JP5637868B2 - 圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、枠部を有する圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法に関する。

所定の振動数で振動する振動部と振動部を囲む枠部とを有する圧電フレームを含む圧電デバイスが知られている。このような圧電デバイスは、圧電フレームがベース及びリッドにより挟まれて形成され、圧電フレームの振動部に形成される励振電極がベースに形成される外部電極と電気的に接続される。このとき、励振電極の一方の側に引き出される引出電極はベースの他方の側に形成される外部電極に接続されるために電極が長い距離に渡って形成される。このような引出電極は、電極が形成される距離に比例して引出電極の電気抵抗値が大きくなるため、引出電極はその幅が広く形成されることにより電気抵抗値が小さくなるように形成される。例えば、特許文献１には枠部の表裏面及び内側の面に引出電極が形成された圧電デバイスが開示されている。

特開２００９−６５５２１号公報

しかし、特許文献１では、枠部と振動部との間のスリットの内側を通って電極が形成されているため、内側に形成された引出電極は浮遊容量の発生原因となり、振動片のクリスタルインピーダンス値又は振動周波数等の振動特性に影響を及ぼすという問題がある。

そこで本発明は、枠部の外側側面に引出電極を形成することにより浮遊容量の発生を抑え、引出電極の電気抵抗値が低くされた圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法を提供する。

第１観点の圧電デバイスは、両主面に形成された一対の励振電極により振動する圧電振動部と、圧電振動部を囲む４辺からなる矩形状の枠部と、圧電振動部と枠部のうちの第１辺又は第１辺の端部の近傍とを連結する連結部と、を有する圧電フレームを備え、圧電フレームの枠部は、一対の励振電極の一方から連結部を介して第１辺の側に引き出された第１引出電極と、一対の励振電極の他方から連結部及び枠部の第１辺に交差する第２辺の圧電振動部の反対側の外側側面を介して第１辺に対向する側に引き出された第２引出電極とを備える。

第２観点の圧電デバイスは、第１観点において、第２引出電極が、第２辺の両主面上に形成されている。

第３観点の圧電デバイスは、第１観点又は第２観点において、第１引出電極が、枠部の第２辺に対向する側の圧電振動部の反対側の外側側面を介して形成される。

第４観点の圧電デバイスは、第１観点から第３観点において、枠部に接合され励振電極に電圧を印加する外部電極を第１辺の側と第１辺に対向する側とに有するベース部を備え、第１引出電極が第１辺の側に形成される外部電極に電気的に接続され、第２引出電極が第１辺に対向する側に形成される外部電極に電気的に接続される。

第５観点の圧電デバイスは、第４観点において、ベース部の四隅にそれぞれ外部電極が形成され、第１引出電極が圧電フレームの四隅の一つである第１隅の両主面に形成され、第２引出電極が圧電フレームの四隅の一つであり第１隅とは異なる第２隅の両主面に形成されており、圧電フレームのどちらの主面をベース部に接合するかを選択することにより、一対の励振電極が接続される外部電極を選択することができる。

第６観点の圧電デバイスは、第１観点から第３観点において、圧電デバイスを発振させる発振回路を有する集積回路を備える。

第７観点の圧電デバイスの製造方法は、両主面に形成された一対の励振電極により振動する圧電振動部及び圧電振動部を囲む４辺からなる矩形状の枠部と圧電振動部と枠部のうちの第１辺又は第１辺の端部の近傍とを連結する連結部とを有する圧電フレームと、枠部に接合され励振電極に電圧を印加する外部電極を第１辺の側と第１辺に対向する側とに有するベース部とを備える圧電デバイスの製造方法である。また、圧電デバイスの製造方法は、複数の圧電フレームを含み、隣り合う圧電フレームの間で且つ第１辺と交差する枠部の第２辺に圧電ウエハを貫通した貫通孔と、一対の励振電極と、一対の励振電極の一方から枠部の第１辺の側まで引き出した第１引出電極と、一対の励振電極の他方から枠部の第２辺の外側側面を介して枠部の第１辺に対向する側まで引き出した第２引出電極と、が形成された圧電ウエハを用意する工程と、一対の外部電極を含む複数のベース部が形成されたベースウエハを用意する工程と、圧電ウエハとベースウエハとを接合する接合工程と、を備える。

第８観点の圧電デバイスの製造方法は、第７観点において、第１引出電極が枠部の第２辺に対向する側の圧電振動部の反対側の外側側面を介して形成され、切断工程前に圧電デバイスを発振させる発振回路を有する複数の集積回路を用意する工程と、ベースウエハに集積回路を載置する工程と、接合工程後に圧電デバイスを単位として切断する切断工程と、切断工程後に枠部の外側側面に形成された第１引出電極及び第２引出電極を介して圧電振動部の周波数特性を測定する測定工程と、をさらに備える。

第９観点の圧電デバイスの製造方法は、第７観点又は第８観点において、第２引出電極が、第２辺の両主面上に形成されている。

本発明によれば、枠部の外側側面に引出電極を形成することにより浮遊容量の発生が抑えられ、引出電極の電気抵抗値が低くされた圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法を提供することができる。

