(57)【要約】【課題】小型の振動子であっても、パッケージの際に金属蓋を仮止めすることなく封止を可能とする、生産性の高い振動子の製造方法を提供する。【解決手段】パッケージベースと蓋体と振動素子とを備え、前記パッケージベースと前記蓋体とを接合して前記振動素子を収容する封止空間を形成する振動子の製造方法であって、前記パッケージベースに前記振動素子を搭載する振動素子搭載工程、前記パッケージベースをトレイの収納部に配置するパッケージベース配置工程、前記パッケージベース配置工程によって配置された複数の前記パッケージベースの配置領域より大きい金属シートを前記パッケージベースに載置する金属シート載置工程、前記金属シートと、前記パッケージベースとを、接合材を介して接合する封止工程、前記パーケージベースに接合された前記金属シートを、前記パッケージベースに対応した形状に切断する切断工程、を含む振動子の製造方法。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージベースと蓋体と振動素子とを備え、前記パッケージベースと前記蓋体とを接合して前記振動素子を収容する封止空間を形成する振動子の製造方法であって、
前記パッケージベースに前記振動素子を搭載する振動素子搭載工程と、
複数の前記パッケージベースをトレイの収納部に配置するパッケージベース配置工程と、
前記パッケージベース配置工程によって配置された複数の前記パッケージベースの配置領域より大きい金属シートを前記パッケージベースに載置する金属シート載置工程と、
前記金属シートと、前記パッケージベースとを、接合材を介して接合する封止工程と、
前記パーケージベースに接合された前記金属シートを、前記パッケージベースに対応した形状に切断する切断工程と、を含む、
ことを特徴とする振動子の製造方法。
【請求項２】
前記金属シートの前記パッケージベースの外縁に沿った領域に、前記切断工程における切断部の少なくとも一部を含む貫通孔が、前記金属シート載置工程前に形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の振動子の製造方法。
【請求項３】
前記接合材が、前記金属シートの接合面に形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の振動子の製造方法。
【請求項４】
前記シートの厚みが１０μｍ以上、６０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに一項に記載の振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に用いられる電子デバイスは、例えば水晶振動子に代表されるように、セラミックパーケージに電子デバイス素子を搭載し、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中で金属蓋をシーム溶接し、内部に電子デバイス素子を封止した電子デバイスが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７４６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１においては、素子を内部に搭載したパッケージに対して金属蓋の位置を正確に合わせて接合する必要があるため、シーム溶接の工程の前に予めパッケージに金属蓋を仮止めすることが必須であった。しかし、近年電子デバイスの急激な小型化によって、位置合わせには困難を極め、また小型化によってなお一層の位置精度が求められてきている。また、シーム溶接は、金属蓋の周囲に沿ってシームローラーを移動させながら溶接を行うため、小型化されたパッケージと金属蓋の溶接に対応してシームローラーを小型化することは困難であり、従来のシームローラーの大きさでは溶接が出来ない、という課題があった。また、上述の通りパッケージと金属蓋とをシーム溶接前に仮止めを行うことにより生産性を低下させていた。
【０００５】
そこで、小型の振動子であっても、パッケージの際に金属蓋を仮止めすることなく封止を可能とする、生産性の高い振動子の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の形態または適用例として実現され得る。
【０００７】
〔適用例１〕本適用例の振動子の製造方法は、パッケージベースと蓋体と振動素子とを備え、前記パッケージベースと前記蓋体とを接合して前記振動素子を収容する封止空間を形成する振動子の製造方法であって、前記パッケージベースに前記振動素子を搭載する振動素子搭載工程と、複数の前記パッケージベースをトレイの収納部に配置するパッケージベース配置工程と、前記パッケージベース配置工程によって配置された複数の前記パッケージベースの配置領域より大きい金属シートを前記パッケージベースに載置する金属シート載置工程と、前記金属シートと、前記パッケージベースとを、接合材を介して接合する封止工程と、前記パーケージベースに接合された前記金属シートを、前記パッケージベースに対応した形状に切断する切断工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本適用例の振動子の製造方法によれば、複数のパッケージベースがトレイの収納部に載置されており、それぞれのパッケージベースとトレイの収納部との位置関係が決められている。また、金属シートもトレイと位置決めされることにより、金属シートとパッケージベースとは位置決めされる。
