(57)【要約】【課題】正確な導電経路を有し、高精度で工程が煩雑な位置合わせを必要としない圧電振動子及びその製造方法を提供する。【解決手段】枠部と振動部とで形成された圧電素板と、励振電極と、枠部に設けられた接続用電極と、励振電極と接続用電極とを電気的に接続する引出電極とにより構成される圧電振動素子と、枠部の一方の主面及び接続用電極の上に設けられる絶縁部と、基板と外部接続用電極端子と第一の貫通孔内に設けられた導通配線とから構成される基体と、一方の主面に凹部を有する蓋体とを備え、絶縁部には、第一の貫通孔と連通し接続用電極まで貫通する第二の貫通孔を有し、第一の貫通孔内及び第二の貫通孔内に導電性物質が充填されて、所定の外部接続用電極端子と接続用電極とが電気的に接続され、枠部の一方の主面及び接続用電極と基板の他方の主面とが絶縁部を介して接合されて構成されている圧電振動子及びその製造方法。【選択図】図２
2010200118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠部と前記枠部の内側に配置された振動部とが一体に形成された圧電素板と、前記振動部の両主面に設けられた励振電極と、前記枠部の一方の主面に互いに電気的に接続しないように設けられた２つの接続用電極と、所定の前記励振電極と前記接続用電極とを電気的に接続する引出電極とにより構成される圧電振動素子と、
前記枠部の一方の主面及び前記接続用電極の上に設けられる絶縁部と、
基板と、前記基板の一方の主面に設けられた複数の外部接続用電極端子と、所定の２つの前記外部接続用電極端子から前記基板の他方の主面に至る第一の貫通孔内に設けられ、且つ前記外部接続用電極端子と電気的に接続する導通配線とから構成される基体と、
前記枠部の他方の主面と接合される、一方の主面に凹部を有する蓋体とを備え、
前記絶縁部には、前記第一の貫通孔と連通し前記接続用電極まで貫通する第二の貫通孔を有し、
前記第一の貫通孔内及び前記第二の貫通孔内に導電性物質が充填されて、所定の前記外部接続用電極端子と前記接続用電極とが電気的に接続され、
前記枠部の一方の主面及び前記接続用電極と前記基板の他方の主面とが前記絶縁部を介して接合されて構成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
前記絶縁部の材質がスピンオンガラスであることを特徴とする請求項１記載の圧電振動子。
【請求項３】
枠部と前記枠部の内側に配置された振動部とが一体に形成された圧電素板と、前記振動部の両主面に設けられた励振電極と、前記枠部の一方の主面に互いに電気的に接続しないように設けられた２つの接続用電極と、所定の前記励振電極と前記接続用電極とを電気的に接続する引出電極とにより構成される圧電振動素子と、蓋体及び基体とからなる圧電振動子の製造方法であって、
複数の前記圧電振動素子がマトリックス状に配列集合してなる素子ウェハを形成する素子ウェハ形成工程と、
前記素子ウェハの前記接続用電極が設けられた一方の主面全面に、絶縁部を形成する絶縁部形成工程と、
前記絶縁部のうち、前記振動部上に形成した前記絶縁部を除去する絶縁部除去工程と、
基板と、前記基板の一方の主面に設けられた複数個の外部接続用電極端子と、所定の２つの前記外部接続用電極端子から前記基板の他方の主面に至る第一の貫通孔内面に設けられ、且つ前記外部接続用電極端子と電気的に接続する導通配線とから構成される複数の基体がマトリックス状に配列集合してなる基体ウェハを、前記絶縁部に接合する基体ウェハ接合工程と、
前記第一の貫通孔内にエッチング材を入れ、前記第一の貫通孔と連通し前記接続用電極まで貫通する第二の貫通孔を前記絶縁部に形成する第二の貫通孔形成工程と、
前記第一の貫通孔内及び第二の貫通孔内に導電性物質を充填する導電性物質充填工程と、
一方の主面に凹部を有する複数の蓋体がマトリックス状に配列集合してなる蓋体ウェハを、前記素子ウェハの他方の主面に接合する蓋体ウェハ接合工程と、
それぞれの圧電振動子に個片化する個片化工程と、
を備えたことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
前記蓋体ウェハ接合工程は、前記導電性物質充填工程を行った後に代えて、前記絶縁部除去工程、前記基体ウェハ接合工程、又は前記第二の貫通孔形成工程のうちのいずれかの工程を行った後に行うことを特徴とする請求項３記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁部形成工程において、前記絶縁部はスピンオンガラスから成り、前記スピンオンガラスをスピンコート法により形成することを特徴とする請求項３又は請求項４記載の圧電振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に用いられる圧電振動子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からテレビや携帯電話等の電子機器には、電子部品の一つとして圧電振動子が用いられている。図１２は従来の圧電振動子を示した概略分解斜視図であり、図１３は図１２記載のＢ−Ｂの断面図である。
【０００３】
図１２に示すように従来の圧電振動子２００は、圧電振動素子２０１と、凹部２２１が設けられた基体２２０と、凹部２３１が設けられた蓋体２３０とから概略構成される。圧電振動子２００は、基体２２０の凹部２２１開口部及び蓋体２３０の凹部２３１開口部を圧電振動素子２０１側に向けて、圧電振動素子２０１を基体２２０と蓋体２３０とで挟むように接合されている。
