JP2006013710A - Piezoelectric vibration device manufacturing method and piezoelectric vibration device obtained by the manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】 真空雰囲気中で２次封止するものにおいて、容器内に封止材の溶融ガスを滞留させず、製品特性にばらつきが生じことがない圧電振動デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】 真空雰囲気中で容器１の開口部周縁部とこの開口部を覆う蓋２とを封止材２bを介して溶接してなり、上記溶接の工程は、上記開口部周縁部の一部に開口残部を残して溶接する１次封止工程と、真空引きすることで排気する工程と、その後溶接されていない上記開口残部と上記蓋とを溶接してなる２次封止工程とを具備してなる圧電振動デバイスを製造する方法であって、上記開口部の平面積をａとし、開口残部の寸法をｂとした場合、７．３３≦ａ／ｂ≦１０．４にて定義化された封止条件で１次封止を行うことにより、当該圧電素子を封止してなる。
【選択図】 図１
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a piezoelectric vibration device in which a secondary sealing is performed in a vacuum atmosphere, a molten gas of a sealing material is not retained in a container, and product characteristics do not vary.
SOLUTION: A peripheral edge of an opening of a container 1 and a lid 2 covering the opening are welded through a sealing material 2b in a vacuum atmosphere. A primary sealing step in which an opening remaining portion is left to be welded, a step of exhausting by evacuation, and a secondary sealing step in which the opening remaining portion that is not welded thereafter and the lid are welded. A method for manufacturing a piezoelectric vibration device comprising: a definition of 7.33 ≦ a / b ≦ 10.4, where a is the plane area of the opening and b is the dimension of the remaining opening. The piezoelectric element is sealed by performing primary sealing under the sealed conditions.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、圧電素子を真空雰囲気中で気密封止してなる圧電振動デバイスを製造する方法およびその製造方法によって得られる圧電振動デバイスに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric vibration device in which piezoelectric elements are hermetically sealed in a vacuum atmosphere, and a piezoelectric vibration device obtained by the manufacturing method.
従来から、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あげられる。これら各製品はいずれも矩形状水晶振動板あるいは音叉型水晶振動片等の圧電素子の表面に金属薄膜電極を形成し、この金属薄膜電極を外気から保護するため、容器の中に圧電素子を収容し、銀ろう等の金属ろう材の溶融によって蓋を接合することにより、前記圧電素子を封止して圧電振動デバイスが製造されている。特許文献１には、金属ろう材を加熱することにより溶融する構成であるが、電子ビーム等を照射することにより熱を発生させ、その照射部分が接合されるビーム溶接を用いた封止方法が開示されている。この金属ろう材などの封止材の溶融時にガスが発生し、そのガスが容器の中に封じ込められることを防止するために、開口部周縁部の一部を除いて溶接（１次封止）が行われた後、容器内の排気が行われるので、溶接によって封止材から発生するガスを容器内に残存させることがなく、未封止部分を溶接（２次封止）することで、気密封止を完了させることが可能になる方法が開示されている。
しかし、上記の従来技術では、１次封止条件あるいは２次封止条件によっては、１次封止時に発生した封止材の溶融ガスが排除しきれずに容器内部に残存したり、２次封止時に発生する封止材の溶融ガスが容器内部に閉じ込められたりするなどにより、製品特性の良否にばらつきが生じる問題点があった。 However, in the above prior art, depending on the primary sealing condition or the secondary sealing condition, the molten gas of the sealing material generated during the primary sealing cannot be completely removed and remains in the container, or the secondary sealing. There is a problem in that the quality of product characteristics varies due to the fact that the molten gas of the sealing material generated when stopping is confined inside the container.
本発明はこれらの観点を鑑みてなされたものであり、真空雰囲気中で２次封止するものにおいて、容器内に封止材の溶融ガスを滞留させず、製品特性にばらつきが生じことがないより信頼性の高い圧電振動デバイスの製造方法を提供するとともに、その製造方法により得られるより信頼性の高い圧電振動デバイスを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these viewpoints, and in the case of secondary sealing in a vacuum atmosphere, the molten gas of the sealing material is not retained in the container, and there is no variation in product characteristics. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a piezoelectric vibration device with higher reliability and to provide a piezoelectric vibration device with higher reliability obtained by the manufacturing method.
上記目的を達成するため、本発明の圧電振動デバイスの製造方法は、開口部が形成された容器内に圧電素子を収容し、真空雰囲気中でこの容器の開口部周縁部とこの開口部を覆う蓋とを封止材を介して溶接することにより、当該圧電素子を封止してなり、上記溶接の工程は、上記開口部周縁部の一部に開口残部を残して当該開口部周縁部と上記蓋とを溶接する１次封止工程と、周囲雰囲気を真空引きすることで容器内のガスを排気する工程と、その後溶接されていない上記開口残部と上記蓋とを溶接してなる２次封止工程とを具備してなる圧電振動デバイスを製造する方法であって、上記開口部の平面積をａとし、開口残部の寸法をｂとした場合、
７．３３≦ａ／ｂ≦１０．４
にて定義化された封止条件で１次封止を行うことにより、当該圧電素子を封止してなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a piezoelectric vibrating device according to the present invention includes housing a piezoelectric element in a container having an opening, and covering the periphery of the opening of the container and the opening in a vacuum atmosphere. The piezoelectric element is sealed by welding a lid with a sealing material, and the welding step includes leaving the opening remaining part of the opening peripheral part and the opening peripheral part. A primary sealing step of welding the lid, a step of evacuating the gas in the container by evacuating the surrounding atmosphere, and a secondary formed by welding the remaining opening portion and the lid that are not welded thereafter. A method of manufacturing a piezoelectric vibrating device comprising a sealing step, wherein the plane area of the opening is a and the dimension of the remaining opening is b.
