(57)【要約】【課題】圧電振動片と外枠とを一体にした中間圧電板の上下に基板を直接接合して封止する圧電振動子の製造において、各接合面を表面活性化するプラズマ処理による周波数のシフトを防止し、良好な接合状態を確保する。【解決手段】水晶振動片５，４５と一体にした外枠６，４６において中間水晶板２，４２を下側基板４，４４と接合し、水晶振動片を周波数調整した後、その上に励振電極７，４７を覆う電極カバー２３を載置して、プラズマ照射等により外枠６，４６上面を表面活性化する。電極カバーを取り外した後、中間水晶板に上側基板３，４３を重ね合わせて加圧することによって、外枠において金属薄膜間の拡散接合により又は水晶同士の直接接合により気密に接合する。【選択図】図１
2008178071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動片と外枠とを一体に結合した中間圧電板を形成する工程と、前記外枠の下面との接合面を有する下側基板を形成する工程と、前記外枠の上面との接合面を有する上側基板を形成する工程と、前記下側基板又は上側基板の一方を前記中間圧電板に前記外枠において接合する工程と、前記下側基板又は上側基板の前記一方を接合した前記中間圧電板の前記圧電振動片の周波数を調整する工程と、前記圧電振動片の周波数を調整した後に、前記下側基板又は上側基板の他方を前記中間圧電板に前記外枠において接合する工程とを有し、前記中間圧電板と前記上側及び下側基板との間に画定されるキャビティ内に前記圧電振動片を気密に封止する圧電振動子の製造方法において、
前記下側基板又は上側基板の前記他方を接合する前記工程の前に、それを接合する前記中間圧電板の前記外枠の上面又は下面を表面活性化する工程と、前記表面活性化工程の前に、前記下側基板又は上側基板の前記一方を接合した前記中間圧電板の前記圧電振動片の上に電極カバーを載置する工程と、前記表面活性化工程の後で前記下側基板又は上側基板の前記他方を接合する前記工程の前に、前記圧電振動片の上から前記電極カバーを取り外す工程とを更に有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項２】
複数の前記中間圧電板を有する中間圧電ウエハを形成する工程と、複数の前記上側基板を前記中間圧電ウエハの前記中間圧電板に対応させて配設した上側ウエハを形成する工程と、複数の前記下側基板を前記中間圧電ウエハの前記中間圧電板に対応させて配設した下側ウエハを形成する工程と、前記下側又は上側ウエハの一方を前記中間圧電ウエハの下面又は上面に重ねて一体に接合する工程と、前記中間圧電ウエハの前記各中間圧電板の前記圧電振動片の周波数を個々に調整する工程と、前記上側及び下側ウエハの他方を前記中間圧電ウエハの上面又は下面に重ねて一体に接合する工程と、接合した前記ウエハの積層体を切断して複数の圧電振動子を個片化する工程とを有し、
前記下側ウエハ又は上側ウエハの前記他方を接合する前記工程の前に、それを接合する前記中間圧電ウエハの前記各外枠の上面又は下面を表面活性化する工程と、前記表面活性化工程の前に、前記下側ウエハ又は上側ウエハの前記一方を接合した前記中間圧電ウエハの前記各圧電振動片の上にそれぞれ電極カバーを載置する工程と、前記表面活性化工程の後で前記下側ウエハ又は上側ウエハの前記他方を接合する前記工程の前に、前記各圧電振動片の上から前記電極カバーを取り外す工程とを更に有することを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
前記圧電振動片が水晶からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
前記中間圧電板が前記外枠の上面及び下面に金属薄膜を有し、前記下側基板が前記外枠の下面との前記接合面に金属薄膜を有し、かつ前記上側基板が前記外枠の上面との前記接合面に金属薄膜を有し、
前記中間圧電板と前記上側基板及び下側基板とが、前記外枠上面及び下面の前記金属薄膜と前記上側基板及び下側基板の前記金属薄膜との間で直接接合または拡散接合により接合されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
前記中間圧電板が前記外枠の上面及び下面に金属薄膜を有し、前記下側基板が水晶からなりかつ前記外枠の下面との前記接合面が水晶素面であり、前記上側基板が水晶からなりかつ前記外枠の上面との前記接合面が水晶素面であり、
前記中間圧電板と前記上側基板及び下側基板とが、前記外枠上面及び下面の前記金属薄膜と前記上側基板及び下側基板の前記水晶素面との間で直接接合により接合されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項６】
前記下側基板、前記中間圧電板及び前記上側基板が水晶からなり、前記中間圧電板の前記外枠の上面又は下面の一方が金属薄膜を有しかつ前記外枠の上面又は下面の他方が水晶素面であり、前記上側及び下側基板の前記外枠下面及び上面との前記接合面が水晶素面であり、
前記中間圧電板と前記上側及び下側基板とが、前記外枠上面及び下面の前記金属薄膜及び前記水晶素面と前記上側及び下側基板の前記水晶素面との間で直接接合により接合されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項７】
前記下側基板、前記中間圧電板及び前記上側基板が水晶からなり、前記中間圧電板の前記外枠の上面及び下面が水晶素面であり、前記上側及び下側基板の前記外枠下面及び上面との前記接合面が水晶素面であり、
前記中間圧電板と前記上側及び下側基板とが、前記外枠上面及び下面の前記水晶素面と前記上側及び下側基板の前記水晶素面との間で直接接合により接合されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項８】
前記下側基板、前記中間圧電板及び前記上側基板が水晶からなり、かつ互いに同じ結晶面方位で接合したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項９】
前記圧電振動片が厚みすべり振動モードの振動片であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項１０】
前記圧電振動片が音叉型の振動片であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項１１】
前記電極カバーが、前記圧電振動片上に載置したときに前記励振電極とは反対側になる面に、前記外枠、前記上側基板又は前記下側基板の前記金属薄膜と同種の金属膜を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項１２】