【０００４】
圧電振動素子２０１は、水晶を材質とする圧電素板２０２と、その圧電素板２０２表面に設けられた励振電極２０３、引出電極２０４、素子側接続電極２０５及び素子側金属膜２０７により構成される。圧電素板２０２は、平面視四角形の枠部２０２ｂと、その枠部の内側に配置された平面視四角形の振動部２０２ａとが、振動部２０２ａの一辺と枠部２０２ｂ内周の一辺とが繋がることで一体に形成されている。
【０００５】
励振電極２０３は、振動部２０２ａの両主面に対向するように設けられている。引出電極２０４は、励振電極２０３から枠部２０２ｂと繋がる辺の方向に向かって、振動部２０３の両主面で対向しないように延設されており、その終端は枠部２０２ｂにまで至る。素子側接続電極２０５は、蓋体２３０側に向く主面に設けられた引出電極２０４の終端部分と対向するように、その対向する引出電極２０４が設けられている主面とは反対側の主面に設けられている。この引出電極２０４と素子側接続電極２０５とは、圧電素板２０２に設けられた貫通孔２０６内の導通配線（図示せず）により電気的に接続されている。又、枠部２０２ｂ両主面には、引出電極２０４及び素子側接続電極２０５と接続しないように、全面にわたり素子側金属膜２０７が設けられている。
【０００６】
基体２２０は平板形状のガラスからなり、平面視四角形に外形が形成されている。又、基体２２０の外形は圧電振動素子２０１の外形と同一となっている。圧電振動素子２０１と接合する側になる基体２２０の一方の主面には、凹部２２１が設けられている。この凹部２２１の開口部の大きさは、接合される圧電振動素子２０１の枠部２０２ｂ内周と同じ大きさで形成される。基体２２０の一方の主面のうち、圧電振動素子２０１の引出電極２０４の終端部分及び素子側接続電極２０５に対応する部分には、２個一対の基体側接続電極２２２が設けられている。又、基体２２０の一方の主面には、基体側接続電極２２２に接続しないように、圧電振動素子２０１に設けられた素子側金属膜２０７に対応する形状の基体側金属膜２２３が設けられている。
【０００７】
図１３に示すように、基体２２０の他方の主面の４つの角部近傍には、外部接続用電極端子２２４が設けられている。この外部接続用電極端子２２４のうち所定の２つと基体側接続電極２２２とは、基体内に備えられた導通配線２２５により電気的に接続されている。
【０００８】
図１２に示すように、蓋体２３０は平板形状のガラスからなり、平面視四角形に外形が形成されている。又、蓋体２３０の外形は圧電振動素子２０１の外形と同一となっている。圧電振動素子２０１と接合する側になる蓋体２３０の一方の主面には、凹部２３１が設けられている。この凹部２３１の開口部の大きさは、接合される圧電振動素子２０１の枠部２０２ｂ内周と同じ大きさで形成される。又、蓋体２３０の一方の主面には、圧電振動素子２０１に設けられた素子側金属膜２０７に対応する形状の蓋体側金属膜２３２が設けられている。
【０００９】
図１３に示すように、圧電振動子２００は、基体２２０の凹部２２１開口部と蓋体２３０の凹部２３１開口部とを圧電振動素子２０１側に向けて、圧電振動素子２０１を基体２２０と蓋体２３０とで挟むよう重ね合わされた構成となっている。圧電振動子２００は、このような構成において、引出電極２０４及び素子側接続電極２０５と基体側接続電極２２２、及び素子側金属膜２０７と基体側金属膜２２２と蓋体側金属膜２３２とが接合されることにより成る。この接合には例えば直接接合が用いられている。この接合により圧電振動子２００内部の空間は気密に封止されている。
【００１０】
次に、この圧電振動子２００の製造方法について説明する。
（素子ウェハ形成工程）
複数の前記した圧電振動素子２０１がマトリックス状に集合配列されて、全体でウェハの状態となっている素子ウェハＸ１を形成する。図１４は、素子ウェハ形成工程における、素子ウェハＸ１を示す概念図である。素子ウェハＸ１を構成する各圧電振動素子２０１となる部分は、圧電素板２０２と、その圧電素板２０２表面に励振電極２０３、引出電極２０４、素子側接続用電極２０５及び素子側金属膜２０７とを形成することにより構成される。
【００１１】
圧電素板２０２となる部分は、枠部２０２ｂと、この枠部２０２ｂの内側に配置された振動部２０２ａとが一体に形成されている。尚、素子ウェハＸ１の各圧電素板２０２となる部分の形成には、フォトリソグラフィ手段及びエッチング手段が用いられる。励振電極２０３は圧電素板２０２となる部分の振動部２０２ａの両主面に対向するように形成する。引出電極２０４は、励振電極２０３から枠部２０２ｂと繋がる辺の方向に向かって、振動部２０３の両主面で対向しないように延設し、その終端が枠部２０２ｂにまで至るように形成する。素子側接続電極２０５は、後工程で蓋体ウェハＷ３側に向く主面に設けられた引出電極２０４の終端部分と対向するように、その対向する引出電極２０４が設けられている主面とは反対側の主面に形成する。
【００１２】
この引出電極２０４と対向する素子側接続電極２０５の間には貫通孔２０６を形成し、貫通孔２０６内に形成した導通配線により、引出電極２０４と対向する素子側接続電極２０５を電気的に接続する。又、枠部２０２ｂ両主面には、引出電極２０４及び素子側接続電極２０５と接続しないように、全面にわたり素子側金属膜２０７を形成する。前記した励振電極２０３、引出電極２０４、素子側接続電極２０５、素子側金属膜２０７及び貫通孔２０６内の導通配線は、例えばフォトリソグラフィ手段で形成する。
