JP2022038149A - 圧電振動デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】安価な圧電振動デバイスを提供する。【解決手段】圧電振動デバイスとしての水晶振動子1は、水晶振動板２１と、第１封止部材３と、第２封止部材４とを有する。水晶振動板２１は、両主面Ｆ１、Ｆ２に第１、第２励振電極を有すると共に、第１、第２励振電極にそれぞれ接続された第１、第２金属膜を有する。第１、第２封止部材は、第１、第２励振電極をそれぞれ覆うように、水晶振動板の両主面にそれぞれ接合される。第１、第２封止部材の少なくとも一方の封止部材は、樹脂フィルムであり、この樹脂フィルムは、第１励振電極又は第２励振電極から離間する方向に膨らんでいる。【選択図】図６

Description

本発明は、圧電振動子等の圧電振動デバイスに関する。

圧電振動デバイス、例えば、圧電振動子として、表面実装型の水晶振動子が広く用いられている。この表面実装型の水晶振動子は、例えば、特許文献１に記載されているように、セラミックからなる上面が開口した箱形のベース内の保持電極に、水晶振動片の両面の励振電極から導出された電極を、導電性接着剤によって固着することによって、水晶振動片をベース内に収納して搭載する。このようにして水晶振動片を搭載したベースの開口に、蓋体を接合して気密に封止するようにしている。また、ベースの外底面には、当該水晶振動子を表面実装するための実装端子が形成されている。

特開２００５－１８４３２５号公報

上記のような圧電振動子の多くは、セラミック製のベースに、金属製あるいはセラミック製の蓋体が接合されてパッケージが構成されているので、パッケージが高価となり、圧電振動子が高価なものとなっている。

本発明は、上記のような点に鑑みて為されたものであって、安価な圧電振動デバイスを提供することを目的とする。

本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。

（１）本発明に係る圧電振動デバイスは、両主面の一方の主面に形成された第１励振電極及び前記両主面の他方の主面に形成された第２励振電極を有すると共に、前記第１，第２励振電極にそれぞれ接続された第１，第２金属膜を有する圧電振動板と、前記圧電振動板の前記第１，第２励振電極をそれぞれ覆うように、前記圧電振動板の前記両主面にそれぞれ接合される第１，第２封止部材とを備え、前記第１，第２封止部材の少なくとも一方の封止部材は、樹脂フィルムであり、前記第１励振電極又は前記第２励振電極を覆っている前記樹脂フィルムは、該樹脂フィルムの前記覆っている領域が、前記第１励振電極又は前記第２励振電極から離間する方向に膨らんでいる。

本発明に係る圧電振動デバイスによれば、両主面に第１，第２励振電極が形成された圧電振動板の前記第１，第２励振電極を覆うように、第１，第２封止部材を接合して封止するので、従来のように、上面が開口した箱形のベース内に圧電振動片を収納搭載して封止する必要がなく、高価なベースが不要になる。

また、第１，第２封止部材の少なくとも一方の封止部材を、樹脂フィルムで構成しているので、両封止部材を、金属製やセラミック製の蓋体で構成するのに比べて、コストを低減することができる。

更に、圧電振動板の第１励振電極又は第２励振電極を覆っている樹脂フィルムは、該樹脂フィルムの前記覆っている領域が、第１励振電極又は第２励振電極から離間する方向に膨らんでいるので、樹脂フィルムが、第１励振電極又は第２励振電極に接触するのを防止することができる。

（２）本発明の好ましい実施態様では、前記樹脂フィルムは、感光性樹脂フィルムである。

この実施態様によれば、圧電振動板の第１，第２励振電極をそれぞれ覆うように、圧電振動板にそれぞれ接合される第１，第２封止部材の少なくとも一方の封止部材である樹脂フィルムは、感光性樹脂フィルムであるので、圧電振動板に貼り付けた感光性樹脂フィルムを、露光現像して不要部分を除去するようにパターニングすることができる。このようにフォトリソグラフィー技術によって、圧電振動板に貼り付けられた感光性樹脂フィルムの不要部分を除去できるので、例えば、レーザー光によって、樹脂フィルムの不要部分を切断除去する場合のように、樹脂フィルムと共に、圧電振動板の配線パターンを切断して、導通不良が生じるといったことがない。

（３）本発明の一実施態様では、前記圧電振動板は、前記両主面に前記第１，第２励振電極がそれぞれ形成された振動部と、前記振動部を囲む外枠部とを有し、前記振動部は、前記外枠部より薄肉であり、前記樹脂フィルムは、その周端部が前記外枠部の両主面の少なくとも一方の主面に接合されている。

この実施態様によれば、樹脂フィルムは、薄肉の振動部を囲む外枠部に、接合されるので、樹脂フィルムが、薄肉の振動部に形成された励振電極に接触するのを確実に防止しながら、該振動部の励振電極を封止することができる。

（４）本発明の他の実施態様では、前記圧電振動板は、平面視略矩形であり、前記平面視略矩形の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺に沿う方向の一方の端部の前記外枠部に、前記第１金属膜が形成され、他方の端部の前記外枠部に、前記第２金属膜が形成されている。

この実施態様によれば、平面視略矩形の一方の組の対向辺に沿う方向の両端部に、第１，第２金属膜がそれぞれ形成されているので、前記対向辺に沿う方向の両端部の第１，第２金属膜を、第１，第２実装端子とし、この第１，第２実装端子を、半田や金属バンプやワイヤ等の接合材によって、回路基板等に接合して、当該圧電振動デバイスを実装することができる。

