(57)【要約】【課題】封止材層を形成する際に位置ずれを起こすことなく、圧電デバイスの生産性を向上させる圧電デバイスの製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】枠部と基板部とにより形成される凹部空間を有し、その凹部空間内に圧電振動素子搭載パッドが設けられた容器体に、圧電振動素子を搭載して、蓋体で前記凹部空間内を気密封止した圧電デバイスの製造方法であって、枠部の少なくとも１つの隅に窪み部を形成する窪み部形成工程と、窪み部に封止部材を配置する封止部材配置工程と、封止部材を溶融し、容器体の枠部の開口側頂面に設けられた封止用導体パターンに封止材層を形成する封止材層形成工程とを有することを特徴とするものである。【選択図】図４
2009246781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠部と基板部とにより形成される凹部空間を有し、その凹部空間内に圧電振動素子搭載パッドが設けられた容器体に、圧電振動素子を搭載して、蓋体で前記凹部空間内を気密封止する圧電デバイスの製造方法であって、
前記枠部に窪み部を形成する窪み部形成工程と、
前記窪み部に封止部材を配置する封止部材配置工程と、
前記封止部材を溶融し、容器体の枠部の開口側頂面に設けられた封止用導体パターンに封止材層を形成する封止材層形成工程と、を有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記窪み部は、枠部の隅に対角に位置するように形成されていることを特徴とする請求項１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、電子機器等に用いられる圧電デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来の圧電デバイスを示す断面図である。図７は、従来の圧電デバイスの製造方法である封止材層形成工程を示す外観斜視図である。
図６に示すように、従来の圧電デバイスの一例としては、圧電材として水晶を用いた水晶振動子２００を示す。水晶振動子２００は、凹部空間２０２を有する容器体２０１と水晶振動素子２０５と蓋体２０６とから主に構成されている。
容器体２０１は、基板部２０１ａと枠部２０１ｂによって構成されている。前記容器体２０１に形成された凹部空間２０２内の基板部２０１ａには、一対の水晶振動素子搭載用パッド２０３が設けられている。
この水晶振動素子搭載パッド２０３上には、導電性接着剤２０４を介して電気的に接続される一対の励振用電極を表裏主面に有した水晶振動素子２０５が搭載されている。
この水晶振動素子２０５を囲繞する容器体２０１の枠部２０１ｂの頂面には、封止材層２０８が設けられている。
この封止材層２０８に金属製の蓋体２０６を被せ、封止材層２０８と蓋体２０６とを接合することにより気密封止されている。
【０００３】
また、圧電デバイスの製造方法としては、図７に示すように、リング形態の封止部材２０９を、容器体２０１の枠部２０１ｂの開口側頂面に設けられた封止用導体パターン２０７上に配置させ、配置された封止部材２０９を溶融させることで、封止用導体パターン２０７上に濡れ広がり、封止材層２０８を形成する圧電デバイスの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−３６９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の圧電デバイス２００の製造方法においては、板状の封止部材２０９をリング形態に打ち抜き、そのリング形態の封止部材２０９を容器体２０１の枠部２０１ｂの封止用導体パターン２０７上に配置し溶融することで、封止材層２０８が形成されているが、リング形態の封止部材２０９を枠部２０１ｂの封止用導体パターン２０７上に配置して、溶融する際に、リング形態の封止部材２０９が位置ずれを起こしてしまうといった課題があった。
このように、封止部材２０９が位置ずれを起こすことにより、封止材層２０８も位置がずれたまま形成されるので、封止用導体パターン上に封止材層２０８がない、または非常に少ない箇所ができてしまい、気密封止することができないといった課題もあった。
【０００５】
また、リング状の封止部材２０９は薄く、中央が打ち抜かれていることにより、リング状の封止部材２０９を容器体２０１の枠部２０１ｂの封止用導体パターン２０７に配置する際に、配置するためのノズルやパッケージ等に接触することで破損しやすいため、生産性が低下してしまうといった課題もあった。
【０００６】
そこで、本発明は前記課題に鑑みてなされたもので、封止材層を形成する際に位置ずれを起こすことなく、圧電デバイスの生産性を向上させる圧電デバイスの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の圧電デバイスの製造方法は、枠部と基板部とにより形成される凹部空間を有し、その凹部空間内に圧電振動素子搭載パッドが設けられた容器体に、圧電振動素子を搭載して、蓋体で前記凹部空間内を気密封止した圧電デバイスの製造方法であって、枠部の少なくとも１つの隅に窪み部を形成する窪み部形成工程と、窪み部に封止部材を配置する封止部材配置工程と、封止部材を溶融し、容器体の枠部の開口側頂面に設けられた封止用導体パターンに封止材層を形成する封止材層形成工程とを有することを特徴とするものである。
【０００８】
また、窪み部は、枠部の隅に対角に位置するように形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、枠部の少なくとも１つの隅に窪み部を形成する窪み部形成工程と、窪み部に封止部材を配置する封止部材配置工程を有することによって、封止部材が窪み部に嵌め込んだ状態になるので、封止部材が溶融する際に位置ずれすることを防止することができる。
