JP5054146B2 - 圧電デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、水晶片など圧電材料からなる圧電振動片を備える圧電デバイス及びその製造方法に関する。

圧電振動子やＳＡＷフィルタなどの圧電デバイスは、表面実装型（ＳＭＤ：Surface Mounted Device）タイプのパッケージが主に用いられている。低価格化に対応して、パッケージは、プラスチックを用いたプラスチックパッケージまたはガラスを用いたガラスパッケージが提案されている。このようなプラスチックパッケージまたはガラスパッケージでは、接着剤を用いて水晶フレームをリッド部およびベース部で両側から挟みこんで封止している。

たとえば、特許文献１に開示された圧電デバイスは、接着剤を用いて水晶片をリッドおよびベースで両側から挟みこんで封止している。そして、その圧電デバイスは、水晶片の励振電極と導通する引出電極に接続する外部電極を、連通孔の内面に金属膜を形成して製造している。

特開２００６−１４８７５８号公報

しかし、水晶片とリッドおよびベースとの間の接着剤が乾燥などで剥がれることがあったり、また、水晶片とリッドおよびベースとの間に接着剤が十分に塗布されていない場合があったりする。このような状態で、水晶片の励振電極に接続される外部電極をベースに形成すると、接着剤の剥がれまたは接着剤の不足により外部電極に断線が生じることが多い。

本発明は、引出電極に接続する外部電極が断線しないように圧電デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。

第１の観点の圧電デバイスの製造方法は、複数のベース部が形成され、隣り合うベース部の中央側に切り欠くように貫通穴が形成されたベースウエハを用意する工程と、励振電極を含む圧電振動片とこの圧電振動片の外側に形成され励振電極と接続する引出電極を含む枠部とを有する圧電フレームが複数形成されて、ベースウェハと接合したときに貫通穴まで延出するように引出電極が形成された圧電ウエハを用意する工程と、枠部の表面および引出電極の表面に接着剤を塗布する工程と、圧電ウエハとベースウエハとを接着剤を介して接合する第１接合工程と、圧電フレームに形成された引出電極が露出するように、貫通穴を通して露出した接着剤を除去する工程と、圧電ウエハと接合したベースウエハの反対側の底面、貫通穴の側面、接着剤の側面、および引出電極を覆うように、引出電極と接続する外部電極を形成する工程と、を備える。

第２の観点の圧電デバイスの製造方法において、貫通穴は、ベースウエハの底面から見て矩形形状である。

第３の観点の圧電デバイスの製造方法において、ベース部は底面がほぼ矩形形状であり、貫通穴はベース部の３辺に沿って形成される。

第４の観点の圧電デバイスの製造方法において、接着剤を除去する工程は、サンドブラストによる除去又は異方性エッチングを含む。

第５の観点の圧電デバイスの製造方法において、異方性エッチングは、アルゴンイオンの照射による除去、又はＯ_２プラズマの照射による除去を含む。

第６の観点の圧電デバイスの製造方法は、複数のリッド部を有するリッドウエハを用意する工程と、圧電ウエハとリッドウエハとを接着剤を介して接合する第２接合工程とを備える。

第７の観点の圧電デバイスの製造方法は、第１接合工程及び第２接合工程で接合されたリッドウエハ、圧電ウエハおよびベースウエハを、ベース部、圧電フレームおよびリッド部を単位として切断する工程を備える。

第８の観点の圧電デバイスは、励振電極を含む圧電振動片とこの圧電振動片の外側に形成され圧電振動片と接続した枠部とが一体に形成され、第１面とこの第１面とは反対側の第２面と有する圧電フレームと、励振電極に接続し、圧電振動片から枠部まで形成された引出電極と、枠部の第１面側に接合されるリッド部と、記枠部の第２面側に接合され、引出電極に接続する外部電極が形成されたベース部と、圧電フレームとベース部とを接合する接着剤と、を備える。ベース部の外周は、ベース部の中央側に切り欠いた切り欠きを有し、枠部に形成された引出電極は切り欠きまで延出するように形成され、接着剤は切り欠きの側面と同一面になるように形成され、外部電極は、ベース部の切り欠きの側面と切り欠きの側面と同一面になるように形成された接着剤の側面とを覆って、引出電極に接続している。

