圧電振動子およびその製造方法
【課題】より小型の圧電振動子およびその製造方法を得ること。
【解決手段】振動片３３の片面に形成された第１の励振電極３１が振動子基板３の側面の凹部３５を介して、第２の励振電極３２が形成された面に形成された第３の電極３６と電気的に接続されている。したがって、第２の励振電極３２が形成された面に第１の励振電極３１を集約でき、一つの面での実装を可能にできる。また、スルーホールでなく側面で第１の励振電極３１と第３の電極３６との電気的接続が行われているので、振動子基板３に貫通用の面積を必要とせず、同じ大きさの振動片３３に対して、振動子基板３を小さくできる。その結果、小型の圧電振動子を得ることができる。さらに、第１の励振電極３１と第３の電極３６との電気的接続が凹部３５でなされているので、外部からの接触による断線および放電を少なくできる。
【解決手段】振動片３３の片面に形成された第１の励振電極３１が振動子基板３の側面の凹部３５を介して、第２の励振電極３２が形成された面に形成された第３の電極３６と電気的に接続されている。したがって、第２の励振電極３２が形成された面に第１の励振電極３１を集約でき、一つの面での実装を可能にできる。また、スルーホールでなく側面で第１の励振電極３１と第３の電極３６との電気的接続が行われているので、振動子基板３に貫通用の面積を必要とせず、同じ大きさの振動片３３に対して、振動子基板３を小さくできる。その結果、小型の圧電振動子を得ることができる。さらに、第１の励振電極３１と第３の電極３６との電気的接続が凹部３５でなされているので、外部からの接触による断線および放電を少なくできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型電子機器に用いられる圧電振動子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型電子機器は、更なる小型化が要求されており、小型電子機器に用いられる圧電振動子にも小型化が要求されている。
ここで、圧電振動子に用いられる振動片は、振動面積が大きいほどクリスタルインピーダンス（ＣＩ）値が小さく振動し易いため、できるだけ振動面積を大きくする必要がある。したがって、振動片の振動面積を確保しつつ圧電振動子を小型化するには、振動片を収めるパッケージの小型化が必要となる。パッケージの小型化においては、パッケージに設けられた電極の引き回し等を工夫する必要がある。
そのために、振動片の対向する面に設けられた励振電極からの引き回しをコンパクトにし、パッケージを小型化しつつ実装基板との接続が最小面積でできるように、２つの励振電極に対応する接続電極をパッケージの一つの面に集約する等の工夫がなされている。
その一例として、振動片を備えた振動子基板にスルーホールを設け、スルーホールを介して一方の面の励振電極を他方の面に引き出し、パッケージの１つの面に２つの励振電極を集約する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７６８２６号公報（３頁、段落番号［００１２］〜［００１４］、図２、図３および図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スルーホールを設ける場合、振動子基板にスルーホールを形成するための面積が必要であり、同じ大きさの振動片であっても、より大きい振動子基板が必要となる。したがって、圧電振動子の小型化が制限される。
本発明の目的は、より小型の圧電振動子およびその製造方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の圧電振動子は、振動子基板と、前記振動子基板を支持するベース基板と、前記振動子基板のうち、前記ベース基板に対向する面とは逆の面を覆うリッド基板と、前記振動子基板の前記リッド基板に対向する面に形成された第１の励振電極と、前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面に形成された第２の励振電極とを備え、前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面には、前記振動子基板の側面に形成された凹部によって前記第１の励振電極と電気的に接続されている第３の電極が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、振動片の片面に形成された第１の励振電極が振動子基板の側面の凹部を介して、第２の励振電極が形成された面に形成された第３の電極と電気的に接続されている。したがって、第２の励振電極が形成された面に第１の励振電極が集約され、パッケージの一つの面で実装が可能となる。また、スルーホールでなく側面で第１の励振電極と第３の電極との電気的接続が行われているので、振動子基板に貫通用の面積を必要とせず、同じ大きさの振動片に対して、振動子基板を小さくすることができる。その結果、小型の圧電振動子が得られる。
さらに、第１の励振電極と第３の電極との電気的接続が凹部でなされているので、外部からの接触による断線および放電が少ない。
【０００７】
本発明では、前記振動子基板は水晶で形成され、前記凹部は、前記水晶をウエットエッチングすることによって形成されているのが好ましい。
この発明では、水晶で形成された振動子基板をウエットエッチングすることによって凹部を形成するので、水晶の結晶異方性により、凹部の側面がテーパ形状になり、この側面に電極を形成しやすくなる。
【０００８】
本発明では、前記振動子基板は、前記水晶の結晶軸であるＸ軸方向に前記側面を有し、前記凹部は、前記Ｘ軸の正方向に位置する前記側面に形成されているのが好ましい。
この発明では、水晶の結晶軸に対するウエットエッチングの異方性により、Ｘ軸の負方向の振動子基板の側面に形成される凹部の側面の傾斜が、正方向に対する傾斜と比較して急峻であり、振動子基板で占める凹部の占める割合が少なくてすみ、振動子基板内で振動片を大きくとれる。また、凹部の側面が急峻であるため、第１の励振電極と第３の電極の接続が、凹部側面で断線することを低減できる。
【０００９】
本発明の圧電振動子の製造方法は、振動子基体とベース基体とリッド基体とを用意する基体準備工程と、前記振動子基体に、複数の振動片と各前記振動片に対応する貫通孔を形成する振動子基体形成工程と、前記振動子基体形成工程の後に、前記振動子基体の一方の主面であって前記振動片の少なくとも一部に第１の励振電極を形成し、前記貫通孔の内面の少なくとも一部に前記第１の励振電極と接続された電極を形成し、前記振動体基体の他方の主面であって前記振動片の少なくとも一部に第２の励振電極を形成し、前記他方の主面の一部に第３の電極を形成し、前記貫通孔の内面の少なくとも一部に前記第３の電極と接続された電極を形成して、前記貫通孔の前記内面において前記第１の励振電極と前記第３の電極とを電気的に接続する励振電極形成工程と、前記ベース基体に前記貫通孔に対応する孔を複数形成するベース基体形成工程と、前記振動子基体の前記第１の励振電極が形成された面に前記リッド基体を、前記振動子基体の前記第２の励振電極が形成された面に前記ベース基体を前記振動片に対応する前記孔を対応させて接合する接合工程と、前記接合工程後の前記リッド基体、前記振動子基体および前記ベース基体を、前記貫通孔に対応した前記振動片側の前記貫通孔の前記内面の一部を残すように切断して、複数の圧電振動子を得る切断工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、振動子基体の片面に形成された第１の励振電極が振動子基体の貫通孔を介して、第２の励振電極が形成された振動子基体の他方の面に形成された第３の電極と電気的に接続されている。そして、貫通孔に対応した振動片側の貫通孔の内面の一部を残すように切断して、圧電素子を得る。したがって、第２の励振電極が形成された面に第１の励振電極が集約され、パッケージの一つの面で実装が可能な圧電素子が得られる。また、スルーホールでなく貫通孔の内面の一部で第１の励振電極と第３の電極との電気的接続が行われ、貫通孔に沿って切断するので、振動子基板にスルーホールを別途設ける必要がなく、同じ大きさの振動片に対して、圧電振動子が小さくなる。その結果、一つの振動子基体から得られる圧電振動子の個数が増える。
【００１１】
本発明では、前記振動子基体形成工程は、前記振動子基体の両主面に第１耐蝕膜を形成する第１耐蝕膜形成工程と、前記貫通孔が形成される貫通孔部の前記第１耐蝕膜を除去する貫通孔部パターニング工程と、前記第１耐蝕膜が除去された前記貫通孔部に前記貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記振動片が形成される逆メサ部の前記第１耐蝕膜を除去する逆メサ部パターニング工程と、前記第１耐蝕膜が除去された前記逆メサ部をエッチングして行う逆メサの形成と、前記貫通孔を拡大するエッチングを同時に行う逆メサ形成および貫通孔拡大工程と、前記第１耐蝕膜を剥離し、第２耐蝕膜を、前記第１耐蝕膜剥離後の前記振動子基体の表面に形成する耐蝕膜剥離後再形成工程と、前記振動片と前記振動子基体との間のくり貫き部の前記第２耐蝕膜を除去するくり貫き部パターニング工程と、前記くり貫き部をエッチングし、くり貫きを形成するくり貫き工程と、前記第２耐蝕膜剥離工程とを含むのが好ましい。
