JP2015019240A - 圧電振動片、圧電振動片の製造方法、圧電デバイス、及び圧電デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連結部の剛性が低下するのを抑制して、信頼性の高い圧電振動片及び圧電デバイスを提供する。【解決手段】振動部１３１と、この振動部１３１を囲む枠部１３２と、振動部１３１と枠部１３２とを連結する連結部１３３とを備える圧電振動片１３０において、連結部１３３は、その表面１３３ｓ及び裏面１３３ｔの少なくとも一方に傾斜面１３３ｂが形成され、傾斜面１３３ｂと平面１３３ａとの境界部１３３ｃは、連結部１３３と振動部１３１との接続領域１３６ａ、及び連結部１３３と枠部１３２との接続領域１３６ｂから外れた中間領域１３６ｃに設定される。【選択図】図１

Description

本発明は、圧電振動片、圧電振動片の製造方法、圧電デバイス、及び圧電デバイスの製造方法に関する。

携帯端末や携帯電話などの電子機器では、水晶振動子や水晶発振器などの圧電デバイスが搭載されている。このような圧電デバイスは、水晶振動片などの圧電振動片と、リッドと、ベースとから構成される。圧電振動片は、所定の振動数で振動する振動部と、振動部を囲むように形成される枠部と、振動部と枠部とを連結させる連結部とを有しており、例えばＡＴカットの水晶材からエッチング加工により形成される。この圧電振動片の枠部の表面に接合材を介してリッドが接合されるとともに、枠部の裏面に同じく接合材を介してベースが接合されている（特許文献１参照）。

特開２０１２−１４７２２８号公報

ところで、枠部を持つ圧電振動片は、振動部の厚さを調整した後、貫通穴を形成して振動部と枠部とを連結する連結部を形成している。振動部の厚さを調整するため、水晶材の所定領域をウェットエッチングすると、所定領域と周辺領域との境界には、水晶材の結晶軸により傾斜面が形成される場合がある。また、貫通穴は圧電振動片の表面にマスクパターンが形成された後に、ウェットエッチングにより形成される。このとき、マスクパターンの曲線部分が傾斜面と平面との境界部に配置されると、ウェットエッチングに際して傾斜面側に沿って内側（マスクの裏面側）までエッチングが進んでしまい、連結部や枠部の一部が浸食されるといった問題がある。これでは、連結部の剛性が低下し、圧電振動片の耐衝撃性を低下させる要因となる。

以上のような事情に鑑み、本発明は、連結部や枠部が浸食されるのを防止し、連結部の剛性低下を抑制することにより耐衝撃性を確保し、信頼性の高い圧電振動片及び圧電デバイスを提供することを目的とし、さらに、このような特徴を持つ圧電振動片を容易かつ確実に形成できる圧電振動片の製造方法及び圧電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明では、振動部と、振動部を囲む枠部と、振動部と枠部とを連結する連結部とを備える圧電振動片において、連結部は、その表面及び裏面の少なくとも一方に傾斜面が形成され、傾斜面と平面との境界部は、連結部と振動部との接続領域、及び連結部と枠部との接続領域から外れた中間領域に設定される。また、境界部は、連結部のほぼ中央に配置されてもよい。

また、本発明では、基板に貫通穴を形成することにより、振動部と、この振動部を囲む枠部と、振動部と枠部とを連結する連結部とを備える圧電振動片を製造する方法であって、貫通穴を形成するためのマスクパターンは、直線部分とこの直線部分同士を接続する曲線部分とを有し、マスクパターンは、基板に形成された傾斜面と平面との境界部に直線部分を配置して形成される。また、境界部は、連結部の表面及び裏面の少なくとも一方に配置されてもよい。また、傾斜面は、基板のうちの振動部を枠部に対して薄肉化することにより形成されてもよい。

また、本発明では、上記した圧電振動片を含む圧電デバイスであってもよい。また、上記した圧電振動片の枠部の表面及び裏面に、リッド及びベースがそれぞれ接合される圧電デバイスの製造方法であってもよい。

本発明によれば、傾斜面と平面との境界部が中間領域に設定されるので、境界部が接続領域に形成されるのを回避し、境界部の浸食等によって連結部の剛性が低下するのを抑制でき、信頼性の高い圧電振動片及び圧電デバイスを提供できる。また、貫通穴を形成するためのマスクパターンの曲線部分を境界部から外しているため、連結部や枠部が不用意に浸食されず、不良品の発生を抑制して圧電振動片または圧電デバイスの製造効率を向上させることができる。

