JP2013062579A - 圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、接合材が連結部に接触することを防ぐための溝部が形成される圧電デバイスを提供する。
【解決手段】圧電デバイス(100)は、励振電極(134)を有する矩形状の励振部(131)と励振部の周囲を囲む枠部(132)と励振部の矩形の一辺と枠部とを連結する所定幅の連結部(133)とを有する圧電材により形成される矩形形状の圧電素子(130)と、励振電極と電気的につながる一対の外部電極が形成される実装面と、枠部の一主面に接合されるベース接合面(122)と、を有するベース板(120)と、枠部の他主面に接合されるリッド板(110)と、ベース板と枠部とリッド板とを接合する接合材(140)と、を備え、連結部の近傍で、且つ枠部、ベース板又はリッド板の少なくとも1カ所に連結部の所定幅と同等以上の長さの溝部(117、127、137a、137b)が形成されている。
【選択図】図1
【解決手段】圧電デバイス(100)は、励振電極(134)を有する矩形状の励振部(131)と励振部の周囲を囲む枠部(132)と励振部の矩形の一辺と枠部とを連結する所定幅の連結部(133)とを有する圧電材により形成される矩形形状の圧電素子(130)と、励振電極と電気的につながる一対の外部電極が形成される実装面と、枠部の一主面に接合されるベース接合面(122)と、を有するベース板(120)と、枠部の他主面に接合されるリッド板(110)と、ベース板と枠部とリッド板とを接合する接合材(140)と、を備え、連結部の近傍で、且つ枠部、ベース板又はリッド板の少なくとも1カ所に連結部の所定幅と同等以上の長さの溝部(117、127、137a、137b)が形成されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、連結部の近傍に溝部が形成された圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法に関する。
所定の周波数で振動する励振部を有する圧電素子が知られている。このような圧電素子の表裏面には、リッド板及びベース板が接合材を介して接合されて圧電デバイスが形成される。このような圧電デバイスでは、リッド板及びベース板と、圧電素子の枠部との接合の際に、接合材が励振部に付着する可能性がある。このような問題に対して、例えば特許文献1では、励振部の周りに溝部が形成されている圧電デバイスが開示されている。特許文献1に記載の圧電デバイスは、励振部の周りに溝部が形成されることにより、接合材を溝部に貯め、接合材が励振部に流れ込まないように形成されている。
また、励振部の周りに励振部を囲む枠部が形成され、枠部の表裏面にリッド板及びベース板が接合材を介して接合される圧電デバイスが知られている。励振部と枠部とは連結部により連結されており、励振部と枠部との間の連結部以外の領域には圧電素子を貫通する貫通溝が形成される。このような貫通溝を有している圧電デバイスは、余分な接合材が貫通溝に流れるため、励振部には付着しない。
しかし、余分な接合材が連結部に付着することがある。この連結部に接合材が付着すると、連結部の柔軟性が損なわれがたわみにくくなる。連結部はたわむことにより圧電素子にかかる衝撃を吸収することができるが、連結部の柔軟性が損なわれると、圧電素子の耐衝撃性が弱くなる。
そこで本発明は、接合材が連結部に接触することを防ぐための溝部が形成される圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法を提供する。
第1観点の圧電デバイスは、励振電極を有する矩形状の励振部と励振部の周囲を囲む枠部と励振部の矩形の一辺と枠部とを連結する所定幅の連結部とを有する圧電材により形成される矩形形状の圧電素子と、励振電極と電気的につながる一対の外部電極が形成される実装面と枠部の一主面に接合されるベース接合面とを有するベース板と、枠部の他主面に接合されるリッド板と、ベース板と枠部との間及びリッド板と枠部との間にペースト状態で塗布されその後固化してベース板と枠部とリッド板とを接合する接合材と、を備え、連結部の近傍で、且つ枠部、ベース板又はリッド板の少なくとも1カ所に連結部の所定幅と同等以上の長さの溝部が形成されている。
第2観点の圧電デバイスは、第1観点において、連結部が1本または2本で励振部の一辺と枠部とを連結する。
第3観点の圧電デバイスは、第1観点及び第2観点において、連結部の近傍の接合材が溝部に入り込み、溝部を越えて連結部にまで形成されていない。
第4観点の圧電デバイスは、第1観点から第3観点において、ベース板が、実装面からベース接合面に至る側面から内側にくぼんだ一対のキャスタレーションが形成されたガラス又は圧電材からなり、一対のキャスタレーションが実装面からベース接合面側へ外側に伸びた第1面と、ベース接合面から実装面に外側に伸び第1面よりも面積が狭い第2面と、を有している。
第5観点の圧電デバイスは、第4観点において、ベース板に形成される溝部の深さが、第1面が形成されるキャスタレーションの深さ、又は第2面が形成されるキャスタレーションの深さに等しい。
第6観点の圧電デバイスは、第4観点及び第5観点において、一対のキャスタレーションが、第1面と第2面との間に第1面及び第2面よりもベース板の外側に突き出た突起面を有する。
第7観点の圧電デバイスは、第1観点から第6観点において、ベース板が、ベース接合面から凹んだベース凹み部を有し、ベース凹み部と溝部とが一体化されている。
第8観点の圧電デバイスは、第1観点から第3観点において、リッド板が、溝部及び枠部の他主面に接合するリッド接合面から凹んだリッド凹み部を有し、リッド板に形成される溝部の深さとリッド凹み部の深さとが等しい。
第9観点の圧電デバイスは、第8観点において、リッド板が、リッド凹み部とリッド板に形成される溝部とが一体化されている。
第10観点の圧電デバイスは、第1観点から第9観点において、励振部がメサ領域とメサ領域の周囲に形成されメサ領域よりも薄い周辺領域とを有し、メサ領域に励振電極が形成され、連結部及び枠部に励振電極から引き出された引出電極が形成されている。
第11観点の圧電デバイスは、第10観点において、枠部に形成される溝部の深さが、メサ領域と周辺領域との段差の高さに等しい。
第12観点の圧電デバイスは、第10観点及び第11観点において、メサ領域の表面粗さが100Å以下である。
第13観点の圧電デバイスの製造方法は、励振電極を有する矩形状の励振部と励振部の周囲を囲む枠部と励振部の矩形の一辺と枠部とを連結する所定幅の連結部とを有する圧電材により形成される矩形形状の複数の圧電素子が形成された圧電ウエハを用意する工程と、励振電極と電気的につながる一対の外部電極が形成される実装面と、枠部の一主面に接合されるベース接合面と、を有する複数のベース板が形成されたベースウエハを用意する工程と、枠部の他主面に接合される複数のリッド板が形成されたリッドウエハを用意する工程と、ベースウエハと圧電ウエハとの間、及びリッドウエハと圧電ウエハとの間に、ベースウエハと圧電ウエハとリッドウエハとを接合するための接合材をペースト状態で塗布し、ベースウエハと圧電ウエハとリッドウエハとを接合する接合工程と、を有し、連結部の近傍で、且つ枠部、ベース板又はリッド板の少なくとも1カ所に連結部の所定幅と同等以上の長さの溝部が形成されている。
第14観点の圧電デバイスの製造方法は、第13観点において、リッドウエハを用意する工程で、リッド板に枠部の他主面に接合するリッド接合面から凹んだリッド凹み部が形成され、リッド板に形成される溝部の深さがリッド凹み部の深さに等しい。
第15観点の圧電デバイスの製造方法は、第13観点において、圧電ウエハを用意する工程で励振部にメサ領域とメサ領域の周囲に形成されメサ領域よりも薄い周辺領域とが形成され、枠部に形成される溝部の深さがメサ領域と周辺領域との段差の高さに等しい。
第16観点の圧電デバイスの製造方法は、第13観点において、ベースウエハを用意する工程で、ベース板に実装面からベース接合面に至る側面から内側にくぼんだ一対のキャスタレーションが形成され、一対のキャスタレーションに実装面からベース接合面側へ外側に伸びた第1面とベース接合面から実装面に外側に伸び第1面よりも面積が狭い第2面とが形成され、ベース板に形成される溝部の深さが、第1面が形成されるキャスタレーションの深さ、又は第2面が形成されるキャスタレーションの深さに等しく形成される。
本発明によれば、接合材が連結部に接触することを防ぐための溝部が形成された圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
(第1実施形態)
<圧電デバイス100の構成>
図1は、圧電デバイス100の分解斜視図である。圧電デバイス100は表面実装型の圧電デバイスであり、プリント基板等に実装されて使用される。圧電デバイス100は主に、リッド板110と、ベース板120と、圧電素子130と、接合材140と、を備えている。リッド板110は例えばセラミック、ガラス又は圧電材等により形成され、ベース板120は例えばガラス又は水晶材等の圧電材により形成される。また、圧電素子130には例えばATカットの水晶材が用いられる。ATカットの水晶材は、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。以下の説明では、ATカットの水晶材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、圧電デバイス100において圧電デバイス100の長辺方向をX軸方向、圧電デバイス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’軸方向として説明する。
