JP5874491B2

JP5874491B2 - 圧電振動デバイスおよび圧電振動デバイスの製造方法

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Publication number: JP5874491B2
Application number: JP2012076117A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　俊介; 俊介佐藤; 幸田　直樹; 直樹幸田
Original assignee: Daishinku Corp
Current assignee: Daishinku Corp
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2032-03-29
Also published as: JP2013207646A

Description

本発明は通信機器等に用いられる圧電振動デバイスおよび圧電振動デバイスの製造方法に関する。

近年、携帯電話や移動体通信機器等の小型化および多機能化による高密度実装が進み、これらの機器等に実装される圧電振動デバイスも超小型（例えば平面視矩形の圧電振動デバイスの外形寸法が２．０ｍｍ×１．６ｍｍ以下）および超薄型のものが求められるようになってきている。圧電振動デバイスとして水晶振動子を例に挙げると、水晶振動子は水晶振動片と、水晶振動片を収容する凹部を備えた容器と、前記凹部を覆うように接合材を介して容器と接合される蓋体が主要構成部材となっている。

圧電振動デバイスの超小型化・超薄型化要求に対応するために、前記主要構成部材の基材にガラスや水晶が使用されることがある。例えば蓋体がガラス等の透光性材料で構成されている場合、外部からの光線が圧電振動デバイス内に透過することによって圧電振動デバイスの諸特性に悪影響を及ぼすおそれがある。そこで透光性材料からなる蓋体の表面に遮光膜を設けた圧電振動デバイスが例えば特許文献１に開示されている。

また超小型化の圧電振動デバイスにおいて、蓋体がガラス等の透光性材料で構成されている場合、微小領域への印字に適したレーザーマーカーであっても、レーザービームが蓋体内部を透過してしまう。このため蓋体の圧電振動デバイスの内部空間に面する側に遮光膜を設け、当該遮光膜を利用して印字を行う方法が例えば特許文献２に開示されている。

特開２００７−１８１１３０号特開２０１０−０５７０１１号

しかしながら特許文献１では、蓋体の外部に露出する主面側のみに遮光層が形成されている。この遮光層は金属層または樹脂層で構成されており、蓋体の基材であるガラスとは熱膨張係数が異なっている。これより、圧電デバイスの製造過程における熱処理によって発生する熱応力に差異が生じ、クラック等が発生しやすくなる。これは蓋体や容器の基材がガラス等の脆性材料で構成されているとより顕著になってくる。また、特許文献２においては、蓋体の圧電デバイスの内部空間に面する側にのみ、金属からなる遮光膜が設けられている。前記遮光膜は金属で構成されており、透明材料（水晶）からなる蓋体とは熱膨張係数が異なっている。これより、前述と同様に圧電デバイスの製造過程における熱処理によって発生する熱応力に差異が生じ、クラック等が発生しやすくなる。さらに前記熱応力の差異によって蓋体に反りが生じると、蓋体と容器の間に介在する接合材にも応力が伝わってクラック等が発生し、気密性が確保できなくなるおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、熱膨張係数差に起因するクラック等の発生を防止し、気密信頼性の高い圧電振動デバイスおよび圧電振動デバイスの製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、蓋体と、少なくとも圧電振動片が収容される容器とが接合されてなる圧電振動デバイスであって、前記蓋体の外部に露出した一主面と当該蓋体の前記一主面に隣接した外側面とを連続的に覆う印字用樹脂膜が形成され、前記一主面と対向する前記蓋体の他主面に、蓋体に及ぶ応力を緩和するための応力緩和膜が形成された圧電振動デバイスとなっている。

上記発明によれば、蓋体の外部に露出した一主面と当該蓋体の前記一主面に隣接した外側面とを連続的に覆う印字用樹脂膜が形成され、前記一主面と対向する蓋体の他主面に、蓋体に及ぶ応力を緩和するための応力緩和膜が形成されている。このような構成により、熱膨張係数差に起因する膨張や収縮による応力を緩和することができる。その結果、圧電振動デバイスのクラック等の発生を抑制することができる。またガラスや水晶等が蓋体の基材に使用される場合、蓋体の外部に露出した一主面と当該蓋体の前記一主面に隣接した外側面とを連続的に覆う樹脂膜が形成されることにより、蓋体表面と蓋体の外側面を保護することができる。またガラスや水晶等の透光性の蓋体に対して遮光膜としても機能する。さらに蓋体の外部に露出した一主面に印字用樹脂膜が形成されるため、当該樹脂膜を製品の印字の下地層として活用することができる。

