(57)【要約】【課題】  貫通孔を封止する場合に封止材からガスが発生してもそのガスがパッケージ内に在留することを抑え、長期安定性を得られる圧電振動子を提供する。【解決手段】圧電デバイス（１００）は、圧電振動片（３０）の一部を支持固定して収容する内部空間を備えたパッケージ（８０）と、パッケージの底部に設けた第１外部電極（４５）及び第２外部電極（４６）と、内部空間と第１外部電極とを貫通する第１貫通孔（４１）と、内部空間と第２外部電極とを貫通する第２貫通孔（４３）と、第１貫通孔に充填され、内部空間を気密状態で封止する低融点の第１封止材（１０）と、第２貫通孔に充填され、第１封止材よりも融点が高く内部空間を気密状態で封止する第２封止材（１２）と、を備える。【選択図】図１
2009164776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動片の一部を支持固定して収容する内部空間を備えたパッケージと、
前記パッケージの底部に設けた第１外部電極及び第２外部電極と、
前記内部空間と前記第１外部電極とを貫通する第１貫通孔と、
前記内部空間と前記第２外部電極とを貫通する第２貫通孔と、
前記第１貫通孔に充填され、前記内部空間を気密状態で封止する低融点の第１封止材と、
前記第２貫通孔に充填され、前記第１封止材よりも融点が高く、前記内部空間を気密状態で封止する第２封止材と、
を備えることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記第１封止材及び第２封止材の融点は、前記圧電デバイスがリフローハンダ付けされる温度よりも高い温度であ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】
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とのそれぞれの断面積が異なることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記第１貫通孔及び第２貫通孔は、円錐形状又は角錐形状でその内面に金属膜が形成されており、前記第１封止材及び第２封止材は球形であり、前記円錐形状又は角錐形状の金属膜に前記球形の第１封止材及び第２封止材が充填されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記第１貫通孔には、前記第２封止材が少量充填された後に前記第１封止材が充填されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
圧電振動片を内部に支持固定し、底部に第１外部電極及び第２外部電極を有するパッケージに、蓋体を固定した圧電デバイスの封止方法であって、
前記パッケージの内部から前記第１外部電極及び第２外部電極に形成された第１貫通孔及び第２貫通孔に対して、低融点の第１封止材及びこの第１封止材よりも融点が高い第２封止材を充填する充填工程と、
真空雰囲気内又は不活性雰囲気内で前記パッケージを第１温度内に配置する第１温度工程と、
真空雰囲気内又は不活性雰囲気内で前記パッケージを前記第１温度よりも高い第２温度内に配置する第２温度工程と、
を備えることを特徴とする圧電デバイスの封止方法。
【請求項７】
圧電振動片を内部に支持固定し、底部に第１外部電極及び第２外部電極を有するパッケージに、蓋体を固定した圧電デバイスの封止方法であって、
前記パッケージの内部から前記第２外部電極に形成された第２貫通孔に対して、高融点の第２封止材を充填する充填工程と、
真空雰囲気内又は不活性雰囲気内で前記パッケージを第２温度内に配置する第２温度工程と、
前記パッケージの内部から前記第１外部電極に形成された第１貫通孔に対して、前記第２封止材よりも融点が低い第１封止材を充填する充填工程と、
真空雰囲気内又は不活性雰囲気内で前記パッケージを前記第２温度よりも低い第１温度内に配置する第１温度工程と、
を備えることを特徴とする圧電デバイスの封止方法。
【請求項８】
前記第１封止材及び第２封止材の融点は、前記圧電デバイスがリフローハンダ付けされる温度よりも高い温度であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の圧電デバイスの封止方法。
【請求項９】
