(57)【要約】【課題】ベースへ圧電振動片を接合する際の接合強度のバラツキを抑える。【解決手段】水晶振動子１では、水晶振動片２を保持するサポート材５と、サポート材５を介して水晶振動片２を保持するベース３と、ベース３に保持した水晶振動片２を気密封止するためにベース３と接合する蓋４とが設けられている。そして、ベース３にサポート材５がベース用バンプ７１によりバンプ接合されるとともにサポート材５に水晶振動片２が水晶振動片用バンプ７２によりバンプ接合されている。この水晶振動子１では、サポート材５の水晶振動片２との接合部位５１、もしくは水晶振動片２のサポート材５との接合部位２６１，２６２の少なくとも一方の接合部位が凹凸形状からなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動片を保持するサポート材と、前記サポート材を介して圧電振動片を保持するベースと、前記ベースに保持した前記圧電振動片を気密封止するためにベースと接合する蓋とが設けられ、前記ベースに前記サポート材がベース用バンプによりバンプ接合されるとともに前記サポート材に前記圧電振動片が圧電振動片用バンプによりバンプ接合された圧電振動デバイスにおいて、
前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位、もしくは前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位の少なくとも一方の接合部位が凹凸形状からなることを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記圧電振動片用バンプは、第１の圧電振動片用バンプと第２の圧電振動片用バンプとからなり、
前記第１の圧電振動片用バンプが前記圧電振動片の接合部位に形成され、
前記第２の圧電振動片用バンプが前記サポート材の接合部位に形成され、
前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとが超音波接合されて前記サポート材に前記圧電振動片がバンプ接合されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記第１の圧電振動片用バンプおよび前記第２の圧電振動片用バンプのうち少なくとも一方は、メッキバンプであり、
前記サポート材に前記圧電振動片が、前記圧電振動片用バンプにより拡散接合されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項４】
請求項２に記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位が凹凸形状からなるとともに、前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位が凹凸形状からなり、
さらに、前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位と、前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位とには、それぞれ凹形状と凸形状とが形成され、
前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとが前記凹形状と前記凸形状とに形成され、これら前記凹形状および前記凸形状に形成された前記第１の圧電振動片用バンプおよび前記第２の圧電振動片用バンプが超音波接合されて前記圧サポート材に前記圧電振動片がバンプ接合されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項５】
請求項２に記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位が凹凸形状からなるとともに、前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位が凹凸形状からなり、
さらに、前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位と、前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位とには、それぞれ凹形状が形成され、
前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとが前記凹形状それぞれに形成され、これら前記凹形状に形成された前記第１の圧電振動片用バンプおよび前記第２の圧電振動片用バンプが超音波接合されて前記圧サポート材に前記圧電振動片がバンプ接合されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項６】
圧電振動片を保持するサポート材と、前記サポート材を介して圧電振動片を保持するベースと、前記ベースに保持した前記圧電振動片を気密封止するためにベースと接合する蓋とを設け、前記ベースに前記サポート材をベース用バンプによりバンプ接合するとともに前記サポート材に前記圧電振動片を圧電振動片用バンプによりバンプ接合する圧電振動デバイスの製造方法において、
前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位、もしくは前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位の少なくとも一方の接合部位が凹凸形状からなり、
ＦＣＢ法により前記サポート材の接合部位に前記圧電振動片の接合部位を前記圧電振動片用バンプを用いて超音波接合することを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の圧電振動デバイスの製造方法において、
前記圧電振動片用バンプは、第１の圧電振動片用バンプと第２の圧電振動片用バンプとからなり、
前記第１の圧電振動片用バンプを前記圧電振動片の接合部位に形成し、
前記第２の圧電振動片用バンプを前記サポート材の接合部位に形成し、
前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとを超音波接合して前記サポート材に前記圧電振動片をバンプ接合することを特徴とする圧電振動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、圧電振動デバイス、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、圧電振動デバイスとして、例えば、水晶発振器や水晶振動子などが挙げられる。この種の圧電振動デバイスでは、その筐体が直方体のパッケージで構成されている。このパッケージはベースと蓋とから構成され、このパッケージ内部には圧電振動片がＦＣＢ法により導電性バンプを介してベースにバンプ接合されて、圧電振動片が片保持されている。そして、ベースと蓋とが接合されることで、パッケージの内部の圧電振動片が気密封止されている（例えば、下記する特許文献１ご参照。）。
