(57)【要約】【課題】  パッケージ等への固定において、電気的特性の劣化、及び振動領域の破損を防止することができる振動子デバイスを提供する。【解決手段】  振動子デバイス１では、上面２ａ側に振動子５が形成された基体２の下面２ｂに、溝１２が設けられている。これにより、振動子デバイス１をパッケージ２０の基板２１の上面２１ａに固定するに際し、溝１２内に接着剤１３を配置することができるため、振動子５においてキャビティ３の開口部３ａと対向する振動領域７ａに不要な応力が生じたり、接着剤１３がキャビティ３内に侵入したりするようなことが防止される。従って、振動子デバイス１によれば、基板２１の上面２１ａへの固定において、電気的特性の劣化、及び振動領域７ａの破損を防止することが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面及び他方の面に開口するキャビティが設けられた基体と、
前記キャビティの前記一方の面側の開口部と振動領域が対向するように、前記基体に対して前記一方の面側に形成された振動子と、を備え、
前記他方の面には、凹部が設けられていることを特徴とする振動子デバイス。
【請求項２】
前記凹部は、溝であることを特徴とする請求項１記載の振動子デバイス。
【請求項３】
前記凹部は、前記他方の面の外縁に至っていることを特徴とする請求項１又は２記載の振動子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラム構造の振動子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来におけるダイヤフラム構造の振動子デバイスとして、振動子を支持する基体に設けられたキャビティに対して、振動子デバイスを収納するためのパッケージに設けられた凸部が嵌合されて、接着剤によりパッケージに固定されるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１５８４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した振動子デバイスには、次のような問題が存在する。すなわち、基体に設けられたキャビティに対して、パッケージに設けられた凸部が嵌合されるため、基体により支持された振動子においてキャビティの開口部と対向する振動領域に不要な応力が生じたり、接着剤がキャビティ内に侵入したりするおそれがある。その結果、振動子デバイスの電気的特性が劣化するばかりか、最悪の場合には振動領域が破損するおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、パッケージ等への固定において、電気的特性の劣化、及び振動領域の破損を防止することができる振動子デバイス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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る振動子デバイスは、一方の面及び他方の面に開口するキャビティが設けられた基体と、キャビティの一方の面側の開口部と振動領域が対向するように、基体に対して一方の面側に形成された振動子と、を備え、他方の面には、凹部が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
この振動子デバイスでは、一方の面側に振動子が形成された基体の他方の面に、凹部が設けられている。これにより、振動子デバイスをパッケージ等に固定するに際し、凹部内に接着剤を配置することができるため、振動子においてキャビティの一方の面側の開口部と対向する振動領域に不要な応力が生じたり、接着剤がキャビティ内に侵入したりするようなことが防止される。従って、この振動子デバイスによれば、パッケージ等への固定において、電気的特性の劣化、及び振動領域の破損を防止することが可能となる。
【０００７】
本発明に係る振動子デバイスにおいては、凹部は、溝であることが好ましい。これにより、接着剤が凹部から食み出して基体の他方の面とパッケージ等との間に入り込むのを防止しつつ、振動子デバイスをパッケージ等に確実に固定することが可能となる。
【０００８】
本発明に係る振動子デバイスにおいては、凹部は、他方の面の外縁に至っていることが好ましい。これにより、接着剤の量が凹部の容量より多い場合でも、接着剤が基体の外側へ逃がされるため、接着剤が凹部から食み出して基体の他方の面とパッケージ等との間に入り込むのをより一層確実に防止することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、パッケージ等への固定において、電気的特性の劣化、及び振動領域の破損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る振動子デバイスの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１に示されるように、振動子モジュールＭは、ダイヤフラム構造の振動子デバイス１と、振動子デバイス１を収納するパッケージ２０とを具備している。
【００１２】
