(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動片とその基端部に一体的に接続されて当該水晶振動片の周囲を囲む枠状部とを有する水晶振動板の両面側に、前記水晶振動片の振動を妨げることなく該水晶振動片を気密封止する一対の蓋体を接合する水晶振動子の製造方法において、
前記蓋体の材質をソーダライムガラスとし、
前記水晶振動板の両側表面に略全面に亘って金属膜を形成するステップと、
当該金属膜をパターニングして前記水晶振動片に励振電極膜を形成すると共に前記枠状部に対応する領域に前記一対の蓋体と接合される接合膜を形成するステップと、
該接合膜を介して当該水晶振動板と前記一対の蓋体とを積層し、温度を１００〜２００℃とすると共に前記蓋体と前記接合膜とに前記水晶振動板側を陽極として０．５〜５．０ｋＶの電圧を印加するステップと、
を具備することを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【請求項２】
前記金属膜の材質をアルミニウム合金とすることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項３】
圧電振動片とその基端部に一体的に接続されて当該圧電振動片の周囲を囲む枠状部とを有する圧電振動板の両面側に、前記圧電振動片の振動を妨げることなく該圧電振動片を気密封止する一対の蓋体を接合する圧電振動子の製造方法であって、
前記圧電振動板を圧電体ウェハに複数形成するステップと、
前記一対の蓋体それぞれを、前記圧電体ウェハとは熱膨張率の異なる一対の蓋体形成基板それぞれに複数形成するステップと、
前記圧電体ウェハの両側表面に略全面に亘って金属膜を形成するステップと、
当該金属膜をパターニングして、前記圧電体ウェハに前記複数の圧電振動板の励振電極膜を形成すると共に、前記複数の圧電振動板の前記枠状部に対応する領域に前記一対の蓋体形成基板と接合される接合膜を形成するステップと、
前記接合膜を介して前記圧電体ウェハと前記一対の蓋体形成基板とを積層し、温度を１００〜２００℃とすると共に前記蓋体形成基板と前記接合膜とに前記圧電体ウェハ側を陽極として０．５〜５．０ｋＶの電圧を印加して陽極接合するステップと、
接合された前記圧電体ウェハと前記一対の蓋体形成基板とを所定の位置で切断するステップと、
を具備することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
前記一対の蓋体の材質をソーダライムガラスとすることを特徴とする請求項３に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
前記金属膜の材質をアルミニウム合金とすることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の圧電振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動片を蓋体で気密封止した圧電振動子の製造方法に関し、特に、陽極接合を用いた圧電振動子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に示すように、従来の表面実装型の圧電振動子５０は、圧電振動片５１とこの圧電振動片５１の一端を固定する容器５２と、容器５２を封止する蓋体５３とからなる。
【０００３】
圧電振動片５１が固定される容器５２は、圧電振動片５１の振動を妨げない程度の空間を画成する凹部５３を有し、この凹部５３内には他の部分よりも深さの浅い段差部５４が設けられている。圧電振動片５１は、このような容器５２の段差部５４の上面に半田材又は導電性接着剤等の接着層５５によって固定される。そして、この容器５２は、上部に圧電振動片５１の固定と同様の接着層５５によって蓋体５６が接合され、圧電振動片５１が容器５２の凹部５３内に気密封止される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように圧電振動片５１及び蓋体５６を接合するための接着層５５として半田材を用いる場合、半田材を熱溶融させることによって接合するため、この溶融によってガスが発生してしまう。このガスは、気密に保たれた容器５２の凹部５３内に充満してしまうため、圧電振動片５１の電極膜が酸化等の化学変化を引き起こし、圧電振動子の信頼性に影響してしまうという問題がある。
【０００５】
また、接着層５５として導電接着剤を用いる場合には、熱硬化の時にエポキシ系の樹脂よりガスが発生し、半田材と同様に圧電振動片に悪影響を及ぼしてしまうという問題がある。
【０００６】
