(57)【要約】  水晶振動子（１）は、互いに対向する一対の励振電極が形成された水晶片（１１０）と、当該水晶片の外周を囲む枠体（１２０）と、当該枠体と水晶片を連結する連結部材（１１１ａ，１１１ｂ）と、を含む水晶振動素子（１００）と、一対の励振電極の少なくとも一方側において枠体の全周に接合されたパッケージ部材と、一対の励振電極のいずれかと電気的に接続された引出電極（１３２，１４２）と、を備え、枠体とパッケージ部材の少なくとも一方には、枠体とパッケージ部材とが接合された接合領域に凹部（１６０，１６２）が形成され、引出電極が、接合領域において、凹部の深さを超えない厚さを有するように凹部内に設けられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する一対の励振電極が形成された水晶片と、当該水晶片の外周を囲む枠体と、当該枠体と前記水晶片を連結する連結部材と、を含む水晶振動素子と、
前記一対の励振電極の少なくとも一方側において前記枠体の全周に接合されたパッケージ部材と、
前記一対の励振電極のいずれかと電気的に接続された引出電極と、
を備え、
前記枠体と前記パッケージ部材の少なくとも一方には、前記枠体と前記パッケージ部材とが接合された接合領域に凹部が形成され、
前記引出電極が、前記接合領域において、前記凹部の深さを超えない厚さを有するように前記凹部内に設けられた、水晶振動子。
【請求項２】
前記凹部が、前記パッケージ部材の前記接合領域に形成された、請求項１記載の水晶振動子。
【請求項３】
前記凹部が、前記水晶振動素子の前記枠体の前記接合領域に形成された、請求項１又は２記載の水晶振動子。
【請求項４】
前記引出電極は、前記水晶振動素子及び前記パッケージ部材の端面に引き出され、
前記引出電極と電気的に接続された外部電極をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水晶振動子。
【請求項５】
前記外部電極は、前記水晶振動素子及び前記パッケージ部材の端面において、前記水晶振動素子又は前記パッケージ部材と前記引出電極との境界の少なくとも一部を覆うように形成された、請求項４記載の水晶振動子。
【請求項６】
前記凹部の深さが０．０５μｍ以上０．５μｍ以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の水晶振動子。
【請求項７】
前記水晶振動素子と、前記パッケージ部材と、前記引出電極との端面が面一に形成された、請求項１〜６のいずれか一項に記載の水晶振動子。
【請求項８】
前記パッケージ部材が水晶からなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の水晶振動子。
【請求項９】
前記水晶振動素子の前記枠体と前記パッケージ部材とが、前記接合領域において直接接合された、請求項８記載の水晶振動子。
【請求項１０】
前記水晶振動素子と前記パッケージ部材とが、ともにＡＴカットで形成された水晶からなる、請求項８又は９記載の水晶振動子。
【請求項１１】
前記水晶振動素子の前記枠体と前記パッケージ部材との前記接合領域の自乗平均面粗さ（Ｒｍｓ）が１ｎｍ未満である、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の水晶振動子。
【請求項１２】
前記パッケージ部材として、リッド部材と、ベース部材と、を含み、
前記リッド部材は、前記一対の励振電極の一方側において前記枠体の全周に接合され、
前記ベース部材は、前記一対の励振電極の他方側において前記枠体の全周に接合された、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の水晶振動子。
【請求項１３】
（ａ）複数の水晶振動素子を形成するための水晶からなる第１の基板を用意することであって、前記水晶振動素子が、互いに対向する一対の励振電極が形成された水晶片と、前記水晶片の外周を囲む枠体と、前記水晶片と前記枠体とを連結する連結部材と、を備える、第１の基板を用意すること、
（ｂ）複数のパッケージ部材を形成するための第２の基板を用意すること、及び、
（ｃ）前記一対の励振電極の少なくとも一方側において前記枠体の全周に前記パッケージ部材を接合するように、前記第１の基板と前記第２の基板を接合すること、
を含み、
前記（ａ）及び前記（ｂ）の少なくとも一方において、前記枠体と前記パッケージ部材の少なくとも一方のうち、前記枠体と前記パッケージ部材とが接合される接合領域に凹部を形成し、前記一対の励振電極のいずれかと電気的に接続された引出電極を、前記接合領域において、前記凹部の深さを超えない厚さを有するように前記凹部内に設ける、水晶振動子の製造方法。
【請求項１４】
前記（ａ）において、前記凹部を前記水晶振動素子の前記枠体の前記接合領域に形成し、前記引出電極を前記凹部内に形成する、請求項１３記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項１５】
前記（ｂ）において、前記凹部を前記パッケージ部材の前記接合領域に形成し、前記引出電極を前記凹部内に形成する、請求項１３記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項１６】
前記（ａ）において、前記凹部を前記水晶振動素子の前記枠体の前記接合領域に形成し、前記（ｂ）において、前記パッケージ部材の前記接合領域のうち、前記凹部に対応する領域に前記引出電極を形成する、請求項１３記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項１７】
前記（ａ）において、前記引出電極を前記水晶振動素子の前記枠体の前記接合領域に形成し、前記（ｂ）において、前記パッケージ部材の前記接合領域のうち、前記引出電極に対応する領域に前記凹部を形成する、請求項１３記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項１８】
前記引出電極を形成することは、
前記水晶振動素子の前記枠体又は前記パッケージ部材のうち、前記凹部を含む領域に導電性材料を成膜すること、及び、
前記導電性材料を、前記水晶振動素子の前記枠体又は前記パッケージ部材が露出するまで研削し、前記導電性材料を前記凹部内に残すことによって、前記引出電極を前記凹部内に形成すること、
を含む、請求項１４又は１５記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項１９】
前記第２の基板は水晶からなり、
前記研削において、前記水晶振動素子の前記枠体及び前記パッケージ部材のうち、前記接合領域を自乗平均面粗さ（Ｒｍｓ）が１ｎｍ未満となるように研削する、請求項１８記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項２０】
前記（ｃ）において、４００度以上５５０度以下の加熱雰囲気で、前記第１の基板と前記第２の基板を１．７ＭＰａ以上の圧力で加圧して接合する、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項２１】
前記（ｃ）において、大気圧よりも減圧された雰囲気で行う、請求項２０記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項２２】
前記（ｂ）において、複数の前記第２の基板を用意し、
前記（ｃ）において、
前記一対の励振電極の一方側において前記枠体の全周に前記パッケージ部材を接合するように、前記第１の基板と前記複数の第２の基板のいずれか一つを接合し、
前記一対の励振電極の他方側において前記枠体の全周に前記パッケージ部材を接合するように、前記第１の基板と前記複数の第２の基板の他の一つを接合する、請求項１３〜２１のいずれか一項に記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項２３】
（ｄ）前記第１の基板と前記第２の基板とが接合された部材から、前記水晶振動子を切り出すこと、及び、
（ｅ）前記水晶振動素子及び前記パッケージ部材の端面において、前記水晶振動素子又は前記パッケージ部材と、前記水晶振動素子及び前記パッケージ部材の端面に引き出された前記引出電極との境界の少なくとも一部を覆うように外部電極を形成すること、
