(57)【要約】【課題】パッケージの低背化を図れる圧電振動デバイス、および圧電振動デバイスの封止部材の製造方法を提供する。【解決手段】水晶振動片２の励振電極３１，３２を気密封止する水晶振動子１には、水晶振動片２の励振電極３１，３２を気密封止するベース４と蓋５とが設けられている。これらベース４と蓋５とは、Ｓｎ合金から構成された接合材７１を用いて接合されている。ベース４は珪素を含む材料からなり、ベース４の接合面には、Ｃｒの熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する低熱膨張材料であるＭｏ膜４５１を含む第１接合層４５が形成されている。【選択図】図１
2011114836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動を行う圧電振動片の励振電極を気密封止する圧電振動デバイスにおいて、
前記圧電振動片の励振電極を気密封止する複数の封止部材が設けられ、
前記複数の封止部材は、Ｓｎ合金から構成された接合材を用いて接合され、
前記複数の封止部材の少なくとも１つは、Ｓｉを含む材料からなり、
前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材の接合面には、Ｃｒの熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する低熱膨張材料を含む接合層が形成されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記低熱膨張材料に、ＭｏもしくはＷが用いられ、
前記複数の封止部材は、前記接合材を用いて加熱溶融により接合されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記低熱膨張材料上に、シード層が積層されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材は、添加剤を含むことを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか１つに記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材には、Ｃｒの熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する低熱膨張材料を含む電極が形成されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項６】
圧電振動を行う圧電振動片の励振電極を気密封止する圧電振動デバイスの封止部材の製造方法において、
前記封止部材にＳｉと添加剤とを含む材料を用い、
前記封止部材に電極を形成する電極形成工程を有し、
前記電極形成工程では、Ｃｒの熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する低熱膨張材料を用いてスパッタ法により前記電極を形成することを特徴とする圧電振動デバイスの封止部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動デバイス、および圧電振動デバイスの封止部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動デバイスは、圧電振動を行う圧電振動片の励振電極を気密封止した電子デバイスであり、例えば、水晶発振器や水晶振動子などが挙げられる。この種の圧電振動デバイスは、セラミック材料からなるベースと、金属材料からなる蓋とから構成され、その筐体が直方体のパッケージで構成されている。パッケージの内部空間では、圧電振動片が流動性材料の導電性接着剤によりベースに保持接合されている。そして、この圧電振動デバイスでは、ベースと蓋とが接合されることで、パッケージの内部空間の圧電振動片が気密封止されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９１７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示すような圧電振動デバイスでは、セラミック材料を一体焼成してベースが成形されている。セラミックの焼成体は、ポーラスな材質であるため、ベースの強度を保つためには一定の厚さを確保する必要がある。そのため、セラミック材料からなるベースを用いた場合、パッケージの低背化を行うことは難しい。
【０００５】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、パッケージの低背化を図る圧電振動デバイス、および圧電振動デバイスの封止部材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】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、圧電振動を行う圧電振動片の励振電極を気密封止する圧電振動デバイスにおいて、前記圧電振動片の励振電極を気密封止する複数の封止部材が設けられ、前記複数の封止部材は、Ｓｎ合金から構成された接合材を用いて接合され、前記複数の封止部材の少なくとも１つは、Ｓｉを含む材料からなり、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材の接合面には、Ｃｒの熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する低熱膨張材料を含む接合層が形成されたