圧電デバイスの製造方法及び圧電デバイス
【課題】 接合材のはみ出しによる特性の悪影響をなくした圧電デバイスを提供する。
【解決手段】 圧電デバイス（１００）は、一対の励振電極を有する圧電片（３０）を収納する。その圧電デバイスは、周辺に環状に形成された第１接合面（Ｍ１）と第１接合面から凹んで形成されたリッド側凹部とを有するリッド（１０）と、第１接合面に対応し環状に形成された第２接合面（Ｍ２）と第２接合面から凹んで形成されたベース側凹部とベース側凹部から突き出た形状で且つ圧電片を載置する一対の台座（４５）とが形成されたベース（４０）と、一対の台座に載置された音叉型水晶振動片（３０）と、第１接合面と第２接合面との間に環状に配置され第１接合面と第２接合面とを接合する非導電性の接合材（４８）と、を備える。そして第２接合面（Ｍ１）と一対の台座（４５）とが同一面高さに形成される。
【解決手段】 圧電デバイス（１００）は、一対の励振電極を有する圧電片（３０）を収納する。その圧電デバイスは、周辺に環状に形成された第１接合面（Ｍ１）と第１接合面から凹んで形成されたリッド側凹部とを有するリッド（１０）と、第１接合面に対応し環状に形成された第２接合面（Ｍ２）と第２接合面から凹んで形成されたベース側凹部とベース側凹部から突き出た形状で且つ圧電片を載置する一対の台座（４５）とが形成されたベース（４０）と、一対の台座に載置された音叉型水晶振動片（３０）と、第１接合面と第２接合面との間に環状に配置され第１接合面と第２接合面とを接合する非導電性の接合材（４８）と、を備える。そして第２接合面（Ｍ１）と一対の台座（４５）とが同一面高さに形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リッドとベースとを低融点ガラス等の接合材により接合する圧電デバイスの製造方法およびその方法によって製造された圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電デバイスとして、例えば水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発振器あるいはＳＡＷフィルタ等がある。これらはいずれも圧電振動片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気密封止されている。これら圧電デバイスは表面実装タイプが増加している。このような表面実装型の圧電デバイスは、ベースとリッドとの接合は多種多様の接合方法が検討されている。例えば、樹脂接合、低融点ガラス接合が挙げられる。
【０００３】
この樹脂接合又は低融点ガラスによる接合は、パッケージの低背化が可能であり、圧電振動片の収容領域が比較的広く確保できる。しかしながら、樹脂又は低融点ガラスの接合材による接合では、接合材の塗布量や接合後の塗布状態の管理が必要となる。接合材の塗布量が過少状態では気密不良や接合強度の低下を招き、接合材の塗布量が過多状態では接合材がはみ出し、はみ出した接合材と圧電振動片とが接触して特性の異常を招くことがあった。特に、パッケージのサイズが小さいと、収容スペース（キャビティ）を広く取るために小さな接合領域しか確保できず、上記接合材のはみ出しを招くことが多かった。
【０００４】
従来、これら接合材のはみ出しをなくすために、特許文献１に開示されているように、ベースの接合領域の一部分に、接合材料を塗布しない非塗布部を設けていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−００８３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のような手法では、接合材が接合面に全く塗布されない領域が形成されているため、接合材溶融後もこの領域の一部が残存し、接合強度が著しく低下することがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、圧電デバイス内に接合材のはみ出しによる特性の悪影響をなくした圧電デバイスを提供することを目的とする。また接合強度の低下と気密性の低下を抑制できる信頼性の高い圧電デバイス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】
第１観点の圧電デバイスは、一対の励振電極を有する圧電振動片を収納する。その圧電デバイスは、周辺に環状に形成された第１接合面と第１接合面から凹んで形成されたリッド側凹部とを有するリッドと、第１接合面に対応し環状に形成された第２接合面と第２接合面から凹んで形成されたベース側凹部とベース側凹部から突き出た形状で且つ圧電片を載置する一対の台座とが形成されたベースと、一対の台座に載置された圧電片と、第１接合面と第２接合面との間に環状に配置され第１接合面と第２接合面とを接合する非導電性の接合材と、を備える。そして第２接合面と一対の台座とが同一面高さに形成されている。
第２接合面と一対の台座とが同一面高さであるため、製造コストが少なくて済む。また接合材が多く塗布されても、圧電振動片がベース側凹部から突き出た一対の台座に載置されているため、接合材が圧電振動片に付着するおそれが少ない。
【０００９】
また、ベースは第２接合面の反対側の実装面に一対の外部電極を有し、一対の台座から一対の外部電極へそれぞれ接続される一対の接続電極を有していてもよい。
また、一対の接続電極は外部電極からベースを貫通するように形成された一対の貫通電極を含み、一対の貫通電極の一方は一対の台座の一方に貫通し、一対の貫通電極の他方はベース側凹部から突き出た突起部に貫通していてもよい。そして、突起部は、第２接合面と同一面高さである。
【００１０】
また、ベースはリッド側から見て矩形形状であり、その矩形形状の外周に窪んで形成された一対のキャスタレーションを有していてもよい。そして、一対の接続電極は一対の外部電極から一対のキャスタレーションをそれぞれ介して一対の台座まで形成されている。
【００１１】
圧電デバイスは、外部からの衝撃で圧電片が揺れた場合に圧電振動片が欠けないように、ベース側凹部から突き出た緩衝部を有し、緩衝部は第２接合面と同一面高さに形成されている。
【００１２】
第２観点の圧電デバイスの製造方法は、周辺に環状に形成された第１接合面と第１接合面から凹んで形成されたリッド側凹部とを有するリッドを複数含むリッドウエハを用意する工程と、第１接合面に対応し環状に形成された第２接合面と第１接合面から凹んで形成されたベース側凹部とベース側凹部から突き出た形状で且つ圧電振動片を載置する一対の台座とが形成されたベースを複数含むベースウエハを用意する工程と、圧電片を複数のベースにそれぞれ配置する工程と、第１接合面又は第２接合面に所定の幅で環状に接合材を形成する接合材形成工程と、接合材形成工程後に、ベースウエハとリッドウエハとを加熱して接合する接合工程と、を備える。
接合材形成工程において接合材が多く塗布されても、圧電片がベース側凹部から突き出た一対の台座に載置されているため、接合材が圧電振動片に付着するおそれが少ない。
【００１３】
ベースウエハを用意する工程は、一対の台座から第２接合面の反対側の実装面に形成された一対の外部電極へそれぞれ接続される一対の接続電極を形成する。
接合材は３５０℃〜４１０℃で溶融するガラスの接合材を含む。
圧電デバイスの製造方法は、接合工程後に、圧電デバイスをスクライブラインに沿って個々に切断する切断工程を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の圧電デバイスは、接合材がはみ出して圧電振動片に付着することがない。また本発明の圧電デバイスの製造方法は、信頼性の高い圧電デバイスの大量生産が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は、音叉型水晶振動片３０を装着した第１水晶デバイス１００の内面図である。 （ｂ）は、第１水晶デバイス１００をＡ−Ａ’断面で切った断面構成図である。
【図２】（ａ）は、リッド１０の内面図である。 （ｂ）は、音叉型水晶振動片３０の平面図である。 （ｃ）は、ベース４０の上面図である。
【図３】第１水晶デバイス１００の製造方法を示したフローチャートである。
【図４】リッドウエハ１０Ｗの平面図である。
【図５】ベースウエハ４０Ｗの平面図である。
【図６】第２水晶デバイス１１０の分解斜視図である。
【図７】第２水晶デバイス１１０のＢ−Ｂ’断面図である。
【図８】ベースウエハ４０ＡＷの平面図である。
【図９】第３水晶デバイス１２０の分解斜視図である。
【図１０】ベースウエハ４０ＢＷの平面図である。
【図１１】第４水晶デバイス１３０の分解斜視図である。
【図１２】第５水晶デバイス１４０の分解斜視図である。
【図１３】第６水晶デバイス１５０の分解斜視図である。
【図１４】第７水晶デバイス１６０の分解斜視図である。
【図１５】（ａ）第７水晶デバイス１６０のＣ−Ｃ’断面図である。 （ｂ）第７水晶デバイス１６０のＤ−Ｄ’断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１実施形態；第１水晶デバイス１００の構成＞
第１水晶デバイス１００の構成について図１及び図２を参照しながら説明する。
図１は、音叉型水晶振動片３０を備えた表面実装型の第一水晶デバイス１００の概略図を示している。
【００１７】
図１（ａ）は、音叉型水晶振動片３０を収納した第１水晶デバイス１００の内面図であり、第１水晶デバイス１００は、リッド１０を取り除いた状態で、音叉型水晶振動片３０を主体に描かれている。図１（ｂ）は、第１水晶デバイス１００をＡ−Ａ’断面で切った断面構成図である。ただし、リッド１０と第１ベース４０とが分離された状態が示されている。図２（ａ）は、リッド１０の内面図であり、（ｂ）は、第１音叉型水晶振動片３０の平面図であり、（ｃ）は、第１ベース４０の平面図である。
【００１８】
第１水晶デバイス１００は、リッド１０および第１ベース４０から構成され、パッケージ８０（図１（ｂ）を参照）が形成されている。リッド１０は、リッド側凹部１７を第１ベース４０側の片面に有している。第１ベース４０はベース側凹部４７をリッド１０側の片面に有している。リッド側凹部１７とベース側凹部４７とによりキャビティ―２２（図１（ｂ）を参照）が形成される。キャビティ―２２に音叉型水晶振動片３０が装着されている。リッド１０及び第１ベース４０は水晶材料からなる。
【００１９】
リッド１０は、枠部１９に第１接合面Ｍ１（図２（ａ）を参照）を備えている。リッド１０の第１接合面Ｍ１は低融点ガラスからなる非導電性の接合材４８（図１（ｂ）を参照）が環状に塗布される。なお、接合材４８は後述する第１ベース４０の第２接合面Ｍ２に環状に塗布されてもよい。
【００２０】
音叉型水晶振動片３０は、一対の振動腕２１と基部２３とからなり、基部２３に第１引出電極３１及び第２引出電極３２を備え、導電性接着剤６１で第１接続電極４３及び第２接続電極４４に接続し導通する。第１引出電極３１は、第１接続電極４３に接続し、第２引出電極３２は、第２接続電極４４に接続する。一対の振動腕２１は、表面、裏面及び側面に第１励振電極３３及び第２励振電極３４が形成されており、第１励振電極３３は第１引出電極３１につながっており、第２励振電極３４は第２引出電極３２につながっている。振動腕２１の先端部は金属膜を備えた錘部２８を形成している。一対の振動腕２１の表裏両面には、溝部２４が形成されている。
【００２１】