実施形態に係る圧電振動片を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１に示す圧電振動片の要部を拡大した平面図である。 図１に示す圧電振動片の製造工程を示す図である。 図１に示す圧電振動片の製造工程を示す図である。 圧電ウェハの構成を示す図であり、（ａ）は比較例、（ｂ）参考例を示す写真図である。 圧電デバイスの実施形態を示す分解斜視図である。 圧電デバイスの製造工程を示すフローチャートである。 圧電ウェハの製造工程を示す図である。 リッドウェハの製造工程を示す図である。 ベースウェハの製造工程を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、圧電振動片の表面に平行な平面をＸＺ平面とする。このＸＺ平面において圧電振動片の長手方向をＸ方向と表記し、Ｘ方向に直交する方向をＺ方向と表記する。ＸＺ平面に垂直な方向（圧電振動片の厚さ方向）はＹ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。

＜圧電振動片＞
本実施形態に係る圧電振動片１３０について図１及び図２を用いて説明する。なお、図２においては、圧電振動片１３０の連結部１３３を中心として拡大した平面図であり、金属膜（引出電極等）を省略している。圧電振動片１３０は、図１（ａ）に示すように、所定の振動数で振動する振動部１３１と、振動部１３１を囲んだ枠部１３２と、振動部１３１と枠部１３２とを連結する連結部１３３とにより構成されている。振動部１３１と枠部１３２との間には、連結部１３３を除いて、Ｙ軸方向に貫通する貫通穴１３４が形成されている。

圧電振動片１３０には、例えばＡＴカットの水晶振動片が用いられている。ＡＴカットは、水晶振動子や水晶発振器等の圧電デバイスが常温付近で使用されるにあたって良好な周波数特性が得られる等の利点があり、人工水晶の３つの結晶軸である電気軸、機械軸及び光学軸のうち、光学軸に対して結晶軸周りに３５°１５′だけ傾いた角度で切り出す加工手法である。なお、圧電振動片１３０として水晶振動片に限定されるものではなく、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどを用いたものでもよい。

振動部１３１は、Ｙ方向から見たときに、Ｘ軸方向に長辺、Ｚ軸方向に短辺を有する矩形状に形成され、Ｙ軸方向の厚さが枠部１３２と比べて薄く形成されている。なお、振動部１３１は、表面側が削除されることにより薄肉化されているが、これに限定されず、裏面側が薄肉化されてもよい。また、振動部１３１は、中央部分が周辺部より厚肉のメサ１３５を有している。メサ１３５は、振動部１３１の表面（＋Ｙ側の面）に形成されることに限定されず、例えば、振動部１３１の表面側と裏面（−Ｙ側の面）との双方にメサ１３５が形成されたものでもよい。

枠部１３２は、全体としてＸ軸方向を長辺とし、Ｚ軸方向を短辺とする矩形状に形成されている。枠部１３２の表面（＋Ｙ側の面）１３２ａ及び裏面（−Ｙ側の面）１３２ｂは、それぞれ、後述するリッド１１０の接合面１１２及びベース１２０の接合面１２２と接合される面として形成されている。

連結部１３３は、振動部１３１と、枠部１３２とを連結している。連結部１３３の表面側には、平面１３３ａ及び傾斜面１３３ｂが形成されている。平面１３３ａは、振動部１３１の表面１３１ａ（メサ１３５の周辺部）と同一面となっている。平面１３３ａと傾斜面１３３ｂとの間には、境界部１３３ｃが形成されている。傾斜面１３３ｂは、境界部１３３ｃから枠部１３２へ向けて連結部１３３の厚さ（Ｙ方向の寸法）が徐々に大きくなるように形成されている。傾斜面１３３ｂは、平面であることに限定されず、傾斜面１３３ｂの一部または全部が曲面であってもよい。

連結部１３３と振動部１３１との間には接続領域１３６ａが設定されている。また、連結部１３３と枠部１３２との間には接続領域１３６ｂが設定されている。接続領域１３６ａと接続領域１３６ｂとの間には、中間領域１３６ｃが設定されている。接続領域１３６ａ、１３６ｂは、連結部１３３の表面にポッド等の欠損等が生じた場合に、そのポッド等に応力集中が生じやすい領域として設定される。従って、圧電振動片１３０の素材や連結部１３３のＺ方向の幅によって各接続領域１３６ａ、１３６ｂの広さが変化する。また、図２では、接続領域１３６ａと接続領域１３６ｂとの広さがほぼ同一に表しているが、これに限定されず異なる広さに設定されてもよい。