また上記目的を達成するために、前記応力緩和膜が金属からなる気体吸着膜であってもよい。上記発明によれば、例えばセラミックなどからなる蓋体の一主面と当該蓋体の前記一主面に隣接した外側面とを連続的に覆う印字用樹脂膜を形成することで発生する熱膨張係数差に起因する熱応力を、金属からなる気体吸着膜によって緩和することができる。さらに製造過程における熱処理によって発生する気体を前記気体吸着膜によって吸着させることができる。前記金属からなる気体吸着膜はいわゆるゲッター膜と呼ばれる多孔質状の金属膜であるため表面積が大きく、気体分子は吸着膜内の空孔に化学吸着されるので脱離しにくい。つまり圧電振動デバイス内部空間の雰囲気（圧力）が変化しても吸着膜内への気体分子の化学吸着が非可逆的であるため、圧電振動デバイスの特性の長期安定性に優れる。

また上記目的を達成するために、前記蓋体が透光性材料からなり、前記圧電振動片は、蓋体外部からのビームの照射によって周波数調整が行われる金属膜からなる周波数調整領域を有し、前記応力緩和膜の前記周波数調整領域と対応する領域に、前記ビームの通過孔が形成されていてもよい。

上記発明によれば、蓋体と容器との接合後にビームを用いた周波数調整を行うことができる。これは蓋体が透光性材料からなることと、前記応力緩和膜にビームの通過孔が形成されていることによる。つまりビームが蓋体の内部を透過し、応力緩和膜の通過孔内を通過して、圧電振動片に設けられた金属膜からなる周波数調整領域に照射されることによる。

従来の圧電振動デバイスの製造においては、周波数調整は蓋体を容器と接合する前に行われることが一般的である。つまり、容器に収容された圧電振動片の、周波数調整用の金属膜に対してビームを照射して周波数調整を行った後に、蓋体と容器とを接合するという順序である。この場合、蓋体と容器との接合工程によって生じる周波数の変動量は、他の製造工程における周波数の変動量よりも大きくなる傾向にあり、周波数調整工程で周波数分布を絞り込んでも前記接合工程を経ることによって周波数分布が拡大してしまうという問題が存在する。

これに対して本発明の圧電振動デバイスであれば、周波数調整領域を有する圧電振動片が収容された容器に蓋体を接合した後に、ビームを用いた周波数調整行うため、周波数分布の拡大を抑制することができる。さらに本発明の圧電振動デバイスによれば、応力緩和膜には周波数調整領域と対応したビームの通過孔が形成されているため、蓋体と容器との接合後に蓋体外部からビームによる周波数調整が可能となることに加え、蓋体の外部に露出した一主面と当該蓋体の前記一主面に隣接した外側面とを連続的に覆う印字用樹脂膜の形成によって蓋体に加わる応力を、他主面に形成された応力緩和膜によって緩和することができる。

また上記目的を達成するために、蓋体と、少なくとも圧電振動片が収容される容器とが接合されてなる圧電振動デバイスの製造方法であって、
周波数調整が行われる金属膜からなる周波数調整領域を有する圧電振動片を、容器に搭載する搭載工程と、
透光性材料からなる蓋体の前記容器と接合される主面に、前記周波数調整領域と対応したビームの通過孔を備えた応力緩和膜を形成する応力緩和膜形成工程と、
前記蓋体と前記容器とを接合する接合工程と、
蓋体外部からビームを照射し、蓋体内部および前記通過孔内を通過させて前記周波数調整用領域の金属膜を削減することによって周波数調整を行う周波数調整工程と、
前記蓋体の外部に露出した一主面と当該蓋体の前記一主面に隣接した外側面とを連続的に覆う印字用樹脂膜を形成する樹脂膜形成工程と、
前記印字用樹脂膜の表面に印字を行う印字工程と、
を有する圧電振動デバイスの製造方法であってもよい。

上記製造方法によれば、応力緩和膜構成工程において前記一主面と対向する蓋体の他主面に応力緩和膜が形成される。そして樹脂形成工程において透光性材料からなる蓋体の外部に露出した一主面と当該蓋体の前記一主面に隣接した外側面とを連続的に覆う印字用樹脂膜が形成される。これらの工程で形成された印字用樹脂膜と応力緩和膜により、熱膨張係数差に起因する膨張や収縮による応力を緩和することができる。その結果、圧電振動デバイスのクラック等の発生を抑制することができる。また透光性材料としてガラスや水晶等が蓋体の基材に使用される場合、蓋体の外部に露出した一主面と当該蓋体の前記一主面に隣接した外側面とを連続的に覆う樹脂膜が形成されることにより、蓋体の表面と蓋体の外側面を保護することができる。またガラスや水晶等の透光性のある蓋体に対して遮光膜としても機能する。さらに蓋体の外部に露出した一主面に印字用樹脂膜が形成されるため、当該樹脂膜を製品の印字の下地層として活用することができる。

