(57)【要約】【課題】外力が加わった際の各基板の横方向のずれを抑制するとともに、各基板間を接合する接合層による圧電振動子の総厚の増加を抑制する。【解決手段】振動片部１１と振動片部１１の周囲を囲むとともに振動片部１１を支持する枠部１３とを有する圧電基板１０と、圧電基板１０を支持するベース基板２０と、圧電基板１０を覆うリッド基板３０とを備え、圧電基板１０は、接合層４０，４１を介してベース基板２０とリッド基板３０とに挟持されるように接合され、圧電基板１０のベース基板２０との接合面１７及び圧電基板１０のリッド基板３０との接合面１６に、接合面１７−２１間、接合面１６−３１間が離れるように段差部１６ａ，１７ａが設けられ、平面視において接合層４０，４１が段差部１６ａ，１７ａに収まるように形成され、段差部１６ａ，１７ａの段差寸法Ｈ１，Ｈ２が接合層４０，４１の厚み寸法Ｔ１，Ｔ２より小さい。【選択図】図１
2010093675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動片部と、該振動片部の周囲を囲むとともに前記振動片部を支持する枠部とを有する
圧電基板と、前記圧電基板を支持するベース基板と、前記圧電基板を覆うリッド基板とを
備え、
前記圧電基板は、接合層を介して前記ベース基板と前記リッド基板とに接合され、
前記圧電基板において、前記ベース基板及び前記リッド基板と接合する面の少なくとも
いずれか一方に、厚み方向に段差部が設けられ、
前記接合層は、平面視して前記段差部に収まるように形成され、
前記段差部の厚み方向の大きさは、前記接合層の厚みより小さい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、前記段差部の延在方向と交差する一の方向の前
記段差部の幅は、前記一の方向における前記接合層の幅より僅かに大きいことを特徴とす
る圧電振動子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧電振動子において、前記圧電基板、前記ベース基板及び前
記リッド基板が、水晶板であることを特徴とする圧電振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子などに代表される圧電振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の振動電極（以下、励振電極という）が形成された振動子片（以下、振動片
部という）と振動片部を支持する枠部とを備えた振動子基板（以下、圧電基板という）と
、圧電基板を支持するベース基板と、圧電基板を覆うリッド基板とを備え、圧電基板とベ
ース基板及びリッド基板とが、共晶接合により気密封止された水晶振動子（以下、圧電振
動子という）が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２６７８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記圧電振動子は、圧電基板とベース基板及びリッド基板とを重ね合わせて共晶接合に
より気密封止されている。この圧電振動子は、各基板の接合面が平坦であることから、各
基板の重ね合わせ方向と交差する方向（横方向）の外力が共晶接合前に加わった場合、各
基板が横方向に容易にずれて各基板間の位置関係が狂ってしまうおそれがある。
また、圧電振動子は、各種金属被膜からなる共晶接合用の接合層が、ベース基板及びリ
ッド基板の平坦な接合面上に、この接合面から圧電基板側に突出して形成され、圧電基板
の平坦な接合面に当接した状態で共晶接合されている。このことから、圧電振動子は、接
合層の厚みがそのまま圧電振動子の総厚に付加されてしまい、薄型化が困難という問題が
ある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形
