JP2015233218A - 圧電振動片及び圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】ハンダで基板に実装した場合に、ハンダが励振電極まで浸食することを回避できる圧電振動片及び圧電デバイスを提供する。
【解決手段】圧電振動片１２０は、第１主面と第１主面の反対側の第２主面とを有し、振動部１２４と、振動部と離間して振動部の周りを囲む枠部１２２と、振動部と枠部とを連結する連結部１２６と、を有する。振動部の第１主面及び第２主面にはそれぞれ励振電極１２８が形成され、各励振電極から枠部の第２主面にまではそれぞれ引出電極１３０が引き出される。また、枠部の第２主面に形成される引出電極は、最下層に形成されるクロム（Ｃｒ）膜１９１Ａと、クロム（Ｃｒ）膜の表面に形成されるニッケルタングステン（ＮｉＷ）膜１９１Ｂと、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）膜の表面に形成される金（Ａｕ）膜１９１Ｃと、金（Ａｕ）膜の表面に形成される酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜１９１Ｄと、により形成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ハンダの浸食を抑制できる圧電振動片及び圧電デバイスに関する。

携帯電話やパーソナルコンピュータなどの様々な電子機器には、主に周波数の選択や制御のために圧電デバイスが広く使われている。圧電デバイスは機能によって圧電振動子、圧電発振器、ＳＡＷデバイスや光学デバイス等に分類できる。そして、圧電素子に水晶を用いた水晶振動子や水晶発振器等が広く知られており、一般的に使われている。

ここで水晶振動子として、例えば、特許文献１では次のようなものが開示されている。まず、両主面に励振電極が形成された振動部と、振動部と接続して、当該振動部の周囲を囲む枠部がある。枠部には板状のベース板が接合する。ベース板の側面には切欠き部が形成され、ベース板の裏面（枠部と接合する面の反対面）には実装端子が形成される。ここで、励振電極からは、枠部まで伸びるように引出電極が形成される。引出電極は、ベース板の切欠き部に対向する領域まで伸びる。そして、実装端子は、切欠き部の側面に形成された電極を経由して引出電極に導通する。

特開２０１３−０１７１６３号公報

しかし、当該水晶振動子が、ハンダによって基板に実装された場合、ハンダが引出電極を浸食して、励振電極まで到達するおそれがあった。特に、電子機器の製造のために、当該水晶振動子を実装した基板を複数回加熱することが必要な場合がある。また、ハンダを構成する金属と引出電極を構成する金属とが合金を形成しやすい場合がある。このような場合に、ハンダが励振電極まで到達するおそれが顕著になるという問題があった。

以上のような事情に鑑みて、本発明は圧電デバイスをハンダで基板に実装した場合に、ハンダが励振電極まで浸食することを回避できる圧電デバイスの提供を目的とする。

第１観点の圧電振動片は、第１主面と第１主面の反対側の第２主面とを有し、圧電材料により形成される圧電振動片である。また、圧電振動片は、所定の周波数で振動する振動部と、振動部と離間して振動部の周りを囲む枠部と、振動部と枠部とを連結する連結部と、を有する。圧電振動片の振動部の第１主面及び第２主面にはそれぞれ励振電極が形成され、さらに各励振電極から枠部の第２主面にまではそれぞれ引出電極が引き出される。また、枠部の第２主面に形成される引出電極は、最下層に形成されるクロム（Ｃｒ）膜と、クロム（Ｃｒ）膜の表面に形成されるニッケルタングステン（ＮｉＷ）膜と、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）膜の表面に形成される金（Ａｕ）膜と、金（Ａｕ）膜の表面に形成される酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜と、により形成される。

第２観点の圧電振動片は、第１観点において、枠部の第２主面には、一方の引出電極に形成される酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜を含む第１の酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜と、他方の引出電極に形成される酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜を含む第２の酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜と、第１の酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜及び第２の酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜の間に形成され枠部の第２主面の外周から内周へ伸びる絶縁領域と、が形成される。

第３観点の圧電振動片は、第２観点において、絶縁領域が、枠部の外周から内周への幅よりも長く伸びる。

第４観点の圧電振動片は、第１観点から第３観点において、枠部の第１主面の全面に酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜が形成される。

第５観点の圧電デバイスは、第１観点から第４観点の圧電振動片と、枠部の第２主面に低融点ガラスにより接合され、枠部に接合される面とは反対側の面に実装端子が形成されるベース板と、枠部の第１主面に低融点ガラスにより接合されるリッド板と、を有する。