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、前記複数の封止部材が設けられ、前記複数の封止部材は、Ｓｎ合金から構成された前記接合材を用いて接合され、前記複数の封止部材の少なくとも１つは、Ｓｉを含む材料からなり、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材の接合面には、Ｃｒの熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する低熱膨張材料を含む接合層が形成されるので、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材がポーラスな材質ではなく、その厚さを薄くすることが可能であり、当該圧電振動デバイスの低背化を図ることが可能となる。また、本発明によれば、Ａｕよりも安価な材料を前記接合層に用いるので、コスト削減を図ることが可能となる。
【０００８】
また、本発明によれば、前記Ｓｎ合金から構成された前記接合材を介して前記複数の封止部材を接合するため、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材の前記接合層が前記接合材に拡散するのを抑えて、前記接合層が前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材から剥離するのを抑えることが可能となる。その結果、前記接合材と前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材との接合強度を向上させることが可能となり、前記複数の封止部材の接合強度を向上させることが可能となる。
【０００９】
前記構成において、前記低熱膨張材料に、ＭｏもしくはＷが用いられ、前記複数の封止部材は、前記接合材を用いて加熱溶融により接合されてもよい。
【００１０】
この場合、前記低熱膨張材料にＭｏもしくはＷが用いられ、前記複数の封止部材は前記接合材を用いて加熱溶融により接合される。ＭｏやＷは、物性上、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材との密着性が強く、また、前記接合材が前記接合層へ拡散するのを抑えることが可能となる。そのため、加熱溶融した前記接合材の影響が前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材に及ぶのを抑制することが可能となる。
【００１１】
前記構成において、前記低熱膨張材料上に、シード層が積層されてもよい。
【００１２】
この場合、前記低熱膨張材料上に安定的に形成できる前記シード層が積層されるので、前記シード層により前記接合層の前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材の接合面に形成された前記低熱膨張材料に、前記接合材が拡散するのを抑制することが可能となり、その結果、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材と前記接合材との接合状態を安定させることが可能となる。
【００１３】
前記構成において、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材は、添加剤を含んでもよい。
【００１４】
この場合、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材が前記添加剤を含んでいるので、前記接合層にＮｉを用いた（本構成と異なる構成の）場合と比較して、前記接合層がバリアの役割を成して、前記接合材と前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材との反応を抑えることが可能となり、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材に対する前記接合層の形成強度を保つことが可能となる。その結果、本構成によれば、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材から前記接合層が剥がれるのを抑えることが可能となり、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材に対する前記接合層の形成が良好となる。
【００１５】
前記構成において、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材には、Ｃｒの熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する低熱膨張材料を含む電極が形成されてもよい。
【００１６】
この場合、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材には前記低熱膨張材料を含む電極が形成されるので、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材への前記電極の接合が安定する。特に、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材に低い熱膨張係数を有するものを適用した場合、両者の低い熱膨張特性が相まって、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材への前記電極の接合がさらに安定する。