圧電デバイス１００の分解斜視図である。 （ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図である。 （ｂ）は、図１のＢ−Ｂ断面図である。 （ｃ）は、＋Ｚ’軸側から見た圧電デバイス１００の側面図である。 （ａ）は、圧電フレーム１０の平面図である。 （ｂ）は、−Ｙ’軸側の面の電極が示された圧電フレーム１０の平面図である。 （ｃ）は、圧電フレーム１０の＋Ｚ’軸側の外側側面が示された図である。 圧電デバイス１００の製造方法が示されたフローチャートである。 （ａ）は、圧電ウエハＷ１０の平面図である。 （ｂ）は、図５（ａ）の点線で囲まれた領域４３を拡大した図である。 リッドウエハＷ２０の平面図である。 ベースウエハＷ３０の平面図である。 圧電デバイス２００の分解斜視図である。 （ａ）は、圧電フレーム１１０の平面図である。 （ｂ）は、圧電フレーム１１０の−Ｙ’軸側の面の電極を示した平面図である。 （ｃ）は、枠部１２の第４辺Ｌ４の外側側面が示された図である。 （ｄ）は、枠部１２の第２辺Ｌ２の外側側面が示された図である。 （ａ）は、圧電ウエハＷ１１０の平面図である。 （ｂ）は、図１０（ａ）の点線で囲まれた領域１４３を拡大した図である。 圧電デバイス３００の分解斜視図である。 圧電デバイス４００の分解斜視図である。 （ａ）は、図１２のＣ−Ｃ断面図である。 （ｂ）は、図１２のＤ−Ｄ断面図である。 圧電デバイス４００の製造方法が示されたフローチャートである。

以下、本発明の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。

（第１実施形態）
＜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、表面実装型の圧電振動子であり、プリント基板等に実装されて使用される。圧電デバイス１００は主に、圧電フレーム１０と、リッド部２０と、ベース部３０とにより構成されている。リッド部２０及びベース部３０には、水晶材及びガラス等の電気を通さない絶縁材が用いられる。また、圧電フレーム１０には例えば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。以下の説明では、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。

圧電フレーム１０は、圧電振動部１１と圧電振動部１１を囲む枠部１２とを有している。また、枠部１２は、Ｚ’軸方向に伸びＸ軸方向で対向した−Ｘ軸側の第１辺Ｌ１及び＋Ｘ軸側の第３辺Ｌ３を有し、Ｘ軸方向に伸びＺ’軸方向で対向した＋Ｚ’軸側の第２辺Ｌ２及び−Ｚ’軸側の第４辺Ｌ４を有している。さらに、圧電振動部１１と枠部１２との間には、圧電フレーム１０をＹ’軸方向に貫通する貫通部１３と、圧電振動部１１と枠部１２の第１辺Ｌ１とを圧電振動部１１の−Ｘ軸側で連結する連結部１４とが形成されている。圧電振動部１１の＋Ｙ’軸側及び−Ｙ’軸側の面にはそれぞれ励振電極１５が形成されている。また、連結部１４及び枠部１２には励振電極１５に接続されている第１引出電極１６ａ及び第２引出電極１６ｂが形成されている。圧電振動部１１の−Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１５に接続されている第１引出電極１６ａは、−Ｙ’軸側の励振電極１５から−Ｘ軸方向に伸びて連結部１４を通り、枠部１２の第１辺Ｌ１の−Ｚ’軸側の端まで形成されている。また、圧電振動部１１の＋Ｙ’軸側の面に形成された励振電極１５に接続されている第２引出電極１６ｂは、＋Ｙ’軸側の励振電極１５から−Ｘ軸方向に伸びて連結部１４を通り、枠部１２の第１辺Ｌ１及び第２辺Ｌ２を経由して第３辺Ｌ３の＋Ｚ’軸側の端まで形成されている。また第２引出電極１６ｂは、枠部１２の＋Ｙ’軸側の面から枠部１２の第２辺Ｌ２の＋Ｚ’軸側の外側側面を介して枠部１２の−Ｙ’軸側の面に引き出されるように形成されている。

リッド部２０は、−Ｙ’軸側の面に凹部２１と、凹部２１を囲む接合面２２とが形成されている。接合面２２は、圧電フレーム１０の枠部１２の＋Ｙ’軸側の面と封止材４０（図２参照）を介して接合される。

ベース部３０は、＋Ｙ’軸側の面に凹部３１と、凹部３１を囲む接合面３２と、＋Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側及び−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側の端に配置される電極パッド３３とが形成されている。また、−Ｙ’軸側の面には一対の外部電極３４が形成されている。さらに、ベース部３０の四隅にはキャスタレーション３５が形成されており、キャスタレーション３５にはキャスタレーション電極３６が形成されている。＋Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側及び−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側に形成されているキャスタレーション電極３６は、電極パッド３３と外部電極３４とを電気的に接続している。

図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図である。圧電デバイス１００は、圧電フレーム１０の＋Ｙ’軸側にリッド部２０が配置され、−Ｙ’軸側の面にベース部３０が配置されている。圧電フレーム１０とリッド部２０とは、枠部１２の＋Ｙ’軸側の面とリッド部２０の接合面２２とが封止材４０を介して接合される。また、圧電フレーム１０とベース部３０とは、枠部１２の−Ｙ’軸側の面とベース部３０の接合面３２とが封止材４０を介して接合される。さらに圧電フレーム１０とベース部３０とが接合されることにより、第１引出電極１６ａ及び第２引出電極１６ｂが電極パッド３３とそれぞれ接合される。そのため、外部電極３４と励振電極１５とが電気的に接続される。

図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ断面図である。圧電フレーム１０の＋Ｚ’軸側に配置される枠部１２に形成されている第２引出電極１６ｂは、枠部１２の＋Ｙ’軸側の面と、−Ｙ’軸側の面と、圧電振動部１１の＋Ｚ’軸側に形成された枠部１２の圧電振動部１１とは反対側の外側側面とに形成されており、互いに電気的に接続されている。