【特許文献１】特開２００１−８５９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１では、上記したように、ベース上に圧電振動片を片保持する際、圧電振動片はベースに導電性バンプを介してＦＣＢ法を用いた超音波接合によりバンプ接合される。
【０００４】
このＦＣＢ法によるバンプ接合に関して、従来からベースへの圧電振動片の接合強度のバラツキが懸念されている。
【０００５】
そこで、接合強度のバラツキを抑制するために、例えば、ベースへ圧電振動片を接合する際の様々な接合条件の変更（バンプ材料の変更やＦＣＢ法の圧着強度の変更など）を行い、ベースへの圧電振動片のＦＣＢ法によるバンプ接合を行った場合、ベースへの圧電振動片の接合強度自体を強化させることはできる。
【０００６】
しかしながら、ベースへの圧電振動片の接合条件を変更することによる接合強度のバラツキを抑える効果は少ない。具体的に、従来の技術によれば、接合強度のバラツキが所望の接合強度の±３０％の範囲で発生し、この接後強度のバラツキの範囲の幅が存在することによって、良好な特性を有する圧電振動デバイスを安定して製造することができない。
【０００７】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、ベースへ圧電振動片を接合する際の接合強度のバラツキを抑える圧電振動デバイス、およびそ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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、圧電振動片を保持するサポート材と、前記サポート材を介して圧電振動片を保持するベースと、前記ベースに保持した前記圧電振動片を気密封止するためにベースと接合する蓋とが設けられ、前記ベースに前記サポート材がベース用バンプによりバンプ接合されるとともに前記サポート材に前記圧電振動片が圧電振動片用バンプによりバンプ接合された圧電振動デバイスにおいて、前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位、もしくは前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位の少なくとも一方の接合部位が凹凸形状からなることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、前記ベースへ前記圧電振動片を接合する際の接合強度のバラツキを抑えることが可能となる。これは、本発明によれば、前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位、もしくは前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位の少なくとも一方の接合部位が凹凸形状からなるので、接合強度を上げるとともに、接合位置を確定することができ、その結果、接合強度の一定にすることが可能となる。従って、前記ベースへ前記圧電振動片を接合する際の接合強度のバラツキを抑えることが可能となる。
【００１０】
前記構成において、前記圧電振動片用バンプは、第１の圧電振動片用バンプと第２の圧電振動片用バンプとからなり、前記第１の圧電振動片用バンプが前記圧電振動片の接合部位に形成され、前記第２の圧電振動片用バンプが前記サポート材の接合部位に形成され、前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとが超音波接合されて前記サポート材に前記圧電振動片がバンプ接合されてもよい。
【００１１】
この場合、前記第１の圧電振動片用バンプが前記圧電振動片の接合部位に形成され、前記第２の圧電振動片用バンプが前記サポート材の接合部位に形成され、前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとが超音波接合されて前記サポート材に前記圧電振動片がバンプ接合されるので、前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとは、それぞれ事前に前記圧電振動片と前記サポート材にバンプ接合されたこととなる。そのため、前記第１の圧電振動片用バンプと前記圧電振動片とのバンプ接合を安定して行うことが可能となり、また、第２の圧電振動片用バンプと前記サポート材とのバンプ接合を安定して行うことが可能となる。そして、この条件のもとで前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとがバンプ接合されるので、超音波接合によりバンプを前記サポート材や前記圧電振動片に接合するのと比較して、本発明によればバンプ同士の接合により前記サポート材に前記圧電振動片を接合するので、接合の対象部材の材質を接合に好適な材料とすることができ、その結果、安定して前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとを介して前記サポート材への前記圧電振動片の接合を行うことが可能となる。
【００１２】
前記構成において、前記第１の圧電振動片用バンプおよび前記第２の圧電振動片用バンプのうち少なくとも一方は、メッキバンプであり、前記サポート材に前記圧電振動片が、前記圧電振動片用バンプにより拡散接合されてもよい。
【００１３】
この場合、前記サポート材への前記圧電振動片の接合強度を上げることが可能となる。また、前記サポート材への前記圧電振動片の接合に拡散接合を用いない場合と比較して、前記サポート材へ前記圧電振動片が前記圧電振動片用バンプを介して低温低圧により接合される。そのため、低温低圧によって前記圧電振動片用バンプを拡散し易い（すべり易い）状態にして前記サポート材への前記圧電振動片の接合を行うことが可能となる。
【００１４】
