(57)【要約】【課題】  異物による引き出し電極間の短絡を検出することが可能な水晶デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】  水晶デバイスの製造方法は、基板１１０ａと、基板１１０ａの外周縁に沿って設けられた枠体１１０ｂとによって構成されたパッケージ１１０を準備するパッケージ準備工程と、基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１に水晶素子１２０を実装する水晶素子実装工程と、蓋体１３０を枠体１１０ｂに接合する蓋体接合工程と、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２に電圧を印加し、電流値を測定する電流値測定工程と、電流値測定工程により測定した電流値によって、良否を判別する判別工程を含んでいる。【選択図】図３
2018164128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の外周縁に沿って設けられた枠体とによって構成されたパッケージを準備するパッケージ準備工程と、
前記基板の上面に設けられた電極パッドに水晶素子を実装する水晶素子実装工程と、
蓋体を前記枠体に接合する蓋体接合工程と、
前記基板の下面に設けられた外部端子に電圧を印加し、電流値を測定する電流値測定工程と、
前記電流値測定工程により測定した電流値によって、良否を判別する判別工程を含んでいることを特徴とする水晶デバイスの製造方法
【請求項２】
請求項１記載の水晶デバイスの製造方法であって、
前記電流値測定工程で、外部端子に印加する電圧値が−５〜５０（Ｖ）の間で５（Ｖ）ごとに電圧を印加した状態で、その電圧での電流値を測定することを特徴とする水晶デバイスの製造方法
【請求項３】
請求項１記載の水晶デバイスの製造方法であって、
前記水晶素子が、略矩形状の水晶素板と、前記水晶素板の両主面に設けられた励振電極と、前記励振電極と電気的に接続された引き出し電極と、を設けることで水晶素子を形成する水晶素子形成工程と、を含んでいることを特徴とする水晶デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の水晶デバイスの製造方法であって、
前記水晶素子が、略矩形状の水晶基部と、水晶基部の側面より延出するように設けられ、振動腕部と錘部によって構成された水晶振動部と、を有する水晶片を形成し、前記振動腕部の上面、下面及び側面に励振電極と、前記水晶振動部から前記水晶基部にかけて設けられ、前記励振電極と電気的に接続された引き出し電極と、を設け、音叉型水晶素子を形成する音叉型水晶素子形成工程と、を含んでいることを特徴とする水晶デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子機器等に用いられる水晶デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
また、従来の水晶デバイスの製造方法は、導電性接着剤によって、パッケージに水晶素子を実装する水晶素子実装工程と、水晶素子を気密封止するように、蓋体とパッケージとを接合するための蓋体接合工程と、によって含むものが知られている（例えば、参考文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０４２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した水晶デバイスの製造方法では、水晶素子に異物が付着してしまうことがあり、その異物により引き出し電極間の短絡と水晶素子の発振を繰り返してしまう虞があった。
【０００５】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、異物による引き出し電極間の短絡を検出することが可能な水晶デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様による水晶デバイスの製造方法は、基板と、基板の外周縁に沿って設けられた枠体とによって構成されたパッケージを準備するパッケージ準備工程と、基板の上面に設けられた電極パッドに水晶素子を実装する水晶素子実装工程と、蓋体を枠体に接合する蓋体接合工程と、基板の下面に設けられた外部端子に電圧を印加し、電流値を測定する電流値測定工程と、電流値測定工程により測定した電流値によって、良否を判別する判別工程を含んでいることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一つの態様による水晶デバイスの製造方法は、基板と、基板の外周縁に沿って設けられた枠体とによって構成されたパッケージを準備するパッケージ準備工程と、基板の上面に設けられた電極パッドに水晶素子を実装する水晶素子実装工程と、蓋体を枠体に接合する蓋体接合工程と、基板の下面に設けられた外部端子に電圧を印加し、電流値を測定する電流値測定工程と、電流値測定工程により測定した電流値によって、良否を判別する判別工程を含んでいる。このようにすることによって、不良品と良品には高電圧で電流値の変化が大きい傾向があり、電圧における電流値を判定することにより、水晶素子に異物が付着することによる水晶素子の引き出し電極間の短絡を検出することができる。よって、水晶デバイスの生産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る水晶デバイスの分解斜視図である。
【図２】本実施形態に係る水晶デバイスの断面図である。