図２（ｃ）は、＋Ｚ’軸側から見た圧電デバイス１００の側面図である。図２（ｃ）に示されたように、側面から見ると圧電フレーム１０の＋Ｙ’軸側の全面に第２引出電極１６ｂが形成さている。圧電フレーム１０の＋Ｚ’軸側の側面及び−Ｙ’軸側の面は、−Ｘ軸側の幅Ｄ１の領域に第２引出電極１６ｂが形成されていない。一方、キャスタレーション３５のＸ軸方向での幅Ｄ２は幅Ｄ１より狭く形成されている。そのため、−Ｘ軸側のキャスタレーション３５に形成されたキャスタレーション電極３６と第２引出電極１６ｂとは電気的に絶縁されている。

図３（ａ）は、圧電フレーム１０の平面図である。圧電振動部１１の＋Ｙ’軸側の面には励振電極１５が形成されている。また、第２引出電極１６ｂが励振電極１５から連結部１４を通り、枠部１２の第２辺Ｌ２を経由して第１辺Ｌ１のから第３辺Ｌ３にまで形成されている。

図３（ｂ）は、−Ｙ’軸側の面の電極が示された圧電フレーム１０の平面図である。図３（ｂ）は、圧電フレーム１０を＋Ｙ’軸側から−Ｙ’軸方向に見た図であり、圧電フレーム１０を透過して圧電フレーム１０の−Ｙ’軸側に形成された励振電極１５、第１引出電極１６ａ及び第２引出電極１６ｂを見ている。圧電振動部１１の−Ｙ’軸側の面には励振電極１５が形成されている。また、第１引出電極１６ａが−Ｙ’軸側の励振電極１５から連結部１４を介して枠部１２の第１辺Ｌ１に引き出され、さらに第１辺Ｌ１の−Ｚ’軸側の端まで形成されている。一方、第２引出電極１６ｂが枠部１２の第２辺Ｌ２に形成されている。−Ｙ’軸側の面に形成された第２引出電極１６ｂは、枠部１２の第２辺Ｌ２における−Ｘ軸側の幅Ｄ１の領域には形成されていない。そのため、第２引出電極１６ｂとベース部３０の−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側に形成された幅Ｄ２であるキャスタレーション電極３６（図２（ｃ）参照）とは電気的に絶縁される。

図３（ｃ）は、圧電フレーム１０の＋Ｚ’軸側の外側側面が示された図である。つまり図３（ｃ）には、圧電振動片１１の＋Ｚ’軸側に配置された枠部１２の外側側面が示されている。図３（ｃ）に示される枠部１２の第２辺Ｌ２の外側側面には第２引出電極１６ｂの一部が形成されている。また、第２辺Ｌ２において−Ｘ軸側の幅Ｄ１の領域には、第２引出電極１６ｂが形成されていない。この枠部１２の第２辺Ｌ２の外側側面に形成されている第２引出電極１６ｂは、図２（ｃ）に示されるように枠部１２の＋Ｙ’軸側の面に形成されている第２引出電極１６ｂと枠部１２の−Ｙ’軸側の面に形成されている第２引出電極１６ｂとを電気的に接続している。

圧電フレーム１０の第２引出電極１６ｂは、＋Ｙ’軸側の面に形成された励振電極１５から連結部１４を介し、枠部１２の第２辺Ｌ２を経由して第１辺Ｌ１から第３辺Ｌ３まで形成されている。そのため、第２引出電極１６ｂは第１引出電極１６ａよりも電極が形成されている距離が長く、電気抵抗値が高くなりやすい。圧電フレーム１０では第２引出電極１６ｂが枠部１２の第２辺Ｌ２の＋Ｙ’軸側の面、−Ｙ’軸側の面及び＋Ｚ’軸側の外側側面に形成されることにより第２引出電極１６ｂの面積が広くなっており、第２引出電極１６ｂの電気抵抗値が低くなるように形成されている。また、第２引出電極１６ｂは、枠部１２の内側側面（圧電振動部１１に面している枠部１２の側面）には形成されていないため、浮遊容量の発生が抑えられている。これらのことにより、圧電デバイス１００は圧電振動部１１のクリスタルインピーダンス（ＣＩ）値が低くなるように形成されている。

＜圧電デバイス１００の製造方法＞
図４は、圧電デバイス１００の製造方法が示されたフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１で圧電ウエハＷ１０が用意される。圧電ウエハＷ１０には複数の圧電フレーム１０が形成されている。圧電ウエハＷ１０について図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して説明する。

図５（ａ）は、圧電ウエハＷ１０の平面図である。圧電ウエハＷ１０には複数の圧電フレーム１０が形成されている。各圧電フレーム１０には、圧電ウエハＷ１０をＹ’軸方向に貫通する貫通部１３が形成されることにより圧電振動部１１、枠部１２及び連結部１４が形成される。また、Ｚ’軸方向に隣接した圧電フレーム１０の間には、圧電ウエハＷ１０をＹ’軸方向に貫通する貫通孔１７が形成されている。さらに各圧電フレーム１０に形成される励振電極１５、第１引出電極１６ａ及び第２引出電極１６ｂは、水晶材の表面にクロム（Ｃｒ）膜を形成し、クロム膜の表面に金（Ａｕ）膜を形成することにより形成されている。図５（ａ）では、後述される図４のフローチャートのステップＳ１０５でウエハが切断されるスクライブライン４１が一点鎖線で挟まれてハッチングされた領域として示されている。

