圧電振動デバイス
【課題】 機械的強度を低下させることなく、低背化に対応した圧電振動デバイスを提供することを目的とする。
【解決手段】 水晶振動子１は、一対の基材２，４が、水晶基板３の表裏に接合材を介して各々接合された構成である。水晶基板３の表裏主面には、表裏で形成方向が異なる厚肉部３０１，３０３と、薄肉部３０２，３０４とが各々形成されている。一対の基材２，４の水晶基板３との接合面側には、厚肉部３０１，３０３と対応した薄肉部２２，４６と、水晶基板３の薄肉部３０２，３０４と対応した厚肉部２１，４５とが各々形成されている。厚肉部２１，４５は前記基材２，４の少なくとも１つの角部を含む領域に偏って形成されており、一対の基材の薄肉部および厚肉部と、前記圧電基板の厚肉部および薄肉部とが、それぞれ接合材を介して一対一で嵌合される。
【解決手段】 水晶振動子１は、一対の基材２，４が、水晶基板３の表裏に接合材を介して各々接合された構成である。水晶基板３の表裏主面には、表裏で形成方向が異なる厚肉部３０１，３０３と、薄肉部３０２，３０４とが各々形成されている。一対の基材２，４の水晶基板３との接合面側には、厚肉部３０１，３０３と対応した薄肉部２２，４６と、水晶基板３の薄肉部３０２，３０４と対応した厚肉部２１，４５とが各々形成されている。厚肉部２１，４５は前記基材２，４の少なくとも１つの角部を含む領域に偏って形成されており、一対の基材の薄肉部および厚肉部と、前記圧電基板の厚肉部および薄肉部とが、それぞれ接合材を介して一対一で嵌合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる圧電振動デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信機等に広く用いられている圧電振動デバイスの一例として、水晶振動子がある。表面実装型の水晶振動子は、薄肉部を有する絶縁性材料からなる容器体（以下ベースと略称）の内部に、水晶振動片を搭載し、前記薄肉部を平板状の蓋体で気密封止した形態が一般的である。前記ベースはセラミック材料（層）を複数積層し、焼成によって一体成形されるが、焼成時のセラミックの収縮状態によっては積層ズレが発生することがある。
【０００３】
ところで、近年の圧電振動デバイスの超小型化に伴い、水晶振動子においても外形寸法（縦横寸法）が、例えば１．６×１．２ｍｍ程度よりも小さくなってくると、前述の積層ズレの影響が顕在化してくるため、セラミックベースでの対応が限界に近づいてくる。さらに、積層ズレが低背化に際して障害となる。また、低背化のためにベースの薄肉化を図る場合、機械的強度の低下が懸念される。低背化を図る一つの手段として、空間電圧印加方式（いわゆるエアギャップ方式）を用いた圧電振動デバイスが提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８６７４８号
【０００５】
特許文献１の、例えば図４に示すように、下凸状の厚肉部を有する上板と、薄肉部の周囲に厚肉部を形成した圧電振動板と、上凸状の厚肉部を有する下板とを、互いに嵌合するようにして接合材を介して接合した構成があるが、このような場合、上板および下板の周縁部は薄肉となっており、低背化は図ることができるものの、機械的強度が低下する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、機械的強度を低下させることなく、低背化に対応した圧電振動デバイスを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、一対の基材が、圧電基板の表裏に、接合材を介して各々接合された圧電振動デバイスであって、前記圧電基板は、当該基板の表裏主面の周縁の一部に、当該基板の表裏で形成方向が異なる厚肉部を、当該基板の表裏主面の、前記厚肉部以外の領域で形成される薄肉部を、各々備えてなり、前記一対の基材は、前記圧電基板との接合面側に、前記厚肉部と対応した薄肉部と、前記圧電基板の薄肉部と対応した厚肉部とを、各々備えているとともに、前記一対の基材の厚肉部は、当該基材の少なくとも１つの角部を含む領域に偏って形成されており、前記一対の基材の薄肉部および厚肉部と、前記圧電基板の厚肉部および薄肉部とが、それぞれ前記接合材を介して一対一で嵌合し、当該嵌合によって圧電基板と一対の基材との間に微小な内部空間が形成される構成である。このような構成により、基材および圧電基板が一様に薄肉化されることなく、厚肉部位も混在した形態となっている。しかも一対の基材の厚肉部は、当該基材の少なくとも１つの角部を含む領域に偏って形成されているため、基材の周縁部の強度を補うことができる。また、これらの部材を厚肉部と薄肉部が互いに嵌合し合って組立てられることによって、薄肉部を厚肉部で補完することになり、圧電振動デバイスの機械的強度の低下を防止することができる。
【０００８】
また、本発明の構成によると、圧電基板および一対の基材が互いに嵌合される薄肉部および厚肉部を有しているため、外的応力が加わった際に凹凸状の嵌合部位（嵌め合い部位）によって接合強度を向上させることができる。具体的に、圧電基板は、当該基板の表裏主面の周縁の一部に当該基板の表裏で形成方向が異なる厚肉部を備えており、例えば圧電基板の中心を基点として、当該基板の表裏の厚肉部が点対称となる相対位置関係とする。当該基板の表裏主面の前記厚肉部以外の領域を薄肉部とする。一方、一対の基材の前記圧電基板との接合面側に、前記厚肉部と対応した薄肉部と、前記圧電基板の薄肉部と対応した厚肉部とを各々形成する。そして、前記一対の基材の薄肉部および厚肉部と、前記圧電基板の厚肉部および薄肉部とで、嵌合状態を形成することで、基材の機械的強度の低下を防止することができる。
【０００９】
さらに本発明の構成によると、前記圧電基板および前記一対の基材は、互いに嵌合される薄肉部および厚肉部を有した状態となっているが、厚肉部は薄肉部と嵌合することによって厚みが吸収される（厚み増大が緩和される）。つまり、厚肉部の厚みがそのまま圧電振動デバイスの高さに上乗せされることがないため、圧電振動デバイス全体の高さ（厚み）を低く（薄く）することが可能となり、低背化を図ることができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、請求項２の発明によると、前記圧電基板と前記一対の基材が、透光性材料で形成されている圧電振動デバイスであるので、当該圧電基板を駆動させる励振電極から引き出される引出電極と、圧電振動デバイスの底面に形成される外部接続端子とを電気的に接続するための配線導体を効率的に形成することができる。
【００１１】
具体的には、圧電基板と基材の各々に導体（金属）を形成（圧電基板と基材の周縁領域には例えば金属ロウ材からなる接合材を形成しておく）しておき、前記導体の一部同士が平面視で重なるように、圧電基板と基材とを接合する。その後、重なった導体部分に対して圧電振動デバイスの外部から、基材および圧電基板の内部を透過させるようにレーザービームを照射することで、重なった導体部分を溶融させて一体化することによって配線導体を形成することができる。すなわち、基材および圧電基板に透光性材料を用いることで、レーザービームや電子ビームなどの所謂エネルギービームを、基材および圧電基板の内部を透過させて前記導体部分を溶融させることができるので、雰囲気加熱によって圧電振動デバイス内部の導体を溶融させる場合に比べ、局所的な加熱で対応可能となる。