このように、本適用例に記載のパッケージの製造方法を用いることにより、簡易な位置決め方法で、且つ従来技術では必要であった蓋体の仮止めを行うことなく振動子をパッケージ内に収納することが可能となる。このように、簡便な方法で振動子を製造することができるため、振動子の製造コストの低減を図ることが可能となる。
【０００９】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記金属シートの前記パッケージベースの外縁に沿った領域に、前記切断工程における切断部の少なくとも一部を含む貫通孔が、前記金属シート載置工程前に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
上述の適用例によれば、金属シートの形成された貫通孔によって、予め、切断後の蓋体の形状であるパッケージベースに対応した形状が形成されていることにより、切断される領域を少なくし、切断による負荷を抑制することができる。したがって、蓋体の変形の発生を防止でき、信頼性の高い振動子を得ることができる。
【００１１】
〔適用例３〕上述の適用例において、前記接合材が、前記金属シートの接合面に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
上述の適用例によれば、小型の振動子であっても、確実な封止接合が可能なパッケージによって、信頼性の高い振動子を得ることができる。また、小型のパッケージに対応して微小な接合材の個片を準備する必要が無く、取り扱い性、生産性を向上させることができる。
【００１３】
〔適用例４〕上述の適用例において、前記シートの厚みが１０μｍ以上、６０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
上述の適用例によれば、厚みが薄すぎることによるシートの望まない箇所における破断、しわの発生等を低減し、また、厚みが厚すぎることによるシートの切断時のバリの発生等を低減し、作業性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る振動子を示す、（ａ）は蓋体を透過した平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ´部の断面図。
【図２】第１実施形態に係る振動子の製造工程を示すフローチャート。
【図３】第１実施形態に係る振動素子搭載工程を示す断面図。
【図４】第１実施形態に係るパッケージベース配置工程を示す、（ａ）は部分斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ´部の断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ´部の断面図。
【図５】第１実施形態に係る金属シート載置工程を示す、（ａ）は部分斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＤ−Ｄ´部の断面図。
【図６】第１実施形態に係る封止工程を示す断面図。
【図７】第１実施形態に係る切断工程を示す断面図。
【図８】第２実施形態に係る金属シート載置工程を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＥ−Ｅ´部の断面図。
【図９】第２実施形態に係る蓋基材のその他の形態を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る振動子の製造方法によって得られる振動子１００を示し、（ａ）は蓋体の図示を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ´部の断面図である。なお、本実施形態に係るパッケージの製造方法によって得られる電子デバイスは、図１で示す水晶振動片を搭載した振動子１００に限定されず、例えばセンサー素子を搭載するセンサーデバイス、半導体素子を搭載する半導体デバイス、などであっても良い。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態に係る振動子１００は、パッケージベース１０と、パッケージベース１０に搭載される振動素子２０と、パッケージベース１０と接合され内部を気密封止する蓋体３０と、を備えている。パッケージベース１０は、セラミックからなる第１基板１１、第２基板１２、第３基板１３の３層から形成されている。
【００１９】
パッケージベース１０の底部を形成する第１基板１１の積層面１１ａに、平面視においてリング状の第２基板１２が接合されている。第２基板１２には、導電性接着剤４０によって振動素子２０に形成された図示しない電極部と接続する内部電極１２ａが形成された素子搭載部１２ｂを備えている。内部電極１２ａは、図示しないパッケージベース１０の内部に引き回された配線によって第１基板１１の回路搭載面１１ｂに形成された外部電極１１ｃと電気的に接続されている。
【００２０】
第３基板１３のパッケージベース１０の開口側の蓋搭載部１３ａには金属からなる蓋体３０が接合材５０を介して接合され、振動子１００の振動素子２０が搭載されている内部を気密封止している。蓋体３０は、セラミックスから成るパッケージベース１０に対して熱膨張係数の差が小さい材料を用いることが望ましく、ＦｅにＮｉとＣｏを配合した合金であるコバール（Ｋｏｖａｒ）が好適に用いられる。
