JP5148659B2 - 圧電デバイス - Google Patents

Description

本発明は、厚みすべり振動モードを有するＡＴカット型の圧電振動片又は一対の振動腕を有する音叉型の圧電振動片をキャビティ内に有する圧電デバイス及びその製造方法に関する。

表面実装用の圧電デバイスは、シーム溶接等の封止ではなく、経済性に優れる封止ガラスを使って封止されることがある。特に、車載用等の比較的湿気及び温度の高い環境の場合には封止ガラスが採用された圧電デバイスが使用される。

特許文献１は、ガラス封止が採用された圧電デバイスを開示する。特許文献１に開示される圧電デバイスはそのパッケージベース本体の上端面に、封止ガラスが全周にわたって塗布され、さらにパッケージベース本体のコーナ部を除く辺部に封止ガラスが塗布されている。そしてその封止ガラスに対して蓋体が接合されている。

特開２００５−０２６４１１号公報

しかしながら、上記構成の圧電デバイスでは、接着剤を使った樹脂封止に比較して耐衝
撃性の点で問題があった。すなわち、ガラス封止はガラスが脆性材なので衝撃に対して破損（破壊）しやすく、蓋体がパッケージベースから外れてしまう問題があった。一方、ガラス封止ではなく、接着剤を使った樹脂封止では空気中の水分が接着剤を通過してパッケージに入って来てしまい、またパッケージ内の真空度を維持できないため、比較的湿気及び温度の高い環境で使用される圧電デバイスには不向きであった。

本発明は、接着剤と封止ガラスとを使って第１板と第２板とを接合し、接合強度に優れ且つキャビティ内の真空度もしくは湿度を保つ圧電デバイスを提供することを目的とする。

第１観点の圧電デバイスは、電圧の印加により振動する圧電振動片と、圧電振動片を収納する凹部とその凹部の周囲に形成された端面とを有する第１板と、封止材によって端面に接合して圧電振動片を密閉する第２板とを備える。また、封止材は封止ガラス膜と接着剤とを含み、封止ガラス膜と接着剤とが端面を周回するように環状に配置される。

第２観点の圧電デバイスは、封止ガラス膜と接着剤とが凹部側から交互に端面に環状に配置されている。
第３観点の圧電デバイスにおいて、端面の最も凹部側には封止ガラス膜が配置されている。

第４観点の圧電デバイスは、電圧の印加により振動する圧電振動片と、圧電振動片を囲んで圧電振動片と一体に形成され一主面と他主面とを含む枠体とを有する圧電振動板と、第１封止材によって枠体の一主面に接合された第１板と、第２封止材によって枠体の他主面に接合され第１板とともに圧電振動片を密閉する第２板とを備える。また、第１封止材は封止ガラス膜と接着剤とを含み、封止ガラス膜と接着剤とが一主面を周回するように環状に配置され、第２封止材は封止ガラス膜と接着剤とを含み、封止ガラス膜と接着剤とが他主面を周回するように環状に配置される。

第５観点の圧電デバイスは、第１封止材の封止ガラス膜と接着剤とが枠体の一主面に凹部側から交互に配置され、第２封止材の封止ガラス膜と接着剤とが枠体の他主面に凹部側から交互に配置される。

第６観点の圧電デバイスにおいて、第１及び第２封止材における枠体の最も凹部側には封止ガラス膜が配置されている。
第７観点の圧電デバイスにおいて、接着剤はポリイミド樹脂であり、ポリイミド樹脂の硬化温度と封止ガラス膜の融点温度とは同じ温度帯域である。
第８観点の圧電デバイスにおいて、第１封止ガラス膜および第２封止ガラス膜は、第１板又は第２板の融点よりも低い低融点ガラスを含む。

第９観点の圧電デバイスにおいて、封止ガラス膜と接着剤との間には、封止ガラス膜および接着剤が配置されていない空隙が形成される。
第１０観点の圧電デバイスにおいて、封止ガラス膜はマスクを使った印刷により形成され、接着剤はフォトリソグラフィにより形成される。

本発明の圧電デバイスによれば、外気の水分がキャビティ内に入り込んだり、キャビティ内の真空度が低下してしまったりすることを防止することができる。また、本発明の圧電デバイスは、第１板と第２板との接合強度が高い。

