JP4784685B2 - 圧電振動片 - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動片に関する。

現在、圧電振動デバイスとして、例えば、水晶発振器や水晶振動子などが挙げられる。この種の圧電振動デバイスでは、その筐体が直方体のパッケージで構成されている。このパッケージはベースと蓋とから構成され、このパッケージ内部には圧電振動片が流動性材料の導電性接着剤によりベースに保持接合されている。そして、ベースと蓋とが接合されることで、パッケージの内部の圧電振動片が気密封止されている（例えば、下記する特許文献ご参照。）。

下記する特許文献では、ベース上に圧電振動片を搭載する際、圧電振動片は導電性接着剤によりベースに接合される。この接合の際、導電性接着剤からの外的な応力（ベースへの圧電振動片の接合の際に発生する接合応力）が圧電振動片に直接かかってしまい、圧電振動片の特性（周波数等）に悪影響を及ぼす。

また、下記する特許文献では、ベース上に異極となる電極が配されており、それぞれの電極上に導電性接着剤が塗布され、この導電性接着剤を用いてベースに圧電振動片が接合される。この導電性接着剤は、流動性材料であり、電極上に導電性接着剤を塗布した際や、導電性接着剤を用いてベースに圧電振動片を接合する際に、基板上に導電性接着剤が拡がり（流れ）、異極となる電極間のショートを起こす。

特開２００５−１９１７０９号公報

そこで、現在、上記した導電性接着剤に代わりに、ベースに圧電振動片を接合するために、金属バンプなどの非流動性材料の導電性バンプが用いられている。

しかしながら、この導電性バンプの高さが高くなると、バンプ高さ寸法やバンプ形状のバラツキが生じ、所望形状からなるバンプを圧電振動片に設けることができない。また、このバンプの高さ寸法やバンプ形状のバラツキは、圧電振動片のベースへの搭載が不安定になる原因となる。

そこで、上記課題を解決するために、本発明は、バンプ高さ寸法やバンプ形状のバラツキを抑える圧電振動片を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動片は、
主面が略矩形に形成された基板に、一対の励振電極が形成されて振動領域が構成された振動部と、外部と接合する一対の端子電極が形成された接合部とが一体的に設けられ、前記一対の端子電極にはそれぞれ導電性バンプが形成され、前記一対の端子電極は、前記一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続され、前記一対の端子電極が形成された位置の前記基板が、凸状のポスト部に成形され、前記一対の端子電極は、前記導電性バンプと金属部とからなり、前記金属部によって、前記導電性バンプが内包されたことを特徴とする。また、本構成において、前記導電性バンプは金属メッキを含んでもよい。また、本構成において、前記一対の端子電極では、前記基板上における前記振動部までの距離が長い端子電極が、前記距離が短い端子電極よりも大きくてもよい。

本発明によれば、前記基板に前記振動部と前記接合部とが一体的に設けられ、前記一対の端子電極にはそれぞれ前記導電性バンプが形成され、前記一対の端子電極は前記一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続され、前記一対の端子電極が形成された位置の前記基板が凸状の前記ポスト部に成形され、前記一対の端子電極は、前記導電性バンプと金属部とからなり、前記金属部によって、前記導電性バンプが内包されるので、外部と接合するための前記導電性バンプの高さを低くすることが可能となり、バンプの高さが高くなることによるバンプ高さ寸法やバンプ形状のバラツキを抑えることが可能となる。特に、前記一対の端子電極の表面を平坦にすることが可能となる。その結果、当該圧電振動片の外部への接合（搭載）を安定させることが可能となる。また、前記ポスト部を成形することで前記バンプの高さを抑えることが可能となり、前記バンプの量を少なくして製造コストを抑えることが可能となる。また、前記一対の端子電極によって、前記導電性バンプが内包されるので、前記導電性バンプが前記一対の端子電極の外にはみ出すことを抑えることが可能となる。

前記構成において、前記一対の端子電極では、前記ポスト部の厚みが、前記導電性バンプと金属部との厚みに対して３倍以上であってもよい。

この場合、前記一対の端子電極では、前記ポスト部の厚みが前記導電性バンプと金属部との厚みに対して３倍以上であるので、前記一対の端子電極の表面を平坦にするのに好適である。

前記構成において、前記ポスト部の壁面は、テーパー面を有してもよい。

この場合、前記ポスト部の壁面は、テーパー面を有するので、前記ポスト部の強度を高めることが可能となる。また、前記ポスト部のエッジが無くなり、前記ポスト部における前記一対の端子電極の断線を抑制することが可能となる。

前記構成において、前記一対の端子電極の表面は、Ｃｒ−Ａｕ膜により形成されてもよい。

この場合、前記一対の端子電極の側面も含めて成膜形成することが可能であり、前記一対の端子電極の表面および側面を全て前記Ｃｒ−Ａｕ膜で覆うことが可能であり、成膜部分においてアンカー効果が期待できる。

前記構成において、前記一対の端子電極を前記導電性バンプを介して外部に接合する際に前記基板に生じる接合応力が前記振動領域に伝わるのを遮断する遮断手段が、前記振動部と前記接合部との間に設けられてもよい。

この場合、前記一対の端子電極を前記導電性バンプを介して外部に接合する際に前記基板に生じる接合応力が前記振動領域に伝わるのを遮断する遮断手段が、前記振動部と前記接合部との間に設けられているので、接合応力が強い前記導電性バンプを介して当該圧電振動片を外部（本実施例ではベース）に接合した場合であっても、接合した際に前記基板に生じる接合応力が前記振動領域に伝わるのを抑制することが可能となる。その結果、当該圧電振動片の振動（発振周波数）に影響を与えず接合強度を高めることが可能となる。

