JP5188329B2 - 圧電デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、識別表示符号を有する圧電デバイス及びその製造方法に関する。

従来、圧電デバイスはセラミックパッケージを用いセラミックや金属のフタを用いていた。これらの圧電デバイスにはパッケージにロット番号や周波数（以下は「識別表示符号」）を印刷するために、小型文字でかつスピードの速いＹＡＧ半導体レーザ及びＣＯ_２レーザマーカを用いていた。またインキを用いた捺印や印刷などの手法をとる場合もあった。

また最近の圧電デバイスは小型化の需要を満足するためにパッケージにガラス材料及び、圧電材料を用いて封止する方法が用いられるようになってきた。透明なパッケージにおいてはＹＡＧ半導体レーザ及びＣＯ_２レーザマーカなどの光は通過してしまうために適さず、インクジェット方式では小型文字を形成しづらい問題があった。

このような小型化した透明なパッケージに識別表示符号を印刷する方法に、特許文献１においては、インクジェット方式でパッケージに複数色のドットを印刷することで、小さな領域にロット番号及び周波数を表現していた。また特許文献２においては、パッケージにサンドブラストなどの加工をすることで、２進数化処理して識別表示符号を表現していた。
特開２００７−９７０３７号 特開２００７−９７０３８号

しかしながら、特許文献１及び特許文献２における識別表示符号の印刷方法は狭い領域に多くの情報を印刷するに適しているが、直感的でなく解読しなければならないという課題があった。

本発明の表示方法は、透明なパッケージにおいても小型文字を形成することで、従来と同等な文字情報を観察者に伝えることを目的とするものである。

第１の観点の圧電デバイスは、透明材料からなるリッド部材と、圧電振動片と、ベース部材とからなる。この圧電デバイスは、リッド部材に形成された遮光膜と、遮光膜に形成された識別表示符号と、を備える。
この構成により圧電デバイスは、遮光膜によって透明なリッドが覆われるとともに、そこに識別表示符号が表示される。

第２の観点の圧電デバイスは、透明材料からなるリッド部材と、圧電振動片と、透明材料からなるベース部材とからなる圧電デバイスにおいて、ベース部材に形成された遮光膜と、遮光膜に形成された識別表示符号と、を備える。
この構成により圧電デバイスは、透明なリッドが覆われるとともに、ベース部材に形成された遮光膜によって識別表示符号が表示される。

第３の観点の圧電デバイスは、遮光膜をレーザ加工、サンドブラスト加工又はフォトリソグラフィ加工することで識別表示符号を形成する。
第４の観点の圧電デバイスは、遮光膜を形成した後に、識別表示符号以外をカバーするマスクを用いることで、識別表示符号を形成する。

第５の観点の圧電デバイスは、遮光膜が圧電振動片側の面に配置されている。
このため、圧電デバイスの搬送途中などに何かがリッド部材又はベース部材に接しても、遮光膜が剥がれることがない。

第６の観点の圧電デバイスは、第５の観点において、遮光膜は気体吸着特性を有する金属を含む。
この構成により、圧電デバイス内が水分などを吸着したり残存したガスを吸着したりして、圧電デバイス内の真空度を高めたりする。すなわち、長期にわたり品質の安定した圧電デバイスを提供することができる。

第７の観点の圧電デバイスは、第５又は第６の観点において、リッドのベース部材側又はベース部材のリッド部材側はサンドブラスト加工することで荒い表面に加工されている。
この構成により、遮光膜と粗い表面との接触が良くなるとともに、遮光膜の表面積を増加させることができる。

第８の観点の圧電デバイスは、第５又は第６の観点において、遮光膜が湿式メッキで荒い表面が形成されている。
この構成により遮光膜の表面積を増加させることができる。

第９の観点の圧電デバイスの製造方法は、凹み部を有するベース部材に圧電振動片を取り付ける。その製造方法は、透明材料からなるリッド部材又はベース部材の凹み部に遮光膜を成膜する工程と、遮光膜に識別表示符号を形成する工程と、識別表示符号を形成されたリッド部材をベース部材に封止する封止工程と、を備える。
この構成により圧電デバイスは、遮光膜によって透明なリッド部材又はベース部材が覆われるとともに、そこに識別表示符号が表示される。

