(57)【要約】【課題】  ガラス封止材の内部にガスや気泡が発生せず良好な振動特性を有する圧電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  圧電デバイスの製造方法は、電圧の印加により振動する圧電振動片を用意する工程（Ｓ１０）と、圧電振動片を収納する第１板及び第２板を用意する工程（Ｓ１１１、Ｓ１２）と、第１板又は第２板に所定の転移点を有するガラス封止材を配置する工程（Ｓ１１２）と、ガラス封止材をバインダー及び溶剤が蒸散する蒸散温度まで加熱する第１加熱工程（Ｓ１４）と、第１加熱工程後、ガラス封止材を蒸散温度よりも高くガラス成分の一部が結晶化する温度より低い温度まで加熱する第２加熱工程（Ｓ１５）と、第１板と第２板とをガラス封止材により接合する接合工程（Ｓ１７）と、を備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧の印加により振動する圧電振動片を用意する工程と、
前記圧電振動片を収納する第１板及び第２板を用意する工程と、
ガラス成分、バインダー及び溶剤を含み、前記第１板又は前記第２板に所定の転移点を有するガラス封止材を配置する工程と、
前記ガラス封止材を前記バインダー及び溶剤が蒸散する蒸散温度まで加熱する第１加熱工程と、
前記第１加熱工程後、前記ガラス封止材を前記蒸散温度よりも高く前記ガラス成分の一部が結晶化する温度より低い温度まで加熱する第２加熱工程と、
前記第１板と前記第２板とを前記ガラス封止材により接合する接合工程と、
を備える圧電デバイスの製造方法。
【請求項２】
電圧の印加により振動する圧電振動片と前記圧電振動片を囲む枠体と含む圧電板を用意する工程と、
前記圧電板の前記枠体の一主面に接合される第１板を用意する工程と、
前記圧電板の前記枠体の他主面に接合される第２板を用意する工程と、
ガラス成分、バインダー及び溶剤を含み、前記枠体の一主面又は前記第１板、及び前記枠体の他主面又は前記第２板に所定の転移点を有するガラス封止材を配置する工程と、
前記ガラス封止材を前記バインダー及び溶剤が蒸散する蒸散温度まで加熱する第１加熱工程と、
前記第１加熱工程後、前記ガラス封止材を前記蒸散温度よりも高く前記ガラス成分の一部が結晶化する温度より低い温度まで第２加熱工程と、
前記第１板と前記圧電板と前記第２板とを前記ガラス封止材により接合する接合工程と、
を備える圧電デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記第１加熱工程は、前記ガラス封止材を前記転移点の１１０％〜１１５％に加熱し、前記第２加熱工程は、前記ガラス封止材を前記転移点の１２５％〜１３３％に加熱する請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記第１板は複数のリッド部を含み、
前記第２板は複数のベース部を含み、
前記圧電振動片が前記リッド部及び前記ベース部からなるパッケージ内に収納される請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記第１板は複数のリッド部を含み、
前記第２板は複数のベース部を含み、
前記圧電板は複数の前記圧電振動片及び前記枠体を含み、
前記圧電振動片が前記リッド部、前記枠体及び前記ベース部からなるパッケージ内に収納される請求項２に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記転移点は２９５℃である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記接合工程では、前記ガラス封止材を前記転移点の１２０％〜１２５％に加熱して接合する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の圧電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、表面実装型の圧電デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動子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。圧電デバイスは振動の安定のためにパッケージ内に気密封止されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された圧電デバイスの製造方法では、パッケージ及び蓋体の前工程と、圧電振動片をパッケージに接合する接合工程と、蓋体とパッケージとを封止する蓋封止工程とを含む。なお、パッケージ及び蓋体の前工程では封止材焼結工程を含み、封止材焼結工程では３２０℃程度の温度で封止材が焼結される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７２７５２号公報