第１水晶振動子１００Ａの分解斜視図である。 （ａ）は、リッド部１１Ａとベース部１２Ａとを接合する前の第１水晶振動子１００Ａの断面図である。 （ｂ）は、リッド部１１Ａとベース部１２Ａとを接合した後の第１水晶振動子１００Ａの断面図である。 第１水晶振動子１００Ａの製造を示したフローチャートである。 第１実施形態のリッドウエハ１１Ｗの平面図である。 第１実施形態のベースウエハ１２Ｗの平面図である。 リッド部１１Ｂとベース部１２Ｂとを接合した後の第２実施形態の第２水晶振動子１００Ｂの断面図である。 第３水晶振動子１００Ｃの分解斜視図である。 （ａ）は、リッド部１１Ｃと、水晶フレーム２０と、ベース部１２Ｃとを接合する前の第３実施形態の第３水晶振動子１００Ｃの断面図である。 （ｂ）は、リッド部１１Ｃと、水晶フレーム２０と、ベース部１２Ｃとを接合した後の第３実施形態の第３水晶振動子１００Ｃの断面図である。 第３水晶振動子１００Ｃの製造を示したフローチャートである。 第３実施形態の水晶ウエハ２０Ｗの平面図である。 第３実施形態のリッドウエハ３１Ｗ又はベースウエハ３２Ｗの平面図である。

以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下の各実施形態において、圧電振動片としてＡＴカットの水晶振動片が使われている。ここで、ＡＴカットの水晶振動片は、主面（ＹＺ面）が結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、Ｘ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向に３５度１５分傾斜されている。このため、以降の各実施形態ではＡＴカットの水晶振動片の軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をＸ’軸、Ｙ’軸及びＺ’軸として用いる。また本明細書の説明としてＹ’軸方向の高低を、＋方向を高く−方向を低いと表現する。

（第１実施形態）
＜第１水晶振動子１００Ａの全体構成＞
第１水晶振動子１００Ａの全体構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。
図１は、第１水晶振動子１００Ａの分解斜視図である。図２（ａ）はリッド部１１Ａとベース部１２Ａとが接合される前の第１水晶振動子１００Ａの断面図である。図２（ｂ）はリッド部１１Ａとベース部１２Ａとが接合された後の第１水晶振動子１００Ａの断面図である。

図１に示されたように、第１水晶振動子１００Ａは、リッド側凹部１１１を有するリッド部１１Ａと、ベース側凹部１２１を有するベース部１２Ａと、ベース側凹部１２１内に載置される水晶振動片１０とを備える。

ここで、水晶振動片１０は水晶片１０１により構成され、その水晶片１０１の中央付近の両主面に一対の励振電極１０２が対向して配置されている。図２に示されたように水晶振動片１０は導電性接着剤１３によりベース部１２Ａに接着されている。また一対の励振電極１０２（図１を参照）は、導電性接着剤１３とベース部１２Ａのスルーホール１４に形成された接続電極１４１とを介してベース部１２Ａの底面に形成された一対の外部電極１５にそれぞれ接続されている。そして、一対の外部電極１５が外部電源（図示しない）の両極にそれぞれ接続されると、水晶振動片１０の両主面が逆方向に動く厚みすべり振動する。両主面の厚さに応じて水晶振動片１０は数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚで振動する。

図１及び図２に示されたように、リッド部１１Ａは水晶などの圧電体又はガラスなどで形成されたリッド１１０Ａを備える。またリッド１１０Ａは、リッド側凹部１１１と、このリッド側凹部１１１の外周に幅ＷＩの第１端面Ｍ１を有するリッド側突起部１１２とを備える。また、リッド側突起部１１２の第１端面Ｍ１の最内側、中央部及び最外側には、リッド側突起部１１２を周回するように幅ＷＩ/５の封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３が形成されている。また、封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３の厚さは例えば０．３μｍ〜２μｍ程度である。

封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３は３５０℃〜４００℃で溶融し、接着可能な鉛フリーのバナジウム系ガラスである。圧電体又はガラスなどで形成されたリッド部１１Ａよりは融点が低いため、以下鉛フリーのバナジウム系ガラスを低融点ガラスと称する。）また、この低融点ガラスは接着時の気密性と耐水性・耐湿性などの信頼性が高い。さらに、低融点ガラスはガラス構造を制御することにより熱膨張係数も柔軟に制御できるので、セラミックス、ガラス、半導体、金属などの熱膨張係数が異なる様々な材料と接着しやすい。

ベース部１２Ａは、水晶などの圧電体又はガラスなどで形成されたベース１２０Ａを備える。またベース１２０Ａは、ベース側凹部１２１と、このベース側凹部１２１の外周に幅ＷＩの第２端面Ｍ２を有するベース側突起部１２２とを備える。また、ベース側突起部１２２の第２端面Ｍ２には、リッド部１１Ａの第１端面Ｍ１における封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３が形成されていない２箇所に対応するように、ベース側突起部１２２を周回する幅ＷＩ/５のポリイミド樹脂接着剤（以降は接着剤と称する。）ｐ１、ｐ２が形成されている。接着剤は２５０℃以上で溶剤を除去して接着させる。また、接着剤ｐ１、ｐ２の厚さは例えば０．３μｍ〜２μｍ程度である。