前記電極カバーが、前記励振電極と同じ又はそれより大きい平面寸法の凹みを前記励振電極側の面に有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の圧電振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚みすべり振動モード又は音叉型の圧電振動片をパッケージに気密に封止する圧電振動子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に表面実装型の圧電デバイスは、セラミックなどの絶縁材料で形成したパッケージ内に圧電振動片を搭載する構造が広く採用されている。この従来構造のパッケージは、圧電振動片を実装したベースにリッドを低融点ガラスやシーム溶接などにより接合して気密に封止する。低融点ガラスから発生するガス及びシーム溶接の高熱は、水晶振動片の周波数特性を低下させたり劣化させる虞があることから、水晶振動片と外枠とを一体に形成した水晶板の上下にそれぞれ基板を接合して、小型化かつ薄型化した構造の水晶振動子が提案されている。
【０００３】
このような構造の水晶振動子として、例えば水晶振動子と一体をなす外枠の上下面に金属層を設け、該金属層とガラスからなる蓋及びケースとを陽極接合により接合したものが知られている（例えば、特許文献１，２を参照）。また、鏡面研磨した圧電板及び基板の相互接合面を、酸素含有雰囲気内での紫外線照射や酸素プラズマへの曝露により汚れ等を原子レベルで除去して清浄化し、水分の吸着により形成される−ＯＨ基の水素結合により接合した圧電デバイスが知られている（例えば、特許文献３を参照）。更に、水晶板を２枚のガラス板でサンドイッチ構造に挟装して、強固に反り無く直接接合した水晶振動子が知られている（例えば、特許文献４を参照）。
【０００４】
また、電極膜を形成した水晶板とその両面に水晶の保護基板とを、金と銀とを有する接合部で拡散接合により気密に接合した水晶振動子などの圧電振動体が提案されている（例えば、特許文献５を参照）。同様に、水晶振動片と外枠とを一体に形成した水晶基板と蓋の各接合面にそれぞれ金属層を形成し、金属層同士を密着させて直接接合した水晶振動子パッケージが知られている（例えば、特許文献６を参照）。これらの水晶振動子では、各接合面の金属膜をプラズマ処理等により清浄化した後に、水晶基板と蓋とが良好に接合される。
【０００５】
図１６（Ａ）〜（Ｃ）は、このように水晶振動片と外枠とを一体に形成した水晶板と上下基板とを金属膜同士の拡散接合により接合した従来の水晶振動子の一例を示している。この水晶振動子１は、中間水晶板２、蓋となる上側基板３、及びパッケージのベースとなる下側基板４を一体に気密に接合した積層構造を有する。上側及び下側基板３，４も好ましくは水晶薄板で形成される。
【０００６】
図１７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、中間水晶板２は、厚みすべりモードの水晶振動片５と、その基端部５ａで一体に結合された外枠６とを有する。水晶振動片５の上下各面には励振電極７，８が形成され、それぞれ基端部５ａから配線膜７ａ，８ａにより引き出されて、外枠６の上面及び下面の全周に亘って形成された導電金属薄膜９，１０と電気的に接続されている。外枠６の水晶振動片５を結合した側の長手方向端部にはスルーホール１１が設けられ、該長手方向端部の下面には、水晶素面の領域１２で導電金属薄膜１０から分離された導電金属薄膜１３が形成され、スルーホール１１内部の導電膜を介して上面の導電金属薄膜９と電気的に接続されている。
【０００７】
上側基板３の下面には、図１８に示すように、導電金属薄膜９に対応する金属薄膜１４が外枠６との接合領域に形成されている。下側基板４の上面には、図１９に示すように、導電金属薄膜１０に対応する金属薄膜１５と該金属薄膜から水晶素面の領域１６で分離された金属薄膜１７とが外枠６との接合領域に形成されている。水晶振動片５は、接合された前記中間水晶板と上側及び下側基板との間に画定されるキャビティ１８内に、基端部５ａで片持ちに浮いた状態で保持収容されている。
【０００８】
中間水晶板２の外枠６と上側及び下側基板３，４とは、それぞれ前記金属薄膜同士の拡散接合により接合されている。外枠６の上下面と上側及び下側水晶基板３，４の各接合面とは、それぞれプラズマ処理やイオンビーム処理などで清浄化しかつ表面活性化した後、互いに位置合わせして重ね合わせ、必要に応じて加熱しつつ、所定の圧力を加えて、気密にかつ良好で安定した状態で接合される。
【０００９】
下側水晶基板４の下面には、図１６（Ｃ）に示すように、その各角部にそれぞれ外部電極１９，２０が設けられている。更に下側水晶基板４の各角部には、例えばダイシングで大型の水晶板から個々の水晶板を切り出すための縦横切断線の交点に設けたキャスタレーション（円形貫通孔）が残ることにより、１／４円形の欠け２１，２２が形成されている。各欠けの内面にはそれぞれ導電膜が形成され、それに隣接する外部電極１９，２０と各欠けから覗く中間水晶板２下面の導電金属薄膜１０，１３とを電気的に接続している。
【００１０】
また、いずれもＡＴカット水晶板からなる振動子用水晶片と補強板とを直接接合した水晶振動子が知られている（例えば、特許文献７を参照）。この直接接合は、振動子用水晶ウエハの主面及び補強用水晶ウエハの主面を鏡面研磨して親水化（ＯＨ基化）し、それらを当接させて加熱処理し、Ｈ２Ｏを除去してＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合とすることにより行う。又は、一方の前記主面を親水化（ＯＨ基化）しかつ他方の前記主面を疎水化（Ｈ基化）し、互いに当接させて加熱処理し、Ｓｉ−Ｓｉ結合とすることにより行う。このような原子間的な接合によって、接合強度が高くなる。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−６８７８０号公報
【特許文献２】特開２００２−７６８２６号公報
【特許文献３】特開平７−１５４１７７号公報
【特許文献４】特開平７−８６１０６号公報
【特許文献５】国際公開番号ＷＯ００／７６０６６号パンフレット
【特許文献６】特開２００６−１５７３６９号公報
【特許文献７】特開２００６−６７６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図１２に関連して上述した従来の水晶振動子は、その製造工程において中間水晶板と下側基板とを接合した状態で又は中間水晶板単体の状態で、水晶振動片の励振電極をドライエッチングで部分的に削除したり、スパッタリングや蒸着等で電極材料を付着させることにより、その周波数を調整するのが通例である。そして、周波数調整後の中間水晶板にプラズマ照射して、その接合面を清浄化、表面活性化し、金属薄膜同士の拡散接合により上側基板を接合して封止する。
【００１３】
