JP2013098594A - 圧電振動デバイスおよび圧電振動デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電振動デバイスの内部空間へのロウ材の流入を防止し、気密信頼性の高い圧電振動デバイスと当該圧電振動デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】水晶発振器は、電子部品素子の収容空間と側壁２０を有する容器を、ロウ材６を介して蓋５で気密に接合した圧電振動デバイスである。側壁２０の天面には溝１０が形成され、溝１０の内部にロウ材が流入するとともに、溝１０の内周側の開口端１０２Ｅを起点として、蓋５の前記開口端１０２Ｅから鉛直上方に伸びる仮想線Ｌよりも内側に対応する領域にかけてロウ材６のフィレットＦ１が形成されて蓋５と容器２とが接合されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、圧電振動デバイスと当該圧電振動デバイスの製造方法に関する。

水晶振動子や水晶発振器等の圧電振動デバイスは、これらが実装される各種電子機器の超小型化または薄型化の進行により、超小型（例えば平面視矩形の圧電振動デバイスの外形寸法が２．０ｍｍ×１．６ｍｍ以下）のものが求められるようになってきている。例えば前記圧電振動デバイスの一例として水晶発振器を例に挙げると、水晶振動片を励振させるための電極が形成された水晶振動素子や集積回路素子等の電子部品素子と、これらの電子部品素子の収容空間を備えた箱状の容器と、前記収容空間を封止する薄板状の蓋が主要構成部材となっている。前記容器は電子部品素子の収容空間の周囲に側壁を有しており、当該側壁の天面（上面）全体には金属膜が形成されている。一方、前記蓋の一主面には、容器側壁の天面に形成された金属膜と対応する位置に金属ロウ材が形成されている。この金属ロウ材と前記金属膜とが平面視で略一致するように蓋と容器とが位置決めされ、加熱雰囲気下で金属ロウ材と金属膜とが溶融一体化する。これによって蓋と容器が接合される。

前記構成に対して、容器側壁の天面に部分的に突出する凸部を形成し、当該凸部に対応する凹部を蓋に形成し、凸部の外周にロウ材を配して凸部と前記凹部とが嵌め合うようにしてロウ材を溶融させることによって蓋と容器とを接合する構成が特許文献１に開示されている。

特開平１０−３３５９７０号

しかしながら特許文献１における構成において、容器側壁の天面の外側だけに前記凸部を形成する場合、天面の内側に配されたロウ材が蓋との接合の際に溶融して、電子部品素子の収容空間に流入してしまうおそれがある。溶融したロウ材が前記空間内に流入すると周波数変化等の不具合が発生してしまう。

一方、容器側壁の天面の内側にのみ凸部を形成する場合、溶融したロウ材が前記空間内へ流入するのを防止することができる。しかし、次のような問題が発生するおそれがある。例えばセラミック材料からなる容器の製造工程においては、多数の容器が整列して一体形成されたシートの隣接する容器間をダイシングブレード等によって切断して個片化する工程がある。このとき容器側壁の天面の内側にのみ凸部が形成され、天面の外周縁にロウ材が形成されているとダイシング時に天面に形成された金属膜の一部が剥がれてしまうおそれがある。このような金属膜の剥がれは気密不良の原因となる。

また、容器側壁の天面の外側と内側の両方に凸部を形成する場合、上記問題点は発生しにくくなるものの、容器の凸部に対応した凹部を蓋に形成する必要があるためコスト上昇の要因となるとともに、蓋の機械的強度の低下にもつながってしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、圧電振動デバイスの内部空間へのロウ材の流入を防止し、気密信頼性の高い圧電振動デバイスと当該圧電振動デバイスの製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、電子部品素子の収容空間と側壁を有する容器を、ロウ材を介して蓋で気密に接合してなる圧電振動デバイスであって、前記側壁の天面には溝が形成され、当該溝の内部の一部又は全体にロウ材が流入するとともに、前記溝の内周側の開口端または当該開口端に近接する領域を起点として、断面視で蓋の前記溝よりも内側に対応する領域にかけてロウ材のフィレットが形成されて蓋と容器とが接合された圧電振動デバイスとなっている。

上記構成によれば、前記溝の内部の一部又は全体にロウ材が流入するとともに、前記溝の内周側の開口端または当該開口端に近接する領域を起点とし、断面視で蓋の前記溝よりも内側に対応する領域にかけてロウ材のフィレット（メニスカス）が形成されて蓋と容器とが接合されるので、封止時に溶融したロウ材が電子部品素子の収容空間へ流入するのを防止することができる。これにより気密信頼性の高い圧電振動デバイスを得ることができる。例えば前述した容器側壁の天面（上面）のうち、溝と当該溝の外側の天面にのみ金属膜を形成し、それ以外の天面の領域には金属膜を形成しない構成としてもよい。このような構成により、蓋に形成されたロウ材と容器側壁の天面の金属膜とが加熱によって溶融しても溶融金属が、天面の電子部品素子の収容空間に面する周縁へ誘導されず、ロウ材の前記流入を防止することができる。