【００２１】
第３基板１３の蓋搭載部１３ａは、接合材５０との接着性、密着性、気密性を向上させるためにメタライズされていることが好ましい。また、接合材５０は、いわゆるロウ材を用いることが好ましく、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｂロウなどが好適に用いられる。
【００２２】
次に、振動子１００の製造方法について、図２の製造工程を示すフローチャートにより説明する。
【００２３】
＜振動素子搭載工程＞
振動素子搭載工程（Ｓ１）では、図３に示すように、所定の電極膜が形成された振動素子２０は、パッケージベース１０の第２基板１２に備える素子搭載部１２ｂに形成された内部電極１２ａに、導電性接着剤４０によって固着される。その後、振動素子２０の振動周波数調整およびエージング（アニールともいう）を行い、次のパッケージベース配置工程（Ｓ２）へ移行する。
【００２４】
＜パッケージベース配置工程＞
パッケージベース配置工程（Ｓ２）では、図４（ａ）に示すようにパッケージベース１０を整列収納することが出来る収納部２００ａを複数備えるトレイ２００を準備し、Ｓ１を経たパッケージベース１０をトレイ２００の収納部２００ａに収納、配置する。トレイ２００は、後述する封止工程における高温環境においても耐えうる材料、例えばステンレス、銅、チタンなどの金属、耐熱プラスチック、セラミックスなどから形成される。加工性、コスト、耐久性からステンレス、耐熱プラスチックが好適に使用される。また、トレイ２００には、後述する金属シート載置工程において載置される金属シートとの位置合わせを行うための位置決めピン２１０が、トレイ２００の収納部２００ａ形成側に少なくとも２本以上、配置される。また、位置決めピン２１０の配置位置を基準として収納部２００ａの形成位置が管理される。
【００２５】
図４（ａ）に示すＢ−Ｂ´部の断面を図４（ｂ）に、Ｃ−Ｃ´部の断面を図４（ｃ）に示す。図４（ｂ）に示すように、トレイ２００に凹状に収納部２００ａが形成され、収納部２００ａの内周面２００ｂによってパッケージベース外形１０ａが案内され、トレイ２００にパッケージベース１０は整列させることができる。同様に、図４（ｃ）に示すように収納部２００ａの内周面２００ｂによってパッケージベース１０が案内される。更に、パッケージベース外形１０ａと内周面２００ｂとの隙間、図４（ｂ）におけるδ１および図４（ｃ）におけるδ２は、パッケージベース１０が収納部２００ａに容易に収納でき、かつパッケージベース１０と収納部２００ａの内周面２００ｂとのガタを最小とするように設定され、トレイ２００の収納部２００ａは形成される。
【００２６】
＜金属シート載置工程＞
次に、金属シート載置工程（Ｓ３）に移行する。金属シート載置工程（Ｓ３）は、組立斜視図である図５（ａ）に示すように、上述のパッケージベース配置工程（Ｓ２）によってトレイ２００に配列されたパッケージベース１０の蓋搭載部１３ａを覆うように厚さ３０μｍから５０μｍ程度のシート状のコバールから成る金属シートとしての蓋基材３００がパッケージベース１０に載置される。なお、蓋基材３００として厚みが１０μｍ以下の金属シートを用いた場合、作業時において、望まない箇所での破断、しわ等が著しく発生する。
【００２７】
本例に示す蓋基材３００には、図５（ａ）に示すＤ−Ｄ´部の断面図である図５（ｂ）に示すように、トレイ２００に備える位置決めピン２１０によってガイドされる貫通孔３００ａが形成されており、トレイ２００に対する蓋基材３００の載置位置が保持される。蓋基材３００は、パッケージベース１０の蓋搭載部１３ａに当接する面３００ｂに接合材層５１が形成されている。接合材層５１はロウ材により形成され、蓋基材３００および接合材層５１の基材を圧延する際に、積層して同時圧延して形成する、いわゆるクラッド材として一体成形された基材として得ることができる。このような蓋基材を用いることにより、小型パッケージであっても確実な封止接合が可能となり、信頼性の高いパッケージを得ることができる。また、小型のパッケージに対応して微小な接合材の個片を準備する必要が無く、取り扱い性、生産性を向上させることができる。なお、本実施形態で示す蓋基材３００に接合材層５１が形成されている形態に限定されず、例えば、蓋搭載部１３ａに予め接合材５０を形成（図１参照）しておいても良い。
【００２８】
＜封止工程＞
金属シート載置工程（Ｓ３）において、パッケージベース１０に蓋基材３００が載置され、次に封止工程（Ｓ４）に移行する。封止工程（Ｓ４）では、振動素子２０が収納されるパッケージベース１０と蓋基材３００とによって形成される空間を、真空もしくは窒素ガスなどの不活性ガスにより気密封止する工程である。減圧環境もしくは不活性ガス環境において、図６に示すように、回転可能に備えられた加熱ローラー４００を回転させながら蓋基材３００を介して接合材層５１に熱を加える。接合材層５１が、例えば金錫ロウであれば約３００℃、銀ロウであれば約６５０℃の融点であるので、この融点を超える温度に加熱するように加熱ローラー４００の温度、移動速度を決定する。
【００２９】