しかしながら、接合面を活性化するために、例えば公知のＳＷＰ型ＲＩＥ方式のプラズマ処理装置を用いた場合、目的とする中間水晶板の外枠だけでなく、水晶振動片の励振電極を含む上面全体にプラズマが照射されることになる。その結果、励振電極の表面がエッチングされて、先に折角調整した水晶振動片の周波数が大きくシフトしてしまい、その結果所望の特性が得られない虞がある。更に、封止後に水晶振動子の周波数を再度大きく調整することは、実際上困難である。
【００１４】
また、水晶同士の直接接合の場合には、プラズマ照射等による励振電極のエッチングで飛散した電極材料が水晶接合面に付着する虞がある。その結果、水晶板の接合不良を生じ、水晶振動子の気密封止を損なうという問題が生じることになる。
【００１５】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、圧電振動片と外枠とを一体に形成した圧電基板を備えかつ該外枠の上下面にそれぞれパッケージのベース及び蓋となる基板を直接接合又は拡散接合により接合して封止する圧電振動子の製造において、圧電基板及び上下基板の各接合面を表面活性化するプラズマ処理による周波数のシフトを簡単かつ有効に防止し得る方法を提供することにある。更に本発明の目的は、かかる圧電振動子において圧電基板とベース及び／又は蓋とを直接接合する場合に、良好な接合状態を確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、上記目的を達成するために、例えば水晶からなる圧電振動片と外枠とを一体に結合した中間圧電板を形成する工程と、外枠の下面との接合面を有する下側基板を形成する工程と、外枠の上面との接合面を有する上側基板を形成する工程と、下側基板又は上側基板の一方を中間圧電板に外枠において接合する工程と、下側基板又は上側基板の一方を接合した中間圧電板の圧電振動片の周波数を調整する工程と、圧電振動片の周波数を調整した後に、下側基板又は上側基板の他方を中間圧電板に外枠において接合する工程とを有し、中間圧電板と上側及び下側基板との間に画定されるキャビティ内に圧電振動片を気密に封止する圧電振動子の製造方法において、下側基板又は上側基板の他方を接合する工程の前に、それを接合する中間圧電板の外枠の上面又は下面を、例えばプラズマ照射又はイオンビームの照射により表面活性化する工程と、表面活性化工程の前に、下側基板又は上側基板の一方を接合した中間圧電板の圧電振動片の上に電極カバーを載置する工程と、表面活性化工程の後で下側基板又は上側基板の他方を接合する工程の前に、圧電振動片の上から電極カバーを取り外す工程とを更に有する圧電振動子の製造方法が提供される。
【００１７】
このように着脱自在な電極カバーを用いることによって、圧電振動片の励振電極が周波数調整後に表面活性化工程によりエッチングされることを確実に防止し、周波数を不用意にシフトさせることなく、所望の周波数特性を確保することができる。
【００１８】
更に、励振電極からエッチングにより電極材料が飛散して、外枠の上面又は下面に付着する虞が解消されるので、外枠と下側及び／又は上側基板とを良好に接合することができる。特に水晶同士の直接接合の場合に、常に接合面の清浄化を確保して良好な接合状態を保証することができる。
【００１９】
中間圧電板の圧電振動片は、或る実施例では厚みすべり振動モードの振動片であり、別の実施例では音叉型の振動片であり、いずれの場合でも同様に適用することができる。
【００２０】
また、本発明は、様々な構成の水晶振動子について同様に適用することができる。或る実施例では、中間圧電板が外枠の上面及び下面に金属薄膜を有し、下側基板が外枠の下面との接合面に金属薄膜を有し、かつ上側基板が外枠の上面との接合面に金属薄膜を有し、中間圧電板と上側基板及び下側基板とが、外枠上面及び下面の金属薄膜と上側基板及び下側基板の金属薄膜との間で直接接合または拡散接合により接合される。
【００２１】
別の実施例では、中間圧電板が外枠の上面及び下面に金属薄膜を有し、下側基板が水晶からなりかつ外枠の下面との接合面が水晶素面であり、上側基板が水晶からなりかつ外枠の上面との前記接合面が水晶素面であり、中間圧電板と上側基板及び下側基板とが、外枠上面及び下面の金属薄膜と上側基板及び下側基板の水晶素面との間で直接接合により接合される。
【００２２】
更に別の実施例では、下側基板、中間圧電板及び上側基板が水晶からなり、中間圧電板の外枠の上面又は下面の一方が金属薄膜を有しかつ外枠の上面又は下面の他方が水晶素面であり、上側及び下側基板の外枠下面及び上面との接合面が水晶素面であり、中間圧電板と上側及び下側基板とが、外枠上面及び下面の金属薄膜及び水晶素面と上側及び下側基板の水晶素面との間で直接接合により接合される。
【００２３】
更にまた別の実施例では、下側基板、中間圧電板及び上側基板が水晶からなり、中間圧電板の外枠の上面及び下面が水晶素面であり、上側及び下側基板の外枠下面及び上面との接合面が水晶素面であり、中間圧電板と上側及び下側基板とが、外枠上面及び下面の水晶素面と上側及び下側基板の水晶素面との間で直接接合により接合される。
【００２４】
或る実施例では、下側基板、中間圧電板及び上側基板が水晶からなり、かつ互いに同じ結晶面方位で接合されることにより、水晶振動子の接合状態をより良好に維持することができる。
【００２５】
また、或る実施例では、電極カバーが、圧電振動片上に載置したときに該圧電振動片の励振電極とは反対側になる面に、中間圧電板の外枠、上側基板又は下側基板に形成された金属薄膜と同種の金属膜を有する。これにより、表面活性化の工程で電極カバーの表面からエッチングされた物質が周囲に飛散して中間圧電板の外枠に付着しても、該外枠の金属薄膜と同種の金属材料であるから、後の工程で上側基板又は下側基板を接合する際に、金属薄膜同士の拡散接合に与える影響が少なく、接合強度の低下を抑制することができる。
【００２６】
別の実施例では、電極カバーがその励振電極側の面に、励振電極と同じ又はそれより大きい平面寸法の凹みを有する。これにより、電極カバーをその下面が励振電極に接触しないように圧電振動片上に載置できるので、電極カバー下面から汚れやゴミ等が付着して励振電極表面が汚染することを防止し、圧電振動片の周波数特性に影響を及ぼす虞を排除することができる。
【００２７】
また、或る実施例では、複数の中間圧電板を有する中間圧電ウエハを形成する工程と、複数の上側基板を中間圧電ウエハの中間圧電板に対応させて配設した上側ウエハを形成する工程と、複数の下側基板を中間圧電ウエハの中間圧電板に対応させて配設した下側ウエハを形成する工程と、下側又は上側ウエハの一方を中間圧電ウエハの下面又は上面に重ねて一体に接合する工程と、中間圧電ウエハの各中間圧電板の圧電振動片の周波数を個々に調整する工程と、上側及び下側ウエハの他方を中間圧電ウエハの上面又は下面に重ねて一体に接合する工程と、接合したウエハの積層体を切断して複数の圧電振動子を個片化する工程とを有し、下側ウエハ又は上側ウエハの他方を接合する工程の前に、それを接合する中間圧電ウエハの各外枠の上面又は下面を、例えばプラズマ照射又はイオンビームの照射により表面活性化する工程と、表面活性化工程の前に、下側ウエハ又は上側ウエハの一方を接合した中間圧電ウエハの各圧電振動片の上に、それぞれ該圧電振動片の励振電極を覆う複数の電極カバーを載置する工程と、表面活性化工程の後で下側ウエハ又は上側ウエハの他方を接合する工程の前に、各圧電振動片の上から電極カバーを取り外す工程とを更に有する圧電振動子の製造方法が提供される。
