JP2011061417A - 圧電振動デバイス及びその圧電振動デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウエハ及び金属ボールの静電気を除去する圧電振動デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】 圧電振動デバイスの製造方法は、励振電極を有する振動片を有する圧電フレームが複数形成された圧電ウエハと、封止材が挿入される第１貫通孔及び第２貫通孔と１貫通孔（４１）及び第２貫通孔（４３）に形成された第１貫通孔電極（４１ＥＬ）及び第２貫通孔電極（４３ＥＬ）とを有するベース（４０）が複数形成されたベースウエハ（４００）とを接合して、圧電振動デバイス（１００）を製造する。また、製造方法は、ベースの第１貫通孔電極とベース（４０）に隣接する別のベース（４０）の第１貫通孔電極（４１ＥＬ）又は第２貫通孔電極（４３ＥＬ）のいずれか一方に接続する接続配線（４８，４９）をベースウエハ（４００）に形成する工程を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、特に貫通孔を封止材で封止する圧電振動デバイスに関する。

従来、圧電振動デバイスはパッケージ内部に圧電振動片を収容し、圧電振動片はパッケージ内の電極部に接合されている。通常パッケージは、ガラス、水晶あるいはセラミックスを部材として形成されている。このパッケージ底部には、パッケージ内部と底部とに貫通するスルーホールが形成されており、パッケージ内部に設置した圧電振動片と外部端子とを接続可能にしている。このスルーホールには高温ハンダなどの導電性材料を充填させ、圧電振動片と外部端子とを電気的に接続している。

例えば、パッケージにスルーホールを形成した圧電振動デバイスは特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１では、スルーホールに導電性材料（封止材）を充填させ圧電振動デバイスの小型化と高性能化を実現している。

特開平０６-３５０３７６号公報

しかしながら、スルーホールを充填させるために用いる球状の封止材（以下金属ボールと称する）は、各々のスルーホールに配置させる必要がある。そのため数百から数千のスルーホールを形成したウエハに数百から数千の金属ボールが所定位置に配置される。この際に非導電性で形成されたウエハ自体が処理過程において静電気により帯電している場合には、金属ボールが所望の位置へ配置できないことがある。また、金属ボール自体が静電気により帯電し、金属ボール同士がクーロン力により引き合いくっついてしまうことがある。このため、静電気の問題を回避するためには専用の静電気除去装置を設置する必要があり、製造コストが上昇する問題がある。

本発明の目的は、専用の静電気除去装置を設置することなくウエハ及び金属ボールの静電気を除去する圧電振動デバイスの製造方法及び圧電振動デバイスを提供することである。

第１の観点の圧電振動デバイスの製造方法は、励振電極を有する振動片を有する圧電フレームが複数形成された圧電ウエハと、封止材が挿入される第１貫通孔及び第２貫通孔と第１貫通孔及び第２貫通孔に形成された第１貫通孔電極及び第２貫通孔電極とを有するベースが複数形成されたベースウエハとを接合して、圧電振動デバイスを製造する。また、製造方法は、ベースの第１貫通孔電極とベースに隣接する別のベースの第１貫通孔電極又は第２貫通孔電極のいずれか一方に接続する接続配線をベースウエハに形成する工程を備える。

第２の観点の圧電振動デバイスの製造方法は、第１の観点に示された製造方法の接続配線を形成する工程において、第１貫通孔電極又は第２貫通孔電極を形成する際に同時に行われる。

第３の観点の圧電振動デバイスの製造方法は、第１の観点及び第２の観点に示された製造方法の接続配線の幅は、第１貫通孔又は第２貫通孔の径よりも狭く形成される。

第４の観点の圧電振動デバイスの製造方法は、第１の観点から第３の観点のいずれか一項に記載の製造方法において、接続配線を接地（アース）する接地工程と、接地工程の後に、第１貫通孔電極又は第２貫通孔電極に封止材を配置する工程と、封止材を溶融して第１貫通孔及び第２貫通孔を封止する工程とを備える。

第５の観点の圧電振動デバイスの製造方法は、第４の観点に示された封止の工程の後に、第１貫通孔を覆う第１外部電極及び第２貫通孔を覆う第２外部電極を形成する工程と、ベースウエハから個々のベースに切断する工程とを備える。

第６観点の圧電振動デバイスは、第１の観点から第５の観点のいずれか一項に記載の製造方法で形成され、ベースの底面に接続配線が形成されていることを備える。

本発明の圧電振動デバイスの製造方法は、ベースウエハ又は封止材の静電気による帯電を特別な静電気除去装置を設置することなく除去することができるため、製造コストの上昇を招くことなく製造することができる。

