(57)【要約】【課題】本発明は、高い信頼性を保ったまま製造方法が簡便にされた圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】圧電デバイス（１００）は、一対の励振電極（１３１）及び励振電極から引き出された一対の引出電極（１３２）を有する圧電振動片（１３０）と、一対の引出電極に電気的に接続される一対の接続電極（１２４）を有する第１面及び一対の接続電極と電気的に接続する一対の外部電極（１２５）を有する第２面を有するベース板（１２０）と、環状に配置された封止材（１４２）によりベース板に圧電振動片を覆うように接合されるリッド板（１１０）と、を備える。接続電極は、ベース板の第１面に形成される台座（１２２）の上面に形成される。また、封止材及び台座は、ベース板よりも低い融点温度で溶融する低融点ガラスにより形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の励振電極と、前記励振電極から引き出された一対の引出電極とを有する圧電振動片と、
前記一対の引出電極に電気的に接続される一対の接続電極を有する第１面と、前記一対の接続電極と電気的に接続する一対の外部電極を有する第２面と、を有するベース板と、
環状に配置された封止材により前記ベース板に前記圧電振動片を覆うように接合されるリッド板と、を備え、
前記接続電極は、前記ベース板の前記第１面に形成される台座の上面に形成され、
前記封止材及び前記台座は、前記ベース板よりも低い融点温度で溶融する低融点ガラスにより形成される圧電デバイス。
【請求項２】
前記封止材を形成する低融点ガラスと前記台座を形成する低融点ガラスとは、融点温度が同じである請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記封止材を形成する低融点ガラスの融点温度は、前記台座を形成する低融点ガラスの融点温度より低い請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記第１面と前記第２面とを結ぶ側面に、前記ベース板の中心方向に窪んだキャスタレーションと、
前記キャスタレーションに形成され前記一対の外部電極から前記一対の接続電極を電気的に接続する一対の側面電極と、
を備える請求項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】
前記一対の引出電極は前記圧電振動片の一端部側に形成されており、前記圧電振動片は前記台座に片持ちで配置されており、
前記圧電振動片のたわみの衝撃を緩和するため、前記一端部とは反対側の他端部に対応する前記ベース板の第１面に、前記台座と同一の低融点ガラスにより構成され、該低融点ガラスの上面に金属層が形成される枕部を有する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記ベース板の前記第１面の中央には、前記第２面側に凹んだ凹部を有し、
前記台座は前記凹部に形成され、
前記リッド板が平板である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
ベース板を複数有するベースウエハを用意する工程と、
前記ベース板の第１面に、前記ベース板よりも低い融点温度で溶融する低融点ガラスにより前記第１面の周囲に少なくとも二カ所が途切れている環状の封止材及び前記環状の封止材の内側に台座を形成し、前記低融点ガラスを仮焼成して前記封止材及び前記台座を配置する低融点ガラス配置工程と、
前記低融点ガラス配置工程の後に、前記台座の上から前記封止材が途切れている二カ所を通る一対の接続電極を形成する電極形成工程と、
一対の励振電極と前記励振電極から引き出された一対の引出電極とを有する圧電振動片を、前記引出電極と前記接続電極とが接続するように、前記台座に載置する載置工程と、
前記ベース板に塗布された前記封止材を形成する低融点ガラスを溶融させて、リッド板を複数有するリッドウエハを前記ベースウエハに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８】
前記封止材が途切れている二カ所の周囲において、前記封止材は、他の領域よりも幅広く塗布される請求項７に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記封止材を形成する低融点ガラスと前記台座を形成する低融点ガラスとの融点温度は同じであり、前記低融点ガラス配置工程は、前記封止材と前記台座とを同時に形成し、
前記接合工程は、レーザーにより前記封止材を形成する低融点ガラスのみを加熱又は前記台座に熱遮断マスクを配置して前記封止材を形成する低融点ガラスのみを加熱する請求項７又は請求項８に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記封止材を形成する低融点ガラスの融点温度は前記台座を形成する低融点ガラスの融点温度より低く、前記低融点ガラス配置工程は、前記封止材と前記台座とを別々に形成し、
前記接合工程は、前記封止材を形成する低融点ガラスの融点温度より高く前記台座を形成する低融点ガラスの融点温度より低い温度で前記封止材を形成する低融点ガラスのみを溶融する請求項７又は請求項８に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１１】
ベース板を複数有するベースウエハを用意する工程と、
前記ベース板の第１面に前記ベース板よりも融点温度が低い温度で溶融する低融点ガラスを塗布し、前記低融点ガラスを焼成して前記第１面に台座を配置する台座配置工程と、
前記台座配置工程の後に、前記台座の上面に一対の接続電極を形成する電極形成工程と、
前記電極形成工程の後に、前記ベース板よりも融点温度が低い低融点ガラスを前記第１面の周囲に環状に塗布し、封止材を形成する封止材形成工程と、
一対の励振電極と前記励振電極から引き出された一対の引出電極とを有する圧電振動片を、前記引出電極と前記接続電極とが接続するように載置する載置工程と、