境界部１３３ｃは、この中間領域１３６ｃに配置されている。境界部１３３ｃは、Ｚ方向に平行な直線状に形成されているが、これに限定されず、Ｚ方向に対して斜めに形成されるものや、曲線状に形成されるものでもよい。

境界部１３３ｃは、Ｘ方向において連結部１３３のほぼ中央に配置されている。図２に示すように、連結部１３３の＋Ｘ側端部から境界部１３３ｃまでのＸ方向の距離Ｌ１と、連結部１３３の−Ｘ側端部から境界部１３３ｃまでのＸ方向の距離Ｌ２とが、ほぼ等しくなっている。ただし、境界部１３３ｃは、連結部１３３のほぼ中央に配置されることに限定されず、中間領域１３６ｃ内であれば振動部１３１に偏った位置など、任意に配置することができる。

図２に示すように、連結部１３３の＋Ｘ端側には、２つの振動部側角部１３３ｄを有している。この２つの振動部側角部１３３ｄは、連結部１３３の側面と振動部１３１の側面との境界に形成されている。振動部側角部１３３ｄは、連結部１３３側から振動部１３１にわたって曲線状に丸みを帯びた形状に形成されている。

また、連結部１３３の−Ｘ端側には、２つの枠部側角部１３３ｅを有している。この２つの枠部側角部１３３ｅは、連結部１３３の側面と枠部１３２の側面との境界に形成されている。枠部側角部１３３ｅは、連結部１３３側から枠部１３２にわたって曲線状に丸みを帯びた形状に形成されている。なお、図２に示すように、接続領域１３６ａ、１３６ｂは、振動部側角部１３３ｄ及び枠部側角部１３３ｅを含んで設定され、Ｚ方向の寸法が徐々に大きくなるような形態を有している。

このように振動部側角部１３３ｄ及び枠部側角部１３３ｅが曲線状に形成されることにより、連結部１３３と振動部１３１との間の接続部分、及び連結部１３３と枠部１３２との間の接続部分において応力が集中することを抑制し、それぞれの剛性を向上させるようにしている。これにより、連結部１３３において、高い耐衝撃性が確保されている。

ただし、図２では、振動部側角部１３３ｄ及び枠部側角部１３３ｅが曲線状に設けられた構成が示されているが、これに限定されず、例えば直角に形成されたものでもよい。接続領域１３６ａ、１３６ｂは、振動部側角部１３３ｄ及び枠部側角部１３３ｅの形状に合わせて、それぞれ設定される。

図２に示すように、振動部側角部１３３ｄと枠部側角部１３３ｅとの間には、直線部１３３ｆが設けられている。直線部１３３ｆは、連結部１３３の延在方向（Ｘ方向）に平行に形成されている。直線部１３３ｆは、連結部１３３のうち平面１３３ａから傾斜面１３３ｂにわたる側面に形成されている。境界部１３３ｃは、２の直線部１３３ｆ同士を結ぶように形成されている。なお、直線部１３３ｆが形成された部分は、連結部１３３のＺ方向の幅は、Ｘ方向にわたって一定となっている。

また、図１及び図２では、圧電振動片１３０の表面側について説明しているが、裏面側についても同様である。すなわち、圧電振動片１３０の裏面側において振動部１３１が薄肉化される場合、連結部１３３の裏面側に生じる傾斜面と平面との境界部は、図２と同様に、接続領域と接続領域との間の中間領域に配置される。

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、メサ１３５の表面（振動部１３１の表面１３１ａ）には、矩形状の励振電極１４５が形成され、振動部１３１の裏面１３１ｂには、矩形状の励振電極１４６が形成される。これら励振電極１４５、１４６に所定の交流電圧が印加されることにより、振動部１３１は所定の振動数で振動する。また、これら励振電極１４５、１４６とそれぞれ電気的に接続する引出電極１４７、１４８が形成される。

引出電極１４７は、励振電極１４５の−Ｘ側からメサ１３５の表面から振動部１３１の１３１ａ、及び連結部１３３の表面１３３ｓを通って、枠部１３２の−Ｘ側の表面１３２ａまで引き出される。次いで、引出電極１４７は、枠部１３２の表面１３２ａを、＋Ｚ方向に延びた後に＋Ｘ方向に折り曲げられ、枠部１３２の表面１３２ａにおいて＋Ｘ側かつ＋Ｚ側の領域まで引き出される。次いで、引出電極１４７は、枠部１３２の内側の側面１３２ｃを介して、裏面１３２ｂの＋Ｘ側かつ＋Ｚ側の領域まで引き出される。