【００１７】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスの封止部材の製造方法は、圧電振動を行う圧電振動片の励振電極を気密封止する圧電振動デバイスの封止部材の製造方法において、前記封止部材にＳｉと添加剤とを含む材料を用い、前記封止部材に電極を形成する電極形成工程を有し、前記電極形成工程では、Ｃｒの熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する低熱膨張材料を用いてスパッタ法により前記電極を形成してもよい。
【００１８】
本発明によれば、前記封止部材にＳｉと添加剤とを含む材料を用い、前記電極形成工程を有し、前記電極形成工程では、Ｃｒの熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する低熱膨張材料を用いてスパッタ法により前記電極を形成するので、前記Ｓｉを含む材料からなる封止部材がポーラスな材質ではなく、その厚さを薄くすることが可能となり、前記圧電振動デバイスの低背化を図ることが可能となる。また、本発明によれば、前記電極がポーラス状態となるのを抑制するので、前記電極にピンホールが形成されるのを抑えることが可能となる。この効果は、特に前記電極にＣｒを用いた場合と比較して顕著となる。また、前記電極としてＣｒを用いた場合、さらに前記添加剤が原因となって前記封止部材に対する前記電極の形成不良（剥がれなど）が起こるが、本発明によれば、前記封止部材に対する前記電極の形成不良（剥がれなど）が起こるのを抑えて、前記封止部材に対する前記電極の形成が良好となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかる圧電振動デバイス、および圧電振動デバイスの封止部材の製造方法によれば、パッケージの低背化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施の形態にかかる水晶振動子の内部空間を公開した概略断面図である。
【図２】図２は、本実施の形態にかかるベースの概略平面図と概略断面図と概略底面図である。
【図３】図３は、本実施の形態にかかる蓋の概略断面図と概略底面図である。
【図４】図４は、本実施の形態にかかる水晶振動片の概略底面図である。
【図５】図５は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図６】図６は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図７】図７は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図８】図８は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図９】図９は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図１０】図１０は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図１１】図１１は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図１２】図１２は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図１３】図１３は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図１４】図１４は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図１５】図１５は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図１６】図１６は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図１７】図１７は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図１８】図１８は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図１９】図１９は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図２０】図２０は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図２１】図２１は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図２２】図２２は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【図２３】図２３は、本実施の形態にかかるベースの製造工程の一工程を示すウエハの一部概略平面図と、その概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態では、圧電振動デバイスとして水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。
【００２２】
本実施の形態にかかる水晶振動子１には、図１に示すように、ＡＴカット水晶からなる水晶振動片２（本発明でいう圧電振動片）と、この水晶振動片２を保持し、水晶振動片２を気密封止するためのベース４（本発明でいう封止部材）と、ベース４に保持した水晶振動片２を気密封止するための蓋６（本発明でいう封止部材）が設けられている。
【００２３】