（５）本発明の更に他の実施態様では、前記圧電振動板が、水晶振動板であり、前記樹脂フィルムの前記水晶振動板に接合される接合領域の一部は、前記水晶振動板の水晶の素地部分に接合している。

樹脂フィルムを、水晶振動板上に形成された配線パターンを構成する金属膜に貼り付けた場合には、樹脂フィルムを透過した水分によって金属膜が劣化する虞があるが、この実施態様によれば、樹脂フィルムの一部は、水晶振動板の水晶の素地部分に貼り付けられるので、金属膜のような水分による劣化を抑制することができる。

本発明に係る圧電振動デバイスによれば、両主面に第１，第２励振電極が形成された圧電振動板の前記第１，第２励振電極を覆うように、第１，第２封止部材を接合して封止するので、従来のように、上面が開口した箱形のベース内に圧電振動片を収納搭載して封止する必要がなく、高価なベースが不要になる。

また、第１，第２封止部材の少なくとも一方の封止部材を、樹脂フィルムで構成しているので、両封止部材を、金属製やセラミック製の蓋体で構成するのに比べて、コストを低減することができる。

更に、圧電振動板の第１励振電極又は第２励振電極を覆っている樹脂フィルムは、該樹脂フィルムの前記覆っている領域が、第１励振電極又は第２励振電極から離間する方向に膨らんでいるので、樹脂フィルムが、第１励振電極又は第２励振電極に接触するのを防止することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る水晶振動子の概略斜視図である。 図２は図１の水晶振動子を構成する水晶振動板の概略平面図である。 図３は図２の水晶振動板のＡ－Ａ線に沿う概略断面図である。 図４は図２の水晶振動板のＢ－Ｂ線に沿う概略断面図である。 図５は図１の水晶振動子を構成する水晶振動板の概略底面図である。 図６は図１の水晶振動子の図３に対応する概略断面図である。 図７は図１の水晶振動子の図４に対応する概略断面図である。 図８は図６のセクションＰ１の拡大図である。 図９は図１の水晶振動子の製造工程を模式的に示す概略断面図である。 図１０は図１の水晶振動子の製造工程を模式的に示す概略断面図である。 図１１は水晶ウェハの一例の概略平面図である。 図１２は図１１の一部拡大図である。 図１３は本発明の他の実施形態に係る水晶振動子を構成する水晶振動板の概略平面図である。 図１４は図１３の水晶振動板の概略底面図である。 図１５は本発明の更に他の実施形態の図１に対応する概略斜視図である。 図１６は図１５の実施形態の図６に対応する概略断面図である

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この実施形態では、水晶振動デバイスとして水晶振動子に適用して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る水晶振動子の概略斜視図である。

この実施形態の水晶振動子１は、金属膜が形成されたＡＴカットの水晶振動板２と、この水晶振動板２の表裏の両主面に、両端部の第１，第２金属膜２７，２８を除く矩形の領域を覆うようにそれぞれ接合された第１，第２樹脂フィルム３，４（図１では、一方の主面に接合された第１樹脂フィルム３のみが示されている）とを備えている。

この水晶振動子１は、直方体状であって、平面視矩形である。この実施形態の水晶振動子１は、平面視で、例えば、１．２ｍｍ×１．０ｍｍで、厚みは０．２ｍｍであり、小型化及び低背化を図っている。

なお、水晶振動子１のサイズは、上記に限定されるものではなく、これとは異なるサイズであっても適用可能である。

図２は、図１の水晶振動子１を構成する水晶振動板２、すなわち、第１，第２樹脂フィルム３，４が接合されていない状態の水晶振動子１の概略平面図である。図３は、図２の水晶振動板２のＡ－Ａ線に沿う概略断面図であり、図４は、図２の水晶振動板２のＢ－Ｂ線に沿う概略断面図であり、図５は、水晶振動板２の概略底面図である。なお、図３，図４及び後述の図９，１０では、説明の便宜上、水晶振動板２に形成されている金属膜を誇張して示している。

この実施形態の水晶振動板２は、矩形の水晶板を水晶の結晶軸であるＸ軸の周りに３５°１５´回転させて加工したＡＴカットの水晶板であり、回転した新たな軸をＹ´及びＺ´軸という。ＡＴカットの水晶板では、その表裏の両主面が、ＸＺ´平面である。

このＸＺ´平面において、平面視矩形の水晶振動板２の短辺方向（図２，図５の上下方向）がＸ軸方向となり、水晶振動板２の長辺方向（図２，図５の左右方向）がＺ´軸方向となる。

この水晶振動板２は、平面視が略矩形の振動部２１と、この振動部２１の周囲を、貫通部２２を挟んで取り囲む外枠部２３と、振動部２１と外枠部２３とを連結する連結部２４とを備えている。振動部２１、外枠部２３及び連結部２４は、一体的に形成されている。振動部２１及び連結部２４は、外枠部２３に比べて薄く形成されている。すなわち、連結部２４を含む振動部２１は、外枠部２３に比べて薄肉である。