<圧電デバイス100の構成>
図1は、圧電デバイス100の分解斜視図である。圧電デバイス100は表面実装型の圧電デバイスであり、プリント基板等に実装されて使用される。圧電デバイス100は主に、リッド板110と、ベース板120と、圧電素子130と、接合材140と、を備えている。リッド板110は例えばセラミック、ガラス又は圧電材等により形成され、ベース板120は例えばガラス又は水晶材等の圧電材により形成される。また、圧電素子130には例えばATカットの水晶材が用いられる。ATカットの水晶材は、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。以下の説明では、ATカットの水晶材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、圧電デバイス100において圧電デバイス100の長辺方向をX軸方向、圧電デバイス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’軸方向として説明する。
圧電素子130は、所定の振動数で振動する励振部131と、励振部131の周りを取り囲むように形成される枠部132と、励振部131と枠部132とを連結する連結部133と、を有している。また、励振部131と枠部132との間の連結部133以外の領域には、圧電素子130をY’軸方向に貫通する貫通溝136が形成されている。さらに、励振部131の+Y’軸側及び−Y’軸側の面にはそれぞれ励振電極134が形成されており、各励振電極134から枠部132にはそれぞれ引出電極135が引き出されている。また、枠部132の連結部133近傍の+Y’軸側及び−Y’軸側の面には、それぞれ溝部137a及び溝部137bが形成されている。
ベース板120はX軸方向に長辺が伸び、Z’軸方向に短辺が伸びた矩形形状に形成されている。ベース板120の−Y’軸側の面は、プリント基板等にハンダを介して電気的に接続されるための電極である外部電極125(図3(d)参照)、及び圧電デバイス100に帯電した静電気等を除去するためのアース端子126(図3(d)参照)が形成される実装面である。また、ベース板120の+Y’軸側の面であるベース接合面122には接合材140が塗布され、圧電素子130の枠部132の−Y’軸側の面に接合される。さらに、ベース板120にはベース接合面122から−Y’軸方向に凹んで形成されるベース凹み部121が形成されており、ベース板120の四隅の角部の側面には、ベース板120の内側にくぼんだキャスタレーション123が形成されている。キャスタレーション123は、ベース板120の長辺及び短辺に伸びて形成されており、実装面からベース接合面122側へ外側に伸びた第1面124aと、ベース接合面122から実装面に外側に伸び第1面124aよりも面積が狭い第2面124bと、第1面124aと第2面124bとの間に第1面124a及び第2面124bよりもベース板120の外側に突き出た突起面124cと、により形成されている。ベース接合面122のキャスタレーション123に接する領域には、圧電素子130の引出電極135に電気的に接続される接続電極128が形成されている。また、キャスタレーション123には、側面電極129が形成され、側面電極129は外部電極125及び接続電極128に電気的に接続されている。さらに、ベース凹み部121の−X軸側のベース接合面122の圧電素子130の連結部133の近傍には、ベース接合面122から凹んだ溝部127が形成されている。
リッド板110は、X軸方向に長辺が伸び、Z’軸方向に短辺が伸びた矩形形状に形成されている。リッド板110の−Y’軸側の面には、圧電素子130の枠部132に接合材140を介して接合されるリッド接合面112が形成されている。またリッド板110には、リッド接合面112から+Y’軸方向に凹んで形成されるリッド凹み部111が形成されている。リッド凹み部111の−X軸側のリッド接合面112には、圧電素子130の連結部133の近傍であり、ベース接合面112から+Y’軸方向に凹んだ溝部117が形成されている。
図2(a)は、図1のA−A断面図である。圧電素子130の励振部131は、+Y’軸側の面及び−Y’軸側の面に励振電極134が形成されているメサ領域131aと、メサ領域131aの周囲に形成される周辺領域131bと、を有している。メサ領域131aは周辺領域131bよりもY’軸方向に厚く形成されている。メサ領域131aに形成されている各励振電極134からはそれぞれ引出電極135が引き出されており、各引出電極135は連結部133を介して枠部132の−Y’軸側の面の角部にまで引き出されている。また、ベース板120のキャスタレーション123に形成されている側面電極129は外部電極125及び接続電極128に電気的に接続されており、引出電極135と接続電極128とはベース板120と圧電素子130とが接合材140を介して接合される際に電気的に接続されため、励振電極134は外部電極125に電気的に接続されている。
図2(b)は、図1のB−B断面図である。リッド板110のリッド接合面112の連結部133近傍には溝部117が形成されている。溝部117は、リッド凹み部111と同じ深さに形成されており、接合材140が流れ込んでいる。また、ベース板120のベース接合面122の連結部133近傍には溝部127が形成されている。溝部127は、ベース凹み部121と同じ深さに形成されており、接合材140が流れ込んでいる。さらに、圧電素子130の枠部132の+Y’軸側及び−Y’軸側の面の連結部133の近傍には、それぞれ溝部137a及び溝部137bが形成されている。圧電デバイス100では、これらの溝部が形成されていることにより接合材140が連結部133に流れ込むことが防がれている。
図3(a)は、+Y’軸側の面の電極が示された圧電素子130の平面図である。圧電素子130の励振部131の−X軸側の辺には、2本の連結部133が連結されている。各連結部133は励振部131から−X軸方向へ伸びて枠部132に連結されている。また、枠部132の+Y’軸側の面の各連結部133の近傍には、それぞれ溝部137aが形成されている。各溝部137aは各連結部133の−X軸側に形成されており、各連結部133のZ’軸方向の幅を幅WRとし、溝部137aのZ’軸方向の幅を幅WMaとすると、幅WMaは幅WRよりも広くなるように形成されている。メサ領域131aの+Y’軸側の面に形成されている励振電極134からは、−Z’軸側の連結部133の+Y’軸側の面に引出電極135が引き出されている。引出電極135は、さらに連結部133の−Z’軸側の側面133aを介して−Y’軸側の面に引き出されている。
図3(b)は、−Y’軸側の面の電極が示された圧電素子130の平面図である。図3(b)では、−Y’軸側の面に形成される電極及び溝部が点線で示されている。メサ領域131aの−Y’軸側の面に形成されている励振電極134は、+Z’軸側の連結部133の−Y’軸側の面を介して枠部132の−Y’軸側の面に引き出され、さらに+Z’軸方向及び+X軸方向に伸びて枠部132の−Y’軸側の面の+Z’軸側及び+X軸側の角部まで引き出されている。また、−Z’軸側の連結部133の−Z’軸側の側面135aを介して−Y’軸側の面に引き出されている引出電極135は、枠部132の−Z’軸側の−X軸側の側面にまで形成されている。各連結部133の−X軸側の枠部132の−Y’軸側の面には、溝部137bが形成されている。溝部137bのZ’軸方向の幅を幅WMbとすると、幅WMbは幅WRよりも広く形成されている。
図3(c)は、−Y’軸側の面の電極が示されたベース板120の平面図である。ベース板120の+Y’軸側の面には、ベース接合面122と、ベース接合面122から−Y’軸側に凹んだベース凹み部121が形成されている。ベース板120の四隅の側面にはキャスタレーション123が形成されており、キャスタレーション123には側面電極129が形成されている。また、ベース接合面122のキャスタレーション123に接する領域には接続電極128が形成されており、側面電極129と接続電極128とが電気的に接続されている。ベース凹み部121の−X軸側には、溝部127が形成されている。溝部127は、圧電素子130の連結部133の−X軸側に形成され、溝部127のZ’軸方向の幅を幅WMcとすると幅WMcは幅WRよりも広く形成される。
図3(d)は、実装面の電極が示されたベース板120の平面図である。図3(d)では、−Y’軸側に形成される電極が点線囲まれて示されている。外部電極125はベース板120の実装面の+X軸側の+Z’軸側及び−X軸側の−Z’軸側に形成されており、側面電極129に電気的に接続されている。アース端子126は、ベース板120の実装面の+X軸側の−Z’軸側及び−X軸側の+Z’軸側に形成されている。
<圧電デバイス100の製造方法>
図4は、圧電デバイス100の製造方法が示されたフローチャートである。以下、図4を参照して圧電デバイス100の製造方法について説明する。
図4は、圧電デバイス100の製造方法が示されたフローチャートである。以下、図4を参照して圧電デバイス100の製造方法について説明する。
ステップS101では、圧電ウエハW130が用意される。圧電ウエハW130は圧電材により形成されるウエハであり、圧電ウエハW130には複数の圧電素子130が形成されている。
図5は、圧電ウエハW130の平面図である。圧電ウエハW130には、圧電素子130がX軸方向及びZ’軸方向に並んで形成されている。また図5では、隣り合う各圧電素子130の境界に、後述されるステップS108でウエハが切断される線であるスクライブライン171が二点鎖線で示されている。