前記第１封止材及び第２封止材は球形であり、前記第１貫通孔及び第２貫通孔に前記球形の第１封止材及び第２封止材が充填されることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか一項に記載の圧電デバイスの封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動片をパッケージ内に配置した圧電デバイスと、その圧電デバイスの封止方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体通信機器やＯＡ機器等の小型軽量化及び高周波数化に伴って、それらに用いられる圧電振動子も、より一層の小型化及び高周波数化への対応が求められている。
【０００３】
従来、圧電振動子は、金属、ガラス又はセラミックからなるリッドとパッケージ部材との接合面にロウ材を塗布して重ね合わせ、真空中あるいは不活性ガス中において加熱などによってロウ材を溶融することにより封止を行っている。このような圧電振動子は、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
【特許文献１】特開２００６−０４２０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された圧電振動子は、パッケージ部材の接合を行う場合に、封止用の貫通孔（スルーホール）をハンダ材などで塞いでいる。ハンダ材などを溶融する過程で生じたガスは、圧電振動片に脱吸着されることがある。このため、振動周波数にバラツキを生じていた。また、貫通孔の封止を行う場合に、溶解時に封止材から発生するガスがパッケージ内に取り残されることにより、圧電振動子の長期安定性を損なう懸念があった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、貫通孔を封止する場合に封止材からガスが発生してもそのガスがパッケージ内に在留することを抑え、圧電振動子の振動周波数にバラツキを生じることなく、長期安定性を得られる圧電振動子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の観点の圧電デバイスは、圧電振動片の一部を支持固定して収容する内部空間を備えたパッケージと、パッケージの底部に設けた第１外部電極及び第２外部電極と、内部空間と第１外部電極とを貫通する第１貫通孔と、内部空間と第２外部電極とを貫通する第２貫通孔と、第１貫通孔に充填され、内部空間を気密状態で封止する低融点の第１封止材と、第２貫通孔に充填され、第１封止材よりも融点が高く、内部空間を気密状態で封止する第２封止材と、を備える。
この構成により、第１貫通孔を封止する場合に第１封止材からガスが発生してもそのガスが第２貫通孔から出て行くためパッケージ内にガスが在留することを抑えることができる。このため、長期安定性を得られる圧電デバイスとなる。
【０００７】
第２の観点の圧電デバイスの第１封止材及び第２封止材の融点は、圧電デバイスがリフローハンダ付けされる温度よりも高い温度である。
圧電デバイスがプリント基板などに実装される際には、リフロー炉でリフローハンダ付けされる。このリフロー炉の温度よりも低い温度で第１封止材及び第２封止材が溶融しない共晶合金などを使用する。
【０００８】
第３の観点の圧電デバイスにおいて、第１貫通孔と第２貫通孔とのそれぞれの断面積が異なる。
最終的に封止される第１貫通孔又は第２貫通孔の一方の断面積を小さくすることで、封止材からのガスの発生量を少なくする。
【０００９】
第４の観点の圧電デバイスの第１貫通孔及び第２貫通孔は、円錐形状又は角錐形状でその内面に金属膜が形成されており、第１封止材及び第２封止材は球形であり、円錐形状又は角錐形状の金属膜に球形の第１封止材及び第２封止材が充填される。
この構成により、第１貫通孔又は第２貫通孔に第１封止材又は第２封止材を充填しやすくしている。
【００１０】
第５の観点の圧電デバイスは、第１貫通孔には第２封止材が少量充填された後に第１封止材が充填される。
第２封止材が第１貫通孔を塞いでいるので、第１封止材が溶けた場合にもパッケージ内に流れ出すことを防止できる。
【００１１】