また、封止部材が窪み部に配置され、封止部材が位置ずれしない状態で熱を印加することにより、封止用導体パターン上に封止部材が濡れ広がっていき、封止材層が形成されることになるので、封止材層も位置ずれを起こさずに形成することができる。
【００１０】
また、封止部材を薄いリング形態に打ち抜く必要がないため、封止部材を容器体の枠部の窪み部に配置する際に、配置するためのノズルやパッケージ等に接触しても破損することを防止することができるので、圧電デバイスの生産性を向上させることが可能となる。
【００１１】
また、窪み部は、枠部の隅に対角に位置するように形成されていることにより、封止部材を前記窪み部に配置して溶融した際に、封止材層を均一な厚みで形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、圧電振動素子に水晶を用いた場合について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスを示す外観斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。
以下、圧電デバイスの一例である水晶振動子について説明する。
【００１３】
図１〜図３に示す水晶振動子１００は、容器体１０と水晶振動素子２０と蓋体３０とで主に構成されている。この水晶振動子１００は、概略的には、前記容器体１０の一方の主面に形成されている凹部空間１１内に、水晶振動素子２０が搭載され、前記容器体１０の封止用導体パターン１２上に設けられた封止材層１６と蓋体３０が接合されている構造となっている。
【００１４】
水晶振動素子２０は、図１及び図２に示すように、水晶素板２１に励振用電極２２を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極２２を介して水晶素板２１に印加されると、所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
水晶素板２１は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極２２は、前記水晶素板２１の表裏両主面に被着・形成したものである。このような水晶振動素子２０は、その両主面に被着されている励振用電極２２と凹部空間１１内底面に形成されている圧電振動素子搭載パッド１３とを、導電性接着剤４０を介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間１１に搭載される。
【００１５】
容器体１０は、基板部１０ａと前記基板部１０ａの一方の主面に設けられた枠部１０ｂ、１０ｃによって構成されている。
例えば、容器体１０は、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料からなる基板部１０ａ、枠部１０ｂ、１０ｃを複数積層することよって形成されている。
図２に示すように、基板部１０ａの一方の主面と枠部１０ｂ、１０ｃによって凹部空間１１が形成されており、枠部１０ｂと枠部１０ｃによって窪み部１５（図４参照）が形成されている。
この容器体１０の凹部空間１１を囲繞する枠部１０ｃの開口側頂面の全周及び窪み部１５の内部に封止用導体パターン１２が形成されている。
つまり、枠部１０ｃの開口側頂面と、枠部１０ｂと枠部１０ｃによって形成された窪み部１５内に封止用導体パターン１２が形成されている。従って、封止材層１６は、この封止用導体パターン１２の表面に形成されている。
また、窪み部１５内にも、封止材層１６が形成されている状態となっている。
凹部空間１１内の基板部１０ａには、圧電振動素子搭載パッド１３が設けられている。
容器体１０を構成する基板部１０ａの他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子１４が設けられている。
圧電振動素子搭載パッド１３と外部接続用電極端子１４は、容器体１０の凹部空間１１内に基板部１０ａに形成された配線パターン（図示せず）と、基板部１０ａの内部に形成されたビア導体（図示せず）により接続されている。
【００１６】
窪み部１５は、窪み部１５の底面となる枠部１０ｂと、枠部１０ｂに重ねて配置され、窪み部１５の側面となる枠部１０ｃによって形成され、容器体１０の隅に少なくとも１つ設けられている。
この窪み部１５は、後述する封止部材５０が配置された際に位置ずれをしないために形成されている。封止部材５０に熱を印加することで、封止用導体パターン１２上に封止部材５０が濡れ広がり、封止材層１７が封止用導体パターン１２上に形成される。
【００１７】
封止用導体パターン１２は、容器体１０の枠部１０ｃの開口側頂面の全周及び窪み部１５の内面に形成されている。
この封止用導体パターン１２は、後述する封止部材５０の濡れ性を良好にして、封止用導体パターン１２上に封止材層１６を形成するためのものである。
また、前記封止用導体パターン１２は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、等から成る基層の表面にニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層を順次、凹部空間１１を環状に囲繞する形態で被着させることによって、１０μｍ〜２５μｍの厚みに形成されている。
【００１８】
この封止部材５０は、窪み部１５に配置できるような形状になっており、金錫（Ａｕ−Ｓｎ）等のロウ材を打ち抜くことで形成されている。
例えば、金錫ロウ材（Ａｕ−Ｓｎ）の成分比率が、金が８０％、錫が２０％のものが使用されている。