また上記構成によれば、前記溝の内部の一部又は全体にロウ材が流入した状態で蓋と容器とが接合されるので、溝の内部に流入したロウ材が楔のように機能する，いわゆるアンカー効果を有する。これにより実用的な接合強度を確保することができる。さらに前記溝の内部の一部又は全体にロウ材が溜まることによって溝外部のロウ材が溝内部の方向へ引き寄せられ易くなるため蓋と容器との接合の際、位置調整せずとも蓋が自ずと前記天面上の適切な位置に配置される，いわゆる“セルフアライメント”効果を有する。なお前記溝の形態は、天面に周状に形成したものや、周状に断続的に形成したものであってもよい。あるいは平面視矩形状の天面の場合、対向する二長辺または対向する二短辺のいずれか一組の辺に対してのみ溝を形成してもよい。この場合、前述のセルフアライメント効果をより発揮することができる。さらに溝１０の深さは同一深さに限定されるものではなく、異なる深さの領域が存在する溝であってもよい。また溝の深さを可変させることによってフィレットの形状をコントロールすることができる。

また、前記金属膜は容器側壁の天面全体に形成する必要が無いため、金属の使用量を削減することができる。これにより製造コスト低減を実現することができる。さらに前記溝を側壁の天面に形成するとともに、当該溝の内周側の開口端または当該開口端に近接する領域がロウ材のフィレットの起点となっているため、側壁の天面に形成する金属の使用量を減少させても充分な接合強度を得ることができる。

また上記目的を達成するために本発明は、電子部品素子の収容空間と側壁を有する容器を、ロウ材を介して蓋で気密に接合してなる圧電振動デバイスの製造方法において、
前記側壁の天面に溝を形成する溝形成工程と、前記側壁の断面視において、前記溝の内壁面全体と、当該溝よりも外側の天面の領域とが一体となった金属膜を形成する金属膜形成工程と、前記蓋の一主面に、前記金属膜と平面視で一部が対向するとともに、内周端が前記溝よりも内側に対応する位置にロウ材を形成するロウ材形成工程と、前記ロウ材と前記金属膜とを溶融させて、前記溝の内部の一部又は全体にロウ材を流入させるとともに、前記溝の内周側の開口端または当該開口端に近接する領域を起点として、断面視で蓋の前記溝よりも内側に対応する領域にかけてロウ材のフィレットを形成して蓋と容器とを接合する接合工程とを含む圧電振動デバイスの製造方法となっている。

上記構成によれば、気密信頼性の高い圧電振動デバイスを得ることができる。前記溝形成工程では容器の側壁の天面に溝を形成し、前記金属膜形成工程では前記側壁の断面視において、前記溝の内壁面全体と、当該溝よりも外側の天面の領域とが一体となった金属膜を形成している。一方、前記蓋についてはロウ材形成工程では、記蓋の一主面に、前記金属膜と平面視で一部が対向するとともに、内周端が前記溝よりも内側に対応する位置にロウ材を形成する工程となっている。以上のような金属膜とロウ材の相対位置関係により、前記溝の内周側の開口端または当該開口端に近接する領域を起点とし、断面視で蓋の前記溝よりも内側に対応する領域にかけてロウ材のフィレットが形成されやすくなる。

また、容器側壁の天面のうち、溝と当該溝の外側の天面にのみ金属膜が形成され、それ以外の天面の領域には金属膜が形成されていない構成となっているため、封止時に溶融したロウ材が天面の電子部品素子の収容空間に面する周縁へ誘導されることがない。これにより、溶融したロウ材の前記収容空間への流入を防止した気密信頼性の高い圧電振動デバイスを得ることができる。

さらに上記構成によれば、前記溝の内部の一部又は全体にロウ材を流入させるとともに、前記溝の内周側の開口端または当該開口端に近接する領域を起点として、断面視で蓋の前記溝よりも内側に対応する領域にかけてロウ材のフィレットを形成して蓋と容器とが接合されるので、溝の内部に流入したロウ材が前述のアンカー効果を有する。これにより実用的な接合強度を確保することができる。さらに前記溝の内部の一部又は全体にロウ材が溜まることによって、溝外部のロウ材が溝内部の方向へ引き寄せられ易くなるため前述のセルフアライメント効果を有する。

また上記構成によれば、前記金属膜は容器側壁の天面全体に形成する必要が無いため、金属の使用量を削減することができる。これにより製造コスト低減を実現することができる。さらに前記溝を側壁の天面に形成するとともに、当該溝の内周側の開口端または当該開口端に近接する領域がロウ材のフィレットの起点となっているため、側壁の天面に形成する金属の使用量を減少させても充分な接合強度を得ることができる。

