圧電振動デバイスおよびその製造方法
【課題】環境問題に対応した気密封止構成を有し、製造コストを抑える。
【解決手段】ベース３上にキャップ４と接合するための接合領域３３を設定する。そして、このベース３上の接合領域３３に、接合材７を溶融して形成する（形成工程）。形成工程の後に、ベース３の所定の位置に水晶振動片２を配し、導電性接着剤８を用いてベース３に水晶振動片２を保持する（保持工程）。保持工程の後に、接合材７を介してベース３とキャップ４との接合を行なう（接合工程）。ここでいう接合工程では、ベース３の接合領域３３を下方に向けて、キャップ４に対してベース３を上方から近づけて、キャップ４とベース３とを接合材７により接合し、パッケージ５の内部空間６を形成するとともに内部空間６を気密封止する。
【解決手段】ベース３上にキャップ４と接合するための接合領域３３を設定する。そして、このベース３上の接合領域３３に、接合材７を溶融して形成する（形成工程）。形成工程の後に、ベース３の所定の位置に水晶振動片２を配し、導電性接着剤８を用いてベース３に水晶振動片２を保持する（保持工程）。保持工程の後に、接合材７を介してベース３とキャップ４との接合を行なう（接合工程）。ここでいう接合工程では、ベース３の接合領域３３を下方に向けて、キャップ４に対してベース３を上方から近づけて、キャップ４とベース３とを接合材７により接合し、パッケージ５の内部空間６を形成するとともに内部空間６を気密封止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
気密封止を必要とする電子部品の例として、水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発振器等の圧電振動デバイスが挙げられる。これら各製品では、いずれも水晶振動片の主面に励振電極が形成され、この励振電極を外気から保護するために励振電極はパッケージにより気密封止されている。
【０００３】
これら圧電振動デバイスでは、ベースとキャップとからパッケージが構成され、ベースとキャップとを接合材により接合することでパッケージの内部空間を形成するとともに内部空間を気密封止し、内部空間に圧電振動片を保持するものである。これら圧電振動デバイスは、現在、パッケージの内部空間の気密封止の向上を図るために、様々なベースとキャップとの接合方法が検討されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
特許文献１に開示のパッケージは、水晶振動板（本明細書でいう圧電振動片）を収容する断面が凹形のセラミックパッケージ（本明細書でいうベース）と、このベースの開口部に接合する金属製のフタ（本明細書でいうキャップ）とからなる。ベースに金属層が形成され、かつ、キャップに半田層が形成されている。これら金属層および半田層を接合材として用い、これら金属層および半田層を介してベースとキャップとが接合されてパッケージが構成される。
【特許文献１】特開平１１−３０７６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１のパッケージによれば、金属層および半田層の金属材料を接合材として用いている。特に、接合材に半田層、すなわち鉛を用いている。近年、鉛の使用は環境の面からみて好ましくなく、このパッケージは、近年の環境に対する情勢を考慮しない構成からなっている。
【０００６】
また、金属材料は、製造コストの嵩む原因の一つとして挙げられており、金属材料以外の接合材が望まれている。
【０００７】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、環境問題に対応した気密封止構成を有し、製造コストを抑える圧電振動デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスの製造方法は、ベースとキャップとからパッケージが構成され、前記ベースと前記キャップとを接合材により接合することで前記パッケージの内部空間を形成するとともに前記内部空間を気密封止し、前記内部空間に圧電振動片を保持した圧電振動デバイスの製造方法において、前記ベース上に前記キャップと接合するための接合領域を設定し、前記接合材として鉛を含まないガラス材を用いて前記ベース上の前記接合領域に前記接合材を形成する形成工程と、前記形成工程の後に、前記ベースに、圧電振動片用接合材を用いて前記圧電振動片を保持する保持工程と、前記保持工程の後に、前記接合材を介して前記ベースと前記キャップとの接合を行なう接合工程と、を有し、前記接合工程では、前記ベースの前記接合領域を下方に向けて、前記キャップに対して前記ベースを上方から接合することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、前記形成工程と前記保持工程と前記接合工程とを有し、前記接合工程では、前記ベースの前記接合領域を下方に向けて、前記キャップに対して前記ベースを上方から接合するので、ベースとキャップとのそれぞれに接合材を形成してベースとキャップとの接合を行なう場合と比較して、製造コストの低減を図ることが可能となり、前記ベース側のみに前記接合材を形成した場合であっても、前記ベースと前記キャップとの接合強度の向上を図ることが可能となる。特に、前記ベースの自重により前記キャップへの前記接合材の接合強度の向上を図れる。なお、必要に応じて前記ベースに対して補助的な荷重を行ってもよい。このような補助的な荷重により効率的に前記ベースと前記キャップとの接合を行うことができる。また、本発明によれば、前記形成工程において前記キャップに前記接合材を形成しないため、前記キャップの前記ベースへの搭載位置および搭載方向に関係なく前記ベースと前記キャップとの接合を行なうことが可能となり、すなわち、前記キャップの表裏判定を行う必要がなくなり、その結果、当該圧電振動デバイスの生産性を向上させることが可能となる。
【００１０】
前記方法において、前記圧電振動片用接合材として、シリコーンからなる材料を用いてもよい。
【００１１】
ところで、前記接合材を介して前記ベースと前記キャップとの接合の際に、前記圧電振動片用接合材からガスが発生する。このガスは、例えば、本発明とは異なり前記キャップに前記接合材が形成している場合、前記ベースの前記接合領域に付して前記ベースと前記キャップとの接合に不具合が生じる原因となる。しかしながら、本発明では、前記圧電振動片用接合材のガスにより、前記ベースと前記キャップとの接合に不具合が生じることはない。このことは、前記ベースと前記キャップとの接合の前に前記ベースに前記接合材を形成していることに関係している。つまり、前記接合材を前記キャップではなく前記ベースに形成するので、前記ベースの前記キャップとの接合面である前記接合領域が上記した前記圧電振動片用接合材のガスによって覆われずに、前記ベースへの前記接合材の濡れ性が悪くならずに、前記ベースへの前記接合材の接合強度の低下を抑制することが可能となる。備考として、本発明では、前記接合材に鉛を含まないガラス材を用いている。この鉛を含まないガラス材の融解温度は、鉛を含んだガラス材と比べて高温であり、さらに、前記シリコーンからなる材料を用いた前記圧電振動片用接合材からガスを発生させる温度となっている。そのため、本発明では、前記接合材に鉛を含まないガラス材を用いているために生じる課題を解決している。
【００１２】
前記方法において、前記形成工程において前記ベースに形成した前記接合材の一部は、前記接合工程において前記内部空間内に配してもよい。
【００１３】
この場合、前記形成工程において前記ベースに形成した前記接合材の一部は、前記接合工程において前記内部空間内に配する。すなわち、前記接合工程で前記接合材を介して前記ベースに前記キャップを接合した際に前記接合材の一部が前記パッケージの前記内部空間に突出した状態となる。例えば、前記内部空間に前記接合材の一部をインナーメニスカス形成して配することが可能となる。そのため、当該圧電振動デバイスの機械的強度の向上を図ることが可能となる。この方法によれば、特に、当該圧電振動デバイスのねじれ強度の向上を図ることが可能となる。
【００１４】
前記方法において、前記保持工程において前記ベースに保持した前記圧電振動片の保持位置に近傍の前記接合材の前記内部空間に配する量は、前記ベースへの前記圧電振動片の保持位置から離反した位置の前記接合材の前記内部空間に配する量より少なくてもよい。