態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる圧電振動子は、振動片部と、該振動片部の周囲を囲むと
ともに前記振動片部を支持する枠部とを有する圧電基板と、前記圧電基板を支持するベー
ス基板と、前記圧電基板を覆うリッド基板とを備え、前記圧電基板は、接合層を介して前
記ベース基板と前記リッド基板とに接合され、前記圧電基板において、前記ベース基板及
び前記リッド基板と接合する面の少なくともいずれか一方に、厚み方向に段差部が設けら
れ、前記接合層は、平面視して前記段差部に収まるように形成され、前記段差部の厚み方
向の大きさは、前記接合層の厚みより小さいことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、圧電振動子は、圧電基板が、接合層を介してベース基板とリッド基板と
に接合され、圧電基板において、ベース基板及びリッド基板と接合する面の少なくともい
ずれか一方に、厚み方向に段差部が設けられている。
そして、圧電振動子は、平面視において接合層が段差部に収まるように形成され、段差
部の厚み方向の大きさは、接合層の厚みより小さい。
【０００８】
このことから、圧電振動子は、各基板を重ね合わせて接合する際に、横方向の外力が加
わった場合、各基板の段差部と接合層とが当接することでストッパとなる。したがって、
圧電振動子は、従来のような各基板が横方向に容易にずれて各基板間の位置関係が狂って
しまうことを抑制できる。
また、圧電振動子は、段差部の厚み方向の大きさが接合層の厚みより小さいことから、
接合層を介して各基板が確実に接合されるとともに、段差部によって接合面からの接合層
の突出量を少なくできることから、圧電振動子の総厚を従来より薄くすることができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例にかかる圧電振動子は、前記段差部の延在方向と交差する一の
方向の前記段差部の幅は、前記一の方向における前記接合層の幅より僅かに大きいことが
好ましい。
【００１０】
これによれば、圧電振動子は、段差部の延在方向と交差する一の方向の段差部の幅が、
一の方向における接合層の幅より僅かに大きいことから、各基板を重ね合わせて接合する
際に、横方向の外力が加わった場合、各基板の段差部と接合層とが僅かなずれで当接する
ことでストッパとしての効果がより大きくなる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例にかかる圧電振動子は、前記圧電基板、前記ベース基板及び前
記リッド基板が、水晶板であることが好ましい。
【００１２】
これによれば、圧電振動子は、圧電基板、ベース基板及びリッド基板が、水晶板である
ことから、各基板の線膨張係数の違いに起因する温度変化時における圧電基板の応力の発
生がない。したがって、圧電振動子は、温度変化に伴う発振周波数の変化が少ない優れた
周波数−温度特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、圧電振動子の実施形態について図面を参照して説明する。
（実施形態）
図１は、本実施形態の圧電振動子としての水晶振動子の概略構成を示す模式図である。
図１（ａ）は、リッド基板側から見た表平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−
Ａ線での断面図であり、図１（ｃ）は、ベース基板側から見た裏平面図である。なお、理
解を容易にするために表平面図では、リッド基板を省略してある。
【００１４】
図１に示すように、水晶振動子１は、圧電基板１０、ベース基板２０、リッド基板３０
、接合層４０，４１などから構成されている。
圧電基板１０、ベース基板２０、リッド基板３０は、ともに水晶の原石から同一カット
角で切り出された水晶板である。なお、本実施形態では、各基板はＡＴカット角で切り出
