(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励振電極が形成された圧電振動板と当該圧電振動板に一部が連結され圧電振動板の外周に配置される枠体とからなる枠付き圧電振動板と、当該枠付き圧電振動板の一部を接合材により上下から保持する第１のケースと第２のケースとからなる表面実装型圧電振動デバイスであって、
第１のケースと前記枠付き圧電振動板との接合に用いる第１の接合材の融点より第２のケースと前記枠付き圧電振動板との接合に用いる第２の接合材の融点が低いことを特徴とする表面実装型圧電振動デバイス。
【請求項２】
励振電極が形成された圧電振動板と、圧電振動板の外周に配置される枠体と、前記圧電振動板と前記枠体とを連結する連結部と、連結部の少なくとも一部に形成された引出電極と、枠体の表裏に形成された周状の金属膜と、からなる枠付き圧電振動板と、
当該枠付き圧電振動板の枠体に形成された金属膜に対応する周状の金属膜を有するとともに、前記引出電極との接続電極を有し、枠付き圧電振動板を接合材により上下から保持する第１のケースと第２のケースと、
からなる表面実装型圧電振動デバイスであって、
第１のケースと前記枠付き圧電振動板との接合に用いる第１の接合材の融点より第２のケースと前記枠付き圧電振動板との接合に用いる第２の接合材の融点が低いことを特徴とする表面実装型圧電振動デバイス。
【請求項３】
第１のケースと前記枠付き圧電振動板との接合後、第２のケースと前記枠付き圧電振動板との接合を行う請求項１または２記載の表面実装型圧電振動デバイス。
【請求項４】
圧電振動板がＡＴカット水晶振動板からなり、前記連結部はＡＴカットのＺ軸方向に対して３０度傾いた方向に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の表面実装型圧電振動デバイス。
【請求項５】
前記接合材は金属ろう材またはガラス材または金属微粒子含有ペースト材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の表面実装型圧電振動デバイス。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の表面実装型圧電振動デバイスの製造方法であって、
第１のケースと前記枠付き圧電振動板とを第１の接合材で接合した後、前記圧電振動板の露出した面に対して特性調整を行い、その後前記枠付き圧電振動板と第２のケースを第２の接合材により接合することにより気密封止を行うことを特徴とする表面実装型圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項７】
励振電極が形成された圧電振動板と、圧電振動板の外周に配置される枠体と、前記圧電振動板と前記枠体とを連結する連結部と、連結部の少なくとも一部に形成された引出電極と、枠体の表裏に形成された周状の金属膜と、からなる枠付き圧電振動板を多数個有する枠付き圧電振動板ウェハを作成する工程と、
当該枠付き圧電振動板の枠体に形成された金属膜に対応する周状接続金属膜を有するとともに、前記引出電極との接続電極を有し、枠付き圧電振動板の一方の主面を第１の接合材により保持する第１のケースを多数個有する第１のケースウェハを作成する工程と、
当該枠付き圧電振動板の枠体に形成された金属膜に対応する周状接続金属膜を有するとともに、前記引出電極との接続電極を有し、枠付き圧電振動板の他方の主面を第２の接合材により保持する第２のケースを多数個有する第２のケースウェハを作成する工程と、
第１のケースウェハと前記枠付き圧電振動板ウェハとを第１の接合材で接合する工程と、
前記接合工程の後、前記各圧電振動板の露出した励振電極に対して周波数調整を行う工程と、
前記周波数調整工程の後、前記枠付き圧電振動板ウェハと第２のケースウェハとを前記第１の接合材より融点の低い第２の接合材で接合することにより気密封止を行う工程と、  前記気密封止された各ウェハの接合体を各表面実装型圧電振動デバイス毎に個割切断する工程と、
からなることを特徴とする表面実装型圧電振動デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子機器や移動体無線機器等に用いられる水晶振動子等の圧電振動デバイスに関し、特に超小型に対応した圧電振動デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在汎用されている圧電振動子は圧電振動板の表裏面に励振電極が形成された構成であり、例えばＡＴカット水晶振動板を用いた厚みすべり振動子がよく用いられている。このような水晶振動板は箱形のセラミックパッケージに格納され、パッケージと電気的機械的接合が行われるとともに、平板状のリッドにて前記セラミックパッケージの開口部分を閉蓋することにより水晶振動板が気密封止されていた。
【０００３】