上記製造方法によれば、前記接合工程後にビームを用いた周波数調整を行うことができる。これは蓋体が透光性材料からなることと、前記応力緩和膜にビームの通過孔が形成されていることによる。つまりビームが蓋体の内部を透過し、応力緩和膜の通過孔内を通過して、圧電振動片に設けられた金属膜からなる周波数調整領域に照射されることによる。このような製造方法により、蓋体と容器との接合による周波数分布の拡大を抑制することができる。さらに上記製造方法によれば、樹脂膜形成工程で蓋体の外部に露出した一主面と当該蓋体の前記一主面に隣接した外側面とを連続的に覆う印字用樹脂膜が形成されることによって生ずる応力を、前記一主面と対向する他主面に形成された応力緩和膜によって緩和することができる。

以上のように本発明によれば、熱膨張係数差に起因するクラック等の発生を防止し、気密信頼性の高い圧電振動デバイスおよび圧電振動デバイスの製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態を表す水晶振動子の断面模式図本発明の実施形態における水晶振動子の製造方法を表す断面模式図本発明の実施形態における水晶振動子の製造方法を表す断面模式図本発明の実施形態における水晶振動子の製造方法を表す断面模式図本発明の実施形態における水晶振動子の製造方法を表す断面模式図本発明の実施形態における水晶振動子の製造方法を表す断面模式図本発明の実施形態における水晶振動子の製造方法を表す断面模式図本発明の実施形態における水晶振動子の製造方法を表す断面模式図本発明の実施形態における水晶振動子の製造方法を表す断面模式図

以下、本発明の実施形態を圧電振動デバイスとして水晶振動子を例に挙げ、図面を参照しながら説明する。まず完成品状態の水晶振動子について説明した後、水晶振動子の製造方法について説明する。
本発明の実施形態を示す水晶振動子の断面模式図を図１に示す。図１において水晶振動子１は略直方体状となっており、低背化に適した表面実装型となっている。水晶振動子１は、水晶振動片３と、水晶振動片３を収容する容器２と、容器２と接合される蓋体４が主要構成部材となっている。水晶振動片３は、蓋体４と容器２との接合によって形成される内部キャビティ１５に収容され、外部環境から保護されるようになっている。

図１において容器２はホウケイ酸ガラスを基材とする箱状体である。容器２には水晶振動片３が収容される平面視長方形の収容部２０が、フォトリソグラフィ技術およびウエットエッチング（湿式エッチング）によって成形されている。そして収容部２０を包囲するように堤部２４が成形されている。収容部２０の内底面２１には、その長手方向の一端部の全体に沿って段部２５が形成されている。そして段部２５よりも一段低い平面が収容部２０の最深部となっている。収容部２０の内底面２１と対向する外底面２２とで挟まれた基材部分は説明の便宜上、底板部２３と称している。容器２の基材はガラスであるため、ウエットエッチングによって掘り込まれた領域の側面は傾斜面となっている（堤部２４の内側面２４１、段部２４の側面、容器の外底面２２の周縁部分等）。

図１において段部２５の上面２５０には、水晶振動片３の一端側と接合部材６を介して片持ち接合される一対の搭載電極５，５が形成されている。搭載電極５は内部配線パターン５０の一端部と電気的に接続されており、底板部２３を貫く貫通電極（図示省略）および容器の外底面２２の外部配線パターン（図示省略）等を経由して外部接続端子７まで導出されている。

段部２５を含む収容部２０の内底面２１および堤部２４の内側面２４１には、気体吸着膜１２が形成されている。気体吸着膜１２は容器２の基材上にスパッタリングによって形成されたチタン膜からなる（いわゆるゲッター膜）。この気体吸着膜１２は搭載電極５および内部配線パターン５０と間隙を空けて設けられており、これにより搭載電極５および内部配線パターン５０と気体吸着膜１２との短絡が防止されている。

堤部２４の上面２４０には金属の積層膜からなる第１接合層（図２で示す８１）が周状に形成されており、第１接合層の膜構成は内部配線パターン５０の膜構成と同一となっている。本実施形態では第１接合層の膜構成は、スパッタ膜（スパッタリングによって形成される膜）、めっき膜が順に積層された構造となっている。前記めっき膜は複数のめっき層で構成されており、スパッタ膜上にＣｕめっき膜、Ｎｉめっき膜、Ａｕストライクめっき膜またはＰｄめっき膜、Ａｕめっき膜の順に積層されている。なお、図１では第１接合層８１と、後述する蓋体に形成された第２接合層と、第１接合層と第２接合層との間の接合材とが、加熱溶融によって一体化したものを接合材８として表している。