（ａ）は、第１水晶振動子１００の断面での構成を示す。 （ｂ）は、第１リッド２０の底面（下面）図である。 （ｃ）は、水晶フレーム５０の上面図である。 （ｄ）は、第１ベース４０の上面図である。 （ａ）は、第１ベース４０の底面側を示した図である。 （ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面を示した図である。 （ｃ）は（ａ）から第１外部電極４５及び第２外部電極４６を取り除いた図である。 第１リッドウエハ２００、水晶ウエハ５００及び第１ベースウエハ４００を下面から見た図である。 封止工程前の第１ベースウエハ４００の底面（下面）を示した図である。 （ａ）は、第１外部電極４５及び第２外部電極４６が形成されていない第１ベース４０を示した図である。 （ｂ）は、（ａ）のＣ―Ｃ断面を示し、金属ボール６０の配置を示した図である。 第１水晶振動子１００にかかる製造方法を示すフローチャートである。 （ａ）は、第２水晶振動子１１０の断面での構成を示す。 （ｂ）は、第２リッド２０Ｗの底面（下面）図である。 （ｃ）は、金属膜５４が形成されていない水晶フレーム５０の上面図である。 （ｄ）は、第２ベース４０Ｗの上面図である。 第２水晶振動子１１０にかかる製造方法を示すフローチャートである。

以下、本発明について図面を参照して説明する。
＜第１実施形態：第１水晶振動子１００の構成＞
図１は、第１実施形態にかかる第１水晶振動子１００の概略図を示している。

図１（ａ）は、（ｃ）のＡ−Ａ断面における第１水晶振動子１００の構成を示し、（ｂ）は、第１リッド２０の内面図であり、（ｃ）は、水晶フレーム５０の上面図であり、（ｄ）は、第１ベース４０の上面図である。

図１（ａ）において、第１水晶振動子１００は、音叉型水晶振動片３０を備えた水晶フレーム５０を中心として、その水晶フレーム５０の下に第１ベース４０が接合され、水晶フレーム５０の上に第１リッド２０が接合されている。第１リッド２０及び第１ベース４０は例えばガラスで形成され、第１リッド２０はリッド側凹部２７を水晶フレーム５０側の片面に有している。また、第１ベース４０はベース側凹部４７を水晶フレーム５０側の片面に有している。水晶フレーム５０は、エッチングにより形成された音叉型水晶振動片３０を有している。

図１（ｂ）に示すように、第１リッド２０はガラスを材料とし、エッチングによりリッド側凹部２７が形成されている。

図１（ｃ）に示すように、水晶フレーム５０は同じ厚さで一体に形成されている水晶基板である。水晶フレーム５０はその中央部にいわゆる音叉型水晶振動片３０とその周囲を囲む外枠部５１とを有しており、音叉型水晶振動片３０と外枠部５１との間には空間部５２が形成されている。また、音叉型水晶振動片３０と外枠部５１とは支持腕５３で接続されている。音叉型水晶振動片３０の外形を規定する空間部５２は水晶エッチングにより形成されている。音叉型水晶振動片３０は、基部３１と基部３１から伸びる一対の振動腕３２とを有している。音叉型水晶振動片３０と支持腕５３と外枠部５１とは一体に形成されている。基部３１から外枠部５１にかけ第１主面に第１基部電極３３と第２基部電極３４とが形成され、第２主面にも同様に第１基部電極３３と第２基部電極３４とが形成されている。

音叉型水晶振動片３０の振動腕３２には溝部３７が形成され、第１主面及び第２主面に第１励振電極３５及び第２励振電極３６が形成されている。第１励振電極３５は、基部３１から外枠部５１に形成された第１基部電極３３につながっており、第２励振電極３６は、基部３１から外枠部５１に形成された第２基部電極３４につながっている。また、音叉型水晶振動片３０の振動腕３２の先端には、錘部３８が形成されている。第１基部電極３３及び第２基部電極３４、第１励振電極３５及び第２励振電極３６並びに錘部３８は、同時にフォトリソグラフィ工程で形成される。これらに電圧が加えられると音叉型水晶振動片３０は所定の周波数で振動する。錘部３８は音叉型水晶振動片３０の振動腕３２が振動し易くなるための錘であり且つ周波数調整のために設けられる。

音叉型水晶振動片３０の第１基部電極３３及び第２基部電極３４、第１励振電極３５及び第２励振電極３６並びに錘部３８は、スパッタリング若しくは真空蒸着をして金属膜を形成しフォトリソグラフィ工程を経て形成される。具体的には、基部電極は、下地としてクロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）又はチタン（Ｔｉ）などをスパッタリングで形成し、その上に金層（Ａｕ）又は銀層（Ａｇ）を重ねた金属膜を使用する。

また、外枠部５１の表面及び裏面には金属膜５４が形成されている。金属膜５４は、スパッタリング若しくは真空蒸着などの手法により形成する。金属膜５４はアルミニュウム（Ａｌ）層から構成され、アルミニュウム層の厚みは１０００Å〜１５００Å程度とする。

