JP2013051560A - 圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】封止材の厚さを一定に保ち、接合強度のバラツキを抑えるとともに、接合強度を高める水晶振動子を提供する。
【解決手段】圧電デバイス１００は、第１面Ｍ１とその第１面の反対側の第２面Ｍ２とを有する第１板４０と、第３面Ｍ５とその第３面の反対側の第４面とを有する第２板１０とを備える。さらに、第１板の第２面と第２板の第３面との間に環状に配置され、第１板と第２板とを接合する環状の接合材ＬＧと、第２面又は第３面の少なくとも一方に形成された所定高さの突起部４５と、第２面又は第３面の少なくとも一方に、接合材の環状の内側に環状に形成される溝部４０３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面実装型の水晶振動子に関する。特に、封止材の厚さを一定に保ち、リッド板とベース板との密着強度を高めた水晶振動子に関する。

表面実装用の水晶振動子は、水晶振動片がガラス、セラミック等の絶縁性ベース板に収納される。その絶縁性ベース板はリッド板が封止材を介して封止される。例えば特許文献１に開示された水晶振動子は、メタライズ層のシールリングを備えたセラミックパッケージのシールリング上に金属性の蓋部材をロウ付け接合して、気密密封している。メタライズ層は、十分な量のロウ材を保持して接合強度を高めるため、凹み溝が形成されている。

特許文献２に開示された水晶振動子は、圧電振動片の周囲に枠体が形成されている。そして、ベース板と枠体との間に低融点ガラス又はコロイダルシリカなどの封止材を厚く形成し、また、リッド板と枠体との間にも低融点ガラス等の封止材を厚く形成することを提案している。

特開２００１−１４８４３６号公報 特開２００４−２２２０５３号公報

しかし、水晶振動子の小型化に伴いベース板の接合面の幅が狭くなると封止材の幅も狭くなっている。このため、水晶振動子の外側からキャビティ内へ気体又は水蒸気がリークもしくはキャビティ内から水晶振動子の外へ気体がリークしやすくなるとともに、接合強度が弱くなる。また、強い外部衝撃が加わったときに、接合面の一部で封止材が剥離する問題もあった。その一方で、封止材の量を増やしベース板とリッド板とが重ね合わされて加熱され押圧される場合に、余分な封止材がキャビティ内に流入する問題もあった。

また、水晶振動子をウエハ単位で製造する方法では、ベースウエハ及びリッドウエハの平面外形が大きくなるため板面に歪みを生じ、板面の反り（湾曲）等によって両者間にギャップを生じる。このことから、リッドウエハ上から押圧し、ベースウエハ及びリッドウエハの反り等を矯正して接合不良（封止不良）を防止するが、封止材の厚さが不揃いとなり、ウエハ面内で接合強度にバラツキがでる問題もあった。

そこで、本発明は、封止材の厚さを一定に保ち、接合強度のバラツキを抑えるとともに、接合強度を高める水晶振動子を提供することを目的とする。

第１の観点の圧電デバイスは、第１面とその第１面の反対側の第２面とを有する第１板と、第３面とその第３面の反対側の第４面とを有する第２板とを備える。さらに、第１板の第２面と第２板の第３面との間に環状に配置され、第１板と第２板とを接合する環状の接合材と、第２面又は第３面の少なくとも一方に形成された所定高さの突起部と、第２面又は第３面の少なくとも一方に、突起部の内側に環状に形成される溝部と、を備える。接合材は、突起部の周辺に配置されるとともに、溝部の内側を超えない範囲で配置される。

第２の観点の圧電デバイスにおいて、突起部は側面と天井面とを有し、側面の少なくとも一部は接合材と接しており天井面は接合材を介さないで第３面又は第２面と直接接している。
第３の観点の圧電デバイス突起部の側面の一部は、第１板又は第２板の側面と同一平面になる。
第４の観点の圧電デバイスにおいて、第１板は第１面に外部電極を有するベース板であり、第２板は励振電極が形成された励振部とこの励振部を取り囲む枠部とを有する圧電振動片であり、ベース板と枠部とが接合材で接合される。

第５の観点の圧電デバイスにおいて、励振部は励振電極が形成されたメサ領域と該メサ領域の周辺でメサ領域よりも厚さが薄い周辺領域とを有し、突起部の所定の高さはメサ領域と周辺領域との差に等しい。
第６の観点の圧電デバイスにおいて、第１板は第１面に外部電極を有するベース板であり、第２板は励振電極が形成された励振部を覆うリッド板であり、ベース板とリッド板とが接合材で接合される。
第７の観点の圧電デバイスは、第１面と第２面とを結ぶ側面に形成されたキャスタレーションと、キャスタレーションに形成された側面電極と、を備える。そして、その圧電デバイスは、外部電極と側面電極とが電気的に接続されている。

本発明の水晶振動子によれば、封止材の厚さが一定に保たれ、封止材のキャビティ内への流入を抑制して、さらにリッド板とベース板との接合強度を高める。

（ａ）は、第１実施形態の第１水晶振動子１００の分解斜視図である。 （ｂ）は、第１水晶振動子１００のＡ−Ａ’断面図である。 第１実施形態の第１水晶振動子１００の製造を示したフローチャートである。 第１ウエハ４０Ｗの平面図である。 第２ウエハ１０Ｗの平面図である。 第２ウエハ１０Ｗと、水晶振動片２０と、第１ウエハ４０Ｗとを接合するステップＳ１０６を示した詳細説明図である。 第１ウエハ４０Ｗとは突起部４５の配置が異なる第１ウエハ４０ＡＷの平面図である。 （ａ）は、第２実施形態の第２水晶振動子１１０の分解斜視図である。 （ｂ）は、第２水晶振動子１１０のＢ−Ｂ’断面図である。 （ａ）は、第２水晶振動子１１０のＣ−Ｃ’断面図である。 （ｂ）は、第１ウエハ４１Ｗの平面図である。 第２実施形態の第２水晶振動子１１０の製造を示したフローチャートである。 （ａ）は、第３実施形態の第３水晶振動子１２０の分解斜視図である。 （ｂ）は、第３水晶振動子１２０のＤ−Ｄ’断面図である。 図１０（ｂ）の丸で囲ったＥＬ部の拡大図である。 （ａ）は、第４実施形態の第４水晶振動子１３０の分解斜視図である。 （ｂ）は、第４水晶振動子１３０のＥ−Ｅ’断面図である。 水晶ウエハ３２Ｗの平面図である。

