(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
いずれもＡＴカットからなる振動子用水晶片とエッチングによる貫通孔が設けられた補強板とを接合してなる水晶振動子において、前記補強板の貫通孔は前記エッチングによって一主面の径が他主面の径よりも大きくて内周面の少なくても一部を傾斜面として、前記振動子用水晶片と前記補強板における貫通孔の径が小さい他主面とが直接接合され、前記貫通孔側及び外表面側となる前記振動子用水晶片の両主面に励振電極が形成され、前記貫通孔側の励振電極と接続する引出電極が前記貫通孔の傾斜面に形成されるとともに前記傾斜面は前記補強板のＺ′軸方向における前記貫通孔の内側面の一方に有することを特徴とする水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波数用とする貼り合わせ型の水晶振動子を技術分野とし、特に貼り合わせを直接接合とした水晶振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）水晶振動子は、周波数及び時間の基準源としての発振子やフィルタ素子として、通信機器を含む各種の電子機器に多く用いられている。近年では、通信周波数等の高周波数化に伴い、一般的に使用されるＡＴカットとした水晶振動子（水晶片）の厚みが小さく加工される。なお、水晶振動子の振動周波数はＡＴカットとした水晶片の厚みに反比例し、厚みが小さいほど振動周波数が高くなる。このようなものの一つに、補強板２を設けて強度を高めたものがある（参照技術１：特開平3-139912号公報、同２：特開昭49-90497号公報）。
【０００３】
（従来技術の説明）第７図及び第８図は一従来例（参照技術１）を説明する図で、第７図は水晶振動子の分解図、第８図は断面図である。
水晶振動子は、いずれもＡＴカットとした振動子用水晶片１と補強板２とを貼着してなる。振動子用水晶片１は一主面に励振電極３及びこれから延出した引出電極４を有する。補強板２は貫通孔５を有する本体と、貫通孔５に対面した一主面に励振電極３及び引出電極４を有する励振用電極板７とを一体化してなる。要は、振動子用水晶片１の他主面側をエアーギャップ方式（空間電界方式）とした励振形態とする。
【０００４】
具体的には、先ず補強板２を形成する。次に、振動子用水晶片１の他主面に補強板２の開口側を貼着する。そして、貼着後に両主面を研磨して振動子用水晶片１を規定の厚みにする。最後に、振動子用水晶片１の一主面に励振電極３及び引出電極４を延出する。
【０００５】
このようなものでは、補強板２と一体化して振動子用水晶片１を研磨するので、振動子水晶片１を単独とした場合に比較し、取り扱いを容易にして作業時の破損等を防止する。例えば振動周波数を１００ＭＨzとすると振動子用水晶片１の厚みは約１７μｍとなり、高周波数になるほど効果を大とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の水晶振動子では、基本的に接着剤等を用いた貼着による３層構造とするので、接合強度が小さいとともに製造を複雑にする問題があった。
【０００７】
また、参照技術２では、振動子用水晶片１に金属又は非金属材をメッキや蒸着等によって被着した後に両主面を研磨し、その後中央部をエッチングして除去して外周に補強層８を設ける（第９図）。しかし、この場合は、メッキや蒸着等で補強層８を設けるので、接合強度がさらに小さくなる問題があった。なお、接合強度が小さいと、例えば研磨によって厚みを小さくする場合、その作業を困難とする。
【０００８】
また、水晶板の一主面あるいは両主面側から中央部をエッチングして振動領域を形成したものもあるが（未図示）、このようなものでは振動領域の平面度及び平行度が損なわれる問題があった。
【０００９】