なお容器側壁の天面のうち、溝と、当該溝の外側の天面のうち，天面の外周縁を含まない領域とに金属膜を形成し、それ以外の天面の領域には金属膜を形成しない構成であれば、例えばセラミック材料からなる容器が多数整列して一体形成されたシートの隣接する容器間をダイシングブレードで切断して個片化する際に、側壁天面に形成された金属膜の剥がれを防止することができる。これはダイシングブレードの切断ライン上に側壁天面の金属膜が形成されていないことによる。なお前記シートの個片化はダイシングの他、シートの焼成前に分割予定ラインに沿って分割溝を形成しておき、焼成後に個々の容器単位に分割する，いわゆるチョコレートブレイクによって行ってもよい。

また上記目的を達成するために本発明は、電子部品素子の収容空間と側壁を有する容器を、ロウ材を介して蓋で気密に接合してなる圧電振動デバイスの製造方法において、前記側壁の天面に溝を形成する溝形成工程と、前記蓋の一主面に、平面視で前記溝が含まれるとともに、内周端が前記溝よりも内側に対応する位置にガラスからなるロウ材を形成するロウ材形成工程と、前記ロウ材を溶融させて、前記溝の内部の一部又は全体にロウ材を流入させるとともに、前記溝の内周側の開口端に近接する領域を起点として、断面視で蓋の前記溝よりも内側に対応する領域にかけてロウ材のフィレットを形成して蓋と容器とを接合する接合工程と、を含む圧電振動デバイスの製造方法となっている。

上記構成によれば、気密信頼性の高い圧電振動デバイスを得ることができる。溝形成工程では容器の側壁の天面に溝を周状に形成し、ロウ材形成工程では、蓋の一主面に、平面視で前記溝が含まれるとともに、内周端が前記溝よりも内側に対応する位置にガラスからなるロウ材を形成する工程となっている。このようなロウ材と溝との相対位置関係により、前述のように金属膜を容器側壁に形成しない場合であっても前記溝の内周側の開口端に近接する領域を起点とし、断面視で蓋の前記溝よりも内側に対応する領域にかけてロウ材のフィレットが形成されやすくなる。

さらに上記構成によれば、前記溝の内部の一部又は全体にロウ材を流入させるとともに、前記溝の内周側の開口端に近接する領域を起点として、断面視で蓋の前記溝よりも内側に対応する領域にかけてガラスからなるロウ材のフィレットを形成して蓋と容器とが接合されるので、溝の内部に流入したロウ材が前述のアンカー効果を有する。これにより実用的な接合強度を確保することができる。さらに前記溝の内部の一部又は全体にロウ材が溜まることによって、溝外部のロウ材が溝内部の方向へ引き寄せられ易くなるため前述のセルフアライメント効果を有する。

以上のように本発明によれば、圧電振動デバイスの内部空間へのロウ材の流入を防止し、気密信頼性の高い圧電振動デバイスと当該圧電振動デバイスの製造方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る圧電振動デバイスの断面模式図 本発明の第１の実施形態に係る圧電振動デバイスの容器の上面模式図 図２のＡ部拡大断面図 本発明の第１の実施形態に係る製造工程の一部を表す容器の上面模式図 本発明の第１の実施形態に係る製造工程の一部を表す断面模式図 本発明の第１の実施形態に係る製造工程の一部を表す断面模式図 本発明の第１の実施形態の変形例を表す容器側壁の部分断面図 本発明の第２の実施形態に係る製造工程の一部を表す断面模式図 本発明の第３の実施形態に係る製造工程の一部を表す断面模式図 本発明の実施形態に係る溝の変形例を表す部分断面図 本発明の実施形態に係る溝の変形例を表す部分断面図 本発明の他の実施形態に係る製造工程の一部を表す容器の上面模式図

以下、本発明に係る圧電振動デバイスとして水晶発振器を例に挙げて説明する。まず完成品について構成部材ごとに説明した後、本発明に係る圧電振動デバイスの製造方法を図面を用いて説明する。

本発明における水晶発振器は表面実装型の水晶発振器であり、平面視では略矩形状となっている。平面視における外形寸法の一例として本実施形態では２．０ｍｍ×１．６ｍｍとなっている。

（第１の実施形態）
以下、本発明による第１の実施形態について図１を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る水晶発振器の断面模式図である。図１において水晶発振器１は、水晶振動素子３の収容空間９を有する箱状の容器２と、接合材Ｓを介して容器内に接合される水晶振動素子３と、金属バンプＢを介して容器内底面に接合される集積回路素子４（ＩＣ）と、収容空間９を気密に封止する平板状の蓋５が主な構成部材となっている。なお、図１において水晶振動素子３の表裏主面に形成される各種電極および、容器内部の内部配線導体、集積回路素子４の各種端子と金属バンプＢを介して接合される電極パターンの記載は省略している。