【００１３】
（基体ウェハ形成工程）
複数の前記基体２２０がマトリックス状に集合配列され、全体でウェハの状態となっている基体ウェハＸ２を形成する。図１５は、基体ウェハ形成工程における、基体ウェハＸ２を示す概念図である。この基体ウェハＸ２の材質はガラスである。各基体２２０となる部分の一方の主面に、フォトリソグラフィ手段及びエッチング手段により凹部２２１を形成する。又、この基体２２０となる部分における圧電振動素子２０１の引出電極２０４の終端部分及び素子側接続電極２０５に対応する部分には、２個一対の基体側接続電極２２２を形成する。又、基体２２０となる部分の一方の主面に、基体側接続電極２２２に接続しないように、素子ウェハＸ１の各素子側金属膜２０７に対応する形状の基体側金属膜２２３を形成する。更に、基体２２０となる部分の他方の主面の４つの角部近傍に外部接続用電極端子２２４を形成する。この外部接続用電極端子２２４のうち所定の２つと基体側接続電極２２２とは、基体内に導通配線２２５を形成することにより電気的に接続する。尚、この基体側金属膜２２３、基体側接続電極２２２、外部接続用電極端子２２４及び導通配線２２５は、例えばフォトリソグラフィ手段、エッチング手段、蒸着手段など用いて形成する。
【００１４】
（蓋体ウェハ形成工程）
複数の前記蓋体２３０がマトリックス状に集合配列され、全体でウェハの状態となっている蓋体ウェハＸ３を形成する。図１６は、蓋体ウェハ形成工程における、蓋体ウェハＸ３を示す概念図である。この蓋体ウェハＸ３の材質はガラスである。各蓋体２３０となる部分の一方の主面に、フォトリソグラフィ手段及びエッチング手段により、凹部２３１を形成する。又、蓋体２３０となる部分の一方の主面に、素子ウェハＸ１の各素子側金属膜２０７に対応する形状の蓋体側金属膜２３２を、例えばフォトリソグラフィ手段を用いて形成する。尚、前記した素子ウェハ形成工程、基体ウェハ形成工程及び蓋体ウェハ形成工程は、別々の工程として実施される。
【００１５】
（ウェハ接合工程）
このように各工程で形成した素子ウェハＸ１と基体ウェハＸ２と蓋体ウェハＸ３を、基体ウェハＸ２のそれぞれの凹部２２１開口部及び蓋体ウェハＸ３のそれぞれの凹部２３１開口部が素子ウェハＸ１に向く状態で、素子ウェハＸ１を基体ウェハＸ２と蓋体ウェハＸ３とで挟むように重ね合わせる。このとき、素子ウェハＸ１の各素子側金属膜２０７と、基体ウェハＸ２の各基体側金属膜２２３と、蓋体ウェハＸ３の各蓋体側金属膜２３２とが接触する。又、素子ウェハＸ１の各引出電極２０４及び素子側接続電極２０５と、基体ウェハＸ２の各基体側接続電極２２２とが接触する。
【００１６】
この状態で、素子側金属膜２０７と基体側金属膜２２３と蓋体側金属膜２３２とを接合し、且つ引出電極２０４及び素子側接続電極２０５と基体側接続電極２２２とを接合することにより、重ね合わされた素子ウェハＸ１と基体ウェハＸ２と蓋体ウェハＸ３を一体化する。図１７は、各ウェハを接合した状態を示す概念図である。この接合には、例えば外部からのレーザ照射による溶融接合や、直接接合による接合などの手段が用いられる。
【００１７】
（個片化工程）
素子ウェハＸ１と基体ウェハＸ２と蓋体ウェハＸ３とを接合して、複数の圧電振動子２００となる部分がマトリックス状に集合配列された状態のウェハを、各圧電振動子２００となる部分の外周に沿ってダイシングブレードやレーザなどを用いて切断し個片化する。図１８は、個片の圧電振動子２００に切断後の状態を示す概念図である。これにより、複数の圧電振動子２００を同時に形成する。以上のような工程により圧電振動子２００は製造される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００７−９６７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、特許文献１で提案される圧電振動子２００では、圧電振動素子２００に設けられた引出電極２０４及び素子側接続電極２０５と素子側金属膜２０７との間隔、及び基体２２０に設けられた基体側接続電極２２２及び基体側金属膜２２３との間隔が、最も狭い部分で２０〜３０μｍ程度と非常に狭い。よって、各ウェハの接合位置が僅かでもずれると、引出電極２０４及び素子側接続電極２０５から外部接続用電極端子２２４に至る導通経路が正しく形成できない恐れがある。
【００２０】
例えば、素子ウェハＸ１と基体ウェハＸ２との接合位置がずれた場合、引出電極２０４と素子側接続電極２０５とが基体側金属膜２２３と接触する。これにより圧電振動素子２０１に設けられた励振電極２０３が基体側金属膜２２３によりショート状態となり、圧電振動子２００が不発振の不良品となる恐れがある。圧電振動子２００は接合した各ウェハを個片化することにより同時に複数得られるので、ウェハの接合位置にずれが生じた場合、一つのウェハを構成する複数の圧電振動子２００となる部分のうち大半に導通経路の接続不良が同時に生じてしまう恐れがある。これにより圧電振動子２００の製造時の良品率が低下する恐れがある。
【００２１】