【図３】（ａ）本実施形態に係る水晶デバイスの製造方法における水晶素子実装工程を示す断面図であり、（ｂ）本実施形態に係る水晶デバイスの製造方法における蓋体工程を示す断面図であり、（ｃ）本実施形態に係る水晶デバイスの製造方法における電流値測定工程を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る水晶デバイスの製造方法における電流値測定工程での電圧と電流値との関係を示すグラフである。
【図５】本実施形態に係る水晶デバイスの製造方法における電流値測定工程での電流値と電流値の傾きとの関係を示すグラフである。
【図６】本実施形態の変形例に係る水晶デバイスの製造方法における音叉型水晶素子形成工程で形成された音叉型水晶素子を示す平面図である。
【０００９】
本実施形態における水晶デバイスは、図１〜図５に示されているように、パッケージ１１０と、パッケージ１１０の上面に実装された音叉型水晶素子１２０とを含んでいる。パッケージ１１０は、基板１１０ａの上面と枠体１１０ｂの内側面によって囲まれた凹部Ｋ１が形成されている。基板１１０ａの上面には、水晶素子１２０が電極パッド１１１上に実装されている。このような水晶デバイスは、電子機器等で使用する基準信号を出力するのに用いられる。
【００１０】
基板１１０ａは、矩形状であり、水晶素子１２０を上面に実装するためのものである。基板１１０ａの上面には、水晶素子１２０を実装するための一対の電極パッド１１１が設けられている。
【００１１】
また、基板１１０ａの下面の四隅には、外部端子１１２が設けられている。また、四つの外部端子１１２の内の二つが、水晶素子１２０と電気的に接続されている。また、水晶素子１２０と電気的に接続されている一対の外部端子１１２は、基板１１０ａの下面の対角に位置するように設けられている。
【００１２】
基板１１０ａは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなる。基板１１０ａは、絶縁層を一層用いたものであっても、絶縁層を複数層積層したものであってもよい。基板１１０ａの表面及び内部には、枠体１１０ｂの上面に設けられた電極パッド１１１と、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２とを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）及びビア導体（図示せず）が設けられている。
【００１３】
枠体１１０ｂは、基板１１０ａの上面に配置され、基板１１０ａの上面に凹部Ｋ１を形成するためのものである。枠体１１０ｂは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板１１０ａと一体的に形成されている。
【００１４】
電極パッド１１１は、水晶素子１２０を実装するためのものである。電極パッド１１１は、基板１１０ａの上面に一対で設けられており、枠体１１０ｂの内側にある基板１１０ａの内周縁の一辺に沿うように隣接して設けられている。
【００１５】
外部端子１１２は、電気機器等の外部の実装基板上の実装パッド（図示せず）と接合するために用いられている。外部端子１１２は、基板１１０ａの下面の四隅に設けられている。また、外部端子１１２は、第一外部端子１１２ａ、第二外部端子１１２ｂ、第三外部端子１１２ｃ及び第四外部端子１１２ｄによって構成されている。第三外部端子１１２ｃは、第三ビア導体１１４ｃを介して、封止用導体パターン１１７と電気的に接続されている。また、外部端子１１２の少なくとも一つは、電子機器等の実装基板上の基準電位であるグランド電位と接続されている実装パッドと接続されている。これにより、封止用導体パターン１１７に接合された蓋体１３０がグランド電位となっている第三外部端子１１２ｃに接続される。よって、蓋体１３０による凹部Ｋ内のシールド性が向上する。
【００１６】
配線パターン１１３は、電極パッド１１１とビア導体１１４とを電気的に接続するためのものである。配線パターン１１３は、第一配線パターン１１３ａ及び第二配線パターン１１３ｂによって構成されている。第一配線パターン１１３ａの一端は、第一電極パッド１１１ａと電気的に接続されており、第一配線パターン１１３ａの他端は、第一ビア導体１１４ａと電気的に接続されている。また、第二配線パターン１１３ｂの一端は、第二電極パッド１１１ｂと電気的に接続されており、第二配線パターン１１３ｂの他端は、第二ビア導体１１４ｂと電気的に接続されている。
【００１７】
また、配線パターン１１３は、平面視して、枠体１１０ｂと重なるようにして設けられている。このようにすることによって、水晶デバイスは、配線パターン１１３と水晶素子１２０との間で浮遊容量が発生することを抑えるので、水晶素子１２０にこの浮遊容量が付与されることがないため、発振周波数が変動してしまうことを抑えることができる。また、水晶デバイスに外力が加わり、枠体１１０ｂの長辺方向に曲げモーメントが発生しても、基板１１０ａに加えて枠体１１０ｂが設けられていることにより、枠体１１０ｂが設けられている箇所は、変形しにくくなる。よって、枠体１１０ｂと平面視して重なる位置に設けられた配線パターン１１３は、断線しにくくなり、発振周波数が出力されなくなることを抑制することができる。
【００１８】
また、第一配線パターン１１３ａは、第一電極パッド１１１ａ及び第一ビア導体１１４ａと電気的に接続されている。第一配線パターン１１３ａは、第一電極パッド１１１ａから近接された枠体１１０ｂの長辺方向に向かって延出されており、第一配線パターン１１３ａの一部が露出されている。第二配線パターン１１３ｂは、第二電極パッド１１１ｂ及び第二ビア導体１１４ｂと電気的に接続されている。第二配線パターン１１３ｂは、第二電極パッド１１１ｂから近接された枠体１１０ｂの長辺方向に向かって延出されており、第二配線パターン１１３ｂの一部が露出されている。