この発明では、逆メサの形成と貫通孔拡大を同時に行っているので、振動子基体形成工程全体の工程が短縮される。
【００１２】
本発明では、前記振動子基体は水晶で形成され、前記エッチングは、ウエットエッチングによって行うのが好ましい。
この発明では、水晶で形成された振動子基体をウエットエッチングすることによって貫通孔を形成するので、水晶の結晶異方性により、貫通孔の内面がテーパ形状になり、この内面に電極を形成しやすくなる。
【００１３】
本発明では、前記振動子基体は、前記水晶の結晶軸であるＸ軸に平行に前記主面が形成され、前記貫通孔は、前記振動片に対して前記Ｘ軸の正方向に形成されているのが好ましい。
この発明では、水晶の結晶軸に対するウエットエッチングの異方性により、Ｘ軸の負方向の振動片側に形成される貫通孔の内面の傾斜が、正方向に対する傾斜と比較して急峻であり、第１の励振電極と第３の電極との電気的な接続を得るため主面方向から見た面積が小さくなる。したがって、切断後の圧電振動子に含まれる振動片を大きくとれる。また、凹部の側面が急峻であるため、第１の励振電極と第３の電極の接続が、凹部側面で断線することを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した実施形態および変形例について図面に基づいて説明する。
なお、各実施形態および変形例の図面において、同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、本発明の本実施形態における圧電振動子１を示している。
図１（ａ）は、圧電振動子１の斜視図、同図（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示している。
また、図２は圧電振動子１の分解斜視図を示している。圧電振動子１は、リッド基板２と振動子基板３とベース基板４とを備えている。
図３（ａ）は、リッド基板２側からみた振動子基板３の平面図、同図（ｂ）は、ベース基板４側から見た振動子基板３の平面図を示している。
【００１６】
図１（ａ）および図２において、圧電振動子１は、ベース基板４に支持された振動子基板３にリッド基板２が積み重ねられることによって構成されている。振動子基板３は、リッド基板２とベース基板４とに挟み込まれ、接合されている。
ベース基板４は略矩形の板であり、その側面が交差する４隅には切り欠きが設けられ、その切り欠きの側面には、外部電極４１，４２が形成されている。
振動子基板３は、ベース基板４と略同外形状の板である。その側面の一つには、凹部３５が２ヶ所設けられている。
リッド基板２も、ベース基板４と略同外形状の板である。リッド基板２の側面には、加工は施されていない。
【００１７】
図１（ｂ）および図２において、振動子基板３は枠部３０と枠部３０に囲まれた振動片３３を備えている。振動子基板３は水晶から形成され、振動片３３は、主面が長方形の直方体形状を有している。ここで、振動子基板３はＡＴカットで形成されており、その主面はＹ’軸に直交する面であり、振動子基板３の側面は、Ｚ’軸および結晶軸であるＸ軸に略直交している（図２参照）。
振動片３３は、振動子基板３の厚みより薄く形成され、枠部３０のＺ’軸方向から延長された二箇所の対向する支持部３４によって支持されている。したがって、振動片３３は、リッド基板２とベース基板４とに挟まれた空間に封止されている（図１（ｂ）参照）。
２ヶ所の凹部３５は、水晶からなる振動子基板３の図２中の矢印で示したＸ軸の正方向に位置する側面に形成されている。
【００１８】
図３（ａ）および（ｂ）において、振動子基板３に形成された第１の励振電極３１、第２の励振電極３２および引出電極である第３の電極３６の部分が斜線で示されている。
図３（ａ）において、第１の励振電極３１は、振動子基板３のリッド基板２に対向する面に設けられている。より詳しくは、振動片３３と２つの支持部３４と枠部３０のリッド基板２に対向する面に連続して設けられている。また、凹部３５の側面にも励振電極３１は設けられている。
図３（ｂ）において、第２の励振電極３２は、振動子基板３のベース基板４に対向する面に設けられている。より詳しくは、振動片３３と２つの支持部３４と枠部３０のベース基板４に対向する面に設けられている。ここで、励振電極３２は、凹部３５の近傍までは設けられていない。凹部３５の近傍の面には、電極の設けられていない面３７を挟んで、電気的に切断された状態で、第３の電極３６が設けられている。また、第３の電極３６は、凹部３５の側面にも設けられている。
【００１９】
凹部３５の側面に設けられた第１の励振電極３１と第３の電極３６とは、側面で電気的に接続されている。したがって、リッド基板２に対向する振動子基板３の面に形成された第１の励振電極３１は、ベース基板４に対向する振動子基板３の面に引き出され、第１の励振電極３１と第２の励振電極３２とは、面３７によって電気的に切断されている。
【００２０】
振動子基板３とベース基板４とが接合された状態で、第３の電極３６は外部電極４１と接続され、第２の励振電極３２は外部電極４２と接続されている。したがって、振動片３３の両主面に形成された第１の励振電極３１と第２の励振電極３２とは、外部電極４１，４２を介してベース基板４の底面で実装基板等と接続できる。
【００２１】
以下に、圧電振動子１の製造方法を図面に基づいて説明する。
図４は、圧電振動子１の製造方法を示す製造フロー図である。
図５は、製造プロセスを示す概略図である。圧電振動子１は、大型の基板である基体を用いて多数個形成した後に、個々に切り離すことによって得られる。
【００２２】
図４において、圧電振動子１の製造方法は、基体準備工程Ｓ１０、振動子基体形成工程Ｓ２０、リッド基体形成工程Ｓ３０、ベース基体形成工程Ｓ４０、励振電極形成工程Ｓ５０、接合工程Ｓ６０および切断工程Ｓ７０を含む。
【００２３】
図５（ａ）は、大型の基板であるリッド基体２００、振動子基体３００、ベース基体４００をそれぞれ用意する基体準備工程Ｓ１０を示している。
図５（ａ）において、リッド基体２００およびベース基体４００には、ガラス基板または水晶基板を用いることができる。振動子基体３００としては、水晶基板を用いる。ここで、振動子基体３００はＡＴカットで形成する。その主面はＹ’軸に直交する面であり、振動子基体３００の側面は、Ｚ’軸および結晶軸であるＸ軸に略直交している。
【００２４】
図５（ｂ）は、振動子基体３００に複数の振動片３３等と、後にその一部が凹部３５となる振動片３３に対応する貫通孔３０５とを複数形成して、振動子基体３１０とする振動子基体形成工程Ｓ２０を示している。また、リッド基体形成工程Ｓ３０と、ベース基体４００に後に外部電極４１が形成される切り欠きとなる孔４２０を複数形成してベース基体４１０とするベース基体形成工程Ｓ４０とを合わせて示している。
図５（ｂ）において、振動子基体３００の両面にマスクを施したうえで、ウエットエッチングを行い、図２に示した振動片３３および支持部３４を形成する。また、振動片３３に対してＸ軸の正方向側の近い位置に２つの貫通孔３０５をウエットエッチングで形成する。ウエットエッチングを両主面から行うことによって、開口径の小さい貫通孔３０５を得ることができる。貫通孔３０５の内面は、水晶の結晶軸の異方性により、開口部から奥に向かって狭まるテーパ形状を有している。ウエットエッチングは、フッ化水素酸等を用いて行う。
ベース基体４００には、外部電極４１，４２が形成される切り欠きとなる孔４２０をサンドブラストによって形成してベース基体４１０とする。
【００２５】
図５（ｃ）は、励振電極形成工程Ｓ５０を示している。
図５（ｃ）において、振動子基体３１０の主面の片面に、図中多数のドットで示した第１の励振電極３２１（励振電極３１）を振動片３３および貫通孔３０５の内面にかかるように形成する。また、他方の主面に第２の励振電極３２（図示せず）と、貫通孔３０５の内面にかかる第３の電極３６（図示せず）とを形成して振動子基体３２０とする。
第１の励振電極３２１（励振電極３１）、第２の励振電極３２および第３の電極３６は、蒸着、スパッタ等により形成できる。ここで、貫通孔３０５の内面は、開口部から奥に向かって狭まるテーパ形状を有しているので貫通孔３０５の内面にも電極が形成され、両主面側から蒸着、スパッタ等を行うことにより、貫通孔３０５の内面で第１の励振電極３１と第３の電極３６との電気的接続が行われる。
【００２６】
図５（ｄ）は、リッド基体２００と振動子基体３２０とベース基体４１０とを接合する接合工程Ｓ６０を示している。
図５（ｄ）において、振動子基体３２０の第１の励振電極３２１が形成された面にリッド基体２００を、振動子基体３２０の第２の励振電極３２（図示せず）が形成された面にベース基体４１０を振動片３３に対応する孔４２０を対応させて接合する。
リッド基体２００と振動子基体３２０とベース基体４１０との接合には、金錫等の共晶金属接合、陽極接合、プラズマ接合を用いることができる。