図１において容器２はアルミナセラミック材料から成る複数のセラミックグリーンシートの積層体であり、焼成によって一体成形されている。容器２は水晶振動素子３を収容するための収容空間９を上部に有しているともに、収容空間９の周囲は環状の側壁２０が形成されている。また収容空間９には段部２１が方形に形成されており、段部２１の一短辺側には一対の搭載パッド８，８が並列して形成されている。搭載パッド８はタングステンを印刷焼成した後、タングステン表面にニッケルメッキ層が、さらにその上層に金メッキ層が形成されている。また搭載パッド８は容器底面（裏面）に形成されている外部接続端子７と、容器内部の内部配線導体（図示省略）を介して電気的に接続されている。なお、前記搭載パッド８と外部接続端子７との電気的接続は、容器２の外周上下部の４角にキャスタレーションを形成することによって行ってもよい。また、本発明における容器の基材はセラミック材料に限定されるものではなく、ガラスや水晶を基材として用いてもよい。

容器２の内底面２２には集積回路素子４の各種端子（図示省略）と金属バンプＢを介して接合される電極パターン（図示省略）が形成されている。なお集積回路素子４の各種端子のうち、２つの端子は前述の内部配線導体を経由して搭載パッド８と電気的に接続されており、接合材Ｓによって最終的に水晶振動素子３と導電接続される。集積回路素子の水晶との接続端子以外の端子は前記電極パターンおよび内部配線導体を経由して外部接続端子７と電気的に接続されている。

前記容器２の側壁２０の天面は平坦面となっており、図２に示すように側壁２０の天面には断面視矩形状の溝１０が周状に形成されている。なお図２では溝の位置が視認しやすいよう塗り潰して表示している。本実施形態において溝１０は側壁２０の幅方向において側壁２０の略中央に形成されている。容器２の天面には、側壁２０の断面視において、溝１０の内壁面全体（側壁および底面）と、溝１０の外周側の開口端から前記天面の外周縁よりも内側の位置までの天面領域とがつながった金属膜が形成されている。そして後述する蓋の一主面側に形成されたロウ材と前記金属膜とが加熱溶融によって一体化される。図１はロウ材と金属膜とが一体化された状態を表しており、これをロウ材６として表記している。図１に示すように蓋５と容器２との接合後の状態においては溝１０の内部はロウ材で満たされるとともに、断面視で蓋５の溝１０よりも内側（収容空間寄り）の領域から、溝の内周側の開口端にかけてロウ材のフィレットＦ１が形成されている。

図１において水晶振動素子３は平面視略矩形状のＡＴカット水晶振動板であり、その表裏面には水晶振動板３を駆動させるための励振電極（図示省略）と、当該励振電極から引き出される引き出し電極（図示省略）と、当該引き出し電極と接続し，水晶振動板の一端部両側に形成される一対の接続電極（図示省略）とが形成されている。これらの電極は水晶振動板上に下から順に、クロム，金，クロムの膜構成でスパッタ蒸着法によって成膜される。前記電極の膜構成は上記構成に限定されるものではなく、その他の膜構成であってもよい。また前記各種電極の成膜方法はスパッタ蒸着に限定されるものではなく、スパッタ蒸着法以外の成膜方法によって成膜してもよい。なお水晶振動素子３の搭載パッド８上への接合に用いられる接合材Ｓにはシリコーン系の導電性樹脂接合材（ペースト状接着材）が使用されている。

図１において蓋５は略平板状の金属材料から形成されており、本実施形態において蓋５はコバールを基材として上層にニッケルメッキ層（図示省略）、さらに上層に金フラッシュメッキ層（図示省略）が一主面５１０と他主面５２０の各々に形成されている。そして容器２との接合面となる他主面５２０の金フラッシュメッキ層の上部周縁にはロウ材５０が周状に形成されている。本実施形態では前記ロウ材５０に金錫合金が使用されている。

前述した構成によれば、断面視で蓋の１０溝よりも内側の領域から、溝の内周側の開口端にかけてロウ材のフィレットＦ１が形成されて蓋５と容器２とが接合されるので、封止時に溶融したロウ材が収容空間９へ流入するのを防止することができる。これにより気密信頼性の高い水晶発振器を得ることができる。具体的に前述した容器側壁の天面の，収容空間９に面する周縁には金属膜が形成されていない。これにより、蓋に形成されたロウ材と前記金属膜とが加熱によって溶融しても、溶融金属が容器側壁２０の天面の収容空間９に面する周縁へ誘導されないためである。