以下、図6及び図7を参照して、圧電ウエハW130に圧電素子130を形成する方法を説明する。図6及び図7は、圧電ウエハW130の作製方法が示されたフローチャートである。また図6及び図7では、フローチャートの各ステップの右隣りに各ステップを説明するための圧電ウエハW130の部分断面図が示されている。この部分断面図は、図5のC−C断面に相当する断面図である。
図6のステップS201では、圧電ウエハW130が用意される。図6(a)は、ステップS201で用意された圧電ウエハW130の部分断面図である。ステップS201で用意される圧電ウエハW130は、+Y’軸側の面及び−Y’軸側の面が平坦に形成されている。圧電ウエハW130では、+Y’軸側の面及び−Y’軸側の面の表面粗さRaが、100Å(オングストローム)以下に形成されている。
ステップS202では、圧電ウエハW130の+Y’軸側及び−Y’軸側の両面に金属膜141及びフォトレジスト142が形成される。図6(b)は、金属膜141及びフォトレジスト142が形成された圧電ウエハW130の部分断面図である。まず、ステップS201で用意された圧電ウエハW130に金属膜141が形成される。さらに金属膜141の表面にフォトレジスト142が形成される。金属膜141は、圧電ウエハW130に金属膜をスパッタリングもしくは真空蒸着などを行うことにより形成される。金属膜141は、例えば圧電ウエハW130に下地としてニッケル(Ni)、クロム(Cr)、チタン(Ti)又はニッケル・タングステン(NiW)等の膜を形成し、下地の上に金(Au)及び銀(Ag)等を成膜することにより形成される。フォトレジスト142は、金属膜141の表面にスピンコートなどの手法で均一に塗布される。
ステップS203では、フォトレジスト142の露光及び現像が行われ、金属膜141の除去が行われる。図6(c)は、フォトレジスト142の露光及び現像が行われ、金属膜141の除去が行われた圧電ウエハW130の部分断面図である。ステップS203では、まず、圧電ウエハW130の+Y’軸側の面にマスク161が配置されてフォトレジスト142が露光され、フォトレジスト142が現像される。さらに、金属膜141がエッチングにより除去される。ステップS203では、圧電素子130の励振部131、貫通溝136、及び連結部133が形成される領域の+Y’軸側の面の金属膜141が除去される。
ステップS204では、励振部131の厚さが薄くなるように圧電ウエハW130がエッチングされる。図6(d)は、励振部131の厚さが薄くなるようにエッチングされた圧電ウエハW130の部分断面図である。圧電ウエハW130がエッチングされる深さは、深さTB1である。ステップS204で行われるエッチングは、例えば、90℃の高温で、フッ酸とフッ化アンモニウムとが混合されたバッファードフッ酸が用いられて行われる。エッチングが高温でバッファードフッ酸が用いられて行われた場合には、圧電ウエハW130の表面が荒くならず、エッチピット等の発生が防がれる。そのため、圧電ウエハW130の表面粗さRaを、100Å(オングストローム)以下に保つことができる。
ステップS205では、圧電ウエハW130に金属膜141及びフォトレジスト142が形成される。図6(e)は、金属膜141及びフォトレジスト142が形成された圧電ウエハW130の部分断面図である。ステップS205では、ステップS204で残った金属膜141及びフォトレジスト142の全てが除去され、再び圧電ウエハW130の+Y’軸側の面及び−Y’軸側の面の全てに金属膜141及びフォトレジスト142が形成される。
ステップS206では、フォトレジスト142の露光及び現像が行われ、金属膜141の除去が行われる。図6(f)は、フォトレジスト142の露光及び現像が行われ金属膜141が除去された圧電ウエハW130の部分断面図である。ステップS206では、マスク162を介してフォトレジスト142の露光及び現像を行い、金属膜141を除去する。ステップS206でフォトレジスト141の露光が行われる領域は、枠部132の+Y’軸側の面に形成される溝部137a、枠部132の−Y’軸側の面に形成される溝部137b、周辺領域131b、貫通溝136、及び連結部133を含む領域である。
図7のステップS207では、圧電ウエハW130がエッチングされる。図7(a)は、エッチングされた圧電ウエハW130の部分断面図である。ステップS207では、圧電ウエハW130の枠部132の+Y’軸側の面に形成される溝部137a、枠部132の−Y’軸側の面に形成される溝部137b、周辺領域131b、貫通溝136、及び連結部133を含む領域のエッチングが行われる。エッチングは、メサ領域131aと周辺領域131bとの段差の高さがTB2となり、枠部132の+Y’軸側の面に形成される溝部137a、枠部132の−Y’軸側の面に形成される溝部137bの深さが深さTB2となるように行われる。
ステップS208では、圧電ウエハW130に金属膜141及びフォトレジスト142が形成される。図7(b)は、金属膜141及びフォトレジスト142が形成された圧電ウエハW130の部分断面図である。ステップS208では、図7(a)に示された圧電ウエハW130から全てのフォトレジスト142及び金属膜141が取り除かれた後に、圧電ウエハW130の+Y’軸側及び−Y’軸側の面の全面に金属膜141とフォトレジスト142とが形成される。
ステップS209では、フォトレジスト142の露光及び現像が行われ、金属膜141の除去が行われる。図7(c)は、フォトレジスト142の露光及び現像が行われ、金属膜141の除去が行われた圧電ウエハW130の部分断面図である。ステップS209では、マスク163を介してフォトレジスト142を露光する。さらにフォトレジスト142を現像し、金属膜141を除去して圧電ウエハW130の貫通溝136が形成される領域の圧電材を露出させる。
ステップS210では、貫通溝136が形成される。図7(d)は、貫通溝136が形成された圧電ウエハW130の部分断面図である。ステップS210では、圧電ウエハW130がエッチングされることにより、圧電ウエハW130に貫通溝136が形成される。
ステップS211では、励振電極134及び引出電極135が形成される。図7(e)は、励振電極134及び引出電極135が形成された圧電ウエハW130の部分断面図である。ステップS210の後に圧電ウエハW130に残った金属膜141及びフォトレジスト142が全て除去され、その後に圧電ウエハW130に励振電極134及び引出電極135が形成される。励振電極134及び引出電極135は、圧電ウエハW130に金属膜をスパッタリングもしくは真空蒸着などを行うことにより形成される。励振電極134及び引出電極135は、例えば圧電ウエハW130に下地としてニッケル(Ni)、クロム(Cr)、チタン(Ti)又はニッケル・タングステン(NiW)等の膜を形成し、下地の上に金(Au)及び銀(Ag)等を成膜することにより形成される。
図4に戻って、ステップS102では、ベースウエハW120が用意される。ベースウエハW120には複数のベース板120が形成される。以下の説明では、ベースウエハW120及びベース板120の基材がガラスであるとして説明する。
図8は、ベースウエハW120の平面図である。ベースウエハW120には、ベース板120がX軸方向及びZ’軸方向に並んで形成されている。また図8では、隣り合う各ベース板120の境界に、スクライブライン171が二点鎖線で示されている。X軸方向及びZ’軸方向に伸びるスクライブライン171の交点には、ベースウエハW120をY’軸方向に貫通し、スクライブライン171のX軸方向及びZ’軸方向に沿って伸びる貫通孔150が形成されている。貫通孔150は、後述されるステップS108でウエハが切断された後にキャスタレーション123となる。また、ベース接合面122の貫通孔150の周りには、接続電極128が形成されている。さらに、図3(d)に示されるように、貫通孔150の側面には側面電極129が形成され、ベースウエハW120の−Y’軸側の面には外部電極125及びアース端子126が形成される。
図9、図10、及び図11は、図8に示されるベースウエハW120の作製方法が示されたフローチャートである。図9、図10、及び図11に示される各ステップの右横には図8に示されたベースウエハW120のF−F断面に相当する部分断面図が示されている。以下、図9、図10、及び図11を参照してベースウエハW120の作製方法を説明する。
図9のステップS301では、ベースウエハW120が用意される。図9(a)には、ステップS301で用意されるベースウエハW120の部分断面図が示されている。ステップS301において用意されるベースウエハW120は、図9(a)に示されるように、+Y’軸側及び−Y’軸側の面が平面状に形成されている。
ステップS302では、ベースウエハW120の+Y’軸側及び−Y’軸側の両面に金属膜141及びフォトレジスト142が形成される。図9(b)には金属膜141及びフォトレジスト142が形成されたベースウエハW120の部分断面図が示されている。図9(b)に示されるように、ベースウエハW120の+Y’軸側及び−Y’軸側の面に金属膜141が形成され、金属膜141の表面にフォトレジスト142が形成される。
ステップS303では、フォトレジスト142が露光され現像される。図9(c)には、フォトレジスト142が露光及び現像されたベースウエハW120の部分断面図が示されている。ステップS303でフォトレジスト142が露光され現像される箇所は、ベースウエハW120の+Y’軸側の面のベース凹み部121(図1参照)に対応した凹み領域180、−Y’軸側の面の貫通孔150に対応した貫通領域181、及びベース接合面122に形成される溝部127に対応した溝領域182である。ベースウエハW120の基材がガラスである場合は、ベースウエハW120のウエットエッチングによってエッチングされる領域が広がるため、凹み領域180、貫通領域181、及び溝領域182はベース凹み部121、溝部127、及び貫通孔150の広さよりも狭く形成される。また、貫通領域181のX軸方向の幅をWA1とすると、幅WA1は、貫通孔150の大きさが大きくなりすぎないように小さく形成されることが望ましい。