（第１実施形態）
＜第１水晶振動子１００の全体構成＞
第１水晶振動子の全体構成について図１〜図５を使って説明する。
第１水晶振動子１００は、図１に示されたように、リッド板凹部１７を有する第１リッド板１０と、ベース板凹部４７を有する第１ベース板４０と、第１ベース板４０に載置される水晶振動片２０とを備える。なお、封止材ＬＧの形状を説明するために、封止材ＬＧはシートとして描かれている。第１水晶振動子１００は、第１リッド板１０と、第１ベース板４０とは互いに接合されてパッケージ８０（図１（ｂ）参照）が形成される。パッケージ８０内にはキャビティＣＴ（図１（ｂ）参照）が形成され、キャビティＣＴには水晶振動片２０が載置される。

本明細書では、水晶振動片としてＡＴカットの水晶振動片２０が使われている。ＡＴカットの水晶振動片は、主面（ＹＺ面）が結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、Ｘ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向に３５度１５分傾斜されている。このため、第１実施形態ではＡＴカットの水晶振動片の軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をｙ’軸及びｚ’軸として用いる。すなわち、第１実施形態において第１水晶振動子１００の長手方向をｘ軸方向、第１水晶振動子１００の高さ方向をｙ’軸方向、ｘ及びｙ’軸方向に垂直な方向をｚ’として説明する。以下、第２実施形態〜第４実施形態において同様である。

水晶振動片２０は、ＡＴカットされた水晶片２０１により構成され、一対の励振電極２０２ａ、２０２ｂが、その水晶片２０１の中央付近の両主面に対向して配置される。また、励振電極２０２ａには水晶片２０１の底面（−ｙ’側）の−ｘ側まで伸びた引出電極２０３ａが接続され、励振電極２０２ｂには水晶片２０１の底面（−ｙ’側）の−ｘ側まで伸びた引出電極２０３ｂが接続される。また、励振電極及び引出電極は例えば下地としてのクロム層が用いられ、クロム層の上面に金層が用いられる。

第１ベース板４０は、水晶又はホウ酸塩ガラス等からなる。第１ベース板４０は、＋ｙ’側の面にベース板凹部４７を有し、その周囲に形成された接合面Ｍ２を有している。ベース板凹部４７は、底面の−ｘ側に接続電極４０８ａ、４０８ｂを備える。

４０の四隅には、円形貫通孔ＢＨ１（図３を参照）をダイシングした際のキャスタレーション４０６ａ、４０６ｂが形成されている。側面電極４０７ａ、４０７ｂが、ベース板キャスタレーション４０６ａ、４０６ｂにそれぞれ形成される。また、側面電極４０７ａと電気的に接続された接続電極４０８ａが、第１ベース板４０の接合面Ｍ２の−ｘ側に形成されている。同様に、側面電極４０７ｂと電気的に接続された接続電極４０８ｂが、第１ベース板４０の接合面Ｍ２の−ｘ側に形成されている。

第１ベース板４０の接合面Ｍ２には、ベース溝部４０３がベース板凹部４７を枠状に囲むように形成されている。また、接合面Ｍ２には、ベース溝部４０３の外側に所定の高さの突起部４５が複数個形成されている。突起部４５の形状は、円柱又は多角形の柱である。さらに、第１ベース板４０は、実装面Ｍ１に側面電極４０７ａ、４０７ｂにそれぞれ電気的に接続された一対の実装端子４０５ａ、４０５ｂ（図１（ｂ）を参照）を有している。

第１リッド板１０は、水晶又はホウ酸塩ガラス等からなる。第１リッド板１０は、−ｙ’側の面にリッド板凹部１７を有し、その周囲に形成された接合面Ｍ５を有している。第１リッド板１０の四隅には、円形貫通孔ＢＨ１（図４を参照）をダイシングした際のキャスタレーション１０６ａ、１０６ｂが形成されている。

リッド板凹部１７とベース板凹部４７とは、水晶振動片２０を収納するキャビティＣＴを形成する。水晶振動片２０は、第１ベース板４０の接続電極４０８ａ、４０８ｂに載置され導電性接着剤６０を介して実装端子４０５ａ、４０５ｂに電気的に接続される。キャビティＣＴは、不活性ガスで満たされたり又は真空状態に密封されたりする。

低融点ガラスの封止材ＬＧが、第１ベース板４０の接合面Ｍ２と第１リッド板１０の接合面Ｍ５との間に配置される。この封止材ＬＧは、第１ベース板４０と第１リッド板１０とを接合する。

低融点ガラスの封止材ＬＧは、３５０℃〜４００℃で溶融する鉛フリーのバナジウム系ガラスを含む。バナジウム系ガラスはバインダーと溶剤とが加えられペースト状であり、溶融された後固化されることで他の部材と接着する。バナジウム系ガラスの融点は水晶材又はガラスなどで形成された第１リッド板１０及び第１ベース板４０の融点より低く、また、このバナジウム系ガラスは接着時の気密性と耐水性・耐湿性などの信頼性が高い。

低融点ガラスの封止材ＬＧは、第１ベース板４０のベース溝部４０３の外壁から第１ベース板４０の外形までの幅ｗｄＬ，ｗｄｓ（図１を参照）に対応して、幅ｗｄ１，ｗｄ２でリッド板１０の接合面Ｍ５にスクリーン印刷される。封止材ＬＧは、突起部４５の所定の高さ、例えば３０μｍ、より厚く印刷される。封止材ＬＧは、開口部５（図１、図４を参照）を有する。開口部５は、第１ベース板４０の突起部４５に対応する位置に設けられている。開口部５の大きさは、突起部４５の直径より多少大きく形成される。

図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。第１リッド板１０の接合面Ｍ５と第１ベース板４０の接合面Ｍ２とが、封止材ＬＧを介して互いに接合されている。加熱して軟化した封止材ＬＧは、押圧によって第１リッド板１０と第１ベース板４０との接合面から押し出される。第１リッド板１０と第１ベース板４０とが大きな力で押圧されても、所定の高さの突起部４５によって、所定高さ以上に封止材ＬＧが押し潰されることはない。

