(57)【要約】【課題】圧電振動子の集合体から個々の圧電振動子を分離する際に外部電極および接続電極と基体との間の剥がれが少なく、電気的信頼性の高い圧電振動子およびその製造方法を提供すること。【解決手段】接続電極４３，４４の形成される面が粗面化されているので、アンカー効果によって密着性を得ることができる。したがって、圧電振動子１を実装基板に接続電極４３，４４を介して実装した場合にも剥がれが生じにくく、実装強度を得ることができ、外部電極４１，４２および接続電極４３，４４の形成される面が粗面化されているので、アンカー効果によってこれらの電極の密着性を得ることができる。したがって、圧電振動子１の集合体から圧電振動子１を分離する工程でこれらの電極に力が加わっても剥がれが少なく、電気的信頼性の高い圧電振動子１を得ることができる。【選択図】図１
2007300460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子基板と、
前記振動子基板を支持するベース基板と、
前記振動子基板に積み重ねられたリッド基板と、
前記振動子基板の前記リッド基板に対向する面に形成された第１の振動電極と、
前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面に形成された第２の振動電極と、
前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面には、前記第１の振動電極と前記振動子基板の側面に形成された凹部で電気的に接続されている第３の振動電極と、
前記ベース基板の底面に、接続電極とを備え、
前記接続電極は、前記ベース基板の外周部に設けられた切り欠きに形成された外部電極を介して、前記第３の振動電極および前記第２の振動電極にそれぞれ電気的に接続されており、
前記接続電極および前記外部電極の形成されている面の表面平均粗さが０．１μｍ〜１０μｍである
ことを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
振動片を備えた振動子基板と、前記振動子基板を支持するベース基板と、前記振動子基板に積み重ねられたリッド基板とが接合され、前記振動子基板の前記リッド基板に対向する面に形成された第１の振動電極と、前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面に形成された第２の振動電極と、前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面には、前記第１の振動電極と前記振動子基板の側面に形成された凹部で電気的に接続されている第３の振動電極と、前記ベース基板の外周部に設けられた切り欠きに形成された外部電極を介して電気的に接続された接続電極とを備えた圧電振動子の製造方法であって、
振動子基体に複数の前記振動片と、前記第１の振動電極と前記第３の振動電極とを電気的に接続するための前記凹部用孔とを形成する工程と、
ベース基体に、前記第２の振動電極および前記第３の振動電極と前記接続電極とを電気的に接続するための切り欠き用孔を設ける工程と、
前記リッド基体と前記振動子基体と前記ベース基体とを接合する接合工程と、
前記接合工程後に、前記ベース基体の接合されていない面、前記切り欠き用孔に対応する位置の前記第２の振動電極および前記第３の振動電極の表面、および前記切り欠き用孔の側面を粗面化する粗面化工程と、
前記粗面化工程後、前記ベース基体の底面に前記接続電極を、前記第２の振動電極および前記第３の振動電極と前記切り欠き用孔の側面とに外部電極を形成して前記圧電振動子の集合体を形成する工程と、
前記圧電振動子の集合体の前記凹部用孔および前記切り欠き用孔をなぞって切断し、前記凹部および前記切り欠きを形成して、前記圧電振動子を分離する工程とを含む
ことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記粗面化工程によって粗面化される前記外部電極および前記接続電極の形成される面の表面平均粗さＲａが０．１μｍ〜１０μｍである
ことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３のいずれかに記載の圧電振動子の製造方法において、
前記粗面化の方法は、サンドブラストによる粗面化である
ことを特徴とする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、小型電子機器に用いられる圧電振動子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型電子機器は、更なる小型化が要求されており、小型電子機器に用いられる圧電振動子にも小型化が要求されている。
ここで、圧電振動子に用いられる振動片は、振動面積が大きいほどクリスタルインピーダンス（ＣＩ）値が小さく振動し易いため、できるだけ振動面積は大きくする必要がある。したがって、振動片の振動面積を確保しつつ圧電振動子を小型化するには、振動片を収めるパッケージの小型化が必要となる。パッケージの小型化においては、パッケージに設けられた電極の引き回し等に工夫が必要となる。
