(57)【要約】      （修正有）【課題】静電容量の増加を防止することができる圧電デバイスを提供する。【解決手段】圧電デバイス１００は、両主面Ｍｅ、Ｍｉに一対の励振電極１０２ａが形成される圧電振動片１０１及び圧電振動片を囲み一主面Ｍｉに励振電極から引き出された一対の引出電極１０３ａ、１０３ｂが形成される枠体１０４を有する圧電振動フレーム１０と、圧電振動フレームの枠体の一主面に接合される第１端面Ｍ１と第１端面の反対側の実装面Ｍ３と実装面から第１端面まで伸びて形成され引出電極に接合する一対の実装端子１２５ａ、１２５ｂと第１端面の全周の内側に形成され第１端面から凹んだ第１段差部１２３とを有する第１板１２と、第１板の第１段差部に配置され圧電振動フレームと第１板とを接合する接合材ＬＧと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両主面に一対の励振電極が形成される圧電振動片及び前記圧電振動片を囲み一主面に前記励振電極から引き出された一対の引出電極が形成される枠体を有する圧電振動フレームと、
前記圧電振動フレームの前記枠体の一主面に接合される第１端面と、前記第１端面の反対側の実装面と、前記実装面から前記第１端面まで伸びて形成され前記引出電極に接合する一対の実装端子と、前記第１端面の全周の内側に形成され前記第１端面から凹んだ第１段差部とを有する第１板と、
前記第１板の前記第１段差部に配置され前記枠体と前記第１板とを接合する接合材と、
を備える圧電デバイス。
【請求項２】
前記圧電振動フレームの前記枠体に形成された一対の前記引出電極同士は所定距離離れて形成され、
前記ベース部の前記第１端面に形成された一対の前記実装端子同士は所定距離離れて形成される請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記圧電振動フレームと前記第１板とは前記接合材と共晶金属接合又は陽極接合との両方で接合される請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記圧電振動フレームは、前記圧電振動片と前記枠体とを連結する連結部と、前記圧電振動片と前記枠体との間の貫通開口部とをさらに有し、
前記圧電振動片の他主面に形成された前記励振電極から引き出された前記引出電極は前記連結部及び前記貫通開口部を介して前記枠体の前記一主面まで伸びて形成される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記圧電振動フレームにはその外周から凹んだ第１キャスタレーションが形成され、
前記圧電振動片の他主面に形成された前記励振電極から引き出された前記引出電極は前記第１キャスタレーションを介して前記枠体の前記一主面まで伸びて形成される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記圧電振動フレームの前記枠体の他主面に接合される第２端面を有する第２板を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記第２板の前記第２端面には金属膜が形成され、
前記圧電振動片の他主面に形成された前記励振電極から引き出された前記引出電極が前記枠体の他主面に形成され、
前記第２板の前記金属膜と前記圧電振動フレームの他主面に形成された前記引出電極とは共晶金属接合又は陽極接合により接合される請求項６に記載の圧電デバイス。
【請求項８】
前記第１板にはその外周から凹んだ第２キャスタレーションが形成され、
前記実装端子は前記第２キャスタレーションを介して前記実装面から前記第１端面まで伸びて形成される請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項９】
前記第１板は前記第１段差部から凹んだ第１凹部を有し、
前記第２板は前記第２端面から凹んだ第２段差部及び前記第２段差部からさらに凹んだ第２凹部を有し、
前記接合材は前記第１段差部及び前記第２段差部に配置される請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項１０】
前記接合材は、低融点ガラス又はポリイミド樹脂である請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項１１】
前記枠体が前記圧電振動片の厚さより厚く形成される請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、枠体を有する圧電振動フレームを備える表面実装型の圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動子やＳＡＷフィルタなどの圧電デバイスは、表面実装型（ＳＭＤ：Surface Mounted Device）タイプのパッケージが主に用いられている。パッケージは、エッチングにより形成された水晶などの圧電材料を用いた水晶パッケージまたはガラスを用いたガラスパッケージが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された圧電デバイスでは、圧電振動フレームの枠体における両面の全面に引出電極が形成され、パッケージを形成するリッド部及びベース部の圧電振動フレームと接合される面の全面に接合用金属膜がそれぞれ形成されている。そして、金属系ロウ材により引出電極と接合用金属膜とを接合することで内部が気密された圧電デバイスが製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００７／０２３６８５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された圧電デバイスにおいて、電気的接合及び気密接合が同じ材料の金属系ロウ材で兼ねると、圧電デバイスの静電容量が増加するおそれがある。したがって、圧電デバイスの用途によって周波数を変更することが困難となり、信頼性を保証することができない。