前記ベース板に塗布された前記封止材を溶融させて、リッド板を複数有するリッドウエハを前記ベースウエハに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１２】
前記封止材を形成する低融点ガラスと前記台座を形成する低融点ガラスとの融点温度は同じであり、
前記接合工程は、レーザーにより前記封止材を形成する低融点ガラスのみを加熱又は前記台座に熱遮断マスクを配置して前記封止材を形成する低融点ガラスのみを加熱する請求項１１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記封止材を形成する低融点ガラスの融点温度は前記台座を形成する低融点ガラスの融点温度より低く、
前記接合工程は、前記封止材を形成する低融点ガラスの融点温度より高く前記台座を形成する低融点ガラスの融点温度より低い温度で前記封止材を形成する低融点ガラスのみを溶融する請求項１１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記ベースウエハを用意する工程は、隣り合う前記ベース板間に前記第１面から前記第１面の反対側の第２面まで貫通する貫通孔を形成する工程を含み、
前記電極形成工程は、前記第２面に外部電極と、前記貫通孔の側面に前記接続電極及び前記外部電極を電気的に接続する側面電極と、を形成する請求項７から請求項１３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、例えば、水晶振動子等を用いた音叉型圧電振動子又は厚みすべり振動するＡＴ振動子を用いた圧電デバイス、及び圧電デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電デバイスの製造コストを低減するために、複数の圧電振動片が配置される複数のベース部を有するガラスウエハと複数のリッド部を有するガラスウエハとを接合し、その後、接合したガラスウエハが個々の圧電デバイスにダイシングされる製造方法が提案される。
【０００３】
特許文献１に開示された圧電デバイスは、圧電振動片は、金（Ａｕ）等の金属バンプによってベース部上の上面から振動腕を浮かせた状態で配置される。また、ガラスウエハとガラスウエハとを陽極接合するため、導電性の封止材が使用される。導電性の封止材と、ベース部に形成された電極とが短絡（ショート）しないように、ベース部には絶縁層が形成される。また、金属バンプに接続する接続電極（取出電極）と外部電極とを電気的に導通するため、さらに側面電極をダイシング後に形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９３２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された製造方法は、金属バンプ、接続電極、側面電極及び外部電極が別々の工程で形成される。また、陽極接合のために絶縁層の形成工程も必要である。このように、特許文献１は、複雑な工程を多数経なければ圧電デバイスを製造することができない。
【０００６】
そこで、より簡便な製造方法で、圧電デバイスを製造する技術が求められている。また、簡便な製造方法であっても、信頼性の高い圧電デバイスが求められている。
【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、一対の励振電極及び励振電極から引き出された一対の引出電極を有する圧電振動片と、一対の引出電極に電気的に接続される一対の接続電極を有する第１面及び一対の接続電極と電気的に接続する一対の外部電極を有する第２面を有するベース板と、環状に配置された封止材によりベース板に圧電振動片を覆うように接合されるリッド板と、を備える。接続電極は、ベース板の第１面に形成される台座の上面に形成される。また、封止材及び台座は、ベース板よりも低い融点温度で溶融する低融点ガラスにより形成される。
【０００８】
第２観点の圧電デバイスは、第１観点において、封止材を形成する低融点ガラスと台座を形成する低融点ガラスとの融点温度が同じである。
【０００９】
第３観点の圧電デバイスは、第１観点において、封止材を形成する低融点ガラスの融点温度が台座を形成する低融点ガラスの融点温度より低い。
【００１０】
第４観点の圧電デバイスは、第１観点から第３観点において、第１面と第２面とを結ぶ側面にベース板の中心方向に窪んだキャスタレーションと、キャスタレーションに形成され一対の外部電極から一対の接続電極を電気的に接続する一対の側面電極と、を備える。
【００１１】
第５観点の圧電デバイスは、第１観点から第４観点において、一対の引出電極が圧電振動片の一端部側に形成されており、圧電振動片が台座に片持ちで配置される。また圧電デバイスは、圧電振動片のたわみの衝撃を緩和するため、一端部とは反対側の他端部に対応するベース板の第１面に、台座と同一の低融点ガラスにより構成され、該低融点ガラスの上面に金属層が形成される枕部を有する。
【００１２】
第６観点の圧電デバイスは、第１観点から第５観点において、ベース板の第１面の中央には第２面側に凹んだ凹部が形成され、台座が凹部に形成され、リッド板が平板である。
【００１３】
第７観点の圧電デバイスの製造方法は、ベース板を複数有するベースウエハを用意する工程と、ベース板の第１面にベース板よりも低い融点温度で溶融する低融点ガラスにより第１面の周囲に少なくとも二カ所が途切れている環状の封止材及び環状の封止材の内側に台座を形成し、低融点ガラスを仮焼成して第１面に封止材及び台座を配置する低融点ガラス配置工程と、低融点ガラス配置工程の後に、台座の上から封止材が途切れている二カ所を通る一対の接続電極を形成する電極形成工程と、一対の励振電極と励振電極から引き出された一対の引出電極とを有する圧電振動片を引出電極と接続電極とが接続するように台座に載置する載置工程と、ベース板に塗布された封止材を形成する低融点ガラスを溶融させてリッド板を複数有するリッドウエハをベースウエハに接合する接合工程と、を備える。