さらに、このようなガスは、圧電振動子を完成後、実装工程、特に、リフロー工程や環境試験等における加熱によっても発生する可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、圧電振動子の特性を低下させることのない圧電振動子の製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、圧電振動片とその基端部に一体的に接続されて当該圧電振動片の周囲を囲む枠状部とを有する圧電振動板の両面側に、前記圧電振動片の振動を妨げることなく該圧電振動片を気密封止する一対の蓋体を接合する圧電振動子の製造方法において、前記圧電振動板の両側表面に略全面に亘って金属膜を形成するステップと、当該金属膜をパターニングして前記圧電振動片に励振電極膜を形成すると共に前記枠状部に対応する領域に前記一対の蓋体と接合される接合膜を形成するステップと、該接合膜を介して当該圧電振動板と前記一対の蓋体とを積層し、温度を１００〜２００℃とすると共に前記蓋体と前記接合膜とに前記圧電振動板側を陽極として０．５〜５．０ｋＶの電圧を印加するステップとを具備することを特徴とする圧電振動子の製造方法にある。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記蓋体がソーダライムガラスからなり、前記金属膜がアルミニウム合金からなることを特徴とする圧電振動子の製造方法にある。
【００１０】
かかる本発明では、圧電振動板と蓋体とを、接合膜を介して確実且つ容易に形成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１２】
図１は、圧電振動子の一例を示す分解斜視図であり、図２は、その断面図である。
【００１３】
本実施形態の圧電振動子は、例えば、水晶（ＳｉＯ2）からなる音叉型の水晶振動片を有する水晶振動子であり、図１に示すように、水晶振動片１１を有する水晶振動板１２と、この水晶振動板１２の両面に接合されて水晶振動片１１を振動可能な状態で気密封止する一対の蓋体１４とを具備する。
【００１４】
また、本実施形態の水晶振動板１２は、音叉型の水晶振動片１１と、その基端部と一体的に接続され水晶振動片１１の周囲を囲む枠状部１５とを有する。
【００１５】
一対の蓋体１４は、例えば、ソーダライムガラス等で形成され、それぞれ、水晶振動片１１に対応する領域に水晶振動片１１の振動を妨げない程度の空間を画成する凹部１３を有する。
【００１６】
また、図２に示すように、水晶振動板１２には、水晶振動片１１を振動させるためにその表裏両面及び側面に励振電極膜１６が形成されると共に、枠状部１２に対応する領域に励振電極膜１６と同一材料からなり、蓋体１４との実際の接合部となる接合膜１７が設けられている。そして、この接合膜１７と蓋体１４とを、詳しくは後述するが、いわゆる陽極接合によって接合することにより、水晶振動板１２と蓋体１４とが接合される。
【００１７】
また、励振電極膜１６は、水晶振動板１２の端部まで延設され接合膜１７と接続されている。本実施形態では、励振電極膜１６の一方の極である電極１６ａは、端子接続用接合膜１７ａを介してリード電極１８ａに接続され、また、他方の極となる電極１６ｂは、水晶振動片１１の側面に接続上に設けられた電極を介して端子接続用接合膜１７ｂまで延設され、リード電極１８ｂに接続される。
【００１８】
なお、水晶振動板１２の両面の接合膜１７の少なくとも一部は、両面においてそれぞれ凹部１３を取り囲むように形成されており、接合後は凹部１３が気密に封止されるようになっている。
【００１９】
以下、このような水晶振動子の製造工程について説明する。なお、図３は、本実施形態に係る圧電振動子の製造工程を示す斜視図である。
【００２０】
まず、図３（ａ）に示すように、水晶振動板１２となる水晶ウェハをエッチングして、実際の駆動部である水晶振動片１１と、その周囲を囲む枠状部１５とを形成する。
【００２１】
次いで、図３（ｂ）に示すように、水晶振動板１２の両側表面に、それぞれ略全面に亘って金属膜２０をスパッタリング等によって成膜する。この金属膜２０は、水晶振動片１１を振動させるための励振電極膜１６及び蓋体１４との実際の接合部となる接合膜１７を構成する膜であり、その材質は特に限定されないが、例えば、アルミニウム合金等を用いることが好ましい。
【００２２】
次に、図３（ｃ）に示すように、金属膜２０をパターニングして、励振電極膜１６及びその周囲の枠状部１５に対応する部分に全周に亘って接合膜１７を形成する。
【００２３】
