JP5595218B2 - 圧電デバイス及び圧電基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、振動片を取り囲む枠部に引出電極が形成されている圧電基板を有する圧電デバイス及び圧電基板の製造方法に関する。

振動片とこの振動片を取り囲む枠部と枠部から振動片を支持する支持部とを含む圧電基板を有し、枠部の上下面でそれぞれリッド及びベースとが接合される３枚重ねの圧電デバイスがある。このような圧電デバイスでは、圧電基板、リッド及びベースを複数形成したウエハ単位で製造することができるため、一度に大量の圧電デバイスを製造することができる。例えば特許文献１には、枠部の上下面でそれぞれリッド及びベースが接合される３枚重ねの圧電デバイスが開示されている。

特許文献１に開示された圧電デバイスは、振動片を支持する支持部の側面において引出電極が形成されるように、支持部の側面の引出電極の付近で貫通溝部の幅が広く形成されている。

特開２００９−２６０７３９号公報

しかし、特許文献１に開示された圧電デバイスでは、貫通溝部の幅が広く形成されているため、その周辺の枠部の幅が狭くなり強度的に弱くなるおそれがある。また、四角形状の振動片の一辺側からみると、励振電極と引出電極の側面とが一部重なっている領域がある。このように励振電極と引出電極の側面とが一部重なっている領域があると、振動片の振動特性に影響を与え圧電デバイスのＣＩ（クリスタルインピーダンス）値が悪くなるおそれがある。励振電極と引出電極の側面とが一部重なっている領域を無くすように、励振電極の面積を小さくすると、振動特性が悪くなる。このため、安定した振動特性を得るためにはできるだけ振動片の大きさを大きくするとともに励振電極の面積を大きくすることが求められている。

そこで、本発明は、振動片の振動特性に影響を与えないように引出電極が支持部の側面に形成されている圧電デバイスを提供するとともに、支持部の側面に引出電極を有する圧電基板の製造方法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、第１主面及び第２主面に一対の励振電極が形成された四角形状の振動片と、この振動片を取り囲む枠部と、振動片と枠部との間に形成された一定幅の貫通溝部に振動片と枠部とをつなげて支持する支持部と、一対の励振電極から支持部を介して枠部まで形成された一対の引出電極とを有する圧電基板と、枠部の第１主面に接合されるリッド部と、枠部の第２主面に接合される底面と、底面とは反対側の実装面とを含むベース部と、を備える。そして振動片の四角形状の第１辺方向及びこの第１辺と交差する第２辺方向から見て、第１主面に形成された引出電極は、振動片の励振電極と重なり合わない領域で一定幅の貫通溝部の側面を介して第２主面に伸びている。

第２観点の圧電デバイスは、第１観点において、枠部の外辺は四角形状であり、ベース部は底面から実装面の間の側面に形成された一対のキャスタレーションを有しており、実装面に一対の外部電極が形成され、一対のキャスタレーションに一対の外部電極と接続する一対の導通電極は形成されている。

第３観点の圧電デバイスは、第１観点および第２観点において、支持部は第１支持部と第１支持部から貫通溝部を隔てて配置された第２支持部とを有し、第１支持部と第２支持部は振動片の四角形状の角又は第１辺の途中に形成されている。

第４観点の圧電デバイスは、第１観点および第２観点において、支持部は第１支持部と第１支持部から貫通溝部を隔てて配置された第２支持部とを有し、第１支持部と前記第２支持部は振動片の四角形状の対角線上に配置されている。

第５観点の圧電デバイスは、第１観点から第４観点において、一定幅の貫通溝部はウェットエッチングで第１主面から第２主面へ貫通するに必要なだけの幅で形成され、枠部の幅よりも細い。

第６観点の圧電デバイスは、第１観点から第５観点において、第１主面に形成された引出電極が、第２主面に形成された引出電極に比べて枠部に形成された引出電極の長さが短い。

第７観点の圧電基板の製造方法は、圧電材料からなる圧電ウエハに、四角形状の振動片とこの振動片を取り囲む枠部と振動片と枠部とをつないで支持する支持部とを残して一定幅の貫通溝部を形成する貫通溝部形成工程と、圧電ウエハの第１主面、第２主面及び一定幅の貫通溝部の側面に金属膜を形成する金属膜形成工程と、金属膜の表面に露光用のフォトレジストを形成するフォトレジスト形成工程と、振動片の第１主面及び第２主面に一対の励振電極と、一対の励振電極から支持部を介して枠部まで形成された一対の引出電極とが形成されるようにマスクを介して露光する露光工程と、を備える。振動片の四角形状の第１辺方向及びこの第１辺と交差する第２辺方向から見て、第１主面に形成された引出電極が振動片の励振電極と重なり合わない領域で一定幅の貫通溝部の側面を介して第２主面に伸びるように、マスクが形成されている。

第８観点の圧電基板の製造方法は、第７観点において、フォトレジストがポジ型であれば、マスクは振動片の励振電極と重なり合わない領域を遮光し、フォトレジストがネガ型であれば、マスクは振動片の励振電極と重なり合わない領域に開口が形成されている。

