(57)【要約】【課題】耐衝撃性や振動特性に優れる圧電振動子を提供する。【解決手段】本発明の圧電デバイスは、第１基板２と、第１基板２に対向する第２基板４と、第１基板２と第２基板４との間に設けられ、一部が圧電振動片３３を構成しているとともに、他の一部が圧電振動片３３を囲む枠体３２を構成している、第３基板３と、第１基板２と枠体３２とを接合する第１金属膜２８、３８と、第２基板４と枠体３２とを接合する第２金属膜３９、４１と、第１基板２と第１金属膜２８、３８との間、枠体３２と第１金属膜２８、３８との間、第２基板４と第２金属膜３９、４１との間および枠体３２と第２金属膜３９、４１との間の１以上に設けられた樹脂部２７、４１と、を含んでいる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、一部が圧電振動片を構成しているとともに、他の一部が前記圧電振動片を囲む枠体を構成している、第３基板と、
前記第１基板と前記枠体とを接合する第１金属膜と、
前記第２基板と前記枠体とを接合する第２金属膜と、
前記第１基板と前記第１金属膜との間、前記枠体と前記第１金属膜との間、前記第２基板と前記第２金属膜との間および前記枠体と前記第２金属膜との間の１以上に設けられた樹脂部と、
を含んでいることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記第１基板に、前記第３基板に向かって突出する樹脂突起部と該樹脂突起部を被覆する導電膜とを含んだバンプ電極が設けられており、
前記圧電振動片の電極が前記導電膜と接触して導通していることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記第１金属膜が前記枠体の周方向全体に連続して設けられているとともに、前記枠体に囲まれる部分の前記第１基板に該第１基板を貫通して貫通電極が設けられており、
前記貫通電極が前記圧電振動片の電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記樹脂部の全体が前記第１金属膜又は前記第２金属膜に被覆されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
第１基板が該第１基板に対向する第２基板に第３基板を介して接合されてなり、前記第３基板の一部が圧電振動片を構成しているとともに他の一部が前記圧電振動片を囲む枠体を構成している圧電デバイスの製造方法であって、
前記第１基板と前記枠体との間に配置される第１金属膜を形成する工程と、
前記第２基板と前記枠体との間に配置される第２金属膜を形成する工程と、
前記第１基板と前記第１金属膜との間、前記枠体と前記第１金属膜との間、前記第２基板と前記第２金属膜との間および前記枠体と前記第２金属膜との間の１以上に配置される樹脂部を樹脂材料で形成する工程と、
前記第１金属膜により前記第１基板と前記枠体とを接合する工程と、
前記第２金属膜により前記第２基板と前記枠体とを接合する工程と、
を含んでいることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記樹脂部の少なくとも１つを前記第１基板において前記枠体と接合される面に形成するとともに該面において前記圧電振動片の電極と対応する部分に樹脂突起部を形成する処理と、
前記樹脂突起部上に前記圧電振動片の電極と電気的に接続される前記導電膜を形成して前記樹脂突起部と前記導電膜とを含んだバンプ電極を形成する処理と、
を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記樹脂突起部を形成する処理では、前記面に形成される前記樹脂部よりも該面から突出するように前記樹脂突起部を形成し、
前記第１基板と前記枠体とを接合する工程では、前記第１基板と前記第３基板とのギャップを前記樹脂部によって管理することにより、前記樹脂突起部により前記導電膜を前記圧電振動片の電極に押圧させて接触させることを特徴とする請求項６に記載の圧電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、圧電デバイス、圧電デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から携帯電話等の電子機器には、水晶振動子が多用されている。水晶振動子は、パッケージに水晶振動片が封止された構造になっている。水晶振動子の製造方法として、水晶振動片を囲む外枠が水晶振動片とを一体になった振動子基板を形成し、この振動子基板の両面に封止用の基板を接合する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１、２では、中間水晶ウエハーの複数の領域に水晶振動片を形成した後、中間水晶ウエハーの上側および下側に封止用の水晶ウエハーを接合している。次いで、水晶振動片の周囲の中間水晶ウエハーを外枠として複数の領域を個片化することにより、複数の水晶振動子を一括して製造している。このようにすれば、水晶振動子ごとに独立した工程で水晶振動片を実装するよりも生産性が格段に高くなる。
【０００４】