第１０の観点の圧電デバイスの製造方法は、透明材料からなるリッド部材又はベース部材に遮光膜を成膜する工程と、遮光膜に識別表示符号を形成する工程と、ベース部材と圧電振動片を含む圧電フレームとリッド部材とを遮光膜が圧電振動片側になるように接合する接合工程と、を備える。
この構成により、圧電デバイスの搬送途中などに何かがリッド部材又はベース部材に接しても、遮光膜が剥がれることがない。

第１１の観点の圧電デバイスの製造方法は、遮光膜が気体吸着特性を有する金属を用いて製造される。
気体吸着特性を有する金属は、圧電デバイス内が水分などを吸着したり残存したガスを吸着したりして、圧電デバイス内の真空度を高めたりする。

本発明の表示方法はパッケージの内部に形成した気体吸着特性を有する遮光膜に、識別表示符号を記載することで、長期に安定した圧電デバイスを提供することができる。

以下本発明の実施の形態について添付図面を用いて説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また本実施形態の表示方法は透明材料で形成されるリッドに対して有効である。このため本実施形態では代表して音叉型圧電振動片について説明するが、ＡＴカット振動子においても同様である。

≪第１実施形態≫
図１は圧電デバイス１００の斜視図である。図１は表面実装（ＳＭＤ）タイプの圧電デバイス１００を裏面側（プリント基板側）から観察した図である。本実施形態の圧電デバイス１００はリッド１０と、圧電振動フレーム２０と、ベース３０とが透明材料で形成されている。透明材料は例えば水晶材料を用いて、リッド１０と、圧電振動フレーム２０と、ベース３０とを形成する。またリッド１０及びベース３０はガラス材料を用いて形成してもよい。本実施形態では水晶材料を用いた圧電デバイス１００について説明するが、ガラス材料を用いた圧電デバイスであっても、材料が異なることで接合方法が異なるだけで、その他の構成は同じであるため説明を省く。ガラス材料を用いた圧電デバイスの接合方法は水晶材料とガラス材料とで陽極接合する。また、ガラス材料とガラス材料とで陽極接合することができる。なお、陽極接合については後述する。

圧電振動フレーム２０は音叉型圧電振動片２１とフレーム部２２とが一体に形成されている。圧電デバイス１００はリッド１０とベース３０との外周部で圧電振動フレーム２０のフレーム部２２を挟んで封止することができるため、接合による音叉型圧電振動片２１の周波数変動の発生が少なくなる。

水晶材料で形成する圧電デバイス１００はリッド１０と、圧電振動フレーム２０と、ベース３０とをシロキサン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合で接合される。シロキサン結合は接合面を清浄な状態にしてその面同士を貼り合わせ、その後約２００°Ｃ前後のアニールと加圧を行うことによって接合が行われる。

圧電デバイス１００はベース３０の上に圧電振動フレーム２０を載置して、ベース３０の枠部３２と圧電振動フレーム２０のフレーム部２２とでシロキサン結合させる。この状態で圧電デバイス１００は周波数を調整する。周波数調整後にリッド１０を載置してシロキサン結合させることで、圧電デバイス１００を完成させる。

実際の製造においては、１枚の水晶ウエハに数百から数千のリッド１０と、１枚の水晶ウエハに数百から数千の圧電振動フレーム２０と、１枚の水晶ウエハに数百から数千のベース３０とを用意し、水晶ウエハ単位で接合することで、一度に数百から数千の圧電デバイス１００を製造する。

＜リッド１０の構成及び製造方法＞
図２（ａ）はリッド１０を内面側（ベース３０側）から見た図であり、図２（ｂ）は（ａ）の断面図である。なお図２（ｂ）は構成をわかりやすくするために、表示用金属膜１４を分離して図示している。リッド１０は透明材料である水晶で形成されている。

図２に示すようにリッド１０の内面は表示用金属膜１４が形成され、その領域内に識別表示符号１５が反転して形成されている。識別表示符号１５は表示用金属膜１４から識別表示符号１５の文字をくりぬいて形成されている。

リッド１０は凹み部１１を有していて、枠部１２と天板部１３とが一体に形成されている。凹み部１１はエッチング（除去加工）により形成され、その凹み部に表示用金属膜１４が形成されている。枠部１２はリッド１０の外縁部に沿って取り囲むように形成されている。エッチングはドライエッチングまたはウエットエッチングを行うことで所定厚まで水晶ウエハをエッチングする。ウエットエッチングは同時に大量の水晶ウエハをエッチングでき、エッチング液のコストが低いなどの利点がある一方、結晶面方位に依存してエッチングされるため微細加工が難しい。ドライエッチングは異方性エッチングが可能で微細加工性に優れ、水晶ウエハを均一にエッチングできる利点がある一方、装置のコストが高いなどの欠点がある。