図５（ｂ）は、図５（ａ）の点線で囲まれた領域４３を拡大した図である。図５（ｂ）では、Ｚ’軸方向に隣接した圧電フレーム１０と、その間に形成された貫通孔１７とが示されている。図３（ｃ）に示されるような枠部１２の外側側面に形成される第２引出電極１６ｂは、貫通孔１７にクロム膜及び金膜をスパッタすることにより形成される。このとき、貫通孔１７の−Ｘ軸側の端部がＸ軸方向での幅Ｄ１であるマスク（不図示）で覆われることにより、図３（ｃ）に示されるように枠部１２の第２辺Ｌ２の外側側面の−Ｘ軸側端部への電極形成が妨げられる。また、貫通孔１７に電極が形成される際には、枠部１２の第４辺Ｌ４の外側側面にも電極が形成される。この電極は使用されないため、スクライブライン４１に枠部１２の−Ｚ’軸側の外側側面を含むように設定することで、ウエハが切断されるときに圧電フレーム１０から取り除かれる。

図４に戻って、ステップＳ１０２では、リッドウエハＷ２０が用意される。リッドウエハＷ２０には複数のリッド部２０が形成されている。リッドウエハＷ２０について図６を参照して説明する。

図６は、リッドウエハＷ２０の平面図である。リッドウエハＷ２０には複数のリッド部２０が形成されており、各リッド部２０の−Ｙ’軸側の面には凹部２１が形成される。各凹部２１の周りは接合面２２となる。また図６では、隣接したリッド部２０の境界線が一点鎖線で示されている。この一点鎖線はスクライブライン４１を示している。

ステップＳ１０３では、ベースウエハＷ３０が用意される。ベースウエハＷ３０には複数のベース部３０が形成されている。ベースウエハＷ３０について図７を参照して説明する。

図７は、ベースウエハＷ３０の平面図である。ベースウエハＷ３０には複数のベース部３０が形成されている。各ベース部３０の＋Ｙ’軸側の面には凹部３１が形成され、凹部３１の周りは接合面３２となる。また、各ベース部３０の＋Ｙ’軸側の面には電極パッド３３が形成される。一方、各ベース部３０の−Ｙ’軸側の面には外部電極３４が形成される。図７では、隣接したベース部３０の境界線が一点鎖線で示されている。この一点鎖線はスクライブライン４１を示している。Ｘ軸方向に伸びているスクライブライン４１とＺ’軸方向に伸びているスクライブライン４１とが交差する場所にはベースウエハＷ３０を貫通する貫通孔３５ａが形成されている。貫通孔３５ａは後述されるステップＳ１０５でベースウエハＷ３０がスクライブライン４１で切断されることによりキャスタレーション３５（図１参照）となる。また、貫通孔３５ａの内側にはキャスタレーション電極３６が形成されており、電極パッド３３と外部電極３４とを電気的に接続している。

図４に戻って、ステップＳ１０４では、圧電ウエハＷ１０、リッドウエハＷ２０及びベースウエハＷ３０が互いに接合される。各ウエハの接合は、封止材４０（図２（ａ）参照）を介して行われる。封止材４０には、例えば低融点ガラス又はポリイミド樹脂等が用いられる。

ステップＳ１０５では、圧電ウエハＷ１０、リッドウエハＷ２０及びベースウエハＷ３０が切断される。この切断は、図５（ａ）に示された圧電ウエハＷ１０、図６に示されたリッドウエハＷ２０及び図７に示されたベースウエハＷ３０のスクライブライン４１を含むように行われる。

（第２実施形態）
圧電フレームは、圧電フレームのある中心軸に対して線対称（１８０°回転しても同じ形状となる）になるように形成することができる。このような圧電フレームは、＋Ｙ’軸側の面及び−Ｙ’軸側の面のどちらにベース部又はリッド部を接合するか判別する手間が省けるため好ましい。以下に、圧電フレームのある中心軸に対して線対称になるように形成されている圧電フレーム１１０、及び圧電フレーム１１０が使用された圧電デバイス２００について説明する。また以下の説明では圧電デバイス１００とその構成が同じ部分は圧電デバイス１００と同じ番号を付してその説明を省略する。

＜圧電デバイス２００の構成＞
図８は、圧電デバイス２００の分解斜視図である。圧電デバイス２００は主に、水晶フレーム１１０と、リッド部２０と、ベース部３０とにより構成されており、水晶フレーム１１０の＋Ｙ’軸側にリッド部２０が配置され、−Ｙ’軸側にベース部３０が配置される。

水晶フレーム１１０は、圧電振動部１１と枠部１２の第１辺Ｌ１とを圧電振動部１１の−Ｘ軸側で連結する２つの連結部１１４を有している。圧電振動部１１の＋Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１５に接続されている第２引出電極１１６ｂは、＋Ｙ’軸側の励振電極１５から＋Ｚ’軸側の連結部１１４を通り、枠部１２の第１辺Ｌ１から枠部１２の第２辺Ｌ２の外側側面を介して第３辺Ｌ３の−Ｙ’軸側の端まで形成されている。また、圧電振動部１１の−Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１５に接続されている第１引出電極１１６ａは、−Ｙ’軸側の励振電極１５から−Ｚ’軸側の連結部１１４を通り、枠部１２の第１辺Ｌ１から枠部１２の第４辺Ｌ４の外側側面を介して第３辺Ｌ３の＋Ｙ’軸側の端にまで形成されている。さらに、第１引出電極１１６ａは−Ｘ軸側の端で電極パッド３３と接続され、第２引出電極１１６ｂは＋Ｘ軸側の端で電極パッド３３と接続される。

図８に示された圧電フレーム１１０において、対称軸Ａｘを軸として１８０°回転したときの形状は回転する前の形状と同じである。すなわち、圧電フレーム１１０は対称軸Ａｘに対して線対称である。対称軸Ａｘは、圧電フレーム１１０の第１辺における−Ｘ軸側の第１面Ｍ１の中心と第３辺における＋Ｘ軸側の第３面Ｍ３の中心とを結ぶ直線である。

