスからなる場合について説明したが、リッドはレーザ光を透過し、かつレーザ光により損傷しない部材によって形成してもよい。
【００２７】
図３は、第２実施形態に係るリッドの説明図であり、（１）は底面図、（２）は（１）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。この第２実施形態に係るリッド７２は、凸レンズ部７４がシリンドリカルレンズ（円筒レンズ）状に形成してある。すなわち、リッド７２は、一側の駆動アーム１６（例えば、駆動アーム１６Ａ、１６ｃ）のバランス調整部２８に対応させた凸レンズ部を連結して一体の凸レンズ部７４として形成してある。凸レンズ部をこのようにシリンドリカル状に形成した場合にも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、凸レンズ部をシリンドリカル状に形成することにより、凸レンズ部の形成が容易となる。
【００２８】
図４は、第３実施形態に係るリッドの凸レンズ部の断面図である。この実施形態に係るリッド７６は、凸レンズ部６８がフレネルレンズとして形成してある。凸レンズ部６８をフレネルレンズとして形成すると、凸レンズ部６８を薄く形成することができ、振動ジャイロセンサ３０の薄型化を図ることができる。
【００２９】
図５は、第４実施形態に係るリッドを備えた振動ジャイロセンサの模式的に示した断面図である。この振動ジャイロセンサ３０は、リッド８０が凸レンズによって形成してある。すなわち、リッド８０は、上面が平らな平凸レンズからなっている。そして、リッド８０は、周縁部が低融点ガラス３９を介してパッケージ本体３４の上端に気密に接合できるように、上下面が平行した平面のフランジ部８２となっている。
【００３０】
このようになっているリッド８０は、凸レンズの光軸８４に斜交し、凸レンズの焦点Ｆを通ってリッド８０に入射したレーザ光８６は、光軸８４と平行なレーザ光となってリッド８０から出射される。一方、凸レンズの中心を通るようにリッド８０に入射したレーザ光８８は、そのまま直進してリッド８０から出射される。したがって、バランス調整部２８にレーザ光を照射するための、レーザ光のリッド８０への入射角を予め求めておくことにより、バランス調整部２８にレーザ光を確実に照射することができ、上記と同様の効果を得ることができる。しかも、リッド自体を凸レンズにしてあるため、リッドの形成を容易に行なうことができる。なお、この実施形態のリッド８０においても、凸レンズをシリンドリカルレンズ、フレネルレンズとして形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧電振動ジャイロセンサの模式的に示した断面図ある。
【図２】第１実施形態に係るリッドの底面図である。
【図３】第２実施形態に係るリッドの説明図である。
【図４】第３実施形態に係るリッドの凸レンズ部の断面図である。
【図５】第４実施形態に係るリッドを備えた振動ジャイロセンサの模式的に示した断面図である。
【図６】圧電振動ジャイロセンサ素子の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０………電子部品本体（ジャイロセンサ素子）、１２………基部、１６、１６ａ〜１６ｄ………駆動アーム、１８、１８ａ、１８ｂ………検出アーム、２８………被加工部（バランス調整部）、３０………電子部品（振動ジャイロセンサ）、３２………パッケージ、３４………パッケージ本体、３６………リッド、４０………半導体集積回路、５０………フィルムキャリアテープ、６８………凸レンズ部、７０………レーザビーム、７２、７６、８０………リッド、７４………凸レンズ部、８６、８８………レーザ光。
【図１】
2007281341.tif 000003
【図２】
2007281341.tif 000004
【図３】
2007281341.tif 000005
【図４】
2007281341.tif 000006
【図５】
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【図６】
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