なお、加熱手段としては本例の加熱ローラー４００に限定されない。例えば、減圧もしくは不活性ガスチャンバー内を加熱する手段、あるいはレーザー照射によって蓋搭載部１３ａ領域を加熱する手段、などを用いることができる。このようにして、溶融した接合材層５１によって、パッケージベース１０の蓋搭載部１３ａと蓋基材３００が気密性を備えて接合される。
【００３０】
＜切断工程＞
次に、切断工程（Ｓ５）に移行する。封止工程（Ｓ４）を終了した時点では、シート状の蓋基材３００に複数のパッケージベース１０が接合された状態にある。これを、振動子１００の形態にするために、個片にする切断工程（Ｓ５）を行う。切断工程（Ｓ５）は、図７（ａ）に示すように、パッケージベース１０が接合された蓋基材３００をプレス機を用いて、ダイ型５１０によって蓋基材３００のパッケージベース１０が接合されていない面を受けて、パンチ型５２０によって図７（ｂ）に示すように、打ち抜き部３００ｃを蓋基材３００から切り落として、蓋体３０を形成し、振動子１００の個片を得る。なお、蓋基材３００として厚みが１０μｍ以下の金属シートを用いて蓋体３０を形成した場合、作業時において、バリ、切断不良等が著しく発生する。
【００３１】
本例では、プレスによる打ち抜きにより個片にする形態を説明したが、これに限定されず、例えばレーザー切断、砥石によるダイシング、刃物によるカッティングによって切断し個片化しても良い。また、後述する出荷前の検査工程などを完了した後に切断工程を実施しても良く、あるいは、回路基板などへの実装直前に切断工程を実施しても良い。
【００３２】
＜検査工程＞
切断工程（Ｓ５）によって個片となった振動子１００は、出荷前の検査工程（Ｓ６）に移行する。検査工程（Ｓ６）では気密性検査としてのリーク検査、導通性や振動特性などを検査する電気特性検査などが行われ、良品と判定された振動子１００が出荷される。なお、検査に先立って熱処理やマーク印刷を行うこともある。
【００３３】
上述の振動子１００の製造方法によって、小型の振動子１００であっても、蓋体３０はパッケージベース１０に対して、個々の位置合わせを必要としないため、パッケージベース１０と蓋体３０とを正確な位置で接合することができる。また、従来技術のように蓋体を仮止めする工程を必要としないため、生産性を大幅に向上させることが可能となる。
【００３４】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る振動子１００の製造方法について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に係る振動子１００の製造方法に対して、蓋基材３００の形態が異なるだけであるため、第１実施形態と共通する部分は説明を省略する。
【００３５】
図８は、第２実施形態に係る振動子１００の製造方法に係る蓋基材３１０を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ´部の断面図である。図８（ａ），（ｂ）に示すように、蓋基材３１０はパッケージベース１０と接合される蓋体の蓋体形成領域３１０ａ周辺に貫通孔３１０ｂが形成されている。貫通孔３１０ｂの一部は、蓋体形成領域３１０ａの一部の領域Ｌを含んでおり、貫通孔３１０ｂによって接続部３１０ｃが形成される。図８（ａ）に示す蓋基材３１０は、蓋体形成領域３１０ａに対して４か所の貫通孔３１０ｂが形成され、蓋体形成領域３１０ａに４か所の接続部３１０ｃを備える。
【００３６】
この４か所の接続部３１０ｃによって、蓋体形成領域３１０ａを備える蓋基材３１０がシート状の形態を維持している。切断工程（Ｓ５）において、蓋基材３１０は４か所の接続部３１０ｃを切断し、振動子１００に個片化する。このように、切断工程（Ｓ５）において、切断部位を少なくすることにより、切断に用いるプレスの金型の耐久性を向上させることができ、また切断時の蓋基材３１０に対する負担を小さくすることができるため、完成した振動子１００の蓋体３０の変形を抑制することができる。
【００３７】
なお、本実施形態においても、トレイ２００に備える位置決めピン２１０にガイドされる貫通孔３１０ｄによって、トレイ２００に配置されたパッケージベース１０に対して、蓋体形成領域３１０ａは正確に位置決めされ、小型の振動子１００を形成することができる。
【００３８】
図９は、第２実施形態に係る蓋基材３１０の、その他の形態を示す平面図である。図８に示す蓋基材３１０は、４つの貫通孔３１０ｂによって４か所の接続部３１０ｃを備えるものであるが、図９（ａ）に示ように貫通孔３２０ａによって蓋体形成領域３２０ｂに対して２か所の接続部３２０ｃを備え、その他の部分は蓋体形成領域３２０ｂの多くの領域Ｌ´を含んでいる蓋基材３２０であっても良い。また図９（ｂ）に示すように、貫通孔３３０ａによって蓋体形成領域３３０ｂに対して１か所の接続部３３０ｃを備える蓋基材３３０であっても良い。図９に示すその他の実施形態に係る蓋基材３２０，３３０で例示する形態のように、形成される蓋体の大きさ、材料、形状などによって切断部の形態は適宜、決定される。
【符号の説明】
【００３９】
１０…パッケージベース、２０…振動素子、２００…トレイ、３００…蓋基材。
【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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