この水晶振動子１では、ベース４と蓋６とからパッケージが構成され、ベース４と蓋６とが、Ｓｎ合金からなる接合材７１により接合されて、気密封止された内部空間１１が形成される。この内部空間１１では、水晶振動片２が、ベース４に導電性バンプ７２を用いてＦＣＢ法（Ｆｌｉｐ  Ｃｈｉｐ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）により電気機械的に超音波接合されている。
【００２４】
次に、この水晶振動子１の各構成について図１〜３を用いて説明する。
【００２５】
ベース４は、透過性材料のＳｉと添加剤とを含むホウケイ酸ガラスからなり、図１，２に示すように、底部４１と、ベース４の一主面４２の主面外周に沿って底部４１から上方に延出した壁部４４と、から構成された箱状体に成形されている。ベース４は、平面視矩形状の直方体の一枚板をフォトリソ法によりエッチングして成形される。ベース４の平面視の寸法は、２．５ｍｍ×２．０ｍｍ以下に設定されている。なお、本実施の形態では、平面視の寸法が１．６ｍｍ×１．２ｍｍに設定されたベース４を用いる。
【００２６】
ベース４の壁部４４の天面は、蓋６との接合面であり、この接合面には、蓋６と接合するための第１接合層４５が設けられている。第１接合層４５は、図２に示すように、ＭｏからなるＭｏ膜４５１が形成され、その上にシード層であるＡｕからなるＡｕ膜４５２が形成された複数の層の積層構造からなる。このうち、Ｍｏは、その熱膨張係数が３．７×１０-6〜５．３×１０-6／℃であり、熱膨張係数がＣｒ（６．８×１０-6／℃）よりも低い熱膨張材料（以下、この熱膨張材料を低熱膨張材料という）である。また、Ｍｏ膜４５１は、スパッタ法によりスパッタ形成されている（下記するメタル膜９２の一部）。Ａｕ膜４５２は、スパッタ法によりスパッタ形成されたスパッタリング膜（下記するメタル膜９２の他部）と、スパッタリング膜上にメッキ形成されたメッキ膜（下記するＡｕ膜９３）とから構成される。
【００２７】
ベース４には、底部４１と壁部４４とによって囲まれたキャビティ４６が形成され、このキャビティ４６は、図１，２に示すように、平面視略矩形状に形成され、キャビティ４６の壁面がテーパー状に形成されている。本実施の形態では、キャビティ４６は、平面視長方形に形成されている。
【００２８】
また、ベース４の筐体裏面（他主面４３）の四隅にキャスタレーション４７が形成されている（図１，２参照）。これらキャスタレーション４７は、筐体側面に形成され、ベース４の他主面４３の四隅に沿って形成されている。
【００２９】
また、ベース４には、水晶振動片２の励振電極３１，３２それぞれと電気機械的に接合する一対の電極パッド５１，５２と、外部部品や外部機器と電気的に接続する外部端子電極５３，５４と、電極パッド５１と外部端子電極５３、および電極パッド５２と外部端子電極５４を電気的に接続させる配線パターン（図示省略）とが、形成されている。これら電極パッド５１，５２と外部端子電極５３，５４と配線パターンとによりベース４の電極５５が構成される。電極パッド５１，５２は、ベース４のキャビティ４６の短辺方向に対向する隅部であって、長手方向の一端部に形成され、外部端子電極５３，５４は、キャスタレーション４７に形成されている。これら電極パッド５１，５２と外部端子電極５３，５４と配線パターンとは、第１接合層４５と同一材料による構成からなり、第１接合層４５と同時に形成される。
【００３０】
また、ベース４には、図１，２に示すように、水晶振動片２の励振電極３１，３２をキャビティ４６内からキャビティ４６外へ導通させるためのビア４８が形成されている。このビア４８を介して、配線パターンが、ベース４の一主面４２の電極パッド５１，５２から他主面４３の外部端子電極５３，５４にかけてパターン形成されている。ビア４８の内側面４８１は、ベース４の一主面４２および他主面４３に対して傾斜を有しテーパー状に形成されている。ビア４８は、ベース４の他主面４３にあたるビア４８の他端の径が最大となり、ベース４の一主面４２にあたるビア４８の一端の径が最小となる。また、ビア４８の内部には、Ｃｕから構成される導通部材５６が充填されている。
【００３１】
蓋６は、図１，３に示すように、透過性材料のＳｉと添加剤とを含むホウケイ酸ガラスからなり、平面視矩形状の直方体の一枚板に成形されている。この蓋６には、下面に蓋と接合する第２接合層６１が形成されている。蓋６の平面視の寸法は、２．５ｍｍ×２．０ｍｍ以下に設定されている。なお、本実施の形態では、平面視の寸法が１．６ｍｍ×１．２ｍｍに設定された基板を用いる。
【００３２】
蓋６の第２接合層６１は、図３に示すように、ＭｏからなるＭｏ膜６１１が形成され、その上にシード層であるＡｕからなるＡｕ膜６１２が形成された複数の層の積層構造からなる。この蓋６の第２接合層６１は、蓋６の下面６１の外周に沿って形成されている。Ｍｏ膜６１１は、スパッタ法によりスパッタ形成されている。Ａｕ膜６１２は、スパッタ法によりスパッタ形成されている。
【００３３】
また、蓋６の第２接合層６１上に、接合材７１が積層されている。接合材７１は、第２接合層６１上に積層してメッキ形成されたＡｕとＳｎとの合金からなるＡｎ／Ｓｎ膜７１１と、このＡｎ／Ｓｎ膜７１１上に積層して形成されたＡｕ膜７１２とから構成される。Ａｕ膜７１２は、Ａｎ／Ｓｎ膜７１１上に積層してメッキ形成されたＡｕストライクメッキ膜と、Ａｕストライクメッキ膜上に積層してメッキ形成されたＡｕメッキ膜とから構成される。
【００３４】
