JP2000223999A - 圧電振動子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電振動板と蓋体との接合部分の悪影響を防
ぎ、小型化を図ることのできる圧電振動子及びその製造
方法を提供する。 【解決の手段】 圧電振動片１１とその基端部に一体的
に接続されて当該圧電振動片１１の周囲を囲む枠状部１
５とを有する圧電振動板１２と、該圧電振動板１２の両
面側に接合され前記圧電振動片１１の振動を妨げること
なく該圧電振動片１１を気密封止する一対の蓋体１４と
を有する圧電振動子１０において、前記蓋体１４に、前
記圧電振動板１２との接合面側の外縁に沿って、他の部
分よりも厚さの薄い段差部１６を設け、圧電振動板１２
と蓋体１４との接合部分のダメージを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話及び携帯
情報端末等に用いられる圧電振動子及びその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水晶振動子は、水晶振動子片とケ
ースと蓋を個別に製造し、組合わせ水晶振動子とする製
造方法が一般的であるが、複数個の水晶振動板を一体的
に形成され、一方、蓋体もこの各水晶振動片にそれぞれ
対応して、複数個が一体的に形成され、これらを、例え
ば、陽極接合等により接合した後、最終的にダイシング
等の技術を用いて所定の位置で機械的に切断することに
より、個別の水晶振動子とする加工方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な構造で接合を行う場合、水晶振動板と蓋体の接合部に
大きな応力が発生し、割れを生じ易いという問題があ
り、さらに、これを最終的に切断の際には、ブレード等
が用いられるため、水晶振動板と蓋体との接合部分、特
に、陽極接合によって応力が残っている部分に、機械的
なダメージを与えてしまうという問題がある。

【０００４】また、その切断面には、マイクロクラック
等の加工層を残すこととなり、切断の取りしろを大きく
しなければならない等の形状的なデメリットがあり、さ
らには、切断後に加工層を取り除くという工程が必要と
なるという欠点がある。さらに、このような形状的な問
題は、極力取り個数を多くしようとする多数個取りのメ
リットを阻害することになる。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑み、圧電振
動板と蓋体との接合部分の悪影響を防ぎ、小型化を図る
ことのできる圧電振動子及びその製造方法を提供するこ
とを課題とする。

【０００６】

【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
る圧電振動板と、該圧電振動板の両面側に接合され前記
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とを有する圧電振動子において、前
記蓋体は、前記圧電振動板との接合面側の外縁に沿っ
て、他の部分よりも厚さの薄い段差部を有することを特
徴とする圧電振動子にある。

【０００７】本発明の第２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と、該圧電振動板の両面
側に接合され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とを有する圧電振
動子の製造方法において、切断部を切断されて複数の前
記圧電振動板となるウェハ上に前記圧電振動片を形成す
る工程と、前記ウェハの両面に接合されて前記蓋体とな
る基板の前記切断部に対応する位置に溝を形成する工程
と、前記ウェハに前記基板を接合後、前記ウェハ及び前
記基板を前記切断部で切断する工程とを有することを特
徴とする圧電振動子の製造方法にある。

【０００８】係る本発明では、圧電振動板と蓋体との接
合部分にダメージを与えることなく圧電振動子を形成す
ることができ、圧電振動子を小型化することができる。

【０００９】

【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。図１は、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り、図２は、その断面図であ
る。本実施形態の圧電振動子は、例えば、水晶（ＳｉＯ
₂）からなる音叉型の水晶振動片１１を有する水晶振動
子１０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。

【００１０】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。
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。また、蓋体１４の圧電振動板１２との
接合面の周縁には、外縁に沿って他の部分よりも厚さの
薄い段差部１６が設けられている。

【００１１】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１７が形成されると共に、枠状部
１５に対応する領域に励振電極膜１７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１８が設け
られている。そして、この接合膜１８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。

【００１２】また、励振電極膜１７は、水晶振動板１２
の端部まで延設されて接合膜１８と接続されている。本
実施形態では、励振電極膜１７の一方の極である電極１
６ａは、端子接続用接合膜１８ａを介してリード電極１
９ａに接続され、また、他方の極となる電極１７ｂ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１８ｂまで延設され、リード電極１
９ｂに接続される。

【００１３】なお、水晶振動板１２の両面の接合膜１８
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。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、
本実施形態に係る水晶ウェハの概略を示す斜視図であ
り、図４は本実施形態に係る蓋状形成基板の概略を示す
斜視図である。

【００１４】まず、図３に示すように、例えば、厚さが
０．１〜０．２ｍｍの水晶ウェハ２０をエッチングする
ことにより、一枚の水晶ウェハ２０上に複数の水晶振動
片１１を形成する。すなわち、水晶ウェハ２０に複数の
水晶振動板１０を一体的に形成する。また、図４に示す
ように、例えば、ソーダライムガラスからなる蓋体形成
基板２１をエッチングして、水晶ウェハ２０の各水晶振
動片１１に対応して凹部１３を形成する。すなわち、蓋
体形成基板２１に複数の蓋体１４を一体的に形成する。
その際、蓋体形成部材２２の凹部１３と同一面の各蓋体
１４の間に、凹部１３と反対面に、それぞれ、例えば、
幅が１５０〜２００μｍの溝部２３を形成する。