図１において水晶振動片３は、基部（図示省略）と該基部から一方向に伸長する一対の振動腕（図示省略）を有する音叉型の水晶振動片となっている（図１では水晶振動片を簡略化して表記）。水晶振動片３は段部２５に前記基部が片持ち接合され、自由端となる一対の振動腕の先端と対向する凹部内底面２１の領域は、段部２５よりも薄肉に成形されている。なお本発明の適用は音叉型の水晶振動片に限定されるものではなく、その他形状の圧電振動片にも適用可能である。

水晶振動片３の基部および振動腕の表裏側面には、音叉型水晶振動片を駆動させるための所定形状の電極パターン（図示省略）がフォトリソグラフィ技術によって形成されている。前記電極パターンは異極で一対の接続電極（図示省略）として基部側に導出されており、この一対の接続電極と容器２の一対の搭載電極５，５とが対応するように接合部材６，６を介して各々導電接合される。そして一対の振動腕の先端部分には周波数調整用の金属膜からなる周波数調整領域３０が形成されている。本実施形態では周波数調整用の金属膜として金が用いられている。

本実施形態において接合部材６には、導電性のめっきバンプが用いられており、水晶振動片３の前述の一対の接続電極の各々に予め形成される。そして一対の搭載電極５，５上に、前記一対のめっきバンプが対応するように水晶振動片３が段部２５上に位置決め載置された後、ＦＣＢ（ＦｌｉｐＣｈｉｐＢｏｎｄｉｎｇ）法によって水晶振動片３が容器２に接合される。なお水晶振動片３と容器２との接合はＦＣＢ法に限定されるものではなく、例えば接合部材として導電性接着材を用いて加熱硬化させて接合する方法や、その他の接合方法を用いてもよい。

図１において蓋体４は平面視略矩形状でガラスが基材となっている。蓋体４の一主面４１は平坦面となっており、一主面４１と対向する他主面４２の周縁部分には下方に突出した壁部４３が環状に形成されている。壁部４３は容器２との接合面側の外縁に形成され、外縁には外側面４４よりも内側に傾斜した傾斜面４３１が形成されている。傾斜面４３１はウエットエッチングによって成形されている。壁部４３の容器２との接合面（壁部上面４３０）には、傾斜面４３１にかけて第２接合層（図示省略）が形成されている。この第２接合層は応力緩和膜１０の上にＡｕからなるスパッタ膜が積層された構造となっている。なおＡｕのスパッタ膜の代わりにＣｕからなるスパッタ膜を用いてもよい。また、本実施形態では蓋体の基材にガラスが使用されているが、ガラス以外に水晶やセラミックを使用してもよい。

蓋体４の一主面４１および外側面４４には印字用樹脂膜９が形成されている。本実施形態では印字用樹脂膜９にエポシキ系樹脂であるソルダーレジストが使用されている。なお、本実施形態では蓋体の一主面と外側面とに印字用樹脂膜が形成されているが、蓋体の一主面のみに印字用樹脂膜が形成されていてもよい。また印字用樹脂膜はソルダーレジストに限定されるものではなく、他の絶縁性樹脂材を用いてもよい。例えばエポキシ系樹脂からなる白色のインク（いわゆる白インク）も使用可能である。また、エポシキ系樹脂以外にポリイミド系樹脂を用いてもよい。この場合、ポリイミド系樹脂としてＰＢＯや感光性ポリイミドを使用することができる。

蓋体４の他主面４２および壁部４３の表面には、蓋体４に及ぶ応力を緩和するための応力緩和膜１０が形成されている。応力緩和膜１０は金属からなる気体吸着膜であり、応力緩和の機能と気体吸着の両方の機能を兼ね備えている。応力緩和膜１０には通過孔１１が、周波数調整領域３０と対応する位置に形成されている。この通過孔１１は後述する周波数調整工程で蓋体外部から照射されるビームを通過させるための孔となっている。

上記構成によれば、蓋体４の外部に露出した一主面４１には印字用樹脂膜９が形成され、前記一主面４１と対向する蓋体の他主面４２に、蓋体に及ぶ応力を緩和するための応力緩和膜１０が形成されている。このような構成により、熱膨張係数差に起因する膨張や収縮による応力を緩和することができる。その結果、水晶振動子のクラック等の発生を抑制することができる。また本実施形態のようにガラスや水晶等が蓋体の基材に使用される場合、蓋体の外部に露出した一主面に樹脂膜が形成されることにより、蓋体表面を保護することができる。またガラスや水晶等の透光性の蓋体に対して遮光膜としても機能する。さらに蓋体４の外部に露出した一主面４１に印字用樹脂膜９が形成されるため、当該樹脂膜を製品の印字の下地層として活用することができる。