水晶振動片２は、ＡＴカット水晶片の基板２１からなり、その外形は、図１，４に示すように、平面視略矩形状の（両主面２２，２３が略矩形状に形成された）一枚板の直方体となっている。なお、本実施の形態では、水晶振動片２の対向する平面視長辺のことを、一側辺２４と他側辺２５という。
【００３５】
この水晶振動片２には、振動領域を構成する振動部２６と、外部電極であるベース４の電極パッド５１，５２と接合する接合部２７とが設けられ、振動部２６と接合部２７とが一体成形されて基板２１が構成される。また、接合部２７では、基板２１の平面視短辺の中央部分の位置を切り欠いている。
【００３６】
この水晶振動片２には、励振を行う一対の励振電極３１，３２と、ベース４の電極パッド５１，５２と電気機械的に接合する一対の端子電極３３，３４と、一対の励振電極３１，３２を一対の端子電極３３，３４に引き出す引出電極３５，３６とが形成されている。一対の励振電極３１，３２は、引出電極３５，３６により引回されて一対の端子電極３３，３４にそれぞれ電気的に接続されている。
【００３７】
一対の励振電極３１，３２は、基板２１の両主面２２，２３であって振動部２６の平面視中央に対向して形成されている。これら一対の励振電極３１，３２は、例えば、基板２１側からＣｒ、Ａｕの順に積層して形成されたＣｒ−Ａｕ膜により構成される。これら一対の励振電極３１，３２の厚さ寸法は、０．０３μｍ〜０．１μｍの範囲に設定され、本実施の形態では、一対の励振電極３１，３２の厚さ寸法は０．３μｍである。
【００３８】
一対の端子電極３３，３４は、接合部２７の他主面２３に形成されている。一対の端子電極３３，３４のうち一端子電極３３は、基板２１の一側辺２４を含むその近傍に形成され、他端子電極３４は、他側辺２５を含むその近傍に形成されている。これら一対の端子電極３３，３４は、例えば、励振電極３１，３２と同様に、基板２１側からＣｒ、Ａｕの順に積層して形成されたＣｒ−Ａｕ膜により構成される。また、一対の端子電極３３，３４は、図４に示すように、上層と下層からなる二層構造となっており、上層はＡｕから構成され、下層はＣｒ―Ａｕから構成されている。下層の主面（平面視の面）の面積は、上層の主面（平面視の面）の面積に対して大きい。これら一対の端子電極３３，３４の厚さ寸法は、１μｍ〜５μｍの範囲に設定され、本実施の形態では、一対の端子電極３３，３４の厚さ寸法は２μｍである。
【００３９】
引出電極３５，３６は、振動部２６および接合部２７に形成され、振動部２６から接合部２７に亘り、対向せずに基板２１の両主面２２，２３に形成されている。これら引出電極３５，３６は、例えば、励振電極３１，３２と同様に、基板２１側からＣｒ、Ａｕの順に積層して形成されたＣｒ−Ａｕ膜により構成される。これら引出電極３５，３６の厚さ寸法は、０．０３μｍ〜０．１μｍの範囲に設定され、本実施の形態では、引出電極３５，３６の厚さ寸法は０．３μｍである。
【００４０】
上記した構成からなる水晶振動子１では、図１に示すように、ベース４と水晶振動片２とは、導電性バンプ７２を介してＦＣＢ法により電気機械的に超音波接合される。この接合により、水晶振動片２の励振電極３１，３２が、引出電極３５，３６、端子電極３３，３４、導電性バンプ７２を介してベース４の電極パッド５１，５２に電気機械的に接合され、ベース４に水晶振動片２が搭載される。そして、水晶振動片２が搭載されたベース４に、蓋６が接合材７１を介して加熱溶融により（具体的にはＦＣＢ法により）電気機械的に接合（具体的には超音波接合）され、水晶振動片２を気密封止した水晶振動子１が製造される。導電性バンプ７２には、非流動性部材のメッキバンプが用いられている。
【００４１】
次に、この水晶振動子１およびベース４の製造方法について図面を用いて説明する。
【００４２】
ベース４を多数個形成するホウケイ酸ガラスからなるウエハ８の両主面８１，８２を洗浄する（図５参照）。
【００４３】
ウエハ８の洗浄を終えると、図６に示すように、その両主面８１，８２にＭｏからなるＭｏ層をスパッタ法によりスパッタ形成する。Ｍｏ層の形成後、Ｍｏ層上に、Ａｕ層をスパッタ法によりスパッタ形成して積層し、保護層９１を形成する。
【００４４】
保護層９１をウエハ８の両主面８１，８２に形成した後に、図７に示すように、保護層９１上にレジストをスピンコート法により塗布し、ポジレジスト層９４を形成する。
【００４５】
ポジレジスト層９４を保護層９１上に形成した後に、図８に示すように、予め設定したパターン形成を行うために露光および現像を行なう。なお、ここで予め設定したパターン形成とは、ベース４の外形とキャビティ４６とビア４８とのパターン形成のことをいう。
【００４６】
露光および現像を行ない所定のパターン形成した後に、図９に示すように、露出した保護層９１をメタルエッチングする。
【００４７】
メタルエッチングを終えた後に、図１０に示すように、保護層９１をマスクとし、エッチング液を用いたウェットエッチング法によりベース４の外形の一部とキャビティ４６とビア４８とをエッチング形成する。
【００４８】
ウエハ８のエッチングを終えた後に、図１１に示すように、ポジレジスト層９４を剥離除去する。
【００４９】
ポジレジスト層９４を剥離除去した後に、図１２に示すように、保護層９１をメタルエッチングして除去し、ウエハ８の両主面８１，８２全面を露出させる。
【００５０】
保護層９１をメタルエッチングした後に、ウエハ８（両主面８１，８２やビア４８の内側面４８１など）に、ＭｏからなるＭｏ層をスパッタ法によりスパッタ形成する。Ｍｏ層の形成後、Ｍｏ層上に、ＡｕからなるＡｕ層をスパッタ法によりスパッタ形成して積層し、図１３に示すように、メタル層９２を形成する。ここで形成したメタル層９２が、Ｍｏ膜４５１と、Ａｕ膜４５２のスパッタリング膜となる。