特許文献１では、中間水晶ウエハーと封止用の水晶ウエハーとを表面活性化接合により接合している。特許文献２では、中間水晶ウエハーと封止用の水晶ウエハーとに接合用の金属膜を形成している。金属膜の間に金属ペースト封止剤を塗布した後に、金属ペースト封止剤を焼成して中間水晶ウエハーと封止用の水晶ウエハーとを接合している。このように有機溶剤をほとんど使わないでウエハーを接合すれば、有機溶剤からのガスによる水晶振動片の劣化や振動特性の低下を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５８９１８号公報
【特許文献２】特開２００８−２７１４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２の技術にあっては、高品質な水晶振動子を効率よく製造することができるが、以下のように改善すべき点もある。
特許文献１、２では、表面活性化結合や金属結合により中間水晶ウエハーを接合しているので、水晶振動片を含んだ中間水晶ウエハーがリジッドに固定される。したがって、外部からの衝撃力が水晶振動片に伝わりやすくなり、水晶振動子の耐衝撃性が低下してしまう。また、水晶振動片の振動が封止用の水晶ウエハーに拡散しやすいので、水晶振動子のＱ値等の振動特性が低下するおそれもある。
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、耐衝撃性や振動特性に優れる圧電振動子およびその製造方法を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、前記目的を達成するために以下の手段を採用している。
本発明の圧電デバイスは、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、一部が圧電振動片を構成しているとともに、他の一部が前記圧電振動片を囲む枠体を構成している、第３基板と、前記第１基板と前記枠体とを接合する第１金属膜と、前記第２基板と前記枠体とを接合する第２金属膜と、前記第１基板と前記第１金属膜との間、前記枠体と前記第１金属膜との間、前記第２基板と前記第２金属膜との間および前記枠体と前記第２金属膜との間の１以上に設けられた樹脂部と、を含んでいることを特徴とする。
【０００８】
このようにすれば、第１基板または第２基板に加わった外力が樹脂部に緩和され、圧電振動片を含んだ第３基板に外力が伝わりにくくなるので、圧電デバイスの耐衝撃性が向上する。また、圧電振動片の振動が第１基板や第２基板に伝わりにくくなるので、圧電振動片の振動の拡散が低減され、圧電デバイスのＱ値等の振動特性が向上する。第１基板と第２基板と第３基板とが第１金属膜および第２金属膜により接合されるので、接着剤等により接合する必要性が低くなり、接着剤の有機溶剤に起因するガスにより振動特性が低下することが回避される。以上のように、本発明によれば、耐衝撃性や振動特性に優れる圧電デバイスを提供することができる。
【０００９】
本発明に係る圧電デバイスは、代表的な態様として以下のような態様をとりえる。
前記第１基板に、前記第３基板に向かって突出する樹脂突起部と該樹脂突起部を被覆する導電膜とを含んだバンプ電極が設けられており、前記圧電振動片の電極が前記導電膜と接触して導通しているとよい。
【００１０】
このようにすれば、樹脂突起部は圧電振動片の振動に追従して変形するので、圧電振動片の振動を妨げることなく圧電振動片に電気信号を伝えることが可能になる。また、電極がリジッドに固定されていないため電極部を介した外部衝撃の影響を抑制することができる。樹脂突起部が圧電振動片の振動に追従して導電膜を圧電振動片の電極に押圧するので、圧電振動片の電極の接続信頼性が高くなる。圧電振動片の電極が導電膜と接触して導通しているので、導通をとるために導電性接着剤を用いる必要性が低くなり、接着剤の有機溶剤に起因するガスの悪影響を回避することができる。
【００１１】
前記第１金属膜が前記枠体の周方向全体に連続して設けられているとともに、前記枠体に囲まれる部分の前記第１基板に該第１基板を貫通して貫通電極が設けられており、前記貫通電極が前記圧電振動片の電極と電気的に接続されているとよい。
【００１２】
このようにすれば、第１金属膜が枠体の周方向全体に連続して設けられているので、第１基板と枠体と第２基板とに囲まれる空間の気密性を高めることができ、圧電振動片の振動特性を良好に保つことができる。第１基板を貫通する貫通電極により圧電振動片の電極を外部と電気的に接続することができ、圧電振動片に電気信号を伝えることが容易になる。例えば、第１基板と第３基板との間を通して圧電振動片の電極を外部と接続する構成では、配線が第１金属膜と交差するので、配線構造が複雑になるおそれがある。前記の構成によれば、圧電振動片を高度に気密封止することができるとともに、配線構造の複雑化を避けることができる。
【００１３】
前記樹脂部の全体が前記第１金属膜又は前記第２金属膜に被覆されているとよい。
このようにすれば、樹脂部からガスが発生しても、このガスが第１金属膜又は第２金属膜により封止されるので、ガスによる振動特性の低下を防止することができる。
【００１４】