リッド部１１Ａとベース部１２Ａとが窒素ガス中又は真空中で３５０〜４００℃に加熱され押圧されることで、リッド部１１Ａとベース部１２Ａとを封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３及び接着剤ｐ１、ｐ２により接合する（図２（ｂ）を参照）。つまり、リッド部１１Ａに形成された封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３がベース部１２Ａの第２端面Ｍ２に接合され、ベース部１２Ａに形成された接着剤ｐ１、ｐ２がリッド部１１Ａの第１断面Ｍ１に接合される。封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３と接着剤ｐ１、ｐ２とにより構成される封止材ＳＬが第１端面Ｍ１及び第２端面Ｍ２の全面で封止する。封止材ＳＬは、リッド側凹部１１１とベース側凹部１２１とは水晶振動片１０が収納されたキャビティＣＴを形成することができ、キャビティＣＴ内を窒素ガスや真空などで気密的に封止することができる。

接着剤は脆性材である封止ガラスが衝撃で破損されることを防止でき、封止ガラスは空気中の水分が接着剤を通過してパッケージに進入したりパッケージ内の真空度を悪化させたりすることを防止できる。そして、例えば、封止ガラスとリッド部１１Ａとの界面や、封止ガラスとベース部１２Ａと界面を通って、水分が外部からパッケージの内部方向に進入しても、接着剤ｐ１、ｐ２がこの水分を吸収する。したがって、パッケージ内への水分の進入を防止できる。また、封止材ＳＬにおいて最もキャビティＣＴ側に封止ガラス膜ｇ１は、接着剤ｐ１、ｐ２が加熱された際に発生するガスがキャビティＣＴ内に進入することも防止できる。

第１実施形態において、封止ガラス膜がリッド部１１Ａに形成され、接着剤がベース部１２Ａに形成されているが、接着剤がリッド部１１Ａに形成され、封止ガラス膜がベース部１２Ａに形成されてもよい。また、封止材は５層の封止ガラス膜及び接着剤により構成されているが、２層以上の構成であればよいし、各層はそれぞれに異なる幅で形成されてもよい。但し、最もキャビティＣＴ側には封止ガラス膜を形成することが望ましい。

＜第１水晶振動子１００Ａの製造方法＞
図３は、第１水晶振動子１００Ａの製造を示したフローチャートである。図３において、水晶振動片１０の製造ステップＳ１１と、リッド部１１Ａの製造ステップＳ１２と、ベース部１２Ａの製造ステップＳ１３とは別々に並行して行うことができる。また、図４は第１実施形態のリッドウエハ１１Ｗの平面図で、図５は第１実施形態のベースウエハ１２Ｗの平面図である。

ステップＳ１１において、水晶振動片１０（図１を参照）が形成される。水晶振動片１０は以下の方法で形成される。まず、スパッタリングまたは真空蒸着によって水晶ウエハ（不図示）の両面に金属層が形成される。その後、水晶片１０１両面にフォトレジストが均一に塗布される。そして露光装置（図示しない）を用いて、フォトマスクに描かれた水晶振動片１０の外形パターンを水晶ウエハの両面に露光される。次にフォトレジストから露出した金属層がエッチングされる。その後、水晶ウエハに励振電極１０２が形成され、水晶ウエハから個々に切り出されて水晶振動片１０が完成する。

ステップＳ１２では、リッド部１１Ａが製造される。ステップＳ１２はステップＳ１２１及びＳ１２２を含んでいる。
図４に示されたように円形の水晶材料で均一平板のリッドウエハ１１Ｗに、リッド１１０Ａが数百から数千個形成される。リッドウエハ１１Ｗの材質が水晶又はガラスであれば、エッチング又は機械加工によりリッド１１０の中央付近にリッド側凹部１１１が形成される。リッド側凹部１１１の周囲には第１端面Ｍ１が形成される。

ステップＳ１２２では、孔版が用いられるスクリーン印刷でリッド部１１Ａの第１端面Ｍ１に封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３が形成される。ここで、スクリーンとしてナイロン、テトロン、ステンレスなどの織物が使用される。具体的には、スクリーンの表面にレジストで封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３のパターンを形成し、インキをスクリーンの孔版から押し出しながら印刷が行われる。