7.33 ≦ a / b ≦ 10.4
The piezoelectric element is sealed by performing primary sealing under the sealing conditions defined in (1).
また、開口部が形成された容器内に圧電素子を収容し、真空雰囲気中でこの容器の開口部周縁部とこの開口部を覆う蓋とを封止材を介して溶接することにより、当該圧電素子を封止してなり、上記溶接の工程は、上記開口部周縁部の一部に開口残部を残して当該開口部周縁部と上記蓋とを溶接する１次封止工程と、周囲雰囲気を真空引きすることで容器内のガスを排気する工程と、その後溶接されていない上記開口残部と上記蓋とを溶接してなる２次封止工程とを具備してなる圧電振動デバイスを製造する方法であって、上記容器の容積をｃとし、開口残部の寸法をｂとした場合、
３．４７≦ｃ／ｂ≦５．２１
にて定義化された封止条件で１次封止を行うことにより、当該圧電素子を封止してなることを特徴とする。
In addition, the piezoelectric element is housed in a container in which an opening is formed, and the peripheral edge of the opening of the container and a lid covering the opening are welded via a sealing material in a vacuum atmosphere. The element is sealed, and the welding step includes a primary sealing step of welding the opening periphery and the lid, leaving an opening remaining in a part of the opening periphery, and an ambient atmosphere. A method of manufacturing a piezoelectric vibration device comprising: a step of evacuating a gas in a container by evacuation; and a secondary sealing step of welding the remaining opening portion and the lid that are not welded thereafter When the volume of the container is c and the dimension of the remaining opening is b,
3.47 ≦ c / b ≦ 5.21
The piezoelectric element is sealed by performing primary sealing under the sealing conditions defined in (1).
また、開口部が形成された容器内に圧電素子を収容し、真空雰囲気中でこの容器の開口部周縁部とこの開口部を覆う蓋とを封止材を介して溶接することにより、当該圧電素子を封止してなり、上記溶接の工程は、上記開口部周縁部の一部に開口残部を残して当該開口部周縁部と上記蓋とを溶接する１次封止工程と、周囲雰囲気を真空引きすることで容器内のガスを排気する工程と、その後溶接されていない上記開口残部と上記蓋とを溶接してなる２次封止工程とを具備してなる圧電振動デバイスを製造する方法であって、上記開口部の平面積をａとし、２次封止部の寸法をｄとした場合、
４．１６≦ａ／ｄ≦４．８８
にて定義化された封止条件で２次封止を行うことにより、当該圧電素子を封止してなることを特徴とする。
In addition, the piezoelectric element is housed in a container in which an opening is formed, and the peripheral edge of the opening of the container and a lid covering the opening are welded via a sealing material in a vacuum atmosphere. The element is sealed, and the welding step includes a primary sealing step of welding the opening periphery and the lid, leaving an opening remaining in a part of the opening periphery, and an ambient atmosphere. A method of manufacturing a piezoelectric vibration device comprising: a step of evacuating a gas in a container by evacuation; and a secondary sealing step of welding the remaining opening portion and the lid that are not welded thereafter When the plane area of the opening is a and the dimension of the secondary sealing portion is d,
4.16 ≦ a / d ≦ 4.88
The piezoelectric element is sealed by performing secondary sealing under the sealing conditions defined in (1).
また、開口部が形成された容器内に圧電素子を収容し、真空雰囲気中でこの容器の開口部周縁部とこの開口部を覆う蓋とを封止材を介して溶接することにより、当該圧電素子を封止してなり、上記溶接の工程は、上記開口部周縁部の一部に開口残部を残して当該開口部周縁部と上記蓋とを溶接する１次封止工程と、周囲雰囲気を真空引きすることで容器内のガスを排気する工程と、その後溶接されていない上記開口残部と上記蓋とを溶接してなる２次封止工程とを具備してなる圧電振動デバイスを製造する方法であって、上記容器の容積をｃとし、２次封止部の寸法をｄとした場合、
２．２１≦ｃ／ｄ≦２．３１
にて定義化された封止条件で２次封止を行うことにより、当該圧電素子を封止してなることを特徴とする。
In addition, the piezoelectric element is housed in a container in which an opening is formed, and the peripheral edge of the opening of the container and a lid covering the opening are welded via a sealing material in a vacuum atmosphere. The element is sealed, and the welding step includes a primary sealing step of welding the opening periphery and the lid, leaving an opening remaining in a part of the opening periphery, and an ambient atmosphere. A method of manufacturing a piezoelectric vibration device comprising: a step of evacuating a gas in a container by evacuation; and a secondary sealing step of welding the remaining opening portion and the lid that are not welded thereafter When the volume of the container is c and the dimension of the secondary sealing part is d,
2.21 ≦ c / d ≦ 2.31
The piezoelectric element is sealed by performing secondary sealing under the sealing conditions defined in (1).
