JP2015053570A - 圧電素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の圧電片を接合した構造の圧電素子を製造する際に、接合時の位置合わせが容易であり、かつ接合時の損傷も少ない、圧電素子の製造方法を提供する。【解決手段】 複数の水晶ウェハにそれぞれ金属膜を形成する金属膜形成工程（ステップＳ１）。水晶ウェハ同士を金属膜を介して接合することにより、積層ブロックを形成する接合工程（ステップＳ２）。積層ブロックを積層方向に切り出すことにより積層板を形成する切り出し工程（ステップＳ３）。積層板を加工することにより振動素子の形状を形成する形状加工工程（ステップＳ４）。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば水晶振動素子や慣性センサ素子などの圧電素子の製造方法に関する。

本明細書でいう「主面」とは圧電ウェハの主面であり、「側面」とは圧電ウェハの表の主面と裏の主面との間の面である。例えば、水晶ウェハのＺ板の主面はＺ面（Ｚ軸に垂直な面）であり、側面はＸ面（Ｘ軸に垂直な面）若しくはＹ面（Ｙ軸に垂直な面）又はこれらをＺ軸を中心に回転させた面である。圧電ウェハの主面及び側面は、その圧電ウェハから製造された圧電片の主面及び側面でもある。

特許文献１には、音叉型水晶振動素子（以下「振動素子」と略称する。）を用いた角速度センサが開示されている。特許文献１における振動素子は、二枚の水晶ウェハを直接接合することによって製造され、二つの水晶片の主面同士を接合した構造である。一方、複数の水晶片の側面同士を接合することにより、従来技術（特許文献１等）では得られない効果を奏する圧電素子が、特許文献２、３に開示されている。

図９は特許文献２の振動素子を示し、図９［１］は接合工程前を示す平面図であり、図９［２］は接合工程後を示す平面図であり、図９［３］は図９［２］におけるIII−III線断面図である。以下、この図面に基づき説明する。

特許文献２の振動素子８００は、基部８０１と、基部８０１から同一方向に延設された二本の振動腕部８０２ａ，８０２ｂと、振動腕部８０２ａ，８０２ｂの表面に形成された励振電極８０３ａ，８０３ｂと、振動腕部８０２ａ，８０２ｂの裏面に形成された励振電極８０４ａ，８０４ｂと、を備える。基部８０１及び振動腕部８０２ａ，８０２ｂは、それぞれ別々の水晶片からなる。図中のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、水晶片の結晶軸である。

振動素子８００の製造方法は、次のとおりである。まず、水晶ウェハにウェットエッチングを施すことにより、基部８０１と振動腕部８０２ａと振動腕部８０２ｂとの三個の水晶片を形成し、振動腕部８０２ａ，８０２ｂにそれぞれ励振電極８０３ａ，８０３ｂ，８０４ａ，８０４ｂを形成する（図９［１］）。そして、基部８０１の両側面に、それぞれ振動腕部８０２ａ，８０２ｂを接合する（図９［２］）。

その接合方法としては、直接接合、陽極接合、又は、接着剤による接合を採用している。直接接合とは、接合面を鏡面研磨して親水化（ＯＨ基化）して仮接合（オプティカルコンタクト）し、これを２５０℃以上に加熱してシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）によって原子間レベルで接合する方法である。陽極接合とは、接合面を２５０℃〜４００℃に加熱し、これに数十Ｖ〜数ｋＶの電圧を印加して接合する方法である。接着剤による接合とは、接合面に例えばエポキシ樹脂を塗布し、接合面同士を貼り合せる方法である。

特許文献２の振動素子によれば、基部と二本の振動腕部とを別々の水晶片として形成することにより、エッチング残渣を無くせるとともに、二本の振動腕部の間も狭くできる、ということである。なお、従来技術（例えば特許文献１の図９参照）では、基部と二本の振動腕部とからなる一個の水晶片を水晶ウェハから形成していたため、二本の振動腕部の間でエッチング液の流れが悪くなることによりエッチング残渣が生じ、これを避けるために二本の振動腕部の間を大きく採っていた。