【００１５】
この場合、前記保持工程において前記ベースに保持した前記圧電振動片の保持位置に近傍の前記接合材の前記内部空間に配する量は、前記ベースへの前記圧電振動片の保持位置から離反した位置の前記接合材の前記内部空間に配する量より少ないので、前記接合工程にて前記ベースに前記キャップを前記接合材により接合した際に、前記内部空間内に配された前記接合材と、前記ベースに保持した前記圧電振動片の接触を防止して、前記圧電振動デバイスの特性を安定させることが可能となる。これは、特に、前記パッケージが低背化した際の前記接合材と前記圧電振動片との接触の防止に好ましい。
【００１６】
前記方法において、前記保持工程において前記ベースに保持した前記圧電振動片の保持位置に近傍の前記接合材の前記内部空間に配する量は、前記ベースへの前記圧電振動片の保持位置から離反した位置の前記接合材の前記内部空間に配する量より多くてもよい。
【００１７】
前記圧電振動片を接合する前記圧電振動片用接合材の種類によっては、前記接合材による前記ベースと前記キャップとの接合に悪影響を与え、その結果、前記内部空間の気密性を損なうことがあるが、本発明によれば、前記保持工程において前記ベースに保持した前記圧電振動片の保持位置に近傍の前記接合材の前記内部空間に配する量は、前記ベースへの前記圧電振動片の保持位置から離反した位置の前記接合材の前記内部空間に配する量より多いので、前記接合材による前記ベースと前記キャップとの接合による悪影響（前記接合材と前記圧電振動片用接合材や前記圧電振動片との接触など）を防ぎ、前記内部空間の気密性を保つことが可能となる。
【００１８】
また、上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、上記した本発明にかかる圧電振動デバイスの製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、上記した本発明にかかる圧電振動デバイスの製造方法によって製造されるので、上記した製造方法と同様の特徴的な作用効果を有する。
【００２０】
前記構成において、前記内部空間の隅部に前記接合材が配されてもよい。
【００２１】
この場合、前記内部空間の隅部に前記接合材が配されるので、前記接合材の形成量を少なくした状態で、当該圧電振動デバイスの機械的強度の向上を図ることが可能となり、同時に製造コストの削減を図ることが可能となる。特に、当該圧電振動デバイスの複数方向に対する強度、すなわち、ねじれ強度の向上を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明にかかる圧電振動デバイスおよびその製造方法によれば、環境問題に対応した気密封止構成を有し、製造コストを抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施例では、圧電振動デバイスとしてＡＴカット水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。
【００２４】
本実施例にかかるＡＴカット水晶振動子１（以下、水晶振動子という）は、図１に示すように、平面視矩形に成形されたＡＴカット水晶振動片２（本発明でいう圧電振動片であり、以下、水晶振動片という）と、この水晶振動片２を保持するベース３と、ベース３に保持した水晶振動片２を気密封止するためのキャップ４とからなる。
【００２５】
この水晶振動子１では、図１に示すように、ベース３とキャップ４とが接合されて筐体であるパッケージ５が構成され、このパッケージ５内に内部空間６が形成される。この内部空間６のベース３上に、水晶振動片２が保持されるとともに、パッケージ５の内部空間６が気密封止されている。この際、ベース３と水晶振動片２とは、接合材７を用いて接合されている（熱処理接合）。
【００２６】
次に、この水晶振動子１の各構成について説明する。
【００２７】
ベース３は、図１に示すように、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板の底部３１と、この底部３１上に積層したセラミック材料の堤部３２とから構成される箱状体に形成され、これら底部３１と堤部３２とが断面凹状に一体的に焼成されている。また、堤部３２は、底部３１の上面外周に沿って成形されている。この堤部３２の上面（端面）は、キャップ４との接合領域３３である。この接合領域３３には、キャップ４と接合するために接合材７が、例えばペースト状の接合材をスクリーン印刷技術によりパターニング形成して焼き付ける等の手法により形成されている。なお、接合材７としてガラス材を用いることでベース３とキャップ４との接合強度を向上させることができる。また、このベース３の外周には、四隅にキャスタレーション３４が形成されている。そして、このベース３の表面３５には、水晶振動片２の励振電極２３，２４（下記参照）と電気的に接続する電極パッド３６１，３６２が形成されている。これら電極パッド３６１，３６２は、それぞれに対応した接続電極（図示省略）及びキャスタレーション３４を介して、ベース３の裏面３７に形成される端子電極（図示省略）に電気的に接続されている。これら端子電極から外部部品や外部機器と接続される。なお、これらの電極パッド３６１，３６２、端子電極、及び接続電極は、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベースと一体的に焼成して形成される。そして、これら電極パッド３６１，３６２、端子電極、及び接続電極のうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。
【００２８】
キャップ４は、図１（ｂ）に示すように、セラミック材料からなり、平面視矩形状の一枚板に成形されている。
【００２９】
接合材７の材料には、酸化ビスマスを主成分とする鉛を含まないガラス材が用いられている。具体的に、本実施例では、接合材７に、酸化ビスマス７５．０〜９０．０質量％と、酸化亜鉛３．０〜１０．０質量％と、酸化ホウ素３．０〜１０．０質量％と、酸化バリウム２．０〜５．０質量％と、酸化銅１．０〜３．０質量％とを含むガラス成分に、該ガラス成分を１００質量部としたときにフィラとしてコージェライト系化合物１０．０〜３０．０質量部を外添加して成るガラス材を用いている。また、図１に示すように、ベース３の接合領域３３すべてに対してほぼ均一の量の接合材７が形成されている。また、この接合材７の一部７１は、図１に示すように、ベース３とキャップ４とにより形成された内部空間６内に配されている。ここでいう接合材７の一部７１を内部空間６内に配するとは、内部空間６内に接合材７の一部７１を面するだけでなく、内部空間６内に接合材７の一部７１を突出させた状態のことをいう。具体的に、接合材７の一部７１がベース３の堤部３２に対して内部空間６側にオーバーハングされた状態なっている。図１に示すように、ベース３の堤部３２全域から接合材７の一部７１が、内部空間６側にオーバーハングされている。
【００３０】
水晶振動片２は、図１に示すように、ＡＴカット水晶板（図示省略）からなり、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形されている。この水晶振動片２の両主面２１，２２には、それぞれ励振電極２３，２４と、これらの励振電極２３，２４を外部電極（本実施例では、ベース３の電極パッド３６１，３６２）と電気的に接続するために励振電極２３，２４から引き出された引出電極２５，２６とが形成されている。これらの励振電極２３，２４及び引出電極２５，２６は、例えば、水晶振動板側からクロム、金の順に、あるいはクロム、金、クロムの順に、あるいはクロム、銀、クロムの順に積層して形成されている。そして、水晶振動片２の引出電極２５，２６とベース３の電極パッド３６１，３６２とが、圧電振動片用接合材（下記する導電性接着剤８参照）により接合され、図１に示すように、水晶振動片２はベース３に片保持されている。
【００３１】
水晶振動片２をベース３に接合して搭載保持するための圧電振動片用接合材として導電性接着剤８が用いている。この導電性接着剤８の材料には、複数の銀フィラを含有したシリコーンからなる材料が用いられ、導電性接着剤８を熱硬化させることで、複数の銀フィラが結合して導電性物質となる。
