JP2016058762A - 圧電デバイス用パッケージ、圧電デバイス、及び圧電デバイス用パッケージの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ベースとリッドとが陽極接合により接合される場合であっても、キャビティーの気密性の低下や電極の剥離を抑制する。
【解決手段】ベース２０と、ベース２０に陽極接合されるリッド３０とを有し、圧電振動片５０を収容可能な圧電デバイス用パッケージ１０であって、ベース２０及びリッド３０の少なくとも一方は、アルカリガラスで形成され、ベース２０は、貫通電極２７ａ等を形成するための貫通孔２６ａ等を備え、かつ、少なくとも貫通孔２６ａ等を含む電極形成領域Ｓを被覆するバリア膜２２を有し、バリア膜２２は、誘電材料と、アルカリ金属イオンの通過を阻害する阻害材料との混合物により形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電デバイス用パッケージ、圧電デバイス、及び圧電デバイス用パッケージの製造方法に関する。

コンピュータや携帯端末などの電子製品は、振動子、発振器、共振子などの圧電デバイスを有している。この圧電デバイスは、圧電振動片を気密封止あるいは真空封止して収容するキャビティーを備えた圧電デバイス用パッケージを有している。圧電デバイス用パッケージとしては、互いに接合されるベースとリッドとを有する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。この構成において、ベースは、表面に圧電振動片が搭載され、裏面に外部電極を有し、かつ圧電振動片と外部電極とを電気的に接続する貫通電極を有している。貫通電極は、ベースの貫通孔に導電性材料が充填されて形成される。導電性材料としては、めっき、溶融金属、金属と低融点ガラスとを混合した導電性ペースト、金属細線とガラスとの構成、導電性ペーストの無機物質層と導電性樹脂層との２層構成などがある。これらのうち、スクリーン印刷の手法を用いて低コストで形成可能なことから、導電性ペーストや導電性樹脂が貫通電極の導電性材料として用いられている。

従来、圧電デバイス用パッケージは、セラミックスパッケージが主流であったが、近年の圧電デバイスの小型化、低背化、及び低価格化の要請から、ウェハレベルで容易に形成が可能なガラスパッケージが提案されている（例えば、特許文献２参照）。ガラスパッケージにおけるベースとリッドとの接合は、陽極接合により行われることが多くなっている。その際、ベース及びリッドの少なくとも一方はアルカリガラスが採用される。

特開２０１０−８７９２９号公報 特開２０１２−７４６４９号公報

しかしながら、陽極接合では、導電性ペーストや導電性樹脂で形成された貫通電極や外部電極が劣化し、ベースとの接着強度を低下させることになる。その結果、貫通電極と貫通孔との間に隙間が形成されてキャビティーの気密性を低下させ、また、外部電極の剥離により基板との接続不良を招くといった問題がある。このような現象は、ベース側のアルカリガラスを陰極とする配置において陽極接合を行った場合に顕著に表れる。陽極接合時においてアルカリガラス中のアルカリ金属イオンは陰極側に移動し、アルカリガラス界面にアルカリ金属が析出する。よって、このアルカリ金属と、導電性ペーストあるいは導電性樹脂とが反応することが原因であると考えられる。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ベースとリッドとが陽極接合により接合される場合であっても、キャビティーの気密性の低下や電極の剥離を抑制することが可能な圧電デバイス用パッケージ及びその製造方法、並びにこのような圧電デバイス用パッケージを有する圧電デバイスを提供することを目的とする。

本発明では、ベースと、ベースに陽極接合されるリッドとを有し、圧電振動片を収容可能な圧電デバイス用パッケージであって、ベース及びリッドの少なくとも一方は、アルカリガラスで形成され、ベースは、貫通電極を形成するための貫通孔を備え、かつ、少なくとも貫通孔を含む電極形成領域を被覆するバリア膜を有し、バリア膜は、誘電材料と、アルカリ金属イオンの通過を阻害する阻害材料との混合物により形成される。

また、誘電材料は、ＳｉＯ_２であってもよい。また、阻害材料は、Ｆ、Ｂｒ、Ｓ、Ｓｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、及びＢのうち、いずれか１つ以上が用いられてもよい。また、バリア膜は、誘電材料及び阻害材料の少なくとも一方が異なる複数の層によって形成されてもよい。また、ベース及びリッドの双方がアルカリガラスで形成されてもよい。また、上記した圧電デバイス用パッケージと、これに収容された圧電振動片と、を有する圧電デバイスであってもよい。

本発明では、ベースと、ベースに陽極接合されるリッドとを有し、圧電振動片を収容可能な圧電デバイス用パッケージの製造方法であって、ベース及びリッドの少なくとも一方は、アルカリガラスが用いられ、ベースに貫通電極を形成するための貫通孔を形成する工程と、ベースの、少なくとも貫通孔を含む電極形成領域に、誘電材料と、アルカリ金属イオンの通過を阻害する阻害材料との混合物によりバリア膜を形成する工程と、を含む。また、バリア膜は、ＣＶＤ法により、誘電材料と阻害材料とを同時に混合するように成膜して形成されてもよい。

本発明によれば、ベースとリッドとが陽極接合により接合される場合であっても、キャビティーの気密性の低下や電極の剥離を抑制することができ、不良品の発生を抑制して生産性を向上させるとともに、耐久性を向上させることができる圧電デバイス用パッケージ及びその製造方法、並びにこのような圧電デバイス用パッケージを有する圧電デバイスを提供することができる。