図１０は特許文献３の慣性センサ素子（以下「センサ素子」と略称する。）を示し、図１０［１］は接合工程前を示す平面図であり、図１０［２］は接合工程後を示す斜視図である。以下、この図面に基づき説明する。

特許文献３のセンサ素子９００は、センサ基部９０１と、センサ基部９０１から同一方向に延設された励振用腕部９０２ａ及び検出用腕部９０２ｂと、励振用腕部９０２ａの両側面に形成された励振用電極９０３ａと、検出用腕部９０２ｂの両側面に形成された検出用電極９０３ｂと、を備える。励振用腕部９０２ａは、接合電極９０４ａを介して接合されたＩ字状水晶片９１２ａとＵ字状水晶片９１１の一部とからなる。検出用腕部９０２ｂは、接合電極９０４ｂを介して接合されたＩ字状水晶片９１２ｂとＵ字状水晶片９１１の一部とからなる。図中のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、水晶片の結晶軸である。

センサ素子９００の製造方法は、次のとおりである。まず、水晶ウェハにウェットエッチングを施すことにより、Ｉ字状水晶片９１２ａ，９１２ｂとＵ字状水晶片９１１との三個の水晶片を形成し、これらの水晶片の表面に励振用電極９０３ａ、検出用電極９０３ｂ及び接合電極９０４ａ，９０４ｂを形成する（図１０［１］）。そして、Ｉ字状水晶片９１２ａの接合電極９０４ａとＵ字状水晶片９１１の接合電極９０４ａとを接合し、Ｉ字状水晶片９１２ｂの接合電極９０４ｂとＵ字状水晶片９１１の接合電極９０４ｂとを接合する（図１０［２］）。

その接合方法としては、ＵＳ−ＧＧＩ（Ultra Sonic Gold to Gold Interconnection）接合又は陽極接合を採用している。ＵＳ−ＧＧＩを採用した場合は、図１０［２］に示す状態に各水晶片を接触させ、Ｉ字状水晶片９１２ａ，９１２ｂをＵ字状水晶片９１１の方向にそれぞれ押圧するとともに、超音波を印加し、かつ高温に加熱することにより、接合電極９０４ａ同士及び接合電極９０４ｂ同士を接合する。ここで、接合電極９０４ａ，９０４ｂは金からなる。

特許文献３のセンサ素子によれば、対向する電極同士が平行となる位置に形成されていることにより、対向する電極間に生じる電界が均一になるので、等価直列抵抗を低減できる、ということである。なお、従来技術（例えば特許文献１の図６参照）では、対向する励振電極同士が直交する位置に形成されていることにより、励振電極間に生じる電界が不均一になるので、等価直列抵抗が大きくなっていた。

特許第３３３５１２２号公報（図６、図９） 特開２００７−３００３８１号公報（図１、図２、図３） 特開２００６−３０８３５９号公報（図４）

しかしながら、特許文献２、３の技術には次のような問題があった。

特許文献２、３の技術では、微小な水晶片同士を接合している。そのため、微小ゆえに、接合時の位置合わせが難しく、かつ、接合時の圧力によって損傷しやすい、という問題があった。近年、圧電素子がますます小型化しているため、この問題は更に深刻化しつつある。

そこで、本発明の目的は、複数の圧電片を接合した構造の圧電素子を製造する際に、接合時の位置合わせが容易であり、かつ接合時の損傷も少ない、圧電素子の製造方法を提供することにある。

本発明に係る圧電素子の製造方法は、
圧電材料からなる複数の圧電ウェハにそれぞれ金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記圧電ウェハ同士を前記金属膜を介して接合することにより積層ブロックを形成する接合工程と、
前記積層ブロックを積層方向に切り出すことにより積層板を形成する切り出し工程と、
前記積層板を加工することにより圧電素子の形状を形成する形状加工工程と、
を含む。