また、前記金属膜は容器側壁２０の天面全体に形成する必要が無いため、金属の使用量を削減することができる。これにより製造コスト低減を実現することができる。さらに溝１０を側壁２０の天面に形成するとともに、溝１０の内周側の開口端がロウ材６のフィレットＦ１の起点となっているため、側壁の天面に形成する金属の使用量を減少させても充分な接合強度を得ることができる。
以上が水晶発振器１の主要構成部材に関する説明である。

以下、水晶発振器１の製造方法の主要工程について説明する。
−溝形成工程−
焼成によって一体成形された容器２の，平面視矩形状の側壁２０の天面に周状に一条の溝１０を形成する（図２参照）。このとき溝１０は側壁２０の幅に対して略中央を含むように一定幅かつ一定の深さで側壁２０の天面に形成される。本実施形態では溝１０の開口径は約０．０５ｍｍ以下であり、深さは約０．０５ｍｍ以下となっている。なお本実施形態において溝１０は所定形状に成形された金型を用いたプレス加工によって形成される。しかしながら前記溝の形成方法はプレス加工に限定されるものではなく、その他の方法によって形成してもよい。例えばガラスを基材とする容器においてはフォトリソグラフィ技術とウエットエッチング法を用いて化学的に溝を側壁の天面に形成することも可能である。あるいは所定パターンのレジストを形成し、ドライエッチング法を用いることによっても溝を形成することができる。これらの方法は超小型の容器において特に有効である。また、溝１０は天面に周状に形成するだけでなく、周状に断続的に形成してもよい。あるいは平面視矩形状の側壁２０の天面の，対向する二長辺または対向する二短辺のいずれか一組の辺に対してのみ溝を形成してもよい。さらに溝１０の深さは同一深さに限定されるものではなく、異なる深さの領域が存在する溝であってもよい。また溝の深さを可変させることによってフィレットの形状をコントロールすることができる。

−金属膜形成工程−
溝形成工程の後、図３に示すように溝１０の内壁面全体、つまり溝１０の外周側面１０１と内周側面１０２および底面１０３と、外側天面２０１（天面のうち、溝１０の外周側の開口端１０１Ｅから天面の外周縁２０１Ｅまでの領域）の外周縁から内側に離間した位置までの領域が一体となった金属膜１１が形成される。つまり溝内金属膜１１Ｃと外側天面金属膜１１Ｓとが金属膜１１となっている。これを平面視で表したものが図４となっている。なお図４において点線は溝の外周側の開口端１０１Ｅを表している。

本実施形態では金属膜１１は３層で構成されており、下からタングステン、ニッケル、金の順で積層されている。タングステンはメタライズ技術により、セラミック焼成時に一体的に形成され、ニッケル、金の各層はメッキ技術により形成される。なお、前記タングステンの層にモリブデンを使用してもよい。

−ロウ材形成工程−
蓋５に関する説明で前述したように、コバールを基材とする蓋５の上層にニッケルメッキ層を形成し、さらにその上層に金フラッシュメッキ層を一主面５１０と他主面５２０の各々に形成する。その後、容器２と接合される面となる蓋５の他主面５２０の金フラッシュメッキ層の上部周縁に金錫合金からなるロウ材５０を周状に形成する。ここでロウ材５０は、金属膜形成工程で形成された金属膜１０と対応する位置で、かつ金属膜１０の幅（図５におけるＷ１）よりも幅広（図５におけるＷ２）に形成される。なお図５に示すようにロウ材５０は容器２の側壁天面の金属膜１０に対しては、ロウ材５０の一部分が溝１０の内周側の開口端１０２Ｅの端部から鉛直上方に伸びる仮想線Ｌに対して内側、つまり収容空間９の方向にはみ出すような幅Ｗ２で形成されている。

−ＩＣ搭載工程−
詳細は割愛するが、容器２の内底面２２に形成された電極パターン（図示省略）上に金からなるスタッドバンプＢを形成しておき、集積回路素子の能動面が金属バンプＢに対向するように集積回路素子が位置決め載置された後、超音波を印加しながら熱圧着による金属拡散によって集積回路素子を電極パターン上に接合する。なおスタッドバンプ以外にめっきバンプをしてもよく、さらに金以外の金属バンプを使用してもよい。
その後、水晶振動素子３の一端側を接合材Ｓが塗布された搭載パッド８上に位置決め載置する。そして加熱硬化させて水晶振動素子３を搭載パッド８上に接合する。