また、上記溶接は、レーザビームあるいは電子ビームを照射することにより発生する熱による加熱加工であることを特徴とする。 In addition, the welding is a heat processing by heat generated by irradiation with a laser beam or an electron beam.
また、上記製造方法により得られることを特徴とする圧電振動デバイス。 In addition, a piezoelectric vibration device obtained by the above manufacturing method.
本発明の製造方法により、封止される容器の開口領域の面積、あるいは容器の容積に対する開口残部の寸法、あるいは２次封止部の寸法の最適な封止条件を得ることができ、容器内に封止材の溶融ガスを滞留させず、製品特性にばらつきが生じことがないより信頼性の高い圧電振動デバイスの製造方法が得られる。また製品歩留まりも向上する。 According to the manufacturing method of the present invention, the optimum sealing conditions of the area of the opening region of the container to be sealed, the size of the remaining opening with respect to the volume of the container, or the size of the secondary sealing part can be obtained. Therefore, a more reliable method for manufacturing a piezoelectric vibration device is obtained in which the molten gas of the sealing material is not retained in the product and the product characteristics do not vary. Product yield is also improved.
本発明の請求項１の製造方法に示すように、開口部の平面積をａとし、開口残部の寸法をｂとした場合、７．３≦ａ／ｂ≦１０．４にて定義化された封止条件で１次封止し、圧電素子を封止することで、１次封止工程で溶接が行われた時に発生した封止材の溶融ガスが、その後の真空引きされる排気行程で容器内に残存させることがない。さらに、２次封止工程で溶接が行われた時に発生する封止材の溶融ガスが容器内部に閉じこめられることもなくなる。この結果、振動デバイスが経時的変化を起こすことがなく、特性の劣化を防ぐことができる。従って、得られる圧電振動デバイスの信頼性は飛躍的に向上する。
As shown in the manufacturing method of
本発明の請求項２の製造方法に示すように、容器の容積をｃとし、開口残部の寸法をｂとした場合、３．３２≦ｃ／ｂ≦５．２１にて定義化された封止条件で１次封止し、圧電素子を封止することで、１次封止工程で溶接が行われた時に発生した封止材の溶融ガスが、その後の真空引きされる排気行程で容器内に残存させることがない。さらに、２次封止工程で溶接が行われた時に発生する封止材の溶融ガスが容器内部に閉じこめられることもなくなる。この結果、振動デバイスが経時的変化を起こすことがなく、特性の劣化を防ぐことができる。従って、得られる圧電振動デバイスの信頼性は飛躍的に向上する。 As shown in the manufacturing method of claim 2 of the present invention, when the volume of the container is c and the dimension of the remaining opening is b, the sealing defined by 3.32 ≦ c / b ≦ 5.21 Primary sealing is performed under the conditions, and the piezoelectric element is sealed, so that the molten gas of the sealing material generated when welding is performed in the primary sealing process is performed in the container during the subsequent evacuation process. It will not be left behind. Further, the molten gas of the sealing material generated when welding is performed in the secondary sealing process is not confined inside the container. As a result, the vibration device does not change with time, and deterioration of characteristics can be prevented. Accordingly, the reliability of the obtained piezoelectric vibration device is greatly improved.
本発明の請求項３の製造方法に示すように、開口部の平面積をａとし、２次封止部の寸法をｄとした場合、４．１６≦ａ／ｄ≦４．８８にて定義化された封止条件で２次封止し、圧電素子を封止することで、１次封止工程で溶接が行われた時に発生した封止材の溶融ガスが、その後の真空引きされる排気行程で容器内に残存させることがない。さらに、２次封止工程で溶接が行われた時に発生する封止材の溶融ガスが容器内部に閉じこめられることもなくなる。この結果、振動デバイスが経時的変化を起こすことがなく、特性の劣化を防ぐことができる。従って、得られる圧電振動デバイスの信頼性は飛躍的に向上する。
As shown in the manufacturing method of
本発明の請求項４の製造方法に示すように、容器の容積をｃとし、２次封止部の寸法をｄとした場合、２．２１≦ｃ／ｄ≦２．３１にて定義化された封止条件で２次封止し、圧電素子を封止することで、１次封止工程で溶接が行われた時に発生した封止材の溶融ガスが、その後の真空引きされる排気行程で容器内に残存させることがない。さらに、２次封止工程で溶接が行われた時に発生する封止材の溶融ガスが容器内部に閉じこめられることもなくなる。この結果、振動デバイスが経時的変化を起こすことがなく、特性の劣化を防ぐことができる。従って、得られる圧電振動デバイスの信頼性は飛躍的に向上する。 As shown in the manufacturing method of claim 4 of the present invention, when the volume of the container is c and the dimension of the secondary sealing portion is d, it is defined by 2.21 ≦ c / d ≦ 2.31. The sealing process is performed under secondary sealing conditions, and the piezoelectric element is sealed, so that the molten gas of the sealing material generated when welding is performed in the primary sealing process is then evacuated. It will not remain in the container. Further, the molten gas of the sealing material generated when welding is performed in the secondary sealing process is not confined inside the container. As a result, the vibration device does not change with time, and deterioration of characteristics can be prevented. Accordingly, the reliability of the obtained piezoelectric vibration device is greatly improved.