前記構成において、前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位が凹凸形状からなるとともに、前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位が凹凸形状からなり、さらに、前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位と、前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位とには、それぞれ凹形状と凸形状とが形成され、前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとが前記凹形状と前記凸形状とに形成され、これら前記凹形状および前記凸形状に形成された前記第１の圧電振動片用バンプおよび前記第２の圧電振動片用バンプが超音波接合されて前記圧サポート材に前記圧電振動片がバンプ接合されてもよく、接合強度を高めることに好ましい。
【００１５】
前記構成において、前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位が凹凸形状からなるとともに、前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位が凹凸形状からなり、さらに、前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位と、前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位とには、それぞれ凹形状が形成され、前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとが前記凹形状それぞれに形成され、これら前記凹形状に形成された前記第１の圧電振動片用バンプおよび前記第２の圧電振動片用バンプが超音波接合されて前記圧サポート材に前記圧電振動片がバンプ接合されてもよい。
【００１６】
この場合、前記サポート材に前記圧電振動片を接合した際の前記圧電振動片と前記サポート材との間隙を狭くすることが可能となり、その結果、当該圧電振動デバイスの低背化に好適である。
【００１７】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスの製造方法は、圧電振動片を保持するサポート材と、前記サポート材を介して圧電振動片を保持するベースと、前記ベースに保持した前記圧電振動片を気密封止するためにベースと接合する蓋とを設け、前記ベースに前記サポート材をベース用バンプによりバンプ接合するとともに前記サポート材に前記圧電振動片を圧電振動片用バンプによりバンプ接合する圧電振動デバイスの製造方法において、前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位、もしくは前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位の少なくとも一方の接合部位が凹凸形状からなり、ＦＣＢ法により前記サポート材の接合部位に前記圧電振動片の接合部位を前記圧電振動片用バンプを用いて超音波接合することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、前記ベースへ前記圧電振動片を接合する際の接合強度のバラツキを抑えることが可能となる。これは、本発明によれば、前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位、もしくは前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位の少なくとも一方の接合部位が凹凸形状からなるので、接合強度を上げるとともに、接合位置を確定することができ、その結果、接合強度の一定にすることが可能となる。従って、前記ベースへ前記圧電振動片を接合する際の接合強度のバラツキを抑えることが可能となる。
【００１９】
前記方法において、前記圧電振動片用バンプは、第１の圧電振動片用バンプと第２の圧電振動片用バンプとからなり、前記第１の圧電振動片用バンプを前記圧電振動片の接合部位に形成し、前記第２の圧電振動片用バンプを前記サポート材の接合部位に形成し、前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとを超音波接合して前記サポート材に前記圧電振動片をバンプ接合してもよい。
【００２０】
この場合、前記第１の圧電振動片用バンプを前記圧電振動片の接合部位に形成し、前記第２の圧電振動片用バンプを前記サポート材の接合部位に形成し、前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとを超音波接合して前記サポート材に前記圧電振動片をバンプ接合するので、前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとは、それぞれ事前に前記圧電振動片と前記サポート材にバンプ接合されたこととなる。そのため、前記第１の圧電振動片用バンプと前記圧電振動片とのバンプ接合を安定して行うことが可能となり、また、第２の圧電振動片用バンプと前記サポート材とのバンプ接合を安定して行うことが可能となる。そして、この条件のもとで前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとがバンプ接合されるので、超音波接合によりバンプを前記サポート材や前記圧電振動片に接合するのと比較して、本発明によればバンプ同士の接合により前記サポート材に前記圧電振動片を接合するので、接合の対象部材の材質を接合に好適な材料とすることができ、その結果、安定して前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとを介して前記サポート材への前記圧電振動片の接合を行うことが可能となる。
【００２１】
前記方法において、前記第１の圧電振動片用バンプおよび前記第２の圧電振動片用バンプのうち少なくとも一方は、メッキバンプであり、前記サポート材に前記圧電振動片を、前記圧電振動片用バンプにより拡散接合してもよい。
【００２２】
この場合、前記サポート材への前記圧電振動片の接合強度を上げることが可能となる。また、前記サポート材への前記圧電振動片の接合に拡散接合を用いない場合と比較して、前記サポート材へ前記圧電振動片が前記圧電振動片用バンプを介して低温低圧により接合される。そのため、低温低圧によって前記圧電振動片用バンプを拡散し易い（すべり易い）状態にして前記サポート材への前記圧電振動片の接合を行うことが可能となる。
【００２３】
