JP5129005B2 - 圧電振動子及び圧電素子の製造方法並びに圧電振動子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓋体及びベース体により気密封止された空間に振動部が設けられた圧電振動子及びその製造方法、並びに振動部に励振電極及び引き出し電極が形成された圧電素子の製造方法に関する。

従来のパッケージ型水晶振動子は、図８に示すようにセラミック製のベース体１２と金属製の蓋体１３とからなるパッケージ１０に、図９に示すように両主面に励振電極１４ａ，１４ｂが形成された水晶片１１が格納された構成となっている。前記ベース体１２と蓋体１３とは、例えば溶接材からなるシール材を介してシーム溶接され、その内部は真空状態となっている。前記励振電極１４ａ，１４ｂは、夫々水晶片１１の側面を介して裏面に跨るように形成された引き出し電極１５ａ，１５ｂと電気的に接続されており、この引き出し電極１５ａ,１５ｂは、パッケージ１０内に設けられた一対の電極１６と導電性接着剤１７を介して電気的に接続されている。図中１８はパッケージ１０の下部に設けられた電極であり、パッケージ１０内の配線を介して前記電極１６に電気的に接続されている。

上述のパッケージ型水晶振動子は、水晶片１１に対して励振電極１４ａ，１４ｂ及び引き出し電極１５ａ，１５ｂを形成した後、この水晶片１１をベース体１２及び蓋体１３によって封止し、前記引き出し電極１５ａ，１５ｂを前記パッケージ１０に設けられた電極１６と電気的に接続することにより製造されている。この際、水晶により構成されたウエハＷから水晶片１１を形成するにあたり、図１０に示すように、水晶片１１とウエハＷとを接続する接続部１０が残るように、水晶片１１の形成領域の周に沿ってウエハの表裏を貫通する貫通溝１９を形成し、続いて各水晶片１１が前記接続部１０によりウエハＷに固定された状態で、前記貫通溝１９を利用して水晶片１１の表裏に跨る電極（励振電極及び引き出し電極）を形成し、この後ウエハＷから当該水晶片１１を切り離すことが検討されている。

この手法において前記電極を形成する工程は、例えば次のように行われる。先ず水晶片１１の周囲、つまり水晶片１１の表面、裏面及び側面に電極の材料となる金属膜を形成し、次いで前記金属膜の表面にレジスト膜を成膜する。そして所定のパターンを用いた露光処理と、現像処理とを順次行って、電極のパターンに合わせたレジストパターンを得る。続いてこのレジストパターンをマスクとして金属膜をエッチングし、こうして所定形状の電極を形成する。前記レジストパターンは電極を形成しない領域のレジスト膜が除去されるが、例えばポジ型のレジストを用いる場合には、光が照射された領域が現像処理により溶解し、除去されるため、露光工程では電極を形成しない領域に対して、十分に光を照射する必要がある。

ここで前記露光工程では、例えば水晶片１１の表面側及び裏面側からウエハＷに対して光を照射しているが、前記水晶片１１の厚さは貫通溝１９の幅よりも小さく、例えば水晶片１１の厚さは例えば３０μｍ程度、貫通溝１９の幅は例えば１００μｍ程度であるため、水晶片１１の側面に対しては、その表面や裏面側に比べて光が到達しにくく、側面のレジストは感光しにくい。一方水晶片１１の側面は引き出し電極１５ａ，１５ｂを形成する領域と形成しない領域が存在するため、当該側面のレジストに対しても十分に光を照射する必要があるが、水晶片１１の表面や裏面のレジストを感光させるための最適条件で露光処理を行うと、水晶片１１の側面のレジストは十分に感光されず、次の現像工程において、本来であれば除去される部位のレジストが残ってしまう。この結果水晶片１１の側面において、電極形成部位以外に金属膜が残ってしまうという問題が生じる。

一方、水晶片１１の側面のレジストを十分に感光させる条件で露光処理を行うと、水晶片１１の表面や裏面のレジストに対しては必要以上に露光処理が行われてしまうので、高い解像度を確保することができず、微小なレジストパターンを精度よく形成することが困難となり、この結果水晶片１１の表面や裏面に形成される励振電極１４ａ，１４ｂの形状が崩れてしまうという問題がある。このように水晶片１１の側面に不要な金属膜が残ったり、励振電極１４ａ，１４ｂを精度のよい形状で形成できないと、ショートを起したり、電気的特性が悪化してしまうという問題が発生する。