【０００６】
本発明は、静電容量の増加を防止することができる圧電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】
【０００７】
第１観点の圧電デバイスは、両主面に一対の励振電極が形成される圧電振動片及び圧電振動片を囲み一主面の全面に励振電極から引き出された一対の引出電極が形成される枠体を有する圧電振動フレームと、圧電振動フレームの枠体の一主面に接合される第１端面と第１端面の反対側の実装面と実装面から第１端面の全面まで伸びて形成され引出電極に接合する一対の実装端子と第１端面の全周の内側に形成され第１端面から凹んだ第１段差部とを有する第１板と、第１板の第１段差部に配置され圧電振動フレームと第１板とを接合する接合材と、を備える。
【０００８】
第２観点の圧電デバイスにおいて、圧電振動フレームの枠体に形成された一対の引出電極同士は所定距離離れて形成され、ベース部の第１端面に形成された一対の実装端子同士は所定距離離れて形成される。
【０００９】
第３観点の圧電デバイスにおいて、圧電振動フレームと第１板とは接合材と共晶金属接合又は陽極接合との両方で接合される。
【００１０】
第４観点の圧電デバイスにおいて、圧電振動フレームは圧電振動片と枠体とを連結する連結部と圧電振動片及び枠体の間の貫通開口部とをさらに有し、圧電振動片の他主面に形成された励振電極から引き出された引出電極は連結部及び貫通開口部を介して枠体の一主面まで伸びて形成される。
【００１１】
第５観点の圧電デバイスにおいて、圧電振動フレームにはその外周から凹んだ第１キャスタレーションが形成され、圧電振動片の他主面に形成された励振電極から引き出された引出電極は第１キャスタレーションを介して枠体の一主面まで伸びて形成される。
【００１２】
第６観点の圧電デバイスは、圧電振動フレームの枠体の他主面に接合される第２端面を有する第２板を備える。
【００１３】
第７観点の圧電デバイスにおいて、第２板の第２端面には金属膜が形成され、圧電振動片の他主面に形成された励振電極から引き出された引出電極が枠体の他主面に形成され、第２板の金属膜と圧電振動フレームの他主面に形成された引出電極とは共晶金属接合又は陽極接合により接合される。
【００１４】
第８観点の圧電デバイスにおいて、第１板にはその外周から凹んだ第２キャスタレーションが形成され、実装端子は第２キャスタレーションを介して実装面から第１端面まで伸びて形成される。
【００１５】
第９観点の圧電デバイスにおいて、第１板は第１段差部から凹んだ第１凹部を有し、第２板は第２端面から凹んだ第２段差部及び第２段差部からさらに凹んだ第２凹部を有し、接合材は第１段差部及び第２段差部に配置される。
【００１６】
第１０観点の圧電デバイスにおいて、接合材は低融点ガラス又はポリイミド樹脂である。
【００１７】
第１１観点の圧電デバイスは、枠体が圧電振動片の厚さより厚く形成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、電気的接合及び気密接合に異なる材料を用いることにより静電容量の増加を防止することができる圧電デバイスが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１水晶振動子１００の分解斜視図である。
【図２】（ａ）は、＋Ｙ’軸側から見た水晶フレーム１０の平面図である。  （ｂ）は、＋Ｙ’軸側から見た水晶フレーム１０の透明図である。
【図３】（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面におけるベース部１２の断面図である。  （ｂ）は、＋Ｙ’軸側から見たベース部１２の平面図である。
【図４】（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面におけるリッド部１１の断面図である。  （ｂ）は、−Ｙ’軸側から見たリッド部１１の平面図である。
【図５】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図６】第１水晶振動子１００の製造方法を示したフローチャートである。
【図７】リッドウエハ１１Ｗの平面図である。
【図８】＋Ｙ’軸側から見た水晶ウエハ１０Ｗの平面図である。
【図９】＋Ｙ’軸側から見た水晶ウエハ１０Ｗの透明図である。
【図１０】ベースウエハ１２Ｗの平面図である。
【図１１】（ａ）は、図７〜図１０におけるＢ−Ｂ断面図で、共晶金属ＥＣが共晶金属用溝部に載置された状態を示した図である。  （ｂ）は、図７〜図１０におけるＢ−Ｂ断面図で、リッドウエハ１１Ｗと水晶ウエハ１０Ｗとベースウエハ１２Ｗとが共晶金属ＥＣにより接合された状態を示した図である。
【図１２】第２水晶振動子２００の分解斜視図である。
【図１３】＋Ｙ’軸側から見た水晶フレーム２０の透明図である。
【図１４】図１２のＣ−Ｃ断面図である。