【００１９】
このように、配線パターン１１３の一部が、電極パッド１１１から枠体１１０ｂの長辺方向に向かって延出し、凹部Ｋ１内に露出するようにして設けられていることにより、水晶素子１２０を実装した際に、導電性接着剤１４０が仮に電極パッド１１１上から溢れ出たとしても、導電性接着剤１４０と濡れ性の良い配線パターン１１３上に沿って流れ易くなっているため、パッケージ１１０の中心方向に流れ出ることがなく導電性接着剤１４０が励振電極１２２に付着してしまうことを抑えることができる。
【００２０】
ビア導体１１４は、外部端子１１２と、配線パターン１１３又は封止用導体パターン１１７とを電気的に接続するためのものである。ビア導体１１４の両端は、外部端子１１２と、配線パターン１１３又は封止用導体パターン１１７と接続されている。ビア導体１１４は、第一ビア導体１１４ａ、第二ビア導体１１４ｂ及び第三ビア導体１１４ｃによって構成されている。このようにすることで、外部端子１１２は、ビア導体１１４を介して、配線パターン１１３又は封止用導体パターン１１７と電気的に接続されている。
【００２１】
封止用導体パターン１１７は、接合部材１３１を介して蓋体１３０と接合する際に、接合部材１３１の濡れ性をよくする役割を果たしている。封止用導体パターン１１７は、第三ビア導体１１４ｃを介して、外部端子１１２の少なくとも一つである第三外部端子１１２ｃと電気的に接続されている。封止用導体パターン１１７は、例えばタングステン又はモリブデン等から成る導体パターンの表面にニッケルメッキ及び金メッキを順次、枠体１１０ｂの上面を環状に囲む形態で施すことによって、例えば１０〜２５μｍの厚みに形成されている。
【００２２】
ここで、パッケージ１１０の作製方法について説明する。パッケージ１１０を構成する基板１１０ａ及び枠体１１０ｂがアルミナセラミックスから成る場合、まず所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得た複数のセラミックグリーンシートを準備する。また、セラミックグリーンシートの表面或いはセラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷等によって所定の導体ペーストを塗布する。さらに、これらのグリーンシートを積層してプレス成形したものを、高温で焼成する。最後に、導体パターンの所定部位、具体的には、電極パッド１１１、外部端子１１２、配線パターン１１３及び封止用導体パターン１１７となる部位にニッケルメッキ又、金メッキ、銀パラジウム等を施すことにより作製される。また、導体ペーストは、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。
【００２３】
（水晶素子）
水晶素子１２０は、図１及び図２に示されているように、導電性接着剤１４０を介して基板１１０ａ上の電極パッド１１１上に実装されている。水晶素子１２０は、安定した機械振動と圧電効果により、電子装置等の基準信号を発振する役割を果たしている。水晶素子１２０は、図４に示したように、水晶素板１２１と、水晶素板１２１の上面及び下面に設けられた励振電極１２２と、水晶素板１２１の一辺に沿って設けられた引き出し電極１２３とから構成されている。また、水晶素子１２０は、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって、一体的に形成されている。水晶素板１２１は、平面視して、略矩形形状となっている。
【００２４】
水晶素板１２１は、安定した機械振動をする圧電材料が用いられ、例えば、互いに直交しているＸ軸とＹ軸とＺ軸とからなる結晶軸を有している水晶部材が用いられている。このとき、水晶素板１２１の主面は、Ｘ軸およびＺ軸に平行となっている面を、Ｘ軸を中心に、Ｘ軸の負の方向を見て反時計回りに回転させた面と平行となっている。例えば、水晶素板１２１の主面は、Ｘ軸およびＺ軸に平行となっている面を、Ｘ軸を中心に、Ｘ軸の負の方向を見て反時計回りに約３７°回転させた面と、平行となっている。
【００２５】
ここで、水晶素板１２１の各寸法の実施例について説明する。水晶素板１２１は、平面視して、略矩形形状となっており、長辺の寸法が、０．５ｍｍ〜３．２ｍｍとなっており、短辺の寸法が、０．２ｍｍ〜２．５ｍｍとなっている。
【００２６】
水晶素板１２１に設けられている励振電極１２２及び引き出し電極１２３は、水晶素板１２１の外部から電圧を印加するためのものである。励振電極１２２及び引き出し電極１２３は、特に図示しないが、例えば、第一金属層と、第一金属層上に積層されている第二金属層と、からなる。第一金属層は、水晶と密着性のよい金属が用いられ、例えば、ニッケル、クロム、ニクロムまたはチタンのいずれか一つが用いられる。水晶と密着性のよい金属を用いることで、水晶に密着しにくい金属材料であっても、第二金属層に用いることができる。第二金属層は、金属材料の中で比較的、電気抵抗率が低く、安定した金属材料が用いられる。第二金属層は、例えば、金、金を含む合金、銀または銀を含む合金のいずれか一つが用いられる。このように、金属材料の中で比較的、電気抵抗率が低い金属材料を用いることで、励振電極１２２及び引き出し電極１２３は、自身の電気抵抗率を低くすることができ、この結果、水晶素子１２０の等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることが可能となる。また、このように、安定した金属材料を用いることで、周囲の酸素と酸化し、その分だけ励振電極１２２及び引き出し電極１２３の重さが変化し、水晶素子１２０の周波数が変化することを低減させることが可能となる。