本発明の請求項５の製造方法に示すように、上記溶接は、レーザビームあるいは電子ビームを照射することにより発生する熱による加熱加工で実施することで、開口残部を１カ所のみに設定して１次封止することができるので、開口残部の寸法管理、あるいは２次封止部の寸法管理が極めて容易であり、特に好ましい。 As shown in the manufacturing method of claim 5 of the present invention, the welding is performed by heat processing by heat generated by irradiating a laser beam or an electron beam, so that the opening remaining portion is set at only one place. Since primary sealing can be performed, dimensional management of the remaining opening portion or dimensional management of the secondary sealing portion is extremely easy and particularly preferable.
本発明の請求項６により、上記製造方法により得られる圧電振動デバイスであるので、振動デバイスが経時的変化を起こすことがなく、特性の劣化を防ぐことができる。 According to the sixth aspect of the present invention, since the piezoelectric vibration device is obtained by the above manufacturing method, the vibration device does not change with time, and deterioration of characteristics can be prevented.
以下に表面実装型水晶振動子を例にとり図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施形態を示す表面実装型水晶振動子の封止状態を示した断面図であり、図２は図１の封止状態を経時的に示した模式的な平面図である。表面実装型水晶振動子は、上部が開口した凹部を有する平面矩形状の容器１と、当該容器の中に収納される圧電素子３と、容器の開口部に接合される蓋２とからなる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings by taking a surface-mounted crystal resonator as an example. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a sealed state of a surface-mounted crystal resonator showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic plan view showing the sealed state of FIG. 1 over time. . The surface-mount type crystal resonator includes a flat
容器１は、例えばアルミナセラミック材料からなり、矩形平板形状の基体１ａと、中央部分が大きく穿設されるとともに外形サイズが上記基体１ａとほぼ等しい枠体１ｂ、１ｃ、１ｄとからなり、さらに上記枠体１ｄの上面にはタングステンやモリブデンなどからなるメタライズ層１１ｄが形成され、これら各層が積層されて一体的に焼成されている。上記焼成成形後、枠体１ｄのメタライズの上面には、図示していないが、例えばニッケルメッキを形成し、その上部に金メッキを形成している。つまり、容器１は、断面でみて凹形の電子素子収納部１０を有した形態となっており、凹形周囲の堤部１１上に周状のメタライズ層１１ｄが形成されている。この容器外周の４角には、図示していないが、上下にキャスタレーションと連結電極が形成されており、当該連結電極は、枠体１ｂの上面に形成された電極パッド１２，１３（１３については図示せず）、および容器底面に形成された端子電極（図示せず）へとそれぞれ電気的に延出されている。なお、これらの端子電極、連結電極、電極パッドは、上記メタライズ層１１ｄと同様に、ダングステン、モリブデン等のメタライズ層を、容器と一体的に焼成して形成し、当該メタライズ層の上部にニッケルメッキを形成し、その上部に金メッキを形成して構成されている。
The
上記電極パッドの上部には例えば音叉型水晶振動片からなる圧電素子３が搭載されている。圧電素子３の表面には図示しない励振電極と引出電極が形成され、上記容器の電極パッドに、例えばシリコーン系の導電性樹脂接着剤やはんだなどの導電性接合材Ｄにより導電接合され、片持ち保持されている。
A
容器を気密封止する金属製の蓋２は平板形状であり、コバールからなる金属母材２ａに対してより軟質の銀ろうなどのろう材層２ｂ（封止材）を圧延などの手法によりクラッド化しており、かつ上記金属母材２ａ側からろう材層２ｂ側に向かってプレス打ち抜きすることで形成している。 The metal lid 2 that hermetically seals the container has a flat plate shape, and a brazing material layer 2b (sealing material) such as a softer silver brazing is clad by a technique such as rolling to a metal base material 2a made of Kovar. And is formed by press punching from the metal base material 2a side toward the brazing material layer 2b side.
