JP2007181072A - 圧電デバイスの製造方法および圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 枠体と一体的に接続される圧電振動片を有する圧電振動体を利用して作製される圧電デバイスにおいて、圧電振動片が極めて小さくなると、圧電振動片が接続部を介して枠体としっかりと固定されてしまうことで、圧電振動片の振動が阻害され、その結果、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）値の増加などにより、圧電デバイス特性の劣化を引き起こす。
【解決手段】 圧電振動片と枠体とが接続部を介して一体に形成された圧電振動体を、基板部材に形成された配線電極と圧電振動片に形成された接続電極とを対応させて接合し、基板部材と圧電振動体とを電気的および機械的に接続し、圧電振動体の接続部を切断することで圧電振動片と枠体とを分離した後、枠体上面に蓋体を接合して圧電振動片を封止する圧電デバイスの製造方法とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧電デバイスおよびその製造方法に係るものであり、特に枠体と一体的に接続される圧電振動片を利用して作製される圧電デバイスに関するものである。

近年、携帯機器などの小型化にともない、それに使われる圧電デバイスに対する小型化への要求も強くなってきている。圧電デバイスの小型化が進むと、圧電デバイスに用いられる例えば水晶のような圧電振動片の外形寸法も小さくすることを余儀なくされる。

圧電振動片が小さくなると、圧電デバイスの容器に圧電振動片を実装する際、取り扱いが困難になり、圧電振動片に損傷を与えるなどして、圧電デバイスの特性劣化を引き起こしていた。

このため、特許文献１に開示されているような圧電デバイスが提案されている。従来の圧電デバイスについて図を用いて説明する。図３は従来例における圧電デバイス示す断面図であり、図４は従来例における圧電デバイスの蓋体接合前の上面図である。従来の圧電デバイス３０は、枠体４２と圧電振動片４１が一体となった構造の圧電振動体４０である。

この圧電デバイス３０を得るためには、圧電振動片４１に電極（図示せず）を設けた圧電振動体４０の枠体４２を基板部材３１に固定するとともに、圧電振動片４１も接着部材４４を用いて基板部材３１に電気的ならびに機械的に接続した後、蓋体３２を枠体４２の上面に固定すれば良い。このとき、圧電振動体４０を構成する枠体４２は、基板部材３１と蓋体３２との間に挟みこむ形態で固定されることにより、圧電デバイス３０の容器の一部として利用されている。なお、接着部材４４は配線（図示せず）を通して外部端子３３に導通されている。

このように、枠体４２と圧電振動片４１が一体となった構造の圧電振動体４０を形成し、実質上、圧電振動片の外形寸法を大きくして、圧電振動片を取り扱うことで、圧電振動片実装時の取り扱いの困難さに対処し、圧電振動片の損傷などに起因する圧電デバイスの特性劣化を防いでいる。

特開２０００−２２３９９６号公報

しかしながら、上記構成には次のような課題を有している。すなわち、圧電振動片が極めて小さくなると、圧電振動片４１が接続部４３を介して枠体４２に拘束される度合いが強まってしまう。圧電振動片４１の拘束が強まると、圧電振動片４１の振動が阻害され、その結果、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）値の増加などにより、圧電デバイス特性の劣化を引き起こしてしまう。

本発明は、圧電デバイスが小型になっても、圧電振動片を基板部材へ実装する際の取り扱いの困難さをなくすとともに、デバイス特性劣化を引き起こすことのない圧電デバイスの製造方法および圧電デバイスを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、励振電極と接続電極が形成された圧電振動片と、前記圧電振動片の周囲を囲む枠体とが基板部材に搭載され、前記基板部材と前記枠体および前記枠体上に搭載した蓋体とにより前記圧電振動片を封止してなる圧電デバイスの製造方法であって、少なくとも、前記圧電振動片と前記枠体とが接続部を介して一体に形成された圧電振動体を、前記基板部材に形成された配線電極と前記圧電振動片に形成された接続電極とを対応させて接合し、前記基板部材と前記圧電振動体とを電気的および機械的に接続する工程と、前記基板部材に接合された前記圧電振動体の接続部を切断して前記圧電振動片と前記枠体とを分離する工程と、前記枠体上面に前記蓋体を接合して前記圧電振動片を封止する工程とを有する圧電デバイスの製造方法とする。また、この製造方法により製造された圧電デバイスとする。