第１実施形態に係る圧電デバイス用パッケージ及び圧電デバイスの一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１の圧電デバイスの製造方法の一例を示すフローチャートである。 図１の圧電デバイスの製造工程の一例を示す図である。 図１の圧電デバイスの製造工程の一例を示す図である。 第２実施形態に係る圧電デバイス用パッケージ及び圧電デバイスの一例を示す断面図である。 （ａ）は第３実施形態に係る圧電デバイス用パッケージの要部断面図、（ｂ）は第４実施形態に係る圧電デバイス用パッケージの要部断面図である。 第５実施形態に係る圧電デバイス用パッケージ及び圧電デバイスの一例を示す断面図である。

以下、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。また、図面においてハッチングした部分はバリア膜、端子、及び電極を表している。以下の各図の一部については、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系は、圧電デバイス用パッケージの表裏面に平行な平面をＸＺ平面とする。このＸＺ平面において矩形形状の長手方向を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（圧電デバイス用パッケージの厚さ方向）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、矢印と反対の方向が−方向であるものとして説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る圧電デバイス用パッケージ１０及び圧電デバイス１００の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。なお、図１（ａ）では、リッドを透過して表している。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、圧電デバイス用パッケージ１０は、圧電振動片５０を保持可能なベース２０と、リッド３０とを有している。ベース２０とリッド３０とは、後述する互いの接合面２０ａ、３０ａが陽極接合されることにより接合されている。圧電デバイス用パッケージ１０は、圧電振動片５０が収容可能なキャビティー４０を有している。

ベース２０は、ベース本体２１を有している。ベース本体２１は、Ｙ方向から見たときに矩形状かつＸＺ平面に平行な平板状に形成されている。ベース本体２１は、アルカリガラスが用いられている。アルカリガラスは、例えばナトリウムイオンなどのアルカリイオンを有している。後述する他の実施形態に係るベース本体２２１等についても同様である。ベース２０は、図１（ｂ）に示すように、バリア膜２２を有している。バリア膜２２は、ベース本体２１の表面（＋Ｙ側の面）及び裏面（−Ｙ側の面）、並びに後述する貫通孔２６ａ、２６ｂの内壁面を被覆して形成されている。バリア膜２２は、アルカリ金属イオンの通過を阻害する阻害材料と誘電材料との混合物により形成されている。後述する他の実施形態に係るバリア膜２２２等についても同様である。

阻害材料としては、Ｆ、Ｂｒ、Ｓ、Ｓｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、及びＢのうち、いずれか１つが用いられてもよく、２つ以上が用いられてもよい。阻害材料としてこれらの元素が採用される場合、例えばプラズマを用いたＣＶＤ法（化学気相堆積法）を用いて、阻害材料を誘電材料に容易に混合することができる。なお、阻害材料としては上記材料に限定されず、誘電材料と混合可能でありかつアルカリ金属イオンの通過を阻害する機能を有するものであれば上記材料に代えて採用可能である。誘電材料としては、ＳｉＯ_２が用いられる。なお、誘電材料はＳｉＯ_２に限定されず、阻害材料と混合可能かつ誘電性を有するものであれば、ＳｉＯ_２に代えて採用することが可能である。

バリア膜２２の厚さは、陽極接合時のベース２０の表面において、析出したアルカリ金属と後述する貫通電極２７ａ等などの各電極との反応が生じない厚さに設定され、例えば、０．１μｍ〜３．０μｍに設定されている。バリア膜２２は、阻害材料が混合（ドーピング）されているので、アルカリ金属イオンの通過を阻害し、ベース２０の表面にアルカリ金属が析出することを抑制する。バリア膜２２は、アルカリ金属イオンに対するバリア機能としての効果を有している。なお、以上説明したバリア膜２２の膜構成及び効果に関する事項については、後述する他の実施形態に係るバリア膜２２２等においても同様である。

ベース２０の表面（＋Ｙ側の面）には、図１（ａ）に示すように、矩形状の内部端子２３ａ、２３ｂ及び不図示の引回し電極が形成されている。内部端子２３ａ等及び引回し電極は、ベース本体２１の表面（＋Ｙ側の面）上に、バリア膜２２を介して形成されている。引回し電極は、内部端子２３ｂから＋Ｘ軸方向に後述する貫通電極２７ｂを含む領域まで引き出され形成されている。内部端子２３ａ、２３ｂ及び引回し電極は、例えば、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）や、これらの金属を含む合金などの金属粒子を含む導電性ペーストあるいは導電性樹脂が用いられる。内部端子２３ａ等及び引回し電極は、上記した導電性ペーストあるいは導電性樹脂がベース２０の表面の所定の領域に印刷されて形成される。内部端子２３ａ、２３ｂは、後述する圧電振動片５０の引出電極５２ａ、５２ｂと電気的に接続される。なお、内部端子２３ａ等及び引回し電極は、上記構成に限定されず、例えば、ベース２０及びバリア膜２２との密着性を高める下地層としてクロム（Ｃｒ）や、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、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）合金などが成膜され、この下地層の上に金や銀などの主電極層が成膜された２層構造が採用されてもよい。