【００１２】
さらに、基材および圧電基板に透光性材料を用いることによって、圧電振動デバイス内部の配線導体の溶融による一体形成だけでなく、圧電基板と基材の周縁領域に形成した接合材同士を当接させ、当該当接部分に対してレーザービームを照射して当該部分を溶融させることによって、基材と圧電基板との接合を行うことも可能である。
【００１３】
また、前記嵌合形状によって、前記配線導体を形成する際に、レーザービームの照射によって溶融した金属物質の一部が、前記嵌合形状によって形成される圧電振動デバイスの微小な内部空間に飛散して、圧電基板に形成される励振電極や、引出電極に付着することによる圧電振動デバイスの特性劣化を防止することができる。これは、前記薄肉部および厚肉部による段差が、前述の重なった導体部分に近接するため、“障壁”となり、溶融金属物質の前記励振電極への付着を防止することができるためである。
【００１４】
上記構成によると、前記圧電基板と前記一対の基材に透光性材料が使用されているが、例えば、一対の基材に水晶またはガラスを、圧電基板に水晶を用いることによって、レーザービーム等のエネルギービームを効率良く透過させることができ、配線導体や封止材を高精度で溶融させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、機械的強度を低下させることなく、低背化に対応した圧電振動デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、圧電基板として水晶基板を用いた水晶振動子を例に挙げて、本発明の実施形態について図１乃至５を参照して説明する。図１は本発明の実施形態を示す水晶振動子の組立斜視図で、図２は本発明の実施形態を示す水晶振動子の分解斜視図、図３は本発明の実施形態を示す第１の基材の平面図であり、図４は本発明の実施形態を示す水晶基板の平面図、図５は図１のＡ−Ａ線における断面図である。なお、図２乃至４において、２つの基材および水晶基板に形成される金属からなる各種電極および接合材の記載は省略している。
【００１７】
本実施形態で適用される水晶振動子１は、平面視矩形状の３つの部材間に接合材Ｓを介して接合された構造となっている。具体的には図１に示すように、上から順に、第１の基材２、水晶基板３、第２の基材４で構成されており、図１は上記３つの部材が接合材を介して接合された状態となっている。以下、前記３つの部材の各々について説明した後、水晶振動子の製造方法について説明する。
【００１８】
図２において第１の基材２は、水晶からなる平面視矩形状の基材である。第１の基材２の、水晶基板３との接合面側には下凸状の厚肉部２１が部分的に形成されている。具体的に、厚肉部２１は直方体形状であり、第１の基材２の１つの角部を含む領域に偏って形成されている。つまり、一つの角部と当該角部に隣接する２辺の双方に沿って形成されている（図３を参照）。このように第１の基材２には、下凸状の厚肉部２１が形成されているが、厚肉部２１以外の主面部分を薄肉部２２と呼ぶこととしており、前記薄肉部２２は平面視では「Ｌ」字形状となっている。なお、本実施形態では第１の基材２および厚肉部２１の平面視の形状は矩形となっているが、本形状に限定されるものではなく、正方形であってもよい。
【００１９】
第１の基材２の，水晶基板３との接合面側の周縁には周状に接合材（図２乃至４では図示せず）が形成されている。第１の基材２の，水晶基板３との接合面側は、厚肉部２１が形成されているため平面ではないが、厚肉部２１と薄肉部２２との段差（高低差）部分の壁面にも連続して前記接合材が形成されている。
【００２０】
水晶基板３は、平面視矩形状のＡＴカット水晶板であり、図２に示すように当該基板の一方の主面には平面視Ｌ字状の厚肉部３０１が一定の高さ（厚み）で、隣接する２辺に跨って形成されている。そして前記厚肉部３０１が形成されていない主面領域は薄肉部３０２となっている。また、前記薄肉部３０２と対向する主面（他方の主面）には、前記厚肉部３０１と同形状かつ、同一の高さ（厚み）の厚肉部３０３が、水晶基板３の表裏で１８０度反転した状態で形成されている（図４の破線部分）。つまり、水晶基板の表裏で形成方向が異なった状態で厚肉部が形成されている。このような相対位置関係により、Ｌ字状の，厚肉部３０１および厚肉部３０３の各々の屈曲部同士が、平面視では対向する位置関係となっている。なお、Ｌ字状の厚肉部３０１および厚肉部３０２は、各両端部分が平面視で重なる位置関係となっている。
【００２１】
水晶基板３の表裏面の外周部分には接合材（図２、図４では図示せず）が周状に各々形成されている。具体的に、一主面（図２では上面側）について述べると、接合材は水晶基板３の厚肉部３０１の上面の周縁および，薄肉部３０２の上の周縁、さらに厚肉部３０１と薄肉部３０２の境界の段差（高低差）部分の壁面にも連続して形成され、周状に繋がった状態となっている。同様に他主面（図２では下面側）について述べると、接合材は水晶基板３の薄肉部３０４の上面の周縁および，厚肉部３０３の上面の周縁、さらに厚肉部３０３と薄肉部３０４の境界の段差（高低差）部分の壁面にも連続して形成され、周状に繋がった状態となっている。
【００２２】
次に、水晶基板３に形成される各種電極について図５を用いて説明する。図５は図１のＡ−Ａ線における断面図である。図５に示すように、水晶基板３の表裏主面の中央領域（薄肉部３０２と薄肉部３０４の一部領域）に、当該水晶基板を駆動させるための一対の励振電極（金属膜）３１，３２が対向して形成されている。そして、前記一対の励振電極３１，３２の各々からは、各主面の外周方向に引出電極３１１，３２１がそれぞれ延出されている。なお引出電極３１１，３２１は、第１の基材、水晶基板、第２の基材の各々の周縁に形成されている前述の接合材（図５では各接合材が溶融して一体化された状態となっており、記号「Ｓ」で表記）とは接触しない位置まで励振電極から延出されている（接合材Ｓとは離間している）。
【００２３】
図５に示すように、水晶基板３の厚肉部３０３が形成されている側の厚肉部分には、厚み方向に貫通孔がウエットエッチングによって形成されており、当該貫通孔の内部には導体が充填されている（貫通導体３３）。本実施形態では、前記貫通導体３３に金錫合金（ＡｕＳｎ）が使用されている。なお、金錫合金以外に金ゲルマニウム合金（ＡｕＧｅ）を用いることも可能である。そして、貫通導体３３の上下両端部分は引出電極３１１および接続電極３４とそれぞれ接続した状態となっている。なお、接続電極３４は、水晶基板３および第２の基材４の外周部分にそれぞれ形成された接合材Ｓと近接かつ接触しないように配置されている。本実施形態では励振電極および引出電極は、クロム（Ｃｒ）を下地層として、その上層に金（Ａｕ）が積層された膜構成となっている。なお、前述の励振電極および引出電極の膜構成は一例であり、これに限定されるものではなく、その他の膜構成に対しても本発明は適用可能である。
【００２４】