ステップS304では、金属膜141がエッチングされる。図9(d)には、金属膜141がエッチングされたベースウエハW120の部分断面図が示されている。ステップS304では、ステップS303でフォトレジスト142が露光及び現像された凹み領域180、溝領域182、及び貫通領域181の金属膜141がエッチングにより取り除かれる。
図10のステップS305では、ベースウエハW120がウエットエッチングされる。図10(a)には、ウエットエッチングされたベースウエハW120の部分断面図が示されている。ステップS305では、凹み領域180、溝領域182、及び貫通領域181のベースウエハW120がエッチング液につけられることにより、凹み領域180、溝領域182、及び貫通領域181の深さが深さHA1となるようにウエットエッチングされる。ガラスのウエットエッチングでは金属膜141の下のガラスもエッチングされるため、例えば、貫通領域181でエッチングされるガラスのX軸方向の幅WA2は、貫通領域181のX軸方向の幅WA1(図9(c)参照)よりも広くなる。
ステップS306では、ベースウエハW120の+Y’軸側の面の金属膜141及びフォトレジスト142が除去され、ベースウエハW120の+Y’軸側の面の全面に再び金属膜141が形成され、金属膜141の表面にフォトレジスト142が形成される。図10(b)には、+Y’軸側の面に金属膜141及びフォトレジスト142が形成されたベースウエハW120の部分断面図が示されている。図10(b)では、ベースウエハW120の+Y’軸側の面の全面は金属膜141及びフォトレジスト142が形成されており、ベースウエハW120の−Y’軸側の面には貫通領域181が形成されている領域のガラスが露出している。
ステップS307では、フォトレジスト142が露光され、現像される。図10(c)には、+Y’軸側の面のフォトレジスト142が露光され現像されたベースウエハW120の部分断面図が示されている。ステップS307で露光され現像されるフォトレジスト142の箇所は、+Y’軸側の面の貫通孔150に対応した貫通領域183である。凹み領域180、溝領域182、及び貫通領域181と同様に、ベースウエハW120はウエットエッチングによってエッチングされる領域が広がるため、貫通領域183は貫通孔150の+Y’軸側の面の広さよりも狭く形成される。また、貫通領域183のX軸方向の幅を幅WA3とする。
ステップS308では、金属膜141がエッチングされる。図10(d)には、金属膜141がエッチングされたベースウエハW120の部分断面図が示されている。ステップS308では、貫通領域183に形成されている金属膜141がエッチングされて除去される。
図11のステップS309では、ベースウエハW120がウエットエッチングされる。図11(a)には、ガラスがウエットエッチングされたベースウエハW120の部分断面図が示されている。ステップS309では、貫通領域181及び貫通領域183の露出したガラスがエッチング液につけられることによりウエットエッチングされ、貫通領域181の深さが深さHA3に、貫通領域183の深さが深さHA2になるように形成される。貫通領域181の深さHA3の深さは、深さHA1(図10(a)参照)と深さHA2との合計の値となる。また、ウエットエッチングの結果、貫通領域183でウエットエッチングされるガラスのX軸方向の幅は幅WA5となり、貫通領域181でウエットエッチングされるガラスのX軸方向の幅は幅WA4となる。幅WA5は幅WA3(図10(c)参照)よりも大きく、幅WA4は幅WA2(図10(a)参照)よりも大きく、幅WA4は幅WA5よりも大きい。
ステップS310では、金属膜141及びフォトレジスト142が除去される。図11(b)には、金属膜141及びフォトレジスト142が除去されたベースウエハW120の部分断面図が示されている。図11(b)におけるベースウエハW120には、ベース凹み部121及び溝部127が形成され、貫通孔150が形成される位置のガラスの厚さは厚さHA4に形成されている。
ステップS311では、サンドブラストにより貫通孔150が形成される。図11(c)は、サンドブラストにより貫通孔150が形成されたベースウエハW120の部分断面図である。ステップS311では、ベースウエハW120の−Y’軸側の面に研磨材を吹き付けるサンドブラストにより、貫通孔150が貫通され、突起面124cが形成される。
ステップS312では、電極が形成される。図11(d)は、電極が形成されたベースウエハW120の部分断面図である。ステップS312では、ベースウエハW120に、接続電極128、側面電極129、外部電極125、及びアース端子126が、金属膜141をスパッタリングもしくは真空蒸着などを行うことにより形成される。
図4に戻って、ステップS103では、リッドウエハW110が用意される。リッドウエハW110には、複数のリッド板110が形成される。
図12は、リッドウエハW110の平面図である。リッドウエハW110には、リッド板110がX軸方向及びZ’軸方向に並んで形成されている。また図12では、隣り合う各リッド板110の境界に、スクライブライン171が二点鎖線で示されている。各リッド板110の−Y’軸側の面には、リッド接合面112と、リッド凹み部111と、溝部117とが形成されている。リッド板110では、リッド凹み部111と溝部117とが同じ深さに形成されている。そのため、溝部117はリッド凹み部111と同時に形成することができ、溝部117のみを形成する工程を設ける必要がない。
ステップS104では、ベースウエハW110に接合材140が塗布される。
図13(a)は、接合材140が塗布されたベースウエハW120の部分断面図である。図13(a)では、図2(b)の断面図に相当する断面を含む断面図が示されている。ベースウエハW120のベース接合面122に接合材140が塗布される。ベース板120は、ベース凹み部121の+X軸側のベース接合面122のX軸方向の長さと、ベース凹み部121の−X軸側のベース接合面122のX軸方向の長さとが共に長さLA1に形成されている。また、ベース凹み部121の+X軸側に塗布される接合材140のX軸方向の長さと、ベース凹み部121の−X軸側に塗布される接合材140のX軸方向の長さとが共に長さLA2に形成されている。
図13(a)は、接合材140が塗布されたベースウエハW120の部分断面図である。図13(a)では、図2(b)の断面図に相当する断面を含む断面図が示されている。ベースウエハW120のベース接合面122に接合材140が塗布される。ベース板120は、ベース凹み部121の+X軸側のベース接合面122のX軸方向の長さと、ベース凹み部121の−X軸側のベース接合面122のX軸方向の長さとが共に長さLA1に形成されている。また、ベース凹み部121の+X軸側に塗布される接合材140のX軸方向の長さと、ベース凹み部121の−X軸側に塗布される接合材140のX軸方向の長さとが共に長さLA2に形成されている。
ステップS105では、ベースウエハW120と圧電ウエハW130とが接合される。
図13(b)は、ベースウエハW120と圧電ウエハW130とが互いに接合されたウエハの部分断面図である。ベースウエハW130のベース接合面122に塗布された接合材140は、ベースウエハW120と圧電ウエハW130とが互いに押し合わされることにより、接合材140がX−Z’平面内に広がる。その結果、接合材140は、ベース凹み部121に接合材140のはみ出し141が生じる場合がある。このようなはみ出し141が連結部133付近で起こり、連結部133に接合材140が付着すると、圧電デバイス100の耐衝撃性などが低下してしまう。圧電デバイス100では、連結部133の近傍に溝部127及び溝部137bが形成されているため、接合材140がこれらの溝部に入ることで、接合材140が連結部133に付着することが防がれている。
図13(b)は、ベースウエハW120と圧電ウエハW130とが互いに接合されたウエハの部分断面図である。ベースウエハW130のベース接合面122に塗布された接合材140は、ベースウエハW120と圧電ウエハW130とが互いに押し合わされることにより、接合材140がX−Z’平面内に広がる。その結果、接合材140は、ベース凹み部121に接合材140のはみ出し141が生じる場合がある。このようなはみ出し141が連結部133付近で起こり、連結部133に接合材140が付着すると、圧電デバイス100の耐衝撃性などが低下してしまう。圧電デバイス100では、連結部133の近傍に溝部127及び溝部137bが形成されているため、接合材140がこれらの溝部に入ることで、接合材140が連結部133に付着することが防がれている。
ステップS106は、圧電ウエハW130に接合材140が塗布される。
図13(c)は、接合材140が塗布された圧電ウエハW130の部分断面図である。圧電ウエハW130の枠部132の+Y’軸側の面に、接合材140が塗布される。枠部132の+X軸側に塗布される接合材140のX軸方向の長さと、枠部132の−X軸側に塗布される接合材140のX軸方向の長さとが共に長さLA3に形成されている。長さLA3は長さLA2と同じ長さであってもよい。