本発明にかかる圧電振動片によれば、バンプ高さ寸法やバンプ形状のバラツキを抑えることが可能となる。

図１は、本実施例１にかかる、内部空間を公開した水晶振動子の概略平面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線端面図である。 図３は、本実施例１にかかる水晶振動片の製造工程の一工程である基板にレジスト層を形成した工程図である。 図４は、本実施例１にかかる水晶振動片の製造工程の一工程である基板に金メッキを形成した工程図である。 図５は、本実施例１にかかる水晶振動片の製造工程の一工程である基板からレジスト層を除去した工程図である。 図６は、本実施例１にかかる水晶振動片の製造工程の一工程である基板から露出したＣｒ−Ａｕ膜を除去した工程図である。 図７は、本実施例１にかかる水晶振動片の製造工程の一工程である基板にポスト部を成形した工程図である。 図８は、本実施例１にかかる水晶振動片の製造工程の一工程である基板に一対の端子電極を形成した工程図である。 図９は、本実施例１の他の例にかかる、内部空間を公開した水晶振動子の概略平面図である。 図１０は、本実施例１の他の例にかかるポスト部の概略構成図である。 図１１は、本実施例２にかかる、内部空間を公開した水晶振動子の概略平面図である。 図１２は、本実施例３にかかる、内部空間を公開した水晶振動子の概略平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施例では、圧電振動デバイスとして水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。

本実施例１にかかる水晶振動子１には、図１，２に示すように、ＡＴカット水晶からなる水晶振動片２（本発明でいう圧電振動片）と、この水晶振動片２を保持するベース３と、ベース３に保持した水晶振動片２を気密封止するための蓋４が設けられている。

この水晶振動子１では、ベース３と蓋４とからパッケージ１１が構成され、ベース３と蓋４とが接合されてパッケージ１１の内部空間１２が形成される。このパッケージ１１の内部空間１２のベース３上に水晶振動片２が保持され、パッケージ１１の内部空間１２が気密封止される。この際、図１，２に示すように、水晶振動片２は、ベース３に、金属メッキからなる導電性バンプ７３を用いてＦＣＢ法（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｂｏｎｄｉｎｇ）により電気機械的に超音波接合されている。

次に、この水晶振動子１の各構成について図１，２を用いて説明する。

ベース３は、図１，２に示すように、底部３１と、この底部３１から上方に延出した壁部３２とから構成される箱状体に成形されている。このベース３は、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、セラミック材料の直方体が積層して凹状に一体的に焼成されている。ベース３の平面視の寸法は、３．２ｍｍ×２．５ｍｍ以下に設定されている。なお、本実施例１では、平面視の寸法が１．６ｍｍ×１．２ｍｍ以下に設定されたベース３を用いる。

このベース３の壁部３２は、底部３１の表面外周に沿って成形されている。この壁部３２の上面は、蓋４との接合領域であり、この接合領域には、蓋４と接合するためのメタライズ層３３（例えば、タングステンメタライズ層上にニッケル，金の順でメッキした構成）が設けられている。

また、内部空間１２におけるベース３（キャビティ）の底部３１の対向する隅部（一隅部３４と他隅部３５）には、水晶振動片２の励振電極６１，６２それぞれと電気機械的に接合する２つの電極パッド３６，３７が形成されている。他隅部３５に形成された電極パッド３７の面積は、一隅部３４に形成された電極パッド３６の面積より大きい。具体的に、電極パッド３６は一隅部３４のみに形成され、電極パッド３７は他隅部３５から中央部３８にかけて形成されている。これら電極パッド３６，３７は、ベース３の外周裏面に形成される外部端子電極（図示省略）にそれぞれ電気機械的に接合され、これら外部端子電極から外部部品や外部機器と接続される。なお、これら外部端子電極と電極パッド３６，３７とは、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベース３と一体的に焼成して形成される。そして、外部端子電極と電極パッド３６，３７とのうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。なお、ここでいうメッキ形成の工法として、電解メッキ法や無電解メッキ法が挙げられ、以下に述べるメッキ形成の工法も、同様である。

蓋４は、図２に示すように、平面視矩形状の一枚板に成形されている。この蓋４は、下面にろう材（図示省略）が形成されている。この蓋４は、シーム溶接やビーム溶接等の手法によりベース３に接合されて、蓋４とベース３とによる水晶振動子１のパッケージ１１が構成される。蓋４の平面視の寸法は、３．２ｍｍ×２．５ｍｍ以下に設定されている。なお、本実施例１では、平面視の寸法が１．６ｍｍ×１．２ｍｍに設定された基板を用いる。

この蓋４は、４層の熱膨張係数の異なる金属材料から形成されている。具体的に、ベース３との接続面となる蓋４の下面から、ろう材である金錫ろう層、ニッケル層、およびコバール層が順に積層されている。蓋４の下面側が金錫ろう層及びニッケル層であるため、他の層に比べてセラミックからなるベース３との熱接合がし易い。また、これら金錫ろう層及びニッケル層上にコバール層が積層されているので、セラミックからなるベース３との熱膨張率を略同じにしてベース３と蓋４との熱変形を同等にすることが可能となる。なお、熱変形を同等レベルにすることからコバール層の厚みはできるだけ厚く設計されている。この蓋４では、金錫ろう層、ニッケル層、およびコバール層が順に積層されているので、ベース３との接合の際に、金錫ろう層を不活性ガスまたは真空雰囲気の加熱炉で溶融させて内部空間１２を気密封止させる。