第６観点の圧電デバイスは、ベース板の側面にはベース板の内側に凹む切欠き部が形成され、実装端子が切欠き部に形成される側面電極を介して枠部の第２主面に形成される引出電極に電気的に接合され、実装端子及び側面電極が、最下層にスパッタにより形成されるスパッタ膜と、スパッタ膜の表面にスクリーン印刷により印刷されるハンダ膜と、により形成される。

本発明の圧電デバイスによれば、圧電デバイスをハンダで基板に実装した場合に、ハンダが励振電極まで浸食することを回避できる。

圧電デバイス１００の分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は、圧電振動片１２０の上面図である。 （ｂ）は、圧電振動片１２０の下面図である。 （ａ）は、図３（ａ）及び図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。 （ｂ）は、圧電振動片１２０の部分断面図である。 圧電デバイス１００の部分断面図である。 （ａ）は、圧電振動片２２０の下面図である。 （ｂ）は、圧電デバイス２００の部分断面図である。 （ａ）は、圧電振動片３２０の下面図である。 （ｂ）は、圧電デバイス３００の部分断面図である。 （ａ）は、圧電振動片４２０の上面図である。 （ｂ）は、圧電デバイス４００の部分断面図である。 圧電デバイス５００の部分断面図である。

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は図１に示される通り、ベース板１４０と、圧電振動片１２０と、リッド板１１０とが積層された構成になっている。圧電振動片１２０には、例えばＡＴカットの水晶振動片が用いられる。ＡＴカットの水晶振動片は、主面（ＸＺ面）が結晶軸（ＸＹＺ）の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、圧電デバイス１００において、圧電デバイス１００の長手方向をＸ軸方向、圧電デバイス１００の高さ方向をＹ’軸方向、Ｘ軸方向及びＹ’軸方向に垂直な方向をＺ’軸方向として説明する。

圧電振動片１２０は、所定の周波数で振動する矩形形状の振動部１２４を有する。振動部１２４の外側には、振動部１２４と離間して振動部１２４を囲む枠部１２２が設けられる。振動部１２４と枠部１２２とは、振動部１２４の−Ｘ軸側から−Ｘ軸方向に伸びて枠部１２２に到達する連結部１２６によって、接続される。

振動部１２４の両主面である＋Ｙ’軸側の面及び−Ｙ’軸側の面には、図１に示される通り、互いに対向する励振電極１２８が形成される。また、各励振電極１２８からは、連結部１２６を介して枠部１２２に引出電極１３０が引き出されている。引出電極１３０は、主に連結部１２６及び枠部１２２の＋Ｙ’軸側の面に形成される引出電極１３０ａと、枠部１２２の−Ｙ’軸側の面に形成される引出電極１３０ｂと、により構成される。

ベース板１４０は平板状に形成され、枠部１２２の−Ｙ’軸側の面に接合される。ベース板１４０は振動部１２４に対向するように配置される。ベース板１４０はガラス又は水晶等を基材として形成される。また、ベース板１４０の−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側及び＋Ｘ軸側の−Ｚ’軸側の角には、ベース板１４０の角が切り取られるように形成される切欠き部１４８が形成されている。ベース板１４０には電極が形成されるが、図１では示されていない。

リッド板１１０は平板状に形成され、枠部１２２の＋Ｙ’軸側の面に接合される。リッド板１１０は振動部１２４に対向するように配置される。リッド板１１０はガラス又は水晶等で形成される。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。リッド板１１０と枠部１２２とは、ポリイミド等の樹脂接着剤又は低融点ガラス等の非導電性の接合材１５１で接合される。また、ベース板１４０と枠部１２２とに関しても接合材１５１で接合される。こうして振動部１２４は、リッド板１１０、枠部１２２、及びベース板１４０で囲まれたキャビティ１０１に密閉封入される。振動部１２４は、圧電デバイス１００の周波数を調整するため及び振動部１２４がリッド板１１０及びベース板１４０に接触しないように、枠部１２２よりも薄く形成されている。