図９（ａ）は、圧電フレーム１１０の平面図である。圧電振動部１１の＋Ｙ’軸側の面には励振電極１５が形成されている。また、第２引出電極１１６ｂが励振電極１５から連結部１１４を通り、枠部１２の第１辺Ｌ１の＋Ｚ’軸側から第２辺Ｌ２までに形成されている。なお、第２辺Ｌ２に形成された第２引出電極１１６ｂは第３辺Ｌ３の第３面Ｍ３と距離Ｄ１離れて形成されている。さらに、枠部１２の第３辺Ｌ３の−Ｚ’軸側及び第４辺Ｌ４には第１引出電極１１６ａが形成されている。なお、第４辺Ｌ４に形成された第１引出電極１１６ａは第１辺Ｌ１の第１面Ｍ１と距離Ｄ１離れて形成されている。

図９（ｂ）は、圧電フレーム１１０の−Ｙ’軸側の面の電極を示した平面図である。図９（ｂ）は、圧電フレーム１１０を＋Ｙ’軸側から−Ｙ’軸方向に見た図であり、圧電フレーム１１０を透過して−Ｙ’軸側に形成された励振電極１５、第１引出電極１１６ａ及び第２引出電極１１６ｂを見ている。圧電振動部１１の−Ｙ’軸側の面には励振電極１５が形成されている。また、第１引出電極１１６ａが励振電極１５から連結部１１４を通り、枠部１２の第１辺Ｌ１の−Ｚ’軸側から第４辺Ｌ４までに形成されている。なお、第２辺Ｌ２に形成された第２引出電極１１６ｂは第１辺Ｌ１の第１面Ｍ１と距離Ｄ１離れて形成されている。さらに、枠部１２の第２辺Ｌ２及び第３辺Ｌ３の＋Ｚ’軸側には第２引出電極１１６ｂが形成されている。なお、第４辺Ｌ４に形成された第１引出電極１１６ａは第３辺Ｌ３の第３面Ｍ３と距離Ｄ１離れて形成されている。

図９（ｃ）は、枠部１２の第４辺Ｌ４の外側側面が示された図である。図９（ｃ）に示される枠部１２の第４辺Ｌ４の外側側面には第１引出電極１１６ａが形成されている。この枠部１２の第４辺Ｌ４の外側側面に形成されている第１引出電極１１６ａは、枠部１２の＋Ｙ’軸側の面に形成されている第１引出電極１１６ａ（図９（ａ）参照）と枠部１２の−Ｙ’軸側の面に形成されている第１引出電極１１６ａ（図９（ｂ）参照）とを電気的に接続している。また、第１引出電極１１６ａは第１辺Ｌ１の第１面Ｍ１及び第３辺Ｌ３の第３面Ｍ３と距離Ｄ１離れて形成されている。

図９（ｄ）は、枠部１２の第２辺Ｌ２の外側側面が示された図である。図９（ｄ）に示される枠部１２の第２辺Ｌ２の外側側面には第２引出電極１１６ｂが形成されている。この枠部１２の第２辺Ｌ２の外側側面に形成されている第２引出電極１１６ｂは、枠部１２の＋Ｙ’軸側の面に形成されている第２引出電極１１６ｂ（図９（ａ）参照）と枠部１２の−Ｙ’軸側の面に形成されている第２引出電極１１６ｂ（図９（ｂ）参照）とを電気的に接続している。また、第２引出電極１１６ｂは第１辺Ｌ１の第１面Ｍ１及び第３辺Ｌ３の第３面Ｍ３と距離Ｄ１離れて形成されている。

図９において、距離Ｄ１は第１実施形態の図２（ｃ）で説明された幅Ｄ１と同じで、ベース部３０のキャスタレーションのＸ軸方向の幅Ｄ２より大きく形成されている。そのため、図８に示されたようにベース部３０のキャスタレーション３５に形成されたキャスタレーション電極３６と第２引出電極１６ｂとは電気的に絶縁されている。

＜圧電デバイス２００の製造方法＞
圧電デバイス２００の製造方法は、図４に示された圧電デバイス１００の製造方法と同じである。ただ、ステップＳ１０１の圧電ウエハが用意されるステップで用意される圧電ウエハＷ１１０は圧電デバイス１００の圧電ウエハＷ１０とは異なる。以下に図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を参照して圧電ウエハＷ１１０について説明する。

図１０（ａ）は、圧電ウエハＷ１１０の平面図である。圧電ウエハＷ１１０には複数の圧電フレーム１１０が形成されている。各圧電フレーム１１０には、貫通部１３が形成されることにより圧電振動部１１、枠部１２及び連結部１１４が形成されている。また、Ｚ’軸方向に隣接した圧電フレーム１１０の間には、圧電ウエハＷ１１０をＹ’軸方向に貫通する貫通孔１１７が形成されている。各圧電フレーム１１０に形成される励振電極１５、第１引出電極１１６ａ及び第２引出電極１１６ｂは、水晶材の表面にクロム（Ｃｒ）膜を形成し、クロム膜の表面に金（Ａｕ）膜を形成することにより形成されている。図１０（ａ）では、スクライブライン４１が一点鎖線で挟まれた領域として示されている。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の点線で囲まれた領域１４３を拡大した図である。図１０（ｂ）では、Ｚ’軸方向に隣接した圧電フレーム１１０と、その間に形成された貫通孔１１７とが示されている。また、Ｚ’軸方向に隣接した圧電フレーム１１０の＋Ｘ軸側端部と−Ｘ軸側端部とには貫通孔は形成されていない。そのため、貫通孔１１７にクロム膜及び金膜をスパッタする際に、図９（ｃ）及び図９（ｄ）に示されるように枠部１２の外側側面の＋Ｘ軸側端部と−Ｘ軸側端部とには電極が形成されない。また、スクライブライン４１が貫通孔１１７をＺ’軸方向にはみ出さないように設定されることにより枠部１２の外側側面に第１引出電極１１６ａ（図９（ｃ）参照）及び第２引出電極１１６ｂ（図９（ｄ）参照）が形成される。