水晶振動片２は、ＡＴカット水晶片の基板２１からなり、その外形は、図１，２に示すように、平面視略矩形状の（両主面２２，２３が略矩形状に形成された）一枚板の直方体となっている。なお、本実施例１では、水晶振動片２の対向する平面視長辺のことを、一側辺２４と他側辺２５とする。なお、本実施例１では、主面寸法が１．１ｍｍ×０．７ｍｍに設定され、厚さ寸法が３０μｍに設定された基板２１を用いる。

この水晶振動片２には、振動領域５２が構成された振動部５１と、外部電極であるベース３の電極パッド３６，３７（本発明でいう外部）と接合する接合部５３とが設けられ、振動部５１と接合部５３とは一体成形されて基板２１が構成される。

水晶振動片２の振動部５１に、励振を行う一対の励振電極６１，６２が形成されている。接合部５３にベース３の電極パッド３６，３７と電気機械的に接合する一対の端子電極６３，６４が形成されている。これら振動部５１および接合部５３に一対の励振電極６１，６２を一対の端子電極６３，６４に引出す引出電極６５，６６が形成されている。この水晶振動片２では、一対の励振電極６１，６２が引出電極６５，６６により引回されて一対の端子電極６３，６４にそれぞれ電気的に接続されている。

一対の励振電極６１，６２は、基板２１の両主面２２，２３であって振動部５１の平面視中央に対向して形成されている。これら一対の励振電極６１，６２は、例えば、基板２１側からクロム、金の順に積層して形成されたＣｒ−Ａｕ膜により構成される。これら一対の励振電極６１，６２の厚さ寸法は、０．１μｍ〜０．５μｍの範囲に設定され、本実施例１では、一対の励振電極６１，６２の厚さ寸法は０．３μｍである。

引出電極６５，６６は、振動部５１から接合部５３にわたって対向せずに基板２１の主面２２，２３や側面２６に形成されている。これら引出電極６５，６６は、励振電極６１，６２と同様にして形成され、基板２１側からクロム、金の順に積層して形成されたＣｒ−Ａｕ膜により構成される。これら引出電極６５，６６の厚さ寸法は、０．０５μｍ〜０．５μｍの範囲に設定され、本実施例１では、引出電極６５，６６の厚さ寸法は０．３μｍである。

一対の端子電極６３，６４は、接合部５３の他主面２３に形成されている。具体的に、一対の端子電極６３，６４のうち一端子電極６３は、基板２１の対向する両側辺２４，２５のうちの一側辺２４であって、接合部５３の対向する両端部５４，５５のうちの一端部５４に形成されている。また、他端子電極６４は、接合部５３の中央部５６から他端部５５にかけて形成されている。

これら一対の端子電極６３，６４は、ポスト部７１と導電性バンプ７３と金属部７６からなり、ポスト部７１上に導電性バンプ７３が形成され、導電性バンプ７３上に金属部７６が形成されて構成される。これら一対の端子電極６３，６４では、図１，２に示すように、基板２１を側面視や平面視して、一対の端子電極６３，６４の内側（内包）にポスト部７１と導電性バンプ７３とが配される。つまり、一対の端子電極６３，６４に対して、ポスト部７１や導電性バンプ７３は、一回り小さい寸法となっている。

ポスト部７１は、基板２１の材料である水晶をエッチングすることにより、一対の端子電極６３，６４が形成される位置の基板２１が凸状に成形されてなる。このポスト部７１の壁面７２は、基板２１の他主面２３に対して垂直方向に延出している。

導電性バンプ７３は、非流動性部材のメッキバンプであり、クロム、金の順に積層して形成されたＣｒ−Ａｕ膜７４と、このＣｒ−Ａｕ膜７４上に積層された金メッキ９５とにより構成される。この導電性バンプ７３は、図２に示すように、金属部７６（励振電極６１，６２や引出電極６５，６６）よりも厚みを有し、ポスト部７１よりも薄い。

金属部７６は、一対の端子電極６３，６４の表面であり、励振電極６１，６２や引出電極６５，６６と同一材料のＣｒ−Ａｕ膜からなり、引出電極６５，６６に連続して形成され、図１，２に示すようにポスト部７１と導電性バンプ７３とを覆う。なお、本実施例１では、クロムの層が４０ｎｍであり、金の層が１５０ｎｍである。

また、一対の端子電極６３，６４では、基板２１上における振動部５１までの距離が長い端子電極が、基板２１上における振動部５１までの距離が短い端子電極よりも大きい。具体的に、本実施例１では、他端子電極６４が、一端子電極６３よりも大きい。

