JP2009017454A - 圧電振動子及び圧電振動子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は圧電振動子の厚みを増さずに、小型化が進んでも印字が行える圧電振動子及び製造方法を提供すること。
【解決手段】
上記目的の達成の為に本発明は、一方の主面に開口部を有する凹部が形成された平板状のガラスまたは水晶からなる蓋体と、平板状のガラスまたは水晶からなるべース基板と、該べース基板の一方の主面に形成された接続配線と、該ベース基板の該接続配線が形成されている同じ主面の周縁部全周にわたる部分で該蓋体と該ベース基板とを陽極接合で接合させる陽極接合用金属膜と、該接続配線上に塗布された導電性接着剤と、該接続配線上に該導電性接着剤を介して搭載された圧電振動素子と、該蓋体の該凹部内底面部全面にレーザーマーキングで印字可能なレーザーマーキング用金属膜を備え構成されていることを特徴とする圧電振動子及び製造方法で課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子機器等に用いられる圧電振動子及び圧電振動子の製造方法に関する。

図６に示される従来の圧電振動子５９は、シリコンなどから成る第一の基板５６と、基板５６のパターン上に導電性接着剤を介して載置された圧電振動素子５８と、ガラス蓋体を兼ねて凹部を有する第二の基板５７から主に構成されている。この圧電振動子５９は、圧電振動素子５８が搭載された第一の基板５６を、凹部を有する第二の基板５７で前記凹部が圧電振動素子５８に被さるように、陽極接合用金属膜を介して第一の基板５６と第二の基板５７を陽極接合して封止されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、圧電振動子には、その振動周波数値や製造ロット番号を示す文字や、数字、及び製造メーカを表すマークなどが圧電振動子の外側、主に蓋体の外側表面に印字されている。個々の印字された圧電振動子の製造方法には、蓋体単体に印刷や刻印といった方法でマーキングをした後に、蓋体のマーキングされた面を外側にして容器の圧電素子が収容された凹形状空間を塞ぐように前記蓋体を被せて気密封止する圧電振動子の製造方法がある（例えば特許文献２参照）。

このような圧電振動子や圧電振動子の製造方法については、以下のような先行技術が開示されている。
特開平５−１２１９８５号公報 特開平９−１１６３６３号公報

なお、前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに至らなかった。

しかしながら、図６に示されるような、ガラスまたは水晶から成る第一の基板と、同じくガラスまたは水晶から成り、蓋体を兼ねて圧電振動素子を内部に収容する凹部を有する第二の基板とを接合して製造される圧電振動子においても振動周波数値や製造ロット番号を示す文字や、数字、及び製造メーカを表すマークなどを圧電振動子にマーキングする必要がある。この様なマーキングをする場合、蓋体が光線を透過する材質の為に、蓋体または基板表面にレーザーマーキングを行うと、レーザー光が蓋体または基板を透過して圧電振動子内部に配置される圧電振動素子に照射され、その結果、圧電振動素子に損傷を与えてしまうという課題を有する。

また、マーキング用フィルムを貼り付けた圧電振動子にマーキングを行った場合では、圧電振動素子の損傷を防げるが、マーキング用フィルムの厚みが数十μｍである為に、小型化が進む圧電振動子の厚みを増すことになるという課題を有する。

また、ゴム印などの印字具で印字材を圧電振動子の表面に転写するマーキングは、圧電振動子容器の厚みが数十μｍと薄く強度が弱くなっている場合、実施が困難である。また、圧電振動子サイズが例えば１．０ｍｍ×１．２ｍｍ程度と小さな場合では、印字具自体の製造だけで無く、印字の際の印字具と水晶振動子との間の位置制御が困難であるという課題を有する。

本発明は前記課題を解決するものであり、従ってその目的は、圧電振動子の厚みを増すことが無く、小型化が進んでも印字が行える圧電振動子及びその圧電振動子の製造方法を提供することである。