【００２７】
図５（ｅ）には、接合後の圧電振動子１の集合体１００が示されている。
図５（ｆ）は、圧電振動子１の集合体１００を個々の圧電振動子１に切り離して圧電振動子１を得る切断工程Ｓ７０を示している。
図５（ｆ）において、圧電振動子１の集合体１００を切り離して圧電振動子１を得る。以下に、詳しく説明する。
【００２８】
図６および図７には、圧電振動子１を切り離す工程を表す詳細図が示されている。
図６（ａ）は、圧電振動子１の集合体１００の部分平面図であり、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
図７は、図６（ｂ）の部分拡大断面図である。
【００２９】
図６（ａ）、（ｂ）および図７において、貫通孔３０５を横切るように、図中の二点鎖線で示した部分をブレード６００によって切断する。ここで、貫通孔３０５の内面の形状は、水晶のウエットエッチングに対する異方性により対称ではない。Ｘ軸の正方向へエッチングされた内面３０７は勾配が急で、Ｘ軸の負方向の内面は、勾配が急峻になっている（図７参照）。
【００３０】
ブレード６００による切断位置を詳しく説明する。
図７において、ブレード６００の片方の端６０１は、貫通孔３０５のＸ軸の負方向の内面の頂部３０６にかからないようにして、ブレード６００の他方の端６０２は、貫通孔３０５のＸ軸の正方向の内面３０７全部を削り落とすような位置にセットして切断する。したがって、貫通孔３０５のＸ軸負方向の内面の頂部３０６は、切り離された圧電振動子１の側面より奥に位置することになる。
【００３１】
例えば、貫通孔３０５とブレード６００の幅の関係は、次のようになる。
貫通孔３０５を振動子基体３００の両側からウエットエッチングして形成すると、振動子基体３００と貫通孔３０５の最小貫通孔寸法との関係は、振動子基体３００の厚みが１００μｍの場合、貫通孔３０５の開口部の大きさは、Ｘ軸方向に９０μｍ、Ｚ’軸方向に１５０μｍ程度になる。この場合、ブレード６００の幅は、９０μｍのものを用いることができる。
なお、最小貫通孔寸法とは、貫通孔３０５を両側からウエットエッチングで形成した場合に、振動子基体３００が貫通し、貫通孔３０５が形成された時点での最小限の開口部の大きさである。貫通孔３０５の開口部の大きさは、Ｘ軸方向に９０μｍ、Ｚ’軸方向に１５０μｍより大きくてもよい。
【００３２】
振動子基体３００の厚みに応じた最小貫通孔寸法は、以下の通りである。
振動子基体３００の厚みが８０μｍの場合、Ｘ軸方向に７０μｍ、Ｚ’軸方向に１２０μｍ程度、振動子基体３００の厚みが６０μｍの場合、Ｘ軸方向に５５μｍ、Ｚ’軸方向に９０μｍ程度の大きさになる。
以上の工程により、圧電振動子１を得ることができる。
【００３３】
以下、本実施形態の効果を記載する。
（１）振動片３３の片面に形成された第１の励振電極３１が振動子基板３の側面の凹部３５を介して、第２の励振電極３２が形成された面に形成された第３の電極３６と電気的に接続されている。したがって、第２の励振電極３２が形成された面に第１の励振電極３１を集約でき、一つの面での実装を可能にできる。また、スルーホールでなく側面で第１の励振電極３１と第３の電極３６との電気的接続が行われているので、振動子基板３に貫通用の面積を必要とせず、同じ大きさの振動片３３に対して、振動子基板３を小さくできる。その結果、小型の圧電振動子１を得ることができる。
さらに、第１の励振電極３１と第３の電極３６との電気的接続が凹部３５でなされているので、外部からの接触による断線および放電を少なくできる。
【００３４】
（２）水晶で形成された振動子基体３００をウエットエッチングすることによって貫通孔３０５を形成し、この貫通孔３０５から凹部３５は形成されるので、水晶の結晶異方性により、凹部３５の側面をテーパ形状にでき、この側面に電極を形成しやすくできる。
【００３５】
（３）水晶の結晶軸であるＸ軸の結晶性異方性により、振動子基板３の側面に形成される凹部３５の側面の傾斜を、正方向に対する傾斜と比較して急峻にでき、振動子基板３で占める凹部３５の占める割合を少なくでき、振動子基板３内で振動片３３を大きくとることができる。また、凹部３５の側面が急峻であるため、第１の励振電極３１と第３の電極３６の接続が、凹部３５側面で断線することを低減できる。
【００３６】
（４）振動子基体３００の片面に形成された第１の励振電極３２１が振動子基体３００の貫通孔３０５を介して、第２の励振電極３２が形成された振動子基体３００の他方の面に形成された第３の電極３６と電気的に接続できる。そして、貫通孔３０５に対応した振動片３３側の貫通孔３０５の内面の一部を残すように切断して、圧電素子を得る。したがって、第２の励振電極３２が形成された面に第１の励振電極３１が集約され、パッケージの一つの面で実装が可能な圧電素子を得ることができる。また、スルーホールでなく貫通孔３０５の内面の一部で第１の励振電極３２１と第３の電極３６との電気的接続が行われ、貫通孔３０５に沿って切断するので、振動子基体３００にスルーホールを別途設ける必要がなく、同じ大きさの振動片３３に対して、圧電振動子を小さくできる。その結果、一つの振動子基体３００から得られる圧電振動子１の個数を増やすことができる。
【００３７】
（５）水晶で形成された振動子基体３００をウエットエッチングすることによって貫通孔３０５を形成するので、水晶の結晶異方性により、貫通孔３０５の内面をテーパ形状にでき、この内面に電極を形成しやすくできる。
【００３８】
（６）水晶の結晶軸に対するウエットエッチングの異方性により、Ｘ軸の負方向の振動片３３側に形成される貫通孔３０５の内面の傾斜が、正方向に対する傾斜と比較して急峻であり、第１の励振電極３２１と第３の電極３６との電気的な接続を得るため主面方向から見た面積を小さくできる。したがって、切断後の圧電振動子１に含まれる振動片３３を大きくできる。
【００３９】
（７）図７に示すように、貫通孔３０５の内面の頂部３０６にブレード６００の片方の端６０１がかからないように切断するので、力や振動が伝わりにくく、Ｘ軸負方向の内面の頂部３０６側の振動子基体３２０の欠け、いわゆるチッピングを発生しにくくできる。
【００４０】
（８）頂部３０６の角度が内面３０７側の頂部と比較して鈍角なので、第１の励振電極３１と第３の電極３６とを接続しても、内面３０７側の頂部を用いるよりも頂部での断線を発生しにくくできる。
【００４１】
（第２実施形態）
図８は、本発明の本実施形態における振動子基板３を２種類示している。
図８（ａ）は、ベース基板４側から見た振動子基板３の平面図、同図（ｂ）はベース基板４側から見た他の振動子基板３の平面図である。
【００４２】
図８（ａ）において、振動片３３の支持部３４は、凹部３５側の枠部３０の辺に並んで設けられている。振動片３３と枠部３０との間は、くり貫き３１４によってくり貫かれている。
第２の励振電極３２は、振動子基板３のベース基板４に対向する面に設けられている。より詳しくは、振動片３３と２つの支持部３４の片側と枠部３０のベース基板４に対向する面に設けられている。ここで、励振電極３２は、凹部３５の近傍までは設けられていない。凹部３５の近傍の面には、電極の設けられていない面３７を挟んで、電気的に切断された状態で、第３の電極３６が設けられている。また、第３の電極３６は、凹部３５の側面にも設けられている。
【００４３】
図８（ｂ）において、図８（ａ）に示した振動子基板３と異なるところは、２つの支持部３４が、凹部３５側の枠部３０の角に設けられている点である。その他の構成は、図８（ａ）に示した振動子基板３と同様である。
【００４４】
本実施形態では、第１実施形態における振動子基体形成工程Ｓ２０を以下の工程で行った。その他の工程は、第１実施形態と同様である。振動子基体３１０は、振動子基体３００に以下の加工を行うことによって得られる。
図９は、振動子基体形成工程Ｓ２０を示す製造フロー図である。
図１０は、振動子基体形成工程Ｓ２０を示す図８におけるＣ−Ｃ断面に基づいた概略断面図である。
【００４５】
図９において、振動子基体形成工程Ｓ２０は、第１耐蝕膜形成工程Ｓ２１と貫通孔部パターニング工程Ｓ２２と貫通孔形成工程Ｓ２３と逆メサ部パターニング工程Ｓ２４と逆メサ形成および貫通孔拡大工程Ｓ２５と耐蝕膜剥離後再形成工程Ｓ２６とくり貫き部パターニング工程Ｓ２７とくり貫き工程Ｓ２８と第２耐蝕膜剥離工程Ｓ２９とを含む。
【００４６】
図１０（ａ）は、振動子基体３００の両主面に第１耐蝕膜３０１を形成する第１耐蝕膜形成工程Ｓ２１を示している。
図１０（ａ）において、振動子基体３００の両主面に第１耐蝕膜３０１を形成する。第１耐蝕膜３０１は、振動子基体３００の主面上にクロム膜および金膜を積層することによって形成することができる。例えば、クロム膜の厚さを数十ｎｍ、金膜の厚さを数十から数百ｎｍとして形成することができる。
【００４７】
図１０（ｂ）は、貫通孔３０５が形成される貫通孔部３０２の第１耐蝕膜３０１を除去する貫通孔部パターニング工程Ｓ２２を示している。