【００１４】
第８観点の圧電デバイスの製造方法は、第７観点において、封止材が途切れている二カ所の周囲において、その他の領域よりも封止材が幅広く塗布される。
【００１５】
第９観点の圧電デバイスの製造方法は、第７観点及び第８観点において、封止材を形成する低融点ガラスと台座を形成する低融点ガラスとの融点温度が同じであり、低融点ガラス配置工程では封止材と台座とを同時に形成し、接合工程ではレーザーにより封止材を形成する低融点ガラスのみを加熱又は台座に熱遮断マスクを配置して封止材を形成する低融点ガラスのみを加熱する。
【００１６】
第１０観点の圧電デバイスの製造方法は、第７観点及び第８観点において、封止材を形成する低融点ガラスの融点温度が台座を形成する低融点ガラスの融点温度より低く、低融点ガラス配置工程では封止材と台座とを別々に形成し、接合工程では封止材を形成する低融点ガラスの融点温度より高く台座を形成する低融点ガラスの融点温度より低い温度で封止材を形成する低融点ガラスのみを溶融する。
【００１７】
第１１観点の圧電デバイスの製造方法は、ベース板を複数有するベースウエハを用意する工程と、ベース板の第１面にベース板よりも融点温度が低い温度で溶融する低融点ガラスを塗布し、低融点ガラスを焼成して第１面に台座を配置する台座配置工程と、台座配置工程の後に、台座の上面に一対の接続電極を形成する電極形成工程と、電極形成工程の後に、ベース板よりも融点温度が低い低融点ガラスを第１面の周囲に環状に塗布し、封止材を形成する封止材形成工程と、一対の励振電極と励振電極から引き出された一対の引出電極とを有する圧電振動片を、引出電極と接続電極とが接続するように載置する載置工程と、ベース板に塗布された封止材を溶融させて、リッド板を複数有するリッドウエハをベースウエハに接合する接合工程と、を備える。
を備える。
【００１８】
第１２観点の圧電デバイスの製造方法は、第１１観点において、封止材を形成する低融点ガラスと台座を形成する低融点ガラスとの融点温度が同じであり、接合工程ではレーザーにより封止材を形成する低融点ガラスのみを加熱するか、又は台座に熱遮断マスクを配置して封止材を形成する低融点ガラスのみを加熱する。
【００１９】
第１３観点の圧電デバイスの製造方法は、第１１観点において、封止材を形成する低融点ガラスの融点温度は台座を形成する低融点ガラスの融点温度より低く、接合工程では、封止材を形成する低融点ガラスの融点温度より高く台座を形成する低融点ガラスの融点温度より低い温度で封止材を形成する低融点ガラスのみを溶融する。
【００２０】
第１４観点の圧電デバイスの製造方法は、第７観点から第１３観点において、ベースウエハを用意する工程では、隣り合うベース板間に第１面から第１面の反対側の第２面まで貫通する貫通孔を形成する工程を含み、電極形成工程では、第２面に外部電極と、貫通孔の側面に接続電極及び外部電極を電気的に接続する側面電極と、を形成する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法によれば、高い信頼性を保ったまま製造方法を簡便にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】圧電デバイス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】圧電デバイス１００及び圧電デバイス２００の製造方法が示されたフローチャートである。
【図４】圧電ウエハＷ１３０の平面図である。
【図５】第１ベースウエハＷ１２０の平面図である。
【図６】第１ベースウエハＷ１２０を作製するためのフローチャートである。
【図７】リッドウエハＷ１１０の平面図である。
【図８】（ａ）は、第１ベースウエハＷ１２０及び圧電振動片１３０の断面図である。  （ｂ）は、第１ベースウエハＷ１２０、圧電振動片１３０、及びリッドウエハＷ１１０の部分断面図である。
【図９】（ａ）は、第１ベースウエハＷ１２０にリッドウエハＷ１１０が載置された状態が示された図である。  （ｂ）は、封止材１４２が加熱されて溶融している状態が示された図である。  （ｃ）は、隙間１０２が封止された状態が示された図である。
【図１０】（ａ）は、圧電デバイス２００の断面図である。  （ｂ）は、ベース板２２０の平面図である。  （ｃ）は、リッド板２１０が外された圧電デバイス２００の平面図である。
【図１１】第２ベースウエハを作製するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００２４】
（第１実施形態）
＜圧電デバイス１００の構成＞
図１は、圧電デバイス１００の分解斜視図である。圧電デバイス１００は、リッド板１１０と、ベース板１２０と、圧電振動片１３０と、により構成される。また、図１には、ベース板１２０とリッド板１１０とが接合される前の状態であり、ベース板１２０に塗布された後の封止材１４２が示されている。圧電振動片１３０には例えばＡＴカットの水晶振動片が用いられる。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分傾斜される。以下の説明では、ＡＴカットの水晶振動片の軸方向を基準とし、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、圧電デバイス１００においては圧電デバイス１００の長辺方向をＸ軸方向、圧電デバイス１００の高さ方向をＹ’軸方向、Ｘ及びＹ’軸方向に垂直な方向をＺ’軸方向として説明する。
【００２５】
圧電デバイス１００は、ベース板１２０の＋Ｙ’軸側の面に圧電振動片１３０が載置される。さらに、圧電振動片１３０を密封するように、リッド板１１０がベース板１２０の＋Ｙ’軸側の面に封止材１４２を介して接合されることにより圧電デバイス１００が形成される。
【００２６】