この気密封止方法についてはいろいろな構成が検討、採用されているが、例えば接合材としてガラス材を用いたセラミックパッケージとリッドとをガラス材で接合するガラス封止構成や、セラミックパッケージとリッド間に金属ろう材を介在させ、所定の温度雰囲気とすることにより前記金属ろう材により溶融接合したろう材封止構成、あるいはパッケージおよびリッドに形成された金属膜を抵抗溶接の一種であるシーム溶接により溶融接合したシーム封止構成等をあげることができる。
【０００４】
ところでセラミックパッケージは電子部品用パッケージとして汎用されているが、その構成は複数のセラミック層や金属配線層を有しているため、電子部品用パッケージとしての小型化、低背化には限界がある。特に電子機器、移動体無線機器等の超小型化に伴い、電子部品の高い密度でのハイブリッド化が急速に進んでおり、従来構成のセラミックパッケージは適用できない場合があった。
【０００５】
このような超小型化に対応するために、セラミックパッケージを用いず、板状の基板を用い、これを接合した構成が考案されている。例えば特開２００１−２６７８７５号（特許文献１）においては、１対の振動電極が形成された振動子基板と、該振動子基板を支持するベース基板と、前記振動子基板を覆うリッド基板とを備え、前記振動子基板と前記ベース基板及びリッド基板は、共晶接合により気密封止され、前記振動子基板は、第１及び第２の振動電極が形成された振動子片と、該振動子片を支持し、且つ、前記第１の振動電極に接続された第１の配線電極がほぼ全面に形成され、前記第２の振動電極に接続された第２の配線電極が他方の面にほぼ全面に形成された枠部を備え、前記枠部の角部側壁に前記第１の配線電極及び前記第２の配線電極とをそれぞれ接続された第１及び第２の外部電極を形成したことを特徴とする水晶振動子。が開示されている。
【０００６】
上述の振動子基板と、該振動子基板を支持するベース基板と、前記振動子基板を覆うリッド基板との接合は、例えば金錫の共晶合金により行われる。ところで圧電振動デバイスは、通常パッケージ収納後圧電振動板に対して周波数調整（トリミング）を行う。特許文献１の構成においては、リッド基板またはベース基板に透光材料を用い、振動子基板とベース基板とリッド基板とを接合した後、レーザー光により励振電極を構成する金属膜を除去することによりトリミングする方法が開示されている。このような周波数調整はトリミングした金属粒がパッケージ内に残ることになり、特性の悪化を招くことがあった。
【０００７】
気密封止前の周波数調整を行う場合、例えば特許文献１の構成においてベース基板と振動子基板を接合後振動子基板に対して周波数調整を行い、その後リッド基板を接合する方法が考えられるが、上述の接合材構成ではベース基板と振動子基板、リッド基板と振動子基板との両方の接合に金錫の共晶合金を用いているためにリッド基板接合時に最初の接合材が溶融し、気密性が低下する可能性があった。
【特許文献１】特開２００１−２６７８７５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは超小型化、超低背化に対応するとともに、特性調整が容易でかつ気密封止性能が向上した圧電振動デバイスを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による表面実装型圧電振動デバイスは、請求項１に示すように、励振電極が形成された圧電振動板と当該圧電振動板に一部が連結され圧電振動板の外周に配置される枠体とからなる枠付き圧電振動板と、当該枠付き圧電振動板の一部を接合材により上下から保持する第１のケースと第２のケースとからなる表面実装型圧電振動デバイスであって、
第１のケースと前記枠付き圧電振動板との接合に用いる第１の接合材の融点より第２のケースと前記枠付き圧電振動板との接合に用いる第２の接合材の融点が低いことを特徴としている。
【００１０】
上記各構成によれば、最初に第１のケースと前記枠付き圧電振動板との接合を行い、この状態で例えば上述の周波数調整を枠付き圧電振動板に対して行った後、第２のケースと前記枠付き圧電振動板との接合を行った場合でも、第１のケースと前記枠付き圧電振動板との接合に用いる第１の接合材の融点より第２のケースと前記枠付き圧電振動板との接合に用いる第２の接合材の融点が低いことにより、最初に行った第１のケースと枠付き圧電振動板との接合に悪影響を与えない。例えば、接合材が軟化したり、溶融して気密性が低下する等の不具合が生じない。
【００１１】
より具体的な構成として請求項２に示すように、励振電極が形成された圧電振動板と、圧電振動板の外周に配置される枠体と、前記圧電振動板と前記枠体とを連結する連結部と、連結部の少なくとも一部に形成された引出電極と、枠体の表裏に形成された周状の金属膜と、からなる枠付き圧電振動板と、当該枠付き圧電振動板の枠体に形成された金属膜に対応する周状接続金属膜を有するとともに、前記引出電極との接続電極を有し、枠付き圧電振動板を接合材により上下から保持する第１のケースと第２のケースと、からなる表面実装型圧電振動デバイスであって、第１のケースと前記枠付き圧電振動板との接合に用いる第１の接合材の融点より第２のケースと前記枠付き圧電振動板との接合に用いる第２の接合材の融点が低いことを特徴とする表面実装型圧電振動デバイスをあげることができる。