【図１５】第２水晶振動子２００の製造方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本明細書では、圧電振動フレームとしてＡＴカットの水晶フレームが使われている。つまり、ＡＴカットの水晶フレームは、主面（ＹＺ面）が結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、Ｘ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向に３５度１５分傾斜されている。このため、ＡＴカットの水晶フレームのＸ軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をＹ’軸及びＺ’軸として用いる。すなわち、本実施形態では水晶フレームの長手方向をＸ軸方向、水晶フレームの高さ方向をＹ’軸方向、Ｘ軸方向及びＹ’軸方向に垂直な方向をＺ’軸方向として説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
＜第１水晶振動子１００の全体構成＞
第１水晶振動子１００は、表面実装型でありプリント基板等に実装されて使用される。第１水晶振動子１００の全体構成について、図１〜図５を参照しながら説明する。図１は、第１水晶振動子１００の分解斜視図である。
【００２２】
図１に示されたように、第１水晶振動子１００はリッド凹部１１１を有するリッド部１１と、ベース凹部１２１を有するベース部１２と、リッド部１１及びベース部１２に挟まれた水晶フレーム１０とを備える。
【００２３】
＜＜水晶フレーム１０の構成＞＞
まず、水晶フレーム１０の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図２（ａ）は＋Ｙ’軸側から見た水晶フレーム１０の平面図で、図２（ｂ）は＋Ｙ’軸側から見た水晶フレーム１０の透明図である。図１に示されたように、水晶フレーム１０はＡＴカットされた水晶材料で形成され、＋Ｙ’側の表面Ｍｅと−Ｙ’側の裏面Ｍｉとを有している。水晶フレーム１０は水晶振動部１０１と水晶振動部１０１を囲む枠体１０４とで構成されている。水晶振動部１０１と枠体１０４との間には、表面Ｍｅから裏面Ｍｉまで貫通する貫通開口部１０８が形成される。貫通開口部１０８が形成されていない部分が水晶振動部１０１と枠体１０４とを連結する連結部１０５ａ、１０５ｂとなっている。ここで、連結部１０５ａ水晶振動部１０１の＋Ｘ軸側（−Ｚ’軸側）に接続され、連結部１０５ｂは水晶振動部１０１の−Ｘ軸側（＋Ｚ’軸側）に接続されている。
【００２４】
また、水晶フレーム１０のＸ軸方向の両辺には、貫通孔ＣＨ（図８及び図９を参照）を形成した際のキャスタレーション１０６ａ、１０６ｂがそれぞれ形成されている。具体的には、水晶フレーム１０の＋Ｘ軸側にキャスタレーション１０６ａが形成され、水晶フレーム１０の−Ｘ軸側にキャスタレーション１０６ｂが形成されている。
【００２５】
図２（ａ）に示されたように、水晶フレーム１０は水晶振動部１０１の表面Ｍｅに第１励振電極１０２ａが形成されている。また、水晶フレーム１０の表面Ｍｅには第１励振電極１０２ａから引き出された第１引出電極１０３ａが形成されている。なお、第１引出電極１０３ａは水晶振動部１０１から連結部１０５ａを介して枠体１０４の全周囲に形成されている。さらに、水晶フレーム１０の表面Ｍｅに形成された第１引出電極１０３ａはキャスタレーション１０６ａを介して水晶フレーム１０の裏面Ｍｉまで引き出される（図２（ｂ）を参照）。
【００２６】
図２（ｂ）に示されたように、水晶フレーム１０は水晶振動部１０１の裏面Ｍｉに第２励振電極１０２ｂが形成されている。また、水晶フレーム１０の裏面Ｍｉには第２励振電極１０２ｂから引き出された第２引出電極１０３ｂが形成されている。なお、第２引出電極１０３ｂは水晶振動部１０１から連結部１０５ｂを介して枠体１０４の全周囲に形成されている。さらに、水晶フレーム１０の裏面Ｍｉに形成された第２引出電極１０３ｂはキャスタレーション１０６ｂを介して水晶フレーム１０の表面Ｍｅまで引き出される（図２（ａ）を参照）。
【００２７】
ここで、第１励振電極１０２ａ、第２励振電極１０２ｂ、第１引出電極１０３ａ及び第２引出電極１０３ｂは例えば下地としてのクロム（Ｃｒ）層が用いられ、クロム層の上面に金（Ａｕ）層が用いられる。なお、クロム層の厚さは例えば０．０５μｍ〜０．１μｍで、金層の厚さは例えば０．２μｍ〜２μｍである。
【００２８】
また図２に示されたように、表面Ｍｅ及び裏面Ｍｉにおいて、第１引出電極１０３ａと第２引出電極１０３ｂとは所定幅の隙間ＳＰを離れて形成されている。これにより、第１引出電極１０３ａと第２引出電極１０３ｂとがショートしないように確保することができる。
【００２９】
＜＜ベース部１２の構成＞＞
次に、ベース部１２の構成について、図１及び図３を参照しながら説明する。図３（ａ）は図１のＡ−Ａ断面におけるベース部１２の断面図で、図３（ｂ）は＋Ｙ’軸側から見たベース部１２の平面図である。図１に示されたように、ベース部１２はガラス又は水晶材料で形成され、その＋Ｙ’側の面の外周に第１端面Ｍ１を有している。ベース部１２のＸ軸方向の両辺には、貫通孔ＢＨ（図１０を参照）を形成した際のキャスタレーション１２６ａ、１２６ｂが形成されている。具体的には、ベース部１２の＋Ｘ軸側にキャスタレーション１２６ａが形成され、ベース部１２の−Ｘ軸側にキャスタレーション１２６ｂが形成されている。
【００３０】
図３（ａ）に示されたように、実装面Ｍ３の＋Ｘ軸側には実装端子１２５ａが形成され、実装面Ｍ３の−Ｘ軸側には実装端子１２５ｂが形成されている。実装端子１２５ａはキャスタレーション１２６ａを介して第１端面Ｍ１まで伸びで形成され、実装端子１２５ｂはキャスタレーション１２６ｂを介して第１端面Ｍ１まで伸びで形成されている。