第６の観点の圧電デバイスの封止方法は、圧電振動片を内部に支持固定し底部に第１外部電極及び第２外部電極を有するパッケージに、蓋体を固定した圧電デバイスの封止方法である。そして、封止方法は、パッケージの内部から第１外部電極及び第２外部電極に形成された第１貫通孔及び第２貫通孔に対して、低融点の第１封止材及びこの第１封止材よりも融点が高い第２封止材を充填する充填工程と、真空雰囲気内又は不活性雰囲気内でパッケージを第１温度内に配置する第１温度工程と、真空雰囲気内又は不活性雰囲気内でパッケージを第１温度よりも高い第２温度内に配置する第２温度工程と、を備える。
この構成により、第１温度工程で第１封止材が溶融してガスが発生しても第２封止材は溶融しておらず、そのガスが第２貫通孔から出て行くためパッケージ内にガスが在留することを抑えることができる。このため、長期安定性を得られる圧電デバイスとなる。
【００１２】
第７の観点の圧電デバイスの封止方法は、圧電振動片を内部に支持固定し、底部に第１外部電極及び第２外部電極を有するパッケージに、蓋体を固定した圧電デバイスの封止方法である。そして封止方法は、パッケージの内部から第２外部電極に形成された第２貫通孔に対して、高融点の第２封止材を充填する充填工程と、真空雰囲気内又は不活性雰囲気内でパッケージを第２温度内に配置する第２温度工程と、パッケージの内部から第１外部電極に形成された第１貫通孔に対して、第２封止材よりも融点が低い第１封止材を充填する充填工程と、真空雰囲気内又は不活性雰囲気内でパッケージを第２温度よりも低い第１温度内に配置する第１温度工程と、を備える。
この構成により、第２温度工程で第２封止材が溶融してガスが発生しても第１封止材が充填されていない状態であるため、そのガスが第１貫通孔から出て行く。このためパッケージ内にガスが在留することを抑えることができる。その後第１温度工程で第１封止材を溶融して封止すればよい。
【００１３】
第８の観点の圧電デバイスの封止方法は、第６又は第７の観点において、第１封止材及び第２封止材の融点が圧電デバイスのリフローハンダ付けされる温度よりも、高い温度である。
このリフロー炉の温度よりも低い温度で第１封止材及び第２封止材が溶融しないようにする。
【００１４】
第９の観点の圧電デバイスの封止方法は、第６ないし第８の観点において、第１封止材及び第２封止材は球形であり、第１貫通孔及び第２貫通孔に球形の第１封止材及び第２封止材が充填される。
この構成により、第１貫通孔又は第２貫通孔に第１封止材又は第２封止材を充填しやすくしている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の圧電振動子は、振動周波数にバラツキを生じることなく、長期安定性を得られる圧電振動子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜第１実施形態：水晶振動子１００の構成＞
以下、本発明の各実施形態にかかる水晶振動子１００について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態の水晶振動子１００の概略図を示している。
図１（ａ）は水晶振動子１００の構成を示す（ｂ）のＸ−Ｘ全体断面図である。図１（ｂ）は水晶外枠５０の上面図であり、（ｃ）はベース４０の上面図である。
【００１７】
図１(ａ)において、水晶振動子１００は、最上部のリッド２０、最下部のベース４０及び中央の水晶外枠５０から構成される。リッド２０、ベース４０及び中央の水晶外枠５０は水晶ウエハから形成される。水晶外枠５０は、エッチングにより形成された音叉型の水晶振動片３０を有している。
【００１８】
水晶振動子１００は、水晶振動片３０を備えた水晶外枠５０を中心として、その水晶外枠５０の下にベース４０が接合され、水晶外枠５０の上にリッド２０が接合されてパッケージ８０が形成されている。つまり、リッド２０は水晶外枠５０に、ベース４０は水晶外枠５０にシロキサン接合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）により封止する構成になっている。
【００１９】