ベース２０の裏面（−Ｙ側の面）には、４つの外部端子２５ａ〜２５ｄが形成されている。外部端子２５ａ等は、ベース本体２１裏面（-Ｙ側の面）上に、バリア膜２２を介して形成されている。外部端子２５ａ〜２５ｄは、それぞれＹ方向から見て略矩形状に形成されており、ベース２０の裏面（−Ｙ側の面）の４つの角部側の領域に形成されている。外部端子２５ａ〜２５ｄは、例えば、上記した内部端子２３ａ等及び引回し電極と同一の導電性ペーストあるいは導電性樹脂により形成されている。なお、外部端子２５ａ等は、内部端子２３ａ等あるいは引回し電極の材料と異なる材料から形成されてもよい。外部端子２５ａは、−Ｘ側かつ＋Ｚ側の領域に形成されている。また、外部端子２５ｄは、＋Ｘ側かつ−Ｚ側の領域に形成されている。外部端子２５ａ、２５ｄは、他の基板等に実装される際の一対の実装端子として用いられる。外部端子２５ａ、２５ｄは、それぞれ後述する貫通電極２７ａ、２７ｂに接続されている。なお、外部端子２５ｂ、２５ｃは、他の電極と電気的接続のないダミー電極である。

ベース本体２１には、図１（ｂ）に示すように、表面（＋Ｙ側の面）と裏面（−Ｙ側の面）とを貫通する２つの貫通孔２６ａ、２６ｂが設けられている。貫通孔２６ａ、２６ｂのそれぞれは、表面（＋Ｙ側の面）から裏面（−Ｙ側の面）にかけて徐々に口径が広がる円錐台状に形成されている。貫通孔２６ａ、２６ｂには、バリア膜２２及び貫通電極２７ａ、２７ｂが形成されている。バリア膜２２は、貫通孔２６ａ、２６ｂの内壁面を被覆するように形成されている。

貫通電極２７ａ、２７ｂは、貫通孔２６ａ、２６ｂの内壁面に対してバリア膜２２を介して配置されている。貫通電極２７ａ等は、貫通孔２６ａ等の内部に導電性ペーストあるいは導電性樹脂が充填されて形成されている。導電性ペーストあるいは導電性樹脂は、例えば導電性金属を含んだペーストあるいは樹脂であり、導電性金属は、銀、金、銅（Ｃｕ）や、これらの金属を含む合金などが用いられる。なお、貫通電極２７ａ等は、上記した構成に限定されず、溶融金属、金属と低融点ガラスとが混合した導電性ペーストなどが充填されて形成されてもよく、めっきや、金属細線とガラスとの構成、導電性ペーストの無機物質層と導電性樹脂層の２層の構成などであってもよい。

なお、貫通電極２７ａ等（貫通孔２６ａ等）の大きさや形状は円錐台状に形成されることに限定されず、例えば円柱形状や角柱形状でもよい。また、貫通電極２７ａ等の断面（ＸＺ平面における断面）の形状は円形状に限定されず楕円形状や長円形状、多角形状であってもよい。また、貫通電極２７ａ等の数についても２つに限定されず、例えば外部端子２５ａ〜２５ｄの数に合わせて４つが形成されてもよい。貫通電極２７ａは、内部端子２３ａに接続されている。これにより、貫通電極２７ａを介して、内部端子２３ａと外部端子２５ａとが電気的に接続されている。また、貫通電極２７ｂは引回し電極に接続されている。これにより、貫通電極２７ｂ及び引回し電極を介して、内部端子２３ｂと外部端子２５ｄとが電気的に接続されている。

ベース２０の表面（＋Ｙ側の面）には、周辺部分の環状の領域に接合面２０ａが形成されている。接合面２０ａは、後述するリッド３０の接合面３０ａに対向して配置されている。リッド３０は、Ｙ方向から見て矩形状の板状部材であり、図１（ｂ）に示すように、裏面側（−Ｙ側の面）の中央部分には凹部３１が設けられている。凹部３１を囲むように、ベース２０との接合面３０ａが形成されている。なお、凹部３１は、後述する圧電振動片５０を収容するキャビティー４０として用いられる。

リッド３０としては、ベース２０のベース本体２１と同様にアルカリガラスが用いられる。そのため、ベース２０とリッド３０との互いの組成が大きく相違することが回避され、互いの熱膨張係数の相違をより小さくすることができる。これにより、陽極接合の際の温度変化に起因してベース２０及びリッド３０に生じる応力を抑制して、接合後の圧電デバイス用パッケージの割れや反りなどの変形を防止することができる。後述する他の実施形態に係るリッド２３０等についても同様である。また、リッド３０に用いるアルカリガラスとして、ベース２０のアルカリガラスと同一組成のものを採用することにより、ベース２０とリッド３０との熱膨張係数がほぼ等しくなる。そのため、陽極接合の際にベース２０及びリッド３０には応力がほぼ生じない。

なお、リッド３０は、アルカリガラスに代えて、シリコン（Ｓｉ）や、例えばニッケル、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）などの金属、セラミックスなどであってもよい。また、リッド３０は、ベース２０と組成が異なるアルカリガラスであってもよい。

リッド３０の接合面３０ａの表面には、接着層３２が形成されている。接着層３２は、酸化しやすい金属膜であり、例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗなどである。なお、接着層３２は、金属膜に代えてシリコン膜などであってもよい。接着層３２の厚さ（Ｙ方向の長さ）は、例えば１００ｎｍ〜５００ｎｍに設定される。このような接着層３２が形成されることにより、ベース２０側を陰極、リッド３０側を陽極として互いに陽極接合する場合に、より強固に接合することができる。なお、リッド３０において接着層３２を設けるか否かは任意である。