圧電振動片１３０は、＋Ｙ’軸側及び−Ｙ’軸側の面に励振電極１３１が形成されており、各励振電極１３１からは引出電極１３２が引き出される。圧電振動片１３０の＋Ｙ’軸側の面に形成される励振電極１３１からは−Ｘ軸側に引出電極１３２が引き出され、さらに引出電極１３２は圧電振動片１３０の＋Ｚ’軸側の側面を介して−Ｙ’軸側の面に引き出される。また、圧電振動片１３０の−Ｙ’軸側の面に形成される励振電極１３１から引き出される引出電極１３２は、励振電極１３１から−Ｘ軸側に伸び、さらに圧電振動片１３０の−Ｚ’軸側の側面を介して＋Ｙ’軸側の面にまで引き出される。
【００２７】
ベース板１２０には、＋Ｙ’軸側の面に＋Ｙ’軸方向に突き出た一対の台座１２１と、枕部１２２とが形成される。また、ベース板１２０の＋Ｘ軸側及び−Ｘ軸側の側面のそれぞれには、一対のキャスタレーション１２３が形成される。ベース板１２０の＋Ｙ’軸側の面には接続電極１２４が形成されており、−Ｙ’軸側の面には外部電極１２５が形成される。また、キャスタレーション１２３には側面電極１２６が形成されており、接続電極１２４と外部電極１２５とは側面電極１２６を介して電気的に接続される。また、接続電極１２４は台座１２１の表面にも形成される。台座１２１の表面に形成された接続電極１２４上には導電性接着剤１４１（図２参照）が形成され、圧電振動片１３０の引出電極１３２に電気的に接続される。枕部１２２は、圧電デバイス１００に対する衝撃等によって圧電振動片１３０がたわんだ場合の圧電振動片への衝撃を緩和する。
【００２８】
リッド板１１０は、−Ｙ’軸側の面に、ベース板１２０の＋Ｙ’軸側の面に封止材１４２を介して接合される接合面１１２と、接合面１１２から＋Ｙ’軸側に凹んだ凹部１１１と、が形成される。図１に示されている封止材１４２はベース板１４２とリッド板１１０とが接合される前の封止材１４２の状態が示されている。封止材１４２はベース板１２０の＋Ｙ’軸側の面に塗布されるときには、接続電極１２４に重ならないように塗布される。封止材１４２は、ベース板１２０の＋Ｙ’軸側の面に２箇所で途切れた状態で塗布されるが、リッド板１１０とベース板１２０とが接合された後に環状につながる。
【００２９】
図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。台座１２１の＋Ｙ’軸側の面には、導電性接着剤１４１を介して圧電振動片１３０が載置される。また、導電性接着剤１４１は圧電振動片１３０の引出電極１３２と接続電極１２４とを電気的に接続しており、これにより、励振電極１３１と外部電極１２５とが電気的に接続される。また圧電デバイス１００では、リッド板１１０が圧電振動片１３０を覆うようにベース板１２０に封止材１４２を介して接合されることにより、圧電デバイス１００にキャビティ１０１が形成される。すなわち、キャビティ１０１には圧電振動片１３０が密封される。また、枕部１２２の表面には金属膜１２７が形成される。金属膜１２７は、圧電振動片１３０がたわんで枕部１２２に接触する場合に、接触による衝撃を緩和して圧電振動片１３０の破損を防いでいる。なお導電性接着剤１４１を使用せず、金バンプを介して圧電振動片１３０を接合してもよい。
【００３０】
＜圧電デバイス１００の製造方法＞
図３は、圧電デバイス１００及び圧電デバイス２００の製造方法が示されたフローチャートである。以下に、図３のフローチャートを参照して圧電デバイス１００の製造方法について説明する。
【００３１】
ステップＳ１０１では、圧電振動片１３０が用意される。圧電振動片１３０は、圧電ウエハＷ１３０（図４参照）に複数の圧電振動片１３０が形成され、各圧電振動片１３０が圧電ウエハＷ１３０から折り取られることにより用意される。
【００３２】
図４は、圧電ウエハＷ１３０の平面図である。圧電ウエハＷ１３０には、複数の圧電振動片１３０が形成される。各圧電振動片１３０の周囲には、圧電ウエハＷ１３０を貫通する貫通溝１６１が形成される。また各圧電振動片１３０は、連結部１６２により圧電ウエハＷ１３０に連結された状態で形成される。圧電振動片１３０は、圧電ウエハＷ１３０に連結された状態で励振電極１３１及び引出電極１３２が形成された後に連結部１６２が折られ、圧電振動片１３０が圧電ウエハＷ１３０から折り取られる。
【００３３】
ステップＳ２０１では、ベース板において台座と封止材とが同じ材質であるかどうかが判断される。台座と封止材とが同じ材質である場合にはステップＳ２０２へ進み、台座と封止材との材質が異なる場合にはステップＳ２０３へ進む。圧電デバイス１００では、台座と封止材とが同じ材質で形成されるため、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０３に進む場合は、後述の圧電デバイス２００の製造方法において説明される。
【００３４】
ステップＳ２０２では、第１ベースウエハＷ１２０が用意される。第１ベースウエハＷ１２０（図５参照）には、複数のベース板１２０が形成される。
【００３５】
図５は、第１ベースウエハＷ１２０の平面図である。第１ベースウエハＷ１２０には複数のベース板１２０が形成される。隣接したベース板１２０の境界には、後述されるステップＳ４０５で第１ベースウエハＷ１２０が切断される線であり、Ｘ軸方向及びＺ’軸方向に伸びるスクライブライン１７１が示される。Ｚ’軸方向に伸びるスクライブライン１７１には、第１ベースウエハＷ１２０をＹ’軸方向に貫通する貫通孔１７２が形成される。貫通孔１７２はスクライブライン１７１で切断されてベース板１２０のキャスタレーション１２３となる。また、各ベース板１２０の＋Ｙ’軸側の面には台座１２１及び枕部１２２が形成される。さらに、各ベース板１２０の＋Ｙ’軸側の面では台座１２１から貫通孔１７２にまで接続電極１２４が形成され、枕部１２２の表面には金属膜１２７が形成される。また、貫通孔１７２には側面電極１２６（図２参照）が形成され、ベース板１２０の−Ｙ’軸側の面には外部電極１２５（図２参照）が形成される。各ベース板１２０の外周には環状に封止材１４２が形成されるが、接続電極１２４が形成される部分は途切れている。
【００３６】