第８の観点の圧電デバイスにおいて、ベース部の底面はほぼ矩形形状であり、ベース部の少なくとも３辺の側面に外部電極が形成される。

本発明は、引出電極に接続する外部電極が断線しない圧電デバイス及びその製造方法である。

第１実施形態の第１圧電振動子１００Ａの分解斜視図である。 第１圧電振動子１００Ａを図１のＡ−Ａ断面で切断した図である。 （ａ）は、非導電性接着剤５０が第１ベース部４０ＡのＹ軸方向の側面４０ｐまで塗布されなかった場合を示した図である。 （ｂ）は、非導電性接着剤５０が第１ベース部４０ＡのＹ軸方向の側面４０ｐの外側まで塗布された場合を示した図である。 第１圧電振動子１００Ａの製造方法を示したフローチャートである。 リッド用ウエハ１０Ｗ、水晶ウエハ２０Ｗおよびヘース用ウエハ４０Ｗを示した分解斜視図である。 ３枚のウエハを接合してから第１圧電振動子１００Ａを切断するまでを示した、ウエハの断面図である。 ３枚のウエハを接合し且つ外部電極が形成される前、ベース用ウエハ４０Ｗの底面４９から見た図である。 第２実施形態の第２圧電振動子１００Ｂの分解斜視図である。 （ａ）は、図８のＡ−Ａ断面図である。 （ｂ）は、第２実施形態の第２圧電振動子１００Ｂをその底面４９から見た図で、外部電極４１ｃ、４１ｄを一点鎖線で透明に示している。 ３枚のウエハを接合し且つ外部電極４１ｃ、４１ｄが形成される前、ベース用ウエハ４０Ｗの底面４９から見た図である。 外部電極４１ｃ、４１ｄが形成された後、ベース用ウエハ４０Ｗの底面４９から見た図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
なお、以下の実施形態においては、圧電デバイスとして音叉型の水晶振動片を備えた圧電振動子を一例として説明する。

（第１実施形態）
＜第１圧電振動子１００Ａの構成＞
図１は、第１実施形態の第１圧電振動子１００Ａの分解斜視図である。なお、音叉型の圧電振動片３０が載置された面をＸＹ平面とし、音叉型の圧電振動片３０の一対の振動腕３２が伸びた方向をＹ軸方向とし、ＸＹ平面に垂直の方向をＺ軸方向とする。

図１に示されるように、第１圧電振動子１００Ａは、最上部のリッド部１０、中央の水晶フレーム２０、並びに最下部の第１ベース部４０Ａから構成される。

リッド部１０は、例えばガラスより形成され、水晶フレーム２０側の片面にリッド用凹部１７を有している。また、第１ベース部４０Ａは例えばガラスより形成され、ベース用凹部４７を水晶フレーム２０側の片面に有している。

水晶フレーム２０は、その中央領域に形成された音叉型の水晶振動片３０と、その外側に形成された外枠部２１と、音叉型の水晶振動片３０と外枠部２１とを連結する一対の支持腕２２と有している。音叉型の水晶振動片３０と外枠部２１と一対の支持腕２２との間には空間部２３が形成されている。音叉型の水晶振動片３０の外形を規定する空間部２３はウェットエッチングにより形成されている。音叉型の水晶振動片３０は、外枠部２１及び一対の支持腕２２と同じ厚さで形成されている。

また、音叉型の水晶振動片３０は−Ｙ側に形成されＺ軸方向から見てほぼ矩形形状の基部３１と、基部３１の一辺から＋Ｙ軸方向に沿って伸びた一対の振動腕３２とを備えている。一対の振動腕３２の断面はほぼ矩形形状であり、表面、裏面及び両側面には励振電極３３が形成されている。ただし、図１には音叉型の水晶振動片３０の表面と片側の側面しか描かれていない。一対の振動腕３２の表面および裏面には、Ｙ軸方向に伸びる溝部３６が形成されていてもよい。その溝部３６に励振電極が形成されると、振動腕３２に発生する電界が大きくなりＣＩ（クリスタルインピーダンス）値の上昇が抑えられる。さらに、振動腕３２の＋Ｙ側の先端には錘部３７がそれぞれ形成されてもよい。錘部３７は音叉型の水晶振動片３０の一対の振動腕３２が振動しやすくなるための錘であり、且つ周波数調整のために設けられている。音叉型の水晶振動片３０は、たとえば３２．７６８ｋＨｚで振動する振動片で、極めて小型の振動片となっている。

また、一対の支持腕２２から外枠部２１に渡って水晶フレーム２０の表面及び裏面には引出電極３４、３５が形成されている。引出電極３４は−Ｙ側から基部３１に引き出され、引出電極３５は＋Ｙ側から基部３１に引き出される。さらに、引出電極３４、３５はそれぞれに一対の振動腕３２に形成された励振電極３３に電気的に接続されている。

励振電極３３及び引出電極３４、３５は、ともに１５０Å〜７００Åのクロム（Ｃｒ）層の上に４００Å〜２０００Åの金（Ａｕ）層が形成された構成である。クロム（Ｃｒ）層の代わりに、チタン（Ｔｉ）層またはニッケル（Ｎｉ）層を形成してもよく、また金（Ａｕ）層の代わりに、銀（Ａｇ）層を形成してもよい。

一対の支持腕２２は、振動腕３２の振動が第１圧電振動子１００Ａの外部へ漏れる振動漏れを小さくする効果を有する。また一対の支持腕２２は、パッケージ（リッド部１０、水晶フレーム２０の外枠部２１及び第１ベース部４０Ａで構成される中空箱）の外部の温度変化、または衝撃の影響を受けづらくさせる効果を有する。

第１ベース部４０Ａは、−Ｙ側の一辺に中央側に切り欠いた切り欠き４３ａが形成され、＋Ｙ側の一辺に中央側に切り欠いた切り欠き４３ｂが形成されている。なお、切り欠き４３ａ、４３ｂは、ベース用ウエハ４０Ｗ（図５を参照）において複数の第１ベース部４０Ａを同時に製造する際に、第１ベース部４０Ａ同士のＹ軸方向の両側に形成された貫通穴４３Ａ（図５を参照）の一部で形成されたものである。ここで、１つの貫通穴４３Ａ（図５を参照）により２つの切り欠き４３ａ、４３ｂを形成するため、切り欠き４３ａ、４３ｂのＸＹ平面における面積は貫通穴４３Ａ（図５を参照）の１／２である。