また上記構成によれば、例えばセラミックなどからなる蓋体の一主面に印字用樹脂膜を形成することで発生する熱膨張係数差に起因する熱応力を、金属からなる気体吸着膜によって緩和することができる。さらに製造過程における熱処理によって発生する気体を前記気体吸着膜によって吸着させることができる。前記金属からなる気体吸着膜はいわゆるゲッター膜と呼ばれる多孔質状の金属膜であるため表面積が大きく、気体分子は吸着膜内の空孔に化学吸着されるので脱離しにくい。つまり水晶振動子の内部空間の雰囲気（圧力）が変化しても吸着膜内への気体分子の化学吸着が非可逆的であるため、水晶振動子の特性の長期安定性に優れる。

また上記構成によれば、蓋体４と容器２との接合後にビームを用いた周波数調整を行うことができる。これは蓋体４が透光性材料からなることと、応力緩和膜１０にビームの通過孔１１が形成されていることによる。つまりビームが蓋体４の内部を透過し、通過孔１１の内部を通過して、水晶振動片３に設けられた金属膜からなる周波数調整領域３０に照射されることによる。

これに対して本発明の水晶振動子であれば、周波数調整領域３０を有する水晶振動片３が収容された容器２に蓋体４を接合した後に、ビームを用いた周波数調整行うため、周波数分布の拡大を抑制することができる。さらに本発明の水晶振動子によれば、応力緩和膜１０には周波数調整領域３０と対応したビームの通過孔１１が形成されているため、蓋体と容器との接合後に蓋体外部からビームによる周波数調整が可能となることに加え、蓋体４の外部に露出した一主面４１への印字用樹脂膜形成による蓋体に加わる応力を、他主面４２に形成された応力緩和膜１０によって緩和することができる。

図１において印字用樹脂膜９は、蓋体の外側面４４と、応力緩和膜の外縁部分と接合材８の外縁部分を連続的に覆うように形成されており、蓋体と容器との接合領域近傍においては、印字用樹脂膜が内側（内部キャビティ１５の方向）に窪んだ状態で形成されている（窪み１３）。

容器２と蓋体４とを接合するための接合材（図示省略）は、蓋体４の第２接合層上に積層されている。前記接合材の膜構成はＡｕ／Ｓｎ膜のめっき膜の上に、Ａｕストライクめっき膜、Ａｕめっき膜の順に積層された構造となっている。前記構成によってＡｕ／Ｓｎ膜が加熱によって溶融し、ＡｕＳｎ合金膜となる。なお加熱溶融によってＡｕＳｎ合金を形成せずに、初めから第２接合層にＡｕＳｎ合金膜を形成してもよい。また前記接合材を蓋体側に形成せずに容器側、つまり第１接合層の上に形成してもよい。
以上が完成品状態の水晶振動子に関する説明である。次に本発明における水晶振動子の製造方法について図２乃至９を参照しながら説明する。

−母基板形成工程−
まず図２に示すように、複数の容器が行列方向に連なった容器母基板２００を形成する。これは、まずホウケイ酸ガラスからなる１枚のウエハを用意し、一主面２０１および他主面２０２の各々の主面にフォトリソグラフィ技術およびウエットエッチングを用いて所定形状に薄肉化する。つまり、一主面２０１については段部２５および段部の下方の薄肉領域ならびに貫通電極を形成するための貫通孔（図２では記載省略）等を成形する。一方、他主面２０２については凹陥部２７を、隣接する容器形成領域（図２では「一区画」と表した領域）の間の境界線Ｌを跨ぐように成形する。

前述の段部２５や貫通孔、凹陥部２７等を成形した後、内部配線パターン５０や第１接合層８１、外部配線パターン、外部接続端子７等を成膜手段によって形成する。なお図２では外部配線パターンおよび第２スパッタ膜の記載は省略している。

−搭載工程−
次に容器母基板２００の各容器内に形成された搭載電極５の上に、音叉型の水晶振動片３の一端部（前述した基部）が対応するように、水晶振動片３を位置決め載置していく。このとき水晶振動片３の接続電極（図示省略）上には予め、めっきバンプからなる接合部材６を形成しておく。そしてＦＣＢ法によって水晶振動片３を容器２に導電接合する。複数の水晶振動片３，３，・・・，３の容器母基板２００の各容器への接合後の状態が図３となっている。

−応力緩和膜形成工程−
別工程にて図１に示す形状の蓋体４をフォトリソグラフィ技術およびウエットエッチングを用いて成形しておく。そして蓋体４の他主面４２の全面に、応力緩和膜１０をスパッタリングによって成膜する（図１参照。製造方法の説明においては図示省略）。具体的には、応力緩和膜１０は蓋体４の他主面４２の内部キャビティ１５に面する領域のうち、通過孔１１を除いた領域全部と、壁部４３の内側面から壁部上面４３０および傾斜面４３１に及んで形成されている。本実施形態では、蓋体４の一主面４１および外側面４４と傾斜面４３１と、蓋体の他主面４２に近い領域にまで及んで印字用樹脂膜が形成される。これに対して蓋体の他主面４２側に傾斜面４３１まで及ぶ応力緩和膜１０が形成されている。このように蓋体の他主面側に応力緩和膜を形成することにより、蓋体への印字用樹脂膜の形成によって蓋体に及ぶ応力を、効果的に緩和することができる。