第１引出電極３１、第２引出電極３２、第１励振電極３３、第２励振電極３４及び錘部２８は、ともに、１５０Å〜５００Å（１５ｎｍ〜５０ｎｍ）のクロム（Ｃｒ）層の上に４００Å〜８００Å（４０ｎｍ〜８０ｎｍ）の金（Ａｕ）層が形成された構成である。クロム（Ｃｒ）層の代わりに、ニッケル（Ｎｉ）又はチタン（Ｔｉ）層を使用してもよく、また金（Ａｕ）層の代わりに、銀（Ａｇ）層を使用してもよい。
【００２２】
図１（ａ）、（ｂ）及び図２（ｃ）に示されるように、第１ベース４０は、ベース側凹部４７をリッド１０側の片面に有する。ベース側凹部４７が形成されることにより、一対の台座４５ａと突起部４５ｂと緩衝部４６と枠部４９とがベース側凹部４７の底面から突き出るように形成されている。台座４５ａには音叉型水晶振動片３０が載置されている。第１ベース４０は、エッチングによりベース側凹部４７を設ける際、同時に一対の台座４５ａと突起部４５ｂと緩衝部４６と枠部４９と第１スルーホール４１と第２スルーホール４２とを形成する。第１スルーホール４１は一対の台座４５ａの一方に形成され、第２スルーホール４２は、突起部４５ｂに形成される。台座４５ａの一方には第１接続電極４３が形成され、突起部４５ｂには第２接続電極４４が形成され、その第２接続電極４４は台座４５ａの他方にまで伸びるように形成されている。
【００２３】
緩衝部４６は、外部からの衝撃によって音叉型水晶振動片３０の一対の振動腕２１が揺れても、一対の振動腕２１の先端がベース側凹部４７の底面と当接することがないように設けられている。仮に緩衝部４６が設けられていないと、外部からの衝撃によって振動腕２１の先端がベース側凹部４７の底面と当接して、先端が欠けるおそれがある。音叉型水晶振動片３０がＸＹ面に水平に載置された場合、音叉型水晶振動片３０と緩衝部４６との距離は、導電性接着剤６１の厚さと第１接続電極４３の厚さとを合わせた距離になる。
【００２４】
第１ベース４０は枠部４９に第２接合面Ｍ２を有している。第２接合面Ｍ２の形状及び面積は、リッド１０の枠部１９の第１接合面Ｍ１の形状及び面積とほぼ同じである。第１ベース４０の実装面Ｍ３には、第１外部電極５１及び第２外部電極５２が形成される。
【００２５】
第１スルーホール４１及び第２スルーホール４２には、金属膜１５が形成される。第１接続電極４３は、第１スルーホール４１の金属膜１５を通じて第１ベース４０の実装面Ｍ３に設けた第１外部電極５１に接続する。第２接続電極４４は、第２スルーホール４２の金属膜１５を通じて第１ベース４０の実装面Ｍ３に設けた第２外部電極５２に接続する。つまり、第１引出電極３１は第１外部電極５１と電気的に接続し、第２引出電極３２は第２外部電極５２と電気的に接続している。第１スルーホール４１及び第２スルーホール４２は、共晶金属７０を用いて封止される。
【００２６】
第１ベース４０は一枚の水晶板がエッチングされることによってベース側凹部４７が形成される。エッチングされなかった一対の台座４５ａ、突起部４５ｂ、緩衝部４６及び枠部４９は実装面Ｍ３から同じ高さとなる。すなわち、一対の台座４５ａの高さｈ１と突起部４５ｂの高さｈ１と緩衝部４６の高さｈ２とは、第１ベース４０の枠部４９の高さｈ３と同一面高さに形成される。なお、水晶板はエッチング（ウェットエッチング又はドライエッチング）される代わりに、サンドブラストで加工されてもよい。
【００２７】
＜第１水晶デバイス１００の製造方法＞
図３は、第１水晶デバイス１００の製造を示したフローチャートである。また、図４はリッドウエハ１０Ｗの平面図で、図５はベースウエハ４０Ｗの平面図である。
【００２８】
ステップＳ１０２において、リッドウエハ１０Ｗが用意される。図４に示されたように、リッドウエハ１０Ｗの周縁部の一部にはオリエンテーションフラットＯＦが形成され、リッドウエハ１０Ｗの結晶軸が特定されている。そして、エッチングによりリッドウエハ１０Ｗにリッド側凹部１７が形成される。
【００２９】
ステップＳ１０４において、リッドウエハ１０Ｗの枠部１９の第１接合面Ｍ１（図２（ａ）を参照）に接合材４８が均一に形成される。接合材４８は、バナジウムを主原料とする低融点ガラスからなる。低融点ガラスはスクリーン印刷でリッドウエハ１０Ｗの枠部１９の第１接合面Ｍ１に環状に塗布される。接合不足にならないように、低融点ガラスは多めに塗布される。その後塗布された低融点ガラスは焼成される。
【００３０】
ステップＳ１１２において、水晶ウエハ３０Ｗ（不図示）に、エッチングにより複数の音叉型水晶振動片３０の外形が形成される。音叉型水晶振動片３０の外形が形成された水晶ウエハ３０Ｗの両面全面にスパッタリングまたは真空蒸着によって金属層（クロム層及び金層）が形成される。ここで、下地としてのクロム層の厚さは例えば１５０Å〜５００Åであり、金層の厚さは例えば４００Å〜８００Åである。
【００３１】
ステップＳ１１４において、金属層の全面にフォトレジストが均一に塗布される。そして露光装置（不図示）を用いて、フォトマスクに描かれた励振電極３３、３４及び引出電極３１，３２のパターンが水晶ウエハ３０Ｗに露光されフォトレジストが現像される。次に、フォトレジストから露出した金属層がエッチングされる。これにより、図１及び図２に示されたように音叉型水晶振動片３０の両面に励振電極３３、３４、及び引出電極３１，３２が形成される。
【００３２】
ステップＳ１１６において、水晶ウエハ３０Ｗから音叉型水晶振動片３０が切り取られる。音叉型水晶振動片３０は、基部２３の接続端部２３１（図２（ｂ）を参照）で水晶ウエハ３０Ｗと接続しているため、接続端部２３１を折ることで水晶ウエハ３０Ｗから切り離される。
【００３３】
ステップＳ１２２において、ベースウエハ４０Ｗが用意される。図５に示されたようにベースウエハ４０Ｗの周縁部の一部にはオリエンテーションフラットＯＦが形成され、ベースウエハ４０Ｗの結晶軸が特定されている。そしてスパッタリングまたは真空蒸着によってベースウエハ４０Ｗの第２接合面Ｍ２に金属層（クロム層及び金層）が形成される。金属層の全面にフォトレジストが均一に塗布される。そしてベースウエハ４０Ｗは、露光装置（不図示）を用いて、フォトマスクに描かれた台座４５ａと突起部４５ｂと緩衝部４６とベース側凹部４７とスルーホール４１，４２とのパターンが露光される。次に、フォトレジストから露出した金属層がエッチングされ、露出した水晶材がエッチングされる。これによりベース側凹部４７が形成される。エッチングされなかった部分が、台座４５ａ、突起部４５ｂ、緩衝部４６及び枠部４９になる。一度のエッチングにより台座４５ａ、突起部４５ｂ、緩衝部４６及び枠部４９が形成されるため、製造が容易である。さらに、エッチング工程でスルーホール４１，４２が形成される。
【００３４】
ステップＳ１２４において、ベースウエハ４０Ｗの金属層にフォトレジストが均一に塗布される。そして露光装置（不図示）を用いて、フォトマスクに描かれた電極のパターンがベースウエハ４０Ｗに露光され現像される。次に、フォトレジストから露出した金属層がエッチングされる。これにより、図１（ｂ）及び図２（ｃ）に示されたように第１ベース４０の表面には、第１接続電極４３及び第２接続電極４４が形成される。第１スルーホール４１及び第２スルーホール４２には、金属膜１５が形成される。第１ベース４０の実装面には第１外部電極５１及び第２外部電極５２が形成される。
【００３５】
ステップＳ１３２において、第１ベース４０の台座４５ａに導電性接着剤６１が塗布される。不図示の水晶振動片装着装置は、音叉型水晶振動片３０を真空吸着し、第１ベース４０のキャビティ２２内に収納する。音叉型水晶振動片３０は、第１ベース４０の台座４５ａに載置される。水晶振動片装着装置は、不図示のＣＣＤカメラによる画像処理技術によってキャビティ２２と台座４５ａとの位置を識別することによって音叉型水晶振動片３０を台座４５ａに配置する。次に、導電性接着剤６１が仮硬化され、その後導電性接着剤６１が本硬化されることで、音叉型水晶振動片３０と台座４５ａの接続電極４３，４４とがパッケージ外部の外部電極５１、５２と電気的に接続される。
【００３６】
ステップＳ１３４において、低融点ガラスが形成されたリッドウエハ１０Ｗの枠部１９の第１接合面Ｍ１と、ベースウエハ４０Ｗの枠部４９の第２接合面Ｍ２とが精密に重ね合わられる。そして接合材４８が３５０℃から４００℃程度に加熱されリッドウエハ１０Ｗとベースウエハ４０Ｗとが押圧される。この工程により、リッドウエハ１０Ｗとベースウエハ４０Ｗとが接合される。
【００３７】
第１接合面Ｍ１に形成された接合材４８の塗布量が多過ぎた場合には、接合時に接合材４８がはみ出し、キャビティ２２内へ流れ込む。しかし、枠部４９の第２接合面Ｍ２と台座４５ａとの間には、ベース側凹部４７の一部である間隙がある。このためはみ出した接合材４８がキャビティ２２内へ流れ込んでも、接合材４８が音叉型水晶振動片３０に接するおそれは少ない。同様に、枠部４９の第２接合面Ｍ２と突起部４５ｂとの間にも間隙がある。
【００３８】
ステップＳ１３６において、第１スルーホール４１及び第２スルーホール４２にボール状の共晶金属７０を配置し、接合したリッドウエハ１０Ｗ及びベースウエハ４０Ｗが真空中又は不活性ガス雰囲気中のリフロー炉で一定時間所定の温度で加熱される。そして共晶金属７０が溶融し第１スルーホール４１及び第２スルーホール４２が封止される。例えば、共晶金属７０がＡｕ１２Ｇｅ合金の場合は、Ａｕ１２Ｇｅ合金は４００°Ｃに加熱される。これにより、キャビティ２２内が真空又は不活性ガスで満たされた第１水晶デバイス１００が製造される。
【００３９】
ステップＳ１３８において、音叉型水晶振動片３０の錘部２８にレーザー光が照射され錘部２８の金属被膜の一部を蒸散・昇華させて周波数が調整される。接合されたウエハは、ダイシングブレード又はワイヤーソーで切断されて第１水晶デバイス１００が製造される。第１水晶デバイス１００は駆動特性などの検査を行うことで完成する。
【００４０】
＜第２実施形態；第２水晶デバイス１１０の構成＞
第２水晶デバイス１１０の構成について、図６、図７及び図８を参照しながら説明する。
図６は、第２水晶デバイス１１０のリッド１０側から見た斜視図である。リッド１０と第２ベース４０Ａとが分離されて描かれている。図７はリッド１０と第２ベース４０Ａとが接合された後の状態を示した図６のＢ−Ｂ’断面図である。図８は、ベースウエハ４０ＡＷの平面図である。
【００４１】
第２水晶デバイス１１０と第１水晶デバイス１００との異なる点は、第２ベース４０Ａの角部に、キャスタレーション１２２（１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ）が形成されている点である。キャスタレーション１２２には外部電極５１，５２と導電された側面電極１２３（１２３ａ、１２３ｂ，１２３ｃ、１２３ｄ）がそれぞれ形成されている。一方、第２水晶デバイス１１０にはスルーホールが形成されていない。また、スルーホールがないため突起部も形成されていない。第１実施形態と同じ構成要件には同じ符号を付し説明を省略し相違点について説明する。
【００４２】
図６及び図７で示されたように、第２水晶デバイス１１０は、音叉型水晶振動片３０を装着した第２ベース４０Ａとリッド１０とから構成される。第２ベース４０Ａとリッド１０とは水晶材料からなる。また第２ベース４０Ａとリッド１０とは接合材４８で接合される。第２ベース４０Ａとリッド１０とが接合されキャビティ２２（図７を参照）が形成され、キャビティ２２内は真空状態又は不活性ガスで満たされた状態となる。
【００４３】