開口部５が形成されて封止材ＬＧが接合面Ｍ５にスクリーン印刷されている。そのため第１リッド板１０と第１ベース板４０とを重ねあわせても、突起部４５の天井面は封止材ＬＧが配置されない。つまり第１リッド板１０の接合面Ｍ５と突起部４５の天井面とは直接接している。また突起部４５の側面は、第１リッド板１０と第１ベース板４０とが押圧されることにより、封止材ＬＧ覆われている。突起部４５は、封止材ＬＧの均一な高さを確保すると共に、封止材ＬＧの接触面積が多くなり第１リッド板１０と第１ベース板４０との接合強度を高めている。

第１リッド板１０と第１ベース板４０とが接合される前は、封止材ＬＧは幅ｗｄ１、ｗｄ２であり、封止材ＬＧは、Ｙ’軸方向に、ベース溝部４０３と重なり合っていない。第１リッド板１０と第１ベース板４０とが押圧された際、封止材ＬＧは、キャビティ側（内側）にも広がる。しかし、図１（ｂ）に示されるように、キャビティ側に広がった封止材ＬＧは、ベース溝部４０３にも入り込む。

パッケージ８０は、第１リッド板１０と第１ベース板４０とが接合されることにより形成されキャビティＣＴを形成する。第１水晶振動片２０がキャビティＣＴに載置されている。第１水晶振動片２０の引出電極２０３ａ，２０３ｂは、導電性接着剤６０を介して接続電極４０８ａ，４０８ｂと電気的に接続されている。また、接続電極４０８ａ，４０８ｂは第１ベース板４０のベース溝部４０３を通り、実装端子４０５ａ、４０５ｂと電気的に接続されている。つまり、水晶振動片２０の励振電極２０２ａ，２０２ｂと実装端子４０５ａ、４０５ｂとは電気的に接続されており、２つの実装端子４０５ａ、４０５ｂの間に電圧が印加されると、水晶振動片２０は振動する。

＜第１水晶振動子１００の製造方法＞
図２は、第１水晶振動子１００の製造方法が示されたフローチャートである。
ステップＳ１０１では、水晶ウエハにフォトリソグラフィ技術を用い複数の水晶振動片２０の外形が形成される。
ステップＳ１０２では、水晶ウエハに形成されている各水晶振動片２０に、励振電極２０２ａ，２０２ｂと引出電極２０３ａ，２０３ｂとが形成される。
ステップＳ１０３では、水晶ウエハから個々の水晶振動片２０が切り離される。

ステップＳ１０４では、第１ウエハ（ベースウエハ）４０Ｗが用意される。第１ウエハ４０Ｗには、複数の第１ベース板４０が形成されている。第１ウエハ４０Ｗは、例えば水晶又はホウ酸塩ガラス等である。図３を参照して第１ウエハ４０Ｗについて説明する。

図３は、第１ウエハ４０Ｗの平面図である。第１ウエハ４０Ｗには複数の第１ベース板４０が形成されている。第１ベース板４０の四隅には、円形貫通孔ＢＨ１が形成されている。各第１ベース板４０の＋ｙ’軸側の面には凹部４７が形成されている。また、凹部４７には接続電極４０８ａ，４０８ｂが形成されている。凹部４７の周囲の接合面Ｍ２には、凹部４７を囲むようにベース溝部４０３が形成され、ベース溝部４０３の外側に所定の高さの突起部４５が形成されている。

また、図３には示されていないが、第１ウエハ４０Ｗの−ｙ’軸側の面には実装端子４０５が形成されている（図１（ｂ）を参照）。図３では、隣接する第１ベース板４０の境界線が二点鎖線で示されている。この二点鎖線は、後述される図２のステップ１０９でウエハが切断される線であるスクライブラインＳＬである。

ステップＳ１０５では、第２ウエハ（リッドウエハ）１０Ｗが用意される。第２ウエハ１０Ｗには、複数の第１リッド板１０が形成されている。第２ウエハ１０Ｗは、例えば水晶又はホウ酸塩ガラス等である。図４を参照して第２ウエハ１０Ｗについて説明する。

図４は、第２ウエハ１０Ｗを−ｙ’軸側から＋ｙ’軸方向に見た、平面図である。第２ウエハ１０Ｗには複数の第１リッド板１０が形成されている。第１リッド板１０の四隅には、円形貫通孔ＢＨ１が形成されている。図４では、隣接する第１リッド板１０の境界線が二点鎖線で示されている。この二点鎖線は、後述される図２のステップ１０９でウエハが切断される線であるスクライブラインＳＬである。各第１リッド板１０の−ｙ’軸側の面には凹部１７が形成されており、凹部１７の周りには接合面Ｍ５が形成されている。

ステップＳ１０６では、封止材ＬＧが接合面Ｍ５に塗布される。しかし、凹部１７を除く接合面Ｍ５の全面に封止材ＬＧが塗布されるわけではない。図４に示されるように、ｚ’軸方向には、凹部１７から所定距離離れた位置からスクライブラインＳＬまで、幅ｗｄ１で封止材ＬＧが塗布されている。ｘ軸方向には、凹部１７から所定距離離れた位置からスクライブラインＳＬまで、幅ｗｄ２で封止材ＬＧが塗布されている。

幅ｗｄ１及び幅ｗｄ２で封止材ＬＧがスクリーン印刷されるため、第１ウエハ４０Ｗと第２ウエハＷ１０とを重ね合わせた際に、封止材ＬＧが、ベース溝部４０３に重ならない。なお、幅ｗｄ１と幅ｗｄ２とは同じ幅であってもよい。また、封止材ＬＧの開口部５は、第１ベース板４０の突起部４５に対応する位置に設けられている。開口部５の大きさは、突起部４５の直径より多少大きく形成され、突起部４５の天井と重ならないように形成されている。

ステップＳ１０７では、第１水晶振動片２０が第１ウエハ４０Ｗに載置される。
ステップＳ１０８では、第２ウエハＷ１０と第１ウエハ４０Ｗとが接合される。ステップＳ１０６〜ステップＳ１０８の詳細は、図５を参照して後述する。

