JP5731880B2 - 圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
<第1水晶振動子100の全体構成>
第1水晶振動子100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100の分解斜視図で、図2は図1のA−A断面図である。なお、図1では接続電極124a、124b全体が見えるように、封止材である低融点ガラスLGが透明に描かれている。
図3は、第1水晶振動子100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S10と、リッド部11の製造ステップS11と、ベース部12の製造ステップS12とは並行して製造することができる。また、図4は複数の水晶振動片10を同時に製造できる水晶ウエハ10Wの平面図で、図5は複数のリッド部11を同時に製造できるリッドウエハ11Wの平面図である。図6は複数のベース部12を同時に製造できるベースウエハ12Wの平面図で、図7はそのベースウエハ12Wの底面図ある。
ステップS101において、図4に示されたように、均一の水晶ウエハ10Wにエッチングにより複数の水晶振動片10の外形が形成される。ここで、各水晶振動片10は連結部104により水晶ウエハ10Wに連接されている。
ステップS111において、図5に示されたように、均一厚さの水晶平板のリッドウエハ11Wにリッド凹部111が数百から数千個形成される。リッドウエハ11Wには、エッチング又は機械加工によりリッド凹部111が形成され、リッド凹部111の周囲には第1端面M1が形成される。
ステップS121において、図6に示されたように、均一厚さの水晶平板のベースウエハ12Wにベース凹部121が数百から数千個形成される。ベースウエハ12Wには、エッチング又は機械加工によりベース凹部121が形成され、ベース凹部121の周囲には第2端面M2が形成される。同時に、各ベース部12のX軸方向の両辺にはベースウエハ12Wを貫通した角丸長方形のベース貫通孔BH1が2つずつ形成される。ここで、角丸長方形のベース貫通孔BH1が半分に分割されると1つのベースキャスタレーション122a〜122d(図1を参照)になる。
<第1水晶振動子100’の全体構成>
第1水晶振動子100’の全体構成について、図8及び図9を参照しながら説明する。図8は第1実施形態の第1水晶振動子100’の分解斜視図で、図9は図8のA−A断面図である。ここで、図8では接続電極124a、124b全体が見えるように、封止材である低融点ガラスLGが透明に描かれている。
第1水晶振動子100’の製造方法の製造方法は、図3で説明された第1水晶振動子100の製造方法のフローチャートとほぼ同じである。但し、ベース部12’を形成するステップS12が異なっている。図10は、ベースウエハ12W’の平面図である。
<第2水晶振動子200の全体構成>
第2水晶振動子200の全体構成について、図11及び図12を参照しながら説明する。図11は第2水晶振動子200の分解斜視図で、図12は第2水晶振動子200の底面図である。なお、図11では接続電極224a、224b全体が見えるように、封止材である低融点ガラスLGが透明に描かれている。また、第1実施形態で説明された構成要件については同じ符号を付して説明する。
第2水晶振動子200の製造方法は、図3で説明された第1水晶振動子100の製造方法のフローチャートとほぼ同じである。但し、ベースウエハ22W状態でベース部22を形成するとき、図13に示されたように外部電極とアース電極との位置が異なっている。
<第3水晶振動子300の全体構成>
第3水晶振動子300の全体構成について、図14及び図15を参照しながら説明する。図14は第3水晶振動子300の分解斜視図で、図15は図14のB−B断面図である。
第3水晶振動子300の製造方法の製造方法については、図16を参照しながら説明する。図16は、第3実施形態の第3水晶振動子300の製造を示したフローチャートである。また、図17は複数の水晶振動片30を同時に製造できる水晶ウエハ30Wの平面図である。
ステップT101において、図17に示されたように、均一の水晶ウエハ30Wにエッチングにより複数の水晶振動片30の外形が形成される。すなわち、水晶振動部301と、枠体308と、一対の貫通開口部305a、305bとが形成される。同時に、各水晶振動片30のX軸方向の両辺には水晶ウエハ30Wを貫通する水晶貫通孔CHが2つずつ形成される。水晶貫通孔CHが半分に分割されると1つの水晶キャスタレーション306a〜306d(図14を参照)になる。