第９観点の圧電基板の製造方法は、第７観点および第８観点において、支持部は第１支持部と第１支持部から貫通溝部を隔てて配置された第２支持部とを有し、貫通溝部の側面に形成された引出電極は、第１支持部又は第２支持部の一方で且つその片側側面にのみに配置されている。

本発明によれば、振動片を取り囲む枠部に引出電極が形成されている圧電基板を有しており、振動片の振動特性に影響を与えないように引出電極が形成され、振動片が大きく形成される圧電デバイス及び圧電基板の製造方法を提供できる。

圧電デバイス１００の分解斜視図である。 （ａ）は、圧電デバイス１００の断面図である。 （ｂ）は、リッド部１０の平面図である。 （ｃ）は、ベース部２０の平面図である。 （ａ）は、圧電基板３０の平面図である。 （ｂ）は、圧電基板３０ａの平面図である。 （ａ）は、圧電基板３０ｂの平面図である。 （ｂ）は、圧電基板３０ｃの平面図である。 （ａ）は、圧電基板３０ｄの平面図である。 （ｂ）は、圧電基板３０ｅの平面図である。 圧電基板３０ｆの平面図である。 （ａ）は、図２（ａ）の点線Ｄで囲まれた領域の拡大図である。 （ｂ）は、圧電基板３０とベース部２０aとの接合部の拡大断面図である。 （ｃ）は、引出電極３６と接続電極２６とが接触するように形成された圧電デバイスの圧電基板３０とベース部２０ｂとの接合部の拡大断面図である。 （ｄ）は、引出電極３６と接続電極２６とが直接接触しないように形成された圧電デバイスの圧電基板３０とベース部２０ｂとの接合部の拡大断面図である。 圧電基板３０の製造方法を示すフローチャートである。 （ａ）は、第１マスク４４ａの概略平面図である。 （ｂ）は、第１マスク４４ａと圧電ウエハＷ３０とを重ね合わせた時の概略平面図である。 （ａ）は、図９（ｂ）の一点鎖線Ｅで囲まれた領域の拡大図である。 （ｂ）は、圧電ウエハＷ３０上に形成された圧電基板３０ｄの平面図である。 （ａ）は、第２マスク４４ｂの概略平面図である。 （ｂ）は、第２マスク４４ｂと圧電ウエハＷ３０とを重ね合わせた時の概略平面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

＜圧電デバイス１００の構成＞
図１は、圧電デバイス１００の分解斜視図である。圧電デバイス１００は、リッド部１０、ベース部２０、及び圧電基板３０により構成されている。圧電基板３０は、例えばＡＴカットの水晶材が用いられる。ＡＴカットの水晶材は、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。以下、ＡＴカットの水晶材の軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をＹ’軸及びＺ’軸として用いる。すなわち、圧電デバイス１００において圧電デバイス１００の長手方向をＸ軸方向、圧電デバイス１００の高さ方向をＹ’軸方向、Ｘ及びＹ’軸方向に垂直な方向をＺ’軸方向として説明する。

圧電基板３０は主に、四角形状の振動片３１と振動片３１を取り囲む枠部３２とにより形成されている。また、振動片３１と枠部３２との間には幅が一定で圧電基板３０をＹ’軸方向に貫通する溝である貫通溝部３４が形成されている。貫通溝部３４には振動片３１と枠部３２とをつなげて支持する支持部３３が振動片３１の−Ｘ軸側に形成されている。圧電基板３０は２つの主面を有しており、＋Ｙ’軸側の主面を第１主面３８ａ、−Ｙ’軸側の主面を第２主面３８ｂとする。振動片３１の第１主面３８ａには第１励振電極３５ａが形成され、第２主面３８ｂには第２励振電極３５ｂが形成されている。また第１引出電極３６ａが第１励振電極３５ａから支持部３３及び支持部の側面を通り枠部３２の第２主面３８ｂの−Ｘ軸側であり−Ｚ’軸側である角３２ａにまで形成される。第２引出電極３６ｂは第２励振電極３５ｂから支持部３３を通り枠部３２の第２主面３８ｂの＋Ｘ軸側であり＋Ｚ’軸側である角３２ｂにまで形成されている。圧電基板３０は、枠部３２の第１主面３８ａでリッド部１０に接合され、枠部３２の第２主面３８ｂでベース部２０に接合される。

ベース部２０は、ベース部２０の＋Ｙ’軸側の面であり圧電基板３０の枠部３２の第２主面３８ｂに接合される底面２５ａと、底面２５ａとは反対側の実装面２５ｂとを有しており、実装面２５ｂには外部電極２１が形成されている。また、ベース部２０の四隅であり底面２５ａから実装面２５ｂの間の側面にはキャスタレーション２２が形成されている。キャスタレーション２２には導通電極２３が形成されており、導通電極２３は外部電極２１と接続されている。またベース部２０は＋Ｙ’軸側の面に凹部２４を有している。