されたＡＴカット水晶板から形成されている。なお、各基板のカット角は、異なっていて
もよい。
【００１５】
なお、水晶振動子１は、各基板とも数百個取りの大きさの矩形形状のウエハ状に形成さ
れ、所定の加工後、圧電基板１０が、ベース基板２０とリッド基板３０とに挟持され、接
合層４０，４１を介してベース基板２０とリッド基板３０とに接合される。その後、個別
に分割され、水晶振動子１となる。なお、水晶振動子１の製造方法については、後述する
。
【００１６】
圧電基板１０は、振動片部１１と、振動片部１１を囲むとともに支持部１２ａ，１２ｂ
を介して振動片部１１を支持する矩形形状の枠部１３とを有して構成されている。そして
、振動片部１１の一方の主面１１ａには、励振電極１４ａが形成され、他方の主面１１ｂ
には、励振電極１４ｂが形成されている。
なお、枠部１３の内側形状は、表（一方の主面１１ａ側）裏（他方の主面１１ｂ側）両
側とも内側に行くにしたがい厚みが薄くなる斜面状に形成されることにより、断面がくさ
び状になっている。
【００１７】
励振電極１４ａは、支持部１２ａ、枠部１３の内側表斜面１３ａ、内側裏斜面１３ｂを
経由して、枠部１３の裏側に形成された接続電極１５ａに繋がっている。
励振電極１４ｂは、支持部１２ｂ、枠部１３の内側裏斜面１３ｃを経由して、枠部１３
の裏側に形成された接続電極１５ｂに繋がっている。
励振電極１４ａ，１４ｂ及び接続電極１５ａ，１５ｂは、蒸着、スパッタなどの方法を
用いてクロム（その他、チタンまたはニッケルなど）下地の金被膜などからなる。
【００１８】
圧電基板１０の外周部には、ベース基板２０側の接合面１７に圧電基板１０の外形に沿
って枠状に段差部１７ａが設けられ、同様にリッド基板３０側の接合面１６に段差部１６
ａが設けられている。
段差部１７ａは、圧電基板１０の厚み方向に、接合面１７に対向するベース基板２０の
接合面２１から離れるように設けられ、段差部１６ａは、圧電基板１０の厚み方向に、接
合面１６に対向するリッド基板３０の接合面３１から離れるように設けられている。
【００１９】
段差部１６ａ，１７ａには、後述する接合層４０，４１との共晶接合用に蒸着、スパッ
タなどの方法を用いてクロム（その他、チタンまたはニッケルなど）下地の金被膜などの
金属被膜部１６ｂ，１７ｂが形成されている。
なお、圧電基板１０は、枠部１３の厚みが約３０〜１００μｍ程度、振動片部１１の厚
みが所定の発振周波数に応じて数μｍ〜数十μｍの範囲で適宜設定される。
【００２０】
ベース基板２０は、厚みが約５０〜２００μｍ程度の矩形形状に形成され、圧電基板１
０を支持している。ベース基板２０の圧電基板１０との接合面２１の外周部には、ベース
基板２０の外形に沿って枠状に接合層４０が形成されている。
この接合層４０は、平面視において圧電基板１０の段差部１７ａに収まるように形成さ
れている。接合層４０は、金錫合金被膜または、金被膜と錫被膜の積層被膜からなってお
り、圧電基板１０の段差部１７ａの金属被膜部１７ｂと共晶接合されている。
【００２１】
ベース基板２０の接合面２１の反対側の実装面２２には、実装端子２３，２４が形成さ
れている。実装端子２３，２４は、メッキ、スパッタなどの方法を用いてクロム（その他
、チタンまたはニッケルなど）下地の金被膜などからなる。
ベース基板２０の実装端子２３，２４部分には、ベース基板２０と圧電基板１０とを重
ね合わせたときに、圧電基板１０の接続電極１５ａ，１５ｂが露出するように、貫通孔２
５ａ，２５ｂが形成されている。
【００２２】
そして、実装端子２３は、ベース基板２０の貫通孔２５ａを封止する封止部材５０ａを
介して、圧電基板１０の接続電極１５ａと導通接続されている。また、実装端子２４は、
ベース基板２０の貫通孔２５ｂを封止する封止部材５０ｂを介して、圧電基板１０の接続
電極１５ｂと導通接続されている。なお、封止部材５０ａ，５０ｂには、金ゲルマニウム
合金などが用いられている。
【００２３】
リッド基板３０は、厚みが約５０〜２００μｍ程度の矩形形状に形成され、圧電基板１