上記の目的を達成するために本発明は、一方の主面に開口部を有する凹部が形成された平板状のガラスまたは水晶からなる蓋体と、平板状のガラスまたは水晶からなるべース基板と、該べース基板の一方の主面に形成された接続配線と、該ベース基板の該接続配線が形成されている同じ主面の周縁部全周にわたる部分で該蓋体と該ベース基板とを陽極接合で接合させる陽極接合用金属膜と、該接続配線上に塗布された導電性接着剤と、該接続配線上に該導電性接着剤を介して搭載された圧電振動素子と、該蓋体の該凹部内底面部全面にレーザーマーキングで印字可能なレーザーマーキング用金属膜とを備え構成されていることを特徴とする。

また、蓋体が平板でベース基板が一方の主面に開口部を有する凹部が形成された平板状のガラスまたは水晶からなることを特徴とする。

また、蓋体とベース基板のいずれの形状も、一方の主面に開口部を有する凹部が形成された平板状のガラスまたは水晶からなることを特徴とする。

また、圧電振動素子が、平板状のガラスまたは水晶からなる第一のウェハー部材に複数個形成されたべース基板の一方の主面の接続配線上に導電性接着剤を介して搭載され、該べース基板上の個々の該圧電振動素子が一括に封止されるように、平板状のガラスまたは水晶からなり、かつ該ベース基板に各々相対する凹部をもつ第二のウェハー部材が、該ベース基板の該接続配線が形成されている同じ主面の周縁部全周にわたって形成された陽極接合用金属膜の部分で、該第一のウェハー部材と陽極接合で接続して気密封止した後に、個割りして製造される圧電振動子の製造方法であって、該第二のウェハー部材の一方の主面にサンドブラスト、ウェットエッチング、ドライエッチングのいずれかを用いて該凹部を形成する工程と、該凹部内の底面部全面にわたり蒸着法でレーザーマーキング用金属膜を形成する工程と、レーザーを用いて、該レーザーマーキング用金属膜の該第二のウェハー部材側から、または該凹部の開口部側から、該レーザーマーキング用金属膜にレーザーマーキングする工程と、該第一のウェハー部材の該ベース基板となる所定の位置に搭載された該圧電振動素子が一括に気密封止されるように、該第一のウェハー部材と該第二のウェハー部材を陽極接合で接合する工程と、連なって形成された複数の該圧電振動子を個々に個割りする工程とからなることを特徴とする。

本発明の圧電振動子によれば、レーザーマーキング用金属膜が圧電振動子の内部に備えられるので、レーザーによる印字を行っても、圧電振動素子の損傷を防ぐことが出来る。また、このレーザーマーキング用金属膜が圧電振動子の内部の該凹部内底面部に設けられるので圧電振動子の厚さが増すことを防ぐことが出来る。

従って、本発明の圧電振動子によれば、圧電振動子の厚みを大きくする圧電振動子の外部側表面へのマーキング用フィルムの貼付を不要とすることが出来る。

また、本発明の圧電振動子によれば、レーザーマーキングされるレーザーマーキング用金属膜が圧電振動子内部にある為に、圧電振動子同士の接触時や圧電振動子の実装時に、圧電振動子外側からマーキングされた部分に接触することが無く、マーキングに傷やかすれが生じることを防ぐことが出来る。

また、本発明の圧電振動子の製造方法によれば、レーザーマーキング用金属膜が圧電振動子の内部側に設けられた状態で、レーザーによる印字が行われるので、圧電振動素子の損傷を防ぐことが出来る。また、このレーザーマーキング用金属膜が圧電振動子の内部の該凹部内底面部に設けられるので圧電振動子の厚みを増すこと無く圧電振動子を製造することが出来る。

従って、本発明の圧電振動子の製造方法によれば、圧電振動子の厚みを大きくする圧電振動子の外部側表面へのマーキング用フィルムの貼付を不要とすることが出来る。

また、本発明の圧電振動子の製造方法によれば、レーザーマーキングされるレーザーマーキング用金属膜が圧電振動子内部に設けられる為に、圧電振動子同士の接触時や圧電振動子の実装時に、圧電振動子外側からマーキングされた部分に接触することが無く、マーキングに傷やかすれが生じることを防ぐことが出来る。

また、本発明の圧電振動子の製造方法によれば、圧電振動子内部に形成されたレーザーマーキング用金属膜にレーザーマーキングをする為に、圧電振動子内部で圧電振動子の特性を劣化させるガスを発生させること無く圧電振動子を製造することが出来る。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。また、それぞれの図は、本発明を理解し易くするためにデフォルメして図示されている。