本発明に係る圧電素子の製造方法によれば、複数の圧電ウェハに金属膜を形成し、圧電ウェハ同士を金属膜を介して接合して積層ブロックを形成し、積層ブロックを積層方向に切り出して積層板を形成し、積層板を加工して圧電素子の形状を得ることにより、複数の圧電片を接合した構造の圧電素子を製造する際に、従来の圧電片同士の接合を圧電ウェハ同士の接合に置き換えられるので、接合時の位置合わせが容易になるとともに、接合時の損傷も低減できる。

実施形態１の製造方法を示す工程図である。 実施形態１の製造方法を示す斜視図であり、図２［１］→図２［２］の順に工程が進行する。 実施形態１の製造方法を示す斜視図であり、図３［３］→図３［４］→図３［５］の順に工程が進行する。 実施形態１の製造方法で得られた振動素子を示す平面図である。 実施形態２の製造方法で得られた振動素子を示す平面図である。 実施形態３の製造方法における切り出し工程後を示す平面図である。 実施形態３の製造方法における形状加工工程中を示す平面図である。 実施形態３の製造方法における形状加工工程後を示す平面図である。 特許文献２の振動素子を示し、図９［１］は接合工程前を示す平面図であり、図９［２］は接合工程後を示す平面図であり、図９［３］は図９［２］におけるIII−III線断面図である。 特許文献３のセンサ素子を示し、図１０［１］は接合工程前を示す平面図であり、図１０［２］は接合工程後を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いる。図面に描かれた形状は、当業者が理解しやすいように描かれているため、実際の寸法及び比率とは必ずしも一致していない。以下、「圧電素子の製造方法」を単に「製造方法」という。

図１は、実施形態１の製造方法を示す工程図である。図２は、実施形態１の製造方法を示す斜視図であり、図２［１］→図２［２］の順に工程が進行する。図３は、実施形態１の製造方法を示す斜視図であり、図３［３］→図３［４］→図３［５］の順に工程が進行する。以下、これらの図面に基づき説明する。

本実施形態１は、圧電ウェハとして水晶ウェハを用い、圧電素子として振動素子を製造する例である。本実施形態１の製造方法は次の工程を含む。

・複数の水晶ウェハ５１〜５５にそれぞれ金属膜５０を形成する金属膜形成工程（図１ステップＳ１、図２［１］）。
・水晶ウェハ５１〜５５同士を金属膜５０を介して接合することにより、積層ブロック５６を形成する接合工程（図１ステップＳ２、図２［２］）。
・積層ブロック５６を積層方向に切り出すことにより積層板６０を形成する切り出し工程（図１ステップＳ３、図３［３］）。
・積層板６０を加工することにより振動素子４０の形状を形成する形状加工工程（図１ステップＳ４、図３［４］［５］）。

次に、上記各工程について詳しく説明する。ここで、水晶の結晶は三方晶系であり、水晶の頂点を通る結晶軸がＺ軸（光軸）、Ｚ軸に垂直な平面内の稜線を結ぶ三つの結晶軸がＸ軸（電気軸）、Ｘ軸及びＺ軸に直交する座標軸がＹ軸（機械軸）である。本明細書でいう「Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸」は、それぞれ他の軸を中心として一定角度の範囲で回転させたときの回転後のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸も含むものとする。例えば、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる座標系をＸ軸を中心として±５度の範囲で回転させたときの回転後のＹ軸及びＺ軸も、それぞれＹ軸及びＺ軸と呼ぶことにする。