また、一対の端子電極６３，６４では、ポスト部７１の厚みが、それ以外（本実施例１では、導電性バンプ７３と金属部７６）の厚みに対して３倍以上である。

上記した一対の端子電極６３，６４の厚さ寸法は、０．０５μｍ〜０．５μｍの範囲に設定され、そのうち、ポスト部７１の厚さ寸法は、２μｍ〜２０μｍの範囲に設定され、導電性バンプ７３と金属部７６の合計の厚さ寸法は、０．５μｍ〜５μｍの範囲に設定されている。本実施例１では、ポスト部７１の厚みが８μｍであり、導電性バンプ７３と金属部７６との合計の厚みが２μｍである。また、一端子部５４のポスト部７１のアスペクト比は、径（幅）が１００μｍに対して、高さが１０μｍとなるので、０．１である。なお、導電性バンプ７３と金属部７６の合計厚さ寸法が、１μｍ以上であると、ＦＣＢ法による接合の信頼性を向上させることができ、本実施例１に示す導電性バンプ７３と金属部７６の合計厚さ寸法は好適な例である。

また、水晶振動片２には、一対の端子電極６３，６４をベース３の電極パッド３６，３７に電気機械的に接合する際に基板２１に生じる接合応力が、振動領域５２に伝わるのを遮断する遮断手段が設けられている。この遮断手段は、一対の端子電極６３，６４を結ぶ仮想線と直交する仮想直交線上に、振動領域５２が配され、振動部５１と接合部５３との間であって、仮想直交線上に設けられている。

具体的に、遮断手段は、振動部５１と接合部５３との間に設けられ、基板２１の他側辺２５から一側辺２４に向けて切り欠き形成された切り欠き部８１である。この切り欠き部８１により、一端子電極６３が形成された接合部５３の一端部５４近傍のみにおいて、振動部５１と接合部５３とが一体成形される。

上記した構成からなる水晶振動子１では、図１に示すように、ベース３と水晶振動片２とは一対の端子電極６３，６４の一構成である導電性バンプ７３を介してＦＣＢ法により電気機械的に超音波接合される。この接合により、水晶振動片２の励振電極６１，６２が、引出電極６５，６６、端子電極６３，６４、導電性バンプ７３を介してベース３の電極パッド３６，３７に電気機械的に接合される。そして、水晶振動片２が接合されたベース３に、蓋４が接合されて水晶振動片２が気密封止され、水晶振動子１が構成される。

次に、上記した水晶振動片２の製造方法について図３〜８を用いて説明する。

まず、基板２１となるＡＴカット水晶片を水晶インゴット（図示省略）から成形する。具体的に、水晶インゴットから成形し、複数の基板２１を分割成形可能なウエハ９の両主面９１，９２上に、スパッタリングによりクロム、金を順に積層してＣｒ−Ａｕ膜９３を形成する。ウエハ９の両主面９１，９２上にＣｒ−Ａｕ膜９３を形成した後に、Ｃｒ−Ａｕ膜９３上にレジスト層９４を形成する（図３参照）。

Ｃｒ−Ａｕ膜９３上にレジスト層９４を形成した後に、一対の端子電極６１，６２の導電性バンプ７３を形成する位置のレジスト層９４を除去して、その位置のＣｒ−Ａｕ膜９３を露出し、この露出したＣｒ−Ａｕ膜９３上に金メッキ９５をメッキ形成する（図４参照）。この際、レジスト層９４の除去を除去して形成され、金メッキ９５を形成する孔の深さに対する径のアスペクト比が大きくなると、メッキ液の新液が回り込み難くなるため、メッキの析出レート（メッキ厚みに関連）や形状にばらつきが生じる。

Ｃｒ−Ａｕ膜９３上に金メッキ９５を形成した後、レジスト層９４を全除去し、金メッキ９５を積層していない部分のＣｒ−Ａｕ膜９３を露出する（図５参照）。

レジスト層９４を全除去した後に、露出したＣｒ−Ａｕ膜９３をエッチング除去する（図６参照）。なお、このエッチング除去により、Ｃｒ−Ａｕ膜７４と金メッキ７５とからなる導電性バンプ７３を形成する（以上の工程を、本発明でいう導電性バンプ形成工程）。

露出したＣｒ−Ａｕ膜９３をエッチング除去した後、露出したＣｒ−Ａｕ膜９３のエッチング除去を行なった部分のウエハ９の基板を所望の深さ（本実施例１では８μｍ）だけ水晶エッチングし（図７参照）、水晶振動片２のポスト部７１を成形する（以上の工程を、本発明でいうポスト部成形工程）。このポスト部成形工程と同時に水晶振動片２の基板２１の外周縁や、切り欠き部８１もエッチング形成する。なお、水晶振動片２の基板２１の外周縁や切り欠き部８１は、ポスト部成形工程とは別工程によりエッチング形成してもよい。

ポスト部７１を成形した後に、ウエハ９の両主面９１，９２にクロム、金の順にＣｒ−Ａｕ膜（図示省略）を形成する。Ｃｒ−Ａｕ膜を形成した後に、Ｃｒ−Ａｕ膜の上にレジスト層（図示省略）を形成する。

Ｃｒ−Ａｕ膜上にレジスト層を形成した後に、フォトリソグラフィ法により、水晶振動片２の一対の励振電極６１，６２と一対の端子電極６３，６４と引出電極６５，６６とを電極パターン以外の部分のレジスト層を除去し、このレジスト層の除去により露出したＣｒ−Ａｕ膜をエッチング除去する。

Ｃｒ−Ａｕ膜をエッチング除去した後にレジスト層を除去して、一対の励振電極６１，６２と、一対の端子電極６３，６４の金属部７６と、引出電極６５，６６とを形成し（図８参照）、電気的に接続された一対の励振電極６１，６２と、一対の端子電極６３，６４と、引出電極６５，６６とを形成する（以上の工程を、本発明でいう端子電極形成工程）。一対の励振電極６１，６２と、一対の端子電極６３，６４と、引出電極６５，６６とを形成した後、ウエハ９から複数の基板２を分割成形し、後の所望の製造工程を終えて複数の水晶振動片２を製造する。