図13(c)は、接合材140が塗布された圧電ウエハW130の部分断面図である。圧電ウエハW130の枠部132の+Y’軸側の面に、接合材140が塗布される。枠部132の+X軸側に塗布される接合材140のX軸方向の長さと、枠部132の−X軸側に塗布される接合材140のX軸方向の長さとが共に長さLA3に形成されている。長さLA3は長さLA2と同じ長さであってもよい。
ステップS107は、圧電ウエハW130とリッドウエハW110とが接合される。
図13(d)は、圧電ウエハW130とリッドウエハW110とが接合されたウエハの部分断面図である。接合は、圧電ウエハW130にリッドウエハW110が押し合わされることにより行われる。圧電ウエハW130とリッドウエハW110とが押し合わされることにより、接合材140がX−Z’平面内に広がる。圧電デバイス100では、リッドウエハW110に溝部117が形成され圧電素子130の枠部132の+Y’軸側の面に溝部137aが形成されていることにより、接合材140がX―Z’平面内に広がる際にこれらの溝部に接合材140が入るため、溝部の近傍ではリッド凹み部111に接合材140がはみ出すことが防がれている。したがって、溝部の近傍に形成されている連結部133に接合材140が付着することが防がれる。
図13(d)は、圧電ウエハW130とリッドウエハW110とが接合されたウエハの部分断面図である。接合は、圧電ウエハW130にリッドウエハW110が押し合わされることにより行われる。圧電ウエハW130とリッドウエハW110とが押し合わされることにより、接合材140がX−Z’平面内に広がる。圧電デバイス100では、リッドウエハW110に溝部117が形成され圧電素子130の枠部132の+Y’軸側の面に溝部137aが形成されていることにより、接合材140がX―Z’平面内に広がる際にこれらの溝部に接合材140が入るため、溝部の近傍ではリッド凹み部111に接合材140がはみ出すことが防がれている。したがって、溝部の近傍に形成されている連結部133に接合材140が付着することが防がれる。
ステップS108は、ウエハがダイシングにより切断される。ステップS108では、リッドウエハW110、圧電ウエハW130、及びベースウエハW120が互いに接合されたウエハを、スクライブライン171に沿って切断することにより、個々の圧電デバイス100が形成される。
圧電デバイスでは、連結部に接合材が塗布されて接合材が硬化した場合、連結部がたわまなくなるため衝撃に対して弱くなり、圧電デバイスの耐衝撃性が低下する。また、連結部に接合材が付着しないように接合材の塗布量を大きく減らした場合、圧電デバイスの密封が解け易くなる場合がある。圧電デバイス100では、連結部133の近傍に溝部が形成されることにより、接合材140の塗布量を大きく減らすことなく、連結部133に接合材140が付着することが防がれている。また、圧電デバイス100に形成される溝部は、圧電デバイス100の製造方法で示されたように溝部を形成するためだけの特別な工程を行う必要がないため、溝部を有さない圧電デバイスの製造方法と同様の手順により製造することができるため好ましい。
また、圧電デバイス100では溝部が連結部133の近傍のみに形成されている。このように、圧電デバイス100では圧電デバイス100の外壁の厚さが薄くなる箇所が限定されているため、圧電デバイス100の外壁の強度の低下が防がれている。
さらに圧電素子は、メサ領域の+Y’軸側及び−Y’軸側の表面と周辺領域の+Y’軸側及び−Y’軸側の表面との平行度が悪い場合には圧電素子のクリスタルインピーダンス(CI)値が悪くなる。圧電素子130ではメサ領域131aを形成する際にバッファードフッ酸を使用して表面粗さが荒くならないように励振部131が形成されており、表面粗さが荒くならないように形成されることでメサ領域と周辺領域との表面の平行度が高い状態に保たれている。そのため、圧電素子130では、メサ領域と周辺領域との平行度の悪さに起因するCI値の悪化が防がれている。圧電素子130では、表面粗さRaが100Å以下であるときに、良好なCI値をとる。
(第2実施形態)
圧電デバイス100には、さまざまな変形例が考えられる。以下、圧電デバイス00の変形例をいくつか説明する。また、以下の説明においては、第1実施形態で説明された圧電デバイス100と同じ部分に関しては同じ記号を付してその説明を省略する。
圧電デバイス100には、さまざまな変形例が考えられる。以下、圧電デバイス00の変形例をいくつか説明する。また、以下の説明においては、第1実施形態で説明された圧電デバイス100と同じ部分に関しては同じ記号を付してその説明を省略する。
<圧電デバイス200の構成>
図14は、圧電デバイス200の分解斜視図である。圧電デバイス200は、リッド板110と、ベース板220と、圧電素子230と、により形成されている。
図14は、圧電デバイス200の分解斜視図である。圧電デバイス200は、リッド板110と、ベース板220と、圧電素子230と、により形成されている。
圧電素子230は、所定の振動数で振動する励振部231と、励振部231の周りを取り囲むように形成される枠部232と、励振部231と枠部232とを連結する2本の連結部233と、を有している。2本の連結部233は、励振部231の−X軸側の辺に連結されており、さらに励振部231からX軸方向に平行に伸びて枠部232に連結されている。また、励振部231と枠部232との間の連結部233以外の領域には、圧電素子230をY’軸方向に貫通する貫通溝236が形成されている。さらに、励振部231の+Y’軸側及び−Y’軸側の面にはそれぞれ励振電極234が形成されている。各励振電極234から枠部232へは、それぞれ引出電極235が引き出されている。
ベース板220は、X軸方向に長辺が伸び、Z’軸方向に短辺が伸びた矩形形状に形成されている。ベース板220の−Y’軸側の面は、プリント基板等にハンダを介して電気的に接続されるための電極である外部電極225が形成される実装面である。また、ベース板220の+Y’軸側の面であるベース接合面222には接合材140が塗布され、圧電素子230の枠部232の−Y’軸側の面に接合される。さらに、ベース板220にはベース接合面222から−Y’軸方向に凹んで形成されるベース凹み部221が形成されており、ベース板220の四隅の角部の側面には、ベース板220の内側にくぼんだキャスタレーション223が形成されている。ベース接合面222のキャスタレーション223に接する領域には、圧電素子230の引出電極235に電気的に接続される接続電極228が形成されている。また、キャスタレーション223には、側面電極229が形成され、側面電極229は外部電極225及び接続電極228に電気的に接続されている。さらに、ベース凹み部221の−X軸側のベース接合面222における圧電素子230の2本の連結部233のそれぞれの近傍には、ベース接合面222から凹んだ溝部227が形成されている。
図15(a)は、圧電素子230の平面図である。圧電素子230は、励振部234と、励振部を囲む枠部232と、励振部234と枠部232とを連結する2本の連結部233と、により構成されている。各連結部233は、Z’軸方向の幅が幅WRに形成されている。励振部234のY’軸側の面に形成されている励振電極234からは、−Z’軸側の連結部233の+Y’軸側の面、−Z’軸側の側面233a、及び−Y’軸側の面を介して枠部232に伸び、枠部232の−Z’軸側の−X軸側の角部にまで引出電極235が引き出されている。また、−Y’軸側の面に形成されている励振電極234からは、+Z’軸側の連結部233を介して枠部232の+X軸側の+Z’軸側の角部にまで引出電極235が引き出されている。
図15(b)は、ベース板220の平面図である。ベース板220の−Y’軸側の面の+X軸側及び−X軸側にはそれぞれ外部電極225が形成されており、ベース接合面222のキャスタレーション223の周囲には、接続電極228が形成されている。ベース凹み部221の−X軸側には、2つの溝部227が形成されている。各溝部227は、連結部233の−X軸側に形成され、溝部227のZ’軸方向の長さWMcは、連結部233のZ’軸方向の幅WRと同じ長さ、またはそれよりも長く形成されている。
図15(c)は、図14のD−D断面図である。圧電素子230は、励振部231、連結部233、及び枠部232のY’軸方向の厚さが等しく形成されている。ベース板220は、キャスタレーション223の側面に形成されている側面電極229が、ベース接合面222に形成されている接続電極228及び実装面に形成されている外部電極225に電気的に接続されている。また、接続電極228は引出電極235と電気的に接続されていることから、外部電極225と励振電極234とが電気的に接続されている。ベース接合面222に形成されている溝部227の深さは、ベース板220のベース凹み部221の深さに等しい。そのため、溝部227はベース凹み部221を形成する工程において、ベース凹み部221と同時に形成することができる。また、圧電デバイス200は、連結部233の−X軸側に溝部117及び溝部227が形成されていることにより、連結部223に接合材140が付着することが防がれている。
<圧電デバイス300の構成>