この際、貫通溝１９の幅を大きくして、水晶片１１の側面に対しても十分に露光光を到達させるようにすることも考えられるが、このようにするとウエハＷに形成される開口部の面積が多くなるため、ウエハＷの強度が低下し、ウエハ破損率が高くなってしまうという問題もある。

ところで、特許文献１には、複数の素子が同時に形成されているウエハの段階でパッケージングを行なって積層体とし、この積層体を所定のラインに沿って切り出すことでパッケージされた素子の状態とする技術が提案されている。しかしながら、この文献１には、水晶片１１に電極を形成するにあたり、その側面において電極形成部位以外の電極膜を残さずに、水晶片の表面や裏面に精度のよい形状で電極を形成する手法については全く考えられていない。

特開２００６−１８０１６８号公報

本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、振動部に対して励振電極や引き出し電極を精度のよい形状で形成することができる技術を提供することにある。

このため本発明の圧電振動子は、蓋体及びベース体により気密封止された空間に振動部が設けられた圧電振動子において、
前記振動部と、この振動部を溝部を介して取り囲む枠部とが支持部を介して一体に形成された圧電基板と、
前記振動部の一面側及び他面側に夫々形成された励振電極と、
前記励振電極に接続され、前記振動部の一面側から当該振動部の側面を介して他面側まで引き出された引き出し電極と、を備え、
前記圧電基板における振動部の周囲に形成された前記溝部は、前記振動部の側面における引き出し電極が形成される領域の幅が、前記振動部の側面における引き出し電極が形成されない領域の幅よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする。

ここで前記圧電基板における振動部の周囲に形成された前記溝部は、前記振動部の側面における引き出し電極が形成される領域の幅は、前記振動部の厚さ以上の大きさに設定され、前記振動部の側面における引き出し電極が形成されない領域の幅は、前記振動部の厚さより小さい大きさに設定される。

また本発明の圧電素子の製造方法は、振動部と、この振動部の一面側及び他面側に夫々形成された励振電極と、この励振電極に接続され、前記振動部の一面側から当該振動部の側面を介して他面側まで引き出された引き出し電極と、を備えた圧電素子を製造する方法において、
圧電材料からなる素子用のウエハに、前記振動部を多数配列するように、この振動部を取り囲む溝部を、当該振動部を前記ウエハに接続する部位を除いて形成する工程と、
次いで前記振動部の一面側及び他面側に励振電極を形成すると共に、前記振動部の側面に引き出し電極を形成する工程と、を含み、
前記溝部を形成する工程は、前記振動部の側面における引き出し電極が形成される領域の幅が、前記振動部の側面における引き出し電極が形成されない領域の幅よりも大きくなるように形成することを特徴とする。

ここで前記振動部に励振電極及び引き出し電極を形成する工程は、前記振動部の一面側及び他面側並びに、側面における引き出し電極が形成される領域に励振電極及び引き出し電極の材料となる導電性膜を形成する工程と、次いで前記導電性膜の上に前記励振電極及び引き出し電極の形状に対応するレジストパターンを形成する工程と、次いで前記導電性膜を前記レジストパターンを用いてエッチングすることにより、前記振動部に励振電極及び引き出し電極を形成する工程と、を含むものとすることができる。

さらに本発明の圧電振動子を製造する方法は、圧電材料からなる素子用のウエハに、前記支持部により前記振動部を接続した状態でこの振動部を多数配列するように、当該振動部を取り囲む溝部を形成する工程と、
次いで前記振動部の一面側及び他面側に励振電極を形成すると共に、前記振動部の側面に引き出し電極を形成する工程と、を含み、
前記溝部を形成する工程は、前記振動部の側面における引き出し電極が形成される領域の幅が、前記振動部の側面における引き出し電極が形成されない領域の幅よりも大きくなるように形成することを特徴とする。

この際、前記振動部に励振電極及び引き出し電極を形成する工程は、前記振動部の一面側及び他面側並びに、側面における引き出し電極が形成される領域に励振電極及び引き出し電極の材料となる導電性膜を形成する工程と、次いで前記導電性膜の上に前記励振電極及び引き出し電極の形状に対応するレジストパターンを形成する工程と、次いで前記導電性膜を前記レジストパターンを用いてエッチングすることにより、前記励振電極及び引き出し電極を形成して圧電素子を形成する工程と、次いでこの圧電素子を、蓋体及びベース体により気密封止する工程と、を含むことを特徴とする。