【００１２】
上記各構成によれば、第１のケースと前記枠付き圧電振動板との接合に用いる第１の接合材の融点より第２のケースと前記枠付き圧電振動板との接合に用いる第２の接合材の融点が低いことにより、最初に第１のケースと前記枠付き圧電振動板との接合を行い、その後圧電振動板等に対して各種の製造、調整作業を行った後、第２のケースによる気密封止を行った場合、第２のケースによる気密封止接合時に以前の接合材に対して悪影響を与えない。
【００１３】
また枠体に形成された金属膜並びに第１のケースと第２のケースに形成された周状接続金属膜を有する構成により、気密封止のための両者の接合を容易にするとともに、第１のケースと第２のケースに圧電振動板の引出電極と接続される接続電極を有しているので、圧電振動板の気密封止と圧電振動板に形成された励振電極や引出電極のケースへの接続を容易に行うことができる。
【００１４】
また請求項３に示すように、上述の各構成において、第１のケースと前記枠付き圧電振動板との接合後、第２のケースと前記枠付き圧電振動板との接合を行う表面実装型圧電振動デバイスであってもよい。
【００１５】
上記各構成によれば、第１のケースと前記枠付き圧電振動板との接合に用いる接合材の融点より第２のケースと前記枠付き圧電振動板との接合に用いる接合材の融点が低いことにより、最初に第１のケースと前記枠付き圧電振動板との接合を行い、第２のケースによる気密封止前に圧電振動板等に対して各種の製造、調整作業を行った後、第２のケースと枠付き圧電振動板とを接合材より接合しても、最初の第１のケースと前記枠付き圧電振動板との接合に対して悪影響を与えない。
【００１６】
また請求項４に示すように、上記各構成のおいて圧電振動板がＡＴカット水晶振動板からなり、前記連結部はＡＴカットのＺ軸方向に対して３０度傾いた方向に形成されている構成としてもよい。なお、傾き角度はＺ軸に対して＋３０度と−３０度の場合があり、３０度近傍に引き出しを設定すればよい。
【００１７】
請求項４によれば、連結部の引出方向がＡＴカット水晶板のＺ軸に対して３０度傾いた方向に引き出されるので、圧電振動板における支持の影響を排除できる。すなわち、約３０度の角度の方向はＡＴカット水晶振動板において応力感度がゼロになる領域であり、枠体との接合における応力の影響を極力抑制することができ、特性の安定した圧電振動デバイスを得ることができる。
【００１８】
さらに請求項５示すように、上述の各構成において、前記第１、第２の接合材は金属ろう材またはガラス材または金属微粒子含有ペースト材であることを特徴とする表面実装型圧電振動デバイスであってもよい。
【００１９】
なお、金属微粒子含有ペースト材は、例えば平均粒径が１〜１００ｎｍで、表面には有機系被膜により被覆され、加熱により当該有機系被膜が除去される金属微粒子を有機溶媒中に分散させた金属微粒子ペースト接合材をあげることができる。金属微粒子は金、銀、銅、ニッケル、チタン、錫、パラジウム等の金属材料を例示することができる。
【００２０】
金属ろう材またはガラス材または金属微粒子含有ペースト材は例えば圧電振動デバイスに対して加熱を行うことにより、接合材の溶融接合を進めることができ、複数個の圧電振動デバイスを一括して気密封止するような製造に有効である。
【００２１】
本発明は上記構成を用いた製造方法についても提案している。例えば、請求項６に示すように、請求項１乃至５のいずれかに記載の表面実装型圧電振動デバイスの製造方法であって、第１のケースと前記枠付き圧電振動板とを第１の接合材で接合した後、前記圧電振動板の露出した面に対して特性調整を行い、その後前記枠付き圧電振動板と第２のケースを第２の接合材により接合することにより気密封止を行うことを特徴としている。
【００２２】
特性調整は例えば励振電極に対して周波数調整を行ったり、その他の電気的特性を調整する。周波数調整は例えば励振電極を構成する金属膜の膜厚を減じたり、増加させる等により行う。
【００２３】
請求項６によれば、第１のケースと前記枠付き圧電振動板とを接合材で接合した後、前記圧電振動板の露出した面に対して特性調整を行い、その後前記枠付き圧電振動板と第２のケースを接合することにより気密封止を行う。これにより特性調整が十分に行えかつ気密封止時に第１のケースと前記枠付き圧電振動板接合に対して悪影響を与えない、気密性の良好な表面実装型圧電振動デバイスを得ることができる。
【００２４】