パッケージ２０は、基板２１と、側壁２２と、上蓋２３とを備えている。基板２１の上面２１ａには、電極２４，２５が形成されており、基板２１の下面２１ｂには、電極２６，２７が形成されている。電極２４と電極２６とは、基板２１に設けられたスルーホール２８を介して電気的に接続されており、電極２５と電極２７とは、基板２１に設けられたスルーホール２９を介して電気的に接続されている。
【００１３】
振動子デバイス１は、図１及び図２に示されるように、Ｓｉ基板からなる矩形板状（例えば、外形約２ｍｍ×約２ｍｍ、厚さ約２５０μｍ）の基体２を備えており、基体２の中央には、上面（一方の面）２ａ及び下面（他方の面）２ｂに開口する四角錘台状のキャビティ３が設けられている。基体２の上面２ａには、キャビティ３の上面２ａ側の開口部３ａを閉じるように、ＳｉＯ２、ＳｉＮ或いはＡｌ２Ｏ３等からなる絶縁膜４が形成されている。
【００１４】
絶縁膜４上には、矩形薄板状（例えば、外形約２ｍｍ×約２ｍｍ、厚さ約２μｍ）の振動子５が形成されている。振動子５は、絶縁膜４上の一部の領域に形成された下部電極６、下部電極６を覆うように絶縁膜４上に形成された圧電膜７、並びに圧電膜７上に形成された上部電極８及び端子電極９を有している。上部電極８は、圧電膜７の厚さ方向において下部電極６の一部と対向する本体部８ａ、端子部８ｂ、及び本体部８ａと端子部８ｂとを連結する連結部８ｃを有している。端子電極９は、圧電膜７に設けられたスルーホール１１を介して下部電極６と電気的に接続されている。なお、図２に示されるような２つの振動子からなる構成に限定されず、３つ以上の振動子からなる構成としてもよい。
【００１５】
下部電極６、上部電極８、端子電極９は、Ａｌ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ或いはこれらの合金等の導電材料からなり、スパッタリング法や蒸着法等により薄膜を形成した後に、フォトレジストを用いたエッチングによりパターンニングを行うことで形成される。また、圧電膜７は、ＡｌＮ、ＺｎＯ或いはＰＺＴ等の圧電材料からなり、スパッタリング法やＣＶＤ法等により形成される。
【００１６】
圧電膜７のうち、その厚さ方向において下部電極６の一部と本体部８ａとで挟まれた部分は、振動領域７ａとなっている。振動領域７ａは、圧電膜７の厚さ方向においてキャビティ３の上面２ａ側の開口部３ａと対向している。
【００１７】
基体２の下面２ｂには、溝（凹部）１２が設けられている。溝１２は、キャビティ３の下面２ｂ側の開口部３ｂの両側において延在しており、各溝１２の両端は、下面２ｂの外縁に至っている。すなわち、各溝１２の両端は、基体２の側面に至って開口している。
【００１８】
図１に示されるように、振動子デバイス１は、溝１２内に配置された接着剤１３によって、基板２１の上面２１ａの所定の位置に固定されている。振動子デバイス１の端子電極９とパッケージ２０の電極２４とは、ボンディングワイヤ１４によって電気的に接続されており、振動子デバイス１の上部電極８（具体的には、上部電極８の端子部８ｂ）とパッケージ２０の電極２５とは、ボンディングワイヤ１５によって電気的に接続されている。これにより、パッケージ２０の電極２６，２７は、振動子モジュールＭが回路基板に実装されるに際し、端子電極として機能する。
【００１９】
以上のように構成された振動子デバイス１では、上面２ａ側に振動子５が形成された基体２の下面２ｂに、溝１２が設けられている。これにより、振動子デバイス１をパッケージ２０の基板２１の上面２１ａに固定するに際し、溝１２内に接着剤１３を配置することができるため、振動子５においてキャビティ３の開口部３ａと対向する振動領域７ａに不要な応力が生じたり、接着剤１３がキャビティ３内に侵入したりするようなことが防止される。従って、振動子デバイス１によれば、基板２１の上面２１ａへの固定において、電気的特性の劣化、及び振動領域７ａの破損を防止することが可能となる。
【００２０】
しかも、振動子デバイス１では、溝１２の両端が基体２の下面２ｂの外縁に至っている。これにより、接着剤１３の量が溝１２の容量より多い場合でも、接着剤１３が基体２の外側へ逃がされるため、接着剤１３が溝１２から食み出して基体２の下面２ｂと基板２１の上面２１ａとの間に入り込むのを確実に防止しつつ、振動子デバイス１を基板２１の上面２１ａに確実に固定することが可能となる。
【００２１】
次に、上述した振動子モジュールＭの製造方法について説明する。
【００２２】
図３（ａ）に示されるように、キャビティ３及び溝１２が設けられる前の基体２の上面２ａに、絶縁膜４及び振動子５を形成した後、基体２の下面２ｂに、ＳｉＯ２からなる厚さ約１．２μｍのエッチング保護膜３１を形成する。
【００２３】
続いて、図３（ｂ）に示されるように、エッチング保護膜３１において、基体２の下面２ｂに形成すべき溝１２に対応する部分を、フォトレジストを用いたエッチングにより約０．５μｍだけ除去する。更に、エッチング保護膜３１において、基体２に形成すべきキャビティ３に対応する部分を、フォトレジストを用いたエッチングにより完全に除去する。なお、エッチングは、ＢＨＦ（Buffered フッ酸）等によるウェットエッチングであっても、ＳＦ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３等のガスを用いたＲＩＥ等によるドライエッチングであってもよい。
【００２４】