１．金属膜形成工程（図１ステップＳ１、図２［１］）
水晶ウェハ５１，５２，５４，５５は、振動腕部になる部分であり、Ｘ板を用いる。水晶ウェハ５３は、基部になる部分であり、振動が発生しないようにＹ板を用いる。金属膜５０は、例えば下地膜の上に金膜が形成された二層からなり、後述する水晶のエッチング液に対して耐食性を有する。下地膜は、水晶ウェハと金膜との密着性を高めるものであり、例えばクロム、チタン、ニッケル、タンタルなどが挙げられる。金属膜５０の成膜方法は、例えばスパッタリングや真空蒸着が用いられる。本実施形態１では、水晶ウェハ５１〜５５の表裏全面に金属膜５０を形成し、そのまま次の接合工程で用いる。

また、金属膜形成工程において、水晶ウェハ５１〜５５の少なくとも一枚の表裏の少なくとも一方に、部分的に金属膜５０を形成してもよい。金属膜５０を部分的に形成するには、例えば、成膜時にメタルマスクで覆ったり、成膜後にフォトリソグラフィ及びエッチングを用いたりすればよい。

２．接合工程（図１ステップＳ２、図２［２］）
本実施形態１では、水晶ウェハ５１〜５５同士の接合に拡散接合を用いる。拡散接合とは、母材を密着させ、母材の融点以下の温度条件で、塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧して、接合面間に生じる原子の拡散を利用して接合する方法、とＪＩＳに定義されている。本実施形態１では、拡散接合を行う際に、真空や不活性ガスなどの雰囲気中で、金属膜５０が形成された水晶ウェハ５１〜５５の主面同士を互いに重ねて密着させ、加圧及び加熱する。このとき、加圧は水晶ウェハ５１〜５５同士を密着させるだけでもよく、加熱は室温から２００℃以下の範囲でよい。

３．切り出し工程（図１ステップＳ３、図３［３］）
積層ブロック５６の切り出しには、例えばワイヤーソーを用いることができる。ワイヤーソーは、人工水晶の原石から水晶ウェハを切り出す際に用いられている。切り出し方向は、水晶ウェハ５１〜５５の積層方向、すなわち水晶ウェハ５１〜５５の主面に垂直な方向である。積層ブロック５６を切り出すことによって得られた積層板６０は、水晶片６１〜６５が金属膜５０を挟んで接合された構造になっている。水晶片６１〜６５は、それぞれ水晶ウェハ５１〜５５に由来する。

４．形状加工工程（図１ステップＳ４、図３［４］［５］）
本実施形態１では、積層板６０の加工にウェットエッチングを用いる。まず、水晶のエッチング液に対する耐食性を有する例えばクロムからなるマスク６６を、積層板６０の表裏に形成する。マスク６６の形成には、クロムの成膜、フォトリソグラフィによるレジストパターンの形成、エッチングによるクロムのパターン形成、などの工程が必要である。続いて、マスク６６が形成された積層板６０をフッ酸系のエッチング液に浸すことにより、積層板６０を構成する水晶の不要な部分を除去する。最後に、マスク６６をクロムのエッチングによって除去することにより、振動素子４０を得る。

なお、クロムのエッチングには、金属膜５０を除去しないエッチング液を使用する。また、水晶のエッチングによって水晶から離れて箔状に残った不要な金属膜５０は、超音波洗浄などによって洗い落とすことができる。

図４は、実施形態１の製造方法で得られた振動素子を示す平面図である。以下、この図面に基づき説明する。

振動素子４０は、基部３０と、基部３０から同一方向に延設された第一振動腕部１０及び第二振動腕部２０と、を備えている。

第一振動腕部１０は、表裏関係にある第一外側面１２ａ及び第一内側面１２ｂと、第一外側面１２ａを含む第一外側腕部１１ａと、第一内側面１２ｂを含む第一内側腕部１１ｂと、第一外側電極１３ａ及び第一内側電極１３ｂ及び第一中間電極１４とを有し、第一外側面１２ａに第一外側電極１３ａが設けられ、第一内側面１２ｂに第一内側電極１３ｂが設けられ、第一外側腕部１１ａと第一内側腕部１１ｂとが第一中間電極１４を介して接合されている。