また本発明の圧電振動子を製造する方法は、素子用のウエハに、励振電極及び引き出し電極が形成され、その周囲に溝部が形成された振動部を、当該ウエハにその支持部により接続しながら、多数配列して形成する工程と、 前記素子用のウエハの上面及び下面に夫々の蓋用のウエハ及びベース体用のウエハを重ねて互いに接合する工程と、この工程の後、ウエハの積層体を切断して、各圧電振動子に分割する工程と、を備えたことを特徴とするものであってもよい。

本発明の圧電振動子は、振動部の周囲に形成される溝部を、振動部の側面において引き出し電極が形成されている領域はその幅が大きく、振動部の側面において引き出し電極が形成されていない領域はその幅が小さくなるように形成しているので、振動部に対して励振電極や引き出し電極を精度のよい形状で形成することができる。つまり前記引き出し電極が形成されていない領域では、溝部の幅が狭いため、振動部の側面に電極の材料となる導電性膜やレジスト膜が形成されにくく、当該領域では付着するレジスト量が極めて少なくなる。このため例えばポジ形のレジストを用いた場合でも、振動部の一面側や他面側のレジスト膜が十分感光される程度に露光を行えば、当該側面のレジスト膜も十分に感光する。この結果、前記振動部の側面における不要なレジスト膜は確実に除去することができると共に、露光時におけるレジストパターンの形状の崩れを抑えることができるので、精度のよい形状の励振電極及び引き出し電極を形成することができる。

また素子用のウエハに多数の振動部を配列して形成する場合には、電極を精度よく形成するために必要な溝部の大きさを確保しながらも、ウエハにおける開口部の面積のむやみな増大が抑えられるので、素子用のウエハの強度の低下を抑制することができる。さらに素子用のウエハにおいて、溝部の周囲に枠部を形成することにより、振動部が支持部と枠部とによりウエハに支持されるので、ウエハとの接合面積が大きくなり、ウエハ及び振動部の強度の低下を抑えることができる。

本発明の一実施の形態について、パッケージ型水晶振動子に用いられる水晶基板を例にして説明する。先ずこの水晶基板の構造について図１〜図４を参照しながら説明する。図中の２は矩形状の圧電基板をなす水晶基板であり、この水晶基板２は、凹部２Ａとこの凹部２Ａの周囲に設けられた接合枠部２Ｂとを備えている。前記凹部２Ａは、枠部２１とこの枠部２１の内側に空間を介して位置する振動部２２とを備え、これら枠部２１、振動部２２は水晶基板２の一端側に幅方向に間隔をおいて並ぶ二つの支持部２３ａ，２３ｂを介して一体的に形成されている。前記枠部２１と振動部２２との間には、当該水晶基板２の表裏面を貫通するように溝部をなす貫通溝３が形成されている。貫通溝３は図２及び図３に示すように、振動部２２における支持部２３ａ，２３ｂと接続された部位以外に、振動部２２の外周囲に沿って形成されている。ここで説明の便宜上、支持部２３ａ，２３ｂの間にある貫通溝を貫通溝３ａ，その他の領域の貫通溝を貫通溝３ｂとする。

前記振動部２２の一面側及び他面側には一方の励振電極４ａ及び他方の励振電極４ｂが夫々形成されている。また前記振動部２２の一面側には、一方の引き出し電極４１ａの一端側が前記一方の励振電極４ａに接続されて形成されている。この引き出し電極４ａは図２及び図３に示すように、励振電極４ａから帯状に振動部２２の一縁側に引き出され、貫通溝３ａを越えて枠部２１まで形成されると共に、貫通溝３ｂを越えて枠部２１まで形成されている。さらに振動部２２の側面に沿って屈曲され、振動部２２の他面側に回しこまれ、さらに支持部２３ｂを介して他面側の枠部２１まで引き出されて形成されている（図４参照）。