前記方法において、前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位が凹凸形状からなるとともに、前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位が凹凸形状からなり、さらに、前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位と、前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位とに、それぞれ凹形状と凸形状とに形成し、前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとを前記凹形状と前記凸形状とに形成し、これら前記凹形状および前記凸形状に形成した前記第１の圧電振動片用バンプおよび前記第２の圧電振動片用バンプを超音波接合して前記圧サポート材に前記圧電振動片をバンプ接合してもよく、この場合、接合強度を高めることに好ましい。
【００２４】
前記方法において、前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位が凹凸形状からなるとともに、前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位が凹凸形状からなり、さらに、前記サポート材の前記圧電振動片との接合部位と、前記圧電振動片の前記サポート材との接合部位とに、それぞれ凹形状に形成し、前記第１の圧電振動片用バンプと前記第２の圧電振動片用バンプとを前記凹形状それぞれに形成し、これら前記凹形状に形成した前記第１の圧電振動片用バンプおよび前記第２の圧電振動片用バンプを超音波接合して前記圧サポート材に前記圧電振動片をバンプ接合してもよい。
【００２５】
この場合、前記サポート材に前記圧電振動片を接合した際の前記圧電振動片と前記サポート材との間隙を狭くすることが可能となり、その結果、当該圧電振動デバイスの低背化に好適である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ベースへ圧電振動片を接合する際の接合強度のバラツキを抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施例では、圧電振動デバイスとして水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。
【００２８】
本実施例にかかる水晶振動子１では、図１，２に示すように、水晶振動片２（本発明でいう圧電振動片）と、この水晶振動片２を片保持するベース３と、ベース３に保持した水晶振動片２を気密封止するための蓋４と、水晶振動片２への外的な応力を軽減させるサポート材５とが設けられている。
【００２９】
この水晶振動子１では、ベース３と蓋４とからパッケージ６が構成され、ベース３と蓋４とが接合されてパッケージ６の内部空間が形成され、このパッケージ６の内部空間内のベース３上にサポート材５を介して水晶振動片２が保持されるとともに、パッケージ６の内部空間が気密封止される。この際、図１，２に示すように、ベース３と水晶振動片２とサポート材５とは、それぞれ金属材料からなるバンプ（ベース用バンプ７１および水晶振動片用バンプ７２）を用いてＦＣＢ法により電気機械的に超音波接合されている。
【００３０】
なお、ここでいう水晶振動片用バンプ７２は、第１の水晶振動片用バンプ７３と第２の水晶振動片用バンプ７４とから構成される。第１の水晶振動片用バンプ７３は、水晶振動片２のサポート材５への接合前に水晶振動片２の接合部位２６１，２６２（下記参照）に形成され、第２の水晶振動片用バンプ７４は、水晶振動片２のサポート材５への接合前にサポート材５の接合部位５１（下記参照）に形成され、第１の水晶振動片用バンプ７３と第２の水晶振動片用バンプ７４とが超音波接合（拡散接合）されてサポート材５に水晶振動片２がバンプ接合される。また、ベース用バンプ７１は、第１のベース用バンプ７５と第２のベース用バンプ７６とからなる。第１のベース用バンプ７５は、サポート材５のベース３への接合前にベース３の接合部位３４（下記参照）に形成され、第２のベース用バンプ７６は、サポート材５のベース３への接合前にサポート材５の接合部位５２（下記参照）に形成され、第１のベース用バンプ７５と第２のベース用バンプ７６とが超音波接合（拡散接合）されてベース３にサポート材５がバンプ接合される。
【００３１】
次に、この水晶振動子１の各構成について図１〜３を用いて説明する。なお、図３は、当該水晶振動子１を製造する前の水晶振動子１の各構成部材を示した図である。
【００３２】
ベース３は、図１〜３に示すように、底部３１と、この底部３１から上方に延出した壁部３２とから構成される箱状体に形成されている。このベース３は、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、セラミック材料の直方体が積層して凹状に一体的に焼成されている。なお、本実施例にかかるベース３の平面視の寸法は、２．５ｍｍ×３．２ｍｍ以下に設定されている。
【００３３】
また、壁部３２は、底部３１の表面外周に沿って成形されている。壁部３２の上面は、蓋４との接合領域であり、この接合領域には、蓋４と接合するためのメタライズ層３３（例えば、タングステンメタライズ層上にニッケル，金の順でメッキした構成が設けられている。
【００３４】
また、このベース３の底部３１には、水晶振動片２の励振電極２３１，２３２それぞれと電気機械的に接合するためにサポート材５と接合するサポート材５との接合部位３４が設けられ、この接合部位３４には、底部３１に対して突起した複数の凸形状が形成されている。そして、この接合部位３４には、水晶振動片２の励振電極２３１，２３２それぞれと電気機械的に接合する複数の電極パッド（図示省略）が形成されている。これら電極パッドは、ベース３の外周裏面に形成される端子電極（図示省略）にそれぞれ電気機械的に接合されている。これら端子電極から外部部品や外部機器と接続される。なお、これらの端子電極および電極パッドは、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベース３と一体的に焼成して形成される。そして、これらの端子電極および電極パッドのうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。また、ベース３にサポート材５を接合する前では、図３に示すように、凸部の突起表面（電極パッド表面）には金メッキからなる第１のベース用バンプ７５が形成されている。なお、ここでいうメッキ形成の工法として、電解メッキ法や無電解メッキ法が用いられる。また、本実施例のベース３では、複数の凸形状が形成されているが、これに限定されるものではなく、複数の凹形状が形成されてもよく、更に複数の凸形状と凹形状が形成されてもよい。