ステップＳ１０９では、第１ウエハ４０Ｗ及び第２ウエハ１０ＷがスクライブラインＳＬに沿って切断される。この切断により、第１水晶振動子１００が個々に分割される。

図５は、第２ウエハ１０Ｗと第１ウエハ４０Ｗとが接合される工程（図２のステップＳ１０６からＳ１０８まで）を説明するためのフローチャートである。また、図５の各ステップの右横に、各ステップを説明するための図５（ａ）〜図５（ｄ）が示されている。これら図５（ａ）から図５（ｄ）は、図３のＦ−Ｆ断面の概略断面図が示されている。図５（ａ）から図５（ｄ）には、隣り合う第１ベース板４０の境界線が二点鎖線で示されており、この二点鎖線はスクライブラインＳＬを示している。

ステップＳ１０６では、図５（ａ）に示されるように、第２ウエハ１０Ｗの接合面Ｍ５に封止材ＬＧが形成される。第２ウエハ１０Ｗに形成された封止材ＬＧは、スクライブラインＳＬから幅ｗｄ１である。この幅ｗｄ１は、第１ベース板４０の接合面Ｍ２に形成されたベース溝部４０３とは重なり合わない。つまり、幅ｗｄ１は、一番幅が広くても、スクライブラインＳＬから接合面Ｍ２のベース溝部４０３の直前までの幅になる。封止材ＬＧは、開口部５を有する。開口部５は、第１ベース板４０の突起部４５に対応する位置に設けられている。開口部５の大きさは、突起部４５の直径より大きく突起部４５に重ならないように形成されている。

ステップＳ１０７において、第１ウエハ４０Ｗに水晶振動片２０が載置される。図５（ｂ）に示されるように、個々の水晶振動片２０が、第１ウエハ４０Ｗに形成された複数の第１ベース板４０の凹部４７にそれぞれ載置される。その際に、水晶振動片２０の引出電極２０３が、導電性接着剤６０を介して接続電極４０８に接続される。

ステップＳ１８１（Ｓ１０８）では、封止材ＬＧが形成された第２ウエハ１０Ｗが、第１ウエハ４０Ｗに位置決めされる。図５（ｃ）には、第２ウエハ１０Ｗと第１ウエハ４０Ｗとが接合される前の状態が示されている。第２ウエハ１０Ｗと第１ウエハ４０Ｗとは互いのスクライブラインＳＬがｙ’軸方向に重なる。つまり、接合面Ｍ２と接合面Ｍ５とが重なるように位置決めされる。

ステップＳ１８２（Ｓ１０８）では、第２ウエハ１０Ｗと第１ウエハ４０Ｗとが加熱下で、ｙ’軸方向に押圧される。図５（ｄ）は、第２ウエハ１０Ｗと第１ウエハ４０Ｗとが接合した状態を示している。封止材ＬＧは、第２ウエハ１０Ｗと第１ウエハ４０Ｗとに挟まれて＋ｚ’軸方向及び−ｚ’軸方向に広がる。その一方で封止材ＬＧは、突起部４５の所定の高さ以上に押圧されない。キャビティＣＴ側に広がった封止材ＬＧは、ベース溝部４０３に入り、キャビティＣＴ内まで封止材ＬＧが流れ出ることがない。突起部４５の側面は、封止材ＬＧに包み込まれる。突起部４５の側面は、封止材ＬＧが第１ベース板４０の接合面Ｍ２で接する面積を広げ、第１リッド板１０と第１ベース板４０との接合強度を高める。

図６は、第１ウエハ４０ＡＷの平面図である。第１ウエハ４０ＡＷは、図３の第１ウエハ４０Ｗと突起部４５の配置が異なっている。図３の第１ウエハ４０Ｗでは、第１ベース板４０に配置される突起部４５の数は一定である。図６に示された第１ウエハ４０ＡＷは、ウエハ周辺の第１ベース板４０に突起部４５が多く配置され、中央の第１ベース板４０に少なく突起部４５が配置されている。つまり、周辺の第１ベース板４０は突起部４５を８個有しているが、中央の第１ベース板４０は突起部４５を４個有している。図６は一変形例であり他の変形例もある。例えば、中央の第１ベース板４０と周辺の第１ベース板４０のみ突起部４５を有し、周辺と中央との中間の第１ベース板４０は、突起部４５が無くてもよい。いずれの場合であっても、第１ウエハ及び第２ウエハの反り等を矯正して接合不良（封止不良）の防止し、封止材の厚さの不揃いとなることを避けるように、突起部４５が配置されることが好ましい。

（第２実施形態）
＜第２水晶振動子１１０の全体構成＞
第２実施形態の第２水晶振動子１１０は、第１水晶フレーム３０と、第２ベース板４１と第２リッド板１１とから構成される。図７（ａ）は、第２水晶振動子１１０の分解斜視図であり、（ｂ）は、第２水晶振動子１１０のＢ−Ｂ’断面図である。図８（ａ）は、第２水晶振動子１１０のＣ−Ｃ’断面図であり、（ｂ）は、第１ウエハ４１Ｗの平面図である。

第２水晶振動子１１０と第１水晶振動子１００とは、第１水晶振動子１００の水晶振動片２０に代わり第１水晶フレーム３０が搭載されている点で異なっている。また，第２ベース板４１に突起部４６及び溝部４１３が形成され、第２リッド板１１に突起部１６及び溝部１１３が形成されている点で異なっている。第２実施形態では、第１水晶振動子１００とその構成が同じ部分は第１水晶振動子１００と同じ番号を付している。同じ構成についてはその説明を割愛する。

第２ベース板４１と第２リッド板１１とは、水晶材料又はガラスからなる。また第１水晶フレーム３０と第２ベース板４１とは封止材ＬＧで接合され、第１水晶フレーム３０と第２リッド板１１とは封止材ＬＧで接合される。

第１水晶フレーム３０は水晶接合面Ｍ３と水晶接合面Ｍ４とを有している。第１水晶フレーム３０は、水晶片３０１を囲む外枠３００を有している。水晶片３０１と外枠３００との間には、上下を貫通するＬ字型の間隙部３０８ａと間隙部３０８ｂとが形成され、間隙部３０８ａと間隙部３０８ｂとが形成されていない部分が水晶片３０１と外枠３００との連結部３０９となっている。