図１(ｂ)に示すように、水晶外枠５０はその中央部にいわゆる音叉型の水晶振動片３０と外側に外枠部５１とを有しており、音叉型の水晶振動片３０と外枠部５１との間には空間部５２が形成されている。水晶振動片３０の外形を規定する空間部５２は水晶エッチングにより形成されている。音叉型の水晶振動片３０は、外枠部５１の厚さより薄くなるように、両面より水晶エッチングにより形成されている。音叉型の水晶振動片３０は、基部３２と基部から伸びる一対の振動腕３１とを有している。基部３２と外枠部５１とは一体に形成されている。基部３２及び外枠５１の第１主面に第１基部電極３３と第２基部電極３４とが形成され、第２主面にも同様に第１基部電極３３と第２基部電極３４とが形成されている。
【００２０】
水晶振動片３０は、第１主面及び第２主面に第１励振電極３５及び第２励振電極３６が形成されており、第１励振電極３５は、基部３２及び外枠部５１に形成された第１基部電極３３につながっており、第２励振電極３６は、基部３２及び外枠部５１に形成された第２基部電極３４につながっている。また、水晶振動片３０の振動腕３１の先端には、錘部３７及び錘部３８が形成されている。第１基部電極３３及び第２基部電極３４、第１励振電極３５及び第２励振電極３６並びに錘部３７及び錘部３８は、同時にフォトリソグラフィ工程で作成される。これらに電圧が加えられると水晶振動片３０は所定の周波数で振動する。錘部３７及び錘部３８は水晶振動片３０振動腕３１が振動し易くなるため錘であり且つ周波数調整のために設けられる。
【００２１】
図１(ｃ)に示すように、ベース４０は、エッチングにより第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３が形成さる。ベース４０は、第１接続電極４２及び第２接続電極４４を備えている。
【００２２】
第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３は、その内面に図１(ａ)に示す金属膜１５，１５’が形成され、その内面の金属膜１５，１５’は、第１接続電極４２及び第２接続電極４４と同時にフォトリソグラフィ工程で作成される。ベース４０は、底面にメタライジングされた第１外部電極４５及び第２外部電極４６を備える。第１接続電極４２は、第１スルーホール４１を通じてベース４０の底面に設けた第１外部電極４５に接続する。第２接続電極４４は、第２スルーホール４３を通じてベース４０の底面に設けた第２外部電極４６に接続する。
【００２３】
上記のようなリッド２０、ベース４０及び水晶外枠５０がシロキサン結合によって結合する。シロキサン結合は、水晶振動片３０を備えた水晶外枠５０を中心として、ベース４０及びリッド２０の接面を清浄な状態にして、重ね合わせ４５０°Ｃから５００°Ｃに保持された不図示の高温槽で圧着することによって結合が行われ圧電振動子のパッケージングが終了する。パッケージングがシロキサン結合によって行われるため、パッケージングに接合材を使用する必要がなく、接合材から生じるガスの発生がなく圧電振動子の振動周波数にバラツキを生じることもない。シロキサン結合終了後、パッケージ８０のスルーホールの封止を行う。
【００２４】
図２は、図１の一点鎖線内で示したパッケージ８０のスルーホールを示す部分拡大断面図である。図２（ａ）は、第１スルーホール４１の部分拡大断面図であり、図２（ｂ）は、第２スルーホール４３の部分拡大断面図である。この第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３を封止する際に用いる封止材として、第１スルーホール４１に低融点金属による第１の共晶合金１０と、第２スルーホール４３に第１の共晶合金１０よりも融点が高い第２の共晶合金１２とを用いて封止を行う。
【００２５】
図２（ａ）において、ベース４０は底面を上に上下逆にして配置している。第１スルーホール４１は、円錐形状もしくは角錐形状に形成されており、その内面に金属膜１５が形成され、第１接続電極４２及び第１外部電極４５を備える。金属膜１５は、第１接続電極４２及び第１外部電極４５に電気的に接続している。第１スルーホール４１の直径は、約１５０μｍから２５０μｍである。
【００２６】
第１スルーホール４１に、先ず、第１の共晶合金１０よりも融点が高い第２の共晶合金１２をスルーホールの容積の１０％から２０％程度充填する。次に、第１の共晶合金１０を第１スルーホール４１からこぼれ出ない程度に充填する。第１の共晶合金１０には融点２８０°Ｃの金スズ（Ａｕ20Ｓｎ）合金を用いる。第２の共晶合金１２には融点３５６°Ｃの金ゲルマニュウム（Ａｕ12Ｇｅ）合金又は融点３６３°Ｃの金シリコン（Ａｕ3.15Ｓｉ）合金のいずれか一つを用いる。