第２ベース４０Ａは、リッド１０側の片面に、ベース側凹部４７と一対の台座４５ａと緩衝部４６と枠部４９とを有している。枠部４９には、第２接合面Ｍ２を有している。実装面Ｍ３には一対の外部電極５１、５２が形成される。第２ベース４０Ａの角部には二対の側面キャスタレーション１２２ａ、１２２ｂ及び側面キャスタレーション１２２ｃ，１２２ｄが形成されている。側面キャスタレーション１２２ａ、１２２ｂ及び側面キャスタレーション１２２ｃ，１２２ｄは円形貫通孔ＢＨ１（図８を参照）がダイシングされた際に形成される。
【００４４】
外部電極５１は側面電極１２３ａ、１２３ｂに接続され、外部電極５２は側面電極１２３ｃ、１２３ｄに接続されている。また側面電極１２３ａ、１２３ｂは第１接続電極４３に接続されている。側面電極１２３ｃ、１２３ｄは第２接続電極４４に接続されている。
【００４５】
図７に示されるように、リッド１０の第１接合面Ｍ１と第２ベース４０Ａの第２接合面Ｍ２との間に塗布された接合材４８は、リッド１０と第２ベース４０Ａとを接合する。接合材４８は非導電性であるため、第２接合面Ｍ２上に形成された第１接続電極４３と第２接続電極４４とを短絡（ショート）させない。
【００４６】
図７に示されるように、第１接合面Ｍ１に形成された接合材４８の塗布量が多過ぎた場合には、接合時に接合材４８がはみ出し、キャビティ２２内へ流れ込む。しかし、枠部４９の第２接合面Ｍ２と台座４５ａとの間には、ベース側凹部４７の一部である間隙がある。このためはみ出した接合材４８がキャビティ２２内へ流れ込んでも、接合材４８が音叉型水晶振動片３０に接するおそれは少ない。同様に、枠部４９の第２接合面Ｍ２からはみ出した接合材４８がキャビティ２２内へ流れ込んでも接合材４８が音叉型水晶振動片３０に接するおそれは少ない。
【００４７】
（第２水晶デバイス１１０の製造工程）
図６に示された第２水晶デバイス１１０の製造方法は第１実施形態で説明された図３のフローチャートと実質的に同じである。第２水晶デバイス１１０の第２ベース４０Ａと、第１ベース４０との相違点を図３に示したフローチャートを用い追加説明する。
【００４８】
ステップＳ１２２において、ベースウエハ４０ＡＷが用意される。そして、エッチングによりベースウエハ４０ＡＷの四隅に対応する箇所にベースウエハ４０ＡＷを貫通するように円形貫通孔ＢＨ１（図８を参照）が形成される。円形貫通孔ＢＨ１が４分割されると１つのキャスタレーション１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ（図６を参照）になる。第２ベース４０Ａは、ベース側凹部４７、一対の台座４５ａ、緩衝部４６及び第２接合面Ｍ２をリッド１０側の片面に有している。一度のエッチングにより台座４５ａ、緩衝部４６及び枠部４９が形成され、さらに円形貫通孔ＢＨ１が形成されるため、製造が容易である。
【００４９】
ステップＳ１２４において、スパッタリングまたは真空蒸着によってベースウエハ４０ＡＷの実装面Ｍ３及び円形貫通孔ＢＨ１に金属層が形成される。
次いで、露光装置（不図示）を用いて、フォトマスクに描かれた外部電極５１、５２及び側面電極１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３dのパターンがベースウエハ４０ＡＷに露光される。次に、フォトレジストから露出した金属層がエッチングされる。これにより、図６及び図７に示されたようにベースウエハ４０ＡＷの実装面Ｍ３に外部電極５１、５２が形成され、円形貫通孔ＢＨ１に側面電極１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３dが形成される。
【００５０】
＜第３実施形態；第３水晶デバイス１２０の構成＞
第３水晶デバイス１２０の構成について、図９及び図１０を参照しながら説明する。
図９は、第３水晶デバイス１２０のリッド１０側から見た斜視図である。図１０は、ベースウエハ４０ＢＷの平面図である。第３水晶デバイス１２０と第２水晶デバイス１１０とはキャスタレーションの形状及び位置が異なっている。第１実施形態と同じ構成要件には同じ符号を付し説明を省略し相違点について説明する。
【００５１】
第３ベース４０Ｂは、実装面Ｍ３に一対の外部電極５１，５２がそれぞれ形成され、第３ベース４０ＢのＹ軸方向の両辺には一対のキャスタレーション２２２ａ、２２２ｂが形成されている。また、キャスタレーション２２２ａには外部電極５１に接続された側面電極２２３ａが形成され、キャスタレーション２２２ｂには外部電極５２と接続された側面電極２２３ｂが形成されている。第３ベース４０Ｂの第２接合面Ｍ２にはベース側凹部４７及び一対の台座４５ａ、緩衝部４６及び枠部４９（図９、図１０を参照）が形成されている。キャスタレーション２２２ａ、２２２ｂはトラック状の貫通孔ＢＨ２（図１０を参照）をダイシングされた際に形成される。
【００５２】
＜第３水晶デバイス１２０の製造方法＞
図９に示された第３水晶デバイス１２０の製造方法は第２実施形態で説明されたフローチャートと実質的に同じである。
【００５３】
以下に説明する第４実施形態、第５実施形態、第６実施形態及び第７実施形態では、圧電振動片としてＡＴカットの水晶振動片が使われている。ＡＴカットの水晶振動片は、水晶振動片の主面が人工水晶の結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、Ｘ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向に３５度１５分傾斜されている。以下の実施形態で示す圧電デバイス１４０〜１６０は、その長辺方向をｘ軸方向、短辺方向をｚ軸方向、上下方向をｙ軸方向としている。このため、リッド、ベース及びＡＴカットの水晶振動片についても同様な軸方向とし、長辺方向、短辺方向、上下方向を、それぞれｘ軸方向、ｚ軸方向、ｙ軸方向として説明する。
【００５４】
＜第４実施形態；第４水晶デバイス１３０の構成＞
第４水晶デバイス１３０の構成について、図１１を参照しながら説明する。
図１１は、第４水晶デバイス１３０のリッド１０側から見た斜視図である．第４水晶デバイス１３０と第２水晶デバイス１１０とはベースの台座の形状及び位置が異なっている。また、第２水晶デバイス１１０の音叉型水晶振動片３０に代わり、第１ＡＴカット水晶振動片２０を装着している。第２実施形態と同じ構成要件には同じ符号を付し説明を省略し相違点について説明する。
【００５５】
第１ＡＴカットの水晶振動片２０は、ＡＴカットの水晶片２０１により構成され、その水晶片２０１の中央付近の両主面に、一対の励振電極２０２ａ，２０２ｂが対向して配置されている。また、励振電極２０２ａにはＡＴカットの水晶片２０１底面の−ｙ側の一隅まで伸びた引出電極２０３ａが接続され、励振電極２０２ｂにはＡＴカットの水晶片２０１底面の＋ｙ側の他隅まで伸びた引出電極２０３ｂが接続されている。第１ＡＴカットの水晶振動片２０は、導電性接着剤により第４ベース４０Ｃの接続電極４３及び接続電極４４に接着される。
【００５６】
第４ベース４０Ｃは、実装面Ｍ３に一対の外部電極５１，５２がそれぞれ形成され、第４ベース４０Ｃの四隅にはキャスタレーション１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄが形成されている。また、キャスタレーション１２２ａ、１２２ｂには外部電極５１に接続された側面電極１２３ａ、１２３ｂが形成され、キャスタレーション１２２ｃ、１２２ｄには外部電極５２と接続された側面電極、１２３ｃ、１２３ｄが形成されている。
【００５７】
第４ベース４０Ｃは、ベース側凹部４７をリッド１０側の片面に有する。ベース側凹部４７が形成されることにより、一対の台座４５ｃがベース側凹部４７の底面から突き出るように形成されている。一方の台座４５ｃは、キャスタレーション１２２ａ、１２２ｂ側に配置され、他方の台座４５ｃは、キャスタレーション１２２ｃ、１２２ｄ側に配置され、四辺からなる枠部４９のうち対向する二辺につながっている。なお、一方の台座４５ｃに接続電極４３が形成され、外部電極５１と電気的に接続している。他方の台座４５ｃに接続電極４４が形成され、外部電極５２と電気的に接続している。
【００５８】
＜第４水晶デバイス１３０の製造方法＞
図１１に示された第４水晶デバイス１３０の製造方法は第２実施形態で説明されたフローチャートと実質的に同じである。第４水晶デバイス１３０の第１ＡＴカットの水晶振動片２０と音叉型水晶振動片３０との相違点を図３に示したフローチャートを用い追加説明する。
【００５９】
ステップＳ１１２において、ＡＴカットの水晶ウエハ２０１Ｗ（不図示）に、エッチングにより複数の第１ＡＴカットの水晶振動片２０の外形が形成される。第１ＡＴカットの水晶振動片２０の外形が形成されたＡＴカットの水晶ウエハ２０１Ｗの両面全面にスパッタリングまたは真空蒸着によって金属層（クロム層及び金層）が形成される。ここで、下地としてのクロム層の厚さは例えば１５０Å〜５００Åであり、金層の厚さは例えば４００Å〜８００Åである。
【００６０】
ステップＳ１１４において、金属層の全面にフォトレジストが均一に塗布される。そして露光装置（不図示）を用いて、フォトマスクに描かれた励振電極２０２ａ、２０２ｂ及び引出電極２０３ａ，２０３ｂのパターンがＡＴカットの水晶ウエハ２０１Ｗに露光されフォトレジストが現像される。次に、フォトレジストから露出した金属層がエッチングされる。これにより、図１１に示されたように第１ＡＴカットの水晶振動片２０の両面に励振電極２０２ａ、２０２ｂ及び引出電極２０３ａ，２０３ｂが形成される。
【００６１】
ステップＳ１１６において、ＡＴカットの水晶ウエハ２０１Ｗから第１ＡＴカットの水晶振動片２０が切り取られる。なお、上述した工程ではなく、水晶ウエハ２０１Ｗから第１ＡＴカットの水晶振動片２０が切り取られた後、各水晶振動片２０に対してエッチング又はメタルマスクにより電極を形成してもよい。
【００６２】
＜第５実施形態；第５水晶デバイス１４０の構成＞
第５水晶デバイス１４０の構成について、図１２を参照しながら説明する。
図１２は、第５水晶デバイス１４０のリッド１０側から見た斜視図である．第５水晶デバイス１４０と第４水晶デバイス１３０とは第５ベース４０Ｄのキャスタレーションの形状及び位置が異なっている。また、台座４５ｄの形状が異なっている。第４実施形態と同じ構成要件には同じ符号を付し説明を省略し相違点について説明する。
【００６３】
第５ベース４０Ｄは、実装面Ｍ３に一対の外部電極５１，５２がそれぞれ形成され、第５ベース４０Ｄのｘ軸方向の両辺には一対のキャスタレーション２２２ａ、２２２ｂが形成されている。また、キャスタレーション２２２ａには外部電極５１に接続された側面電極２２３ａが形成され、キャスタレーション２２２ｂには外部電極５２と接続された側面電極２２３ｂが形成されている。第５ベース４０Ｄの第２接合面Ｍ２にはベース側凹部４７及び一対の台座４５ｄと枠部４９とが形成されている。一対の台座４５ｄは、ベース側凹部４７の底面から突き出るように形成されている。一方の台座４５ｄは、キャスタレーション２２２ａ側に配置され、他方の台座４５ｄは、キャスタレーション２２２ｂ側に配置され、四辺からなる枠部４９のうち対向する二辺につながっていない。キャスタレーション２２２ａ、２２２ｂはトラック状の貫通孔をダイシングされた際に形成される。
【００６４】
＜第５水晶デバイス１４０の製造方法＞
図１２に示された第５水晶デバイス１４０の製造方法は第４実施形態で説明された第４水晶デバイス１３０の製造方法と実質的に同じである。
【００６５】
＜第６実施形態；第６水晶デバイス１５０の構成＞
第６水晶デバイス１５０の構成について、図１３を参照しながら説明する。