【００２８】
これにより、多数の圧電振動子を同時に一括して製造することができ、生産性の向上及びコストの低下を図ることができる。特に水晶ウエハ同士を互いに水晶素面で直接接合する場合に、中間圧電ウエハの励振電極から電極材料がプラズマ照射等によるエッチングで飛散して各外枠の上面又は下面に付着する虞を解消し、中間圧電ウエハと上側及び／又は下側ウエハとを良好に接合することができる。
【００２９】
また、別の実施例では、前記中間圧電ウエハの上に載置する電極カバーが、各圧電振動片毎に分離独立した個片ではなく、多数の個片を中間圧電ウエハの各圧電振動片の位置に対応させて配列しかつ一体に連結させた構造のものとすることができる。その場合、隣接する電極カバー同士を連結する部分は、各中間圧電板の外枠に重なるとプラズマ照射等による表面活性化が不十分になる虞があるので、外枠の十分上方に配置する。このような一体構造の電極カバーを用いることにより、各圧電振動片への載置を容易にかつ短時間で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の方法に従って、上述した図１６の厚み滑りモードのＡＴカット水晶振動子を製造する過程を工程順に示している。図１（Ａ）において、中間水晶板２は、例えばフォトエッチングにより図１７の水晶振動片５及び外枠６が加工され、かつ励振電極７，８、配線膜７ａ，８ａ、導電金属薄膜９，１０，１３及びスルーホール内の導電膜が形成されている。下側基板４は、図１９に示す所望の外形に加工され、その上面には中間水晶板２の外枠６と接合される領域に金属薄膜１５，１７が形成されている。下側基板４は、本実施例において中間水晶板２と同様に水晶で形成され、又はガラス材料で形成することができる。
【００３１】
中間水晶板２の外枠６の導電金属薄膜９，１０，１３及びスルーホール内の前記導電膜並びに下側基板４の金属薄膜１５，１７は、例えばＣｒ膜、Ｎｉ／Ｃｒ膜、Ｔｉ膜、Ｎｉ−Ｃｒ膜又はＴｉＷ膜を下地膜として、最上層をＡｕ膜で形成するのが好ましい。特に、これらＡｕ膜の膜厚を５０００Å以上にした場合、Ａｕ膜同士の拡散接合により、比較的短時間でかつ例えば約２００℃の低温条件で高い気密性をもって接合できる。これらの金属薄膜は、スパッタリング、蒸着、めっき、ダイレクトめっきなどの公知の方法又はこれらの組合せにより容易に成膜される。
【００３２】
中間水晶板２の下面及び下側基板４の上面を、例えば公知のＳＷＰ型ＲＩＥ方式のプラズマ処理装置を用いてプラズマ処理する。このプラズマ処理装置は、例えば１３．５６ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いてプラズマを生成し、処理チャンバ内に導入した反応ガスを励起して、該反応ガスのイオン、励起種などの活性種を生成する。反応ガスとしては、Ａｒ単体、ＣＦ４、Ｎ２単体、Ｏ２単体、Ｏ２とＮ２との混合ガスなどを使用することができる。
【００３３】
このプラズマ処理により、中間水晶板２の下面及び下側基板４の上面は、前記反応ガス活性種に曝露されて一様に清浄化かつ活性化される。即ち、中間水晶板２下面及び下側基板４上面の前記各金属薄膜は、その表面から有機物、汚染物やゴミなどがプラズマ中に含まれるイオンによりエッチングされて除去され、更にプラズマ中のラジカルによって直接接合しやすい表面状態に改質される。
【００３４】
前記プラズマ処理は、上述したＳＷＰ型ＲＩＥ方式以外に、大気圧プラズマ法などにより行うこともできる。別の実施例では、プラズマ処理に代えて、イオンビームを照射することにより前記各金属薄膜を表面活性化することができる。このイオンビーム処理は、Ａｒなどの不活性ガスを用いた公知の方法で行われ、例えば１．３３×１０−６Ｐａ程度の真空雰囲気内でＡｒ＋イオンビームを前記接合面に照射する。
【００３５】
表面活性化処理した中間水晶板２と下側基板４とを、図１（Ａ）に示すように位置合わせして重ねて接合する。この接合は、前記中間水晶板と下側基板とを単に貼り合わせるだけでも良く、又は後の工程で上側基板３を接合するときよりも弱い力で加圧することにより行う。
【００３６】
次に、この状態で、水晶振動片５の周波数を測定し、目標の周波数又は周波数範囲に合わせて周波数を調整する（図１（Ｂ））。周波数調整は、イオンビームやレーザ光等を照射するドライエッチングにより励振電極７の電極膜を部分的に削除し、又は導電材料を蒸着等により付着させることによって行う。このとき、前記外枠を適当なカバー等で保護すると、電極膜から削除した電極材料や励振電極に付着させようとする蒸着粒子の一部が外枠の接合面に付着することを防止できる。
【００３７】
次に、図１（Ｃ）に示すように、水晶振動片５の励振電極７の上に電極カバー２３を載置する。電極カバー２３は、励振電極７を完全に覆うように少なくともそれと同一の平面寸法及び形状に、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラス等のガラス材料や水晶の薄板で形成される。この状態で、中間水晶板２の上面を、図１（Ａ）に関して上述したと同様にプラズマ処理する。このプラズマ処理により、電極カバー２３で覆われた励振電極７はプラズマ照射を受けないので、水晶振動片５の周波数をシフトさせることなく、中間水晶板２の外枠６上面の導電金属薄膜９を一様に清浄化かつ活性化して、直接接合または拡散接合しやすい表面状態に改質することができる。
【００３８】
次に、電極カバー２３を励振電極７上から取り外し、図１（Ｄ）に示すように、中間水晶板２の上に上側基板４を位置合わせして重ねて接合する。この接合は、中間水晶板２と下側基板４との接合と同様に前記中間水晶板と上側基板とを単に貼り合わせて又は弱い力で加圧して一体に積層した後、上下から強い押圧力を加えて、前記中間水晶板と上側及び下側基板の各接合面間を強固にかつ気密に接合する。このとき、約２００℃程度の比較的低温に加熱した状態で加圧すると、より良好に接合することができる。また、この接合工程は、大気圧雰囲気内でも真空内でも同様に行うことができる。
【００３９】
上側基板３及び下側基板４を中間水晶板と同じ水晶材料で形成した場合、それらは互いに結晶面方位が同一となるように形成しかつ接合する。このように結晶面方位を合せることにより、水晶振動子の接合状態をより良好に維持することができる。