【００２７】
励振電極１２２（１２２ａ，１２２ｂ）は、水晶素子１２０に電圧を印加するためのものである。励振電極１２２は、一対となっており、水晶素板１２１の上面に一方の励振電極１２２ａが設けられ、水晶素板１２１の下面に他方の励振電極１２２ｂが設けられている。励振電極１２２は、水晶素子１２０を平面視して、略矩形形状となっている。
【００２８】
ここで、励振電極１２２及び引き出し電極１２３を形成する方法について説明する。ここでは、励振電極１２２及び引き出し電極１２３を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、一体的に形成する場合を例に説明する。まず、水晶素板１２１となる部分が連結されている状態の水晶ウエハを用意し、この水晶ウエハの両主面上に励振電極１２２及び引き出し電極１２３となる金属膜を形成する。次に、この金属膜上に感光性レジストを塗布し、所定のパターンに露光・現像する。このとき、現像後、感光性レジストは、励振電極１２２及び引き出し電極１２３となる部分、具体的には、励振電極１２２及び引き出し電極１２３となる部分に残っている状態となっている。最後に、残っている感光性レジストを除去することで、水晶ウエハの水晶素板１２１に励振電極１２２及び引き出し電極１２３が形成される。なお、励振電極１２２及び引き出し電極１２３をそれぞれ別々に形成してもよいし、フォトリグラフィー技術およびエッチング技術でなく、スパッタリング技術または蒸着技術を用いて形成してもよいし、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術とスパッタリング技術または蒸着技術を組み合わせて形成してもよい。
【００２９】
蓋体１３０は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）などからなる。このような蓋体１３０は、凹部Ｋ１を、窒素雰囲気中や真空雰囲気中などで気密封止される。具体的には、蓋体１３０は、窒素雰囲気中や真空雰囲気中で、パッケージ１１０の枠体１１０ｂ上に載置され、枠体１１０ｂの上面に設けられた封止用導体パターン１１７の表面と蓋体１３０の接合部材１３１とが溶融されるように所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、枠体１１０ｂに接合される。
【００３０】
導電性接着剤１４０は、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものであり、導電性粉末としては、アルミニウム、モリブデン、タングステン、白金、パラジウム、銀、チタン、ニッケル又はニッケル鉄のうちのいずれか、或いはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。また、バインダーとしては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はビスマレイミド樹脂が用いられる。
【００３１】
蓋体１３０は、矩形状であり、真空状態にある凹部Ｋ１、あるいは窒素ガスなどが充填された凹部Ｋを気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体１３０は、所定雰囲気で、枠体１１０ｂ上に設けられた封止用導体パターン１１７の上面に載置される。蓋体１３０の下面に設けられた接合部材１３１に熱が印加されることで、封止用導体パターン１１７と溶融接合される。また、蓋体１３０は、例えば、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。
【００３２】
接合部材１３１は、枠体１１０ｂの封止用導体パターン１１７の上面から蓋体１３０の下面にかけて設けられている。接合部材１３１は、例えば、ガラスの場合には、３００℃〜４００℃で溶融するガラスであり、例えばバナジウムを含有した低融点ガラス又は酸化鉛系ガラスから構成されている。ガラスは、バインダーと溶剤とが加えられたペースト状であり、溶融された後固化されることで他の部材と接合する。接合部材１３１は、例えば、ガラスフリットペーストがスクリーン印刷法で塗布され乾燥することで設けられる。また、接合部材１３１は、枠体１１０ｂの上面に印刷する際に、枠体１１０ｂの四隅に接合部材１３１が重なるようにして、枠体１１０ｂの全周に印刷される。よって、四隅の接合部材１３１の厚みは、接合部材１３１が設けられている他の箇所の厚みよりも厚くなるように設けられている。また、この酸化鉛系ガラスの組成は、酸化鉛、フッ化鉛、二酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ビスマス、酸化ホウ素、酸化亜鉛、酸化第二鉄、酸化銅及び酸化カルシウムとから構成されている。
【００３３】
接合部材１３１は、例えば、絶縁性樹脂の場合には、エポキシ樹脂又はポリイミド樹脂から構成されている。枠体１１０ｂと蓋体１３０との間に設けられた接合部材１３１の厚みは、３０〜１００μｍとなっている。
【００３４】
接合部材１３１は、例えば、金錫の場合には、接合部材１３１の層の厚みは、１０〜４０μｍであり、例えば、成分比率が、金が７０〜８０％、錫が２０〜３０％のものを使用しても良い。また、接合部材１３１は、例えば、銀ロウの場合には、接合部材１３１の層の厚みは、１０〜４０μｍであり、例えば、成分比率が、銀が７０〜８０％、銅が２０〜３０％のものを使用しても良い。