ベース板１４０の−Ｙ’軸側の面には一対の実装端子１４２が形成される。また、切欠き部１４８の側面には切欠き部電極１４４が形成され、引出電極１３０ｂに接続されるように端部電極１４６が形成されている。実装端子１４２の一方はベース板１４０の＋Ｘ軸側に形成され、実装端子１４２の他方はベース板１４０の−Ｘ軸側に形成される。それぞれの実装端子１４２は切欠き部１４８まで伸びて切欠き部電極１４４に接続される。また、切欠き部電極１４４は、枠部１２２の−Ｙ’軸側の面に伸びて端部電極１４６に接続される。これにより、実装端子１４２は、切欠き部電極１４４、端部電極１４６、及び引出電極１３０を介して励振電極１２８に電気的に接続される。

図３（ａ）は、圧電振動片１２０の上面図である。圧電振動片１２０には、振動部１２４と枠部１２２との間に圧電振動片１２０をＹ’軸方向に貫通する貫通溝１３２が形成されている。また、振動部１２４と枠部１２２とは連結部１２６を介して接続されている。振動部１２４には励振電極１２８が形成されており、＋Ｙ’軸側の面に形成された励振電極１２８からは連結部１２６を介して枠部１２２に引出電極１３０ａが引き出されている。引出電極１３０ａは、貫通溝１３２の側面１３４を介して枠部１２２の−Ｙ’軸側の面に引き出されている。

図３（ｂ）は、圧電振動片１２０の下面図である。振動部１２４の−Ｙ’軸側の面に形成された励振電極１２８からは、引出電極１３０ａが引き出されている。引出電極１３０ａは、振動部１２４の−Ｙ’軸側の面の励振電極１２８から−Ｘ軸方向に伸び、枠部１２２の−Ｙ’軸側の面に形成される引出電極１３０ｂに接続される。引出電極１３０ｂは、さらに枠部１２２の−Ｘ軸側及び−Ｚ’軸側の部分を通って、枠部１２２の−Ｙ’軸側の面であって、−Ｚ’軸側かつ＋Ｘ軸側の角部まで伸びる。また、振動部１２４の＋Ｙ’軸側の面に形成された励振電極１２８から引き出される引出電極１３０ａは、貫通溝１３２の側面１３４を介して枠部１２２の−Ｙ’軸側の面の＋Ｚ’軸側かつ−Ｘ軸側の角部に形成される引出電極１３０ｂに接続される。

図４（ａ）は、図３（ａ）及び図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。励振電極１２８及び引出電極１３０ａは、スパッタ又は蒸着等により形成される電極膜１９０により構成されている。引出電極１３０ｂも励振電極１２８及び引出電極１３０ａと同様の電極膜１９０を有するが、さらにその表面に酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜１９１Ｄが形成される。このような酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜１９１Ｄは、例えば電極膜１９０を形成した後に圧電振動片１２０の−Ｙ’軸側の面の全面にクロム（Ｃｒ）膜を形成し、枠部１２２以外のクロム（Ｃｒ）膜を除去した後に、枠部１２２に形成されるクロム（Ｃｒ）膜を酸化させることにより形成される。クロム（Ｃｒ）膜の酸化はクロム（Ｃｒ）膜を大気中に開放することにより行われる。

図４（ｂ）は、圧電振動片１２０の部分断面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）の点線１８２で囲まれた部分の断面が示されている。電極膜１９０は、例えば、ベース板１４０の基材に接する層である第１層１９１Ａ、当該第１層１９１Ａの表面に形成される第２層１９１Ｂ、及び当該第２層１９１Ｂの表面に形成される第３層１９１Ｃの３つの層により形成される。第１層１９１Ａはクロム（Ｃｒ）膜の層として形成され、第２層１９１Ｂはニッケル（Ｎｉ）及びタングステン（Ｗ）の合金であるニッケルタングステン（ＮｉＷ）膜の層として形成され、第３層１９１Ｃは金（Ａｕ）膜の層として形成される。枠部１２２の−Ｙ’軸側の面に形成される引出電極１３０ｂでは電極膜１９０の表面に、さらに酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜１９１Ｄが形成される。

図５は、圧電デバイス１００の部分断面図である。図５は、図２の点線１８１で囲まれる領域の部分断面が示されている。また、図５は、圧電デバイス１００がプリント基板１６０に実装された状態の部分断面として示されている。プリント基板１６０の＋Ｙ’軸側の面には電極１６１が形成されており、圧電デバイス１００はハンダ１５２を介して電極１６１に実装される。