上記した本実施例１にかかる水晶振動片２によれば、基板２１に振動部５１と接合部５３とが一体的に設けられ、一対の端子電極６３，６４にはそれぞれ導電性バンプ７３が形成され、一対の端子電極６３，６４は一対の励振電極６１，６２にそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、水晶振動片２では振動部５１と接合部５３とが一体成形されている。

この本実施例１にかかる水晶振動片２によれば、一対の端子電極６３，６４を導電性バンプ７３を介して外部であるベース３の電極パッド３６，３７に接合する際に基板２１に生じる接合応力が振動領域５２に伝わるのを遮断する遮断手段が、振動部５１と接合部５３との間に設けられているので、接合応力が強い導電性バンプ７３を介して当該水晶振動片２をベース３の電極パッド３６，３７に接合した場合であっても、接合した際に基板２１に生じる接合応力が振動領域５２に伝わるのを抑制することができる。その結果、水晶振動片２の振動（発振周波数）に影響を与えず接合強度を高めることができる。

また、上記した本実施例１にかかる水晶振動片２によれば、一端子電極６３は、基板２１の一側辺２４であって接合部５３の一端部５４に形成され、遮断手段は、基板２１の他側辺２５から一側辺２４に向かって形成された切り欠き部８１であり、一端子電極６３が形成された接合部５３の一端部５４近傍のみにおいて振動部５１と接合部５３とが一体成形されるので、切り欠き部８１により接合した際に基板２１に生じる接合応力を接合部５３に閉じ込め、接合応力を振動領域５２に伝えるのを抑制することができる。

また、上記した本実施例１にかかる水晶振動片２によれば、基板２１上における振動部５１までの距離が長い他端子電極６４が、距離が短い一端子電極６３よりも大きいので、振動部５１までの距離が長い他端子電極６４におけるベース３の電極パッド３６，３７との接合強度を高めながら、一対の端子電極６３，６４のベース３の電極パッド３６，３７への電気的接続を安定して行うことができる。

また、上記した本実施例１にかかる水晶振動片２によれば、導電性バンプ７３はメッキバンプであるので、ベース３の電極パッド３６，３７との接合の際に導電性バンプ７３が拡がる（流れる）ことはなく、電極間のショートを抑えることができる。さらに、導電性バンプ７３はメッキバンプであるので、接合強度を高めることができる。

また、上記した本実施例１にかかる水晶振動片２によれば、一対の端子電極６３，６４が形成された位置の基板２１が凸状のポスト部７１に成形されるので、ベース３の電極パッド３６，３７と接合するための導電性バンプ７３の高さを低くすることができ、導電性バンプ７３の高さが高くなることによるバンプ高さ寸法やバンプ形状のバラツキを抑えることができる。特に、一対の端子電極６３，６４の表面を平坦することができる。その結果、水晶振動片２のベース３の電極パッド３６，３７への接合（搭載）を安定させることができる。また、ポスト部７１を成形することで導電性バンプ７３の高さを抑えることができ、導電性バンプ７３の量を少なくして製造コストを抑えることができる。

また、上記した本実施例１にかかる水晶振動片２によれば、一対の端子電極６３，６４の内側に導電性バンプ７３が形成されるので、導電性バンプ７３が一対の端子電極６３，６４の外にはみ出すことを抑えることができる。

また、上記した本実施例１にかかる水晶振動片２によれば、一対の端子電極６３，６４では、ポスト部７１の厚みがそれ以外の厚みに対して３倍以上であるので、一対の端子電極６３，６４の表面を平坦にするのに好適である。

また、上記した本実施例１にかかる水晶振動片２によれば、一対の端子電極６３，６４の表面は、Ｃｒ−Ａｕ膜７４により形成されているので、ベース３の電極パッド３６，３７が本実施例に示すようにＡｕの場合、Ａｕ−Ａｕ接合が容易に行える。また、一対の端子電極６３，６４の側面も含めてスパッタリングによる成膜ができるため、一対の端子電極６３，６４の表面および側面を全てＣｒ−Ａｕ膜で覆うことができ、成膜部分においてアンカー効果が期待できる。

また、上記した本実施例１にかかる水晶振動片２の製造方法によれば、端子電極形成工程とポスト部成形工程と導電性バンプ形成工程を有し、端子電極形成工程の工程中にポスト部成形工程および導電性バンプ形成工程を行うので、導電性バンプ７３およびポスト部７１を内包した端子電極６３，６４を形成することが可能となる。そのため、本発明によれば、ベース３の電極パッド３６，３７と接合するための導電性バンプ７３の高さを低くすることができ、導電性バンプ７３の高さが高くなることによるバンプ高さ寸法やバンプ形状のバラツキを抑えることができる。特に、一対の端子電極６３，６４の表面を平坦にすることができる。その結果、水晶振動片２のベース３の電極パッド３６，３７への接合（搭載）を安定させることができる。また、ポスト部７１を成形することで導電性バンプ７３の高さを押さえることができ、導電性バンプ７３の量を少なくして製造コストを抑えることができる。