本発明の圧電デバイスの製造方法は、第１基板が該第１基板に対向する第２基板に第３基板を介して接合されてなり、前記第３基板が枠体および圧電振動片を含み、前記枠体が前記圧電振動片を囲んでおり該圧電振動片を支持している圧電デバイスの製造方法であって、前記第１基板と前記枠体との間に配置される第１金属膜を形成する工程と、前記第２基板と前記枠体との間に配置される第２金属膜を形成する工程と、前記第１基板と前記第１金属膜との間、前記枠体と前記第１金属膜との間、前記第２基板と前記第２金属膜との間および前記枠体と前記第２金属膜との間の１以上に配置される樹脂部を樹脂材料で形成する工程と、前記第１金属膜により前記第１基板と前記枠体とを接合する工程と、前記第２金属膜により前記第２基板と前記枠体とを接合する工程と、を含んでいることを特徴とする。
【００１５】
このようにすれば、樹脂部を介して枠体を第１基板や第２基板と接合するので、製造された圧電デバイスにおいて第１基板や第２基板から枠体を介して圧電振動片に伝わる衝撃力を緩和することができ、また圧電振動片の振動が第１基板や第２基板に拡散することが低減される。第１金属膜により第１基板と枠体とを接合し、第２金属膜により第２基板と枠体とを接合するので、接着剤により接合する必要性が低くなり、有機溶剤から発生するガスの悪影響を低減あるいは防止することができる。以上のように、本発明によれば耐衝撃性や振動特性に優れる圧電デバイスを製造することができる。
【００１６】
本発明に係る圧電デバイスの製造方法は、代表的な態様として以下のような態様をとりえる。
前記樹脂部の少なくとも１つを前記第１基板において前記枠体と接合される面に形成するとともに該面において前記圧電振動片の電極と対応する部分に樹脂突起部を形成する処理と、前記樹脂突起部上に前記圧電振動片の電極と電気的に接続される前記導電膜を形成して前記樹脂突起部と前記導電膜とを含んだバンプ電極を形成する処理と、を含んでいるとよい。
このようにすれば、樹脂部と樹脂突起部とを同じ処理により形成するので、工数を減らすことができ、良好な特性の圧電デバイスを効率よく製造することができる。
【００１７】
前記樹脂突起部を形成する処理では、前記面に形成される前記樹脂部よりも該面から突出するように前記樹脂突起部を形成し、前記第１基板と前記枠体とを接合する工程では、前記第１基板と前記第３基板とのギャップを前記樹脂部によって管理することにより、前記樹脂突起部により前記導電膜を前記圧電振動片の電極に押圧させて接触させるとよい。
【００１８】
このようにすれば、樹脂突起部が樹脂部よりも第１基板において枠体と接合される面から突出しているので、樹脂突起部が第１基板と枠体との間で圧縮されて変形する。樹脂突起部の反発力により導電膜が圧電振動片の電極に押圧されるので、導電膜を圧電振動片の振動に追従させて圧電振動片の電極に接触させることができる。このように、圧電振動片の電極と導電膜との間の接続信頼性が良好な圧電デバイスを製造することができる。また、圧電振動片の電極と導通をとるために導電性接着剤を用いる必要性が低くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の圧電デバイスの概略構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図２】第１実施形態の圧電デバイスの（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】（ａ）はベース基板の平面図、（ｂ）は振動子基板の平面図、（ｃ）はキャップ基板の平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、第１〜第３ウエハーの平面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、第１ウエハーに対する処理を概略して示す工程図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、図５（ｂ）から続く工程図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、第２ウエハーに対する処理を概略して示す工程図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、第３ウエハーに対する処理を概略して示す工程図である。
【図９】（ａ）は接合工程を示す模式図、（ｂ）は個片化工程を示す模式図である。
【図１０】ベース基板の変形例を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図１１】振動子基板の変形例を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。
【００２１】
［第１実施形態］
図１は第１実施形態に係る圧電デバイス１の概略構成を模式的に示す分解斜視図、図２（ａ）は圧電デバイス１の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線矢視断面図、図３（ａ）はベース基板２を一方の主面からみた平面図、図３（ｂ）は振動子基板３をベース基板２と対向する面からみた平面図、図３（ｃ）はキャップ基板４を振動子基板３と対向する面からみた平面図である。
【００２２】
図１、図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように圧電デバイス１は、第１基板としてのベース基板２と、第３基板としての振動子基板３と、第２基板としてのキャップ基板４とを含んでいる。振動子基板３は、ベース基板２とキャップ基板４とに挟み込まれている。振動子基板３は、圧電デバイス１の周縁部５に設けられた第１接合部５１によってベース基板２と接合されている。キャップ基板４は、周縁部５に設けられた第２接合部５２によってベース基板２と接合されている。周縁部５は、圧電デバイス１の厚み方向（Ｚ方向）において振動子基板３の枠体３２（後述する）の一部と重なる部分である。