−水晶振動素子搭載工程−
ＩＣ搭載工程の後、水晶振動素子３の一端側を接合材Ｓが塗布された搭載パッド８上に位置決め載置する。そして所定温度プロファイルに制御された雰囲気下で接合材を硬化させて水晶振動素子３を搭載パッド８上に接合する。本実施形態では接合材Ｓにシリコーン系の導電性樹脂接合材が使用されている。なお導電性樹脂接合材はシリコーン系の接合材に限定されるものではなく、シリコーン系以外にエポキシ系などの導電性樹脂接合材を使用してもよい。あるいは導電性樹脂接合材に金属めっきバンプや金属スタッドバンプを使用してもよい。

−接合工程−
図５に示すように、容器２の側壁天面と溝の内壁とに形成された金属膜１１の溝内周側の開口端１０２Ｅから鉛直上方に伸びる仮想線Ｌに対して、蓋５の他主面５２０側の周縁に形成されたロウ材５０の一部が水晶振動素子の収容空間９の方向にはみ出すように、蓋と容器とが位置決めされる。なお図５において符号Ｗ１およびＷ２で示すように側壁天面の金属膜１１の幅Ｗ１よりも、蓋に形成されたロウ材５０の幅Ｗ２の方が大きくなるよう形成されており（Ｗ１＜Ｗ２）、かつロウ材５０および金属膜１１の各々における両端部（図５で矢印で示す収容空間側と外部側）のうち、いずれの端部も平面視で一致しないような相対位置関係にて蓋と容器とが位置決めされている。なお本実施形態ではロウ材５０の外部側の端部が、金属膜１１の外部側の端部よりも内側（収容空間寄り）に形成されているが、ロウ材５０の外部側の端部が、金属膜１１の外部側の端部と平面視で略同一に形成されていてもよい。

前記位置決めがされた状態で加熱雰囲気下でロウ材５０と金属膜１１とを溶融させて一体化させる。この状態が図６となっている。溝１０の内部は溶融によって一体化した金錫合金が満たされた状態になっており、溝内周側面１０２Ｅを起点として蓋５の他主面５２０（図６で示す点Ｐ）にかけて金錫合金のフィレットＦ１が形成される。同様に外側天面２０１においても、外周縁２０１Ｅよりも内側の位置からロウ材５０の外周端にかけて金錫合金のフィレットＦ２が形成される。このようにロウ材のフィレットＦ１，Ｆ２が形成されて蓋５と容器２とが気密に接合される。以降の所定の工程が存在するがここでは説明を割愛する。
以上により水晶発振器１の完成となる。

前述のような金属膜１０の構成と、金属膜１０と対応するロウ材５０の相対位置関係により、断面視で蓋５の溝１０よりも内側の領域から、溝１０の内周側の開口端１０２Ｅにかけてロウ材６のフィレットＦ１が形成されて蓋５と容器２とが接合されることとなる。つまり、容器側壁２０の天面のうち、溝１０よりも内側の領域である内側天面２０２には金属膜が形成されていないため、封止時に溶融したロウ材が内側天面２０２に誘導されることがない。これにより、溶融したロウ材が収容空間９へ流入するのを防止することができるため、気密信頼性の高い圧電振動デバイスを得ることができる。

またロウ材形成工程では、蓋５の他主面５２０に金属膜形成工程で形成された金属膜１０と対応する位置で、かつ当該金属膜の幅よりも幅広のロウ材が電子部品素子の収容空間９寄りに形成されているため、ロウ材６のフィレットＦ１が形成されやすくなる。

また、前記金属膜は容器側壁２０の天面全体に形成する必要が無いため、金属の使用量を削減することができる。これにより製造コスト低減を実現することができる。さらに溝１０を側壁２０の天面に形成するとともに、溝１０の内周側の開口端１０２Ｅがロウ材６のフィレットＦ１の起点となっているため、側壁２０の天面に形成する金属の使用量を減少させても充分な接合強度を得ることができる。

さらに上記構成であれば、容器側壁２０の天面に形成される金属膜は側壁天面の外周縁２０１Ｅには及んでいないので、セラミック材料からなる容器が多数個整列して一体形成されたシートの，隣接する容器間をダイシング等で切断して個片化する際に、側壁天面に形成された金属膜の剥がれを防止することができる。これはダイシングブレードの切断ライン上に側壁天面の金属膜が形成されていないことによる。なお前記シートの個片化はダイシングの他、シートの焼成前に分割予定ラインに沿って分割溝を形成しておき、焼成後に個々の容器単位に分割する，いわゆるチョコレートブレイクによって行ってもよい。

本発明の第１の実施形態の変形例として、図７に示すように断面視矩形の溝１０の内壁面だけでなく溝の内部に金属が部分的に充填された構成であってもよい。また図７に示す内側天面２０２であって、溝内周側の開口端１０２Ｅに近接する領域に及んで金属膜１２が形成されていてもよい。このような構成の場合、蓋との接合後にはロウ材のフィレットは、溝内周側の開口端１０２Ｅに近接する領域、つまり金属膜１２の収容空間寄りの端部が起点となる。図７に示す構成においても本発明の第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。