【００２７】
第１の共晶合金１０及び第２の共晶合金１２は、球形に形成されている。第２の共晶合金１２は、第１の共晶合金１０より直径が大きく、第１スルーホール４１の円錐形状もしくは角錘形状の先端寸法よりわずかに大きい。これにより、第１スルーホール４１に封止材を充填する際に、封止材がスルーホールから流れ出ることはない。また、第１の共晶合金１０を溶融した際に、第１の共晶合金１０よりも融点が高い第２の共晶合金１２がスルーホールを塞いでいるので、第１の共晶合金１０が流出しない。
【００２８】
図２（ｂ）においてもベース４０は底面を上にして配置している。第２スルーホール４３は、円錐形状もしくは角錐形状に形成されており、その内面に金属膜１５’が形成され、第２接続電極４４及び第２外部電極４６を備える。金属膜１５’は、第２接続電極４４及び第２外部電極４６に電気的に接続している。
【００２９】
第２スルーホール４３に、第２の共晶合金１２をこぼれ出ない程度に充填する。第２の共晶合金１２には融点３５６°Ｃの金ゲルマニュウム（Ａｕ12Ｇｅ）合金又は融点３６３°Ｃの金シリコン（Ａｕ3.15Ｓｉ）合金のいずれか一つを用いる。第２の共晶合金１２が溶解する際のガス発生量をより少なくするため、第２スルーホール４３の断面積（大きさ）を、第１スルーホール４１の断面積（大きさ）より小さくすることが好ましい。
【００３０】
＜スルーホールの封止工程＞
図３は、本発明の第１実施例にかかるパッケージ８０のスルーホールの封止工程を示す説明図である。図３（ａ）は、パッケージ８０のスルーホールの封止前の状態を示す断面図であり、（ｂ）は、第１スルーホール４１が封止された状態を示す断面図であり、（ｃ）は、第２スルーホール４３が封止された状態を示す断面図であり、（ｄ）は、第１スルーホール４１、第２スルーホール４３を封止する際の温度曲線である。これらの図において、図１及び図２で説明した機能には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、パッケージ８０はシロキサン結合終了後、パッケージ８０の第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３の封止を行う。パッケージ８０は、リッド２０を下面にしてベース４０が上面になるように上下逆に配置する。図２で説明したように、第１スルーホール４１に、先ず第１の共晶合金１０よりも融点が高い第２の共晶合金１２をスルーホールの容積の１０％から２０％程度充填した後、第１の共晶合金１０を第１スルーホール４１からこぼれ出ない程度に充填する。次いで、第２スルーホール４３に、第２の共晶合金１２をこぼれ出ない程度に充填する。第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３が第１の共晶合金１０又は第２の共晶合金１２で満たされたパッケージ８０は、不図示のトレーに載置されて不図示の真空中もしくは不活性ガス中の真空アニール炉に載置する。
【００３２】
図３（ｂ）に示すように、真空アニール炉を昇温して、第１の共晶合金１０の金スズ（Ａｕ20Ｓｎ）合金の融点以上の温度２９０°Ｃから３００°Ｃに保持する。第１スルーホール４１に、充填された第１の共晶合金１０の金スズ合金は溶解して、第１スルーホール４１を封止する。第２スルーホール４３に充填された第２の共晶合金１２は、融点には達していないため溶解せず、第２スルーホール４３は封止されない。また、第１スルーホール４１の先端部分に充填された第２の共晶合金１２も溶解しない。第１の共晶合金１０の金スズ合金が溶解する際に発生したガスは、真空アニール炉内に拡散し排出される。一部パッケージ内に流入したガスは、未封止の第２スルーホール４３を通り排出される。真空アニール炉は、この時点まで真空に保つことが好ましい。
【００３３】