また、図２（ｂ）に示すように表示用金属膜１４を形成する凹み部１１はサンドブラスト加工することにより粗面になるように加工する。凹み部１１は粗面にすることで外気と接する表面積を増やす。リッド１０は凹み部１１に均一な厚みの表示用金属膜１４を形成することで粗面の表示用金属膜１４を形成している。

またリッド１０は、凹み部１１を粗面に形成することで、表示用金属膜１４とリッド１０とのアンカー効果を得ることができる。サンドブラスト加工による粗面化は、使用する研磨剤の粒子の粒径を選択することによって、粗面度を調節することができるため、表面積を増加させる粒子の粒径を採用する。

図３はリッド１０に凹み部１１を形成するフローチャートを示した図である。なおフローチャートの右図は各ステップを説明するために水晶ウエハの一部であるリッド１０の断面図を図示している。

ステップＳ０１において、水晶ウエハはリッド１０に凹み部１１を形成するために、水晶ウエハの表面及び裏面にレジストを塗布してレジスト膜１６を形成する。レジスト膜１６は水晶ウエハのドライエッチングのガスまたはウエットエッチングのエッチング液に耐性を持ち、さらにサンドブラスト加工も可能なレジストを用いる。レジストの塗布はスピンコート塗布装置またはレジスト噴霧装置を用いて塗布する。

ステップＳ０２では、凹み部１１の領域を露光し現像することで、凹み部１１の領域のレジスト膜１６を除去する。水晶ウエハは凹み部１１の以外の領域をマスクして感光波長の光を照射することで、凹み部１１の領域を露光させる。この場合のレジストはポジ型レジストを用いることで露光された部分が現像により除去される。

ステップＳ０３では、水晶ウエハを所定厚までウエットエッチングすることで、凹み部１１を形成する。

ステップＳ０４では、凹み部１１にサンドブラスト加工し、水晶ウエハの表面を粗面にする。右図は模式的に図示しているため、１つの凹み部１１に対して、２つのブラストガンＢＧで均一に粒子を吹きつけているが、実際には１枚の水晶ウエハに対して１つまたは複数のブラストガンＢＧを可動させて均一に粒子を吹きつけ、凹み部１１の表面を粗面化させる。

ステップＳ０５では、レジスト膜１６を除去することでリッド１０に粗面化した凹み部１１を完成させる。

図４はリッド１０に識別表示符号１５を形成する製造方法の一例であるフォトレジスト・エッチング加工のフローチャートである。なおフローチャートの右図は各ステップを説明するために水晶ウエハの一部であるリッド１０の断面図を図示している。

ステップＳ１１では、水晶ウエハの表示用金属膜１４の形成領域以外をマスクして、粗面化処理したリッド１０の凹み部１１を下向きにし、スパッタリング装置などの真空蒸着装置に設置して表示用金属膜１４を形成する。表示用金属膜１４は最初に真空蒸着装置でＣｒまたはＮｉによる下地層を形成し、次にＭｇ、Ｂａ、Ｚｒ及びＴｉからなるゲッター材を真空蒸着し、さらにリチウム化合物及び水分吸着性物質などのゲッター材をコーティングする。

ゲッター材は容器中の不要なガスなどを吸着して真空度を高めることのできる金属である。例えばリチウム化合物と水分吸着性物質とは容器内に進入する水素、及び製造時に発生する水分などを吸着することができる。またＭｇ、Ｂａ、Ｚｒからなるゲッター材は圧電デバイス内の容器内部に残存した封止の際の溶融ガスを吸着し、内部真空度を向上させている。

表示用金属膜１４は、粗面で形成されている凹み部１１に均一な厚さで形成することで、鏡面で形成された凹み部１１よりも表面積が増える。このため表示用金属膜１４は、圧電デバイス１００の内部の気体と接する面積が増加し、気体と反応しやすくなる。

ステップＳ１２では、水晶ウエハにレジストを塗布してレジスト膜１６を形成する。凹み部１１は段差及び粗面になっているため、レジスト膜１６の形成はレジスト噴霧装置などを用いて均一にレジスト膜１６を形成する。