【００３１】
また、第１端面Ｍ１の全周の内側にはＹ’軸方向で第１端面Ｍ１から凹んだ第１段差部１２３が形成され、第１段差部１２３の内側にはＹ’軸方向で第１段差部１２３から凹んだベース凹部１２１が形成されている。さらに、第１段差部１２３には水晶フレーム１０とベース部１２とが気密されるように接合する接合材としての低融点ガラスＬＧが配置される。
【００３２】
なお、低融点ガラスＬＧとは３５０℃〜４１０℃で溶融する鉛フリーのバナジウム系ガラスを含む。バナジウム系ガラスはバインダーと溶剤とが加えられペースト状であり、溶融された後固化されることで他の部材と接着する。また、このバナジウム系ガラスは接着時の気密性と耐水性・耐湿性などの信頼性が高い。さらに、バナジウム系ガラスはガラス構造を制御することにより熱膨張係数も柔軟に制御できる。
【００３３】
図３（ｂ）に示されたように、水晶フレーム１０の枠体１０４の裏面Ｍｉ（図２（ｂ）を参照）に形成された第２引出電極１０３ｂ（図２（ｂ）を参照）に対応するように、ベース部１２の第１端面Ｍ１の全周囲には実装端子１２５ｂが形成されている。また、実装端子１２５ｂはベース部１２の実装面Ｍ３から第１端面Ｍ１まで形成され、第１端面Ｍ１では実装端子１２５ａと所定幅の隙間ＳＰを離れて形成されている。
【００３４】
＜＜リッド部１１の構成＞＞
次に、リッド部１１の構成について、図１及び図４を参照しながら説明する。図４（ａ）は図１のＡ−Ａ断面におけるリッド部１１の断面図で、図４（ｂ）は−Ｙ’軸側から見たリッド部１１の平面図である。図１に示されたように、リッド部１１はガラス又は水晶材料で形成され、その−Ｙ’側の面の外周に第２端面Ｍ２を有している。
【００３５】
図４（ａ）に示されたように、第２端面Ｍ２の全周の内側にはＹ’軸方向で第２端面Ｍ２から凹んだ第２段差部１１３が形成され、第２段差部１１３の内側にはＹ’軸方向で第２段差部１１３から凹んだリッド凹部１１１が形成されている。さらに、第２段差部１１３にはリッド部１１と水晶フレーム１０とが気密されるように接合する接合材としての低融点ガラスＬＧが配置される。
【００３６】
図４（ｂ）に示されたように、水晶フレーム１０の枠体１０４の表面Ｍｅ（図２（ａ）を参照）に形成された第１引出電極１０３ａ（図２（ａ）を参照）に対応するように、リッド部１１の第２端面Ｍ２の全周囲には金属膜１１２が形成されている。
【００３７】
＜＜第１水晶振動子１００の組み立て＞＞
最後に、第１水晶振動子１００の組み立てについて、図１及び図５を参照しながら説明する。図５は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１及び図５に示されたように、リッド部１１が水晶フレーム１０の＋Ｙ’軸側に接合され、ベース部１２が水晶フレーム１０の−Ｙ’軸側に接合される。
【００３８】
すなわち、リッド部１１の第２合面Ｍ２に形成された金属膜１１２と水晶フレーム１０の枠体１０４の表面Ｍｅに形成された第１引出電極１０３ａとが接合される。同様に、ベース部１２の第１端面Ｍ１に形成された実装端子１２５ｂと水晶フレーム１０の枠体１０４の裏面Ｍｉに形成された第２引出電極１０３ｂとが接合される。なお、金属膜１１２と第１引出電極１０３ａと、及び実装端子１２５ｂと第２引出電極１０３ｂとは共晶金属により接合される。共晶金属としては、金シリコン（Ａｕ３．１５Ｓｉ）合金、金ゲルマニューム（Ａｕ１２Ｇｅ）合金又は金スズ（Ａｕ２０Ｓｎ）合金が使用される。共晶金属による接合については、図１１で詳しく説明する。
【００３９】
ここで、キャスタレーション１２６ａを介してベース部１２の第１端面Ｍ１まで形成された実装端子１２５ａと水晶フレーム１０の枠体１０４の裏面Ｍｉに形成された第１引出電極１０３ａとが導電される。同様に、キャスタレーション１２６ｂを介してベース部１２の第１端面Ｍ１まで形成された実装端子１２５ｂと水晶フレーム１０の枠体１０４の裏面Ｍｉに形成された第２引出電極１０３ｂとが導電される。つまり、ベース部１２に形成された実装端子１２５ａと水晶フレーム１０の第１励振電極１０２ａとが導電され、ベース部１２に形成された実装端子１２５ｂと水晶フレーム１０の第２励振電極１０２ｂとが導電される。これにより、実装端子１２５ａ、１２５ｂに交番電圧（正負を交番する電位）が印加されると、水晶振動部１０１が厚みすべり振動することができる。
【００４０】
水晶フレーム１０の表面Ｍｅにおいて、接合されている金属膜１１２及び第１引出電極１０３ａは第２引出電極１０３ｂと所定幅の隙間ＳＰを形成するように離れて形成されるので、第１引出電極１０３ａと第２引出電極１０３ｂとは絶縁されている。同様に、水晶フレーム１０の裏面Ｍｉにおいて、接合されている実装端子１２５ｂ及び第２引出電極１０３ｂは第１引出電極１０３ａと幅Ｗ１の隙間ＳＰを形成するように離れて形成されるので、第１引出電極１０３ａと第２引出電極１０３ｂとは絶縁されている。
【００４１】
また、リッド部１１と水晶フレーム１０とはリッド部１１の第２段差部１１３内に配置された低融点ガラスＬＧによりさらに接合される。同様に、水晶フレーム１０とベース部１２とはベース部１２の第１段差部１２３内に配置された低融点ガラスＬＧによりさらに接合される。
【００４２】
これにより、水晶フレーム１０の水晶振動部１０１を密封したキャビティＣＴが形成される。キャビティＣＴは、窒素ガスで満たされたり又は真空状態にされたりする。
【００４３】