圧電デバイス１００に形成される実装端子１４２、切欠き部電極１４４、及び端部電極１４６は、スパッタなどで形成されるスパッタ膜１９２Ａと、スパッタ膜１９２Ａの表面に無電解メッキで形成される無電解メッキ膜１９２Ｂと、により形成される。スパッタ膜１９２Ａは、例えば、ベース板１４０の基材の表面に形成されるクロム（Ｃｒ）層、クロム（Ｃｒ）層の表面に形成されるニッケルタングステン（ＮｉＷ）層、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）層の表面に形成される金（Ａｕ）層の３層により形成される。また、無電解メッキ膜１９２Ｂは、例えば、スパッタ膜１９２Ａの表面に形成されるニッケル（Ｎｉ）層及びニッケル（Ｎｉ）層の表面に形成される金（Ａｕ）層の２層により形成される。実装端子１４２、切欠き部電極１４４、及び端部電極１４６は、無電解メッキ膜１９２Ｂを含んで形成されることで全体として厚く形成され、これにより、実装端子１４２、切欠き部電極１４４、及び端部電極１４６の断線が防止され、導通が確保される。

また、引出電極１３０ｂでは、酸化クロム膜１９１Ｄの厚さＴ１が１０００オングストローム（Å）以下の厚さに形成されることが望ましい。厚さＴ１が１０００オングストローム（Å）以下であれば酸化クロム膜１９１Ｄの下層に形成される金（Ａｕ）層の金（Ａｕ）が酸化クロム膜１９１Ｄに拡散することなどにより酸化クロム膜１９１Ｄの電気導電性を保つことができる。しかし、厚さＴ１が１０００オングストローム（Å）より厚くなると電気抵抗が高くなり、引出電極１３０ｂと端部電極１４６との導通が妨げられる。

圧電デバイス１００が実装される場合には、ハンダ１５２は切欠き部電極１４４を這い上がり、端部電極１４６に到達する。ここで、ハンダ１５２は鉛（Ｐｂ）及びスズ（Ｓｎ）を主成分とした合金であり、ハンダ１５２の主成分であるスズ（Ｓｎ）は、金（Ａｕ）と合金を形成しやすい性質があることが知られている。そのため、スズ（Ｓｎ）と金（Ａｕ）とが接触した状態で加熱されると、スズ（Ｓｎ）は金（Ａｕ）を浸食する。

端部電極１４６ではスパッタ膜１９２Ａ又は無電解メッキ膜１９２Ｂにハンダ１５２の浸食が遅いクロム（Ｃｒ）層、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）層、及びニッケル（Ｎｉ）層を有するため、端部電極１４６は、簡単にはハンダ１５２によって浸食されない。しかし、スパッタ膜１９２Ａ又は無電解メッキ膜１９２Ｂがそれぞれ金（Ａｕ）層を有すること及び電子機器の製造のために圧電デバイスを実装するプリント基板が複数回加熱されうること等により、ハンダ１５２のスズ（Ｓｎ）が端部電極１４６を浸食して引出電極に到達する可能性がある。引出電極に酸化クロム膜が形成されない従来の圧電デバイスでは、この様な場合、ハンダ１５２のスズ（Ｓｎ）が引出電極の金（Ａｕ）層を介して圧電振動片の励振電極に到達し、励振電極をも浸食することで圧電振動片の周波数をずらし、又は圧電振動片の発振を妨げる場合があった。

圧電デバイス１００では、端部電極１４６と引出電極１３０を構成する電極膜１９０との間に酸化クロム膜１９１Ｄが形成されている。酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）の膜はスズ（Ｓｎ）の浸食を防ぐことが出来る不動態膜になり得るため、圧電デバイス１００では、酸化クロム膜１９１Ｄがスズ（Ｓｎ）の浸食を防ぐことにより、ハンダ１５２のスズ（Ｓｎ）が引出電極１３０の金（Ａｕ）層に到達することが防がれている。

また、従来の圧電デバイスにおいて、接合材１５１に低融点ガラスが使用される場合には、低融点ガラスと引出電極の最表面に形成される金（Ａｕ）層との接合が弱く、圧電振動片の枠部とベース板との接合強度が弱い場合があった。これにより、キャビティ１０１の密封が破れやすい場合があった。

低融点ガラスと酸化膜とは強く接合するため、圧電デバイス１００では、電極膜１９０の金（Ａｕ）層の表面に酸化クロム膜１９１Ｄが形成されることにより、引出電極１３０ｂと接合材１５１を構成する低融点ガラスとの接合強度が強くなる。そのため、圧電振動片１２０の枠部１２２とベース板１４０とが強く接合し、キャビティ１０１の密封が破れることが防がれている。