振動片の対向する面に設けられた振動電極からの引き回しをコンパクトにし、パッケージを小型化しつつ実装基板との接続が最小面積でできるように、２つの振動電極に対応する接続電極をパッケージの一つの面に集約する色々な工夫がなされている。
振動片を備えた振動子基板を支持するベース基板の角部に形成された円弧状の切り欠きに外部電極を設け、この外部電極を介して、ベース基板の裏側の面の接続電極と振動電極とを接続するものが知られている。圧電振動子は、大型の基板である３枚の基体を使って圧電振動子の集合体を形成し、集合体から切り離されることによって得られる。円弧状の切り欠きは、基体の状態で、個々の圧電振動子の角部に相当する部分に孔を設け、その後、この孔に外部電極を形成し、切り離す際にこの孔をなぞって切断することによって得られる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２６７８７５号公報（５頁および６頁、段落番号［００３３］、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧電振動子の集合体から個々の圧電振動子を切り離す際に加わる応力によって、外部電極および接続電極と基体および振動電極との間に剥がれが生じ、例えば、圧電振動子を実装基板へ取り付けたときの接続電極の剥離強度が得られない。また、剥がれにより断線が発生し易く、電気的信頼性が得られない。
本発明の目的は、圧電振動子の集合体から個々の圧電振動子を分離する際に外部電極および接続電極と基体との間の剥がれが少なく、電気的信頼性の高い圧電振動子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の圧電振動子は、振動子基板と、前記振動子基板を支持するベース基板と、前記振動子基板に積み重ねられたリッド基板と、前記振動子基板の前記リッド基板に対向する面に形成された第１の振動電極と、前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面に形成された第２の振動電極と、前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面には、前記第１の振動電極と前記振動子基板の側面に形成された凹部で電気的に接続されている第３の振動電極と、前記ベース基板の底面に、接続電極とを備え、前記接続電極は、前記ベース基板の外周部に設けられた切り欠きに形成された外部電極を介して、前記第３の振動電極および前記第２の振動電極にそれぞれ電気的に接続されており、前記接続電極および前記外部電極の形成されている面の表面平均粗さが０．１μｍ〜１０μｍであることを特徴とする圧電振動子。
【０００６】
この発明によれば、外部電極および接続電極の形成される面が粗面化されているので、アンカー効果によって密着性が得られている。したがって、圧電振動子を実装基板に接続電極を介して実装した場合にも剥がれが生じにくく、実装強度が得られ、電気的信頼性も高い。また、粗面化された表面の表面平均粗さが０．１μｍ以上であるので、アンカー効果が十分に得られ、１０μｍ以下であるので、表面に形成される膜の平滑性への影響が少ない。
【０００７】
本発明の圧電振動体の製造方法は、振動片を備えた振動子基板と、前記振動子基板を支持するベース基板と、前記振動子基板に積み重ねられたリッド基板とが接合され、前記振動子基板の前記リッド基板に対向する面に形成された第１の振動電極と、前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面に形成された第２の振動電極と、前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面には、前記第１の振動電極と前記振動子基板の側面に形成された凹部で電気的に接続されている第３の振動電極と、前記ベース基板の外周部に設けられた切り欠きに形成された外部電極を介して電気的に接続された接続電極とを備えた圧電振動子の製造方法であって、振動子基体に複数の前記振動片と、前記第１の振動電極と前記第３の振動電極とを電気的に接続するための前記凹部用孔とを形成する工程と、ベース基体に、前記第２の振動電極および前記第３の振動電極と前記接続電極とを電気的に接続するための切り欠き用孔を設ける工程と、前記リッド基体と前記振動子基体と前記ベース基体とを接合する接合工程と、前記接合工程後に、前記ベース基体の接合されていない面、前記切り欠き用孔に対応する位置の前記第２の振動電極および前記第３の振動電極の表面、および前記切り欠き用孔の側面を粗面化する粗面化工程と、前記粗面化工程後、前記ベース基体の底面に前記接続電極を、前記第２の振動電極および前記第３の振動電極と前記切り欠き用孔の側面とに外部電極を形成して前記圧電振動子の集合体を形成する工程と、前記圧電振動子の集合体の前記凹部用孔および前記切り欠き用孔をなぞって切断し、前記凹部および前記切り欠きを形成して、前記圧電振動子を分離する工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、外部電極および接続電極の形成される面が粗面化されているので、アンカー効果によってこれらの電極の密着性が得られる。したがって、圧電振動子の集合体から圧電振動子を分離する工程でこれらの電極に力が加わっても剥がれが少なく、電気的信頼性の高い圧電振動子が得られる。