引出電極１４８は、励振電極１４６の−Ｘ側からメサ１３５の裏面１３５ｂ、連結部１３３の裏面１３３ｔを通って、枠部１３２の−Ｘ側の裏面１３２ｂまで引き出される。次いで、引出電極１４８は、枠部１３２の裏面１３２ｂを、−Ｚ方向に延びた後に裏面１３２ｂにおいて−Ｘ側かつ−Ｚ側の領域まで引き出される。なお、引出電極１４７と引出電極１４８とは電気的に接続されない。

励振電極１４５、１４６及び引出電極１４７、１４８は、導電性の金属膜であり、メタルマスクを用いたスパッタリングや真空蒸着、またはメッキ等により形成される。この金属膜としては水晶材との密着性を高めるためにクロム（Ｃｒ）や、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、あるいはニッケルクロム（ＮｉＣｒ）や、ニッケルチタン（ＮｉＴｉ）、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）合金などからなる下地層と、金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）などからなる主電極層との２層構造が採用される。なお、導電性の金属膜は、上記の構成に限定されず、例えば、下地層としてクロムの上にニッケルタングステンを積層するなど、３層以上の構造としてもよい。

＜圧電振動片の製造方法＞
次に、圧電振動片１３０の製造方法について、図３及び図４を用いて説明する。この圧電振動片１３０の製造に際しては、圧電ウェハ（基板）ＡＷから個々を切り出す多面取りが行われる。なお、図３及び図４は、圧電ウェハＡＷに形成される圧電振動片１３０の一つについて、時系列に並べて示しており、図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ｄ）、（ｆ）の各図は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面に相当する図である。

先ず、図３（ａ）に示すように、圧電ウェハＡＷが用意される。圧電ウェハＡＷは、水晶結晶体からＡＴカットにより切り出される。圧電ウェハＡＷは、研磨等によって所定の厚さに形成されてもよい。次に、図３（ｂ）に示すように、圧電ウェハＡＷの表面ＡＷａに、レジストパターンＲ１が形成される。レジストパターンＲ１は、圧電ウェハＡＷの全面にレジストが塗布された後、マスクパターンを露光して現像するといったフォトリソグラフィ法により形成される。なお、レジストパターンＲ１と圧電ウェハＡＷとの間に、金属膜によるマスクパターンが形成されてもよい。この金属膜によるマスクパターンは、以下に、説明するレジストパターンについても同様である。

その後、圧電ウェハＡＷの表面ＡＷａは、所定のエッチャントによりウェットエッチングされる。これにより、図３（ｃ）に示すように、レジストパターンＲ１で被覆されていない部分がエッチングされることにより厚さ（Ｙ軸方向の幅）が薄くなり、凹部ＡＷｃが形成される。凹部ＡＷｃは、振動部１３１を含んだ部分となるため、振動部１３１が所望の周波数特性を備えるように適宜厚さが調整される。なお、凹部ＡＷｃの形成後、さらにフォトリソグラフィ法及びエッチングを行うことによりメサ１３５が形成される。

凹部ＡＷｃを形成する際、この凹部ＡＷｃと圧電ウェハＡＷの表面ＡＷａとの間に傾斜面ＡＷｄが形成される。この傾斜面ＡＷｄは、水晶材である圧電ウェハＡＷの結晶軸の方向によって形成され、凹部ＡＷｃのＸ方向の両端にそれぞれ形成される。このように、振動部１３１となる部分を、枠部１３２となる部分に対して薄肉化するためのウェットエッチングにより、圧電ウェハＡＷの表面に現れた結晶面が傾斜面ＡＷｄである。

次に、図４（ｄ）に示すように、圧電ウェハＡＷの表面ＡＷａ側に、レジストパターンＲ２を形成する。レジストパターンＲ２は、レジストパターンＲ１と同様、圧電ウェハＡＷの全面にレジストが塗布された後、マスクパターンを露光して現像するといったフォトリソグラフィ法により形成される。レジストパターンＲ２は、貫通穴１３４を形成するためのマスクパターンである。