（発明の目的）本発明は、生産性を向上して接合強度を高めた水晶振動子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、いずれもＡＴカットからなる振動子用水晶片とエッチングによる貫通孔が設けられた補強板とを接合してなる水晶振動子において、前記補強板の貫通孔は前記エッチングによって一主面の径が他主面の径よりも大きくて内周面の少なくても一部を傾斜面として、前記振動子用水晶片と前記補強板における貫通孔の径が小さい他主面とが直接接合され、前記貫通孔側及び外表面側となる前記振動子用水晶片の両主面に励振電極が形成され、前記貫通孔側の励振電極と接続する引出電極が前記貫通孔の傾斜面に形成されるとともに前記傾斜面は前記補強板のＺ′軸方向における前記貫通孔の内側面の一方に有する構成とする。
【００１１】
【作用】
このような請求項１の構成であれば、直接接合とするので原子間的な接合となって接合強度を高める。また、補強板の貫通孔は径の小さい他主面が振動子用水晶片に直接接合するので、傾斜面に引出電極を形成できて断線を防止できる。また、貫通孔が設けられた補強板を水晶片に接合したものなので、接合面に生じる気泡が逃げやすく接合強度の低下を防止する。
【００１２】
本発明の実施態様としては、同請求項２で示したように、前記補強板はＡＴカットとして、前記傾斜面は前記貫通孔のＺ′軸方向の内側面の一方に有する構成とする。同請求項３では、前記補強板はガラスとして、前記傾斜面は一主面から他主面に向かって等方性である構成とする。これらにより、請求項１の発明をより具体的にする。
【００１３】
【第１実施例】
第１図は本発明の第１実施例を説明する水晶振動子の図である。なお、前従来例図と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略し、ここでは製造方法を踏まえて説明する。
【００１４】
水晶振動子は例えば矩形状として、前述のように振動子用水晶片１と補強板２とからなる。この例では、補強板２は振動子用水晶片１と同じＡＴカットの水晶材とする。ＡＴカットは、第２図に示したように、結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、主面（ＹＺ面）がＸ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向に３５度１５分（即ち、主面に対する法線がＹ軸からＺ軸方向に３５度１５分）傾斜した切断角度である。傾斜した新たな軸をＹ′軸及びＺ′軸とする。
【００１５】
具体的には、先ず、いずれもＡＴカットとした振動子用水晶ウェハ１Ａと補強用水晶ウェハ２Ａを直接接合する（第３図参照）。ここでは、補強用水晶ウェハ２Ａには予め複数の貫通孔５がフッ酸等のエッチングによって形成される。この場合、補強用水晶ウェハ２Ａは、一主面側の貫通孔５となる領域のみを露出して他をマスクする。
【００１６】
これにより、補強用水晶ウェハ２Ａの貫通孔５は、軸方向のエッチング速度即ちＺ軸≫Ｘ軸＞Ｙ軸、所謂にエッチングの異方性により、例えば長さ方向としたＺ′軸方向の内側面の一方に表面を露出した傾斜面９を生じる。そして、エッチング面となる貫通孔の一主面の径は、他主面の径よりも大きくなる。なお、幅方向（Ｘ軸方向）の内側面は急斜面となる（第１図及び第５図参照）。
【００１７】
直接接合は振動子用水晶ウェハ１Ａと補強用水晶ウェハ２Ａとを鏡面研磨して親水化（ＯＨ基化）する。そして、補強用水晶ウェハ１Ｂの貫通孔５の径の小さい他主面側を、振動子用水晶ウェハ１Ａの主面に当接して加熱処理し、Ｈ2Ｏを除去することによってＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合とする。あるいは、一方を親水化（ＯＨ基化）して他方を疎水化（Ｈ基化）して加熱処理し、Ｓｉ−Ｓｉ結合とする「第４図（ａｂ）、参照：特開2000-269106号」。
【００１８】
次に、両主面を研磨して振動子用水晶ウェハ１Ａの厚みを小さくする。あるいは、鏡面研磨によって規定厚み内に加工された振動子用水晶ウェハ１Ａをエッチングによって制御する。そして、蒸着等によって、振動子用水晶ウェハ１Ａの両主面に複数の励振電極３及び引出電極４を形成する。但し、貫通孔５側の引出電極４は、補強用水晶ウェハ２Ａの傾斜面に形成される。そして、振動子用水晶片１と貫通孔５を有する補強板２とが接合された各水晶振動子に個々に分割する。
【００１９】