すなわち、第１実施形態では電気的接合は共晶金属ＥＣ（図１１を参照）により行われ、気密接合は低融点ガラスＬＧにより行われる。つまり、第１実施形態の第１水晶振動子１００は電気的接合及び気密接合に異なる材料を用いることにより、静電容量の増加を防止することができる。
【００４４】
＜第１水晶振動子１００の製造方法＞
図６は、第１水晶振動子１００の製造方法を示したフローチャートである。図６において、リッド部１１の製造ステップＳ１１と、水晶フレーム１０の製造ステップＳ１２と、ベース部１２の製造ステップＳ１３とは別々に並行して行うことができる。図７は、リッドウエハ１１Ｗの平面図である。図８は、＋Ｙ’軸側から見た水晶ウエハ１０Ｗの平面図である。図９は、＋Ｙ’軸側から見た水晶ウエハ１０Ｗの透明図である。図１０は、ベースウエハ１２Ｗの平面図である。
【００４５】
ステップＳ１１では、リッド部１１が製造される。ステップＳ１１はステップＳ１１１〜Ｓ１１３を含んでいる。
ステップＳ１１１において、図７に示されたように、均一厚さの水晶平板のリッドウエハ１１Ｗにリッド凹部１１１及び第２段差部１１３（図４（ａ）を参照）が数百から数千個形成される。リッドウエハ１１Ｗには、エッチング又は機械加工によりリッド凹部１１１及び第２段差部１１３が形成され、リッド凹部１１１及び第２段差部１１３の外周には第２端面Ｍ２が形成される。同時に、リッド部１１の四隅には後述するステップＳ１４で球形の共晶金属ＥＣの位置決めをする共晶金属用溝部１１５がそれぞれ形成される。すなわち、互いに隣り合った４つのリッド部１１の真ん中に共晶金属用溝部１１５が形成される。
【００４６】
ステップＳ１１２において、図７に示されたように、スパッタリングまたは真空蒸着によりリッドウエハ１１Ｗの第２端面Ｍ２に金属膜１１２が形成される。ここで、金属膜１１２は後述するステップＳ１２２で形成される第１引出電極１０３ａの形状に対応するように、リッド部１１のＸ軸方向の両側の箇所１１４に形成されていない。
【００４７】
ステップＳ１１３において、図７に示されたように、スクリーン印刷でリッドウエハ１１Ｗの第２段差部１１３（図４（ａ）を参照）に低融点ガラスＬＧが形成される。その後、低融点ガラスＬＧを仮硬化することで、低融点ガラスＬＧがリッドウエハ１１Ｗの第２段差部１１３に配置される。
【００４８】
ステップＳ１２では、水晶フレーム１０が製造される。ステップＳ１２はステップＳ１２１及びＳ１２２を含んでいる。
ステップＳ１２１において、図８及び図９に示されたように、均一の水晶ウエハ１０Ｗにエッチングにより複数の水晶フレーム１０の外形が形成される。すなわち、水晶振動部１０１と、枠体１０４と、貫通開口部１０８とが形成される。同時に、各水晶フレーム１０のＸ軸方向の両側には水晶ウエハ１０Ｗを貫通するように角丸長方形の貫通孔ＣＨが形成される。貫通孔ＣＨが半分に分割されると１つのキャスタレーション１０６ａ、１０６ｂ（図２を参照）になる。同時に、水晶フレーム１０の四隅には後述するステップＳ１４で球形の共晶金属ＥＣの位置決めをする共晶金属用溝部１０９がそれぞれ形成される。すなわち、互いに隣り合った４つの水晶フレーム１０の真ん中に共晶金属用溝部１０９が形成される。
【００４９】
ステップＳ１２２において、まずスパッタリングまたは真空蒸着によって水晶ウエハ１０Ｗの両面及び貫通孔ＣＨに金属層が形成される。そして、金属層の全面にフォトレジストが均一に塗布される。その後、露光装置（不図示）を用いて、フォトマスクに描かれた第１励振電極１０２ａ、第２励振電極１０２ｂ、第１引出電極１０３ａ及び第２引出電極１０３ｂのパターンが水晶ウエハ１０Ｗに露光される。次に、フォトレジストから露出した金属層がエッチングされる。これにより、図８及び図９に示されたように水晶ウエハ１０Ｗ両面には第１励振電極１０２ａ、第２励振電極１０２ｂ、第１引出電極１０３ａ及び第２引出電極１０３ｂが形成され、貫通孔ＣＨには第１引出電極１０３ａ及び第２引出電極１０３ｂが形成される。
【００５０】
ここで、図８に示されたように、各水晶フレーム１０は表面Ｍｅにおいて−Ｘ軸側で第１引出電極１０３ａと第２引出電極１０３ｂとが所定幅の隙間ＳＰにより絶縁される。一方、図９に示されたように、各水晶フレーム１０は裏面Ｍｉにおいて＋Ｘ軸側で第１引出電極１０３ａと第２引出電極１０３ｂとが所定幅の隙間ＳＰにより絶縁される。これにより、第１引出電極１０３ａと第２引出電極１０３ｂとがショートしないように確保することができる。
【００５１】
ステップＳ１３では、ベース部１２が製造される。ステップＳ１３はステップＳ１３１〜Ｓ１３３を含んでいる。
ステップＳ１３１において、図１０に示されたように、均一厚さの水晶平板のベースウエハ１２Ｗにベース凹部１２１及び第１段差部１２３（図３（ａ）を参照）が数百から数千個形成される。ベースウエハ１２Ｗには、エッチング又は機械加工によりベース凹部１２１及び第１段差部１２３が形成され、ベース凹部１２１及び第１段差部１２３の外周には第１端面Ｍ１が形成される。同時に、各ベース部１２のＸ軸方向の両側にはベースウエハ１２Ｗを貫通するように角丸長方形の貫通孔ＢＨが形成される。貫通孔ＢＨが半分に分割されると１つのキャスタレーション１２６ａ、１２６ｂ（図１を参照）になる。同時に、ベース部１２の四隅には後述するステップＳ１４で球形の共晶金属ＥＣの位置決めをする共晶金属用溝部１２８がそれぞれ形成される。すなわち、互いに隣り合った４つのベース部１２の真ん中に共晶金属用溝部１２８が形成される。
【００５２】