また、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）は、金（Ａｕ）に接触している状態で湿気（水）に触れると、湿気により浸食されやすい性質がある。そのため従来の圧電デバイスでは、圧電振動片のニッケルタングステン（ＮｉＷ）層が外気の湿気により浸食されて除去されてしまう場合があり、さらに、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）層の除去と共に圧電振動片に形成されるクロム（Ｃｒ）層も除去されてしまう場合があった。この場合、枠部を形成する水晶との接合強度が弱い金（Ａｕ）層が枠部に直接接触することになるため、圧電デバイス内のキャビティの気密が確保できず、耐湿性が悪くなる場合があった。また、圧電振動片のクロム（Ｃｒ）層が除去されないようにクロム（Ｃｒ）層を厚く形成したとしても、クロム（Ｃｒ）層のクロム（Ｃｒ）がニッケルタングステン（ＮｉＷ）層に拡散することによりクロム（Ｃｒ）層の厚さが薄くなるためその効果が小さく、また、クロム（Ｃｒ）層を厚く形成する場合にはクリスタルインピーダンス（ＣＩ）が悪化するという問題が生じる。

これに対して圧電デバイス１００では、第１層１９１Ａを構成するクロム（Ｃｒ）層の厚さをクリスタルインピーダンス（ＣＩ）が許容範囲内に収まる厚さに形成されても、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜１９１Ｄが第３層１９１Ｃを構成する金（Ａｕ）層、及び第２層１９１Ｂを構成するニッケルタングステン（ＮｉＷ）層を介して第１層１９１Ａを構成するクロム（Ｃｒ）層にまで拡散することにより第１層１９１Ａを構成するクロム（Ｃｒ）層の全てが除去されることを防ぐことができる。そのため、圧電デバイス１００では、第３層１９１Ｃを構成する金（Ａｕ）層が枠部１２２に直接接触することが防がれ、キャビティ１０１内の気密を確保でき、耐湿性が悪化することを防ぐことができる。

（第２実施形態）
圧電デバイスでは、引出電極又はベース板に形成される電極を様々な形状又は構成に形成することができる。以下に、引出電極又はベース板に形成される電極が圧電デバイス１００とは異なる圧電デバイス１００の変形例を示す。また、以下の実施形態では、第１実施形態と同様の部分については第１実施形態と同様の符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６（ａ）は、圧電振動片２２０の下面図である。圧電振動片２２０は、圧電振動片１２０（図３（ｂ）参照）において、枠部１２２の−Ｙ’軸側の面に引出電極１３０ｂの代わりに引出電極２３０ｂが形成されている。これ以外の圧電振動片２２０の構成は圧電振動片１２０と同様である。引出電極２３０ｂでは、電極膜１９０が枠部１２２の−Ｙ’軸側の面の最外周に接しないように形成されている。また、電極膜１９０の表面には酸化クロム膜１９１Ｄが形成されるが、酸化クロム膜１９１Ｄは枠部１２２の−Ｙ’軸側の面の最外周に接するように形成されている。

図６（ｂ）は、圧電デバイス２００の部分断面図である。圧電デバイス２００は主に、ベース板１４０と、圧電振動片２２０と、リッド板１１０と、により構成されている。圧電デバイス２００では、圧電デバイス１００において引出電極１３０ｂの代わりに引出電極２３０ｂが形成され、端部電極１４６の代わりに端部電極２４６が形成される。これ以外の圧電デバイス２００の構成は圧電デバイス１００と同様である。また、図６（ｂ）では、図５と同様の部分に相当する圧電デバイス２００の部分断面図が示されている。

圧電デバイス２００の引出電極２３０ｂは、図６（ｂ）に示されるように、電極膜１９０が枠部１２２の−Ｙ’軸側の面の外側端部にまで形成されておらず、酸化クロム膜１９１Ｄのみが枠部１２２の−Ｙ’軸側の面の外側端部にまで形成されている。これにより、引出電極２３０ｂでは酸化クロム膜１９１Ｄが電極膜１９０の側面をも覆うように形成される。また、端部電極２４６は、引出電極２３０ｂの酸化クロム膜１９１Ｄの表面に接合するように形成され、端部電極１４６と同様にスパッタ膜１９２Ａ及び無電解メッキ膜１９２Ｂにより構成される。