【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の製造方法では、封止材を封止材焼結工程で封止材の転移点より高い３２０℃程度の温度で焼結すると、封止材の内部にガスや気泡が発生してしまう。これにより、封止材のパターンが崩れる。つまり、例えば発泡状態でパッケージと蓋体とを封止すれば、真空封止ができず、圧電振動片の振動特性に影響を与えるおそれがある。
【０００６】
本発明は、封止材の内部にガスや気泡が発生せず良好な振動特性を有する圧電デバイスの製造方法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の製造方法は、  電圧の印加により振動する圧電振動片を用意する工程と、圧電振動片を収納する第１板及び第２板を用意する工程と、ガラス成分、バインダー及び溶剤を含み、第１板又は第２板に所定の転移点を有するガラス封止材を配置する工程と、ガラス封止材をバインダー及び溶剤が蒸散する蒸散温度まで加熱する第１加熱工程と、第１加熱工程後、ガラス封止材を蒸散温度よりも高くガラス成分の一部が結晶化する温度より低い温度まで加熱する第２加熱工程と、第１板と第２板とをガラス封止材により接合する接合工程と、を備える。
【０００８】
第２観点の圧電デバイスの製造方法は、電圧の印加により振動する圧電振動片と圧電振動片を囲む枠体と含む圧電板を用意する工程と、圧電板の枠体の一主面に接合される第１板を用意する工程と、圧電板の枠体の他主面に接合される第２板を用意する工程と、ガラス成分、バインダー及び溶剤を含み、枠体の一主面又は第１板、及び枠体の他主面又は第２板に所定の転移点を有するガラス封止材を配置する工程と、ガラス封止材をバインダー及び溶剤が蒸散する蒸散温度まで加熱する第１加熱工程と、第１加熱工程後、ガラス封止材を蒸散温度よりも高くガラス成分の一部が結晶化する温度より低い温度まで第２加熱工程と、第１板と圧電板と第２板とをガラス封止材により接合する接合工程と、を備える。
【０００９】
第３観点の圧電デバイスの製造方法において、第１加熱工程は、ガラス封止材を転移点の１１０％〜１１５％に加熱し、第２加熱工程は、ガラス封止材を転移点の１２５％〜１３３％に加熱する。
【００１０】
第４観点の圧電デバイスの製造方法において、第１板は複数のリッド部を含み、第２板は複数のベース部を含み、圧電振動片がリッド部及びベース部からなるパッケージ内に収納される。
【００１１】
第５観点の圧電デバイスの製造方法において、第１板は複数のリッド部を含み、第２板は複数のベース部を含み、圧電板は複数の圧電振動片及び枠体を含み、圧電振動片がリッド部、枠体及びベース部からなるパッケージ内に収納される。
【００１２】
第６観点の圧電デバイスの製造方法において、転移点は２９５℃である。
第７観点の圧電デバイスの製造方法において、接合工程ではガラス封止材を転移点の１２０％〜１２５％に加熱して接合する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、封止材の内部にガスや気泡が発生せず良好な振動特性を有する圧電デバイスの製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１水晶振動子１００の分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】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４】水晶ウエハ１０Ｗの平面図である。
【図５】ベースウエハ１２Ｗの平面図である。
【図６】リッドウエハ１１Ｗの平面図である。
【図７】第１加熱段階の仮焼成を説明するための図で、第１温度が３３０℃である。
【図８】第１加熱段階の仮焼成を説明するための図で、第１温度が３４０℃である。
【図９】第１加熱段階の仮焼成を説明するための図で、第１温度が３５０℃である。
【図１０】第１加熱段階の仮焼成を説明するための図で、第１温度が３６０℃である。
【図１１】第２加熱段階の仮焼成を説明するための図で、第１温度が３３０℃で第２温度が３５０℃である。
【図１２】第２加熱段階の仮焼成を説明するための図で、第１温度が３３０℃で第２温度が３７０℃である。
【図１３】第２加熱段階の仮焼成を説明するための図で、第１温度が３３０℃で第２温度が３９０℃である。
【図１４】第２加熱段階の仮焼成を説明するための図で、第１温度が３３０℃で第２温度が４１０℃である。
【図１５】第２水晶振動子２００の分解斜視図である。
【図１６】図１５のＢ−Ｂ断面図である。
【図１７】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１８】水晶ウエハ２０Ｗの平面図である。