図１０（ｂ）において、マスクと酸系の第１耐蝕膜の剥離液を用いたフォトリソ工程によって、貫通孔部３０２の第１耐蝕膜３０１を除去する。
【００４８】
図１０（ｃ）は、第１耐蝕膜３０１の除去された貫通孔部３０２に貫通孔３０３を形成する貫通孔形成工程Ｓ２３を示している。
図１０（ｃ）において、フッ化水素酸等を用いたウエットエッチングによって、貫通孔部３０２を両面よりエッチングし、貫通孔３０３を形成する。この工程のウエットエッチングの時間は、後の工程の逆メサ形成および貫通孔拡大工程Ｓ２５におけるエッチング時間を考慮して決めることができる。最終的な貫通孔３０５の開口部の大きさは、この工程のウエットエッチングの時間と逆メサ形成および貫通孔拡大工程Ｓ２５におけるエッチング時間とで決まる。
【００４９】
図１０（ｄ）は、振動片３３が形成される逆メサ部３０４の第１耐蝕膜３０１を除去する逆メサ部パターニング工程Ｓ２４を示している。
図１０（ｄ）において、貫通孔部パターニング工程Ｓ２２と同様のフォトリソ工程によって、逆メサ部３０４の第１耐蝕膜３０１を除去する。
【００５０】
図１０（ｅ）は、第１耐蝕膜３０１が除去された逆メサ部３０４をエッチングして行う逆メサの形成と、貫通孔３０３を拡大するエッチングを同時に行う逆メサ形成および貫通孔拡大工程Ｓ２５を示している。
図１０（ｅ）において、フッ化水素酸等を用いたウエットエッチングによって、逆メサ部３０４をエッチングし、逆メサ構造３１１を形成すると同時に、貫通孔３０３をエッチングして拡大し、所定の開口部の大きさの貫通孔３０５を形成する。所定の大きさとは、振動子基体３００の厚み、図４で示した切断工程Ｓ７０で使用する図７に示したブレード６００の幅等によって決めることができる。
【００５１】
図１０（ｆ）および（ｇ）は、第１耐蝕膜３０１を剥離し、第２耐蝕膜３１２を、第１耐蝕膜３０１剥離後の振動子基体３００の表面に形成する耐蝕膜剥離後再形成工程Ｓ２６を示している。
図１０（ｆ）および（ｇ）において、第１耐蝕膜３０１の剥離は、貫通孔部パターニング工程Ｓ２２と同様の剥離液を用いることができ、第２耐蝕膜３１２は第１耐蝕膜３０１と同様に形成することができる。
【００５２】
図１０（ｈ）は、振動片３３と振動子基体３００との間のくり貫き部３１３の第２耐蝕膜３１２を除去するくり貫き部パターニング工程Ｓ２７を示している。
図１０（ｈ）において、貫通孔部パターニング工程Ｓ２２と同様のフォトリソ工程によって、くり貫き部３１３の第２耐蝕膜３１２を除去する。
【００５３】
図１０（ｉ）は、くり貫き部３１３をエッチングし、くり貫き３１４を形成するくり貫き工程Ｓ２８を示している。
図１０（ｉ）において、くり貫き部３１３のエッチングは、貫通孔形成工程Ｓ２３と同様のウエットエッチングによって行うことができる。
【００５４】
図１０（ｊ）は、第２耐蝕膜剥離工程Ｓ２９を示している。
図１０（ｊ）において、第２耐蝕膜３１２の剥離は、第１耐蝕膜３０１の剥離液と同様の剥離液によって行うことができる。
以上の工程によって、振動子基体３１０が得られる。
【００５５】
以下、本実施形態の効果を記載する。
（９）前述の効果に加え、逆メサの形成と貫通孔拡大を同時に行っているので、振動子基体形成工程全体の工程を短縮できる。
【００５６】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、変形例として、図１１に示すように振動子基板３に設けられる凹部３５は、実施形態のように二つに分離している必要はなく、連続した形状の凹部３８であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施形態における圧電振動子の斜視図、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。
【図２】圧電振動子の分解斜視図。
【図３】（ａ）は、リッド基板側からみた振動子基板の平面図、（ｂ）は、ベース基板側から見た振動子基板の平面図。
【図４】本発明の第１実施形態における製造方法を示す製造フロー図。
【図５】製造プロセスを示す概略図。
【図６】（ａ）は、第１実施形態における切断前の圧電振動子の集合体の部分平面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ部分断面図。
【図７】図６（ｂ）における部分拡大断面図。
【図８】（ａ）は、本発明の第２実施形態にかかるベース基板側から見た振動子基板の平面図、（ｂ）はベース基板側から見た他の振動子基板の平面図。
【図９】本発明の第２実施形態における振動子基体形成工程を示す製造フロー図。
【図１０】振動子基体形成工程を示す図８におけるＣ−Ｃ断面に基づいた概略断面図。
【図１１】本発明の変形例にかかる圧電振動子の斜視図。
【符号の説明】
【００５８】
１…圧電振動子、２…リッド基板、３…振動子基板、４…ベース基板、３１，３２１…第１の励振電極、３２…第２の励振電極、３３…振動片、３５…凹部、３６…第３の電極、２００…リッド基体、３００，３１０…振動子基体、３０１…第１耐蝕膜、３０２…貫通孔部、３０３，３０５…貫通孔、３０４…逆メサ部、３１２…第２耐蝕膜、３１３…くり貫き部、３１４…くり貫き、４００…ベース基体、４２０…孔。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型電子機器に用いられる圧電振動子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型電子機器は、更なる小型化が要求されており、小型電子機器に用いられる圧電振動子にも小型化が要求されている。
ここで、圧電振動子に用いられる振動片は、振動面積が大きいほどクリスタルインピーダンス（ＣＩ）値が小さく振動し易いため、できるだけ振動面積を大きくする必要がある。したがって、振動片の振動面積を確保しつつ圧電振動子を小型化するには、振動片を収めるパッケージの小型化が必要となる。パッケージの小型化においては、パッケージに設けられた電極の引き回し等を工夫する必要がある。
そのために、振動片の対向する面に設けられた励振電極からの引き回しをコンパクトにし、パッケージを小型化しつつ実装基板との接続が最小面積でできるように、２つの励振電極に対応する接続電極をパッケージの一つの面に集約する等の工夫がなされている。
その一例として、振動片を備えた振動子基板にスルーホールを設け、スルーホールを介して一方の面の励振電極を他方の面に引き出し、パッケージの１つの面に２つの励振電極を集約する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７６８２６号公報（３頁、段落番号［００１２］〜［００１４］、図２、図３および図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スルーホールを設ける場合、振動子基板にスルーホールを形成するための面積が必要であり、同じ大きさの振動片であっても、より大きい振動子基板が必要となる。したがって、圧電振動子の小型化が制限される。
本発明の目的は、より小型の圧電振動子およびその製造方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の圧電振動子は、振動子基板と、前記振動子基板を支持するベース基板と、前記振動子基板のうち、前記ベース基板に対向する面とは逆の面を覆うリッド基板と、前記振動子基板の前記リッド基板に対向する面に形成された第１の励振電極と、前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面に形成された第２の励振電極とを備え、前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面には、前記振動子基板の側面に形成された凹部によって前記第１の励振電極と電気的に接続されている第３の電極が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、振動片の片面に形成された第１の励振電極が振動子基板の側面の凹部を介して、第２の励振電極が形成された面に形成された第３の電極と電気的に接続されている。したがって、第２の励振電極が形成された面に第１の励振電極が集約され、パッケージの一つの面で実装が可能となる。また、スルーホールでなく側面で第１の励振電極と第３の電極との電気的接続が行われているので、振動子基板に貫通用の面積を必要とせず、同じ大きさの振動片に対して、振動子基板を小さくすることができる。その結果、小型の圧電振動子が得られる。
さらに、第１の励振電極と第３の電極との電気的接続が凹部でなされているので、外部からの接触による断線および放電が少ない。
【０００７】
本発明では、前記振動子基板は水晶で形成され、前記凹部は、前記水晶をウエットエッチングすることによって形成されているのが好ましい。
この発明では、水晶で形成された振動子基板をウエットエッチングすることによって凹部を形成するので、水晶の結晶異方性により、凹部の側面がテーパ形状になり、この側面に電極を形成しやすくなる。
【０００８】