図１３は、第６水晶デバイス１５０のリッド１０側から見た斜視図である。第６水晶デバイス１５０と第４水晶デバイス１３０（図１１参照）とは第１ＡＴカットの水晶振動片２０に代わり、第２ＡＴカットの水晶振動片２０Ａが片持ち支持するように接合する構造で装着されている。また、第４ベース４０Ｃ台座４５ｅ、４５ｆの形状及び位置が異なっている。第４実施形態と同じ構成要件には同じ符号を付し説明を省略し相違点について説明する。
【００６６】
第２ＡＴカットの水晶振動片２０Ａは、ＡＴカットの水晶片１０１により構成され、その水晶片１０１の中央付近の両主面に、一対の励振電極１０２ａ，１０２ｂが対向して配置されている。また、励振電極１０２ａにはＡＴカットの水晶片１０１底面の−ｙ側の一端まで伸びた引出電極１０３ａが接続され、励振電極１０１ｂにはＡＴカットの水晶片２０１底面の同一方向の−ｙ側の他隅まで伸びた引出電極１０３ｂが接続されている。第２ＡＴカットの水晶振動片２０Ａは、導電性接着剤により第６ベース４０Ｅの接続電極４３及び接続電極４４に接着される。
【００６７】
第６ベース４０Ｅは、ベース側凹部４７をリッド１０側の片面に有する。ベース側凹部４７が形成されることにより、台座４５ｅ，４５ｆがベース側凹部４７の底面から突き出るように形成されている。台座４５ｅ，４５ｆは、四辺からなる枠部４９のうちｚ軸方向の対向する二辺に沿って平行に形成される。台座４５ｅ，４５ｆは、四辺からなる枠部４９のうち対向する二辺につながっていない。なお、一方の台座４５ｅに接続電極４４が形成され、外部電極５２と電気的に接続している。他方の台座４５ｆに接続電極４３が形成され、外部電極５１と電気的に接続している。
【００６８】
＜第６水晶デバイス１５０の製造方法＞
図１３に示された第６水晶デバイス１５０の製造方法は第４実施形態で説明された第４水晶デバイス１３０の製造方法と実質的に同じである。
【００６９】
＜第７実施形態；第７水晶デバイス１６０の構成＞
第７水晶デバイス１６０の構成について、図１４及び図１５を参照しながら説明する。
図１４は、第７水晶デバイス１５０のリッド１０側から見た斜視図であり、図１５（ａ）は第７水晶デバイス１６０のＣ−Ｃ’断面図であり、（ｂ）は第７水晶デバイス１６０のＤ−Ｄ’断面図である。図１５（ａ）、（ｂ）にはコンベックス形状の水晶振動片２０Ｂが誇張されて描かれている。第７水晶デバイス１６０と第５水晶デバイス１４０（図１２参照）とは第１ＡＴカットの水晶振動片２０に代わり、第３ＡＴカットのコンベックス形状の水晶振動片２０Ｂが装着されている。また、第７ベース４０Ｆの台座４５ｃの形状が異なっており、緩衝部４６ｂが設けられている。第５実施形態と同じ構成要件には同じ符号を付し説明を省略し相違点について説明する。
【００７０】
図１４に示されるように、第３ＡＴカットの水晶振動片２０Ｂは、コンベックス形状の水晶片２０５により構成される。例えば、水晶振動片断面は矩形ではなく励振電極を形成する中央部から端部に向けて徐々に厚みを薄くしたコンベックス形状である。その水晶片２０５の中央付近の両主面に、一対の励振電極２０２ａ，２０２ｂが対向して配置されている。また、励振電極２０２ａにはコンベックス形状の水晶片２０５底面の−ｙ側の一隅まで伸びた引出電極２０３ａが接続され、励振電極２０２ｂにはコンベックス形状の水晶片２０５底面の−ｙ側の他隅まで伸びた引出電極２０３ｂが接続されている。第３ＡＴカットのコンベックス形状の水晶振動片２０Ｂは、導電性接着剤６１（図１５参照）により第７ベース４０Ｆの接続電極４３及び接続電極４４に接着される。
【００７１】
第７ベース４０Ｆは、実装面Ｍ３に一対の外部電極５１，５２がそれぞれ形成され、第７ベース４０Ｆのｘ軸方向の両辺には一対のキャスタレーション２２２ａ、２２２ｂが形成されている。また、キャスタレーション２２２ａには外部電極５１に接続された側面電極２２３ａが形成され、キャスタレーション２２２ｂには外部電極５２と接続された側面電極２２３ｂが形成されている。第７ベース４０Ｆの第２接合面Ｍ２にはベース側凹部４７及び一対の台座４５ｃと緩衝部４６ｂと枠部４９とが形成されている。一対の台座４５ｃは、ベース側凹部４７の底面から突き出るように形成されている。一方の台座４５ｃは、キャスタレーション２２２ａ側に配置され、他方の台座４５ｃは、キャスタレーション２２２ｂ側に配置され、四辺からなる枠部４９のうち対向する二辺につながっている。
【００７２】
図１５（ａ）、（ｂ）に示されるように、第７ベース４０Ｆの緩衝部４６ｂは、第３ＡＴカットのコンベックス形状の水晶振動片２０Ｂの曲面に合わせ、緩衝部４６ｂの端部から中央部に向けて徐々に厚みを薄く形成されている。緩衝部４６ｂは、外部からの衝撃によって第３ＡＴカットのコンベックス形状の水晶振動片２０Ｂが揺れても、引出電極２０３ａ、２０３ｂと接続電極４３、４４とが剥離することがないように設けられている。第３ＡＴカットのコンベックス形状の水晶振動片２０Ｂと緩衝部４６ｂとの距離は、導電性接着剤６１の厚さと接続電極の厚さとを合わせた距離になる。第７実施形態ではコンベックス形状の水晶振動片２０Ｂを示したが、コンベックス型ではなくメサ型の水晶振動片であれば緩衝部は階段状に凹んだ形状にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。たとえば、リッド及びベースは水晶材であったがガラス板であってもよい。
【００７４】
また、実施形態では水晶振動片が使用されたが、水晶以外にタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料を利用することができる。また、接合材として低融点ガラスが使用されたが、ポリイミド樹脂などの非導電性の樹脂接合材が使用されてもよい。さらに圧電デバイスとして、発振回路を組み込んだＩＣなどをパッケージ内に配置させた圧電発振器にも本発明は適用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１０ … リッド
１５ … スルーホール配線
１７ … リッド側凹部
１９、４９ … 枠部
２０，２０Ａ … ＡＴカット振動片、 ２０Ｂ … コンベックス形状のＡＴ振動片
２１ … 振動腕
２２ … キャブティ
２３ … 基部
２４ … 溝部
２６ … 接続部
２８ … 錘部
３０ … 音叉型水晶振動片
３１，３２ … 引出電極、
３３，３４、３３ａ，３４ａ … 励振電極
４０（Ａ〜Ｆ） … ベース
４１、４２ … スルーホール
４３、４４ … 接続電極
４５ａ … 台座，４５ｂ … 突起部
４６ … 緩衝部
４７ … ベース側凹部
４８ … 接合材
５０ … 切取り部
５１、５２ … 外部電極
６１ … 導電性接着剤
７０ … 共晶金属
８０ … パッケージ
１００、１１０ … 第１水晶デバイス、第２水晶デバイス
１２０，１３０ … 第３水晶デバイス、第４水晶デバイス
１４０，１５０，１６０ … 第５水晶デバイス、第６水晶デバイス、第７水晶デバイス
１０２ａ，１０２ｂ，２０２ａ，２０２ｂ … 励振電極
１２２（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）、２２２（ａ，ｂ） … キャスタレーション
１２３（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）、２２３（ａ，ｂ） … 側面電極
２０１ … ＡＴカットの水晶片、 ２０５ … コンベックス形状の振動片
２０３ａ，２０３ｂ … 引出電極
ＢＨ１，ＢＨ２ … 貫通孔
ｈ１ … 台座の高さ、ｈ２ … 緩衝部の高さ、ｈ３ … 枠部の高さ
Ｍ１，Ｍ２ … 接合面
ＯＦ … オリエンテーションフラット
ＳＬ … スクライブライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リッドとベースとを低融点ガラス等の接合材により接合する圧電デバイスの製造方法およびその方法によって製造された圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電デバイスとして、例えば水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発振器あるいはＳＡＷフィルタ等がある。これらはいずれも圧電振動片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気密封止されている。これら圧電デバイスは表面実装タイプが増加している。このような表面実装型の圧電デバイスは、ベースとリッドとの接合は多種多様の接合方法が検討されている。例えば、樹脂接合、低融点ガラス接合が挙げられる。
【０００３】
この樹脂接合又は低融点ガラスによる接合は、パッケージの低背化が可能であり、圧電振動片の収容領域が比較的広く確保できる。しかしながら、樹脂又は低融点ガラスの接合材による接合では、接合材の塗布量や接合後の塗布状態の管理が必要となる。接合材の塗布量が過少状態では気密不良や接合強度の低下を招き、接合材の塗布量が過多状態では接合材がはみ出し、はみ出した接合材と圧電振動片とが接触して特性の異常を招くことがあった。特に、パッケージのサイズが小さいと、収容スペース（キャビティ）を広く取るために小さな接合領域しか確保できず、上記接合材のはみ出しを招くことが多かった。
【０００４】
従来、これら接合材のはみ出しをなくすために、特許文献１に開示されているように、ベースの接合領域の一部分に、接合材料を塗布しない非塗布部を設けていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−００８３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のような手法では、接合材が接合面に全く塗布されない領域が形成されているため、接合材溶融後もこの領域の一部が残存し、接合強度が著しく低下することがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、圧電デバイス内に接合材のはみ出しによる特性の悪影響をなくした圧電デバイスを提供することを目的とする。また接合強度の低下と気密性の低下を抑制できる信頼性の高い圧電デバイス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】
第１観点の圧電デバイスは、一対の励振電極を有する圧電振動片を収納する。その圧電デバイスは、周辺に環状に形成された第１接合面と第１接合面から凹んで形成されたリッド側凹部とを有するリッドと、第１接合面に対応し環状に形成された第２接合面と第２接合面から凹んで形成されたベース側凹部とベース側凹部から突き出た形状で且つ圧電片を載置する一対の台座とが形成されたベースと、一対の台座に載置された圧電片と、第１接合面と第２接合面との間に環状に配置され第１接合面と第２接合面とを接合する非導電性の接合材と、を備える。そして第２接合面と一対の台座とが同一面高さに形成されている。
第２接合面と一対の台座とが同一面高さであるため、製造コストが少なくて済む。また接合材が多く塗布されても、圧電振動片がベース側凹部から突き出た一対の台座に載置されているため、接合材が圧電振動片に付着するおそれが少ない。
【０００９】
また、ベースは第２接合面の反対側の実装面に一対の外部電極を有し、一対の台座から一対の外部電極へそれぞれ接続される一対の接続電極を有していてもよい。