このようなウェハの接合位置のずれによる不具合を回避するためには、素子ウェハＸ１と基体ウェハＸ２と蓋体ウェハＸ３との接合に高精度の位置合わせが必要となる。しかし、熱膨張率が異なる材質で構成されたウェハを高精度で接合する場合、各ウェハの接合位置合わせ工程が非常に煩雑で多大な手間を要し、接合作業の効率を低下させる恐れがある。
【００２２】
そこで、本発明は、前記した問題を解決し、正確な導通経路を簡易に形成でき、高精度で工程が煩雑な位置合わせを必要としない圧電振動子及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、前記課題を解決するために成されたものであり、枠部と前記枠部の内側に配置された振動部とが一体に形成された圧電素板と、この振動部の両主面に設けられた励振電極と、この枠部の一方の主面に互いに電気的に接続しないように設けられた２つの接続用電極と、所定の励振電極と接続用電極とを電気的に接続する引出電極とにより構成される圧電振動素子と、枠部の一方の主面及び接続用電極の上に設けられる絶縁部と、基板と、この基板の一方の主面に設けられた複数の外部接続用電極端子と、所定の２つの外部接続用電極端子から基板の他方の主面に至る第一の貫通孔内に設けられ、且つ外部接続用電極端子と電気的に接続する導通配線とから構成される基体と、枠部の他方の主面と接合される、一方の主面に凹部を有する蓋体とを備え、
絶縁部には、第一の貫通孔と連通し接続用電極まで貫通する第二の貫通孔を有し、第一の貫通孔内及び第二の貫通孔内に導電性物質が充填されて、所定の外部接続用電極端子と接続用電極とが電気的に接続され、枠部の一方の主面及び接続用電極と基板の他方の主面とが絶縁部を介して接合されて構成されていることを特徴とする圧電振動子である。
【００２４】
又、本発明は、絶縁部の材質がスピンオンガラスであることを特徴とする。
【００２５】
又、本発明は、枠部とこの枠部の内側に配置された振動部とが一体に形成された圧電素板と、この振動部の両主面に設けられた励振電極と、枠部の一方の主面に互いに電気的に接続しないように設けられた２つの接続用電極と、所定の励振電極と接続用電極とを電気的に接続する引出電極とにより構成される圧電振動素子と、蓋体及び基体とからなる圧電振動子の製造方法であって、
複数の圧電振動素子がマトリックス状に配列集合してなる素子ウェハを形成する素子ウェハ形成工程と、この素子ウェハの接続用電極が設けられた一方の主面全面に、絶縁部を形成する絶縁部形成工程と、この絶縁部のうち、振動部上に形成した絶縁部を除去する絶縁部除去工程と、基板と、この基板の一方の主面に設けられた複数個の外部接続用電極端子と、所定の２つの外部接続用電極端子から基板の他方の主面に至る２つの第一の貫通孔内に設けられ、且つこの外部接続用電極端子と電気的に接続する導通配線とから構成される複数の基体がマトリックス状に配列集合してなる基体ウェハを、絶縁部に接合する基体ウェハ接合工程と、第一の貫通孔内にエッチング材を入れ、第一の貫通孔と連通し接続用電極まで貫通する第二の貫通孔を絶縁部に形成する第二の貫通孔形成工程と、第一の貫通孔内及び第二の貫通孔内に導電性物質を充填する導電性物質充填工程と、一方の主面に凹部を有する複数の蓋体がマトリックス状に配列集合してなる蓋体ウェハを、素子ウェハの他方の主面に接合する蓋体ウェハ接合工程と、それぞれの圧電振動子に個片化する個片化工程と、を備えたことを特徴とする圧電振動子の製造方法である。
【００２６】
又、本発明において、前記蓋体ウェハ接合工程は、前記導電性物質充填工程を行った後に代えて、前記絶縁部除去工程、前記基体ウェハ接合工程、又は前記第二の貫通孔形成工程のうちのいずれかの工程を行った後に行うことを特徴とする。
【００２７】
又、本発明は、前記絶縁部形成工程において、絶縁部はスピンオンガラスから成り、スピンオンガラスをスピンコート法により形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
このような圧電振動子によれば、基体に設けられた外部接続用電極端子と圧電振動素子に設けられた接続用電極との導通経路が、連通する第一の貫通孔及び第二の貫通孔内に設けられた導電性物質により得られる。従って、従来のような導通経路のずれによるショートを確実に防ぐことができる。
【００２９】
よって本発明は、正確な導通経路を有する圧電振動子を提供できる効果を奏する。
【００３０】
又、このような圧電振動子の製造方法によれば、素子ウェハと基体ウェハとを絶縁部を介して接合した後で、基体ウェハの各基体部分に設けられた第一の貫通孔内にエッチング物質を入れ、第一の貫通孔の開口部に接する絶縁部部分をエッチングにより除去し、第二の貫通孔を形成している。又、第二の貫通孔の開口部の大きさは、素子ウェハの接続用電極の大きさに比べ小さいので、第二の貫通孔の形成位置がウェハの接合位置のずれで所定の位置から例えば数十μｍずれたとしても、第二の貫通孔の接続用電極側開口部が接続用電極から外れることはない。
【００３１】
このように、接続用電極と外部接続用電極端子とを電気的に接続するための、内面に導通配線が設けられた第一の貫通孔、第二の貫通孔及び導電性物質による導通経路は、素子ウェハと基体ウェハを接合した後に形成される。従って、ウェハの接合位置にずれが生じた場合でも、第一の貫通孔と第二の貫通孔内を充填する導電性物質による導通経路が、異常接続がなく形成できる。よって、従来のような接合したウェハ内での導通経路のショートによる圧電振動子の不良がなくなり、製造時の良品率の低下を抑止することができる。