さらに、一体に形成された圧電振動片と枠体との分離は、ブラスト加工、ドライエッチング、またはレーザーにより圧電振動片と枠体の接続部を切断する。

また、枠体が圧電振動片より厚く形成されている圧電デバイスとする。

本発明によれば、圧電振動片を基板部材に実装する際には、圧電振動片は接続部を介して枠体と一体化した圧電振動体となっているので、実質上の外形寸法が大きくなって、取り扱いが容易となる。また、圧電振動片を基板部材へ実装後に枠体と分離することによって、圧電振動片が強固な固定から解放され、圧電振動片の振動が阻害されることもなくなるので、圧電デバイスの特性劣化を防ぐことも、あわせて可能となる。

本発明の最良の実施形態について図１および図２を用いて説明する。

図１は本発明の一実施例における圧電デバイスの構造を示す断面図であり、図２は本発明における圧電デバイスの蓋体接合前の上面図である。圧電デバイス１０は、圧電振動片２１と枠体２２とから構成される圧電振動体２０と、圧電振動片２１が接着部材２４を用いて電気的ならびに機械的に接続固定される基板部材１１と、圧電振動片２１を気密に封止するための蓋体１２とから構成されている。なお図２に示すように、接続部２３を介して一体化し圧電振動体２０を構成する圧電振動片２１と枠体２２とは、圧電振動片２１が接続部材２４を用いて基板部材１１に接続固定された後に、接続部２３において分割された状態で圧電デバイス１０を構成する。

次に本発明の一実施例である圧電デバイス１０の製造方法の一例について説明する。

圧電振動片２１と、この圧電振動片２１の少なくとも一部と接続部２３を介して一体的に接続されている枠体２２とで構成される圧電振動体２０は、ウエットエッチング、ドライエッチングあるいはサンドブラストなどの手法を用いて所望の形状に加工形成され、この後、圧電振動片２１を発振させるための励振電極（図示せず）と、この励振電極と接続され基板部材１１と接続するための接続電極（図示せず）を圧電振動片２１の表面にスパッタリングや真空蒸着などの手法を用いて形成する。

次に、圧電振動片２１に電極を設けた圧電振動体２０の枠体２２を、圧電振動片２１に形成した接続電極と基板部材に形成した配線電極（図示せず）とを対応させ配置し、枠体２２を基板部材１１に固定するとともに、圧電振動片２１も接着部材２４を用いて基板部材１１に電気的ならびに機械的に接続する。接着部材２４は配線電極（図示せず）を通して外部端子１３に導通されている。基板部材１１に枠体２２を固定することにより、枠体２２は圧電デバイス１０の容器の一部としての役割をあわせ持つことになる。なお、枠体１２を圧電振動片２１よりも厚く形成することで、圧電振動片２１が蓋体１２や基板部材１１に接触することなく、圧電振動片２１が安定して動作することが可能なスペースを構成している。

圧電振動体２０を基板部材１１に固定した後に、圧電振動体２０を構成する圧電振動片２１と枠体２２とを一体化している接続部２３をレーザー、ドライエッチングあるいはドライアイス粒子等によるブラスト加工などの手法を用いて切断し、圧電振動片２１と枠体２２とを分割する。

圧電振動片２１と枠体２２とを分割した後、圧電振動片２１を圧電デバイス１０の内部を気密に封止するため、蓋体１２を枠体２２の上面に固定する。蓋体１２と枠体２２の固定ならびに基板部材１１と枠体２２との固定には、共晶接合、直接接合、陽極接合あるいは表面活性化接合などの手法を用いることで、気密な封止が可能である。