前記通過孔１１は、水晶振動片３の周波数調整領域３０と対応する位置に形成されている。通過孔１１は所定の形状に設定されたマスクを用いることによって形成され、後述する周波数調整工程で蓋体外部から照射されるビームを通過させるための孔となっている。

本実施形態では応力緩和膜１０にチタン（Ｔｉ）からなる気体吸着膜（いわゆるゲッター膜）が用いられている。なお応力緩和膜として金属からなる気体吸着膜を用いる場合、Ｔｉだけでなく他の多孔質状の金属材料を用いてもよい。本実施形態では応力緩和膜１０は蓋体４の他主面４２の全面に形成されているが、応力緩和膜の形成領域は蓋体の他主面全体でなくてもよい。例えば蓋体４の他主面４２の内部キャビティ１５に面する領域のみに形成されていてもよい。このＴｉからなる応力緩和膜１０によって、後述する接合工程で加わった熱によって内部キャビティ１５に発生した気体を吸着することができるため、長期安定性に優れた水晶振動子を提供することができる。また、蓋体４の一主面４１に印字用樹脂膜９を形成することで発生する熱膨張係数差に起因する熱応力も緩和することができる。

−接合工程−
次に図４に示すように蓋体４を、接合材８を介して搭載工程後の各容器と接合することによって水晶振動片３を気密封止する。具体的には蓋体４の容器との接合面に形成された第２接合層上の接合材が、各容器２の第１接合層８１と対応するように、蓋体４を各容器の堤部２４上に位置決め載置する。そして、所定温度に設定された雰囲気で第１接合層と第２接合層と前記接合材とを溶着によって一体化させ、蓋体４と容器２とを気密に接合する。蓋体４と容器２との接合によって、水晶振動片が内部キャビティ１５に気密封止される。

−周波数調整工程−
次に図５に示すように容器と接合された蓋体の外部からビームＲを照射する。具体的にはビームが透光性材料からなる蓋体４の内部を透過して、応力緩和膜に形成された通過孔１１の内部を通過するようにビームを照射する。このとき通過孔１１は周波数調整領域３０と対応した位置に形成されているため、内部キャビティ１５に形成された水晶振動片３の周波数調整領域３０の金属膜にビームが照射される。周波数調整領域３０の金属膜にビームが照射されることにより周波数調整が行われる。前記周波数調整は、ビームを振動腕の幅方向に横断するように走査させるとともに、ビームを周波数調整領域の振動腕の先端側から根元側に向かって移動させながら走査して、周波数調整領域の金属膜の質量を削減することによって行われる。本実施形態ではビームとしてグリーンレーザーが用いられているが、レーザービームを使用する場合、グリーンレーザー以外の波長のレーザーを使用することも可能である。例えばＹＡＧレーザーや炭酸ガスレーザーも使用可能である。

−樹脂膜形成工程−
次に図６に示すように、容器母基板２００の各蓋体の上面（一主面４１）と、隣接する各蓋体間の隙間の内周面とを覆うように印字用樹脂膜９を配する。本実施形態では印字用樹脂膜としてエポシキ系樹脂であるソルダーレジストが使用されている。なお印字用樹脂膜はソルダーレジストに限定されるものではなく、他の樹脂を用いてもよい。例えばエポキシ系樹脂からなる白色のインク（いわゆる白インク）も使用可能である。また、印字用樹脂膜はエポシキ系樹脂以外にポリイミド系樹脂を用いてもよい。この場合、ポリイミド系樹脂としてＰＢＯや感光性ポリイミドを使用することができる。本実施形態では、印字用樹脂膜９は約０．００５〜０．０２ｍｍの厚みで形成されている。

前述の各蓋体間の「隙間」とは図６に示す隙間１４のことである。隙間１４は、対向する各蓋体の外側面４４，４４と、壁部４３の傾斜面４３１，４３１と、接合材８の外縁部とを側壁部分とし、容器母基板２００の一主面２０１の，対向する前記側壁部分の間の領域を内底面とした凹部となっている。本実施形態において隙間１４の内周面への印刷用樹脂材の塗布は、スプレーコーターやカーテンコーター等の塗付手段が用いられている。そして本実施形態では印刷用樹脂材が隙間１４の内部を満たさないように配されており、印刷用樹脂材の硬化後は図６に示すように隙間１４の内周面に印刷用樹脂膜９が被着した状態となっている。