【００３５】
（製造方法）
本実施形態の水晶デバイスの製造方法は、基板１１０ａと、基板１１０ａの外周縁に沿って設けられた枠体１１０ｂとによって構成されたパッケージ１１０を準備するパッケージ準備工程と、基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１に水晶素子１２０を実装する水晶素子実装工程と、蓋体１３０を枠体１１０ｂに接合する蓋体接合工程と、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２に電圧を印加し、電流値を測定する電流値測定工程と、電流値測定工程により測定した電流値によって、良否を判別する判別工程を含んでいる。
【００３６】
（パッケージ準備工程）
パッケージ準備工程は、基板１１０ａと、基板１１０ａの外周縁に沿って設けられた枠体１１０ｂとによって構成されたパッケージ１１０を準備する工程である。パッケージ準備工程は、基板１１０ａと、基板１１０ａの上面の外周縁に沿って設けられた枠体１１０ｂと、基板１１０ａの上面に設けられた一対の電極パッド１１１と、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２とが電気的に接続されたパッケージ１１０を準備する工程である。
【００３７】
（水晶素子形成工程）
水晶素子形成工程は、矩形状の水晶素板１２１と、水晶素板１２１の上下面に設けられた励振電極１２２と、励振電極１２２と間を空けて水晶素板１２１の一辺に沿って設けられた一対の引き出し電極１２３と、を有する水晶素子１２０を形成する工程である。
【００３８】
まず、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とからなり互いに直交している結晶軸を有した平板状の水晶ウエハ（図示せず）を形成する。水晶ウエハは、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とからなり互いに直交する結晶軸を有した人工水晶体が用いられる。水晶ウエハの主面は、例えば、Ｘ軸およびＺ軸に平行となっている面を、Ｘ軸を中心に、Ｘ軸の負の方向を見て反時計回りに所定の角度、例えば、約３７°回転させた面と平行となっている。また、水晶ウエハは、人工水晶体から所定のカットアングルで切断された後、両主面が研磨されて、その上下方向の厚みが所定の厚みとなっている。
【００３９】
ここで、水晶ウエハは、例えば、略矩形形状の平板状となっており、平面視したときの寸法が、所定の一辺の寸法が、１０．０〜１０１．６ｍｍであり、所定の一辺に接続している一辺の寸法が、１０．０〜１０１．６ｍｍとなっている。このとき、水晶ウエハの上下方向の厚みは、０．０２０〜０．０７０ｍｍとなっている。なお、水晶ウエハが略矩形形状の平板状となっている場合について説明しているが、円形形状または楕円形状の平板状となっていてもよく、平面視したときの大きさは、直径が１０．０〜１０１．６ｍｍとなっている。
【００４０】
水晶素板１２１は、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により、水晶ウエハの所定の位置に、水晶素板１２１となる部分の主面の所定の一辺側で固定されつつ、水晶素板１２１となる部分の側面の一部にｍ面が形成されている水晶素板１２１となる部分を形成する。まず、従来周知のフォトリソグラフィー技術を用いて、水晶ウエハの両主面の全面に金属膜を被着し、この金属膜上にレジストを塗布し、所定のパターンに露光、現像する。その後、従来周知のエッチング技術を用いて、水晶ウエハを所定のエッチング溶液に浸漬させて、エッチングを行う。このとき、結晶軸の軸方向によってエッチングのされ方が異なることを利用して、水晶素板１２１となる部分の側面の一部にＺ軸と平行なｍ面を容易に形成することができる。
【００４１】
水晶素板１２１の上面及び下面に、金属膜を被着させ、励振電極１２２および引き出し電極１２３を形成する。励振電極１２２及び引き出し電極１２３を形成する際には、所定のパターンの貫通孔が形成されている一対のマスクの間に、水晶ウエハを載置した状態で、蒸着技術またはスパッタリング技術によって水晶ウエハ主面と貫通孔の内部を向く面とで形成される空間内であって、水晶ウエハの水晶素板１２１となる部分の所定の位置に金属膜を被着させている。
【００４２】
最後に、水晶素板１２１となる部分の主面の所定の一辺側を折り取り、または、切断し、水晶素板１２１となる部分を個片化する。水晶ウエハは、励振電極１２２および引き出し電極１２３が形成されている水晶素板１２１となる部分が、水晶素板１２１となる部分の主面の所定の一辺側で固定されている。この固定されている部分を折り取り、または、切断することで、水晶素子１２０を形成する。
【００４３】
（水晶素子実装工程）
水晶素子実装工程は、基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１に水晶素子１２０を実装する工程である。まず、パッケージ１１０に設けられた電極パッド１１１上に導電性接着剤１４０を塗布する。この導電性接着剤１４０の位置に合わせて、水晶素子１２０を吸着したノズル（図示せず）を移動させ、電極パッド１１１に塗布された導電性接着剤１４０の外周縁が、水晶素子１２０の引き出し電極１２３に位置するようにして、導電性接着剤１４０上に水晶素子１２０を載置する。水晶素子１２０の引き出し電極１２３とパッケージ１１０の電極パッド１１１上に塗布された導電性接着剤１４０とを相対するようにして、水晶素子１２０を導電性接着剤１４０上に載置する。次に、大気雰囲気中または窒素雰囲気中の硬化アニール炉の内部空間にパッケージ１１０を収容した状態で、導電性接着剤１４０を加熱硬化させ、電極パッド１１１と水晶素子１２０とを導通固着する。