また前記振動部２２の他面側には、他方の引き出し電極４１ｂの一端側が前記他方の励振電極４ｂに接続されて形成されている。この引き出し電極４１ｂは、図４に示すように、励振電極４ｂから帯状に振動部２２の一縁側に引き出され、さらに支持部２３ａを介して他面側の枠部２１まで引き出されて形成され、当該枠部２１の長さ方向に伸びるように形成されている。

前記貫通溝３は、振動部２２の側面において引き出し電極４１が形成されている第１の領域３１は第１の幅により形成され、振動部２２の側面において引き出し電極４１が形成されていない第２の領域３２は第１の幅よりも狭い第２の幅により形成されている。ここで前記振動部２２の側面において引き出し電極４１が形成されている領域３１とは、この例では図２に太線にて示すように、一面側の励振電極４ａと接続された引き出し電極４１ａが支持部２３ａ，２３ｂの間に形成された貫通溝３ａを介して他面側まで回りこむ領域４２と、前記引き出し電極４１ａが貫通溝３ｂを介して他面側まで回りこむ領域４３である。

そして貫通溝３ａ，３ｂでは、前記電極４１ａが形成されている領域に対応する領域が第１の領域３１に相当し、前記引き出し電極４１ａが形成された領域４２では、貫通溝３ａが例えば振動部２２側に広がる状態に形成され、前記引き出し電極４１ａが形成された領域４３では、例えば貫通溝３ｂが枠部２１側に広がる状態で形成される。但し貫通溝３の第１の領域３１は引き出し電極４１ａが形成されている領域４２，４３をカバーすることができればよく、これら領域４２，４３よりも大きく設定してもよい。また前記第１の幅とは例えば振動部２２の厚み以上の大きさ例えば１００μｍ程度であり、第２の幅とは振動部２２の厚みより小さい大きさ例えば２０μｍ以下程度である。

前記水晶基板２の上方側には、矩形状の水晶からなる蓋体５が設けられている。この蓋体５は、ＡｕＳｉ，ＡｕＳ，ＡｕＧｅなどの半田によって水晶基板２の一面側の接合枠部２Ａに接合される。一方、前記水晶基板２の下方側には、前記振動部２２及び支持部２３ａ，２３ｂを収納する凹部６１を有する矩形状の水晶からなるベース体６が設けられている。このベース体６における凹部６１の周囲には前記水晶基板２の他面側と接合される枠部６２が形成されており、当該枠部６２には、図３に示すように、前記水晶基板２の他面側に形成された引き出し電極４１ａ及び他方の引き出し電極４１ｂと電気的に接続される電極部６３ａ，６３ｂが夫々形成されている。またベース体６の外部底面には、図４に示すように外部電極である電極パッド６４ａ〜６４ｄが形成されている。これら電極パッド６４ａ〜６４ｄは前記電極部６３ａ，６３ｂと図示しない配線を介して電気的に接続されている。このベース体６の枠部６２の上面は、ＡｕＳｉ，ＡｕＳ，ＡｕＧｅなどの半田によって水晶基板２の他面側に接合される
このように構成されたパッケージ型水晶振動子の発振動作は、ベース体６の外部底面に設けられた電極パッド６４ａ〜６４ｄ、電極部６３ａ，６３ｂ、引き出し電極４１ａ，４１ｂを通って振動部２２の励振電極４ａ，４ｂに電圧が印加されることで起こる。

次に、上述したパッケージ型水晶振動子の製造方法について、図５〜図７を参照しながら説明する。この製造方法では、図５に示すように、素子用のウエハ９１、ベース体用のウエハ９２、蓋用のウエハ９３の３枚のウエハが用いられる。なお図５では素子用のウエハ９１及びベース体用のウエハ９２には、夫々点線により水晶基板２の形成領域９４と、ベース体６の形成領域９５を示している。続いて素子用のウエハ９１に圧電基板である水晶基板２が形成される工程について説明する。先ず図６を参照して、振動部２２の周囲に貫通溝３を形成して、振動部２２の外形を形成する工程について説明する。図６（ａ）中、７はウエハＷの水晶層、７１は水晶基板２における凹部２Ａの形成領域、７２は水晶基板２における接合枠部２Ｂの形成領域を夫々示し、前記凹部２Ａの形成領域７１における水晶層７と、前記接合枠部２Ｂの形成領域７２における水晶層７においては、前工程においてその厚さが夫々調整されている。