図４（ｅ）は、図４（ｄ）に示すレジストパターンＲ２を形成した状態において、図１と同様にＹ軸方向から圧電ウェハＡＷを見たときの図（平面図）である。図４（ｅ）に示すように、レジストパターンＲ２は、連結部１３３及びその周囲に対応する部分において、直線部分Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ２ｃと、曲線部分Ｒ２ｄ、Ｒ２ｅと、を有している。直線部分Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ２ｃは、一部に曲線を含むものでもよい。曲線部分Ｒ２ｄ、Ｒ２ｅは、一部に直線を含むものでもよい。

直線部分Ｒ２ａは、振動部１３１の−Ｘ側の端辺１３１ｃ（図１（ａ）、図２参照）に対応し、Ｚ方向に沿って形成された部分である。直線部分Ｒ２ｂは、連結部１３３の直線部１３３ｆ（図１（ａ）、図２参照）に対応し、Ｘ方向に沿って形成された部分である。直線部分Ｒ２ｃは、枠部１３２の内周のうち＋Ｘ側の側面１３２ｃ（図１（ａ）、図２参照）に対応し、Ｚ方向に沿って形成された部分である。

曲線部分Ｒ２ｄ、Ｒ２ｅは、それぞれ振動部側角部１３３ｄ、枠部側角部１３３ｅ（図１（ａ）、図２参照）に対応する部分である。曲線部分Ｒ２ｄは、直線部分Ｒ２ａと直線部分Ｒ２ｂとを接続する。曲線部分Ｒ２ｅは、直線部分Ｒ２ｂと直線部分Ｒ２ｃとを接続する。このとき、レジストパターンＲ２の曲線部分Ｒ２ｄ、Ｒ２ｅは、傾斜面ＡＷｄと凹部（平面）ＡＷｃとの境界部ＡＷｆを避けるように配置される。つまり、レジストパターンＲ２は、境界部ＡＷｆに直線部分Ｒ２ｂを配置して形成される。直線部分Ｒ２ｂは、図２に示す中間領域１３６ｃに相当する部分を含んでいる。曲線部分Ｒ２ｄ、Ｒ２ｅは、図２に示す接続領域１３６ａ、１３６ｂに相当する領域を含んでいる。

その後、圧電ウェハＡＷは、所定のエッチャントによりウェットエッチングされる。これにより、図４（ｆ）に示すように、Ｙ軸方向の貫通穴１３４が設けられる。この貫通穴１３４の形成により、矩形状の振動部１３１と、振動部１３１を囲む枠部１３２と、振動部１３１と枠部１３２とを連結する連結部１３３とが形成される。

また、図４（ｆ）に示すように、振動部１３１、枠部１３２、及び連結部１３３の表面及び裏面に励振電極１４５、１４６及び引出電極１４７、１４８がそれぞれ形成される。これら励振電極１４５、１４６や引出電極１４７、１４８は、メタルマスクを用いたスパッタリングや真空蒸着等により導電性の金属膜が成膜されることによりほぼ同時に形成される。金属膜としては、例えば、下地層であるニッケルタングステンを成膜し、次いで主電極層である金の膜が成膜される。なお、下地層としてクロムの成膜後にニッケルタングステンを成膜してもよい。以上により、圧電振動片１３０が形成される。

図５（ａ）は、比較例に係る圧電ウェハＡＷ２の構成を示す図である。図５（ａ）は、連結部２３３の枠部側角部２３３ｅを拡大して示している。枠部側角部２３３ｅは、図１に示す連結部１３３の枠部側角部１３３ｅに相当する。図５（ａ）に示すように、平面２３３ａと傾斜面２３３ｂとの境界部２３３ｃは、枠部側角部２３３ｅの部分を含む位置に形成されている。すなわち、図５（ａ）は、図４（ｆ）においてレジストパターンＲ２の曲線部分Ｒ２ｄ、Ｒ２ｅが境界部ＡＷｆに重なった状態で圧電ウェハＡＷ２をエッチングして貫通穴２３４を形成した場合を示している。図５（ａ）に示すように、この場合、枠部側角部２３３ｅにおいて、−Ｚかつ−Ｘ方向にエッチングが進行し（図５（ａ）の白い部分）、平面２３３ａや傾斜面２３３ｂの表面側の一部が浸食されていることが認められる。