ステップＳ１３では、水晶ウエハに文字を反転させた識別表示符号１５を露光し、現像することで識別表示符号１５以外のレジスト膜１６を残す。識別表示符号１５を反転させて形成することで、透明なリッド１０の表面から通常の文字列として解読できるように形成している。露光にはレジストに感度のよい波長のレーザ光を用いて識別表示符号１５を露光してもよいし、マスクを用いて露光してもよい。水晶ウエハ上のリッド１０の配置ごとに識別表示符号１５を変化させる場合はレーザ光を用いて、任意の文字列をリッド１０ごとに変化させて描画するとよい。この場合のレジストもポジ型レジストを用いることで露光された部分が現像により除去される。

文字列は表示用金属膜１４以外の部位、例えばリッド１０の枠部１２、圧電振動フレーム２０のフレーム部２２、ベース３０の枠部３２から外光が進入して、圧電デバイス１００の内部で乱反射するため、識別表示符号１５を鮮明に表示することができる。

ステップＳ１４では、レジスト膜１６で保護されていない表示用金属膜１４をエッチングにより除去することで、識別表示符号１５を型抜きする。表示用金属膜１４のエッチングも水晶ウエハのエッチングと同様にドライエッチングまたはウエットエッチングを行うことができるが、識別表示符号１５は圧電デバイス１００の性能と無関係であるため、安価なウエットエッチングにより大量に処理する。

ステップＳ１５では、レジスト膜１６を除去する。
以上の工程によりリッド１０の表示用金属膜１４を型抜きすることで識別表示符号１５を形成しているが、識別表示符号１５の文字数を多くすることにより、型抜きした溝部分の断面積が増え、気体との反応面積が増大する効果もある。

なお、識別表示符号１５は露光以外に、レーザ加工又はサンドブラスト加工することにより表示用金属膜１４を削ることで光を透過させて文字列を表示することができる。

図４のフローチャートのステップＳ１４では、エッチングにより識別表示符号１５を形
成していたが、サンドブラスト加工用のレジストを用いることで表示用金属膜１４を除去し、サンドブラスト加工することにより識別表示符号１５の文字を型抜きすることができる。この場合のサンドブラスト加工は粒子を細かくし、マスクされていない金属膜のみを削るようにブラストガンＢＧから発射される粒子の圧力及び時間を調節して形成する。

また、図４のフローチャートのステップＳ１２において、レジスト膜１６を形成しなくても、ＹＡＧ半導体レーザまたはＣＯ_２レーザマーカで表示用金属膜１４を除去させて、識別表示符号１５の文字を型抜きしてもよい。レーザ加工での印字は小型文字でかつスピードの速いＹＡＧ半導体レーザ、ＣＯ_２レーザマーカなどを用いて行われ、表示用金属膜１４を除去させることで文字を型抜きしていく。

本実施形態の表示方法は水晶ウエハをダイシングなどで分割される前に識別表示符号１５を形成するため、圧電デバイス１００が形成されたリッド１０、圧電振動フレーム２０及びベース３０の水晶ウエハ上の配置を特定することができる。例えば、圧電デバイス１００は識別表示符号１５を水晶ウエハに形成する配置により変化させることで、圧電デバイス１００に不良が発生した場合においても追跡調査が可能となる。また水晶ウエハに形成する圧電デバイス１００の配置ごとに性能を調査することで、配置による圧電デバイス１００の性能を推測することができ、性能のランク付けを行うことができる。

＜圧電振動フレーム２０の構成及び製造方法＞
図５は圧電振動フレーム２０の構成を示す平面図である。
圧電振動フレーム２０は、フレーム部２２と音叉型圧電振動片２１とが同じ厚さで一体に形成されている水晶基板である。圧電振動フレーム２０は図５に示すように音叉型圧電振動片２１とフレーム部２２と支持腕２５とから構成されている。音叉型圧電振動片２１は基部２３及び振動腕２４で構成され、振動腕２４には溝部２７が形成されている。支持腕２５は音叉型圧電振動片２１の基部２３からＹ軸方向に伸びている。音叉型圧電振動片２１は支持腕２５の端部でＸ軸方向に伸びる接続部２６とで接続されている。

圧電振動フレーム２０は、たとえば３２．７６８ｋＨｚで信号を発信し、圧電振動フレーム２０のＸ方向の長さは０．７ｍｍから２ｍｍで設計され、Ｙ軸方向の長さは１．５ｍｍから４ｍｍで設計される極めて小型の振動片となっている。