【００３２】
又、本発明では、導通経路を構成する第二の貫通孔は、素子ウェハと基体ウェハとの接合後に、第一の貫通孔と連通した孔として形成される。従って、導通経路を正確に形成するために、熱膨張率が異なる材質で構成された素子ウェハと基体ウェハとを高精度に位置合わせをして接合する必要がない。よって、各ウェハの接合位置合わせ工程を従来に比べ簡易に行え、接合作業の効率を低下させる恐れはなくなる。
【００３３】
このように本発明は、正確な導通経路を簡易に形成でき、工程が煩雑なウェハの高精度な位置合わせを必要としない圧電振動子の製造方法を提供できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係る圧電振動子を示した概略分解斜視図である。
【図２】図１記載のＡ−Ａの断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る圧電振動子を構成する圧電振動素子を示し、（ａ）は蓋体側から見た平面図であり、（ｂ）は基体側から見た平面図である。
【図４】本発明の素子ウェハ形成工程における、素子ウェハを示す概念図である。
【図５】本発明の絶縁部形成工程における、素子ウェハに絶縁部を形成した状態を示す概念図である。
【図６】本発明の絶縁部除去工程における、絶縁部の一部を除去した状態を示す概念図である。
【図７】本発明の基体ウェハ接合工程における、絶縁部が設けられた素子ウェハに基体ウェハを接合した状態を示す概念図である。
【図８】本発明の第二の貫通孔形成工程における、絶縁部に第二の貫通孔を設けた状態を示す概念図である。
【図９】本発明の導電性物質充填工程における、第一の貫通孔及び第二の貫通孔内に導電性物質を充填した状態を示す概念図である。
【図１０】本発明の蓋体ウェハ接合工程における、素子ウェハに蓋体ウェハを接合した状態を示す概念図である。
【図１１】本発明の個片化工程における、個片の圧電振動子にした状態を示す概念図である。
【図１２】従来の圧電振動子を示す概略分解斜視図である。
【図１３】図１２に記載のＢ−Ｂの断面図である。
【図１４】従来の圧電振動子製造方法の素子ウェハ形成工程における、素子ウェハを示す概念図である。
【図１５】従来の圧電振動子製造方法の基体ウェハ形成工程における、基体ウェハを示す概念図である。
【図１６】従来の圧電振動子製造方法の蓋体ウェハ形成工程における、蓋体ウェハを示す概念図である。
【図１７】従来の圧電振動子製造方法のウェハ接合工程における、素子ウェハと基体ウェハと蓋体ウェハとが接合した状態を示す概念図である。
【図１８】従来の圧電振動子製造方法の個片化工程における、個片の圧電振動子にした状態を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。尚、各図面では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。特に電極及び絶縁部の厚みは誇張して図示している。
【００３６】
図１は、本発明の実施形態に係る圧電振動子を示した概略分解斜視図である。図２は、図１記載のＡ−Ａの断面図である。図３は本発明の実施形態に係る圧電振動子を構成する圧電振動素子を示し、（ａ）は蓋体側から見た平面図であり、（ｂ）は基体側から見た平面図である。
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る圧電振動子１００は、圧電振動素子１０１と、基体１２０と、蓋体１３０と、絶縁部１４０から概略構成されている。この圧電振動子１００は、絶縁部１４０が設けられた圧電振動素子１０１を基体１２０と蓋体１３０とで挟み接合することにより成る。
【００３７】
圧電振動素子１０１は、図３に示すように、例えば水晶を材質とする圧電素板１０２と、その圧電素板１０２の表面に設けられた励振電極１０３と引出電極１０４と接続用電極１０５とから構成される。圧電素板１０２は、平面視四角形の枠部１０２ｂと、その枠部１０２ｂの内側に配置された平面視四角形の振動部１０２ａとが、振動部１０２ａの一辺と枠部１０２ｂ内周の一辺とが繋がることで一体に形成されている。つまり、振動部１０２ａの残りの三辺の周りは枠部１０２ｂと所定の間隔が空いていることになる。
【００３８】
励振電極１０３は、圧電素板１０２の振動部１０２ａの両主面に対向するように設けられている。接続用電極１０５は、接合時に基体１２０に対向する側の枠部１０２ｂの一方の主面に、２個一対で、互いに電気的に接続しないように設けられている。引出電極１０４は、所定の励振電極１０３と接続用電極１０５とを電気的に接続している。つまり、接合時に基体１２０に対向する側となる振動部１０２ａの一方の主面に設けられた励振電極１０３は、その励振電極１０３から振動部１０２ａと枠部１０２ｂとが繋がった一辺方向に延設した引出電極１０４により、一方の接続用電極１０５と電気的に接続している。又、振動部１０２ａの他方の主面に設けられた励振電極１０３は、その励振電極１０３から振動部１０２ａの側面を通って振動部１０２ａの一方の主面にまで延設した引出電極１０４により、他方の接続用電極１０５と電気的に接続している。尚、励振電極１０３、引出電極１０４及び素子側電極１０５は、下地金属としてのＣｒ層と、その下地金属の上に重ねて設けられたＡｕ層とから成る。以上のような構成部品により圧電振動素子１０１は構成されている。