振動部２１の表裏の両主面には、一対の第１，第２励振電極２５，２６がそれぞれ形成されている。

両主面の一方の主面では、図２に示されるように、平面視矩形の水晶振動板２の長辺方向の両端部の外枠部２３に、第１，第２樹脂フィルム３，４で覆われない第１，第２金属膜２７，２８が、水晶振動板２の短辺方向に沿ってそれぞれ形成されている。すなわち、第１，第２金属膜２７，２８は、振動部２１を挟んで水晶振動板２の長辺方向（Ｚ´軸方向）の両端部にそれぞれ形成されている。両主面に亘って形成されている第１金属膜２７には、振動部２１を囲むように矩形環状に形成された第１封止パターン２０１が連設されている。

両主面の他方の主面では、図５に示されるように、平面視矩形の水晶振動板２の長辺方向の両端部の外枠部２３に、第１，第２金属膜２７，２８が、水晶振動板２の短辺方向に沿ってそれぞれ形成されている。両主面に亘って形成されている第２金属膜２８には、振動部２１を囲むように矩形環状に形成された第２封止パターン２０２が連設されている。

第１金属膜２７は、上記図１に示される矩形の第１樹脂フィルム３で覆われない領域であって、外部に露出する。同様に、第２金属膜２８は、後述の第２樹脂フィルム４で覆われない領域であって、外部に露出する。これら金属膜２７，２８は、当該水晶振動子１を回路基板等に実装するための実装端子として使用される。

水晶振動板２の両主面の第１金属膜２７同士、及び、第２金属膜２８同士はそれぞれ電気的に接続されている。この実施形態では、両主面の第１金属膜２７同士及び第２金属膜２８同士は、水晶振動板２の対向する長辺側の側面を引き回された引き回し電極でそれぞれ電気的に接続されると共に、水晶振動板２の対向する短辺側の側面を引き回された引き回し電極でそれぞれ電気的に接続されている。

このように両主面の第１金属膜２７同士及び第２金属膜２８同士は、電気的にそれぞれ接続されているので、当該水晶振動子１を、第１，第２金属膜２７，２８を実装端子として回路基板等に実装する際に、表裏の両主面のいずれの面でも実装することができる。

なお、両主面の第１金属膜２７同士及び第２金属膜２８同士は、両主面を貫通する貫通電極を介して電気的に接続されるようにしてもよく、あるいは、側面の引き回し電極を介して電気的に接続されると共に、貫通電極を介して電気的に接続されるようにしてもよい。

水晶振動板２の一方の主面側の矩形環状の第１封止パターン２０１は、図２に示されるように、水晶振動板２の長辺方向（Ｚ´軸方向）の一方の端部の第１金属膜２７に連なる接続部２０１ａと、この接続部２０１ａの両端部から前記長辺方向（Ｚ´軸方向）に沿ってそれぞれ延出する第１延出部２０１ｂ，２０１ｂと、水晶振動板２の短辺方向（Ｘ軸方向）に沿って延出して前記各第１延出部２０１ｂ，２０１ｂの延出端を接続する第２延出部２０１ｃとを備えている。第２延出部２０１ｃは、第１励振電極２５から引出された第１引出し電極２０３に接続されている。したがって、第１金属膜２７は、第１引出し電極２０３及び第１封止パターン２０１を介して第１励振電極２５に電気的に接続されている。水晶振動板２の短辺方向に沿って延出する第２延出部２０１ｃと第２金属膜２８との間には、電極が形成されていない無電極領域が設けられて、第１封止パターン２０１と第２金属膜２８との絶縁が図られている。

水晶振動板２の他方の主面側の矩形環状の第２封止パターン２０２は、図５に示されるように、水晶振動板２の長辺方向（Ｚ´軸方向）の他方の端部の第２金属膜２８に連なる接続部２０２ａと、この接続部２０２ａの両端部から前記長辺方向に沿ってそれぞれ延出する第１延出部２０２ｂ，２０２ｂと、水晶振動板２の短辺方向に沿って延出して、前記各第１延出部２０２ｂ，２０２ｂの延出端を接続する第２延出部２０２ｃとを備えている。接続部２０２ａは、第２励振電極２６から引出された第２引出し電極２０４に接続されている。したがって、第２金属膜２８は、第２引出し電極２０４及び第２封止パターン２０２の接続部２０２ａを介して第２励振電極２６に電気的に接続されている。水晶振動板２の短辺方向に沿って延出する第２延出部２０２ｃと第１金属膜２７との間には、電極が形成されていない無電極領域が設けられて、第２封止パターン２０２と第１金属膜２７との絶縁が図られている。

図２に示されるように、第１封止パターン２０１の、水晶振動板２の長辺方向に沿ってそれぞれ延出する第１延出部２０１ｂ，２０１ｂの幅は、前記長辺方向に沿って延びる外枠部２３の幅より狭く、第１延出部２０１ｂ，２０１ｂの幅方向（図２の上下方向）の両側には、電極が形成されていない無電極領域が設けられている。

この第１延出部２０１ｂ，２０１ｂの両側の無電極領域の内、外側の無電極領域は、第１金属膜２７まで延びていると共に、第２金属膜２８と第２延出部２０１ｃとの間の無電極領域に連なっている。これによって、第１封止パターン２０１の接続部２０１ａ、第１延出部２０１ｂ，２０１ｂ、及び、第２延出部２０１ｃの外側は、略等しい幅の無電極領域によって囲まれている。この無電極領域は、水晶振動板２の短辺方向に沿って延びる接続部２０１ａの一端の外側から一方の第１延出部２０１ｂに沿って延出し、その延出端から第２延出部２０１ｃに沿って延出し、その延出端から他方の第１延出部２０１ｂに沿って接続部２０１ａの他端の外側まで延出している。