【００３２】
次に、上記した水晶振動子１のベース３とキャップ４との接合工程について、図２を用いて説明する。
【００３３】
まず、図２（ａ）に示すように、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板の底部３１上に、セラミック材料の堤部３２を一体的に焼成して、箱状体のベース３を成形する。また、このベース３の成形時に、ベース３の表面３５に電極パッド３６１，３６２を形成する。
【００３４】
箱状体のベース３を成形した後に、ベース３上にキャップ４と接合するための接合領域３３を設定する。そして、このベース３上の接合領域３３に、図２（ｂ）に示すように、接合材７を溶融して形成する。（本発明でいう形成工程）。この図２（ｂ）に示す接合材７の一部７１は、堤部３２からベース３の内側（パッケージ５の筐体内方）に突出された状態となっている。すなわち、接合材７の一部７１がベース３の堤部３２に対して、後に形成する内部空間６側にオーバーハングされた状態なっている。なお、ここでいう形成工程は、ベース３の接合領域３３以外の領域をマスク材（図示省略）により被覆して、ベース３の一端３８１から他端３８２への一方向に沿って接合材７をベース３の接合領域３３にスクリーン印刷して接合材７を接合領域３３に塗布する。そして、その後に接合材７を溶融して、接合材７をベース３の接合領域３３に形成する。この図２（ｂ）に示す接合工程時における接合材７のベース３への接合によれば、図２（ｂ）に示す接合工程時にベース３の接合領域３３が鉛を含まないガラス材からなる接合材７により被覆されているので、環境問題に対応した気密封止構成を有し、製造コストを抑えることができ、さらに、ベース３の接合領域３３にガスやゴミなどが付着するのを防止することができ、ベース３の接合領域３３にガスやゴミなどが付着することによるベース３とキャップ４との接合強度の低下を抑制することができる。また、図２（ｂ）に示す接合工程時に接合材７をベース３に接合することで、ベース３とキャップ４との接合時までの間、ベース３をガスやゴミなどが付着しない場所に保管しなくてもよく、水晶振動子１の製造工程の自由度を増やすことができる。
【００３５】
形成工程の後に、図２（ｃ）に示すように、ベース３の所定の位置に水晶振動片２を配し、導電性接着剤８を用いてベース３に水晶振動片２を保持する（本発明でいう保持工程）。なお、ここでいう保持工程では、導電性接着剤８を熱硬化させて後に形成される内部空間６内のベース３上に水晶振動片２を保持接合する。
【００３６】
保持工程の後に、接合材７を介してベース３とキャップ４との接合を行なう（本発明でいう接合工程）。ここでいう接合工程では、図２（ｄ）に示すように、ベース３の接合領域３３を下方に向けて、キャップ４に対してベース３を上方から近づける。そして、キャップ４とベース３とが接合材７を介して接した後に、図２（ｅ）に示すように、加熱炉等を用いた焼き付け加工等の手法によりベース３とキャップ４とを接合し、パッケージ５の内部空間６を形成するとともに内部空間６を気密封止する。そして、この内部空間６に水晶振動片２を気密保持する。なお、この接合工程により、図２（ｅ）に示すように、形成工程においてベース３に形成した接合材７の一部７１が内部空間６内に配された構成となっているので、加熱時に接合材７の一部７１のガラス材がキャップ４に付着して、効率的にインナーメニスカス７１ａを形成する。
【００３７】
上記したように、本実施例によれば、形成工程と保持工程と接合工程とを有し、接合工程では、ベース３の接合領域３３を下方に向けて、キャップ４に対してベース３を上方から接合するので、ベース３とキャップ４とのそれぞれに接合材７を形成してベース３とキャップ４との接合を行なう場合と比較して、製造コストの低減を図ることができ、ベース３側のみに接合材７を形成した場合であっても、ベース３とキャップ４との接合強度の低下の抑制することができる。特に、ベース３の自重によりキャップ４への接合材７の接合強度の向上を図ることができる。なお、必要に応じてベース３に対して補助的な荷重を行ってもよい。このような補助的な荷重により効率的にベース３とキャップ４との接合を行うことができる。また、本実施例によれば、形成工程においてキャップ４に接合材７を形成しないため、キャップ４のベース３への搭載位置および搭載方向に関係なくベース３とキャップ４との接合を行なうことができる。すなわち、キャップ４の表裏判定を行う必要がなくなり、その結果、水晶振動片２の生産性を向上させることができる。
【００３８】
ところで、水晶振動片２を保持する導電性接着剤は溶剤等を含んでいるため、加熱時にはガスが発生する。例えば、導電性接着剤を熱硬化させる際や、アニール等の熱安定化工程、あるいは接合材７を介してベース３とキャップ４との接合の際に、導電性接着剤８からガスが発生する。このガスは、例えば、本実施例とは異なりキャップ４に接合材７が形成している場合、ベース３の接合領域３３に付してベース３とキャップ４との接合に不具合が生じる原因となる。しかしながら、本実施例では、導電性接着剤８のガスにより、ベース３とキャップ４との接合に不具合が生じることはない。このことは、ベース３とキャップ４との接合の前にベース３に接合材７を形成していることに関係している。つまり、接合材７をキャップ４ではなくベース３に形成するので、ベース３のキャップ４との接合面である接合領域３３が導電性接着剤８のガスによって覆われずに、ベース３への接合材７の濡れ性が悪くならずに、ベース３への接合材７の接合強度の低下を抑制することができる。また、ベース３に形成される接合材７の表面にガスが付着することはあるが、キャップ４との加熱接合時に付着したガスの影響を減少させ、キャップ４とベース３との接合強度の低下を抑制することができる。備考として、本実施例では、接合材７に鉛を含まないガラス材を用いている。この鉛を含まないガラス材の融解温度は、鉛を含んだガラス材と比べて高温であり、さらに、シリコーンからなる材料を用いた導電性接着剤８からガスを発生させる温度となっている。そのため、本実施例では、接合材７に鉛を含まないガラス材を用いているために生じる課題を解決している。
【００３９】
また、本実施例では、形成工程においてベース３に形成した接合材７の一部７１を内部空間６内に配する。すなわち、接合工程で接合材７を介してベース３にキャップ４を接合した際に接合材７の一部７１がパッケージ５の内部空間６（箱状体のベース３の平面視筐体内方）に突出した状態となる。例えば、図１（ｂ）に示すように、内部空間６に接合材７の一部７１をインナーメニスカス形成して配することができる。そのため、水晶振動子１の機械的強度の向上を図ることができる。この方法によれば、特に、水晶振動子１のねじれ強度の向上を図ることができる。
【００４０】
また、上記したように本実施例にかかる水晶振動子１は、上記した本実施例にかかる水晶振動子１の製造方法によって製造されるので、上記した製造方法と同様の特徴的な作用効果を有する。
【００４１】
また、図２（ｂ）に示す鉛を含まないガラス材からなる接合材７の一部７１が、堤部３２から箱状体のベース３の平面視筐体内方（パッケージ５の内部空間６）に突出された状態となっているので、環境問題に対応した気密封止構成を有し、製造コストを抑えることができ、さらに、ベース３へのキャップ４の接合強度の低下を抑制することができる。
【００４２】
なお、本実施例では、図１に示す形状のベース３とキャップ４とからパッケージ５を構成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形されたベースと箱状体からなり断面逆凹状に成形されたキャップとからパッケージが構成されておよい。すなわち。ベース３上の接合領域３３に接合材７が形成され、この接合材７を介してキャップ４とベース３とが接合されるものであれば、ベース３とキャップ４との形状は限定されるものではなく任意に設計可能である。
【００４３】
また、本実施例では、圧電振動片としてＡＴカット水晶振動片２を用いているが、これに限定されるものではなく、音叉型水晶振動片であってもよい。
【００４４】
また、本実施例では、上記した酸化ビスマスを主成分とする鉛を含まないガラス材を接合材７として用いているが、これに限定されるものではなく、鉛を含まないガラス材であれば他の材料であってもよく、例えばスズリン酸系ガラスや酸化ビスマス系ガラスや酸化バナジウム系ガラスなどであってもよい。