をさらに含む、請求項１３〜２２のいずれか一項に記載の水晶振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発振装置や帯域フィルタなどに用いられる水晶振動子として、厚みすべり振動を主振動とする水晶振動子が広く用いられている。また、水晶振動子の一態様として、水晶振動板と、水晶振動板の上面及び下面に接合材を介してそれぞれ配置される一対の封止部材とを有する構造が知られている（特許文献１参照）。接合材は金属ろう材等で形成され、接合材の介在により、水晶振動板が各封止部材に接合されることによって水晶振動板の振動部が密封封止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１６５６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば、特許文献１に示されるように、水晶振動板と各封止部材を接合材により接合すると、水晶振動子の内部に接合材の厚み分の空間が発生し、ウエハから個片に切り出す過程においてウエハ割れが発生しやすくなる場合があった。一方、水晶振動板と各封止部材を直接接合すると、接合領域に形成される引出電極の突起の影響により、水晶振動板と各封止部材との接合強度が低下する場合があった。【０００５】
従って、従来の構成によれば、水晶振動板の気密性を十分に確保できずに、水晶振動子の信頼性が高いとは言えなかった。【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、水晶振動素子の枠体と水晶片を収容するためのパッケージ部材との接合強度を向上させ、製品の信頼性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る水晶振動子は、互いに対向する一対の励振電極が形成された水晶片と、当該水晶片の外周を囲む枠体と、当該枠体と水晶片を連結する連結部材と、を含む水晶振動素子と、一対の励振電極の少なくとも一方側において枠体の全周に接合されたパッケージ部材と、一対の励振電極のいずれかと電気的に接続された引出電極と、を備え、枠体とパッケージ部材の少なくとも一方には、枠体とパッケージ部材とが接合された接合領域に凹部が形成され、引出電極が、接合領域において、凹部の深さを超えない厚さを有するように凹部内に設けられる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水晶振動素子の枠体と水晶片を収容するためのパッケージ部材との接合強度を向上させ、製品の信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る水晶振動子の分解斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る水晶振動子の斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係る水晶振動素子の平面図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態に係る水晶振動素子の平面図である。
【図５】図５（Ａ）及び（Ｂ）は、図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図６は、図１のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図７は、図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図８は、本発明の第１実施形態に係る水晶振動子の製造方法を示すフローチャートである。
【図９】図９（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る水晶振動子の製造方法を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１実施形態に係る水晶振動子の製造方法を説明するための基板の斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１実施形態に係る水晶振動子の製造方法を説明するための積層部材の斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１実施形態の変形例に係る水晶振動子の分解斜視図である。
【図１３】図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の第２実施形態に係る水晶振動子の分解斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明の第２実施形態に係る水晶振動子の斜視図である。
【図１６】図１６は、本発明の第２実施形態の変形例に係る水晶振動子の分解斜視図である。
【図１７】図１７は、本発明の第２実施形態の他の変形例に係る水晶振動子の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施の形態に限定して解するべきではない。
【００１１】
図１〜図７を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る水晶振動子を説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る水晶振動子の分解斜視図であり、図２は水晶振動子の斜視図であり、図３及び図４は水晶振動素子の平面図であり、図５（Ａ）及び（Ｂ）は図３のＶ−Ｖ線断面図であり、図６は図１のＶＩ−ＶＩ線断面図であり、図７は図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【００１２】
図１及び図２に示されるように、本実施形態に係る水晶振動子１は、水晶振動素子１００（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）と、リッド部材２００と、ベース部材３００と、外部電極４１０，４２０，４３０，４４０と、を備える。なお、図１においては、外部電極４１０，４２０，４３０，４４０を省略して図示しており、以下の分解斜視図（図１２、図１４、図１６、図１７）についても同様とする。
【００１３】
水晶振動素子１００は、例えばＡＴカットの水晶基板から構成されている。ＡＴカットの水晶基板は、人工水晶の結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りにＹ軸からＺ軸の方向に３５度１５分±１分３０秒回転させた軸をそれぞれＹ´軸及びＺ´軸とした場合、Ｘ軸及びＺ´軸によって特定される面と平行な面を主面として切り出されたものである。ＡＴカット水晶基板を用いた水晶振動素子は、広い温度範囲で極めて高い周波数安定性を有し、また、経時変化特性にも優れている上、低コストで製造することが可能である。また、ＡＴカット水晶振動素子は、厚みすべり振動モード（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｓｈｅａｒ  Ｍｏｄｅ）を主振動として用いられることが多い。以下、ＡＴカットの軸方向を基準として水晶振動子の各構成を説明する。
【００１４】
リッド部材２００及びベース部材３００は、いずれもパッケージ部材の一例であり、水晶振動素子１００の一部（少なくとも水晶片）を収容するように水晶振動素子１００に接合されている。水晶振動素子１００、リッド部材２００、及びベース部材３００は、各部材の厚さ方向から見た平面視においてそれぞれ略同一の平面形状（例えば矩形形状）を有している。
【００１５】
水晶振動素子１００は、水晶片１１０（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｂｌａｎｋ）と、水晶片１１０の外周を囲む枠体１２０と、水晶片１１０と枠体１２０を連結する連結部材１１１ａ，１１１ｂと、を備える。水晶片１１０、枠体１２０、及び連結部材１１１ａ，１１１ｂはいずれも例えばＡＴカットの水晶基板から形成されたものである。水晶振動素子１００は、全体として、Ｘ軸に平行な長辺と、Ｚ´軸に平行な短辺と、Ｙ´軸に平行な厚さとを有している。水晶片１１０は、枠体１２０から離間して設けられており、両者は少なくとも一つ以上の連結部材（図１に示される例では２つの連結部材１１１ａ，１１１ｂ）によって連結されている。図１に示されるように、連結部材１１１ａ，１１１ｂは、水晶片１１０のＸ軸方向の一方端（Ｘ軸負方向側）に配置されている。なお、連結部材の個数やその配置等は特に限定されるものではなく、例えば、１つの連結部材が水晶片１１０のＸ軸方向の一方端に設けられていてもよいし、あるいは、２つの連結部材のうち一方が水晶片１１０のＸ軸方向の一方端に設けられ、他方がＸ軸方向の他方端に設けられていてもよい。
【００１６】
水晶振動素子１００のＹ´軸に平行な厚さは、特に限定されるものではないが、例えば、枠体１２０、水晶片１１０、連結部材１１１ａ，１１１ｂの順番で次第に厚みが小さくなっている（図６及び図７参照）。このように枠体１２０を水晶片１１０よりも厚く形成することによって、水晶片１１０にパッケージ部材（例えばリッド部材２００又はベース部材３００）を接合したときに、水晶片１１０が振動可能な空間を容易に確保することができる。あるいは、例えば、枠体と水晶片が等しい厚さを有し、水晶片が収容される内部空間を形成するように、リッド部材及びベース部材が水晶振動素子と接合される側の面にＹ´軸方向の凹部を設けてもよい。