本実施形態では透光性材料の蓋体を用い、周波数調整工程後に樹脂膜形成工程を経る順序となっているが、樹脂膜形成工程後に周波数調整工程を経る順序となっていてもよい。この場合、印字用樹脂膜には予めビームを通過させるための開口部を形成しておくことで、より水晶振動子の最終形態に近い状態でビームによる周波数調整を行うことができる。そして前記開口部を周波数調整工程後に樹脂材で埋めるようにしてもよい。

−印字工程−
次に図７に示すように蓋体の一主面４１に形成された印字用樹脂膜９を下地層とし、蓋体の一主面４１の印字用樹脂膜にインクジェット法を用いて、製品ロット番号等の文字情報を印字する。ここでノズルＮから印字用樹脂膜９の上に滴下されるインクｉは、明瞭なコントラストが得られるよう、印字用樹脂膜とは異なる色のインクが用いられる。本実施形態ではエポキシ系樹脂からなる白色のインク（いわゆる白インク）が用いられてる。なお印字用樹脂膜に対する印字は、印字用樹脂膜上へのインク付加による方法だけでなく、レーザービームを用いて印字用樹脂膜の一部を除去する方法を用いてもよい。

−切断工程−
切断工程は隙間１４に対応する領域を、隙間１４の最小開口寸法よりも狭い幅で切断することによって複数の圧電振動デバイスを得る工程となっている。前記隙間１４に対応する領域とは隣接する各蓋体間の領域のことである。なお、図７の印字用樹脂膜の硬化後の状態において、隙間１４の符号ｄ２で表す開口寸法が最大開口寸法となっており、符号ｄ１で表す開口寸法が最小開口寸法となっている。前記ｄ２は対向する窪み１３の最も窪んだ部分間の寸法となっている。一方、前記ｄ１は対向する蓋体の外側面４４に形成された印字用樹脂膜９の間の最も狭い部分の寸法となっている。

切断工程では図８に示すように、まず容器母基板２００の絶縁性樹脂材で被覆された各蓋体４の上面側にダイシングテープ（エキスパンドテープ）Ｔを貼り付ける。ここで、一般的には被接着物との密着性を高めるためにダイシングテープの上面（蓋体と接合されない面）にローラーを接触させた状態で転動させながら加圧する処理が行われる。しかしながら蓋体の基材がガラス等の脆性材料から成る場合、前記ローラーの転動時に蓋体に直接応力が加わり、クラック等の原因となることがある。

これに対して本実施形態では、蓋体とダイシングテープとの間に印字用樹脂膜９が介在しているため、ローラーの転動時に加わる応力を緩和することができる。これによって前記クラック等の発生を防止することができる。

次に、隙間１４の最小開口寸法ｄ１よりも狭い幅で容器母基板２００だけをダイシングブレードＢによって厚さ方向に切断する。容器母基板２００を切断した後、ダイシングテープをエキスパンド（伸張）してテープから個々の水晶振動子を分離することによって、複数の水晶振動子１，１，・・・，１を得ることができる（図９参照）。なお本実施形態では、容器母基板の切断をダイシングブレードを用いて行っているが、レーザービームや電子ビーム等のビームを用いてもよい。また印字用樹脂膜の蓋体表面への形成方法は本実施形態に記載した方法に限らず、印字用樹脂膜が予め形成されたテープを用い、蓋体の外部に露出した一主面に印字用樹脂膜を転写する方法を用いてもよい。この場合、前記転写に用いるテープの材料としてエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂が好適である。そして前記転写によって形成された印字用樹脂膜への印字方法として、インクジェット法を用いた印字用樹脂膜上へのインク付加や、レーザービームを用いた印字用樹脂膜の一部除去のいずれの方法も適用可能である。

前記切断工程では、容器母基板の他主面側（２０２）から一主面側（２０１）に向かう方向で容器母基板２００が切断される。このような方向で切断することにより、切断時の応力を軽減することができる。これは蓋体の傾斜面４３１が蓋体の外側面４４よりも内側に傾斜した面となっているため、傾斜面４３１と容器２との間に隙間が生じ、当該隙間に印字用樹脂膜が入り込んで、傾斜面４３１に沿って蓋体の外側面から内側に窪んだ状態で印字用樹脂膜９が配されることによる。つまり、容器母基板２００の他主面側２０２から切断を開始することにより、ダイシングブレードの切断開始時の切削屑が前記隙間部分に掃き出され、切削屑が切断領域に滞留しにくくなる。その結果、切断時に加わる応力を軽減し、切断効率を低下させることなく容器母基板の切断を行うことができる。