【００４４】
硬化アニール炉（図示せず）は、炉本体と、加熱部と、供給部、制御部によって構成されている。炉本体は、内部空間を有し、パッケージ１１０を格納する役割を果たす。加熱部は、内部空間を所定の温度に加熱する役割を果たす。加熱部は、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ等が用いられている。供給部は、内部空間にガスを供給する役割を果たす。ガスは、例えば窒素等が用いられている。制御部は、炉本体の内部空間の温度や酸素濃度、加熱部の昇温速度、供給部のガスの供給量の制御を行うものである。
【００４５】
（電流値測定工程）
電流値測定工程は、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２に電圧を印加し、電流値を測定する工程である。基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２の内で、水晶素子１２０が実装された電極パッド１１１と電気的に接続された二つの外部端子１１２に測定器（図示せず）と接続されたプローブ１６０を接触させることで、電圧を印加させつつ、二つの外部端子１１２間の電流値を測定する。
【００４６】
このような電流値は、電圧を−５（Ｖ）から５０（Ｖ）までの間で測定を行う。例えば、図４に示されているように、短絡している水晶デバイスである不良品１を測定した値は、−５（Ｖ）時点での電流値が、１．０×１０−１３（Ａ）となり、９（Ｖ）時点での電流値が、８．１×１０−１２（Ａ）となっている。また、図４に示されているように、短絡している水晶デバイスである不良品２を測定した場合には−５（Ｖ）時点での電流値が、１．０×１０−１３（Ａ）となり、３０（Ｖ）時点での電流値が、８．１×１０−１２（Ａ）となっている。また、図４に示されているように、短絡している水晶デバイスである不良品３を測定した場合には、−５（Ｖ）時点での電流値が１．０×１０−１３（Ａ）となり、５０（Ｖ）時点での、電流値が、３．１×１０−１２（Ａ）となっている。
【００４７】
図４に示されているように、短絡していない水晶デバイスである良品１を測定した値は、−５（Ｖ）時点での電流値が１．０×１０−１３（Ａ）となり、５０（Ｖ）時点での、電流値が、１．１×１０−１２（Ａ）となっている。
【００４８】
また、０から３５（Ｖ）の範囲にて電圧を印加した後で、電流値を測定する方が、高電圧にて電流値を測定する場合と比較して、電流値のバラツキを抑えることができるため、安定して測定することができるため、後述する判別工程にて、さらに精度良く判定することが可能となる。
【００４９】
（判別工程）
判別工程は、電流値測定工程により測定した電流値によって、良否を判別する工程である。この判別工程は、３５（Ｖ）印加した状態での電流値Ｉ１が、Ｉ１＜２．５×１０−１２（Ａ）を満たしているかどうかで、良否を判別している。
【００５０】
また、図４に示すように、不良品１の９（Ｖ）印加した状態での電流値Ｉ１が、８．１×１０−１２（Ａ）となっている。よって、３５（Ｖ）印加した状態での電流値Ｉ１が、８．１×１０−１２（Ａ）以上となっているため、条件式を満たしておらず、不良品と分別できていることを確認することができる。また、図４に示すように、不良品２の３０（Ｖ）印加した状態での電流値Ｉ１が、８．１×１０−１２（Ａ）となっている。よって、３５（Ｖ）印加した状態での電流値Ｉ１が、８．１×１０−１２（Ａ）以上となっているため、条件式を満たしておらず、不良品と分別できていることを確認することができる。また、図４に示すように、不良品３の３５（Ｖ）印加した状態での電流値Ｉ１が、３．１×１０−１２（Ａ）となっている。よって、３５（Ｖ）印加した状態での電流値Ｉ１が条件式を満たしておらず、不良品と分別できていることを確認することができる。このように、不良品１から不良品３の電流値Ｉ１が、２．５×１０−１２（Ａ）よりも大きくなっているため、正確に分別されていることが証明できる。
【００５１】
また、図４に示すように、良品１の３５（Ｖ）印加した状態での電流値が、０．２×１０−１３（Ａ）以上となっている。よって、３５（Ｖ）印加した状態での電流値Ｉ１が条件式を満たしており、良品と分別できていることを確認することができる。つまり、良品は、２．５×１０−１２（Ａ）よりも小さくなっているため、正確に分別されていることが証明できる。このように電流値を判定することにより、水晶素子に異物が付着することによる水晶素子の引き出し電極間の短絡を検出することができる。よって、水晶デバイスの生産性を向上させることが可能となる。
【００５２】
さらに、判別工程では、−５から５０（Ｖ）の範囲の各電圧の電流値を測定し、その電流値から近似直線を導き出し、近似直線の傾きＡ１を算出する。次に、その近似直線の傾きＡ１が、Ａ１≦２．０×１０−１４を満たしているかどうかで、良否の判別を行っている。不良品１の近似直線Ｌ１の傾きＡ１は、３．０×１０−１３となっている。不良品２の近似直線Ｌ２の傾きＡ２は、２．０×１０−１３となっている。また、不良品３の近似直線Ｌ３の傾きＡ１は、３．０×１０−１３となっている。これによって、不良品１から不良品３の近似直線の傾きＡ１が、２．０×１０−１４よりも大きくなっているため、条件式を満たしておらず、不良品であると正確に分別されていることが証明できる。また、良品１の近似直線Ｌ４の傾きＡ１は、１．０×１０−１４となっている。これによって、良品１の近似直線Ｌ４の傾きＡ１が、２．０×１０−１４よりも小さくなっているため、条件式を満たしており、良品であると正確に分別されていることが証明できる。