【００１７】
次に、図３〜図７を参照しつつ、水晶振動素子１００に形成された各電極について説明する。図３は、本実施形態に係る水晶片１１０の第１面１１２及び枠体１２０の第１面１２２側から見た平面図であり、図４は、本実施形態に係る水晶片１１０の第２面１１４及び枠体１２０の第２面１２４側から見た平面図である。
【００１８】
図３及び図４に示されるように、水晶片１１０の一対の主面には第１励振電極１３０及び第２励振電極１４０が形成されている。具体的には、第１励振電極１３０は、水晶片１１０の第１面１１２（Ｙ´軸正方向側の面）に形成され、他方、第２励振電極１４０は、水晶片１１０の第２面１１４（Ｙ´軸負方向側の面）に形成されている。第１励振電極１３０及び第２励振電極１４０は、一対の電極として略全体が重なり合うように配置されている。また、枠体１２０の第１面１２２には、第１励振電極１３０に電気的に接続された引出電極１３２が形成されている。他方、枠体１２０の第２面１２４には、第２励振電極１４０に電気的に接続された引出電極１４２が形成されている。
【００１９】
引出電極１３２は、図３に示されるように、第１励振電極１３０から一方の連結部材１１１ａを通って枠体１２０における第１面１２２上に引き出され、当該面上におけるＸ軸負方向側の一辺Ｌ１に接するように引き出される。一方、引出電極１４２は、図４に示されるように、第２励振電極１４０から他方の連結部材１１１ｂを通って枠体１２０における第２面１２４上に引き出され、当該面上におけるＸ軸正方向側の一辺Ｌ２（Ｌ１と反対の辺）に接するように引き出される。これにより、Ｘ軸方向の相対する各辺に、それぞれ、引出電極１３２，１４２のいずれかと電気的に接続する外部電極（後述する）を設けることができる。なお、引出電極１３２，１４２が引き出される方向はＸ軸方向に限られるものではなく、例えばＺ´軸方向であってもよく、外部電極の形成位置に応じて適宜変更することができる。
【００２０】
本実施形態においては、引出電極１３２は枠体１２０の第１面１２２の全周を囲むように引き出され（図３参照）、他方、引出電極１４２は枠体１２０の第２面１２４の全周を囲むように引き出され（図４参照）、Ｙ´軸方向から見た平面視において、それぞれの引出電極１３２，１４２は互いに少なくとも一部同士が重ならないように設けられている。より具体的には、図示する例では、少なくとも一辺（例えば一辺Ｌ１）を除き、引出電極１３２が枠体１２０の内周付近に設けられ、他方で引出電極１４２が枠体１２０の外周付近に設けられる。これにより、引出電極１３２，１４２の両者間の距離を長く確保することができるため、一方の引出電極が他方の引出電極に及ぼすノイズの影響を軽減することができる。
【００２１】
なお、本実施形態においては、引出電極１３２，１４２が、枠体１２０の第１面１２２、第２面１２４において全周を囲むように形成されているが、これら引出電極の配置は特に限定されるものではない。すなわち、引出電極１３２，１４２は、枠体１２０のいずれかの端面に接するまで引き出されていればよく、枠体１２０の全周を囲まなくてもよい。
【００２２】
枠体１２０の第１面１２２には検査用電極１３４が形成されている。検査用電極１３４は、第１面１２２と対向する第２面１２４側に形成された引出電極１４２（第２励振電極１４０に電気的に接続されている）に電気的に接続されており、これによって、枠体１２０の一方面側（例えば第１面１２２側）から第１及び第２励振電極１３０，１４０に対する電気的検査を行うことができる。従って、水晶振動素子１００の動作確認等のための電気的検査を容易に行うことができる。
【００２３】
なお、後述するように、引出電極１３２，１４２、及び検査用電極１３４は、枠体１２０の第１面１２２及び第２面１２４に形成された凹部内に設けられている。また、後述する斜視図及び平面図においても同様である。
【００２４】
第１及び第２励振電極１３０，１４０並びに引出電極１３２，１４２を含む上記各電極は、例えば、下地をクロム（Ｃｒ）層で形成し、クロム層の表面に金（Ａｕ）層を形成してもよく、その材料は限定されるものではない。
【００２５】
図６及び図７に示されるように、リッド部材２００は、枠体１２０の第１面１２２の側（一方側）に配置され、ベース部材３００は、枠体１２０の第２面１２４の側（他方側）に配置され、リッド部材２００、水晶振動素子１００及びベース部材３００はこの積層の順番で３層構造をなしている。リッド部材２００、水晶振動素子１００及びベース部材３００の各厚さは特に限定されるものではないが、例えば図示するようにリッド部材２００及びベース部材３００は水晶振動素子１００の枠体１２０よりも若干厚くてもよい。
【００２６】
リッド部材２００は、水晶振動素子１００の枠体１２０の第１面１２２の全周に接合され、ベース部材３００は、水晶振動素子１００の枠体１２０の第２面１２４の全周に接合されている。こうして、水晶片１１０が内部空間（キャビティ）に密封封止される。この場合、リッド部材２００の接合領域２５０（リッド部材２００におけるＹ´軸負方向側の面のうち枠体１２０が接合される領域）と枠体１２０の第１面１２２（接合領域）は接着剤やガラス接合材などの両者を接合するための接合部材を用いることなく互いに直接接合され、ベース部材３００の接合領域３５０（ベース部材３００におけるＹ´軸正方向側の面のうち枠体１２０が接合される領域）と枠体１２０の第２面１２４（接合領域）も、同様に直接接合されている。これにより、接合部材が不要となるとともに、例えば、水晶振動素子１００、リッド部材２００、及びベース部材３００に対する接合部材の熱膨張差又は弾性率の差に起因する応力集中に伴う接合はがれが抑制できる。なお、本発明においては接合部材の適用を排除するものではなく、リッド部材２００と枠体１２０、及びベース部材３００と枠体１２０は、接合部材を介して接合してもよい。接合部材は、接合領域同士を接合するとともに内部空間を密封封止できればその材料は限定されるものではなく、例えば、低融点ガラス（例えば鉛ホウ酸系や錫リン酸系等）などのガラス接着材料であってもよいし、あるいは、樹脂接着剤（例えばエポキシ系接着剤）を用いてもよい。
【００２７】
リッド部材２００及びベース部材３００の材質は特に限定されるものではないが、例えば、水晶振動素子１００と同一材料から構成されることが好ましく、例えば水晶から構成されていてもよい。これによれば、接合される各部材が同一材料であるため熱膨張係数が近似し、接合時の残留応力を小さくすることができる。特に、リッド部材２００及びベース部材３００を水晶振動素子１００と同一のＡＴカット水晶から構成した場合には、材料が同一であることに加えて、結晶軸方向も同一となるため、熱膨張係数が一致し、接合時の残留応力をさらに小さくすることができる。あるいは、リッド部材２００及びベース部材３００は、水晶以外の材料を用いてもよく、例えばガラス材料、水晶材料又はガラス繊維にエポキシ系樹脂を含浸させたガラスエポキシ樹脂などで形成してもよい。
【００２８】
リッド部材２００及びベース部材３００は、図１に示されるように、例えば平板な部材である。また、枠体１２０の第１面１２２及び第２面１２４、リッド部材２００の接合領域２５０、及びベース部材３００の接合領域３５０は、その自乗平均面粗さ（Ｒｍｓ）が１ｎｍ未満であることが好ましい。これにより、分子間力による接合力が高まり、各部材同士を直接接合させた場合、封止性がより向上する。さらに、接合力を高めるためには、Ｒｍｓが０．７ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００２９】
次に、外部電極について、図２、図６、図７を参照しつつ説明する。図２に示されるように、本実施形態に係る水晶振動子１には、端面（水晶振動素子１００、リッド部材２００、及びベース部材３００の各端面）及び底面（ベース部材３００における水晶振動素子１００とは反対側の面）に外部電極４１０，４２０，４３０，４４０が形成されている。
【００３０】