また蓋体の傾斜面４３１と容器２との間に隙間に印字用樹脂膜９が入り込んで、傾斜面４３１に沿って蓋体の外側面４４から内側に窪み１３が形成されるため、ダイシングブレードによる切断の際に、窪み１３に入り込んだ印字用樹脂膜９が“楔”のように機能する。これにより、印字用樹脂膜９がダイシングブレードの通過に追従して蓋体表面から剥離するのを防止することができる（いわゆるアンカー効果）。
以上が本発明における水晶振動子の製造方法についての説明である。

上記製造方法によれば、応力緩和膜構成工程において蓋体の一主面４１と対向する他主面４２に応力緩和膜１０が形成される。そして樹脂形成工程において透光性材料からなる蓋体４の外部に露出した一主面４１に印字用樹脂膜９が形成される。これらの工程で形成された印字用樹脂膜９と応力緩和膜１０により、熱膨張係数差に起因する膨張や収縮による応力を緩和することができる。その結果、水晶振動子のクラック等の発生を抑制することができる。また透光性材料としてガラスや水晶等が蓋体の基材に使用される場合、蓋体の外部に露出した一主面に樹脂膜が形成されることにより、蓋体の表面を保護することができる。またガラスや水晶等の透光性のある蓋体に対して遮光膜としても機能する。さらに蓋体の外部に露出した一主面に印字用樹脂膜が形成されるため、当該樹脂膜を製品の印字の下地層として活用することができる。

上記製造方法によれば、接合工程後にビームを用いた周波数調整を行うことができる。これは蓋体が透光性材料からなることと、応力緩和膜１０にビームの通過孔が形成されていることによる。つまりビームが蓋体４の内部を透過し、応力緩和膜１０の通過孔１１の内部を通過して、水晶振動片３に設けられた金属膜からなる周波数調整領域３０に照射されることによる。このような製造方法により、蓋体と容器との接合による周波数分布の拡大を抑制することができる。さらに上記製造方法によれば、樹脂膜形成工程で蓋体の外部に露出した一主面に印字用樹脂膜９が形成されることによって生ずる応力を、蓋体の他主面に形成された応力緩和膜１０によって緩和することができる。

本発明の実施形態では圧電振動デバイスとして表面実装型の水晶振動子を例に挙げているが、本発明の適用は水晶振動子に限定されるものではない。例えば電子部品素子として水晶振動片のような圧電振動片に加え、集積回路素子や感温素子等も内蔵した圧電発振器や、水晶フィルタ等の電子機器等に用いられる他の圧電振動デバイスへも適用可能である。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

圧電振動デバイスの量産に適用できる。

１水晶振動子
２容器
３水晶振動片
４蓋体
８接合材
９印字用樹脂膜
１０応力緩和膜
１１通過孔
１３窪み
２２容器外底面
２４堤部
２００容器母基板
３０周波数調整領域
４４蓋体外側面
４１蓋体一主面
４２蓋体他主面
４３壁部
４３１傾斜面（蓋体）
４４蓋体外側面

Claims

蓋体と、少なくとも圧電振動片が収容される容器とが接合されてなる圧電振動デバイスであって、
前記蓋体の外部に露出した一主面と当該蓋体の前記一主面に隣接した外側面とを連続的に覆う印字用樹脂膜が形成され、
前記一主面と対向する前記蓋体の他主面に、蓋体に及ぶ応力を緩和するための応力緩和膜が形成されていることを特徴とする圧電振動デバイス。
前記応力緩和膜が金属からなる気体吸着膜であることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動デバイス。
前記蓋体が透光性材料からなり、
前記圧電振動片は、蓋体外部からのビームの照射によって周波数調整が行われる金属膜からなる周波数調整領域を有し、
前記応力緩和膜の前記周波数調整領域と対応する領域に、前記ビームの通過孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至２に記載の圧電振動デバイス。
蓋体と、少なくとも圧電振動片が収容される容器とが接合されてなる圧電振動デバイスの製造方法であって、
周波数調整が行われる金属膜からなる周波数調整領域を有する圧電振動片を、容器に搭載する搭載工程と、
透光性材料からなる蓋体の前記容器と接合される主面に、前記周波数調整領域と対応したビームの通過孔を備えた応力緩和膜を形成する応力緩和膜形成工程と、
前記蓋体と前記容器とを接合する接合工程と、
蓋体外部からビームを照射し、蓋体内部および前記通過孔内を通過させて前記周波数調整用領域の金属膜を削減することによって周波数調整を行う周波数調整工程と、
前記蓋体の外部に露出した一主面と当該蓋体の前記一主面に隣接した外側面とを連続的に覆う印字用樹脂膜を形成する樹脂膜形成工程と、
前記印字用樹脂膜の表面に印字を行う印字工程と、
を有する圧電振動デバイスの製造方法。