（第３実施形態）
圧電デバイスは、ベース部の−Ｙ’軸側の面の４箇所に外部電極を形成し、ベース部と圧電フレームとを接合する前にこの４箇所のどの外部電極を使用するかを選択可能な構成とすることができる。以下に、使用する外部電極を選択することができる圧電デバイス３００について説明する。また以下の説明では圧電デバイス１００及び圧電デバイス２００とその構成が同じ部分には同じ番号を付してその説明を省略する。

＜圧電デバイス３００の構成＞
図１１は、圧電デバイス３００の分解斜視図である。圧電デバイス３００は、表面実装型の圧電発振器であり、プリント基板等に実装されて使用される。圧電デバイス３００は主に、圧電フレーム２１０と、リッド部２０と、ベース部２３０とにより構成されている。圧電フレーム２１０の＋Ｙ’軸側の面にリッド部２０が配置され、−Ｙ’軸側の面にベース部２３０が配置される。

圧電振動部１１の＋Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１５に接続されている第２引出電極２１６ｂは、＋Ｙ’軸側の励振電極１５から連結部１４を通り、枠部１２の第２辺Ｌ２を経由して第３辺Ｌ３の＋Ｚ’軸側まで形成されている。また、第２引出電極２１６ｂは、＋Ｚ’軸側の枠部１２の＋Ｙ’軸側の面及び−Ｙ’軸側の面に形成され、貫通部１３の−Ｘ軸側及び枠部１２の第２辺Ｌ２の＋Ｚ’軸側の外側側面を介して互いに電気的に接続されている。圧電振動部１１の−Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１５に接続されている第１引出電極１１６ａは、−Ｙ’軸側の励振電極１５から連結部１４を通り、枠部１２の第１辺Ｌ１の−Ｚ’軸側まで形成されている。また、第１引出電極２１６ａは、枠部１２の＋Ｙ’軸側の面及び−Ｙ’軸側の面に形成されており、貫通部１３を介して互いに電気的に接続されている。

ベース部２３０の−Ｙ’軸側の面の四隅には、外部電極２３４ａ〜２３４ｄが形成されている。外部電極２３４ａは−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側の隅に形成され、外部電極２３４ｂは＋Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側の隅に形成され、外部電極２３４ｃ（図示しない）は＋Ｘ軸側の−Ｚ’軸側の隅に形成され、外部電極２３４ｄは−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側の隅に形成されている。またベース部２３０は、＋Ｙ’軸側の面に凹部３１と、凹部３１を囲むように形成されている接合部３２とを有しており、ベース部２３０の＋Ｙ’軸側の面の四隅には電極パッド２３３ａ〜２３３ｄが形成されている。さらにベース部２３０の四隅にはキャスタレーション２３５ａ〜２３５ｄが形成されており、キャスタレーション２３５ａ〜２３５ｄにはそれぞれキャスタレーション電極２３６ａ〜２３６ｄが形成されている。また、キャスタレーション電極２３６ａ〜２３６ｄは、電極パッド２３３ａ〜２３３ｄと外部電極２３４ａ〜２３４ｄとをそれぞれ電気的に接続している。

圧電デバイス３００では、プリント基板等に実装されるための端子として、外部電極２３４ａ及び外部電極２３４ｃ、又は外部電極２３４ｂ及び外部電極２３４ｄのどちらの組み合わせの外部電極を使用するかを選択して形成することができる。例えば、図１１に示された圧電フレーム２１０の＋Ｙ’軸側の面を第１主面２１７ａ、−Ｙ’軸側の面を第２主面２１７ｂとすると、外部電極２３４ｂ及び外部電極２３４ｄの組み合わせを実装端子として使用する場合は、図１１に示されるように、圧電フレーム２１０の第２主面２１７ｂが−Ｙ’軸側の面に配置されるように形成する。このとき、第１引出電極２１６ａは電極パッド２３３ｄに接続され、第２引出電極２１６ｂは電極パッド２３３ｂに接続される。また、外部電極２３４ａ及び外部電極２３４ｃの組み合わせを実装端子として使用する場合は、圧電フレーム２１０の第１主面２１７ａを−Ｙ’軸側の面として配置する。このとき、第１引出電極２１６ａは電極パッド２３３ａに接続され、第２引出電極２１６ｂは電極パッド２３３ｃに接続される。圧電デバイス３００では、このように第１主面２１７ａ及び第２主面２１７ｂのどちらをベース部２３０に接続するかを選択して形成することにより、実装するときに使用する外部電極を選択することができる。

（第４実施形態）
圧電デバイスは、集積回路を組み込むことで発振回路を形成し、圧電発振器として形成することができる。以下に集積回路が組み込まれた圧電デバイス４００について説明する。また以下の説明では圧電デバイス１００から圧電デバイス３００とその構成が同じ部分には同じ番号を付してその説明を省略する。