リッド部１０の−Ｙ’軸側の面は枠部３２の第１主面３８ａに接続される。リッド部１０は−Ｙ’軸側の面に凹部１１を有している。圧電デバイス１００の振動片３１は、凹部１１及び凹部２４が形成するキャビティ４１（図２（ａ）参照）内に配置される。

図２（ａ）は、圧電デバイス１００の断面図である。また、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図である。リッド部１０及び圧電基板３０、圧電基板３０及びベース部２０はそれぞれ封止材４０により接合されている。封止材４０には、例えば低融点ガラス、エポキシ樹脂及びポリイミド樹脂の接着剤等が用いられる。また、ベース部２０と圧電基板３０とが接合された後に表面電極５０が外部電極２１の表面及びキャスタレーション２２にスパッタ又は無電解メッキ等の方法により形成される。表面電極５０は外部電極２１、導通電極２３及び第１引出電極３６ａ又は第２引出電極３６ｂを互いに電気的に接続するように形成されている。第１引出電極３６ａは、貫通溝部３４の側面の一部である電極引出部３７にも形成され、第１主面３８ａに形成されている第１引出電極３６ａから第２主面３８ｂに形成されている第１引出電極３６ａまで接続されている。

図２（ｂ）は、リッド部１０の平面図である。リッド部１０は、主面が四角形状に形成されている。また、−Ｙ’軸側の面には凹部１１が形成されており、凹部１１の周辺領域は枠部３２の第１主面３８ａに封止材４０を介して接合される。

図２（ｃ）は、ベース部２０の平面図である。ベース部２０は、主面が四角形状で四隅にキャスタレーション２２が形成されており、キャスタレーション２２には導通電極２３（図２（ａ）参照）が形成されている。また、ベース部２０の＋Ｙ’軸側の面である底面２５ａには四角形状の凹部２４が形成されており、凹部２４の周辺領域は圧電基板３０の枠部３２に接合される。

＜圧電基板３０及びその変形例＞
圧電基板３０は、様々な形状に形成されることができる。以下に、圧電基板３０及び圧電基板３０の変形例である圧電基板３０ａから圧電基板３０ｆについて説明する。

図３（ａ）は、圧電基板３０の平面図である。圧電基板３０に形成される第１引出電極３６ａは、第１励振電極３５ａから支持部３３（図中の一点鎖線で挟まれた領域）及び貫通溝部３４の側面の一部である電極引出部３７を通り枠部３２の第２主面３８ｂの角３２ａまで形成されている。また、第２引出電極３６ｂは、第２励振電極３５ｂから支持部３３を通り枠部３２の第２主面３８ｂの角３２ｂまで形成されている。第１引出電極３６ａは第２引出電極３６ｂの長さよりも短く形成されている。また、枠部３２の＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側の幅をＷｚ、枠部３２の＋Ｘ軸側及び−Ｘ軸側の幅をＷｘとすると、幅Ｗｚと幅Ｗｘとは等しくなるように形成されている。さらに、貫通溝部３４のＺ’軸に垂直な部分の幅をＭｚ、貫通溝部３４のＸ軸に垂直な部分の幅をＭｘとすると、幅Ｍｚと幅Ｍｘとが等しくなるように形成されている。第１励振電極３５ａ及び第２励振電極３５ｂのＺ’軸と垂直な辺を第１辺３９ａ、Ｘ軸と垂直な辺を第２辺３９ｂとし、第１辺３９ａの長さをＲｚ、第２辺３９ｂの長さをＲｘとする。第１辺３９ａの長さＲｚ及び第２辺３９ｂの長さＲｘは、振動片３１のＸ軸及びＺ’軸方向の大きさに合わせて、できるだけ大きく形成される。安定した振動周波数が得られるからである。そして、圧電基板３０をＹ’軸に垂直にＺ’軸方向に見た場合に、電極引出部３７の第１引出電極３６ａと励振電極３５の第１辺３９ａとが重なっておらず、圧電基板３０をＹ’軸に垂直にＸ軸方向に見た場合に、電極引出部３７の第１引出電極３６ａと励振電極３５の第２辺３９ｂとが重なっていない。電極引出部３７に形成された第１引出電極３６ａが、第１励振電極３５ａ及び第２励振電極３５ｂの第１辺３９ａ又は第２辺３９ｂと重なっていると、側面である電極引出部３７の第１引出電極３６ａが振動特性を悪化させることがあるからである。

圧電基板３０は、振動片３１を大きく形成し、それと共に励振電極３５を大きく形成することで安定した振動周波数を得ることができる。そのため、貫通溝部３４はその幅が小さく形成され、振動片３１の大きさが大きく形成されることが望ましい。このため貫通溝部３４はウェットエッチング又はサンドブラスト等で貫通することができる最小の幅であることが好ましい。また圧電基板３０の強度を考えて貫通溝部３４の幅は一定であることが好ましい。