【図１９】ベースウエハ２２Ｗの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書では、圧電振動片としてＡＴカットの水晶振動片が使われている。つまり、ＡＴカットの水晶振動片は、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カットの水晶振動片の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、本実施形態では圧電デバイスとしての水晶振動子の長手方向をＸ軸方向、水晶振動子の高さ方向を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。
【００１６】
（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の全体構成について、図１及び図２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、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１７】
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、ベース部１２に載置される水晶振動片１０とを備える。
【００１８】
水晶振動片１０は、ＡＴカットされた水晶片１０１により構成され、その水晶片１０１の中央付近の両主面に一対の励振電極１０２ａ、１０２ｂが対向して配置されている。また、励振電極１０２ａには水晶片１０１の底面（−Ｙ’側）の−Ｘ側まで伸びた引出電極１０３ａが接続され、励振電極１０２ｂには水晶片１０１の底面（−Ｙ’側）の＋Ｘ側まで伸びた引出電極１０３ｂが接続されている。
【００１９】
ここで、励振電極及び引出電極は例えば下地としてのクロム層が用いられ、クロム層の上面に金層が用いられる。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。
【００２０】
ベース部１２は、表面（＋Ｙ’側の面）にベース凹部１２１の周囲に形成された第１端面Ｍ１を有している。また、ベース部１２はＸ軸方向の両側に貫通孔ＢＨ（図５を参照）を形成した際のＺ’軸方向伸びたキャスタレーション１２２ａ、１２２ｂが形成されている。キャスタレーション１２２ａ、１２２ｂには側面電極１２３ａ、１２３ｂがそれぞれ形成されている。また、側面電極１２３ａと電気的に接続された接続電極１２４ａがベース部１２の第１端面Ｍ１の−Ｘ側に形成されている。同様に、側面電極１２３ｂと電気的に接続された接続電極１２４ｂがベース部１２の第１端面Ｍ１の＋Ｘ側に形成されている。さらに、ベース部１２は実装面（水晶振動子の実装面）Ｍ３に側面電極１２３ａ、１２３ｂとそれぞれ電気的に接続された一対の実装端子１２５ａ、１２５ｂを有している。ここで、ベース部１２の側面電極、接続電極及び実装端子は水晶振動片１０の励振電極及び引出電極と同じ構成である。
【００２１】
図２に示されたように、ベース凹部１２１のＸ軸方向の長さは水晶振動片１０のＸ軸方向の長さより短く形成される。このため、水晶振動片１０を導電性接着剤１３でベース部１２に載置すると、水晶振動片１０のＸ軸方向の両端がベース部１２の第１端面Ｍ１に載置される。このとき、水晶振動片１０の引出電極１０３ａ、１０３ｂがベース部１２の接続電極１２４ａ、１２４ｂにそれぞれ電気的に接続される。これにより、実装端子１２５ａ、１２５ｂが側面電極１２３ａ、１２３ｂ、接続電極１２４ａ、１２４ｂ、導電性接着剤１３及び引出電極１０３ａ、１０３ｂを介して励振電極１０２ａ、１０２ｂにそれぞれ電気的に接続される。つまり、実装端子１２５ａ、１２５ｂに交番電圧（正負を交番する電位）を印加したときに、水晶振動片１０は厚みすべり振動する。
【００２２】
図１及び図２に示されたように、第１水晶振動子１００はリッド部１１のリッド凹部１１１とベース部１２のベース凹部１２１によって水晶振動片１０を収納するキャビティＣＴを形成する。キャビティＣＴは、不活性ガスで満たされたり又は真空状態に気密されたりする。
【００２３】
リッド部１１はその−Ｙ’側にリッド凹部１１１の周囲に形成された第２端面Ｍ２を有している。また、リッド部１１の第２端面Ｍ２とベース部１２の第１端面Ｍ１とは例えば封止材としての低融点ガラスＬＧにより接合される。
【００２４】
低融点ガラスＬＧは、２９５℃前後が転移点で３５０℃前後が軟化点であるバナジウム系ガラスを含む。一般にバナジウム等の金属を含有する量を少なくすると転移点及び軟化点が上昇する。このバナジウム系ガラスはガラス成分（低融点ガラス粉末）にバインダーと溶剤とが加えられてペースト状である。このバナジウム系ガラスは溶融された後固化されることで他の部材と接着する。バナジウム系ガラスの転移点は水晶材又はガラスなどで形成されたリッド部１１及びベース部１２の転移点より低く、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。バナジウム系ガラスは空気中の水分がキャビティＣＴ内に進入したりキャビティＣＴ内の真空度を低下させたりすることを防止する。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。
【００２５】