ベース２０とリッド３０とは、接合面２０ａ、３０ａが対向した状態で配置され、陽極接合により接合されている。陽極接合は、接着材等を介さずに密着接合する接合方法の一つであり、ベース２０とリッド３０とを重ねた状態で２００℃〜５００℃まで加熱するとともに、ベース２０側を陰極かつリッド３０側を陽極として０．８ｋＶ〜１．５ｋＶの電圧を印加することにより行われる。これにより、陽イオンであるアルカリガラス中のアルカリ金属イオンは、陰極側に拡散する。そして、ベース２０とリッド３０との間に静電引力が発生することにより互いが密着して化学反応が生じ、ベース２０とリッド３０とが接合される。

陽極接合による接合の際には、ベース２０に含まれるＮａイオンなどのアルカリ金属イオンは、陰極側に拡散する。このアルカリ金属イオンは、ベース２０の表面に移動して、アルカリ金属として析出される。しかし、ベース２０はバリア膜２２を有しているので、バリア膜２２においてアルカリ金属イオンの通過が低減され、アルカリ金属の析出量が低減される。これにより、貫通電極２７ａや、内部端子２３ａ、外部端子２５ａ等の金属膜と析出したアルカリ金属との反応が抑制され、貫通電極２７ａ等の劣化が抑制される。ベース２０とリッド３０とが接合されると、圧電デバイス用パッケージ１０の内部には、圧電振動片５０を収容するためのキャビティー４０が形成される。なお、圧電振動片５０については後述する。キャビティー４０内は、例えば真空雰囲気に設定されるが、これに限定されず、窒素などの不活性ガスが封入されてもよい。

このように、圧電デバイス用パッケージ１０によれば、ベース２０にバリア膜２２を有するので、ベース２０とリッド３０との接合に陽極接合を用いた場合であっても、貫通電極２７ａ等、内部端子２３ａ等、及び外部端子２５ａ等の劣化が抑制され、キャビティー４０の気密性の低下や貫通電極２７ａ等の剥離を防止することができる。また、陽極接合を用いる場合に不良品の発生を抑制して、生産性を向上でき、貫通電極２７ａ等などの電極及び端子の耐久性を向上させることができる。

続いて、本実施形態に係る圧電デバイス１００について説明する。圧電デバイス１００は、図１（ｂ）に示すように、圧電デバイス用パッケージ１０の内部に圧電振動片５０が収容されて形成される。圧電デバイス１００は、圧電振動子である。圧電振動片５０は、ベース２０の表面（＋Ｙ側の面）に搭載される。圧電振動片５０としては、例えばＡＴカットの水晶振動片が用いられる。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、水晶の性質を示す３つの軸である電気軸、機械軸、及び光学軸のうち、ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）基準の水晶の電気軸周りに３５°１５′だけ傾いた角度で切り出す加工手法である。このようなＡＴカットの水晶片は厚みすべり振動を生じる。

圧電振動片５０は、図１（ａ）に示すように、Ｙ方向から見たときに矩形状かつ板状の部材である。圧電振動片５０は、圧電デバイス用パッケージ１０のキャビティー４０内に収容可能な寸法に形成される。圧電振動片５０の表面（＋Ｙ側の面）５０ａ及び裏面（−Ｙ側の面）５０ｂの中央部分には、励振電極５１ａ、５１ｂが形成されている。励振電極５１ａ等は、矩形形状に形成され、所定の電圧が印加されることにより圧電振動片５０を所定の周波数で振動させる。圧電振動片５０の表面５０ａには、励振電極５１ａから−Ｘ方向に引き出された引出電極５２ａが形成される。引出電極５２ａは、励振電極５１ａから引き出された後、圧電振動片５０の−Ｘ側の側面５０ｃを通って裏面５０ｂに引き出される。また、圧電振動片５０の裏面５０ｂには、励振電極５１ｂから同じく−Ｘ方向に引き出された引出電極５２ｂが形成される。

励振電極５１ａ等及び引出電極５２ａ等は、導電性の金属膜により形成される。金属膜としては、例えば圧電振動片５０との密着性を高める下地層としてクロムや、チタン、ニッケル、あるいはニッケルクロムや、ニッケルチタン、ニッケルタングステン合金などが成膜され、下地層の上に金や銀などの主電極層が成膜された２層構造が採用される。

圧電振動片５０とベース２０との間の２カ所には、それぞれ導電性接着剤６１、６２が配置されている。導電性接着剤６１、６２により、圧電振動片５０はベース２０の表面（＋Ｙ側の面）に片持ちの状態で支持される。引出電極５２ａは、導電性接着剤６１を介して内部端子２３ａと電気的に接続される。引出電極５２ｂは、導電性接着剤６２を介して内部端子２３ｂと電気的に接続される。従って、励振電極５１ａは、引出電極５２ａ、内部端子２３ａ、貫通電極２７ａ、を介して外部端子２５ａに電気的に接続される。また、励振電極５１ｂは、引出電極５２ｂ、内部端子２３ｂ、引回し電極、貫通電極２７ｂ、を介して外部端子２５ｄに電気的に接続される。