図６（ａ）に示すように、このウエハ９１に対して、振動部２２の外形を形成するために行うエッチングのマスクとなるＣｒ及びＡｕからなる金属膜７３を成膜し、この金属膜７３の上にレジスト膜７４を成膜する。次いでこのレジスト膜７４が露光、現像され、当該レジスト膜７４に、貫通溝３の形状に対応した所定のレジストパターンが形成される（図６（ｂ）参照）。ここで図６では、図３においてＡ−Ａ´で示すライン状の水晶基板２を、図３中矢印の方向に見たときの断面図を示している。

次いで図６（ｃ）に示すように、このレジストパターンに沿って金属膜７３をエッチングして、金属膜７３に水晶層７が露出されるように外形用開口領域をなすマスクパターンが形成される。続いてウエハ９１は例えばエッチング液であるフッ酸を含む溶液に浸漬されてマスクパターンに沿って水晶層７がエッチングされ、貫通溝３が形成されていき（図６（ｄ）参照）、さらに水晶層７のエッチングが進行して、振動部２２の周囲に貫通溝３が形成され、振動部２２の外形が形成される。この後、レジスト膜７４と金属膜７３が除去される（図６（ｅ）参照）。

続いて図７を参照して、振動部２２に電極を形成して圧電素子を製造する工程について説明する。図７（ａ）は、図６（ｅ）と同様の状態を示している。先ず図７（ｂ）に示すように、水晶層７の振動部２２の周囲、つまり振動部２２の表面、裏面及び側面に、励振電極４ａ，４ｂ及び引き出し電極４１ａ，４１ｂを構成する導電性膜８１を形成する。この導電性膜８１としては、例えばＣｒ膜を下層にＡｕ膜を上層にした積層膜等が用いられ、例えばウエハＷの表面及び裏面側から蒸着あるいはスパッタリングにより形成される。

ここで導電性膜８１は貫通溝３を介して振動部２２の側面にも形成されるが、既述のように貫通溝３は、振動部２２の側面における引き出し電極４１ａが形成される第１の領域３１はその幅が広く、引き出し電極４１ａが形成されない第２の領域はその幅が狭くなるように形成されている。ここで前記第１の領域３１の貫通溝３の幅は例えば１００μｍ程度であるので、例えばスパッタリングにより導電性膜８１を形成する場合には、当該貫通溝３の隙間に確実にターゲット材原子が入り込み、当該領域３１における振動部２２の側面に対しては十分な厚さの導電性膜８１が成膜される。一方前記第２の領域３２の貫通溝３の幅は例えば２０μｍ以下程度であるので、前記ターゲット材原子が入り込みにくく、当該領域３２における振動部２２の側面に対しては導電性膜８１がほとんど形成されないか、形成されるとしても極めて薄い厚さで形成されることになる。

続いて図５（ｃ）に示すように前記導電性膜８１の上にレジスト膜８２が形成される。このレジスト膜８２の形成は、例えばウエハ９１の表面及び裏面側から、例えば静電スプレー法等によりウエハ９１に対してレジスト液を噴霧することにより行われる。ここでレジスト膜は貫通溝３を介して振動部２２の側面にも形成されるが、既述のように振動部２２の側面における引き出し電極４１ａが形成される領域３１はその幅が広いので、レジスト液が行き渡りやすく、当該領域３１における振動部２２の側面に対しては十分な厚さのレジスト膜８２が成膜される。一方引き出し電極４１ａが形成されない領域３２は貫通溝３の幅が極めて狭く、しかも前工程において導電性膜８１が形成されているため、間口がさらに狭められており、レジスト液が入り込みにくい。従って当該領域３２における振動部２２の側面に対してはレジスト膜８２がほとんど形成されないか、形成されるとしても極めて薄い厚さで形成されることになる。