ステップT16では、低融点ガラスLGを加熱させリッドウエハと水晶ウエハ30Wとが加圧されることで、リッドウエハと水晶ウエハと30Wが低融点ガラスLGにより接合される。
ステップT17では、接合されたリッドウエハと、水晶ウエハ30Wと、ベースウエハとが個々に切断される。これにより、数百から数千の第3水晶振動子300が製造される。
<第3水晶振動子300’の全体構成>
第3実施形態の変形例の第3水晶振動子300の’全体構成について、図18〜図20を参照しながら説明する。図18(a)は第3実施形態の変形例の水晶振動片30’を+Y’側から見た平面図で、(b)は第3実施形態の変形例の水晶振動片30’を+Y’側から見た透視図で、(c)は第3実施形態の変形例のベース部32’を+Y’側から見た平面図で、(d)は第3実施形態の変形例のベース部32’を+Y’側から見た透視図である。図19は、図18(b)のD−D断面図である。図20(a)は、第3実施形態の変形例の第3水晶振動子300’を+Y’側から見た平面図で、リッド部31を省略して描かれている。また、図20ではベース部32’が見えるように、水晶振動片30’が透明に描かれている。
図20では引出電極303b’と−X側の接続パッド323MとはX軸方向に離れて形成されているが、必ずしも離れる必要はない。つまり、引出電極303b’と−X側の接続パッド323MとがY’軸方向で低融点ガラスLGにより遮断されると、図20に示されたX軸方向の間隔SP7が形成されなくてもよい。但し、このとき引出電極303b’と+X側の接続パッド323Mとが確実に接続されるように、外部電極325c(図18(d)を参照)の全体又は一部と、ベース側面電極323cと、引出電極303b’とを覆う連結電極(図示しない)が形成されるほうが好ましい。これにより、枠体308の幅を小さくできるため、水晶振動子を小型化でき、水晶振動部301を大きくできる。
<第4水晶振動子400の全体構成>
第4水晶振動子400の全体構成について、図21及び図22を参照しながら説明する。図21は第4実施形態の第4水晶振動子400の分解斜視図で、図22(a)は図21のC−C断面図で、図22(b)は第4水晶振動子400の底面図である。ここで、図21では接続電極124a、124b全体が見えるように、封止材である低融点ガラスLGが透明に描かれている。
第4水晶振動子400の製造方法は、図3で説明された第1水晶振動子100の製造方法のフローチャートとほぼ同じであるので、図3を参照しながら説明する。また、図23は複数の音叉型水晶振動片40を同時に製造できる水晶ウエハ40Wの平面図で、図24は複数のベース部42を同時に製造できるベースウエハ42Wの平面図で、図25はそのベースウエハ42Wの底面図である。
ステップS102において、図17に示されたようにスパッタ及びエッチング方法によって励振電極402a、402b及び引出電極403a、403bが形成される。
ステップS103において、一点鎖線のカットラインCLに沿って音叉型水晶振動片40が個々に切断される。
ステップS16では、低融点ガラスLGを加熱させリッドウエハとベースウエハとが加圧されることで、リッドウエハとベースウエハとが低融点ガラスLGにより接合される。
ステップS17では、接合されたリッドウエハと水晶ウエハ40Wとベースウエハ42Wとが切断される。これにより、数百から数千の第4水晶振動子400が製造される。
10W、30W、40W … 水晶ウエハ
11、31、41 … リッド部、 11W … リッドウエハ
12、12A、12B、12’、22、32、32’、42 … ベース部、 12W、12W’、22W、42W … ベースウエハ
13 … 導電性接着剤
100、100’、200、300、300’、400 水晶振動子
101 … 水晶片、 301 … 水晶振動部
102a、102b、302a、302b、402a、402b … 励振電極
103a、103b、203a、203b、303a、303b、303a’、303b’、403a、403b … 引出電極
111、121、311、321、411、421 … 凹部
122a〜122d、122a’〜122d’、306a〜306d、322a〜322d、422a〜422d … キャスタレーション
123a〜123d、123a’〜123d’、223a〜223d、307a〜307d、323a〜323d、423a〜423d … 側面電極