圧電振動片５０は、上記した構成に限定されず、例えば、ＢＴカットやＧＴカットや、ＸＴカットなどの水晶振動片が用いられてもよい。また、圧電振動片５０は、水晶材に限定されず、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）などが用いられてもよい。また、圧電振動片５０は、Ｙ方向から見たときに四角形以外の多角形状等、種々の形状であってもよく、音叉型であってもよい。さらに、圧電振動片５０は、表面及び裏面の一方又は双方にメサが設けられたものであってもよく、べベル加工やコンベックス加工が施されたものであってもよい。

次に、圧電デバイス用パッケージ１０及び圧電デバイス１００の製造方法の一例について、図面を用いて説明する。図２は、圧電デバイス１００の製造方法の一例を示すフローチャートであり、圧電デバイス用パッケージ１０の製造方法を含んでいる。図３及び図４は、圧電デバイス１００の製造方法の製造工程の一例を示す図である。なお、図３及び図４中においてベースウェハＢＷ及びリッドウェハＬＷは、主として１個の圧電デバイス１００が形成される領域を示し、他の領域については省略している。本製造方法は、図２に示すフローチャートに沿って説明する。以下に説明する圧電デバイス用パッケージ１０及び圧電デバイス１００の製造方法は、電極形成などの工程をウェハレベルで一括して行い、最後にウェハを切断して個別化するウェハレベルパッケージングの手法が採用される。なお、圧電デバイス用パッケージ１０及び圧電デバイス１００の製造方法は、このようなウェハレベルパッケージングの手法を用いるか否かは任意であり、先にベース２０及びリッド３０の外形形状が形成された後に電極形成などの工程を行ってもよい。

先ず、圧電デバイス用パッケージ１０を構成するベース２０及びリッド３０が形成される。図３（ａ）に示すように、ベース２０を多面取りするベースウェハＢＷが用意される（ステップＳ１１）。また、リッド３０を多面取りするリッドウェハＬＷが用意される（ステップＳ２１）。ベースウェハＢＷ及びリッドウェハＬＷは、板状のアルカリガラスであり、例えば、ショット社製のＤ２６３のガラスやコーニング社のイーグルガラスなどが用いられる。各ウェハは、それぞれ所定の厚さのものが用意される。その後、各ウェハが加工される。

ベース２０の加工については、ステップＳ１１に引き続き、図３（ｂ）に示すように、貫通電極２７ａ、２７ｂを形成するための貫通孔２６ａ、２６ｂが形成される（ステップＳ１２）。貫通孔２６ａ等は、サンドブラストや、フォトリソグラフィー及びエッチングなどにより形成されるが、切削等の機械的加工により形成されてもよい。

続いて、ベースウェハＢＷの表面にバリア膜２２が形成される（ステップＳ１３）。図３（ｃ）に示すように、バリア膜２２は、ベースウェハＢＷの表面（＋Ｙ側の面）、裏面（−Ｙ側の面）、及び貫通孔２６ａ、２６ｂの内側壁面を被覆して形成される。バリア膜２２の成膜には、熱あるいはプラズマを用いて原料ガスを分解かつ反応させて成膜するＣＶＤ法が用いられる。ＣＶＤ法により、ベースウェハＢＷの表面に対して誘電材料と阻害材料とを同時に蒸着させる。これにより、誘電材料と阻害材料とが互いに混合した状態で成膜されるので、バリア膜２２を容易に形成することができる。なお、バリア膜２２は、ＣＶＤ法に限定されず、ＡＬＤ法（原子層堆積法）や、スパッタリング、真空蒸着などにより形成されてもよい。バリア膜２２がＣＶＤ法あるいはＡＬＤ法により形成される場合には、貫通孔２６ａ等及びベースウェハＢＷの表裏面に、同時かつ一体で、バリア膜２２を形成することができる。また、バリア膜２２の形成に、プラズマＣＶＤ法が採用される場合には、バリア膜２２の形成後、ベースウェハＢＷのアルカリガラスの軟化点以下の温度において熱処理を行うことにより、バリア膜２２を緻密化させ、アルカリ金属イオンの通過を低減するバリア膜２２の効果をより高めることができる。

続いて、ベースウェハＢＷに端子及び電極が形成される（ステップＳ１４）。本工程では、図３（ｄ）に示すように、ベースウェハＢＷの表裏面に、内部端子２３ａ、２３ｂ、引回し電極、及び外部端子２５ａ〜２５ｄが形成される。また、ベースウェハＢＷの貫通孔２６ａ等の内部に、貫通電極２７ａ等が形成される。これらの端子及び電極は、導電性ペーストを用いたスクリーン印刷により、同時かつ一体で形成される。すなわち、銀などの金属の粉末粒子を含む金属ペーストあるいは樹脂をスクリーン印刷によりベースウェハＢＷにパターニングし、これが乾燥及び焼結されることにより各端子及び電極が形成される。

なお、貫通電極２７ａ等、内部端子２３ａ等、引回し電極、及び外部端子２５ａ等の一部又は全部は、別々の工程で形成されてもよく、異なる材料から形成されてもよい。貫通電極２７ａ等が内部端子２３ａ等などと別工程で形成される場合、ステップＳ１４の端子及び電極形成工程においては、先ず貫通電極２７ａ等が形成され、その後、ベースウェハＢＷの表裏面に内部端子２３ａ等、引回し電極、及び外部端子２５ａ等などが形成される。以上の工程により、多数個のベース２０がベースウェハＢＷに形成される。