【００３９】
図１及び図２に示すように、基体１２０は、基板１２１と外部接続用電極端子１２２と導通配線１２４とから主に構成される。基板１２１は平板形状のガラスからなり、平面視四角形に外形が形成されている。基板１２１の外形は圧電振動素子１０１の外形と同一となっている。基板１２１の一方の主面の４つの角部近傍には外部接続用電極端子１２２が設けられている。又、基板１２１には、基板１２１を厚み方向で貫通する第一の貫通孔１２３が２個設けられている。この第一の貫通孔１２３の一方端の開口部は、所定の２つの外部接続用電極端子１２２それぞれ設けられている。又、第一の貫通孔１２３の他方端の開口部は、圧電振動素子１０１との接合時に異なる２つの接続用電極１０５に対応する位置となる基板１２１の他方の主面に設けられている。この第一の貫通孔１２３の内面には、外部接続用電極端子１２２と電気的に接続する導通配線１２４が設けられている。尚、外部接続用電極端子１２２及び導通配線１２４は、下地金属としてのＣｒ層と、その下地金属の上に重ねて設けられたＡｕ層とから成る。
【００４０】
蓋体１３０は、例えば材質をガラスとする平面視四角形の基板１３１から構成されている。基板１３１の外形は、圧電振動素子１０１の外形と同一となっている。圧電振動素子１０１との接合側となる基板１３１の一方の主面には、凹部１３２が設けられている。この凹部１３２の開口部の大きさは、圧電振動素子１０１の枠部１０２ｂの内周と同一の大きさとなっている。
【００４１】
絶縁部１４０は、例えばポリシラザン、ポリシラン又はポリシロキサンのうち何れかを含有するスピンオンガラスから成る。絶縁部１４０の平面視形状は環形状となっており、圧電振動素子１０１の枠部１０２ｂの平面視形状と同一である。絶縁部１４０の厚さは例えば０．３μｍ〜１μｍであり、圧電振動素子１０１に設けられた励振電極１０３、引出電極１０４及び接続用電極１０５の厚さよりも厚く設けられる。尚、絶縁部１４０は、例えばスピンコート手段で、接続用電極１０５が設けられている側の圧電振動素子１０１上に形成し、圧電振動素子１０１の振動部１０２ａ上にある部分をエッチング手段により除去してすることにより、圧電振動素子１０１の枠部１０２ｂの一方の主面及び接続用電極１０５上に形成される。
【００４２】
この絶縁部１４０には、その厚さ方向に貫通する第二の貫通孔１４１が２つ設けられている。この第二の貫通孔１４１は、基体１２０に設けられた２つの第一の貫通孔１２３とそれぞれ連通する位置に設けられている。又、第二の貫通孔１４１の圧電振動素子１０１側開口部は、圧電振動素子１０１に設けられた接続用電極１０５とそれぞれで接する位置に設けられている。ここで、後述するが、圧電振動素子１０１と基体１２０とを接合した後で、導電性物質１５０が設けられる。
【００４３】
圧電振動子１００では、第一の貫通孔１２３と第二の貫通孔１４１とによる、外部接続用電極端子１２２から接続用電極１０５に至る連通した孔が形成される。この第一の貫通孔１２３と第二の貫通孔１４１の内部には、図２に示すように、第二の貫通孔１４１の他方端開口部にある接続用電極１０５と第一の貫通孔１２３内に設けられた導通配線１２４とに接するように導電性物質１５０が充填されている。この導電性物質１５０には、例えば半田や、樹脂に銀などの金属粒子を含有させて導電性を持たせた導電ペーストが用いられる。尚、導電性物質１５０は充填の際には流動性であるが、充填後には固化して用いられる。この導電性物質１５０により、所定の外部接続用電極端子１２２と励振電極１０３は電気的に接続する。
【００４４】
図２に示すように、圧電振動子１００は、基体１２０、絶縁部１４０が設けられた圧電振動素子１０１、蓋体１３０が平面視外形輪郭を合わせて重ねられ、互いを直接接合により接合して構成される。この直接接合は、例えば、基体１２０と絶縁部１４０との接合する主面を、集束イオンビーム（ＦＩＢ）やイオンガンから照射されるアルゴンイオンにより活性化させ、その活性化した主面同士を真空常温の状態で重ね合わせて所定の圧力を加えることで、基体１２０と絶縁部１４０が接合された状態となる。このような方法を圧電振動素子１０１−蓋体１３０間の接合にも用いる。この接合により、蓋体１３０の凹部１３２と絶縁部１４０の内側により主に形成される圧電振動子１００の内部空間は、気密に封止される。
【００４５】
このような圧電振動子１００によれば、基体１２０に設けられた外部接続用電極端子１２２と圧電振動素子１０１に設けられた接続用電極１０５との導通経路が、連通する第一の貫通孔１２３及び第二の貫通孔１４１内に設けられた導電性物質により得られる。よって、本発明は、従来のような導通経路のずれによるショートを確実に防ぐことができ、正確な導通経路を有する圧電振動子を提供できる効果を奏する。
【００４６】
このような構成の圧電振動子１００は、以下のような工程により製造される。
（素子ウェハ形成工程）