124a、124b、224a、224b 接続電極
125a〜125d、225a〜225d、325a〜325d、425a〜425d … 実装端子
126 … 突出部
127 … 突出領域
304a、304b、304a’、304b’ … 支持部
305a、305b、305a’、305b’ … 貫通開口部
307M、323M … 接続パッド
308 … 枠体
404 … 基部
405 … 振動腕
406a、406b … 支持腕
407 … 溝部
408 … 錘部
BH1、BH2、CH … 貫通孔
CT … キャビティ
LG … 低融点ガラス
SP1〜SP7 … 間隔
Claims (13)
- 両主面に形成された一対の励振電極と、前記一対の励振電極から引き出した一対の引出電極とを有する圧電振動片と、
前記圧電振動片側の第1面に形成され前記一対の引出電極に接続される一対の接続電極と、前記第1面の反対側の第2面に形成され前記一対の接続電極及び外部に通電される一対の外部電極と、前記第2面に形成されるアースに使われる一対のアース電極と、を有し、前記第1面から見て一対の長辺及び一対の短辺を有する矩形形状のベース部と、を備え、
前記ベース部の前記一対の長辺又は前記一対の短辺のいずれか一方の各辺には、前記ベース部の中心側に窪んだ2つのキャスタレーションが形成され、前記キャスタレーションの側面には前記接続電極と前記外部電極とを接続する第1側面電極又は前記アース電極に接続される第2側面電極のいずれか1つが形成され、
前記キャスタレーションは前記ベース部の前記各辺の端を含まないように形成され、
前記第1側面電極は、前記長辺が伸びる方向である長辺方向及び前記短辺が伸びる方向である短辺方向に前記第2側面電極と重なり、前記第1側面電極とは重ならない圧電デバイス。 - 両主面に形成された一対の励振電極と、前記一対の励振電極から引き出した一対の引出電極とを有する圧電振動片と、
前記圧電振動片側の第1面に形成され前記一対の引出電極に接続される一対の接続電極と、前記第1面の反対側の第2面に形成され前記一対の接続電極及び外部に通電される一対の外部電極と、前記第2面に形成されるアースに使われる一対のアース電極と、を有し、前記第1面から見て一対の長辺及び一対の短辺を有する矩形形状のベース部と、を備え、
前記ベース部の前記一対の長辺又は前記一対の短辺のいずれか一方の各辺には、前記ベース部の中心側に窪んだ2つのキャスタレーションが形成され、前記キャスタレーションの側面には前記接続電極と前記外部電極とを接続する第1側面電極又は前記アース電極に接続される第2側面電極のいずれか1つが形成され、
前記キャスタレーションは前記ベース部の前記各辺の端を含まないように形成され、
前記ベース部の一辺に形成される前記2つのキャスタレーションには前記第1側面電極が形成され、前記第1側面電極が形成される辺の反対側の辺には前記第1側面電極に相対するように前記第2側面電極が形成される圧電デバイス。 - 前記外部電極は前記キャスタレーションが形成されていない辺に接触せず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。
- 前記ベース部は、前記第1面から凹んだ凹部を有し、
前記圧電振動片は、前記一対の引出電極と前記一対の接続電極とが接続するように導電性接着剤で前記ベース部に配置される請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の圧電デバイス。 - 前記ベース部の前記第1面に接合し、前記矩形形状のリッド部を備え、
前記リッド部と前記ベース部とは封止材により接合される請求項4に記載の圧電デバイス。 - 前記圧電振動片は、前記一対の励振電極が形成された振動部と前記引出電極が形成され前記振動部の周囲を囲む前記矩形形状の枠体とを有し、
前記圧電振動片は、前記一対の引出電極と前記一対の接続電極とが接続するように配置される請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の圧電デバイス。 - 前記枠体の一方の主面に接合するリッド部を備え、
前記リッド部と前記枠体の一方の主面とは封止材により接合され、前記枠体の他方の主面と前記ベース部とは封止材により接合される請求項6に記載の圧電デバイス。 - 前記第1面と前記第2面とを結ぶ前記キャスタレーションの側面の断面は、前記第1面から前記第2面までの中央部が外側に突き出ている突出部を有する請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