第１封止パターン２０１の接続部２０１ａの幅方向の内側には、無電極領域が形成されており、この無電極領域は、第１延出部２０１ｂ，２０１ｂの内側の無電極領域に連なっている。第２延出部２０１ｃの幅方向の内側には、連結部２４の第１引出し電極２０３を除いて無電極領域が形成されており、この無電極領域は、第１延出部２０１ｂ，２０１ｂの内側の無電極領域に連なっている。これによって、第１封止パターン２０１の接続部２０１ａ、第１延出部２０１ｂ，２０１ｂ、及び、第２延出部２０１ｃの幅方向の内側は、連結部２４の第１引出し電極２０３を除いて平面視で矩形環状の無電極領域によって囲まれている。

図５に示されるように、第２封止パターン２０２の、水晶振動板２の長辺方向に沿ってそれぞれ延出する第１延出部２０２ｂ，２０２ｂの幅は、前記長辺方向に沿って延びる外枠部２３の幅より狭く、第１延出部２０２ｂ，２０２ｂの幅方向（図５の上下方向）の両側には、電極が形成されていない無電極領域が設けられている。

この第１延出部２０２ｂ，２０２ｂの両側の無電極領域の内、外側の無電極領域は、第２金属膜２８まで延びていると共に、第１金属膜２７と第２延出部２０２ｃとの間の無電極領域に連なっている。これによって、第２封止パターン２０２の接続部２０２ａ、第１延出部２０２ｂ，２０２ｂ、及び、第２延出部２０２ｃの外側は、略等しい幅の無電極領域によって囲まれている。この無電極領域は、水晶振動板２の短辺方向に沿って延びる接続部２０２ａの一端の外側から一方の第１延出部２０２ｂに沿って延出し、その延出端から第２延出部２０２ｃに沿って延出し、その延出端から他方の第１延出部２０２ｂに沿って接続部２０１ａの他端の外側まで延出している。

第２封止パターン２０２の接続部２０２ａの幅方向の内側には、連結部２４の第２引出し電極２０４を除いて無電極領域が形成されており、この無電極領域は、第１延出部２０２ｂ，２０２ｂの内側の無電極領域に連なっている。第２延出部２０２ｃの幅方向の内側には、無電極領域が形成されており、この無電極領域は、第１延出部２０２ｂ，２０２ｂの内側の無電極領域に連なっている。これによって、第２封止パターン２０２の接続部２０２ａ、第１延出部２０２ｂ，２０２ｂ、及び、第２延出部２０２ｃの幅方向の内側は、連結部２４の第２引出し電極２０４を除いて平面視で矩形環状の無電極領域によって囲まれている。

上記のように第１，第２封止パターン２０１，２０２の第１延出部２０１ｂ，２０１ｂ；２０２ｂ，２０２ｂを、外枠部２３の幅よりも狭くし、第１延出部２０１ｂ，２０１ｂ；２０２ｂ，２０２ｂの幅方向の両側には、無電極領域を設けていると共に、接続部２０１ａ，２０２ａ及び第２延出部２０１ｃ，２０２ｃの幅方向の内側には、無電極領域を設けている。前記無電極領域は、スパッタリング時に外枠部２３の側面に回り込んだ第１，第２封止パターン２０１，２０２を、フォトリソグラフィー技術によりパターニングし、これをメタルエッチングで除去することによって形成される。これにより、第１，第２封止パターン２０１，２０２が外枠部２３の側面に回り込むことによる短絡を防止することができる。

この実施形態では、上記構成を有する水晶振動板２の両主面に、水晶振動板２の第１，第２励振電極２５，２６を覆うように、第１，第２封止部材としての第１，第２樹脂フィルム３，４が接合される。

この第１，第２樹脂フィルム３，４は、後述のように、水晶振動板２に貼り付けた感光性樹脂フィルム、例えば、感光性ポリイミドフィルムを露光現像してパターニングし、硬化させたものである。

露光現像されて硬化された感光性ポリイミドフィルムは、３００℃以上の耐熱性を有するので、当該水晶振動子１を実装するための半田リフロー処理の際に第１，第２樹脂フィルム３，４が変形等することがない。この実施形態の第１，第２樹脂フィルム３，４は、透明であるが、半透明あるいは不透明であってもよい。

図６は、図１の水晶振動子１の概略断面図であって、図２の水晶振動板２に、第１，第２樹脂フィルム３，４が接合された状態の図２のＡ－Ａ線に沿う概略断面図である。図７は、図１の水晶振動子１の概略断面図であって、図２の水晶振動板２に、第１，第２樹脂フィルム３，４が接合された状態の図２のＢ－Ｂ線に沿う概略断面図である。水晶振動板２や第１，第２樹脂フィルム３，４に比べて、上記励振電極２５，２６及び金属膜２７，２８等は、無視できる程度に薄いので、図６及び図７では、省略している。また、第１，第２樹脂フィルム３，４の膨らみを誇張して示している。

第１，第２樹脂フィルム３，４は、矩形のフィルムである。この矩形の第１，第２樹脂フィルム３，４は、水晶振動板２の長手方向の両端部の第１，第２金属膜２７，２８を除いて、第１，第２封止パターン２０１，２０２を含む矩形の領域を覆うサイズであり、前記矩形の領域に接合される。