外部電極４１０，４２０，４３０，４４０は、第１励振電極１３０及び第２励振電極１４０のいずれかの励振電極に電気的に接続され、水晶振動子１の実装性を確保する。具体的には、外部電極４１０は、水晶振動子１の端面のうち、引出電極１３２が引き出されたＸ軸負方向側の面Ｆ１に、水晶振動素子１００又はリッド部材２００と引出電極１３２との境界の少なくとも一部を覆うように設けられている（図２、図６参照）。一方、外部電極４２０は、水晶振動子１の端面のうち、引出電極１４２が引き出されたＸ軸正方向側の面Ｆ２に、水晶振動素子１００又はベース部材３００と引出電極１４２との境界の少なくとも一部を覆うように設けられている（図２、図７参照）。また、外部電極４３０は、外部電極４１０と電気的に接続され、水晶振動子１の底面Ｆ３（Ｙ´軸負方向側の面）に設けられ、一方、外部電極４４０は、外部電極４２０と電気的に接続され、水晶振動子１の底面Ｆ３に設けられる。以上の構成により、第１励振電極１３０に電気的に接続された外部電極４１０，４３０と、第２励振電極１４０に電気的に接続された外部電極４２０，４４０とを有する水晶振動子１を得ることができる。これにより、水晶振動子１の一方側の外部電極４１０，４３０及び他方側の外部電極４２０，４４０を介して、水晶振動素子１００の一対の第１励振電極１３０及び第２励振電極１４０の間に交流電圧を印加することにより、厚みすべり振動モードなどの所定の振動モードで水晶片１１０を振動させ、該振動に伴う共振特性を得ることができる。
【００３１】
また、上述の構成によれば、ビア電極（内部貫通電極）を形成することなく第１励振電極１３０及び第２励振電極１４０を外部の電極と電気的に接続することができる。従って、ビア電極を形成する構成に比べ、製品の信頼性が向上する。なお、外部電極４１０，４２０，４３０，４４０を水晶振動子１のいずれの面に設けるかは特に限定されるものではなく、引出電極と電気的に接続されていればよい。また、後述するように外部電極は水晶振動子の端面において、水晶振動素子、リッド部材、又はベース部材と引出電極との境界の全てを覆うように形成されていてもよい。当該境界を覆うことにより、水晶振動子の封止性をさらに向上させることができる。
【００３２】
本実施形態においては、枠体１２０において、枠体１２０とリッド部材２００又はベース部材３００とが接合される接合領域（第１面１２２又は第２面１２４）に凹部が形成され、各引出電極が、当該凹部の深さを超えない厚さを有するように凹部内に設けられている。凹部と引出電極との関係については、図５（Ａ）及び（Ｂ）を参照しつつ、枠体１２０の第１面１２２（接合領域）を例に説明する。
【００３３】
図５（Ａ）に示されるように、枠体１２０には深さｄ１の凹部１６０が形成され、凹部１６０の内部に厚さｄ２を有する引出電極１３２が設けられている。引出電極１３２の厚さｄ２は、凹部１６０の深さｄ１に対し、ｄ２≦ｄ１の関係を有している。例えば、図５（Ａ）に示されるように、ｄ１＝ｄ２を満たし、枠体１２０の第１面１２２と引出電極１３２の表面が面一となるように形成されていてもよい。あるいは、図５（Ｂ）に示されるように、ｄ２＜ｄ１を満たし、引出電極１３２の表面がその周囲の枠体１２０の第１面１２２よりも窪んでいてもよい。凹部の深さｄ１は、後述するように、０．０５μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。本実施形態では、凹部の深さｄ１を０．１μｍとした。
【００３４】
これによれば、引出電極１３２を、枠体１２０の第１面１２２（リッド部材２００との接合領域）よりも突出させることなく形成することができる。従って、枠体１２０におけるリッド部材２００との接合領域を平滑に保つことができ、接合領域における引出電極が突出することに起因する枠体１２０とリッド部材２００との接合強度の低下を抑制することができる。従って、水晶片１１０の気密性を十分に確保することができ、水晶振動子１の信頼性を向上させることができる。なお、凹部と引出電極との関係は、枠体１２０の第２面１２４側の引出電極１４２についても同様に適用することができる。
【００３５】
図６及び図７に示されるように、引出電極１３２は、枠体１２０の第１面１２２（接合領域）の全体において凹部１６０の内部に設けられ、引出電極１４２は、枠体１２０の第２面１２４（接合領域）の全体において凹部１６２の内部に設けられている。従って、枠体１２０の第１面１２２及び第２面１２４は、引出電極１３２，１４２による突起が生じることなく、ともに平滑な面となる。また、リッド部材２００及びベース部材３００の接合領域２５０，３５０は面一になっている。従って、各接合領域において、枠体１２０とリッド部材２００、及び枠体１２０とベース部材３００の接合強度がそれぞれ向上する。
【００３６】
なお、図６及び図７に示されるように、水晶振動素子１００、リッド部材２００、ベース部材３００、及び引出電極１３２，１４２は、それらの端面同士が面一となっている。これにより、水晶振動子１への埃等の異物の混入、及び水晶振動子１の割れを抑制することができる。
【００３７】
次に、図８のフローチャートに基づいて、図９〜図１１を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る水晶振動子の製造方法について説明する。本実施形態では、一例として、図１〜図７に示される水晶振動子１を製造する方法を説明する。本実施形態における水晶振動子の製造方法は、ウエハ状態でパッケージングを行うウエハレベルパッケージング技術を適用して製造することを含む。
【００３８】
まず、図１０に示されるように、第１の基板１０と複数の第２の基板２０，３０とを用意する（図８のＳ１０）。第１の基板１０は、複数の水晶振動素子１００に対応する領域を有し、いずれか一つの第２の基板２０は、複数のリッド部材２００に対応する領域を有し、他の第２の基板３０は、複数のベース部材３００に対応する領域を有する。第１の基板１０及び第２の基板２０，３０は厚さ方向に見た平面視において略同じ外形を有しており、それらの基板を互いに接合した後に個片化することによって、複数の水晶振動子１を得ることができる。なお、以下においては、複数の水晶振動子１に個片化する前の状態における構成要素のうち、個片化した後の状態と同一の構成要素は、説明の便宜上、同一の用語及び符号を用いて説明する。
【００３９】
第１の基板１０は、複数の水晶振動素子１００を形成するための基板である。第１の基板１０の材料は上述の水晶振動素子１００について説明した内容を適用することができ、例えば、水晶材料を人工水晶又は天然水晶の原石から所定のカット角でウエハ状に切り出した水晶基板を用いることができる。なお、第２の基板２０，３０の各材料についても、上述のリッド部材２００及びベース部材３００について説明した内容を適用することができる。例えば第１の基板１０及び第２の基板２０，３０はいずれも水晶とすることができ、その場合、同一カット角（例えばＡＴカット）を有する水晶基板であってもよい。
【００４０】
第１の基板１０について、所定の領域ごとにフォトリソグラフィー、エッチング及び成膜などの各プロセスによって、上述した水晶振動素子１００の水晶片１１０と、水晶片１１０の外周を囲む枠体１２０と、水晶片１１０と枠体１２０を連結する連結部材１１１ａ，１１１ｂと、一対の第１励振電極１３０及び第２励振電極１４０並びに引出電極１３２，１４２を含む各種の電極を形成する。
【００４１】
ここで、図９（Ａ）〜（Ｃ）を参照しつつ、第１の基板１０における引出電極の形成工程について具体的に説明する。なお、図９（Ａ）〜（Ｃ）は、引出電極を形成する工程の一例として、枠体１２０の第１面１２２（接合領域）に対する処理を示したものである。
【００４２】
まず、フォトリソグラフィー及びエッチングによって、第１の基板１０の枠体１２０に凹部１６０を形成する（図９（Ａ））。次に、凹部１６０を含む領域に、スパッタリングなどによって導電性材料１７０を成膜し、凹部１６０を被覆する（図９（Ｂ））。ここで、図示するように、導電性材料１７０による被覆は、凹部１６０を形成した面全体に渡って行ってもよい。あるいは、導電性材料１７０は少なくとも凹部１６０内に設けられれば良く、凹部１６０内のみに設けてもよい。次に、凹部１６０を形成した面全体について、導電性材料１７０を、第１の基板１０に形成された枠体１２０が露出する仮想線１８０まで研削し、導電性材料１７０を凹部１６０内部に残す。この場合、導電性材料１７０とともに、凹部１６０の周囲の水晶基板の表面も研削してもよい。研削工程はＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法を用いて行ってもよい。これにより、凹部１６０内に導電性材料１７０からなる引出電極１３２を形成するとともに、基板表面の面粗さを調整することができる。こうして、凹部１６０の深さを超えない厚さを有する引出電極１３２を凹部１６０内部に形成することができる（図９（Ｃ））。なお、凹部と引出電極の形成方法は、枠体１２０の第２面１２４側の引出電極１４２についても同様に適用することができる。
【００４３】
ここで、第１の基板１０及び第２の基板２０，３０が水晶基板である場合は、表面状態を滑らかにするため、研削後の第１の基板１０の接合領域の自乗平均面粗さ（Ｒｍｓ）が１ｎｍ未満となるように接合領域を研削加工することが好ましい。
【００４４】