- 二対の実装端子を有する圧電デバイスの製造方法であって、
両主面に形成された一対の励振電極と前記一対の励振電極から引き出した一対の引出電極とを有する圧電振動片を用意する圧電振動片の用意工程と、
第1面及び前記第1面の反対側の第2面を有する四角形状の第1ベース部及び第2ベース部を含み、隣り合う前記第1ベース部と前記第2ベース部との共通する一辺に前記第1面から前記第2面まで貫通した一対の貫通孔が形成されたベースウエハを用意するベースウエハの用意工程と、
前記ベースウエハの前記一対の貫通孔の側面に一対の側面電極を、前記第2面の前記一対の貫通孔の周囲に前記第1ベース部の前記実装端子及び前記第2ベース部の前記実装端子を形成する電極形成工程と、
前記圧電振動片の前記一対の引出電極が前記第1ベース部の前記実装端子及び前記第2ベース部の前記実装端子に接続されるように、前記圧電振動片を前記第1ベース部及び前記第2ベース部に載置する載置工程と、
前記第1ベース部に載置された前記圧電振動片の周波数及び前記第2ベース部に載置された前記圧電振動片の周波数を前記実装端子を介して測定する第1測定工程と、を備え、
前記二対の実装端子は、外部に通電される一対の外部電極とアースに使われる一対のアース電極とを含み、
前記電極形成工程は、前記一対の側面電極のうちの一方に、前記第1ベース部の前記外部電極と前記第2ベース部の前記アース電極とを形成し、前記一対の側面電極のうちの他方に、前記第1ベース部の前記アース電極と前記第2ベース部の前記外部電極とを形成する圧電デバイスの製造方法。 - 二対の実装端子を有する圧電デバイスの製造方法であって、
両主面に形成された一対の励振電極を有する振動片と前記一対の励振電極から引き出した一対の引出電極を有し前記振動片を囲む枠体とを含む第1圧電振動片及び第2圧電振動片をそれぞれ隣り合わせて形成した圧電ウエハを用意する圧電ウエハの用意工程と、
第1面及び前記第1面の反対側の第2面を有する四角形状の第1ベース部及び第2ベース部を含み、隣り合う前記第1ベース部と前記第2ベース部との共通する一辺に前記第1面から前記第2面まで貫通した一対の貫通孔が形成されたベースウエハを用意するベースウエハの用意工程と、
前記ベースウエハの前記一対の貫通孔の側面に一対の側面電極を、前記第2面の前記一対の貫通孔の周囲に前記第1ベース部の前記実装端子及び前記第2ベース部の前記実装端子を形成する電極形成工程と、
前記第1圧電振動片及び第2圧電振動片が前記第1ベース部及び前記第2ベース部にそれぞれに対応されるように、前記圧電ウエハを前記ベースウエハに載置する載置工程と、
前記第1圧電振動片の周波数及び前記第2圧電振動片の周波数を前記実装端子を介して測定する第1測定工程と、を備え、
前記二対の実装端子は、外部に通電される一対の外部電極とアースに使われる一対のアース電極とを含み、
前記電極形成工程は、前記一対の側面電極のうちの一方に、前記第1ベース部の前記外部電極と前記第2ベース部の前記アース電極とを形成し、前記一対の側面電極のうちの他方に、前記第1ベース部の前記アース電極と前記第2ベース部の前記外部電極とを形成する圧電デバイスの製造方法。 - 前記第1測定工程後、前記圧電振動片の周波数を調整する第1調整工程と、
リッドウエハを用意するリッドウエハの用意工程と、
前記リッドウエハで封止した後、前記ベースウエハを前記一対の貫通孔を切断する切断工程と、
を備える請求項9又は請求項10に記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記ベースウエハの用意工程では、前記貫通孔を形成する際、前記第1面及び前記第2面からエッチング又はサンドブラストし、
前記電極形成工程では、前記貫通孔に前記側面電極を形成する際、前記第1面及び前記第2面からスパッタする請求項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。 - 前記圧電ウエハの用意工程後且つ前記載置工程前、前記圧電ウエハの前記第1圧電振動片及び前記第2圧電振動片の周波数を前記一対の引出電極を介して測定する第2測定工程と、
前記第2測定工程後、前記第1圧電振動片及び前記第2圧電振動片の周波数を調整する第2調整工程と、を備える請求項10に記載の圧電デバイスの製造方法。
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