＜圧電デバイス４００の構成＞
図１２は、圧電デバイス４００の分解斜視図である。圧電デバイス４００は、表面実装型の圧電発振器であり、プリント基板等に実装されて使用される。圧電デバイス４００は主に、圧電フレーム１１０と、リッド部２０と、ベース部３３０と、集積回路３５０とにより構成されている。圧電デバイス４００は、圧電フレーム１１０の＋Ｙ’軸側の面にはリッド部２０が配置され、−Ｙ’軸側の面にはベース部３３０が配置される。また、ベース部３３０の＋Ｙ’軸側には集積回路３５０が載置される。

集積回路３５０には、−Ｙ’軸側の面に圧電フレーム１１０の励振電極１５に電気的に接続される２つの圧電端子３５１と、外部電極３４と電気的に接続される４つの回路端子３５２とが形成されている。

ベース部３３０は、−Ｙ’軸側の面の四隅に外部電極３３４が形成されている。ベース部３３０には、＋Ｙ’軸側の面に凹部３３１と、凹部３３１を囲む接合面３３２とが形成されている。凹部３３１には、集積回路３５０の圧電端子３５１と接続される圧電端子載置部３３７と、回路端子３５２と接続される回路端子載置部３３６とが形成されている。圧電端子載置部３３７は、ベース部３３０の＋Ｙ’軸側の面に形成される接続電極３３３を介して圧電フレーム１１０の第１引出電極１１６ａ及び第２引出電極１１６ｂと電気的に接続される。また、回路端子載置部３３６は、ベース部３３０を貫通する貫通電極３３５を介して外部電極３３４と電気的に接続されている。

図１３（ａ）は、図１２のＣ−Ｃ断面図である。集積回路３５０は、圧電端子３５１及び回路端子３５２をベース部３３０の圧電端子載置部３３７及び回路端子載置部３３６とそれぞれ金属バンプ４２を介して接続することによりベース部３３０の＋Ｙ’軸側の面に載置される。また回路端子載置部３３６は貫通電極３３５を介して外部電極３３４と電気的に接続されている。

図１３（ｂ）は、図１２のＤ−Ｄ断面図である。集積回路３５０の圧電端子３５１は金属バンプ４２を介して圧電端子載置部３３７と接続され、圧電端子載置部３３７は接続電極３３３を介して第１引出電極１１６ａ及び第２引出電極１１６ｂと接続される。また、第１引出電極１１６ａ及び第２引出電極１１６ｂの一部はそれぞれ枠部１２の外側側面に形成されている。

＜圧電デバイス４００の製造方法＞
図１４は、圧電デバイス４００の製造方法が示されたフローチャートである。
ステップＳ２０１では複数の圧電フレーム１１０が形成された圧電ウエハＷ１１０（図１０（ａ）参照）が用意され、ステップＳ２０２では複数のリッド部２０が形成されたリッドウエハＷ２０（図６参照）が用意され、ステップＳ２０２では、複数のベース部３３０が形成されたベースウエハ（不図示）が用意される。ステップＳ２０１〜ステップＳ２０３は、図４のステップＳ１０１〜ステップＳ１０３と同様の工程である。

ステップＳ２０４では、複数の集積回路３５０が用意され、ステップＳ２０５でベースウエハに形成された各ベース部３３０の凹部３３１に集積回路３５０がそれぞれ載置される。このとき、図１３（ａ）に示されるように、集積回路３５０の圧電端子３５１及び回路端子３５２が金属バンプ４２を介して圧電端子載置部３３７及び回路端子載置部３３６とそれぞれ接続される。

ステップＳ２０６では圧電ウエハＷ１１０、リッドウエハＷ２０及びベースウエハが互いに接合され、ステップＳ２０７では圧電ウエハＷ１１０、リッドウエハＷ２０及びベースウエハがスクライブライン４１に沿って切断される。ステップＳ２０６及びステップＳ２０７は図４のステップＳ１０４及びステップＳ１０５と同様の工程である。

ステップＳ２０８では、圧電振動部１１の周波数特性が測定される。圧電デバイス４００に形成されている第１引出電極１１６ａ及び第２引出電極１１６ｂは、図１３（ｂ）の白抜き矢印４４に示されるように圧電デバイス４００の表面に露出した部分を有している。ステップＳ２０８の周波数特性の測定は、この白抜き矢印４４の部分にプローブ（不図示）を当てることにより測定が行われる。

圧電デバイス４００は、励振電極１５に直接接続された第１引出電極１１６ａ及び第２引出電極１１６ｂが圧電デバイス４００の表面に露出している。そのため、図１４のステップＳ２０８に示されたように圧電振動部１１が圧電デバイス４００内に封止された後に、圧電デバイス４００の表面に露出した第１引出電極１１６ａ及び第２引出電極１１６ｂを介して圧電振動部１１の周波数特性を測定することができる。

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、上記実施形態では、第２引出電極が枠部の外側側面に形成されている例を示したが、第２引出電極はさらに枠部の圧電振動部に面した内側側面にも形成されてもよい。第２引出電極が枠部の内側側面にも形成されることにより第２引出電極の面積が更に広くなり、第２引出電極の電気抵抗値をさらに下げることができる。

また、上記実施形態では、連結部が枠部１２の第１辺Ｌ１に連結された例を示したが、連結部は第１辺Ｌ１と第２辺Ｌ２との交差部及び第１辺Ｌ１と第４辺Ｌ４との交差部に接続されてもよい。さらに、連結部は枠部１２の第２辺Ｌ２及び第４辺Ｌ４の第１辺Ｌ１に近い側（第１辺Ｌ１の端部の近傍）に接続されていてもよい。

上記実施形態では、圧電振動素子がＡＴカットの水晶振動素子である場合を示したが、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。また、音叉型水晶振動素子についても適用できる。さらに圧電振動素子は水晶材料のみならず、タンタル酸リチウム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。