図６は、第１ベースウエハＷ１２０を作製するためのフローチャートである。以下、図６を参照して第１ベースウエハＷ１２０の製造方法について説明する。また、図６（ａ）から図６（ｃ）には、図５において点線で囲まれた領域１８１における製造途中の図が示される。
【００３７】
ステップＳ６０１では、平板状の第１ベースウエハＷ１２０が用意される。第１ベースウエハＷ１２０は、例えばガラス及び水晶など材質により形成される。
【００３８】
ステップＳ６０２では、第１ベースウエハＷ１２０に貫通孔１７２が形成される。図６（ａ）は、貫通孔１７２が形成された第１ベースウエハＷ１２０の拡大平面図である。貫通孔１７２は、第１ベースウエハＷ１２０をエッチングすることにより、Ｚ’軸方向に伸びるスクライブライン１７１上に、各ベース板１２０の＋Ｘ軸側及び−Ｘ軸側の辺のそれぞれに２箇所配置されるように形成される。
【００３９】
ステップＳ６０３では、第１ベースウエハＷ１２０に台座１２１、枕部１２２、及び封止材１４２となる低融点ガラスが塗布される。低融点ガラスはベース板よりも融点温度が低いガラスであり、主に５２０℃以下の温度で溶融するガラスである。図６（ｂ）は、低融点ガラスが塗布された第１ベースウエハＷ１２０の拡大平面図である。低融点ガラスは、第１ベースウエハＷ１２０の＋Ｙ’軸側の面に、スクリーン印刷により塗布される。封止材１４２となる低融点ガラスは各ベース板１２０の周囲に環状に形成されるが、接続電極１２４が形成される箇所では途切れている。また、環状に形成される封止材１４２のＸ軸方向の幅を幅ＷＸ１、Ｚ’軸方向の幅を幅ＷＺ１とすると、封止材１４２が途切れている箇所の周囲では、封止材１４２のＸ軸方向の幅が幅ＷＸ２に形成され、Ｚ’軸方向の幅が幅ＷＺ２に形成される。このとき、幅ＷＸ２は幅ＷＸ１よりも広く、幅ＷＺ２は幅ＷＺ１よりも広い。台座１２１、枕部１２２、及び封止材１４２を構成する低融点ガラスは同じ材質であり、一度のスクリーン印刷により同時に台座１２１、枕部１２２、及び封止材１４２が形成される。
【００４０】
ステップＳ６０４では、低融点ガラスが仮焼成される。ステップＳ６０３で塗布された低融点ガラスはある程度の粘性及び流動性を有するペースト状であるが、ステップＳ６０４ではこの低融点ガラスを焼成して硬化させる。これにより、低融点ガラス内のバインダー及び溶剤等が抜け、圧電デバイス１００内にこれらのガスなどが混入されることを防ぐことができる。また、これらのガスが気泡となり第１ベースウエハＷ１２０とリッドウエハＷ１１０（図７参照）との接合にムラを生じさせてしまう場合があるが、ウエハ同士の接合の前にこれらのガスをある程度抜いておくことによりガスの気泡に起因する接合ムラを防ぐことができる。
【００４１】
ステップＳ６０４では、例えば転移点が２９５℃であり軟化点が３５０℃前後であるバナジウム系の低融点ガラスが用いられた場合には、まず温度が転移点の１１０％〜１１５％である３２５℃〜３４０℃に上げられ、この温度を３０分間保持する。続いて、温度が転移点の１２５％〜１３３％である３７０℃〜３９０℃に上げられる。この状態で１０分間保持された後に低融点ガラスは冷却されて、硬化される。ステップＳ６０３及びステップＳ６０４は、低融点ガラスが配置されることにより台座及び封止材が形成される低融点ガラス配置工程である。
【００４２】
ステップＳ６０５では、第１ベースウエハＷ１２０の全面に金属膜が形成される。金属膜は、まず第１ベースウエハＷ１２０の＋Ｙ’軸側の面、−Ｙ’軸側の面、及び貫通孔１７２にクロム（Ｃｒ）膜がスパッタ等により形成され、さらに、クロム（Ｃｒ）膜の表面に金（Ａｕ）膜がスパッタ等により形成されることにより形成される。
【００４３】
ステップＳ６０６では、金属膜がエッチングされて電極が形成される。また、同時に台座１２２を覆う金属膜１２７が形成される。図６（ｃ）は、電極が形成された第１ベースウエハＷ１２０の拡大平面図である。ステップＳ６０６では、まず、ステップＳ６０５で形成された金属膜上にレジスト（不図示）が塗布される。さらにレジストの露光、現像、及び金属膜のエッチングを行うことにより、第１ベースウエハＷ１２０に接続電極１２４、側面電極１２６（図２参照）、外部電極１２５（図２参照）、及び枕部１２２を覆う金属膜１２７が形成される。ステップＳ６０５及びステップＳ６０６は電極形成工程である。
【００４４】
図３に戻って、ステップＳ３０１では、リッドウエハＷ１１０が用意される。リッドウエハＷ１１０には、複数のリッド板１１０が形成される。
【００４５】
図７は、リッドウエハＷ１１０の平面図である。リッドウエハＷ１１０には、複数のリッド板１１０が形成される。図７では、隣接するリッド板１１０の境界が、スクライブライン１７１により示される。各リッド板１１０には−Ｙ’軸側の面に凹部１１１が形成される。また、凹部１１１の周囲は接合面１１２となっている。
【００４６】
ステップＳ４０１では、圧電振動片１３０が第１ベースウエハＷ１２０に載置される。ステップＳ４０１は、圧電振動片１３０を第１ベースウエハＷ１２０の台座１２１に載置する載置工程である。
【００４７】
図８（ａ）は、第１ベースウエハＷ１２０及び圧電振動片１３０の断面図である。圧電振動片１３０は第１ベースウエハＷ１２０の台座１２１に導電性接着剤１４１を介して載置される。これにより、圧電振動片１３０の励振電極１３１が外部電極１２５に電気的に接続される。
【００４８】
ステップＳ４０２では、台座１２１と封止材１４２とが同じ材質により形成されるかどうかが判断される。同じ材質により形成される場合はステップＳ４０３に進み、異なる材質により形成される場合はステップＳ４０４に進む。圧電デバイス１００では、台座と封止材とが同じ材質で形成されるため、ステップＳ４０３に進む。ステップＳ４０４に進む場合の説明は、後述の圧電デバイス２００の製造方法においてされる。
【００４９】