図１（ｄ）に示すように、第１ベース４０はガラスを材料とし、エッチングによりベース側凹部４７を設ける際、同時に第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３が形成される。第１ベース４０の表面には、第１接続電極４２並びに第２接続電極４４を備えている。

第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３には、その内面から底面にかけて第１貫通孔電極４１ＥＬ及び第２貫通孔電極４３ＥＬが形成される。それら第１貫通孔電極４１ＥＬ及び第２貫通孔電極４３ＥＬは、第１接続電極４２及び第２接続電極４４と同時にスパッタリング若しくは真空蒸着をしてその後フォトリソグラフィ工程で形成される。第１貫通孔電極４１ＥＬ及び第２貫通孔電極４３ＥＬ（図２（ｃ）を参照）は、クロム（Ｃｒ）又はニッケル（Ｎｉ）の下地層の上に、金（Ａｕ）層又は銀（Ａｇ）層が形成される。

図２（ａ）は図１（ｄ）の第１ベース４０の底面側を示した図である。図２（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面を示した図である。図２（ｃ）は（ａ）から第１外部電極４５及び第２外部電極４６を取り除いた図である。

図２（ａ）に示されるように、第１ベース４０の底面にメタライジングされた第１外部電極４５及び第２外部電極４６を備える。図２（ｂ）に示されるように、図１（ｄ）で示された第１接続電極４２は、第１スルーホール４１を通じて第１ベース４０の底面に設けた第１接続配線４８に接続する。同様に、図１（ｄ）で示された第２接続電極４４は、第２スルーホール４３を通じて第１ベース４０の底面に設けた第２接続配線４９に接続する。第１接続配線４８及び第２接続配線４９も第１貫通孔電極４１ＥＬ及び第２貫通孔電極４３ＥＬと同時にスパッタリング若しくは真空蒸着をしてその後フォトリソグラフィ工程で形成される。

第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３は、封止材である金属ボール６０（図５を参照）が溶融されて封止されている。第１接続配線４８及び溶融された金属ボール６０を覆うように、第１外部電極４５がメタライジングされる。また第２接続配線４９及び溶融された金属ボール６０（図５を参照）を覆うように、第２外部電極４６がメタライジングされる。

図２（ｃ）は、第１接続配線４８及び第２接続配線４９を示すためには第１外部電極４５及び第２外部電極４６を取り除いた図である。第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３の内面から底面にかけて第１貫通孔電極４１ＥＬ及び第２貫通孔電極４３ＥＬが形成されている。また第１貫通孔電極４１ＥＬには第１接続配線４８が導通している。第２貫通孔電極４３ＥＬには第２接続配線４９が導通している。第１接続配線４８は隣り合う第１水晶振動子１００（不図示）の第１接続配線４８と導通している。第２接続配線４９も隣り合う第１水晶振動子１００（不図示）の第２接続配線４９と導通している。第１接続配線４８と第２接続配線４９とは導通していない。第１接続配線４８と第２接続配線４９の線幅は、第１スルーホール４１又は第２スルーホール４３よりも狭く、導通できる限りにおいてできるだけ細いことが好ましい。

＜ウエハの構成＞
図１及び図２では１個の第１水晶振動子１００の構成を示したが、実際にはウエハ単位で、第１リッド２０、水晶フレーム５０及び第１ベース４０を形成し、その後にウエハ単位で接合される。そして、最後に接合された第１リッド２０、水晶フレーム５０及び第１ベース４０がダイシングされ１個ごとに分割される。以下はウエハ単位における第１水晶振動子の構成を示す。

図３は第１リッド２０、水晶フレーム５０及び第１ベース４０のそれぞれを構成する第１リッドウエハ２００、水晶ウエハ５００及び第１ベースウエハ４００を下面から見た図である。第１リッドウエハ２００、水晶ウエハ５００及び第１ベースウエハ４００は接合しているが、図３では説明のためそれらウエハは分割して描かれている。なお、説明の都合上各ウエハには５×９個の第１リッド２０と水晶フレーム５０と第１ベース４０とがそれぞれ描かれているが、実際には各ウエハに数百から数千もの第１リッド２０、水晶フレーム５０及び第１ベース４０が形成される。

第１リッドウエハ２００では下面を図示しているため、エッチングにより形成された複数のリッド側凹部２７を確認することができる。また、第１ベースウエハ４００ではメタライジングされた複数の第１外部電極４５及び第２外部電極４６を確認することができる。