次いで、図４に示すように、不活性ガス中、又は真空中で水晶振動子１０の両面側に、接合膜１７を介してそれぞれ蓋体１４を陽極接合によって接合し、一対の蓋体１４の凹部１３内に水晶振動片１１を気密封止する。このとき、各部材を１００℃〜２００℃に加熱すると共に、水晶振動板１２の各面の接合膜１７と蓋体１４とに、接合膜１７側が陽極となるように直流電源３０によってそれぞれ０．５〜５．０ｋＶの直流電圧を印加することが好ましい。例えば、本実施形態では、各部材を約１２０℃に加熱すると共に約３．５ｋＶの直流電圧を印加した。
【００２４】
このように、上述のような条件で接合膜１７を介して水晶振動板１２と蓋体１４とを陽極接合することにより、接合膜１７と蓋体１４とが良好に接合される。すなわち、水晶振動板１２と蓋体１４とが、接合膜１７を介して良好に接合するされ、割れ等が発生することがない。
【００２５】
ここで、水晶振動板１２の材質である水晶の熱膨張率は、１３．７ｐｐｍ／℃であり、蓋体１４として使用したソーダライムガラスの熱膨張率は、８．５ｐｐｍ／℃である。すなわち、これらの熱膨張率の差は、５．２ｐｐｍ／℃と比較的大きいものであり、これらを従来から知られている条件で陽極接合するのは難しい。しかしながら、本実施形態のように、接合温度を約１００〜２００℃と低温として且つ約０．５〜５．０ｋＶと比較的高い直流電圧を印加して陽極接合することにより、熱膨張率の影響を極めて少なく抑えられ、熱膨張率の差が比較的大きい部材同士であっても良好に接合することができる。
【００２６】
なお、実際には、複数の水晶振動片１１等が形成された水晶ウェハと、これらの水晶振動片１１に対応して複数の凹部１３が形成されて複数の蓋体１４となる蓋体形成基板とを接合した後、所定の位置で切断することにより個別の水晶振動子となる。
【００２７】
以上のように、本実施形態では、水晶振動板１２と各蓋体１４を陽極接合によって接合し、水晶振動片１１を気密封止するようにしたので、脱ガス等が起こらず、真空度が低下する虞がない。また、電極膜１６と接合膜１７とを同一材料で形成するようにしたため、これらを一度に形成することができ、製造工程を簡略化することができる。
【００２８】
なお、上述の実施形態では、電極膜１５を水晶振動板１２の端部まで延設してリード電極１８と接続するようにしたが、これに限定されるわけではない。例えば、図５に示すように、蓋体１４の水晶振動板１２の枠状部１５に対向する領域に、厚さ方向に貫通する貫通孔１９を設け、この貫通孔１９を介して電極膜１６とリード電極１８Ａとを接続するようにしてもよい。
【００２９】
また、上述の実施形態では、蓋体１４の凹部１３によって、水晶振動片１１の振動を阻害しない程度の空間を画成するようにしたが、これに限定されず、例えば、図６に示すように、蓋体１４Ａに凹部を設けずに、水晶振動板１２の水晶振動片１１Ａとなる部分の厚さを薄くするようにしてもよい。
【００３０】
さらに、上述の実施形態では、圧電振動板を水晶で形成するようにしたが、これに限定されず、例えば、セラミック等で形成してもよい。
【００３１】
これらの何れの構造であっても、上述したように、圧電振動子と蓋体とを確実且つ容易に接合することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、圧電振動板の表面に、励振電極膜と同一材料からなる接合膜を形成し、この接合膜を介して圧電振動板と蓋体とを陽極接合するようにした。これにより、圧電振動片を確実に気密封止することができる。また、接合膜は、励振電極膜と同一工程で形成することができ、製造工程の簡略化を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧電振動子の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る圧電振動子の断面図である。
【図３】本発明の圧電振動子の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の圧電素子の製造工程を示す概略図である。
【図５】本発明に係る圧電振動子の他の例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る圧電振動子の他の例を示す断面図である。
【図７】従来技術に係る圧電素子の断面図である。
【符号の説明】
１０  水晶振動子
１１  水晶振動片
１２  水晶振動板
１３  凹部
１４  蓋体
１５  枠状部
１６  励振電極膜
１７  接合膜
１７ａ，１７ｂ  端子接続用接合膜
【図１】
0003887137.tif 000002
【図２】
0003887137.tif 000003
【図３】
0003887137.tif 000004
【図４】
0003887137.tif 000005
【図５】
0003887137.tif 000006
【図６】
0003887137.tif 000007
【図７】
0003887137.tif 000008