第二振動腕部２０は、表裏関係にある第二外側面２２ａ及び第二内側面２２ｂと、第二外側面２２ａを含む第二外側腕部２１ａと、第二内側面２２ｂを含む第二内側腕部２１ｂと、第二外側電極２３ａ及び第二内側電極２３ｂ及び第二中間電極２４とを有し、第二外側面２２ａに第二外側電極２３ａが設けられ、第二内側面２２ｂに第二内側電極２３ｂが設けられ、第二外側腕部２１ａと第二内側腕部２１ｂとが第二中間電極２４を介して接合されている。

基部３０は、表裏関係にある第一基部側面３１及び第二基部側面３２を有し、第一基部側面３１が第一内側電極１３ｂを介して第一振動腕部１０に接合され、第二基部側面３２が第二内側電極２３ｂを介して第二振動腕部２０に接合されている。

振動素子４０が素子搭載部材（図示せず）に搭載されたものは、「水晶振動子」と呼ばれる。第一中間電極１４、第二外側電極２３ａ及び第二内側電極２３ｂは、導電性接着剤（図示せず）などによって素子搭載部材の配線４３に電気的に接続され、配線４３は素子搭載部材の端子４１に電気的に接続されている。第二中間電極２４、第一外側電極１３ａ及び第一内側電極１３ｂは、導電性接着剤（図示せず）などによって素子搭載部材の配線４４に電気的に接続され、配線４４は素子搭載部材の端子４２に電気的に接続されている。

第一振動腕部１０及び第二振動腕部２０は、それらの延設方向がＹ軸方向であり、それらの並ぶ方向がＸ軸方向である。基部３０は、第一振動腕部１０及び第二振動腕部２０の延設方向が−Ｘ軸方向であり、第一振動腕部１０及び第二振動腕部２０の並ぶ方向がＹ軸方向である。

第一外側腕部１１ａ、第一内側腕部１１ｂ、第二外側腕部２１ａ、第二内側腕部２１ｂ及び基部３０は、それぞれ直方体状の水晶片である。ここで、直方体を構成するいずれかの平行な二面を、それぞれ一方の側面及び他方の側面とする。第一外側腕部１１ａの一方の側面の全体に第一外側電極１３ａが形成され、第一外側腕部１１ａの他方の側面の全体に第一中間電極１４が形成され、第一内側腕部１１ｂの一方の側面の全体に第一内側電極１３ｂが形成され、第一内側腕部１１ｂの他方の側面の全体に第一中間電極１４が形成されている。同様に、第二外側腕部２１ａの一方の側面の全体に第二外側電極２３ａが形成され、第二外側腕部２１ａの他方の側面の全体に第二中間電極２４が形成され、第二内側腕部２１ｂの一方の側面の全体に第二内側電極２３ｂが形成され、第二内側腕部２１ｂの他方の側面の全体に第二中間電極２４が形成されている。基部３０の一方の側面の全体に第一内側電極１３ｂが形成され、基部３０の他方の側面の全体に第二内側電極２３ｂが形成されている。

図３と図４とを対比して説明すると、水晶片６１は第一外側腕部１１ａ、水晶片６２は第一内側腕部１１ｂ、水晶片６３は基部３０、水晶片６４は第二内側腕部２１ｂ、水晶片６５は第二外側腕部２１ａになり、複数の金属膜５０はそれぞれ第一外側電極１３ａ、第一中間電極１４、第一内側電極１３ｂ、第二外側電極２３ａ、第二中間電極２４及び第二内側電極２３ｂになっている。