以上説明してきたように、本発明においては、圧電振動片を基板部材に実装する際は、圧電振動片は接続部を介して枠体と一体化した圧電振動体であり、実質上の外形寸法が大きい構造となっているため、実装時の圧電振動片の取り扱いが容易となり、また、圧電振動片を基板部材へ実装した後には、圧電振動片と枠体とを分離するので、圧電振動片が強固な拘束から解放され、圧電振動片の振動が阻害されることもなくなり、圧電デバイスの特性劣化を防ぐことがあわせて可能となる。

なお本発明においては、基板部材、圧電振動体および蓋体として次に示す材料を用いることが可能である。

基板部材としは、セラミックス、ガラス、シリコンあるいはＩＣ回路の形成されているシリコンウエハなどを用いることが可能であり、蓋体としては、セラミックス、ガラス、金属、シリコンあるいはＩＣ回路の形成されているシリコンウエハなどを用いることが可能である。また、圧電振動体としては、水晶や圧電セラミックスなどあらゆる圧電材料を用いることができる。

なお、本発明の一実施例では圧電振動片を矩形状としたが、音叉型形状、円形状あるいはその他の多角形状であっても何ら問題ない。

さらに、本発明は上記一実施例に限定されるものではなく、ＩＣを内蔵する圧電発振器などあらゆる圧電デバイスに対して適用することが可能である。

本発明は、小型の圧電デバイスの製造に活用することが可能である。

本発明における実施例を示す断面図。 本発明における圧電デバイスの蓋体接合前の上面図。 従来例における圧電デバイス示す断面図。 従来例における圧電デバイスの蓋体接合前の上面図。

符号の説明

１０ 圧電デバイス
１１ 基板部材
１２ 蓋体
２０ 圧電振動体
２１ 圧電振動片
２２ 枠体
２３ 接続部
２４ 接着部材

Claims (6)

1. 励振電極と接続電極が形成された圧電振動片と、前記圧電振動片の周囲を囲む枠体とが基板部材に搭載され、前記基板部材と前記枠体および前記枠体上に搭載した蓋体とにより前記圧電振動片を封止してなる圧電デバイスの製造方法であって、
   少なくとも、
   前記圧電振動片と前記枠体とが接続部を介して一体に形成された圧電振動体を、前記基板部材に形成された配線電極と前記圧電振動片に形成された接続電極とを対応させて接合し、前記基板部材と前記圧電振動体とを電気的および機械的に接続する工程と、
   前記基板部材に接合された前記圧電振動体の接続部を切断して前記圧電振動片と前記枠体とを分離する工程と、
   前記枠体上面に前記蓋体を接合して前記圧電振動片を封止する工程と、
   を有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
2. 前記圧電振動片と前記枠体とを分離する工程において、
   前記圧電振動体の接続部をブラスト加工を用いて切断することを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
3. 前記圧電振動片と前記枠体とを分離する工程において、
   前記圧電振動体の接続部をドライエッチングにより切断することを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
4. 前記圧電振動片と前記枠体とを分離する工程において、
   前記圧電振動体の接続部をレーザーにより切断することを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
5. 励振電極と接続電極が形成された圧電振動片と、前記圧電振動片の周囲を囲む枠体とが基板部材に搭載され、前記基板部材と前記枠体および前記枠体上に搭載した蓋体とにより前記圧電振動片を封止してなる圧電デバイスであって、
   少なくとも、
   前記圧電振動片と前記枠体とが接続部を介して一体に形成された圧電振動体を、前記基板部材に形成された配線電極と前記圧電振動片に形成された接続電極とを対応させて接合し、前記基板部材と前記圧電振動体とを電気的および機械的に接続する工程と、
   前記基板部材に接合された前記圧電振動体の接続部を切断して前記圧電振動片と前記枠体とを分離する工程と、
   前記枠体上面に前記蓋体を接合して前記圧電振動片を封止する工程と、
   により製造されたことを特徴とする圧電デバイス。
6. 前記枠体が前記圧電振動片より厚く形成されていることを特徴とする請求項５に記載の圧電デバイス。

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