ステップＳ１３２において、スパッタ及びエッチング方法によってベース部１２の第１端面Ｍ１及び実装面Ｍ３に一対の実装端子１２５ａ、１２５ｂが形成される（図１を参照）。ここで、実装端子１２５ｂはステップＳ１２２で形成された水晶ウエハ１０Ｗの裏面Ｍｉの第２引出電極１０３ｂと同じ形状に形成される。つまり、実装端子１２５ｂは、実装端子１２５ａとは幅Ｗ１（図３を参照）の隙間ＳＰにより絶縁される。
【００５３】
ステップＳ１３３において、図１０に示されたように、スクリーン印刷でベースウエハ１２Ｗの第１段差部１２３（図３（ａ）を参照）に低融点ガラスＬＧが形成される。その後、低融点ガラスＬＧを仮硬化することで、低融点ガラスＬＧがベースウエハ１２Ｗの第１段差部１２３に配置される。
【００５４】
ステップＳ１４では、複数の球形の共晶金属ＥＣが図１１（ａ）に示されたように共晶金属用溝部に載置される。図１１（ａ）は、図７〜図１０におけるＢ−Ｂ断面図で、共晶金属ＥＣが共晶金属用溝部に載置された状態を示した図である。図１１（ａ）に示されたように、ベースウエハ１２Ｗをテーブル（図示しない）に置き、ベースウエハ１２Ｗの共晶金属用溝部１２８及び水晶ウエハ１０Ｗの表面Ｍｅにおける共晶金属用溝部１０９に球形の共晶金属ＥＣが載置される。
【００５５】
ステップＳ１５では、リッドウエハ１１Ｗと水晶ウエハ１０Ｗとベースウエハ１２Ｗとが共晶金属ＥＣ及び低融点ガラスＬＧにより接合される。図１１（ｂ）は、図７〜図１０におけるＢ−Ｂ断面図で、リッドウエハ１１Ｗと水晶ウエハ１０Ｗとベースウエハ１２Ｗとが共晶金属ＥＣにより接合された状態を示した図である。ここで、真空中又は不活性雰囲気中で共晶金属ＥＣが溶かされる。溶けられた共晶金属ＥＣは毛細管現象によりリッドウエハ１１Ｗの金属膜１１２と水晶ウエハ１０Ｗの表面Ｍｅの第１引出電極１０３ａとの間、及び水晶ウエハ１０Ｗの裏面Ｍｉの第２引出電極１０３ｂとベースウエハ１２Ｗの実装端子１２５ｂとの間を流れる。これにより、金属膜１１２、第１引出電極１０３ａ、第２引出電極１０３ｂ及び実装端子１２５ｂの表面が濡らされる。また、隣り合う共晶金属用溝部までの距離はほぼ均等であるため、金属膜１１２、第１引出電極１０３ａ、第２引出電極１０３ｂ及び実装端子１２５ｂの表面を十分に濡らすことができる。
【００５６】
さらに、リッドウエハ１１Ｗと水晶ウエハ１０Ｗとベースウエハ１２Ｗとは低融点ガラスＬＧでより確実に接合する（図５を参照）。なお、第１水晶振動子１００において電気的接合は共晶金属ＥＣにより行われ、気密接合は低融点ガラスＬＧにより行われる。つまり、第１水晶振動子１００は電気的接合及び気密接合に異なる材料を用いることにより、静電容量の増加を防止することができる。
【００５７】
ステップＳ１６では、接合されたリッドウエハ１１Ｗと、水晶ウエハ１０Ｗと、ベースウエハ１２Ｗとが個々に切断される。切断工程では、レーザーを用いたダイシング装置、または切断用ブレードを用いたダイシング装置などを用いて図７〜図１０に示された一点鎖線のスクライブラインＳＬに沿って第１水晶振動子１００を単位として個片化する。これにより、数百から数千の第１水晶振動子１００が製造される。
【００５８】
（第２実施形態）
＜第２水晶振動子２００の全体構成＞
第２水晶振動子２００の全体構成について、図１２〜図１４を参照しながら説明する。図１２は第２水晶振動子２００の分解斜視図である。第２実施形態では第１実施形態と同じ構成要件については、同じ符号を付して説明する。
【００５９】
図１２に示されたように、第２水晶振動子２００は第１第２段差部２１３を有するリッド部２１と、第１段差部２２３を有するベース部２２と、リッド部２１及びベース部２２に挟まれた水晶フレーム２０とを備える。
【００６０】
＜＜水晶フレーム２０の構成＞＞
水晶フレーム２０の構成について、図１２及び図１３を参照しながら詳しく説明する。図１３は、＋Ｙ’軸側から見た水晶フレーム２０の透明図である。水晶フレーム２０はＡＴカットされた水晶材料で形成され、＋Ｙ’側の表面Ｍｅと−Ｙ’側の裏面Ｍｉとを有している。水晶フレーム２０は水晶振動部１０１と水晶振動部１０１を囲む枠体２０４とで構成され、水晶振動部１０１と枠体２０４との間には表面Ｍｅから裏面Ｍｉまで貫通する貫通開口部１０８が形成される。貫通開口部１０８が形成されていない部分が水晶振動部１０１と枠体２０４とを連結する連結部１０５ａ、１０５ｂとなっている。
【００６１】
水晶フレーム１０は水晶振動部１０１の表面Ｍｅに第１励振電極１０２ａ及び第１励振電極１０２ａから引き出された第１引出電極２０３ａが形成されている。なお、第１引出電極２０３ａは水晶振動部１０１から連結部１０５ａ及び貫通開口部１０８を介して枠体２０４の裏面Ｍｉの＋Ｘ軸側に伸びて形成される。図１３に示されたように、枠体２０４の裏面Ｍｉまで伸びた第１引出電極２０３ａは、枠体２０４の＋Ｘ軸側のほぼ半分を覆うように形成されている。
【００６２】
また、図１３に示されたように水晶フレーム２０は水晶振動部１０１の裏面Ｍｉに第２励振電極１０２ｂ及び第２励振電極１０２ｂから引き出された第２引出電極２０３ｂが形成されている。なお、第２引出電極２０３ｂは水晶振動部１０１から連結部１０５ｂを介して枠体１０４の裏面Ｍｉの−Ｘ軸側のほぼ半分を覆うように形成されている。
【００６３】
なお、枠体２０４の裏面Ｍｉにおいて、第１引出電極２０３ａと第２引出電極２０３ｂとは、所定幅の隙間ＳＰを形成するように離れて形成される。これにより、第１引出電極２０３ａと第２引出電極２０３ｂとがショートしないように確保することができる。
【００６４】
＜＜ベース部２２の構成＞＞