この実施形態では、図６に示す水晶振動板の外枠部２３の厚みｔ１と振動部２１との厚みｔ２との差は、２０μｍ程度である。振動部２１は、外枠部２３の厚み方向（図６の上下方向）の中央に位置しているので、図６及び図６のセクションＰ１の拡大図である図８に示すように、外枠部２３の一方の主面Ｆ１を振動部２１の一方の主面ｆ１に対向するように延長した仮想延長面ＶＦ１と、振動部２１の一方の主面ｆ１との間の垂直距離Ｄ１は、前記２０μｍの１／２の１０μｍ程度である。図８の拡大図では、振動部２１に形成されている第２励振電極２５を示している。外枠部２３の他方の主面Ｆ２を振動部２１の他方の主面ｆ２に対向するように延長した仮想延長面と、振動部２１の他方の主面ｆ２との間の垂直距離も同様に１０μｍ程度である。

このように振動部２１を覆うように第１，第２樹脂フィルム３，４がそれぞれ接合される外枠部２３の各主面Ｆ１，Ｆ２と振動部２１の各主面ｆ１，ｆ２との各垂直距離は短いので、外枠部２３に接合された樹脂フィルム３，４が、振動部２１側へ撓むと、樹脂フィルム３，４が振動部２１の第１，第２励振電極２５，２６に接触する虞がある。

このため、この実施形態では、振動部２１の各励振電極２５，２６を覆っている第１，第２樹脂フィルム３，４は、振動部２１を覆っている領域が、振動部２１の各励振電極２５，２６からそれぞれ離間する方向、すなわち、外方に膨らんでいる。

これによって、第１，第２樹脂フィルム３，４と、これら樹脂フィルム３，４が覆っている振動部２１の各励振電極２５，２６との間隔を大きくして、第１，第２樹脂フィルム３，４が、振動部２１の各励振電極２５，２６に接触するのを防止している。

第１，第２樹脂フィルム３，４の膨らみは、その中央部分が最も大きく、図８に示すように、外枠部２３の一方の主面Ｆ１を振動部２１の一方の主面ｆ１に対向するように延長した前記仮想延長面ＶＦ１と、第１樹脂フィルム３の中央部分との距離Ｄ２は、この実施形態では、５μｍ程度である。
本発明は、水晶振動板の外枠部２３の厚みｔ１と振動部２１との厚みｔ２との差（２Ｄ１）が小さい場合に特に好適であり、Ｄ１は１０μｍ以下が好ましい。

なお、外枠部２３の他方の主面Ｆ２を振動部２１の他方の主面ｆ１に対向するように延長した仮想延長面と、第２樹脂フィルム４の中央部分との距離も、同様に、５μｍ程度である。

水晶振動板２の第１，第２励振電極２５，２６、第１，第２金属膜２７，２８，第１，第２封止パターン２０１，２０２、及び、第１，第２引出し電極２０３，２０４は、例えば、ＴｉまたはＣｒからなる下地層上に、例えば、Ａｕが積層され、更に、例えば、Ｔｉ、ＣｒまたはＮｉが積層形成されて構成されている。

この実施形態では、下地層はＴｉであり、その上に、Ａｕ、Ｔｉが積層形成されている。このように最上層がＴｉであることによって、Ａｕが最上層である場合に比べて、感光性ポリイミドフィルムとの接合強度が向上する。

矩形の第１，第２樹脂フィルム３，４が接合される矩形環状の第１，第２封止パターン２０１，２０２の上層は、上記のように、Ｔｉ、ＣｒまたはＮｉ（またはこれらの酸化物）から構成されるので、Ａｕ等に比べて、第１，第２樹脂フィルム３，４との接合強度を高めることができる。

この実施形態では、図２に示すように、平面視が略矩形の振動部２１を、その一つの角部に設けた一箇所の連結部２４によって外枠部２３に連結しているので、２箇所以上で連結する構成に比べて、振動部２１に作用する応力を低減することができる。

また、この実施形態では、連結部２４は、外枠部２３の内周のうちＸ軸方向に沿う一辺から突出し、かつ、Ｚ´軸方向に沿って形成されている。水晶振動板２のＺ´軸方向の両端部に形成された第１，第２金属膜２７，２８は、実装端子として使用され、半田等によって回路基板等に直接接合される。このため、水晶振動子の長辺方向（Ｚ´軸方向）に収縮応力が働き、当該応力が振動部に伝搬することにより水晶振動子の発振周波数が変化し易くなることが考えられる。これに対して、この実施形態では、前記収縮応力に沿う方向に連結部２４が形成されているため、当該収縮応力が振動部２１に伝搬するのを抑制することができる。その結果、水晶振動子１を回路基板に実装した際の発振周波数の変化を抑制することができる。

なお、振動部２１と外枠部２３との間の貫通部２２を省略し、薄肉の振動部２１を囲むように外枠部２３を、振動部２１に連設してもよい。

次に、この実施形態の水晶振動子１の製造方法について説明する。

図９及び図１０は、水晶振動子１を製造する工程を模式的に示す概略断面図である。

先ず、図９（ａ）に示される加工前の水晶板（ＡＴカット水晶板）５に対して、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、例えば、ウェットエッチングを行って、図９（ｂ）に示すように、複数の水晶振動板部分２ａ及びそれらを支持するフレーム部（図示せず）等の各部分の外形を形成し、更に、水晶振動板部分２ａに、外枠部分２３ａ及び外枠部分２３ａよりも薄肉の振動部分２１ａ等の各部の外形を形成する。すなわち、外形及び振動部の加工工程を実施する。