次いでこのレジスト膜８２は露光、現像されることにより、図５（ｄ）に示すように振動部２２の励振電極４ａ，４ｂ及び引き出し電極４１ａの形状に夫々対応するように成形され、所定のレジストパターンが形成される。ここでレジスト液がポジ型である場合には、光が照射された領域が現像処理により溶解除去されるため、電極を形成しない領域には十分に露光光を照射することが必要となる。
従って振動部２２の側面における引き出し電極４１ａを形成しない領域３２に対しては、十分に露光光を照射し、後の工程において現像液により除去しなければならないが、もともと引き出し電極４１ａを形成しない領域３２にレジスト膜８２が付着しにくい状態であり、付着量が少ない。また光は、貫通溝３の幅が小さい場合であっても、導電性膜８１やレジスト膜８２よりは当該貫通溝３に入り込みやすい。従って、振動部２２の表面や裏面のレジスト膜８２を十分に感光させる程度の露光条件であれば、側面のレジスト膜８２に対しても、現像処理において不要な部位を除去する程度に、十分に感光させることができる。

次いで図７（ｅ）に示すように、レジスト膜８２をマスクとして導電性膜８１をエッチングし、励振電極４ａ，４ｂ及び引き出し電極４１ａ，４１ｂを形成する。然る後、レジスト膜８２を除去し、図７（ｆ）に示すように、振動部２２に励振電極４ａ，４ｂや引き出し電極４１ａ，４１ｂが形成された圧電素子が製造される。

ところでベース体用のウエハ９２にはエッチング等により凹部６１がマトリックス状に整列して形成されると共に電極部６３ａ，６３ｂが形成される。そしてベース体用のウエハ９２の表面にＡｕＳｉ，ＡｕＳ，ＡｕＧｅ等の半田を蒸着させ、次いで真空雰囲気中でベース体用のウエハ９２の表面に素子用のウエハ９１を貼り合わせ、半田部分をレーザにより加熱して半田を溶融させることで、ベース用のウエハ９２の表面に素子用のウエハ９１を接合させる。

次に素子用のウエハ９１の表面にＡｕＳｉ，ＡｕＳ，ＡｕＧｅ等の半田を蒸着させ、次いで真空雰囲気中で素子用のウエハ９１の表面に蓋用のウエハ９３を貼り合わせ、半田部分をレーザにより加熱して半田を溶融させることで、素子用のウエハ９１の表面に蓋用のウエハ９３を接合させる。その後、蓋用のウエハ９３の表面をダイシングテープで覆い、このダイシングテープの上から図示しないダイシングソーでダイシングラインに沿って切ることで、層状に重ね合わせたウエハＷから図１に示すパッケージ型水晶振動子が1個ずつ切り分けられていく。

本実施の形態では、振動部２２の周囲に形成される貫通溝３を、振動部２２の側面において引き出し電極４１ａが形成されている領域３１はその幅が大きく、振動部２２の側面において引き出し電極４１ａが形成されていない領域３２はその幅が小さくなるように形成している。従って前記引き出し電極４１ａが形成される領域では振動部２２の側面に電極の材料となる導電性膜８１やレジスト膜８２を十分に形成することができる一方、引き出し電極４１ａが形成されていない領域３２では、振動部２２の側面に導電性膜８１やレジスト膜８２が入り込みにくく、これらが形成されにくい。

これにより振動部２２の側面では現像処理によって除去しなければならないレジスト量が極めて少なくなるため、振動部２２の表面や裏面に比べて露光光が到達しにくい場合であって、ポジ形のレジストを用いた場合でも、それ程露光量を大きくしなくてもよい。このため振動部２２の一面側や他面側のレジスト膜が十分感光される程度に露光を行えば、当該側面のレジスト膜も十分に感光する。この結果次の現像処理において前記振動部２２の側面における不要なレジスト膜を十分に除去することができる。

また振動部２２の側面における不要な導電性膜を除去するエッチング工程においても、もともと振動部２２の側面における引き出し電極４１ａが形成されない領域には、導電性膜が付着していないか、付着していたとしてもその量は極めて少ないので、確実に当該不要な導電性膜を除去することができる。この結果、本来であれば除去される領域の導電性膜が除去し切れずに残存することが防止できる。また既述のように振動部２２の一面側や他面側のレジスト膜に合わせた条件で露光処理を行うことができるので、レジストパターンの形状が崩れるおそれがなく、精度のよい形状の励振電極４ａ，４ｂ及び引き出し電極４１ａ，４１ｂを形成することができる。

また素子用のウエハ９１に多数の振動部２２を配列して形成する場合には、振動部２２の側面において引き出し電極４１ａが形成される領域３１についてのみ、貫通溝３の幅を大きくしているので、電極を精度よく形成するために必要な貫通溝３の大きさを確保しながらも、開口部のむやみな増大が抑えられる。これにより開口部の増大に伴う素子用のウエハ９１の強度の低下を抑えることができ、ウエハ破損率の増大を抑制することができる。