次に、振動素子４０の動作を説明する。

音叉型の振動素子４０を振動させる場合、端子４１，４２に交番電圧を印加する。印加後のある電気的状態を瞬間的に捉えると、第一振動腕部１０では、第一中間電極１４がプラス電位となり、第一外側電極１３ａ及び第一内側電極１３ｂがマイナス電位となり、プラスからマイナスに電界が生じる。このとき、第二振動腕部２０では、第二中間電極２４がマイナス電位となり、第二外側電極２３ａ及び第二内側電極２３ｂがプラス電位となり、第一振動腕部１０に生じた極性とは反対の極性となり、プラスからマイナスに電界が生じる。この交番電圧で生じた電界によって、第一振動腕部１０及び第二振動腕部２０に伸縮現象が生じ、所定の共振周波数の屈曲振動モードが得られる。なお、基部３０は、第一内側電極１３ｂ及び第二内側電極２３ｂによって交番電圧が印加されるものの、Ｘ軸方向に電界が発生しないため、伸縮することはない。

次に、図１乃至図４に基づき、本実施形態１の製造方法の作用及び効果について説明する。

（１）複数の水晶ウェハ５１〜５５に金属膜５０を形成し、水晶ウェハ５１〜５５同士を金属膜５０を介して接合して積層ブロック５６を形成し、積層ブロック５６を積層方向に切り出して積層板６０を形成し、積層板６０を加工して振動素子４０の形状を得ることにより、複数の水晶片６１〜６５を接合した構造の振動素子４０を製造する際に、従来の水晶片６１〜６５同士の接合を、水晶ウェハ５１〜５５同士の接合に置き換えられる。したがって、水晶片６１〜６５に比べると水晶ウェハ５１〜５５は極めて大きいので、接合時の位置合わせが容易になるとともに、接合時の損傷も低減できる。

（２）形状加工工程での水晶のウェットエッチングにおいて、従来技術（特許文献１等）では第一内側面１２ｂ及び第二内側面２２ｂに相当する部分にエッチング残渣が生じていた。これに対し、本実施形態１によれば、第一内側面１２ｂが第一内側電極１３ｂで覆われ、第二内側面２２ｂが第二内側電極２３ｂで覆われているので、第一内側面１２ｂ及び第二内側面２２ｂにおけるエッチング残渣の発生を防止できる。

（３）接合工程において拡散接合を採用した場合は、次の効果を奏する。第一に、２００℃以下で加熱することにより、直接結合、陽極接合、ＵＳ−ＧＧＩ接合などに比べて加熱による残留応力を低減できるので、振動素子４０の屈曲振動モードに与える影響を低減できる。第二に、接着剤よりも強固に接合できることから、振動素子４０の耐久性を向上できる。

（４）水晶のウェットエッチングで使用するエッチング液に対して金属膜５０が耐食性を有する場合は、金属膜５０が水晶のウェットエッチングに耐えて残ることにより、金属膜５０をそのまま電極膜（第二外側電極２３ａ等）として利用できるので、新たに電極膜を形成する工程を省略できる。

（５）水晶ウェハ５１〜５５の表裏全面に金属膜５０を形成し、表裏全面に金属膜５０が形成された水晶ウェハ５１〜５５同士を金属膜５０を介して接合する場合は、電極膜となる金属膜５０のパターニングが不要となるので、製造工程を簡素化できる。

（６）水晶ウェハ５１〜５５のうち少なくとも一枚の表裏の少なくとも一方に部分的に金属膜５０を形成し、部分的に金属膜５０が形成された水晶ウェハを含めて水晶ウェハ５１〜５５同士を金属膜５０を介して接合する場合は、電極膜となる金属膜５０のパターニングが一回必要になるものの、多様な電極膜パターンの振動素子４０を製造できる。

（７）切り出し工程後において、各水晶ウェハ５１〜５６の厚みによって各水晶片６１〜６５の厚みが予め定められ、各水晶片６１〜６５の厚み方向の両面が耐食膜（第一外側電極１３ａ、第一内側電極１３ｂ、…）によって覆われている。そのため、形状加工工程後においても、第一外側面１２ａ、第一内側面１２ｂ、第二内側面２２ｂ及び第二外側面２２ａは互いに平行に保たれたままである。それゆえ、励振電極（第一外側電極１３ａ、第一中間電極１４、…）の相互間に生じる電界が均一になることにより、等価直列抵抗を小さくすることができる。