上記容器と蓋は、図示していないが、治具により蓋の位置決めと加重を行いながら、真空雰囲気の加工室で気密封止作業（溶接）が行われる。加工室では、真空雰囲気とされているので、ガスは容器１内から加工室の外部に排出される。このように容器１の内部にガスを残存させず、真空にした状態で、加工室で封止加工を行う。封止加工は、例えば、電子ビームによる溶接が行われるが、まず、図２（a）に示すように、容器１の開口部周縁部に対応する堤部１１上部分のうち、一方の短辺部分において、０．４〜１．０ｍｍの寸法の未封止部分（開口残部）４ａとして残して、矢符Ｘの動きに追随するビームＢの照射により、１次封止部４ｂを形成する（１次封止工程）。その後、再び、数秒〜数十秒間真空引き（強制排気）が行われ、１次封止時に発生するろう材からの溶融ガスを容器１内から排出する（容器内のガスを排気する工程）。その後、前記未封止部分（開口残部）４ａの両端部が、前記１次封止部４ｂの一部と重なるように矢符Ｙの動きに追随するビームＢの照射により、２次封止部４ｃを形成する（２次封止工程）。以上のように、１次封止工程と、容器内のガスを排気する工程と、２次封止工程により、ろう材を溶かし溶着（溶接）させ封止加工が完了する。
Although the container and the lid are not shown, the hermetic sealing operation (welding) is performed in a processing chamber in a vacuum atmosphere while positioning and loading the lid with a jig. Since the processing chamber is in a vacuum atmosphere, the gas is discharged from the
本実施の形態では、１次封止前、あるいは１次封止後の加工室は、真空引きされて、２×１０-4Torr以下の高真空雰囲気としている。なお、加工室の高真空を維持するために、加工室に隣接して搬入予備真空室および搬出予備真空室を設けられた構成としてもよい。この構成により、加工室における表面実装型水晶振動子のユニットを搬入・搬出の際に真空状態に損失を与えることがないため、加工処理を効率的に行うことができる。また、上記容器の開口部周縁部のうち、一方の短辺部分を未封止部分（開口残部）として残しているので、ガスの残存が少なく、２重封止による熱の影響を抑制することができる。 In the present embodiment, the processing chamber before the primary sealing or after the primary sealing is evacuated to a high vacuum atmosphere of 2 × 10 −4 Torr or less. In order to maintain a high vacuum in the processing chamber, a carry-in preliminary vacuum chamber and a carry-out preliminary vacuum chamber may be provided adjacent to the processing chamber. With this configuration, since no loss is caused in the vacuum state when the surface-mounted crystal resonator unit in the processing chamber is carried in / out, the processing can be performed efficiently. Moreover, since one short side part is left as an unsealed part (opening remainder) among the peripheral part of the opening part of the said container, there is little residue of gas and the influence of the heat by double sealing is suppressed. Can do.
次に、上記実施形態に基づく表面実装型水晶振動子において、より最適な封止条件を見いだすための検証を行っており、これらの検証例について説明する。図３は、図４に示す各サイズの異ならせた第１の表面実装型水晶振動子、ならびに第２の表面実装型水晶振動子について、封止条件を変えて製造した各５０個のサンプルにおけるインピーダンス（ＣＩ値）が５０ＫΩ以下を満足するサンプルの残存数を示した図である。 Next, verification for finding a more optimal sealing condition is performed in the surface-mount type crystal resonator based on the above embodiment, and these verification examples will be described. FIG. 3 is a diagram of 50 samples manufactured by changing the sealing conditions for the first surface-mounted crystal resonator and the second surface-mounted crystal resonator having different sizes shown in FIG. It is the figure which showed the remaining number of the samples which satisfy | fills an impedance (CI value) 50K (ohm) or less.
第１の表面実装型水晶振動子は、容器の内部寸法が短辺Ｗを１．３ｍｍ、長辺Ｌを４．８ｍｍ、深さＤを０．５５ｍｍ、保持台の長辺ｌを０．６２ｍｍ、保持台の短辺ｗを０．５５ｍｍ、保持台の高さｄを０．１５ｍｍとし、容器開口部の平面積を６．２４ｍｍ２、容器の容積を３．３２９７ｍｍ３としたアルミナセラミック製の容器に周波数３２．７６８ＫＨｚの音叉型水晶振動子を収容し、この容器にコバールを母材として銀ロウを封止材として銀クラッド材からなる金属蓋を密着させて、電子ビームにて封止している。第２の表面実装型水晶振動子は、容器の内部寸法が短辺Ｗを１．１ｍｍ、長辺Ｌを４ｍｍ、深さＤを０．４９ｍｍ、保持台の長辺ｌを０．５５ｍｍ、保持台の短辺ｗを０．４５ｍｍ、保持台の高さｄを０．１４ｍｍとし、容器開口部の平面積を４．４ｍｍ２、容器の容積を２．０８６７ｍｍ３としたアルミナセラミック製の容器に周波数３２．７６８ＫＨｚの音叉型水晶振動子を収容し、この容器にコバールを母材として銀ロウを封止材として銀クラッド材からなる金属蓋を密着させて、電子ビームにて封止している。
条件１：上記開口残部の寸法を０．２ｍｍ、２次封止部の寸法を０．７ｍｍ
条件２：上記開口残部の寸法を０．４ｍｍ、２次封止部の寸法を０．９ｍｍ