第２の基材４も水晶からなり、水晶基板３との接合面側には上凸状で、直方体形状の厚肉部４５が形成されている。厚肉部４５は、平面視矩形状の第２の基材４の，４つの角部のうち、一つの角部を含む領域に偏って形成されている。つまり、一つの角部と当該角部に隣接する２辺の双方に沿って形成されている（図２を参照）。なお、第２の基材４の，厚肉部４５以外の一主面（上面）は薄肉部４６となっている。前記薄肉部４６は平面視では「Ｌ」字形状となっている。
【００２５】
第２の基材４の，水晶基板３との接合面側の周縁には周状に接合材（図２では図示せず）が形成されている。第２の基材４の，水晶基板３との接合面側は、厚肉部４５が形成されているため平面ではないが、厚肉部４５と薄肉部４６との段差（高低差）部分の壁面にも連続して接合材が形成されている。
【００２６】
図５に示すように、第２の基材４の厚肉部４５および薄肉部４６には、前述の貫通導体３３と同一材料からなる貫通導体４３，４４が、第２の基材４の厚み方向にそれぞれ形成されている。本実施形態では、前記貫通導体４３，４４に金錫合金（ＡｕＳｎ）が使用されている。なお、金錫合金以外に金ゲルマニウム合金（ＡｕＧｅ）を用いることも可能である。貫通導体４３の上端部は、接続電極４１と電気的に接続されているとともに、下端部は外部接続端子５と電気的に接続されている。また、貫通導体４４の上端部は、接続電極４２と電気的に接続されているとともに、下端部は外部接続端子５と電気的に接続されている。ここで、接続電極４１，４２は、水晶基板３および第２の基材４の外周部分に各々形成された接合材Ｓと近接かつ、接触しない位置に形成されている。前記外部接続端子５は、外部機器等と電気的に接続するための接続端子であり、図１に示す水晶振動子１は前記外部機器等の内部の基板上に形成される導体（ランドパターン）に半田等によって固定されて使用される。
【００２７】
本実施形態において、第１の基材２および第２の基材４に形成される前述の接合材は、クロム（Ｃｒ）を下地層として、その上層に金（Ａｕ）が真空蒸着法によって成膜され、さらに上層に金−錫合金（ＡｕＳｎ）が、電解メッキ法によって成膜された構成となっている。そして、水晶基板３の表裏主面に形成される各接合材は、クロム（Ｃｒ）を下地層として、その上層に金（Ａｕ）が真空蒸着法によって成膜された構成となっている。具体的に本実施形態では、Ｃｒ層が０．１〜２０ｎｍ、Ａｕ層が５０〜１，０００ｎｍ、ＡｕＳｎメッキ層が２００〜２０，０００ｎｍとなっている。なお、本実施形態では第１および第２の基材と水晶基板にそれぞれ形成される接合材の形成幅は略同一である。また、前記ＡｕＳｎメッキ層を電解メッキ法で直接形成する方法以外に、Ａｕメッキ層とＳｎメッキ層を別々に電解メッキ法で形成した後、加熱溶融させて所望比率のＡｕＳｎ合金を形成することも可能である。さらに、第１の基材２および第２の基材４に形成される前述の接合材の層構成として、最上層（金−錫合金）のさらに上層にＡｕの薄膜（Ａｕフラッシュメッキ層）を電解メッキ法によって形成してもよい。
【００２８】
本発明の構造によると、基材および圧電基板が一様に薄肉化されることなく、厚肉部位も混在した形態となっている。しかも一対の基材の厚肉部は、当該基材の少なくとも１つの角部を含む領域に偏って形成されているため、基材の周縁部の強度を補うことができる。また、これらの部材を厚肉部と薄肉部が互いに嵌合し合って組立てられることによって、薄肉部を厚肉部で補完することになり、圧電振動デバイスの機械的強度の低下を防止することができる。
【００２９】
また、本発明の構成によると、圧電基板および一対の基材が互いに嵌合される薄肉部および厚肉部を有しているため、外的応力が加わった際に凹凸状の嵌合部位（嵌め合い部位）によって接合強度を向上させることができる。具体的に、圧電基板は、当該基板の表裏主面の周縁の一部に当該基板の表裏で形成方向が異なる厚肉部を備えており、例えば圧電基板の中心を基点として、当該基板の表裏の厚肉部が点対称となる相対位置関係とする。当該基板の表裏主面の前記厚肉部以外の領域を薄肉部とする。一方、一対の基材の前記圧電基板との接合面側に、前記厚肉部と対応した薄肉部と、前記圧電基板の薄肉部と対応した厚肉部とを各々形成する。そして、前記一対の基材の薄肉部および厚肉部と、前記圧電基板の厚肉部および薄肉部とで、嵌合状態を形成することで、基材の機械的強度の低下を防止することができる。
【００３０】
さらにまた、本発明の構成によると、前記圧電基板および前記一対の基材は、互いに嵌合される薄肉部および厚肉部を有した状態となっているが、厚肉部は薄肉部と嵌合することによって厚みが吸収される（厚み増大が緩和される）。つまり、厚肉部の厚みがそのまま圧電振動デバイスの高さに上乗せされることがないため、圧電振動デバイス全体の高さ（厚み）を低く（薄く）することが可能となり、低背化を図ることができる。
【００３１】
以上が水晶振動子１を構成する主要部材の説明である。第１および第２の基材２，４と、水晶基板３は、それぞれウエハ状態から一括的に成形され、最終的に複数の水晶振動子が形成された後に個割り分割によって個片化される。このような方法により、水晶振動子１を構成する部材（第１および第２の基材、水晶基板）の全てをウエハ状態で取り扱うことが可能となるため、個片状態で構成部材を取り扱う方法に比べて取り扱いが非常に簡便になる。以下、一単位を構成する水晶振動子の製造方法について説明する。
【００３２】
前記したように第１の基材２および第２の基材４と、水晶基板３とは異形となっているが、平面視の外形寸法については、第１および第２の基材と水晶基板は略同一となっている。本発明の構成によると、前記３つの部材（第１および第２の基材と水晶基板）の外縁が略一致するようにして当該部材を載置すると、各々の部材に形成された厚肉部および薄肉部とが互いに嵌合されるようになっている。具体的に、第１の基材２の厚肉部２１と、水晶基板３の薄肉部３０２とが嵌め合い（同時に薄肉部２２と厚肉部３０１も嵌め合う）、水晶基板３の厚肉部３０３と、第２の基材４の厚肉部４５とが嵌め合う（同時に厚肉部３０３と薄肉部４６も嵌め合う）構造となっている。
【００３３】
まず、水晶基板３の表裏面、第１の基材２の水晶基板との接合面側、第２の基材４の水晶基板との接合面の外周縁の位置に前記膜構成の接合材を前述の成膜方法によって各々形成しておく。また、水晶基板３については表裏面に励振電極および引出電極、接続電極を予め真空蒸着法によって成膜しておくとともに、貫通導体３３および接続電極３４も形成しておく。また、第２の基材４については、当該基材の底面の外部接続端子、当該基材内部の貫通導体４３、４４および接続電極４１、４２を形成しておく。そして、水晶基板３の第２の基材４との接合面側に形成された接合材が、第２の基材４の上面に形成された接合材に平面視で略一致するように、水晶基板３を第２の基材４の上に位置決め載置する。前記位置決め載置は画像認識手段によって適切な搭載位置が認識される。
【００３４】