次に、図９（ｃ）に示すように、スパッタリング技術または蒸着技術、及び、フォトリソグラフィー技術によって、水晶振動板部分２ａの所定の位置に、第１，第２励振電極２５ａ，２６ａ及び第１，第２金属膜２７ａ，２８ａ等を形成する、電極形成工程を実施する。

このようにして両主面に第１，第２励振電極２５ａ，２６ａが形成されると共に、第１，第２金属膜２７ａ，２８ａが形成された水晶振動板部分２ａの複数がマトリックス状に配列支持された水晶ウェハ５ａが得られる。

図１１は、図９（ｃ）の水晶ウェハ５ａの一例を示す概略平面図であり、図１２は、その一部を拡大して示す概略平面図である。

水晶ウェハ５ａは、第１，第２励振電極２５ａ，２６ａが形成された振動部分２１ａ及び第１，第２金属膜２７ａ，２８ａ等が形成された複数の水晶振動板部分２ａが、マトリックス状に配列されて連結部８を介してフレーム部９に支持されて構成されている。各水晶振動板部分２ａの周囲は、前記連結部８を除いて貫通部１５となっている。

次に、水晶ウェハ５ａの両主面の全面に、図９(ｄ)に示すように、感光性ポリイミドフィルム３ａ，４ａを貼り付ける、すなわち、ラミネートする。この水晶ウェハ５ａに対する感光性ポリイミドフィルム３ａ，４ａのラミネートは、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で行われる。このラミネートは、不活性ガス雰囲気中に限らず、大気中や減圧雰囲気中で行ってもよい。

この実施形態では、ラミネートは、例えば、ロール状にそれぞれ巻回されている感光性ポリイミドフィルム３ａ，４ａをそれぞれ引出し、引出された各感光性ポリイミドフィルム３ａ，４ａ間に、上記図１１に示される水晶ウェハ５ａを挟むようにして加熱ローラで加圧し、水晶ウェハ５ａの両主面の全面に感光性ポリイミド樹脂フィルム３ａ，４ａをそれぞれ貼り付ける。このように感光性ポリイミド樹脂フィルム３ａ，４ａは、水晶ウェハ５ａの全面に貼り付ければよいので、位置合わせをする必要がなく、効率的にラミネートすることができる。なお、ラミネートは、ロール式に限らず、枚葉式であってもよい。

次に、図１０(ｅ)に示すように、フォトマスク１１を介して水晶ウェハ５ａの両主面に貼り付けられた感光性ポリイミドフィルム３ａ，４ａをそれぞれ露光する。

この露光では、第１，第２励振電極２５ａ，２６ａが形成された振動部分２１ａ及びその周囲の矩形の領域が露光部分となり、前記矩形の領域以外の、第１，第２金属膜２７ａ，２８ａを含む領域が、未露光部分となるように露光する。

その後、現像を行って未露光部分を現像液に溶解除去し、図１０（ｆ）に示すように、各水晶振動板部分２ａの第１，第２励振電極２５ａ，２６ａが形成されている振動部分２１ａ及びその周囲の矩形の領域を覆う露光部分のみを残すように樹脂フィルム３，４をパターニングする。

その後、３００℃程度で加熱して樹脂フィルム３，４を熱硬化させ、図１０（ｇ）に示すように、水晶ウェハ５から各水晶振動板部分２ａを折り取って個片化する。この熱硬化における条件を選択して、上記のように第１，第２樹脂フィルム３，４の振動部２１を覆っている領域を、外方に膨らませる。

以上のようにして、図１に示される水晶振動子１が複数得られる。

本実施形態によれば、振動部２１の各励振電極２５，２６を覆っている第１，第２樹脂フィルム３，４は、振動部２１を覆っている領域が、振動部２１の各励振電極２５，２６からそれぞれ離間する方向に膨らんでいるので、第１，第２樹脂フィルム３，４が、振動部２１の励振電極２５，２６に接触するのを防止することができる。

また、本実施形態では、第１，第２樹脂フィルム３，４は、感光性樹脂フィルムを露光現像した樹脂フィルムであるので、水晶振動板２に貼り付けた感光性樹脂フィルムを、露光現像して不要部分を除去するようにパターニングすることができる。このようにフォトリソグラフィー技術によって、水晶振動板２に貼り付けられた感光性樹脂フィルムの不要部分を除去できるので、例えば、レーザー光によって、水晶振動板に接合した樹脂フィルムの不要部分を切断除去する場合のように、樹脂フィルムと共に、水晶振動板２の配線パターンを切断して、導通不良が生じるといったことがない。

更に、本実施形態によれば、水晶振動板２の表裏の両主面に、第１，第２樹脂フィルム３，４を接合して水晶振動子１を構成するので、セラミック等の絶縁材料からなる上面が開口した箱形のベースに、圧電振動片を収納搭載し、前記開口に蓋体を接合して、気密に封止する従来例のように、高価なベースや蓋体が不要となり、圧電振動片をベースに搭載する必要もない。

これによって、水晶振動子１のコストを低減することができ、水晶振動子１を、安価に提供することができる。

また、上面が開口した箱形のベースに、圧電振動片を収納搭載して蓋体で封止する従来例に比べて、薄型化（低背化）を図ることができる。

本実施形態の水晶振動子１では、第１，第２樹脂フィルム３，４によって振動部２１を封止しているので、ベースに金属製やセラミック製の蓋体を接合して気密に封止する従来例に比べて気密性が劣り、水晶振動子１の共振周波数の経年変化が生じ易い。