条件３：上記開口残部の寸法を０．６ｍｍ、２次封止部の寸法を１．１ｍｍ
条件４：上記開口残部の寸法を０．８ｍｍ、２次封止部の寸法を１．３ｍｍ
条件５：上記開口残部の寸法を１．０ｍｍ、２次封止部の寸法を１．５ｍｍ
条件６：上記開口残部の寸法を１．２ｍｍ、２次封止部の寸法を１．７ｍｍ
In the first surface-mount type crystal resonator, the internal dimensions of the container are 1.3 mm for the short side W, 4.8 mm for the long side L, 0.55 mm for the depth D, and 0.62 mm for the long side l of the holding base. Made of alumina ceramic with a short side w of the holding base of 0.55 mm, a height d of the holding base of 0.15 mm, a flat area of the container opening of 6.24 mm 2 and a volume of the container of 3.3297 mm 3 A tuning fork type crystal resonator having a frequency of 32.768 KHz is accommodated in a container, and a metal lid made of silver clad material is used in close contact with silver as a sealing material using Kovar as a base material and sealed with an electron beam. ing. In the second surface-mount type crystal resonator, the internal dimensions of the container are 1.1 mm for the short side W, 4 mm for the long side L, 0.49 mm for the depth D, and 0.55 mm for the long side l of the holding base. An alumina ceramic container having a short side w of 0.45 mm, a holding table height d of 0.14 mm, a flat area of the container opening of 4.4 mm 2 and a volume of the container of 2.0867 mm 3 A tuning fork type crystal resonator having a frequency of 32.768 KHz is accommodated, and a metal lid made of a silver clad material is used in close contact with this container using silver as a sealing material with Kovar as a base material and sealed with an electron beam. .
Condition 1: The size of the remaining opening is 0.2 mm, and the size of the secondary sealing portion is 0.7 mm.
Condition 2: The size of the remaining opening is 0.4 mm, and the size of the secondary sealing portion is 0.9 mm.
Condition 3: The size of the remaining opening is 0.6 mm, and the size of the secondary sealing portion is 1.1 mm.
Condition 4: The size of the opening remaining portion is 0.8 mm, and the size of the secondary sealing portion is 1.3 mm.
Condition 5: The size of the remaining opening is 1.0 mm, and the size of the secondary sealing portion is 1.5 mm.
Condition 6: The size of the remaining opening portion is 1.2 mm, and the size of the secondary sealing portion is 1.7 mm.
これらのデータからわかるように、第１の表面実装型水晶振動子では、条件３、４、５のときが５０ＫΩ以下を満足するサンプルの残存数が５０個となり良好な特性を満足することができ、第２の表面実装型水晶振動子では、条件２、３のときが５０ＫΩ以下を満足するサンプルの残存数が５０個となり良好な特性を満足することができた。つまり、容器開口部の平面積をａとし、開口残部の寸法をｂ、容器の容積をｃ、２次封止部の寸法をｄとした場合、第１の表面実装型水晶振動子では、以下の範囲が封止条件として好ましい。なお、これらの数値について小数点第３位以下は切り捨てている。
６．２４≦ａ／ｂ≦１０．４
３．３２≦ｃ／ｂ≦５．５４
４．１６≦ａ／ｄ≦５．６７
２．２１≦ｃ／ｄ≦３．０２
また、第２の表面実装型水晶振動子では、以下の範囲が封止条件として好ましい。なお、これらの数値について小数点第３位以下は切り捨てている。
７．３３≦ａ／ｂ≦１１
３．４７≦ｃ／ｂ≦５．２１
４≦ａ／ｄ≦４．８８
１．８９≦ｃ／ｄ≦２．３１
これらの結果から、圧電振動デバイスの最適な封止条件として、以下のイからニのように定義づけることができる。
イ−７．３３≦ａ／ｂ≦１０．４
ロ−３．４７≦ｃ／ｂ≦５．２１
ハ−４．１６≦ａ／ｄ≦４．８８
ニ−２．２１≦ｃ／ｄ≦２．３１
As can be seen from these data, in the first surface-mount type crystal resonator, the remaining number of samples satisfying 50 KΩ or less under the
6.24 ≦ a / b ≦ 10.4
3.32 ≦ c / b ≦ 5.54
4.16 ≦ a / d ≦ 5.67
2.21 ≦ c / d ≦ 3.02
In the second surface-mounted crystal resonator, the following range is preferable as the sealing condition. Note that these figures are rounded down to two decimal places.