前記位置決め載置により、水晶基板３の第２の基材４との接合面側に形成された接合材と、第２の基材４の上面に形成された接合材とが当接した状態となっているとともに、水晶基板３の引出電極３２１の終端領域が、第２の基材４の接続電極４１と、水晶基板３の接続電極３４が、第２の基材４の接続電極４２とそれぞれ当接した状態となっている。このような状態で、水晶基板３と第２の基材４との仮止め接合を行う。前記仮止め接合は水晶基板３の上方から超音波ホーンを当接させて、超音波を印加することで、水晶基板側の接合材中の金と、第２の基材側の接合材中の金との間で金−金の拡散接合を行う。同様にして、第１の基材２と水晶基板３とを超音波印加による金−金の拡散接合を行う。これにより、第１の基材２と、水晶基板３と、第２の基材４とが仮止め接合される。なお、前記仮止め接合後の状態において、第１の基材２と水晶基板３との間と、水晶基板３と第２の基材４との間に、微小な内部空間Ｇ（ギャップ）が形成されている。前記内部空間によって、水晶基板３の表裏主面に形成された励振電極３１，３２が、第１および第２の基材の厚肉部２１，４５と接触せず、離間した状態が維持されている。前記内部空間は、励振電極の厚みや、第１と第２の基材および、圧電基板の厚肉部の厚み、接続電極の厚み、接合材の厚みに依存する。なお、接続電極同士あるいは接続電極と引出電極の一部とが重なり合う部分の厚み（高さ）と、接合材Ｓとの厚み（高さ）関係は略同一であることが好ましい。
【００３５】
前記仮止め接合の後、所定温度に制御された高温環境下で、前述の仮止め接合された部分の金属を溶融させて本接合を行う。このとき、基板３の引出電極３２１の終端領域と、第２の基材４の接続電極４１とが加熱溶融によって一体化される。同様に水晶基板３の接続電極３４と、第２の基材４の接続電極４２も加熱溶融によって一体化される。前記本接合によって、水晶基板の表裏面の励振電極と、水晶振動子１の底面の外部接続端子とが貫通導体３３、４３、４４を介して電気的に接続された状態となる。その後、所定の工程を経て水晶振動子１の完成となる。
【００３６】
本実施形態では雰囲気加熱による接合材（金属）の溶融によって２つの基材と水晶基板とを接合しているが、本方法に限定されるものではない。つまり、３つの部材（第１および第２の基材、水晶基板）の全てを本実施形態のように透光性材料（水晶、ガラス等）で形成していれば、前記仮止め接合後に、基材の外部（具体的には第１の基材２よりも上部の位置）からビーム（レーザービームや電子ビーム）を仮止め接合部位の直上の基材に対して照射することによって、本接合を行うことができる。つまり、基材が透光性材料であるので、前記ビームは基材内部を透過して、前記仮止め接合部位を含む金属膜（接合材）に到達して当該金属膜を溶融させる。これにより前記３つの部材の本接合を行うことができる。本実施形態では接合材の材料に金が使用されているため、レーザービームを用いる場合は、金に対する吸収率が良い波長であるグリーンレーザーを用いることで封止（接合）効率を向上させることができる。なお、グリーンレーザーと金との組み合わせは一例であり、本組み合わせに限定されるものではなく、レーザー波長に応じて良好な吸収率が得られる金属材料を接合材に選定することが可能である。
【００３７】
本発明によると、前記圧電基板と前記２つの基材が、透光性材料で形成されている圧電振動デバイスであるので、レーザービーム等のエネルギービームを効率良く透過させることができ、圧電基板を駆動させる励振電極から引き出された電極と、圧電振動デバイス外部で底面に形成された外部接続端子とを電気的に接続するための内部配線導体（貫通導体）を前述のように効率的に形成することができる。さらに、仮止め接合部分が可視化されているため、容易にビーム照射後の接合状態を視認することができる。
【００３８】
本発明の構成によると、水晶基板と、２つの基材とが異形であるとともに、互いに嵌合される薄肉部あるいは厚肉部を有しているため、例えば、図５において接続電極３４、４２に、水晶振動子１の外部からレーザービームを照射して当該接続電極を溶融させて一体化させる際に、スプラッシュ（溶融金属の飛散）が発生したとしても、水晶振動子１の特性劣化（例えば等価直列抵抗値の悪化等）を防止することができる。つまり、前記嵌合形状によって、厚肉部４５が接続電極３４、４２に近接して“障壁”となり、溶融金属物質の内部空間Ｇにある励振電極（３２）への付着を防止することができるためである。
【００３９】
また、本発明の実施形態において第１および第２の接合材に用いられる合金に金−錫合金（Ａｕ−Ｓｎ合金）が用いられているが、これに限定されるものではなく、金−錫合金以外に、錫−銀合金（Ｓｎ−Ａｇ合金）、金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ合金）など他の金属を使用することも可能である。
【００４０】
本実施形態では、第１と第２の基材および、水晶基板のそれぞれに接合材が形成された構成となっているが、水晶基板には金属膜を形成せずに、第１と第２の基材にだけ接合材を形成した構成であってもよい。あるいはまた、水晶基板にだけ接合材を形成し、第１と第２の基材には接合材を形成しない構成であってもよい。
【００４１】
また、本実施形態では励振電極を水晶基板の表裏主面に対向して形成しているが、本形態に限定されるものではなく、第１および第２の基材の対向する厚肉部２１，４５の表面に電極を形成し、水晶基板の表裏主面には電極を形成しない形態，すなわち空間電圧印加方式（いわゆるエアギャップ方式）にも本発明は適用可能である。
【００４２】
本発明の実施形態では、表面実装型水晶振動子を例にしているが、水晶フィルタ、集積回路等の電子部品に水晶振動子を組み込んだ水晶発振器など、電子機器等に用いられる他の表面実装型の圧電振動デバイスの製造方法にも適用可能である。また、本実施形態では圧電基板として、水晶単板を用いているが、圧電薄膜素子（ＦＢＡＲ：Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）を用いることも可能である。
【００４３】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
圧電振動デバイスの量産に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態を示す水晶振動子の組立斜視図。
【図２】本発明の実施形態を示す水晶振動子の分解斜視図。
【図３】本発明の実施形態を示す第１の基材の上面図。
【図４】本発明の実施形態を示す水晶基板の上面図。
【図５】図１のＡ−Ａ線における断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１ 水晶振動子
２ 第１の基材
２１、３０１、３０３、４５ 厚肉部
２２、３０２、３０４、４６ 薄肉部
３ 水晶基板
４ 第２の基材
３１、３２ 励振電極
３１１、３２１ 引出電極
３３、４３、４４ 貫通導体
３４、４１、４２ 接続電極
５ 外部接続端子
Ｇ 内部空間
Ｓ 接合材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる圧電振動デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信機等に広く用いられている圧電振動デバイスの一例として、水晶振動子がある。表面実装型の水晶振動子は、薄肉部を有する絶縁性材料からなる容器体（以下ベースと略称）の内部に、水晶振動片を搭載し、前記薄肉部を平板状の蓋体で気密封止した形態が一般的である。前記ベースはセラミック材料（層）を複数積層し、焼成によって一体成形されるが、焼成時のセラミックの収縮状態によっては積層ズレが発生することがある。