また、電極引出部３７に形成される第１引出電極３６ａの金属厚は側面であるためスパッタ又は真空蒸着では形成し難く薄くなり易い。このため、第１引出電極３６ａの全体の電気抵抗値は第２引出電極３６ｂの電気抵抗値よりも高くなりやすい。そのため、電極引出部３７が形成される第１引出電極３６ａの長さを、第２引出電極３６ｂの長さより短くなるように形成することで、第１引出電極３６ａの電気抵抗値と第２引出電極３６ｂの電気抵抗値との差を小さくしている。

さらに、ベース部２０にはキャスタレーション２２が形成されているが、圧電基板３０にはキャスタレーションが形成されていない。圧電基板にキャスタレーションが形成される場合は、ベース部２０と圧電基板との接合時に発生する位置ずれを考慮してキャスタレーションを大きめに作製しなければならず、この場合、圧電基板の落下等の衝撃等に対する強度が弱くなってしまう。圧電基板３０にはキャスタレーションが形成されていないので落下等の衝撃等に対する強度を強く保つことができる。また圧電基板３０は、後述する圧電基板３０の変形例に比べて支持部３３が振動片３１及び枠部３２と接続している部分の長さが長いため、剛性が高く落下等の衝撃等に対して強い。

図３（ｂ）は、圧電基板３０ａの平面図である。圧電基板３０ａは圧電基板３０の変形例であり、圧電基板３０よりも支持部３３のＺ’軸方向の長さが短く形成されている。そのため、貫通溝部３４の溝に沿った長さは圧電基板３０よりも長くなる。また、圧電基板３０ａにおいても貫通溝部３４の幅Ｍｚ及び幅Ｍｘは等しくなるように形成されている。圧電基板３０ａは支持部３３のＺ’軸方向の長さを短くすることで、振動片３１で発生した振動エネルギーを閉じ込めやすく、ＣＩ値を低くすることができる。また、電極引出部３７を形成することができる領域を広く取ることができるため、電極引出部３７に形成される電極の電気抵抗値を小さくすることができる。

図４（ａ）は、圧電基板３０ｂの平面図である。圧電基板３０ｂは、第１支持部３３ａ及び第１支持部３３ａの＋Ｚ’軸方向に形成された第２支持部３３ｂの２つの支持部により振動片３１が支持されている。第１支持部３３ａには第１引出電極３６ａが、第２支持部３３ｂには第２引出電極３６ｂが形成されている。圧電基板３０ｂには第１支持部３３ａと第２支持部３３ｂとの間にも幅Ｍｘで貫通溝部３４が形成されており、貫通溝部３４の幅Ｍｚ及び幅Ｍｘは等しくなるように形成されている。圧電基板３０ｂは圧電基板３０よりも支持部３３ａ、３３ｂが振動片３１と接続している領域が小さいため、振動片３１で発生した振動エネルギーを閉じ込めやすく、ＣＩ値を低く抑えることができる。そして、圧電基板３０ｂをＹ’軸に垂直にＺ’軸方向に見た場合に、電極引出部３７の第１引出電極３６ａと励振電極３５の第１辺３９ａとが重なっておらず、圧電基板３０ｂをＹ’軸に垂直にＸ軸方向に見た場合に、電極引出部３７の第１引出電極３６ａと励振電極３５の第２辺３９ｂとが重なっていない。

図４（ｂ）は、圧電基板３０ｃの平面図である。圧電基板３０ｃは、圧電基板３０ｂの第１支持部３３ａを＋Ｚ’軸側に移動させ、第２支持部３３ｂを−Ｚ’軸側に移動させて形成されている。そのため、図４（ｂ）に示されるように電極引出部３７を形成することができる領域が広くなり、電極引出部３７に形成される電極の幅を大きく取ることができるため電極引出部３７に形成される電極の電気抵抗値を小さくする事ができる。つまり、圧電基板３０ｃは圧電基板３０ｂよりも第１引出電極３６ａの電気抵抗値を小さく抑えることができる。そして、圧電基板３０ｃをＹ’軸に垂直にＺ’軸方向に見た場合に、電極引出部３７の第１引出電極３６ａと励振電極３５の第１辺３９ａとが重なっておらず、圧電基板３０ｃをＹ’軸に垂直にＸ軸方向に見た場合に、電極引出部３７の第１引出電極３６ａと励振電極３５の第２辺３９ｂとが重なっていない。

図５（ａ）は、圧電基板３０ｄの平面図である。圧電基板３０ｄは、第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂが振動片３１の角と枠部３２の内側の角とをつなぎ、互いに振動片３１に対して対角上に配置されるように形成されている。また、圧電基板３０ｃをＹ’軸に垂直にＺ’軸方向に見た場合に、電極引出部３７の第１引出電極３６ａと励振電極３５の第１辺３９ａとが重なっておらず、圧電基板３０ｃをＹ’軸に垂直にＸ軸方向に見た場合に、電極引出部３７の第１引出電極３６ａと励振電極３５の第２辺３９ｂとが重なっていない。圧電基板３０ｄでは、電極引出部３７が形成される領域をなるべく広く取ることができるように、電極引出部３７が第１支持部３３ａの両側に形成されていることが望ましい。圧電基板３０ｄは、圧電基板３０ｂ等の第１支持部３３ａと第２支持部３３ｂとが振動片３１の同じ側に形成される圧電基板よりも剛性が高くなる。