ステップＳ４０３では、第１ベースウエハＷ１２０とリッドウエハＷ１１０とが接合される。ステップＳ４０３では、まず、第１ベースウエハＷ１２０の＋Ｙ’軸側の面にリッドウエハＷ１１０を載置する。そして、封止材１４２を加熱して溶融し、再び冷却して封止材１４２を硬化させることにより第１ベースウエハＷ１２０とリッドウエハＷ１１０との接合が行われる。ステップＳ４０３の接合では台座１２１、枕部１２２、及び封止材１４２の材質が同一である。そのため、リッドウエハＷ１１０と第１ベースウエハＷ１２０との接合のために封止材１４２を加熱するときに台座１２１及び枕部１２２が加熱されてしまうと、台座１２１及び枕部１２２も溶融してしまう。そのため、ステップＳ４０３では台座１２１、枕部１２２に熱がかからないようにされて封止材１４２が溶融される。
【００５０】
図８（ｂ）は、第１ベースウエハＷ１２０、圧電振動片１３０、及びリッドウエハＷ１１０の部分断面図である。圧電振動片１３０は第１ベースウエハＷ１２０の台座１２１に導電性接着剤１４１を介して載置される。さらに、リッドウエハＷ１１０が第１ベースウエハＷ１２０上に載置されて接合され、キャビティ１０１が形成される。ステップＳ４０３の封止材１４２の溶融は、例えば封止材１４２にレーザー１９１を照射することにより行うことができる。レーザー発振器１９２から発射されるレーザー１９１をガルバノミラー１９３で反射し、レーザー１９１を封止材１４２のみに直接照射することで、封止材１４２のみを加熱し溶融することができる。レーザー１９１により封止材１４２を加熱する場合は、リッドウエハＷ１１０の材質をレーザー１９１が透過するものとし、封止材１４２がレーザー１９１を吸収するように封止材１４２にレーザー１９１を吸収する顔料、金属材料等を混入させておく。このような方法では、台座１２１及び枕部１２２に熱が発生しないため好ましい。また、ハロゲンヒーター等を封止材１４２に照射することにより封止材１４２を加熱してもよい。この場合には、台座１２１及び枕部１２２にかかる熱を熱遮断マスク（不図示）により遮断しておく。
【００５１】
ステップＳ６０６で第１ベースウエハＷ１２０に形成される接続電極１２４（図６（ｃ）参照）は、封止材１４２の厚さよりも薄く形成される。そのため、ステップＳ４０３で第１ベースウエハＷ１２０にリッドウエハＷ１１０が載置された状態では、接続電極１２４の＋Ｙ’軸側の面に隙間ができている。以下に、この隙間がステップＳ４０３で封止される様子を図９（ａ）〜図９（ｃ）を参照して説明する。この図９（ａ）〜図９（ｃ）は、図６（ｃ）のＣ−Ｃ断面を含む部分断面図である。
【００５２】
図９（ａ）は、第１ベースウエハＷ１２０にリッドウエハＷ１１０が載置された状態が示された図である。ステップＳ６０５及びステップＳ６０６の電極形成工程は、ステップＳ６０３で低融点ガラスが塗布されて封止材１４２が形成された後に電極形成工程により接続電極１２４が形成されるため、接続電極１２４上には封止材１４２が塗布されておらず、また、封止材１４２は接続電極１２４よりも厚く形成される。そのため、ステップＳ４０３でリッドウエハＷ１１０が第１ベースウエハＷ１２０に載置されたときには、接続電極１２４上には隙間１０２ができている。
【００５３】
図９（ｂ）は、封止材１４２が加熱されて溶融している状態が示された図である。封止材１４２は加熱されて溶融されることにより流動性が増加し、図９（ｂ）の矢印１８２に示される方向に隙間１０２を狭めるように広がってゆく。
【００５４】
図９（ｃ）は、隙間１０２が封止された状態が示された図である。図９（ｂ）に示されるように溶融された封止材１４２が隙間１０２を埋めることにより、隙間１０２が封止され、密封されたキャビティ１０１（図８（ｂ）参照）が形成される。図６（ｂ）に示されるように、接続電極１２４の周囲に形成される封止材１４２は他の領域よりも幅が広く塗布されるため、隙間１０２に隙間１０２を埋めるための十分な量の封止材１４２が供給される。
【００５５】
図３に戻って、ステップＳ４０５では、第１ベースウエハＷ１２０とリッドウエハＷ１１０とが切断される。切断は、第１ベースウエハＷ１２０とリッドウエハＷ１１０とをダイシングソーによりスクライブライン１７１に沿ってダイシングすることにより行われる。これにより、分離された個々の圧電デバイス１００が形成される。
【００５６】
圧電デバイスでは、圧電振動片とベース板とが接触して圧電振動片が破損しないように、圧電振動片とベース板との間隔が広く取られる。また、圧電振動片の励振電極が形成された部分の厚さが厚く形成されるメサ型の圧電振動片を用いる場合にも、圧電振動片とベース板との間隔が広く取られる。従来の圧電振動片とベース板との間隔を広く取る方法としては、ベース板の＋Ｙ’軸側の面をエッチング又は機械加工により浅掘りしていた。
【００５７】
圧電デバイス１００では、台座１２１を形成して台座１２１の上面に圧電振動片１３０を載置することにより圧電振動片１３０とベース板１２０との間隔を広く取っている。台座１２１の形成はベース板のエッチング又は機械加工よりも容易であり、台座１２１を封止材１４２と同時に形成することにより圧電デバイスの製造工程が簡略化される。またこれらのことは、圧電デバイス１００の原価低減に大きく寄与する。
【００５８】
（第２実施形態）
圧電デバイスは、台座と封止材とが異なる材質であっても良い。以下に、台座と封止材とが異なる材質で形成される圧電デバイス２００について説明する。また、以下の説明では、第１実施形態で説明された部分と同様の部分には同じ符号を付してその説明を省略する。また、圧電デバイス２００ではＡＴカットの水晶振動片は用いられていないが、圧電デバイス１００と同様に、圧電デバイス２００の長辺方向をＸ軸方向、圧電デバイス２００の高さ方向をＹ’軸方向、Ｘ及びＹ’軸方向に垂直な方向をＺ’軸方向として説明する。
【００５９】
＜圧電デバイス２００の構成＞
