圧電デバイスの製造方法

【課題】気密性が確保され、加熱工程の少ない圧電デバイスの製造方法を実現する。
【解決手段】ベアチップＩＣ１５を実装したパッケージ本体５の内壁８ｂ上に塗布したガ
ラス封止材１２と、水晶振動素子２６を搭載した蓋部材２０の環状壁２３と、を接合させ
ると共に、パッケージ本体５の外壁８ａ上の端子電極１０に塗布した導電性接着剤１３と
、蓋部材２０の蓋本体２２の周縁上の端子電極２４と、接合させるように、パッケージ本
体５に蓋部材２０を嵌め合せる。嵌合したパッケージ本体５及び蓋部材２０を所定の温度
、例えば３５０℃の加熱炉で所定の時間保持すると、パッケージ本体５の外周壁８の内壁
８ｂ上に塗布したガラス封止材１２が溶融してパッケージ本体５と蓋部材２０とが気密封
止されると共に、ポリイミド系の導電性接着剤１３が硬化してパッケージ本体５端子電極
１０と、蓋部材２０の端子電極２４とが導通する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスの製造方法に関し、特に圧電デバイスの気密性を確保すると共
に、加熱工程を減らし、使用する部材への熱ストレスを低減した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】
圧電デバイス、特に圧電発振器は周波数安定度、小型軽量、低価格等の優れた点を有す
るため、通信機器や電子機器等の多くの分野で用いられ、中でも圧電振動子の周波数温度
特性を補償した温度補償型圧電発振器（ＴＣＸＯ）は、携帯電話等に広く用いられている
。しかし、昨今、圧電発振器の小型化への要求は一段と高まっている。
特許文献１には、従来の小型圧電発振器の一例として水晶発振器が開示されている。
図５（ａ）は、特許文献１に開示されている従来の小型圧電発振器の分解斜視図、（ｂ
）は断面図、（ｃ）は（ｂ）に示した波線円Ａの部分の拡大斜視図である。
この図５に示す水晶発振器６０は、発振回路等の電子回路６２を搭載したセラミック基
板６１と、このセラミック基板６１と外周形状がほぼ等しく、水晶振動素子６５を収納す
る凹陥部を有したセラミック容器６６と、を備えている。
セラミック基板６１は、角部を切り落とした形状であり、この切欠き部（４個所）に、
電子回路６２と導体パターン６３を介して接続する端子６４が設けられている。
一方、セラミック容器６６は、外周枠上の四隅に端子６７を備えている。端子６７は、
セラミック容器６６内の水晶振動素子６５、及び容器裏面の実装端子（図示していない）
と、容器内及び積層間に形成された導体配線を介して接続されている。
【０００３】
水晶振動素子６５は、セラミック容器６６に収納された後、発振の有無または発振周波
数のズレ等の良否検査を行ない、良品だけが選別される。そして、図５（ｂ）に示すよう
に、セラミック容器６６の凹陥部内に電子回路６２が位置するようセラミック基板６１と
セラミック容器６６とを絶縁性の封止材、例えば、低融点ガラスを用いて気密封止する。
このとき、端子６４と端子６７とは、図５（ｃ）に示すように互いに当接し、両端子６４
、６７を半田若しくは導電性接着剤を用いて接続するようにしている。
上記のように水晶発振器を構成する場合は、電子回路６２に接続する端子６４と、水晶
振動素子６５及び実装端子に接続する端子６７とを電気的に接続する領域が必要となる。
しかしながら、水晶発振器６０を小型化する場合、その領域を、封止材を塗布するセラミ
ック容器６６の外周壁上で確保することが難しい。
そこで、図５に示す水晶発振器６０では、端子６４、６７を夫々セラミック基板６１と
セラミック容器６６との角部に設けている。その場合も半田又は導電性接着剤がはみ出さ
ないようにセラミック基板６１の一部を切り欠くようにしている。
【特許文献１】特開２００１−７６４６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、特許文献１に開示された水晶発振器では、水晶発振器をさらに小型化す
る場合、セラミック容器６６の外周壁の上部周縁に塗布する封止材と、セラミック基板６