さらに本発明は多数個の表面実装型圧電振動デバイスを得るウェハ単位での製造方法についても開示している。すなわち請求項７に示すように、励振電極が形成された圧電振動板と、圧電振動板の外周に配置される枠体と、前記圧電振動板と前記枠体とを連結する連結部と、連結部の少なくとも一部に形成された引出電極と、枠体の表裏に形成された周状の金属膜と、からなる枠付き圧電振動板を多数個有する枠付き圧電振動板ウェハを作成する工程と、当該枠付き圧電振動板の枠体に形成された金属膜に対応する周状接続金属膜を有するとともに、前記引出電極との接続電極を有し、枠付き圧電振動板の一方の主面を第２の接合材により保持する第１のケースを多数個有する第１のケースウェハを作成する工程と、当該枠付き圧電振動板の枠体に形成された金属膜に対応する周状接続金属膜を有するとともに、前記引出電極との接続電極を有し、枠付き圧電振動板の他方の主面を第２の接合材により保持する第２のケースを多数個有する第２のケースウェハを作成する工程と、第１のケースウェハと前記枠付き圧電振動板ウェハとを第１の接合材で接合する工程と、前記接合工程の後、前記各圧電振動板の露出した励振電極に対して質量加減による周波数調整を行う工程と、前記周波数調整工程の後、前記枠付き圧電振動板ウェハと第２のケースウェハとを前記第１の接合材より融点の低い第２の接合材で接合することにより気密封止を行う工程と、前記気密封止された各ウェハの接合体を各表面実装型圧電振動デバイス毎に個割切断する工程と、からなることを特徴とする表面実装型圧電振動デバイスの製造方法である。周波数調整は例えば励振電極に対する質量減（除去）、または質量増（付加）により行えばよい。
【００２５】
上記製造方法によれば、第１のケースウェハと前記枠付き圧電振動板ウェハと第２のケースウェハとを用意し、第１のケースウェハと前記枠付き圧電振動板ウェハとを第１の接合材で接合し、この接合工程の後、前記各圧電振動板の露出した励振電極に対して質量加減による周波数調整を行う工程を有するので、各圧電振動板の励振電極に対して順次連続して周波数調整を行うことができ、効率的な製造を行うことができる。
【００２６】
そして前記周波数調整工程の後、前記枠付き圧電振動板ウェハと第２のケースウェハとを前記体１の接合材より融点の低い第２の接合材で接合することにより気密封止を行う工程により、多数個の圧電振動デバイスに対して一括して気密封止を行うことができる。以上の製造方法により、周波数調整の行われた高精度の圧電振動デバイスを良好な気密性の状態で得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、超小型化、超低背化に対応するとともに、特性調整が容易でかつ気密封止性能が向上した圧電振動デバイスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明による好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。
本発明による第１の実施の形態を表面実装型の水晶振動子を例にとり図１乃至図９とともに説明する。図１は本実施の形態を示す第１のケースに搭載した枠付き圧電振動板の平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図、図４は枠付き圧電振動板ウェハを示す平面図、図５は第１のケースウェハの平面図、図６は第２のケースウェハの平面図、図７は周波数調整を示す図、図８は周波数調整を示す詳細図、図９は分割工程を示す図である。
【００２９】
表面実装型水晶振動子は、枠付き圧電振動板１と当該枠付き圧電振動板の下方に接合される第１のケース２と前記枠付き圧電振動板の上方に接合される第２のケース３と、からなる。枠付き圧電振動板１は平板状のＡＴカット水晶振動板からなり、水晶振動板１０とその外周には所定の間隔１０ｅを隔てて枠体１１が形成されている。水晶振動板１０は矩形形状の四隅が切り欠かれた切り欠き部を有する形状である。この水晶振動板１０の切り欠き部と枠体１１は連結部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにより接続されており、これにより水晶振動板１０と枠体１１と各連結部とが一体構成をなしている。枠体１１は矩形周状構成であり、４角の内側部分には前記水晶振動板の切り欠き部に対応した突出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが形成されている。
【００３０】
水晶振動板の中央部分の表裏には励振電極１２，１３が対向して形成されており、励振電極１２は引出電極１２ａ，１２ｂにより枠体に引き出されている。当該引出電極１２ａ，１２ｂは連結部１０ｂ、１０ｄを介して前記突出部１１ｂ，１１ｄに延びており、突出部に形成された貫通孔１１ｂｂ、１１ｄｂを介して水晶振動板の裏面にまで引き出されている。また水晶振動板の裏面に形成された励振電極１３は引出電極１３ａ，１３ｂ（図示せず）により枠体に引き出されている。当該引出電極１３ａ，１３ｂは連結部１０ａ、１０ｃ（図示せず）を介して前記突出部１１ａ，１１ｃに延びており、突出部に形成された貫通孔１１ａｂ、１１ｃｂを介して水晶振動板の表面にまで引き出されている。なお、各貫通孔には真空蒸着法等の薄膜形成手段により電極膜が形成されている。このような構成により、励振電極１２、１３は枠体のそれぞれ対角の突出部の表裏に引き出されている。