一対の振動腕２４は基部２３の中央部からＹ軸方向に伸びており、振動腕２４の表裏両面には溝部２７が形成されている。例えば、一本の振動腕２４の表面には１箇所の溝部２７が形成されており、振動腕２４の裏面側にも同様に１箇所の溝部２７が形成されている。つまり、一対の振動腕２４には２箇所の溝部２７が形成されている。溝部２７の断面は、略Ｈ型に形成され音叉型圧電振動片２１のＣＩ値を低下させる効果がある。

振動腕２４の先端付近では幅広に形成されており、ハンマー型の形状をしている。また、振動腕２４のハンマー型の部分では金属膜も形成して錘の役目をさせている。錘は振動腕２４に電圧をかけた際に振動しやすくさせ、また安定した振動をするために形成されている。

一対の支持腕２５は基部２３のＸ軸方向の端部から振動腕２４の先端を超えない長さでＹ軸方向に伸びている。一対の支持腕２５は振動腕２４の振動を圧電デバイス１００の外部へ振動漏れとして伝えづらくさせ、またパッケージ外部の温度変化、または衝撃の影響を受けづらくさせる効果を持つ。

接続部２６は支持腕２５の先端部でＸ軸方向に伸びて、フレーム部２２と接続している。接続部２６は幅広に形成しておくことで、周波数調整の際に幅狭にすることで周波数を調整することもできる。

圧電振動フレーム２０はフォトレジスト・エッチング技術を用い、フレーム部２２と、支持腕２５と、音叉型圧電振動片２１との外形、及び溝部２７を形成する。圧電振動フレーム２０は微細な形状の違いで圧電デバイス１００の性能を左右させるため、ドライエッチングの手法を用いて微細な加工を行う。次に外形と溝部とを形成した圧電振動フレーム２０は、錘金属膜及び電極を図４で示したフォトレジスト・エッチング技術で形成する。電極は真空蒸着装置でＣｒまたはＮｉによる下地層を形成し、さらに銀または金の電極層を形成し、フォトレジスト・エッチング加工により形成される。

圧電振動フレーム２０はフレーム部２２と基部２３と支持腕２５と接続部２６との表面に第１基部電極４１と第２基部電極４２とが形成され、裏面にも同様に第１基部電極４１と第２基部電極４２とが形成されている。

一対の振動腕２４は、表面、裏面及び側面に第１励振電極４３と第２励振電極４４とが形成されている。振動腕２４の表面及び裏面と、側面とは互いに異なる電極が形成されている。第１励振電極４３は第１基部電極４１につながっており、第２励振電極４４は第２基部電極４２につながっている。圧電振動フレーム２０は第１基部電極４１及び第２基部電極４２に電圧をかけることで、第１励振電極４３及び第２励振電極４４に囲まれた振動腕２４を振動させる。

電極の形成と同時に振動腕２４のハンマー型の部分にも錘金属膜４０を形成する。錘金属膜４０は錘の役目と、圧電振動フレーム２０の周波数調整工程の際に錘金属膜４０を昇華させ、軽くすることで周波数調整を行うことができる。

本実施形態の振動腕２４の先端付近は急激に幅広になるハンマー型の形状をしているが、徐々に幅広になる扇形の形状でもよい。先端付近が扇形の形状の振動腕２４も振動で互いに衝突しない大きさで形成される。

＜ベース３０の構成及び製造方法＞
図６に示すベース３０もリッド１０と同様に凹み部３１を有していて、枠部３２と底板部３３とが一体に形成されている。なお図６（ａ）は（ｂ）に示されたベース３０のＡ−Ａ断面図であり、図６（ｂ）はベース３０を底面側から見た図である。凹み部３１はリッド１０と同様にフォトレジスト・エッチング加工により形成されるが、凹み部３１にはサンドブラスト加工する必要がない。ベース３０はスルーホール５１もウエットエッチングにより形成する。

また、スルーホール５５には導通電極５９が形成され、この導通電極５９に接続する第１接続電極５１及び第２接続電極５２が、導通電極５９に接続する第１外部電極８１及び第２外部電極８２の反対側に形成される。第１外部電極８１及び第２外部電極８２は不図示のプリント基板と接続する。第１接続電極５１及び第２接続電極５２、導通電極５９並びに第１外部電極８１及び第２外部電極８２は、圧電振動フレーム２０と同様に真空蒸着装置でＣｒまたはＮｉによる下地層が形成され、さらにその上に銀または金の電極層が形成される。凹み部３１は音叉型圧電振動片２１の振動腕２４が衝突しない深さでエッチングされる。