１とセラミック容器６６との導通を図る端子６７との間隔が狭くなり、封止材と、導電性
接着剤とが接して、導通不良、気密不良を生じる虞がある。
本発明は、上記したような点を解決するためになされたもので、圧電発振器の小型化を
図る場合に、セラミック容器の気密性と各端子間の導通の確実性を図ることができる圧電
デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本発明に係る圧電デバイスの製造方法は、外底部に表面実装用の外部電極
を有したベース部、該ベース部の上面に環状に立設された外周壁、及び該外周壁内に形成
される凹陥部内に配置されたパッドと、を有したパッケージ本体と、下面にパッドを有し
た蓋本体、及び該蓋本体の下面から環状に立設した環状壁を有し、前記パッケージ本体の
凹陥部を閉止する蓋部材と、を備え、前記各パッドのうちの一方に圧電振動素子を搭載し
、他方にベアチップを搭載した圧電デバイスの製造方法であって、前記蓋部材の環状壁と
前記パッケージ本体との突き当て部をガラス封止材により接合すると共に、前記パッケー
ジ本体の外周壁と前記蓋部材との突き当て部をポリイミド系の導電性接着剤により接合す
る工程と、前記ガラス封止材と前記ポリイミド系の導電性接着剤とを加熱する工程と、を
備えたことを特徴とする。
【０００７】
以上のような圧電デバイスの製造方法によれば、ガラス封止材と、ポリイミド系の導電
性接着剤とが接して、導通不良、気密不良を生じる虞が無くなるという効果がある。
また、パッケージ本体と蓋部材とを、ポリイミド系の導電性接着剤を用いて導通接続す
る工程と、ガラス封止材を用いて接合、密封する工程と、が一連の作業工程で行われるの
で、加熱工程を減らすことが可能となり、ベアチップ、接着剤への熱ストレスの回数が低
減することができるという利点がある。
さらに、圧電振動素子及びベアチップはパッケージ本体と蓋部材とにより完全に密封さ
れるので、ベアチップを樹脂でコーティングする必要がない。コーティング剤（ポッティ
ング剤）を用いないので、導電性接着剤のデラミネーション（剥離）が生じる虞が無くな
るという効果がある。
【０００８】
［適用例２］前記環状壁の下端部と、前記凹陥部内底面との間を前記ガラス封止材によ
り接合したことを特徴とする適用例１に記載の圧電デバイスの製造方法である。
【０００９】
以上のような圧電デバイスの製造方法によれば、ガラス封止材と、ポリイミド系の導電
性接着剤とが接して、導通不良、気密不良を生じる虞が無くなるという効果がある。
【００１０】
［適用例３］圧電デバイスの製造方法は、外周壁の内壁面、或いは外壁面に設けた段差
部と、前記環状壁の下端部との間を前記ガラス封止材により接合したことを特徴とする適
用例１に記載の圧電デバイスの製造方法である。
【００１１】
以上のような圧電デバイスの製造方法を用いることにより、外周壁の内壁面、或いは外
壁面に設けた段差部の一方を電気的接続用に他方を気密封止用に用いることが可能となり
、ガラス封止材と、ポリイミド系の導電性接着剤とが接して、導通不良、気密不良を生じ
る虞が無くなるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施の形態では
、圧電デバイスとして水晶発振器を例に挙げて説明する。
図１は、本発明に係る圧電デバイスの製造方法を用いて製造される水晶発振器の概略断
面図であり、図２（ａ）、（ｂ）はその斜視図である。
なお、図２（ａ）は搭載する圧電振動素子を明示すべく反転（裏返）して図示している
。また、本実施形態では、圧電デバイスとして水晶発振器を例に挙げて説明する。
水晶発振器１は、ベアチップＩＣ１５と、このベアチップＩＣ１５を搭載するパッケー
ジ本体５と、圧電振動素子である水晶振動素子２６と、この水晶振動素子２６を搭載する
蓋部材２０と、を備えている。
パッケージ本体５は、セラミックシートを複数積層して形成され、外底部に表面実装用
の外部電極６を有するベース部７と、ベース部７の上面に環状に立設された外周壁８と、