ステップＳ１３では、ベース部１２Ａが製造される。ステップＳ１３はステップＳ１３１〜Ｓ１３５を含んでいる。
ステップＳ１３１では、図５に示されたように円形の水晶材料で均一平板のベースウエハ１２Ｗには、ベース１２０Ａが数百から数千個形成される。ベース側凹部１２１はエッチング又は機械加工により形成され、同時にスルーホール１４がさらに形成される。ベース側凹部１２１の周囲には第２端面Ｍ２が形成される。

ステップＳ１３２では、スパッタリングまたは真空蒸着で、ベースウエハ１２Ｗ全面にクロム（Ｃｒ）層を下地としてその表面に金（Ａｕ）層が形成される。フォトリソグラフィ及びエッチング工程を経て、ベース側凹部１１１の底面に圧電振動片１０の励振電極１０２とスルーホール１４とをそれぞれ接続する引出電極（図示しない）が形成される。

ステップＳ１３３では、感光性の接着剤を霧状に噴出させてベースウエハ１２Ｗに吹きつける。ベースウエハ１２Ｗ全面に接着剤が均一に塗布される。

ステップＳ１３４では、仮焼成で接着剤がベースウエハ１２Ｗに接合される。ここで、仮焼成温度は２５０℃（完全焼成温度の約７５％）程度であればよい。

ステップＳ１３５では、感光性の接着剤を露光することで、図５に示されたようにベース部１２Ａの第２端面Ｍ２に接着剤ｐ１、ｐ２としての接着剤が形成される。

ステップＳ１４において、接続電極１４１及び外部電極１５（図２を参照）が形成される。例えば、スルーホール１４に接続電極１４１が形成され、ベース部１１Ａの底面にスルーホール１４の接続電極１４１とそれぞれ接続する外部電極１５が形成される。その後、ステップＳ１１で製造された圧電振動片１０が導電性接着剤１３でベース側凹部１２１内に固定される。このとき、圧電振動片１０の励振電極１０２とスルーホール１４の接続電極１４１との位置が合うように圧電振動片１０がベース側凹部１１１内に載置される。

ステップＳ１５において、封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３及び接着剤ｐ１、ｐ２が３５０℃〜４００℃程度に加熱されリッドウエハ１１Ｗとベースウエハ１２Ｗとが押圧されることで、リッドウエハ１１Ｗとベースウエハ１２Ｗとが接合される。具体的には、図４に示されたリッドウエハ１１Ｗ及び図５に示されたベースウエハ１２Ｗは、その周縁部の一部にオリエンテーションフラットＯＦが形成されている。したがって、オリエンテーションフラットＯＦを基準として、ステップＳ１２で形成されたリッドウエハ１１ＷとステップＳ１３で形成されたベースウエハ１２Ｗとが精密な重ね合わせされ、その後接合される。

また、封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３は接着剤ｐ１、ｐ２が３５０℃〜４００℃程度まで加熱されたとき発生するガスのキャビティＣＴ内部への進入を防止することができる。したがって、キャビティＣＴ内に収納された圧電振動片１０がより正確な周波数で振動することができる。

ステップＳ１６において、接合されたリッドウエハ１１Ｗとベースウエハ１２Ｗとを第１水晶振動子１００Ａを単位として切断する工程が行われる。切断工程では、レーザーを用いたダイシング装置、または切断用ブレードを用いたダイシング装置などを用いて図４及び図５に示された一点鎖線のカットラインＣＬに沿って第１水晶振動子１００Ａを単位として個片化する。これにより、数百から数千の正確な周波数に調整された第１水晶振動子１００Ａが製造される。

（第２実施形態）
図６はリッド部１１Ｂとベース部１２Ｂとが接合された後の第２実施形態の第２水晶振動子１００Ｂの断面図である。なお、第１実施形態と同じ構成要件に対しては同じ符号を付して説明する。

図６に示されたように、第２実施形態の第２水晶振動子１００Ｂは、圧電振動片１０と、圧電振動片１０を収納したベース部１２Ｂと、ベース部１２Ｂに接合されるリッド部１１Ｂとを備える。

第２実施形態は、第１実施形態と同様に、リッド部１１Ｂの第１端面Ｍ１にリッド側突起部１１２を周回するように封止ガラス膜ｇ４、ｇ５、ｇ６が形成される。また、ベース部１２Ｂの第２端面Ｍ２にベース側突起部１２２を周回するように接着剤ｐ３、ｐ４が形成されている。ここで、封止ガラス膜ｇ４、ｇ５、ｇ６は幅ＷＩ/５以下であり、接着剤ｐ３、ｐ４も幅ＷＩ/５以下である。また、封止ガラス膜ｇ４はリッド部１１Ｂの第１端面Ｍ１の内側端まで、封止ガラス膜ｇ６は第１端面Ｍ１の外側端まで形成されている。