０を覆っている。リッド基板３０の圧電基板１０との接合面３１の外周部には、リッド基
板３０の外形に沿って枠状に接合層４１が形成されている。
この接合層４１は、平面視において圧電基板１０の段差部１６ａに収まるように形成さ
れている。接合層４１は、金錫合金被膜または、金被膜と錫被膜の積層被膜からなってお
り、圧電基板１０の段差部１６ａの金属被膜部１６ｂと共晶接合されている。
【００２４】
水晶振動子１の内部は、圧電基板１０とベース基板２０及びリッド基板３０との接合層
４０，４１を介しての共晶接合と、封止部材５０ａ，５０ｂによる貫通孔２５ａ，２５ｂ
の封止とにより気密に封止されている。
なお、水晶振動子１の内部は、真空状態または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性
ガスが封入されている。
【００２５】
このように構成された水晶振動子１は、実装端子２３，２４を介して、励振電極１４ａ
，１４ｂに外部から駆動電圧が印加されると、厚みすべり振動を発振する。
【００２６】
ここで、段差部１６ａ，１７ａと接合層４０，４１との関係について詳述する。
水晶振動子１は、平面視において接合層４０，４１が段差部１６ａ，１７ａに収まるよ
うに形成され、段差部１６ａ，１７ａの、接合面１６，１７との段差寸法Ｈ１，Ｈ２が、
接合層４０，４１の厚み寸法Ｔ１，Ｔ２より小さくなっている。
【００２７】
また、段差部１６ａ，１７ａの延在方向（圧電基板１０の外形に沿った方向）と交差す
る一の方向の幅寸法Ｗ１，Ｗ２は、一の方向における接合層４０，４１の幅寸法Ｗ３，Ｗ
４より僅かに大きくなるように形成されている。
つまり、接合層４０，４１は、各基板を重ね合わせたときに、段差部１６ａ，１７ａに
対して段差部１６ａ，１７ａの側壁１６ｃ，１７ｃと干渉しない程度の隙間を設けて形成
されている。
【００２８】
なお、水晶振動子１は、側壁１６ｃ，１７ｃが枠部１３の内側に向かって傾斜している
ことから、接合層４０，４１が圧電基板１０の接合面１６，１７に乗り上げることを回避
しやすくなっている。
【００２９】
なお、圧電基板１０の接合面１７には、接続電極１５ａ，１５ｂが形成されているので
上記段差寸法Ｈ２は、厳密には接続電極１５ａ，１５ｂの上面が基準となるが、接続電極
１５ａ，１５ｂの厚みは、約０．１〜０．２μｍ程度なので、上記段差寸法Ｈ２の基準を
接合面１７にしてもよい。
【００３０】
また、上記段差寸法Ｈ１，Ｈ２は、金属被膜部１６ｂ，１７ｂの厚みを除いた寸法とし
てある。しかしながら、金属被膜部１６ｂ，１７ｂの厚みは、約０．１〜０．２μｍ程度
なので、上記段差寸法Ｈ１，Ｈ２に、金属被膜部１６ｂ，１７ｂの厚みが含まれてもよい
。
【００３１】
なお、本実施形態では、接合層４０，４１の厚み寸法Ｔ１，Ｔ２は、約３〜２０μｍ程
度、幅寸法Ｗ３，Ｗ４は、約５０μｍ程度となっている。また、段差部１６ａ，１７ａの
幅寸法Ｗ１，Ｗ２は、約５５μｍ程度となっている。
なお、幅寸法Ｗ１，Ｗ２は、互いに同寸法でもよいし、異なる寸法でもよい。同様に幅
寸法Ｗ３，Ｗ４は、互いに同寸法でもよいし、異なる寸法でもよい。
【００３２】
ここで、水晶振動子１の製造方法の一例についての概略を図面を参照して説明する。
図２は、水晶振動子の製造方法の一例についての概略を説明する模式断面図である。
まず、図２（ａ）に示すように、ウエハ状のベース基板２０の接合面２１の所定の位置
（圧電基板１０の段差部１７ａに収まる位置）に、メッキ、スパッタ、蒸着などの方法を
用いて平面視において枠状に接合層４０を形成する。なお、ベース基板２０には、予め貫
通孔２５ａ，２５ｂを形成してある。
なお、図中の２点鎖線は、水晶振動子１を個別に分割する際の分割線（外形線）を表し
ている。
【００３３】
ついで、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ、エッチングなどの方法を用い