リッド３０の加工については、ステップＳ２１に引き続き、リッドウェハＬＷに凹部３１が形成される（ステップＳ２２）。凹部３１は、サンドブラストや、フォトリソグラフィー及びエッチングなどにより形成されるが、切削等の機械的加工により形成されてもよい。続いて、接着層３２が形成される（ステップＳ２３）。接着層３２は、例えばフォトリソグラフィー及びエッチングなどにより形成される。なお、リッド３０に接着層３２が形成されない場合には本工程は省略される。以上の工程により、多数個のリッド３０がリッドウェハＬＷに形成される。なお、ステップＳ１４やステップＳ２３の後、ベースウェハＢＷ及びリッドウェハＬＷを切断して、個々のベース２０及びリッド３０としてもよい。

ステップＳ１４の端子及び電極の形成工程に続き、ベースウェハＢＷに圧電振動片５０が搭載される（ステップＳ１５）。図４（ｅ）に示すように、圧電振動片５０は、ベースウェハＢＷの表面（＋Ｙ側の面）に片持ちの状態で、内部端子２３ａ、２３ｂと接続するように、導電性接着剤６１、６２を介して接合される。導電性接着剤６１、６２により、圧電振動片５０の引出電極５２ａ、５２ｂとベース２０の内部端子２３ａ、２３ｂとは電気的に接続される。

続いて、圧電振動片５０の周波数が調整される（ステップＳ１６）。本工程は、周波数調整装置を用いて行われ、個々の圧電振動片５０の共振周波数をモニターしながら、所望の共振周波数に達するまで、周波数調整装置から射出されるイオンビームを用いて励振電極５１ａ、５１ｂの一部をスパッタ除去することにより行われる。

続いて、ベースウェハＢＷとリッドウェハＬＷとが陽極接合される（ステップＳ１７）。本工程では、図４（ｆ）に示すように、先ずベースウェハＢＷ上にリッドウェハＬＷが位置合わせされて載置される。次いで、真空雰囲気下あるいは不活性ガスの雰囲気下においてベースウェハＢＷ及びリッドウェハＬＷの温度を例えば２００℃〜４００℃に上昇させ、ベースウェハＢＷとリッドウェハＬＷとの間に例えば１ｋＶの電圧を印加することにより陽極接合が行われる。その際、ベースウェハＢＷ側をカソード、リッドウェハＬＷ側をアノードとすることにより、より強固に接合される。これにより、圧電振動片５０はキャビティー４０に収容される。

続いて、接合されたウェハＢＷ、ＬＷに対して、予め設定されたスクライブラインに沿ってダイシングソーなどにより切断加工される（ステップＳ１８）。これにより、図４（ｇ）に示すように、個々の圧電デバイス１００に切り分けられ、圧電デバイス１００が完成する。

このように、第１実施形態によれば、ベース２０にバリア膜２２を有するので、ベース２０とリッド３０との接合に陽極接合を用いた場合であっても、貫通電極２７ａ等、内部端子２３ａ等、及び外部端子２５ａ等の劣化が抑制され、キャビティー４０の気密性の低下や貫通電極２７ａ等の剥離を防止することができる。従って、陽極接合を用いる場合でも不良品の発生を抑え、低コストで圧電デバイス１００を製造することができる。また、上記したように貫通電極２７ａ等の劣化が抑制されるので、貫通電極２７ａ等として導電性金属を含んだ金属ペーストあるいは樹脂を用いることが可能となり、貫通電極２７ａ等をスクリーン印刷などの印刷手法を用いて低コストで形成できる。

＜第２実施形態＞
続いて、第２実施形態について、図５を用いて説明する。図５は、第２実施形態に係る圧電デバイス用パッケージ２１０及び圧電デバイス２００の一例を示す断面図である。なお、以下の説明において第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。図５に示すように、圧電デバイス用パッケージ２１０は、圧電振動片５０を保持可能なベース２２０と、リッド２３０とを有している。

ベース２２０は、ベース本体２２１を有している。ベース本体２２１は、Ｙ方向から見たときに矩形状に形成されている。ベース本体２２１の表面（＋Ｙ側の面）の中央部分には凹部２２０ｂが設けられている。ベース本体２２１には、この凹部２２０ｂを囲むように、接合面２２０ａが形成されている。なお、凹部２２０ｂは、圧電振動片５０を収容するキャビティー４０として用いられる。ベース２２０は、バリア膜２２２を有している。バリア膜２２２は、接合面２２０ａ、凹部２２０ｂの表面、ベース本体２２１の裏面（−Ｙ側の面）、及び貫通孔２６ａ、２６ｂの内壁面を被覆して形成されている。リッド２３０は、ＸＺ平面に対して平行かつＹ方向を厚さ方向とする平板状に形成されている。リッド２３０の裏面（−Ｙ側の面）には、ベース２２０の接合面２２０ａに対向する領域に、接合面２３０ａが形成されている。ベース２２０とリッド２３０とは、互いの接合面２２０ａ、２３０ａが陽極接合されることにより接合されている。

圧電デバイス２００は、圧電デバイス用パッケージ２１０のキャビティー４０に圧電振動片５０が収容されて形成される。なお、このような圧電デバイス用パッケージ２１０及び圧電デバイス２００の製造方法については、上記した圧電デバイス用パッケージ１０などの製造方法とほぼ同様である。なお、凹部２２０ｂは、サンドブラストやエッチングなどにより形成される。