本発明では、前記振動子基板は、前記水晶の結晶軸であるＸ軸方向に前記側面を有し、前記凹部は、前記Ｘ軸の正方向に位置する前記側面に形成されているのが好ましい。
この発明では、水晶の結晶軸に対するウエットエッチングの異方性により、Ｘ軸の負方向の振動子基板の側面に形成される凹部の側面の傾斜が、正方向に対する傾斜と比較して急峻であり、振動子基板で占める凹部の占める割合が少なくてすみ、振動子基板内で振動片を大きくとれる。また、凹部の側面が急峻であるため、第１の励振電極と第３の電極の接続が、凹部側面で断線することを低減できる。
【０００９】
本発明の圧電振動子の製造方法は、振動子基体とベース基体とリッド基体とを用意する基体準備工程と、前記振動子基体に、複数の振動片と各前記振動片に対応する貫通孔を形成する振動子基体形成工程と、前記振動子基体形成工程の後に、前記振動子基体の一方の主面であって前記振動片の少なくとも一部に第１の励振電極を形成し、前記貫通孔の内面の少なくとも一部に前記第１の励振電極と接続された電極を形成し、前記振動体基体の他方の主面であって前記振動片の少なくとも一部に第２の励振電極を形成し、前記他方の主面の一部に第３の電極を形成し、前記貫通孔の内面の少なくとも一部に前記第３の電極と接続された電極を形成して、前記貫通孔の前記内面において前記第１の励振電極と前記第３の電極とを電気的に接続する励振電極形成工程と、前記ベース基体に前記貫通孔に対応する孔を複数形成するベース基体形成工程と、前記振動子基体の前記第１の励振電極が形成された面に前記リッド基体を、前記振動子基体の前記第２の励振電極が形成された面に前記ベース基体を前記振動片に対応する前記孔を対応させて接合する接合工程と、前記接合工程後の前記リッド基体、前記振動子基体および前記ベース基体を、前記貫通孔に対応した前記振動片側の前記貫通孔の前記内面の一部を残すように切断して、複数の圧電振動子を得る切断工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、振動子基体の片面に形成された第１の励振電極が振動子基体の貫通孔を介して、第２の励振電極が形成された振動子基体の他方の面に形成された第３の電極と電気的に接続されている。そして、貫通孔に対応した振動片側の貫通孔の内面の一部を残すように切断して、圧電素子を得る。したがって、第２の励振電極が形成された面に第１の励振電極が集約され、パッケージの一つの面で実装が可能な圧電素子が得られる。また、スルーホールでなく貫通孔の内面の一部で第１の励振電極と第３の電極との電気的接続が行われ、貫通孔に沿って切断するので、振動子基板にスルーホールを別途設ける必要がなく、同じ大きさの振動片に対して、圧電振動子が小さくなる。その結果、一つの振動子基体から得られる圧電振動子の個数が増える。
【００１１】
本発明では、前記振動子基体形成工程は、前記振動子基体の両主面に第１耐蝕膜を形成する第１耐蝕膜形成工程と、前記貫通孔が形成される貫通孔部の前記第１耐蝕膜を除去する貫通孔部パターニング工程と、前記第１耐蝕膜が除去された前記貫通孔部に前記貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記振動片が形成される逆メサ部の前記第１耐蝕膜を除去する逆メサ部パターニング工程と、前記第１耐蝕膜が除去された前記逆メサ部をエッチングして行う逆メサの形成と、前記貫通孔を拡大するエッチングを同時に行う逆メサ形成および貫通孔拡大工程と、前記第１耐蝕膜を剥離し、第２耐蝕膜を、前記第１耐蝕膜剥離後の前記振動子基体の表面に形成する耐蝕膜剥離後再形成工程と、前記振動片と前記振動子基体との間のくり貫き部の前記第２耐蝕膜を除去するくり貫き部パターニング工程と、前記くり貫き部をエッチングし、くり貫きを形成するくり貫き工程と、前記第２耐蝕膜剥離工程とを含むのが好ましい。
この発明では、逆メサの形成と貫通孔拡大を同時に行っているので、振動子基体形成工程全体の工程が短縮される。
【００１２】
本発明では、前記振動子基体は水晶で形成され、前記エッチングは、ウエットエッチングによって行うのが好ましい。
この発明では、水晶で形成された振動子基体をウエットエッチングすることによって貫通孔を形成するので、水晶の結晶異方性により、貫通孔の内面がテーパ形状になり、この内面に電極を形成しやすくなる。
【００１３】
本発明では、前記振動子基体は、前記水晶の結晶軸であるＸ軸に平行に前記主面が形成され、前記貫通孔は、前記振動片に対して前記Ｘ軸の正方向に形成されているのが好ましい。
この発明では、水晶の結晶軸に対するウエットエッチングの異方性により、Ｘ軸の負方向の振動片側に形成される貫通孔の内面の傾斜が、正方向に対する傾斜と比較して急峻であり、第１の励振電極と第３の電極との電気的な接続を得るため主面方向から見た面積が小さくなる。したがって、切断後の圧電振動子に含まれる振動片を大きくとれる。また、凹部の側面が急峻であるため、第１の励振電極と第３の電極の接続が、凹部側面で断線することを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した実施形態および変形例について図面に基づいて説明する。
なお、各実施形態および変形例の図面において、同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、本発明の本実施形態における圧電振動子１を示している。
図１（ａ）は、圧電振動子１の斜視図、同図（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示している。
また、図２は圧電振動子１の分解斜視図を示している。圧電振動子１は、リッド基板２と振動子基板３とベース基板４とを備えている。
図３（ａ）は、リッド基板２側からみた振動子基板３の平面図、同図（ｂ）は、ベース基板４側から見た振動子基板３の平面図を示している。
【００１６】
図１（ａ）および図２において、圧電振動子１は、ベース基板４に支持された振動子基板３にリッド基板２が積み重ねられることによって構成されている。振動子基板３は、リッド基板２とベース基板４とに挟み込まれ、接合されている。
ベース基板４は略矩形の板であり、その側面が交差する４隅には切り欠きが設けられ、その切り欠きの側面には、外部電極４１，４２が形成されている。
振動子基板３は、ベース基板４と略同外形状の板である。その側面の一つには、凹部３５が２ヶ所設けられている。
リッド基板２も、ベース基板４と略同外形状の板である。リッド基板２の側面には、加工は施されていない。
【００１７】
図１（ｂ）および図２において、振動子基板３は枠部３０と枠部３０に囲まれた振動片３３を備えている。振動子基板３は水晶から形成され、振動片３３は、主面が長方形の直方体形状を有している。ここで、振動子基板３はＡＴカットで形成されており、その主面はＹ’軸に直交する面であり、振動子基板３の側面は、Ｚ’軸および結晶軸であるＸ軸に略直交している（図２参照）。
振動片３３は、振動子基板３の厚みより薄く形成され、枠部３０のＺ’軸方向から延長された二箇所の対向する支持部３４によって支持されている。したがって、振動片３３は、リッド基板２とベース基板４とに挟まれた空間に封止されている（図１（ｂ）参照）。
２ヶ所の凹部３５は、水晶からなる振動子基板３の図２中の矢印で示したＸ軸の正方向に位置する側面に形成されている。
【００１８】
図３（ａ）および（ｂ）において、振動子基板３に形成された第１の励振電極３１、第２の励振電極３２および引出電極である第３の電極３６の部分が斜線で示されている。
図３（ａ）において、第１の励振電極３１は、振動子基板３のリッド基板２に対向する面に設けられている。より詳しくは、振動片３３と２つの支持部３４と枠部３０のリッド基板２に対向する面に連続して設けられている。また、凹部３５の側面にも励振電極３１は設けられている。
図３（ｂ）において、第２の励振電極３２は、振動子基板３のベース基板４に対向する面に設けられている。より詳しくは、振動片３３と２つの支持部３４と枠部３０のベース基板４に対向する面に設けられている。ここで、励振電極３２は、凹部３５の近傍までは設けられていない。凹部３５の近傍の面には、電極の設けられていない面３７を挟んで、電気的に切断された状態で、第３の電極３６が設けられている。また、第３の電極３６は、凹部３５の側面にも設けられている。
【００１９】
凹部３５の側面に設けられた第１の励振電極３１と第３の電極３６とは、側面で電気的に接続されている。したがって、リッド基板２に対向する振動子基板３の面に形成された第１の励振電極３１は、ベース基板４に対向する振動子基板３の面に引き出され、第１の励振電極３１と第２の励振電極３２とは、面３７によって電気的に切断されている。
【００２０】
振動子基板３とベース基板４とが接合された状態で、第３の電極３６は外部電極４１と接続され、第２の励振電極３２は外部電極４２と接続されている。したがって、振動片３３の両主面に形成された第１の励振電極３１と第２の励振電極３２とは、外部電極４１，４２を介してベース基板４の底面で実装基板等と接続できる。
【００２１】