第１水晶フレーム３０は、ＡＴカットの水晶片３０１により構成され、その水晶片３０１の中央付近の両主面に、一対の励振電極３０４ａ，３０４ｂが対向して配置されている。また、励振電極３０４ａにはＡＴカットの水晶片３０１底面（−ｙ’）の−ｘ端側まで伸びた引出電極３０３ａ及び接続電極パッド３０５ａが接続され、励振電極３０４ｂにはＡＴカットの水晶片３０１底面（−ｙ’）の＋ｘ端側にまで伸びた引出電極３０３ｂ及び接続電極パッド３０５ｂが接続されている。そして、接続電極パッド３０５ａは、接合面Ｍ３の−ｘ軸方向の一端に形成され，接続電極パッド３０５ｂは接合面Ｍ３の＋ｘ軸方向の他端に形成されている。第１水晶フレーム３０の接続電極パッド３０５ａ、３０５ｂは、第２ベース板４１の接続電極４０８ａ、４０８ｂに接合される。

また、励振電極３０４ａ、３０４ｂと導電された引出電極３０５ａ、３０５ｂが、外枠３００の両面にそれぞれ形成されている。さらに、水晶キャスタレーション３０６ａ、３０６ｂが、第１水晶フレーム３０の四隅に形成されている。また、引出電極３０５ａ、３０５ｂにそれぞれ接続された水晶側面電極３０７ａ、３０７ｂが、一対の水晶キャスタレーション３０６ａ、３０６ｂに形成されている。水晶キャスタレーション３０６ａ、３０６ｂは円形貫通孔をダイシングされた際に形成される。

第２ベース板４１は、＋ｙ’側の面にベース凹部４７を有し、その周囲に形成された接合面Ｍ２を有している。ベース凹部４７は、接合面Ｍ２の＋ｙ’側に接続電極４１８ａ、４１８ｂを備える。

キャスタレーション４１６ａ、４１６ｂが、第２ベース板４１の四隅に形成されている。キャスタレーション４１６ａ、４１６ｂは、円形貫通孔ＢＨ１（図８（ｂ）を参照）をダイシングして形成される。側面電極４１７ａ、４１７ｂが、キャスタレーション４１６ａ、４１６ｂにそれぞれ形成される。また、側面電極４１７ａと電気的に接続された接続電極４１８ａが第２ベース板４１の接合面Ｍ２の−ｘ側に形成されている。同様に、側面電極４１７ｂと電気的に接続された接続電極４１８ｂが、第２ベース板４１の接合面Ｍ２の＋ｘ側に形成されている。

第２ベース板４１の接合面Ｍ２には、ベース凹部４７を枠状に囲むようにベース溝部４１３が形成され、ベース溝部４１３の外側に所定の高さの突起部４６が形成されている。さらに、第２ベース板４１は、実装面Ｍ１に側面電極４１７ａ、４１７ｂにそれぞれ電気的に接続された一対の実装端子４１５ａ、４１５ｂを有している。

突起部４６は、円柱状の突起部４６ａ（図８を参照。）が半分にダイシングにされて形成され、半円形の柱に形状である。円柱状の突起部４６ａは、隣り合う第２ベース板４１のスクライブラインＳＬ（図８（ｂ）を参照）上に配置されている。図７及び図８では、突起部４６ａの形状は円柱形であるが、多角形柱であってもよい。

第２リッド板１１は、−ｙ’側の面にリッド板凹部１７を有し、その周囲に形成された接合面Ｍ５を有している。接合面Ｍ５には、リッド凹部１７に沿って枠状のリッド溝部１１３が形成され、その外側に所定の高さの突起部１６が形成されている。突起部１６は、隣り合う第２リッド板１１の切断ラインに配置されているため、ダイシングによって半円形の柱に形状である。また、第２リッド板１１の四隅には、キャスタレーション１１６ａ、１１６ｂが形成されている。

図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ’断面図であり、図８（ａ）は、第２水晶振動子１１０のＣ−Ｃ’断面図である。突起部１６及び突起部４６は、図８（ａ）に描かれている。第２リッド板１１の接合面Ｍ５と第１水晶フレーム３０の接合面Ｍ４とが封止材ＬＧを介して互いに接合され、第１水晶フレーム３０の接合面Ｍ３と第２ベース板４１の接合面Ｍ２とが封止材ＬＧを介して互いに接合される。

封止材ＬＧは、第２リッド板１１、第１水晶フレーム３０及び第２ベース板４１が接合される前は、接合面に幅ｗｄ１、ｗｄ２（図８（ｂ）を参照）で印刷されている。すなわち、封止材ＬＧは、リッド溝部１１３及びベース溝部４１３に印刷されていない。第２リッド板１１、第１水晶フレーム３０及び第２ベース板４１が接合される際に、押圧されて封止材ＬＧが薄くなり且つ広がると、広がった封止材ＬＧの一部がリッド溝部１１３又はベース溝部４１３に入り込む。

＜第２水晶振動子１１０の製造方法＞
図９は、第２水晶振動子１１０の製造方法を示したフローチャートである。

ステップＳ１５１及びＳ１５２は、図２のステップＳ１０１及びＳ１０２と実質的に同じである。第２水晶振動子１１０では、水晶ウエハから個々の水晶振動片を切り取らないため、図２のステップＳ１０３に相当するステップはない。その代わりに、ステップＳ１５１で形成される第１水晶フレーム３０は、水晶接合面Ｍ３と水晶接合面Ｍ４とを有している。また第１水晶フレーム３０の四隅に水晶ウエハ３０Ｗを貫通するように円形貫通孔ＢＨ１が形成される。ここで、円形貫通孔ＢＨ１の４分の１がキャスタレーション３０６ａ又は３０６ｂ（図７（ａ）を参照）になる。

ステップＳ１５３及びＳ１５５は、図２のステップＳ１０４及びＳ１０５と実質的に同じである。但し、図７で示されたように、ステップＳ１５３で形成される第２ベース板４１は、ベース溝部４１３及び突起部４６を有している。ステップＳ１５５で形成される第２リッド板１１は、リッド溝部１１３及び突起部１６を有している。