【００５３】
図５は、不良品２０個と良品３０個とを、電圧３５（Ｖ）を印加した状態での電流値と、電流値の近似直線の傾きをプロットしたグラフである。このプロットしたものを確認すると、本発明の条件式であるＩ１＜２．５×１０−１２（Ａ）とＡ１≦２．０×１０−１４の条件式で良品と不良品が分別されていることが証明されている。このように判別工程で、３５（Ｖ）印加した状態での電流値Ｉ１が、Ｉ１＜２．５×１０−１２（Ａ）を満たすと共に、電流値の近似直線の傾きＡ１が、Ａ１≦２．０×１０−１４を満たすようにすることで、図５に示すように、水晶素子１２０に異物が付着することによる水晶素子１２０の引き出し電極１２３間の短絡の検出精度をさらに向上させることができる。よって、水晶デバイスの生産性をさらに向上させることが可能となる。
【００５４】
本発明の一つの態様による水晶デバイスの製造方法は、基板１１０ａと、基板１１０ａの外周縁に沿って設けられた枠体１１０ｂとによって構成されたパッケージ１１０を準備するパッケージ準備工程と、基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１に水晶素子１２０を実装する水晶素子実装工程と、蓋体１３０を枠体１１０ｂに接合する蓋体接合工程と、基板の下面に設けられた外部端子１１２に電圧を印加し、電流値を測定する電流値測定工程と、電流値測定工程により測定した電流値によって、良否を判別する判別工程を含んでいる。このようにすることによって、不良品と良品との違いには高電圧で電流値の変化が大きい傾向があり、電圧からの電流値を判定することにより、水晶素子に異物が付着することによる水晶素子の引き出し電極間の短絡を検出することができる。よって、水晶デバイスの生産性を向上させることが可能となる。
【００５５】
また、本実施形態に係る水晶デバイスの製造方法は、電流値測定工程で、外部端子１１２に印加する電圧値が−５〜５０（Ｖ）の間で５（Ｖ）ごとに電圧を印加した状態で、その電圧での電流値を測定する。複数のポイントの電流値を測定することで、さらに精度よく水晶素子１２０に異物が付着することによる水晶素子１２０の引き出し電極１１３間の短絡を検出することができる。
【００５６】
また、本実施形態に係る水晶デバイスの製造方法は、水晶素子１２２が、略矩形状の水晶素板１２１と、水晶素板１２１の両主面に設けられた励振電極１２２と、励振電極１２２と電気的に接続された引き出し電極１２３と、を設けることで水晶素子１２０を形成する水晶素子形成工程と、を含んでいる。このような水晶素子１２０を形成することで、振動エネルギーを効率よく閉じ込めてＣＩ値を低減させることができる水晶素子１２０を実装した水晶デバイスを提供することが可能となる。
【００５７】
本発明の一つの態様による水晶デバイスの製造方法は、判別工程において、０から３５（Ｖ）の範囲の各電圧の電流値を測定し、その近似式の傾きＡ１を算出する。次に、その近似式の傾きＡ１が、Ａ１≦２．０×１０−１４を満たしているかどうかで、良否の判別を行っている。このようにすることで、不良品と良品には高電圧で電流値の変化が大きい傾向があり、電圧における電流値の傾きを判定することにより、水晶素子１２０に異物が付着することによる水晶素子１２０の引き出し電極１２３間の短絡をさらに精度よく検出することができる。よって、水晶デバイスの生産性をさらに向上させることが可能となる。
【００５８】
（変形例）
本実施形態の変形例に係る水晶デバイスの製造方法は、水晶デバイスを構成する水晶素子が図６に示すような音叉型水晶素子２２０であり、水晶素子形成工程が音叉型水晶素子形成工程に変更している点において異なっている。
【００５９】
（音叉型水晶素子形成工程）
音叉型水晶素子形成工程は、略矩形状の水晶基部２２１と、水晶基部２２１の側面より延出するように設けられ、振動腕部２２２と錘部２２８によって構成された水晶振動部２２３と、を有する水晶片を形成し、振動腕部２２２の上面、下面及び側面に励振電極２２５、２２６と、水晶振動部２２３から水晶基部２２１にかけて設けられ、励振電極２２５、２２６と電気的に接続された引き出し電極２２７と、を設け、音叉型水晶素子２２０を形成する工程である。
【００６０】
水晶片を形成するには、水晶ウエハ形成工程、耐食膜形成工程、第一レジスト膜形成工程、第一露光現像工程、第一耐食膜エッチング工程、第二レジスト膜形成工程、第二露光現像工程、水晶エッチング工程及び第二耐食膜エッチング工程を含んでいる。
【００６１】
まず、水晶ウエハ形成工程は、互いに直交しているＸ軸とＹ軸とＺ軸とからなる結晶軸を有した水晶部材から水晶ウエハを形成する工程である。水晶ウエハ形成工程では、ランバード人工水晶が所定のカットアングルで切断された時、上下方向の厚みが所定の厚みとなるまで研磨される。水晶ウエハ形成工程後の水晶ウエハは、対向している二面が、Ｘ軸およびＹ軸に平行な面を、Ｘ軸を中心に−５°〜５°回転させた面と平行となっている。
【００６２】
耐食膜形成工程は、水晶ウエハの両主面に耐食膜を設ける工程である。ここで、水晶ウエハの主面とは、Ｘ軸およびＹ軸に平行な面を、Ｘ軸を中心に−５°〜５°回転させた面と平行な面とする。耐食膜形成工程では、水晶エッチング工程でエッチングされない材質からなる金属膜が、スパッタリング技術または蒸着技術により、水晶ウエハの両主面に被着される。耐食膜は、例えば、クロムが用いられる。なお、ここで、耐食膜の一例としてクロムを挙げているが、クロム、チタン、ニクロム、ニッケルのいずれか一つから選択された金属層上に、金、銀、パラジウム、金を主成分とする金属、銀を主成分とする金属、パラジウムを主成分とする金属のいずれか一つから選択された金属層が積層さえた積層構造にしてもよい。