図１は本発明の実施形態に係る圧電振動子を示す断面図である。また、図２は本発明の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す斜視図である。図１に示す圧電振動子９は、蓋体８と、ベース基板１と、接続配線２と、陽極接合用金属膜３と、圧電振動素子５と、レーザーマーキング用金属膜７とから主に構成されている。

蓋体８は平板状のガラスまたは水晶からなり、一方の主面に開口部を有する凹部６を有している。

ベース基板１は平板状のガラスまたは水晶から出来ている。その厚みは約１７５μｍ程度である。図示していないがベース基板１内部には、金属からなる電気的導通経が設けられている。また、このベース基板１の一方の主面に接続配線２と陽極接合用金属膜３が形成されている。図示しないがベース基板１内部には圧電振動素子５の信号出力を圧電振動子９の外部に導く電気的な導通経路が形成されており、圧電振動子９の底面の外部接続端子とつながっている。

接続配線２はべース基板１の一方の主面に蒸着法等を用いて形成されている。接続配線２の材質にはアルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）が用いられ、蒸着法などを用いてべース基板１の一方の主面に形成される。

陽極接合用金属膜３は、ベース基板１の接続配線２が形成されている同じ主面の周縁部全周に形成されており、蓋体８とベース基板１とを陽極接合で接合するのに使用され、その材質にはアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。

圧電振動素子５は、接続配線２上に塗布された導電性接着剤４を介してベース基板１上に搭載される。圧電振動素子５の電気的な信号出力は導電性接着剤４とベース基板１上の接続配線２を介して、図示していないがベース基板１内部の電気的導通経路を経て圧電振動子９の外部底面の外部接続端子に出力される。

レーザーマーキング用金属膜７の材料にはアルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）が用いられ、蓋体８の凹部６の底面部全面に蒸着法により形成される。

本発明の圧電振動子によれば、レーザーマーキング用金属膜が圧電振動子９の内部に備えられるので、レーザーによる印字を行っても、圧電振動素子５の損傷を防ぐことが出来る。また、このレーザーマーキング用金属膜７は、圧電振動子９の蓋体８に形成された凹部６内に設けられているので圧電振動子９の厚さが増すことが無い。従って、本発明の圧電振動子９によれば、圧電振動子９の厚みを大きくする圧電振動子９の外部側の表面へのマーキング用フィルムの貼付を不要とすることが出来る。

図２は本発明の圧電振動子の概略の一例を示す斜視図である。圧電振動子９の短辺寸法は概ね１．０ｍｍ、長辺寸法は１．２ｍｍ程度である。図２に示される文字は一例であり、その他に、圧電振動子内部にレーザーマーキングにより振動周波数値や、製造ロット番号を示す文字や、数字、及び製造メーカを表すマーク等圧電振動子の外側から認識できるマーキングをマーキングすることが出来る。印字は圧電振動子の内部にマーキングされているので、圧電振動子同士の接触時や圧電振動子の実装時に、圧電振動子外側からマーキングされた部分に接触することが無く、マーキングに傷やかすれの発生を防ぐことが出来る。

次に本発明の実施形態に係る圧電振動子の製造方法について説明する。図３（a）は第二のウェハー部材の一例を示す概略の部分断面図であり、（b）は凹部内にレーザーマーキング用金属膜を設けた状態を示す概略の部分断面図であり、（c）はレーザーマーキング用金属膜にレーザー光を照射している状態の一例を示す概念図であり、（d）は第一のウェハー部材と第二のウェハー部材とを接合した状態を示す一例を示す概略の部分断面図であり、（e）は個片化した状態を示す概略の断面図である。

図３（a）は第二のウェハー部材の一例を示す概略の部分断面図である。第二のウェハー部材１１の一方面にサンドブラスト、ウェットエッチング、ドライエッチングのいずれかを用いて、間隔をおいて複数の凹部６が形成される。
なお、この第二のウェハー部材の隣りあう凹部６の間を切断することで蓋体８が形成されるように成っている。