ステップＳ１５４では、封止材ＬＧが、接合面Ｍ２に環状に塗布される。封止材ＬＧは、スクライブラインＳＬからベース溝部４１３の手前までの幅ｗｄ１，ｗｄ２（図８（ｂ）を参照）で塗布される。
ステップＳ１５６では、封止材ＬＧが、接合面Ｍ５に枠状に塗布される。封止材ＬＧは、スクライブラインＳＬからリッド溝部１１３の手前までの幅で塗布される。

ステップＳ１５７では、水晶ウエハの水晶接合面Ｍ３と第１ウエハ４１Ｗの接合面Ｍ２とが接合される。
ステップＳ１５８では、水晶ウエハの水晶接合面Ｍ４と第２ウエハ１１Ｗの接合面Ｍ５とが接合される。ステップＳ１５７及びステップＳ１５８において、封止材ＬＧが押圧されて、薄く広がる現象は、図５で示されたフローチャートと同じである。

（第３実施形態）
＜第３水晶振動子１２０の全体構成＞
第３水晶振動子１２０の全体構成について、図１０及び図１１を参照しながら説明する。
図１０は、第３水晶振動子１２０の第３リッド１２側から見た分割した状態の斜視図であり、（ｂ）は、第３水晶振動子１２０のＤ−Ｄ’断面図である。図１１は、図１０（ｂ）の丸で囲ったＥＬ部の拡大図である。

第３水晶振動子１２０と第２水晶振動子１１０との違いは、第２水晶振動子１１０の第１水晶フレーム３０に代わり、第３水晶振動子１２０は第２水晶フレーム３１を装着している。また、第３リッド板１２に突起部１６及び溝部１１３がない代わりに、第２水晶フレーム３１が溝部３１３及び突起部３５を備えている。第２実施形態と同じ構成要件には同じ符号を付し説明を省略し相違点について説明する。

図１０に示されたように、第３水晶振動子１２０は、リッド凹部１７を有する第３リッド板１２と、ベース凹部４７を有する第３ベース板４２と、第３ベース板４２に載置されるＡＴカットの第２水晶フレーム３１とを備える。第３ベース板４２と第３リッド板１２とは、水晶材料又はガラスからなる。

第２水晶フレーム３１は、ＡＴカットされた矩形の水晶片３１１により構成され、その水晶片３１１と水晶片３１１を囲む外枠３１０とで構成されている。また、水晶片３１１と外枠３１０との間には、上下を貫通する間隙部３１８ａ、間隙部３１８ｂ及び連結部３１９が形成される。

第２水晶フレーム３１は、水晶片３１１の周辺部よりもｙ’軸方向に厚い振動部（メサ領域）３５０と、振動部３５０の両主面に配置された矩形の一対の励振電極３１４ａ、３１４ｂとを備えたメサ型の水晶振動片である。また、励振電極３１４ａには引出電極３１５ａが接続され、励振電極３１４ｂには引出電極３１５ｂが接続されている。

第２水晶フレーム３１は、外枠３１０の接合面Ｍ４に外枠形状に沿ってフレーム溝部３１３を有し、フレーム溝部３１３の外側に突起部３５を有している。第２水晶フレーム３１の四隅には、円形貫通孔をダイシングした際のキャスタレーション３１６ａ、３１６ｂが形成されている。側面電極３１７ａ、３１７ｂが、キャスタレーション３１６ａ、３１６ｂにそれぞれ形成される。

第３リッド板１２は、−ｙ’側の接合面Ｍ５にリッド凹部１７を有し、第３リッド板１２の四隅には、キャスタレーション１２６ａ、１２６ｂが形成されている。キャスタレーション１２６ａ、１２６ｂは円形貫通孔をダイシングされた際に形成される。

第３ベース板４２は、＋ｙ’側の面にベース凹部４７を有し、その周囲に形成された接合面Ｍ２を有している。第３ベース板４２の四隅には、キャスタレーション４２６ａ、４２６ｂが形成されている。側面電極４２７ａ、４２７ｂが、キャスタレーション４２６ａ、４２６ｂにそれぞれ形成される。

第３ベース板４２の接合面Ｍ２には、ベース凹部４７を枠状に囲むようにベース溝部４２３及び突起部４５が形成されている。また、第３ベース板４２は、実装面Ｍ１に側面電極４２７ａ、４２７ｂにそれぞれ電気的に接続された一対の実装端子４２５ａ、４２５ｂを有している。

第３水晶振動子１２０は、図９で示された第２水晶振動子１１０の製造方法と同様に３枚のウエハを重ねあわせて製造される。図９のステップＳ１５７において、第１ウエハと水晶ウエハが加熱下で、ｙ’軸方向に押圧される。封止材ＬＧは、押圧によって第２水晶フレーム３１と第３ベース板４２との接合面から押し出されるが、所定の高さの突起部４５によって一定の高さで押し止まる。

また第３実施形態では、ウエハ間の導通を確実にするために、図９のステップＳ１５８とステップＳ１５９との間に、以下の工程が加えられる。

図１０（ｂ）に示されたように、第３リッド板１２と第２水晶フレーム３１と第３ベース板４２とは、封止材ＬＧで接合される。その後、実装端子４２５を除いた実装面Ｍ１及びリッドの天井面をマスクして、ウエハに対してスッパタリング又は真空蒸着する。すると、円形貫通孔ＢＨ１にスパッタリングによる側面接続電極４２１が形成され、ベース側面電極４２７と第２水晶フレーム３１の側面電極３１７とが導通し、引出電極３１５と実装端子４２５とが電気的に接合される。

＜突起部の製造＞
図１１は、図１０（ｂ）の丸で囲ったＥＬ部、つまり第２水晶フレーム３１の一部の拡大図である。水晶片３１１はメサ型であるため、上面（＋ｙ’側）の、水晶片３１１の周辺部と振動部３５０とは、厚さｈ２の段差がある。厚さｈ２の段差は、ウェットエッチングによって形成される。外枠３１０にはフレーム溝部３１３と突起部３５とがウェットエッチングによって形成される。突起部３５の高さｈ１が厚さｈ２と同じであると、振動部３５０より低い水晶片３１１の周辺部を形成する際に、突起部３５を同時に形成することができる。