以下に、圧電振動子１の製造方法を図面に基づいて説明する。
図４は、圧電振動子１の製造方法を示す製造フロー図である。
図５は、製造プロセスを示す概略図である。圧電振動子１は、大型の基板である基体を用いて多数個形成した後に、個々に切り離すことによって得られる。
【００２２】
図４において、圧電振動子１の製造方法は、基体準備工程Ｓ１０、振動子基体形成工程Ｓ２０、リッド基体形成工程Ｓ３０、ベース基体形成工程Ｓ４０、励振電極形成工程Ｓ５０、接合工程Ｓ６０および切断工程Ｓ７０を含む。
【００２３】
図５（ａ）は、大型の基板であるリッド基体２００、振動子基体３００、ベース基体４００をそれぞれ用意する基体準備工程Ｓ１０を示している。
図５（ａ）において、リッド基体２００およびベース基体４００には、ガラス基板または水晶基板を用いることができる。振動子基体３００としては、水晶基板を用いる。ここで、振動子基体３００はＡＴカットで形成する。その主面はＹ’軸に直交する面であり、振動子基体３００の側面は、Ｚ’軸および結晶軸であるＸ軸に略直交している。
【００２４】
図５（ｂ）は、振動子基体３００に複数の振動片３３等と、後にその一部が凹部３５となる振動片３３に対応する貫通孔３０５とを複数形成して、振動子基体３１０とする振動子基体形成工程Ｓ２０を示している。また、リッド基体形成工程Ｓ３０と、ベース基体４００に後に外部電極４１が形成される切り欠きとなる孔４２０を複数形成してベース基体４１０とするベース基体形成工程Ｓ４０とを合わせて示している。
図５（ｂ）において、振動子基体３００の両面にマスクを施したうえで、ウエットエッチングを行い、図２に示した振動片３３および支持部３４を形成する。また、振動片３３に対してＸ軸の正方向側の近い位置に２つの貫通孔３０５をウエットエッチングで形成する。ウエットエッチングを両主面から行うことによって、開口径の小さい貫通孔３０５を得ることができる。貫通孔３０５の内面は、水晶の結晶軸の異方性により、開口部から奥に向かって狭まるテーパ形状を有している。ウエットエッチングは、フッ化水素酸等を用いて行う。
ベース基体４００には、外部電極４１，４２が形成される切り欠きとなる孔４２０をサンドブラストによって形成してベース基体４１０とする。
【００２５】
図５（ｃ）は、励振電極形成工程Ｓ５０を示している。
図５（ｃ）において、振動子基体３１０の主面の片面に、図中多数のドットで示した第１の励振電極３２１（励振電極３１）を振動片３３および貫通孔３０５の内面にかかるように形成する。また、他方の主面に第２の励振電極３２（図示せず）と、貫通孔３０５の内面にかかる第３の電極３６（図示せず）とを形成して振動子基体３２０とする。
第１の励振電極３２１（励振電極３１）、第２の励振電極３２および第３の電極３６は、蒸着、スパッタ等により形成できる。ここで、貫通孔３０５の内面は、開口部から奥に向かって狭まるテーパ形状を有しているので貫通孔３０５の内面にも電極が形成され、両主面側から蒸着、スパッタ等を行うことにより、貫通孔３０５の内面で第１の励振電極３１と第３の電極３６との電気的接続が行われる。
【００２６】
図５（ｄ）は、リッド基体２００と振動子基体３２０とベース基体４１０とを接合する接合工程Ｓ６０を示している。
図５（ｄ）において、振動子基体３２０の第１の励振電極３２１が形成された面にリッド基体２００を、振動子基体３２０の第２の励振電極３２（図示せず）が形成された面にベース基体４１０を振動片３３に対応する孔４２０を対応させて接合する。
リッド基体２００と振動子基体３２０とベース基体４１０との接合には、金錫等の共晶金属接合、陽極接合、プラズマ接合を用いることができる。
【００２７】
図５（ｅ）には、接合後の圧電振動子１の集合体１００が示されている。
図５（ｆ）は、圧電振動子１の集合体１００を個々の圧電振動子１に切り離して圧電振動子１を得る切断工程Ｓ７０を示している。
図５（ｆ）において、圧電振動子１の集合体１００を切り離して圧電振動子１を得る。以下に、詳しく説明する。
【００２８】
図６および図７には、圧電振動子１を切り離す工程を表す詳細図が示されている。
図６（ａ）は、圧電振動子１の集合体１００の部分平面図であり、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
図７は、図６（ｂ）の部分拡大断面図である。
【００２９】
図６（ａ）、（ｂ）および図７において、貫通孔３０５を横切るように、図中の二点鎖線で示した部分をブレード６００によって切断する。ここで、貫通孔３０５の内面の形状は、水晶のウエットエッチングに対する異方性により対称ではない。Ｘ軸の正方向へエッチングされた内面３０７は勾配が急で、Ｘ軸の負方向の内面は、勾配が急峻になっている（図７参照）。
【００３０】
ブレード６００による切断位置を詳しく説明する。
図７において、ブレード６００の片方の端６０１は、貫通孔３０５のＸ軸の負方向の内面の頂部３０６にかからないようにして、ブレード６００の他方の端６０２は、貫通孔３０５のＸ軸の正方向の内面３０７全部を削り落とすような位置にセットして切断する。したがって、貫通孔３０５のＸ軸負方向の内面の頂部３０６は、切り離された圧電振動子１の側面より奥に位置することになる。
【００３１】
例えば、貫通孔３０５とブレード６００の幅の関係は、次のようになる。
貫通孔３０５を振動子基体３００の両側からウエットエッチングして形成すると、振動子基体３００と貫通孔３０５の最小貫通孔寸法との関係は、振動子基体３００の厚みが１００μｍの場合、貫通孔３０５の開口部の大きさは、Ｘ軸方向に９０μｍ、Ｚ’軸方向に１５０μｍ程度になる。この場合、ブレード６００の幅は、９０μｍのものを用いることができる。
なお、最小貫通孔寸法とは、貫通孔３０５を両側からウエットエッチングで形成した場合に、振動子基体３００が貫通し、貫通孔３０５が形成された時点での最小限の開口部の大きさである。貫通孔３０５の開口部の大きさは、Ｘ軸方向に９０μｍ、Ｚ’軸方向に１５０μｍより大きくてもよい。
【００３２】
振動子基体３００の厚みに応じた最小貫通孔寸法は、以下の通りである。
振動子基体３００の厚みが８０μｍの場合、Ｘ軸方向に７０μｍ、Ｚ’軸方向に１２０μｍ程度、振動子基体３００の厚みが６０μｍの場合、Ｘ軸方向に５５μｍ、Ｚ’軸方向に９０μｍ程度の大きさになる。
以上の工程により、圧電振動子１を得ることができる。
【００３３】
以下、本実施形態の効果を記載する。
（１）振動片３３の片面に形成された第１の励振電極３１が振動子基板３の側面の凹部３５を介して、第２の励振電極３２が形成された面に形成された第３の電極３６と電気的に接続されている。したがって、第２の励振電極３２が形成された面に第１の励振電極３１を集約でき、一つの面での実装を可能にできる。また、スルーホールでなく側面で第１の励振電極３１と第３の電極３６との電気的接続が行われているので、振動子基板３に貫通用の面積を必要とせず、同じ大きさの振動片３３に対して、振動子基板３を小さくできる。その結果、小型の圧電振動子１を得ることができる。
さらに、第１の励振電極３１と第３の電極３６との電気的接続が凹部３５でなされているので、外部からの接触による断線および放電を少なくできる。
【００３４】
（２）水晶で形成された振動子基体３００をウエットエッチングすることによって貫通孔３０５を形成し、この貫通孔３０５から凹部３５は形成されるので、水晶の結晶異方性により、凹部３５の側面をテーパ形状にでき、この側面に電極を形成しやすくできる。
【００３５】
（３）水晶の結晶軸であるＸ軸の結晶性異方性により、振動子基板３の側面に形成される凹部３５の側面の傾斜を、正方向に対する傾斜と比較して急峻にでき、振動子基板３で占める凹部３５の占める割合を少なくでき、振動子基板３内で振動片３３を大きくとることができる。また、凹部３５の側面が急峻であるため、第１の励振電極３１と第３の電極３６の接続が、凹部３５側面で断線することを低減できる。
【００３６】
（４）振動子基体３００の片面に形成された第１の励振電極３２１が振動子基体３００の貫通孔３０５を介して、第２の励振電極３２が形成された振動子基体３００の他方の面に形成された第３の電極３６と電気的に接続できる。そして、貫通孔３０５に対応した振動片３３側の貫通孔３０５の内面の一部を残すように切断して、圧電素子を得る。したがって、第２の励振電極３２が形成された面に第１の励振電極３１が集約され、パッケージの一つの面で実装が可能な圧電素子を得ることができる。また、スルーホールでなく貫通孔３０５の内面の一部で第１の励振電極３２１と第３の電極３６との電気的接続が行われ、貫通孔３０５に沿って切断するので、振動子基体３００にスルーホールを別途設ける必要がなく、同じ大きさの振動片３３に対して、圧電振動子を小さくできる。その結果、一つの振動子基体３００から得られる圧電振動子１の個数を増やすことができる。
【００３７】
（５）水晶で形成された振動子基体３００をウエットエッチングすることによって貫通孔３０５を形成するので、水晶の結晶異方性により、貫通孔３０５の内面をテーパ形状にでき、この内面に電極を形成しやすくできる。
【００３８】