また、第１ベース部４０Ａは、−Ｙ側の底面４９にＸ軸方向に沿って伸びた外部電極４１ａが形成され、＋Ｙ側の底面４９にＸ軸方向に沿って伸びた外部電極４１ｂが形成されている。また、外部電極４１ａの一部は切り欠き４３ａに沿って＋Ｚ軸方向に伸び、切り欠き４３ａの＋Ｙ側の側面４０ｐに形成される。同様に、外部電極４１ｂの一部は切り欠き４３ｂに沿って＋Ｚ軸方向に伸びて切り欠き４３ｂの−Ｙ側の側面４０ｐに形成される。外部電極４１ａの一部および外部電極４１ｂの一部は、それぞれ水晶フレーム２０の引出電極３４、引出電極３５に接続される。

なお、外部電極４１ａ、４１ｂは、ガラスとの密着性の良い１５０Å〜７００Åのクロム（Ｃｒ）層を下地にしてその表面に４００Å〜２０００Åの金（Ａｕ）層が形成された構成である。クロム（Ｃｒ）層の代わりに、ニッケル（Ｎｉ）層またはチタン（Ｔｉ）層を使用してもよく、また金（Ａｕ）層の代わりに、銀（Ａｇ）層を使用してもよい。

リッド部１０、水晶フレーム２０及び第１ベース部４０Ａの接合について、図２を参照しながら説明する。図２は、リッド部１０、水晶フレーム２０及び第１ベース部４０Ａが接合された第１圧電振動子１００Ａの断面図である。この断面図は図１のＡ−Ａ断面である。

図２に示されたように、第１ベース部４０ＡのＹ軸方向の両側に切り欠き４３ａ、４３ｂがそれぞれ形成されているので、図１のＡ−Ａ断面において第１ベース部４０ＡはＹ軸方向の長さがリッド部１０及び水晶フレーム２０のＹ軸方向の長さよりも短く形成されている。そして水晶フレーム２０の枠部２１の−Ｙ軸側の端まで引出電極３４が形成されており、＋Ｙ軸側の端まで引出電極３５が形成されている。したがって、外部電極４１ａ、４１ｂが形成される前に、第１ベース部４０Ａと水晶フレーム２０とが重ね合わされた状態では、切り欠き４３ａ、４３ｂの底面、すなわち、水晶フレーム２０の主面における切り欠き４３ａ、４３ｂと接する領域まで、引出電極３４、３５が延出する。

リッド部１０と水晶フレーム２０とは非導電性接着剤５０を介して接合される。水晶フレーム２０と第１ベース部４０Ａとは非導電性接着剤５０を介して接合される。さらに第１ベース部４０Ａの一部に外部電極４１ａ、４１ｂが形成される。外部電極４１ａ、４１ｂは、第１ベース部４０Ａの底面４９、切り欠き４３ａ、４３ｂの側面４０ｐ、非導電性接着剤５０の側面５０ｐ、および引出電極３４、３５を覆うようにスパッタリングまたは真空蒸着で形成される。外部電極４１ａ、４１ｂは引出電極３４、３５を覆うことで外部電極４１ａ、４１ｂと引出電極３４、３５とが電気的に接続する。

非導電性接着剤５０として例えばポリイミド系接着剤またはエポキシ系接着剤が用いられてもよい。非導電性接着剤５０を使って水晶フレーム２０と第１ベース部４０Ａとが接合されると、他の接合方法、たとえば陽極接合またはシロキサン結合を使用する場合よりもコストを低減できる。

ここで、水晶フレーム２０と第１ベース部４０Ａとの間に塗布された非導電性接着剤５０における切り欠き４３ａ、４３ｂ部分の側面５０ｐを、切り欠き４３ａ、４３ｂの側面４０ｐと同一面とする。これにより、引出電極３４、３５と外部電極４１ａ、４１ｂとが断線なく確実に電気的に接続する。その理由について、図３を参照しながら説明する。

図３は、引出電極３５と外部電極４１ｂとが電気的に接続できなかった場合を示した図である。また、図３は図２の破線Ｂで囲まれた部分の拡大図である。図３（ａ）は非導電性接着剤５０の塗布量が少なく、切り欠き４３ｂのＹ軸方向の側面４０ｐまで塗布されなかった状態を示した図である。図３（ｂ）は、非導電性接着剤５０の塗布量が多すぎて、切り欠き４３ｂのＹ軸方向の側面４０ｐの外側まで塗布され、その後非導電性接着剤５０が剥がれた状態を示した図である。