外周壁８内に形成される凹陥部内に配置されたベアチップＩＣ１５搭載用のパッド９と、
パッド電極９ａとを備えている。
外周壁８は、断面が２段の段差構造、つまり外壁８ａと、内壁８ｂとからなり、ベース
部７の底面からの外壁８ａの高さは、内壁８ｂのそれより高く形成されている。更に、外
周壁８の外壁８ａ上端には複数の端子電極１０が形成され、内部導体１１によりパッド電
極９ａ、外部電極６に導通接続されている。
【００１３】
一方、蓋部材２０は、セラミックシートを複数積層して形成され、下面に部品搭載用の
パッド電極２１を有する蓋本体２２と、蓋本体２２の下面から環状に立設した環状壁２３
とを備えている。環状壁２３は、蓋本体２２の周縁２２ａの内側に形成され、周縁２２ａ
上には複数の端子電極２４が形成されている。環状壁２３内の端部寄りにパッド電極２１
が形成され、このパッド電極２１と端子電極２４とは内部導体２５により導通接続されて
いる。
パッケージ本体５のパッド９上に導電性接着剤（図示せず）、例えば耐熱性に優れたポ
リイミド系の導電性接着剤を塗布し、この導電性接着剤上にベアチップＩＣ１５を載置し
、導電性接着剤を所定の温度で乾燥させる。ベアチップＩＣ１５に形成された端子電極と
、パッケージ本体５の凹陥部に設けたパッド電極９ａと、をボンディングワイヤにより接
続する。そして、パッケージ本体５の外周壁８の外壁８ａ上に形成した端子電極１０に、
導電性接着剤１３、例えばポリイミド系の接着剤を塗布し、内壁８ｂの周囲上面（突き当
て部）に、例えばガラス封止材１２を塗布する。
ベアチップＩＣ１５には、水晶振動素子２６を駆動する発振回路、水晶振動素子２６の
周波数の温度補償に用いられる可変容量素子、該可変容量素子に電圧を供給する補償電圧
発生回路、データを記憶するメモリ等が構成されている。
ガラス封止材１２の塗布工数を短縮するために、外周壁８の内壁８ｂ周囲上面に予めガ
ラス封止材が塗布されたパッケージ本体５を用いてもよい。
【００１４】
一方、蓋部材２０を図２（ａ）に示すように反転（裏返）し、パッド電極２１上にポリ
イミド系の導電性接着剤２７を塗布し、この導電性接着剤２７上に水晶振動素子２６を載
置し、導電性接着剤２７を所定の温度で乾燥させる。
水晶振動素子２６は、所定の厚さに仕上げたＡＴカット水晶基板２６ａの両面に、対向
した励振電極２６ｂ、２６ｃ（図示せず）と、この励振電極２６ｂ、２６ｃから水晶基板
２６ａの端部に延在する引き出し電極２６ｄ、２６ｅ（図示せず）と、を真空蒸着法等を
用いて形成する。
図１に示すようにベアチップＩＣ１５を実装したパッケージ本体５の、内壁８ｂ上に塗
布したガラス封止材１２と、裏面に水晶振動素子２６を搭載した蓋部材２０の環状壁２３
と、を接合させると共に、パッケージ本体５の外壁８ａ上の端子電極１０上に塗布した導
電性接着剤１３と、蓋部材２０の蓋本体２２の周縁上に形成した端子電極２４と、を接合
させるように、パッケージ本体５に蓋部材２０を嵌め合せる。そして、所定の温度勾配の
加熱炉に所定の時間通すことにより、ガラス封止材１２を溶融させ、水晶振動素子２６と
ベアチップＩＣ１５とをパッケージ本体５内に気密封止する。このとき加熱炉に、例えば
、窒素ガスを満たすことにより、パッケージ本体５内に窒素ガスを封入することができる
。
【００１５】
図３は、本発明に係る圧電デバイスの製造方法を用いて製造される他の水晶発振器の概
略断面図である。
この図３に示す水晶発振器２と、図１に示した水晶発振器１と異なる点は、パッケージ
本体５のベース部７の上面に環状に突設された外周壁８’の構造、及び蓋部材２０の蓋本
体２２の下面から環状に突設した環状壁２３’の構造である。
つまり、外周壁８’は、外壁８’ａと内壁８’ｂとで構成されるが、図１に示した外周
壁８と異なり、内壁８’ｂのベース部７の上面からの高さが、外壁８’ａのそれより高く
形成されている。
内壁８’ｂの上部にはパッド電極９ａ、外部電極６と導通する端子電極１０が形成され
、外壁８’ａの上部には蓋部材２０の環状壁２３’と接合するガラス封止材１２が塗布さ
れている。