【０００３】
ところで、近年の圧電振動デバイスの超小型化に伴い、水晶振動子においても外形寸法（縦横寸法）が、例えば１．６×１．２ｍｍ程度よりも小さくなってくると、前述の積層ズレの影響が顕在化してくるため、セラミックベースでの対応が限界に近づいてくる。さらに、積層ズレが低背化に際して障害となる。また、低背化のためにベースの薄肉化を図る場合、機械的強度の低下が懸念される。低背化を図る一つの手段として、空間電圧印加方式（いわゆるエアギャップ方式）を用いた圧電振動デバイスが提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８６７４８号
【０００５】
特許文献１の、例えば図４に示すように、下凸状の厚肉部を有する上板と、薄肉部の周囲に厚肉部を形成した圧電振動板と、上凸状の厚肉部を有する下板とを、互いに嵌合するようにして接合材を介して接合した構成があるが、このような場合、上板および下板の周縁部は薄肉となっており、低背化は図ることができるものの、機械的強度が低下する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、機械的強度を低下させることなく、低背化に対応した圧電振動デバイスを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、一対の基材が、圧電基板の表裏に、接合材を介して各々接合された圧電振動デバイスであって、前記圧電基板は、当該基板の表裏主面の周縁の一部に、当該基板の表裏で形成方向が異なる厚肉部を、当該基板の表裏主面の、前記厚肉部以外の領域で形成される薄肉部を、各々備えてなり、前記一対の基材は、前記圧電基板との接合面側に、前記厚肉部と対応した薄肉部と、前記圧電基板の薄肉部と対応した厚肉部とを、各々備えているとともに、前記一対の基材の厚肉部は、当該基材の少なくとも１つの角部を含む領域に偏って形成されており、前記一対の基材の薄肉部および厚肉部と、前記圧電基板の厚肉部および薄肉部とが、それぞれ前記接合材を介して一対一で嵌合し、当該嵌合によって圧電基板と一対の基材との間に微小な内部空間が形成される構成である。このような構成により、基材および圧電基板が一様に薄肉化されることなく、厚肉部位も混在した形態となっている。しかも一対の基材の厚肉部は、当該基材の少なくとも１つの角部を含む領域に偏って形成されているため、基材の周縁部の強度を補うことができる。また、これらの部材を厚肉部と薄肉部が互いに嵌合し合って組立てられることによって、薄肉部を厚肉部で補完することになり、圧電振動デバイスの機械的強度の低下を防止することができる。
【０００８】
また、本発明の構成によると、圧電基板および一対の基材が互いに嵌合される薄肉部および厚肉部を有しているため、外的応力が加わった際に凹凸状の嵌合部位（嵌め合い部位）によって接合強度を向上させることができる。具体的に、圧電基板は、当該基板の表裏主面の周縁の一部に当該基板の表裏で形成方向が異なる厚肉部を備えており、例えば圧電基板の中心を基点として、当該基板の表裏の厚肉部が点対称となる相対位置関係とする。当該基板の表裏主面の前記厚肉部以外の領域を薄肉部とする。一方、一対の基材の前記圧電基板との接合面側に、前記厚肉部と対応した薄肉部と、前記圧電基板の薄肉部と対応した厚肉部とを各々形成する。そして、前記一対の基材の薄肉部および厚肉部と、前記圧電基板の厚肉部および薄肉部とで、嵌合状態を形成することで、基材の機械的強度の低下を防止することができる。
【０００９】
さらに本発明の構成によると、前記圧電基板および前記一対の基材は、互いに嵌合される薄肉部および厚肉部を有した状態となっているが、厚肉部は薄肉部と嵌合することによって厚みが吸収される（厚み増大が緩和される）。つまり、厚肉部の厚みがそのまま圧電振動デバイスの高さに上乗せされることがないため、圧電振動デバイス全体の高さ（厚み）を低く（薄く）することが可能となり、低背化を図ることができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、請求項２の発明によると、前記圧電基板と前記一対の基材が、透光性材料で形成されている圧電振動デバイスであるので、当該圧電基板を駆動させる励振電極から引き出される引出電極と、圧電振動デバイスの底面に形成される外部接続端子とを電気的に接続するための配線導体を効率的に形成することができる。
【００１１】
具体的には、圧電基板と基材の各々に導体（金属）を形成（圧電基板と基材の周縁領域には例えば金属ロウ材からなる接合材を形成しておく）しておき、前記導体の一部同士が平面視で重なるように、圧電基板と基材とを接合する。その後、重なった導体部分に対して圧電振動デバイスの外部から、基材および圧電基板の内部を透過させるようにレーザービームを照射することで、重なった導体部分を溶融させて一体化することによって配線導体を形成することができる。すなわち、基材および圧電基板に透光性材料を用いることで、レーザービームや電子ビームなどの所謂エネルギービームを、基材および圧電基板の内部を透過させて前記導体部分を溶融させることができるので、雰囲気加熱によって圧電振動デバイス内部の導体を溶融させる場合に比べ、局所的な加熱で対応可能となる。
【００１２】
さらに、基材および圧電基板に透光性材料を用いることによって、圧電振動デバイス内部の配線導体の溶融による一体形成だけでなく、圧電基板と基材の周縁領域に形成した接合材同士を当接させ、当該当接部分に対してレーザービームを照射して当該部分を溶融させることによって、基材と圧電基板との接合を行うことも可能である。
【００１３】
また、前記嵌合形状によって、前記配線導体を形成する際に、レーザービームの照射によって溶融した金属物質の一部が、前記嵌合形状によって形成される圧電振動デバイスの微小な内部空間に飛散して、圧電基板に形成される励振電極や、引出電極に付着することによる圧電振動デバイスの特性劣化を防止することができる。これは、前記薄肉部および厚肉部による段差が、前述の重なった導体部分に近接するため、“障壁”となり、溶融金属物質の前記励振電極への付着を防止することができるためである。
【００１４】
上記構成によると、前記圧電基板と前記一対の基材に透光性材料が使用されているが、例えば、一対の基材に水晶またはガラスを、圧電基板に水晶を用いることによって、レーザービーム等のエネルギービームを効率良く透過させることができ、配線導体や封止材を高精度で溶融させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、機械的強度を低下させることなく、低背化に対応した圧電振動デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、圧電基板として水晶基板を用いた水晶振動子を例に挙げて、本発明の実施形態について図１乃至５を参照して説明する。図１は本発明の実施形態を示す水晶振動子の組立斜視図で、図２は本発明の実施形態を示す水晶振動子の分解斜視図、図３は本発明の実施形態を示す第１の基材の平面図であり、図４は本発明の実施形態を示す水晶基板の平面図、図５は図１のＡ−Ａ線における断面図である。なお、図２乃至４において、２つの基材および水晶基板に形成される金属からなる各種電極および接合材の記載は省略している。