図５（ｂ）は、圧電基板３０ｅの平面図である。圧電基板３０ｅは、第１支持部３３ａ及び第２支持部３３ｂが互いに振動片３１に対して対角上に配置されるように形成され、Ｘ軸に平行になるように形成されている。そのため、圧電基板３０ｅは圧電基板３０ｄに比べて電極引出部３７の位置に、貫通溝部３４の鋭角がないため貫通溝部３４をエッチング又はサンドブラスト等で形成しやすい。また電極引出部３７に所定の厚さの第１引出電極３６ａを形成しやすい。

図６は、圧電基板３０ｆの平面図である。圧電基板３０ｆは、振動片３１及び貫通溝部３４の一部に曲線が形成されている。また、貫通溝部３４の幅Ｍｚ及び幅Ｍｘは等しく、電極引出部３７は、第１辺３９ａを＋Ｚ’軸方向及び−Ｚ’軸方向に移動させた領域及び第２辺３９ｂを＋Ｘ軸方向及び−Ｘ軸方向に移動させた領域に重ならないように形成されている。振動片３１、励振電極３５及び貫通溝部３４は、その一部が曲線で形成されていても良い。例えば、枠部３２の貫通溝部３４側の角を図６に示すように曲線状に形成することにより、枠部３２の角における厚さを厚くする事ができ、枠部３２の剛性を高めることができる。

＜圧電基板とベース部との接合方法＞
圧電基板とベース部とは様々な方法により接合される。また接合方法により、ベース部に形成される電極の形状又は電極が形成される方法が異なる。以下、図７を参照して、ベース部に形成される電極及び圧電基板とベース部との接合方法について説明する。

図７（ａ）は、図２（ａ）の点線Ｄで囲まれた領域の拡大図である。圧電基板３０及びベース部２０に形成される電極は、クロム（Ｃｒ）層４６ａと金（Ａｕ）層４６ｂとにより構成されている。まずクロム層４６ａが圧電基板３０及びベース部２０上に形成され、クロム層４６ａの表面に金層４６ｂが形成される。クロム層４６ａは圧電基板３０及びベース部２０との接合強度を強くするために形成され、金層４６ｂはクロム層４６ａが酸化されて電気抵抗値が上昇することを防いでいる。また、圧電基板３０とベース部２０とは封止材４０を介して互いに接合されている。封止材４０は、例えば低融点ガラス、エポキシ樹脂及びポリイミド樹脂の接着剤等が用いられる。図７（ａ）では、圧電基板３０とベース部２０とが封止材４０により接合され、その後、表面電極５０がスパッタ及び無電解メッキ等の方法により形成される。表面電極５０は、外部電極２１及びキャスタレーション２２に形成されることにより、引出電極３６の一部、外部電極２１及び導通電極２３の表面に形成され、互いに電気的に接続している。

図７（ｂ）は、圧電基板３０とベース部２０ａとの接合部の拡大断面図である。図７（ｂ）では、まず、圧電基板３０とベース部２０ａとが封止材４０を介して互いに接合される。この時に、圧電基板３０には引出電極３６が形成されているが、ベース部２０ａには外部電極２１及び導通電極２３等の電極は形成されていない。圧電基板３０とベース部２０ａとを接合した後に、外部電極２１が形成される位置とキャスタレーション２２とに、スパッタ等によりクロム層４６ａ、金層４６ｂが形成される。このクロム層４６ａ及び金層４６ｂは外部電極２１及び導通電極２３となる。またクロム層４６ａ及び金層４６ｂは同時に引出電極３６上にも形成されるため、外部電極２１及び導通電極２３と引出電極３６とが電気的に接続されることとなる。

図７（ｃ）は、引出電極３６と接続電極２６とが接触するように形成された圧電デバイスの圧電基板３０とベース部２０ｂとの接合部の拡大断面図である。ベース部２０ｂには、外部電極２１、導通電極２３及び底面２５ａ上に接続電極２６が形成され、互いに電気的に接続されている。ベース部２０ｂと圧電基板３０とは、接続電極２６と引出電極３６とが接触し、電気的に接続された状態で互いに接合されている。

図７（ｄ）は、引出電極３６と接続電極２６とが直接接触しないように形成された圧電デバイスの圧電基板３０とベース部２０ｂとの接合部の拡大断面図である。図７（ｄ）は図７（ｃ）とは異なり、圧電基板３０の引出電極３６とベース部２０ｂの接続電極２６とが互いに直接接触せずに形成されている。図７（ｄ）では、圧電基板３０とベース部２０ｂとを封止材４０を介して接合した後に表面電極５０を外部電極２１及びキャスタレーション２２に形成することにより引出電極３６と外部電極２１とを電気的に接続させている。図７（ｃ）のように引出電極３６と接続電極２６とを直接接触する場合に於いても、表面電極５０を形成することにより引出電極３６と接続電極２６との接触不良による不良品の発生を防ぐことができる。