引出電極の金（Ａｕ）層が圧電デバイスの表面に露出する圧電デバイスでは、引出電極の金（Ａｕ）層にハンダ１５２が付着した場合にハンダ１５２のスズ（Ｓｎ）が引出電極の金（Ａｕ）層を介して圧電振動片の励振電極に到達し、励振電極をも浸食することで圧電振動片の周波数をずらし、又は圧電振動片の発振を妨げる場合がある。圧電デバイス２００では、圧電デバイス２００の表面に引出電極２３０ｂの金（Ａｕ）層が露出しない。これにより、ハンダ１５２が引出電極２３０ｂの金（Ａｕ）層に接触することが防がれている。

＜圧電デバイス３００の構成＞
図７（ａ）は、圧電振動片３２０の下面図である。圧電振動片３２０は、圧電振動片１２０（図３（ｂ）参照）において、枠部１２２の−Ｙ’軸側の面に引出電極１３０ｂの代わりに引出電極３３０ｂが形成されている。これ以外の圧電振動片３２０の構成は圧電振動片１２０と同様である。引出電極３３０ｂは、引出電極１３０ｂと同様に電極膜１９０と電極膜１９０の表面に形成される酸化クロム膜１９１Ｄとにより構成されている。しかし、引出電極３３０ｂの酸化クロム膜１９１Ｄは、枠部１２２の−Ｙ’軸側の面の電極膜１９０が形成されていない領域にも形成されている。酸化クロム膜１９１Ｄは枠部１２２の−Ｙ’軸側の面をほぼ覆うように形成されるが、＋Ｙ’軸側の面の励振電極１２８に接続される引出電極３３０ｂと＋Ｙ’軸側の面の励振電極１２８に接続される引出電極３３０ｂとの間の絶縁性を保つために、互いの引出電極３３０ｂの間に酸化クロム膜１９１Ｄが形成されない絶縁領域１８３ａ及び絶縁領域１８３ｂが形成される。

絶縁領域１８３ａ及び絶縁領域１８３ｂは、枠部１２２の−Ｙ’軸側の面の内側の辺と外側の辺とを繋ぐように形成されている。これにより、各引出電極３３０ｂ間の絶縁が保たれる。また、絶縁領域１８３ａ及び絶縁領域１８３ｂにおける枠部１２２の−Ｙ’軸側の面の内側の辺と外側の辺との間の経路の長さは、枠部１２２の−Ｙ’軸側の面の内側の辺と外側の辺との幅よりも長く形成されている。図７（ａ）では、絶縁領域１８３ａが枠部１２２の−Ｙ’軸側の面の＋Ｚ’軸側の中央付近、絶縁領域１８３ｂが枠部１２２の−Ｙ’軸側の面の−Ｘ軸側の中央付近に形成されているが、絶縁領域１８３ａ及び絶縁領域１８３ｂの形成される位置はこの位置に限られない。

図７（ｂ）は、圧電デバイス３００の部分断面図である。圧電デバイス３００は主に、ベース板１４０と、圧電振動片３２０と、リッド板１１０と、により構成されている。図７（ｂ）では、圧電デバイス３００の図７（ａ）のＣ−Ｃ断面を含む部分断面図が示されており、リッド板１１０が省略されている。酸化クロム膜１９１Ｄの厚さＴ１は、１０００オングストローム（Å）又はそれ以下となるように形成される。また、ベース板１４０と枠部１２２との間の距離Ｔ２は、例えば３００μｍに形成される。

圧電デバイスでは、接合材１５１として用いられる低融点ガラスを水晶により形成される枠部１２２に直接接合させる場合には、低融点ガラスと枠部１２２との間の接合面を介して湿気等がキャビティ１０１内に入り、キャビティ１０１内の湿度が上昇し易い。これにより、圧電振動片の周波数変化が起こり易くなるという問題が生じる。