図16(a)は、圧電デバイス300の断面図である。図16(a)では、図14のD−D断面に対応する圧電デバイス300の断面図が示されている。圧電デバイス300は、リッド板310と、ベース板230と、圧電素子230と、により形成されている。リッド板310は、−Y’軸側の面に、リッド接合面312と、リッド接合面312から+Y’軸方向に凹んだリッド凹み部311及び溝部317と、が形成されている。リッド板310はリッド接合面312において、圧電素子230の枠部232の+Y’軸側の面に接合材140を介して接合される。ベース板320は、+Y’軸側の面に、ベース接合面322と、ベース接合面322から−Y’軸方向に凹んだベース凹み部321及び溝部327と、が形成されている。ベース板320はベース接合面322において、圧電素子230の枠部232の−Y’軸側の面に接合材140を介して接合される。リッド板310に形成されている溝部317は連結部233の−X軸側に形成されており、リッド凹み部311と同じ深さに形成されている。ベース板320に形成されている溝部327は連結部233の−X軸側に形成されており、ベース凹み部321と同じ深さに形成されている。溝部317はリッド凹み部311と、溝部327はベース凹み部321と同時に形成することができ、また溝部317及び溝部327はそれぞれリッド凹み部311及びベース凹み部321に繋がって形成されている。圧電デバイス300では、溝部327及び溝部317が形成されていることにより、接合材140が連結部233に付着することが防がれている。
図16(a)は、圧電デバイス300の断面図である。図16(a)では、図14のD−D断面に対応する圧電デバイス300の断面図が示されている。圧電デバイス300は、リッド板310と、ベース板230と、圧電素子230と、により形成されている。リッド板310は、−Y’軸側の面に、リッド接合面312と、リッド接合面312から+Y’軸方向に凹んだリッド凹み部311及び溝部317と、が形成されている。リッド板310はリッド接合面312において、圧電素子230の枠部232の+Y’軸側の面に接合材140を介して接合される。ベース板320は、+Y’軸側の面に、ベース接合面322と、ベース接合面322から−Y’軸方向に凹んだベース凹み部321及び溝部327と、が形成されている。ベース板320はベース接合面322において、圧電素子230の枠部232の−Y’軸側の面に接合材140を介して接合される。リッド板310に形成されている溝部317は連結部233の−X軸側に形成されており、リッド凹み部311と同じ深さに形成されている。ベース板320に形成されている溝部327は連結部233の−X軸側に形成されており、ベース凹み部321と同じ深さに形成されている。溝部317はリッド凹み部311と、溝部327はベース凹み部321と同時に形成することができ、また溝部317及び溝部327はそれぞれリッド凹み部311及びベース凹み部321に繋がって形成されている。圧電デバイス300では、溝部327及び溝部317が形成されていることにより、接合材140が連結部233に付着することが防がれている。
図16(b)は、リッド板310の平面図である。リッド板310では、溝部317とリッド凹み部311とが互いに繋がって形成されている。また、溝部317とリッド凹み部311とのZ’軸方向の幅が等しく形成されている。
図16(c)は、ベース板320の平面図である。ベース板320では、溝部327とベース凹み部321とが互いに繋がって形成されている。また、溝部327とリッド凹み部321とのZ’軸方向の幅が等しく形成されている。
<圧電デバイス400の構成>
図17(a)は、圧電デバイス400の断面図である。図17(a)では、図14のD−D断面に対応する圧電デバイス400の断面図が示されている。圧電デバイス400は、リッド板410と、ベース板320と、圧電素子430と、により構成されている。リッド板410は、+Y’軸側の面及び−Y’軸側の面が共に平面に形成された平板状の形状を有している。圧電素子430は、励振部431と、枠部432と、連結部433と、により形成されている。励振部431の+Y’軸側及び−Y’軸側の面には励振電極434が形成されている。各励振電極434からは、連結部433を介して枠部432に引出電極435が引き出されている。また、引出電極435はベース板320の接続電極228に電気的に接続される。圧電素子430は、励振部431と連結部433とが同じ厚さに形成されており、枠部432は励振部431及び連結部433よりも厚く形成されている。枠部432の+Y’軸側の面には溝部437aが形成されている。溝部437aは、枠部432の連結部433に接した領域に形成されている。溝部437aが形成されている領域の枠部432と、連結部433と、励振部431との厚さは等しく形成されているため、溝部437aは連結部433及び励振部431と同時に形成することができる。圧電デバイス400では、圧電素子430に形成された溝部437aと、ベース板220に形成された溝部327とにより、接合材140が連結部433に接触することが防がれている。
図17(a)は、圧電デバイス400の断面図である。図17(a)では、図14のD−D断面に対応する圧電デバイス400の断面図が示されている。圧電デバイス400は、リッド板410と、ベース板320と、圧電素子430と、により構成されている。リッド板410は、+Y’軸側の面及び−Y’軸側の面が共に平面に形成された平板状の形状を有している。圧電素子430は、励振部431と、枠部432と、連結部433と、により形成されている。励振部431の+Y’軸側及び−Y’軸側の面には励振電極434が形成されている。各励振電極434からは、連結部433を介して枠部432に引出電極435が引き出されている。また、引出電極435はベース板320の接続電極228に電気的に接続される。圧電素子430は、励振部431と連結部433とが同じ厚さに形成されており、枠部432は励振部431及び連結部433よりも厚く形成されている。枠部432の+Y’軸側の面には溝部437aが形成されている。溝部437aは、枠部432の連結部433に接した領域に形成されている。溝部437aが形成されている領域の枠部432と、連結部433と、励振部431との厚さは等しく形成されているため、溝部437aは連結部433及び励振部431と同時に形成することができる。圧電デバイス400では、圧電素子430に形成された溝部437aと、ベース板220に形成された溝部327とにより、接合材140が連結部433に接触することが防がれている。
図17(b)は、圧電素子430の平面図である。圧電素子430は、励振部431と枠部432とが2本の連結部433により連結されている。また、励振部431と枠部432との間の連結部433以外の領域には、圧電素子430をY’軸方向に貫通する貫通溝436が形成されている。枠部432の+Y’軸側の面の連結部433に接する領域に形成されている溝部437aは、貫通溝436のZ’軸方向の幅と同じ幅に形成されており、連結部433の−X軸側に形成されている。
<圧電デバイス500の構成>
図17(c)は、圧電デバイス500の断面図である。図17(c)では、図14のD−D断面に対応する圧電デバイス500の断面図が示されている。圧電デバイス500は、リッド板410と、ベース板220(図15(c)参照)と、圧電素子430と、により構成されている。圧電デバイス500では、圧電素子430に形成された溝部437aと、ベース板220に形成された溝部227とにより、接合材140が連結部433に接触することが防がれている。
図17(c)は、圧電デバイス500の断面図である。図17(c)では、図14のD−D断面に対応する圧電デバイス500の断面図が示されている。圧電デバイス500は、リッド板410と、ベース板220(図15(c)参照)と、圧電素子430と、により構成されている。圧電デバイス500では、圧電素子430に形成された溝部437aと、ベース板220に形成された溝部227とにより、接合材140が連結部433に接触することが防がれている。
<圧電デバイス600の構成>
図18(a)は、圧電デバイス600の断面図である。図18(a)では、図14のD−D断面に対応する圧電デバイス600の断面図が示されている。圧電デバイス600は、リッド板410と、ベース板620と、圧電素子630と、により構成されている。ベース板620の+Y’軸側の面には、ベース接合面222と、ベース接合面222から−Y’軸方向に凹んだベース凹み部221と、が形成されている。ベース板620には溝部が形成されていない。圧電素子630は、励振部131(図3(a)参照)と、枠部632と、連結部133と、により構成されている。枠部632の+Y’軸側及び−Y’軸側の面の連結部133に接するよう領域には、それぞれ溝部637a及び溝部637bが形成されている。圧電デバイス600は、圧電素子630に溝部637a及び溝部637bが形成されていることにより、接合材140が連結部133に接触することが防がれている。また、圧電素子630の溝部637a及び溝部637bが形成される部分の枠部632の厚さは連結部133及び周辺領域131bと同じ厚さに形成されているため、溝部637a及び溝部637bは連結部133及び周辺領域131bと同時に形成することができる。
図18(a)は、圧電デバイス600の断面図である。図18(a)では、図14のD−D断面に対応する圧電デバイス600の断面図が示されている。圧電デバイス600は、リッド板410と、ベース板620と、圧電素子630と、により構成されている。ベース板620の+Y’軸側の面には、ベース接合面222と、ベース接合面222から−Y’軸方向に凹んだベース凹み部221と、が形成されている。ベース板620には溝部が形成されていない。圧電素子630は、励振部131(図3(a)参照)と、枠部632と、連結部133と、により構成されている。枠部632の+Y’軸側及び−Y’軸側の面の連結部133に接するよう領域には、それぞれ溝部637a及び溝部637bが形成されている。圧電デバイス600は、圧電素子630に溝部637a及び溝部637bが形成されていることにより、接合材140が連結部133に接触することが防がれている。また、圧電素子630の溝部637a及び溝部637bが形成される部分の枠部632の厚さは連結部133及び周辺領域131bと同じ厚さに形成されているため、溝部637a及び溝部637bは連結部133及び周辺領域131bと同時に形成することができる。