【０００９】
本発明では、前記粗面化工程によって粗面化される前記外部電極および前記接続電極の形成される面の表面平均粗さＲａが０．１μｍ〜１０μｍであるのが好ましい。
この発明では、表面平均粗さが０．１μｍ以上であるので、アンカー効果が十分に得られ、１０μｍ以下であるので、表面に形成される膜の平滑性への影響が少ない。
【００１０】
本発明では、前記粗面化の方法は、サンドブラストによる粗面化であるのが好ましい。
この発明では、使用する研磨剤の粒子の粒径を選択することによって、表面平均粗さが容易に制御される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態における圧電振動子１を示している。
図１（ａ）は、圧電振動子１の斜視図、同図（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｃ）は底面図を示している。
また、図２は圧電振動子１の分解斜視図を示している。圧電振動子１は、リッド基板２と振動子基板３とベース基板４とを備えている。
図３（ａ）は、リッド基板２側から見た振動子基板３の平面図、同図（ｂ）は、ベース基板４側から見た振動子基板３の平面図を示している。
【００１２】
図１（ａ）および図２において、圧電振動子１は、ベース基板４に支持された振動子基板３にリッド基板２が順次積み重ねられることによって構成されている。振動子基板３は、リッド基板２とベース基板４とに挟み込まれ、接合されている。
図１（ａ）および（ｃ）において、ベース基板４は略矩形の板であり、その外周部（図１（ａ）および（ｃ）では側面が交差する４隅の例を示している）には切り欠きが設けられ、その切り欠きの側面には、外部電極４１，４２が形成されている。また、ベース基板４の底面には、外部電極４１と電気的に接続されている接続電極４３および外部電極４２と電気的に接続されている接続電極４４が形成されている。
振動子基板３は、ベース基板４と略同外形状の板である。その側面の一つには、凹部３５が２ヶ所設けられている。
リッド基板２も、ベース基板４と略同外形状の板である。リッド基板２の側面には、加工は施されていない。
【００１３】
図１（ｂ）および図２において、振動子基板３は枠部３０と枠部３０に囲まれた振動片３３を備えている。振動子基板３は水晶から形成され、振動片３３は、主面が正方形の直方体形状を有している。ここで、主面は、水晶の結晶軸であるＹ軸に直交する面であり、振動子基板３の側面は、Ｘ軸およびＺ軸に略直交するように形成されている（図２参照）。
振動片３３は、振動子基板３の厚みより薄く形成され、枠部３０のＺ軸方向から延長された二箇所の対向する支持部３４によって支持されている。したがって、振動片３３は、リッド基板２とベース基板４とに挟まれた空間に封止されている（図１（ｂ）参照）。
２ヶ所の凹部３５は、図２中の矢印で示した水晶からなる振動子基板３のＸ軸の正方向に位置する側面に形成されている。
【００１４】
図３（ａ）および（ｂ）において、振動子基板３に形成された第１の振動電極３１、第２の振動電極３２および第３の振動電極３６の部分が斜線で示されている。
図３（ａ）において、第１の振動電極３１は、振動子基板３のリッド基板２に対向する面に設けられている。より詳しくは、振動片３３と２つの支持部３４と枠部３０のリッド基板２に対向する面に連続して設けられている。また、凹部３５の側面にも振動電極３１は設けられている。
図３（ｂ）において、第２の振動電極３２は、振動子基板３のベース基板４に対向する面に設けられている。より詳しくは、振動片３３と２つの支持部３４と枠部３０のベース基板４に対向する面に設けられている。ここで、振動電極３２は、凹部３５の近傍までは設けられていない。凹部３５の近傍の面には、電極の設けられていない面３７を挟んで、電気的に切断された状態で、第３の振動電極３６が設けられている。また、振動電極３６は、凹部３５の側面にも振動電極３６が設けられている。
【００１５】
凹部３５の側面に設けられた第１の振動電極３１と第３の振動電極３６とは、側面で電気的に接続されている。したがって、リッド基板２に対向する振動子基板３の面に形成された第１の振動電極３１は、ベース基板４に対向する振動子基板３の面に引き出され、第１の振動電極３１と第２の振動電極３２とは、面３７によって電気的に切断されている。
【００１６】