なお、本実施例１では、水晶の基板２１に用いているが、これは好適な例でありこれに限定されるものではなく、圧電材料であれば他の材料であってもよい。

また、本実施例１では、ベース３に水晶振動片２を搭載した水晶振動子１を用いているが、さらにＩＣチップなど他の電子部品を搭載した圧電発振器であってもよい。

また、本実施例１では、平板状の水晶振動片２を対象としているが、これは好適な例であり、これに限定されるものでなく、高周波の圧電振動片を対象としてもよい。具体的に、高周波の圧電振動片として、圧電振動片の基板の主面に凹部が形成され、この凹部の内部に励振電極が形成された形態（逆メサ構造）を挙げることができる。

また、本実施例１では、励振電極６１，６２と、端子電極６３，６４の金属部７６と、引き出し電極６５，６６とは、クロム、金の順に積層して形成されたＣｒ−Ａｕ膜からなるが、これに限定されるものではなく、例えば、クロム、金、クロム（Ｃｒ−Ａｕ−Ｃｒ）の順に、あるいはクロム、金、ニッケル（Ｃｒ−Ａｕ−Ｎｉ）の順に、あるいはクロム、銀、クロム（Ｃｒ−Ａｇ−Ｃｒ）の順に、あるいはクロム、ニッケル（Ｃｒ−Ｎｉ）の順に、あるいはニッケル、クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）の順に積層して形成されてもよい。

また、本実施例１では、図１に示すように、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形された蓋４と、凹状に成形されたベース３とを用いているが、これに限定されるものではない。ベースと蓋とにより水晶振動片２を気密封止できれば、ベースとキャップの形状は任意に設定してもよい。例えば、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形されたベースと、凹状に成形された蓋とを用いてもよい。

また、本実施例１では、図１に示すように、電極パッド３６，３７が非対称であるベース３を用いたが、これは電気的接続が良好となる好適な例であり、これに限定されるものではなく、図９に示すように電極パッド３６，３７が対称であるベース３を用いてもよい。

また、本実施例１では、平板状の厚みすべり振動系の水晶振動片２を用いているが、これに限定されるものでなく、高周波の厚みすべり振動系の水晶振動片であってもよい。高周波の厚みすべり振動系の水晶振動片の場合、基板の主面に凹部を形成し、この凹部内に励振電極を配した逆メサ構造が好適である。

また、本実施例１では、ポスト部７１の壁面７２が基板２１の他主面２３に対して垂直方向に延出しているが、これに限定されるものではなく、図１０に示すように、ポスト部７１の壁面７２が基板２１の他主面２３に対してテーパー状に傾斜して延出形成してもよい。すなわち、ポスト部７１の壁面７２は、テーパー面を有してもよい。この場合、ポスト部７１の強度を高めることができる。また、ポスト部７１のエッジが無くなりポスト部７１における一対の端子電極６３，６４の断線を抑制することができる。

また、本実施例では、金錫ろう層からなるろう材を用いているが、これは好適な例であり、これに限定されるものではなく、ろう材としてガラス層を用いてもよい。この場合、セラミック材料のベース３の蓋４との封止面（壁部３２の上面）にメタライズ層３３を設けず、ろう材をベース３との接続面となる蓋４の下面の外周に形成する。そして、ベース３との接合の際に、金錫ろう層を不活性ガスまたは真空雰囲気の加熱炉で溶融させて内部空間１２を気密封止させる。この場合、製造コストを抑えながら、実用的な接合強度を得ることができる。

また、本実施例では、ベース３にセラミック材料を用いているが、ガラス材料を用いたベース３であってもよい。この場合、ベース３のメタライズ層３３は、スパッタリング法あるいは真空蒸着法により形成したクロム、金（Ｃｒ−Ａｕ）からなる金属層上に、金メッキを積層した構成が好適である。なお、ベース３のメタライズ層３３は、クロム、金（Ｃｒ−Ａｕ）からなる金属層上に、金メッキを積層した構成以外に、チタン、銅（Ｔｉ−Ｃｕ）からなる金属層上に、ニッケル−金からなるメッキ層を積層した構成や、モリブデン（もしくはタングステン）、金（Ｍｏ（Ｗ）−Ａｕ）からなる金属層上に、金メッキ層を積層した構成などであってもよい。

次に、本実施例２にかかる水晶振動子を図面を用いて説明する。なお、本実施例２にかかる水晶振動子は、上記した実施例１に対して、水晶振動片とベースの形状が異なる。そこで、本実施例２では、上記した実施例１と異なる構成について説明し、同一の構成についての説明を省略する。そのため、同一構成による作用効果及び変形例は、上記した実施例１と同様の作用効果及び変形例を有する。

本実施例２にかかる水晶振動子１には、図１１に示すように、水晶振動片２とベース３と蓋４（図示省略）が設けられている。

次に、この水晶振動子１の各構成について説明する。

ベース３は、上記した実施例１の他の例にかかる図９に示す形態と同様の形態である。そのため、ここでの説明は省略する。

蓋４は、上記した実施例１にかかる図２に示す形態と同様の形態である。そのため、ここでの説明は省略する。

水晶振動片２は、一対の端子電極６３，６４および引出電極６５，６６と、遮断手段が、上記した実施例１と異なる構成であり、他の構成は同様の構成となっている。そのため、実施例１と同様の構成の説明は省略する。

一対の端子電極６３，６４は、接合部５３の他主面２３に形成されている。具体的に、一対の端子電極６３，６４のうち一端子電極６３は、基板２１の対向する両側辺２４，２５のうちの一側辺２４であって、接合部５３の対向する両端部５４，５５のうちの一端部５４に形成されている。また、他端子電極６４は、基板２１の他側辺２５であって、接合部５３の他端部５５に形成されている。