【００３５】
蓋４は、例えば金属材料からなり、図２に示すように、平面視矩形状の一枚板に成形されている。この蓋４は、下面にろう材４１が形成されており、ビーム溶接等の手法によりベース３に接合されて、蓋４とベース３とによる水晶振動子１のパッケージ６が構成される。なお、本実施例にかかる蓋４の平面視の寸法は、２．５ｍｍ×３．２ｍｍ以下に設定されている。
【００３６】
また、蓋４は、例えば、４層の熱膨張係数の異なる金属材料から形成されている。具体的に、ベース３との接続面となる蓋４の下面から、ろう材である銀ろう層、銅層、コバール層及びニッケル層が順に積層されている。蓋の下面側が銀ろう層及び銅層であるため、他の層に比べてセラミックからなるベース３との熱接合がし易い。また、これら銀ろう層及び銅層上にコバール層が積層されているので、セラミックからなるベース３との熱膨張率を略同じにしてベース３と蓋４との熱変形を同等にすることが可能となる。また、最上面にニッケル層が形成されているので、ベース３と蓋４とのシーム溶接を行い易くする。なお、熱変形を同等レベルにすることからコバール層の厚みはできるだけ厚く設計されている。
【００３７】
水晶振動片２は、図１〜３に示すように、ＡＴカット水晶片の基板２１からなり、平面視矩形状の一枚板の直方体に成形され、基板２１の外周形は直方体形状からなる。なお、本実施例にかかる水晶振動片２の主面寸法は、１．４ｍｍ×２．０ｍｍ以下に設定され、水晶振動片２の高さ寸法は０．１ｍｍ以下に設定されている。
【００３８】
この水晶振動片２の基板２１の両主面２２１，２２２には、水晶振動片２の高周波化に対応するため凹部２０１が形成され、これら凹部２０１内部にはそれぞれ励振電極２３１，２３２が形成され、これらの励振電極２３１，２３２を外部電極（本実施例では、ベース３の電極パッド）と電気機械的に接合するために励振電極２３１，２３２から引き出された引き出し電極２４１，２４２が形成されている。また、水晶振動片２は、その基板２１の複数の部位２６１，２６２（接合部位２６１，２６２）においてサポート材５と水晶振動片用バンプ７２により接合されている。なお、本実施例でいう基板２１の接合部位２６１，２６２には、主面２２１に対して突起した複数の凸形状がそれぞれ形成され、これら接合部位２６１，２６２は基板２１の長手方向の一端部２７であって短手方向の両端部に設けられている。そして、これら接合部位２６１，２６２には、図２に示すように引き出し電極２４１，２４２が引き出されている。また、水晶振動片２をサポート材５に接合する前では、図３に示すように、これら接合部位２６１，２６２の突起表面には金メッキからなる第１の水晶振動片用バンプ７３が形成されている。そして、励振電極２３１，２３２が、引き出し電極２４１，２４２からサポート材５を介して水晶振動片用バンプ７２及びベース用バンプ７１により、ベース３の電極パッドと電気機械的に接合されている。なお、これらの励振電極２３１，２３２及び引き出し電極２４１，２４２は、フォトリソグラフィ法により形成され、例えば、基板２１側からクロム、金（Ｃｒ−Ａｕ）の順に、あるいはクロム、金、クロム（Ｃｒ−Ａｕ−Ｃｒ）の順に、あるいはクロム、金、ニッケル（Ｃｒ−Ａｕ−Ｎｉ）の順に、あるいはクロム、銀、クロム（Ｃｒ−Ａｇ−Ｃｒ）の順に、あるいはクロム、ニッケル（Ｃｒ−Ｎｉ）の順に、あるいはニッケル、クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）の順に積層して形成されている。なお、本実施例の水晶振動片２では、複数の凸形状が形成されているが、これに限定されるものではなく、複数の凹形状が形成されてもよく、更に複数の凸形状と凹形状が形成されてもよい。
【００３９】
サポート材５は、図２に示すように、脆性材である水晶片からなるＺ板である。このサポート材５の外形は、図１に示すように、水晶振動片２の平面視外形と略同等となるように設定され、サポート材５は平面視矩形状の一枚板の直方体に成形されている。なお、本実施例にかかるサポート材５の平面視の寸法は１．４ｍｍ×２．０ｍｍ以下に設定され、サポート材５の高さ寸法は０．１ｍｍ以下に設定されている。
【００４０】
また、このサポート材５には、図１，図２に示すように、その一主面（図１では表側）に水晶振動片２と接合するための水晶振動片用接合部位５１（以下、接合部位５１とする）が設けられ、その他主面（図１では裏側）にベース３と接合するためのベース用接合部位５２（以下、接合部位５２とする）が設けられている。このサポート材の接合部位５１と接合部位５２には、それぞれ複数の凹形状が形成されている。そして、これら接合部位５１と接合部位５２との間を、引回し電極（図示省略）が引回されている。なお、ここでいう接合部位５１は、図３に示すようにサポート材５の一主面の長手方向の一端部であって短手方向の両端部に設定されている。また、ここでいう接合部位５２は、サポート材５の他主面の対向する長手方向の両端部であって短手方向の両側部に設定されている。また、これら接合部位５１と接合部位５２との凹部内底面には金バンプからなる第２の水晶振動片用バンプ７４と第２のベース用バンプ７６とがそれぞれ形成されている。なお、本実施例のサポート材５では、複数の凹形状が形成されているが、これに限定されるものではなく、複数の凸形状が形成されてもよく、更に複数の凸形状と凹形状が形成されてもよい。
【００４１】
また、図１〜図３に示すように、ベース３とサポート材５とはベース用バンプ７１により４つの接合部位５２において４点で超音波接合され、水晶振動片２とサポート材５は水晶振動片用バンプ７２により２つの接合部位５１において２点で超音波接合されるとともに電気機械的に接合される。これらの接合により、水晶振動片２の励振電極２３１，２３２が、それぞれ引き出し電極２４１，２４２、水晶振動片用バンプ７２、サポート材５の引回し電極およびベース用バンプ７１を介してベース３の電極パッドに電気機械的に接合される。また、ベース用接続バンプ７１と水晶振動片用接続バンプ７２は、図１に示すように、平面視同一位置に形成されている。ここでいう平面視同一位置とは、ベース用接続バンプ７１と水晶振動片用接続バンプ７２とが平面視において重畳する図１に示す位置のことを含むが、これは好適な例であり、この位置はこれに限定されるものではなく、ベース用接続バンプ７１と水晶振動片用接続バンプ７２とが平面視において一部重畳する位置関係も含む。
【００４２】