また、リッド凹部１１１の長さが水晶振動片１０の長さ及びベース凹部１２１の長さより大きい。このため、低融点ガラスＬＧは図２に示されたように、ベース部１２の第１端面Ｍ１の外側（幅は３００μｍ程度）でリッド部１１とベース部１２とを接合する。
【００２６】
＜第１水晶振動子１００の製造方法＞
図３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３において、水晶振動片１０の製造ステップＳ１０と、リッド部１１の製造ステップＳ１１と、ベース部１２の製造ステップＳ１２とは別々に並行して行うことができる。また、図４は水晶ウエハ１０Ｗの平面図で、図５はベースウエハ１２Ｗの平面図で、図６はリッドウエハ１１Ｗの平面図である。
【００２７】
ステップＳ１０では、水晶振動片１０が製造される。ステップＳ１０はステップＳ１０１〜Ｓ１０３を含んでいる。
ステップＳ１０１において、図４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振動片１０の外形が形成される。ここで、各水晶振動片１０は接続部１０４により水晶ウエハ１０Ｗに連接されている。
【００２８】
ステップＳ１０２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の両面及び側面にクロム層及び金層が順に形成される。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（図示しない）を用いて、フォトマスクに描かれた励振電極１０２ａ、１０２ｂ、引出電極１０３ａ、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４に示されたように水晶ウエハ１０Ｗの両面及び側面には励振電極１０２ａ、１０２ｂ及び引出電極１０３ａ、１０３ｂが形成される。
【００２９】
ステップＳ１０３において、水晶振動片１０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４に示された一点鎖線のカットラインＣＬに沿って切断する。
【００３０】
ステップＳ１１では、ベース部１２が製造される。ステップＳ１２はステップＳ１１１及びＳ１１２を含んでいる。
【００３１】
ステップＳ１１１において、図５に示されたように、均一のベースウエハ１２Ｗにエッチングにより複数のベース部１２の外形が形成される。すなわち、ベースウエハ１２Ｗにベース凹部１２１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が形成され、ベース凹部１２１の周囲には第１端面Ｍ１が形成される。同時に、各ベース部１２のＸ軸方向の両辺にはベースウエハ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が半分割されると１つのキャスタレーション１２２ａ、１２２ｂになる。
【００３２】
ステップＳ１２２では、ステップＳ１０２で説明されたスパッタ及びエッチング方法によって図５に示されたようにベース部１２の実装面Ｍ３のＸ軸方向の両側に一対の実装端子１２５ａ、１２５ｂが形成される。同時に、貫通孔ＢＨには側面電極１２３ａ、１２３ｂが形成され、第２端面Ｍ２には接続電極１２４ａ、１２４ｂが形成される。
【００３３】
ステップＳ１２では、リッド部１１が製造される。ステップＳ１２はステップＳ１２１１からＳ１２５を含んでいる。
【００３４】
ステップＳ１２１において、図６に示されたように、均一のリッドウエハ１１Ｗにエッチングにより複数のリッド部１１の外形が形成される。すなわち、リッドウエハ１１Ｗにリッド凹部１１１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が形成され、リッド凹部１１１の周囲には第１端面Ｍ１が形成される。
【００３５】
ステップＳ１２２において、図６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端面Ｍ２にペースト状の低融点ガラスＬＧが印刷される。
【００３６】
ステップＳ１２３からＳ１２５は、低融点ガラスＬＧの仮焼成工程である。
ステップＳ１２３では、低融点ガラスＬＧの仮焼成工程の第１加熱段階として低融点ガラスＬＧが第１温度まで加熱される。ここで、低融点ガラスＬＧの転移点が２９５℃であるとき、第１温度はこの転移点の１１０％〜１１５％であることが好ましい。すなわち、３２５℃〜３４０℃である。
【００３７】
以下、第１加熱段階の第１温度に関する実験について、図７〜図１０を参照しながら説明する。図７（ａ）は低融点ガラスＬＧの温度変化グラフで、図７（ｂ）は３３０℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスＬＧを顕微鏡で観察した写真である。図７（ａ）に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、低融点ガラスＬＧの温度を３３０℃まで上昇させ、３０分間加熱した。また、図７（ｂ）は低融点ガラスＬＧに含まれたバインダー及び溶剤が抜け、低融点ガラスＬＧ内部のガス、気泡を出す状態である。この温度では低融点ガラスＬＧに含まれたガラス成分は溶けていない。