【００５１】
メタル層９２をウエハ８の両主面８１，８２に形成した後に、メタル層９２上にレジストをディップコート法により塗布し、新たなポジレジスト層９４を形成する。
【００５２】
ポジレジスト層９４をメタル層９２上に形成した後に、図１４に示すように、ビア４８上のポジレジスト層９４に対して露光および現像を行ない、ビア４８のパターン形成を行う。
【００５３】
露光および現像を行い露出したビア４８に、図１５に示すように、Ｃｕからなる導通部材５６を充填する。
【００５４】
ビア４８内に導通部材５６を充填した後に、図１６に示すように、ポジレジスト層９４を剥離除去する。
【００５５】
ウエハ８からポジレジスト層９４を剥離除去した後、メタル層９２上にレジストをディップコート法により塗布し、新たなポジレジスト層９４を形成する。
【００５６】
ポジレジスト層９４をメタル層９２上に形成した後に、ベース４の第１接合層４５と電極パッド５１，５２と外部端子電極５３，５４とを形成する位置上のポジレジスト層９４に対して露光および現像を行ない、図１７に示すように、第１接合層４５と電極パッド５１，５２と外部端子電極５３，５４とを形成する位置上のポジレジスト層９４のパターン形成を行う。
【００５７】
露光および現像を行い露出したメタル層９２上に、図１８に示すように、ＡｕからなるＡｕ層９３をメッキ形成し、第１接合層４５と電極パッド５１，５２と外部端子電極５３，５４との外形を形成する。ここで形成したＡｕ膜９３が、Ａｕ膜４５２のメッキ膜となる。
【００５８】
第１接合層４５と電極パッド５１，５２と外部端子電極５３，５４とを形成した後に、図１９に示すように、ポジレジスト層９４を剥離除去する。
【００５９】
ウエハ８からポジレジスト層９４を剥離除去した後、図２０に示すように、ウエハ８上にレジストをディップコート法により塗布し、新たなポジレジスト層９４を形成する。
【００６０】
ポジレジスト層９４をウエハ８上に形成した後に、第１接合層４５と電極パッド５１，５２と外部端子電極５３，５４と配線パターンとを形成するために、第１接合層４５と電極パッド５１，５２と外部端子電極５３，５４と配線パターンとを形成する位置以外のウエハ８上のポジレジスト層９４の露光および現像を行ない、図２１に示すように、第１接合層４５と電極パッド５１，５２と外部端子電極５３，５４と配線パターンとのパターン形成を行う。
【００６１】
第１接合層４５と電極パッド５１，５２と外部端子電極５３，５４と配線パターンとのパターン形成を行なった後に、図２２に示すように、露光および現像を行い露出したメタル層９２をメタルエッチングして除去し、第１接合層４５と電極パッド５１，５２と外部端子電極５３，５４と配線パターンとを形成する。
【００６２】
第１接合層４５と電極パッド５１，５２と外部端子電極５３，５４と配線パターンとを形成した後に、図２３に示すように、ポジレジスト層９４を剥離除去し、ベース４をウエハ８に多数個形成する。
【００６３】
ベース４をウエハ８に多数個形成した後に、多数個のベース４を個別分割して多数個のベース４を個片化し、多数個の図２に示すベース４を製造する。
【００６４】
図２に示すベース４に、図４に示す水晶振動片２を配し、導電性バンプ７２を介してベース４に水晶振動片２をＦＣＢ法により電気機械的に超音波接合して、ベース４に水晶振動片２を搭載保持する。また、別工程で、蓋６の第２接合層６１上に接合材７１を積層する。その後、水晶振動片２を搭載保持したベース４を蓋６に配し、ベース４の第１接合層４５と蓋６の第２接合層６１とを接合材７１を介してＦＣＢ法により電気機械的に超音波接合して、図１に示す水晶振動子１を製造する。
【００６５】
なお、上記のベース４の製造工程のうち、上記のフォトリソ法によってパターン形成されたメタル層９２およびＡｕ層９３により、Ｍｏ膜４５１およびＡｕ膜４５２からなる電極５５をベース４に形成する工程を、電極形成工程という。
【００６６】
本実施の形態にかかる水晶振動子１によれば、水晶振動片２の励振電極３１，３２を気密封止するベース４と蓋６とが設けられ、ベース４と蓋６とがＳｎ合金から構成された接合材７１を用いて接合され、ベース４はＳｉを含む材料からなり、ベース４の接合面には、Ｃｒの熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する熱膨張材料を含む第１接合層４５が形成されるので、ベース４がポーラスな材質ではなく、その厚さを薄くすることができ、水晶振動子１の低背化を図ることができる。
【００６７】
また、本実施の形態によれば、Ａｕよりも安価な材料であるＭｏを第１接合層４５に用いているので、コスト削減を図ることができる。
【００６８】
また、本実施の形態によれば、Ｓｎ合金から構成された接合材７１を介してベース４と蓋６とを接合するため、ベース４の第１接合層４５が接合材７１に拡散するのを抑えて、第１接合層４５がベース４から剥離するのを抑えることができる。その結果、接合材７１とベース４との接合強度を向上させることができ、その結果、接合材７１を介したベース４と蓋６との接合強度を向上させることができる。
【００６９】
また、低熱膨張材料にＭｏが用いられ、ベース４と蓋６とが接合材７１を用いて加熱溶融（ＦＣＢ法）により接合される。ここでいうＭｏは、物性上、Ｓｉを含む材料からなるベース４や蓋６との密着性が強く、また、接合材７１が第１接合層４５へ拡散するのを抑えることができる。そのため、加熱溶融した接合材７１の影響がベース４や蓋６に及ぶのを抑制することができる。
【００７０】