また、一対の接続電極は外部電極からベースを貫通するように形成された一対の貫通電極を含み、一対の貫通電極の一方は一対の台座の一方に貫通し、一対の貫通電極の他方はベース側凹部から突き出た突起部に貫通していてもよい。そして、突起部は、第２接合面と同一面高さである。
【００１０】
また、ベースはリッド側から見て矩形形状であり、その矩形形状の外周に窪んで形成された一対のキャスタレーションを有していてもよい。そして、一対の接続電極は一対の外部電極から一対のキャスタレーションをそれぞれ介して一対の台座まで形成されている。
【００１１】
圧電デバイスは、外部からの衝撃で圧電片が揺れた場合に圧電振動片が欠けないように、ベース側凹部から突き出た緩衝部を有し、緩衝部は第２接合面と同一面高さに形成されている。
【００１２】
第２観点の圧電デバイスの製造方法は、周辺に環状に形成された第１接合面と第１接合面から凹んで形成されたリッド側凹部とを有するリッドを複数含むリッドウエハを用意する工程と、第１接合面に対応し環状に形成された第２接合面と第１接合面から凹んで形成されたベース側凹部とベース側凹部から突き出た形状で且つ圧電振動片を載置する一対の台座とが形成されたベースを複数含むベースウエハを用意する工程と、圧電片を複数のベースにそれぞれ配置する工程と、第１接合面又は第２接合面に所定の幅で環状に接合材を形成する接合材形成工程と、接合材形成工程後に、ベースウエハとリッドウエハとを加熱して接合する接合工程と、を備える。
接合材形成工程において接合材が多く塗布されても、圧電片がベース側凹部から突き出た一対の台座に載置されているため、接合材が圧電振動片に付着するおそれが少ない。
【００１３】
ベースウエハを用意する工程は、一対の台座から第２接合面の反対側の実装面に形成された一対の外部電極へそれぞれ接続される一対の接続電極を形成する。
接合材は３５０℃〜４１０℃で溶融するガラスの接合材を含む。
圧電デバイスの製造方法は、接合工程後に、圧電デバイスをスクライブラインに沿って個々に切断する切断工程を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の圧電デバイスは、接合材がはみ出して圧電振動片に付着することがない。また本発明の圧電デバイスの製造方法は、信頼性の高い圧電デバイスの大量生産が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は、音叉型水晶振動片３０を装着した第１水晶デバイス１００の内面図である。 （ｂ）は、第１水晶デバイス１００をＡ−Ａ’断面で切った断面構成図である。
【図２】（ａ）は、リッド１０の内面図である。 （ｂ）は、音叉型水晶振動片３０の平面図である。 （ｃ）は、ベース４０の上面図である。
【図３】第１水晶デバイス１００の製造方法を示したフローチャートである。
【図４】リッドウエハ１０Ｗの平面図である。
【図５】ベースウエハ４０Ｗの平面図である。
【図６】第２水晶デバイス１１０の分解斜視図である。
【図７】第２水晶デバイス１１０のＢ−Ｂ’断面図である。
【図８】ベースウエハ４０ＡＷの平面図である。
【図９】第３水晶デバイス１２０の分解斜視図である。
【図１０】ベースウエハ４０ＢＷの平面図である。
【図１１】第４水晶デバイス１３０の分解斜視図である。
【図１２】第５水晶デバイス１４０の分解斜視図である。
【図１３】第６水晶デバイス１５０の分解斜視図である。
【図１４】第７水晶デバイス１６０の分解斜視図である。
【図１５】（ａ）第７水晶デバイス１６０のＣ−Ｃ’断面図である。 （ｂ）第７水晶デバイス１６０のＤ−Ｄ’断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１実施形態；第１水晶デバイス１００の構成＞
第１水晶デバイス１００の構成について図１及び図２を参照しながら説明する。
図１は、音叉型水晶振動片３０を備えた表面実装型の第一水晶デバイス１００の概略図を示している。
【００１７】
図１（ａ）は、音叉型水晶振動片３０を収納した第１水晶デバイス１００の内面図であり、第１水晶デバイス１００は、リッド１０を取り除いた状態で、音叉型水晶振動片３０を主体に描かれている。図１（ｂ）は、第１水晶デバイス１００をＡ−Ａ’断面で切った断面構成図である。ただし、リッド１０と第１ベース４０とが分離された状態が示されている。図２（ａ）は、リッド１０の内面図であり、（ｂ）は、第１音叉型水晶振動片３０の平面図であり、（ｃ）は、第１ベース４０の平面図である。
【００１８】
第１水晶デバイス１００は、リッド１０および第１ベース４０から構成され、パッケージ８０（図１（ｂ）を参照）が形成されている。リッド１０は、リッド側凹部１７を第１ベース４０側の片面に有している。第１ベース４０はベース側凹部４７をリッド１０側の片面に有している。リッド側凹部１７とベース側凹部４７とによりキャビティ―２２（図１（ｂ）を参照）が形成される。キャビティ―２２に音叉型水晶振動片３０が装着されている。リッド１０及び第１ベース４０は水晶材料からなる。
【００１９】
リッド１０は、枠部１９に第１接合面Ｍ１（図２（ａ）を参照）を備えている。リッド１０の第１接合面Ｍ１は低融点ガラスからなる非導電性の接合材４８（図１（ｂ）を参照）が環状に塗布される。なお、接合材４８は後述する第１ベース４０の第２接合面Ｍ２に環状に塗布されてもよい。
【００２０】
音叉型水晶振動片３０は、一対の振動腕２１と基部２３とからなり、基部２３に第１引出電極３１及び第２引出電極３２を備え、導電性接着剤６１で第１接続電極４３及び第２接続電極４４に接続し導通する。第１引出電極３１は、第１接続電極４３に接続し、第２引出電極３２は、第２接続電極４４に接続する。一対の振動腕２１は、表面、裏面及び側面に第１励振電極３３及び第２励振電極３４が形成されており、第１励振電極３３は第１引出電極３１につながっており、第２励振電極３４は第２引出電極３２につながっている。振動腕２１の先端部は金属膜を備えた錘部２８を形成している。一対の振動腕２１の表裏両面には、溝部２４が形成されている。
【００２１】
第１引出電極３１、第２引出電極３２、第１励振電極３３、第２励振電極３４及び錘部２８は、ともに、１５０Å〜５００Å（１５ｎｍ〜５０ｎｍ）のクロム（Ｃｒ）層の上に４００Å〜８００Å（４０ｎｍ〜８０ｎｍ）の金（Ａｕ）層が形成された構成である。クロム（Ｃｒ）層の代わりに、ニッケル（Ｎｉ）又はチタン（Ｔｉ）層を使用してもよく、また金（Ａｕ）層の代わりに、銀（Ａｇ）層を使用してもよい。
【００２２】
図１（ａ）、（ｂ）及び図２（ｃ）に示されるように、第１ベース４０は、ベース側凹部４７をリッド１０側の片面に有する。ベース側凹部４７が形成されることにより、一対の台座４５ａと突起部４５ｂと緩衝部４６と枠部４９とがベース側凹部４７の底面から突き出るように形成されている。台座４５ａには音叉型水晶振動片３０が載置されている。第１ベース４０は、エッチングによりベース側凹部４７を設ける際、同時に一対の台座４５ａと突起部４５ｂと緩衝部４６と枠部４９と第１スルーホール４１と第２スルーホール４２とを形成する。第１スルーホール４１は一対の台座４５ａの一方に形成され、第２スルーホール４２は、突起部４５ｂに形成される。台座４５ａの一方には第１接続電極４３が形成され、突起部４５ｂには第２接続電極４４が形成され、その第２接続電極４４は台座４５ａの他方にまで伸びるように形成されている。
【００２３】
緩衝部４６は、外部からの衝撃によって音叉型水晶振動片３０の一対の振動腕２１が揺れても、一対の振動腕２１の先端がベース側凹部４７の底面と当接することがないように設けられている。仮に緩衝部４６が設けられていないと、外部からの衝撃によって振動腕２１の先端がベース側凹部４７の底面と当接して、先端が欠けるおそれがある。音叉型水晶振動片３０がＸＹ面に水平に載置された場合、音叉型水晶振動片３０と緩衝部４６との距離は、導電性接着剤６１の厚さと第１接続電極４３の厚さとを合わせた距離になる。
【００２４】
第１ベース４０は枠部４９に第２接合面Ｍ２を有している。第２接合面Ｍ２の形状及び面積は、リッド１０の枠部１９の第１接合面Ｍ１の形状及び面積とほぼ同じである。第１ベース４０の実装面Ｍ３には、第１外部電極５１及び第２外部電極５２が形成される。
【００２５】
第１スルーホール４１及び第２スルーホール４２には、金属膜１５が形成される。第１接続電極４３は、第１スルーホール４１の金属膜１５を通じて第１ベース４０の実装面Ｍ３に設けた第１外部電極５１に接続する。第２接続電極４４は、第２スルーホール４２の金属膜１５を通じて第１ベース４０の実装面Ｍ３に設けた第２外部電極５２に接続する。つまり、第１引出電極３１は第１外部電極５１と電気的に接続し、第２引出電極３２は第２外部電極５２と電気的に接続している。第１スルーホール４１及び第２スルーホール４２は、共晶金属７０を用いて封止される。
【００２６】
第１ベース４０は一枚の水晶板がエッチングされることによってベース側凹部４７が形成される。エッチングされなかった一対の台座４５ａ、突起部４５ｂ、緩衝部４６及び枠部４９は実装面Ｍ３から同じ高さとなる。すなわち、一対の台座４５ａの高さｈ１と突起部４５ｂの高さｈ１と緩衝部４６の高さｈ２とは、第１ベース４０の枠部４９の高さｈ３と同一面高さに形成される。なお、水晶板はエッチング（ウェットエッチング又はドライエッチング）される代わりに、サンドブラストで加工されてもよい。
【００２７】
＜第１水晶デバイス１００の製造方法＞
図３は、第１水晶デバイス１００の製造を示したフローチャートである。また、図４はリッドウエハ１０Ｗの平面図で、図５はベースウエハ４０Ｗの平面図である。
【００２８】
ステップＳ１０２において、リッドウエハ１０Ｗが用意される。図４に示されたように、リッドウエハ１０Ｗの周縁部の一部にはオリエンテーションフラットＯＦが形成され、リッドウエハ１０Ｗの結晶軸が特定されている。そして、エッチングによりリッドウエハ１０Ｗにリッド側凹部１７が形成される。
【００２９】
ステップＳ１０４において、リッドウエハ１０Ｗの枠部１９の第１接合面Ｍ１（図２（ａ）を参照）に接合材４８が均一に形成される。接合材４８は、バナジウムを主原料とする低融点ガラスからなる。低融点ガラスはスクリーン印刷でリッドウエハ１０Ｗの枠部１９の第１接合面Ｍ１に環状に塗布される。接合不足にならないように、低融点ガラスは多めに塗布される。その後塗布された低融点ガラスは焼成される。
【００３０】
ステップＳ１１２において、水晶ウエハ３０Ｗ（不図示）に、エッチングにより複数の音叉型水晶振動片３０の外形が形成される。音叉型水晶振動片３０の外形が形成された水晶ウエハ３０Ｗの両面全面にスパッタリングまたは真空蒸着によって金属層（クロム層及び金層）が形成される。ここで、下地としてのクロム層の厚さは例えば１５０Å〜５００Åであり、金層の厚さは例えば４００Å〜８００Åである。
【００３１】
ステップＳ１１４において、金属層の全面にフォトレジストが均一に塗布される。そして露光装置（不図示）を用いて、フォトマスクに描かれた励振電極３３、３４及び引出電極３１，３２のパターンが水晶ウエハ３０Ｗに露光されフォトレジストが現像される。次に、フォトレジストから露出した金属層がエッチングされる。これにより、図１及び図２に示されたように音叉型水晶振動片３０の両面に励振電極３３、３４、及び引出電極３１，３２が形成される。
【００３２】
ステップＳ１１６において、水晶ウエハ３０Ｗから音叉型水晶振動片３０が切り取られる。音叉型水晶振動片３０は、基部２３の接続端部２３１（図２（ｂ）を参照）で水晶ウエハ３０Ｗと接続しているため、接続端部２３１を折ることで水晶ウエハ３０Ｗから切り離される。
【００３３】