（６）水晶の結晶軸に対するウエットエッチングの異方性により、Ｘ軸の負方向の振動片３３側に形成される貫通孔３０５の内面の傾斜が、正方向に対する傾斜と比較して急峻であり、第１の励振電極３２１と第３の電極３６との電気的な接続を得るため主面方向から見た面積を小さくできる。したがって、切断後の圧電振動子１に含まれる振動片３３を大きくできる。
【００３９】
（７）図７に示すように、貫通孔３０５の内面の頂部３０６にブレード６００の片方の端６０１がかからないように切断するので、力や振動が伝わりにくく、Ｘ軸負方向の内面の頂部３０６側の振動子基体３２０の欠け、いわゆるチッピングを発生しにくくできる。
【００４０】
（８）頂部３０６の角度が内面３０７側の頂部と比較して鈍角なので、第１の励振電極３１と第３の電極３６とを接続しても、内面３０７側の頂部を用いるよりも頂部での断線を発生しにくくできる。
【００４１】
（第２実施形態）
図８は、本発明の本実施形態における振動子基板３を２種類示している。
図８（ａ）は、ベース基板４側から見た振動子基板３の平面図、同図（ｂ）はベース基板４側から見た他の振動子基板３の平面図である。
【００４２】
図８（ａ）において、振動片３３の支持部３４は、凹部３５側の枠部３０の辺に並んで設けられている。振動片３３と枠部３０との間は、くり貫き３１４によってくり貫かれている。
第２の励振電極３２は、振動子基板３のベース基板４に対向する面に設けられている。より詳しくは、振動片３３と２つの支持部３４の片側と枠部３０のベース基板４に対向する面に設けられている。ここで、励振電極３２は、凹部３５の近傍までは設けられていない。凹部３５の近傍の面には、電極の設けられていない面３７を挟んで、電気的に切断された状態で、第３の電極３６が設けられている。また、第３の電極３６は、凹部３５の側面にも設けられている。
【００４３】
図８（ｂ）において、図８（ａ）に示した振動子基板３と異なるところは、２つの支持部３４が、凹部３５側の枠部３０の角に設けられている点である。その他の構成は、図８（ａ）に示した振動子基板３と同様である。
【００４４】
本実施形態では、第１実施形態における振動子基体形成工程Ｓ２０を以下の工程で行った。その他の工程は、第１実施形態と同様である。振動子基体３１０は、振動子基体３００に以下の加工を行うことによって得られる。
図９は、振動子基体形成工程Ｓ２０を示す製造フロー図である。
図１０は、振動子基体形成工程Ｓ２０を示す図８におけるＣ−Ｃ断面に基づいた概略断面図である。
【００４５】
図９において、振動子基体形成工程Ｓ２０は、第１耐蝕膜形成工程Ｓ２１と貫通孔部パターニング工程Ｓ２２と貫通孔形成工程Ｓ２３と逆メサ部パターニング工程Ｓ２４と逆メサ形成および貫通孔拡大工程Ｓ２５と耐蝕膜剥離後再形成工程Ｓ２６とくり貫き部パターニング工程Ｓ２７とくり貫き工程Ｓ２８と第２耐蝕膜剥離工程Ｓ２９とを含む。
【００４６】
図１０（ａ）は、振動子基体３００の両主面に第１耐蝕膜３０１を形成する第１耐蝕膜形成工程Ｓ２１を示している。
図１０（ａ）において、振動子基体３００の両主面に第１耐蝕膜３０１を形成する。第１耐蝕膜３０１は、振動子基体３００の主面上にクロム膜および金膜を積層することによって形成することができる。例えば、クロム膜の厚さを数十ｎｍ、金膜の厚さを数十から数百ｎｍとして形成することができる。
【００４７】
図１０（ｂ）は、貫通孔３０５が形成される貫通孔部３０２の第１耐蝕膜３０１を除去する貫通孔部パターニング工程Ｓ２２を示している。
図１０（ｂ）において、マスクと酸系の第１耐蝕膜の剥離液を用いたフォトリソ工程によって、貫通孔部３０２の第１耐蝕膜３０１を除去する。
【００４８】
図１０（ｃ）は、第１耐蝕膜３０１の除去された貫通孔部３０２に貫通孔３０３を形成する貫通孔形成工程Ｓ２３を示している。
図１０（ｃ）において、フッ化水素酸等を用いたウエットエッチングによって、貫通孔部３０２を両面よりエッチングし、貫通孔３０３を形成する。この工程のウエットエッチングの時間は、後の工程の逆メサ形成および貫通孔拡大工程Ｓ２５におけるエッチング時間を考慮して決めることができる。最終的な貫通孔３０５の開口部の大きさは、この工程のウエットエッチングの時間と逆メサ形成および貫通孔拡大工程Ｓ２５におけるエッチング時間とで決まる。
【００４９】
図１０（ｄ）は、振動片３３が形成される逆メサ部３０４の第１耐蝕膜３０１を除去する逆メサ部パターニング工程Ｓ２４を示している。
図１０（ｄ）において、貫通孔部パターニング工程Ｓ２２と同様のフォトリソ工程によって、逆メサ部３０４の第１耐蝕膜３０１を除去する。
【００５０】
図１０（ｅ）は、第１耐蝕膜３０１が除去された逆メサ部３０４をエッチングして行う逆メサの形成と、貫通孔３０３を拡大するエッチングを同時に行う逆メサ形成および貫通孔拡大工程Ｓ２５を示している。
図１０（ｅ）において、フッ化水素酸等を用いたウエットエッチングによって、逆メサ部３０４をエッチングし、逆メサ構造３１１を形成すると同時に、貫通孔３０３をエッチングして拡大し、所定の開口部の大きさの貫通孔３０５を形成する。所定の大きさとは、振動子基体３００の厚み、図４で示した切断工程Ｓ７０で使用する図７に示したブレード６００の幅等によって決めることができる。
【００５１】
図１０（ｆ）および（ｇ）は、第１耐蝕膜３０１を剥離し、第２耐蝕膜３１２を、第１耐蝕膜３０１剥離後の振動子基体３００の表面に形成する耐蝕膜剥離後再形成工程Ｓ２６を示している。
図１０（ｆ）および（ｇ）において、第１耐蝕膜３０１の剥離は、貫通孔部パターニング工程Ｓ２２と同様の剥離液を用いることができ、第２耐蝕膜３１２は第１耐蝕膜３０１と同様に形成することができる。
【００５２】
図１０（ｈ）は、振動片３３と振動子基体３００との間のくり貫き部３１３の第２耐蝕膜３１２を除去するくり貫き部パターニング工程Ｓ２７を示している。
図１０（ｈ）において、貫通孔部パターニング工程Ｓ２２と同様のフォトリソ工程によって、くり貫き部３１３の第２耐蝕膜３１２を除去する。
【００５３】
図１０（ｉ）は、くり貫き部３１３をエッチングし、くり貫き３１４を形成するくり貫き工程Ｓ２８を示している。
図１０（ｉ）において、くり貫き部３１３のエッチングは、貫通孔形成工程Ｓ２３と同様のウエットエッチングによって行うことができる。
【００５４】
図１０（ｊ）は、第２耐蝕膜剥離工程Ｓ２９を示している。
図１０（ｊ）において、第２耐蝕膜３１２の剥離は、第１耐蝕膜３０１の剥離液と同様の剥離液によって行うことができる。
以上の工程によって、振動子基体３１０が得られる。
【００５５】
以下、本実施形態の効果を記載する。
（９）前述の効果に加え、逆メサの形成と貫通孔拡大を同時に行っているので、振動子基体形成工程全体の工程を短縮できる。
【００５６】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、変形例として、図１１に示すように振動子基板３に設けられる凹部３５は、実施形態のように二つに分離している必要はなく、連続した形状の凹部３８であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施形態における圧電振動子の斜視図、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。
【図２】圧電振動子の分解斜視図。
【図３】（ａ）は、リッド基板側からみた振動子基板の平面図、（ｂ）は、ベース基板側から見た振動子基板の平面図。
【図４】本発明の第１実施形態における製造方法を示す製造フロー図。
【図５】製造プロセスを示す概略図。
【図６】（ａ）は、第１実施形態における切断前の圧電振動子の集合体の部分平面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ部分断面図。
【図７】図６（ｂ）における部分拡大断面図。
【図８】（ａ）は、本発明の第２実施形態にかかるベース基板側から見た振動子基板の平面図、（ｂ）はベース基板側から見た他の振動子基板の平面図。
【図９】本発明の第２実施形態における振動子基体形成工程を示す製造フロー図。
【図１０】振動子基体形成工程を示す図８におけるＣ−Ｃ断面に基づいた概略断面図。
【図１１】本発明の変形例にかかる圧電振動子の斜視図。
【符号の説明】
【００５８】
１…圧電振動子、２…リッド基板、３…振動子基板、４…ベース基板、３１，３２１…第１の励振電極、３２…第２の励振電極、３３…振動片、３５…凹部、３６…第３の電極、２００…リッド基体、３００，３１０…振動子基体、３０１…第１耐蝕膜、３０２…貫通孔部、３０３，３０５…貫通孔、３０４…逆メサ部、３１２…第２耐蝕膜、３１３…くり貫き部、３１４…くり貫き、４００…ベース基体、４２０…孔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子基板と、
前記振動子基板を支持するベース基板と、
前記振動子基板のうち、前記ベース基板に対向する面とは逆の面を覆うリッド基板と、
前記振動子基板の前記リッド基板に対向する面に形成された第１の励振電極と、