【００６３】
第一レジスト膜形成工程は、耐食膜が形成された水晶ウエハに第一レジストを塗布する工程である。第一露光現像工程では、第一レジストが塗付された水晶ウエハを所定のパターンに露光、現像する工程である。第一露光現像工程後の水晶ウエハを平面視すると、溝部２２８となる部分および水晶片の外周縁に沿って耐食膜が露出している状態となっている。第一耐食膜エッチング工程は、第一露光現像工程後の水晶ウエハであって、露出している耐食膜をエッチングする工程である。従って、第一耐食膜エッチング工程後の水晶ウエハを平面視すると、溝部となる部分及び水晶片の外周縁に沿って水晶ウエハが露出している状態となっている。このとき、第一レジストも除去された状態となっている。
【００６４】
第二レジスト膜形成工程は、第一耐食膜エッチング工程後の水晶ウエハに第二レジストを塗布する工程である。第二露光現像工程は、第二レジストが塗付された水晶ウエハを所定のパターンに露光、現像する工程である。第二露光現像工程後の水晶ウエハを平面視すると、励振電極２２５、２２６及び引き出し電極２２７となる部分は耐食膜が露出した状態となっている。
【００６５】
水晶エッチング工程は、第二露光現像工程後の水晶ウエハを所定のエッチング溶液に浸漬させて、露出している水晶ウエハをエッチングする工程である。第二耐食膜エッチング工程は、露出している耐食膜をエッチングし除去する工程である。第二露光現像工程の水晶ウエハを平面視すると励振電極２２５、２２６、引き出し電極２２７となる部分の耐食膜が露出した状態となっているため、第二耐食膜エッチング工程後の水晶ウエハを平面視すると、励振電極２２５、２２６及び引き出し電極２２７となる部分の水晶が露出した状態となっている。また、水晶片の側面となる部分が露出した状態となっている。
【００６６】
まず、第二耐食膜エッチング工程後の水晶ウエハに、金属膜を成膜する。第一電極形成工程では、スパッタリング技術または蒸着技術が用いられ、クロム、チタン、ニクロム、ニッケルのいずれか一つから選択された金属層上に、金、銀、パラジウム、金を主成分とする金属、銀を主成分とする金属、パラジウムを主成分とする金属のいずれか一つから選択された金属層が積層された積層構造の金属膜が、水晶ウエハの露出している部分に被着される。第二レジスト除去工程は、水晶ウエハの第二レジストを除去する工程である。耐食膜除去工程は、耐食膜を除去する工程である。
【００６７】
本実施形態の変形例に係る水晶デバイスの製造方法は、水晶素子２２０が、略矩形状の水晶基部２２１と、水晶基部２２１の側面より延出するように設けられ、振動腕部２２２と錘部２２８によって構成された水晶振動部２２３と、を有する水晶片を形成し、振動腕部２２２の上面、下面及び側面に励振電極２２５、２２６と、水晶振動部２２３から水晶基部２２１にかけて設けられ、励振電極２２５、２２６と電気的に接続された引き出し電極２２７と、を設け、音叉型水晶素子２２０を形成する音叉型水晶素子形成工程と、を含んでいる。このような音叉型水晶素子２２０を実装する際には、不良品と良品との違いには高電圧で電流値の変化がさらに大きい傾向があり、電圧からの電流値を判定することにより、音叉型水晶素子２２０に異物が付着することによる音叉型水晶素子２２０の励振電極２２５、２２６間並びに引き出し電極２２７間の短絡を検出することができる。よって、水晶デバイスの生産性をさらに向上させることが可能となる。
【００６８】
尚、本実施形態に限定されるものではなく、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。上記実施形態では、枠体１１０ｂが基板１１０ａと同様にセラミック材で一体的に形成した場合を説明したが、枠体１１０ｂが金属製であっても構わない。この場合、枠体は、銀−銅等のロウ材を介して基板の導体膜に接合されている。
【００６９】
本実施形態における水晶デバイスの製造方法では、パッケージ準備工程、水晶素子形成工程、水晶素子実装工程、電流値測定工程及び判別工程の順に説明しているが、水晶素子形成工程、パッケージ準備工程、水晶素子実装工程、電流値測定工程及び判別工程の順に製造しても構わない。このような水晶デバイスの製造方法であっても、本実施形態と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００７０】
１１０・・・パッケージ
１１０ａ・・・基板
１１０ｂ・・・枠体
１１１・・・電極パッド
１１２・・・外部端子
１１７・・・封止用導体パターン
１２０、２２０・・・水晶素子（音叉型水晶素子）
１２１・・・水晶素板
２２１・・・水晶基部
２２２・・・振動腕部
２２３・・・水晶振動部
１２２、２２５、２２６・・・励振電極
１２３、２２７・・・引き出し電極
２２８・・・錘部
２２９・・・周波数調整電極
１３０・・・蓋体
１３１・・・接合部材
１４０・・・導電性接着剤
Ｋ１・・・凹部
【図１】
2018164128.tif 000003
【図２】
2018164128.tif 000004
【図３】
2018164128.tif 000005
【図４】
2018164128.tif 000006
【図５】
2018164128.tif 000007
【図６】
2018164128.tif 000008