図３（ｃ）に示すように、さらに真空アニール炉を昇温して、第２の共晶合金１２の融点以上の温度３７０°Ｃから３８０°Ｃに保持する。第２スルーホール４３に、充填された第２の共晶合金１２は溶解して、第２スルーホール４３を封止する。この際、温度を上げ過ぎないことと、保持時間が長過ぎないことが肝要である。温度が高すぎると第２の共晶合金１２の粘性が低くなり流動性を増し、スルーホールからパッケージ８０に流入するおそれがある。第１スルーホール４１に充填された第１の共晶合金１０は、高温のため粘性が低くなり流動性を増すが、第１スルーホール４１の先端部分に充填された第２の共晶合金１２がパッケージ８０への流入を防止する。第２の共晶合金１２が溶解する際に発生したガスは、真空アニール炉内に拡散し排出される。一部パッケージ内に流入するガスは、ごく微量のため圧電振動子の長期安定性が得られる。
【００３４】
図３（ｄ）に第１、第２スルーホールを封止する際の温度曲線を示す。縦軸に温度を示し、横軸に時間を示す。横軸のＡゾーンは図３（ａ）に対応し、Ｂゾーンは図３（ｂ）に対応し、Ｃゾーンは図３（ｃ）に対応している。Ａゾーンは、第１の共晶合金１０の融点２８０°Ｃに到達するまでの時間を示し、パッケージ８０が熱歪を生じないようにやや長い時間をかけ昇温する。Ｂゾーンは、第１の共晶合金１０の融点以上の温度２９０°Ｃから３００°Ｃに保持する時間と、第２の共晶合金１２の融点まで昇温する時間を示し、比較的に長い時間をかけている。この間に、第１の共晶合金１０が溶解する際に発生したガス及び第２の共晶合金１２から揮発するガスが取り除かれる。Ｃゾーンは、第２の共晶合金１２の融点以上の温度３７０°Ｃから３８０°Ｃに保持する時間を示す。この際、温度を上げ過ぎないことと、保持時間をかけ過ぎないことが肝心である。
【００３５】
なお、第１スルーホール４１の先端部分に第２の共晶合金１２を充填して、第１の共晶合金１０が溶融時に漏れ出さないようにしたが、必ずしも第２の共晶合金１２を充填する必要なない。例えば、第１スルーホール４１が第１基部電極３３で塞がれている場合には第２の共晶合金１２を充填しなくてもパッケージ８０内に第１の共晶合金１０が流れ出ることはない。
【００３６】
＜第２実施形態：水晶振動子１１０の構成＞
以下、本発明の第２実施形態にかかる第２水晶振動子１１０について、図面を参照して説明する。図４は、本発明の第２実施形態にかかる第２水晶振動子１１０の概略図を示している。
図４（ａ）は水晶振動子１１０の構成を示す（ｂ）の“Ｘ−Ｘ”全体断面図であり、この全体断面図は、理解を助けるため接合を行う前の各部材の断面図を示している。（ｂ）は水晶フレーム５０の上面図であり、（ｃ）は第２ベース４０’の上面図である。
【００３７】
図４（ａ）において、第２水晶振動子１１０は、最上部の第２リッド２０’、最下部の第２ベース４０’及び中央の水晶フレーム５０から構成される。第２リッド２０’、第２ベース４０’及び中央の水晶フレーム５０は水晶ウエハから形成される。第２リッド２０’はエッチングにより形成されたリッド用凹部２７を水晶フレーム５０側の片面に有している。第２ベース４０’は、エッチングにより形成されたベース用凹部４７を水晶フレーム５０側の片面に有している。水晶フレーム５０は、エッチングにより形成された音叉型水晶振動片３０を有している。
【００３８】
第２水晶振動子１１０は、音叉型水晶振動片３０を備えた水晶フレーム５０を中心として、その水晶フレーム５０の下に第２ベース４０’が接合され、水晶フレーム５０の上に第２リッド２０’が接合されている。つまり、第２リッド２０’は水晶フレーム５０に、第２ベース４０’は水晶フレーム５０にシロキサン接合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）技術により接合した構成になっている。
【００３９】
図４（ｂ）に示すように、水晶フレーム５０は、その中央部に音叉型水晶振動片３０と外側に外枠部５１とを有しており、音叉型水晶振動片３０と外枠部５１との間には空間部５２が形成されている。水晶フレーム５０は第１実施形態と同じ構造であるが、音叉型水晶振動片３０は外枠部５１と同じ厚さである。
【００４０】
図４（ｃ）に示すように、第２ベース４０’は、エッチングによりベース用凹部４７を設ける際、同時に第１スルーホール４１’及び第２スルーホール４３’が形成され、また段差部４９が形成される。第１スルーホール４１’及び第２スルーホール４３’は、同一の辺に形成される。第２ベース４０’は、第１接続電極４２’及び第２接続電極４４’を備えている。この第１接続電極４２’及び第２接続電極４４’は、段差部４９に形成されている。