図３（ａ）に示されたように、非導電性接着剤５０は切り欠き４３ｂのＹ軸方向の側面４０ｐまで塗布されていない。このため、水晶フレーム２０に形成された引出電極３５と第１ベース部４０Ａとの間に非導電性接着剤５０の無い中空部５１が生じてしまう。したがって、外部電極４１ｂがスパッタリングまたは真空蒸着で形成される際に、中空部５１にまでクロム（Ｃｒ）層および金（Ａｕ）層が形成されない。そのため電極４２ａと電極４２ｂとが中空部５１で分断して形成され、外部電極４１ｂが引出電極３５に電気的に接続されない状態が生じてしまう。

図３（ｂ）に示されたように、非導電性接着剤５０は切り欠き４３ｂのＹ軸方向の側面４０ｐの外側にはみ出して塗布されている。はみ出した接着剤５２は乾燥などが原因で割れたり剥がれたりしやすい。このため、接着剤５２付近の外部電極４１ｂが電極４２ｃ及び電極４２ｄに分断してしまい、外部電極４１ｂが引出電極３５に電気的に接続されない状態が生じてしまう。

しかし、本実施形態では、非導電性接着剤５０の側面５０ｐを切り欠き４３ａ、４３ｂの側面４０ｐと同一面とする。よって、図３（ａ）の中空部５１が形成されず、また、図３（ｂ）のはみ出した接着剤５２も存在しない。したがって、引出電極３４、３５と外部電極４１ａ、４１ｂとが断線なく確実に電気的に接続する。

再び図２に戻って、第１実施形態の第１圧電振動子１００Ａについて説明する。
第１圧電振動子１００Ａは、水晶フレーム２０の第１ベース部４０Ａ側の表面に、非導電性接着剤５０が切り欠き４３ａ、４３ｂまで伸びるように十分な塗布量で塗布される。その後、サンドブラスト又は異方性エッチングにより非導電性接着剤５０の側面４０ｐがＹ軸方向で切り欠き４３ｂのＹ軸方向の側面４０ｐと一致するよう形成される。それから、外部電極４１ａ、４１ｂが、非導電性接着剤５０の側面５０ｐおよび引出電極３４、３５を覆うようにスパッタリングまたは真空蒸着で形成される。
第１圧電振動子１００Ａの製造方法について、図４〜図７を参照しながら説明する。

＜第１圧電振動子１００Ａの製造方法＞
図４は、第１圧電振動子１００Ａの製造方法を示したフローチャートである。図５は、リッド用ウエハ１０Ｗ、水晶ウエハ２０Ｗおよびヘース用ウエハ４０Ｗを示した分解斜視図である。図６は、３枚のウエハを接合してから第１圧電振動子１００Ａを切断するまでを示した断面図である。図７は３枚のウエハを接合し且つ外部電極が形成される前、ベース用ウエハ４０Ｗの底面から見た図である。
図４〜図７を参照しながら、図１または図２に示された第１圧電振動子１００Ａの製造方法について説明する。

図４のステップＳ１１１は、リッド用ウエハ１０Ｗを用意する工程であり、ステップＳ１２１、Ｓ１２２は水晶ウエハ２０Ｗを用意する工程であり、ステップＳ１３１、Ｓ１３２はベース用ウエハ４０Ｗを用意する工程である。また、上述の３つの工程は別々に並行して行うことができる。その後ステップＳ１４１〜Ｓ１４４は３枚のウエハを重ね合わせる工程である。

ステップＳ１１１において、リッド部１０を有するリッド用ウエハ１０Ｗが用意される。図５に示されたようにリッド用ウエハ１０Ｗにはリッド用凹部１７を有するリッド部１０が数百から数千個形成される。例えばリッド用ウエハ１０Ｗの材質がガラス材であれば、エッチング又は機械加工によりリッド部１０にリッド用凹部１７が形成される。

ステップＳ１２１において、水晶フレーム２０を有する水晶ウエハ２０Ｗが用意される。図５に示されたように水晶フレーム２０は１枚の水晶ウエハ２０Ｗに数百から数千個形成される。ウェットエッチングにより水晶ウエハ２０Ｗに音叉型の水晶振動片３０および支持腕２２を有する水晶フレーム２０が形成される。

ステップＳ１２２において、図１に示されたように音叉型の圧電振動片３０に励振電極３３が、外枠部２１及び支持腕２２に引出電極３４、３５が形成される。ここで、各電極はまたスパッタリングまたは真空蒸着で、クロム（Ｃｒ）層を下地としてその表面に金（Ａｕ）層が形成される。引出電極３４、３５は、ベース用ウエハ４０Ｗの貫通穴４３Ａに対応する位置まで引き出されている。

ステップＳ１３１において、第１ベース部４０Ａを有するベース用ウエハ４０Ｗが用意される。図５に示されたように第１ベース部４０Ａは１枚のベース用ウエハ４０Ｗに数百から数千個形成される。ベース用ウエハ４０Ｗがガラス材であれば、エッチング又は機械加工により第１ベース部４０Ａにベース用凹部４７が形成される。

ステップＳ１３２において、水晶フレーム２０に形成された引出電極３４、３５（図１を参照）に対応する位置に、ベース用ウエハ４０Ｗを貫通した貫通穴４３Ａが形成される。この貫通穴４３Ａはほぼ矩形形状である。この１つの貫通穴４３Ａは、隣り合う２つの第１ベース部４０Ａの切り欠き４３ａ、４３ｂ（図１を参照）に対応する。