さらに素子用のウエハ９１に多数の振動部２２と貫通溝３とを形成すると共に、貫通溝３の周囲に枠部２１を形成することにより、振動部２２が支持部２３，２３ｂと枠部２１とによりウエハに支持されるので、ウエハとの接合面積が大きくなる。このためウエハや振動部２２の強度の低下が抑えられるので、振動部２２に電極を形成する工程においても、振動部２２の揺れの発生等が抑えられ、電極形状が崩れるといったことが起こりにくく、素子欠陥が発生するおそれが少なくなる。

以上において、水晶振動子の形状は上述の例に限らず、１つの支持部を備える構成であってもよいし、振動部に形成される励振電極や引き出し電極の形状が異なるものであってもよく、振動部の側面において引き出し電極が形成されている領域において、貫通溝の幅がその他の領域よりも大きく設定されていればよい。また振動部２２の周囲に形成された貫通溝３においては、枠部２１側の側面に電極が形成されている場合には、当該領域に対応する溝部の幅を、その他の領域に比べて大きくしてもよい。

さらに上述の実施の形態では、露光された領域が現像処理により除去されるポジ型のレジストを用いた場合を例にして説明したが、露光された領域が残るネガ型のレジストを用いて励振電極４ａ，４ｂ及び引き出し電極４１ａ，４１ｂを形成してもよい。ネガ型のレジストを用いた場合であっても、振動部２２の側面における引き出し電極４１ａが形成される領域については、十分に導電性膜やレジスト膜が形成されるのに対し、振動部２２の側面における引き出し電極４１ａが形成されない領域については、導電性膜やレジスト膜が形成されないか形成されるとしても極めて薄い厚さで形成されるため、当該不要な領域のレジスト膜は現像処理において確実に除去できる。また振動部２２の側面における不要な導電性膜を除去するエッチング工程においても、もともと振動部２２の側面における引き出し電極４１ａが形成されない領域には、導電性膜が付着していないか、付着していたとしてもその量は極めて少ないので、確実に当該不要な導電性膜を除去することができる。

さらに振動部２２の側面における引き出し電極４１ａが形成される領域に対しては、十分に露光させることが必要であるが、この領域は貫通溝３の幅が大きく設定されているので、既述のように振動部２２の一面側や他面側のレジスト膜に合わせた条件で露光処理を行うことにより、十分に感光され、この結果精度のよい形状の励振電極４ａ，４ｂ及び引き出し電極４１ａ，４１ｂを形成することができる。

さらにパッケージ型水晶振動子の製造方法としては、上述の手法に限らず、ウエハＷに多数の貫通溝３を配列して形成することにより、当該ウエハＷに多数の振動部２２を配列して形成し、次いでウエハＷに振動部２２を接続した状態で当該振動部２２に励振電極４ａ，４ｂ及び引き出し電極４１ａ，４１ｂを形成し、この後各振動部２２を切断して個片化してから、当該振動部２２を蓋体及びベース体により気密に封止するようにしてもよい。

さらにまた振動部２２に対する、金属膜や導電性膜の形成処理や、レジスト液の塗布処理、露光処理、現像処理等については、従来から実施されている種々の手法を用いて行うことができる。

本発明に係る水晶振動子の一例を示す概略断面図である。 前記水晶振動子を示す概略平面図である。 前記水晶振動子を示す概略斜視図である。 前記水晶振動子を示す概略斜視図である。 蓋体と水晶基板とケース体とを重ね合わせる様子を示す概略斜視図である。 水晶基板において振動部の周りに貫通溝を形成するための工程図である。 振動部に電極を形成するための工程図である。 従来の水晶振動子を示す概略断面図である。 水晶片を示す概略平面図である。 ウエハに水晶片が配列される様子を示す概略平面図と要部斜視図である。

符号の説明

２ 水晶基板
２１ 枠部
２２ 振動部
２３ａ，２３ｂ 支持部
３ 貫通溝
３１ 第１の領域
３２ 第２の領域
４ａ，４ｂ 励振電極
４１ａ，４１ｂ 引き出し電極
５ 蓋体
６ ベース体