また、ベース４に対して低熱膨張材料であるＭｏ膜４５１上にシード層であるＡｕ膜４５２が積層され、蓋６に対して低熱膨張材料であるＭｏ膜６１１上にシード層であるＡｕ膜６１２が積層されるので、ベース４のＭｏ膜４５１にＡｕ膜４５２を安定的に形成させ、蓋６のＭｏ膜６１１にＡｕ膜６１２を安定的に形成させることができ、さらに、ベース４と蓋６との接合面それぞれに形成されたベース４のＭｏ膜４５１および蓋６のＭｏ膜６１１に、接合材７１が拡散するのを抑制することができ、その結果、ベース４と蓋６と接合材７１との接合状態を安定させることができる。
【００７１】
また、ホウケイ酸ガラスからなるベース４は添加剤を含むので、第１接合層４５にＮｉを用いた（本実施の形態と異なる形態の）場合と比較して、第１接合層４５がバリアの役割を成して、接合材７１とベース４との反応を抑えることができ、ベース４に対する第１接合層４５の形成強度を保つことができる。その結果、本実施の形態によれば、ベース４から第１接合層４５が剥がれるのを抑えることができ、ベース４に対する第１接合層４５の形成が良好となる。
【００７２】
また、Ｓｉを含む材料からなるベース４に低熱膨張材料を含む電極５５が形成されるので、ベース４への電極５５の接合が安定する。特に、ベース４に低い熱膨張係数を有するものを適用した場合、両者（ベース４と電極５５）の低い熱膨張特性が相まって、ベース４への電極５５の接合がさらに安定する。
【００７３】
また、本実施の形態にかかる水晶振動子１のベース４の製造方法によれば、ベース４にＳｉと添加剤とを含むホウケイ酸ガラスを用い、ベース４に電極５５を形成する電極形成工程を有し、電極形成工程では、Ｃｒの熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する熱膨張材料を用いてスパッタ法により電極５５を形成するので、ベース４がポーラスな材質ではなく、その厚さを薄くすることができ、水晶振動子１の低背化を図ることができる。
【００７４】
また、本実施の形態によれば、電極形成工程を有するので、電極５５がポーラス状態となるのを抑制して、電極５５にピンホールが形成されるのを抑えることができる。この効果は、特に電極５５にＣｒを用いた場合と比較して顕著である。また、電極５５としてＣｒを用いた（本実施の形態と異なる形態の）場合、さらに添加剤が原因となってベース４に対する電極５５の形成不良（剥がれなど）が起こるが、本実施の形態によれば、ベース４に対する電極５５の形成不良（剥がれなど）が起こるのを抑えて、ベース４に対する電極５５の形成が良好となる。
【００７５】
さらに、本実施の形態にかかる水晶振動子１およびその製造方法によれば、ベース４にホウケイ酸ガラスを用いているので、ベースにセラミック材料を用いた従来技術の問題を解決することができる。具体的に、Ｓｉを含むベース４は、セラミック材料のようなポーラスな材質ではなく、ベース４の強度を保つためには一定の高さを有する必要はなく、任意の高さに設定することができる。すなわち、ベース４の低背化を図ることができる。さらに、従来技術に示すように、ベースにセラミック材料を用いた場合、本実施の形態でいう電極５５にＣｒからなるＣｒ層と、ＡｕからなるＡｕ層を積層した電極を採用することが多い。このような電極の構成の場合、水晶振動子の製造工程において加熱プロセスを行うと、ＣｒがＡｕに拡散していき、ベースから電極が剥がれ易くなるが、本実施の形態によれば、このような不具合は生じない。
【００７６】
なお、本実施の形態では、圧電振動デバイスとして水晶振動子を適用しているが、これに限定されるものではなく、圧電振動を行う圧電振動片の励振電極を気密封止する圧電振動デバイスであれば、他のデバイスであってもよく、例えば水晶発振器であってもよい。
【００７７】
また、本実施の形態では、ベース４と蓋６とから水晶振動子１のパッケージを構成しているが、これに限定されるものではなく、ベース４と水晶振動片２と蓋６とを積層し、サンドイッチ構造とした水晶振動子１のパッケージであってもよい。このサンドイッチ構造の水晶振動子１では、水晶振動片２の両主面２２，２３にベース４や蓋６と接合するための接合層（例えば、上記の第１接合層４５や第２接合層６１と同構成の接合層）が形成され、ベース４と水晶振動片２とが接合材７１を介して接合され、水晶振動片２と蓋６とが接合材７１を介して接合される。この場合、例えば、水晶振動片２の励振電極３２がベース４と水晶振動片２とによって気密封止され、水晶振動片２の励振電極３２が蓋６と水晶振動片２とによって気密封止される。
【００７８】
また、本実施の形態では、箱状体のベース４と一枚板の蓋６とから本体筐体が構成されているが、これに限定されるものではなく、箱状体のベースと箱状体の蓋とから本体筐体が構成されてもよく、一枚板のベースと箱状体の蓋とから本体筐体が構成されてもよい。
【００７９】
また、本実施の形態では、ベース４に第１接合層４５が形成され、蓋６に第２接合層６１が形成されているが、これに限定されるものではなく、ベース４に第２接合層６１が形成され、蓋６に第１接合層４５が形成されてもよい。
【００８０】
また、本実施の形態では、ベース４と蓋６とを接合する前に蓋６に接合材７１を形成しているが、これに限定されるものではなく、ベース４と蓋６とを接合する前にベース４に接合材７１を形成してもよい。
【００８１】
また、本実施の形態では、平坦な基板２１に形成された一対の端子電極３３，３４が二層構造となっているが、これに限定されるものではなく、一対の端子電極３３，３４を形成する基板部分の水晶が凸状に成形され、この凸状に形成された基板部分に、ＣｒとＡｕとを用いた一層構造もしくは複数層構造の一対の端子電極が形成されてもよい。