上述のような構成によれば、図６に示されたようにリッド部１１Ｂとベース部１２Ｂとが封止ガラス膜ｇ４、ｇ５、ｇ６及び接着剤ｐ３、ｐ４で接着された場合、隣り合った封止ガラス膜と接着剤との間に隙間ｓ１〜ｓ４が形成される。

接着剤ｐ３、ｐ４は、外部からの水分を吸収すると膨張する。隣り合った封止ガラス膜と接着剤との間に隙間ｓ１〜ｓ４が形成されているので、封止ガラス膜ｇ４、ｇ５、ｇ６が接着剤ｐ３、ｐ４の膨張による横方向（Ｚ’軸方向）の力を受けない。そのため、リッド部１１Ｂとベース部１２Ｂとがより安定的に接着される。

第２水晶振動子１００Ｂの製造方法としては、図３に示された第１実施形態の製造方法のフローチャートと同じであるので、説明を省略する。

（第３実施形態）
＜第３水晶振動子１００Ｃの全体構成＞
図７は、第３実施形態の第３水晶振動子１００Ｃの分解斜視図である。図８は第３水晶振動子１００Ｃの断面図であり、（ａ）はリッド部１１Ｃと、水晶フレーム２０と、ベース部１２Ｃとを接合する前の状態で、（ｂ）はリッド部１１Ｃと、水晶フレーム２０と、ベース部１２Ｃとを接合した後の状態である。

図７及び図８に示されたように、第３水晶振動子１００Ｃは最上部のリッド部１１Ｃ、最下部のベース部１２Ｃ及び中央部の水晶フレーム２０から構成される。リッド部１１Ｃはウエットエッチングにより形成されたリッド側凹部３１１を水晶フレーム２０側の片面に有している。ベース部１２Ｃは、ウエットエッチングにより形成されたベース側凹部３２１を水晶フレーム２０側の片面に有している。したがって、窒素ガス中又は真空中でリッド部１１Ｃとベース部１２Ｃとが水晶フレーム２０の両面に接合されると、図８（ｂ）に示されたようにリッド側凹部３１１及びベース側凹部３２１により窒素ガス又は真空で封止されたキャビティＣＴが形成される。

リッド部１１Ｃは、圧電体又はガラスなどで形成されたリッド１１０Ｃを備える。またリッド１１０Ｃは、リッド側凹部３１１と、このリッド側凹部３１１の外周に幅ＷＩの第１端面Ｍ３を有するリッド側突起部３１２とを備える。また、リッド側突起部３１２の第１端面Ｍ３の最内側、中央部及び最外側には、リッド側突起部３１２を周回するように幅ＷＩ/５の封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３が形成されている。また、封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３の厚さは例えば０．３μｍ〜２μｍ程度である。

ベース部１２Ｃは、水晶などの圧電体又はガラスなどで形成されたベース１２０Ｃを備える。またベース１２０Ｃは、ベース側凹部３２１と、このベース側凹部３２１の外周に幅ＷＩの第２端面Ｍ４を有するベース側突起部３２２とを備える。また、ベース側突起部３２２の第２端面Ｍ４の最内側、中央部及び最外側には、ベース側突起部３２２を周回するように幅ＷＩ/５の封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３が形成されている。また、封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３の厚さは例えば０．３μｍ〜２μｍ程度である。さらに、ベース１２０Ｃの下面（実装面側）に外部電極１５が形成され、ベース１２０Ｃの角部にはベース貫通穴ＢＨ（図１１を参照）を形成した際のキャスタレーション１２８が形成されている。対角線に位置する一対のキャスタレーション１２８の側面には、外部電極１５と水晶フレーム２０の励振電極１０２とが電気的に接続するように接続電極１２７が形成されている。

水晶フレーム２０はＡＴカットされた水晶材料で形成され、リッド部１１Ｃ側の表面Ｍｅとベース部１２Ｃ側の裏面Ｍｉとを有している。水晶フレーム２０は水晶振動部２１と、水晶振動部２１を囲む枠部２２とで構成されている。また、枠部２２の表面Ｍｅ及び裏面Ｍｉには、リッド部１１Ｃの第１端面Ｍ３及びベース部１２Ｃの第２端面Ｍ４における封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３が形成されていない２箇所に対応するように、枠部２２を周回する幅ＷＩ/５の接着剤ｐ１、ｐ２が形成されている。また、接着剤ｐ１、ｐ２の厚さは例えば０．３μｍ〜２μｍ程度である。