このような製造方法による水晶振動子であれば、振動子用水晶片１と補強用水晶板２とを直接接合によって接続するので、原子間的な接合となって接合強度が高くなる。また、補強用水晶板２のエッチングによる貫通孔５は、径の小さい他主面が振動子用水晶片１に直接接合するので、貫通孔５の傾斜面に引出電極４を形成できて断線を防止できる（参照：特開2000-228618号公報）。
【００２０】
また、補強用水晶ウェハ２Ａは予め貫通孔５が設けられて振動子用水晶ウェハ１Ａを直接接合する。したがって、例えば振動子用水晶ウェハ１Ａと補強用水晶ウェハ２Ａとを接合した後、補強用水晶ウェハ２Ａに貫通孔を形成する場合に比較し、両者の界面に生ずる気泡が逃げやすく接合強度を高められる。これにより、水晶振動子においても、振動子用水晶片１と補強用水晶板２との接合強度を維持できる。
【００２１】
【第２実施例】
第６図は本発明の第２実施例を説明する水晶振動子の断面図である。なお、前実施例と同一部分の説明は省略又は簡略する。
【００２２】
水晶振動子は、前述同様にＡＴカットとした振動子用水晶片１と補強板２からなり、ここでは補強板２をガラス板とする。そして、振動子用水晶ウェハ１Ａと補強用ガラスウェハと直接接合して励振電極３及び引出電極４を形成した後、個々の水晶振動子に分割する（前第３図）。但し、前述同様に補強用ガラスウェハには一主面側の貫通孔５となる領域のみを露出して他をマスクする。
【００２３】
このようなものでは、補強用ガラスウェハに貫通孔５となる領域のみを露出してエッチングするので、一主面側から他主面に向かって等方性の傾斜面が得られる。そして、径の小さい他主面側が振動子用水晶ウェハ１Ａの主面に直接接合される。上記の各実施例では、水晶振動子及び貫通孔５は矩形状としたが、例えば円板状であってもよい。
【００２４】
したがって、この場合の水晶振動子においても、第１実施例と同様に、振動子用水晶片１と貫通孔５を有する補強用水晶板２とが直接接合によって接続されるので、原子間的な接合となって接合強度が高くなるとともに気泡が生じにくくて接合強度を維持する。また、径の小さい補強板（ガラス）２の他主面が振動子用水晶片１に直接接合するので、貫通孔５の傾斜面に引出電極４を形成できて断線を防止できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、いずれもＡＴカットからなる振動子用水晶片とエッチングによる貫通孔が設けられた補強板とを接合してなる水晶振動子において、前記補強板の貫通孔は前記エッチングによって一主面の径が他主面の径よりも大きくて内周面の少なくても一部を傾斜面として、前記振動子用水晶片と前記補強板における貫通孔の径が小さい他主面とが直接接合され、前記貫通孔側及び外表面側となる前記振動子用水晶片の両主面に励振電極が形成され、前記貫通孔側の励振電極と接続する引出電極が前記貫通孔の傾斜面に形成されるとともに前記傾斜面は前記補強板のＺ′軸方向における前記貫通孔の内側面の一方に有するので、生産性を向上して接合強度を高めた水晶振動子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例を説明する水晶振動子の断面図である。
【図２】  本発明の第１実施例を説明するＡＴカット水晶板の切断方位図である。
【図３】  本発明の第１実施例を説明する振動子用水晶ウェハと補強用水晶ウェハとの接合図である。
【図４】  本発明の第１実施例を説明する直接接合の模式図である。
【図５】  本発明の第１実施例を説明する補強板の図である。
【図６】  本発明の第２実施例を説明する水晶振動子の断面図である。
【図７】  従来例を説明する水晶振動子の分解図である。
【図８】  従来例を説明する水晶振動子の断面図である。
【図９】  従来例を説明する振動子用水晶片の断面図である。
【符号の説明】
１  振動子用水晶片、２  補強板、３  励振電極、４  引出電極、５  貫通孔、６  補強板本体、７  励振用電極板、８  補強層、９  傾斜面．
【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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