振動子基板３とベース基板４とが接合された状態で、第３の振動電極３６は外部電極４１と接続され、第２の振動電極３２は外部電極４２と接続されている。したがって、振動片３３の両主面に形成された第１の振動電極３１と第２の振動電極３２とは、外部電極４１，４２を介してベース基板４の底面に形成された接続電極４３，４４によって実装基板等と接続できる。
【００１７】
以下に、圧電振動子１の製造方法を図面に基づいて説明する。
図４は、製造プロセスを示す概略図である。圧電振動子１は、大型の基板である基体を用いて多数個形成した後に、個々に切り離すことによって得られる。
図４（ａ）は、大型の基板であるリッド基体２００、振動子基体３００、ベース基体４００をそれぞれ用意する工程を示している。
図４（ｂ）は、フォトリソ工程により、振動子基体３００に複数の振動片３３等と、後にその一部が凹部３５となる凹部用孔３０５を形成して振動子基体３１０とする工程と、ベース基体４００に、後に外部電極４１が形成される切り欠きとなる切り欠き用孔４２０を形成してベース基体４１０とする工程を示している。
図４（ｃ）は、振動子基体３１０の片面に、図中多数のドットで示した第１の振動電極３２１（振動電極３１）と、他方の面に第２の振動電極３２（図示せず）と第３の振動電極３６（図示せず）とを形成して振動子基体３２０とする工程である。
図４（ｄ）は、リッド基体２００と振動子基体３２０とベース基体４１０とを接合する工程である。
図４（ｅ）には、接合後の圧電振動子１の集合体１００が示されている。
図４（ｆ）は、圧電振動子１の集合体１００を個々の圧電振動子１に切り離して圧電振動子１を得る工程である。
【００１８】
図４（ａ）において、リッド基体２００およびベース基体４００には、ガラス基板または水晶基板を用いることができる。振動子基体３００としては、水晶基板を用いる。振動子基体３００は、水晶の結晶軸であるＹ軸に直交する主面とＸ軸およびＺ軸に直交する側面を形成して得る。
図４（ｂ）において、振動子基体３００の両面の枠部３０と振動片３３と支持部３４との部分等（図２参照）にマスクを施したうえで、ウエットエッチングを行い、振動片３３と支持部３４（図示せず）を形成する。また、振動片３３のＸ軸の正方向側の近い位置に２つの凹部用孔３０５をウエットエッチングで形成する。ウエットエッチングを両主面から行うことによって、開口径の小さい凹部用孔３０５を得ることができる。凹部用孔３０５の側面は、結晶軸に対する異方性により、開口部から奥に向かって狭まるテーパ形状を有している。ウエットエッチングは、フッ化水素酸等を用いて行う。
ベース基体４００には、外部電極４１，４２が形成される切り欠きとなる切り欠き用孔４２０をウエットエッチングによって形成してベース基体４１０とする。
図４（ｃ）において、第１の振動電極３２１（振動電極３１）、第２の振動電極３２および第３の振動電極３６は、蒸着、スパッタ等により形成できる。ここで、凹部用孔３０５の側面は、開口部から奥に向かって狭まるテーパ形状を有しているので凹部用孔３０５の側面にも電極が形成され、両主面側から蒸着、スパッタ等を行うことにより、凹部用孔３０５の側面で第１の振動電極３１と第３の振動電極３６との電気的接続が行われる。
これらの振動電極は、クロム膜および金膜の積層膜で形成できる。
【００１９】
図４（ｄ）において、リッド基体２００と振動子基体３２０とベース基体４１０との接合には、金錫等の共晶金接合、陽極接合、プラズマ接合を用いることことができる。
【００２０】
図４（ｅ）において、ベース基体４１０の底面４１１および切り欠き用孔４２０の側面に外部電極４１，４２と接続電極４３，４４とを、蒸着、スパッタ等により同時に形成する。
以下、図５によって外部電極４１，４２と接続電極４３，４４の形成方法を詳しく説明する。外部電極４１，４２と接続電極４３，４４とは、メッキ法により形成する。
図５には、外部電極４１，４２および接続電極４３，４４の形成方法を切り欠き用孔４２０付近を拡大して詳しく示した。
図５（ａ）は、外部電極４１，４２および接続電極４３，４４が形成される前の状態を示している。図５（ｂ）は、外部電極４１，４２および接続電極４３，４４が形成される面が粗面化された状態を示している。図５（ｃ）は、メッキ用の下地電極４５０が形成された状態が示されている。図５（ｄ）は、メッキ処理後の状態が示されている。
【００２１】
図５（ａ）において、リッド基体２００と振動子基体３２０とベース基体４１０とを接合する。陽極接合およびプラズマ接合では、接着性を向上させるためには接合面に平滑性が要求される。これらの基体は両面が平滑に研磨されている。振動子基体３２０の研磨された面４１５に第１の振動電極３２１および第３の振動電極３２２は形成されている。したがって、蒸着、スパッタで形成された振動電極３２２の面４１６も面４１５と同様に平滑な面となっている。切り欠き用孔４２０の側面４２１は、ウエットエッチングにより形成されている。また、ベース基体４１０の底面４１１も研磨された平滑な面である。
【００２２】