【００３８】
図８（ａ）は低融点ガラスＬＧの温度変化グラフで、図８（ｂ）は３４０℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスＬＧを顕微鏡で観察した写真である。図８（ａ）に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、低融点ガラスＬＧの温度を３４０℃まで上昇させ、３０分間加熱した。また、図８（ｂ）は低融点ガラスＬＧに含まれたバインダー及び溶剤が抜け、低融点ガラスＬＧ内部のガス、気泡を出している状態である。この温度でも低融点ガラスＬＧに含まれたガラス成分は溶けていない。
【００３９】
図９（ａ）は低融点ガラスＬＧの温度変化グラフで、図９（ｂ）は３５０℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスＬＧを顕微鏡で観察した写真である。図９（ａ）に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、低融点ガラスＬＧの温度を３５０℃まで上昇させ、３０分間加熱した。また、図９（ｂ）は低融点ガラスＬＧに含まれたガラス成分が溶け、低融点ガラスＬＧ内部にバインダー及び溶剤からガスでたくさんの孔ＨＥが形成される状態である。
【００４０】
図１０（ａ）は低融点ガラスＬＧの温度変化グラフで、図１０（ｂ）は３６０℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスＬＧを顕微鏡で観察した写真である。図１０（ａ）に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、低融点ガラスＬＧの温度を３６０℃まで上昇させ、３０分間加熱した。また、図１０（ｂ）は低融点ガラスＬＧ内部の溶けたガラスにより小さい気泡が埋められ、大きい気泡が部分的に埋められて孔ＨＥが残っている状態である。
【００４１】
上述の説明及び図７〜図１０から分かるように、仮焼成工程の第１加熱段階での第１温度を３３０℃〜３４０℃にするとバインダー及び溶剤を効率的に蒸散させることができる。一方、３５０℃以上であるとバインダー及び溶剤が蒸散している最中にガラス成分も溶け始める。このため、バインダー及び溶剤のガスが溶けたガラスの内部に溜まり、低融点ガラスＬＧの表面には孔ＨＥが残る可能性がある。低融点ガラス内部に気泡、その表面に孔が残ると、後工程である第３温度での接合工程（Ｓ１４）で長い加熱時間をかけて気泡等を除去する必要がある。このため接合工程の時間が長くなり、製造効率が悪化する。以上から、第１温度は３３０℃〜３４０℃にすることが好ましい。
【００４２】
ステップＳ１２４では、低融点ガラスＬＧの仮焼成工程の第２加熱段階として低融点ガラスＬＧが第１温度から第２温度まで加熱される。ここで、低融点ガラスＬＧの転移点が２９５℃であるとき、第２温度はこの転移点の１２５％〜１３３％であることが好ましい。すなわち、３７０℃〜３９０℃である。
【００４３】
以下、第２加熱段階の第２温度に関する実験について、図１１〜図１４を参照しながら説明する。また、図１１〜図１４では仮焼成工程の第１加熱段階を３３０℃として説明する。図１１（ａ）は低融点ガラスＬＧの温度変化グラフで、図１１（ｂ）は第２温度として３５０℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスＬＧを顕微鏡で観察した写真である。図１１（ａ）に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、まず低融点ガラスＬＧの温度を第１温度の３３０度まで上昇させて３０分間加熱し、その後第２温度の３５０℃まで上昇させて１０分間加熱した。また、図１１（ｂ）ではバインダー及び溶剤からガスがほとんど抜けているが、ガラス成分が多少溶けずに孔ＨＥが形成されている状態である。
【００４４】
図１２（ａ）は低融点ガラスＬＧの温度変化グラフで、図１２（ｂ）は第２温度として３７０℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスＬＧを顕微鏡で観察した写真である。図１２（ａ）に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、まず低融点ガラスＬＧの温度を第１温度の３３０度まで上昇させて３０分間加熱し、その後第２温度の３７０℃まで上昇させて１０分間加熱した。また、図１２（ｂ）ではガラス成分が多少溶けずに小さな孔ＨＥが残っている状態である。
【００４５】