て振動片部１１、段差部１６ａ，１７ａを形成し、さらにスパッタ、蒸着などの方法を用
いて金属被膜部１６ｂ，１７ｂなどを形成したウエハ状の圧電基板１０を、ベース基板２
０に重ね合わせる。
【００３４】
ついで、図２（ｃ）に示すように、接合面３１の所定の位置（圧電基板１０の段差部１
６ａに収まる位置）に、メッキ、スパッタ、蒸着などの方法を用いて平面視において枠状
に接合層４１を形成したウエハ状のリッド基板３０を、圧電基板１０に重ね合わせる。
【００３５】
ついで、リッド基板３０上から各基板を押圧した状態で、約３００℃程度で加熱して圧
電基板１０の金属被膜部１７ｂと、ベース基板２０の接合面２１とを接合層４０を介して
共晶接合し、圧電基板１０の金属被膜部１６ｂと、リッド基板３０の接合面３１とを接合
層４１を介して共晶接合する。
【００３６】
ついで、図２（ｄ）に示すように、接合された各基板を反転し、ベース基板２０の実装
面２２にメッキ、スパッタ、蒸着などの方法を用いて実装端子２３，２４を形成する。
ついで、球状の封止部材５０ａ，５０ｂを貫通孔２５ａ，２５ｂに投入し、過熱溶融し
て貫通孔２５ａ，２５ｂを封止するとともに、実装端子２３，２４と接続電極１５ａ，１
５ｂとを導通接続する。
ついで、分割線に沿ってダイシングにより個別に分割し、図１に示すような水晶振動子
１を得る。
【００３７】
上述したように、水晶振動子１は、圧電基板１０が、接合層４０，４１を介してベース
基板２０とリッド基板３０とに挟持されるように接合され、圧電基板１０のベース基板２
０との接合面１７及び圧電基板１０のリッド基板３０との接合面１６に、それぞれ段差部
１７ａ，段差部１６ａが設けられている。
そして、水晶振動子１は、平面視において接合層４０が段差部１７ａに収まるように形
成され、接合層４１が段差部１６ａに収まるように形成されている。
そして、水晶振動子１は、段差部１７ａの延在方向と交差する一の方向の段差部１７ａ
の幅寸法Ｗ２が、一の方向における接合層４０の幅寸法Ｗ４より僅かに大きく形成され、
段差部１６ａの一の方向における幅寸法Ｗ１が、一の方向における接合層４１の幅寸法Ｗ
３より僅かに大きく形成されている。
【００３８】
このことから、水晶振動子１は、各基板を重ね合わせて共晶接合する際に、図２（ｃ）
に示すような、矢印Ｂ方向（横方向）の外力が各基板に加わった場合に、圧電基板１０の
段差部１６ａ，１７ａと、ベース基板２０の接合層４０及びリッド基板３０の接合層４１
とが、各基板間の僅かなずれで当接することでストッパとなる。
したがって、水晶振動子１は、従来のような横方向の外力により各基板が横方向に容易
にずれて各基板間の位置関係が狂ってしまうことを抑制できる。
【００３９】
また、水晶振動子１は、段差部１６ａの段差寸法Ｈ１が接合層４１の厚み寸法Ｔ１より
小さく、段差部１７ａの段差寸法Ｈ２が接合層４０の厚み寸法Ｔ２より小さいことから、
接合層４０，４１を介して各基板が確実に接合される。
加えて、水晶振動子１は、段差部１６ａによって圧電基板１０の接合面１６からの接合
層４１の突出量を、段差部１６ａがない場合より少なくでき、段差部１７ａによって圧電
基板１０の接合面１７からの接合層４０の突出量を、段差部１７ａがない場合より少なく
できることから、水晶振動子１の総厚を従来より薄くすることができる。
【００４０】
また、水晶振動子１は、圧電基板１０、ベース基板２０及びリッド基板３０が、水晶板
であることから、各基板の線膨張係数の違いに起因する温度変化時における圧電基板１０
の応力の発生がない。したがって、水晶振動子１は、温度変化に伴う発振周波数の変化が
少ない優れた周波数−温度特性を得ることができる。
【００４１】
なお、段差部１６ａ，１７ａと接合層４０，４１との構成は、上記実施形態の構成に限
定するものではなく、図３の他の実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式断面図に示