圧電デバイス３００では、図７（ａ）に示されるように、電極膜１９０が形成されない枠部１２２の−Ｙ’軸側の面の領域にも酸化クロム膜１９１Ｄが形成されることにより、接合材１５１として用いられる低融点ガラスと枠部１２２とが直接接合される領域が少なくなるように形成されている。低融点ガラスは水晶よりも酸化クロムと接合する方が接合強度が強いため、低融点ガラスと酸化クロムとが接合される領域では低融点ガラスと枠部１２２とが直接接合される領域よりも湿気を通し難くなる。そのため、圧電デバイス３００では、低融点ガラスと枠部１２２との間の接合面を介してキャビティ１０１に侵入する湿気等の量を減らすことができる。また、低融点ガラスと枠部１２２とが直接接合されている絶縁領域１８３ａ及び絶縁領域１８３ｂでは、キャビティ１０１の内外を繋ぐ経路の長さが枠部１２２の−Ｙ’軸側の面の内側の辺と外側の辺との幅よりも長く形成されることにより、低融点ガラスと枠部１２２との間の接合面を介してキャビティ１０１内に湿気等が侵入し難くなっている。これらのことにより、圧電デバイス３００では、圧電デバイス１００と同様に酸化クロム膜１９１Ｄが電極膜１９０を覆うことによりキャビティ１０１内の気密を確保して耐湿性の悪化を防ぐと共に、低融点ガラスと枠部１２２とが直接接合される領域が少なくなるように形成されることでキャビティ１０１内の湿度が上昇して圧電振動片の周波数変化が起こる等の問題の発生が防がれている。

＜圧電デバイス４００の構成＞
図８（ａ）は、圧電振動片４２０の上面図である。圧電振動片４２０は、圧電振動片１２０（図３（ａ）参照）において、枠部１２２の＋Ｙ’軸側の面に引出電極１３０ａの代わりに引出電極４３０ａが形成されている。これ以外の圧電振動片４２０の構成は圧電振動片１２０と同様である。引出電極４３０ａは、引出電極１３０ａと同様に電極膜１９０を有するが、さらに電極膜１９０の表面を含む枠部１２２の＋Ｙ’軸側の面の全面に酸化クロム膜１９１Ｄが形成されることにより構成される。

図８（ｂ）は、圧電デバイス４００の部分断面図である。圧電デバイス４００は主に、ベース板１４０と、圧電振動片４２０と、リッド板１１０と、により構成されている。圧電デバイス４００では、圧電デバイス１００において引出電極１３０ａの代わりに引出電極４３０ａが形成される。これ以外の圧電デバイス４００の構成は圧電デバイス１００と同様である。また、図８（ｂ）では、図５と同様の部分に相当する圧電デバイス４００の部分断面図が示されている。

従来では、電極膜１９０の第３層１９１Ｃの金（Ａｕ）膜に低融点ガラスが直接接合されていたが、金（Ａｕ）と低融点ガラスとは接合が弱いため、圧電振動片の枠部とベース板との接合強度が弱くなる場合があった。圧電デバイス４００では、電極膜１９０の金（Ａｕ）層の表面に酸化クロム膜１９１Ｄが形成されることにより、引出電極１３０ｂと接合材１５１を構成する低融点ガラスとの接合強度が強くなる。そのため、圧電振動片４２０の枠部１２２とベース板１４０とが強く接合し、キャビティ１０１の密封が破れることが防がれている。

＜圧電デバイス５００の構成＞
図９は、圧電デバイス５００の部分断面図である。圧電デバイス５００は、圧電デバイス１００において実装端子１４２、切欠き部電極１４４、及び端部電極１４６の代わりに実装端子５４２、切欠き部電極５４４、及び端部電極５４６が形成された圧電デバイスである。実装端子５４２、切欠き部電極５４４、及び端部電極５４６は、スパッタ膜１９２Ａがスパッタ又は蒸着などにより形成され、スパッタ膜１９２Ａの表面にハンダ膜１９２Ｃが形成されている。ハンダ層１９２Ｃは、スパッタ層１９２Ａの表面にハンダを印刷することにより形成される。このハンダ膜の形成では、他にハンダ槽に浸すことによりハンダ膜を形成するＤＩＰ方式が考えられる。しかし、圧電デバイスはウエハに多数の圧電デバイスが形成された後にウエハを切断して個々の圧電デバイスが形成されるが、ＤＩＰ方式ではウエハにかかる熱衝撃が大きくなるため採用することができない。印刷によるハンダ膜の形成ではこの様な熱衝撃がウエハにかかることがないため好ましい。