＜スルーホールの封止＞
図７はスルーホールで封止される前の状態を示した断面図である。圧電デバイス１００は、リッド１０と、圧電振動フレーム２０と、ベース３０とをシロキサン結合により接合して製造される。シロキサン結合されたリッド１０、圧電振動フレーム２０及びベース３０は、上下を逆にして配置される。そして、上を向いたスルーホール５５に、金・ゲルマニューム（Ａｕ１２Ｇｅ）合金の共晶金属ボール８０が配置される。３５０度前後のリフロー炉内で共晶金属ボール８０が溶け始め、プレート冶具などが共晶金属ボール８０を押しつぶす。スルーホール５５に導通電極５９が形成されているので、溶けた共晶金属は導通電極５９に沿って流れ出す。つまり導通電極５９が濡れ性を向上させている。

スルーホール５５に共晶金属ボール８０として共晶金属の金・ゲルマニューム（Ａｕ１２Ｇｅ）合金（溶融温度３６５°Ｃ）以外に、金・スズ（Ａｕ２０Ｓｎ）合金（溶融温度２７８°Ｃ）又は金・シリコン（Ａｕ３．１５Ｓｉ）合金（溶融温度３６３°Ｃ）を配置してもよい。

なお、図４で説明したように、リッド１０の凹み部１１にはＭｇ、Ｂａ、Ｚｒ及びＴｉからなるゲッター材を含む表示用金属膜１４が形成されている。Ｍｇ、Ｂａ、Ｚｒ及びＴｉからなるゲッター材は高温で活性化されるため、共晶金属ボール８０がリフロー炉で一定時間加熱される最中に、ゲッター材は活性化される。表示用金属膜１４は、圧電デバイス１００の内部の不純ガスを取り除くことができる。つまり、表示用金属膜１４は、共晶金属ボール８０が溶融する際に発生するガスを取り除くことができる。また、リチウム化合物及び水分吸着性物質を表示用金属膜１４の表面にコーティングしておくことで、封止した圧電デバイス１００内部の窒素及び水素を常温で吸着することができる。このため表示用金属膜１４に識別表示符号１５が形成されるため圧電デバイス１００の管理が容易になるとともに、圧電デバイス１００は長期にわたり真空度を高めて安定した周波数とＣＩ値を維持することができる。

実際の製造においては、１枚の振動片用の水晶ウエハに数百から数千の圧電振動フレーム２０と、１枚のリッド用水晶ウエハに数百から数千のリッド１０と、１枚のベース用水晶ウエハに数百から数千のベース３０とを用意し、それらをウエハ単位で接合して一度に数百から数千の圧電デバイスを製造する。

≪第２実施形態≫
図８は本実施形態の圧電デバイス１５０の断面構成図を示した図である。圧電デバイス１５０は、第１実施形態で形成したリッド１０の内面の表示用金属膜１４をベース６０に形成する。このため、本実施形態のリッド７０は凹部の形成をするだけで、その他の加工（サンドブラスト加工及び表示用金属膜１４の作成）をしない。またその他の構成は第１実施形態と同様なため説明を省き、同様の構成については同じ符号を用いて説明する。以下は相違点であるベース６０について説明する。

図９はベース６０の構成を示した図であり、図８（ａ）はベース６０の内面側（リッド側）から見た図であり、図８（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。ベース６０も第１実施形態のベース３０と同様に凹み部６１を有していて、枠部６２と底板部６３とが一体に形成されている。凹み部６１はフォトレジスト・エッチング加工により形成され、底板部６３の内面側はサンドブラスト加工されて粗面に形成されている。粗面に形成された底板部６３の表面にはゲッター材を含む表示用金属膜１４を形成し、レーザ加工、サンドブラスト加工及びエッチングにより識別表示符号１５を形成している。なお図９（ｂ）は構成をわかりやすくするために、表示用金属膜１４を分離して図示している。

また、ベース６０は第１実施形態のベース３０と同様に第１接続電極５１、第２接続電極５２、スルーホール５５、導通電極５９、第１外部電極８１及び第２外部電極８２が形成されている。

本実施形態の表示用金属膜１４は底板部６３の内面側の全面に形成することができるが、識別表示符号１５は識別表示符号範囲６４で示す領域に形成する。識別表示符号範囲６４の範囲外は第１外部電極８１及び第２外部電極８２があるため、識別表示符号１５を識別表示符号範囲６４の範囲外に形成しても、外部から確認することができないためである。