Claims (7)

1. 蓋体及びベース体により気密封止された空間に振動部が設けられた圧電振動子において、
   前記振動部と、この振動部を溝部を介して取り囲む枠部とが支持部を介して一体に形成された圧電基板と、
   前記振動部の一面側及び他面側に夫々形成された励振電極と、
   前記励振電極に接続され、前記振動部の一面側から当該振動部の側面を介して他面側まで引き出された引き出し電極と、を備え、
   前記圧電基板における振動部の周囲に形成された前記溝部は、前記振動部の側面における引き出し電極が形成される領域の幅が、前記振動部の側面における引き出し電極が形成されない領域の幅よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする圧電振動子。
2. 前記圧電基板における振動部の周囲に形成された前記溝部は、前記振動部の側面における引き出し電極が形成される領域の幅は、前記振動部の厚さ以上の大きさに設定され、前記振動部の側面における引き出し電極が形成されない領域の幅は、前記振動部の厚さより小さい大きさに設定されることを特徴とする請求項１記載の圧電振動子。
3. 振動部と、この振動部の一面側及び他面側に夫々形成された励振電極と、この励振電極に接続され、前記振動部の一面側から当該振動部の側面を介して他面側まで引き出された引き出し電極と、を備えた圧電素子を製造する方法において、
   圧電材料からなる素子用のウエハに、前記振動部を多数配列するように、この振動部を取り囲む溝部を、当該振動部を前記ウエハに接続する部位を除いて形成する工程と、
   次いで前記振動部の一面側及び他面側に励振電極を形成すると共に、前記振動部の側面に引き出し電極を形成する工程と、を含み、
   前記溝部を形成する工程は、前記振動部の側面における引き出し電極が形成される領域の幅が、前記振動部の側面における引き出し電極が形成されない領域の幅よりも大きくなるように形成することを特徴とする圧電素子の製造方法。
4. 前記振動部に励振電極及び引き出し電極を形成する工程は、
   前記振動部の一面側及び他面側並びに、側面における引き出し電極が形成される領域に励振電極及び引き出し電極の材料となる導電性膜を形成する工程と、
   次いで前記導電性膜の上に前記励振電極及び引き出し電極の形状に対応するレジストパターンを形成する工程と、
   次いで前記導電性膜を前記レジストパターンを用いてエッチングすることにより、前記振動部に励振電極及び引き出し電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項３記載の圧電素子の製造方法。
5. 請求項１記載の圧電振動子を製造する方法において、
   圧電材料からなる素子用のウエハに、前記支持部により前記振動部を接続した状態でこの振動部を多数配列するように、当該振動部を取り囲む溝部を形成する工程と、
   次いで前記振動部の一面側及び他面側に励振電極を形成すると共に、前記振動部の側面に引き出し電極を形成する工程と、を含み、
   前記溝部を形成する工程は、前記振動部の側面における引き出し電極が形成される領域の幅が、前記振動部の側面における引き出し電極が形成されない領域の幅よりも大きくなるように形成することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
6. 前記振動部に励振電極及び引き出し電極を形成する工程は、
   前記振動部の一面側及び他面側並びに、側面における引き出し電極が形成される領域に励振電極及び引き出し電極の材料となる導電性膜を形成する工程と、
   次いで前記導電性膜の上に前記励振電極及び引き出し電極の形状に対応するレジストパターンを形成する工程と、
   次いで前記導電性膜を前記レジストパターンを用いてエッチングすることにより、前記励振電極及び引き出し電極を形成して圧電素子を形成する工程と、
   次いでこの圧電素子を、蓋体及びベース体により気密封止する工程と、を含むことを特徴とする請求項５記載の圧電振動子の製造方法。
7. 請求項１記載の圧電振動子を製造する方法において、
   請求項５記載の方法を用いて、素子用のウエハに、励振電極及び引き出し電極が形成され、その周囲に溝部が形成された振動部を、当該ウエハにその支持部により接続しながら、多数配列して形成する工程と、
   前記素子用のウエハの上面及び下面に夫々の蓋用のウエハ及びベース体用のウエハを重ねて互いに接合する工程と、
   この工程の後、ウエハの積層体を切断して、各圧電振動子に分割する工程と、を備えたことを特徴とする請求項５記載の圧電振動子の製造方法。

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