すような構成でもよい。
例えば、図３（ａ）に示すように、他の実施形態の水晶振動子１０１は、圧電基板１０
の接合面１６に接合層４１が形成され、接合面１７に接合層４０が形成されている。また
、水晶振動子１０１は、ベース基板２０の接合面２１に段差部２１ａが設けられ、リッド
基板３０の接合面３１に段差部３１ａが設けられている。
なお、段差部２１ａ，３１ａには、金属被膜部２１ｂ，３１ｂが形成されている。これ
により、水晶振動子１０１は、接合層４０，４１を介して各基板が共晶接合されている。
【００４２】
また、図３（ｂ）に示すように、他の実施形態の水晶振動子２０１は、圧電基板１０の
接合面１６に接合層４１が形成され、リッド基板３０の接合面３１に段差部３１ａが設け
られている。そして、水晶振動子２０１は、上記実施形態の水晶振動子１と同様に、ベー
ス基板２０の接合面２１に接合層４０が形成され、圧電基板１０の接合面１７に段差部１
７ａが設けられている。
なお、段差部３１ａ，１７ａには、金属被膜部３１ｂ，１７ｂが形成されている。これ
により、水晶振動子２０１は、接合層４０，４１を介して各基板が共晶接合されている。
【００４３】
また、図３（ｃ）に示すように、他の実施形態の水晶振動子３０１は、圧電基板１０の
接合面１７に接合層４０が形成され、ベース基板２０の接合面２１に段差部２１ａが設け
られている。そして、水晶振動子３０１は、上記実施形態の水晶振動子１と同様に、リッ
ド基板３０の接合面３１に接合層４１が形成され、圧電基板１０の接合面１６に段差部１
６ａが設けられている。
なお、段差部２１ａ，１６ａには、金属被膜部２１ｂ，１６ｂが形成されている。これ
により、水晶振動子３０１は、接合層４０，４１を介して各基板が共晶接合されている。
【００４４】
これらの構成によれば、他の実施形態の水晶振動子１０１，２０１，３０１は、上記実
施形態の水晶振動子１と同様の効果を得ることができる。
なお、上記各実施形態では、圧電基板１０とベース基板２０との間、圧電基板１０とリ
ッド基板３０との間の両方に段差部を設けたが、これに限定するものではなく、両者のい
ずれか一方のみに段差部を設けてもよい。
【００４５】
また、上記各実施形態では、圧電基板１０をＡＴカット水晶板としたが、これに限定す
るものではなく、音叉型水晶板でもよい。また、圧電基板１０としては、水晶板だけでは
なく、タンタル酸リチウム板、ニオブ酸リチウム板などでもよい。また、ベース基板２０
及びリッド基板３０には、圧電基板１０と異なるガラス板などを用いてもよい。
また、接合層４０，４１には、金ゲルマニウム合金、低融点ガラスなどを用いてもよい
。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図。
【図２】水晶振動子の製造方法の一例についての概略を説明する模式断面図。
【図３】他の実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１…圧電振動子としての水晶振動子、１０…圧電基板、１１…振動片部、１１ａ…一方
の主面、１１ｂ…他方の主面、１２ａ，１２ｂ…支持部、１３…枠部、１３ａ…内側表斜
面、１３ｂ，１３ｃ…内側裏斜面、１４ａ，１４ｂ…励振電極、１５ａ，１５ｂ…接続電
極、１６，１７…圧電基板の接合面、１６ａ，１７ａ…段差部、１６ｂ，１７ｂ…金属被
膜部、１６ｃ，１７ｃ…段差部の側壁、２０…ベース基板、２１…ベース基板の接合面、
２２…実装面、２３，２４…実装端子、２５ａ，２５ｂ…貫通孔、３０…リッド基板、３
１…リッド基板の接合面、４０，４１…接合層、５０ａ，５０ｂ…封止部材、Ｈ１，Ｈ２
…段差寸法、Ｔ１，Ｔ２…接合層の厚み寸法、Ｗ１，Ｗ２…段差部の幅寸法、Ｗ３，Ｗ４
…接合層の幅寸法。
【図１】
2010093675.tif 000003
【図２】
2010093675.tif 000004
【図３】
2010093675.tif 000005