図１３（ａ）は低融点ガラスＬＧの温度変化グラフで、図１３（ｂ）は第２温度として３９０℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスＬＧを顕微鏡で観察した写真である。図１３（ａ）に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、まず低融点ガラスＬＧの温度を第１温度の３３０度まで上昇させて３０分間加熱し、その後第２温度の３９０℃まで上昇させて１０分間加熱した。また、図１３（ｂ）では孔がほとんどない状態である。
【００４６】
図１４（ａ）は低融点ガラスＬＧの温度変化グラフで、図１４（ｂ）は第２温度として４１０℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスＬＧを顕微鏡で観察した写真である。図１４（ａ）に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、まず低融点ガラスＬＧの温度を第１温度の３３０度まで上昇させて３０分間加熱し、その後第２温度の４１０℃まで上昇させて１０分間加熱した。また、図１４（ｂ）では気泡が抜けて孔がほとんど埋められているが、低融点ガラスＬＧのガラス成分の一部が結晶化された状態である。ＣＳで示された箇所には結晶化された小さなガラス成分が見受けられる。ガラス成分の結晶化は低融点ガラスＬＧの接合強度が落ちることになる。
【００４７】
上述の説明及び図１１〜図１４から分かるように、仮焼成工程の第２加熱段階での第２温度を３７０℃〜３９０℃にすることが好ましい。つまり、温度が３７０℃より低いと気泡が抜けた孔ＨＥが残ることになり、温度が３９０℃より高いと低融点ガラスＬＧのガラス成分の一部が結晶化され接合強度が落ちるおそれがある。
【００４８】
図３に戻り、ステップＳ１２５では、仮焼成工程の第２加熱段階で第２温度まで加熱された低融点ガラスＬＧを室温まで冷却する。これにより、脱ガス、脱泡された低融点ガラスＬＧがリッドウエハ１１Ｗに配置される。
【００４９】
ステップＳ１３では、ステップＳ１０で製造された水晶振動片１０が導電性接着剤１３でベース部１２の第１端面Ｍ１に載置される。このとき、水晶振動片１０の引出電極１０３ａ、１０３ｂとベース部１２の第１端面Ｍ１に形成された接続電極１２４ａ、１２４ｂとの位置が合うように水晶振動片１０がベース部１２の第１端面Ｍ１に載置される。（図２を参照）。
【００５０】
ステップＳ１４では、再び低融点ガラスＬＧを第３温度まで加熱させながらリッドウエハ１１Ｗとベースウエハ１２Ｗとを加圧する。その後低融点ガラスＬＧは常温まで冷やされる。これにより低融点ガラスＬＧがリッドウエハ１１Ｗとベースウエハ１２Ｗとが確実に接合される。すでに低融点ガラスＬＧはガス等がない状態で仮焼成されているため、接合工程は短時間で完了する。ここで、第３温度は転移点（２９５℃）の１２０％〜１２５％、すなわち３６０℃〜３７５℃である。
【００５１】
ステップＳ１５では、接合されたリッドウエハ１１Ｗ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５及び図６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。
【００５２】
第１水晶振動子１００の製造方法では、リッドウエハ１１Ｗに低融点ガラスＬＧを配置しているが、ベースウエハ１２Ｗに配置されてもよい。
【００５３】
（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１５及び図１６を参照しながら説明する。図１５は第２水晶振動子２００の分解斜視図で、図１６は図１５のＢ−Ｂ断面図である。
【００５４】
図１５に示されたように、第２水晶振動子２００はリッド凹部２１１を有するリッド部２１と、ベース凹部２２１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。
【００５５】
図１及び図２に示されたように、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は水晶振動片２０１と水晶振動片２０１を囲む枠体２０７とで構成されている。水晶振動片２０１と枠体２０７との間には、表面Ｍｅから裏面Ｍｉまで貫通する貫通開口部２０６が形成される。貫通開口部２０６が形成されていない部分が水晶振動片２０１と枠体２０７とを連結する連結部２０８ａ、２０８ｂとなっている。ここで、連結部２０８ａ水晶振動片２０１の−Ｘ軸側に接続され、連結部２０８ｂは水晶振動片２０１の＋Ｘ軸側に接続されている。
【００５６】
水晶フレーム２０のＸ軸方向の四隅には、貫通孔ＣＨ（図１８を参照）を形成した際のキャスタレーション２０４ａ、２０４ｂがそれぞれ形成されている。具体的には、水晶フレーム２０の−Ｘ軸側に一対のキャスタレーション２０４ａが形成され、水晶フレーム２０の＋Ｘ軸側に一対のキャスタレーション２０４ｂが形成されている。
【００５７】