【００３１】
枠体１１において各突出部の外側の枠状部分には表裏それぞれに周状の金属膜１４，１５が形成されている。この実施の形態では当該金属膜１４，１５は前記各励振電極１２，１３と各々電気的に接続されていないが、励振電極が短絡しない状態で接続されていてもよい。また当該周状の金属膜１４，１５は枠体の外周縁まで形成されていてもよいが、外周縁より内側に形成されていてもよい。このような構成であれば、金属膜１４，１５同士の短絡を抑制できる。
【００３２】
枠付き圧電振動板１の下部には第１のケース２が接合されている。第１のケース２は水晶板またはセラミック板からなり、中央部分に凹部２０を有する構成である。当該凹部２０の周囲には堤部２１が形成されており、当該堤部の平面形状は前記枠体１１に対応した構成で、枠体と突出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに対応する堤部が形成された構成となっている。なお、前記凹部は必ずしも必要ではなく、後述の接合材や金属膜厚の調整により水晶振動板１０の励振空間（キャビティ）が形成可能な場合は凹部を形成しなくてもよい。
【００３３】
凹部２０は例えば水晶板の場合、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチングにより形成したり、またイオンミリング等のドライエッチング法あるいはサンドブラスト法等により形成すればよい。なお、当該加工には所定領域にのみ凹部を形成するために非加工領域以外をマスキングする技術を併用して行う。
【００３４】
また第１のケース２には前記突出部の貫通孔形成領域に対応した位置に表裏に貫通する貫通孔２２，２３，２４，２５（一部図示せず）が形成されている。当該貫通孔２２，２３，２４，２５の上面にはそれぞれ接続電極２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ（一部図示せず）が形成されるとともに、貫通孔の下面には引出電極２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ（一部図示せず）が形成されている。また貫通孔内には金属材料が形成され、このような構成により水晶振動板１０の励振電極１２，１３は第１のケースの引出電極に接続されている。さらに第１のケース２の表面の外周領域には周状の金属膜２６が形成されている。当該金属膜２６は前記枠体１１に形成された金属膜１５に対応して形成されている。
【００３５】
枠付き圧電振動板と第１のケースとの接合は金属ろう材を用いており、貫通孔１１ａｂ、１１ｂｂ、１１ｃｂ、１１ｄｂの下面に設けられた電極材料と引出電極２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａとを第１の接合材（金属ろう材）Ｓ１により接合する。また第１のケースの金属膜２６と枠体の金属膜１５とも第１の接合材（金属ろう材）Ｓ１により接合することで、枠付き圧電振動板と第１のケースとを電気的機械的に接合する。なお、上記例においては枠体の突出部に形成された貫通孔の下方にケースの貫通孔２２，２３，２４，２５が形成された構成となっているが、両貫通孔が平面で見てずれていてもよい。この場合は、電気的な接続を行うために第１の接合材の形成領域も広くなるので接合強度が向上する。
【００３６】
なお、前記貫通孔および各電極（金属材）の形成は、前述のフォトリソグラフィ技術を用いたエッチング技術により形成したり、またイオンミリング等のドライエッチング法あるいはサンドブラスト法等と真空蒸着法等により形成する。
【００３７】
枠付き圧電振動板１の上部には第２のケース３が形成されている。第２のケース３は水晶板またはセラミック板からなり、中央部分に凹部３０を有する構成である。当該凹部３０の周囲には堤部３１が形成されているが、当該堤部の平面形状も第１のケースと同様前記枠体１１に対応した構成であり、枠体１１と突出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに対応する堤部構成となっている。なお、第２のケースについては突出部に対応する堤部を形成しなくてもよい。また前記凹部３０も必ずしも必要ではなく、後述の接合材や金属膜厚の調整により水晶振動板１０の励振空間（キャビティ）が形成可能な場合は凹部を形成しなくてもよい。第２のケースの裏面（前記枠付き圧電振動板側）の外周領域には枠状の金属膜３６が形成されている。当該金属膜３６は前記枠体に形成された金属膜１４に対応して形成されている。