【００４５】
また、本実施例では、上記した酸化ビスマスを主成分とする鉛を含まないガラス材を接合材７として用いている。この酸化ビスマスを主成分とする鉛を含まない接合材７とは、接合材７における酸化ビスマスの含有率が７５．０質量％以上であり、鉛が元素換算（金属化合物を金属単体の質量に換算したもの）で０．１質量％以下のものをいう。
【００４６】
また、本実施例では、導電性接着剤８を圧電振動片用接合材として用いているが、これに限定されるものではなく、接続バンプを圧電振動片用接合材として用いてもよい。圧電振動片用接合材として接続バンプを用いた場合、パッケージ５の小型化に好適である。
【００４７】
さらに、本実施例は水晶振動片やＩＣ等を一体的に収納した水晶発振器にも適用することができる。ＩＣはダイボンディングやフェイスダウンボンディングに樹脂接合剤を用いるが、樹脂剤から生じるガスの悪影響を抑制することができる。
【００４８】
また、本実施例では、導電性接着剤８として、シリコーンからなる材料を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、ポリイミド系やエポキシ系やウレタン系などからなる材料であってもよい。しかしながら、導電性接着剤８としてシリコーンからなる材料を用いた場合、本実施例の特徴的な作用効果がより顕著となる。
【００４９】
また、本実施例では、図１（ａ）に示すようにベース３の接合領域３３すべてに対して均一の量の接合材７が形成されているが、これに限定されるものではなく、接合材７の接合領域３３への形成量は任意に設定可能である。
【００５０】
例えば、図３（ａ）に示すように、保持工程においてベース３に保持した水晶振動片２の保持位置に近傍の接合材７の内部空間６に配する量（図３（ａ）に示す接合材７の一部７１ａの量）を、ベース３への水晶振動片２の保持位置から離反した位置の接合材７の内部空間６に配する量（図３（ａ）に示す接合材７の一部７１ｂの量）より少なくしてもよい。この場合、接合工程にてベース３にキャップ４を接合材７により接合した際に、内部空間６内に配された接合材７と、ベース３に保持した水晶振動片２の接触を防止して、水晶振動子１の特性を安定させることができる。これは、特に、パッケージ５が低背化した際の接合材７と水晶振動片２との接触の防止に好ましい。
【００５１】
また、例えば、図３（ｂ）に示すように、保持工程においてベース３に保持した水晶振動片２の保持位置に近傍の接合材７の内部空間６に配する量（図３（ｂ）に接合材７の一部７１ａの量）を、ベースへの水晶振動片の保持位置から離反した位置の接合材７の内部空間６に配する量（図３（ｂ）に接合材７の一部７１ｂの量）より多くしてもよい。水晶振動片２を接合する導電性接着剤８の種類によっては、接合材７によるベースとキャップとの接合に悪影響を与え、その結果、内部空間６の気密性を損なうことがあるが、本実施例によれば、保持工程においてベース３に保持した水晶振動片２の保持位置に近傍の接合材７の一部７１ａの量が、ベース３への水晶振動片２の保持位置から離反した位置の接合材７の一部７１ｂの量より多いので、接合材７によるベース３とキャップ４との接合による悪影響（接合材７と、導電性接着剤８や水晶振動片２との接触など）を防ぎ、内部空間６の気密性を保つことができる。
【００５２】
また、本実施例では、図１に示すようにベース３の接合領域３３全てに対して均一の量の接合材７が形成され、ベース３に形成した接合材７の一部７１が、接合工程において内部空間６内に配されているが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示すように、内部空間６の平面視隅部６１（以下、隅部ともいう）に接合材７の一部７１が配されてもよい。この場合、内部空間６の隅部６１に接合材７が配されるので、接合材７の形成量を少なくした状態で、水晶振動子１の機械的強度の向上を図ることができ、同時に製造コストの削減を図ることができる。特に、水晶振動子１の複数方向に対する強度、すなわち、ねじれ強度の向上を図ることができる。
【００５３】
また、本実施例では、図１，４に示すように、ベース３の堤部３２の接合領域３３全体に接合材７が形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば図５に示すように、ベース３の堤部３２の接合領域３３の一部３３１に接合材７が形成されていない水晶振動子１も本願発明の範疇である。すなわち、内部空間６の気密性を確保できるように接合材７によりベース３とキャップ４とが接合されていればよい。なお、図５に示すベース３の堤部３２の接合領域３３の一部３３１に接合材７が形成されていない状態は、接合工程においてベース３とキャップ４とを接合材７により接合している際に、水晶振動片２をベース３に保持している導電性接着剤８からガスが発生し、このガスにより接合材７が内部空間６外に押し出されることによって生じる。
【００５４】
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、圧電振動デバイスに適用でき、特に水晶振動子などに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１（ａ）は、本実施例にかかる、キャップを外した状態の水晶振動子の概略平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｅ）は、本実施例にかかる水晶振動子のベースとキャップとの接合工程を示した工程図である。
【図３】図３（ａ），図３（ｂ）は、それぞれ異なる本実施の他の例にかかる、図２（ｃ）に示す水晶振動子のベースとキャップとの接合工程における水晶振動子の概略断面図である。
【図４】図４は、本実施の他の例にかかる、キャップを外した状態の水晶振動子の概略平面図である。
【図５】図５は、図４に示す水晶振動子の他の形態を示した図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 水晶振動子（圧電振動デバイス）
２ 水晶振動片（圧電振動片）
３ ベース
３３ 接合領域
４ キャップ
５ パッケージ
６ 内部空間
６１ 隅部
７ 接合材
７１ 接合材の一部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
気密封止を必要とする電子部品の例として、水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発振器等の圧電振動デバイスが挙げられる。これら各製品では、いずれも水晶振動片の主面に励振電極が形成され、この励振電極を外気から保護するために励振電極はパッケージにより気密封止されている。
【０００３】
これら圧電振動デバイスでは、ベースとキャップとからパッケージが構成され、ベースとキャップとを接合材により接合することでパッケージの内部空間を形成するとともに内部空間を気密封止し、内部空間に圧電振動片を保持するものである。これら圧電振動デバイスは、現在、パッケージの内部空間の気密封止の向上を図るために、様々なベースとキャップとの接合方法が検討されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
特許文献１に開示のパッケージは、水晶振動板（本明細書でいう圧電振動片）を収容する断面が凹形のセラミックパッケージ（本明細書でいうベース）と、このベースの開口部に接合する金属製のフタ（本明細書でいうキャップ）とからなる。ベースに金属層が形成され、かつ、キャップに半田層が形成されている。これら金属層および半田層を接合材として用い、これら金属層および半田層を介してベースとキャップとが接合されてパッケージが構成される。
【特許文献１】特開平１１−３０７６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１のパッケージによれば、金属層および半田層の金属材料を接合材として用いている。特に、接合材に半田層、すなわち鉛を用いている。近年、鉛の使用は環境の面からみて好ましくなく、このパッケージは、近年の環境に対する情勢を考慮しない構成からなっている。
【０００６】
また、金属材料は、製造コストの嵩む原因の一つとして挙げられており、金属材料以外の接合材が望まれている。