第１リッドウエハ２００、水晶ウエハ５００及び第１ベースウエハ４００は同じ大きさで形成され、第１リッドウエハ２００、水晶ウエハ５００及び第１ベースウエハ４００の周辺部の一部には、オリエンテーションフラットＯＦが形成されている。水晶ウエハ５００においてのオリエンテーションフラットＯＦは水晶の結晶方向を特定している。オリエンテーションフラットＯＦが形成されていることで、所定の位置で正確に３枚を重ね合わせて接合することで、第１リッド２０、水晶フレーム５０及び第１ベース４０が正確に重なる。

図３で示される破線はダイシング工程の際の切取り線６５を示し、この破線に沿ってダイシングされる。ダイシング工程では第１リッドウエハ２００と水晶ウエハ５００と第１ベースウエハ４００との接合工程、スルーホールの封止工程及び第１外部電極４５及び第２外部電極４６のメタライジング工程が終了したウエハがダイシングされる。これにより第１水晶振動子１００が１個１個に切り出される。

＜接合工程＞
本実施形態でのウエハの接合には陽極接合を行う。第１リッドウエハ２００及び第１ベースウエハ４００は、パイレックス（登録商標）ガラス、ホウ珪酸ガラス及びソーダガラスなどを材料としており、これらはナトリウムイオンなどの金属イオンを含有するガラスである。水晶ウエハ５００に形成される水晶フレーム５０の外枠部５１には、表面及び裏面にアルミニュウムで形成された金属膜５４を備え、水晶ウエハ５００を中心として、リッド側凹部２７を備えた第１リッドウエハ２００及びベース側凹部４７を備えた第１ベースウエハ４００を重ねる。なお、金属膜５４はアルミニュウム以外に、下地のクロム層に金層を重ねた金属膜であってもよい。

例えば、陽極接合技術は、加熱しながら加圧し、第１リッドウエハ２００及び第１ベースウエハ４００の上面をマイナス電位に、水晶ウエハ５００の表面及び裏面の金属膜５４をプラス電位にて、直流電圧を印加して接合を行う。このように、陽極接合させるときには、金属膜を陽極とし、ガラス部材の接合面に対向する面に陰極を配置し、これらの間に電界を印加する。このことにより、ガラスに含まれているナトリウムなどの金属イオンが陰極側に移動し、この結果接合界面においてガラス部材に接触している金属膜が酸化され、両者が接合した状態が得られる。なお、本実施形態では、アルミニュウムなどの所定の金属と所定の誘電体を接触させて加熱（２００°Ｃ〜４００°Ｃ程度）し、５００Ｖ〜１ｋＶ程度の電圧を印加させて接合させている。

なお、接合の際には第１ベースウエハ４００に示された第１外部電極４５及び第２外部電極４６が形成されていない。また第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３は、金属ボール６０（図５を参照）で封止されていない。第１リッドウエハ２００、水晶ウエハ５００及び第１ベースウエハ４００が接合された後、封止工程に移り、第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３が封止され、その後、第１外部電極４５及び第２外部電極４６がメタライジングされる。

図４は封止工程前の第１ベースウエハ４００の下面を示した図である。第１ベースウエハ４００には１個の第１ベース４０対して第１スルーホール４１と第２スルーホール４３とが形成され、第１スルーホール４１又は第２スルーホール４３に接続する第１接続配線４８又は第２接続配線４９も形成されている。第１接続配線４８と第２接続配線４９とは同一の第１ベース４０内で交差又は接続されていない。つまり、同じ第１ベース４０内の第１スルーホール４１と第２スルーホール４３とが導通することのないよう形成されている。

第１接続配線４８は隣り合う第１ベース４０の第１接続配線４８と接続され、第１ベースウエハ４００の全面に形成されている。第２接続配線４９は隣り合う第１ベース４０の第２接続配線４９と接続され、第１ベースウエハ４００の全面に形成されている。第１接続配線４８及び第２接続配線４９は、第１ベースウエハ４００の周縁部まで伸びている。不図示のアース端子は、第１ベースウエハ４００の周縁部まで伸びた第１接続配線４８及び第２接続配線４９と接続し、第１接続配線４８及び第２接続配線４９を接地（アース）する。また、第１接続配線４８は可能な限り細く形成した方が好ましい。第１接続配線４８を細く形成することは、ダイシング工程の際に切断刃の磨耗、目詰まり及び破損を防ぐことができる。

この状態の第１ベースウエハ４００と水晶ウエハ５００及び第１リッドウエハ２００とが陽極接合される。接合された第１ベースウエハ４００の第２スルーホール４３に対して金属ボール６０を配置させる。

＜封止工程＞
図５（ａ）は図４で示された第１ベースウエハ４００の第１外部電極４５及び第２外部電極４６が形成されていない第１ベース４０を示した図である。図５（ｂ）は（ａ）のＣ―Ｃ断面を示し、金属ボール６０の配置を示した図である。