【００４０】
図２は、本発明の方法に使用する電極カバーの変形例を示している。この変形例の電極カバー２４は、ガラス材料又は水晶の薄板からなる図１の電極カバー２３の上面に金属膜２５が形成されている。金属膜２５は、中間水晶板２下面の前記金属薄膜と同種の金属材料をスパッタリング、蒸着、又はめっき等することにより成膜する。
【００４１】
図１（Ｃ）の工程では、電極カバー２３もプラズマ照射を受けるので、その表面もエッチングされ、それにより除去された物質が周囲に飛散して、中間水晶板２上面の導電金属薄膜９に付着する虞がある。そのため、中間水晶板２に上側基板３を接合するとき、導電金属薄膜９に付着したガラス材料が前記金属薄膜間の拡散接合に影響して、接合強度を低下させる虞がある。
【００４２】
本実施例では、プラズマ照射により導電金属薄膜９にそれと同じ金属材料が付着するので、金属薄膜間の拡散接合に与える影響が少なく、接合強度の低下を抑制することができる。更に、電極カバー２４は、金属膜２５により不透明であるので、水晶振動片５の励振電極７上に載置する際にその有無及び正確な位置合わせを目で容易に確認することができる。
【００４３】
図３は、本発明の方法に使用する電極カバーの別の変形例を示している。この変形例の電極カバー２６は、その平面寸法が励振電極７と同一又はそれよりも僅かに大きく、かつその下面には周縁に下向きの突起２７を残して、少なくとも励振電極７と同じ平面寸法の凹み２８が形成されている。突起２７は、電極カバー２６下面の全周に亘って形成することができ、またその内側は下向き凸のテーパ状に傾斜させて、水晶振動片５表面との接触面積を少なくすることができる。
【００４４】
本実施例の電極カバー２６は、凹み２８によって、その下面が励振電極７に接触しないように水晶振動片５上に載置することができる。これにより、電極カバー２６との直接接触によりその下面から汚れやゴミ等が付着して励振電極７表面が汚染することを防止し、水晶振動片５の周波数特性に影響を及ぼす虞を排除することができる。
【００４５】
更に別の変形例では、図３の電極カバー２６の表面に、図２の金属膜２５を形成することができる。
【００４６】
次に、本発明の方法を利用して、図１６の水晶振動子を多数個一括して製造する工程を説明する。先ず、図４に示すように、複数の図１７の中間水晶板２を縦及び横方向に連続して配置した大型の中間水晶ウエハ３０を準備する。各中間水晶板２の水晶振動片５及び外枠６の形状は、水晶ウエハを例えばフォトエッチングすることにより形成する。各水晶振動片５及び外枠６の表面には、導電材料を蒸着、スパッタリングなどで成膜しかつパターニングすることにより、前記励振電極、配線膜及び導電金属薄膜が形成される。
【００４７】
これと並行して、複数の図１８の上側基板３を縦及び横方向に連続して配置した大型の上側水晶ウエハ３１を準備する。上側水晶ウエハ３１には、各上側基板３下面の金属薄膜１４に対応する金属薄膜（図示せず）が、蒸着、スパッタリングなどにより中間水晶ウエハ３０との対向面に形成される。
【００４８】
同様にして、複数の図１９の下側基板４を縦及び横方向に連続して配置した大型の下側水晶ウエハ３２を準備する。下側水晶ウエハ３２には、各下側基板４上面の金属薄膜１４に対応する金属薄膜３３が、蒸着、スパッタリングなどにより中間水晶ウエハ３０との対向面に形成される。更に下側水晶ウエハ３２には、縦及び横方向に直交する下側基板４の外郭線の交点にそれぞれ円形貫通孔３５が形成される。また、下側水晶ウエハ３２の下面には、導電材料を成膜しかつパターニングして下側基板４下面の外部電極１９，２０が形成される。
【００４９】
次に、中間水晶ウエハ３０の下面及び下側水晶ウエハ３２の上面をプラズマ処理して、それらの接合面を一様に清浄化、表面活性化する。このプラズマ処理は、図１の実施例と同様に、ウエハ等の大面積を処理するのに適した公知のＳＷＰ型ＲＩＥ方式のプラズマ処理装置を用いて行う。このプラズマ処理により、前記中間及び下側水晶ウエハは、それらの接合面から有機物、汚染物やゴミ等がエッチングされて除去され、直接接合しやすい表面状態に改質される。前記プラズマ処理は、大気圧プラズマ法などにより行うこともできる。更に別の実施例では、プラズマ処理に代えて、イオンビームの照射により前記各接合面を表面活性化することができる。
【００５０】
表面活性化処理した中間水晶ウエハ３０と下側水晶ウエハ３２とは、図５（Ａ）に示すように貼り合わせて接合する。この接合は、これらウエハを単に貼り合わせ、又は後の工程で上側水晶ウエハ３１を接合するときよりも弱い力で加圧することにより行う。
【００５１】
この状態で、各水晶振動片５の周波数を測定する。そのため、中間水晶ウエハ３０は、各水晶振動子について外枠６の上面及び下面の前記導電金属薄膜を、中間水晶板２の外郭線に沿ってダイシングする線幅分だけ除くようにパターニングする。同様に、下側水晶ウエハ３２は、各水晶振動子について下側基板４の金属薄膜１５，１７を、その外郭線に沿ってダイシングする線幅分だけ除くようにパターニングする。これにより、ウエハの状態で各水晶振動子の励振電極を隣接する水晶振動子の励振電極から電気的に分離独立させ、その状態のままで水晶振動子毎に周波数の測定及び調整を行うことができる。
【００５２】
このように２枚の水晶ウエハ３０，３２を接合した図５（Ａ）の状態で、各水晶振動片５の周波数を調整する。周波数調整は、図１の実施例と同様に、イオンビームやレーザ光等を照射するドライエッチングにより励振電極７の電極膜を部分的に削除し、又は導電材料を蒸着等により付着させることによって行う。
【００５３】
次に、図５（Ｂ）に示すように、トレー３５の各凹所３６にそれぞれ図１（Ｃ）の電極カバー２３を配置する。凹所３６は、中間水晶ウエハ３０の各励振電極７の位置に合わせてトレー３５上面に配列されている。接合した図５（Ａ）の水晶ウエハ３０，３２をトレー３５の上に、中間水晶ウエハ３０を下にして、各励振電極７を電極カバー２３に位置合わせして重ね合わせる。そして、これらを上下反転し、中間水晶ウエハ３０の上から前記トレーを取り外すと、図５（Ｃ）に示すように、中間水晶ウエハ３０の各励振電極７上に電極カバー２３が正確に配置される。
【００５４】
この図５（Ｂ）の状態で、中間水晶ウエハ３０の上面をプラズマ処理する。このプラズマ処理により、電極カバー２３で覆われた各励振電極７をプラズマ照射することなく、各中間水晶板２の外枠６上面の導電金属薄膜９を一様に清浄化かつ活性化して、直接接合しやすい表面状態に改質することができる。
【００５５】
次に、電極カバー２３を中間水晶ウエハ３０から取り外し、図５（Ｄ）に示すように、前記中間水晶ウエハ上に上側水晶ウエハ３１を位置合わせして重ねて接合する。この接合は、中間水晶ウエハ３０と下側水晶ウエハ３２との接合と同様に前記中間水晶ウエハと上側水晶ウエハとを単に貼り合わせて又は弱い力で加圧して一体に積層した後、その上下面に強い押圧力を一様に加えて、接合面間を強固にかつ気密に接合する。このとき、約２００℃程度の比較的低温に加熱した状態で加圧すると、より良好に接合することができる。また、この接合工程は、大気圧雰囲気内でも真空内でも同様に行うことができる。