ステップＳ１４１において、図６（ａ）に示されるようにリッド用ウエハ１０Ｗ、水晶ウエハ２０Ｗおよびベース用ウエハ４０Ｗが位置合わせて真空中又は不活性雰囲気中で非導電性接着剤５０を介して接合される。キャビティ（リッド用凹部１７およびベース用凹部４７で構成される空間）内は真空状態又は不活性ガスで満たされている。また、非導電性接着剤５０は水晶ウエハ２０Ｗとベース用ウエハ４０Ｗとの間に十分な量塗布される。すなわち、非導電性接着剤５０は貫通穴４３Ａの領域まで露出された引出電極３４、３５を覆うように塗布される。ここで、非導電性接着剤５０は図６（ａ）に示されたように貫通穴４３Ａの領域まで露出された引出電極３４、３５のすべてを覆うように塗布されてもよいし、貫通穴４３Ａの領域まで露出された引出電極３４、３５の一部を覆うように塗布されてもよい。

ステップＳ１４２において、リッド用ウエハ１０Ｗ、水晶ウエハ２０Ｗおよびベース用ウエハ４０Ｗが接合された後、第１ベース部４０Ａの底面４９は図７に示されたような状態である。すなわち、貫通穴４３Ａの底面に非導電性接着剤５０が形成される。この貫通穴４３Ａの底面の非導電性接着剤５０のみをサンドブラスト又は異方性エッチングにより除去する。ここで、異方性エッチングは、アルゴンイオンの照射による除去でもよいし、又はＯ_２プラズマの照射による除去でもよい。なお、非導電性接着剤５０が除去される際に、非導電性接着剤５０で覆われていた引出電極３４、３５の一部が除去される可能性がある。しかし、非導電性接着剤５０の硬度と引出電極３４、３５の硬度とは大きく異なるため、サンドブラストのサンドの噴射量、アルゴンイオンの照射量を調整すれば、引出電極３４、３５が大きく除去されることはない。
これにより、水晶フレーム２０と第１ベース部４０Ａとの間に塗布された非導電性接着剤５０における切り欠き４３ａ、４３ｂ部分の側面５０ｐを、切り欠き４３ａ、４３ｂの側面４０ｐと同一面とする。このため、引出電極３４、３５と外部電極４１ａ、４１ｂとが断線なく確実に電気的に接続することができる。

ステップＳ１４３において、図６（ｃ）に示されたように第１ベース部４０Ａの底面４９、接着剤５０の側面５０ｐ、並びに引出電極３４、３５を覆うように外部電極４１ａ、４１ｂが形成される。不図示のマスクが第１ベース部４０Ａの底面４９に配置される。外部電極４１ｂに相当する領域には開口が開いており、スパッタリングまたは真空蒸着でクロムが開口から蒸着され、引き続き金が開口から蒸着される。そしてマスクが底面４９から外される。

ステップＳ１４４において、図６（ｄ）に示されたように３枚のウエハ、すなわちリッド用ウエハ１０Ｗ、水晶ウエハ２０Ｗおよびベース用ウエハ４０Ｗが接合された状態で図５又は図７に示された一点鎖線に沿ってダイシングソーで切断される。これにより第１圧電振動子１００Ａが完成する。この第１圧電振動子１００Ａは、外部電極４１ａ、４１ｂと引出電極３４、３５との間で断線しない。

（第２実施形態）
＜第２圧電振動子１００Ｂの構成＞
第２圧電振動子１００Ｂの構成について、図８及び図９を参照しながら説明する。第２実施形態では、第１実施形態と同じ構成要件に対して同じ符号を付けて説明する。

図８は、第２実施形態の第２圧電振動子１００Ｂの分解斜視図である。図９（ａ）は図８のＡ−Ａ断面図であり、図９（ｂ）は第２実施形態の第２圧電振動子１００Ｂをその底面４９から見た図である。図９（ｂ）は理解を助けるため外部電極４１ｃ、４１ｄを透明にして、一点鎖線で外観のみを示している。

図８に示されたように、第２圧電振動子１００Ｂは第１圧電振動子１００Ａと同じ３層構造である。また、リッド部１０及び水晶フレーム２０は第１実施形態と同じである。
図８において、第２ベース部４０Ｂは第１実施形態と同様にベース用凹部４７を水晶フレーム２０側の片面に有している。また、第２ベース部４０Ｂの周囲に描かれた立方体形状の点線部分は、リッド部１０または水晶フレーム２０のＸＹ平面の外周に相当する。

第２実施形態において、立方体形状の点線と第２ベース部４０Ｂの外周とで囲まれた部分が一対の切り欠き４３ｃ、４３ｄである。切り欠き４３ｃ、４３ｄは、ベース用ウエハ４０Ｗ（図１０を参照）で複数の第２ベース部４０Ｂを製造する際に、Ｙ方向に隣り合う第２ベース部４０ＢのＹ軸方向の両側に形成された貫通穴４３Ｂ（図１０を参照）の一部である。ここで、１つの貫通穴４３Ｂ（図１０を参照）で２つの切り欠き４３ｃ、４３ｄを形成するため、切り欠き４３ｃ、４３ｄのＸＹ平面における面積は貫通穴４３Ｂの１/２の大きさである。