図４は、素子ウェハ形成工程における、素子ウェハを示す概念図である。図４に示すように、素子ウェハ形成工程では、複数個の圧電振動素子１０１がマトリックス状に配列集合してなる素子ウェハＷ１を形成する。素子ウェハＷ１を構成する各圧電振動素子１０１となる部分は、圧電素板１０２と、その圧電素板１０２表面に形成された励振電極１０３、引出電極１０４及び接続用電極１０５とから構成される。圧電素板１０２は、枠部１０２ｂと、この枠部１０２ｂの内側に配置された振動部１０２ａとが一体に形成されている。尚、素子ウェハ４０１の各圧電素板１０２部分の形成には、フォトリソグラフィ手段及びエッチング手段が用いられる。励振電極１０３は、各圧電素板１０２の振動部１０３の両主面に形成される。接続用電極１０５は、圧電素板１０２の枠部１０２ｂの一方の主面に互いに電気的に接続しないように２個一対で形成される。引出電極１０４は、一方の励振電極１０３と接続用電極１０５とを電気的に接続し、更に残りの励振電極１０３と接続用電極１０５とを電気的に接続するように振動部１０２ａ表面に形成される。尚、励振電極１０３、引出電極１０４及び接続用電極１０５は、下地金属としてのＣｒ層と、その下地金属の上に重ねて設けられたＡｕ層とから成り、フォトリソグラフィ手段により形成される。
【００４７】
（絶縁部形成工程）
図５は、絶縁部形成工程における、素子ウェハに絶縁部を形成した状態を示す概念図である。  図５に示すように、絶縁部形成工程では、各圧電振動素子１０１部分における接続用電極１０５が形成された主面と同一平面となる素子ウェハＷ１の一方の主面全面に絶縁部１４０を形成する。この絶縁部１４０は、例えばポリシラザン、ポリシラン又はポリシロキサンのうち何れかを含有するスピンオンガラスからなる。この絶縁部１４０はスピンコート手段により形成される。
【００４８】
本実施形態におけるスピンコート手段の一例としては、回転軸に対して直交する支持面を有する回転台に、素子ウェハＷ１の他方の主面を支持面に向け且つ素子ウェハＷ１の主面中心を回転軸に合わせて配置固定し、回転台を回転する。回転している素子ウェハＷ１の一方の主面の回転中心にスピンオンガラスを所定量滴下し、遠心力により素子ウェハＷ１の一方の主面全面にスピンオンガラスを均一且つ平滑に引き延ばす。その後回転台を停止し、このスピンオンガラスが固化した後、回転台より素子ウェハＷ１を取り外すことで、素子ウェハＷ１に絶縁部１４０となるガラスを形成する。形成された絶縁部１４０の厚さは約０．３μｍ〜１μｍであり、素子ウェハＷ１に設けられた励振電極１０３、引出電極１０４及び接続用電極１０５の厚さよりも厚く設ける。
【００４９】
（絶縁部除去工程）
図６は、絶縁部除去工程における、絶縁部の一部を除去した状態を示す概念図である。図６に示すように、絶縁部除去工程では、前工程で形成された絶縁部１４０のうち、素子ウェハＷ１の各圧電素板１０２部分の振動部１０２ａ上にある絶縁部１４０を、エッチング手段により除去する。
【００５０】
（基体ウェハ接合工程）
図７は、基体ウェハ接合工程における、絶縁部１４０が設けられた素子ウェハＷ１に基体ウェハＷ２を接合した状態を示す概念図である。図７に示すように、基体ウェハ接合工程では、素子ウェハＷ１に形成した絶縁部１４０に基体ウェハＷ２を接合する。
【００５１】
この基体ウェハＷ２は、基板１２１と外部接続用電極端子１２２と第一の貫通孔１２３内に形成された導通配線１２４とから主に構成された基体１２０が、複数マトリックス状に配列集合して一体となったウェハである。このような構成の基体ウェハＷ２を、基体ウェハｗ２の各基体１２０となる部分が素子ウェハＷ１の各圧電振動素子１０１となる部分に対応する位置で、絶縁部１４０に接合する。尚、この接合には直接接合が用いられ、例えば、基体ウェハＷ２と絶縁部１４０との接合する主面を、集束イオンビーム（ＦＩＢ）やイオンガンから照射されるアルゴンイオンにより活性化させ、その活性化した主面同士を真空常温の状態で重ね合わせて所定の圧力を加えることで接合する。
【００５２】
（第二の貫通孔形成工程）
図８は、第二の貫通孔形成工程における、絶縁部に第二の貫通孔を設けた状態を示す概念図である。図８に示すように、第二の貫通孔形成工程では、絶縁部１４０に第二の貫通孔１４１を形成する。基体ウェハＷ２の各基体１２０となる部分に形成された第一の貫通孔１２３の外部接続用電極端子１２２側開口部より、エッチング物質（図示せず）を第一の貫通孔１２３内に入れる。入れられたエッチング物質は、第一の貫通孔１２３の他方端の開口部にある絶縁部１４０に接触し、絶縁部１４０をエッチングする。エッチングが接続用電極１０５にまで達したらエッチング物質を第一の貫通孔１２３内より除去する。これにより、第一の貫通孔１２３と連通し、接続用電極１０５まで貫通する第二の貫通孔１４１が絶縁部１４０に形成される。
【００５３】
尚、絶縁部１４０の厚さは０．３μｍ〜１μｍと非常に薄いので、第二の貫通孔１４１を形成するエッチングは短時間で終えることができる。そのため、絶縁部１４０の厚さ方向と直交する方向（図８にあっては紙面縦方向）に対するエッチングはほとんど進行しないので、第二の貫通孔１４１の開口部形状は、第一の貫通孔１２３の他方端の開口部とほぼ同一形状に形成される。又、このエッチング手段には、ウエットエッチング又はドライエッチングが用いられる。
【００５４】
（導電性物質充填工程）
図９は、導電性物質充填工程における、第一の貫通孔及び第二の貫通孔内に導電性物質を充填した状態を示す概念図である。図９に示すように、導電性物質充填工程では、第一の貫通孔１２３及び第二の貫通孔１４１の内部に導電性物質１５０を充填する。まず、第一の貫通孔１２３の外部接続用電極端子１２２側開口部より導電性物質１５０を第一の貫通孔１２３内に入れる。入れられた導電性物質１５０は、第一の貫通孔１２３及び第二の貫通孔１４１を通り、第二の貫通孔１４１の開口部にある接続用電極１０５に接する。又、この導電性物質１５０は所定量充填されることで、第一の貫通孔１２３内に設けられた導通配線１２４とも接する。この導電性物質１５０には、例えば半田や、樹脂に銀などの金属粒子を含有させて導電性を持たせた導電ペーストが用いられ、流体として充填した後に固化して用いられる。この導電性物質１５０により、所定の外部接続用電極端子１２２と励振電極１０３とが電気的に接続する。