封止工程の際には、第１スルーホール４１又は第２スルーホール４３に対して公知の振り込みジグ又は吸着ジグなどの装置を使用して金属ボール６０を所定の位置への配列を行う。図５（ａ）及び（ｂ）の左側は第１ベースウエハ４００が接地（アース）されていない例で、右側は第１ベースウエハ４００が接地（アース）されている例である。

第１ベースウエハ４００、水晶ウエハ５００及び第１リッドウエハ２００が様々な工程を経過することでそれらウエハに電荷が溜まる。図５（ｂ）の左側の第１接続配線４８で示されるように、第１接続配線４８が接地（アース）されていない状態で金属ボール６０を投入すると、第１ベースウエハ４００などに溜まった電荷の影響を受けて金属ボール６０が所定の位置に配置することができない。例えば、金属ボール６０にも溜まった電荷により第１ベース４０に貼り付いて金属ボール６０を第１スルーホール４１又は第１貫通孔電極４１ＥＬまで動かせない場合がある。一方、図５（ｂ）の右側の第２接続配線４９で示されるように、第２接続配線４９が接地（アース）されていると、スルーホール４３の周囲の電荷又は静電気が除去される。このため、静電気などの影響を受けずに金属ボール６０が正確にスルーホール４３に配置される。また、第２接続配線４９と接触する第１ベースウエハ４００、水晶ウエハ５００及び第１リッドウエハ２００の電荷も除去される。

第１接続配線４８及び第２接続端子４９が第１ベースウエハ４００の全体に配線されているため、ウエハの周縁に伸びた第１接続配線４８及び第２接続端子４９にアース端子（不図示）を接続すればよい。

本実施形態では封止材として金属ボール６０を用いる。金属ボール６０は共晶合金の金シリコン（Ａｕ３．１５Ｓｉ）合金、金ゲルマニューム（Ａｕ１２Ｇｅ）合金、又は金スズ（Ａｕ２０Ｓｎ）合金で形成され、第１ベース４０の第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３に配置させる。封止工程では配置後に真空中若しくは不活性ガス中の高温槽に保持して封止材を溶融させる。これにより、第１水晶振動子１００の内部が真空あるいは不活性ガスで満たされる。なお、金シリコン合金の融点が３６３°Ｃであり、金ゲルマニューム合金の融点が３５６°Ｃであり、金スズ（Ａｕ２０Ｓｎ）合金の融点が２８０°Ｃである。

封止材として金シリコン合金又は金ゲルマニューム合金の金属ボール６０を使用する場合には、高温槽の温度は約３８０〜４２０°Ｃとする。封止材として金スズ合金を使用する場合には、高温槽の温度は約３００〜３２０°Ｃとする。これにより、第１水晶振動子１００の内部が真空になった又は不活性ガスで満たされる。なお、封止材にこれらの合金を使用することで、第１水晶振動子１００を回路基板に実装する場合において、表面実装時に用いるハンダペーストの融点の方が低いために、封止材が溶融し気密を損なうことはない。

＜ダイシング工程＞
機械的なダイシング工程では、例えば切断用ブレードの刃幅が狭いブレードを用いてウエハの切断を行う。切断用ブレードの刃幅が狭いため、切削抵抗が大きい場合又は切削抵抗の変化が大きい場合は、ブレードの破損、ウエハのチッピング及びダイシングストリートの蛇行などが発生する。

図４で示されたように第１ベースウエハ４００のＸ軸方向及びＹ軸方向に図示された切取り線６５に沿ってダイシングされる。切取り線６５は第１接続配線４８及び第２接続配線４９と交差しているため、第１接続配線４８及び第２接続配線４９をダイシングする際に切断刃の磨耗、目詰まり及び破損が起き易い。本実施形態では交差部位での切削抵抗を小さくするため、第１接続配線４８及び第２接続配線４９の配線幅はできるだけ細く形成される。

フェムト秒レーザーを使用したダイシング工程では、切断刃の磨耗、目詰まり及び破損などの問題が生じない。しかし、コスト低減のため第１接続配線４８及び第２接続配線４９の配線幅はできるだけ細く形成される。

＜第１水晶振動子１００の製造工程のフローチャート＞
図６は、第１水晶振動子１００にかかる製造方法を示すフローチャートである。フローチャートでは製造工程を説明しやすいように、ステップＳ０１からステップＳ０２には第１リッドウエハ２００の製造工程、ステップＳ０３からステップＳ０６には水晶ウエハ５００の製造工程、ステップＳ０７からステップＳ０９には第１ベースウエハ４００の製造工程として、異なる製造ラインで形成される製造工程を並列なフローチャートで示している。

ステップＳ０１は、第１リッドウエハ２００の製造工程を示している。第１リッドウエハ２００はパイレックス（登録商標）ガラス、ホウ珪酸ガラス及びソーダガラスなど金属イオンを含むガラスを材料としている。