上記した一対の端子電極６３，６４の厚さ寸法は、２μｍ〜３０μｍの範囲に設定され、そのうち、ポスト部７１の厚さ寸法は、１μｍ〜１９μｍの範囲に設定され、導電性バンプ７３と金属部７６の合計の厚さ寸法は、０．５μｍ〜１０μｍの範囲に設定されている。なお、本実施例２では、ポスト部７１の厚みが８μｍであり、導電性バンプ７３と金属部７６との合計の厚みが２μｍである。また、一対の端子電極６３，６４のポスト部７１のアスペクト比は、０．１である。

また、水晶振動片２には、一対の端子電極６３，６４をベース３の電極パッド３６，３７に電気機械的に接合する際に基板２１に生じる接合応力が、振動領域５２に伝わるのを遮断する遮断手段が設けられている。この遮断手段は、一対の端子電極６３，６４を結ぶ仮想線と直交する仮想直交線上に、振動領域５２が配され、振動部５１と接合部５３との間であって、仮想直交線上に設けられている。

遮断手段は、振動部５１と接合部５３との間に設けられ、基板２１の一側辺２４から内方である他側辺２５に向けて切り欠き形成された切り欠き部８２と、基板２１の他側辺２５から内方である一側辺２４に向けて切り欠き形成された切り欠き部８３と、これら切り欠き部８２，８３の間に形成された貫通孔８４である。これら切り欠き部８２，８３と貫通孔８４により、切り欠き部８２と貫通孔８４との間と、切り欠き部８３と貫通孔８４との間とにおいて振動部５１と接合部５３とが一体成形される。

この水晶振動片２では、励振電極６１から引出された引出電極６５の電極パターンが、切り欠き部８２と貫通孔８４との間の一主面２２に形成され、この引出電極６５が接合部５３の一端部５４に形成された端子電極６３に電気的に接続されている。また、励振電極６２から引出された引出電極６６の電極パターンが、切り欠き部８３と貫通孔８４との間の他主面２３に形成され、この引出電極６６が接合部５３の他端部５５に形成された端子電極６４に電気的に接続されている。

上記した本実施例２にかかる水晶振動片２によれば、上記した本実施例１と同様の構成を有しているので、本実施例１と同一構成による作用効果は、上記した本実施例１にかかる水晶振動子１と同様に有する。

また、上記した本実施例２にかかる水晶振動片２によれば、一対の端子電極６３，６４は、基板２１の両側辺２４，２５であって接合部５３の両端部５４，５５にそれぞれ形成され、遮断手段は、基板２１の両側辺２４，２５からそれぞれ内方に向かって形成された２つの切り欠き部８２，８３と、切り欠き部８２，８３の間に形成された貫通孔８４とであるので、２つの切り欠き部８２，８３と貫通孔８４により接合した際に基板に生じる接合応力を接合部５３に閉じ込め、基板２１に生じる接合応力を振動領域に伝えるのを抑制することができる。具体的に、２つの切り欠き部８２，８３により接合応力は、２つの切り欠き部８２，８３の間に集中するが、この集中した接合応力が、貫通孔８４により振動領域５２に伝播するのを防ぎ、接合応力を接合部５３に閉じ込めさせることができる。

次に、本実施例３にかかる水晶振動子を図面を用いて説明する。なお、本実施例３にかかる水晶振動子は、上記した実施例２に対して、水晶振動片とベースの形状が異なる。そこで、本実施例３では、上記した実施例２と異なる構成について説明し、同一の構成についての説明を省略する。そのため、実施例１，２と同一構成による作用効果及び変形例は、上記した実施例１，２と同様の作用効果及び変形例を有する。

本実施例３にかかる水晶振動子１には、図１２に示すように、水晶振動片２とベース３と蓋４（図示省略）が設けられている。

次に、この水晶振動子１の各構成について説明する。

水晶振動片２は、一対の端子電極６３，６４および引出電極６５，６６と、遮断手段が、上記した実施例１と異なる構成であり、他の構成は同様の構成となっている。そのため、実施例１と同様の構成の説明は省略する。

一対の端子電極６３，６４は、接合部５３の他主面２３に形成されている。具体的に、一対の端子電極６３，６４は、ともに、基板２１の対向する両側辺２４，２５のうちの他側辺２５であって、接合部５３の対向する両端部５４，５５のうちの他端部５５に形成されている。

これら一対の端子電極６３，６４は、振動部５１への距離が遠近となるように並設されている。また、一対の端子電極６３，６４では、一対の端子電極６３，６４を結ぶ仮想線と直交する仮想直交線上以外の位置に、記振動領域が配されている。

また、一対の端子電極６３，６４では、基板２１上における振動部５１までの距離が長い端子電極６３が、基板２１上における振動部５１までの距離が短い端子電極６４よりも大きい。具体的に、本実施例３では、一端子電極６３が、他端子電極６４よりも大きい。

上記した一対の端子電極６３，６４の厚さ寸法は、２μｍ〜３０μｍの範囲に設定され、そのうち、ポスト部７１の厚さ寸法は、１μｍ〜１９μｍの範囲に設定され、導電性バンプ７３と金属部７６の合計の厚さ寸法は、０．５μｍ〜１０μｍの範囲に設定されている。なお、本実施例２では、ポスト部７１の厚みが８μｍであり、導電性バンプ７３と金属部７６との合計の厚みが２μｍである。また、一対の端子電極６３，６４のポスト部７１のアスペクト比は、それぞれ０．１である。