【００１７】
本実施形態で適用される水晶振動子１は、平面視矩形状の３つの部材間に接合材Ｓを介して接合された構造となっている。具体的には図１に示すように、上から順に、第１の基材２、水晶基板３、第２の基材４で構成されており、図１は上記３つの部材が接合材を介して接合された状態となっている。以下、前記３つの部材の各々について説明した後、水晶振動子の製造方法について説明する。
【００１８】
図２において第１の基材２は、水晶からなる平面視矩形状の基材である。第１の基材２の、水晶基板３との接合面側には下凸状の厚肉部２１が部分的に形成されている。具体的に、厚肉部２１は直方体形状であり、第１の基材２の１つの角部を含む領域に偏って形成されている。つまり、一つの角部と当該角部に隣接する２辺の双方に沿って形成されている（図３を参照）。このように第１の基材２には、下凸状の厚肉部２１が形成されているが、厚肉部２１以外の主面部分を薄肉部２２と呼ぶこととしており、前記薄肉部２２は平面視では「Ｌ」字形状となっている。なお、本実施形態では第１の基材２および厚肉部２１の平面視の形状は矩形となっているが、本形状に限定されるものではなく、正方形であってもよい。
【００１９】
第１の基材２の，水晶基板３との接合面側の周縁には周状に接合材（図２乃至４では図示せず）が形成されている。第１の基材２の，水晶基板３との接合面側は、厚肉部２１が形成されているため平面ではないが、厚肉部２１と薄肉部２２との段差（高低差）部分の壁面にも連続して前記接合材が形成されている。
【００２０】
水晶基板３は、平面視矩形状のＡＴカット水晶板であり、図２に示すように当該基板の一方の主面には平面視Ｌ字状の厚肉部３０１が一定の高さ（厚み）で、隣接する２辺に跨って形成されている。そして前記厚肉部３０１が形成されていない主面領域は薄肉部３０２となっている。また、前記薄肉部３０２と対向する主面（他方の主面）には、前記厚肉部３０１と同形状かつ、同一の高さ（厚み）の厚肉部３０３が、水晶基板３の表裏で１８０度反転した状態で形成されている（図４の破線部分）。つまり、水晶基板の表裏で形成方向が異なった状態で厚肉部が形成されている。このような相対位置関係により、Ｌ字状の，厚肉部３０１および厚肉部３０３の各々の屈曲部同士が、平面視では対向する位置関係となっている。なお、Ｌ字状の厚肉部３０１および厚肉部３０２は、各両端部分が平面視で重なる位置関係となっている。
【００２１】
水晶基板３の表裏面の外周部分には接合材（図２、図４では図示せず）が周状に各々形成されている。具体的に、一主面（図２では上面側）について述べると、接合材は水晶基板３の厚肉部３０１の上面の周縁および，薄肉部３０２の上の周縁、さらに厚肉部３０１と薄肉部３０２の境界の段差（高低差）部分の壁面にも連続して形成され、周状に繋がった状態となっている。同様に他主面（図２では下面側）について述べると、接合材は水晶基板３の薄肉部３０４の上面の周縁および，厚肉部３０３の上面の周縁、さらに厚肉部３０３と薄肉部３０４の境界の段差（高低差）部分の壁面にも連続して形成され、周状に繋がった状態となっている。
【００２２】
次に、水晶基板３に形成される各種電極について図５を用いて説明する。図５は図１のＡ−Ａ線における断面図である。図５に示すように、水晶基板３の表裏主面の中央領域（薄肉部３０２と薄肉部３０４の一部領域）に、当該水晶基板を駆動させるための一対の励振電極（金属膜）３１，３２が対向して形成されている。そして、前記一対の励振電極３１，３２の各々からは、各主面の外周方向に引出電極３１１，３２１がそれぞれ延出されている。なお引出電極３１１，３２１は、第１の基材、水晶基板、第２の基材の各々の周縁に形成されている前述の接合材（図５では各接合材が溶融して一体化された状態となっており、記号「Ｓ」で表記）とは接触しない位置まで励振電極から延出されている（接合材Ｓとは離間している）。
【００２３】
図５に示すように、水晶基板３の厚肉部３０３が形成されている側の厚肉部分には、厚み方向に貫通孔がウエットエッチングによって形成されており、当該貫通孔の内部には導体が充填されている（貫通導体３３）。本実施形態では、前記貫通導体３３に金錫合金（ＡｕＳｎ）が使用されている。なお、金錫合金以外に金ゲルマニウム合金（ＡｕＧｅ）を用いることも可能である。そして、貫通導体３３の上下両端部分は引出電極３１１および接続電極３４とそれぞれ接続した状態となっている。なお、接続電極３４は、水晶基板３および第２の基材４の外周部分にそれぞれ形成された接合材Ｓと近接かつ接触しないように配置されている。本実施形態では励振電極および引出電極は、クロム（Ｃｒ）を下地層として、その上層に金（Ａｕ）が積層された膜構成となっている。なお、前述の励振電極および引出電極の膜構成は一例であり、これに限定されるものではなく、その他の膜構成に対しても本発明は適用可能である。
【００２４】
第２の基材４も水晶からなり、水晶基板３との接合面側には上凸状で、直方体形状の厚肉部４５が形成されている。厚肉部４５は、平面視矩形状の第２の基材４の，４つの角部のうち、一つの角部を含む領域に偏って形成されている。つまり、一つの角部と当該角部に隣接する２辺の双方に沿って形成されている（図２を参照）。なお、第２の基材４の，厚肉部４５以外の一主面（上面）は薄肉部４６となっている。前記薄肉部４６は平面視では「Ｌ」字形状となっている。
【００２５】
第２の基材４の，水晶基板３との接合面側の周縁には周状に接合材（図２では図示せず）が形成されている。第２の基材４の，水晶基板３との接合面側は、厚肉部４５が形成されているため平面ではないが、厚肉部４５と薄肉部４６との段差（高低差）部分の壁面にも連続して接合材が形成されている。
【００２６】
図５に示すように、第２の基材４の厚肉部４５および薄肉部４６には、前述の貫通導体３３と同一材料からなる貫通導体４３，４４が、第２の基材４の厚み方向にそれぞれ形成されている。本実施形態では、前記貫通導体４３，４４に金錫合金（ＡｕＳｎ）が使用されている。なお、金錫合金以外に金ゲルマニウム合金（ＡｕＧｅ）を用いることも可能である。貫通導体４３の上端部は、接続電極４１と電気的に接続されているとともに、下端部は外部接続端子５と電気的に接続されている。また、貫通導体４４の上端部は、接続電極４２と電気的に接続されているとともに、下端部は外部接続端子５と電気的に接続されている。ここで、接続電極４１，４２は、水晶基板３および第２の基材４の外周部分に各々形成された接合材Ｓと近接かつ、接触しない位置に形成されている。前記外部接続端子５は、外部機器等と電気的に接続するための接続端子であり、図１に示す水晶振動子１は前記外部機器等の内部の基板上に形成される導体（ランドパターン）に半田等によって固定されて使用される。
【００２７】