また、水晶振動部２１と枠部２２との間には、上下を貫通するＵ字型の間隙部２３が形成され、間隙部２３が形成されていない部分が水晶振動部２１と枠部２２との接続部２４となっている。水晶振動部２１の表面Ｍｅと裏面Ｍｉとには励振電極１０２が形成され、枠部２２の両面には励振電極１０２と導電された引出電極１０６が形成されている。さらに、水晶フレーム１０の角部には、水晶貫通穴ＣＨ（図１０を参照）を形成した際のキャスタレーション１０５が形成されている。対角線に位置する一対のキャスタレーション１０５の側面には、ベース部１２Ｃのキャスタレーション１２８と水晶フレーム２０の引出電極１０６とが電気的に接続するように接続電極１０７が形成されている。

したがって、外部電極１５に交番電圧（正負を交番する電位）を印加した時に、水晶フレーム２０は、励振電極１０２に交番電圧が印加すされることによって厚みすべり振動する。また、第３実施形態において水晶フレーム２０は水晶振動部２１の外周に間隙部２３を形成しているが、間隙部２３が形成しなくてもよい。また、水晶振動部２１はメサ型または逆メサ型でもよい。

封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３及び接着剤ｐ１、ｐ２が３５０〜４００℃に加熱されリッド部１１Ｃとベース部１２Ｃとが水晶フレーム２０に押圧されると、リッド部１１Ｃと、水晶フレーム２０と、ベース部１２Ｃとが接合される（図８（ｂ）を参照）。つまり、リッド部１１Ｃに形成された封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３が水晶フレーム２０の表面Ｍｅに接合され、水晶フレーム２０に形成された接着剤ｐ１、ｐ２がリッド部１１Ｃの第１断面Ｍ３に接合される。また、ベース部１２Ｃに形成された封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３が水晶フレーム２０の裏面Ｍｉに接合され、水晶フレーム２０に形成された接着剤ｐ１、ｐ２がベース部１２Ｃの第２断面Ｍ４に接合される。接着剤ｐ１、ｐ２と封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３とが封止材ＳＬとなる。封止材ＳＬは、リッド側凹部１１１と、枠部２２と、ベース側凹部１２１とは水晶振動片１０が収納されたキャビティＣＴを形成する。

第１実施形態及び第２実施形態と同様に、封止材ＳＬは、脆性材である封止ガラスが衝撃で破損されることが防止でき、空気中の水分が接着剤を通過してパッケージに進入したりパッケージ内の真空度に影響を与えたりすることが防止できる。

第３実施形態において、封止ガラス膜がリッド部１１Ｃ及びベース部１２Ｃに形成され、接着剤が水晶フレームに形成されているが、接着剤がリッド部１１Ｃ及びベース部１２Ｃに形成され、封止ガラス膜が水晶フレームに形成されてもよい。また、封止材は５層の封止ガラス膜及び接着剤により構成されているが、２層以上の構成であればよいし、各層はそれぞれに異なる幅で形成されてもよい。但し、最もキャビティＣＴ側には封止ガラス膜を形成することが望ましい。

また、第３実施形態ではリッド部１１Ｃと水晶フレーム２０とが封止ガラス膜及び接着剤により、水晶フレーム２０とベース部１２Ｃとが封止ガラス膜及び接着剤により接合されているが、リッド部１１Ｃと水晶フレーム２０とがシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）により接合され水晶フレーム２０とベース部１２Ｃとが封止ガラス膜及び接着剤により接合されてもよい。同様に、リッド部１１Ｃと水晶フレーム２０とが封止ガラス膜及び接着剤により接合され、水晶フレーム２０とベース部１２Ｃとがシロキサン結合により接合されてもよい。

＜第３水晶振動子１００Ｃの製造方法＞
図９は、第３水晶振動子１００Ｃの製造を示したフローチャートである。図９において、水晶フレーム２０の製造ステップＰ１１と、リッド部１１Ｃの製造ステップＰ１２と、ベース部１２Ｃの製造ステップＰ１３とは別々に並行して行うことができる。また図１０は、第３実施形態の水晶ウエハ２０Ｗの平面図である。図１１は、第３実施形態のベースウエハ３２Ｗの平面図である。リッドウエハ３１Ｗは点線で示したベース貫通穴ＢＨが無い点でベースウエハ３２Ｗと異なる。

ステップＰ１１は、水晶フレーム２０の製造工程でステップＰ１１１〜Ｐ１１６を含んでいる。
ステップＰ１１１では、図１０に示されたように円形の水晶材料で均一平板に形成された水晶ウエハ２０Ｗに、エッチング又は機械加工により水晶振動部２１及び水晶貫通穴ＣＨが形成される。