ところで、ベース３へのサポート材５の接合、およびサポート材５への水晶振動片２の熱接合の際に各部材において外形変形もしくは歪みが生じる。この外形変形もしくは歪みによってパッケージ６に熱応力などの応力が生じ、この応力がサポート材５を介して水晶振動片２にかかる。
【００４３】
しかしながら、上記した本実施例にかかる水晶振動子１によれば、水晶振動片２が、脆性材からなるサポート材５を介してベース３上に保持されるので、水晶振動片２をベース３に保持する際やベース３に蓋４を接合する際にパッケージ６に応力がかかった場合であってもその応力が水晶振動片２にかかるのを抑制することができる。特に、この本実施例にかかる水晶振動子１の作用効果は、従来技術のようにベースに水晶振動片を直接導電性バンプを介して接合した水晶振動子と比較して顕著にあらわれる。
【００４４】
具体的に、水晶振動片２は、ＦＣＢ法によりサポート材５を介してベース３上に超音波接合されるので、水晶振動片２をベース３に保持する際やベース３に蓋４を接合する際にパッケージ６に応力がかかる場合であってもその応力が水晶振動片２にかかるのを抑制することができる。また、本実施例によれば、パッケージ６の小型化を図るのに好適であり、特に、本実施例による作用効果は、背景技術（例えば、特許文献１に記載の従来技術）のようにベースに圧電振動片を直接導電性バンプを介して接合した圧電振動デバイスと比較して顕著にあらわれる。
【００４５】
次に、当該水晶振動子１の製造方法について図１〜３を用いて説明する。
【００４６】
まず、図３に示すように、ベース３のサポート材５との接合部位３４の突起表面に金メッキからなる第１のベース用バンプ７５を形成する。また、水晶振動片２のサポート材５との接合部位２６１，２６２の突起表面に金メッキからなる第１の水晶振動片用バンプ７３を形成する。また、サポート材５の接合部位５２の凹部内底面に金バンプからなる第２のベース用バンプ７６を形成する。
【００４７】
そして、ベース３に形成した第１のベース用バンプ７５に、サポート材５に形成した第２のベース用バンプ７６を接し、これら第１のベース用バンプ７５と第２のベース用バンプ７６とをてＦＣＢ法により超音波接合にて拡散接合することで、ベース３の接合部位３４にサポート材５の接合部位５２を電気機械的にバンプ接合する。
【００４８】
ベース３にサポート材５を接合した後に、サポート材５の接合部位５１の凹部内底面に金バンプからなる第２の水晶振動片用バンプ７４を形成する。
【００４９】
サポート材５に第２の水晶振動片用バンプ７４を形成した後に、水晶振動片２に形成した第１の水晶振動片用バンプ７３に、サポート材５に形成した第２の水晶振動片用バンプ７４を接する。そして、これら第１の水晶振動片用バンプ７３と第２の水晶振動片用バンプ７４とをてＦＣＢ法により超音波接合にて拡散接合することで、サポート材５の接合部位５１に水晶振動片２の接合部位２６１，２６２を電気機械的にバンプ接合する。
【００５０】
上記した工程により、ベース３にサポート材５を介して水晶振動片２を接合した後に、
ベース３のメタライズ層３３に蓋４の下面に形成されたろう材４１を当接し、これらメタライズ層３３とろう材４１とをシームやビーム溶接等の手法により接合して内部空間を気密封止し、水晶振動子１を製造する。
【００５１】
なお、本実施例で製造した水晶振動子１の寸法は次の通りである。水晶振動子１の外形は、２．５ｍｍ×３．２ｍｍ×０．７５ｍｍ以下に設定されている。また、水晶振動子１の内部空間は、１．７ｍｍ×２．６ｍｍ×０．３５ｍｍ以下に設定されている。また、この内部宇空間内におけるベース用バンプ７１の高さは０．０２ｍｍ以下に設定され、水晶振動片用バンプ７２の高さは０．０２ｍｍ以下に設定される。
【００５２】
上記したように、本実施例によれば、サポート材５の水晶振動片２との接合部位５１と、水晶振動片２のサポート材５との接合部位２６１，２６２が凹凸形状からなるので、接合強度を上げるとともに、接合位置を確定することができ、その結果、接合強度の一定にすることができる。従って、本実施例によれば、ベース３へ水晶振動片２を接合する際の接合強度のバラツキを抑えることができる。なお、ベース３とサポート材５とのベース用バンプ７１を介したバンプ接合についても、同様の作用効果を有するが、水晶振動片２とサポート材５との水晶振動片用バンプ７２を介したバンプ接合による作用効果のほうがより顕著にあらわれる。しかしながら、ベース３とサポート材５とのベース用バンプ７１を介したバンプ接合と、水晶振動片２とサポート材５との水晶振動片用バンプ７２を介したバンプ接合とを併用することで更に好適になることは言うまでもない。特に、この場合、水晶振動片２の支持土台となるベース３へのサポート材５の接合を安定させることで、このサポート材５上に搭載する水晶振動片２の接合をより安定させることができる。
【００５３】
また、本実施例によれば、第１の水晶振動片用バンプ７３が水晶振動片２の接合部位２６１，２６２に形成され、第２の水晶振動片用バンプ７４がサポート材５の接合部位５１に形成され、第１の水晶振動片用バンプ７３と第２の水晶振動片用バンプ７４とが超音波接合されてサポート材５に水晶振動片２がバンプ接合されるので、第１の水晶振動片用バンプ７３と第２の水晶振動片用バンプ７４とは、それぞれ事前に水晶振動片２とサポート材５にバンプ接合されたこととなる。そのため、第１の水晶振動片用バンプ７３と水晶振動片２とのバンプ接合を安定して行うことができ、また、第２の水晶振動片用バンプ７４とサポート材５とのバンプ接合を安定して行うことができる。そして、この条件のもとで第１の水晶振動片用バンプ７３と第２の水晶振動片用バンプ７４とがバンプ接合されるので、超音波接合によりバンプをサポート材５や水晶振動片２に接合するのと比較して、本実施例によればバンプ同士の接合によりサポート材５に水晶振動片２を接合するので、接合の対象部材の材質を接合に好適な材料とすることができ、その結果、安定して第１の水晶振動片用バンプ７３と第２の水晶振動片用バンプ７４とを介してサポート材５への水晶振動片２の接合を行うことができる。
【００５４】
また、本実施例によれば、サポート材５に水晶振動片２が、水晶振動片用バンプ７２により拡散接合されるので、サポート材５への水晶振動片２の接合強度を上げることができる。また、サポート材５への水晶振動片２の接合に拡散接合を用いない場合と比較して、前記サポート材５へ水晶振動片２が水晶振動片用バンプ７２を介して低温低圧により接合される。そのため、低温低圧によって水晶振動片用バンプ７２を拡散し易い（すべり易い）状態にしてサポート材５への水晶振動片２の接合を行うことができる。
【００５５】