水晶フレーム２０は、水晶振動片２０１の表面Ｍｅ及び裏面Ｍｉに励振電極２０２ａ、２０２ｂがそれぞれ形成されている。また、励振電極２０２ａ、２０２ｂから引き出された引出電極２０３ａ、２０３ｂが連結部２０８ａ、２０８ｂ及び枠体２０７を介してキャスタレーション２０４ａ、２０４ｂまで伸びて形成される。具体的には、励振電極２０２ａが連結部２０８ａ及び枠体２０７を介してキャスタレーション２０４ａまで伸びて形成され、励振電極２０２ｂが連結部２０８ｂ及び枠体２０７を介してキャスタレーション２０４ｂまで伸びて形成される。キャスタレーション２０４ａ、２０４ｂには引出電極２０３ａ、２０３ｂとそれぞれに導電される側面電極２０５ａ、２０５ｂが形成されている。なお、表面Ｍｅの引出電極２０３ａに導電される側面電極２０５ａは枠体２０７の裏面Ｍｉまで伸びて電極パッド２０５Ｍを形成することが好ましい。同様に、裏面Ｍｉの引出電極２０３ｂに導電される側面電極２０５ｂは枠体２０７の表面Ｍｅまで伸びて電極パッド２０５Ｍを形成することが好ましい。
【００５８】
ベース部２２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２２のＸ軸方向の四隅には、貫通孔ＢＨ（図１９を参照）を形成した際のキャスタレーション２２２ａ、２２２ｂが形成されている。具体的には、ベース部２２の−Ｘ軸側に一対のキャスタレーション２２２ａが形成され、ベース部２２の＋Ｘ軸側に一対のキャスタレーション２２２ｂが形成されている。
【００５９】
ベース部２２において、実装面Ｍ３の−Ｘ軸側には実装端子２２５ａが形成され、実装面Ｍ３の＋Ｘ軸側には実装端子２２５ｂが形成されている。また、キャスタレーション２２２ａには実装端子２２５ａに導電される側面電極２２３ａが形成され、キャスタレーション２２２ｂには実装端子２２５ｂに導電される側面電極２２３ｂが形成される。なお、側面電極２２３ａ、２２３ｂはベース部２２の第１端面Ｍ１まで伸びて電極パッド２２３Ｍを形成することが好ましい。
【００６０】
ここで、励振電極、引出電極、側面電極及び実装端子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。
【００６１】
リッド部２１は、ガラス又は水晶材料で形成され、その−Ｙ’側の面の外周に第２端面Ｍ２を有している。さらに、第２端面Ｍ２から凹んだリッド凹部２１１を有している。
【００６２】
また、リッド部２１と水晶フレーム２０と、及び水晶フレーム２０とベース部２２とは低融点ガラスＬＧにより接合される。図１に示されたように、低融点ガラスＬＧはリッド部２１の第２端面Ｍ２、水晶フレーム２０の枠体２０７及びベース部２２の第１端面Ｍ１に対応する領域に配置される。また、低融点ガラスＬＧは各キャスタレーションが形成される箇所には形成されない。
【００６３】
＜第２水晶振動子２００の製造方法＞
図１７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１７において、水晶フレーム２０の製造ステップＴ１０と、リッド部２１の製造ステップＴ１１と、ベース部２２の製造ステップＴ１２とは別々に並行して行うことができる。また、図１８は水晶ウエハ２０Ｗの平面図で、図１９はベースウエハ２２Ｗの平面図である。
【００６４】
ステップＴ１０では、水晶フレーム２０が製造される。ステップＴ１０はステップＴ１０１及びＴ１０２を含んでいる。
ステップＴ１０１において、図１８に示されたように、均一の水晶ウエハ２０Ｗ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。つまり、各水晶フレーム２０に水晶振動片２０１、連結部２０８ａ、２０８ｂ及び枠体２０７が形成するように、水晶ウエハ２０Ｗを貫通した貫通開口部２０６が形成される。同時に、各水晶フレーム２０の四隅に水晶ウエハ２０Ｗを貫通した円形の貫通孔ＣＨがそれぞれ形成される。ここで、貫通孔ＣＨが四分の一に分割されると１つのキャスタレーション２０４ａ、２０４ｂ（図１５を参照）になる。
【００６５】
ステップＴ１０２において、図１８に示されたように、スパッタ及びエッチングにより水晶ウエハ２０Ｗの両面に励振電極２０２ａ、２０２ｂ及び引出電極２０３ａ、０３ｂが形成され、水晶ウエハ２０Ｗの貫通孔ＣＨに側面電極２０５ａ、２０５ｂが形成される。
【００６６】
ステップＴ１１では、ベース部１２が製造される。ステップＴ１２はステップＴ１１１〜Ｔ１１３を含んでいる。
ステップＴ１１１において、図１９に示されたように、均一のベースウエハ２２Ｗにエッチングにより複数のベース部２２の外形が形成される。すなわち、エッチング又は機械加工によりベース凹部２２１及び貫通孔ＢＨが形成される。
【００６７】
ステップＴ１１２では、スパッタ及びエッチング方法によって実装面Ｍ３に実装端子２２５ａ、２２５ｂが形成され、貫通孔ＢＨに側面電極２２３ａ、２２３ｂが形成され、第２端面Ｍ２に接続パッド２２３Ｍが形成される。
【００６８】
ステップＴ１１３において、スクリーン印刷でベースウエハの第１端面Ｍ１にペースト状の低融点ガラスＬＧが印刷される。
【００６９】
ステップＴ１２では、リッド部２１が製造される。ステップＴ１２はステップＴ１２１及びＴ１２２を含んでいる。