続いて、ＫＯＨ水溶液（例えば、濃度３８ｗｔ％、温度７０℃）に浸漬させて、基体２の下面２ｂ及びエッチング保護膜３１をエッチングする。この条件では、Ｓｉからなる基体２は、約５時間で約２５０μｍ（すなわち、基体２の厚さ分）だけエッチングされる。このとき、ＳｉＯ２からなるエッチング保護膜３１は、約０．２μｍ／ｈでエッチングされるため、図４（ａ）に示されるように、エッチング保護膜３１において、基体２の下面２ｂに形成すべき溝１２に対応する部分は、約３．５時間後に完全に除去される。
【００２５】
その後、エッチング保護膜３１において、基体２の下面２ｂに形成すべき溝１２に対応する部分は、約５０μｍ／ｈでエッチングされるため、基体２にキャビティ３を形成するのに要する約５時間のうち約１．５時間だけエッチングされて、図４（ｂ）に示されるように、約７５μｍの深さの溝１２が形成される。最後に、残ったエッチング保護膜３１をＲＩＥ等によるドライエッチングによって完全に除去して、振動子デバイス１を得る。
【００２６】
続いて、図５に示されるように、パッケージ２０から上蓋２３が外された状態で、振動子デバイス１が基板２１の上面２１ａの所定の位置に精度良く固定されるように、基板２１の上面２１ａに接着剤１３を配置する。そして、この接着剤１３をアライメントマークとして、溝１２内に接着剤１３を配置させて、基板２１の上面２１ａの所定の位置に振動子デバイス１を固定する。
【００２７】
続いて、図１に示されるように、振動子デバイス１の端子電極９とパッケージ２０の電極２４とをボンディングワイヤ１４によって電気的に接続すると共に、振動子デバイス１の上部電極８（具体的には、上部電極８の端子部８ｂ）とパッケージ２０の電極２５とをボンディングワイヤ１５によって電気的に接続する。そして、上蓋２３を取り付けて、振動子モジュールＭを完成させる。
【００２８】
また、以下のように振動子デバイス１を製造してもよい。
【００２９】
図３（ａ）に示されるように、キャビティ３及び溝１２が設けられる前の基体２の上面２ａに、絶縁膜４及び振動子５を形成した後、基体２の下面２ｂに、ＳｉＯ２からなる厚さ約１．２μｍのエッチング保護膜３１を形成する。
【００３０】
続いて、図３（ｂ）に示されるように、エッチング保護膜３１において、基体２の下面２ｂに形成すべき溝１２に対応する部分を、フォトレジストを用いたエッチングにより約０．５μｍだけ除去する。更に、エッチング保護膜３１において、基体２に形成すべきキャビティ３に対応する部分を、フォトレジストを用いたエッチングにより完全に除去する。なお、エッチングは、ＢＨＦ（Buffered フッ酸）等によるウェットエッチングであっても、ＳＦ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３等のガスを用いたＲＩＥ等によるドライエッチングであってもよい。
【００３１】
その状態でＩＣＰドライエッチング装置を用いて基体２の下面２ｂをエッチングする。同エッチング装置でエッチングする場合は、エッチング保護膜３１と基体２との選択比は充分に得られることから、エッチング保護膜３１はほぼエッチングされない状態となる。この条件では、Ｓｉからなる基体２は、約５μｍ／ｍｉｎでエッチングされる。このとき、ＳｉＯ２からなるエッチング保護膜３１は、約５ｎｍ／ｍｉｎでエッチングされる。まず、ＩＣＰドライエッチング装置で３５分、基体２をエッチングし下面２ｂを１７５μｍエッチングする。その後、ＲＩＥによりエッチング保護膜３１を全面エッチングする。このとき凹部領域の膜が除去されたところでエッチングを停止し、再度ＩＣＰドライエッチング装置で基体２を１５分エッチングする。
【００３２】
エッチング保護膜３１において、基体２の下面２ｂに形成すべき溝１２に対応する部分は、図４（ｂ）に示されるように、約７５μｍの深さの溝１２が形成される。最後に、残ったエッチング保護膜３１をＲＩＥ等によるドライエッチングによって完全に除去して、振動子デバイス１を得る。なお、この場合、キャビティ３の形状は直方体状となる。
【００３３】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００３４】
例えば、上記実施形態では、基体２の下面２ｂに、接着剤１３が配置される凹部として溝１２が設けられていたが、接着剤１３が配置される凹部は、図６に示されるように、椀状の凹部１６であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る振動子デバイスの一実施形態が適用された振動子モジュールの縦断面図である。
【図２】図１に示された振動子デバイスの平面図である。
【図３】図１に示された振動子モジュールの製造工程を示す第１の図である。
【図４】図１に示された振動子モジュールの製造工程を示す第２の図である。
【図５】図１に示された振動子モジュールの製造工程を示す第３の図である。
【図６】本発明に係る振動子デバイスの他の実施形態の平面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…振動子デバイス、２…基体、２ａ…上面（一方の面）、２ｂ…下面（他方の面）、３…キャビティ、３ａ…開口部、５…振動子、７ａ…振動領域、１２…溝（凹部）。
【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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