この封止部材５０の形状は、前記窪み部１５の形状に合わせたものであり、円柱状、四角柱状であっても構わない。
また、封止部材５０は、窪み部１５の深さよりも長く形成されている。つまり、封止部材５０が溶融され、封止用導体パターン１２上に濡れ広がる分の量を突出して設けられている。
【００１９】
封止材層１６は、前記封止部材５０に熱を印加することで、封止用導体パターン１２に沿って形成されている。封止材層１６の厚みは、１０μｍ〜４０μｍである。
この封止材層１６は、後述する蓋体３０と接合し、凹部空間１１内を気密封止するためのものである。
【００２０】
励振用電極２１と接続される圧電振動素子搭載パッド１３と外部接続用電極端子１４の内の所定の端子とは、前記容器体１０の凹部空間１１内の基板部１０ａに形成された部分を有する配線パターン（図示せず）と基板部１０ａの内部に形成されたビア導体（図示せず）により接続されている。
【００２１】
前記導電性接着剤４０は、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂の中に導電性フィラーが含有されているものであり、導電性粉末としては、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、のうちのいずれかまたはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。
【００２２】
蓋体３０は、容器体１０の枠部１０ｂの開口部側頂面に設けられている封止材層１６に接合される。
この蓋体３０は、従来周知の金属加工法を採用し、４２アロイ等の金属を所定形状に整形することによって製作される。蓋体３０の表面には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成される。
【００２３】
次に本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法について図４を用いて説明する。
ここで、図４（ａ）は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の窪み部形成工程を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の封止部材配置工程を示す斜視図であり、図４（ｃ）は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の封止材層形成工程を示す斜視図である。
【００２４】
（窪み部形成工程）
図４（ａ）に示すように、窪み部形成工程は、容器体１０の形成時に、容器体１０に窪み部１５を形成する工程である。
容器体１０は、以下のように形成される。基板部１０ａ、枠部１０ｂ、１０ｃがアルミナセラミックスからなる場合は、それぞれ形成するためのシートを形成し、基板部１０ａとなるシートに封止用導体パターン１２、圧電振動素子搭載パッド１３、外部接続用電極端子１４等となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって塗布し、セラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め設けた貫通孔内にビア導体となる導体ペーストを塗布する。
次に、枠部１０ｂとなるシートを形成する。そして枠部１０ｃとなるシートを形成する。この枠部１０ｃのシートには、窪み部１５となる穴を設けておく。
これらを基板部１０ａの上に枠部１０ｂを重ね、枠部１０ｂの上に枠部１０ｃを重ねてプレス成形した後、高温で焼成することで容器体１０となるシートが製作される。
また、窪み部１５は、円柱状、四角柱状に形成されている。
容器体１０の枠部１０ｃの開口側頂面及び窪み部１５には、封止用導体パターン１２が設けられている。
【００２５】
（封止部材配置工程）
図４（ｂ）封止部材配置工程は、容器体１０の枠部１０ｃに形成されている窪み部１５内に封止部材５０を配置する工程である。
封止部材５０は、窪み部１５の形状である円柱状、四角柱状等に合わせた断面形状になっており、窪み部１５の深さよりも長く形成されているので、封止用導体パターン１２よりも突出して設けられている。つまり、封止部材５０は、封止用導体パターン１２上に濡れ広がる分の量を突出して設けられている。
【００２６】
（封止材層形成工程）
封止材層形成工程は、封止部材５０を溶融し、容器体１０の枠部１０ｃの開口側頂面に設けられた封止用導体パターン１２上に封止材層１６を形成する工程である。
窪み部１５に配置された封止部材５０に熱を印加することによって、封止部材５０を溶融し、封止用導体パターン１２上に封止材層１６が形成される。
つまり、封止用導体パターン１２よりも突出した封止部材５０は、２８０℃〜３００℃の熱で溶融する、封止用導体パターン１２上に広がり、封止用導体パターン１２全面に封止材層１６となる。
前記容器体１０に２８０℃〜３００℃の熱を印加後、冷却することによって封止材層１６が形成されることになる。その際の封止材層１６の厚みは、１０μｍ〜２０μｍになる。
【００２７】
（水晶振動素子搭載工程）
容器体１０の凹部空間１１内の基板部１０ａには２個一対の圧電振動素子搭載パッド１３が設けられており、前記圧電振動素子搭載パッド１３に導電性接着剤４０を塗布する。
圧電振動素子２０の両主面に被着されている励振用電極２２と凹部空間１１内底面に形成されている圧電振動素子搭載パッド１３とを、導電性接着剤４０を介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間１１に搭載される。
【００２８】
（蓋体接合工程）