【００２３】
図１に示したＸＹＺ直交座標系において、Ｘ方向およびＹ方向はベース基板２の主面に沿う方向であり、Ｚ方向はベース基板２の主面の法線方向である。ここでは、ベース基板２の主面の平面形状が略長方形になっており、ベース基板２の長辺方向をＸ方向、短辺方向をＹ方向とする。ベース基板２、振動子基板３およびキャップ基板４は、Ｚ方向に積層されて互いに接合されている。
【００２４】
ベース基板２は、例えば水晶やガラス、シリコン等からなる板部材である。ベース基板２の一方の主面（表面と称する）にバンプ電極２１、２２が設けられている。ベース基板２を貫通して、貫通電極２３、２４が設けられている。ベース基板２の他方の主面（裏面と称する）に、裏面端子２５、２６が設けられている。
【００２５】
バンプ電極２１は、コア部（樹脂突起部）２１１と、コア部２１１を覆って設けられた導電膜２１２とを含んでいる。コア部２１１の形成材料としては、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。本実施形態では、コア部２１１全体が導電膜２１２に被覆されている。導電膜２１２は、コア部２１１上からベース基板２の表面上に延設されている。導電膜２１２は、形成方法や電気特性の設計値等に応じて選択される導電材料からなる。導電膜２１２は、単層あるいは複数層の導電層から構成される。本実施形態の導電膜２１２は、チタン層上に金層が積層されたとからなる２層構造の導電層により構成されている。ベース基板２上に延設された部分の導電膜２１２は、貫通電極２４と接触して導通している。貫通電極２４は、裏面端子２６と接触して導通している。
【００２６】
バンプ電極２２は、バンプ電極２１と同様の構成になっており、コア部（樹脂突起部）２２１および導電膜２２２を含んでいる。導電膜２２２は、貫通電極２４と接触して導通している。貫通電極２４は、裏面端子２６と接触して導通している。裏面端子２５、２６は、圧電デバイス１を駆動する駆動回路と電気的に接続される。駆動回路は、圧電デバイス１と独立したＩＣチップ、回路基板等に含まれていてもよいし、ベース基板２の裏面に形成されていてもよい。
【００２７】
周縁部５におけるベース基板２に、第１樹脂部（樹脂部）２７と第１接合層２８とが設けられている。第１樹脂部２７、第１接合層２８は、いずれもベース基板２の外周に沿って設けられており、バンプ電極２１、２２を環状に囲んでいる。第１接合層２８は、第１樹脂部２７全体を覆うように形成されている。第１接合層２８は、金属あるいは合金からなり、単層あるいは複数層の金属層からなる。本実施形態の第１接合層は、金スズ合金からなっている。第１樹脂部２７は、第１接合層２８よりも弾性変形しやすい樹脂材料からなる。第１樹脂部２７の形成材料は、コア部２１１の形成材料例として列挙した前記の樹脂材料等から適宜選択される。本実施形態の第１樹脂部２７は、コア部２１１と同一の樹脂材料からなる。
【００２８】
振動子基板３は、圧電材料（例えば水晶）からなる板部材である。振動子基板３には、開口３１が設けられている。振動子基板３において、開口３１を囲む部分が枠体３２になっており、開口３１に囲まれる部分が圧電振動片３３になっている。圧電振動片３３は、枠体３２の一部と連続しており、枠体３２に片持支持されている。本実施形態の圧電振動片３３は、基板に開口を設けることにより枠体３２と連続した状態で形成されていている。圧電振動子３３が、枠体３２と独立して形成されて枠体３２と接合されたものであってもよい。圧電振動片３３は、ベース基板２とキャップ基板４と枠体３２に囲まれる空間に気密封止されている。
【００２９】
本実施形態では、枠体３２の平面形状が略矩形枠状になっており、圧電振動片３３の平形状が略Ｕ字状になっている。開口３１は、振動子基板３の長辺方向の一方（Ｘ負方向）に偏らせて形成されている。圧電振動片３３は、音叉型になっており、一対の腕部３４、３５を含んでいる。圧電振動片３３は、枠体３２よりも薄厚になっている。振動子基板３の両面において、圧電振動片３３の表面は、枠体３２の表面よりも窪んでおり、枠体３２の表面に対して段差を有している。
【００３０】
振動子基板３において、ベース基板２と対向する面には、励起電極３６、３７が設けられている。励起電極３６は、端子部３６０と配線部３６１とを含んでいる。励起電極３７は、端子部３７０と配線部３７１とを含んでいる。端子部３６０、３７０は、開口３１のＸ正方向側における枠体３２表面に設けられており、Ｙ方向に並んでいる。端子部３６０は、バンプ電極２１の導電膜２１２と接触して導通している。配線部３６１は、端子部３６０からＸ負方向側に延設されており、腕部３４の表面の一部を覆っている。端子部３７０は、バンプ電極２２の導電膜２２２と接触している。配線部３７１は、端子部３７０からＸ負方向側に延設されており、腕部３５の表面の一部を覆っている。
【００３１】