【０００７】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、環境問題に対応した気密封止構成を有し、製造コストを抑える圧電振動デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスの製造方法は、ベースとキャップとからパッケージが構成され、前記ベースと前記キャップとを接合材により接合することで前記パッケージの内部空間を形成するとともに前記内部空間を気密封止し、前記内部空間に圧電振動片を保持した圧電振動デバイスの製造方法において、前記ベース上に前記キャップと接合するための接合領域を設定し、前記接合材として鉛を含まないガラス材を用いて前記ベース上の前記接合領域に前記接合材を形成する形成工程と、前記形成工程の後に、前記ベースに、圧電振動片用接合材を用いて前記圧電振動片を保持する保持工程と、前記保持工程の後に、前記接合材を介して前記ベースと前記キャップとの接合を行なう接合工程と、を有し、前記接合工程では、前記ベースの前記接合領域を下方に向けて、前記キャップに対して前記ベースを上方から接合することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、前記形成工程と前記保持工程と前記接合工程とを有し、前記接合工程では、前記ベースの前記接合領域を下方に向けて、前記キャップに対して前記ベースを上方から接合するので、ベースとキャップとのそれぞれに接合材を形成してベースとキャップとの接合を行なう場合と比較して、製造コストの低減を図ることが可能となり、前記ベース側のみに前記接合材を形成した場合であっても、前記ベースと前記キャップとの接合強度の向上を図ることが可能となる。特に、前記ベースの自重により前記キャップへの前記接合材の接合強度の向上を図れる。なお、必要に応じて前記ベースに対して補助的な荷重を行ってもよい。このような補助的な荷重により効率的に前記ベースと前記キャップとの接合を行うことができる。また、本発明によれば、前記形成工程において前記キャップに前記接合材を形成しないため、前記キャップの前記ベースへの搭載位置および搭載方向に関係なく前記ベースと前記キャップとの接合を行なうことが可能となり、すなわち、前記キャップの表裏判定を行う必要がなくなり、その結果、当該圧電振動デバイスの生産性を向上させることが可能となる。
【００１０】
前記方法において、前記圧電振動片用接合材として、シリコーンからなる材料を用いてもよい。
【００１１】
ところで、前記接合材を介して前記ベースと前記キャップとの接合の際に、前記圧電振動片用接合材からガスが発生する。このガスは、例えば、本発明とは異なり前記キャップに前記接合材が形成している場合、前記ベースの前記接合領域に付して前記ベースと前記キャップとの接合に不具合が生じる原因となる。しかしながら、本発明では、前記圧電振動片用接合材のガスにより、前記ベースと前記キャップとの接合に不具合が生じることはない。このことは、前記ベースと前記キャップとの接合の前に前記ベースに前記接合材を形成していることに関係している。つまり、前記接合材を前記キャップではなく前記ベースに形成するので、前記ベースの前記キャップとの接合面である前記接合領域が上記した前記圧電振動片用接合材のガスによって覆われずに、前記ベースへの前記接合材の濡れ性が悪くならずに、前記ベースへの前記接合材の接合強度の低下を抑制することが可能となる。備考として、本発明では、前記接合材に鉛を含まないガラス材を用いている。この鉛を含まないガラス材の融解温度は、鉛を含んだガラス材と比べて高温であり、さらに、前記シリコーンからなる材料を用いた前記圧電振動片用接合材からガスを発生させる温度となっている。そのため、本発明では、前記接合材に鉛を含まないガラス材を用いているために生じる課題を解決している。
【００１２】
前記方法において、前記形成工程において前記ベースに形成した前記接合材の一部は、前記接合工程において前記内部空間内に配してもよい。
【００１３】
この場合、前記形成工程において前記ベースに形成した前記接合材の一部は、前記接合工程において前記内部空間内に配する。すなわち、前記接合工程で前記接合材を介して前記ベースに前記キャップを接合した際に前記接合材の一部が前記パッケージの前記内部空間に突出した状態となる。例えば、前記内部空間に前記接合材の一部をインナーメニスカス形成して配することが可能となる。そのため、当該圧電振動デバイスの機械的強度の向上を図ることが可能となる。この方法によれば、特に、当該圧電振動デバイスのねじれ強度の向上を図ることが可能となる。
【００１４】
前記方法において、前記保持工程において前記ベースに保持した前記圧電振動片の保持位置に近傍の前記接合材の前記内部空間に配する量は、前記ベースへの前記圧電振動片の保持位置から離反した位置の前記接合材の前記内部空間に配する量より少なくてもよい。
【００１５】
この場合、前記保持工程において前記ベースに保持した前記圧電振動片の保持位置に近傍の前記接合材の前記内部空間に配する量は、前記ベースへの前記圧電振動片の保持位置から離反した位置の前記接合材の前記内部空間に配する量より少ないので、前記接合工程にて前記ベースに前記キャップを前記接合材により接合した際に、前記内部空間内に配された前記接合材と、前記ベースに保持した前記圧電振動片の接触を防止して、前記圧電振動デバイスの特性を安定させることが可能となる。これは、特に、前記パッケージが低背化した際の前記接合材と前記圧電振動片との接触の防止に好ましい。
【００１６】
前記方法において、前記保持工程において前記ベースに保持した前記圧電振動片の保持位置に近傍の前記接合材の前記内部空間に配する量は、前記ベースへの前記圧電振動片の保持位置から離反した位置の前記接合材の前記内部空間に配する量より多くてもよい。
【００１７】
前記圧電振動片を接合する前記圧電振動片用接合材の種類によっては、前記接合材による前記ベースと前記キャップとの接合に悪影響を与え、その結果、前記内部空間の気密性を損なうことがあるが、本発明によれば、前記保持工程において前記ベースに保持した前記圧電振動片の保持位置に近傍の前記接合材の前記内部空間に配する量は、前記ベースへの前記圧電振動片の保持位置から離反した位置の前記接合材の前記内部空間に配する量より多いので、前記接合材による前記ベースと前記キャップとの接合による悪影響（前記接合材と前記圧電振動片用接合材や前記圧電振動片との接触など）を防ぎ、前記内部空間の気密性を保つことが可能となる。
【００１８】
また、上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、上記した本発明にかかる圧電振動デバイスの製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、上記した本発明にかかる圧電振動デバイスの製造方法によって製造されるので、上記した製造方法と同様の特徴的な作用効果を有する。
【００２０】
前記構成において、前記内部空間の隅部に前記接合材が配されてもよい。
【００２１】
この場合、前記内部空間の隅部に前記接合材が配されるので、前記接合材の形成量を少なくした状態で、当該圧電振動デバイスの機械的強度の向上を図ることが可能となり、同時に製造コストの削減を図ることが可能となる。特に、当該圧電振動デバイスの複数方向に対する強度、すなわち、ねじれ強度の向上を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明にかかる圧電振動デバイスおよびその製造方法によれば、環境問題に対応した気密封止構成を有し、製造コストを抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施例では、圧電振動デバイスとしてＡＴカット水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。
【００２４】
本実施例にかかるＡＴカット水晶振動子１（以下、水晶振動子という）は、図１に示すように、平面視矩形に成形されたＡＴカット水晶振動片２（本発明でいう圧電振動片であり、以下、水晶振動片という）と、この水晶振動片２を保持するベース３と、ベース３に保持した水晶振動片２を気密封止するためのキャップ４とからなる。
【００２５】