＜第３水晶振動子１２０の製造方法＞
第３水晶振動子１２０の製造方法は第２実施形態で説明された図７のフローチャートと実質的に同じである。第３水晶振動子１２０の製造方法の相違点を図７のフローチャートを用い追加説明する。

ステップＳ１５１では、水晶ウエハに第２水晶フレーム３１が形成される。第２水晶フレーム３１は、励振電極３１４ａ、３１４ｂを備えたメサ型水晶振動片を備える。第２水晶フレーム３１は、外枠３１０接合面Ｍ４にフレーム溝部３１３及び突起部３５が形成される。

ステップＳ１５５では、第２ウエハに溝部、突起部を有しない第３リッド板１２が形成される。第３実施形態では、図９のステップＳ１５８とステップＳ１５９との間に、円形貫通孔ＢＨ１にスパッタリングによる側面接続電極４２１が形成される工程が加えられる。

（第４実施形態）
＜第４水晶振動子１３０の全体構成＞
第４水晶振動子１４０の全体構成について、図１２、図１３を参照しながら説明する。
図１２（ａ）は、第４水晶振動子１３０の分解斜視図であり、図１２（ｂ）は、第４水晶振動子１３０のＥ−Ｅ’断面図である。図１３は、第４水晶振動子１３０の水晶ウエハ３２Ｗの平面図である。

第４水晶振動子１３０と第３水晶振動子１２０との違いは、第２水晶フレーム３１に代えて、第４水晶振動子１３０は第３水晶フレーム３２を第４ベース板４３に搭載している点である。また、キャスタレーション及び突起部の位置、形状が異なる。第３実施形態と同じ構成要件には同じ符号を付し説明を省略し相違点について説明する。

図１２に示されたように、第４水晶振動子１３０はリッド凹部１７を有する第４リッド板１３と、ベース凹部４７を有する第４ベース板４３と、第４ベース板４３に載置される第３水晶フレーム３２とを備える。

第３水晶フレーム３２は、水晶接合面Ｍ３と水晶接合面Ｍ４とを有している。第３水晶フレーム３２は水晶振動部３２１を囲む外枠３２０を有している。水晶振動部３２１と外枠３２０との間には、上下を貫通するＬ字型の間隙部３２８が形成され、間隙部３０８が形成されていない部分が水晶振動部３２１と外枠３２０との連結部３２４となっている。

励振電極３２２ａ、３２２ｂは、水晶振動部３２１の中央付近の両主面に対向して配置されている。励振電極３２２ａは水晶振動部３２１の表面（＋ｙ’側）の−ｘ側まで伸びた引出電極３２３ａが接続され、励振電極３２２ｂは水晶振動部３２１の底面（−ｙ’側）の＋ｘ側まで伸びた引出電極３２３ｂが接続されている。

第３水晶フレーム３２は、外枠３２０の水晶接合面Ｍ４に外枠形状に沿ってフレーム溝部３３３が形成され、フレーム溝部３３３の外側に突起部３５，３６が形成されている。
突起部３６は、突起部３６ａから形成され、隣り合う第３水晶フレーム３２のスクライブラインＳＬ（図１３を参照）上にあり、ダイシングによって半円形に形成されている。

第３水晶フレーム３２は、ｘ軸方向の両側にｚ’軸方向に伸びたキャスタレーション３２６ａ、３２６ｂが形成されている。キャスタレーション３２６ａ、３２６ｂは、角丸長方形の貫通孔ＢＨ２（図１３を参照） をダイシングした際に形成される。側面電極３２７ａ、３２７ｂが、キャスタレーション３２６ａ、３２６ｂにそれぞれ形成される。

第４ベース板４３は、表面（＋ｙ’側の面）にベース凹部４７の周囲に形成された接合面Ｍ２を有している。第４ベース板４３は、ｘ軸方向の両側にｚ’軸方向に伸びたキャスタレーション４３６ａ、４３６ｂが形成されている。側面電極４３７ａ、４３７ｂがキャスタレーション４３６ａ、４３６ｂにそれぞれ形成されている。

第４ベース板４３は、ベース凹部４７を枠状に囲むように接合面Ｍ２にベース溝部４３３及び突起部４５，４６が形成されている。さらに、第４ベース板４３は、実装面Ｍ１に側面電極４３７ａ、４３７ｂとそれぞれ電気的に接続された一対の実装端子４３５、４３５ａ、４３５ｂを有している。

第４リッド板１３は、−ｙ’側の接合面Ｍ５にリッド凹部１７を有し、第４リッド板１３には、ｘ軸方向の両側にｚ’軸方向に伸びたキャスタレーション１３６ａ、１３６ｂが形成されている。キャスタレーション１３６ａ、１３６ｂは角丸長方形の貫通孔を２分の１にダイシングされた際に形成される。

第４リッド板１３と第３水晶フレーム３２と第４ベース板４３とは、封止材ＬＧで接合される。その後、実装端子４３５を除いた実装面Ｍ１及びリッドの天井面をマスクしてウエハに対してスッパタリング又は真空蒸着する。すると、角丸長方形の貫通孔にスパッタリングによる側面接続電極４３１が形成され、ベース側面電極４３７と第３水晶フレーム３２の側面電極３２７とが導通し、引出電極３２３と実装端子４３５とが電気的に接合される。

＜第４水晶振動子１３０の製造方法＞
第４水晶振動子１３０の製造方法は第２実施形態で説明された図７のフローチャートと実質的に同じである。第４水晶振動子１３０の製造方法の相違点を図７のフローチャートを用い追加説明する。

ステップＳ１５１では、水晶ウエハに第３水晶フレーム３２が形成される。第３水晶フレーム３２は、励振電極３２２ａ、３２２ｂを備える。第３水晶フレーム３２は、外枠３２０にフレーム溝部３３３及び突起部３５，３６が形成される。第３水晶フレーム３２は、キャスタレーション３２６ａ、３２６ｂ及び側面電極３２７ａ、３２７ｂが形成される。

ステップＳ１５３では、第１ウエハに第４ベース板４３が形成される。第４ベース板４３は、ベース凹部４７を備え接合面Ｍ２にベース溝部４３３及び突起部４５，４６が形成される。第４ベース板４３は、キャスタレーション４３６ａ、４３６ｂ及び側面電極４３７ａ、４３７ｂが形成される。