以上の圧電デバイス１５０においても、表示用金属膜１４が内部の不純ガス及び化学反応で産出する酸素を取り除くことができため、長期にわたり真空度を高めて安定した周波数とＣＩ値を維持する圧電デバイス１５０を提供することができる。

≪第３実施形態≫
本実施形態の表示方法は図１０で示すように箱状のケース１３０の中に音叉型圧電振動片１２０を収納し、透明材料で形成したリッド１１０を載置した圧電デバイス２００に対しても有効である。なお、本実施形態も同様の構成については同じ符号を用いて説明する。以下は圧電デバイス２００について説明する

リッド１１０は透明材料、例えばガラス材料で形成され、リッド１１０の裏面側（ケース１３０側）は可能な限り広い領域で粗面に形成し、ゲッター材を含む表示用金属膜１４を形成し、反転させた識別表示符号１５を形成する。リッド１１０は第１実施形態と異なり凹み部１１を形成する必要はない。なおリッド１１０の製造方法は、第１実施形態と同様に製造することができる。ガラス材料で形成するリッド１１０は歪みが少なく、平坦且つ鏡面に形成できる。

圧電デバイス２００のケース１３０も透明材料、例えばガラス材料で形成されている。ケース１３０はエッチング加工またはサンドブラスト加工により凹形状にして、底部にベース部１３１、側面に壁部１３２を形成する。また同様に、音叉型圧電振動片１２０を載置するための台座部１３３も形成されている。音叉型圧電振動片１２０は、台座部１３３の上部に導電性接着剤で接続され、スルーホール（不図示）を通じて外部電極（不図示）と接続されている。また、ガラス材料で形成するケース１３０は歪みが少なく、壁部１３２の上部（リッド１１０との接合面）も平坦且つ鏡面に形成できるため、リッド１１０での封止も気密を確保するのがたやすい。

ケース１３０の上部にはリッド１１０を載置して接合する。ケース１３０の上部（リッド１１０の接合面）にはアルミニウムなどの接続金属膜（不図示）が形成されている。接続金属膜は真空蒸着装置または化学蒸着装置で形成される。これによりケース１３０とリッド１１０とで陽極接合することが可能となる。

リッド１１０のガラス材は、パイレックス（登録商標）ガラス、ホウ珪酸ガラス及びソーダガラスなどを材料としており、これらはナトリウムイオンなどの金属イオンを含有するガラスである。これらを用いることで、金属とガラス材とを陽極接合することができる。このためケース１３０に形成した接続金属膜と、リッド１１０が接合することができる。

陽極接合とは、金属及び水晶とガラスとを重ね合わせ、熱と高電圧とを加えることで密着接合する方法である。その原理は、加熱と同時にガラス側を陰極、金属及び水晶側を陽極として高電圧を印加する事によりガラス中の陽イオンを陰極側に強制的に拡散させ、ガラスと圧電材料とに静電引力を発生させて密着を促すとともに、ガラスと圧電材料とを化学反応させて接合する方法である。

本実施形態での陽極接合では、ガラス材を陰極、接続金属膜を陽極として高電圧（５００Ｖ〜１ｋＶ）を印加して、加熱（２００°Ｃ〜４００°Ｃ程度）することで接合させる。接続金属膜は、例えばアルミニュウムを用いることで、２００℃程度の加熱温度でアルミニウムとガラス材の酸素が反応して強固な接合が可能となる。

本実施形態においてもケース１３０のベース部１３１にゲッター材を含む表示用金属膜１４を形成し、反転させた識別表示符号１５を形成することが可能である。なお、ベース部１３１に形成する表示用金属膜１４は粗面に形成することで気体吸着面を増加させることもできる。

本発明の表示用金属膜１４は真空蒸着装置または化学蒸着装置により形成していたが、湿式メッキにより形成することも可能である。湿式メッキによる金属膜の形成はその金属面が粗面で形成されるため、サンドブラスト加工によってリッド部の内面及びベース部の内面を粗面に形成しなくとも、表面積を増加させ、気体吸着反応面積を増加させる効果がある。