図５（ｂ）は、参考例に係る圧電ウェハＡＷ３の構成を示す図である。図５（ｂ）は、連結部３３３の枠部側角部３３３ｅを拡大して示している。なお、図５（ｂ）は、平面３３３ａと傾斜面３３３ｂとの境界部３３３ｃが、枠部側に配置された形成されたものを示している。境界部３３３ｃが連結部３３３に配置されたものではないが、境界部３３３ｃが枠部側角部３３３ｅに位置しない場合の参考例である。図５（ｂ）に示すように、この場合、枠部側角部３３３ｅにおいては、−Ｚかつ−Ｘ方向にエッチングの進行は認められず、平面３３３ａの表面側が浸食されていないことが認められる。

図５の内容からは、平面と傾斜面との境界部がマスクパターンの曲線部分に位置した状態でエッチングを行うと、図５（ａ）に示すように、マスクパターンの裏側においてエッチングが進行し、枠部や連結部の一部を浸食することが確認される。

本実施形態では、レジストパターンＲ２の曲線部分Ｒ２ｄ、Ｒ２ｅが境界部ＡＷｆを避けるように配置されるため、連結部１３３の枠部側角部１３３ｅにおいてＺ方向のエッチングが進行するのを防ぐことができる。これにより、枠部１３２や連結部１３３の一部が侵食されることを回避でき、連結部１３３の剛性を維持することにより耐衝撃性の低下を抑制することができる。また、不良品が生じるのを抑制するため、効率よく圧電振動片を製造できる。

＜圧電デバイス＞
次に、圧電デバイスの実施形態について説明する。図６に示すように、圧電デバイス１００は、圧電振動片１３０を挟むように、圧電振動片１３０の＋Ｙ側にリッド１１０が接合され、また、−Ｙ側にベース１２０が接合されて構成されている。圧電振動片１３０としては、図１に示す圧電振動片１３０が用いられている。リッド１１０及びベース１２０は、圧電振動片１３０と同様に、例えばＡＴカットの水晶材が用いられている。リッド１１０及びベース１２０が圧電振動片１３０と同一の材料で形成されることにより、熱膨張率に差が生じるのを回避している。

リッド１１０は、図６に示すように、矩形の板状に形成されており、裏面（−Ｙ側の面）に形成された凹部１１１と、凹部１１１を囲む接合面１１２とを有している。なお、リッド１１０の裏面に凹部１１１を形成するか否かは任意であり、圧電振動片１３０の振動部１３１のように、枠部１３２に対して薄肉化されている場合は、凹部１１１は不要の場合もある。接合面１１２は、圧電振動片１３０の枠部１３２の表面１３２ａと対向する。

リッド１１０は、接合面１１２と枠部１３２の表面１３２ａとの間に配置された不図示の接合材により、圧電振動片１３０の表面側（＋Ｙ側の面側）に接合されている。接合材としては、例えば、非電導性を有する低融点ガラスが用いられるが、これに代えて、ポリイミド等の樹脂を用いることもできる。また、接合面１１２と表面１３２ａとは直接接合されてもよい。

ベース１２０は、図６に示すように、矩形の板状に形成されており、表面（＋Ｙ側の面）に形成された凹部１２１と、凹部１２１を囲む接合面１２２とを有している。接合面１２２は、圧電振動片１３０の枠部１３２の裏面１３２ｂと対向する。ベース１２０は、接合面１２２と枠部１３２の裏面１３２ｂとの間に配置された不図示の接合材により、圧電振動片１３０の裏面側（−Ｙ側の面側）に接合されている。また、接合面１２２と裏面１３２ｂとは直接接合されてもよい。

ベース１２０の４つの角部のうち、対角となる２つの角部（＋Ｘ側かつ＋Ｚ側の角部、及び−Ｘ側かつ−Ｚ側の角部）には、一部を切り欠いたキャスタレーション１２３、１２３ａが形成されている。また、ベース１２０の裏面（−Ｙ側の面）には、一対の実装端子としての外部電極１２６、１２６ａがそれぞれ設けられている。キャスタレーション１２３、１２３ａには、それぞれキャスタレーション電極１２４、１２４ａが形成され、さらに、ベース１２０の表面（＋Ｙ側の面）であってキャスタレーション１２３、１２３ａを囲む領域には、それぞれ接続電極１２５、１２５ａが形成されている。この接続電極１２５、１２５ａと外部電極１２６、１２６ａとは、キャスタレーション電極１２４、１２４ａを介して電気的に接続されている。なお、キャスタレーション１２３、１２３ａは角部に設けられることに限定されず、辺部に設けられてもよい。