＜圧電基板３０の製造方法＞
圧電基板３０は、圧電材料を基材とする圧電ウエハＷ３０上に貫通溝部３４、励振電極３５及び引出電極３６が形成されることにより作製される。以下、図８のフローチャートを参照して圧電ウエハＷ３０に貫通溝部３４、励振電極３５及び引出電極３６が形成されて圧電基板３０が作製される過程を説明する。

図８は、圧電基板３０の製造方法を示すフローチャートである。図８（ａ）から図８（ｆ）は、フローチャートを説明するために参照される図であり、圧電ウエハＷ３０に形成される圧電基板３０の、図１における圧電基板３０のＡ―Ａ断面を示している。また、図２（ａ）の圧電基板３０と同じ部分の断面が示されている。

まず、ステップＳ００１で、圧電ウエハＷ３０に貫通溝部３４が形成される。図８（ａ）では、圧電ウエハＷ３０の断面の一部が示されている。ステップＳ００１では、この圧電ウエハＷ３０に、エッチングを行って貫通溝部３４を形成する（図８（ｂ）参照）。貫通溝部３４が形成されることにより、貫通溝部３４の側面の一部である電極引出部３７も形成される。ステップＳ００１は、貫通溝部形成工程である。

次に、ステップＳ００２では、圧電ウエハＷ３０に金属膜４２が形成される（図８（ｃ）参照）。金属膜４２は、貫通溝部３４の側面を含んだ圧電ウエハＷ３０の全体にクロム膜が形成され、クロム膜上に金膜が形成されることにより形成されている。ステップＳ００２は、金属膜形成工程である。

次に、ステップＳ００３では、圧電ウエハＷ３０に形成された金属膜４２の表面に露光用のフォトレジスト４３が形成されるフォトレジスト形成工程である（図８（ｄ）参照）。以降の説明では、フォトレジスト４３は現像後に露光部が除去された状態になるポジ型のフォトレジストであるとして説明する。

次に、ステップＳ００４では、フォトレジスト４３が露光され現像される。フォトレジスト４３の露光工程では、第１主面３８ａ及び電極引出部３７の電極を形成するための第１マスク４４ａと、第２主面３８ｂの電極を形成するための第２マスク４４ｂとが用いられる。

図９（ａ）は、第１マスク４４ａの概略平面図である。第１マスク４４ａは、第１励振電極３５ａ、第１主面３８ａに形成される第１引出電極３６ａ及び電極引出部３７に形成される第１引出電極３６ａを覆う。図９（ａ）では、このマスクが形成されている領域が第１マスク領域４７ａとして示されている。第１マスク領域４７ａは、第１励振電極３５ａを覆う領域４７ｃと、第１主面３８ａに形成される第１引出電極３６ａ及び電極引出部３７に形成される第１引出電極３６ａとを覆う領域４７ｄとにより形成されている。図９（ａ）では、説明のため３つの圧電基板３０に対応した第１マスク領域４７ａのみが示されている。

図９（ｂ）は、第１マスク４４ａと圧電ウエハＷ３０とを重ね合わせた時の概略平面図である。図９（ｂ）では、圧電ウエハＷ３０の第１主面３８ａの側に第１マスク４４ａが配置されている。そのため、図９（ｂ）では第１マスク４４ａは実線で、圧電ウエハＷ３０は点線で表わされている。図９（ｂ）では、説明のため３箇所の圧電基板３０が形成される領域３０ｇが点線で示されている。圧電ウエハＷ３０にはオリエンテーションフラット４５が形成され、圧電ウエハＷ３０の結晶軸の方向を確認する時の参考とされる。第１マスク４４ａは、領域３０ｇの第１励振電極３５ａが形成される位置に領域４７ｃが重なり、領域３０ｇの第１主面３８ａに形成される第１引出電極３６ａ及び電極引出部３７に形成される第１引出電極３６ａが形成される位置に領域４７ｄが重なるように配置される。

図１０（ａ）は、図９（ｂ）の一点鎖線Ｅで囲まれた領域の拡大図である。また図１０（ａ）は、ウエハ上に形成される１つの圧電基板３０及び圧電基板３０の第１主面３８ａに配置された第１マスク領域４７ａが示されている。圧電基板３０には貫通溝部３４が形成されている。第１マスク領域４７ａの電極引出部３７に形成される第１引出電極３６ａに対応する領域が貫通溝部３４の電極引出部３７の上部のみを覆うものであった場合、フォトレジスト４３の露光時に照射される紫外線を含む光が第１マスク領域４７ａに対して斜めから入射して電極引出部３７に形成される第１引出電極３６ａも露光されてしまう場合がある。また、第１マスク４７ａが領域３０ｇに対してずれてしまった場合、電極引出部３７に形成される第１引出電極３６ａに対応する領域が第１マスク領域４７ａで覆われなくなってしまう場合がある。このようなことを避けるために、第１マスク領域４７ａの電極引出部３７に形成される第１引出電極３６ａが形成される領域は、電極引出部３７ａを含む貫通溝部３４の端部（貫通溝部の３辺）が覆われるように形成されている。図１０（ａ）では、この第１マスク領域４７ａの領域が領域４７ｅとして示されている。この領域４７ｅにより、第１マスク領域４７ａに対して斜めから入射する紫外線を含む光、及び第１マスク領域４７ａのずれに起因して電極引出部３７に形成されるフォトレジスト４３が露光されてしまうことを防ぐことができる。