（８）本実施形態１では、特許文献３の技術（図１０）と比べて、第一内側電極１３ｂ及び第二内側電極２３ｂを基部３０の末端（振動腕部の延設方向の逆方向）まで形成することにより、第一内側電極１３ｂ及び第二内側電極２３ｂと配線４３，４４とを精度よく確実に接続することができる。

図５は、実施形態２の製造方法で得られた振動素子を示す平面図である。以下、この図面に基づき説明する。

本実施形態２の製造方法は、実施形態１の製造方法に対して、形状加工工程で使用するマスクのパターンが異なる。そのため、本実施形態２の製造方法で得られた振動素子１４０は、次の構造になる。第一内側腕部１１ｂの一部は、第一振動腕部１１０の延設方向の逆方向に基部１３０及び第一外側腕部１１１ａから突出している。第二内側腕部２１ｂの一部は、第二振動腕部１２０の延設方向の逆方向に基部１３０及び第二外側腕部１２１ａから突出している。

換言すると、第一外側腕部１１１ａ、基部１３０及び第二外側腕部１２１ａの前記延設方向の長さが、実施形態１におけるそれらの長さに比べて短くなっている。そのため、第一中間電極１４、第一内側電極１３ｂ、第二内側電極２３ｂ及び第二中間電極２４の各一部が露出することになる。したがって、振動素子１４０の全ての電極は、少なくとも一部が露出しているので、素子搭載部材の電極パッド７１〜７６に対して導線８１〜８６を介して面と面とで電気的に接続することが可能である。

すなわち、第一外側電極１３ａは導線８１を介して電極パッド７１、第一中間電極１４は導線８２を介して電極パッド７２、第一内側電極１３ｂは導線８３を介して電極パッド７３、第二内側電極２３ｂは導線８４を介して電極パッド７４、第二中間電極２４は導線８５を介して電極パッド７５、第二外側電極２３ａは導線８６を介して電極パッド７６にそれぞれ接続されている。また、電極パッド７１，７３，７５は配線４４に電気的に接続され、電極パッド７２，７４，７６は配線４３に電気的に接続されている。なお、導線８１〜８６は、金線やアルミニウム線又は導電性接着剤などである。

本実施形態２によれば、振動素子１４０の全ての電極を面と面とで電気的に接続できることにより、素子搭載部材に対する電気的接続が容易となるので、更なる小型化に対応できる。本実施形態２のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１のそれらと同様である。

図６乃至図８は実施形態３の製造方法を示す平面図であり、図６は切り出し工程後の状態、図７は形状加工工程中、図８は形状加工工程後の状態である。以下、これらの図面に基づき説明する。

本実施形態３の製造方法は、実施形態１の振動素子の量産に適した方法である。まず、図示しないが、接合工程では、複数個分の振動素子に相当する水晶ウェハ及びフレームとなる水晶ウェハを接合する。そのため、図６に示すように、切り出し工程後の積層板９０には、フレームとなる水晶片９１，９２が振動素子となる水晶片６１〜６５を挟んだ構造になっている。また、積層板９０は、複数個分の振動素子に相当する、水晶片の層数及び水晶片の長さを有する。

続いて、図７に示すように、形状加工工程において、積層板９０の表裏の振動素子となる領域及びフレームとなる領域に、水晶エッチングに対するマスク６６を形成する。前述したように、マスク６６の形成には、クロムの成膜、フォトリソグラフィによるレジストパターンの形成、エッチングによるクロムのパターン形成、などの工程が必要である。

続いて、マスク６６が形成された積層板９０をフッ酸系のエッチング液に浸すことにより、積層板９０を構成する水晶の不要な部分を除去する。最後に、図８に示すように、マスク６６をクロムのエッチングによって除去することにより、複数の振動素子４０、複数の振動素子４０を取り囲むフレーム９３、及び、振動素子４０とフレーム９３とを一時的に接続する接続部９４を得る。複数の振動素子４０は一つずつ、電気的な検査を経て、接続部９４でフレーム９３から切り離され、素子搭載部材に実装される。