【００４１】
第１スルーホール４１’及び第２スルーホール４３’は、その内面に金属膜１５が形成される。内面の金属膜１５は、第１接続電極４２’及び第２接続電極４４’と同時にフォトリソグラフィ工程で作成される。第２ベース４０’は、底面にメタライジングされた第１外部電極４５’及び第２外部電極４６’を備える。第１接続電極４２’は、第１スルーホール４１’を通じて第２ベース４０’の底面に設けた第１外部電極４５’に接続する。第２接続電極４４’は、第２スルーホール４３’を通じてベース４０’の底面に設けた第２外部電極４６’に接続する。
【００４２】
上記のような第２リッド２０’、第２ベース４０’及び水晶フレーム５０がシロキサン結合によって結合する。シロキサン結合は、水晶振動片３０’を備えた水晶フレーム５０を中心として、ベース用凹部４７が設けられた第２ベース４０’及びリッド用凹部２７を設けた第２リッド２０’の接面を清浄な状態にして重ね合わせ、４００°Ｃから４５０°Ｃに保持された高温槽で加圧しながら加熱されることによって結合が行われ圧電振動子パッケージングが終了する。シロキサン結合終了後、パッケージ８０’のスルーホールの封止を行う。
【００４３】
図５は、第２実施例にかかるパッケージ８０’を示す断面図である。図５（ａ）は、図４（ｂ）の“Ｘ−Ｘ”全体断面図で、この全体断面図は理解を助けるため接合を行う前の各部材の断面図を、パッケージ８０’の上下を逆にして描いている。（ｂ）は、第２スルーホール４３’を封止する状態を示す図５（ａ）の“Ａ−Ａ”断面図であり、（ｃ）は、第１スルーホール４１’を封止する状態を示す断面図である。これらの図において、図４で説明した機能には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４４】
図５（ａ）は、第１スルーホール４１’及び第２スルーホール４３’を封止する前の状態を示す。パッケージ８０’は、第２リッド２０’を下面にして第２ベース４０’が上面になるように上下逆に配置する。
【００４５】
図５（ｂ）に示すように、先ず、第２スルーホール４３’に第２の共晶合金１２’を充填する。第２の共晶合金１２’は、図２で示した第２の共晶合金１２よりも大きな形状であり、直径１５０μｍから３００μｍである。この第２の共晶合金１２’は、融点３５６°Ｃの金ゲルマニュウム（Ａｕ12Ｇｅ）合金又は融点３６３°Ｃの金シリコン（Ａｕ3.15Ｓｉ）合金のいずれか一つが用いられる。この時点では、第１スルーホール４１には第１の共晶合金１０’は充填されていない。第２スルーホール４３’が第２の共晶合金１２’で充填されたパッケージ８０’は、不図示のトレーに載置されて不図示の常温のアニール炉に載置する。
【００４６】
アニール炉を昇温して、第２の共晶合金１２’の融点以上の温度３７０°Ｃから３８０°Ｃに保持する。第２スルーホール４３’に、充填された第２の共晶合金１２’は溶解して、第２スルーホール４３を封止する。第２の共晶合金１２’が溶解する際に発生したガスは、第１スルーホール４１’を介してアニール炉内に拡散する。その後常温まで冷却するか又は２５０°Ｃ前後まで冷却する。まだ第１スルーホール４１’が封止されていないため、このアニール炉内は真空である必要は無く空気中であってもよい。
【００４７】
次に、図５（ｃ）に示すように、第１スルーホール４１’に第１の共晶合金１０’を充填する。第１の共晶合金１０’には融点２８０°Ｃの金スズ（Ａｕ20Ｓｎ）合金を用いる。第１の共晶合金１０’は、図２で示した第１の共晶合金１０よりも大きな形状であり、直径１５０μｍから３００μｍである。第１スルーホール４１’が第１の共晶合金１０’で充填されたパッケージ８０’は、トレーに載置されて真空中もしくは不活性ガス中の真空アニール炉に載置する。
【００４８】
真空アニール炉を昇温して、真空中もしくは不活性ガス中で第１の共晶合金１０’の金スズ（Ａｕ20Ｓｎ）合金の融点以上の温度２９０°Ｃから３００°Ｃに保持する。第１スルーホール４１’に、充填された第１の共晶合金１０’の金スズ合金は溶解して、第１スルーホール４１’を封止する。第１の共晶合金１０’が溶解する際に発生したガスは、真空アニール炉内に拡散し排出される。パッケージ８０内に流入するガスは、ごく微量のため圧電振動子の長期安定性が得られる。第１の共晶合金が溶解する際のガス発生量をより少なくするため、第１スルーホール４１’の大きさを、第２スルーホール４３’の大きさより小さくすることが好ましい。