周縁部５における振動子基板３に、第２接合層３８、第３接合層３９が設けられている。第２接合層３８、第３接合層３９は、単体金属あるいは合金からなり、単層あるいは複数層の金属層からなる。本実施形態の第２接合層３８、第３接合層３９は、いずれも金スズ合金からなっている。第２接合層３８、第３接合層３９は、ベース基板２の外周に沿って設けられている。第２接合層３８は、ベース基板２と対向する面に設けられており、第１接合層２８と平面的に重なるように配置されている。第３接合層３９は、キャップ基板４と対向する面に設けられている。
【００３２】
第２接合層３８は、第１樹脂部２７と平面的に重なる部分にて第１接合層２８と接合されている。第１接合層２８と第２接合層３８との接合方法としては、ろう接や表面活性化接合、拡散接合等が挙げられる。本実施形態では、第１接合層２８と第２接合層３８とがろう接により接合されて第１金属膜が構成されており、第１金属膜と第１樹脂部２７とにより第１接合部５１が構成されている。第１接合部５１によりベース基板２と振動子基板３とのギャップが管理されている。このギャップは、コア部２１１、２１２が圧縮されて反発力を生じるように設定されている。導電膜２１２、２２２は、コア部２１１、２２１の反発力により励起電極３７、３８に向かって押圧され、励起電極３７、３８と密着して導通している。
【００３３】
キャップ基板４は、例えば水晶やガラス、シリコン等からなる板部材である。周縁部５におけるキャップ基板４に、第２樹脂部（樹脂部）４１と第４接合層４２とが設けられている。第２樹脂部４１、第４接合層４２は、いずれもキャップ基板４の外周に沿って設けられている。第４接合層４２は、第２樹脂部４１全体を覆うように形成されている。
【００３４】
第４接合層４２は、単体金属あるいは合金からなり、単層あるいは複数層の金属層からなる。本実施形態の第４接合層４２は、金スズ合金からなっている。第２樹脂部４１は、第４接合層４２よりも弾性変形しやすい樹脂材料からなる。第２樹脂部４１の形成材料は、コア部２１１の形成材料例として列挙した前記の樹脂材料等から適宜選択される。本実施形態の第２樹脂部４１は、コア部２１１、２１２や第１樹脂部２７と同一の樹脂材料からなる。
【００３５】
第４接合層４２は、第２樹脂部４１と平面的に重なる部分にて第３接合層３９と接合されている。本実施形態では、第３接合層３９と第４接合層４２とがろう接により接合されて第２金属膜が構成されている。第２金属膜と第２樹脂部４１とにより、第２接合部５２が構成されている。
【００３６】
以上のような構成の圧電デバイス１に駆動回路から電気信号が供給されると、裏面端子２５、２６及び貫通電極２３、２４を介して、励起電極３６、３７に電圧が印加される。この電圧によって圧電振動片３３は、固有振動数に応じた高精度な周波数で振動する。
ベース基板２あるいはキャップ基板４に外力が作用した場合に、外力は第１樹脂部２７、第２樹脂部４１により緩和され、外力により圧電振動片３３が損傷することが格段に低減される。また、振動子基板３に外力が伝わりにくくなり、圧電振動片３３の振動が外力により影響を受けにくくなる。したがって、圧電振動片３３を高精度な周波数で振動させることが可能になり、圧電デバイス１の振動特性が良好になる。
【００３７】
第１樹脂部２７、第２樹脂部４１は、圧電振動片３３の振動に応じて変形する。樹脂部を設けない構成と比較すると、圧電振動片３３の振動を妨げないように振動子基板３が緩やかに保持される。したがって、圧電振動片３３の振動がベース基板２やキャップ基板４に拡散しにくくなり、圧電デバイス１のＱ値を高めることができる。
【００３８】
ところで、第１樹脂部２７、第２樹脂部４１が変形すると、ベース基板２と振動子基板３とのギャップが変動することもありえる。しかしながら、コア部２１１，２１２の反発力により導電膜２１２、２２２が励起電極３７、３８に押圧されて密着しているので、ギャップの変動をコア部２１１、２２１の変形に吸収させることができる。したがって、ギャップが変動した場合でも励起電極３７、３８とバンプ電極２１、２２との接続信頼性の低下を回避することができる。
【００３９】
また、ろう接等によりベース基板２と振動子基板３との間、振動子基板３とキャップ基板４との間が接合されているので、有機溶剤を含んだ接着剤等を基板間の接合に用いる必要性が低くなる。ベース基板２と振動子基板３とのギャップが第１接合部５１により管理されており、第１接合部５１の接合力により励起電極３７、３８をバンプ電極２１、２２と導通させることができる。したがって、有機溶剤を含んだ導電性接着剤を電極間の電気的接続に用いる必要性が低くなる。このように有機溶剤に起因する揮発ガスを減らすことができ、揮発ガスによる振動特性の低下を回避することができる。
【００４０】
接着剤の有機溶剤から発生するガスと比較すると微量ではあるが、コア部２１１、２１２からガスを発生することもありえる。本実施形態では、コア部２１１、２１２の全体が導電膜２１２、２２２に被覆されているので、コア部２１１、２１２から生じるガスが導電膜２１２、２２２とベース基板２との間に閉じ込められる。したがって、コア部２１１、２１２からガスが発生した場合に、圧電振動片３３が封止されている空間にガスが流入することが格段に低減され、ガスによる振動特性の低下を回避することができる。
【００４１】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態として本発明の圧電デバイスの製造方法を、第１実施形態の圧電デバイス１の構成に基づいて説明する。