7.33 ≦ a / b ≦ 11
3.47 ≦ c / b ≦ 5.21
4 ≦ a / d ≦ 4.88
1.89 ≦ c / d ≦ 2.31
From these results, the optimum sealing conditions for the piezoelectric vibration device can be defined as follows:
A-7.33 ≦ a / b ≦ 10.4
B-3.47 ≦ c / b ≦ 5.21
C-4.16 ≦ a / d ≦ 4.88
D-2.21 ≦ c / d ≦ 2.31
このように、圧電振動デバイスの封止条件を最適にすることにより、信頼性の高い圧電振動デバイスを得ることができる。特に、容器内部を真空雰囲気にする音叉型振動子では、リフロー後のインピーダンス（ＣＩ値）の特性劣化を防ぐことができ、また振動子の経時的変化を抑えることができることから、その効果は顕著である。また、これらの封止条件は、開口残部の寸法を中心として上記イとロを組み合せたり、２次封止部の寸法を中心として上記ハとニを組み合せたり、容器開口部の平面積を中心として上記イとハを組み合せたり、容器の容積を中心として上記ロとニを組み合せたり、イ〜ニの全てを組み合せたりすることで、より一層特性のばらつきが抑制され、さらなる効果が期待できる。 Thus, by optimizing the sealing conditions of the piezoelectric vibration device, a highly reliable piezoelectric vibration device can be obtained. In particular, in a tuning fork vibrator in which the interior of the container is in a vacuum atmosphere, deterioration of the impedance (CI value) characteristics after reflow can be prevented, and changes over time of the vibrator can be suppressed. It is. In addition, these sealing conditions are the combination of the above (a) and (b) centering on the dimensions of the remaining opening, the above (c) and (d) centering on the dimensions of the secondary sealing part, and the flat area of the container opening. As described above, by combining the above (a) and (c), combining the above (b) and (d) centering on the volume of the container, or combining all of (a) to (d), variation in characteristics can be further suppressed, and further effects can be expected.
なお、上記実施形態では、溶接の手法として、電子ビームを例にしているが、イオンビーム、レーザビームなどの他のビーム溶接でもよく、シームローラを用いたシーム溶接でも実施できる。ただし、シームローラを用いるシーム溶接の場合は、開口残部の箇所が２カ所となるので、開口残部の寸法あるいは２次封止部の寸法を考慮して本発明の最適な封止条件を満たす必要がある。また、ろう材として銀ろうを例にしているが、金スズろう、鉛フリーはんだ等の公知のろう材でもよく、公知のメッキ材の一部を溶融させてろう材としてもよい。また、圧電素子として音叉型水晶振動片を例にしているが、ＡＴカットの水晶振動板、圧電フィルタ素子、ＳＡＷ（弾性表面波）素子等の圧電素子、もしくは他の電子部品素子であってもよい。さらに、上記実施形態では、表面実装型水晶振動子を例にしているが、水晶フィルタ、水晶発振器、弾性表面波デバイス、もしくは半導体デバイスなど電子機器等に用いられる他の表面実装型電子部品用パッケージにも適用できる。 In the above embodiment, an electron beam is used as an example of the welding method, but other beam welding such as an ion beam or a laser beam may be used, and seam welding using a seam roller can also be performed. However, in the case of seam welding using a seam roller, since there are two locations of the remaining opening, it is necessary to satisfy the optimum sealing condition of the present invention in consideration of the size of the remaining opening or the size of the secondary sealing portion. is there. Further, although silver solder is taken as an example of the brazing material, a known brazing material such as gold tin brazing or lead-free solder may be used, or a part of the known plating material may be melted to be a brazing material. Further, although a tuning fork type crystal vibrating piece is taken as an example of a piezoelectric element, an AT-cut quartz crystal diaphragm, a piezoelectric filter element, a piezoelectric element such as a SAW (surface acoustic wave) element, or other electronic component element may be used. Good. Furthermore, in the above-described embodiment, the surface-mount type crystal resonator is taken as an example, but other surface-mount type electronic component packages used for electronic devices such as crystal filters, crystal oscillators, surface acoustic wave devices, or semiconductor devices, etc. It can also be applied to.
１ 容器
２ 蓋
３ 圧電素子
４ａ 未封止部分（開口残部）
４ｂ １次封止部
４ｃ ２次封止部
Ｂ ビーム
DESCRIPTION OF
4b Primary sealing part 4c Secondary sealing part B beam
Claims (6)
上記溶接の工程は、上記開口部周縁部の一部に開口残部を残して当該開口部周縁部と上記蓋とを溶接する１次封止工程と、周囲雰囲気を真空引きすることで容器内のガスを排気する工程と、その後溶接されていない上記開口残部と上記蓋とを溶接してなる２次封止工程とを具備してなる圧電振動デバイスを製造する方法であって、
上記開口部の平面積をａとし、開口残部の寸法をｂとした場合、
７．３３≦ａ／ｂ≦１０．４
にて定義化された封止条件で１次封止を行うことにより、当該圧電素子を封止してなることを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。 The piezoelectric element is housed in a container in which an opening is formed, and the peripheral edge of the opening of the container and a lid covering the opening are welded via a sealing material in a vacuum atmosphere, thereby Sealed,
The welding step includes a primary sealing step of welding the opening periphery and the lid while leaving a remaining opening in a part of the opening periphery, and evacuating the ambient atmosphere to evacuate the surrounding atmosphere. A method of manufacturing a piezoelectric vibration device comprising a step of exhausting gas, and a secondary sealing step formed by welding the remaining opening portion and the lid that are not welded thereafter,
When the plane area of the opening is a and the dimension of the remaining opening is b,
7.33 ≦ a / b ≦ 10.4
A method for manufacturing a piezoelectric vibration device comprising sealing the piezoelectric element by performing primary sealing under the sealing conditions defined in (1).