実装端子は、スパッタにより膜が形成されるが、スパッタによる膜のみでは導通保証が困難であるため、スパッタ膜の表面に無電解メッキが形成される。しかし、無電解メッキでは材料費及び工数がかかり、メッキの条件管理も厳しいという問題がある。圧電デバイス５００では、無電解メッキ膜を形成する代わりにハンダ印刷を行うことでハンダ膜１９２Ｃを形成し、実装端子の導通を確保している。また、圧電デバイス５００では無電解メッキの工程が無いことにより、無電解メッキの材料費等を削減することが出来るため好ましい。

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。また、各実施形態の特徴を様々に組み合わせて実施することができる。

また、上記の実施形態では、圧電振動片がＡＴカットの水晶であったが、Ｚカット又はＢＴカットなどの水晶を用いてもよい。また、圧電デバイスは水晶振動子であったが、発振回路を備えたＩＣを搭載した圧電発振器であってもよい。また、圧電振動片は水晶で形成されたが、水晶以外の圧電材料、例えばタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム又は圧電セラミックを用いてもよい。

１００、２００、３００、４００、５００ … 圧電デバイス
１０１ … キャビティ
１１０ … リッド板
１２０、２２０、３２０、４２０ … 圧電振動片
１２２ … 枠部
１２４ … 振動部
１２６ … 連結部
１２８ … 励振電極
１３０、１３０ａ、１３０ｂ、２３０ｂ、３３０ｂ、４３０ａ … 引出電極
１３２ … 貫通溝
１４０ … ベース板
１４２、５４２ … 実装端子
１４４、５４４ … 切欠き部電極
１４６、５４６ … 端部電極
１４８ … 切欠き部
１５１ … 接合材
１５２ … ハンダ
１６０ … プリント基板
１６１ … 電極
１８３ａ、１８３ｂ … 絶縁領域
１９０ … 電極膜
１９１Ａ … 第１層
１９１Ｂ … 第２層
１９１Ｃ … 第３層
１９１Ｄ … 酸化クロム膜
１９２Ａ … スパッタ膜
１９２Ｂ … 無電解メッキ膜
１９２Ｃ … ハンダ膜
Ｔ１ … 酸化クロム膜１９１Ｄの厚さ
Ｔ２ … ベース板１４０と枠部１２２との間の距離

Claims (6)

1. 第１主面と前記第１主面の反対側の第２主面とを有し、圧電材料により形成される圧電振動片であって、
   所定の周波数で振動する振動部と、
   前記振動部と離間して前記振動部の周りを囲む枠部と、
   前記振動部と前記枠部とを連結する連結部と、を有し、
   前記振動部の前記第１主面及び前記第２主面にそれぞれ励振電極が形成され、さらに前記各励振電極から前記枠部の前記第２主面にまではそれぞれ引出電極が引き出され、
   前記枠部の前記第２主面に形成される前記引出電極が、最下層に形成されるクロム（Ｃｒ）膜と、前記クロム（Ｃｒ）膜の表面に形成されるニッケルタングステン（ＮｉＷ）膜と、前記ニッケルタングステン（ＮｉＷ）膜の表面に形成される金（Ａｕ）膜と、前記金（Ａｕ）膜の表面に形成される酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜と、により形成される圧電振動片。
2. 前記枠部の前記第２主面には、一方の前記引出電極に形成される前記酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜を含む第１の酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜と、他方の前記引出電極に形成される前記酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜を含む第２の酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜と、前記第１の酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜及び前記第２の酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜の間に形成され前記枠部の前記第２主面の外周から内周へ伸びる絶縁領域と、が形成される請求項１に記載の圧電振動片。
3. 前記絶縁領域は、前記枠部の前記外周から前記内周への幅よりも長く伸びる請求項２に記載の圧電振動片。
4. 前記枠部の前記第１主面の全面に酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）膜が形成される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電振動片。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧電振動片と、
   前記枠部の前記第２主面に低融点ガラスにより接合され、前記枠部に接合される面とは反対側の面に実装端子が形成されるベース板と、
   前記枠部の前記第１主面に低融点ガラスにより接合されるリッド板と、を有する圧電デバイス。
6. 前記ベース板の側面には前記ベース板の内側に凹む切欠き部が形成され、
   前記実装端子は前記切欠き部に形成される側面電極を介して前記枠部の前記第２主面に形成される前記引出電極に電気的に接合され、
   前記実装端子及び前記側面電極は、最下層にスパッタにより形成されるスパッタ膜と、前記スパッタ膜の表面にスクリーン印刷により印刷されるハンダ膜と、により形成される請求項５に記載の圧電デバイス。