【００４２】
図４（ａ）〜（ｃ）は、圧電デバイス１の製造に用いる第１〜第３ウエハー２０、３０、４０の平面図、図５（ａ）〜（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）、図９（ａ）、（ｂ）は圧電デバイス１の製造方法を概略して示す工程図である。図５〜図８における各図には、チップ部を拡大して示す平面図と断面図とを併記している。
【００４３】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１ウエハー２０は、複数のチップ部２０Ａを含んでいる。チップ部２０Ａは、ベース基板２に相当する部分である。第２ウエハー３０は、複数のチップ部３０Ａを含んでいる。チップ部３０Ａは、振動子基板３に相当する部分である。第３ウエハー４０は、複数のチップ部４０Ａを含んでいる。チップ部４０Ａは、キャップ基板４に相当する部分である。チップ部２０Ａ、３０Ａ、４０Ａは、主面方向の寸法が略一致している。第１ウエハー２０、第３ウエハー４０としては、適宜選択される材質（例えば水晶やガラス、シリコン等）からなるウエハーを用いることができる。第２ウエハー３０としては、圧電材料からなる基板を用いることができる。本実施形態では、第１〜第３ウエハー２０、３０、４０として、いずれも水晶からなるウエハーを用いる。
【００４４】
圧電デバイス１を製造するには、まず第１〜第３ウエハー２０、３０、４０の各々に、各種処理を施す。次いで、チップ部２０Ａ、３０Ａ、４０Ａを位置合わせしつつ、第１〜第３ウエハー２０、３０、４０を積層して接合する。そして、チップ部２０Ａ、３０Ａ、４０Ａを含んだ部分ごとに個片化することにより、複数の圧電デバイス１を一括して製造する。第１〜第３ウエハー２０、３０、４０のいずれを先に処理してもよい。以下、第１ウエハー２０に対する処理、第２ウエハー３０に対する処理、第３ウエハー４０に対する処理の順に説明する。各種処理は、複数のチップ部に対して一括して行う。
【００４５】
第１ウエハー２０に対する処理として、まず、図５（ａ）に示すように、第１ウエハー２０の一方の面（表面と称する）に、コア部２１１、２２１、第１樹脂部２７を形成する。本実施形態ではコア部２１１、２２１、第１樹脂部２７の形成材料として感光性のポリイミド樹脂を用いる。ポリイミド樹脂を塗布法等により第１ウエハー２０の表面に塗布し、この塗布膜を露光現像することにより、コア部２１１、２２１、第１樹脂部２７を一括して形成する。
【００４６】
コア部２１１、２２１の頂部が、第１樹脂部２７の頂部よりも突出するように、第１ウエハー２０の厚み方向におけるコア部２１１、２２１、第１樹脂部２７の寸法（厚み）を調整する。コア部２１１、２２１、第１樹脂部２７の厚みや、厚み方向に沿う断面の形状を制御するには、ハーフ露光やリフロー等を用いればよい。
【００４７】
次いで、図５（ｂ）に示すように、貫通電極２３上とコア部２１１上とに連続する導電膜２１２を形成するとともに、貫通電極２４上とコア部２２１上と連続する導電膜２２２を形成する。また、第１樹脂部２７上に第１接合層２８を形成する。本実施形態ではスパッタ法により金を成膜した後に、この膜を下地にしてスパッタ法によりチタンを成膜する。そして、金とチタンとの積層膜を、レジストパターンを用いたエッチングによりパターニングする。このようにして、コア部２１１全体を被覆する導電膜２１２と、コア部２２１全体を被覆する２２２とを一括して形成する
【００４８】
また、めっき法により金スズ合金を成膜して、第１樹脂部２７の全体を被覆する第１接合層２８を形成する。なお、第１接合層２８の形成材料として導電膜２１２、２２２と同じ形成材料を用いて、第１接合層２８を導電膜２１２、２２２と一括して形成することもできる。この場合には、第１接合層２８と第２接合層３８との接合方法を表面活性化接合や金の吸着性による接合等に変更してもよい。
【００４９】
そして、導電膜２１２、２２２が形成された第１ウエハー２０の表面にポート基板等を貼り付け、サポート基板を支持として、第１ウエハー２０を他方の面（裏面と称する）側から薄厚化する。
【００５０】
次いで、図６（ａ）に示すように、第１ウエハー２０を貫通して導電膜２１２、２２２に導通する貫通電極２３、２４を形成する。具体的には、第１ウエハー２０を貫通する貫通孔を形成した後、この貫通孔内に銅や金等の導電材料をめっき法により成膜して貫通電極２３、２４を形成する。
【００５１】
次いで、図６（ｂ）に示すように、チップ部２０Ａの裏面に裏面端子２５、２６を形成する。本実施形態では、裏面にチタンタングステンをスパッタ法により成膜した後、この膜を下地にして銅をスパッタ法により成膜する。そして、チタンタングステンと銅との積層膜の表層を銅めっき法により厚膜化した後に、積層膜をパターニングすることにより、裏面端子２５、２６を形成する。
【００５２】
第２ウエハー３０に対する処理として、まず、図７（ａ）に示すように、チップ部３０Ａに略Ｃ字型の開口３１を形成して開口３１の外側を枠体３２とするとともに、開口３１に囲まれる部分のチップ部３０Ａを薄厚化して圧電振動片３３とする。
【００５３】