なお、凹部の深さは、０．０５μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。凹部が０．５μｍより深いと、導電性材料を成膜する際に凹部の内部全体に導電性材料を充填できず、研削後に引出電極の表面に窪みができ、割れの原因となり得るからである。
【００４５】
なお、本実施形態においては、凹部１６０及び引出電極１３２を第１の基板１０に形成する方法を示したが、凹部及び引出電極を形成する基板は第１の基板１０に限られない。凹部及び引出電極は、以下に説明する実施形態に示されるように、第２の基板２０，３０のみに形成してもよく、また、いずれの基板に形成してもよい。
【００４６】
また、本実施形態においては、凹部を形成した後に凹部内に導電性材料を成膜することにより引出電極を設けるが、凹部内に引出電極を設ける方法はこれに限られない。具体的には、各基板の接合時に、引出電極の厚さが凹部の深さを超えず、基板接合時に当該凹部内部に当該引出電極が収容されていればよい。例えば、第１の基板の枠体の接合領域に凹部を形成し、第２の基板のうち、各基板の接合時に当該凹部に対応する領域に引出電極を形成してもよい。また、反対に、第１の基板の枠体の接合領域に引出電極を形成し、第２の基板のうち、各基板の接合時に当該引出電極に対応する領域に凹部を形成してもよい。
【００４７】
複数の第２の基板２０，３０は、各々、リッド部材２００及びベース部材３００を形成するための基板である。第２の基板２０，３０が水晶基板である場合は、第１の基板１０との接合領域について、研削によって表面の自乗平均面粗さ（Ｒｍｓ）を１ｎｍ未満とすることが好ましい。これにより、接合面積が増加するため、接合強度が増加する。また、水晶振動子が外力を受ける場合、接合領域に作用する応力を減少させることができる。また、第２の基板２０，３０に凹部及び引出電極を形成する場合は、上述の形成方法を適用することができる。
【００４８】
次に、第１の基板１０の上面（水晶片１１０に第１励振電極１３０が形成された側）に第２の基板２０を接合し、第１の基板１０の下面（水晶片１１０に第２励振電極１４０が形成された側）に第２の基板３０を接合し、積層部材１０００を得る（図８のＳ１１）。
【００４９】
図１０に示されるように、第２の基板２０、第１の基板１０、第２の基板３０を、この順番でＹ´軸方向に積層し、接合する。この際、第１の基板１０の枠体１２０の各々の面における全周に第２の基板２０，３０が接合される。このように、第２の基板２０，３０を接合することにより、第１の基板１０における複数の水晶片１１０が密封封止される。本実施形態においては、いずれの基板も水晶基板であるため、分子間力による接合力が高まり、封止性がより向上する。また、接合部材を用いることなく接合するため、部品点数の増加を抑制することができる。
【００５０】
ここで、ステップＳ１１において、第１の基板１０と、第２の基板２０，３０を１．７ＭＰａ以上の圧力で加圧して接合してもよい。
【００５１】
また、ステップＳ１１における温度環境は、例えば、４００度以上５５０度以下の加熱雰囲気であってもよい。
【００５２】
また、ステップＳ１１における気圧は、大気圧（１．０１３×１０５Ｐａ）よりも減圧された雰囲気であってもよく、真空雰囲気であってもよい。これにより、大気圧以上の雰囲気において基板を接合するよりも、水晶振動子の封止空間内を容易に減圧することができる。また、封止空間内を大気圧より負圧にすれば、第１の基板１０及び第２の基板２０，３０との間で吸着力が得られる。これにより、第１の基板１０及び第２の基板２０，３０の接合力を大きくすることができる。さらに、封止空間内の金属材料の酸化の影響を低減させることができる。なお、上記所定の加圧力及び加熱は例えば１時間程度行うことができ、また、ステップＳ１１の直前にオゾン水洗浄などによって各基板の表面を洗浄化することが好ましい。
【００５３】
次に、積層部材１０００を切り出して、複数の個片を得る（図８のＳ１２）。
【００５４】
図１１に示されるように、積層部材１０００は、ダイシング又はワイヤーカットなどによってＹ´軸方向に切り出され、水晶振動子ごとに個片化される。
【００５５】
その後、各水晶振動子に外部電極を形成する（図８のＳ１３）。
【００５６】
水晶振動子の端面（水晶振動素子１００、リッド部材２００、及びベース部材３００の各端面）及び底面（ベース部材３００における水晶振動素子１００とは反対側の面）に、例えば、スパッタ法、真空蒸着法又はメッキ法を適宜組み合わせて外部電極を形成する。外部電極を形成することにより、水晶振動子の実装性が確保される。
【００５７】
ここで、ステップＳ１３において、水晶振動子の端面において、水晶振動素子、リッド部材、又はベース部材と、当該端面に引き出された引出電極との境界の少なくとも一部を覆うように外部電極を形成してもよい。これにより、引出電極と、引出電極とは異種材料である水晶振動素子、リッド部材、又はベース部材との境界が外部電極により覆われるため、封止性がさらに高まる。
【００５８】
次に、図１２及び図１３を参照しつつ、本発明の第１実施形態の変形例に係る水晶振動子を説明する。ここで、図１２は、本発明の第１実施形態の変形例に係る水晶振動子の分解斜視図であり、図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。以下の変形例においては、引出電極及び当該引出電極が収容される凹部が、パッケージ部材であるリッド部材及びベース部材に形成されている点で上記態様と異なっている。なお、以下の説明においては、上述した内容と異なる点を説明し、他の実施形態についても同様とする。
【００５９】
図１２及び図１３に示されるように、本実施形態に係る水晶振動子（水晶振動子２）は、水晶振動素子１１００と、リッド部材１２００と、ベース部材１３００と、外部電極４１０，４２０，４３０，４４０と、を備える。
【００６０】
水晶振動素子１１００は、水晶振動素子１００と同様に、水晶片１１１０の第１面１１１２に形成された第１励振電極１１３０、及び第１励振電極１１３０に電気的に接続された引出電極１１３２を備える。ここで、引出電極１１３２は、第１励振電極１１３０から一方の連結部材１１１１ａを通って枠体１１２０における第１面１１２２の方向に引き出されるが、第１面１１２２から突出することなく、第１面１１２２上に端面を備える（図１３参照）。
【００６１】
リッド部材１２００は、引出電極１２３０、及び引出電極１２３０を収容する凹部１２６０を備え、ベース部材１３００は、引出電極１３３０、及び引出電極１３３０を収容する凹部１３６０を備える。本実施形態においては、引出電極１２３０及び凹部１２６０は、リッド部材１２００の水晶振動素子１１００との接合領域１２５０を含む面（Ｙ´軸負方向側の面）１２２０に、当該面上の全周を囲むように形成される（図１２参照）。一方、引出電極１３３０及び凹部１３６０は、ベース部材１３００の水晶振動素子１１００との接合領域１３５０を含む面（Ｙ´軸正方向側の面）１３２０に、当該面上の全周を囲むように形成される（図１２参照）。これにより、引出電極１２３０は、接合領域１２５０において、水晶振動素子１１００が備える引出電極１１３２（第１励振電極１１３０に電気的に接続されている）と電気的に接続され（図１３参照）、引出電極１３３０は、接合領域１３５０において、水晶振動素子１１００が備える引出電極（第２励振電極１１４０に電気的に接続されている）と電気的に接続される。なお、引出電極１３３０は、面１３２０上において、水晶振動素子１１００の連結部材１１１１ｂに引き出された引出電極に対応する領域において、Ｘ軸正方向側に引き出されて形成されている（図１２参照）。
【００６２】
また、引出電極１２３０は面１２２０上におけるＸ軸負方向側の一辺Ｌ３に接するように引き出され、引出電極１３３０は面１３２０上におけるＸ軸正方向側の一辺Ｌ４に接するように引き出される（図１２参照）。これにより、Ｘ軸方向の相対する各辺に、それぞれ、引出電極１２３０，１３３０のいずれかと電気的に接続する外部電極を設けることができる。なお、引出電極１２３０，１３３０が引き出される方向はＸ軸方向に限られるものではなく、例えばＺ´軸方向であってもよく、外部電極の形成位置に応じて適宜変更することができる。
【００６３】
外部電極４１０，４２０，４３０，４４０については、図２に示される水晶振動子１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６４】
上述の構成においても、引出電極１２３０及び引出電極１３３０を、各々、リッド部材１２００の面１２２０（水晶振動素子１１００との接合領域１２５０を含む）、及びベース部材１３００の面１３２０（水晶振動素子１１００との接合領域１３５０を含む）よりも突出させることなく形成することができる。従って、リッド部材１２００及びベース部材１３００における枠体１１２０との接合領域を平滑に保つことができ、接合領域において引出電極が厚み方向に突出することに起因する枠体１１２０とリッド部材１２００及びベース部材１３００との接合強度の低下を抑制することができる。従って、水晶片１１１０の気密性を十分に確保することができ、水晶振動子２の信頼性を向上させることができる。