図１２に示されたように、ベース部２２はガラス又は水晶材料で形成され、第１段差部２２３及び第１段差部２２３の外周に形成された第１端面Ｍ１を有している。ベース部２２のＸ軸方向の両辺には、貫通孔ＢＨ（図１０を参照）を形成した際のキャスタレーション１２６ａ、１２６ｂが形成されている。
【００６５】
ベース部２２の実装面Ｍ３のＸ軸の両側には実装端子２２５ａ、２２５ｂが形成されている。なお、実装端子２２５ａはキャスタレーション１２６ａを介して第１端面Ｍ１の＋Ｘ軸側のほぼ半分を覆うように形成され、実装端子２２５ｂはキャスタレーション１２６ｂを介して第１端面Ｍ１の−Ｘ軸側のほぼ半分を覆うように形成されている。
【００６６】
なお、ベース部２２の第１端面Ｍ１において、実装端子２２５ａと実装端子２２５ｂとは、所定幅の隙間ＳＰを形成するように離れて形成される。これにより、実装端子２２５ａと実装端子２２５ｂとがショートしないように確保することができる。
【００６７】
さらに、ベース部２２における第１端面Ｍ１の内側、すなわち第１段差部２２３内には水晶フレーム２０とベース部２２とを接合する接合材としての低融点ガラスＬＧが第１段差部２２３を周回するように配置される。
【００６８】
＜＜リッド部２１の構成＞＞
図１２に示されたように、リッド部２１はガラス又は水晶材料で形成され、その−Ｙ’側の面の外周に形成された第２端面Ｍ２と第２端面から凹んだ第２段差部２１３とを有している。
【００６９】
＜＜第１水晶振動子１００の組み立て＞＞
最後に、第１水晶振動子１００の組み立てについて、図１２〜図１４を参照しながら説明する。図１４は、図１２のＣ−Ｃ断面図である。図１４に示されたように、リッド部２１が水晶フレーム２０の＋Ｙ’軸側に接合され、ベース部２２が水晶フレーム２０の−Ｙ’軸側に接合される。
【００７０】
すなわち、リッド部２１の第２合面Ｍ２と水晶フレーム２０の枠体２０４の表面Ｍｅとは接合材である低融点ガラスＬＧで接合される。一方、ベース部２２の第１端面Ｍ１に形成された実装端子２２５ａ、２２５ｂと水晶フレーム２０の枠体２０４の裏面Ｍｉに形成された第１引出電極１０３ａ及び第２引出電極１０３ｂとが共晶金属により接合される。共晶金属としては、金シリコン（Ａｕ３．１５Ｓｉ）合金、金ゲルマニューム（Ａｕ１２Ｇｅ）合金又は金スズ（Ａｕ２０Ｓｎ）合金が使用される。共晶金属による接合については、図１１で説明したので、説明を省略する。
【００７１】
ここで、キャスタレーション１２６ａを介してベース部２２の第１端面Ｍ１まで形成された実装端子２２５ａと水晶フレーム２０の枠体２０４の裏面Ｍｉに形成された第１引出電極２０３ａとが導電される。同様に、キャスタレーション１２６ｂを介してベース部２２の第１端面Ｍ１まで形成された実装端子２２５ｂと水晶フレーム２０の枠体２０４の裏面Ｍｉに形成された第２引出電極２０３ｂとが導電される。つまり、ベース部２２に形成された実装端子２２５ａと水晶フレーム２０の第１励振電極１０２ａとが導電され、ベース部２２に形成された実装端子２２５ｂと水晶フレーム２０の第２励振電極１０２ｂとが導電される。これにより、実装端子２２５ａ、２２５ｂに交番電圧（正負を交番する電位）が印加されると、水晶振動部１０１が厚みすべり振動することができる。
【００７２】
また、水晶フレーム２０とベース部２２とはベース部２２の第１段差部２２３内に配置された低融点ガラスＬＧによりさらに接合される。すなわち、第２実施形態において水晶フレーム２０とベース部２２との電気的接合は共晶金属（図１１を参照）により行われ、気密接合は低融点ガラスＬＧにより行われる。これにより、水晶フレーム２０の水晶振動部１０１を密封し窒素ガスで満たされたり又は真空状態にされたりしたキャビティＣＴが形成される。つまり、第２実施形態の第２水晶振動子１００は電気的接合及び気密接合に異なる材料を用いることにより、静電容量の増加を防止することができる。
【００７３】
さらに、第２実施形態ではリッド部２１と水晶フレーム２０とが接合材である低融点ガラスＬＧにより接合されているが、第１実施形態と同様に共晶金属により接合されてもよいし、陽極接合により接合されてもよい。
【００７４】
＜第２水晶振動子２００の製造方法＞
図１５は、第２水晶振動子２００の製造方法を示したフローチャートである。図１５において、リッド部２１の製造ステップＳ２１と、水晶フレーム２０の製造ステップＳ２２と、ベース部２２の製造ステップＳ２３とは別々に並行して行うことができる。
【００７５】
ステップＳ２１では、リッド部２１が製造される。ステップＳ２１はステップＳ２１１及びＳ２１２を含んでいる。
ステップＳ２１１において、均一厚さの水晶平板のリッドウエハにエッチング又は機械加工により第２段差部２１３が数百から数千個形成される。これにより、第２段差部２１３の外周には第２端面Ｍ２が形成される。図７及び図１２を参照する。
【００７６】
ステップＳ２１２において、スクリーン印刷でリッドウエハの第２端面Ｍ２に低融点ガラスＬＧが形成される。その後、低融点ガラスＬＧを仮硬化することで、低融点ガラスＬＧがリッドウエハの第２端面Ｍ２に配置される。図１２を参照する。
【００７７】
ステップＳ２２では、水晶フレーム２０が製造される。ステップＳ２２はステップＳ２２１及びＳ２２２を含んでいる。
ステップＳ２２１において、均一の水晶ウエハにエッチングにより複数の水晶フレーム２０の外形が形成される。すなわち、水晶振動部１０１と、枠体２０４と、貫通開口部１０８とが形成される。図８、図９及び図１２を参照する
【００７８】
ステップＳ２２２において、水晶ウエハの両面にスパッタ及びエッチングにより第１励振電極１０２ａ、第２励振電極１０２ｂ、第１引出電極２０３ａ及び第２引出電極２０３ｂが形成される。図１２及び図１３を参照する。