この水晶振動子１では、図１に示すように、ベース３とキャップ４とが接合されて筐体であるパッケージ５が構成され、このパッケージ５内に内部空間６が形成される。この内部空間６のベース３上に、水晶振動片２が保持されるとともに、パッケージ５の内部空間６が気密封止されている。この際、ベース３と水晶振動片２とは、接合材７を用いて接合されている（熱処理接合）。
【００２６】
次に、この水晶振動子１の各構成について説明する。
【００２７】
ベース３は、図１に示すように、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板の底部３１と、この底部３１上に積層したセラミック材料の堤部３２とから構成される箱状体に形成され、これら底部３１と堤部３２とが断面凹状に一体的に焼成されている。また、堤部３２は、底部３１の上面外周に沿って成形されている。この堤部３２の上面（端面）は、キャップ４との接合領域３３である。この接合領域３３には、キャップ４と接合するために接合材７が、例えばペースト状の接合材をスクリーン印刷技術によりパターニング形成して焼き付ける等の手法により形成されている。なお、接合材７としてガラス材を用いることでベース３とキャップ４との接合強度を向上させることができる。また、このベース３の外周には、四隅にキャスタレーション３４が形成されている。そして、このベース３の表面３５には、水晶振動片２の励振電極２３，２４（下記参照）と電気的に接続する電極パッド３６１，３６２が形成されている。これら電極パッド３６１，３６２は、それぞれに対応した接続電極（図示省略）及びキャスタレーション３４を介して、ベース３の裏面３７に形成される端子電極（図示省略）に電気的に接続されている。これら端子電極から外部部品や外部機器と接続される。なお、これらの電極パッド３６１，３６２、端子電極、及び接続電極は、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベースと一体的に焼成して形成される。そして、これら電極パッド３６１，３６２、端子電極、及び接続電極のうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。
【００２８】
キャップ４は、図１（ｂ）に示すように、セラミック材料からなり、平面視矩形状の一枚板に成形されている。
【００２９】
接合材７の材料には、酸化ビスマスを主成分とする鉛を含まないガラス材が用いられている。具体的に、本実施例では、接合材７に、酸化ビスマス７５．０〜９０．０質量％と、酸化亜鉛３．０〜１０．０質量％と、酸化ホウ素３．０〜１０．０質量％と、酸化バリウム２．０〜５．０質量％と、酸化銅１．０〜３．０質量％とを含むガラス成分に、該ガラス成分を１００質量部としたときにフィラとしてコージェライト系化合物１０．０〜３０．０質量部を外添加して成るガラス材を用いている。また、図１に示すように、ベース３の接合領域３３すべてに対してほぼ均一の量の接合材７が形成されている。また、この接合材７の一部７１は、図１に示すように、ベース３とキャップ４とにより形成された内部空間６内に配されている。ここでいう接合材７の一部７１を内部空間６内に配するとは、内部空間６内に接合材７の一部７１を面するだけでなく、内部空間６内に接合材７の一部７１を突出させた状態のことをいう。具体的に、接合材７の一部７１がベース３の堤部３２に対して内部空間６側にオーバーハングされた状態なっている。図１に示すように、ベース３の堤部３２全域から接合材７の一部７１が、内部空間６側にオーバーハングされている。
【００３０】
水晶振動片２は、図１に示すように、ＡＴカット水晶板（図示省略）からなり、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形されている。この水晶振動片２の両主面２１，２２には、それぞれ励振電極２３，２４と、これらの励振電極２３，２４を外部電極（本実施例では、ベース３の電極パッド３６１，３６２）と電気的に接続するために励振電極２３，２４から引き出された引出電極２５，２６とが形成されている。これらの励振電極２３，２４及び引出電極２５，２６は、例えば、水晶振動板側からクロム、金の順に、あるいはクロム、金、クロムの順に、あるいはクロム、銀、クロムの順に積層して形成されている。そして、水晶振動片２の引出電極２５，２６とベース３の電極パッド３６１，３６２とが、圧電振動片用接合材（下記する導電性接着剤８参照）により接合され、図１に示すように、水晶振動片２はベース３に片保持されている。
【００３１】
水晶振動片２をベース３に接合して搭載保持するための圧電振動片用接合材として導電性接着剤８が用いている。この導電性接着剤８の材料には、複数の銀フィラを含有したシリコーンからなる材料が用いられ、導電性接着剤８を熱硬化させることで、複数の銀フィラが結合して導電性物質となる。
【００３２】
次に、上記した水晶振動子１のベース３とキャップ４との接合工程について、図２を用いて説明する。
【００３３】
まず、図２（ａ）に示すように、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板の底部３１上に、セラミック材料の堤部３２を一体的に焼成して、箱状体のベース３を成形する。また、このベース３の成形時に、ベース３の表面３５に電極パッド３６１，３６２を形成する。
【００３４】
箱状体のベース３を成形した後に、ベース３上にキャップ４と接合するための接合領域３３を設定する。そして、このベース３上の接合領域３３に、図２（ｂ）に示すように、接合材７を溶融して形成する。（本発明でいう形成工程）。この図２（ｂ）に示す接合材７の一部７１は、堤部３２からベース３の内側（パッケージ５の筐体内方）に突出された状態となっている。すなわち、接合材７の一部７１がベース３の堤部３２に対して、後に形成する内部空間６側にオーバーハングされた状態なっている。なお、ここでいう形成工程は、ベース３の接合領域３３以外の領域をマスク材（図示省略）により被覆して、ベース３の一端３８１から他端３８２への一方向に沿って接合材７をベース３の接合領域３３にスクリーン印刷して接合材７を接合領域３３に塗布する。そして、その後に接合材７を溶融して、接合材７をベース３の接合領域３３に形成する。この図２（ｂ）に示す接合工程時における接合材７のベース３への接合によれば、図２（ｂ）に示す接合工程時にベース３の接合領域３３が鉛を含まないガラス材からなる接合材７により被覆されているので、環境問題に対応した気密封止構成を有し、製造コストを抑えることができ、さらに、ベース３の接合領域３３にガスやゴミなどが付着するのを防止することができ、ベース３の接合領域３３にガスやゴミなどが付着することによるベース３とキャップ４との接合強度の低下を抑制することができる。また、図２（ｂ）に示す接合工程時に接合材７をベース３に接合することで、ベース３とキャップ４との接合時までの間、ベース３をガスやゴミなどが付着しない場所に保管しなくてもよく、水晶振動子１の製造工程の自由度を増やすことができる。
【００３５】
形成工程の後に、図２（ｃ）に示すように、ベース３の所定の位置に水晶振動片２を配し、導電性接着剤８を用いてベース３に水晶振動片２を保持する（本発明でいう保持工程）。なお、ここでいう保持工程では、導電性接着剤８を熱硬化させて後に形成される内部空間６内のベース３上に水晶振動片２を保持接合する。
【００３６】
保持工程の後に、接合材７を介してベース３とキャップ４との接合を行なう（本発明でいう接合工程）。ここでいう接合工程では、図２（ｄ）に示すように、ベース３の接合領域３３を下方に向けて、キャップ４に対してベース３を上方から近づける。そして、キャップ４とベース３とが接合材７を介して接した後に、図２（ｅ）に示すように、加熱炉等を用いた焼き付け加工等の手法によりベース３とキャップ４とを接合し、パッケージ５の内部空間６を形成するとともに内部空間６を気密封止する。そして、この内部空間６に水晶振動片２を気密保持する。なお、この接合工程により、図２（ｅ）に示すように、形成工程においてベース３に形成した接合材７の一部７１が内部空間６内に配された構成となっているので、加熱時に接合材７の一部７１のガラス材がキャップ４に付着して、効率的にインナーメニスカス７１ａを形成する。
【００３７】