しかし、例えば、近距離無線通信用途のうちBLE(Bluetooth（登録商標） Low Energy)等では、周波数偏差等の規格が比較的緩やかであるので、かかる用途では、樹脂フィルムで封止した安価な水晶振動子１を使用することが可能である。

上記実施形態では、水晶振動板２の両主面の一方の主面には、図２に示すように、第１封止パターン２０１が、略矩形の振動部２１を取り囲むように矩形環状に形成され、水晶振動板２の両主面の他方の主面には、図５に示すように、第２封止パターン２０２が、略矩形の振動部２１を取り囲むように矩形環状に形成されたが、矩形環状の第１，第２封止パターン２０１，２０２を省略してもよい。

図１３及び図１４は、第１，第２封止パターン２０１，２０２を省略した水晶振動板２₁の概略平面図及び概略底面図である。

この水晶振動板２₁では、第１金属膜２７は、図１３に示されるように、引き回し電極２０９及び第１引出し電極２０３を介して第１励振電極２５に電気的に接続されている。

第２金属膜２８は、図１４に示されるように、第２引出し電極２０４が延長されて第２励振電極２６に電気的に接続されている。

その他の構成は、上記実施形態と同様である。

この実施形態では、矩形環状の第１，第２封止パターン２０１，２０２を省略しているので、感光性ポリイミドフィルム３ａ，４ａは、その大部分が水晶振動板２₁の水晶の素地部分１４に貼り付けられて、露光現像、及び、硬化されことになる。

感光性ポリイミドフィルム３ａ，４ａの大部分を、金属膜からなる第１，第２封止パターン２０１，２０２に貼り付けて、露光現像、及び、硬化する上記実施形態では、第１，第２樹脂フィルム３，４を透過した水分が、金属膜からなる第１，第２封止パターン２０１，２０２を劣化させて第１，第２樹脂フィルム３，４との密着力が低下する虞がある。

これに対して、感光性ポリイミドフィルム３ａ，４ａを、水晶振動板２₁の水晶の素地部分１４に貼り付けて、露光現像、及び、硬化させる本実施形態によれば、金属膜のような水分による劣化を抑制することができる。また、感光性ポリイミドフィルム３ａ，４ａは、水晶の素地部分１４に貼り付けて露光現像した方が、金属膜からなる第１，第２封止パターン２０１，２０２に貼り付けて露光現像した場合に比べて、接合強度が向上する。

上記各実施形態では、水晶振動板２，２₁の第１，第２金属膜２７，２８は、上記のように当該水晶振動子１を、回路基板等に実装するための実装端子としての機能を有している。本発明の他の実施形態として、第１，第２実装端子を、第１，第２金属膜２７，２８とは別に形成し、第１，第２金属膜２７，２８を、第１，第２実装端子と第１，第２励振電極２５，２６とを電気的に接続する接続電極として機能させてもよい。

このように第１，第２金属膜２７，２８を、第１，第２実装端子と第１，第２励振電極２５，２６とを電気的に接続する接続電極として機能させた実施形態を図１５及び図１６に示す。

この図１５及び図１６は、上記図１及び図６にそれぞれ対応する水晶振動子１₁の概略斜視図及び概略断面図である。なお、図１６では、金属膜の形成領域を示すために金属膜を誇張して示している。

この実施形態の水晶振動子１₁の外形サイズは、上記各実施形態の水晶振動子１の外形サイズと同じである。

この実施形態の水晶振動子１₁の水晶振動板２₂は、上記各実施形態と同様に、第１，第２励振電極２５₁，２６₁が形成された振動部２１₁と、この振動部２１₁の周囲を、貫通部２２₁を挟んで取り囲む外枠部２３₁と、振動部２１₁と外枠部２３₁とを連結する連結部２４₁とを備えている。

この実施形態では、第１，第２樹脂フィルム３₁，４₁は、水晶振動板２₂の第１，第２励振電極２５₁，２６₁が形成された振動部２１₁及びその周囲の矩形の領域だけではなく、水晶振動板２₂の両主面の全面をそれぞれ覆うように接合されている。すなわち、第１，第２樹脂フィルム３₁，４₁のサイズは、上記各実施形態の第１，第２樹脂フィルム３，４のサイズに比べて大きく、水晶振動板２₂と同じサイズである。

したがって、図１６に示すように、水晶振動板２₂に形成されている第１，第２金属膜２７₁，２８₁の内、両主面に形成されている部分は、第１，第２樹脂フィルム３₁，４₁で覆われている。

この実施形態では、両主面の全面に第１，第２樹脂フィルム３₁，４₁がそれぞれ接合された水晶振動板２₂の長辺方向の両端部に、第１，第２樹脂フィルム３₁，４₁及び水晶振動板２₂の外表面の略全面を覆うように導電性ペーストを塗布して熱硬化させて第１，第２実装端子１７，１８を形成している。

第１金属膜２７₁は、上記各実施形態と同様に、水晶振動板２₂の長辺方向の両端部の一方の端部の、対向する長辺側の各側面及び対向する短辺側の一方の側面に亘って形成されている。第１実装端子１７は、この第１金属膜２７₁上に形成されているので、第１実装端子１７は、第１金属膜２７₁に電気的に接続される。第１金属膜２７₁は、上記各実施形態と同様に、第１励振電極２５₁に電気的に接続されているので、この第１金属膜２７₁は、第１励振電極２５₁と第１実装端子１７とを電気的に接続する接続電極として機能する。