このように、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、アルカリ金属イオンの通過を阻害するバリア膜２２２を備えるので、リッド２３０との陽極接合後のベース２２０の貫通電極２７ａ等及び端子２３ａ等の劣化が抑制される。

＜第３実施形態＞
続いて、第３実施形態について、図６（ａ）を用いて説明する。図６（ａ）は、第３実施形態に係る圧電デバイス用パッケージ３００の要部（ベース３２０）を示す断面図である。なお、以下の説明において上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。

ベース３２０は、バリア膜３２２を有している。バリア膜３２２は、第１バリア膜３２２ａと第２バリア膜３２２ｂとを有している。第１バリア膜３２２ａは、上記したバリア膜２２と同一の構成であり、ベース本体２１の表面（＋Ｙ側の面）及び裏面（−Ｙ側の面）、並びに貫通孔２６ａ、２６ｂの内壁面を被覆するように形成されている。第２バリア膜３２２ｂは、第１バリア膜３２２ａと誘電材料及び阻害材料が異なる構成となっており、第１バリア膜３２２ａに積層して形成されている。なお、第２バリア膜３２２ｂは、第１バリア膜３２２と誘電材料及び阻害材料のいずれか一方が異なる構成であってもよい。また、バリア膜３２２における積層の構成は、２層に限定されず、誘電材料及び阻害材料の少なくとも一方が異なるバリア膜が３層以上積層された構成であってもよい。

このように、第３実施形態によれば、上記した第１及び第２実施形態と同様の効果を有する。さらに、バリア膜３２２は、誘電材料及び阻害材料の少なくとも一方を異ならせて複数が積層されて形成されるので、バリア機能を向上させることができる。

＜第４実施形態＞
続いて、第４実施形態について、図６（ｂ）を用いて説明する。図６（ｂ）は、第４実施形態に係る圧電デバイス用パッケージ４００の要部（ベース４２０の一部）を示す断面図である。なお、以下の説明において上記した実施形態に係る圧電デバイス用パッケージと同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。ベース４２０は、バリア膜４２２を有している。バリア膜４２２は、ベース本体２１の表面において、貫通孔２６ａ、２６ｂを含む電極形成領域Ｓを被覆して形成されている。

このように、第４実施形態によれば、上記した第１及び第２実施形態と同様の効果を有する。さらに、ベース４２０の接合面２０ａにバリア膜４２２が形成されないので、ベース４２０とリッド３０とがバリア膜４２２を介さずに陽極接合され、接合強度を向上させることができる。

＜第５実施形態＞
続いて、第５実施形態について、図７を用いて説明する。図７は、第５実施形態に係る圧電デバイス用パッケージ５１０及び圧電デバイス５００の一例を示す断面図である。なお、以下の説明において上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。圧電デバイス５００は、圧電振動片５０及びＩＣ等の電子部品７０を搭載した発振器である。

図７に示すように、圧電デバイス用パッケージ５１０は、圧電振動片５０を保持可能なベース５２０と、リッド２３０とを有している。ベース５２０とリッド２３０とは、互いの接合面５２０ａ、２３０ａが陽極接合されることにより接合されている。圧電デバイス用パッケージ５１０は、圧電振動片５０及び電子部品７０を収容可能なキャビティー５４ ０を有している。

ベース５２０は、ベース本体５２１を有している。ベース本体５２１は、Ｙ方向から見たときに矩形状に形成されている。ベース本体５２１の表面（＋Ｙ側の面）の中央部分には凹部５２０ｂが設けられている。凹部５２０ｂは、圧電振動片５０及び電子部品７０を収容するキャビティー５４０として用いられる。ベース本体５２１には、この凹部５２０ｂを囲むように、接合面５２０ａが形成されている。また、ベース本体５２１は、例えば４つの貫通孔５２６ａ、５２６ｂ、５２６ｃ、５２６ｄを有している。

凹部５２０ｂには、台部５２０ｃが設けられている。台部５２０ｃは、凹部５２０ｂの底面（−Ｙ側の面）の表面から＋Ｙ方向に突出して形成されている。凹部５２０ｂ及び台部５２０ｃは、例えば、サンドブラストや、フォトリソグラフィー及びエッチングにより形成される。台部５２０ｃの表面（＋Ｙ側の面）は、導電性接着剤６１、６２を介して圧電振動片５０を保持する。圧電振動片５０と凹部５２０ｂの底面との間には、電子部品７０を収容するための収容空間５４１が形成される。ベース５２０は、バリア膜５２２を有している。バリア膜５２２は、接合面５２０ａ、凹部２２０ｂの表面、ベース本体５２１の裏面（−Ｙ側の面）、及び貫通孔５２６ａ〜５２６ｄの内壁面を被覆して形成されている。

べース５２０の凹部５２０ｂの底面には、４つの接続電極５２８ａ、５２８ｂ、５２８ｃ、５２８ｄ及び６つの接続パッド５２９ａ、５２９ｂ、５２９ｃ、５２９ｄ、５２９ｅ、５２９ｆが設けられている。接続パッド５２９ａ〜５２９ｆは、電子部品７０との接続用の端子である。接続パッド５２９ａ〜５２９ｆのそれぞれは、電子部品７０の６つの端子の各位置に対応する領域に形成される。接続電極５２８ａ等及び接続パッド５２９ａ等の形状や数は任意である。接続電極５２８ａ等及び接続パッド５２９ａ等は、例えば、上記した内部端子２３ａ等と同一の導電性ペーストあるいは導電性樹脂から構成され、同様の手法で形成される。