（第２の実施形態）
次に本発明による第２の実施形態について図８を用いて説明する。なお本発明の第１の実施形態と同一の構成については説明を割愛するとともに、本発明の第１の実施形態と同一の作用効果を奏する。

図８は本発明の第２の実施形態に係る製造工程の一部を表す断面模式図である。第１の実施形態との相違点は、容器の側壁天面に形成された金属膜１３の形成幅（Ｗ１’）と蓋５の他主面５２０に形成されたロウ材５３の形成幅（Ｗ２’）が第１の実施形態における金属膜およびロウ材の各形成幅よりも大きくなっている点である。さらロウ材５３の，収容空間寄りの端部は側壁２０よりも内側に位置している点が異なっている。なお金属膜１３およびロウ材５３は第１の実施形態と同一の金属材料で構成されている。このような構成の場合、収容空間側の蓋体におけるロウ材のフィレットの起点は第１の実施形態の場合よりも、内側に形成されることになる。本構成であっても容器の側壁天面のうち、内側天面２０２の金属膜１３の溝内周側の開口端１０２Ｅに近接する領域を除いた領域には金属膜が形成されていないため、溶融したロウ材が収容空間側に誘導されることがない。これにより気密信頼性の高い圧電振動デバイスを得ることができる。

（第３の実施形態）
次に本発明による第３の実施形態について図９を用いて説明する。なお本発明の第１と第２の実施形態と同一の構成については説明を割愛するとともに、本発明の第１と第２の実施形態と同一の作用効果を奏する。以下、本発明の第１および第２の実施形態との相違点についてのみ説明する。

本実施形態における溝形成工程では、図９（ａ）に示すように断面視でＶ字状の溝１４を容器側壁の天面に形成する工程となっている。そして溝１４と溝を除いた天面の領域２０１，２０２はセラミック素地が露出した状態となっている。つまり本実施形態では溝と前記天面には第１および第２の実施形態で述べた金属膜は形成されていない。したがって本実施形態では前述の金属膜形成工程は存在しない。

本実施形態におけるロウ材形成工程では、セラミック材料からなる平面視矩形状の蓋の一主面に、平面視で前述した溝が含まれるとともに、内周端が前記溝よりも内側に対応する位置にガラスからなるロウ材を形成する工程となっている。図９（ａ）に示すようにロウ材６’が、平面視で溝１４がロウ材６’の形成領域内に含まれるように蓋５’の他主面５２０’の周縁部分に形成されている。本実施形態ではロウ材６’に低融点ガラスが使用されている。ロウ材６’の形成幅Ｗ４は溝の幅Ｗ３よりも大きく形成されるとともに（Ｗ３＜Ｗ４）、仮想線Ｌの内側（図９（ａ）では左側）にロウ材６’の内周端が位置している。

本実施形態における接合工程においては、容器側壁の天面上に蓋５’のロウ材６’が対向するように、蓋５’を容器２上に位置決め載置した後、所定温度に加熱することによりロウ材６’を溶融させる。このようにして蓋５’と容器２とが接合された状態を図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）においてロウ材６’は溝１４の内部に流入しているとともに、溝１４の内周側の開口端１４２Ｅに近接する内側天面２０２上の領域を起点として、断面視で蓋５’の溝１４よりも内側に対応する領域にかけてロウ材６’のフィレットＦ１が形成されている。

上記構成によれば、気密信頼性の高い圧電振動デバイスを得ることができる。溝形成工程では容器の側壁の天面に溝１４を周状に形成し、ロウ材形成工程では、蓋５’の他主面５２０’に、平面視で前記溝が含まれるとともに、内周端が溝１４よりも内側に対応する位置にガラスからなるロウ材６’を形成する工程となっている。このようなロウ材と溝との相対位置関係により、金属膜を容器側壁に形成しない場合であっても溝の内周側の開口端１４２Ｅに近接する領域を起点とし、断面視で蓋５’の溝１４よりも内側に対応する領域にかけてロウ材のフィレットＦ１が形成されやすくなる。

さらに上記構成によれば、溝１４の内部にロウ材を流入させるとともに、溝１４の内周側の開口端１４２Ｅに近接する領域を起点として、断面視で蓋５’の溝１４よりも内側に対応する領域にかけてガラスからなるロウ材のフィレットＦ１を形成して蓋５’と容器２とが接合されるので、溝１４の内部に流入したロウ材６’が前述のアンカー効果を有する。これにより実用的な接合強度を確保することができる。さらに溝１４の内部にロウ材が溜まることによって、溝外部のロウ材が溝１４の内部の方向へ引き寄せられ易くなるため蓋と容器との接合の際、位置調整せずとも蓋が自ずと前記天面上の適切な位置に配置される，いわゆる“セルフアライメント”効果を有する。