前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面に形成された第２の励振電極とを備え、
前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面には、前記振動子基板の側面に形成された凹部によって前記第１の励振電極と電気的に接続されている第３の電極が設けられている
ことを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動子において、
前記振動子基板は水晶で形成され、
前記凹部は、前記水晶をウエットエッチングすることによって形成されている
ことを特徴とする圧電振動子。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電振動子において、
前記振動子基板は、前記水晶の結晶軸であるＸ軸方向に前記側面を有し、
前記凹部は、前記Ｘ軸の正方向に位置する前記側面に形成されている
ことを特徴とする圧電振動子。
【請求項４】
振動子基体とベース基体とリッド基体とを用意する基体準備工程と、
前記振動子基体に、複数の振動片と各前記振動片に対応する貫通孔を形成する振動子基体形成工程と、
前記振動子基体形成工程の後に、前記振動子基体の一方の主面であって前記振動片の少なくとも一部に第１の励振電極を形成し、前記貫通孔の内面の少なくとも一部に前記第１の励振電極と接続された電極を形成し、前記振動体基体の他方の主面であって前記振動片の少なくとも一部に第２の励振電極を形成し、前記他方の主面の一部に第３の電極を形成し、前記貫通孔の内面の少なくとも一部に前記第３の電極と接続された電極を形成して、前記貫通孔の前記内面において前記第１の励振電極と前記第３の電極とを電気的に接続する励振電極形成工程と、
前記ベース基体に前記貫通孔に対応する孔を複数形成するベース基体形成工程と、
前記振動子基体の前記第１の励振電極が形成された面に前記リッド基体を、
前記振動子基体の前記第２の励振電極が形成された面に前記ベース基体を前記振動片に対応する前記孔を対応させて接合する接合工程と、
前記接合工程後の前記リッド基体、前記振動子基体および前記ベース基体を、前記貫通孔に対応した前記振動片側の前記貫通孔の前記内面の一部を残すように切断して、複数の圧電振動子を得る切断工程とを含む
ことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記振動子基体形成工程は、
前記振動子基体の両主面に第１耐蝕膜を形成する第１耐蝕膜形成工程と、
前記貫通孔が形成される貫通孔部の前記第１耐蝕膜を除去する貫通孔部パターニング工程と、
前記第１耐蝕膜が除去された前記貫通孔部に前記貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記振動片が形成される逆メサ部の前記第１耐蝕膜を除去する逆メサ部パターニング工程と、
前記第１耐蝕膜が除去された前記逆メサ部をエッチングして行う逆メサの形成と、前記貫通孔を拡大するエッチングを同時に行う逆メサ形成および貫通孔拡大工程と、
前記第１耐蝕膜を剥離し、第２耐蝕膜を、前記第１耐蝕膜剥離後の前記振動子基体の表面に形成する耐蝕膜剥離後再形成工程と、
前記振動片と前記振動子基体との間のくり貫き部の前記第２耐蝕膜を除去するくり貫き部パターニング工程と、
前記くり貫き部をエッチングし、くり貫きを形成するくり貫き工程と、
前記第２耐蝕膜剥離工程とを含む
ことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記振動子基体は水晶で形成され、
前記エッチングは、ウエットエッチングによって行う
ことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記振動子基体は、前記水晶の結晶軸であるＸ軸に平行に前記主面が形成され、
前記貫通孔は、前記振動片に対して前記Ｘ軸の正方向に形成されている
ことを特徴とする圧電振動子。
【請求項１】
振動子基板と、
前記振動子基板を支持するベース基板と、
前記振動子基板のうち、前記ベース基板に対向する面とは逆の面を覆うリッド基板と、
前記振動子基板の前記リッド基板に対向する面に形成された第１の励振電極と、
前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面に形成された第２の励振電極とを備え、
前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面には、前記振動子基板の側面に形成された凹部によって前記第１の励振電極と電気的に接続されている第３の電極が設けられている
ことを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動子において、
前記振動子基板は水晶で形成され、
前記凹部は、前記水晶をウエットエッチングすることによって形成されている
ことを特徴とする圧電振動子。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電振動子において、
前記振動子基板は、前記水晶の結晶軸であるＸ軸方向に前記側面を有し、
前記凹部は、前記Ｘ軸の正方向に位置する前記側面に形成されている
ことを特徴とする圧電振動子。
【請求項４】
振動子基体とベース基体とリッド基体とを用意する基体準備工程と、
前記振動子基体に、複数の振動片と各前記振動片に対応する貫通孔を形成する振動子基体形成工程と、
前記振動子基体形成工程の後に、前記振動子基体の一方の主面であって前記振動片の少なくとも一部に第１の励振電極を形成し、前記貫通孔の内面の少なくとも一部に前記第１の励振電極と接続された電極を形成し、前記振動体基体の他方の主面であって前記振動片の少なくとも一部に第２の励振電極を形成し、前記他方の主面の一部に第３の電極を形成し、前記貫通孔の内面の少なくとも一部に前記第３の電極と接続された電極を形成して、前記貫通孔の前記内面において前記第１の励振電極と前記第３の電極とを電気的に接続する励振電極形成工程と、
前記ベース基体に前記貫通孔に対応する孔を複数形成するベース基体形成工程と、
前記振動子基体の前記第１の励振電極が形成された面に前記リッド基体を、
前記振動子基体の前記第２の励振電極が形成された面に前記ベース基体を前記振動片に対応する前記孔を対応させて接合する接合工程と、
前記接合工程後の前記リッド基体、前記振動子基体および前記ベース基体を、前記貫通孔に対応した前記振動片側の前記貫通孔の前記内面の一部を残すように切断して、複数の圧電振動子を得る切断工程とを含む
ことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記振動子基体形成工程は、
前記振動子基体の両主面に第１耐蝕膜を形成する第１耐蝕膜形成工程と、
前記貫通孔が形成される貫通孔部の前記第１耐蝕膜を除去する貫通孔部パターニング工程と、
前記第１耐蝕膜が除去された前記貫通孔部に前記貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記振動片が形成される逆メサ部の前記第１耐蝕膜を除去する逆メサ部パターニング工程と、
前記第１耐蝕膜が除去された前記逆メサ部をエッチングして行う逆メサの形成と、前記貫通孔を拡大するエッチングを同時に行う逆メサ形成および貫通孔拡大工程と、
前記第１耐蝕膜を剥離し、第２耐蝕膜を、前記第１耐蝕膜剥離後の前記振動子基体の表面に形成する耐蝕膜剥離後再形成工程と、
前記振動片と前記振動子基体との間のくり貫き部の前記第２耐蝕膜を除去するくり貫き部パターニング工程と、
前記くり貫き部をエッチングし、くり貫きを形成するくり貫き工程と、
前記第２耐蝕膜剥離工程とを含む
ことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記振動子基体は水晶で形成され、
前記エッチングは、ウエットエッチングによって行う
ことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記振動子基体は、前記水晶の結晶軸であるＸ軸に平行に前記主面が形成され、
前記貫通孔は、前記振動片に対して前記Ｘ軸の正方向に形成されている
ことを特徴とする圧電振動子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−３２５２５０（Ｐ２００７−３２５２５０Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４６５８３（Ｐ２００７−４６５８３）
【出願日】平成１９年２月２７日（２００７．２．２７）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２７日（２００７．２．２７）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
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