ステップＰ１１２では、スパッタリングまたは真空蒸着で水晶ウエハ２０Ｗの表面Ｍｅ及び裏面Ｍｉ全面にクロム（Ｃｒ）層を下地としてその表面に金（Ａｕ）層が形成される。その後、第１実施形態のステップＳ１１で説明されたとおりにフォトレジストを使ってエッチングすることで、図１０に示されたように表面Ｍｅ及び裏面Ｍｉに励振電極１０２及び引出電極１０６が形成される。

ステップＰ１１３では、スプレーなどで表面Ｍｅ及び裏面Ｍｉ全面に接着剤として接着剤が均一に塗布される。
ステップＰ１１４では、仮焼成で接着剤が表面Ｍｅ及び裏面Ｍｉに接合される。

ステップＰ１１５では、感光性の接着剤を露光することで、図１０に示されたように水晶ウエハ２０Ｗの表面Ｍｅ及び裏面Ｍｉに接着剤ｐ１、ｐ２としての接着剤が形成される。
ステップＰ１１６では、図１０に示されたように水晶ウエハ２０Ｗにおいて各水晶フレーム２０の四隅に水晶貫通穴ＣＨがエッチングにより形成される。

図９のステップＰ１２は、リッド部１１Ｃの製造工程でステップＰ１２１及びＰ１２２を含んでいる。
ステップＰ１２１では、図１１に示されたように円形の水晶材料で均一平板に形成されたリッドウエハ３１Ｗに、エッチング又は機械加工により複数のリッド側凹部３１１が形成される。
ステップＰ１２２では、孔版が用いられるスクリーン印刷でリッド部１１Ｃの第１端面Ｍ３に封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３が形成される。

ステップＰ１３は、ベース部１２Ｃの製造工程でステップＰ１３１〜Ｐ１３３を含んでいる。
ステップＰ１３１では、図１１に示されたように円形の水晶材料で均一平板に形成されたベースウエハ３２Ｗに、エッチング又は機械加工により複数のベース側凹部３２１が形成される。同時に、同じ方法で図１１に示された位置にスルーホール１４がさらに形成される。

ステップＰ１３２では、孔版を用いたスクリーン印刷でベース部１２Ｃの第２端面Ｍ４に封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３が形成される。
ステップＰ１３３では、図１１に示されたようにベースウエハ３２Ｗにおいてベース部１２Ｃの四隅にベース貫通穴ＢＨがエッチングにより形成される。

ステップＰ１４において、封止ガラス膜ｇ１、ｇ２、ｇ３及び接着剤ｐ１、ｐ２が加熱されリッドウエハ３１Ｗと水晶ウエハ２０Ｗとが押圧されることで、リッドウエハ３１Ｗと水晶ウエハ２０Ｗとが接合される。また、加熱温度は、３５０℃〜４００℃程度である。

ステップＰ１５において、ステップＰ１１２と同じ工程でベースウエハ３２Ｗの底面（実装面）外部電極１５が形成され、水晶貫通穴ＣＨ及びベース貫通穴ＢＨに接続電極１０７、１２７が形成される。

ステップＰ１６において、接合されたリッドウエハ３１Ｗと水晶ウエハ２０Ｗとベースウエハ３２Ｗとを第３水晶振動子１００Ｃを単位として切断する工程が行われる。図１０及び図１１に示された一点鎖線のカットラインＣＬに沿って第３水晶振動子１００Ｃを単位として個片化する。水晶貫通穴ＣＨ及びベース貫通穴ＢＨが切断されキャスタレーション１２８になる。これにより、数百から数千の正確な周波数に調整された第３水晶振動子１００Ｃが製造される。

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、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。また、本明細書ではＡＴカット型の圧電振動片を一例として説明したが、一対の振動腕を有する音叉型の圧電振動片にも適用できる。

１０ … 水晶振動片
１１Ａ〜１１Ｃ … リッド部
１１Ｗ、３１Ｗ … リッドウエハ、 １２Ｗ、３２Ｗ … ベースウエハ、 ２０Ｗ … 水晶ウエハ
１２Ａ〜１２Ｃ … ベース部
１３ … 導電性接着剤
１４ … スルーホール
１５ … 外部電極
２０ … 水晶フレーム
１００Ａ〜１００Ｃ … 水晶振動子
１０１ … 水晶片、 １０２ … 励振電極
１１０Ａ、１１０Ｃ … リッド
１１１、３１１ … リッド側凹部、 １１２、３１２ … リッド側突起部
１２０Ａ、１２０Ｃ … ベース
１２１、３２１ … ベース側凹部、 １２２、３２２ … ベース側突起部
１４１ … 接続電極
ＢＨ、ＣＨ … 貫通穴
ＣＬ … カットライン
ＣＴ … キャビティ
ＦＭ … フィルム
ｇ１〜ｇ６ … 封止ガラス膜
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４ … 端面
ｐ１〜ｐ４ … 接着剤
ｓ１〜ｓ４ … 隙間