【００６５】
なお、リッド部材１２００及びベース部材１３００に引出電極１２３０，１３３０を形成する場合は、例えば、図８に示されるステップＳ１０の第２の基板２０，３０を用意する工程において、上述の方法により、第２の基板２０，３０に凹部及び引出電極を形成する。
【００６６】
次に、図１４及び図１５を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る水晶振動子を説明する。ここで、図１４は、本発明の第２実施形態に係る水晶振動子の分解斜視図であり、図１５は、本発明の第２実施形態に係る水晶振動子の斜視図である。本実施形態においては、引出電極及び外部電極の各構成が上記第１実施形態に示される水晶振動子１と異なっている。
【００６７】
図１４及び図１５に示されるように、本実施形態に係る水晶振動子（水晶振動子３）は、水晶振動素子２１００と、リッド部材２００と、ベース部材３００と、外部電極４３０，４４０，４５０，４６０，４７０と、を備える。
【００６８】
水晶振動素子２１００は、水晶振動素子１００と比較して、引出電極の構成が異なっている。水晶振動素子２１００が備える引出電極２１３２は、第１励振電極２１３０から一方の連結部材２１１１ａを通って枠体２１２０における第１面２１２２上に引き出され、当該面上におけるＸ軸負方向側の一辺Ｌ５に接するように引き出される（図１４参照）。また、第２励振電極の側も同様に、引出電極２１４２が第２励振電極から他方の連結部材２１１１ｂを通って枠体２１２０における第２面２１２４上に引き出され、当該面上におけるＸ軸負方向側の一辺Ｌ６に接するように引き出される。これにより、引出電極２１３２，２１４２のいずれかと電気的に接続する外部電極を設けることができる。なお、引出電極２１３２，２１４２が引き出される方向はＸ軸方向に限られるものではなく、例えばＺ´軸方向であってもよく、外部電極の形成位置に応じて適宜変更することができる。
【００６９】
なお、リッド部材２００及びベース部材３００については、水晶振動子１の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００７０】
次に、図１５を参照しつつ、外部電極の構成について説明する。本実施形態においては、引出電極２１３２，２１４２が同一面（水晶振動子３のＸ軸負方向側の端面Ｆ４）側に引き出されるため、一方の引出電極（例えば、引出電極２１４２）について、外部電極４６０，４７０によって反対の面（水晶振動子３のＸ軸正方向側の端面Ｆ５）側に引き回される。具体的には、外部電極４５０は、外部電極４１０と同様に、水晶振動子３の端面のうち、引出電極２１３２が引き出されたＸ軸負方向側の面Ｆ４に、水晶振動素子２１００又はリッド部材２００と引出電極２１３２との境界の少なくとも一部（水晶振動子３においては全部）を覆うように設けられている（図１５参照）。一方、外部電極４６０は、水晶振動子３の端面のうち、引出電極２１４２が引き出されたＸ軸負方向側の面Ｆ４に、水晶振動素子２１００又はベース部材３００と引出電極２１４２との境界の少なくとも一部（水晶振動子３においては全部）を覆うように設けられるが、水晶振動子３の端面に沿ってＸ軸正方向側の面Ｆ５まで引き回される（図１５参照）。また、外部電極４７０は、当該面Ｆ５に、外部電極４６０と電気的に接続されるように設けられている（図１５参照）。なお、外部電極４３０，４４０については、水晶振動子１と同様である。このような構成においても、水晶振動子３の一方の外部電極４５０，４３０及び他方の外部電極４６０，４７０，４４０を介して、水晶振動素子２１００の一対の第１及び第２励振電極の間に交流電圧を印加することにより、厚みすべり振動モードなどの所定の振動モードで水晶片２１１０を振動させ、該振動に伴う共振特性を得ることができる。
【００７１】
なお、外部電極４５０及び４６０は、面Ｆ４に引き出された引出電極２１３２，２１４２の境界の全部を覆っていることが好ましい。これにより、当該境界の一部を覆う場合に比べ、外部電極によって覆われる境界の領域が拡大し、封止性がさらに向上する。
【００７２】
このような構成においても、引出電極２１３２，２１４２が、凹部２１６０，２１６２の内部に設けられるため、引出電極２１３２，２１４２を、枠体２１２０の接合領域よりも突出させることなく形成することができる。従って、当該接合領域を平滑に保つことができ、接合領域において引出電極が厚み方向に突出することに起因する枠体２１２０とリッド部材２００及びベース部材３００との接合強度の低下を抑制することができる。従って、水晶片２１１０の気密性を十分に確保することができ、水晶振動子３の信頼性を向上させることができる。
【００７３】
次に、図１６を参照しつつ、本発明の第２実施形態の変形例に係る水晶振動子を説明する。ここで、図１６は、本発明の第２実施形態の変形例に係る水晶振動子の分解斜視図である。以下の変形例においては、引出電極及び当該引出電極が収容される凹部が、パッケージ部材であるリッド部材及びベース部材に形成されている点で上記態様と異なっている。
【００７４】
図１６に示されるように、本実施形態に係る水晶振動子（水晶振動子４）は、水晶振動素子１１００と、リッド部材２２００と、ベース部材２３００と、外部電極（不図示）と、を備える。
【００７５】
水晶振動素子１１００については、水晶振動子２について説明したとおりである（図１２参照）。また、外部電極については水晶振動子３について説明した構成（図１５参照）と同様であり、詳細な説明及び図示は省略する。
【００７６】
リッド部材２２００は、引出電極２２３０、及び引出電極２２３０を収容する凹部２２６０を備え、ベース部材２３００は、引出電極２３３０、及び引出電極２３３０を収容する凹部２３６０を備える。本実施形態においては、引出電極２２３０及び凹部２２６０は、リッド部材２２００の水晶振動素子１１００との接合領域２２５０を含む面（Ｙ´軸負方向側の面）２２２０に形成され、接合領域２２５０において、水晶振動素子１１００が備える引出電極（第１励振電極に電気的に接続されている）と電気的に接続される。また、引出電極２３３０及び凹部２３６０は、ベース部材２３００の水晶振動素子１１００との接合領域２３５０を含む面（Ｙ´軸正方向側の面）２３２０に形成され、接合領域２３５０において、水晶振動素子１１００が備える引出電極（第２励振電極に電気的に接続されている）と電気的に接続される。
【００７７】
また、引出電極２２３０は面２２２０上におけるＸ軸負方向側の一辺Ｌ７に接するように引き出され、引出電極２３３０は面２３２０上におけるＸ軸負方向側の一辺Ｌ８に接するように引き出される（図１６参照）。これにより、それぞれ、引出電極２２３０，２３３０のいずれかと電気的に接続する外部電極を設けることができる。なお、引出電極２２３０，２３３０が引き出される方向はＸ軸負方向に限られるものではなく、例えばＺ´軸方向であってもよく、外部電極の形成位置に応じて適宜変更することができる。
【００７８】
このような構成においても、外部電極を介して、水晶振動素子１１００の一対の第１及び第２励振電極の間に交流電圧を印加することにより、厚みすべり振動モードなどの所定の振動モードで水晶片１１１０を振動させ、該振動に伴う共振特性を得ることができる。
【００７９】
また、引出電極２２３０，２３３０が、凹部２２６０，２３６０の内部に設けられるため、引出電極２２３０，２３３０を、リッド部材２２００の接合領域２２５０及びベース部材２３００の接合領域２３５０（水晶振動素子１１００との接合領域）よりも突出させることなく形成することができる。従って、当該接合領域を平滑に保つことができ、接合領域において引出電極が厚み方向に突出することに起因する枠体１１２０とリッド部材２２００及びベース部材２３００との接合強度の低下を抑制することができる。従って、水晶片１１１０の気密性を十分に確保することができ、水晶振動子４の信頼性を向上させることができる。
【００８０】
次に、図１７を参照しつつ、本発明の第２実施形態の他の変形例に係る水晶振動子を説明する。ここで、図１７は、本発明の第２実施形態の他の変形例に係る水晶振動子の分解斜視図である。以下の変形例においては、引出電極及び当該引出電極が収容される凹部が、水晶振動素子、リッド部材及びベース部材のそれぞれに形成されている点で上記態様と異なっている。
【００８１】
図１７に示されるように、本実施形態に係る水晶振動子（水晶振動子５）は、水晶振動素子２１００と、リッド部材２２００と、ベース部材２３００と、外部電極と、を備える。なお、外部電極については水晶振動子３について説明した構成（図１５参照）と同様であり、詳細な説明及び図示は省略する。