【００５６】
最後に、このようにして接合された水晶ウエハ積層体３７を、図５（Ｅ）に示すように縦横に直交する水晶振動子の外郭線３８に沿って、ダイシングなどにより切断分割して個片化する。個片化後に、各下側基板４の欠け２１，２２の内面に導電膜を形成し、前記下側基板下面の外部電極１９，２０と中間水晶板２下面の導電金属薄膜１０，１３とを電気的に接続する。これにより、図１に示す水晶振動子１が完成する。別の実施例では、下側基板４底面の前記外部電極を、ダイシング前にウエハ積層体の状態でスパッタなどにより形成でき、それにより工程を簡単化することができる。
【００５７】
別の実施例では、中間水晶ウエハ３０上に載置する電極カバーを、圧電振動片毎に分離した個片ではなく、前記中間水晶ウエハの各圧電振動片の位置に対応させて配列し、かつ一体に連結させた構造のものとすることができる。その場合、隣接する電極カバー同士を連結する部分は、各中間水晶板の外枠に重なると、プラズマ照射による表面活性化が不十分になる虞がある。そのため、各電極カバー同士の連結部分は、プラズマ照射による活性種やイオンビームが十分に回り込むように、中間水晶板の上方に十分空隙を設けるように配置することが好ましい。この一体化した構造の電極カバーによって、中間水晶ウエハ上への載置がより簡単にかつ短時間で行われる。
【００５８】
本発明の方法は、図１６の構成において中間水晶板と上側及び／又は下側基板とを水晶素面同士の直接接合により接合する水晶振動子についても、同様に適用することができる。図６は、そのような厚みすべりモードのＡＴカット水晶振動子の一例を示している。同図の水晶振動子４１は、中間水晶板４２の上面及び下面に上側及び下側基板４３，４４を積層して一体にかつ気密に接合され、該中間水晶板が水晶振動片４５とその基端部４５ａで一体に結合された外枠４６とを有する。
【００５９】
中間水晶板４２は、図７（Ａ）に示すように、外枠４６の上面が、水晶振動片基端部４５ａを結合した側の長手方向端部を含めて、上側基板４３との接合面として水晶素面のまま残されている。中間水晶板４２の下面は、図７（Ｂ）に示すように、図１７（Ｂ）と同様に構成されている。水晶振動片４５の励振電極４７，４８はそれぞれ前記長手方向端部に引き出され、その一方４７が外枠４６上面で導電金属薄膜４９と、その他方４８が外枠４６下面で導電金属薄膜５０と電気的に接続されている。外枠４６の前記長手方向端部にはスルーホール５１が設けられ、該スルーホール内部の導電膜を介して、前記長手方向端部下面に導電金属薄膜５０から分離して形成した導電金属薄膜５２と、前記長手方向端部上面の導電金属薄膜４９と電気的に接続されている。
【００６０】
図８に示すように、上側水晶基板４３の下面即ち中間水晶板４２との対向面には凹部５３が形成されている。上側水晶基板４３下面の凹部５３を囲繞する周辺部分は水晶素面からなり、中間水晶板４２との接合面を構成する。図９に示すように、下側水晶基板４４の上面即ち中間水晶板４２との対向面には凹部５４が形成されている。下側水晶基板４の凹部１５を囲繞する周辺部分は水晶素面からなり、中間水晶板４２との接合面を構成する。水晶振動片４５は、積層した前記中間水晶板と上側及び下側基板とにより画定されるキャビティ５５内に、基端部４５ａで片持ちに保持収容される。
【００６１】
水晶振動子４１は、同様に図１（Ａ）〜（Ｄ）と同様の工程に従って製造される。中間水晶板４２下面及び下側基板４４上面をプラズマ処理し、清浄化かつ活性化して、直接接合し易い表面状態に改質する。次に、中間水晶板４２と下側基板４４とを位置合わせして重ね合わせ、水晶素面と金属薄膜間で気密に接合する。この接合は、前記中間水晶板と下側基板とを単に貼り合わせることにより、又は後の工程で上側基板４３を接合するときよりも弱い圧力を加えて行う。
【００６２】
この状態で、水晶振動片４５の周波数を測定した後、励振電極４７の電極膜をイオンビームやレーザ光等で部分的に削除し又は導電材料を蒸着等で付着することにより、目標の周波数又は周波数範囲に周波数を調整する。このとき、前記中間水晶板の外枠４６を適当なカバー等で保護すると、電極膜から削除した電極材料や励振電極に付着させようとした導電材料の一部が該外枠の接合面に付着することを防止できる。
【００６３】
次に、水晶振動片４５の励振電極４７を完全に覆うように、その上に図１（Ｃ）と同様にガラス材料や水晶薄板からなる電極カバーを載置する。この状態で、中間水晶板４２の上面をプラズマ処理する。このプラズマ処理によって、水晶振動片４５の周波数をシフトさせることなく、中間水晶板４２の外枠４６上面を一様に清浄化かつ活性化して、直接接合し易い表面状態に改質する。
【００６４】
次に、前記電極カバーを振動腕４７上から取り外し、図１（Ｄ）と同様に中間水晶板４２の上に上側基板４３を位置合わせして重ね合わせ、水晶素面同士で気密に接合する。本実施例では、同じ水晶同士が接合されるので、より安定した接合状態が得られる。この接合は、前記中間水晶板と上側基板とを単に貼り合わせ又は弱い圧力を加えて一体に積層した後、上下から強い押圧力を加えて、強固にかつ気密に接合する。約２００℃程度の比較的低温に加熱して加圧すると、より良好に接合できる。この接合工程は、大気圧雰囲気内でも真空内でも同様に行うことができる。また、前記上側及び下側基板と中間水晶板とは、互いに水晶の結晶面方位が同一となるように形成して接合すると、接合状態より良好に維持することができる。
【００６５】
また、別の実施例では、図６の実施例において、下側基板４４上面の周辺部分即ち中間水晶板４２との接合面を、図１９と同様に金属薄膜で被覆し、金属薄膜間で接合することができる。更に別の実施例では、図７（Ｂ）の中間水晶板４２において外枠４６の下面を水晶素面で構成し、下側基板４４と水晶同士で接合することができる。
【００６６】
当然ながら、図６の水晶振動子の製造においても、図２又は図３の電極カバーを用いることができる。また、図４及び図５に関連して上述したように、複数の中間水晶板４２、上側基板４３及び下側基板４４をそれぞれ配置した中間、上側及び下側水晶ウエハを準備し、これらをプラズマ処理により表面活性化して接合した後、個片化することによって、多数個の水晶振動子を一括して製造することができる。
【００６７】
本発明の方法は、上述した図１６及び図６の構成とは異なる構成の水晶振動子についても、同様に適用することができる。例えば、中間水晶板２の水晶振動片５は、厚みすべりモードの振動片ではなく、音叉型振動片であっても良い。
【００６８】