図８に示されたように切り欠き４３ｃ及び切り欠き４３ｄはＸＹ平面においてＹ軸方向で連結されてない。つまり第２ベース部４０ＢのＹ軸方向に伸びる２辺には、Ｘ軸方向に突起した一対の突起部４４が形成される。Ｘ方向に隣り合う第２ベース部４０Ｂの突起部４４はそれぞれ接続している。

図８及び図９（ａ）に示されたように、リッド部１０と水晶フレーム２０とは非導電性接着剤５０を介して接合される。水晶フレーム２０と第２ベース部４０Ｂとは非導電性接着剤５０を介して接合される。さらに第２ベース部４０Ｂの一部に外部電極４１ｃ、４１ｄが形成される。第２ベース部４０ＢのＹ軸方向の両側に切り欠き４３ｃ、４３ｄがそれぞれ形成されている。そして、水晶フレーム２０の枠部２１の−Ｙ軸側の端まで引出電極３４が形成されており、＋Ｙ軸側の端まで引出電極３５が形成されている。また、第２ベース部４０Ｂは、−Ｙ側の底面４９に外部電極４１ｃが形成され、＋Ｙ側の底面４９に外部電極４１ｄが形成されている。また、外部電極４１ｃの一部は切り欠き４３ｃに沿って＋Ｚ軸方向に伸び、切り欠き４３ｃの＋Ｙ側の側面４０ｐに形成される。同様に、外部電極４１ｄの一部は切り欠き４３ｄに沿って＋Ｚ軸方向に伸びて切り欠き４３ｄの−Ｙ側の側面４０ｐに形成される。

外部電極４１ｃ、４１ｄは、第２ベース部４０Ｂの底面４９、切り欠き４３ｃ、４３ｄの側面４０ｐ、非導電性接着剤５０の側面５０ｐ、および引出電極３４、３５を覆うようにスパッタリングまたは真空蒸着で形成される。図９（ｂ）に示されるように、外部電極４１ｃの一部は水晶フレーム２０の引出電極３４に接続され、外部電極４１ｄの一部は水晶フレーム２０の引出電極３５に電気的に接続される。

ここで、水晶フレーム２０と第２ベース部４０Ｂとの間に塗布された非導電性接着剤５０における切り欠き４３ｃ、４３ｄ部分の側面５０ｐを、切り欠き４３ｃ、４３ｄの側面４０ｐと同一面とする。これにより、引出電極３４、３５と外部電極４１ｃ、４１ｄとが断線なく確実に電気的に接続する。その理由については第１実施形態の図３で説明したとおりである。

第２実施形態において、非導電性接着剤５０の側面５０ｐは、第２ベース部４０ＢのＸ軸方向の２辺およびＹ軸方向の２辺に現れている。突起部４４が形成された領域を除いて、非導電性接着剤５０の側面５０ｐは外部電極４１ｃ、４１ｄで覆われる。このため、非導電性接着剤５０の側面５０ｐが露出することなく、この非導電性接着剤５０の側面５０ｐからの腐食等、外部環境による品質の低下を防止することができる。

なお、外部電極４１ｃ、４１ｄは、ガラスとの密着性の良い１５０Å〜７００Åのクロム（Ｃｒ）層を下地にしてその表面に４００Å〜２０００Åの金（Ａｕ）層が形成された構成である。クロム（Ｃｒ）層の代わりに、ニッケル（Ｎｉ）層またはチタン（Ｔｉ）層を使用してもよく、また金（Ａｕ）層の代わりに、銀（Ａｇ）層を使用してもよい。

図１０は、３枚のウエハ、すなわちリッド用ウエハ１０Ｗ、水晶ウエハ２０Ｗおよびベース用ウエハ４０Ｗを接合し且つ外部電極４１ｃ、４１ｄが形成される前、ベース用ウエハ４０Ｗの底面４９から見た図である。隣り合う第２ベース部４０Ｂの切り欠き４３ｃ及び切り欠き４３ｄは貫通穴４３Ｂを構成する。貫通穴４３Ｂは、底面４９から見ると「Ｈ」型となり１つのベース部の３辺に沿って形成される。Ｘ軸方向に隣り合う貫通穴４３Ｂは、所定距離Ｄを離れて形成されている。ベース用ウエハ４０Ｗの所定距離Ｄは連結枠４５を構成する。

＜第２圧電振動子１００Ｂの製造方法＞
第２圧電振動子１００Ｂの製造方法については、第１実施形態の図４を参照しながら説明する。

ステップＳ１１１では、リッド部１０を有するリッド用ウエハ１０Ｗが用意される。ステップＳ１２１では、水晶フレーム２０を有する水晶ウエハ２０Ｗが用意される。ステップＳ１２２では、図１に示されたように音叉型の圧電振動片３０に励振電極３３が、外枠部２１及び支持腕２２に引出電極３４、３５が形成される。ステップＳ１３１では、第２ベース部４０Ｂを有するベース用ウエハ４０Ｗが用意される。