蓋体３０を容器体１０の凹部空間１１の開口部を覆うように封止材層１６上に載置し、  容器体１０の封止材層１６を溶融することで、蓋体３０を容器体１０の封止材層１６に接合する。これにより圧電デバイスとしての水晶振動子を得る。
例えば、加熱手段としては、キセノンランプやハロゲンランプ等の熱源を照射することによって、前記蓋体３０が容器体１０の封止材層１６に接合する。
このときの加熱温度は、３００℃〜３２０℃となっており、封止材層１６を形成する際の温度よりも高い温度設定となっている。
【００２９】
本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、枠部の少なくとも１つの隅に窪み部１５を形成する窪み部形成工程と、窪み部１５に封止部材５０を配置する封止部材配置工程を有することによって、封止部材５０が窪み部１５に配置した状態になるので、封止部材５０が位置ずれすることを防止することができる。
また、封止部材５０が窪み部１５に配置され、封止部材が位置ずれしない状態で熱を印加することにより、封止用導体パターン１２沿って封止部材５０が均一に濡れ広がっていき、封止材層１６が形成されることになるので、封止材層１６も位置ずれを起こさずに形成することができる。
また、封止部材５０を窪み部１５に合わせた形状に打ち抜くことになるので、リング形態に打ち抜く必要がなく、封止部材５０が破損することを防止することができるので、圧電デバイスの生産性を向上させることが可能となる。
また、窪み部１５は、枠部１０ｃの隅に対角に位置するように形成されていることにより、封止部材５０を前記窪み部１５に配置して溶融した際に、封止材層１６を均一な厚みで形成することができる。
【００３０】
尚、本発明は前記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、前記した本実施形態では、圧電振動素子２０を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電振動素子でも構わない。
【００３１】
（変形例）
図５（ａ）は、本発明の他の実施形態に係る圧電デバイスの容器体の変形例を示す外観斜視図である。図５（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る圧電デバイスの容器体の変形例を示す外観斜視図である。図５（ｃ）は、本発明の他の実施形態に係る圧電デバイスの容器体の変形例を示す外観斜視図である。
図５（ａ）に示すように、容器体１０は、窪み部１５を４隅のうちの１つに設けた構造としても良い。
図５（ｂ）に示すように、容器体１０は、窪み部１５を４隅のうちの３つに設けた構造としても良い。
図５（ｃ）に示すように、容器体１０は、窪み部１５を４隅のうちの４つに設けた構造としても良い。
このように図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すようにしても、実施形態と同様の効果を奏する。
【００３２】
また、上述した実施形態においては、圧電デバイスの１つである水晶振動子を例に説明したが、これに代えて、容器体１０の凹部空間１１内に、圧電振動素子２０と、この圧電振動素子２０と電気的に接続した発振回路を内蔵した集積回路素子とを一緒に、又は、容器体１０に別個の凹部空間１１を形成し、その凹部空間１１内に圧電振動素子２０と集積回路素子を別個搭載した形態の圧電発振器や、内部に搭載する圧電振動素子２０をフィルタとして機能させた圧電フィルタ等の、他の圧電デバイスにおいても本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る圧電デバイスとして圧電振動子を示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の窪み部形成工程を示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の封止部材配置工程を示す斜視図であり、（ｃ）は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の封止材層形成工程を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は、本発明の他の実施形態に係る圧電デバイスの容器体の変形例を示す外観斜視図であり、（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る圧電デバイスの容器体の変形例を示す外観斜視図であり、（ｃ）は、本発明の他の実施形態に係る圧電デバイスの容器体の変形例を示す外観斜視図である。
【図６】従来の圧電デバイスを示す断面図である。
【図７】従来の圧電デバイスの製造方法の封止材層形成工程を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０・・・容器体
１０ａ・・・基板部
１０ｂ、１０ｃ・・・枠部
１１・・・凹部空間
１２・・・封止用導体パターン
１３・・・圧電振動素子搭載パッド
１４・・・外部接続用電極端子
１５・・・窪み部
１６・・・封止材層
２０・・・圧電振動素子（水晶振動素子）
２１・・・水晶素板
２２・・・励振用電極
３０・・・蓋体
４０・・・導電性接着剤
５０・・・封止部材
【図１】
2009246781.tif 000003
【図２】
2009246781.tif 000004
【図３】
2009246781.tif 000005
【図４】
2009246781.tif 000006
【図５】
2009246781.tif 000007
【図６】
2009246781.tif 000008
【図７】
2009246781.tif 000009