図１０は、本発明の方法を適用し得る音叉型水晶振動子を示している。この音叉型水晶振動子６１は、平板状の中間水晶板６２の上面及び下面にそれぞれ上側及び下側基板６３，６４を一体に積層した構造を有する。上側及び下側基板６３，６４は、中間水晶板６２と同じ水晶で形成され、該中間水晶板と互いに気密に直接接合されている。
【００６９】
中間水晶板６２は、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、音叉型水晶振動片６５とその基端部６５ａで一体に結合された外枠６６とを有する。水晶振動片６５の基端部６５ａから延出する１対の振動腕６７，６７の表面には、励振電極６８，６９が形成され、それぞれ前記基端部から引き出されて、外枠６６上面及び下面の導電金属薄膜７０，７１と電気的に接続されている。外枠６６の水晶振動片基端部６５ａを結合した側の長手方向端部は、その下面に導電金属薄膜７１から分離させた導電金属薄膜７２が形成され、該長手方向端部のスルーホール７３内部の導電膜を介して、上面の導電金属薄膜７０と電気的に接続されている。
【００７０】
本実施例の上側及び下側基板６３，６４は、図１２及び図１３に示すように、それぞれ中間水晶板６２との対向面に凹部７４，７５が形成され、それら凹部を取り囲む周辺部分即ち中間水晶板６２との接合面６３ａ，６４ａが水晶素面である。下側基板６４には、その略中央に封止孔７６が貫設されている。その他の構成は、図１８，１９の上側及び下側基板３，４と同じであるので、説明を省略する。水晶振動片６５は、前記凹部により画定されるキャビティ７７内に、基端部６５ａで片持ちに保持収容される。
【００７１】
水晶振動子６１は、本発明の方法に従って、図１（Ａ）〜（Ｄ）と同様の工程により製造することができる。先ず、中間水晶板６２の下面及び下側基板６４の上面を公知のプラズマ処理装置によってプラズマ処理し、清浄化かつ活性化して、直接接合し易い表面状態に改質する。次に、中間水晶板６２と下側基板６４とを位置合わせして重ね合わせ、水晶素面と金属薄膜間で気密に接合する。この接合は、前記中間水晶板と下側基板とを単に貼り合わせることにより、又は後の工程で上側基板６３を接合するときよりも弱い圧力を加えることにより行う。
【００７２】
この状態で、水晶振動片６５の周波数を測定した後、目標の周波数又は周波数範囲に合わせて周波数を調整する。周波数調整は、振動腕６７先端に形成した電極膜からなる錘をイオンビームやレーザ光等で部分的に削除することにより行う。このとき、前記中間水晶板の外枠６６を適当なカバー等で保護すると、前記錘から削除した電極材料が該外枠の接合面に付着することを防止できる。
【００７３】
次に、水晶振動片６５の振動腕６７を完全に覆うように、その上に図１（Ｃ）と同様にガラス材料や水晶薄板からなる電極カバーを載置する。この状態で、中間水晶板６２の上面を、上述したようにプラズマ処理する。このプラズマ処理によって、水晶振動片６５の周波数をシフトさせることなく、中間水晶板６２の外枠６６上面の導電金属薄膜７０を一様に清浄化かつ活性化して、直接接合し易い表面状態に改質する。
【００７４】
次に、前記電極カバーを振動腕６７上から取り外し、図１（Ｄ）と同様に中間水晶板６２の上に上側基板６３を位置合わせして重ね合わせ、水晶素面と金属薄膜間で気密に接合する。この接合は、前記中間水晶板と上側基板とを単に貼り合わせ又は弱い圧力を加えて一体に積層した後、上下から強い押圧力を加えて、強固にかつ気密に接合する。約２００℃程度の比較的低温に加熱して加圧すると、より良好に接合できる。この接合工程は、大気圧雰囲気内でも真空内でも同様に行うことができる。また、上側基板６３及び下側基板６４と中間水晶板６２とは、互いに水晶の結晶面方位が同一となるように形成して接合すると、接合状態より良好に維持することができる。
【００７５】
上側及び下側基板６３，６４と中間水晶板６２とを接合した後、例えばＡｕ−Ｓｎ等の低融点金属材料からなるシール材料７８を溶着させて、封止孔７６を閉塞する。これにより、水晶振動子６１のキャビティ７７内部が気密に封止されて、所望の真空状態または雰囲気に維持される。
【００７６】
図１４は、本発明の方法を適用し得る異なる構成の音叉型水晶振動子を示している。この水晶振動子８１は、図１０の実施例と同様に、中間水晶板８２の上面及び下面に上側及び下側基板８３，８４が一体に積層されている。中間水晶板８２は、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、音叉型水晶振動片８５とその基端部８５ａで一体に結合された外枠８６とを有するが、次の点において図１１の構成とは異なる。
【００７７】
中間水晶板８２は、外枠８６の上面が水晶素面のまま残され、図１１（Ａ）のような導電膜が形成されていない。外枠８６の水晶振動片基端部８５ａを結合した側の長手方向端部は、その周縁に沿って水晶素面の領域が、上側基板８３との接合面として十分な幅をもって残されている。水晶振動片８５の振動腕８７に形成した励振電極８８，８９は、その一方が外枠８６上面で前記長手方向端部に引き出され、前記水晶素面領域の内側に形成した導電金属薄膜９０と電気的に接続されている。
【００７８】
中間水晶板８２の下面は、図１１（Ｂ）と同様に構成され、他方の励振電極８９が前記長手方向端部に引き出され、前記外枠下面の導電金属薄膜９１とそれぞれ電気的に接続されている。外枠８６の前記長手方向端部下面は、導電金属薄膜９１から分離させた導電金属薄膜９２が形成され、該長手方向端部のスルーホール９３内部の導電膜を介して、導電金属薄膜９０と電気的に接続されている。
【００７９】
上側及び下側基板８３，８４は、図１２及び図１３の上側及び下側基板６３，６４と同一の構成を有するので、説明を省略する。水晶振動片８５は、上側及び下側基板８３，８４の凹部９４，９５により画定されるキャビティ９６内に、基端部８５ａで片持ちに保持収容される。
【００８０】
水晶振動子８１は、同様に図１（Ａ）〜（Ｄ）と同様の工程に従って製造することができる。中間水晶板８２の下面及び下側基板８４の上面を公知のプラズマ処理装置によってプラズマ処理し、清浄化かつ活性化して、直接接合し易い表面状態に改質する。次に、中間水晶板８２と下側基板８４とを位置合わせして重ね合わせ、水晶素面と金属薄膜間で気密に接合する。この接合は、前記中間水晶板と下側基板とを単に貼り合わせ、又は後の工程で上側基板８３を接合するときよりも弱い圧力を加えて行う。
【００８１】
この状態で、水晶振動片８５の周波数を測定した後、振動腕８７先端の電極膜からなる錘をイオンビームやレーザ光等で部分的に削除することにより、目標の周波数又は周波数範囲に周波数を調整する。このとき、前記中間水晶板の外枠８６を適当なカバー等で保護すると、前記錘から削除した電極材料が該外枠の接合面に付着することを防止できる。
【００８２】