【００３８】
枠付き圧電振動板と第２のケースとの接合は第２の接合材（金属ろう材）Ｓ２を用いており、枠体の金属膜１４と第２のケースの金属膜とを第２の接合材（金属ろう材）Ｓ２により接合する。これにより枠付き圧電振動板と第２のケースとを接合し、気密封止が行われる。当該第２の接合材Ｓ２は第１の接合材Ｓ１より融点が低い材料を用いている。
【００３９】
なお、第２のケース上面に導電材を形成し、この導電材をアース接続することにより電磁シールド構成をとってもよい。このアース接続は引出電極のいずれかを用いたり、あるいは別途アース用引出電極を設けてもよい。
【００４０】
上述の金属ろう材の例として、枠付き圧電振動板１と第１のケース２の接合との接合に用いる第１の接合材Ｓ１は金ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）ろう材を用い、枠付き圧電振動板１と第２のケース３の接合に用いる第２の接合材Ｓ２は金錫（Ａｕ−Ｓｎ）ろう材を用いている。第１の接合材Ｓ１の融点は３５６℃と第２の接合材Ｓ２の融点２８０℃対して高く設定されている。従って、最初に枠付き圧電振動板と第１のケースとを第１の接合材Ｓ１によりろう接し、その後必要に応じて調整作業、熱安定化作業を行った後、第２の接合材Ｓ２によりろう接する場合であっても、後者のろう接時に第１の接合材が溶融したり軟化することが無く、特性の安定化した表面実装型圧電振動デバイスを得ることができる。なお、金属ろう材は予め枠付き圧電振動板あるいは第１，第２のケースに形成されているか、またはシート状の金属ろう材を枠付き圧電振動板と第１，第２のケース間に介在させることにより接合を行う。
【００４１】
また、接合材として金属ろう材を用いたが、第１の接合材が第２の接合材より融点が高い関係にある接合材であれば適用することができる。例えば上記以外低融点金属や半田、無鉛半田等の金属ろう材を用いてもよいし、錫鉛系ガラス材やスズリン酸系ガラス材、銀リン酸系ガラス材、ビスマス系ガラス材、酸化バナジウム系ガラス材等のガラス接合材を用いてもよいし、あるいは金属微粒子含有ペースト材を用いてもよい。あるいはこれら接合材を組みあわせて第１、第２の接合材として適用してもよい。
【００４２】
次に本発明による表面実装型圧電振動デバイスの製造方法について、図４乃至図９とともに説明する。この製造方法においてはウェハ単位での製造例を示している。図４は図１に示すような水晶振動板１０と枠体１１の組からなる枠付き圧電振動板１をマトリクス状に多数個形成（一部のみ図示）した枠付き圧電振動板ウェハＷ１を示している。なお、図４において励振電極等については記載を省略している。この例においては枠付き圧電振動板１が２０個マトリクス状に形成された枠付き圧電振動板ウェハを例示しており、後述の第１のケースウェハと第２のケースウェハも各々２０個のケースが形成された例を示している。これら多数個の枠付き圧電振動板はフォトリソグラフィ技術により、外形加工並びに励振電極形成を行う。
【００４３】
また図５は第１のケース２をマトリクス状に多数個形成（一部のみ図示）した第１のケースウェハＷ２を示している。当該ウェハは水晶を用いており、各々第１のケースとして凹部や堤部、金属膜が形成されている。この形状加工においても、フォトリソグラフィ技術により行っている。
【００４４】
図６は第２のケース３をマトリクス状に多数個形成（一部のみ図示）した第２のケースウェハＷ３を示している。当該ウェハも水晶を用いており、各々第２のケースとして凹部や堤部、金属膜が必要に応じて形成されている。この形状加工においても、フォトリソグラフィ技術により行っている。
【００４５】
最初に第１のケースウェハＷ２上に枠付き圧電振動板ウェハＷ１を重ね合わせ接合する（第１の接合工程）。なお、第１の接合工程に先立って、予め各第１のケース２に形成された枠状の金属膜２６および引出電極２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ上に第１の接合材Ｓ１（金ゲルマニウムろう材）がそれぞれ形成されている。従って第１のケースウェハＷ２上に枠付き圧電振動板ウェハＷ１を重ね合わせ接合することにより、各枠体の金属膜１５と枠状の金属膜２６、および枠付き圧電振動板の貫通孔下面に形成された電極材料と引出電極２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａとが第１の接合材Ｓ１を介して接合される。なお、第１の接合材は枠付き圧電振動板ウェハ側に形成してもよい。
【００４６】
このウェハを重ねた状態で所定温度の雰囲気加熱を行う。具体的には真空あるいは不活性ガス雰囲気の加熱炉に１または複数の上記重ね合わせたウェハの組を収納し、所定の温度プロファイルにより第１の接合材１の溶融温度に加熱する。以上により各ウェハの枠付き圧電振動板と第１のケースとが接合される。このような第１の接合工程により、励振電極１２が上部に露出した水晶振動板がマトリクス状に並んだウェハ接合体を得ることができる。