Claims (10)

1. 電圧の印加により振動する圧電振動片と、
   前記圧電振動片を収納する凹部とその凹部の周囲に形成された端面とを有する第１板と、
   封止材によって前記端面に接合して前記圧電振動片を密閉する第２板と、を備え、
   前記封止材は封止ガラス膜と接着剤とを含み、前記封止ガラス膜と前記接着剤とが前記端面を周回するように環状に配置され、
   前記封止ガラス膜と前記接着剤との間には、封止ガラス膜および前記接着剤が配置されていない空隙が形成される圧電デバイス。
2. 電圧の印加により振動する圧電振動片と、前記圧電振動片を囲んで前記圧電振動片と一体に形成され一主面と他主面とを含む枠体と、を有する圧電振動板と、
   前記一主面に形成される封止材によって前記枠体の前記一主面に接合された第１板と、
   前記他主面に形成される封止材によって前記枠体の他主面に接合され、前記第１板とともに前記圧電振動片を密閉する第２板と、を備え、
   前記一主面に形成される前記封止材は封止ガラス膜と接着剤とを含み、前記封止ガラス膜と前記接着剤とが前記一主面を周回するように環状に配置され、
   前記他主面に形成される前記封止材は封止ガラス膜と接着剤とを含み、前記封止ガラス膜と前記接着剤とが前記他主面を周回するように環状に配置され、
   前記一主面及び前記他主面にそれぞれ形成される前記封止ガラス膜と前記接着剤との間には、前記封止ガラス膜および前記接着剤が配置されていない空隙が形成される圧電デバイス。
3. 前記封止ガラス膜と前記接着剤とが前記圧電振動片側から交互に配置されている請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
4. 前記封止材の最も前記圧電振動片側には前記封止ガラス膜が配置されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
5. 電圧の印加により振動する圧電振動片と、
   前記圧電振動片を収納する凹部とその凹部の周囲に形成された端面とを有する第１板と、
   封止材によって前記端面に接合して前記圧電振動片を密閉する第２板と、を備え、
   前記封止材は封止ガラス膜と接着剤とを含み、前記封止ガラス膜と前記接着剤とが前記端面を周回するように前記凹部側から交互に環状に配置され、
   前記端面の最も前記凹部側及び前記端面の最も外側には前記封止ガラス膜が配置され、
   前記端面の最も前記凹部側及び前記端面の最も外側の前記封止ガラス膜の間には、環状に形成された前記接着剤が形成される圧電デバイス。
6. 電圧の印加により振動する圧電振動片と、前記圧電振動片を囲んで前記圧電振動片と一体に形成され一主面と他主面とを含む枠体と、を有する圧電振動板と、
   第１封止材によって前記枠体の前記一主面に接合された第１板と、
   第２封止材によって前記枠体の他主面に接合され、前記第１板とともに前記圧電振動片を密閉する第２板と、を備え、
   前記第１封止材は封止ガラス膜と接着剤とを含み、前記封止ガラス膜と前記接着剤とが前記一主面を周回するように前記圧電振動片側から交互に環状に配置され、
   前記第２封止材は封止ガラス膜と接着剤とを含み、前記封止ガラス膜と前記接着剤とが前記他主面を周回するように前記圧電振動片側から交互に環状に配置され、
   前記一主面及び前記他主面の最も前記圧電振動片側及び前記一主面及び前記他主面の最も外側には前記封止ガラス膜が配置され、
   前記一主面及び前記他主面の最も前記圧電振動片側及び前記一主面及び前記他主面の最も外側の前記封止ガラス膜の間には、環状に形成された前記接着剤が形成される圧電デバイス。
7. 前記封止ガラス膜と前記接着剤との間には、封止ガラス膜および前記接着剤が配置されていない空隙が形成される請求項５又は請求項６に記載の圧電デバイス。
8. 前記接着剤は、ポリイミド樹脂であり、
   前記ポリイミド樹脂の硬化温度と前記封止ガラス膜の融点温度とは同じ温度帯域である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
9. 前記封止ガラス膜は、前記第１板又は前記第２板の融点よりも低い低融点ガラスを含む請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
10. 前記封止ガラス膜は、マスクを使った印刷により形成され、前記接着剤はフォトリソグラフィにより形成される請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の圧電デバイス。