図18(b)は、圧電素子630の平面図である。圧電素子630は、励振部131と枠部632とが2本の連結部133により連結されている。また、励振部131と枠部632との間の連結部133以外の領域には、圧電素子630をY’軸方向に貫通する貫通溝136が形成されている。枠部632の+Y’軸側の面の連結部133に接する領域に形成されている溝部637a及び−Y’軸側の面の連結部133に接する領域に形成されている溝部637bは、貫通溝136のZ’軸方向の幅と同じ幅に形成されている。また、溝部637a及び溝部637bは、互いにY’軸方向に重なって形成されている。圧電素子630では、枠部632の−Y’軸側に形成される引出電極635の一部が、溝部637bを介して枠部632の角部にまで引き出されている。
<圧電デバイス700の構成>
図18(c)は、圧電デバイス700の断面図である。圧電デバイス700は、圧電素子730と、リッド板410と、ベース板620と、により構成されている。圧電素子730は、励振部131と、枠部732と、連結部133と、により構成されている。枠部732の+Y’軸側の面には溝部637aが形成されており、−Y’軸側の面には溝部737bが形成されている。溝部737bは溝部637aとはY’軸方向に重なっておらず、溝部637aよりも−X軸側に形成されている。また、溝部737bは、溝部637bと同様に、貫通溝136のZ’軸方向の幅と同じ幅に形成されている。圧電デバイス700は、リッド板410と圧電素子730との間に塗布される接合材140が溝部637aに入り込み、ベース板410と圧電素子730との間に塗布される接合材140が溝部737bに入り込むことにより、接合材140が連結部133に接触することが防がれている。また、溝部637aのY’軸に垂直な面と連結部133及び周辺領域131bの+Y’軸側の面とが同一平面上に形成され、溝部737bのY’軸に垂直な面と連結部133及び周辺領域131bの−Y’軸側の面とが同一平面上に形成されているため、溝部637a及び溝部737bは連結部133及び周辺領域131bと同時に形成することができる。
図18(c)は、圧電デバイス700の断面図である。圧電デバイス700は、圧電素子730と、リッド板410と、ベース板620と、により構成されている。圧電素子730は、励振部131と、枠部732と、連結部133と、により構成されている。枠部732の+Y’軸側の面には溝部637aが形成されており、−Y’軸側の面には溝部737bが形成されている。溝部737bは溝部637aとはY’軸方向に重なっておらず、溝部637aよりも−X軸側に形成されている。また、溝部737bは、溝部637bと同様に、貫通溝136のZ’軸方向の幅と同じ幅に形成されている。圧電デバイス700は、リッド板410と圧電素子730との間に塗布される接合材140が溝部637aに入り込み、ベース板410と圧電素子730との間に塗布される接合材140が溝部737bに入り込むことにより、接合材140が連結部133に接触することが防がれている。また、溝部637aのY’軸に垂直な面と連結部133及び周辺領域131bの+Y’軸側の面とが同一平面上に形成され、溝部737bのY’軸に垂直な面と連結部133及び周辺領域131bの−Y’軸側の面とが同一平面上に形成されているため、溝部637a及び溝部737bは連結部133及び周辺領域131bと同時に形成することができる。
<圧電デバイス800の構成>
図19は、圧電デバイス800の分解斜視図である。圧電デバイス800は、リッド板410と、ベース板820と、圧電素子830と、により形成されている。
図19は、圧電デバイス800の分解斜視図である。圧電デバイス800は、リッド板410と、ベース板820と、圧電素子830と、により形成されている。
圧電素子830は、所定の振動数で振動する励振部831と、励振部831の周りを取り囲むように形成される枠部832と、励振部831と枠部832とを連結する1本の連結部833と、を有している。1本の連結部833は、励振部831の−X軸側の辺に連結されており、さらにX軸方向に平行に伸びて枠部832に連結されている。また、励振部831と枠部832との間の連結部833以外の領域には、圧電素子830をY’軸方向に貫通する貫通溝836が形成されている。さらに、励振部831の+Y’軸側及び−Y’軸側の面にはそれぞれ励振電極834が形成されている。励振電極834からは、引出電極835が枠部832の角部にまで引き出されている。
ベース板820は、X軸方向に長辺が伸び、Z’軸方向に短辺が伸びた矩形形状に形成されている。ベース板820の−Y’軸側の面は、プリント基板等にハンダを介して電気的に接続されるための電極である外部電極125が形成される実装面である。また、ベース板820の+Y’軸側の面であるベース接合面822には接合材140が塗布され、圧電素子830の枠部832の−Y’軸側の面に接合される。さらに、ベース板820にはベース接合面822から−Y’軸方向に凹んで形成されるベース凹み部221が形成されており、ベース板820の四隅の角部の側面には、ベース板820の内側にくぼんだキャスタレーション223が形成されている。ベース接合面822のキャスタレーション223に接する領域には、圧電素子830の引出電極835に電気的に接続される接続電極228が形成されている。また、キャスタレーション223には、側面電極229が形成され、側面電極229は外部電極225及び接続電極228に電気的に接続されている。さらに、ベース凹み部221の−X軸側のベース接合面822の圧電素子830の1本の連結部833の近傍には、ベース接合面822から凹んだ溝部827が形成されている。
図20は、図19のE−E断面図である。圧電素子830は、励振部831、連結部833、及び枠部832の溝部837aが形成されている領域のY’軸方向の厚さが等しく形成されている。そのため、励振部831、連結部833、及び枠部832の溝部837aが形成されている領域は同時に形成することができる。ベース板820は、キャスタレーション223の側面に形成されている側面電極229が、ベース接合面822に形成されている接続電極228及び実装面に形成されている外部電極125に電気的に接続されている。また、接続電極228は引出電極835と電気的に接続されていることから、外部電極125と励振電極835とが電気的に接続されている。また、ベース接合面822に形成されている溝部827の深さは、ベース板820のベース凹み部221の深さに等しい。そのため、溝部827はベース凹み部221を形成する工程において、ベース凹み部221と同時に形成することができる。圧電デバイス800は、リッド板410と圧電素子830との間に塗布される接合材140が溝部837aに入り込み、ベース板410と圧電素子830との間に塗布される接合材140が溝部837bに入り込むことにより、接合材140が連結部833に接触することが防がれている。
図21(a)は、圧電素子830の平面図である。圧電素子830は、励振部831の−X軸側の辺の中央部に1本の連結部833が連結されている。また、連結部833は励振部831から−X軸方向に伸びて枠部832に連結されている。また、連結部833が連結される枠部832の+Y’軸側の面の周囲には、溝部827aが形成されている。溝部827aのZ’軸方向の長さは、連結部833のZ’軸方向の幅よりも長く形成されている。励振部831の+Y’軸側及び−Y’軸側の面には励振電極834が形成されており、各励振電極834からは引出電極835が引き出されている。+Y’軸側の面に形成されている励振電極834から引き出される引出電極835は、連結部833の+Y’軸側の面、+Z’軸側の側面833a、及び−Y’軸側の面を通り、枠部832の−X軸側の+Z’軸側の角部にまで引き出されている。また、−Y’軸側の面に形成されている励振電極834から引き出されている引出電極835は、連結部833の−Y’軸側の面を介して枠部832に引き出され、さらに枠部832を−Z’軸方向及び+X軸方向に伸びて+X軸側の−Z’軸側の角部にまで形成されている。
図21(b)は、ベース板820の平面図である。ベース板820の四隅の側面には、キャスタレーション223が形成されており、キャスタレーション223には側面電極229(図20参照)が形成されている。また、ベース板820の−Y’軸側の面の+X軸側及び−X軸側にはそれぞれ外部電極225が形成されており、ベース接合面822のキャスタレーション223の周囲には、接続電極228が形成されている。ベース凹み部221の−X軸側の中央のベース接合面822には、ベース凹み部221に隣接する溝部827が形成されている。溝部827のZ’軸方向の長さは連結部833のZ’軸方向の幅よりも長く形成されている。枠部827は、圧電素子830に形成される溝部827aの−Y’軸側に重なるように形成されており、連結部833に接合材140が接触することを防いでいる。
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。
例えば、励振部、枠部、及び連結部の厚さが等しい圧電素子230(図14参照)に溝部が形成されてもよい。すなわち、圧電素子、リッド板、及びベース板の製造工程では、溝部を形成するための工程が追加されることにより溝部が形成されても良い。
さらに、上記の実施形態では圧電素子にATカットの水晶素子である場合を示したが、同じように厚みすべりモードで振動するBTカット、又は音叉型水晶素子などであっても同様に適用できる。さらに圧電素子は水晶材のみならず、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に基本的に適用できる。