【００４７】
次に図７に示すように前記露出した励振電極１２に対して周波数調整を行う（周波数調整工程）。本実施の形態ではドライエッチング法の１種であるイオンミリングにより励振電極の金属膜厚を減じ、周波数調整を行う。具体的には各枠付き圧電振動板毎に調整動作を行うが、金属板に調整窓Ｍ１を形成したミリング用マスクＭを各枠付き圧電振動板に適用し、上部からイオンミリングを実行する。イオンミリング実行時には当該圧電振動板の周波数をリアルタイムに測定するか、あるいは調整、測定を繰り返す等により圧電振動板の周波数調整状況のモニタリングを行う。所定の周波数に調整した後、次の枠付き圧電振動板の調整を同様の手順で行い、ウェハすべての圧電振動板の周波数を調整する。なお、ミリング用マスクの動作、調整窓の動作、イオンミリングの実行、周波数測定は制御部で集中制御して動作させればよい。
【００４８】
図８は１つの圧電振動デバイスに着目したイオンミリングによる周波数調整を示す詳細図である。イオンミリング装置Ｔから出力したイオンはマスクＭの調整窓Ｍ１を介して水晶振動板１０の励振電極１２の電極膜厚を減じる。調整中の周波数は、例えば第１のケースに形成された接続電極２４ｂ、２５ｂを介して測定され、所定の周波数に達した段階で調整を終了する。なお、周波数調整方法はイオンミリング以外に例えば質量付加方法としてパーシャル蒸着法をあげることができる。
【００４９】
すべての水晶振動板に対して当該周波数調整を完了した後、第２のケースウェハ３にて枠付き圧電振動板ウェハを被覆し、気密封止する（第２の接合工程、図９（ａ）参照）。当該第２の接合工程では圧電振動デバイスの内部雰囲気を決定する。例えば真空封止を行う場合は、真空加熱炉を用いて気密封止を行い、不活性ガス雰囲気で気密封止を行う場合は、例えば窒素ガス等の不活性ガス雰囲気の加熱炉で気密封止を行う。真空封止について具体的に例示すると、枠付き圧電振動板ウェハＷ１と第１のケースウェハＷ２の組に対して第２のケースウェハにより上面すなわち励振電極２側を被覆する。第２のケースウェハ側の外周の金属膜３６には予め第２の接合材Ｓ２である金錫（Ａｕ−Ｓｎ）ろう材が形成されており、第２のケースウェハによる被覆により第２の接合材Ｓ２と枠体の金属膜１４とが接触し、この状態で真空加熱炉にて加熱を行う。真空加熱炉にて所定の真空状態に保ち、所定の温度プロファイルにより接合材２を溶融し、ろう接を行う。この時の溶融温度は前述のとおり第１の接合工程より低温で行うことができるので、第１の接合工程時の第１の接合材Ｓ１（金属ろう材）が溶融あるいは軟化することはない。以上の工程により、水晶振動板１０が各々気密封止された状態のウェハ接合体を得ることができる。なお各ウェハの接合はマーカＮにより位置あわせを行うことにより、位置ずれのない高精度に接合を行うことができる。
【００５０】
次に図９（ｂ）に示すように前記ウェハ接合体を各々の圧電振動デバイスに切り離す（分割工程）。分割工程はダイシングによって行ってもよいし、予めウェハにスクライブ溝を設けておき、このスクライブ溝を基点として個割りしてもよい。以上、第１の接合工程、周波数調整工程、第２の接合工程、分割工程により、ウェハから個割りされた表面実装型圧電振動デバイスＲを得ることができる。
【００５１】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば枠付き圧電振動板の構成についての他の形態例を図１０乃至図１２とともに説明する。いずれも水晶板を用いているが、他の単結晶圧電材料や圧電セラミック板を用いてもよい。図１０は水晶振動板４０が枠体４１に対し片持ち支持された構成を示している。枠付き圧電振動板４は励振電極４２，４３（裏面の４３は図示せず）が形成された水晶振動板４０と、水晶振動板４０の外周に所定の間隔４０ｅを隔てて配置された枠体４１と、水晶振動板と枠体とをつなぐ連結部４０ａ，４０ｂとからなる。当該連結部４０ａ，４０ｂはＺ軸方向の一方のみに引き出した片持ち支持構成であり、かつ連結部の引出方向はＺ軸に対して±３０度の角度で引き出されている。この角度３０度はＡＴカット水晶振動板において応力感度がゼロとなる領域であり、枠体との接合における応力の影響を極力抑制することができる構成となっている。特に本発明においては枠体が上下のケースにて強固に保持されるので、保持応力の影響を水晶振動板に伝えにくく、特性の安定した圧電振動デバイスを得ることができる。
【００５２】
枠体４１には突出部４１ａ，４１ｂが形成され、当該突出部には各々貫通孔４１ａｂ，４１ｂｂが形成されている。貫通孔の上下面には接続電極が形成されるとともに貫通孔内部にも電極材が形成され、第１のケース等との電気的接続が可能な構成となっている。図１０に示す構成によれば、片持ち支持を行っていることにより、上記効果に加えて支持による振動抑制等による特性低下を抑制するとともに、連結部の形成角度を特定しているので支持の影響を受けにくい、良好な特性の圧電振動デバイスを得ることができる。