ステップＳ１３２において、水晶フレーム２０に形成された引出電極３４、３５（図８を参照）に対応する位置に、ベース用ウエハ４０Ｗを貫通した貫通穴４３Ｂが形成される。貫通穴４３Ｂは、図１０に示されたように底面４９から見ると「Ｈ」型となる。ここで、１つの貫通穴４３Ｂは、隣り合う２つの第２ベース部４０Ｂの切り欠き４３ｃ、４３ｄ（図８を参照）に対応する。したがって、複数の第２ベース部４０Ｂは突起部４４および連結枠４５で連結される。このため、複数の第２ベース部４０Ｂは一枚のベース用ウエハ４０Ｗの単位で同時に製造することができる。

ステップＳ１４１において、リッド用ウエハ１０Ｗ、水晶ウエハ２０Ｗおよびベース用ウエハ４０Ｗが位置合わせて真空中又は不活性雰囲気中で非導電性接着剤５０を介して接合される。ここで、非導電性接着剤５０は貫通穴４３Ｂの領域まで露出された引出電極３４、３５（図８を参照）を覆うように塗布される。ここで、非導電性接着剤５０は貫通穴４３Ｂの領域まで露出された引出電極３４、３５のすべてを覆うように塗布されてもよいし、貫通穴４３Ｂの領域まで露出された引出電極３４、３５の一部を覆うように塗布されてもよい。

ステップＳ１４２において、リッド用ウエハ１０Ｗ、水晶ウエハ２０Ｗおよびベース用ウエハ４０Ｗが接合された後、第２ベース部４０Ｂの底面４９は図１０に示されたような状態である。すなわち、図１０に示されたように貫通穴４３Ｂの底面に非導電性接着剤５０が形成される。この貫通穴４３Ｂの底面の非導電性接着剤５０のみをサンドブラスト又は異方性エッチングにより除去する。ここで、異方性エッチングは、アルゴンイオンの照射による除去でもよいし、又はＯ_２プラズマの照射による除去でもよい。なお、非導電性接着剤５０が除去される際に、非導電性接着剤５０で覆われていた引出電極３４、３５の一部が除去される可能性がある。しかし、非導電性接着剤５０の硬度と引出電極３４、３５の硬度とは大きく異なるため、サンドブラストのサンドの噴射量、アルゴンイオンの照射量を調整すれば、引出電極３４、３５が大きく除去されることはない。
これにより、水晶フレーム２０と第２ベース部４０Ｂの間に塗布された非導電性接着剤５０における切り欠き４３ｃ、４３ｄ部分の側面５０ｐを、切り欠き４３ｃ、４３ｄの側面４０ｐと同一面とする。このため、引出電極３４、３５と外部電極４１ｃ、４１ｄとが断線なく確実に電気的に接続することができる。

ステップＳ１４３において、第２ベース部４０Ｂの底面４９、接着剤５０の側面５０ｐ、並びに引出電極３４、３５を覆うように外部電極４１ｃ、４１ｄが形成される。不図示のマスクが第２ベース部４０Ｂの底面４９に配置される。外部電極４１ｄに相当する領域には開口が開いており、スパッタリングまたは真空蒸着でクロムが開口から蒸着され、引き続き金が開口から蒸着される。そしてマスクが底面４９から外される。

ステップＳ１４４において、３枚のウエハ接合された状態で図１１に示された一点鎖線に沿ってダイシングソーで切断される。図１１は、外部電極４１ｃ、４１ｄが形成された後、ベース用ウエハ４０Ｗの底面４９から見た図である。図１１に示されたように複数の貫通穴４３ＢはＸ軸方向で所定距離Ｄを離れて形成されているので、Ｙ軸方向に沿って隣り合う第２圧電振動子１００Ｂを切断する際、所定距離Ｄで二次切断する必要がある。これにより第２圧電振動子１００Ｂが完成する。この第２圧電振動子１００Ｂは、外部電極４１ｃ、４１ｄと引出電極３４、３５との間で断線しない。

以上の説明では、リッド部及びベース部がガラスにより形成されているとして説明したが、ガラスの代わりに水晶が使用されても良い。リッド部及びベース部に水晶を使用した場合、以下のような点で好ましい。

工業材料の硬さを表わす指標の一つにヌープ硬度がある。ヌープ硬度は数値が高ければ硬く、低ければ柔らかい。リッド部及びベース部に使用される代表的なガラスであるホウケイ酸ガラスは、ヌープ硬度が５９０ｋｇ／ｍｍ^２である。また、水晶のヌープ硬度は７１０〜７９０ｋｇ／ｍｍ^２である。そのため圧電振動子では、リッド部及びベース部にガラスの代わりに水晶を使用する方が圧電振動子の硬度を高くすることができる。また、圧電振動子を所定の硬度にする場合には、リッド部及びベース部に使われるガラスの厚みを厚くする必要があるが、水晶であれば厚みが薄くてもよい。つまり、同じ硬度の圧電振動子であればリッド部及びベース部に水晶を使用すると、小型化・低背化が可能となる。