100、200、300、400、500、600、700、800 … 圧電デバイス
110、310、410 … リッド板
111、311 … リッド凹み部
112、312 … リッド接合面
117、317 … 溝部
120、220、320、620、820 … ベース板
121、221、321 … ベース凹み部
122、222、322 … ベース接合面
123、223 … キャスタレーション
124a … 第1面
124b … 第2面
124c … 突起面
125、225 … 外部電極
126 … アース端子
127、227、827 … 溝部
128、228 … 接続電極
129、229 … 側面電極
130、230、430、630、730、830 … 圧電素子
131、231、431、831 … 励振部
131a … メサ領域
131b … 周辺領域
132、232、432、632、732、832 … 枠部
133、233、433、833 … 連結部
134、234、434、834 … 励振電極
135、235、435、635、835 … 引出電極
136、236 … 貫通溝
137a、137b、437a、637a、637b、737b … 溝部
140 … 接合材
141 … 金属膜
142 … フォトレジスト
150 … 貫通孔
161、162、163 … マスク
171 … スクライブライン
180 … 凹み領域
181、183 … 貫通領域
182 … 溝領域
110、310、410 … リッド板
111、311 … リッド凹み部
112、312 … リッド接合面
117、317 … 溝部
120、220、320、620、820 … ベース板
121、221、321 … ベース凹み部
122、222、322 … ベース接合面
123、223 … キャスタレーション
124a … 第1面
124b … 第2面
124c … 突起面
125、225 … 外部電極
126 … アース端子
127、227、827 … 溝部
128、228 … 接続電極
129、229 … 側面電極
130、230、430、630、730、830 … 圧電素子
131、231、431、831 … 励振部
131a … メサ領域
131b … 周辺領域
132、232、432、632、732、832 … 枠部
133、233、433、833 … 連結部
134、234、434、834 … 励振電極
135、235、435、635、835 … 引出電極
136、236 … 貫通溝
137a、137b、437a、637a、637b、737b … 溝部
140 … 接合材
141 … 金属膜
142 … フォトレジスト
150 … 貫通孔
161、162、163 … マスク
171 … スクライブライン
180 … 凹み領域
181、183 … 貫通領域
182 … 溝領域
Claims (16)
- 励振電極を有する矩形状の励振部と前記励振部の周囲を囲む枠部と前記励振部の矩形の一辺と前記枠部とを連結する所定幅の連結部とを有する圧電材により形成される矩形形状の圧電素子と、
前記励振電極と電気的につながる一対の外部電極が形成される実装面と、前記枠部の一主面に接合されるベース接合面と、を有するベース板と、
前記枠部の他主面に接合されるリッド板と、
前記ベース板と前記枠部との間及び前記リッド板と前記枠部との間にペースト状態で塗布され、その後固化して前記ベース板と前記枠部と前記リッド板とを接合する接合材と、
を備え、
前記連結部の近傍で、且つ前記枠部、前記ベース板又は前記リッド板の少なくとも1カ所に前記連結部の所定幅と同等以上の長さの溝部が形成されている圧電デバイス。 - 前記連結部は1本または2本で前記励振部の一辺と前記枠部とを連結する請求項1に記載の圧電デバイス。
- 前記連結部の近傍の接合材は前記溝部に入り込み、前記溝部を越えて前記連結部にまで形成されていない請求項1又は請求項2に記載の圧電デバイス。
- 前記ベース板は、前記実装面から前記ベース接合面に至る側面から内側にくぼんだ一対のキャスタレーションが形成されたガラス又は圧電材からなり、
前記一対のキャスタレーションは前記実装面から前記ベース接合面側へ外側に伸びた第1面と、前記ベース接合面から前記実装面に外側に伸び前記第1面よりも面積が狭い第2面と、を有している請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の圧電デバイス。 - 前記ベース板に形成される前記溝部の深さは、前記第1面が形成される前記キャスタレーションの深さ、又は前記第2面が形成される前記キャスタレーションの深さに等しい請求項4に記載の圧電デバイス。
- 前記一対のキャスタレーションは、前記第1面と前記第2面との間に前記第1面及び前記第2面よりも前記ベース板の外側に突き出た突起面を有する請求項4又は請求項5に記載の圧電デバイス。
- 前記ベース板は、前記ベース接合面から凹んだベース凹み部を有し、前記ベース凹み部と前記溝部とが一体化されている請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
- 前記リッド板は、前記溝部及び前記枠部の他主面に接合するリッド接合面から凹んだリッド凹み部を有し、前記リッド板に形成される前記溝部の深さと前記リッド凹み部の深さとが等しい請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
- 前記リッド板は、前記リッド凹み部と前記リッド板に形成される前記溝部とが一体化されている請求項8に記載の圧電デバイス。
- 前記励振部は、メサ領域と前記メサ領域の周囲に形成され前記メサ領域よりも薄い周辺領域とを有し、
前記メサ領域には前記励振電極が形成され、前記連結部及び前記枠部には前記励振電極から引き出された引出電極が形成されている請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の圧電デバイス。 - 前記枠部に形成される前記溝部の深さは、前記メサ領域と前記周辺領域との段差の高さに等しい請求項10に記載の圧電デバイス。
- 前記メサ領域の表面粗さが100Å以下である請求項10又は請求項11に記載の圧電デバイス。
- 励振電極を有する矩形状の励振部と前記励振部の周囲を囲む枠部と前記励振部の矩形の一辺と前記枠部とを連結する所定幅の連結部とを有する圧電材により形成される矩形形状の複数の圧電素子が形成された圧電ウエハを用意する工程と、
前記励振電極と電気的につながる一対の外部電極が形成される実装面と、前記枠部の一主面に接合されるベース接合面と、を有する複数のベース板が形成されたベースウエハを用意する工程と、
前記枠部の他主面に接合される複数のリッド板が形成されたリッドウエハを用意する工程と、
前記ベースウエハと前記圧電ウエハとの間、及び前記リッドウエハと前記圧電ウエハとの間に、前記ベースウエハと前記圧電ウエハと前記リッドウエハとを接合するための接合材をペースト状態で塗布し、前記ベースウエハと前記圧電ウエハと前記リッドウエハとを接合する接合工程と、を有し、
前記連結部の近傍で、且つ前記枠部、前記ベース板又は前記リッド板の少なくとも1カ所に前記連結部の所定幅と同等以上の長さの溝部が形成されている圧電デバイスの製造方法。 - 前記リッドウエハを用意する工程では、前記リッド板に前記枠部の他主面に接合するリッド接合面から凹んだリッド凹み部が形成され、前記リッド板に形成される前記溝部の深さが前記リッド凹み部の深さに等しい請求項13の圧電デバイスの製造方法。
- 前記圧電ウエハを用意する工程では、前記励振部にメサ領域と前記メサ領域の周囲に形成され前記メサ領域よりも薄い周辺領域とが形成され、前記枠部に形成される前記溝部の深さは、前記メサ領域と前記周辺領域との段差の高さに等しい請求項13に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記ベースウエハを用意する工程では、前記ベース板に前記実装面から前記ベース接合面に至る側面から内側にくぼんだ一対のキャスタレーションが形成され、
前記一対のキャスタレーションに前記実装面から前記ベース接合面側へ外側に伸びた第1面と、前記ベース接合面から前記実装面に外側に伸び前記第1面よりも面積が狭い第2面とが形成され、
前記ベース板に形成される前記溝部の深さが、前記第1面が形成される前記キャスタレーションの深さ、又は前記第2面が形成される前記キャスタレーションの深さに等しく形成される請求項13に記載の圧電デバイスの製造方法。
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JP2017528012A (ja) * | 2015-07-22 | 2017-09-21 | 成都泰美克晶体技術有限公司Chengdu Timemaker Crystal Technology Co., Ltd | 片面凸構造を有する圧電石英チップ |
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- 2011-09-12 JP JP2011198095A patent/JP2013062579A/ja not_active Withdrawn
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2012
- 2012-08-27 US US13/594,880 patent/US20130063001A1/en not_active Abandoned
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