ステップＳ１５５では、第２ウエハに第４リッド板１３が形成される。第４リッド板１３は、キャスタレーション１３６ａ、１３６ｂを備える。第４実施形態では、図９のステップＳ１５８とステップＳ１５９との間に、角丸長方形の貫通孔にスパッタリングによる側面接続電極４３１が形成される工程が加えられる。その他の工程は第２実施形態で説明された図７のフローチャートと実質的に同じである。

以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。

第１実施形態から第４実施形態において、リッド板部と水晶フレームとベース板部とは非導電性接着剤である低融点ガラスＬＧにより接合されているが、低融点ガラスＬＧの代わりにポリイミド樹脂を用いられてもよい。また、第１実施形態から第４実施形態においてさらに水晶振動片は水晶材料のみならず、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムあるいは圧電セラミックを含む圧電材料に基本的に適用できる。また圧電振動片を発振させるＩＣ等の発振回路を有する圧電発振器であってもよい。さらに、本発明は、発振回路を有するＩＣを備えた発振器にも適用できる。

１０，１１，１２，１３ … リッド
１５、１６ … 突起部、 ３５，３６ … 突起部
１７，４７ … 凹部
２０ … 水晶振動片
３０，３１，３２ … 水晶フレーム
４０，４１，４２，４３ … ベース板
４５，４６ … 突起部
６０ … 導電性接着剤
１００、１１０、１２０，１３０ … 水晶振動子
１１３ … リッド溝部
１０６ａ，１０６、ｂ１１６ａ，１１６ｂ … キャスタレーション
１２６ａ，１２６ｂ，１３６ａ，１３６ｂ … キャスタレーション
３０６ａ，３０６ｂ，３１６ａ，３１６ｂ … キャスタレーション
３２６ａ，３２６ｂ，４０６ａ，４０６ｂ … キャスタレーション
４１６ａ，４１６ｂ，４２６ａ，４２６ｂ … キャスタレーション
４３６ａ，４３６ｂ … キャスタレーション
２０１，３０１，３１１ … 水晶片
２０２ａ、２０２ｂ，３０４ａ，３０４ｂ … 励振電極
２０３ａ、２０３ｂ，３０３ａ，３０３ｂ … 引出電極
３００，３１０，３２０ … 枠部
３０５ａ，３０５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ … 接続電極パッド
３０７ａ，３０７ｂ，３１７ａ，３１７ｂ … 側面電極
３２７ａ，３２７ｂ，４０７ａ，４０７ｂ … 側面電極
４１７ａ，４１７ｂ，４２７ａ，４２７ｂ … 側面電極
４３７ａ，４３７ｂ … 側面電極
３０８ａ，３０８ｂ，３１８ａ，３１８ｂ、３２８ … 間隙部
３０９，３１９，３２４ … 連結部
３１３、３３３ … フレーム溝部
３１４ａ，３１４ｂ，３２２ａ，３２２ｂ … 励振電極
３１５ａ，３１５ｂ，３２３ａ，３２３ｂ … 引出電極
３２１、３５０ … 水晶振動部
４０３、４１３，４２３ … ベース溝部
４０５，４０５ａ，４０５ｂ，４１５，４１５ａ，４１５ｂ … 実装端子
４２５、４２５ａ、４２５ｂ，４３５ａ，４３５ｂ … 実装端子
４０８ａ，４０８ｂ … 接続電極、
４１８ａ，４１８ｂ，４２８ａ，４２８ｂ … 接続電極
４２１，４３１ … 側面接続電極
ＢＨ１ … 円形貫通孔，ＢＨ２ … 角丸長方形の貫通孔
ＣＴ … キャビティ
ＬＧ … 封止材
ＳＬ … スクライブライン
Ｍ１ … 実装面、 Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５ … 接合面
１０Ｗ、１１Ｗ … 第２ウエハ、 ４０Ｗ，４１Ｗ，４２Ｗ … 第１ウエハ、
３０Ｗ，３１Ｗ，３２Ｗ、 … 水晶ウエハ

Claims (8)

1. 第１面とその第１面の反対側の第２面とを有する第１板と、
   第３面とその第３面の反対側の第４面とを有する第２板と、
   前記第１板の前記第２面と前記第２板の前記第３面との間に環状に配置され、前記第１板と前記第２板とを接合する環状の接合材と、
   前記第２面又は前記第３面の少なくとも一方に形成された所定高さの突起部と、
   前記第２面又は前記第３面の少なくとも一方に、前記突起部の内側に環状に形成される溝部と、を備え、
   前記接合材は、前記突起部の周辺に配置されるとともに、前記溝部の内側を超えない範囲で配置される圧電デバイス。
2. 前記突起部は側面と天井面とを有し、
   前記側面の少なくとも一部は前記接合材と接しており前記天井面は前記接合材を介さないで前記第３面又は前記第２面と直接接している請求項１に記載の圧電デバイス。
3. 前記突起部の側面の一部は前記第１板又は前記第２板の側面と同一平面になる請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
4. 前記第１板は前記第１面に外部電極を有するベース板であり、
   前記第２板は励振電極が形成された励振部とこの励振部を取り囲む枠部とを有する圧電振動片であり、
   前記ベース板と前記枠部とが前記接合材で接合される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
5. 前記第１板は、前記リッド板であり、
   前記第２板は励振電極が形成された励振部とこの励振部を取り囲む枠部とを有する圧電振動片であり、
   前記リッド板と前記枠部とが前記接合材で接合される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
6. 前記励振部は前記励振電極が形成されたメサ領域と該メサ領域の周辺で前記メサ領域よりも厚さが薄い周辺領域とを有し、
   前記突起部の所定の高さは前記メサ領域と前記周辺領域との差に等しい請求項４又は請求項５に記載の圧電デバイス。
7. 前記第１板は前記第１面に外部電極を有するベース板であり、
   前記第２板は励振電極が形成された励振部を覆うリッド板であり、
   前記ベース板と前記リッド板とが前記接合材で接合される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
8. 前記第１面と前記第２面とを結ぶ側面に形成されたキャスタレーションと、
   前記キャスタレーションに形成された側面電極と、を備え、
   前記外部電極と前記側面電極とが電気的に接続されている請求項４から請求項７のいずれか一項に記載の圧電デバイス。