【００７９】
ステップＳ２３では、ベース部２２が製造される。ステップＳ２３はステップＳ２３１〜Ｓ２３３を含んでいる。
ステップＳ２３１において、均一厚さの水晶平板のベースウエハにエッチング又は機械加工により第１段差部２２３及び第１段差部２２３の外周の第１端面Ｍ１が形成される。同時に、各ベース部２２のＸ軸方向の両側にはベースウエハを貫通するように貫通孔が形成される。また、ベース部２２の四隅には球形の共晶金属ＥＣの位置決めをする共晶金属用溝部がそれぞれ形成される。図１０及び図１２を参照する。
【００８０】
ステップＳ２３２において、スパッタ及びエッチング方法によってベース部２２の第１端面Ｍ１及び実装面Ｍ３に一対の実装端子２２５ａ、２２５ｂが形成される。図１２を参照する。
【００８１】
ステップＳ２３３において、スクリーン印刷でベースウエハの第１段差部２２３に低融点ガラスＬＧが形成される。図１２を参照する。
【００８２】
ステップＳ２４では、複数の球形の共晶金属がベースウエハの共晶金属用溝部に載置される。図１１を参照する。
【００８３】
ステップＳ２５では、リッドウエハと水晶ウエハとが低融点ガラスＬＧで接合され、水晶ウエハとベースウエハとが共晶金属ＥＣ及び低融点ガラスＬＧにより接合される。つまり、水晶ウエハとベースウエハとの接合において、電気的接合は共晶金属により行われ、気密接合は低融点ガラスＬＧにより行われる。つまり、第２水晶振動子２００は電気的接合及び気密接合に異なる材料を用いることにより、静電容量の増加を防止することができる。図１４を参照する。
【００８４】
ここで、リッドウエハと水晶ウエハとは低融点ガラスＬＧにより接合されるが、そのほかの共晶金属又は陽極接合で接合されてもよい。
【００８５】
ステップＳ２６では、接合されたリッドウエハと、水晶ウエハと、ベースウエハとが個々に切断される。切断工程では、レーザーを用いたダイシング装置、または切断用ブレードを用いたダイシング装置などを用いてスクライブラインに沿って第２水晶振動子２００を単位として個片化する。これにより、数百から数千の第２水晶振動子２００が製造される。図７〜図１０を参照する。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上、本明細書では最適な実施形態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実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。
【００８７】
また、本明細書では低融点ガラスによりベースウエハと、水晶ウエハと、リッドウエハとなどが接合されているが、低融点ガラスの代わりにポリイミド樹脂を用いられてもよい。ポリイミド樹脂が用いられる場合においては、スクリーン印刷でもよいし、感光性のポリイミド樹脂を全面に塗布した後に露光することもできる。
【００８８】
例えば、本明細書ではＡＴカットされた水晶フレームを一例として説明したが、一対の振動腕を有する音叉型水晶フレームにも適用される。
【００８９】
また、本発明は、水晶振動部が枠体より薄く形成される逆メサ型の水晶フレームにも適用される。
【００９０】
さらに、本発明は水晶振動子以外にも、発振回路を組み込んだＩＣなどをキャビティ内に収容した圧電発振器にも適用できる。
【符号の説明】
【００９１】
１０、２０  …  水晶フレーム、  １０Ｗ  …  水晶ウエハ
１１、２１  …  リッド部、  １１Ｗ  …  リッドウエハ
１２、２２  …  ベース部、  １２Ｗ  …  ベースウエハ
１００、２００  …  水晶振動子
１０１  …  水晶振動部
１０２ａ  …  第１励振電極、  １０２ｂ  …  第２励振電極
１０３ａ、２０３ａ  …  第１引出電極、  １０３ｂ、２０３ｂ  …  第２引出電極
１０４、２０４  …  枠体
１０５ａ、１０５ｂ  …  連結部
１０６ａ、１０６ｂ、１２６ａ、１２６ｂ  …  キャスタレーション
１０８  …  貫通開口部
１０９、１２８  …  共晶金属用溝部
１１１  …  リッド凹部、  １２１  …  ベース凹部
１１２  …  金属膜
１２３、２２３  …  第１段差部、  １１３、２１３  …  第２段差部
１２５ａ、１２５ｂ、２２５ａ、２２５ｂ  …  実装端子
ＣＴ  …  キャビティ
ＥＣ  …  共晶金属
Ｍ１  …  第１端面、  Ｍ２  …  第２端面
Ｍｅ  …  表面、  Ｍｉ  …  裏面
ＳＬ  …  スクライブライン
ＳＰ  …  隙間
【図１】
2012195918.tif 000003
【図２】
2012195918.tif 000004
【図３】
2012195918.tif 000005
【図４】
2012195918.tif 000006
【図５】
2012195918.tif 000007
【図６】
2012195918.tif 000008
【図７】
2012195918.tif 000009
【図８】
2012195918.tif 000010
【図９】
2012195918.tif 000011
【図１０】
2012195918.tif 000012
【図１１】
2012195918.tif 000013
【図１２】
2012195918.tif 000014
【図１３】
2012195918.tif 000015
【図１４】
2012195918.tif 000016
【図１５】
2012195918.tif 000017