上記したように、本実施例によれば、形成工程と保持工程と接合工程とを有し、接合工程では、ベース３の接合領域３３を下方に向けて、キャップ４に対してベース３を上方から接合するので、ベース３とキャップ４とのそれぞれに接合材７を形成してベース３とキャップ４との接合を行なう場合と比較して、製造コストの低減を図ることができ、ベース３側のみに接合材７を形成した場合であっても、ベース３とキャップ４との接合強度の低下の抑制することができる。特に、ベース３の自重によりキャップ４への接合材７の接合強度の向上を図ることができる。なお、必要に応じてベース３に対して補助的な荷重を行ってもよい。このような補助的な荷重により効率的にベース３とキャップ４との接合を行うことができる。また、本実施例によれば、形成工程においてキャップ４に接合材７を形成しないため、キャップ４のベース３への搭載位置および搭載方向に関係なくベース３とキャップ４との接合を行なうことができる。すなわち、キャップ４の表裏判定を行う必要がなくなり、その結果、水晶振動片２の生産性を向上させることができる。
【００３８】
ところで、水晶振動片２を保持する導電性接着剤は溶剤等を含んでいるため、加熱時にはガスが発生する。例えば、導電性接着剤を熱硬化させる際や、アニール等の熱安定化工程、あるいは接合材７を介してベース３とキャップ４との接合の際に、導電性接着剤８からガスが発生する。このガスは、例えば、本実施例とは異なりキャップ４に接合材７が形成している場合、ベース３の接合領域３３に付してベース３とキャップ４との接合に不具合が生じる原因となる。しかしながら、本実施例では、導電性接着剤８のガスにより、ベース３とキャップ４との接合に不具合が生じることはない。このことは、ベース３とキャップ４との接合の前にベース３に接合材７を形成していることに関係している。つまり、接合材７をキャップ４ではなくベース３に形成するので、ベース３のキャップ４との接合面である接合領域３３が導電性接着剤８のガスによって覆われずに、ベース３への接合材７の濡れ性が悪くならずに、ベース３への接合材７の接合強度の低下を抑制することができる。また、ベース３に形成される接合材７の表面にガスが付着することはあるが、キャップ４との加熱接合時に付着したガスの影響を減少させ、キャップ４とベース３との接合強度の低下を抑制することができる。備考として、本実施例では、接合材７に鉛を含まないガラス材を用いている。この鉛を含まないガラス材の融解温度は、鉛を含んだガラス材と比べて高温であり、さらに、シリコーンからなる材料を用いた導電性接着剤８からガスを発生させる温度となっている。そのため、本実施例では、接合材７に鉛を含まないガラス材を用いているために生じる課題を解決している。
【００３９】
また、本実施例では、形成工程においてベース３に形成した接合材７の一部７１を内部空間６内に配する。すなわち、接合工程で接合材７を介してベース３にキャップ４を接合した際に接合材７の一部７１がパッケージ５の内部空間６（箱状体のベース３の平面視筐体内方）に突出した状態となる。例えば、図１（ｂ）に示すように、内部空間６に接合材７の一部７１をインナーメニスカス形成して配することができる。そのため、水晶振動子１の機械的強度の向上を図ることができる。この方法によれば、特に、水晶振動子１のねじれ強度の向上を図ることができる。
【００４０】
また、上記したように本実施例にかかる水晶振動子１は、上記した本実施例にかかる水晶振動子１の製造方法によって製造されるので、上記した製造方法と同様の特徴的な作用効果を有する。
【００４１】
また、図２（ｂ）に示す鉛を含まないガラス材からなる接合材７の一部７１が、堤部３２から箱状体のベース３の平面視筐体内方（パッケージ５の内部空間６）に突出された状態となっているので、環境問題に対応した気密封止構成を有し、製造コストを抑えることができ、さらに、ベース３へのキャップ４の接合強度の低下を抑制することができる。
【００４２】
なお、本実施例では、図１に示す形状のベース３とキャップ４とからパッケージ５を構成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形されたベースと箱状体からなり断面逆凹状に成形されたキャップとからパッケージが構成されておよい。すなわち。ベース３上の接合領域３３に接合材７が形成され、この接合材７を介してキャップ４とベース３とが接合されるものであれば、ベース３とキャップ４との形状は限定されるものではなく任意に設計可能である。
【００４３】
また、本実施例では、圧電振動片としてＡＴカット水晶振動片２を用いているが、これに限定されるものではなく、音叉型水晶振動片であってもよい。
【００４４】
また、本実施例では、上記した酸化ビスマスを主成分とする鉛を含まないガラス材を接合材７として用いているが、これに限定されるものではなく、鉛を含まないガラス材であれば他の材料であってもよく、例えばスズリン酸系ガラスや酸化ビスマス系ガラスや酸化バナジウム系ガラスなどであってもよい。
【００４５】
また、本実施例では、上記した酸化ビスマスを主成分とする鉛を含まないガラス材を接合材７として用いている。この酸化ビスマスを主成分とする鉛を含まない接合材７とは、接合材７における酸化ビスマスの含有率が７５．０質量％以上であり、鉛が元素換算（金属化合物を金属単体の質量に換算したもの）で０．１質量％以下のものをいう。
【００４６】
また、本実施例では、導電性接着剤８を圧電振動片用接合材として用いているが、これに限定されるものではなく、接続バンプを圧電振動片用接合材として用いてもよい。圧電振動片用接合材として接続バンプを用いた場合、パッケージ５の小型化に好適である。
【００４７】
さらに、本実施例は水晶振動片やＩＣ等を一体的に収納した水晶発振器にも適用することができる。ＩＣはダイボンディングやフェイスダウンボンディングに樹脂接合剤を用いるが、樹脂剤から生じるガスの悪影響を抑制することができる。
【００４８】
また、本実施例では、導電性接着剤８として、シリコーンからなる材料を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、ポリイミド系やエポキシ系やウレタン系などからなる材料であってもよい。しかしながら、導電性接着剤８としてシリコーンからなる材料を用いた場合、本実施例の特徴的な作用効果がより顕著となる。
【００４９】
また、本実施例では、図１（ａ）に示すようにベース３の接合領域３３すべてに対して均一の量の接合材７が形成されているが、これに限定されるものではなく、接合材７の接合領域３３への形成量は任意に設定可能である。
【００５０】
例えば、図３（ａ）に示すように、保持工程においてベース３に保持した水晶振動片２の保持位置に近傍の接合材７の内部空間６に配する量（図３（ａ）に示す接合材７の一部７１ａの量）を、ベース３への水晶振動片２の保持位置から離反した位置の接合材７の内部空間６に配する量（図３（ａ）に示す接合材７の一部７１ｂの量）より少なくしてもよい。この場合、接合工程にてベース３にキャップ４を接合材７により接合した際に、内部空間６内に配された接合材７と、ベース３に保持した水晶振動片２の接触を防止して、水晶振動子１の特性を安定させることができる。これは、特に、パッケージ５が低背化した際の接合材７と水晶振動片２との接触の防止に好ましい。
【００５１】
また、例えば、図３（ｂ）に示すように、保持工程においてベース３に保持した水晶振動片２の保持位置に近傍の接合材７の内部空間６に配する量（図３（ｂ）に接合材７の一部７１ａの量）を、ベースへの水晶振動片の保持位置から離反した位置の接合材７の内部空間６に配する量（図３（ｂ）に接合材７の一部７１ｂの量）より多くしてもよい。水晶振動片２を接合する導電性接着剤８の種類によっては、接合材７によるベースとキャップとの接合に悪影響を与え、その結果、内部空間６の気密性を損なうことがあるが、本実施例によれば、保持工程においてベース３に保持した水晶振動片２の保持位置に近傍の接合材７の一部７１ａの量が、ベース３への水晶振動片２の保持位置から離反した位置の接合材７の一部７１ｂの量より多いので、接合材７によるベース３とキャップ４との接合による悪影響（接合材７と、導電性接着剤８や水晶振動片２との接触など）を防ぎ、内部空間６の気密性を保つことができる。
【００５２】