【００５５】
（蓋体ウェハ接合工程）
図１０は、蓋体ウェハ接合工程における、素子ウェハに蓋体ウェハを接合した状態を示す概念図である。図１０に示すように、蓋体ウェハ接合工程では、素子ウェハＷ１に蓋体ウェハＷ３を接合する。
【００５６】
蓋体ウェハＷ３は、一方の主面に凹部１３２を有する複数の蓋体１３０がマトリックス状に配列集合して一体となったウェハである。この蓋体ウェハＷ３を素子ウェハＷ１の他方の主面に、蓋体ウェハＷ３の各蓋体１３０部分が素子ウェハＷ１の各圧電振動素子１０１部分に対応する位置で接合する。尚、この接合には直接接合が用いられ、例えば、素子ウェハＷ１と蓋体ウェハＷ３との接合する主面を、集束イオンビーム（ＦＩＢ）やイオンガンから照射されるアルゴンイオンにより活性化させ、その活性化した主面同士を真空常温の状態で重ね合わせて所定の圧力を加えることで接合する。この接合により、個片化後に蓋体１３０の凹部１３２と絶縁部１４０の内側の空間からなる内部空間は気密に封止される。つまり、複数の圧電振動子１００となる部分が配列集合した１枚のウェハ状態となる。
【００５７】
（個片化工程）
図１１は、個片化工程における、個片の圧電振動子にした状態を示す概念図である。図１１に示すように、個片化工程では、１枚のウェハ状態となっている複数の圧電振動子１００となる部分を、所定の切断線に沿ってダイシングブレードやレーザなどを用いて切断し、個々の圧電振動子１００に個片化する。これにより、複数の圧電振動子１００を同時に製造することができる。
【００５８】
以上のような圧電振動子１００の製造方法によれば、接続用電極１０５と外部接続用電極端子１２２とを電気的に接続するための導通配線１２４が設けられた第一の貫通孔１２３、第二の貫通孔１４１及び導電性物質１５０による導通経路は、素子ウェハＷ１と基体ウェハＷ２を接合した後に形成される。従って、ウェハの接合位置にずれが生じた場合でも、第一の貫通孔１２３と第二の貫通孔１４１内を充填する導電性物質１５０による導通経路が、異常接続がなく形成できる。よって、接合したウェハ内での導通経路の異常接続による圧電振動子１００の不良がなくなり、製造時の良品率の低下を抑止することができる。
【００５９】
又、導通経路を構成する第二の貫通孔１４１は、素子ウェハＷ１と基体ウェハＷ２との接合後に、第一の貫通孔１２３と連通した孔として形成される。従って、導通経路を正確に形成するために、熱膨張率が異なる材質で構成された素子ウェハＷ１と基体ウェハＷ２とを高精度に位置合わせをして接合する必要がない。よって、各ウェハの接合位置合わせ工程を従来に比べ簡易に行え、接合作業の効率を低下させる恐れがなくなる。
【００６０】
尚、前記した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、圧電素板の材質は、前記実施形態における水晶に限定するものではなく、例えばタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の他の圧電材料でも構わない。又、前記実施形態における蓋体ウェハ接合工程は導電性物質充填工程を行った後で行っているが、導電性物質充填工程に代えて、絶縁部除去工程、基体ウェハ接合工程、又は第二の貫通孔形成工程のうちいずれかを行った後に蓋体ウェハ接合工程を行ってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１００・・・圧電振動子
１０１・・・圧電振動素子
１０２・・・圧電素板
１０２ａ・・・振動部
１０２ｂ・・・枠部
１０３・・・励振電極
１０４・・・引出電極
１０５・・・接続用電極
１２０・・・基体
１２１，１３１・・・基板
１２２・・・外部接続用電極端子
１２３・・・第一の貫通孔
１２４・・・導通配線
１３０・・・蓋体
１３２・・・凹部
１４０・・・絶縁部
１４１・・・第二の貫通孔
１５０・・・導電性物質
Ｗ１・・・素子ウェハ
Ｗ２・・・基体ウェハ
Ｗ３・・・蓋体ウェハ
【図１】
2010200118.tif 000003
【図２】
2010200118.tif 000004
【図３】
2010200118.tif 000005
【図４】
2010200118.tif 000006
【図５】
2010200118.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010200118.tif 000009
【図８】
2010200118.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2010200118.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2010200118.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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