ステップＳ１２２において、ベースウエハ４０Ｗが用意される。図５に示されたようにベースウエハ４０Ｗの周縁部の一部にはオリエンテーションフラットＯＦが形成され、ベースウエハ４０Ｗの結晶軸が特定されている。そしてスパッタリングまたは真空蒸着によってベースウエハ４０Ｗの第２接合面Ｍ２に金属層（クロム層及び金層）が形成される。金属層の全面にフォトレジストが均一に塗布される。そしてベースウエハ４０Ｗは、露光装置（不図示）を用いて、フォトマスクに描かれた台座４５ａと突起部４５ｂと緩衝部４６とベース側凹部４７とスルーホール４１，４２とのパターンが露光される。次に、フォトレジストから露出した金属層がエッチングされ、露出した水晶材がエッチングされる。これによりベース側凹部４７が形成される。エッチングされなかった部分が、台座４５ａ、突起部４５ｂ、緩衝部４６及び枠部４９になる。一度のエッチングにより台座４５ａ、突起部４５ｂ、緩衝部４６及び枠部４９が形成されるため、製造が容易である。さらに、エッチング工程でスルーホール４１，４２が形成される。
【００３４】
ステップＳ１２４において、ベースウエハ４０Ｗの金属層にフォトレジストが均一に塗布される。そして露光装置（不図示）を用いて、フォトマスクに描かれた電極のパターンがベースウエハ４０Ｗに露光され現像される。次に、フォトレジストから露出した金属層がエッチングされる。これにより、図１（ｂ）及び図２（ｃ）に示されたように第１ベース４０の表面には、第１接続電極４３及び第２接続電極４４が形成される。第１スルーホール４１及び第２スルーホール４２には、金属膜１５が形成される。第１ベース４０の実装面には第１外部電極５１及び第２外部電極５２が形成される。
【００３５】
ステップＳ１３２において、第１ベース４０の台座４５ａに導電性接着剤６１が塗布される。不図示の水晶振動片装着装置は、音叉型水晶振動片３０を真空吸着し、第１ベース４０のキャビティ２２内に収納する。音叉型水晶振動片３０は、第１ベース４０の台座４５ａに載置される。水晶振動片装着装置は、不図示のＣＣＤカメラによる画像処理技術によってキャビティ２２と台座４５ａとの位置を識別することによって音叉型水晶振動片３０を台座４５ａに配置する。次に、導電性接着剤６１が仮硬化され、その後導電性接着剤６１が本硬化されることで、音叉型水晶振動片３０と台座４５ａの接続電極４３，４４とがパッケージ外部の外部電極５１、５２と電気的に接続される。
【００３６】
ステップＳ１３４において、低融点ガラスが形成されたリッドウエハ１０Ｗの枠部１９の第１接合面Ｍ１と、ベースウエハ４０Ｗの枠部４９の第２接合面Ｍ２とが精密に重ね合わられる。そして接合材４８が３５０℃から４００℃程度に加熱されリッドウエハ１０Ｗとベースウエハ４０Ｗとが押圧される。この工程により、リッドウエハ１０Ｗとベースウエハ４０Ｗとが接合される。
【００３７】
第１接合面Ｍ１に形成された接合材４８の塗布量が多過ぎた場合には、接合時に接合材４８がはみ出し、キャビティ２２内へ流れ込む。しかし、枠部４９の第２接合面Ｍ２と台座４５ａとの間には、ベース側凹部４７の一部である間隙がある。このためはみ出した接合材４８がキャビティ２２内へ流れ込んでも、接合材４８が音叉型水晶振動片３０に接するおそれは少ない。同様に、枠部４９の第２接合面Ｍ２と突起部４５ｂとの間にも間隙がある。
【００３８】
ステップＳ１３６において、第１スルーホール４１及び第２スルーホール４２にボール状の共晶金属７０を配置し、接合したリッドウエハ１０Ｗ及びベースウエハ４０Ｗが真空中又は不活性ガス雰囲気中のリフロー炉で一定時間所定の温度で加熱される。そして共晶金属７０が溶融し第１スルーホール４１及び第２スルーホール４２が封止される。例えば、共晶金属７０がＡｕ１２Ｇｅ合金の場合は、Ａｕ１２Ｇｅ合金は４００°Ｃに加熱される。これにより、キャビティ２２内が真空又は不活性ガスで満たされた第１水晶デバイス１００が製造される。
【００３９】
ステップＳ１３８において、音叉型水晶振動片３０の錘部２８にレーザー光が照射され錘部２８の金属被膜の一部を蒸散・昇華させて周波数が調整される。接合されたウエハは、ダイシングブレード又はワイヤーソーで切断されて第１水晶デバイス１００が製造される。第１水晶デバイス１００は駆動特性などの検査を行うことで完成する。
【００４０】
＜第２実施形態；第２水晶デバイス１１０の構成＞
第２水晶デバイス１１０の構成について、図６、図７及び図８を参照しながら説明する。
図６は、第２水晶デバイス１１０のリッド１０側から見た斜視図である。リッド１０と第２ベース４０Ａとが分離されて描かれている。図７はリッド１０と第２ベース４０Ａとが接合された後の状態を示した図６のＢ−Ｂ’断面図である。図８は、ベースウエハ４０ＡＷの平面図である。
【００４１】
第２水晶デバイス１１０と第１水晶デバイス１００との異なる点は、第２ベース４０Ａの角部に、キャスタレーション１２２（１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ）が形成されている点である。キャスタレーション１２２には外部電極５１，５２と導電された側面電極１２３（１２３ａ、１２３ｂ，１２３ｃ、１２３ｄ）がそれぞれ形成されている。一方、第２水晶デバイス１１０にはスルーホールが形成されていない。また、スルーホールがないため突起部も形成されていない。第１実施形態と同じ構成要件には同じ符号を付し説明を省略し相違点について説明する。
【００４２】
図６及び図７で示されたように、第２水晶デバイス１１０は、音叉型水晶振動片３０を装着した第２ベース４０Ａとリッド１０とから構成される。第２ベース４０Ａとリッド１０とは水晶材料からなる。また第２ベース４０Ａとリッド１０とは接合材４８で接合される。第２ベース４０Ａとリッド１０とが接合されキャビティ２２（図７を参照）が形成され、キャビティ２２内は真空状態又は不活性ガスで満たされた状態となる。
【００４３】
第２ベース４０Ａは、リッド１０側の片面に、ベース側凹部４７と一対の台座４５ａと緩衝部４６と枠部４９とを有している。枠部４９には、第２接合面Ｍ２を有している。実装面Ｍ３には一対の外部電極５１、５２が形成される。第２ベース４０Ａの角部には二対の側面キャスタレーション１２２ａ、１２２ｂ及び側面キャスタレーション１２２ｃ，１２２ｄが形成されている。側面キャスタレーション１２２ａ、１２２ｂ及び側面キャスタレーション１２２ｃ，１２２ｄは円形貫通孔ＢＨ１（図８を参照）がダイシングされた際に形成される。
【００４４】
外部電極５１は側面電極１２３ａ、１２３ｂに接続され、外部電極５２は側面電極１２３ｃ、１２３ｄに接続されている。また側面電極１２３ａ、１２３ｂは第１接続電極４３に接続されている。側面電極１２３ｃ、１２３ｄは第２接続電極４４に接続されている。
【００４５】
図７に示されるように、リッド１０の第１接合面Ｍ１と第２ベース４０Ａの第２接合面Ｍ２との間に塗布された接合材４８は、リッド１０と第２ベース４０Ａとを接合する。接合材４８は非導電性であるため、第２接合面Ｍ２上に形成された第１接続電極４３と第２接続電極４４とを短絡（ショート）させない。
【００４６】
図７に示されるように、第１接合面Ｍ１に形成された接合材４８の塗布量が多過ぎた場合には、接合時に接合材４８がはみ出し、キャビティ２２内へ流れ込む。しかし、枠部４９の第２接合面Ｍ２と台座４５ａとの間には、ベース側凹部４７の一部である間隙がある。このためはみ出した接合材４８がキャビティ２２内へ流れ込んでも、接合材４８が音叉型水晶振動片３０に接するおそれは少ない。同様に、枠部４９の第２接合面Ｍ２からはみ出した接合材４８がキャビティ２２内へ流れ込んでも接合材４８が音叉型水晶振動片３０に接するおそれは少ない。
【００４７】
（第２水晶デバイス１１０の製造工程）
図６に示された第２水晶デバイス１１０の製造方法は第１実施形態で説明された図３のフローチャートと実質的に同じである。第２水晶デバイス１１０の第２ベース４０Ａと、第１ベース４０との相違点を図３に示したフローチャートを用い追加説明する。
【００４８】
ステップＳ１２２において、ベースウエハ４０ＡＷが用意される。そして、エッチングによりベースウエハ４０ＡＷの四隅に対応する箇所にベースウエハ４０ＡＷを貫通するように円形貫通孔ＢＨ１（図８を参照）が形成される。円形貫通孔ＢＨ１が４分割されると１つのキャスタレーション１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ（図６を参照）になる。第２ベース４０Ａは、ベース側凹部４７、一対の台座４５ａ、緩衝部４６及び第２接合面Ｍ２をリッド１０側の片面に有している。一度のエッチングにより台座４５ａ、緩衝部４６及び枠部４９が形成され、さらに円形貫通孔ＢＨ１が形成されるため、製造が容易である。
【００４９】
ステップＳ１２４において、スパッタリングまたは真空蒸着によってベースウエハ４０ＡＷの実装面Ｍ３及び円形貫通孔ＢＨ１に金属層が形成される。
次いで、露光装置（不図示）を用いて、フォトマスクに描かれた外部電極５１、５２及び側面電極１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３dのパターンがベースウエハ４０ＡＷに露光される。次に、フォトレジストから露出した金属層がエッチングされる。これにより、図６及び図７に示されたようにベースウエハ４０ＡＷの実装面Ｍ３に外部電極５１、５２が形成され、円形貫通孔ＢＨ１に側面電極１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３dが形成される。
【００５０】
＜第３実施形態；第３水晶デバイス１２０の構成＞
第３水晶デバイス１２０の構成について、図９及び図１０を参照しながら説明する。
図９は、第３水晶デバイス１２０のリッド１０側から見た斜視図である。図１０は、ベースウエハ４０ＢＷの平面図である。第３水晶デバイス１２０と第２水晶デバイス１１０とはキャスタレーションの形状及び位置が異なっている。第１実施形態と同じ構成要件には同じ符号を付し説明を省略し相違点について説明する。
【００５１】
第３ベース４０Ｂは、実装面Ｍ３に一対の外部電極５１，５２がそれぞれ形成され、第３ベース４０ＢのＹ軸方向の両辺には一対のキャスタレーション２２２ａ、２２２ｂが形成されている。また、キャスタレーション２２２ａには外部電極５１に接続された側面電極２２３ａが形成され、キャスタレーション２２２ｂには外部電極５２と接続された側面電極２２３ｂが形成されている。第３ベース４０Ｂの第２接合面Ｍ２にはベース側凹部４７及び一対の台座４５ａ、緩衝部４６及び枠部４９（図９、図１０を参照）が形成されている。キャスタレーション２２２ａ、２２２ｂはトラック状の貫通孔ＢＨ２（図１０を参照）をダイシングされた際に形成される。
【００５２】
＜第３水晶デバイス１２０の製造方法＞
図９に示された第３水晶デバイス１２０の製造方法は第２実施形態で説明されたフローチャートと実質的に同じである。
【００５３】
以下に説明する第４実施形態、第５実施形態、第６実施形態及び第７実施形態では、圧電振動片としてＡＴカットの水晶振動片が使われている。ＡＴカットの水晶振動片は、水晶振動片の主面が人工水晶の結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、Ｘ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向に３５度１５分傾斜されている。以下の実施形態で示す圧電デバイス１４０〜１６０は、その長辺方向をｘ軸方向、短辺方向をｚ軸方向、上下方向をｙ軸方向としている。このため、リッド、ベース及びＡＴカットの水晶振動片についても同様な軸方向とし、長辺方向、短辺方向、上下方向を、それぞれｘ軸方向、ｚ軸方向、ｙ軸方向として説明する。