図１０（ａ）は、圧電デバイス２００の断面図である。図１０（ａ）は、後述される図１０（ｃ）のＤ−Ｄ断面を含む断面図である。圧電デバイス２００は、リッド板２１０と、ベース板２２０と、圧電振動片２３０と、を有している。ベース板２２０の＋Ｙ’軸側の面には凹部２２８が形成されており、凹部２２８には台座２２１が形成される。台座２２１には接続電極２２４が形成され、接続電極２２４はキャスタレーション２２３に形成される側面電極２２６を介してベース板２２０の−Ｙ’軸側の面に形成される外部電極２２５に電気的に接続される。また、凹部２２８の台座２２１には導電性接着剤１４１を介して圧電振動片２３０が載置される。圧電振動片２３０には励振電極２３６及び励振電極２３６から引き出される第２基部電極２３４が形成されており、第２基部電極２３４は導電性接着剤１４１を介して接続電極２２４に電気的に接続される。リッド板２１０は封止材１４２を介してベース板２２０の凹部２２８を密封するように、ベース板２２０に接合される。圧電デバイス２００では、台座２２１と封止材１４２とが異なる材質により形成される。
【００６０】
図１０（ｂ）は、ベース板２２０の平面図である。ベース板２２０には、＋Ｙ’軸側の面の周囲にリッド板２１０に接合される接合面２２９が形成され、接合面２２９から−Ｙ’軸方向に凹んだ凹部２２８が接合面２２９に囲まれるように形成される。また、ベース板２２０の＋Ｘ軸側及び−Ｘ軸側の辺のそれぞれには一対のキャスタレーション２２３が形成される。台座２２１には接続電極２２４が形成されており。接続電極２２４は、キャスタレーション２２３に形成される側面電極２２６（図１０（ａ）参照）に電気的に接続される。
【００６１】
図１０（ｃ）は、リッド板２１０が外された圧電デバイス２００の平面図である。圧電振動片２３０は、水晶を基材とし、一対の振動腕２３１と基部２３２とから成る音叉型の水晶振動片である。基部２３２には、第１基部電極２３３及び第２基部電極２３４が形成される。一対の振動腕２３１には、表面、裏面及び側面に第１励振電極２３５及び第２励振電極２３６が形成されており、第１励振電極２３５は第１基部電極２３３に電気的に接続され、第２励振電極２３６は第２基部電極２３４に電気的に接続される。第１基部電極２３３及び第２基部電極２３４は、導電性接着剤１４１（図１０（ａ）参照）を介して接続電極２２４に電気的に接続している。
【００６２】
＜圧電デバイス２００の製造方法＞
図３のフローチャートを参照して、圧電デバイス２００の製造方法を説明する。図３では、ステップＳ２０３及びステップＳ４０４が圧電デバイス２００に特徴的な工程となっている。
【００６３】
ステップＳ１０１では、圧電振動片２３０が用意される。圧電振動片２３０は、圧電振動片１３０と同様に圧電ウエハに複数の圧電振動片２３０が形成され、圧電振動片２３０を圧電ウエハから折り取ることにより用意される。
【００６４】
ステップＳ２０１では、ベース板において台座と封止材とが同じ材質であるかどうかが判断される。圧電デバイス２００では、台座と封止材とが異なる材質で形成されるため、ステップＳ２０３に進む。
【００６５】
ステップＳ２０３では、第２ベースウエハが用意される。第２ベースウエハ（不図示）には、第１ベースウエハＷ１３０におけるベース板１２０と同様に、複数のベース板２２０が形成される。
【００６６】
図１１は、第２ベースウエハを作製するためのフローチャートである。以下、図１１を参照して第２ベースウエハの製造方法について説明する。また、図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、第２ベースウエハに形成される１つのベース板２２０の製造途中の図が示される。
【００６７】
ステップＳ７０１では、第２ベースウエハが用意される。ステップＳ７０１で用意される第２ベースウエハは平板状であり、例えばガラス及び水晶などにより形成される。
【００６８】
ステップＳ７０２では、第２ベースウエハに貫通孔１７２及び凹部２２８が形成される。貫通孔１７２（図１１（ａ）参照）はＺ’軸方向に伸びるスクライブライン１７１に第２ベースウエハをＹ’軸方向に貫通するように形成される。貫通孔１７２はスクライブライン１７１で切断されてベース板２２０のキャスタレーション２２３となる。貫通孔１７２及び凹部２２８は、第２ベースウエハをエッチングすることにより形成される。
【００６９】
ステップＳ７０３では、台座が形成される。図１１（ａ）は、台座２２１が形成された第２ベースウエハの拡大平面図である。ステップＳ７０３では、低融点ガラスが凹部２２８にディスペンサ等により塗布される。圧電デバイス２００では、Ｚ’軸方向に長く形成される１つの台座２２１が形成される。低融点ガラスは凹部２２８に塗布された後に、焼成されて硬化される。台座２２１を形成する低融点ガラスには、封止材１４２を形成する低融点ガラスよりも融点温度が高い低融点ガラスが用いられる。ステップＳ７０３は、台座２２１が配置される台座配置工程である。圧電デバイス２００では枕部が形成されていないが、枕部を形成する場合はこの台座配置工程で台座２２１と同じ低融点ガラスにより形成することができる。
【００７０】
ステップＳ７０４では、第２ベースウエハの全面に金属膜が形成される。金属膜は、図６のステップＳ６０５と同様に、まず第２ベースウエハの＋Ｙ’軸側の面、−Ｙ’軸側の面、及び貫通孔１７２にクロム（Ｃｒ）膜がスパッタ等により形成され、さらに、クロム（Ｃｒ）膜の表面に金（Ａｕ）膜がスパッタ等により形成されることにより形成される。
【００７１】
ステップＳ７０５では、金属膜がエッチングされて電極が形成される。図１１（ｂ）は、電極が形成された第２ベースウエハの拡大平面図である。ステップＳ７０５では、まず、ステップＳ７０４で形成された金属膜上にレジスト（不図示）が塗布される。さらにレジストの露光、現像、及び金属膜のエッチングを行うことにより、第２ベースウエハに接続電極２２４、側面電極２２６（図１０（ａ）参照）、及び外部電極２２５（図１０（ａ）参照）が形成される。接続電極２２４は台座２２１のＺ’軸方向の両端にそれぞれ形成され、両端に形成される接続電極２２４は互いに電気的に接続されていない。ステップＳ７０４及びステップＳ７０５は電極形成工程である。
【００７２】
ステップＳ７０６では、封止材１４２が形成される。図１１（ｃ）は、封止材１４２が形成された第２ベースウエハの拡大平面図である。封止材１４２は、第２ベースウエハの接合面２２９にスクリーン印刷等の方法により環状に塗布される。ステップＳ７０６は、封止材形成工程である。