ベース３は、電極パッド３６，３７が、上記した実施例１と異なる構成であり、他の構成は同様の構成となっている。そのため、実施例１と同様の構成の説明は省略する。

内部空間１２におけるベース３（キャビティ）の底部３１の中央部３８辺りには、水晶振動片２の励振電極６１，６２それぞれと電気機械的に接合する２つの電極パッド３６，３７が形成されている。なお、図１２では、２つの電極パッド３６，３７のうち水晶振動片２によって隠れる部分を二点鎖線により示している。

これら電極パッド３６，３７では、引回しパターンの関係により、電極パッド３６の面積は、電極パッド３７の面積より大きい。具体的に、電極パッド３７は中央部３８の平面視右側のみに形成され、電極パッド３６は中央部３８の平面視左側に形成されるとともに、水晶振動片２の端子電極６３の位置に対応して平面視右下側に引回されている。これら電極パッド３６，３７は、ベース３に水晶振動片２を搭載した際に、水晶振動片２の端子電極６３，６４および引出電極６５，６６とそれぞれ重畳しないようにパターン形成されている。

蓋４は、上記した実施例１，２にかかる図２に示す形態と同様の形態である。そのため、ここでの説明は省略する。

上記した本実施例３にかかる水晶振動片２によれば、上記した本実施例１，２と同様の構成を有しているので、本実施例１，２と同一構成による作用効果は、上記した本実施例１，２にかかる水晶振動子１と同様に有する。

また、上記した本実施例１にかかる水晶振動片２によれば、一対の端子電極６３，６４は基板２１の一側辺２４であって接合部５３の一端部５４に形成され、一対の端子電極６３，６４を結ぶ仮想線と直交する仮想直交線上以外の位置に振動領域が配されるので、接合応力が強い導電性バンプ７３を介して水晶振動片２をベース３の電極パッド３６，３７に接合した場合であっても、接合した際に基板２１に生じる接合応力は、振動領域５２とは異なる方向に生じるので、接合応力が振動領域５２に伝わるのを抑制することができる。その結果、水晶振動片２の振動（発振周波数）に影響を与えず接合強度を高めることができる。

また、一対の端子電極６３，６４は、振動部への距離が遠近となるように並設されるので、一対の端子電極６３，６４における（入出力の）導電性バンプ７３間で発生する導電性バンプ７３間の応力を、振動領域５２からみて近い導電性バンプ７３側で止めることができ、その結果、導電性バンプ７３間による応力を振動領域５２に対して影響しない構成とすることができる。

なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、基板の材料に水晶を用いた圧電振動片に好適である。

１ 水晶振動子
２ 水晶振動片
２１ 基板
２２，２３ 両主面
２４ 一側辺
２５ 他側辺
３６，３７ 電極パッド
５１ 振動部
５２ 振動領域
５３ 接合部
５４ 一端部
５５ 他端部
５６ 中央部
６１，６２ 励振電極
６３，６４ 端子電極
６５，６６ 引出電極
７１ ポスト部
７２ 壁面
７３ 導電性バンプ
７４ Ｃｒ−Ａｕ膜
７５ 金メッキ
７６ 金属部
８１ 切り欠き部
８２，８３ 切り欠き部
８４ 貫通孔
９ ウエハ
９１，９２ 両主面
９３ Ｃｒ−Ａｕ膜
９４ レジスト層
９５ 金メッキ

Claims (7)

1. 圧電振動片において、
   主面が略矩形に形成された基板に、一対の励振電極が形成されて振動領域が構成された振動部と、外部と接合する一対の端子電極が形成された接合部とが一体的に設けられ、
   
   前記一対の端子電極にはそれぞれ導電性バンプが形成され、前記一対の端子電極は、前記一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続され、
   前記一対の端子電極が形成された位置の前記基板が、凸状のポスト部に成形され、
   前記一対の端子電極は、前記導電性バンプと金属部とからなり、
   前記金属部によって、前記導電性バンプが内包されたことを特徴とする圧電振動片。
2. 請求項１に記載の圧電振動片において、
   前記ポスト部の厚みが、前記導電性バンプと金属部との厚みに対して３倍以上であることを特徴とする圧電振動片。
3. 請求項１または２に記載の圧電振動片において、
   前記ポスト部の壁面は、テーパー面を有することを特徴とする圧電振動片。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の圧電振動片において、
   前記一対の端子電極の表面は、Ｃｒ−Ａｕ膜により形成されたことを特徴とする圧電振動片。
5. 請求項１乃至４のうちいずれか１つに記載の圧電振動片において、
   前記一対の端子電極を前記導電性バンプを介して外部に接合する際に前記基板に生じる接合応力が前記振動領域に伝わるのを遮断する遮断手段が、前記振動部と前記接合部との間に設けられたことを特徴とする圧電振動片。
6. 請求項１乃至５のうちいずれか１つに記載の圧電振動片において、
   前記導電性バンプは、金属メッキを含むことを特徴とする圧電振動片。
7. 請求項１乃至５のうちいずれか１つに記載の圧電振動片において、
   前記一対の端子電極では、前記基板上における前記振動部までの距離が長い端子電極が、前記距離が短い端子電極よりも大きいことを特徴とする圧電振動片。

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