キャスタレーション電極１２４、１２４ａ、接続電極１２５、１２５ａ、及び外部電極１２６、１２６ａは、例えばメタルマスク等を用いたスパッタリングや真空蒸着により導電性の金属膜が成膜されることで一体として形成されている。なお、これら電極は別々に形成されたものでもよい。また、これら電極は、例えば、ニッケルタングステン層、金層の順で積層された２層構造の金属膜や、クロム層、ニッケルタングステン層、金層の順で積層された３層構造の金属膜が用いられる。

３層構造の金属膜において、クロムが用いられる理由は、水晶材との密着性に優れるとともに、ニッケルタングステン層に拡散してその露出面で酸化被膜（不動態の膜）を形成し、金属膜の耐腐食性を向上させるためである。

なお、金属膜としては、クロムに代えて、例えばアルミニウム（Ａｌ）やチタン、またはそれらの合金などを用いてもよい。また、ニッケルタングステンに代えて、例えば、ニッケルやタングステン（Ｗ）などを用いてもよい。また、金に代えて、例えば、銀などを用いてもよい。

ベース１２０の接続電極１２５は、圧電振動片１３０の裏面まで引き出された引出電極１４７と電気的に接続され、また、接続電極１２５ａは、圧電振動片１３０の引出電極１４８と電気的に接続される。なお、ベース１２０において、接続電極１２５、１２５ａと外部電極１２６、１２６ａとの接続をキャスタレーション１２３、１２３ａにより行うことに限定されず、例えばベース１２０をＹ軸方向に貫通する貫通電極を用いて接続させてもよい。

＜圧電デバイスの製造方法＞
次に、圧電デバイス１００の製造方法について図７〜図１０を用いて説明する。図７は、圧電デバイス１００の製造工程を示すフローチャートである。圧電ウェハＡＷに対する各種工程（圧電振動片１３０の製造方法）については、上記と同様である。

すなわち、図７に示すように、圧電ウェハＡＷを用意し（ステップＳ０１、図３（ａ）参照）、圧電ウェハＡＷの中央部を薄肉化し（ステップＳ０２、図３（ｂ）及び（ｃ）参照）、圧電ウェハＡＷにレジストパターンＲ２を形成し（ステップＳ０３、図４（ｄ）及び（ｅ）参照）、その後、圧電ウェハＡＷに貫通穴１３４を形成し（ステップＳ０４、図４（ｆ）参照）、振動部１３１等に電極を形成する（ステップＳ０５、図４（ｆ）参照）。これにより、図８に示すように、圧電振動片１３０の構成要素がマトリクス状に配置された圧電ウェハＡＷが形成される。なお、図８では、メサ１３５は省略している。

また、圧電ウェハＡＷの加工と並行して、リッド１１０及びベース１２０が製造される。これらリッド１１０及びベース１２０においても、圧電振動片１３０と同様にリッドウェハＬＷ、ベースウェハＢＷから個々を切り出す多面取りが行われる。

先ず、図７に示すように、圧電ウェハＡＷとともに、リッドウェハＬＷ及びベースウェハＢＷがそれぞれ用意される（ステップＳ１１、Ｓ２１）。各ウェハは、圧電ウェハＡＷと同様に水晶結晶体からＡＴカットされたものが用いられる。これは、圧電デバイス１００の製造工程において、ウェハ同士を接合する工程やウェハの表面に金属膜を成膜する工程で、各ウェハが加熱されて熱膨張するが、熱膨張率の異なる素材のウェハを用いると、熱膨張率の差異によって変形や割れ等が生じる可能性があるからである。

リッドウェハＬＷについては、フォトリソグラフィ法及びエッチングによって裏面に凹部１１１が形成される（ステップＳ１２）。これにより、図９に示すように、凹部１１１がマトリクス状に配置されたリッドウェハＬＷが形成される。また、ベースウェハＢＷについては、フォトリソグラフィ法及びエッチングによって表面に凹部１２１が形成される（ステップＳ２２）。続いて、ベースウェハＢＷには、キャスタレーション１２３、１２３ａに相当する貫通穴が形成される（ステップＳ２３）。

さらに、ベースウェハＢＷは、貫通穴の側面にキャスタレーション電極が形成されるとともに、ベースウェハＢＷの表面側に接続電極が形成され、ベースウェハＢＷの裏面側に外部電極が形成される。これらキャスタレーション電極、接続電極、及び外部電極は、メタルマスク等を用いたスパッタリングや真空蒸着によりそれぞれ形成される（ステップＳ２４）。これにより、図９に示すように、各構成要素がマトリクス状に配置されたベースウェハＢＷが形成される。なお、図９では、電極は省略して表している。また、リッドウェハＬＷ、ベースウェハＢＷに対する凹部１１１、１２１等の加工は、エッチング等に代えて機械的手法により行われてもよい。