次に、水晶振動片８５の振動腕８７を完全に覆うように、その上に図１（Ｃ）と同様にガラス材料や水晶薄板からなる電極カバーを載置する。この状態で、中間水晶板８２の上面を、上述したようにプラズマ処理する。このプラズマ処理によって、水晶振動片６５の周波数をシフトさせることなく、中間水晶板８２の外枠８６上面を一様に清浄化かつ活性化して、直接接合し易い表面状態に改質する。
【００８３】
次に、前記電極カバーを振動腕８７上から取り外し、図１（Ｄ）と同様に中間水晶板８２の上に上側基板８３を位置合わせして重ね合わせ、水晶素面同士で気密に接合する。本実施例では、同じ水晶同士が接合されるので、より安定した接合状態が得られる。この接合は、前記中間水晶板と上側基板とを単に貼り合わせ又は弱い圧力を加えて一体に積層した後、上下から強い押圧力を加えて、強固にかつ気密に接合する。約２００℃程度の比較的低温に加熱して加圧すると、より良好に接合できる。この接合工程は、大気圧雰囲気内でも真空内でも同様に行うことができる。また、上側基板８３及び下側基板８４と中間水晶板８２とは、互いに水晶の結晶面方位が同一となるように形成して接合すると、接合状態より良好に維持することができる。
【００８４】
上側及び下側基板８３，８４と中間水晶板８２との接合後、下側基板８４に貫設した封止孔９７を、例えばＡｕ−Ｓｎ等の低融点金属材料からなるシール材料９８を溶着させることにより閉塞する。これにより、水晶振動子８１のキャビティ９６内部が気密に封止されて、所望の真空状態または雰囲気に維持される。
【００８５】
また、別の実施例では、図１４の実施例において、下側基板８４の凹部９５を取り囲む周辺部分即ち中間水晶板８２との接合面を、水晶素面ではなく、図１９と同様に金属薄膜で被覆し、金属薄膜間で接合することができる。更に別の実施例では、図１５（Ｂ）の中間水晶板８２において、下側基板８４と接合される外枠８６の下面を水晶素面で構成し、水晶同士で接合することができる。
【００８６】
当然ながら、図１０及び図１４の音叉型水晶振動子の製造においても、図２又は図３の電極カバーを用いることができる。また、図４及び図５に関連して上述したように、複数の中間水晶板６２，８２、上側基板６３，８３及び下側基板６４，８４をそれぞれ配置した中間、上側及び下側水晶ウエハを準備し、これらをプラズマ処理により表面活性化して接合した後、個片化することによって、多数個の音叉型水晶振動子を一括して製造することができる。
【００８７】
また、別の実施例では、更に異なる構造の水晶振動子についても、本発明を適用することができる。例えば、中間水晶板の外枠をその上面側又は下面側の一方で水晶振動片よりも厚くし、それに対向する側の上側又は下側基板を平板で形成しかつそれと反対側の下側又は上側基板には中間水晶板との対向面に凹部を形成することにより、水晶振動片を収容するキャビティを画定する構造の水晶振動子も、本発明を同様に適用して製造することができる。
【００８８】
以上、本発明の好適実施例について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において上記実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。例えば、上記実施例では、中間水晶板と下側基板とを先に接合したが、別の実施例では、中間水晶板と上側基板とを先の工程で接合し、中間水晶板と下側基板とを後の工程で接合することもできる。更に前記中間水晶板は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの他の様々な公知の圧電材料で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）図は、本発明の方法により水晶振動子を製造する過程を工程順に示す断面図。
【図２】電極カバーの変形例をその使用状態で示す拡大断面図。
【図３】電極カバーの別の変形例をその使用状態で示す拡大断面図。
【図４】本発明の方法による水晶振動子の製造工程において一体に貼り合わせる３枚の水晶ウエハを示す概略斜視図。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）図は、本発明の方法により３枚の水晶ウエハを接合する過程を工程順に示す概略図。
【図６】本発明の方法を適用し得る図１６とは別の水晶振動子を示す断面図。
【図７】（Ａ）図は図６の中間水晶板の上面図、（Ｂ）図はその下面図。
【図８】図６の上側水晶基板の下面図。
【図９】図６の下側水晶基板の上面図。
【図１０】本発明の方法を適用し得る音叉型水晶振動子を示す断面図。
【図１１】（Ａ）図は図１０の中間水晶板の上面図、（Ｂ）図はその下面図。
【図１２】図１０の上側水晶基板の下面図。
【図１３】図１０の下側水晶基板の上面図。
【図１４】本発明の方法を適用し得る別の構成の音叉型水晶振動子を示す断面図。
【図１５】（Ａ）図は図１４の中間水晶板の上面図、（Ｂ）図はその下面図。
【図１６】（Ａ）図は従来の水晶振動子を示す側面図、（Ｂ）図はその縦断面図、（Ｃ）図はその底面図。
【図１７】（Ａ）図は図１６の中間水晶板の上面図、（Ｂ）図はその下面図。
【図１８】図１６の上側水晶基板の下面図。
【図１９】図１６の下側水晶基板の上面図。
【符号の説明】
【００９０】
１，４１，６１，８１…水晶振動子、２，４２，６２，８２…中間水晶板、３，４３，６３，８３…上側基板、４，４４，６４，８４…下側基板、５，４５，６５，８５…水晶振動片、５ａ，４５ａ，６５ａ，８５ａ…基端部、６，４６，６６，８６…外枠、７，８，４７，４８，６８，６９，８８，８９…励振電極、７ａ，８ａ…配線膜、９，１０，１３，３３，４９，５０，５２，７０〜７２，９０〜９２…導電金属薄膜、１１，５１，５３，７３，９３…スルーホール、１２，１６…領域、１４，１５，１７，３３…金属薄膜、１９，２０…外部電極、２１，２２…欠け、２３，２４，２６…電極カバー、２５…金属膜、２７…突起、２８…凹み、３０…中間水晶ウエハ、３１…上側水晶ウエハ、３２…下側水晶ウエハ、３４…貫通孔、３５…トレー、３６…凹所、３７…ウエハ積層体、３８…外郭線、６７，８７…振動腕、７４，７５，９４，９５…凹部、７６，９７…封止孔、５３，７７，９６…キャビティ、７８，９８…シール材料。
【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】
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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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【図１８】
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【図１９】
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