ステップＴ１１１において、均一のリッドウエハにエッチングにより複数のリッド部２１の外形が形成される（図６を参照）。
【００７０】
ステップＴ１１２において、スクリーン印刷でリッドウエハの第２端面Ｍ２にペースト状の低融点ガラスＬＧが印刷される（図６を参照）。
【００７１】
ステップＴ１３からＴ１５は、低融点ガラスＬＧの仮焼成工程である。
ステップＴ１３では、リッドウエハ及びベースウエハ２２Ｗに印刷された低融点ガラスＬＧの仮焼成工程の第１加熱段階として低融点ガラスＬＧを第１温度まで加熱する。ここで、低融点ガラスＬＧの転移点が２９５℃であるとき、第１温度はこの転移点の１１０％〜１１５％であることが好ましい。すなわち、３２５℃〜３４０℃である。
【００７２】
ステップＴ１４では、リッドウエハ及びベースウエハ２２Ｗに印刷された低融点ガラスＬＧの仮焼成工程の第２加熱段階として低融点ガラスＬＧを第１温度から第２温度まで加熱する。ここで、低融点ガラスＬＧの転移点が２９５℃であるとき、第２温度はこの転移点の１２５％〜１３３％であることが好ましい。すなわち、３７０℃〜３９０℃である。
【００７３】
ステップＴ１５では、仮焼成工程の第２加熱段階で第２温度まで加熱された低融点ガラスＬＧを室温まで冷却する。これにより、脱ガス、脱泡された低融点ガラスＬＧがリッドウエハ及びベースウエハ２２Ｗに配置される。
【００７４】
ステップＴ１６では、再び低融点ガラスＬＧを第３温度まで加熱させながらリッドウエハとベースウエハ２２Ｗとを水晶ウエハ２０Ｗの両面に配置して加圧する。これにより低融点ガラスＬＧが溶融してリッドウエハ（図６を参照）と水晶ウエハ２０Ｗとベースウエハ２２Ｗとが確実に接合される。すでに低融点ガラスＬＧはガス等がない状態で仮焼成されているため、接合工程は短時間で完了する。ここで、第３温度は転移点（２９５℃）の１２０％〜１２５％、すなわち３６０℃〜３７５℃である。
【００７５】
ステップＴ１７では、接合されたリッドウエハと水晶ウエハ２０Ｗとベースウエハ２２Ｗとが個々に切断される。切断工程では、図１８及び図１９に示された一点鎖線のスクライブラインＳＬ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。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
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。
【００７７】
低融点ガラスとして、例えば、酸化亜鉛（ＰｂＯ）に、Ｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＰｂＦ２、ＣｕＯ、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ等を微量含有する低融点ガラスが使用されてもよい。また、鉛を含まない環境に対する悪影響が少ない低融点ガラスとしては、例えば、Ｃｕ２Ｏ−ＣｕＯ−Ｐ２Ｏ５系の低融点ガラス、ＳｉＯ−ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５等の低融点ガラスが使用されてもよい。
【００７８】
例えば、本明細書ではＡＴカットされた水晶振動片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振動片にも適用される。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】
【００７９】
１０、２０１  …  水晶振動片、１０Ｗ、２０Ｗ  …  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、２２Ｗ  …  ベースウエハ
２０  …  水晶フレーム
１００、２００  …  水晶振動子
１０２ａ、１０２ｂ、２０２ａ、２０２ｂ  …  励振電極
１０３ａ、１０３ｂ、２０３ａ、２０３ｂ  …  引出電極
１０４  …  接続部
１１１、２１１  …  リッド凹部、  １２１、２２１  …  ベース凹部
１２２ａ、１２２ｂ、２０４ａ、２０４ｂ、２２２ａ、２２２ｂ  …  キャスタレーション
１２３ａ、１２３ｂ、２０５ａ、２０５ｂ、２２３ａ、２２３ｂ  …  側面電極
１２４ａ、１２４ｂ  …  接続電極
１２５ａ、１２５ｂ、２２５ａ、２２５ｂ  …  実装端子
２０６  …  貫通開口部
２０７  …  枠体
２０８ａ、２０８ｂ  …  連結部
ＣＴ  …  キャビティ
ＬＧ  …  低融点ガラス
ＳＬ  …  スクライブライン
【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】
2012235387.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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