また、本実施例では、図１に示すようにベース３の接合領域３３全てに対して均一の量の接合材７が形成され、ベース３に形成した接合材７の一部７１が、接合工程において内部空間６内に配されているが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示すように、内部空間６の平面視隅部６１（以下、隅部ともいう）に接合材７の一部７１が配されてもよい。この場合、内部空間６の隅部６１に接合材７が配されるので、接合材７の形成量を少なくした状態で、水晶振動子１の機械的強度の向上を図ることができ、同時に製造コストの削減を図ることができる。特に、水晶振動子１の複数方向に対する強度、すなわち、ねじれ強度の向上を図ることができる。
【００５３】
また、本実施例では、図１，４に示すように、ベース３の堤部３２の接合領域３３全体に接合材７が形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば図５に示すように、ベース３の堤部３２の接合領域３３の一部３３１に接合材７が形成されていない水晶振動子１も本願発明の範疇である。すなわち、内部空間６の気密性を確保できるように接合材７によりベース３とキャップ４とが接合されていればよい。なお、図５に示すベース３の堤部３２の接合領域３３の一部３３１に接合材７が形成されていない状態は、接合工程においてベース３とキャップ４とを接合材７により接合している際に、水晶振動片２をベース３に保持している導電性接着剤８からガスが発生し、このガスにより接合材７が内部空間６外に押し出されることによって生じる。
【００５４】
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、圧電振動デバイスに適用でき、特に水晶振動子などに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１（ａ）は、本実施例にかかる、キャップを外した状態の水晶振動子の概略平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｅ）は、本実施例にかかる水晶振動子のベースとキャップとの接合工程を示した工程図である。
【図３】図３（ａ），図３（ｂ）は、それぞれ異なる本実施の他の例にかかる、図２（ｃ）に示す水晶振動子のベースとキャップとの接合工程における水晶振動子の概略断面図である。
【図４】図４は、本実施の他の例にかかる、キャップを外した状態の水晶振動子の概略平面図である。
【図５】図５は、図４に示す水晶振動子の他の形態を示した図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 水晶振動子（圧電振動デバイス）
２ 水晶振動片（圧電振動片）
３ ベース
３３ 接合領域
４ キャップ
５ パッケージ
６ 内部空間
６１ 隅部
７ 接合材
７１ 接合材の一部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースとキャップとからパッケージが構成され、前記ベースと前記キャップとを接合材により接合することで前記パッケージの内部空間を形成するとともに前記内部空間を気密封止し、前記内部空間に圧電振動片を保持した圧電振動デバイスの製造方法において、
前記ベース上に前記キャップと接合するための接合領域を設定し、前記接合材として鉛を含まないガラス材を用いて前記ベース上の前記接合領域に前記接合材を形成する形成工程と、
前記形成工程の後に、前記ベースに、圧電振動片用接合材を用いて前記圧電振動片を保持する保持工程と、
前記保持工程の後に、前記接合材を介して前記ベースと前記キャップとの接合を行なう接合工程と、を有し、
前記接合工程では、前記ベースの前記接合領域を下方に向けて、前記キャップに対して前記ベースを上方から接合することを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記圧電振動片用接合材として、シリコーンからなる材料を用いることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記形成工程において前記ベースに形成した前記接合材の一部は、前記接合工程において前記内部空間内に配することを特徴とする請求項１または２に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記保持工程において前記ベースに保持した前記圧電振動片の保持位置に近傍の前記接合材の前記内部空間に配する量は、前記ベースへの前記圧電振動片の保持位置から離反した位置の前記接合材の前記内部空間に配する量より少ないことを特徴とする請求項３に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記保持工程において前記ベースに保持した前記圧電振動片の保持位置に近傍の前記接合材の前記内部空間に配する量は、前記ベースへの前記圧電振動片の保持位置から離反した位置の前記接合材の前記内部空間に配する量より多いことを特徴とする請求項３に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれかに記載の圧電振動デバイスの製造方法によって製造されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項７】
前記内部空間の隅部に前記接合材が配されたことを特徴とする請求項６に記載の圧電振動デバイス。
【請求項１】
ベースとキャップとからパッケージが構成され、前記ベースと前記キャップとを接合材により接合することで前記パッケージの内部空間を形成するとともに前記内部空間を気密封止し、前記内部空間に圧電振動片を保持した圧電振動デバイスの製造方法において、
前記ベース上に前記キャップと接合するための接合領域を設定し、前記接合材として鉛を含まないガラス材を用いて前記ベース上の前記接合領域に前記接合材を形成する形成工程と、
前記形成工程の後に、前記ベースに、圧電振動片用接合材を用いて前記圧電振動片を保持する保持工程と、
前記保持工程の後に、前記接合材を介して前記ベースと前記キャップとの接合を行なう接合工程と、を有し、
前記接合工程では、前記ベースの前記接合領域を下方に向けて、前記キャップに対して前記ベースを上方から接合することを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記圧電振動片用接合材として、シリコーンからなる材料を用いることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記形成工程において前記ベースに形成した前記接合材の一部は、前記接合工程において前記内部空間内に配することを特徴とする請求項１または２に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記保持工程において前記ベースに保持した前記圧電振動片の保持位置に近傍の前記接合材の前記内部空間に配する量は、前記ベースへの前記圧電振動片の保持位置から離反した位置の前記接合材の前記内部空間に配する量より少ないことを特徴とする請求項３に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記保持工程において前記ベースに保持した前記圧電振動片の保持位置に近傍の前記接合材の前記内部空間に配する量は、前記ベースへの前記圧電振動片の保持位置から離反した位置の前記接合材の前記内部空間に配する量より多いことを特徴とする請求項３に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれかに記載の圧電振動デバイスの製造方法によって製造されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項７】
前記内部空間の隅部に前記接合材が配されたことを特徴とする請求項６に記載の圧電振動デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２７４３０７（Ｐ２００７−２７４３０７Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９６８９０（Ｐ２００６−９６８９０）
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
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