【００８２】
また、本実施の形態では、一対の端子電極３３，３４が二層構造となっているが、これに限定されるものではなく、一層構造であっても、三層構造以上の複数層構造であってもよい。
【００８３】
また、本実施の形態では、ベース４の第１接合層４５がＭｏ膜４５１とＡｕ膜４５２とから構成されているが、これは好適な例であり、これに限定されるものではなく、例えば、第１接合層４５がＭｏ膜のみから構成されてもよい。
【００８４】
また、本実施の形態では、ベース４の第１接合層４５にＭｏ膜４５１を用いているが、これに限定されるものではなく、Ｍｏ膜４５１の代わりにＷからなるＷ膜を用いてもよい。
【００８５】
また、本実施の形態では、ベース４のシード層として、ＡｕからなるＡｕ膜４５２を用いているが、これに限定されるものではなく、接合材７１（特にＳｎ）が低熱膨張材料であるＭｏ膜４５１に拡散するのを抑えるものであれば、他の材料であってもよい。
【００８６】
また、本実施の形態では、蓋６の第２接合層６１がＭｏ膜６１１とＡｕ膜６１２とから構成されているが、これは好適な例であり、これに限定されるものではなく、例えば、第２接合層６１がＭｏ膜のみから構成されてもよい。
【００８７】
また、本実施の形態では、蓋６の第２接合層６１にＭｏ膜６１１を用いているが、これに限定されるものではなく、Ｍｏ膜６１１の代わりにＷからなるＷ膜を用いてもよい。
【００８８】
また、本実施の形態では、蓋６のシード層として、ＡｕからなるＡｕ膜６１２を用いているが、これに限定されるものではなく、接合材７１（特にＳｎ）が拡散するのを抑えるものであれば、他の材料であってもよい。
【００８９】
また、本実施の形態では、Ｃｕから構成される導通部材５６はＣｕから構成されているが、これに限定されるものではなく、ＡｕとＳｎとの溶融拡散によりＡｕとＳｎとが均一に混在したＳｎ合金から構成されてもよい。この場合、ビア４８内では、ベース４の両主面４２，４３における導通部材５６の端面が、ＡｕとＳｎが溶融拡散によりそれぞれ主面４２，４３の面方向に引っ張られてベース４の両主面４２，４３に対して凹形状となる。このＡｕとＳｎの溶融拡散によりベース４と導通部材５６との接合を良好にし、ベース４と導通部材５６との間に隙間が生じるのを抑制して、ベース４に対する導通部材５６の充填不良を抑えることができる。
【００９０】
また、本実施の形態では、振動部２６と接合部２７の厚みを同じ厚みとしているが、これに限定されるものではなく、振動部２６の厚みを薄くし、高周波化に対応させてもよい。
【００９１】
また、本実施の形態では、接合材７１として、ＡｕとＳｎとからなるＳｎ合金を用いているが、Ｓｎ合金に含まれるのはＡｕに限定されるものではなく、Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉであってもよく、また、これらの材料を複数合わせてもよい。
【００９２】
また、本実施の形態では、Ｍｏ膜４５１とＡｕ膜４５２とからなる電極５５をベース４に形成する工程を電極形成工程とし、電極５５は電極パッド５１，５２と外部端子電極５３，５４と配線パターンの全電極構成となっているが、電極形成工程により形成する電極５５の構成は、これに限定されるものではなく、電極パッド５１，５２と外部端子電極５３，５４と配線パターンとのいずれかであってもよい。
【００９３】
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、圧電振動デバイスに適用できる。
【符号の説明】
【００９５】
１  水晶振動子
１１  内部空間
２  水晶振動片
２１  基板
２２，２３  主面
２４，２５  側辺
２６  振動部
２７  接合部
３１，３２  励振電極
３３，３４  端子電極
３５，３６  引出電極
４  ベース
４１  底部
４２，４３  主面
４４  壁部
４５  第１接合層
４５１  Ｍｏ膜
４５２  Ａｕ膜
４６  キャビティ
４７  キャスタレーション
４８  ビア
４８１  内側面
５１，５２  電極パッド
５３，５４  外部端子電極
５５  電極
５６  導通部材
６  蓋
６１  第２接合層
６１１  Ｍｏ膜
６１２  Ａｕ膜
７１  接合材
７１１  Ａｎ／Ｓｎ膜
７１２  Ａｕ膜
７２  導電性バンプ
８  ウエハ
８１，８２  両主面
９１  保護層
９２  メタル層
９３  Ａｕ層
９４  ポジレジスト層
【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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【図１２】
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【図１３】
2011114836.tif 000015
【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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【図１９】
2011114836.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
2011114836.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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