次いで、図７（ｂ）に示すように、枠体３２上と圧電振動片３３の腕部３４上に連続する励起電極３６、枠体３２上と圧電振動片３３の腕部３５上に連続する励起電極３７を形成する。本実施形態では、チップ部３０の一方の面に、クロムをスパッタ法により成膜した後に、この膜を下地にして金をスパッタ法により成膜する。そして、クロムと金との積層膜を、レジストパターンを用いたエッチングによりパターニングして励起電極３６、３７を形成する。この形成方法の他に、例えば金をめっき法あるいは蒸着法で成膜した後に、この膜をパターニングする方法等を用いてもよい。
【００５４】
また、第１接合層２８と対応する部分に第２接合層３８を形成し、また第３ウエハー４０に形成する第４接合層４２と対応する部分に第３接合層３９を形成する。第２接合層３８、第３接合層３９の形成方法としては、前記のレジストパターンを用いためっき法により局所的にめっきを析出させる方法や、スパッタ法や蒸着法により成膜した膜をパターニングする方法等を用いることができる。
【００５５】
本実施形態では、第２接合層３８、第３接合層３９の形成領域を露出させるとともに、めっきを析出させない領域をレジストパターンで被覆する。そして、第２ウエハー３０に金スズ合金をめっき法により析出させて、第２接合層３８、第３接合層３９を一括して形成する。なお、第２接合層３８、第３接合層３９の形成材料として励起電極３６、３７と同じ形成材料を用い、第２接合層３８、第３接合層３９を励起電極３６、３７と一括して形成することもできる。
【００５６】
第３ウエハー４０に対する処理として、まず、図８（ａ）に示すように第２樹脂部４１を形成する。本実施形態では、第２樹脂部４１の形成材料として感光性のポリイミド樹脂を用いる。ポリイミド樹脂を塗布法等により第３ウエハー４０の表面に塗布し、この樹脂膜を露光現像することにより、第２樹脂部４１を形成する。
【００５７】
次いで、図８（ｂ）に示すように、第２樹脂部４１上に第４接合層４２を形成する。本実施形態では、めっき法により金スズ合金を成膜して、第２樹脂部４１全体を被覆する第４接合層４２を形成する。
【００５８】
以上のようにして第１〜第３ウエハー２０、３０、４０に各種処理を行った後、図９（ａ）に示すようにチップ部２０Ａ、３０Ａ、４０Ａの面方向の位置が略一致するように第１〜第３ウエハー２０、３０、４０を位置合わせする。チップ部２０Ａ、３０Ａ、４０Ａが重ね合わされた部分は、圧電デバイス１に相当するチップ部１０Ａになる。
【００５９】
そして、第１接合層２８と第２接合層３８とを密着させた状態で加熱溶融し、第１接合層２８と第２接合層３８とをろう接する。また、第３接合層３９と第４接合層４２とを密着させた状態で加熱溶融し、第３接合層３９と第４接合層４２とをろう接する。真空チャンバー内等の減圧雰囲気下でろう接することにより、ベース基板２とキャップ基板４と枠体３２とに囲まれる空間が減圧された状態で、圧電振動片３３を気密に封止する。コア部２１１、２２１が第１樹脂部２７よりも突出しているので、コア部２１１、２２１が圧縮されて、ベース基板２と振動子基板３が接合される。導電膜２１２、２２２は、コア部２１１、２２１の反発力により励起電極３５、３７の端子部３６０、３７０に押圧されて密着する。
【００６０】
第１〜第３ウエハーの接合方法としてはろう接のほかに、水素結合による接合、金属結合による接合、表面活性化接合等が挙げられる。水素結合による接合や表面活性化接合を採用する場合には、接合する一対の面の少なくとも片方に金属膜を形成しておけばよく、例えば振動子基板３の第２接合層３８、第３接合層３９を省くこともできる。この場合には、第１接合層２８が第１金属膜に相当し、第４接合層４２が第２金属膜に相当する。
【００６１】
水素結合により接合する場合には、例えば第１接合層２８の表面と第２接合層３８の表面とに、紫外線照射や酸素プラズマ処理等によってヒドロキシ基（−ＯＨ）を付与する。そして、第１接合層２８の表面と第２接合層３８の表面とを密着させると、互いの表面のヒドロキシ基が水素結合して、第１接合層２８と第２接合層３８とが接合される。例えば第２接合層３８を省く場合には、第１接合層２８と対応する部分の枠体３２にヒドロキシ基を付与すればよい。
【００６２】
金属結合により接合する場合には、第１接合層２８と第２接合層３８とを密着させて加熱する。第１接合層２８と第２接合層３８とで、互いの金属原子が相互に熱拡散することにより、第１接合層２８と第２接合層３８とが接合される。
【００６３】
表面活性化接合により接合する場合には、減圧雰囲気下で第１接合層２８の表層と、第２接合層３８の表層とをアルゴンスパッタ等により除去して、第１接合層２８、第２接合層３８に含まれる金属の結合手を露出させる。そして、第１接合層２８の表面と第２接合層３８の表面を密着させる。これにより、第１接合層２８の表面に露出した結合手が第２接合層３８の表面に露出した結合手と結合して、第１接合層２８が第２接合層３８と接合される。例えば第２接合層３８を省く場合には、第１接合層２８と対応する部分の枠体３２の表層を除去し、結合手を含んだ活性面を露出させて活性面と第１接合層２８の表面とを接合すればよい。
【００６４】
次いで、図９（ｂ）に示すように、積層されて互いに接合された第１〜第３ウエハー２０、３０、４０を、ダイシングカッター６等によりチップ部１０Ａごとに個片化することにより複数の圧電デバイス１を一括して製造する。
【００６５】