図１０（ｂ）は、圧電ウエハＷ３０上に形成された圧電基板３０ｄの平面図である。圧電基板３０ｄ上に配置される第１マスク領域４７ａの形状は、圧電基板３０ｄの第１励振電極３５ａ、第１主面３８ａに形成される第１引出電極３６ａ及び電極引出部３７に形成される第１引出電極３６ａが形成される領域を覆うように形成されている。図１０（ａ）と同様に、第１マスク領域４７ａは電極引出部３７を含む貫通溝部３４上の点線で囲まれた領域４７ｅを含んでいる。

図１１（ａ）は、第２マスク４４ｂの概略平面図である。第１マスク４４ｂは、第２励振電極３５ｂ、第２主面３８ｂに形成される第２引出電極３６ｂ、第２主面３８ｂに形成される第１引出電極３６ａ及び電極引出部３７に形成される第１引出電極３６ａを覆うマスクが形成されている。図１１（ａ）では、このマスクが形成されている領域が第２マスク領域４７ｂとして示されている。第２マスク領域４７ｂは、第２励振電極３５ｂを覆う領域４７ｆと、第２主面３８ｂに形成される第２引出電極３６ｂを覆う領域４７ｇと、第２主面３８ｂに形成される第１引出電極３６ａ及び電極引出部３７に形成される第１引出電極３６ａとを覆う領域４７ｈとにより形成されている。領域４７ｈは、図１０（ａ）に示されるように電極引出部３７を含む貫通溝部３４全体が覆われる領域４７ｅを含んでいる。図１１（ａ）は、説明のため３箇所の第２マスク領域４７ｂのみが示されている。

図１１（ｂ）は、第２マスク４４ｂと圧電ウエハＷ３０とを重ね合わせた時の概略平面図である。図１１（ｂ）では、圧電ウエハＷ３０の第２主面３８ｂに第２マスク４４ｂが配置されている様子が示されている。また、３箇所の圧電基板３０が形成される領域３０ｇが実線で示され、第２マスク領域４７ｂが点線で示されている。圧電基板３０の第２主面３８ｂに形成される電極は、このような第２マスク４４ｂを用いることにより形成される。

図８に戻って、図８（ｅ）では、ステップＳ００４で行われる露光の様子が示されている。圧電ウエハＷ３０の＋Ｙ’軸側の面に第１マスク４４ａが配置され、圧電ウエハＷ３０の−Ｙ’軸側の面に第２マスク４４ｂが配置されている。この状態で圧電ウエハＷ３０には＋Ｙ’軸側及び−Ｙ’軸側より紫外線を含む光が照射され、フォトレジスト４３を露光する。第１マスク４４ａ及び第２マスク４４ｂで覆われていないフォトレジスト４３は、紫外線を含む光により露光され、現像される。更に、現像されたフォトレジスト４３の下層に形成されていた金属膜４２が除去される。図８（ｅ）では、除去される金属膜４２及び現像される部分のフォトレジスト４３を領域４８として示されている。電極引出部３７に形成された金属膜４２及びフォトレジスト４３は除去されずに残っている。図８（ｆ）では、圧電ウエハＷ３０からステップＳ００４の後に全てのフォトレジスト４３が除去された状態が示されている。また図８（ｆ）は、圧電ウエハＷ３０に図３（ａ）に示された圧電基板３０が形成された状態である。

図８では、ポジ型のフォトレジストが使用された例を示したが、フォトレジスト４３にはネガ型のフォトレジストが使用されても良い。ポジ型のフォトレジストは現像後に露光部が除去された状態になるが、ネガ型のフォトレジストが用いられる場合は現像後に露光部分が残る。そのため、ネガ型のフォトレジストが使用される場合には、図８から図１１に示された第１マスク４４ａ及び第２マスク４４ｂでは、第１マスク領域４７ａ及び第２マスク領域４７ｂで示された領域に開口が形成され、それ以外の領域が紫外線を含む光を遮光する領域として形成される。

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。

例えば、圧電基板３０の例としてＡＴカットの水晶材が用いられた場合を示したが、同じように厚みすべりモードで振動するＢＴカットなどであっても同様に適用できる。さらに圧電基板３０は水晶材のみならず、タンタル酸やニオブ酸リチウムあるいは圧電セラミックを含む圧電材料に基本的に適用できる。また、圧電基板とともにＩＣチップを搭載した水晶発振器等にも適用することができる。