続いて、真空雰囲気下において、図８に示す圧電ウェハＡＷの表面に、図９に示すリッドウェハＬＷを、接合材を介して接合させ、また、圧電ウェハＡＷの裏面に、図１０に示すベースウェハＢＷを、接合材を介して接合させる（ステップＳ０６）。低融点ガラス等の接合材は、加熱されることにより溶融状態となって塗布され、固化することによりウェハ同士を接合する。なお、圧電ウェハＡＷに対するリッドウェハＬＷ及びベースウェハＢＷの接合は、接合材を用いることに代えて直接接合されてもよい。

その後、接合されたウェハを、予め設定されたスクライブラインＳＬ１、ＳＬ２に沿って、例えばダイシングソー等により切断する（ステップＳ０７）。これにより、個々の圧電デバイス１００が完成する。

このように、上記圧電デバイスによれば、耐衝撃性の低下を抑制した圧電振動片１３０が用いられるため、耐久性や信頼性が向上した圧電デバイスを提供できる。圧電振動片１３０の不良品の発生が抑制されるため、圧電デバイスを効率よく製造できる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上記した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

また、上記した実施形態では、圧電デバイスとして水晶振動子（圧電振動子）を示しているが、発振器であってもよい。発振器の場合は、ベース１２０にＩＣ等が搭載され、圧電振動片１３０の引出電極１４１等や、ベース１２０の外部電極１２６、１２６ａがそれぞれＩＣ等に接続される。また、上記した実施形態では、リッド１１０及びベース１２０として、圧電振動片１３０と同様のＡＴカットの水晶材が用いられるが、これに代えて、他のタイプの水晶材や、ガラス、セラミックス等が用いられてもよい。

ＡＷ…圧電ウェハ（基板）
ＡＷａ…表面
ＡＷｃ…凹部
ＡＷｄ…傾斜面
Ｒ２…レジストパターン
Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ２ｃ…直線部分
Ｒ２ｄ、Ｒ２ｅ…曲線部分
ＡＷｆ…境界部
ＬＷ…リッドウェハ
ＢＷ…ベースウェハ
１００…圧電デバイス
１１０…リッド
１２０…ベース
１３０…圧電振動片
１３１…振動部
１３２…枠部
１３３…連結部
１３３ａ…平面
１３３ｂ…傾斜面
１３３ｃ…境界部
１３３ｄ…振動部側角部
１３３ｅ…枠部側角部
１３３ｓ…表面
１３３ｔ…裏面
１３４…貫通穴
１３６ａ、１３６ｂ…接続領域
１３６ｃ…中間領域

Claims (7)

1. 振動部と、前記振動部を囲む枠部と、前記振動部と前記枠部とを連結する連結部とを備える圧電振動片において、
   前記連結部は、その表面及び裏面の少なくとも一方に傾斜面が形成され、
   前記傾斜面と平面との境界部は、前記連結部と前記振動部との接続領域、及び前記連結部と前記枠部との接続領域から外れた中間領域に設定される圧電振動片。
2. 前記境界部は、前記連結部のほぼ中央に配置される請求項１記載の圧電振動片。
3. 基板に貫通穴を形成することにより、振動部と、前記振動部を囲む枠部と、前記振動部と前記枠部とを連結する連結部とを備える圧電振動片を製造する方法であって、
   前記貫通穴を形成するためのマスクパターンは、直線部分と前記直線部分どうしを接続する曲線部分とを有し、
   前記マスクパターンは、前記基板に形成された傾斜面と平面との境界部に前記直線部分を配置して形成される圧電振動片の製造方法。
4. 前記境界部は、前記連結部の表面及び裏面の少なくとも一方に配置される請求項３記載の圧電振動片の製造方法。
5. 前記傾斜面は、前記基板のうちの前記振動部を前記枠部に対して薄肉化することにより形成される請求項３または請求項４記載の圧電振動片の製造方法。
6. 請求項１または請求項２記載の圧電振動片を含む圧電デバイス。
7. 請求項１または請求項２記載の圧電振動片の前記枠部の表面及び裏面に、リッド及びベースがそれぞれ接合される圧電デバイスの製造方法。