図３（b）は凹部内にレーザーマーキング用金属膜を設けた状態を示す概略の部分断面図である。レーザーマーキング用金属膜７の材料にはアルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）が用いられ、凹部６内の底面部全面にわたり蒸着法でレーザーマーキング用金属膜７が形成される。レーザーマーキング用金属膜７を凹部６内の底面部全面にわたり形成されることで、第二のウェハー部材１１の材質がレーザー光を透過するガラスまたは水晶であってもレーザーを用いてレーザーマーキング用金属膜７に第二のウェハー部材１１側からレーザーマーキング用金属膜７にレーザーマーキングを行うことが出来る。また、レーザーマーキング用金属膜７は凹部６内の底面部全面以外に凹部６内の側面にも蒸着して良い。

図３（c）はレーザーマーキング用金属膜にレーザー光を照射している状態の一例を示す概念図である。レーザーを用いてレーザーマーキング用金属膜７に第二のウェハー部材１１を通してレーザーマーキングする。レーザーマーキング用金属膜７の材料のアルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）がレーザー光の照射で溶融され焦がされ変色するようにレーザー光出力は調整されている。なお、図２に示すように、例えば「１Ｃ」とレーザーマーキングすることが出来る。

図３（d）は第一のウェハー部材と第二のウェハー部材とを接合した状態を示す一例を示す概略の部分断面図である。第一のウェハー部材のベース基板１となる所定の位置に搭載された圧電振動素子５が一括的に気密封止されるように、第二のウェハー部材１１の凹部６を囲む側壁部開口側端面と、第一のウェハー部材１０に形成された陽極接合用金属膜３とを陽極接合により接合する様子を示す。陽極接合用金属膜３の材料にはアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。第一のウェハー部材１０の厚みは約１７５μｍ程度である。第二のウェハー部材１１の凹部６が圧電振動子素子５に被さり、凹部６内に圧電振動子素子５が収容されるように第二のウェハー部材１１の凹部６を囲む側壁部開口側端面と、第一のウェハー部材１０に形成された陽極接合用金属膜３とが陽極接合される。ここで、鉛直方向から第二のウェハー部材１１を見た場合、レーザーマーキング用金属膜７は、圧電振動素子５よりも高い位置である鉛直方向上方に、圧電振動素子５と空間的に重なるように形成される。その為に、第一のウェハー部材１０と第二のウェハー部材１１が陽極接合された後に、第二のウェハー部材１１を通してレーザーマーキングを行った場合でもレーザーマーキング用金属膜７が、圧電振動素子５へのレーザー光の照射を防ぎ、圧電振動素子５がレーザー光で損傷することが無い。

図３（e）は個片化した状態を示す概略の断面図である。第一のウェハー部材１０と第二のウェハー部材１１とを接合することで圧電振動子９が連なった状態となる。この接合された第一のウェハー部材１０と第二のウェハー部材１１とを図示していないがスクライバー等を用いて個割りをして、個々の圧電振動子９を得る。この様にして、レーザーマーキングされるレーザーマーキング用金属膜７を圧電振動子９内部に有した圧電振動子９を製造することが出来る。レーザーマーキングされる部分であるレーザーマーキング用金属膜７が圧電振動子９内部にある為に、圧電振動子９同士の接触時や圧電振動子９の実装時に、圧電振動子９の外側からマーキング部分に接触することが無く、マーキングに傷やかすれが生じることを防ぐことが出来る。

以上、レーザーマーキング用金属膜７に第二のウェハー部材１１を通してレーザーマーキングする方法について説明したが、本発明の圧電振動子の製造方法ではこの他に、凹部６の開口部１２側から直接にレーザーマーキング用金属膜７にレーザーマーキングすることが出来る。図４は、本発明の圧電振動子の第２の実施形態を示す。図５は、本発明の圧電振動子の第３の実施形態を示す。

例えば図４に示すように、本発明のベース基板１を平板の形から、一方の主面に開口部を有する凹部６が形成された形とし、かつ蓋体８を平板とする。その蓋体８の、圧電振動子９内部側の凹部６の開口面にあたる全面にレーザーマーキング用金属膜７が形成されている。この様に圧電振動子９を構成しても、第１の実施形態と同様の効果を有する本発明の第２の実施形態になる。