１０、１１０、２１０ … 圧電フレーム
１１ … 圧電振動部
１２ … 枠部
１３ … 貫通部
１４、１１４ … 連結部
１５ … 励振電極
１６ａ、１１６ａ、２１６ａ … 第１引出電極
１６ｂ、１１６ｂ、２１６ｂ … 第２引出電極
１７、３５ａ、１１７ … 貫通孔
２０ … リッド部
２１、３１、３３１ … 凹部
２２、３２、３３２ … 接合面
３０、２３０ … ベース部
３３、２３３ａ〜２３３ｄ … 電極パッド
３４、２３４ａ〜２３４ｄ、３３４ … 外部電極
３５、２３５ａ〜２３５ｄ … キャスタレーション
３６、２３６ａ〜２３６ｄ … キャスタレーション電極
４０ … 封止材
４１ … スクライブライン
４２ … 金属バンプ
１００、２００、３００、４００ … 圧電デバイス
２１７ａ … 第１主面
２１７ｂ … 第２主面
３３３ … 接続電極
３３５ … 貫通電極
３３６ … 回路端子載置部
３３７ … 圧電端子載置部
３５０ … 集積回路
３５１ … 圧電端子
３５２ … 回路端子
Ｌ１〜Ｌ４ … 第１辺〜第４辺
Ｍ１ … 第１面、 Ｍ３ … 第３面
Ｗ１０、Ｗ１１０ … 圧電ウエハ
Ｗ２０ … リッドウエハ
Ｗ３０ … ベースウエハ

Claims (9)

1. 両主面に形成された一対の励振電極により振動する圧電振動部と、前記圧電振動部を囲む４辺からなる矩形状の枠部と、前記圧電振動部と前記枠部のうちの第１辺又は該第１辺の端部の近傍とを連結する１つ又は２つ以上の連結部と、を有する圧電フレームを備え、
   前記圧電フレームの前記枠部は、
   前記一対の励振電極の一方から前記連結部を介して前記第１辺の側に引き出された第１引出電極と、前記一対の励振電極の他方から前記連結部及び前記枠部の前記第１辺に交差する第２辺の前記圧電振動部の反対側の外側側面を介して前記第１辺に対向する側に引き出された第２引出電極とを備える圧電デバイス。
2. 前記第２引出電極は、前記第２辺の両主面上に形成されている請求項１に記載の圧電デバイス。
3. 前記第１引出電極は、前記枠部の前記第２辺に対向する側の前記圧電振動部の反対側の外側側面を介して形成される請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
4. 前記枠部に接合され前記励振電極に電圧を印加する外部電極を前記第１辺の側と該第１辺に対向する側とに有するベース部を備え、
   前記第１引出電極は前記第１辺の側に形成される前記外部電極に電気的に接続され、前記第２引出電極は前記第１辺に対向する側に形成される前記外部電極に電気的に接続される請求項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. 前記ベース部の四隅にそれぞれ外部電極が形成され、前記第１引出電極が前記圧電フレームの四隅の一つである第１隅の両主面に形成され、前記第２引出電極が前記圧電フレームの四隅の一つであり前記第１隅とは異なる第２隅の両主面に形成されており、
   前記圧電フレームのどちらの主面を前記ベース部に接合するかを選択することにより、前記一対の励振電極が接続される前記外部電極を選択することができる請求項４に記載の圧電デバイス。
6. 前記圧電デバイスを発振させる発振回路を有する集積回路を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
7. 両主面に形成された一対の励振電極により振動する圧電振動部及び前記圧電振動部を囲む４辺からなる矩形状の枠部と前記圧電振動部と前記枠部のうちの第１辺又は該第１辺の端部の近傍とを連結する１つ又は２つ以上の連結部とを有する圧電フレームと、前記枠部に接合され前記励振電極に電圧を印加する外部電極を前記第１辺の側と該第１辺に対向する側とに有するベース部とを備える圧電デバイスの製造方法であって、
   複数の前記圧電フレームを含み、隣り合う前記圧電フレームの間で且つ前記第１辺と交差する前記枠部の第２辺に前記圧電ウエハを貫通した貫通孔と、前記一対の励振電極と、前記一対の励振電極の一方から前記枠部の前記第１辺の側まで引き出した第１引出電極と、前記一対の励振電極の他方から前記連結部及び前記枠部の前記第１辺に交差する前記第２辺の前記圧電振動部の反対側の外側側面を介して前記第１辺に対向する側に引き出された第２引出電極と、が形成された圧電ウエハを用意する工程と、
   前記一対の外部電極を含む複数の前記ベース部が形成されたベースウエハを用意する工程と、
   前記圧電ウエハと前記ベースウエハとを接合する接合工程と、
   を備える圧電デバイスの製造方法。
   
8. 前記第１引出電極は、前記枠部の前記第２辺に対向する側の前記圧電振動部の反対側の外側側面を介して形成され、
   前記切断工程前に、前記圧電デバイスを発振させる発振回路を有する複数の集積回路を用意する工程と、
   前記ベースウエハに前記集積回路を載置する工程と、
   前記接合工程後に、前記圧電デバイスを単位として切断する切断工程と、
   前記切断工程後に、前記枠部の前記外側側面に形成された前記第１引出電極及び前記第２引出電極を介して前記圧電振動部の周波数特性を測定する測定工程と、
   をさらに備える請求項７に記載の圧電デバイスの製造方法。
9. 前記第２引出電極は、前記第２辺の両主面上に形成されている請求項７又は請求項８に記載の圧電デバイスの製造方法。