また、環状壁２３’は、蓋本体２２の周縁に沿って形成され、蓋本体２２のパッド電極
２１と接続する端子電極２４は、環状壁２３’に接して内部に形成されている。このよう
な構造のパッケージ本体５及び蓋部材２０からなる水晶発振器に対しても本発明の製造方
法を適用することができる。
【００１６】
図１、図３に示した圧電デバイスの例では、パッケージ本体５のベース部７の上面に環
状に立設した外周壁８の内壁８ｂ上、或いは外壁８ａ上にガラス封止材１２を塗布し、ガ
ラス封止材１２と、蓋部材２０の蓋本体２２の下面から環状に立設した環状壁２３とを接
合させて、気密封止するようにしたが、外周壁８の外壁８ａ上、或いは内壁８ｂ上にガラ
ス封止材１２を塗布し、ガラス封止材１２と、蓋部材２０の蓋本体２２の周縁部２２ａ、
或いは環状壁２３に接した内部の蓋本体２２とを接合させて気密封止してもよい。後者の
場合は環状壁２３の先端に端子電極を形成し、端子電極と圧電振動素子の引き出し電極２
６ｄ、２６ｅと、を内部導体により電気的に接続する必要がある。
また、図１及び図３では、ベアチップＩＣ１５の端子電極と、パッケージ本体５の端子
電極９ａとをボンディングワイヤにより接続する例を示したが、ベアチップＩＣをフリッ
プチップボンディングで接続してもよい。
また、圧電デバイスに電磁気遮蔽が求められる場合には、パッケージ本体５のベース部
７、及び蓋部材２０の蓋本体２２の内部に導体薄膜を挿入し、電磁気シールド用として用
いればよい。
【００１７】
図４は、本発明に係る圧電デバイスの製造フローを示す図である。なお、理解を容易に
するために、図１及び図２に付した符号を用いて説明する。始めに絶縁基板からなるパッ
ケージ本体５及び蓋部材２０と、励振電極２６ｂ、２６ｃ及び引き出し電極２６ｄ、２６
ｅを形成した水晶振動素子２６と、ベアチップＩＣ１５と、を用意する。
パッケージ本体５の凹所内のパッド９上にポリイミド系の導電性接着剤を塗布し、この
導電性接着剤上にベアチップＩＣ１５を載置する。搭載したベアチップＩＣ１５の端子電
極と、パッケージ本体５の凹陥部に設けたパッド電極９ａと、をボンディングワイヤにて
接続する（ＩＣマウント）。ベアチップＩＣ１５をマウントしたパッケージ本体５を、所
定の温度の加熱炉内で所定の時間保持し、前記導電性接着剤を乾燥する。乾燥処理が終了
したパッケージ本体５を取り出し、その後、パッケージ本体５の外周壁８の内壁８ａ上に
ガラス封止材１２を塗布する。あるいは、予めガラス封止材１２を塗布したパッケージ本
体５を用意してもよい。そして、パッケージ本体５の外周壁８の外壁８ａ上に形成した複
数の電極１０上にポリイミド系の導電性接着剤１３を塗布する。
【００１８】
並行して、反転（裏返）した蓋部材２０の蓋本体２２のパッド電極２１上に導電性接着
剤２７、例えばポリイミド系の導電性接着剤を塗布し、その上に水晶振動素子２６を載置
（マウント）する。水晶振動素子２６を載置した蓋部材２０を所定の温度の加熱炉内で所
定の時間保持し、導電性接着剤２７を乾燥する。そして、所定の温度のアニール装置内で
所定の時間、アニール処理を行う。アニール処理は圧電基板２６ａ、電極薄膜２６ｂ、２
６ｃ、導電性接着剤２７等に残留する歪を緩和するためである。アニール処理した後、水
晶振動素子２６を所定の周波数に仕上げるため、真空装置内で励振電極２６ｂ、２６ｃ上
に微調整用の金属膜等を蒸着し、共振周波数を調整する。あるいは、励振電極から僅かに
薄膜を除去して周波数を調整してもよい。
ベアチップＩＣ１５を実装したパッケージ本体５の内壁８ｂ上に塗布したガラス封止材
１２と、水晶振動素子２６を搭載した蓋部材２０の環状壁２３と、を接合させると共に、
パッケージ本体５の外壁８ａ上の端子電極１０に塗布した導電性接着剤１３と、蓋部材２
０の蓋本体２２の周縁上の端子電極２４と、接合させるように、パッケージ本体５に蓋部
材２０を嵌め合せる。嵌合したパッケージ本体５及び蓋部材２０を所定の温度、例えば３
５０℃の加熱炉で所定の時間保持すると、パッケージ本体５の外周壁８の内壁８ｂ上に塗
布したガラス封止材１２が溶融してパッケージ本体５と蓋部材２０とが気密封止されると