【００５３】
図１１に示す構成は水晶振動板５０が楕円形状であり、枠体５１に対し両持ち支持された構成を示している。枠付き圧電振動板５は楕円状の励振電極５２，５３（裏面の５３は図示せず）が形成された水晶振動板５０と、水晶振動板５０の外周に所定の間隔５０ｅを隔てて配置された枠体５１と、水晶振動板と枠体とをつなぐ連結部５０ａ，５０ｂ、５０ｃ、５０ｄとからなる。当該連結部５０ａ，５０ｂ、５０ｃ、５０ｄはＺ軸方向の両方向に引き出した両持ち支持構成であり、かつ連結部の引出方向はＺ軸に対して±３０度の角度で引き出されている。この角度３０度は水晶振動板において応力感度がゼロとなる領域であり、枠体との接合における応力の影響を極力抑制することができる構成となっている。
【００５４】
枠体５１には突出部５１ａ，５１ｂ、５１ｃ、５１ｄが形成され、当該突出部には各々貫通孔５１ａｂ，５１ｂｂ、５１ｃｂ、５１ｄｂが形成されている。貫通孔の上下面には接続電極が形成されるとともに貫通孔内部にも電極材が形成され、第１のケース等との電気的接続が可能な構成となっている。図１１に示す構成によれば、水晶振動板の外形が楕円形状であり、励振電極が楕円状であることにより、輪郭系等の不要振動の影響を受けにくく、また連結部の形成角度を特定しているので支持の影響を受けにくい、良好な特性の圧電振動デバイスを得ることができる。
【００５５】
図１２に示す構成は水晶振動板６０が矩形形状であり、枠体６１に対し両持ち支持された構成を示している。枠付き圧電振動板６は楕円状の励振電極６２，６３（裏面の６３は図示せず）が形成された水晶振動板６０と、水晶振動板６０の外周に所定の間隔６０ｅを隔てて配置された枠体６１と、水晶振動板と枠体とをつなぐ連結部６０ａ，６０ｂとからなる。当該連結部５０ａ，５０ｂはＺ軸方向の両方向に引き出した両持ち支持構成であり、かつ連結部の引出方向はＺ軸に対して±３０度の角度で引き出されている。この角度３０度は水晶振動板において応力感度がゼロとなる領域であり、枠体との接合における応力の影響を極力抑制することができる構成となっている。
【００５６】
枠体６１には突出部６１ａ，６１ｂが形成され、当該突出部には各々貫通孔６１ａｂ，６１ｂｂが形成されている。貫通孔の上下面には接続電極が形成されるとともに貫通孔内部にも電極材が形成され、第１のケース等との電気的接続が可能な構成となっている。図１２に示す構成によれば、両持ち支持構成により耐衝撃性が良好で、また連結部の形成角度を特定しているので支持の影響を受けにくい、良好な特性の圧電振動デバイスを得ることができる。
【００５７】
なお、上記各実施形態の例示においては、ＡＴカット水晶振動板を用いた表面実装型の水晶振動子を例示したが、音叉型水晶振動子や水晶フィルタ、ＳＣカット水晶振動板に適用することもできるし、あるいはタンタル酸リチウム等の単結晶圧電材料や圧電セラミックを用いてもよい。ケース材料についても水晶板以外にセラミック等を用いてもよい。
【００５８】
なお、本発明は、その精神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】
【００５９】
水晶振動子、水晶発振器等の圧電振動デバイスの量産に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明による実施の形態を示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図４】枠付き圧電振動板ウェハの平面図。
【図５】第１のケースウェハの平面図。
【図６】第２のケースウェハの平面図。
【図７】周波数調整工程を示す図。
【図８】周波数調整工程を示す詳細図。
【図９】分割工程を示す図。
【図１０】他の実施形態を示す図。
【図１１】他の実施形態を示す図。
【図１２】他の実施形態を示す図。
【符号の説明】
【００６１】
１  枠付き圧電振動板
２  第１のケース
３  第２のケース
Ｓ１  第１の接合材                                                              Ｓ２  第２の接合材                                                                                                                                
【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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