圧電デバイス１００の斜視図である。 （ａ）は、リッド１０を内面側から見た図である。 （ｂ）は、（ａ）の断面図である。 リッド１０に凹み部１１を形成するフローチャートである。 リッド１０に識別表示符号１５を形成するフローチャートである。 圧電振動フレーム２０の構成を示す平面図である。 （ａ）は、ベース３０のＡ−Ａ断面図であり （ｂ）は、ベース３０を底面側から見た平面図である。 スルーホールが封止される前の状態を示した断面図である。 圧電デバイス１５０の断面構成図を示した図である （ａ）は、ベース６０を内面側から見た平面図である。 （ｂ）は、ベース３０のＢ−Ｂ断面図である。 圧電デバイス２００の斜視図である。

符号の説明

１０ … リッド、１１ … 凹み部、１２ … 枠部、１３ … 天板部
１４ … 表示用金属膜
１５ … 識別表示符号
１６ … レジスト膜
２０ … 圧電振動フレーム、２１ … 音叉型圧電振動片
２２ … フレーム部、２３ … 基部
２４ … 振動腕、２５ … 支持腕、２６ … 接続部
２７ … 溝部
３０ … ベース、３１ … 凹み部、３２ … 枠部、３３ … 底板部
４０ … 錘金属膜
４１ … 第１基部電極、４２ … 第２基部電極
４３ … 第１励振電極、４４ … 第２励振電極
５１ … 第１接続電極、５２ … 第２接続電極
５５ … スルーホール
５９ … 導通電極
６０ … ベース、６１ … 凹み部、６２ … 枠部、６３ … 底板部
６４ … 識別表示符号範囲
７０ … リッド
８０ … 共晶金属ボール
８１ … 第１外部電極、８２ … 第２外部電極
１００，１５０、２００ … 圧電デバイス
１１０ … リッド
１２０ … 音叉型圧電振動片
１３０ … ケース、１３１ … ベース部、１３２ … 壁部、１３３ … 台座部
ＢＧ … ブラストガン

Claims (13)

1. 凹み部を有し透明材料からなるリッド部材と、圧電振動片と、ベース部材とからなる圧電デバイスにおいて、
   前記リッド部材の凹み部に形成された遮光膜と、
   前記遮光膜に形成された識別表示符号と、
   を備えることを特徴とする圧電デバイス。
2. リッド部材と、圧電振動片と、凹み部を有し透明材料からなるベース部材とからなる圧電デバイスにおいて、
   前記ベース部材の凹み部に形成された遮光膜と、
   前記遮光膜に形成された識別表示符号と、
   を備えることを特徴とする圧電デバイス。
3. 前記識別表示符号は、前記遮光膜の一部を削るレーザ加工、サンドブラスト加工又はフォトリソグラフィ加工により形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
4. 前記識別表示符号は、前記遮光膜を形成する際に前記識別表示符号の開口を有するマスクを使って形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
5. 前記遮光膜は前記圧電振動片側の面に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
6. 前記遮光膜は気体吸着特性を有する金属を含むことを特徴とする請求項５に記載の圧電デバイス。
7. 前記遮光膜は、サンドブラスト加工で形成された荒い表面上に形成されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の圧電デバイス。
8. 前記遮光膜は、湿式メッキで荒い表面が形成されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の圧電デバイス。
9. 凹み部を有するベース部材に圧電振動片を取り付ける圧電デバイスの製造方法において、
   透明材料からなるリッド部材又は前記ベース部材の凹み部に遮光膜を成膜する工程と、
   前記遮光膜に識別表示符号を形成する工程と、
   前記リッド部材を前記ベース部材に封止する封止工程と、
   を備えることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
10. リッド部材、圧電振動片を含む圧電フレーム、及びベース部材を有し、前記リッド部材及び前記ベース部材の少なくとも一方は透明材料からなるとともに凹み部が形成されている圧電デバイスの製造方法において、
    前記リッド部材又は前記ベース部材の前記凹み部に遮光膜を成膜する工程と、
    前記遮光膜に識別表示符号を形成する工程と、
    前記ベース部材と前記圧電振動片を含む前記圧電フレームと前記リッド部材とを前記遮光膜が前記圧電振動片側になるように接合する接合工程と、
    を備えることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
11. 前記遮光膜は気体吸着特性を有する金属を含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の圧電デバイスの製造方法。
12. 前記識別表示符号は、前記遮光膜の一部を削るレーザ加工、サンドブラスト加工又はフォトリソグラフィ加工により形成されることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法。
13. 前記識別表示符号は、前記遮光膜を形成する際に前記識別表示符号の開口を有するマスクを使って形成されることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法。