これら６つの接続パッド５２９ａ〜５２９ｆのうち、−Ｘ側に配置された接続端子５２９ａ、５２９ｂのそれぞれは、−Ｘ側に配置された接続電極５２８ａ、５２８ｂと電気的に接続されている。また、＋Ｘ側に配置された接続端子５２９ｅ、５２９ｆのそれぞれは、＋Ｘ側に配置された接続電極５２８ｃ、５２８ｄと電気的に接続されている。また、接続パッド５２９ｃ、５２９ｄは、接続パッド５２９ａ、５２９ｂと接続パッド５２９ｅ、５２９ｆとの間に配置され、それぞれ内部端子２３ａ、２３ｂと電気的に接続されている。

ベース２０の裏面（−Ｙ側の面）には、４つの外部端子５２５ａ〜５２５ｄが形成されている。これらの外部端子５２５ａ等は、上記した外部端子２５ａ、２５ｄと同一構成の導電性ペーストあるいは導電性樹脂から構成され、同様の手法で形成される。貫通孔５２６ａ〜５２６ｄの内部には、それぞれ貫通電極５２７ａ、５２７ｂ、５２７ｃ、５２７ｄが設けられている。接続電極５２８ａ〜５２８ｄのそれぞれは、貫通電極５２７ａ〜５２７ｄを介して、外部端子５２５ａ〜５２５ｄと電気的に接続される。ベース５２０とリッド２３０とは陽極接合により接合される。圧電振動片５０及び電子部品７０を収容するキャビティー５４０内は、例えば真空雰囲気に設定されるが、これに限定されず、窒素などの不活性ガスが封入されてもよい。

電子部品７０は、例えば６つの端子７１を有している。これら６つの端子７１のそれぞれは、例えばバンプ８０を介して接続パッド５２９ａ〜５２９ｆと電気的に接続されている。なお、電子部品７０は、ＬＳＩやサーミスタなどであってもよい。なお、電子部品７０は、圧電振動片５０と同一空間に収容されること代えて、例えば、ベース５２０の裏面（−Ｙ側の面）側に搭載されてもよい。

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。例えば、上記した実施形態の一部の構成を他の実施形態の構成と置き換えてもよく、また、上記した実施形態の構成を組み合わせてもよい。また、上記した実施形態では、ベース２０等にアルカリガラスを用いているが、リッド３０等にアルカリガラスを用いる場合はベース２０がアルカリガラス以外であってもよい。

Ｓ…電極形成領域
１０、２１０、５１０…圧電デバイス用パッケージ
２０、２２０、３２０、４２０、５２０…ベース
２２、２２２、３２２、４２２、５２２…バリア膜
２６ａ、２６ｂ、５２６ａ、５２６ｂ、５２６ｃ、５２６ｄ…貫通孔
２７ａ、２７ｂ、５２７ａ、５２７ｂ、５２７ｃ、５２７ｄ…貫通電極
３０、２３０…リッド
５０…圧電振動片
１００、２００、３００、４００、５００…圧電デバイス

Claims (8)

1. ベースと、前記ベースに陽極接合されるリッドとを有し、圧電振動片を収容可能な圧電デバイス用パッケージであって、
   前記ベース及び前記リッドの少なくとも一方は、アルカリガラスで形成され、
   前記ベースは、貫通電極を形成するための貫通孔を備え、かつ、少なくとも前記貫通孔を含む電極形成領域を被覆するバリア膜を有し、
   前記バリア膜は、誘電材料と、アルカリ金属イオンの通過を阻害する阻害材料との混合物により形成される圧電デバイス用パッケージ。
2. 前記誘電材料は、ＳｉＯ_２である請求項１記載の圧電デバイス用パッケージ。
3. 前記阻害材料は、Ｆ、Ｂｒ、Ｓ、Ｓｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、及びＢのうち、いずれか１つ以上が用いられる請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス用パッケージ。
4. 前記バリア膜は、前記誘電材料及び前記阻害材料の少なくとも一方が異なる複数の層によって形成される請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の圧電デバイス用パッケージ。
5. 前記ベース及び前記リッドの双方がアルカリガラスで形成される請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の圧電デバイス用パッケージ。
6. ベースと、前記ベースに陽極接合されるリッドとを有し、圧電振動片を収容可能な圧電デバイス用パッケージの製造方法であって、
   前記ベース及び前記リッドの少なくとも一方は、アルカリガラスが用いられ、
   前記ベースに貫通電極を形成するための貫通孔を形成する工程と、
   前記ベースの、少なくとも前記貫通孔を含む電極形成領域に、誘電材料と、アルカリ金属イオンの通過を阻害する阻害材料との混合物によりバリア膜を形成する工程と、を含む圧電デバイス用パッケージの製造方法。
7. 前記バリア膜は、ＣＶＤ法により、前記誘電材料と前記阻害材料とを同時に混合するように成膜して形成される請求項６記載の圧電デバイス用パッケージの製造方法。
8. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の圧電デバイス用パッケージと、
   前記圧電デバイス用パッケージに収容された圧電振動片と、を有する圧電デバイス。

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