本実施形態３によれば、複数の振動素子４０をフレーム９３に一時的に接続した状態に製造することにより、一度に大量の振動素子４０を製造できるので、量産時の生産性を向上できる。本実施形態３のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１のそれらと同様である。

以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。例えば、上記各実施形態では音叉型振動素子を採り上げたが、棒状振動子などにしてもよい。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。

本発明は、水晶やセラミックスからなる圧電素子に利用可能である。

４０ 振動素子
１０ 第一振動腕部
１１ａ 第一外側腕部
１１ｂ 第一内側腕部
１２ａ 第一外側面
１２ｂ 第一内側面
１３ａ 第一外側電極
１３ｂ 第一内側電極
１４ 第一中間電極
２０ 第二振動腕部
２１ａ 第二外側腕部
２１ｂ 第二内側腕部
２２ａ 第二外側面
２２ｂ 第二内側面
２３ａ 第二外側電極
２３ｂ 第二内側電極
２４ 第二中間電極
３０ 基部
３１ 第一基部側面
３２ 第二基部側面
４１，４２ 端子
４３，４４ 配線

５０ 金属膜
５１，５２，５３，５４，５５ 水晶ウェハ
５６ 積層ブロック
６０ 積層板
６１，６２，６３，６４，６５ 水晶片
６６ マスク

１４０ 振動素子
１１０第一振動腕部
１１１ａ 第一外側腕部
１２０第二振動腕部
１２１ａ 第二外側腕部
１３０ 基部
７１，７２，７３，７４，７５，７６ 電極パッド
８１，８２，８３，８４，８５，８６ 導線

９０ 積層板
９１，９２ 水晶片
９３ フレーム
９４ 接続部

８００ 振動素子
８０１ 基部
８０２ａ，８０２ｂ 振動腕部
８０３ａ，８０３ｂ，８０４ａ，８０４ｂ 励振電極
９００ センサ素子
９０１ センサ基部
９０２ａ 励振用腕部
９０２ｂ 検出用腕部
９０３ａ 励振用電極
９０３ｂ 検出用電極
９０４ａ，９０４ｂ 接合電極
９１１ Ｕ字状水晶片
９１２ａ，９１２ｂ Ｉ字状水晶片

Claims (5)

1. 圧電材料からなる複数の圧電ウェハにそれぞれ金属膜を形成する金属膜形成工程と、
   前記圧電ウェハ同士を前記金属膜を介して接合することにより積層ブロックを形成する接合工程と、
   前記積層ブロックを積層方向に切り出すことにより積層板を形成する切り出し工程と、
   前記積層板を加工することにより圧電素子の形状を形成する形状加工工程と、
   を含む圧電素子の製造方法。
2. 前記接合工程において、前記接合が拡散接合である、
   請求項１記載の圧電素子の製造方法。
3. 前記圧電ウェハは水晶ウェハであり、前記形状加工工程において前記加工はウェットエッチングであり、このウェットエッチングで使用するエッチング液に対して前記金属膜が耐食性を有する、
   請求項１又は２記載の圧電素子の製造方法。
4. 前記金属膜形成工程において、前記圧電ウェハの表裏全面に前記金属膜を形成し、
   前記接合工程において、表裏全面に前記金属膜が形成された前記圧電ウェハ同士を当該金属膜を介して接合する、
   請求項３記載の圧電素子の製造方法。
5. 前記金属膜形成工程において、少なくとも一枚の前記圧電ウェハの表裏の少なくとも一方に部分的に前記金属膜を形成し、
   前記接合工程において、部分的に前記金属膜が形成された前記圧電ウェハを含めて前記圧電ウェハ同士を当該金属膜を介して接合する、
   請求項３記載の圧電素子の製造方法。

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