【００８２】
このような構成においても、枠体２１２０、リッド部材２２００、及びベース部材２３００のいずれの引出電極も凹部の内部に設けられるため、接合領域を平滑に保つことができ、接合強度の低下を抑制することができる。従って、水晶片２１１０の気密性を十分に確保することができ、水晶振動子５の信頼性を向上させることができる。
【００８３】
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。水晶振動子１〜５は、水晶振動素子が備える枠体とパッケージ部材（リッド部材又はベース部材）の少なくとも一方に、当該枠体と当該パッケージ部材とが接合された接合領域に凹部が形成され、引出電極が、当該接合領域において、凹部の深さを超えない厚さを有するように凹部内に設けられる。これにより、当該接合領域を平滑に保つことができ、接合強度の低下を抑制することができる。従って、水晶片の気密性を十分に確保することができ、水晶振動子の信頼性を向上させることができる。
【００８４】
また、水晶振動子１〜５は、引出電極が水晶振動素子及びパッケージ部材の端面に引き出され、引出電極と電気的に接続された外部電極をさらに備えていてもよい。これにより、外部電極を介して、水晶振動素子の一対の第１及び第２励振電極の間に交流電圧を印加することにより、厚みすべり振動モードなどの所定の振動モードで水晶片を振動させ、該振動に伴う共振特性を得ることができる。
【００８５】
また、水晶振動子１〜５は、外部電極が、水晶振動素子及びパッケージ部材の端面において、水晶振動素子又はパッケージ部材と引出電極との境界の少なくとも一部を覆うように形成されていてもよい。これにより、封止性がさらに高まる。
【００８６】
また、水晶振動子１〜５は、凹部の深さが０．０５μｍ以上０．５μｍ以下であってもよい。これにより、凹部の内部全体に引出電極が充填され、水晶振動子の割れを抑制することができる。
【００８７】
また、水晶振動子１〜５は、水晶振動素子と、パッケージ部材と、引出電極との端面が面一に形成されていてもよい。これにより、水晶振動子への埃等の異物の混入、及び水晶振動子の割れを抑制することができる。
【００８８】
また、水晶振動子１〜５は、パッケージ部材が水晶からなっていてもよく、例えば、水晶振動素子とパッケージ部材とがＡＴカットで形成された水晶からなっていてもよい。これにより、水晶振動素子とパッケージ部材とを直接接合することができる。従って、接合領域の接合強度が向上し、水晶片の気密性を十分に確保することができ、水晶振動子の信頼性を向上させることができる。
【００８９】
また、水晶振動子１〜５は、水晶振動素子の枠体とパッケージ部材との接合領域の自乗平均面粗さ（Ｒｍｓ）が１ｎｍ未満であってもよい。これにより、各部材同士を直接接合させた場合、分子間力による接合力が高まり封止性がより向上する。
【００９０】
また、水晶振動子１〜５は、パッケージ部材としてリッド部材とベース部材とを含み、各々、水晶振動素子の枠体の全周に接合されていることが好ましい。これにより、水晶片がリッド部材及びベース部材によって内部空間に密封封止される。
【００９１】
また、本実施形態に係る水晶振動子の製造方法によれば、（ａ）複数の水晶振動素子を形成するための水晶からなる第１の基板を用意することであって、水晶振動素子が、互いに対向する一対の励振電極が形成された水晶片と、水晶片の外周を囲む枠体と、水晶片と枠体とを連結する連結部材と、を備える、第１の基板を用意すること、（ｂ）複数のパッケージ部材を形成するための第２の基板を用意すること、及び、（ｃ）一対の励振電極の少なくとも一方側において枠体の全周にパッケージ部材を接合するように、第１の基板と第２の基板を接合すること、を含み、（ａ）及び（ｂ）の少なくとも一方において、枠体とパッケージ部材の少なくとも一方のうち、枠体とパッケージ部材とが接合される接合領域に凹部を形成し、一対の励振電極のいずれかと電気的に接続された引出電極を、接合領域において、凹部の深さを超えない厚さを有するように凹部内に設ける。これにより、当該接合領域を平滑に保つことができ、接合強度の低下を抑制することができる。従って、水晶片の気密性が十分に確保され、信頼性が向上した水晶振動子を製造することができる。
【００９２】
なお、凹部を水晶振動素子の枠体の接合領域に形成し、引出電極を凹部内に形成してもよいし、凹部をパッケージ部材の接合領域に形成し、引出電極を凹部内に形成してもよい。また、凹部を水晶振動素子の枠体の接合領域に形成し、パッケージ部材の接合領域のうち、凹部に対応する領域に引出電極を形成してもよいし、引出電極を水晶振動素子の枠体の接合領域に形成し、パッケージ部材の接合領域のうち、引出電極に対応する領域に凹部を形成してもよい。
【００９３】
また、引出電極を形成することは、水晶振動素子の枠体又はパッケージ部材のうち、凹部を含む領域に導電性材料を成膜すること、及び、導電性材料を、水晶振動素子の枠体又はパッケージ部材が露出するまで研削し、導電性材料を凹部内に残すことによって、引出電極を凹部内に形成すること、を含んでいてもよい。
【００９４】
また、第２の基板が水晶からなるとき、水晶振動素子の枠体及びパッケージ部材において、表面状態を滑らかにするため、接合領域の自乗平均面粗さ（Ｒｍｓ）が１ｎｍ未満となるように、接合領域を研削加工することが好ましい。これにより、互いに同じ水晶材料である各部材同士を直接接合させた場合、分子間力による接合力が高まり封止性がより向上する。
【００９５】
また、第１の基板及び第２の基板を接合する工程において、４００度以上５５０度以下の加熱雰囲気で、第１の基板と第２の基板を１．７ＭＰａ以上の圧力で加圧して接合してもよい。
【００９６】
また、第１の基板及び第２の基板を接合する工程において、大気圧よりも減圧された雰囲気で基板同士を接合することが好ましい。これにより、大気圧以上の雰囲気において基板を接合するよりも、水晶振動子の封止空間内を容易に減圧することができる。また、封止空間内を大気圧より負圧にすれば、第１の基板及び第２の基板との間で吸着力が得られる。これにより、第１の基板及び第２の基板の接合力を大きくすることができる。さらに、減圧雰囲気にすることで、封止空間内の金属材料の酸化の影響を低減させることができる。
【００９７】
また、第２の基板を用意する工程において、複数の第２の基板を用意し、第１の基板に形成された枠体の全周にパッケージ部材を接合するように、第１の基板と第２の基板を接合してもよい。これにより、水晶片がリッド部材及びベース部材によって内部空間に密封封止される。
【００９８】
また、第１の基板と第２の基板とが接合された積層部材から、水晶振動子を切り出すこと、及び、水晶振動素子及びパッケージ部材の端面において、水晶振動素子、リッド部材、又はベース部材と、水晶振動素子及びパッケージ部材の端面に引き出された引出電極との境界の少なくとも一部を覆うように外部電極を形成すること、をさらに含んでいてもよい。これにより、引出電極と、引出電極とは異種材料である水晶振動素子、リッド部材、又はベース部材との境界が外部電極により覆われるため、封止性がさらに高まる。
【００９９】
なお、以上説明した各実施形態（変形例を含む。）においては、ＡＴカット水晶振動素子の一例として、Ｘ軸に平行な長辺、及び、Ｚ´軸に平行な短辺を有する態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、Ｚ´軸に平行な長辺、及び、Ｘ軸に平行な短辺を有するＡＴカット水晶振動素子に本発明を適用してもよい。あるいは、ＡＴカット以外の異なるカット（例えばＢＴカットなど）の水晶基板を有する水晶振動素子を用いてもよい。
【０１００】
なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１０１】
１，２，３，４，５  水晶振動子
１００，１１００，２１００  水晶振動素子
１１０，１１１０，２１１０  水晶片
１１１ａ，１１１ｂ，１１１１ａ，１１１１ｂ，２１１１ａ，２１１１ｂ  連結部材
１２０，１１２０，２１２０  枠体
１３０，１１３０，２１３０  第１励振電極
１３２，１４２，１１３２，１２３０，１３３０，２１３２，２１４２，２２３０，２３３０  引出電極
１３４  検査用電極
１４０，１１４０  第２励振電極
２５０，３５０，１２５０，１３５０，２２５０，２３５０  接合領域
２００，１２００，２２００  リッド部材
３００，１３００，２３００  ベース部材
４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０  外部電極
１６０，１６２，１２６０，１３６０，２１６０，２１６２，２２６０，２３６０  凹部
【図１】