【００７３】
図３に戻って、ステップＳ３０１では、リッドウエハが用意される。リッドウエハ（不図示）は平板状に形成される。リッドウエハは後述のステップＳ４０５で切断されることにより、複数のリッド板２１０となる。
【００７４】
ステップＳ４０１では、圧電振動片２３０が第２ベースウエハに載置される。ステップＳ４０１は、圧電振動片２３０を第２ベースウエハの台座２２１に載置する載置工程である。圧電振動片２３０は導電性接着剤１４１を介して台座２２１に載置される。このとき、圧電振動片２３０の第１基部電極２３３及び第２基部電極２３４（図１０（ｃ）参照）が接続電極２２４に電気的に接続される。ステップＳ４０１は圧電振動片２３０を第２ベースウエハに形成される台座２２１に載置する載置工程である。
【００７５】
ステップＳ４０２では、台座１２１と封止材１４２とが同じ材質により形成されるかどうかが判断される。圧電デバイス２００では、台座と封止材とが異なる材質で形成されるため、ステップＳ４０４に進む。
【００７６】
ステップＳ４０４では、第２ベースウエハとリッドウエハとが接合される。ステップＳ４０４では、まず、第２ベースウエハの＋Ｙ’軸側の面にリッドウエハを載置する。そして、封止材１４２を加熱して溶融し、再び冷却して封止材１４２を硬化させることにより第２ベースウエハとリッドウエハとの接合が行われる。ステップＳ４０４の接合では台座２２１と封止材１４２との材質が異なっており、台座２２１を形成する低融点ガラスは封止材１４２を形成する低融点ガラスよりも融点温度が高い。そのため、封止材１４２を形成する低融点ガラスの融点温度より高く台座２２１を形成する低融点ガラスの融点温度よりも低い温度にウエハを加熱することにより、封止材１４２を形成する低融点ガラスのみを溶融することができる。例えば、台座２２１を形成する低融点ガラスの融点温度を４８０℃、封止材１４２を形成する低融点ガラスの融点温度を４００℃とすると、ウエハの温度を４００℃以上４８０℃未満にすることにより、封止材１４２を形成する低融点ガラスのみを溶融して第２ベースウエハとリッドウエハとを接合することができる。ステップＳ４０４は第２ベースウエハとリッドウエハとを接合する接合工程である。
【００７７】
ステップＳ４０５では、第２ベースウエハとリッドウエハとが切断される。切断は、第２ベースウエハとリッドウエハとをダイシングソーによりスクライブライン１７１に沿ってダイシングすることにより行われる。これにより、分離された個々の圧電デバイス２００が形成される。
【００７８】
以上、本発明の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。
【００７９】
例えば、第１実施形態は封止材と台座とが同じ材質であるとして説明されたが、第２実施形態のように台座を形成する低融点ガラスの融点温度が封止材を形成する低融点ガラスの融点温度よりも高い低融点ガラスを用いても良い。このとき、図６のステップＳ６０３では２種類の低融点ガラスが塗布され、図３のステップＳ４０３では、ステップＳ４０４のように封止材を形成する低融点ガラスの融点温度よりも高く台座を形成する低融点ガラスの融点温度よりも低い温度にウエハを保持することにより第１ベースウエハとリッドウエハとを接合することができる。
【００８０】
また、第２実施形態は封止材と台座とが異なる材質であるとして説明されたが、第１実施形態のように台座と封止材とが同じ材質の低融点ガラスで形成されても良い。このとき、ステップＳ４０４の接合工程ではステップＳ４０３のようにレーザー又はハロゲンヒーター等が用いられて封止材のみが溶融される。
【００８１】
さらに、圧電振動片には励振電極が形成された部分の厚さが厚く形成されるメサ型の圧電振動片を用いてもよい。また、厚みすべりモードで振動するＢＴカットの水晶振動片などであっても同様に適用でき、さらに圧電振動片は水晶材のみならず、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムあるいは圧電セラミックを含む圧電材に基本的に適用できる。
【符号の説明】
【００８２】
１００、２００  …  圧電デバイス
１０１  …  キャビティ
１０２  …  隙間
１１０、２１０  …  リッド板
１１１、２２８  …  凹部
１１２、２２９  …  接合面
１２０、２２０  …  ベース板
１２１、２２１  …  台座
１２２  …  枕部
１２３、２２３  …  キャスタレーション
１２４、２２４  …  接続電極、  １２５、２２５  …  外部電極
１２６、２２６  …  側面電極、  １２７  …  金属膜
１３０、２３０  …  圧電振動片
１３１  …  励振電極、  １３２  …  引出電極
１４１  …  導電性接着剤、  １４２  …  封止材
１６１  …  貫通溝、  １６２  …  連結部
１７１  …  スクライブライン
１７２、２７２  …  貫通孔
１９１  …  レーザー、  １９２  …  レーザー発振器
１９３  …  ガルバノミラー
２３１  …  振動腕、  ２３２  …  基部
２３３  …  第１基部電極、  ２３４  …  第２基部電極
２３５  …  第１励振電極、  ２３６  …  第２励振電極
Ｗ１１０  …  ベースウエハ
Ｗ１２０  …  第１ベースウエハ
Ｗ１３０  …  圧電ウエハ
【図１】
2013172185.tif 000003
【図２】
2013172185.tif 000004
【図３】
2013172185.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013172185.tif 000009
【図８】
2013172185.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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