ステップＳ０２では、エッチングにより第１リッドウエハ２００に複数のリッド側凹部２７を形成する。

ステップＳ０３は、水晶ウエハ５００の製造工程を示している。水晶ウエハ５００は水晶フレーム５０を形成するに適切な厚みでカットされた水晶板である。

ステップＳ０４では、ウェットエッチングにより複数の空間部５２が形成され、音叉型水晶振動片３０が形成される。そして水晶ウエハ５００に複数の水晶フレーム５０が形成される。

ステップＳ０５では、真空蒸着（又はスパッタリング）の工程及びフォトリソグラフィ工程により音叉型水晶振動片３０、支持腕５３及び外枠部５１に、第１基部電極３３及び第２基部電極３４、第１励振電極３５及び第２励振電極３６並びに錘部３８が同時に形成される。

ステップＳ０６では、真空蒸着（又はスパッタリング）の工程及びフォトリソグラフィ工程により水晶フレーム５０の外枠部５１に陽極接合用の金属膜５４が形成される。

ステップＳ０７は、第１ベースウエハ４００の製造工程を示している。第１ベースウエハ４００はパイレックス（登録商標）ガラス、ホウ珪酸ガラス及びソーダガラスなど金属イオンを含むガラスを材料としている。

ステップＳ０８では、エッチングにより第１ベースウエハ４００に複数のベース側凹部４７、第１スル−ホール４１及び第２スル−ホール４３が形成される。

ステップＳ０９では、真空蒸着（又はスパッタリング）の工程及びフォトリソグラフィ工程によりスルーホール内面から底面にかけて第１貫通孔電極４１ＥＬ及び第２貫通孔電極４３ＥＬが形成され、第１ベースウエハ４００の表裏面に第１接続電極４２、第２接続電極４４、第１接続配線４８及び第２接続配線４９が同時に形成される。

ステップＳ１０では、ステップＳ０６で形成された水晶ウエハ５００を中心として、ステップＳ０２で形成された第１リッドウエハ２００と、ステップＳ０９で形成された第１ベースウエハ４００とが重ねられる。そして２５０°Ｃから４００°Ｃでそれらが加圧されながら陽極接合される。

ステップＳ１１では、第１ベースウエハ４００の底面が上を向くように配置させ、第１スル−ホール４１及び第２スル−ホール４３に金属ボール６０が配置されるようにする。封止材である金属ボール６０の配置に際して、第１ベースウエハ４００に形成された第１接続配線４８及び第２接続配線４９が接地（アース）される。これにより、第１ベースウエハ４００が帯電しておらず、金属ボール６０が第１スル−ホール４１及び第２スル−ホール４３に配置される。

ステップＳ１２では、封止材である金属ボール６０が溶融される。ステップＳ１１で第１スル−ホール４１及び第２スル−ホール４３に金属ボール６０が配置された状態で、接合した第１リッドウエハ２００と水晶ウエハ５００と第１ベースウエハ４００とがリフロー炉に投入される。リフロー炉は真空又は不活性ガスで満たされ２８０℃から４００℃の温度である。なお、封止材の溶融にはレーザー光を照射させて溶融させる方法でもよい。

ステップＳ１３では、封止が行われた第１スル−ホール４１及び第２スル−ホール４３の上部に第１外部電極４５及び第２外部電極４６がメタライジングされる。第１外部電極４５及び第２外部電極４６は第１接続配線４８及び第２接続配線４９の大半も覆う。

ステップＳ１４では、接合された３層のウエハがダイシングされることで、複数の第１水晶振動子１００として分割される。その際に隣り合う第１水晶振動子１００でつながった第１外部電極４５及び第２外部電極４６が切断される。

＜第２実施形態：第２水晶振動子の構成＞
第１実施形態では水晶ウエハ５００を中心としてガラスで形成された第１リッドウエハ２００と第１ベースウエハ４００とで陽極接合することで第１水晶振動子１００を形成していた。しかし、第２水晶振動子１１０はリッド及びベースを水晶ウエハで形成している。

水晶ウエハで形成したリッドの構成は図３で示されるように第２リッドウエハ２００Ｗとし、水晶ウエハで形成したベースの構成は第２ベースウエハ４００Ｗで示される。第２リッドウエハ２００Ｗ及び第２ベースウエハ４００Ｗは、第１実施形態で示された形状及び構成と同様である。また、第２ベースウエハ４００Ｗにおいては図４で示されたように第１接続配線４８及び第２接続配線４９が形成されている。

図７は、水晶ウエハ５００を中心として第２リッドウエハ２００Ｗと第２ベースウエハ４００Ｗとで接合して形成される第２水晶振動子１１０の構成を示す。第２水晶振動子１１０は、第１実施形態に示された第１水晶振動子１００の構成及び製造方法がほぼ同様なため、以下にその相違点について説明する。なお、第１実施形態で用いた同じ符号についての説明は省く。