また、サポート材５が、脆性材からなっているので、サポート材５の膨張係数が水晶振動片２の膨張係数に近似する。そのため、ベース３と水晶振動片２との間にサポート材５を設けることによる水晶振動片２の特性の悪化はなく、外的な応力を緩衝させることができる。
【００５６】
また、サポート材５の外形は、図１に示すように、水晶振動片２の外形と略同等になるように設定されるので、サポート材５の設置により水晶振動子１の小型化を妨げることはなく、水晶振動子１の小型化を図ることができる。
【００５７】
また、水晶振動片２は水晶片であり、サポート材５は水晶片からなるＺ板であり、異方性の影響を受けにくい材料であるので、サポート材５を成形する際のエッチング時、異方性の影響を受けにくく、サポート材５の形状を任意の形状に容易に成形することができる。なお、サポート材５に水晶振動片と同様のＡＴカット板を用いた場合、Ｚ板と比較してサポート材５を成形する際のエッチングの影響を受け易く、予め設定した軸に対して垂直方向にエッチングしたい場合であっても斜め方向にエッチングするため、サポート材５の形状を任意の形状に成形することが難しい。そのため、サポート材５にＺ板を用いることが好ましい。また、サポート材５が異方性の影響を受けにくい材料であるので、水晶振動片２の振動の影響を受けることがなく、サポート材５の設置により水晶振動片２の特性を悪化させることを防止することができる。また、水晶振動片２とサポート材５が同一の水晶片であるので、膨張係数が同じとなり、ベース３と水晶振動片２との間にサポート材５を設けることによる外的な応力の緩衝に好ましい。
【００５８】
なお、本実施例では、サポート材５として水晶片を適用しているが、これに限定されるものではなく、脆性材であれば他の形態であってもよく、例えば、異方性材料ではないガラス材からなってもよい。
【００５９】
また、本実施例では、図１に示すように、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形された蓋４と、凹状に成形されたベース３とを用いているが、これに限定されるものではなく、ベース３と蓋４とにより水晶振動片２を気密封止できれば、ベースと蓋の形状は任意に設定してもよい。例えば、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形されたベースと、凹状に成形された蓋とを用いてもよい。
【００６０】
また、本実施例では、水晶振動片２の両主面２２１，２２２それぞれに１つの励振電極２３１，２３２を形成しているが、これに限定されるものではなく、使用用途に合わせて両主面２２１，２２２それぞれに形成される励振電極の数を任意に設定してもよい。例えば、両主面それぞれに２つの励振電極が形成されてもよく、または、一主面に１つの励振電極が形成されるとともに他主面に２つの励振電極が形成されたフィルタ素子構成としてもよい。
【００６１】
また、水晶振動片２の引き出し電極２４１，２４２は、上記した実施例に限定されるものではなく、さらにメッキ形成されてもよい。なお、ここでいうメッキ形成の工法として、電解メッキ法や無電解メッキ法が用いられる。
【００６２】
また、本実施例では、水晶振動片２のサポート材５への接合部位と対向する対向位置２８にＦＣＢ法によってＦＣＢ装置の超音波を発する部材を直接接触させて水晶振動片２をサポート材５に水晶振動片用バンプ７２を介して接合している。ところで、本実施例に示すように、ＦＣＢ装置の超音波を発する部材を直接接触させた水晶振動片２の対向位置２８に引き出し電極２４１，２４２が形成されている場合、ＦＣＢ装置の超音波を発する部材に引き出し電極２４１，２４２がひっつく、すなわち水晶振動片２から引き出し電極２４１，２４２が剥がれてＦＣＢ装置の超音波を発する部材に固着する。そのため、ＦＣＢ装置の超音波を発する部材に引き出し電極２４１，２４２が固着した状態で、他の水晶振動片２のサポート材５への接合を行う場合、ＦＣＢ法による接合強度が弱くなる。従って、ＦＣＢ装置の超音波を発する部材に引き出し電極２４１，２４２が固着した場合、固着した引き出し電極２４１，２４２を取り除く必要がある。この問題を解決するために、水晶振動片２の対向位置２８では基板２１が露出されてもよい。この場合、ＦＣＢ法により対向位置２８にＦＣＢ装置の超音波を発する部材を直接接触させた場合であっても、対向位置２８の基板２１がＦＣＢ装置の超音波を発する部材に固着することがない。また、水晶振動片２の対向位置の基板２１が露出されていることを好適な例として挙げているが、これに限定されるものではなく、水晶振動片２の対向位置２８に絶縁材料が形成されていてもよい。ここでいう絶縁材料とは、材料全体が絶縁材料であってもよく材料表面のみが絶縁化された材料であってもよく、フッ化マグネシウム、酸化珪素、二酸化珪素などの絶縁材料や、酸化クロムなどの酸化金属化合物であってもよい。例えば、クロムからなる材料の表面を酸化させた絶縁材料であってもよい。さらに、上記したような問題を解決する構成は、水晶振動片２の対向位置２８に絶縁材料を形成するだけではなく、この水晶振動片２の対向位置２８にクロム単層からなる材料により引き出し電極を形成してもよい。ここでクロム単層を挙げた理由として、クロムは、金と比較して硬い材質からなるとともに水晶振動片２の基板２１との接合強度が高いため、上記したような金からなる材料と比較してＦＣＢ装置の超音波を発する部材に固着することはないことに関係している。また、クロム単層以外に、例えば、励振電極２３１，２３２と引き出し電極２４１，２４２のうち少なくとも引き出し電極２４１，２４２の対向位置２８が、クロム、ニッケルを順に積層して（その逆でも可能）構成された引き出し電極であってもよい。また、クロム、金を順に積層し、その後に表面の金のみを除去してクロム単層とした構成であってもよい。すなわち、クロムが表面に配されている構成であればその組み合わせを任意に設定してもよい。
【００６３】
上記した例によれば、水晶振動片２の対向位置２８に絶縁材料もしくはクロム単層の引き出し電極が形成されるので、ＦＣＢ法により水晶振動片２の対向位置２８にＦＣＢ装置の超音波を発する部材を直接接触させた場合であっても、水晶振動片２の対向位置２８に形成された絶縁材料もしくはクロム単層からなる材料がＦＣＢ装置の超音波を発する部材に固着するのを防ぐことができる。
【００６４】