本実施形態において、第１の基材２および第２の基材４に形成される前述の接合材は、クロム（Ｃｒ）を下地層として、その上層に金（Ａｕ）が真空蒸着法によって成膜され、さらに上層に金−錫合金（ＡｕＳｎ）が、電解メッキ法によって成膜された構成となっている。そして、水晶基板３の表裏主面に形成される各接合材は、クロム（Ｃｒ）を下地層として、その上層に金（Ａｕ）が真空蒸着法によって成膜された構成となっている。具体的に本実施形態では、Ｃｒ層が０．１〜２０ｎｍ、Ａｕ層が５０〜１，０００ｎｍ、ＡｕＳｎメッキ層が２００〜２０，０００ｎｍとなっている。なお、本実施形態では第１および第２の基材と水晶基板にそれぞれ形成される接合材の形成幅は略同一である。また、前記ＡｕＳｎメッキ層を電解メッキ法で直接形成する方法以外に、Ａｕメッキ層とＳｎメッキ層を別々に電解メッキ法で形成した後、加熱溶融させて所望比率のＡｕＳｎ合金を形成することも可能である。さらに、第１の基材２および第２の基材４に形成される前述の接合材の層構成として、最上層（金−錫合金）のさらに上層にＡｕの薄膜（Ａｕフラッシュメッキ層）を電解メッキ法によって形成してもよい。
【００２８】
本発明の構造によると、基材および圧電基板が一様に薄肉化されることなく、厚肉部位も混在した形態となっている。しかも一対の基材の厚肉部は、当該基材の少なくとも１つの角部を含む領域に偏って形成されているため、基材の周縁部の強度を補うことができる。また、これらの部材を厚肉部と薄肉部が互いに嵌合し合って組立てられることによって、薄肉部を厚肉部で補完することになり、圧電振動デバイスの機械的強度の低下を防止することができる。
【００２９】
また、本発明の構成によると、圧電基板および一対の基材が互いに嵌合される薄肉部および厚肉部を有しているため、外的応力が加わった際に凹凸状の嵌合部位（嵌め合い部位）によって接合強度を向上させることができる。具体的に、圧電基板は、当該基板の表裏主面の周縁の一部に当該基板の表裏で形成方向が異なる厚肉部を備えており、例えば圧電基板の中心を基点として、当該基板の表裏の厚肉部が点対称となる相対位置関係とする。当該基板の表裏主面の前記厚肉部以外の領域を薄肉部とする。一方、一対の基材の前記圧電基板との接合面側に、前記厚肉部と対応した薄肉部と、前記圧電基板の薄肉部と対応した厚肉部とを各々形成する。そして、前記一対の基材の薄肉部および厚肉部と、前記圧電基板の厚肉部および薄肉部とで、嵌合状態を形成することで、基材の機械的強度の低下を防止することができる。
【００３０】
さらにまた、本発明の構成によると、前記圧電基板および前記一対の基材は、互いに嵌合される薄肉部および厚肉部を有した状態となっているが、厚肉部は薄肉部と嵌合することによって厚みが吸収される（厚み増大が緩和される）。つまり、厚肉部の厚みがそのまま圧電振動デバイスの高さに上乗せされることがないため、圧電振動デバイス全体の高さ（厚み）を低く（薄く）することが可能となり、低背化を図ることができる。
【００３１】
以上が水晶振動子１を構成する主要部材の説明である。第１および第２の基材２，４と、水晶基板３は、それぞれウエハ状態から一括的に成形され、最終的に複数の水晶振動子が形成された後に個割り分割によって個片化される。このような方法により、水晶振動子１を構成する部材（第１および第２の基材、水晶基板）の全てをウエハ状態で取り扱うことが可能となるため、個片状態で構成部材を取り扱う方法に比べて取り扱いが非常に簡便になる。以下、一単位を構成する水晶振動子の製造方法について説明する。
【００３２】
前記したように第１の基材２および第２の基材４と、水晶基板３とは異形となっているが、平面視の外形寸法については、第１および第２の基材と水晶基板は略同一となっている。本発明の構成によると、前記３つの部材（第１および第２の基材と水晶基板）の外縁が略一致するようにして当該部材を載置すると、各々の部材に形成された厚肉部および薄肉部とが互いに嵌合されるようになっている。具体的に、第１の基材２の厚肉部２１と、水晶基板３の薄肉部３０２とが嵌め合い（同時に薄肉部２２と厚肉部３０１も嵌め合う）、水晶基板３の厚肉部３０３と、第２の基材４の厚肉部４５とが嵌め合う（同時に厚肉部３０３と薄肉部４６も嵌め合う）構造となっている。
【００３３】
まず、水晶基板３の表裏面、第１の基材２の水晶基板との接合面側、第２の基材４の水晶基板との接合面の外周縁の位置に前記膜構成の接合材を前述の成膜方法によって各々形成しておく。また、水晶基板３については表裏面に励振電極および引出電極、接続電極を予め真空蒸着法によって成膜しておくとともに、貫通導体３３および接続電極３４も形成しておく。また、第２の基材４については、当該基材の底面の外部接続端子、当該基材内部の貫通導体４３、４４および接続電極４１、４２を形成しておく。そして、水晶基板３の第２の基材４との接合面側に形成された接合材が、第２の基材４の上面に形成された接合材に平面視で略一致するように、水晶基板３を第２の基材４の上に位置決め載置する。前記位置決め載置は画像認識手段によって適切な搭載位置が認識される。
【００３４】
前記位置決め載置により、水晶基板３の第２の基材４との接合面側に形成された接合材と、第２の基材４の上面に形成された接合材とが当接した状態となっているとともに、水晶基板３の引出電極３２１の終端領域が、第２の基材４の接続電極４１と、水晶基板３の接続電極３４が、第２の基材４の接続電極４２とそれぞれ当接した状態となっている。このような状態で、水晶基板３と第２の基材４との仮止め接合を行う。前記仮止め接合は水晶基板３の上方から超音波ホーンを当接させて、超音波を印加することで、水晶基板側の接合材中の金と、第２の基材側の接合材中の金との間で金−金の拡散接合を行う。同様にして、第１の基材２と水晶基板３とを超音波印加による金−金の拡散接合を行う。これにより、第１の基材２と、水晶基板３と、第２の基材４とが仮止め接合される。なお、前記仮止め接合後の状態において、第１の基材２と水晶基板３との間と、水晶基板３と第２の基材４との間に、微小な内部空間Ｇ（ギャップ）が形成されている。前記内部空間によって、水晶基板３の表裏主面に形成された励振電極３１，３２が、第１および第２の基材の厚肉部２１，４５と接触せず、離間した状態が維持されている。前記内部空間は、励振電極の厚みや、第１と第２の基材および、圧電基板の厚肉部の厚み、接続電極の厚み、接合材の厚みに依存する。なお、接続電極同士あるいは接続電極と引出電極の一部とが重なり合う部分の厚み（高さ）と、接合材Ｓとの厚み（高さ）関係は略同一であることが好ましい。
【００３５】
前記仮止め接合の後、所定温度に制御された高温環境下で、前述の仮止め接合された部分の金属を溶融させて本接合を行う。このとき、基板３の引出電極３２１の終端領域と、第２の基材４の接続電極４１とが加熱溶融によって一体化される。同様に水晶基板３の接続電極３４と、第２の基材４の接続電極４２も加熱溶融によって一体化される。前記本接合によって、水晶基板の表裏面の励振電極と、水晶振動子１の底面の外部接続端子とが貫通導体３３、４３、４４を介して電気的に接続された状態となる。その後、所定の工程を経て水晶振動子１の完成となる。
【００３６】
本実施形態では雰囲気加熱による接合材（金属）の溶融によって２つの基材と水晶基板とを接合しているが、本方法に限定されるものではない。つまり、３つの部材（第１および第２の基材、水晶基板）の全てを本実施形態のように透光性材料（水晶、ガラス等）で形成していれば、前記仮止め接合後に、基材の外部（具体的には第１の基材２よりも上部の位置）からビーム（レーザービームや電子ビーム）を仮止め接合部位の直上の基材に対して照射することによって、本接合を行うことができる。つまり、基材が透光性材料であるので、前記ビームは基材内部を透過して、前記仮止め接合部位を含む金属膜（接合材）に到達して当該金属膜を溶融させる。これにより前記３つの部材の本接合を行うことができる。本実施形態では接合材の材料に金が使用されているため、レーザービームを用いる場合は、金に対する吸収率が良い波長であるグリーンレーザーを用いることで封止（接合）効率を向上させることができる。なお、グリーンレーザーと金との組み合わせは一例であり、本組み合わせに限定されるものではなく、レーザー波長に応じて良好な吸収率が得られる金属材料を接合材に選定することが可能である。