図７は第２実施形態にかかる個片化された第２水晶振動子１１０の構成を示した図である。図７（ａ）は、第２水晶振動子１１０の断面での構成を示す。（ｂ）は、第２リッド２０Ｗ下面図であり、（ｃ）は、水晶フレーム５０の上面図であり、（ｄ）は第２ベース４０Ｗの上面図である。

図７（ａ）において、第２水晶振動子１１０は、最上部の第２リッド２０Ｗ、最下部の第２ベース４０Ｗ及び中央の水晶フレーム５０から構成される。第２リッド２０Ｗ、第２ベース４０Ｗ及び中央の水晶フレーム５０は水晶材料から形成される。第２リッド２０Ｗはエッチングにより形成されたリッド側凹部２７Ｗを水晶フレーム５０側の片面に有している。

第２水晶振動子１１０は、水晶フレーム５０を中心として、その水晶フレーム５０の下に第２ベース４０Ｗが接合され、水晶フレーム５０の上に第２リッド２０Ｗが接合されている。つまり、第２リッド２０Ｗは水晶フレーム５０に、第２ベース４０Ｗは水晶フレーム５０にシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）技術により接合した構成になっている。第２リッド２０Ｗ及び水晶フレーム５０並びに第２ベース４０Ｗはシロキサン結合技術により接合するため、接合のための金属膜は不要である。

図７（ｃ）に示すように、水晶フレーム５０は、第１実施形態で示されたように、その中央部に音叉型水晶振動片３０とその周囲を囲む外枠部５１とを配置する。音叉型水晶振動片３０及び外枠部５１に形成される各電極もフォトリソグラフィ工程などで形成される。

図７（ｄ）に示すように、第２ベース４０Ｗは、エッチングにより形成されたベース側凹部４７Ｗを水晶フレーム５０側の片面に有している。第２ベース４０Ｗは、エッチングによりベース側凹部４７Ｗを設ける際、同時に第１スルーホール４１Ｗ及び第２スルーホール４３Ｗが形成される。第２ベース４０Ｗは、第１接続電極４２Ｗ及び第２接続電極４４Ｗを備えている。なお、第２ベース４０Ｗの底面部は図５で示されたように第１実施形態で説明された第１接続配線４８Ｗ及び第２接続配線４９Ｗが形成されている。

上記のような第２リッド２０Ｗ、第２ベース４０Ｗ及び水晶フレーム５０はシロキサン結合によって接合される。シロキサン結合は、水晶フレーム５０を中心として、ベース側凹部４７Ｗが設けられた第２ベース４０Ｗ及びリッド側凹部２７Ｗを設けた第２リッド２０Ｗの接面を清浄な状態にして重ね合わせ、１００°Ｃから２５０°Ｃに保持された高温槽で加圧しながら加熱されることによって接合が行われパッケージングされる。なお、実際にはウエハ単位でシロキサン結合される。

＜第２水晶振動子１１０の製造工程＞
図８は第２水晶振動子１１０の製造工程を示したフローチャートである。

ステップＳ２１は、第２リッドウエハ２００Ｗの製造工程を示している。第２リッドウエハ２００Ｗは水晶材料である。
ステップＳ２２では、エッチングにより第２リッドウエハ２００Ｗに複数のリッド側凹部２７を形成する。
ステップＳ２３は、水晶ウエハ５００の製造工程を示している。水晶ウエハ５００は水晶フレーム５０を形成するに適切な厚みでカットされた水晶板である。

ステップＳ２４では、ウェットエッチングにより複数の空間部５２が形成され、音叉型水晶振動片３０が形成される。そして水晶ウエハ５００に複数の水晶フレーム５０が形成される。
ステップＳ２５では、真空蒸着（又はスパッタリング）の工程及びフォトリソグラフィ工程により音叉型水晶振動片３０、支持腕５３及び外枠部５１に、第１基部電極３３及び第２基部電極３４、第１励振電極３５及び第２励振電極３６並びに錘部３８が同時に形成される。

ステップＳ２６は、第２ベースウエハ４００Ｗの製造工程を示している。第２ベースウエハ４００Ｗは水晶材料である。
ステップＳ２７では、エッチングにより第２ベースウエハ４００Ｗに複数のベース側凹部４７Ｗ、第１スル−ホール４１Ｗ及び第２スル−ホール４３Ｗが形成される。
ステップＳ２８では、真空蒸着（又はスパッタリング）の工程及びフォトリソグラフィ工程によりスルーホール内面に第１貫通孔電極４１ＥＬ及び第２貫通孔電極４３ＥＬが形成され、第２ベースウエハ４００Ｗの表裏面に第１接続電極４２Ｗ、第２接続電極４４Ｗ、第１接続配線４８Ｗ及び第２接続配線４９Ｗが形成される。