【００４９】
真空アニール炉を最初に大気中で３７０°Ｃから３８０°Ｃの温度に上げ、次に、真空中もしくは不活性ガス中で２９０°Ｃから３００°Ｃに昇温することにより、パッケージ８０’に残留するガスを確実に減少させことができる。これにより、圧電振動子の長期安定性が得られる。
【００５０】
第１実施形態及び第２実施形態において、第１の共晶合金１０’，１０’及び第２の共晶合金１２，１２’は、最低でも２８０°Ｃ以上の溶融温度の共晶合金を使用した。水晶振動子１００又は第２水晶振動子１１０は、プリント基板などにリフローハンダ付けされて実装して使用されることが多い。リフローハンダは通常２６０°Ｃ程度のリフロー炉で溶融するので、このリフロー炉の温度で第１の共晶合金１０，１０’及び第２の共晶合金１２，１２’が溶けてしまっては封止状態が維持できないからである。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上、好適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において上記各実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。例えば、本発明の第２の共晶合金に代えてアルミ（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）,銀（Ａｇ）,金（Ａｕ）などの金属材料を用いることができる。
【００５２】
また、ベースに第１スルーホール及び第２スルーホールが形成される実施例を示したが、他に第３スルーホール、第４スルーホールとスルーホールを増やした場合でも本発明は適用できる。また、圧電材料として水晶を使用した実施形態を説明したが他の圧電材料であっても適用できる。さらに、パッケージ内にＩＣなどの電子部品を有する発振子にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】（ａ）は、水晶振動子１００の構成を示す（ｂ）のＸ−Ｘ全体断面図である。  （ｂ）は、水晶外枠５０の上面図である。  （ｃ）はベース４０の上面図である。
【図２】（ａ）は、第１スルーホール４１の部分拡大断面図である。  （ｂ）は、第２スルーホール４３の部分拡大断面図である。
【図３】（ａ）は、スルーホールの封止前の状態を示す断面図である。  （ｂ）は、第１スルーホール４１が封止された状態を示す断面図である。  （ｃ）は、第２スルーホール４３が封止された状態を示す断面図である。  （ｄ）は、第１、第２スルーホールを封止する際の温度曲線である。
【図４】（ａ）は水晶振動子１１０の構成を示す（ｂ）のＸ−Ｘ全体断面図である。  （ｂ）は水晶フレーム５０の上面図である。  （ｃ）は第２ベース４０’の上面図である。
【図５】（ａ）は、図４（ｂ）の“Ｘ−Ｘ”全体断面図である。  （ｂ）は、図５（ａ）の“Ａ−Ａ”断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０，１０’  ……  第１の共晶合金
１２，１２’  ……  第２の共晶合金
１３  ……  封止材
１５，１５’   ……  金属膜
２０，２０’  ……  リッド
２７  ……  リッド用凹部
３０  ……  音叉型の水晶振動片
３１  ……  振動腕
３２  ……  基部
３３、３４  ……  基部電極
３５，３６  ……  励振電極
３７、３８  ……  錘部
４０４０’  ……  ベース
４１，４１’、４３，４３’  ……  スルーホール
４２，４２’、４４、４４’  ……  接続電極
４５，４５’、４６、４６’  ……  外部電極
４７  ……  ベース用凹部
４９  ……  段差部
５０  ……  水晶外枠
５１  ……  外枠部
５２  ……  空間部
８０，８０’  ……  パッケージ
【図１】
2009164776.tif 000003
【図２】
2009164776.tif 000004
【図３】
2009164776.tif 000005
【図４】
2009164776.tif 000006
【図５】
2009164776.tif 000007