なお本発明の実施形態に係る溝の形状は断面視矩形に限定されるものではなく、図１０乃至１１に示すような形状であってもよい。図１０に示す形状の溝はブラスト法やドライエッチング法を用いて形成可能であり、さらに図１１に示す形状の溝はウエットエッチング法を用いて形成可能である。

さらに、本発明における圧電振動デバイスの製造方法は、図１２に示すような多数の本発明における容器が整列して一体形成された集合基板２００の状態で製造を行う，いわゆるウエハレベルパッケージにおいても適用可能である。すなわち、圧電振動素子や集積回路素子等の電子部品素子が、前記集合基板の個々の容器に各々実装された後、多数の個片の蓋で各容器を封止する際に、加熱によって溶融した金属またはガラスからなるロウ材が、容器側壁の天面の溝の内部の一部又は全体に溜まることによって、溝外部のロウ材が溝内部の方向へ引き寄せられ易くなり、前述のセルフアライメント効果を有している。つまり本発明はウエハレベルパッケージのような多数の圧電振動デバイスを一括で製造する工法においても効果的である。

また本発明の実施形態ではロウ材５０に金錫合金や、低融点ガラスが用いられているが、高融点の金属ロウ材である銀ロウをロウ材５０に使用してもよい。この場合シーム溶接によって封止を行うことができる。またレーザービームや電子ビームを用いて接合領域を加熱溶融させる封止方法においても本発明は適用可能である。

本発明の実施形態では表面実装型の水晶発振器を例に挙げているが、水晶発振器以外に水晶振動子、水晶フィルタなどの電子機器等に用いられる他の圧電振動デバイスにも適用可能である。

本発明は、その精神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、上述の実施の形態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。

圧電振動デバイスの量産に適用できる。

１ 水晶発振器
２ 容器
３ 水晶振動素子
４ 集積回路素子
５ 蓋
６ ロウ材
９ 収容空間
１０、１４、１５、１６ 溝
１１、１２、１３ 金属膜
１０１ 溝外周側面
１０２ 溝内周側面
１０３ 溝底面
１１Ｃ 溝内金属膜
１１Ｓ 外側天面金属膜
１０１Ｅ、１４１Ｅ 溝外周側の開口端
１０２Ｅ、１４２Ｅ 溝内周側の開口端
２０ 側壁
２０１ 外側天面
２０２ 内側天面

Claims (3)

1. 電子部品素子の収容空間と側壁を有する容器を、ロウ材を介して蓋で気密に接合してなる圧電振動デバイスであって、
   前記側壁の天面には溝が形成され、当該溝の内部の一部又は全体にロウ材が流入するとともに、前記溝の内周側の開口端または当該開口端に近接する領域を起点として、断面視で蓋の前記溝よりも内側に対応する領域にかけてロウ材のフィレットが形成されて蓋と容器とが接合されていることを特徴とする圧電振動デバイス。
2. 電子部品素子の収容空間と側壁を有する容器を、ロウ材を介して蓋で気密に接合してなる圧電振動デバイスの製造方法において、
   前記側壁の天面に溝を形成する溝形成工程と、
   前記側壁の断面視において、前記溝の内壁面全体と、当該溝よりも外側の天面の領域とが一体となった金属膜を形成する金属膜形成工程と、
   前記蓋の一主面に、前記金属膜と平面視で一部が対向するとともに、内周端が前記溝よりも内側に対応する位置にロウ材を形成するロウ材形成工程と、
   前記ロウ材と前記金属膜とを溶融させて、前記溝の内部の一部又は全体にロウ材を流入させるとともに、前記溝の内周側の開口端または当該開口端に近接する領域を起点として、断面視で蓋の前記溝よりも内側に対応する領域にかけてロウ材のフィレットを形成して蓋と容器とを接合する接合工程と、
   を含む圧電振動デバイスの製造方法。
3. 電子部品素子の収容空間と側壁を有する容器を、ロウ材を介して蓋で気密に接合してなる圧電振動デバイスの製造方法において、
   前記側壁の天面に溝を形成する溝形成工程と、
   前記蓋の一主面に、平面視で前記溝が含まれるとともに、内周端が前記溝よりも内側に対応する位置にガラスからなるロウ材を形成するロウ材形成工程と、
   前記ロウ材を溶融させて、前記溝の内部の一部又は全体にロウ材を流入させるとともに、前記溝の内周側の開口端に近接する領域を起点として、断面視で蓋の前記溝よりも内側に対応する領域にかけてロウ材のフィレットを形成して蓋と容器とを接合する接合工程と、
   を含む圧電振動デバイスの製造方法。

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