2017126185.tif 000003
【図２】
2017126185.tif 000004
【図３】
2017126185.tif 000005
【図４】
2017126185.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2017126185.tif 000009
【図８】
2017126185.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年7月19日(2018.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する一対の励振電極が形成された水晶片と、当該水晶片の外周を囲む枠体と、当該枠体と前記水晶片を連結する連結部材と、を含む水晶振動素子と、
前記一対の励振電極の少なくとも一方側において前記枠体の全周に接合されたパッケージ部材と、
前記一対の励振電極のいずれかと電気的に接続され、前記水晶振動素子及び前記パッケージ部材の端面に引き出された引出電極と、
を備え、
前記枠体と前記パッケージ部材の少なくとも一方には、前記枠体と前記パッケージ部材とが接合された接合領域に凹部が形成され、
前記引出電極が、前記接合領域において、前記凹部の深さを超えない厚さを有するように前記凹部の内部全体に充填されて設けられた、水晶振動子。
【請求項２】
互いに対向する一対の励振電極が形成された水晶片と、当該水晶片の外周を囲む枠体と、当該枠体と前記水晶片を連結する連結部材と、を含む水晶振動素子と、
前記一対の励振電極の少なくとも一方側において前記枠体の全周に接合されたパッケージ部材と、
前記一対の励振電極のいずれかと電気的に接続され、前記水晶振動素子及び前記パッケージ部材の端面に引き出された引出電極と、
前記引出電極と電気的に接続された外部電極と、
を備え、
前記枠体と前記パッケージ部材の少なくとも一方には、前記枠体と前記パッケージ部材とが接合された接合領域に凹部が形成され、
前記引出電極が、前記接合領域において、前記凹部の深さを超えない厚さを有するように前記凹部内に設けられ、
前記外部電極は、前記水晶振動素子及び前記パッケージ部材の端面において、前記水晶振動素子又は前記パッケージ部材と、前記凹部内の前記引出電極との境界の全てを覆うように形成された、
水晶振動子。
【請求項３】
前記凹部が、前記パッケージ部材の前記接合領域に形成された、請求項１又は２記載の水晶振動子。
【請求項４】
前記凹部が、前記水晶振動素子の前記枠体の前記接合領域に形成された、請求項１又は２記載の水晶振動子。
【請求項５】
前記水晶振動子は、前記引出電極と電気的に接続された外部電極をさらに備え、
前記外部電極は、前記水晶振動素子及び前記パッケージ部材の端面において、前記水晶振動素子又は前記パッケージ部材と、前記凹部内の前記引出電極との境界の少なくとも一部を覆うように形成された、請求項１記載の水晶振動子。
【請求項６】
前記凹部の深さが０．０５μｍ以上０．５μｍ以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の水晶振動子。
【請求項７】
前記水晶振動素子と、前記パッケージ部材と、前記引出電極との端面が面一に形成された、請求項１〜６のいずれか一項に記載の水晶振動子。
【請求項８】
前記パッケージ部材が水晶からなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の水晶振動子。
【請求項９】
前記水晶振動素子の前記枠体と前記パッケージ部材とが、前記接合領域において直接接合された、請求項８記載の水晶振動子。
【請求項１０】
前記水晶振動素子と前記パッケージ部材とが、ともにＡＴカットで形成された水晶からなる、請求項８又は９記載の水晶振動子。
【請求項１１】
前記水晶振動素子の前記枠体と前記パッケージ部材との前記接合領域の自乗平均面粗さ（Ｒｍｓ）が１ｎｍ未満である、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の水晶振動子。
【請求項１２】
前記パッケージ部材として、リッド部材と、ベース部材と、を含み、
前記リッド部材は、前記一対の励振電極の一方側において前記枠体の全周に接合され、
前記ベース部材は、前記一対の励振電極の他方側において前記枠体の全周に接合された、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の水晶振動子。
【請求項１３】
（ａ）複数の水晶振動素子を形成するための水晶からなる第１の基板を用意することであって、前記水晶振動素子が、互いに対向する一対の励振電極が形成された水晶片と、前記水晶片の外周を囲む枠体と、前記水晶片と前記枠体とを連結する連結部材と、を備える、第１の基板を用意すること、
（ｂ）複数のパッケージ部材を形成するための第２の基板を用意すること、及び、
（ｃ）前記一対の励振電極の少なくとも一方側において前記枠体の全周に前記パッケージ部材を接合するように、前記第１の基板と前記第２の基板を接合すること、
を含み、
前記（ａ）は、
前記枠体のうち、前記枠体と前記パッケージ部材とが接合される接合領域に凹部を形成すること、
前記水晶振動素子の前記枠体のうち、前記凹部を含む領域に導電性材料を成膜すること、及び、
前記導電性材料を、前記水晶振動素子の前記枠体が露出するまで研削し、前記導電性材料を前記凹部内に残すことによって、前記一対の励振電極のいずれかと電気的に接続された引出電極を前記凹部内に形成すること、を含む、
水晶振動子の製造方法。
【請求項１４】
（ａ）複数の水晶振動素子を形成するための水晶からなる第１の基板を用意することであって、前記水晶振動素子が、互いに対向する一対の励振電極が形成された水晶片と、前記水晶片の外周を囲む枠体と、前記水晶片と前記枠体とを連結する連結部材と、を備える、第１の基板を用意すること、
（ｂ）複数のパッケージ部材を形成するための第２の基板を用意すること、及び、
（ｃ）前記一対の励振電極の少なくとも一方側において前記枠体の全周に前記パッケージ部材を接合するように、前記第１の基板と前記第２の基板を接合すること、
を含み、
前記（ｂ）は、
前記パッケージ部材のうち、前記枠体と前記パッケージ部材とが接合される接合領域に凹部を形成すること、
前記パッケージ部材のうち、前記凹部を含む領域に導電性材料を成膜すること、及び、
前記導電性材料を、前記パッケージ部材が露出するまで研削し、前記導電性材料を前記凹部内に残すことによって、前記一対の励振電極のいずれかと電気的に接続された引出電極を前記凹部内に形成すること、を含む、
水晶振動子の製造方法。
【請求項１５】
前記第２の基板は水晶からなり、
前記研削において、前記水晶振動素子の前記枠体及び前記パッケージ部材のうち、前記接合領域を自乗平均面粗さ（Ｒｍｓ）が１ｎｍ未満となるように研削する、請求項１３又は１４記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項１６】
前記（ｃ）において、４００度以上５５０度以下の加熱雰囲気で、前記第１の基板と前記第２の基板を１．７ＭＰａ以上の圧力で加圧して接合する、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項１７】
前記（ｃ）において、大気圧よりも減圧された雰囲気で行う、請求項１６記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項１８】
前記（ｂ）において、複数の前記第２の基板を用意し、
前記（ｃ）において、
前記一対の励振電極の一方側において前記枠体の全周に前記パッケージ部材を接合するように、前記第１の基板と前記複数の第２の基板のいずれか一つを接合し、
前記一対の励振電極の他方側において前記枠体の全周に前記パッケージ部材を接合するように、前記第１の基板と前記複数の第２の基板の他の一つを接合する、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項１９】
（ｄ）前記第１の基板と前記第２の基板とが接合された部材から、前記水晶振動子を切り出すこと、及び、
（ｅ）前記水晶振動素子及び前記パッケージ部材の端面において、前記水晶振動素子又は前記パッケージ部材と、前記水晶振動素子及び前記パッケージ部材の端面に引き出された前記引出電極との境界の少なくとも一部を覆うように外部電極を形成すること、
をさらに含む、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の水晶振動子の製造方法。
【国際調査報告】
2017126185.tif 000020
2017126185.tif 000021
2017126185.tif 000022
2017126185.tif 000023