【００５４】
＜第４実施形態；第４水晶デバイス１３０の構成＞
第４水晶デバイス１３０の構成について、図１１を参照しながら説明する。
図１１は、第４水晶デバイス１３０のリッド１０側から見た斜視図である．第４水晶デバイス１３０と第２水晶デバイス１１０とはベースの台座の形状及び位置が異なっている。また、第２水晶デバイス１１０の音叉型水晶振動片３０に代わり、第１ＡＴカット水晶振動片２０を装着している。第２実施形態と同じ構成要件には同じ符号を付し説明を省略し相違点について説明する。
【００５５】
第１ＡＴカットの水晶振動片２０は、ＡＴカットの水晶片２０１により構成され、その水晶片２０１の中央付近の両主面に、一対の励振電極２０２ａ，２０２ｂが対向して配置されている。また、励振電極２０２ａにはＡＴカットの水晶片２０１底面の−ｙ側の一隅まで伸びた引出電極２０３ａが接続され、励振電極２０２ｂにはＡＴカットの水晶片２０１底面の＋ｙ側の他隅まで伸びた引出電極２０３ｂが接続されている。第１ＡＴカットの水晶振動片２０は、導電性接着剤により第４ベース４０Ｃの接続電極４３及び接続電極４４に接着される。
【００５６】
第４ベース４０Ｃは、実装面Ｍ３に一対の外部電極５１，５２がそれぞれ形成され、第４ベース４０Ｃの四隅にはキャスタレーション１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄが形成されている。また、キャスタレーション１２２ａ、１２２ｂには外部電極５１に接続された側面電極１２３ａ、１２３ｂが形成され、キャスタレーション１２２ｃ、１２２ｄには外部電極５２と接続された側面電極、１２３ｃ、１２３ｄが形成されている。
【００５７】
第４ベース４０Ｃは、ベース側凹部４７をリッド１０側の片面に有する。ベース側凹部４７が形成されることにより、一対の台座４５ｃがベース側凹部４７の底面から突き出るように形成されている。一方の台座４５ｃは、キャスタレーション１２２ａ、１２２ｂ側に配置され、他方の台座４５ｃは、キャスタレーション１２２ｃ、１２２ｄ側に配置され、四辺からなる枠部４９のうち対向する二辺につながっている。なお、一方の台座４５ｃに接続電極４３が形成され、外部電極５１と電気的に接続している。他方の台座４５ｃに接続電極４４が形成され、外部電極５２と電気的に接続している。
【００５８】
＜第４水晶デバイス１３０の製造方法＞
図１１に示された第４水晶デバイス１３０の製造方法は第２実施形態で説明されたフローチャートと実質的に同じである。第４水晶デバイス１３０の第１ＡＴカットの水晶振動片２０と音叉型水晶振動片３０との相違点を図３に示したフローチャートを用い追加説明する。
【００５９】
ステップＳ１１２において、ＡＴカットの水晶ウエハ２０１Ｗ（不図示）に、エッチングにより複数の第１ＡＴカットの水晶振動片２０の外形が形成される。第１ＡＴカットの水晶振動片２０の外形が形成されたＡＴカットの水晶ウエハ２０１Ｗの両面全面にスパッタリングまたは真空蒸着によって金属層（クロム層及び金層）が形成される。ここで、下地としてのクロム層の厚さは例えば１５０Å〜５００Åであり、金層の厚さは例えば４００Å〜８００Åである。
【００６０】
ステップＳ１１４において、金属層の全面にフォトレジストが均一に塗布される。そして露光装置（不図示）を用いて、フォトマスクに描かれた励振電極２０２ａ、２０２ｂ及び引出電極２０３ａ，２０３ｂのパターンがＡＴカットの水晶ウエハ２０１Ｗに露光されフォトレジストが現像される。次に、フォトレジストから露出した金属層がエッチングされる。これにより、図１１に示されたように第１ＡＴカットの水晶振動片２０の両面に励振電極２０２ａ、２０２ｂ及び引出電極２０３ａ，２０３ｂが形成される。
【００６１】
ステップＳ１１６において、ＡＴカットの水晶ウエハ２０１Ｗから第１ＡＴカットの水晶振動片２０が切り取られる。なお、上述した工程ではなく、水晶ウエハ２０１Ｗから第１ＡＴカットの水晶振動片２０が切り取られた後、各水晶振動片２０に対してエッチング又はメタルマスクにより電極を形成してもよい。
【００６２】
＜第５実施形態；第５水晶デバイス１４０の構成＞
第５水晶デバイス１４０の構成について、図１２を参照しながら説明する。
図１２は、第５水晶デバイス１４０のリッド１０側から見た斜視図である．第５水晶デバイス１４０と第４水晶デバイス１３０とは第５ベース４０Ｄのキャスタレーションの形状及び位置が異なっている。また、台座４５ｄの形状が異なっている。第４実施形態と同じ構成要件には同じ符号を付し説明を省略し相違点について説明する。
【００６３】
第５ベース４０Ｄは、実装面Ｍ３に一対の外部電極５１，５２がそれぞれ形成され、第５ベース４０Ｄのｘ軸方向の両辺には一対のキャスタレーション２２２ａ、２２２ｂが形成されている。また、キャスタレーション２２２ａには外部電極５１に接続された側面電極２２３ａが形成され、キャスタレーション２２２ｂには外部電極５２と接続された側面電極２２３ｂが形成されている。第５ベース４０Ｄの第２接合面Ｍ２にはベース側凹部４７及び一対の台座４５ｄと枠部４９とが形成されている。一対の台座４５ｄは、ベース側凹部４７の底面から突き出るように形成されている。一方の台座４５ｄは、キャスタレーション２２２ａ側に配置され、他方の台座４５ｄは、キャスタレーション２２２ｂ側に配置され、四辺からなる枠部４９のうち対向する二辺につながっていない。キャスタレーション２２２ａ、２２２ｂはトラック状の貫通孔をダイシングされた際に形成される。
【００６４】
＜第５水晶デバイス１４０の製造方法＞
図１２に示された第５水晶デバイス１４０の製造方法は第４実施形態で説明された第４水晶デバイス１３０の製造方法と実質的に同じである。
【００６５】
＜第６実施形態；第６水晶デバイス１５０の構成＞
第６水晶デバイス１５０の構成について、図１３を参照しながら説明する。
図１３は、第６水晶デバイス１５０のリッド１０側から見た斜視図である。第６水晶デバイス１５０と第４水晶デバイス１３０（図１１参照）とは第１ＡＴカットの水晶振動片２０に代わり、第２ＡＴカットの水晶振動片２０Ａが片持ち支持するように接合する構造で装着されている。また、第４ベース４０Ｃ台座４５ｅ、４５ｆの形状及び位置が異なっている。第４実施形態と同じ構成要件には同じ符号を付し説明を省略し相違点について説明する。
【００６６】
第２ＡＴカットの水晶振動片２０Ａは、ＡＴカットの水晶片１０１により構成され、その水晶片１０１の中央付近の両主面に、一対の励振電極１０２ａ，１０２ｂが対向して配置されている。また、励振電極１０２ａにはＡＴカットの水晶片１０１底面の−ｙ側の一端まで伸びた引出電極１０３ａが接続され、励振電極１０１ｂにはＡＴカットの水晶片２０１底面の同一方向の−ｙ側の他隅まで伸びた引出電極１０３ｂが接続されている。第２ＡＴカットの水晶振動片２０Ａは、導電性接着剤により第６ベース４０Ｅの接続電極４３及び接続電極４４に接着される。
【００６７】
第６ベース４０Ｅは、ベース側凹部４７をリッド１０側の片面に有する。ベース側凹部４７が形成されることにより、台座４５ｅ，４５ｆがベース側凹部４７の底面から突き出るように形成されている。台座４５ｅ，４５ｆは、四辺からなる枠部４９のうちｚ軸方向の対向する二辺に沿って平行に形成される。台座４５ｅ，４５ｆは、四辺からなる枠部４９のうち対向する二辺につながっていない。なお、一方の台座４５ｅに接続電極４４が形成され、外部電極５２と電気的に接続している。他方の台座４５ｆに接続電極４３が形成され、外部電極５１と電気的に接続している。
【００６８】
＜第６水晶デバイス１５０の製造方法＞
図１３に示された第６水晶デバイス１５０の製造方法は第４実施形態で説明された第４水晶デバイス１３０の製造方法と実質的に同じである。
【００６９】
＜第７実施形態；第７水晶デバイス１６０の構成＞
第７水晶デバイス１６０の構成について、図１４及び図１５を参照しながら説明する。
図１４は、第７水晶デバイス１５０のリッド１０側から見た斜視図であり、図１５（ａ）は第７水晶デバイス１６０のＣ−Ｃ’断面図であり、（ｂ）は第７水晶デバイス１６０のＤ−Ｄ’断面図である。図１５（ａ）、（ｂ）にはコンベックス形状の水晶振動片２０Ｂが誇張されて描かれている。第７水晶デバイス１６０と第５水晶デバイス１４０（図１２参照）とは第１ＡＴカットの水晶振動片２０に代わり、第３ＡＴカットのコンベックス形状の水晶振動片２０Ｂが装着されている。また、第７ベース４０Ｆの台座４５ｃの形状が異なっており、緩衝部４６ｂが設けられている。第５実施形態と同じ構成要件には同じ符号を付し説明を省略し相違点について説明する。
【００７０】
図１４に示されるように、第３ＡＴカットの水晶振動片２０Ｂは、コンベックス形状の水晶片２０５により構成される。例えば、水晶振動片断面は矩形ではなく励振電極を形成する中央部から端部に向けて徐々に厚みを薄くしたコンベックス形状である。その水晶片２０５の中央付近の両主面に、一対の励振電極２０２ａ，２０２ｂが対向して配置されている。また、励振電極２０２ａにはコンベックス形状の水晶片２０５底面の−ｙ側の一隅まで伸びた引出電極２０３ａが接続され、励振電極２０２ｂにはコンベックス形状の水晶片２０５底面の−ｙ側の他隅まで伸びた引出電極２０３ｂが接続されている。第３ＡＴカットのコンベックス形状の水晶振動片２０Ｂは、導電性接着剤６１（図１５参照）により第７ベース４０Ｆの接続電極４３及び接続電極４４に接着される。
【００７１】
第７ベース４０Ｆは、実装面Ｍ３に一対の外部電極５１，５２がそれぞれ形成され、第７ベース４０Ｆのｘ軸方向の両辺には一対のキャスタレーション２２２ａ、２２２ｂが形成されている。また、キャスタレーション２２２ａには外部電極５１に接続された側面電極２２３ａが形成され、キャスタレーション２２２ｂには外部電極５２と接続された側面電極２２３ｂが形成されている。第７ベース４０Ｆの第２接合面Ｍ２にはベース側凹部４７及び一対の台座４５ｃと緩衝部４６ｂと枠部４９とが形成されている。一対の台座４５ｃは、ベース側凹部４７の底面から突き出るように形成されている。一方の台座４５ｃは、キャスタレーション２２２ａ側に配置され、他方の台座４５ｃは、キャスタレーション２２２ｂ側に配置され、四辺からなる枠部４９のうち対向する二辺につながっている。
【００７２】
図１５（ａ）、（ｂ）に示されるように、第７ベース４０Ｆの緩衝部４６ｂは、第３ＡＴカットのコンベックス形状の水晶振動片２０Ｂの曲面に合わせ、緩衝部４６ｂの端部から中央部に向けて徐々に厚みを薄く形成されている。緩衝部４６ｂは、外部からの衝撃によって第３ＡＴカットのコンベックス形状の水晶振動片２０Ｂが揺れても、引出電極２０３ａ、２０３ｂと接続電極４３、４４とが剥離することがないように設けられている。第３ＡＴカットのコンベックス形状の水晶振動片２０Ｂと緩衝部４６ｂとの距離は、導電性接着剤６１の厚さと接続電極の厚さとを合わせた距離になる。第７実施形態ではコンベックス形状の水晶振動片２０Ｂを示したが、コンベックス型ではなくメサ型の水晶振動片であれば緩衝部は階段状に凹んだ形状にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。たとえば、リッド及びベースは水晶材であったがガラス板であってもよい。
【００７４】