第２実施形態の圧電デバイスの製造方法にあっては、樹脂部と樹脂突起部とを形成するので、良好な特性の圧電デバイスを効率よく製造することができる。複数のチップ部を含んだ第１〜第３ウエハー２０、３０、４０に対して各種処理を行った後に、第１〜第３ウエハー２０、３０、４０を接合して個片化するので、複数の圧電デバイス１を一括して製造することができ、効率よく圧電デバイス１を製造することができる。
【００６６】
第１金属膜によりベース基板２と枠体３２とを接合し、第２金属膜により枠体３２とキャップ基板とを接合するので、基板間の接合に接着剤を用いる必要性が低くなる。第１樹脂部２７によりベース基板２と枠体３２とのギャップを管理するので、励起電極３６、３７と導電膜２１２、２２２との間の電気的接続に導電性接着剤を用いる必要性が低くなる。このように、有機溶剤を含んだ接着剤を省くことができるので、有機溶剤からのガスによる悪影響を回避することができる。
【００６７】
以上のように本発明の圧電デバイスにあっては、耐衝撃性や振動特性が良好になっている。したがって、例えば圧電デバイスを組み込んだ電子機器に落下等による衝撃が加わった場合に、圧電デバイスの損傷や誤動作を生じることが格段に低減され、電子機器を良好に動作させることができる。このように本発明の圧電デバイスは、電子機器の落下や振動の影響を受けにくいので、例えば携帯電話等の移動体に適用すれば、移動体の信頼性を向上させることができる。
また、本発明の圧電デバイスの製造方法にあっては、良好な特性の圧電デバイスを効率よく製造することができる。
【００６８】
なお、本発明の技術範囲は前記実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。例えば、ベース基板２と振動子基板３との間、振動子基板３とキャップ基板４との間の少なくとも一方に樹脂部が設けられていればよい。また、次に説明するように第１基板や第３基板についても変形可能である。
【００６９】
図１０（ａ）は変形例１のベース基板２Ｂの平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＥ−Ｅ’線矢視断面図である。図１０（ａ）に示すようにベース基板２Ｂは、バンプ電極２２Ｂの態様が第１実施形態と異なっている。
【００７０】
バンプ電極２２Ｂは、コア部（樹脂突起部）２１１Ｂ、導電膜２１２Ｂ、２２２Ｂを含んでいる。コア部２１１Ｂは、円筒を軸方向に沿って分割した形状（いわゆる蒲鉾型）になっている。コア部２１１Ｂは、軸方向がベース基板２Ｂの主面に沿う方向（Ｙ方向）になっている。導電膜２１２Ｂ、２２２Ｂは、互いに独立しており、Ｙ方向に並んでいる。導電膜２１２Ｂ、２２２Ｂは、コア部２１１Ｂの頂部とベース基板２Ｂの表面とにわたってＸ方向に延在している。導電膜２１２Ｂは、貫通電極２３と接触して導通している。導電膜２２２Ｂは、貫通電極２４と接触して導通している。
【００７１】
図１１（ａ）は変形例２の振動子基板３Ｂの平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＦ−Ｆ’線矢視断面図である。振動子基板３Ｂは、ＡＴ型の圧電振動片３３Ｂを採用している点で第１実施形態と異なる。圧電振動片３３Ｂは、平面形状の外形が略矩形になっている。枠体３２においてベース基板と接合される面に、励起電極３６Ｂの端子部３６０Ｂ、励起電極３７Ｂの端子部３７０Ｂが設けられている。励起電極３６Ｂは、開口３１の側壁を沿わせて接合側の面の裏面に引き出されている。励起電極３６Ｂは、圧電振動片３３Ｂの裏面に設けられた配線部３６１Ｂを含んでいる。配線部３６１Ｂは、端子部３６０Ｂと連続している。励起電極３７Ｂは、枠体３２においてベース基板と接合される面に設けられた配線部３７１Ｂを含んでいる。配線部３７１Ｂは、端子部３７０Ｂと連続している。配線部３６１Ｂ、３７１Ｂは、例えば平面形状が略矩形であり、圧電振動片３３Ｂを挟んで対向している。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・圧電デバイス、２、２Ｂ・・・ベース基板（第１基板）、３、３Ｂ・・・振動子基板（第３基板）、４・・・キャップ基板（第２基板）、５・・・周縁部、６・・・ダイシングカッター、１０Ａ・・・チップ部、２０・・・第１ウエハー、２０Ａ・・・チップ部、２１、２２、２２Ｂ・・・バンプ電極、２３、２４・・・貫通電極、２５、２６・・・裏面端子、２７・・・第１樹脂部（樹脂部）、２８・・・第１接合層（第１金属膜）、３０・・・第２ウエハー、３０Ａ・・・チップ部、３１・・・開口、３２・・・枠体、３３、３３Ｂ・・・圧電振動片、３４、３５・・・腕部、３６、３６Ｂ、３７、３７Ｂ・・・励起電極、３８・・・第２接合層（第１金属膜）、３９・・・第３接合層（第２金属膜）、４０・・・第３ウエハー、４０Ａ・・・チップ部、４１・・・第２樹脂部（樹脂部）、４２・・・第４接合層（第２金属膜）、５１・・・第１接合部、５２・・・第２接合部、２１１、２１１Ｂ・・・コア部（樹脂突起部）、２１２、２１２Ｂ・・・導電膜、２２１・・・コア部（樹脂突起部）、２２２、２２２Ｂ・・・導電膜、３６０、３６０Ｂ・・・端子部、３６１、３６１Ｂ・・・配線部、３７０、３７０Ｂ・・・端子部、３７１、３７１Ｂ・・・配線部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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