【００１５】次に、このように形成された水晶ウェハ２
０の両面に、図５に示すように、それぞれ略全面に亘っ
て金属膜２１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及び蓋体形成部材２１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、アルミニウム等を用いることが
好ましい。

【００１６】次に、図５（ｂ）に示すように、金属膜２
１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となる部分に対応して全周に亘って接合膜１
７を形成する。次いで、図５（ｃ）に示すように、不活
性ガス中、又は真空中で水晶ウェハ２０の両面側に一対
の蓋体形成部材２１を陽極接合によって接合し、各凹部
１３内に水晶振動片１１を気密封止する。この陽極接合
の際、特にソーダライムガラスを用いた場合には、各部
材を１００℃〜１５０℃に加熱すると共に、水晶ウェハ
２０のそれぞれの面の接合膜１８と蓋体形成部材２１と
の間に、直流電源３０によってそれぞれ３〜５ｋＶの直
流電圧を印加する必要がある。例えば、本実施形態で
は、各部材を１２０℃に加熱すると共に約３．５ｋＶの
直流電圧を印加して陽極接合した。

【００１７】このように、上述のような条件で接合膜１
８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１８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
１８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。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、８．５ｐ
ｐｍ／℃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１０
０〜１５０℃と低温として且つ約３〜５ｋＶ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、かつ、接合部の周囲
に溝部２２を設けたことにより、応力の緩和を図ること
が可能となり、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。

【００１８】このように、陽極接合によって水晶ウェハ
２０及び蓋体形成部材２１を接合すると、その後、図５
（ｄ）に示すように、水晶ウェハ２０及び蓋体形成部材
２１を所定の位置、例えば、本実施形態では、蓋体形成
部材２１の溝部２２に対応する領域でダイシング等の技
術を用いて機械的に切断し、個別の水晶振動子１０とす
る。

【００１９】ここで、ブレード等を用いた際の切断幅
は、約５０μｍあるのに対し、本実施形態では、溝部２
２の幅を約１５０〜２００μｍ形成している。すなわ
ち、溝部２２を少なくとも切断幅よりも広い幅で形成し
ている。したがって、溝部２２の幅方向両側の一部が残
存して、各蓋体１４の周縁の段差部１６となる。このよ
うに、本実施形態では、蓋体形成部材２１の切断部分に
切断幅よりも幅広の溝部２２を設け、この溝部２２に対
応する部分で水晶ウェハ２０及び蓋体形成部材２１を切
断することにより、蓋体１４の水晶振動板１２との接合
面の外縁に段差部１６が形成される。これにより、水晶
ウェハ２０及び蓋体形成部材２１を切断する際、接合部
分の機械的なダメージをおさえることができ、切断部分
の端部にマイクロクラック等の加工層が残存することが
防止される。

【００２０】これにより、水晶振動板１２及び蓋体１４
の寸法に、切断の取りしろを考慮する必要が無く、ま
た、接合部分の大きさを最小限とすることができ水晶振
動子１０を小型化することができる。さらには、水晶振
動子１０の小型化に伴い、一枚の水晶ウェハ２０及び一
対の蓋体形成部材２１からより多くの水晶振動子１０を
形成することができ、製造コストを低減することができ
る。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、多数個
取りされる圧電振動子の蓋体の圧電振動板との接合面の
周縁に段差部を設けるようにした。これにより、切断の
際の圧電振動板と蓋体との接合部分のダメージを防止す
ることができる。また、圧電振動板及び蓋体の寸法に切
断しろを考慮する必要がなくなるため、圧電振動子の小
型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水晶振動子の分解斜
視図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る水晶振動子の断面図
である。

【図３】本発明の一実施形態に係る水晶ウェハの概略を
示す斜視図である。

【図４】本発明の一実施形態に係る蓋体形成部材の概略
を示す斜視図である。

【図５】本発明に係る圧電振動子の製造工程を示す断面
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 段差部 １７ 励振電極膜 １８ 接合膜 １８ａ，１８ｂ 端子接続用接合膜 ２０ 水晶ウェハ ２１ 蓋体形成部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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
   電振動板と、該圧電振動板の両面側に接合され前記圧電
   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
   する一対の蓋体とを有する圧電振動子において、 前記蓋体は、前記圧電振動板との接合面側の外縁に沿っ
   て、他の部分よりも厚さの薄い段差部を有することを特
   徴とする圧電振動子。
2. 【請求項２】 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
   電振動板と、該圧電振動板の両面側に接合され前記圧電
   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
   する一対の蓋体とを有する圧電振動子の製造方法におい
   て、 切断部を切断されて複数の前記圧電振動子となるウェハ
   上に前記圧電振動片を形成する工程と、前記ウェハの両
   面に接合されて前記蓋体となる基板の前記切断部に対応
   する位置に溝を形成する工程と、前記ウェハに前記基板
   を接合後、前記ウェハ及び前記基板を前記切断部で切断
   する工程とを有することを特徴とする圧電振動子の製造
   方法。