共に、ポリイミド系の導電性接着剤１３が硬化してパッケージ本体５端子電極１０と、蓋
部材２０の端子電極２４とが導通する。導電性のポリイミド系樹脂は３５０℃の高温に耐
用するように作られている。
密封封止した後、常温に戻して、圧電発振器の特性検査、例えば電気的特性を従来の手
法で検査する。
【００１９】
以上説明したような圧電デバイスの製造方法を用いて圧電デバイスを製造することによ
り、圧電デバイスは小型、低背化すると共に、圧電振動素子及びベアチップＩＣはパッケ
ージ本体と蓋部材とにより完全に密封されるので、ベアチップＩＣを樹脂でコーティング
する必要がない。コーティング剤（ポッティング剤）を用いないので、導電性接着剤のデ
ラミネーション（剥離）が生じる虞が無くなるという効果がある。また、パッケージ本体
と蓋部材とを、ポリイミド系の導電性接着剤を用いて導通接続する工程と、ガラス封止材
を用いて接合、密封する工程と、を一連の作業工程で行われるので、加熱工程を減らすこ
とが可能となり、ベアチップＩＣ、接着剤への熱ストレスの回数が低減することができる
という利点がある。
また、パッケージ本体の外周壁の内壁面、或いは外壁面に設けた段差部の一方を電気的
接続用に、他方を気密封止用に用いることが可能であり、ガラス封止材と導電性接着剤と
が接して、導通不良、気密不良を生じるおそれが無くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る圧電発振器の製造方法を用いて構成する圧電発振器の概略断面図。
【図２】（ａ）は蓋部材の反転した斜視図、（ｂ）はパッケージ本体の斜視図。
【図３】本発明の圧電発振器の製造方法を用いて構成する他の圧電発振器の概略断面図。
【図４】本発明の圧電発振器の製造方法を示す製造フロー図。
【図５】（ａ）は従来の圧電発振器の斜視図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は腰部拡大斜視図。
【符号の説明】
【００２１】
１、２…圧電発振器、５…パッケージ本体、６…外部電極、７…ベース部、８、８’
…外周壁、８ａ、８’ａ…外壁、８ｂ、８’ｂ…内壁、９…パッド９ａ…パッド電極、１
０…端子電極、１１…内部導体、１２…ガラス封止材、１３…導電性接着剤、１５…ベア
チップＩＣ、１６…ボンディングワイヤ、２０…蓋部材、２１部品搭載パッド、２２蓋本
体、２２ａ蓋本体周縁部、２３、２３’環状壁、２４…端子電極、２５…内部導体、２６
…水晶振動素子２６ａ…圧電基板、２６ｂ、２６ｃ…励振電極、２６ｄ、２６ｅ…引出し
電極、２７…導電性接着剤

【特許請求の範囲】
【請求項１】
外底部に表面実装用の外部電極を有したベース部、該ベース部の上面に環状に立設され
た外周壁、及び該外周壁内に形成される凹陥部内に配置されたパッドと、を有したパッケ
ージ本体と、下面にパッドを有した蓋本体、及び該蓋本体の下面から環状に立設した環状
壁を有し、前記パッケージ本体の凹陥部を閉止する蓋部材と、を備え、前記各パッドのう
ちの一方に圧電振動素子を搭載し、他方にベアチップを搭載した圧電デバイスの製造方法
であって、
前記蓋部材の環状壁と前記パッケージ本体との突き当て部をガラス封止材により接合す
ると共に、前記パッケージ本体の外周壁と前記蓋部材との突き当て部をポリイミド系の導
電性接着剤により接合する工程と、
前記ガラス封止材と前記ポリイミド系の導電性接着剤とを加熱する工程と、
を備えたことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記環状壁の下端部と、前記凹陥部内底面との間を前記ガラス封止材により接合したこ
とを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項３】
外周壁の内壁面、或いは外壁面に設けた段差部と、前記環状壁の下端部との間を前記ガ
ラス封止材により接合したことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。

【図１】