１０ … リッド部
１１、２４ … 凹部
２０ … ベース部
２１ … 外部電極
２２ … キャスタレーション
２３ … 導通電極
２５ａ … 底面、 ２５ｂ … 実装面
２６ … 接続電極
３０ … 圧電基板
３１ … 振動片
３２ … 枠部
３３ … 支持部
３３ａ … 第１支持部、 ３３ｂ … 第２支持部
３４、３４ａ … 貫通溝部
３５ａ … 第１励振電極、 ３５ｂ … 第２励振電極
３６ａ … 第１引出電極、 ３６ｂ … 第２引出電極
３７ … 電極引出部
３８ａ … 第１主面、 ３８ｂ … 第２主面
３９ａ … 第１辺
３９ｂ … 第２辺
４０ … 封止材
４１ … キャビティ
４２ … 金属膜
４３ … フォトレジスト
４４ａ … 第１マスク、 ４４ｂ … 第２マスク
４５ … オリエンテーションフラット
４６ａ … クロム（Ｃｒ）層、 ４６ｂ … 金（Ａｕ）層
４７ａ … 第１マスク領域、 ４７ｂ … 第２マスク領域
５０ … 表面電極
１００ … 圧電デバイス
Ｗ３０ … 圧電ウエハ

Claims (9)

1. 第１主面及び第２主面に一対の励振電極が形成された四角形状の振動片と、この振動片を取り囲む枠部と、前記振動片と前記枠部との間に形成された一定幅の貫通溝部に前記振動片と前記枠部とをつなげて支持する支持部と、前記一対の励振電極から前記支持部を介して前記枠部まで形成された一対の引出電極とを有する圧電基板と、
   前記枠部の前記第１主面に接合されるリッド部と、
   前記枠部の前記第２主面に接合される底面と、前記底面とは反対側の実装面とを含むベース部と、を備え、
   前記振動片の四角形状の第１辺方向及びこの第１辺と交差する第２辺方向から見て、前記第１主面に形成された引出電極は、前記振動片の励振電極と重なり合わない領域で前記一定幅の貫通溝部の前記支持部及び前記枠部の側面を介して前記第２主面に伸びている圧電デバイス。
   
2. 前記枠部の外辺は四角形状であり、
   前記ベース部は底面から前記実装面の間の側面に形成された一対のキャスタレーションを有しており、
   前記実装面に一対の外部電極が形成され、前記一対のキャスタレーションに前記一対の外部電極と接続する一対の導通電極は形成されている請求項１に記載の圧電デバイス。
3. 前記支持部は第１支持部と前記第１支持部から前記貫通溝部を隔てて配置された第２支持部とを有し、
   前記第１支持部と前記第２支持部は前記振動片の四角形状の角又は前記第１辺の途中に形成されている請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
4. 前記支持部は第１支持部と前記第１支持部から前記貫通溝部を隔てて配置された第２支持部とを有し、
   前記第１支持部と前記第２支持部は前記振動片の四角形状の対角線上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。
5. 前記一定幅の貫通溝部はウェットエッチングで前記第１主面から前記第２主面へ貫通するに必要なだけの幅で形成され、前記枠部の幅よりも細い請求項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. 前記第１主面に形成された引出電極は、前記第２主面に形成された引出電極に比べて前記枠部に形成された引出電極の長さが短い請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
7. 圧電基板を製造する方法において、
   圧電材料からなる圧電ウエハに、四角形状の振動片とこの振動片を取り囲む枠部と前記振動片と前記枠部とをつないで支持する支持部とを残して一定幅の貫通溝部を形成する貫通溝部形成工程と、
   前記圧電ウエハの第１主面、第２主面及び前記一定幅の貫通溝部の側面に金属膜を形成する金属膜形成工程と、
   前記金属膜の表面に露光用のフォトレジストを形成するフォトレジスト形成工程と、
   前記振動片の前記第１主面及び前記第２主面に一対の励振電極と、前記一対の励振電極から前記支持部を介して前記枠部まで形成された一対の引出電極とが形成されるようにマスクを介して露光する露光工程と、を備え、
   前記振動片の四角形状の第１辺方向及びこの第１辺と交差する第２辺方向から見て、前記第１主面に形成された引出電極が、前記振動片の励振電極と重なり合わない領域で前記一定幅の貫通溝部の前記支持部及び前記枠部の側面を介して前記第２主面に伸びるように、前記マスクが形成されている圧電基板の製造方法。
   
   
8. 前記フォトレジストがポジ型であれば、前記マスクは前記振動片の励振電極と重なり合わない領域を遮光し、
   前記フォトレジストがネガ型であれば、前記マスクは前記振動片の励振電極と重なり合わない領域に開口が形成されている請求項７に記載の圧電基板の製造方法。
9. 前記支持部は第１支持部と前記第１支持部から前記貫通溝部を隔てて配置された第２支持部とを有し、
   前記貫通溝部の側面に形成された前記引出電極は、前記第１支持部又は前記第２支持部の一方で且つその片側側面にのみに配置されている請求項７又は請求項８に記載の圧電基板の製造方法。

Images