また、本実施例では、図１，図２に示すような平面視矩形状の一枚板の直方体に成形されたサポート材５を用いているが、サポート材の形状はこれに限定されるものではなく、熱応力が水晶振動片２に伝わるのを抑制するために凹部を設けてもよく、また、水晶振動片２がサポート材５に接合することで水晶振動片２がサポート材５に対して撓むのを抑制する水晶振動片用枕部を設けてもよい。特に、水晶振動片用枕部をサポート材に設けることで、水晶振動片用バンプ７２を用いたサポート材５への水晶振動片２の接合の際に、サポート材５上の水晶振動片２の搭載位置に対して傾くことなく安定して水晶振動片２を配することができる。具体的に、水晶振動片用枕部は、サポート材５の水晶振動片２と面する主面に形成された突起部であり、図１，図２に示すサポート材に水晶振動片用枕部を設ける場合、水晶振動片用枕部の設置位置は、接合部位５１を考慮してサポート材５の長手方向他側部近傍であって、その短手方向の中間部近傍とすることが望ましい。
【００６５】
また、上記した本実施例では、引き出し電極２４１，２４２が一主面２２１の一端部２７に引き出されているが、これに限定されるものではなく、一主面２２１に引き出されていればよい。例えば、引き出し電極２４１，２４２が一主面２２１の一端部２７と、一端部２７と対向する他端部とに引き出されてもよい。
【００６６】
また、上記したように、ＡＴカット水晶片の基板２１は、平面視矩形状の一枚板の直方体に成形されているが、これに限定されるものではなく、基板２１に切欠部が形成されてもよい。
【００６７】
また、本実施例では、サポート材５の水晶振動片２との接合部位５１と、水晶振動片２のサポート材５との接合部位２６１，２６２が凹凸形状からなるが、凹凸形状はこれに限定されるものではなく、サポート材５の水晶振動片２との接合部位５１、もしくは水晶振動片２のサポート材５との接合部位２６１，２６２の少なくとも一方の接合部位が凹凸形状からなっていればよい。例えば、図４，５に示すようなベース３とサポート材５と水晶振動片２の組合せで水晶振動子１が構成されてもよい。
【００６８】
具体的に、図４に示す水晶振動子１の構成では、ベース３の底部３１に設けられたサポート材５との接合部位３４には、底部３１に対して窪んだ複数の凹形状が形成されている。この接合部位３４の凹形状の内底面には金バンプからなる第１のベース用バンプ７５がそれぞれ形成されている。また、サポート材５では、上記した実施例の形態（図１〜３）と同様に、その接合部位５１と接合部位５２にそれぞれ複数の凹形状が形成されている。そして、これら接合部位５１と接合部位５２との凹部内底面には金バンプからなる第２の水晶振動片用バンプ７４と第２のベース用バンプ７６とがそれぞれ形成されている。また、水晶振動片２は、基板２１の接合部位２６１，２６２にそれぞれ複数の凹形状が形成され、これら接合部位２６１，２６２の凹形状の内底面には金バンプからなる第１の水晶振動片用バンプ７３が形成されている。そして、上記した製造方法と同様の方法によりベース３にサポート材５をベース用バンプ７１を介してＦＣＢ法によりバンプ接合し、サポート材５に水晶振動片２を水晶振動片用バンプ７２を介してＦＣＢ法によりバンプ接合する。
【００６９】
この図４に示す水晶振動子１の構成によれば、上記した本実施例の作用効果に加えて、サポート材５に水晶振動片２を接合した際の水晶振動片２とサポート材５との間隙を狭くすることができ、その結果、当該水晶振動子１の低背化に好適である。また、ベース３にサポート材５を接合した際のベース３とサポート材５との間隙を狭くすることができ、その結果、当該水晶振動子１の低背化に好適である。
【００７０】
また、図５に示す水晶振動子１の構成では、ベース３の底部３１に設けられたサポート材５との接合部位３４を平坦な面形状とし、これら接合部位３４に金メッキからなる第１のベース用バンプ７５が形成されている。また、水晶振動片２の接合部位２６１，２６２を平坦な面形状とし、これら接合部位２６１，２６２に金メッキからなる第１の水晶振動片用バンプ７３が形成されている。また、サポート材５では、上記した実施例の形態（図１〜３）と同様に、その接合部位５１と接合部位５２にそれぞれ複数の凹形状が形成されている。そして、これら接合部位５１と接合部位５２との凹部内底面には金バンプからなる第２の水晶振動片用バンプ７４と第２のベース用バンプ７６とがそれぞれ形成されている。そして、上記した製造方法と同様の方法によりベース３にサポート材５をベース用バンプ７１を介してＦＣＢ法によりバンプ接合し、サポート材５に水晶振動片２を水晶振動片用バンプ７２を介してＦＣＢ法によりバンプ接合する。
【００７１】
この図５に示す水晶振動子１の構成によれば、上記した本実施例の作用効果に加えて、ベース３と水晶振動片２の構成の簡略化を図ることができる。
【００７２】
さらに、上記した本実施例では、図１〜３に示すようにＡＴカット水晶片からなる水晶振動片２を用いているが、これに限定されるものではなく、図６に示すような音叉型水晶振動片など他の圧電振動片であってもよい。
【００７３】
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、水晶振動子などの圧電振動子に適用できる
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は、本実施例にかかる水晶振動子の概略構成図であり、その水晶振動子の内部を公開した概略平面図である。
【図２】図２は、本実施例にかかる水晶振動子の概略構成図であり、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、本実施例にかかる水晶振動子を製造する前の各構成部材を示した概略構成図である。
【図４】図４は、本実施例の他の例にかかる水晶振動片の概略構成図である。
【図５】図５は、本実施例の他の例にかかる水晶振動片の概略構成図である。
【図６】図６は、本実施例の他の例にかかる水晶振動子の概略構成図であり、その水晶振動子の内部を公開した概略平面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  水晶振動子
２  ＡＴカット水晶振動片
２６１，２６２  接合部位
３  ベース
３４  接合部位
４  蓋
５  サポート材
５１  水晶振動片用接合部位
５２  ベース用接合部位
７１  ベース用バンプ
７２  水晶振動片用バンプ
７３  第１の水晶振動片用バンプ
７４  第２の水晶振動片用バンプ
７５  第１のベース用バンプ
７６  第２のベース用バンプ
８  水晶振動片
【図１】
2009081670.tif 000003
【図２】
2009081670.tif 000004
【図３】
2009081670.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2009081670.tif 000008