【００３７】
本発明によると、前記圧電基板と前記２つの基材が、透光性材料で形成されている圧電振動デバイスであるので、レーザービーム等のエネルギービームを効率良く透過させることができ、圧電基板を駆動させる励振電極から引き出された電極と、圧電振動デバイス外部で底面に形成された外部接続端子とを電気的に接続するための内部配線導体（貫通導体）を前述のように効率的に形成することができる。さらに、仮止め接合部分が可視化されているため、容易にビーム照射後の接合状態を視認することができる。
【００３８】
本発明の構成によると、水晶基板と、２つの基材とが異形であるとともに、互いに嵌合される薄肉部あるいは厚肉部を有しているため、例えば、図５において接続電極３４、４２に、水晶振動子１の外部からレーザービームを照射して当該接続電極を溶融させて一体化させる際に、スプラッシュ（溶融金属の飛散）が発生したとしても、水晶振動子１の特性劣化（例えば等価直列抵抗値の悪化等）を防止することができる。つまり、前記嵌合形状によって、厚肉部４５が接続電極３４、４２に近接して“障壁”となり、溶融金属物質の内部空間Ｇにある励振電極（３２）への付着を防止することができるためである。
【００３９】
また、本発明の実施形態において第１および第２の接合材に用いられる合金に金−錫合金（Ａｕ−Ｓｎ合金）が用いられているが、これに限定されるものではなく、金−錫合金以外に、錫−銀合金（Ｓｎ−Ａｇ合金）、金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ合金）など他の金属を使用することも可能である。
【００４０】
本実施形態では、第１と第２の基材および、水晶基板のそれぞれに接合材が形成された構成となっているが、水晶基板には金属膜を形成せずに、第１と第２の基材にだけ接合材を形成した構成であってもよい。あるいはまた、水晶基板にだけ接合材を形成し、第１と第２の基材には接合材を形成しない構成であってもよい。
【００４１】
また、本実施形態では励振電極を水晶基板の表裏主面に対向して形成しているが、本形態に限定されるものではなく、第１および第２の基材の対向する厚肉部２１，４５の表面に電極を形成し、水晶基板の表裏主面には電極を形成しない形態，すなわち空間電圧印加方式（いわゆるエアギャップ方式）にも本発明は適用可能である。
【００４２】
本発明の実施形態では、表面実装型水晶振動子を例にしているが、水晶フィルタ、集積回路等の電子部品に水晶振動子を組み込んだ水晶発振器など、電子機器等に用いられる他の表面実装型の圧電振動デバイスの製造方法にも適用可能である。また、本実施形態では圧電基板として、水晶単板を用いているが、圧電薄膜素子（ＦＢＡＲ：Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）を用いることも可能である。
【００４３】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
圧電振動デバイスの量産に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態を示す水晶振動子の組立斜視図。
【図２】本発明の実施形態を示す水晶振動子の分解斜視図。
【図３】本発明の実施形態を示す第１の基材の上面図。
【図４】本発明の実施形態を示す水晶基板の上面図。
【図５】図１のＡ−Ａ線における断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１ 水晶振動子
２ 第１の基材
２１、３０１、３０３、４５ 厚肉部
２２、３０２、３０４、４６ 薄肉部
３ 水晶基板
４ 第２の基材
３１、３２ 励振電極
３１１、３２１ 引出電極
３３、４３、４４ 貫通導体
３４、４１、４２ 接続電極
５ 外部接続端子
Ｇ 内部空間
Ｓ 接合材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基材が、圧電基板の表裏に、接合材を介して各々接合された圧電振動デバイスであって、
前記圧電基板は、当該基板の表裏主面の周縁の一部に、当該基板の表裏で形成方向が異なる厚肉部を、
当該基板の表裏主面の、前記厚肉部以外の領域で形成される薄肉部を、各々備えてなり、
前記一対の基材は、前記圧電基板との接合面側に、前記厚肉部と対応した薄肉部と、前記圧電基板の薄肉部と対応した厚肉部とを、各々備えているとともに、
前記一対の基材の厚肉部は、当該基材の少なくとも１つの角部を含む領域に偏って形成されており、
前記一対の基材の薄肉部および厚肉部と、前記圧電基板の厚肉部および薄肉部とが、それぞれ前記接合材を介して一対一で嵌合し、当該嵌合によって圧電基板と一対の基材との間に微小な内部空間が形成されていることを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項２】
前記圧電基板と前記一対の基材が、透光性材料からな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。
【請求項１】
一対の基材が、圧電基板の表裏に、接合材を介して各々接合された圧電振動デバイスであって、
前記圧電基板は、当該基板の表裏主面の周縁の一部に、当該基板の表裏で形成方向が異なる厚肉部を、
当該基板の表裏主面の、前記厚肉部以外の領域で形成される薄肉部を、各々備えてなり、
前記一対の基材は、前記圧電基板との接合面側に、前記厚肉部と対応した薄肉部と、前記圧電基板の薄肉部と対応した厚肉部とを、各々備えているとともに、
前記一対の基材の厚肉部は、当該基材の少なくとも１つの角部を含む領域に偏って形成されており、
前記一対の基材の薄肉部および厚肉部と、前記圧電基板の厚肉部および薄肉部とが、それぞれ前記接合材を介して一対一で嵌合し、当該嵌合によって圧電基板と一対の基材との間に微小な内部空間が形成されていることを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項２】
前記圧電基板と前記一対の基材が、透光性材料からな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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２４６５８３（Ｐ２００９−２４６５８３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８９０４８（Ｐ２００８−８９０４８）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
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