また、圧電振動子の作製時、または圧電振動子のプリント基板への取り付け時には圧電振動子に熱が加えられる。その時に、リッド部及びベース部に水晶材料とは異なる種類の材料を使用する場合、圧電振動子内には熱膨張係数の差による応力が加わる。熱膨張係数の差が大きいとこの応力も大きくなり、特に水晶フレームでは強度の弱い外枠部の角等が破損することがある。そのため、リッド部及びベース部と水晶フレームとの熱膨張係数の差を小さくすることが望まれる。リッド部及びベース部に水晶を使用することは、リッド部及びベース部にガラスを使用した場合に比べて水晶フレームとの熱膨張係数の差を小さくし、圧電振動子内の応力を小さくすることができるため好ましい。さらに、上記の通り、ガラスを使用した場合に比べて圧電振動子の小型化・低背化が可能となるため好ましい。

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。

たとえば、本発明は音叉型の水晶振動片に代えてＡＴ振動片にも適用できる。また、圧電振動子は水晶以外にニオブ酸リチウム等の様々な圧電単結晶材料を用いることができる。また本発明は、圧電振動子以外にも、発振回路を組み込んだＩＣなどをベース部上に配置させた圧電発振器にも適用できる。さらに本発明は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）、又はその他の電子部品のパッケージにも適用できる。

１０ … リッド部
１０Ｗ … リッド部用ウエハ
１７ … リッド部用凹部
２０ … 水晶フレーム
２０Ｗ … 水晶ウエハ
２１ … 外枠部
２２ … 支持腕
２３ … 空間部
３０ … 水晶振動片
３１ … 基部
３２ … 振動腕
３３ … 励振電極
３４、３５ … 引出電極
３６ … 溝部
３７ … 錘部
４０Ａ、４０Ｂ … ベース部
４０ｐ … ベース部の側面
４０Ｗ … ベース部用ウエハ
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ … 外部電極
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ … 切り欠き
４３Ａ、４３Ｂ … 貫通穴
４４ … 突起部
４７ … ベース用凹部
４９ … 圧電振動子の底面
５０、５１、５２ … 非導電性接着剤
５０ｐ … 非導電性接着剤の側面
１００Ａ、１００Ｂ … 圧電振動子

Claims (8)

1. 複数のベース部が形成され、隣り合う前記ベース部の中央側に切り欠くように貫通穴が形成されたベースウエハを用意する工程と、
   励振電極を含む圧電振動片と、前記励振電極と接続する引出電極を含み前記圧電振動片の外側に形成された枠部とを有する圧電フレームが複数形成されて、前記ベースウェハと接合したときに前記貫通穴まで延出するように前記引出電極が形成された圧電ウエハを用意する工程と、
   前記枠部の表面および前記引出電極の表面に接着剤を塗布する工程と、
   前記圧電ウエハと前記ベースウエハとを前記接着剤を介して接合する第１接合工程と、
   前記圧電フレームに形成された前記引出電極が露出するように、前記貫通穴を通して露出した前記接着剤を除去する工程と、
   前記圧電ウエハと接合した前記ベースウエハの反対側の底面、前記貫通穴の側面、前記接着剤の側面、および前記引出電極を覆うように、前記引出電極と接続する外部電極を形成する工程と、
   を備える圧電デバイスの製造方法。
2. 前記貫通穴は、前記ベースウエハの底面から見て矩形形状である請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
3. 前記ベース部は底面がほぼ矩形形状であり、
   前記貫通穴は、前記ベース部の３辺に沿って形成される請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
4. 前記接着剤を除去する工程は、サンドブラストによる除去又は異方性エッチングを含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法。
5. 前記異方性エッチングは、アルゴンイオンの照射による除去、又はＯ_２プラズマの照射による除去を含む請求項４に記載の圧電デバイスの製造方法。
6. 複数のリッド部を有するリッドウエハを用意する工程と、
   前記圧電ウエハと前記リッドウエハとを接着剤を介して接合する第２接合工程と、を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法。
7. 前記第１接合工程及び第２接合工程で接合された前記リッドウエハ、前記圧電ウエハおよび前記ベースウエハを、前記ベース部、前記圧電フレームおよび前記リッド部を単位として切断する工程を備える請求項６に記載の圧電デバイスの製造方法。
8. 励振電極を含む圧電振動片とこの圧電振動片の外側に形成され前記圧電振動片と接続した枠部とが一体に形成され、第１面とこの第１面とは反対側の第２面と有する圧電フレームと、
   前記励振電極に接続し、前記圧電振動片から前記枠部まで形成された引出電極と、
   前記枠部の第１面側に接合されるリッド部と、
   前記枠部の第２面側に接合され、前記引出電極に接続する外部電極が形成されたベース部と、
   前記圧電フレームと前記ベース部とを接合する接着剤と、を備え、
   前記ベース部の底面が一対の長辺と一対の短辺とを有する矩形形状であり、前記ベース部の外周は、前記ベース部の一対の短辺とそれぞれの前記短辺から前記一対の長辺にまで切り欠いた一対の切り欠きを有し、
   前記枠部に形成された前記引出電極は、前記切り欠きまで延出するように形成され、
   前記接着剤は前記切り欠きの側面と同一面になるように形成され、
   前記外部電極は、前記ベース部の前記切り欠きのすべての側面と前記切り欠きの側面と同一面になるように形成された前記接着剤の側面とを覆って、前記引出電極に接続している圧電デバイス。