例えば図５に示すように、本発明のベース基板１を平板の形から、一方の主面に開口部を有する凹部６が形成された形とし、かつ蓋体８も一方の主面に開口部を有する凹部６が形成された形として、圧電振動素子５がベース基板１と蓋体８で挟まれている。その蓋体８の圧電振動子９内部側の凹部６内底面部にレーザーマーキング用金属膜７が形成されている。この様に圧電振動子９を構成しても、第１の実施形態と同様の効果を有する本発明の第３の実施形態になる。また、蓋体８とベース基板１とを接合する前、または第一のウェハー部材１０と第二のウェハー部材１１とを接合する前に、レーザーでレーザーマーキング用金属膜７にレーザーマーキングしても良い。

本発明の圧電振動子を示す概略の断面図である。 本発明の圧電振動子の概略の一例を示す斜視図である。 （a）は第二のウェハ部材の一例を示す概略の部分断面図であり、（b）は凹部内にレーザーマーキング用金属膜を設けた状態を示す概略の部分断面図であり、（c）はレーザーマーキング用金属膜にレーザー光を照射している状態の一例を示す概念図であり、（d）は第一のウェハー部材と第二のウェハー部材とを接合した状態を示す一例を示す概略の部分断面図であり、（e）は個片化した状態を示す概略の断面図である。 本発明の圧電振動子の別の実施例を示す概略の断面図である。 本発明の圧電振動子の別の実施例を示す概略の断面図である。 従来の圧電振動子の概略の断面図である。

符号の説明

１ べース基板
２ 接続配線
３ 陽極接合用金属膜
４ 導電性接着剤
５ 圧電振動素子
６ 凹部
７ レーザーマーキング用金属膜
８ 蓋体
９ 圧電振動子
１０ 第一のウェハー部材
１１ 第二のウェハー部材
１２ 凹部の開口部

Claims (4)

1. 一方の主面に開口部を有する凹部が形成された平板状のガラスまたは水晶からなる蓋体と、
   平板状のガラスまたは水晶からなるべース基板と、
   該べース基板の一方の主面に形成された接続配線と、
   該ベース基板の該接続配線が形成されている同じ主面の周縁部全周にわたる部分で該蓋体と該ベース基板とを陽極接合で接合させる陽極接合用金属膜と、
   該接続配線上に塗布された導電性接着剤と、
   該接続配線上に該導電性接着剤を介して搭載された圧電振動素子と、
   該蓋体の該凹部内底面部全面にレーザーマーキングで印字可能なレーザーマーキング用金属膜とを備え構成されていることを特徴とする圧電振動子。
   
2. 蓋体が平板でベース基板が一方の主面に開口部を有する凹部が形成された平板状のガラスまたは水晶からなることを特徴とする請求項１の圧電振動子。
   
3. 蓋体とベース基板のいずれの形状も、一方の主面に開口部を有する凹部が形成された平板状のガラスまたは水晶からなることを特徴とする請求項１の圧電振動子。
   
4. 圧電振動素子が、平板状のガラスまたは水晶からなる第一のウェハー部材に複数個形成されたべース基板の一方の主面の接続配線上に導電性接着剤を介して搭載され、該べース基板上の個々の該圧電振動素子が一括に封止されるように、平板状のガラスまたは水晶からなり、かつ該ベース基板に各々相対する凹部をもつ第二のウェハー部材が、該ベース基板の該接続配線が形成されている同じ主面の周縁部全周にわたって形成された陽極接合用金属膜の部分で、該第一のウェハー部材と陽極接合で接続して気密封止した後に、個割りして製造される圧電振動子の製造方法であって、
   該第二のウェハー部材の一方の主面にサンドブラスト、ウェットエッチング、ドライエッチングのいずれかを用いて該凹部を形成する工程と、
   
   該凹部内の底面部全面にわたり蒸着法でレーザーマーキング用金属膜を形成する工程と、
   レーザーを用いて、該レーザーマーキング用金属膜の該第二のウェハー部材側から、または該凹部の開口部側から、該レーザーマーキング用金属膜にレーザーマーキングする工程と、
   該第一のウェハー部材の該ベース基板となる所定の位置に搭載された該圧電振動素子が一括に気密封止されるように、該第一のウェハー部材と該第二のウェハー部材を陽極接合で接合する工程と、
   連なって形成された複数の該圧電振動子を個々に個割りする工程と、からなる圧電振動子の製造方法。

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