図５（ｂ）において、底面４１１，面４１６，側面４２１を粗面化して、粗面化された面４１８，４１９，４２２とする。粗面化は、サンドブラスト法等を用いて行うことができる。粗面化された面の表面平均粗さＲａは、０．１μｍ〜１０μｍが好ましい。
【００２３】
図５（ｃ）において、メッキ用の下地電極４５０を、蒸着、スパッタによって形成する。下地電極４５０は、クロム膜および金膜の積層膜で形成できる。
【００２４】
図５（ｄ）において、下地電極４５０の上にニッケル／金メッキ膜４６０を形成して、外部電極４１，４２および接続電極４３，４４とする。
【００２５】
図４（ｆ）において、圧電振動子１の集合体１００を個々の圧電振動子１に切り離して圧電振動子１を得る。
【００２６】
図６および図７には、圧電振動子１を切り離す工程を表す詳細図が示されている。
図６（ａ）は、圧電振動子１の集合体１００の部分平面図であり、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
図７は、図６（ｂ）の部分拡大断面図である。
【００２７】
図６（ａ）、（ｂ）および図７において、凹部用孔３０５と切り欠き用孔４２０とを横切るように、二点鎖線で示した部分をブレード６００によってなぞって切断する。ここで、凹部用孔３０５の側面の形状は、水晶のウエットエッチングに対する異方性により対称ではない。Ｘ軸の正方向へエッチングされた側面は勾配が緩やかで、Ｘ軸の負方向の側面は、勾配が急になっている。
【００２８】
図７において、ブレード６００による切断位置を詳しく説明する。ブレード６００は、切り欠き用孔４２０の中心に位置し、ブレード６００の幅は、切り欠き用孔４２０によって形成された穴の底面４２５の幅より狭く設定する。
圧電振動子１が切り離された後、下地電極４５０とニッケル／金メッキ膜４６０とは、それぞれ外部電極４１，４２および接続電極４３，４４となる。
以上の工程により、圧電振動子１を得ることができる。
【００２９】
以下、実施形態の効果を記載する。
（１）外部電極４１，４２および接続電極４３，４４の形成される面が粗面化されているので、アンカー効果によって密着性を得ることができる。したがって、圧電振動子１を実装基板に接続電極４３，４４を介して実装した場合にも剥がれが生じにくくでき、実装強度を得ることができ、電気的信頼性も高くできる。
【００３０】
（２）外部電極４１，４２および接続電極４３，４４の形成される面が粗面化されているので、アンカー効果によってこれらの電極の密着性を得ることができる。したがって、圧電振動子１の集合体から圧電振動子１を分離する工程でこれらの電極に力が加わっても剥がれが少なく、電気的信頼性の高い圧電振動子を得ることができる。
【００３１】
（３）表面平均粗さＲａが０．１μｍ以上であるので、アンカー効果を十分に得ることができ、１０μｍ以下であるので、表面に形成される膜の平滑性への影響を少なくできる。
【００３２】
（４）使用する研磨剤の粒子の粒径を選択することによって、表面平均粗さＲａを容易に制御することができる。
【００３３】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態における圧電振動子の斜視図、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、底面図。
【図２】圧電振動子の分解斜視図。
【図３】（ａ）は、リッド基板側からみた振動子基板の平面図、（ｂ）は、ベース基板側から見た振動子基板の平面図。
【図４】本発明の実施形態における製造プロセスを示した概略図。
【図５】外部電極および接続電極の形成方法を示す拡大断面図。
【図６】（ａ）は、本発明の実施形態における集合体の部分平面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図。
【図７】図６（ｂ）における部分拡大断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１…圧電振動子、２…リッド基板、３…振動子基板、４…ベース基板、３１…第１の振動電極、３２…第２の振動電極、３５…凹部、３６…第３の振動電極、４３，４４…接続電極、４１，４２…外部電極、４１８，４１９，４２２…接続電極の形成されている面、３３…振動片、３００…振動子基体、３０５…凹部用孔、４２０…切り欠き用孔、２００…リッド基体、４００…ベース基体、４２１…孔の側面。
【図１】
2007300460.tif 000003
【図２】
2007300460.tif 000004
【図３】
2007300460.tif 000005
【図４】
2007300460.tif 000006
【図５】
2007300460.tif 000007
【図６】
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【図７】
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