また、実施形態では水晶振動片が使用されたが、水晶以外にタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料を利用することができる。また、接合材として低融点ガラスが使用されたが、ポリイミド樹脂などの非導電性の樹脂接合材が使用されてもよい。さらに圧電デバイスとして、発振回路を組み込んだＩＣなどをパッケージ内に配置させた圧電発振器にも本発明は適用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１０ … リッド
１５ … スルーホール配線
１７ … リッド側凹部
１９、４９ … 枠部
２０，２０Ａ … ＡＴカット振動片、 ２０Ｂ … コンベックス形状のＡＴ振動片
２１ … 振動腕
２２ … キャブティ
２３ … 基部
２４ … 溝部
２６ … 接続部
２８ … 錘部
３０ … 音叉型水晶振動片
３１，３２ … 引出電極、
３３，３４、３３ａ，３４ａ … 励振電極
４０（Ａ〜Ｆ） … ベース
４１、４２ … スルーホール
４３、４４ … 接続電極
４５ａ … 台座，４５ｂ … 突起部
４６ … 緩衝部
４７ … ベース側凹部
４８ … 接合材
５０ … 切取り部
５１、５２ … 外部電極
６１ … 導電性接着剤
７０ … 共晶金属
８０ … パッケージ
１００、１１０ … 第１水晶デバイス、第２水晶デバイス
１２０，１３０ … 第３水晶デバイス、第４水晶デバイス
１４０，１５０，１６０ … 第５水晶デバイス、第６水晶デバイス、第７水晶デバイス
１０２ａ，１０２ｂ，２０２ａ，２０２ｂ … 励振電極
１２２（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）、２２２（ａ，ｂ） … キャスタレーション
１２３（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）、２２３（ａ，ｂ） … 側面電極
２０１ … ＡＴカットの水晶片、 ２０５ … コンベックス形状の振動片
２０３ａ，２０３ｂ … 引出電極
ＢＨ１，ＢＨ２ … 貫通孔
ｈ１ … 台座の高さ、ｈ２ … 緩衝部の高さ、ｈ３ … 枠部の高さ
Ｍ１，Ｍ２ … 接合面
ＯＦ … オリエンテーションフラット
ＳＬ … スクライブライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の励振電極を有する圧電片を収納する圧電デバイスであって、
周辺に環状に形成された第１接合面と前記第１接合面から凹んで形成されたリッド側凹部とを有するリッドと、
前記第１接合面に対応し環状に形成された第２接合面と前記第２接合面から凹んで形成されたベース側凹部と前記ベース側凹部から突き出た形状で且つ前記圧電片を載置する一対の台座とが形成されたベース板と、
前記一対の台座に載置された圧電片と、
前記第１接合面と前記第２接合面との間に環状に配置され、前記第１接合面と前記第２接合面とを接合する非導電性の接合材と、を備え、
前記第２接合面と前記一対の台座とが同一面高さに形成されている圧電デバイス。
【請求項２】
前記第１接合面は四辺からなる枠形状であり、前記台座は前記四辺のいずれかに平行に伸びており、且つ前記台座は前記四辺のうち対向する二辺につながっている請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記ベース板は前記第２接合面の反対側の実装面に一対の外部電極を有し、前記一対の台座から前記一対の外部電極へそれぞれ接続される一対の接続電極を有している請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記一対の接続電極は前記外部電極から前記ベース板を貫通するように形成された一対の貫通電極を含み、
前記一対の貫通電極の一方は前記一対の台座の一方に貫通し、前記一対の貫通電極の他方は前記ベース側凹部から突き出た突起部に貫通し、
前記突起部は、前記第２接合面と同一面高さである請求項３に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記ベース板は前記リッド側から見て矩形形状であり、その矩形形状の外周に窪んで形成された一対のキャスタレーションを有し、
前記一対の接続電極は前記一対の外部電極から前記一対のキャスタレーションをそれぞれ介して前記一対の台座まで形成されている請求項３に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
外部からの衝撃で前記圧電片が揺れた場合に前記圧電片が欠けないように、前記ベース側凹部から突き出た緩衝部を有し、
前記緩衝部は前記第２接合面と同一面高さに形成されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
外部からの衝撃で前記圧電片が揺れた場合に前記圧電片が欠けないように、前記ベース側凹部から突き出た緩衝部を有し、
前記緩衝部は前記圧電片の形状に合わせた高さに形成されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項８】
一対の励振電極を有する圧電片を収納する圧電デバイスの製造方法であって、
周辺に環状に形成された第１接合面と前記第１接合面から凹んで形成されたリッド側凹部とを有するリッドを複数含むリッドウエハを用意する工程と、
前記第１接合面に対応し環状に形成された第２接合面と前記第１接合面から凹んで形成されたベース側凹部と前記ベース側凹部から突き出た形状で且つ前記圧電片を載置する一対の台座とが形成されたベース板を複数含むベースウエハを用意する工程と、
前記圧電片を前記複数のベース板にそれぞれ配置する工程と、
前記第１接合面又は前記第２接合面に所定の幅で環状に接合材を形成する接合材形成工程と、
前記接合材形成工程後に、前記ベースウエハと前記リッドウエハとを加熱して接合する接合工程と、
を備える圧電デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記ベースウエハを用意する工程は、前記一対の台座から前記第２接合面の反対側の実装面に形成された一対の外部電極へそれぞれ接続される一対の接続電極を形成する請求項８に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記接合材は３５０℃〜４１０℃で溶融するガラスの接合材を含む請求項８又は請求項９に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記接合工程後に、前記圧電デバイスをスクライブラインに沿って個々に切断する切断工程を備える請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１】
一対の励振電極を有する圧電片を収納する圧電デバイスであって、
周辺に環状に形成された第１接合面と前記第１接合面から凹んで形成されたリッド側凹部とを有するリッドと、
前記第１接合面に対応し環状に形成された第２接合面と前記第２接合面から凹んで形成されたベース側凹部と前記ベース側凹部から突き出た形状で且つ前記圧電片を載置する一対の台座とが形成されたベース板と、
前記一対の台座に載置された圧電片と、
前記第１接合面と前記第２接合面との間に環状に配置され、前記第１接合面と前記第２接合面とを接合する非導電性の接合材と、を備え、
前記第２接合面と前記一対の台座とが同一面高さに形成されている圧電デバイス。
【請求項２】
前記第１接合面は四辺からなる枠形状であり、前記台座は前記四辺のいずれかに平行に伸びており、且つ前記台座は前記四辺のうち対向する二辺につながっている請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記ベース板は前記第２接合面の反対側の実装面に一対の外部電極を有し、前記一対の台座から前記一対の外部電極へそれぞれ接続される一対の接続電極を有している請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記一対の接続電極は前記外部電極から前記ベース板を貫通するように形成された一対の貫通電極を含み、
前記一対の貫通電極の一方は前記一対の台座の一方に貫通し、前記一対の貫通電極の他方は前記ベース側凹部から突き出た突起部に貫通し、
前記突起部は、前記第２接合面と同一面高さである請求項３に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記ベース板は前記リッド側から見て矩形形状であり、その矩形形状の外周に窪んで形成された一対のキャスタレーションを有し、
前記一対の接続電極は前記一対の外部電極から前記一対のキャスタレーションをそれぞれ介して前記一対の台座まで形成されている請求項３に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
外部からの衝撃で前記圧電片が揺れた場合に前記圧電片が欠けないように、前記ベース側凹部から突き出た緩衝部を有し、
前記緩衝部は前記第２接合面と同一面高さに形成されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
外部からの衝撃で前記圧電片が揺れた場合に前記圧電片が欠けないように、前記ベース側凹部から突き出た緩衝部を有し、
前記緩衝部は前記圧電片の形状に合わせた高さに形成されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項８】
一対の励振電極を有する圧電片を収納する圧電デバイスの製造方法であって、
周辺に環状に形成された第１接合面と前記第１接合面から凹んで形成されたリッド側凹部とを有するリッドを複数含むリッドウエハを用意する工程と、
前記第１接合面に対応し環状に形成された第２接合面と前記第１接合面から凹んで形成されたベース側凹部と前記ベース側凹部から突き出た形状で且つ前記圧電片を載置する一対の台座とが形成されたベース板を複数含むベースウエハを用意する工程と、
前記圧電片を前記複数のベース板にそれぞれ配置する工程と、
前記第１接合面又は前記第２接合面に所定の幅で環状に接合材を形成する接合材形成工程と、
前記接合材形成工程後に、前記ベースウエハと前記リッドウエハとを加熱して接合する接合工程と、
を備える圧電デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記ベースウエハを用意する工程は、前記一対の台座から前記第２接合面の反対側の実装面に形成された一対の外部電極へそれぞれ接続される一対の接続電極を形成する請求項８に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記接合材は３５０℃〜４１０℃で溶融するガラスの接合材を含む請求項８又は請求項９に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記接合工程後に、前記圧電デバイスをスクライブラインに沿って個々に切断する切断工程を備える請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−６５３０５（Ｐ２０１２−６５３０５Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２５６１４（Ｐ２０１１−１２５６１４）
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
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