ステップＳ２９では、水晶ウエハ５００を中心として、第２リッドウエハ２００Ｗと第２ベースウエハ４００Ｗとの接合面が洗浄され重ねられる。そして１００°Ｃから２５０°Ｃでそれらが加圧されながらシロキサン結合される。

ステップＳ３０では、第２ベースウエハ４００Ｗの底面が上を向くように配置させ、第１スル−ホール４１Ｗ及び第２スル−ホール４３Ｗに金属ボール６０が配置されるようにする。封止材である金属ボール６０の配置に際して、第２ベースウエハ４００に形成された第１接続配線４８Ｗ及び第２接続配線４９Ｗが接地（アース）される。第２ベースウエハ４００に帯電した静電気などが放電する。

ステップＳ３１では、封止材である金属ボール６０が溶融される。
ステップＳ３２では、封止が行われた第２スル−ホール４１Ｗ及び第２スル−ホール４３Ｗの上部に第１外部電極４５Ｗ及び第２外部電極４６Ｗがメタライジングされる。
ステップＳ３３では、接合された３層のウエハがダイシングされ、複数の第２水晶振動子１１０として分割される。

上記に示された第１実施形態及び第２実施形態で示された水晶振動子の製造手順は一例でありこの限りでない。また、第１実施形態及び第２実施形態では支持腕５３を持つ音叉型水晶振動片３０の水晶フレーム５０で説明したが、支持腕５３を持たない音叉型水晶振動片３０でもよい。さらに、厚みすべり振動を用いたＡＴカット水晶板を使用しても同様な効果がある。

２０ … 第１リッド、２０Ｗ… 第２リッド
２７、２７Ｗ … リッド側凹部
３０ … 音叉型水晶振動片
３１ … 基部
３２ … 振動腕
３３ … 第１基部電極
３４ … 第２基部電極
３５ … 第１励振電極
３６ … 第２励振電極
３７ … 溝部
３８ … 錘部
４０ … 第１ベース、４０Ｗ… 第２ベース
４１、４１Ｗ … 第１スルーホール
４１ＥＬ … 第１貫通孔電極
４２、４２Ｗ … 第１接続電極
４３、４３Ｗ … 第２スルーホール
４３ＥＬ … 第２貫通孔電極
４４、４４Ｗ … 第２接続電極
４５、４５Ｗ … 第１外部電極
４６、４６Ｗ … 第２外部電極
４７、４７Ｗ … ベース側凹部
４８、４８Ｗ … 第１接続配線
４９、４９Ｗ … 第１接続配線
５０ … 水晶フレーム
５１ … 外枠部
５２ … 空間部
５３ … 支持腕
５４ … 金属膜
６０ … 金属ボール
６５ … 切取り線
１００ … 第１水晶振動子、１１０ … 第２水晶振動子
２００ … 第１リッドウエハ、２００Ｗ … 第２リッドウエハ
４００ … 第１ベースウエハ、４００Ｗ … 第２ベースウエハ
５００ … 水晶ウエハ
ＯＦ … オリエンテーションフラット

Claims (6)

1. 励振電極を有する振動片を有する圧電フレームが複数形成された圧電ウエハと、封止材が挿入される第１貫通孔及び第２貫通孔と前記第１貫通孔及び第２貫通孔に形成された第１貫通孔電極及び第２貫通孔電極とを有するベースが複数形成されたベースウエハとを接合して、圧電振動デバイスを製造する方法において、
   前記ベースの第１貫通孔電極と前記ベースに隣接する別のベースの前記第１貫通孔電極又は前記第２貫通孔電極のいずれか一方に接続する接続配線を前記ベースウエハに形成する工程を備える圧電振動デバイスを製造する方法。
2. 前記接続配線を形成する工程は、前記第１貫通孔電極又は前記第２貫通孔電極を形成する際に同時に行われる請求項１に記載の圧電振動デバイスを製造する方法。
3. 前記接続配線の幅は、前記第１貫通孔又は前記第２貫通孔の径よりも狭く形成される請求項１又は請求項２に記載の圧電振動デバイスを製造する方法。
4. 前記接続配線を接地（アース）する接地工程と、
   前記接地工程の後に、前記第１貫通孔電極又は前記第２貫通孔電極に前記封止材を配置する工程と、
   前記封止材を溶融して前記第１貫通孔及び第２貫通孔を封止する工程と、
   を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電振動デバイスを製造する方法。
5. 前記封止の工程の後に、前記第１貫通孔を覆う第１外部電極及び前記第２貫通孔を覆う第２外部電極を形成する工程と、
   前記ベースウエハから個々のベースに切断する工程と、
   を備える請求項４に記載の圧電振動デバイスを製造する方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項の圧電振動デバイスを製造する方法で形成され、前記ベースの底面に前記接続配線が形成されている圧電振動デバイス。