上記溶接の工程は、上記開口部周縁部の一部に開口残部を残して当該開口部周縁部と上記蓋とを溶接する１次封止工程と、周囲雰囲気を真空引きすることで容器内のガスを排気する工程と、その後溶接されていない上記開口残部と上記蓋とを溶接してなる２次封止工程とを具備してなる圧電振動デバイスを製造する方法であって、
上記容器の容積をｃとし、開口残部の寸法をｂとした場合、
３．４７≦ｃ／ｂ≦５．２１
にて定義化された封止条件で１次封止を行うことにより、当該圧電素子を封止してなることを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。 The piezoelectric element is housed in a container in which an opening is formed, and the peripheral edge of the opening of the container and a lid covering the opening are welded via a sealing material in a vacuum atmosphere, thereby Sealed,
The welding step includes a primary sealing step of welding the opening periphery and the lid while leaving a remaining opening in a part of the opening periphery, and evacuating the ambient atmosphere to evacuate the surrounding atmosphere. A method of manufacturing a piezoelectric vibration device comprising a step of exhausting gas, and a secondary sealing step formed by welding the remaining opening portion and the lid that are not welded thereafter,
When the volume of the container is c and the dimension of the remaining opening is b,
3.47 ≦ c / b ≦ 5.21
A method for manufacturing a piezoelectric vibration device comprising sealing the piezoelectric element by performing primary sealing under the sealing conditions defined in (1).
上記溶接の工程は、上記開口部周縁部の一部に開口残部を残して当該開口部周縁部と上記蓋とを溶接する１次封止工程と、周囲雰囲気を真空引きすることで容器内のガスを排気する工程と、その後溶接されていない上記開口残部と上記蓋とを溶接してなる２次封止工程とを具備してなる圧電振動デバイスを製造する方法であって、
上記開口部の平面積をａとし、２次封止部の寸法をｄとした場合、
４．１６≦ａ／ｄ≦４．８８
にて定義化された封止条件で２次封止を行うことにより、当該圧電素子を封止してなることを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。 The piezoelectric element is housed in a container in which an opening is formed, and the peripheral edge of the opening of the container and a lid covering the opening are welded via a sealing material in a vacuum atmosphere, thereby Sealed,
The welding step includes a primary sealing step of welding the opening periphery and the lid while leaving a remaining opening in a part of the opening periphery, and evacuating the ambient atmosphere to evacuate the surrounding atmosphere. A method of manufacturing a piezoelectric vibration device comprising a step of exhausting gas, and a secondary sealing step formed by welding the remaining opening portion and the lid that are not welded thereafter,
When the plane area of the opening is a and the dimension of the secondary sealing portion is d,
4.16 ≦ a / d ≦ 4.88
A method for manufacturing a piezoelectric vibrating device, wherein the piezoelectric element is sealed by performing secondary sealing under the sealing conditions defined in (1).
上記溶接の工程は、上記開口部周縁部の一部に開口残部を残して当該開口部周縁部と上記蓋とを溶接する１次封止工程と、周囲雰囲気を真空引きすることで容器内のガスを排気する工程と、その後溶接されていない上記開口残部と上記蓋とを溶接してなる２次封止工程とを具備してなる圧電振動デバイスを製造する方法であって、
上記容器の容積をｃとし、２次封止部の寸法をｄとした場合、
２．２１≦ｃ／ｄ≦２．３１
にて定義化された封止条件で２次封止を行うことにより、当該圧電素子を封止してなることを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。 The piezoelectric element is housed in a container in which an opening is formed, and the peripheral edge of the opening of the container and a lid covering the opening are welded via a sealing material in a vacuum atmosphere, thereby Sealed,
The welding step includes a primary sealing step of welding the opening periphery and the lid while leaving a remaining opening in a part of the opening periphery, and evacuating the ambient atmosphere to evacuate the surrounding atmosphere. A method of manufacturing a piezoelectric vibration device comprising a step of exhausting gas, and a secondary sealing step formed by welding the remaining opening portion and the lid that are not welded thereafter,
When the volume of the container is c and the dimension of the secondary sealing part is d,
2.21 ≦ c / d ≦ 2.31
A method for manufacturing a piezoelectric vibrating device, wherein the piezoelectric element is sealed by performing secondary sealing under the sealing conditions defined in (1).
A piezoelectric vibration device obtained by the manufacturing method according to claim 1.
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|---|---|---|---|
| JP2004185357A JP2006013710A (en) | 2004-06-23 | 2004-06-23 | Piezoelectric vibration device manufacturing method and piezoelectric vibration device obtained by the manufacturing method |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009043902A (en) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | River Eletec Kk | Electronic component package, and manufacturing method thereof |
| JP2011087273A (en) * | 2009-09-16 | 2011-04-28 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Piezoelectric device |
-
2004
- 2004-06-23 JP JP2004185357A patent/JP2006013710A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JP2009043902A (en) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | River Eletec Kk | Electronic component package, and manufacturing method thereof |
| JP2011087273A (en) * | 2009-09-16 | 2011-04-28 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Piezoelectric device |
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