同様に、第２金属膜２８₁は、水晶振動板２₂の長辺方向の両端部の他方の端部の、対向する長辺側の各側面及び対向する短辺側の他方の側面に亘って形成されている。第２実装端子１８は、この第２金属膜２８₁上に形成されているので、第２実装端子１８は、第２金属膜２８₁に電気的に接続される。第２金属膜２８₁は、第２励振電極２６₁に電気的に接続されているので、この第２金属膜２８₁は、第２励振電極２６₁と第２実装端子１８とを電気的に接続する接続電極として機能する。

この実施形態では、第１，第２実装端子１７，１８を、水晶振動板２₂に接合された第１，第２樹脂フィルム３₁，４₁の外表面に形成するので、上記各実施形態のような、水晶振動板２，２₁に形成された第１，第２金属膜２７，２８を第１，第２実装端子とする構成に比べて、図６及び図１６に示されるように、水晶振動板２₂に形成する第１，第２金属膜２７₁，２８₁のサイズを小さくすることができ、その分、第１，第２金属膜２７₁，２８₁に挟まれた振動部２１₁のサイズを大きくすることができる。

これによって、水晶振動子１₁自体のサイズを大きくすることなく、振動部２１₁を、水晶振動板２₂の長辺方向に沿って長くして振動特性を向上させることができると共に、当該水晶振動子１₁の実装に必要な第１，第２実装端子１７，１８の接合領域を確保することができる。

上記各実施形態では、連結部２４，２４₁は平面視が略矩形の振動部２１，２１₁の一つの角部に一箇所、設けられていたが、連結部２４，２４₁の形成位置や形成数はこの限りではない。さらに連結部２４，２４₁の幅は一定でなくてもよい。

また、貫通部を有することなく、振動部を薄く、その周辺部を厚くした逆メサ型の水晶振動板に適用してもよい。

上記各実施形態では、水晶振動板２，２₁，２₂の両主面に、第１，第２樹脂フィルム３，４；３₁，４₁をそれぞれ接合して、振動部２１，２１₁を封止したが、水晶振動板２，２₁，２₂の一方の主面のみに樹脂フィルムを接合し、他方の主面には、従来の蓋体を接合して振動部２１，２１₁を封止してもよい。

水晶振動板は、平面視略矩形であればよく、上記のような平面視矩形に限らず、例えば、水晶振動板の角部を面取りした形状、あるいは、水晶振動板の周縁部を厚み方向に切欠き、切欠き部に電極が被着されてなるキャスタレーション等が形成された形状であってもよい。

本発明は、水晶振動子等の圧電振動子に限らず、圧電発振器等の他の圧電振動デバイスに適用してもよい。

１，１₁ 水晶振動子
２，２₁，２₂ 水晶振動板
３，３₁ 第１樹脂フィルム
４，４₁ 第２樹脂フィルム
５ 水晶板
５ａ 水晶ウェハ
１７ 第１実装端子
１８ 第２実装端子
２１，２１₁ 振動部
２２，２２₁ 貫通部
２３，２３₁ 外枠部
２４，２４₁ 連結部
２５，２５₁ 第１励振電極
２６，２６₁ 第２励振電極
２７，２７₁ 第１金属膜
２８，２８₁ 第２金属膜
２０１ 第１封止パターン
２０２ 第２封止パターン

Claims (5)

1. 両主面の一方の主面に形成された第１励振電極及び前記両主面の他方の主面に形成された第２励振電極を有すると共に、前記第１，第２励振電極にそれぞれ接続された第１，第２金属膜を有する圧電振動板と、
   前記圧電振動板の前記第１，第２励振電極をそれぞれ覆うように、前記圧電振動板の前記両主面にそれぞれ接合される第１，第２封止部材とを備え、
   前記第１，第２封止部材の少なくとも一方の封止部材は、樹脂フィルムであり、
   前記第１励振電極又は前記第２励振電極を覆っている前記樹脂フィルムは、該樹脂フィルムの前記覆っている領域が、前記第１励振電極又は前記第２励振電極から離間する方向に膨らんでいる、
   ことを特徴とする圧電振動デバイス。
2. 前記樹脂フィルムは、感光性樹脂フィルムである、
   請求項１に記載の圧電振動デバイス。
3. 前記圧電振動板は、前記両主面に前記第１，第２励振電極がそれぞれ形成された振動部と、前記振動部を囲む外枠部とを有し、前記振動部は、前記外枠部より薄肉であり、
   前記樹脂フィルムは、その周端部が前記外枠部の両主面の少なくとも一方の主面に接合されている、
   請求項１または２に記載の圧電振動デバイス。
4. 前記圧電振動板は、平面視略矩形であり、前記平面視略矩形の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺に沿う方向の一方の端部の前記外枠部に、前記第１金属膜が形成され、他方の端部の前記外枠部に、前記第２金属膜が形成されている、
   請求項３に記載の圧電振動デバイス。
5. 前記圧電振動板が、水晶振動板であり、
   前記樹脂フィルムの前記水晶振動板に接合される接合領域の一部は、前記水晶振動板の水晶の素地部分に接合している、
   請求項１ないし４のいずれか一項に記載の圧電振動デバイス。

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