JP6295835B2 - 圧電振動片および当該圧電振動片を用いた圧電デバイス - Google Patents

Description

本発明は圧電振動片と当該圧電振動片を用いた圧電デバイスに関する。

水晶振動子等の圧電デバイスは移動体通信機器等、様々な分野に広く用いられている。例えば表面実装型の水晶振動子では、水晶振動板に励振電極等の電極が付加された水晶振動片と、当該水晶振動片を収容する凹部を備えた絶縁基体（容器）と、当該容器との接合によって凹部を気密に封止する蓋とが主要な構成部材となっている。そして前記水晶振動片はその一端側が、容器の凹部内に設けられた電極パッドと金属バンプ等の導電性接合部材によって片持ち接合される。前記金属バンプを用いて水晶振動片を超音波接合する場合、微小領域で確実な導電接合が行えることから水晶振動子の小型化に適している（例えば略直方体状の水晶振動子における平面視の外形寸法が縦２．０ｍｍ、横１．６ｍｍ）。このような接合形態の水晶振動子は例えば特許文献１乃至２に開示されている。

特開２０００−２３２３３２号 特開２０１４−８２５３８号

ところで水晶振動子等の圧電デバイスは小型化が進行するだけでなく、薄型化も進行している。前述の容器はセラミックシートを複数積層した状態で焼成によって一体成形されているものが一般的であるが、薄型化に対応するためにはセラミックシートの積層数を少なくする必要がある。例えば前記容器を、板状の底板部と、当該底板部の上に前記凹部を形成するための枠状の枠部とからなる２層構成とする場合、最小限の積層数でセラミックパッケージを構成することができる。しかしながら２層構成の容器の場合、凹部の内底面となる底板部の上面に、容器との接合後に水晶振動片との隙間を確保するための段部を形成することができなくなる。このため２層構成の容器の場合はタングステン等のメタライズ処理によって形成される電極パッドの厚みを、前記段部が存在する場合の電極パッドの厚みよりも厚肉に形成する必要がある。

前記電極パッドをメタライズ処理によって従来よりも厚肉に形成する場合、印刷等の影響によってその表面がドーム状や蒲鉾状等のように上凸状の曲面が生じることがある。このように電極パッドの表面に曲面が生じると、例えば水晶振動片の片面に予め金属バンプ（以下、バンプと略）を形成しておき、容器内の電極パッド上に当該バンプを位置決め載置した状態で超音波接合を行う際にバンプの滑りが生じて搭載位置がずれることがある。このような搭載位置ずれは水晶振動子が超小型になるほど、その影響が顕在化し、搭載不良による接合強度不足や水晶振動子の電気的特性の劣化の要因となる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、小型化・薄肉化に対応するとともに、導電性バンプを介して圧電振動片を超音波接合する際の搭載位置ずれを抑制し、安定した接合を行うことができる圧電振動片と、当該圧電振動片を用いた圧電デバイス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請求項１に係る発明は、絶縁基体の内部に露出した電極パッドと導電性のバンプを介して超音波接合されてなる圧電振動片であって、前記電極パッドはその表面に上凸状の曲面を有し、前記圧電振動片は少なくとも一対の励振電極と、圧電振動片の前記電極パッドと対面する側の主面の端部に前記一対の励振電極から各々引き出された一対の接続電極を備え、前記一対の接続電極の各々の上面には導電性のバンプが形成され、少なくとも１つの前記バンプが、前記接続電極の上面に形成される下段バンプと、平面視で前記下段バンプよりも小さく、かつ下段バンプ上に複数配される上段バンプとから成り、電極パッドの前記曲面に略対応した断面視凹状の部位が、前記下段バンプと、互いに所定の距離を隔てて配された複数の前記上段バンプとによって構成されていることを特徴とする圧電振動片となっている。

上記発明によれば、前記一対の接続電極の各々の上面には導電性のバンプが形成され、少なくとも１つの前記バンプが電極パッドの前記曲面に略対応した断面視凹状の部位を有しているため、バンプと電極パッドとが嵌合するように接することになる。このような状態で超音波接合を行うことによってバンプの電極パッドに対する滑りの発生を抑制することができる。その結果、圧電振動片の電極パッドに対する搭載位置のずれを抑制することができる。

上記発明によれば、少なくとも１つの前記バンプの断面視凹状の部位が、前記下段バンプと、互いに所定の距離を隔てて配された複数の前記上段バンプとによって構成されているため、電極パッドの上凸状の曲面により対応した状態にすることができる。これは、複数の上段バンプが互いに所定の距離を隔てて配されることによって、線よりも点に近い状態で電極パッドにバンプが接することになるためである。つまり、上段バンプの形成数や下段バンプの上面に対する上段バンプの形成位置を電極パッドの曲面状態に略対応するように設定することによって、バンプの電極パッドに対する滑りの発生を更に抑制することができる。その結果、圧電振動片の電極パッドに対する搭載精度を更に向上させることができる。

また、上記目的を達成するために請求項２に係る発明は、前記電極パッドが平面視で長手方向と短手方向を有する形状であり、前記上段バンプが電極パッドの短手方向における曲面と略対応するとともに、前記下段バンプ上に電極パッドの短手方向に対応する方向に沿って配されている。

上記発明によれば、超音波接合時のバンプの電極パッドに対する滑りの発生を抑制することができる。これは次の理由による。

従来よりも厚肉の電極パッドを、例えばタングステンメタライズ層の上面に金等の金属膜をメッキ等の手法を用いて積層形成する場合、電極パッドの側面は下部から上部に近づくにつれて電極パッドの中央方向に曲率を帯び易くなる。つまり、その表面に上凸状の曲面が形成され易い。特に電極パッドの上面の周縁付近は曲面が形成され易い傾向がある。そのため平面視で長手方向と短手方向を有する形状の電極パッドの場合、曲面の形成が長手方向と短手方向とで均一になり難く、略蒲鉾状になり易い。

このような曲面を有する電極パッドにおいて、本発明によれば複数の上段バンプが電極パッドの短手方向における曲面と略対応するとともに、下段バンプ上に電極パッドの短手方向に対応する方向に沿って配されているので、より微小な領域において電極パッドの曲面と対応させることができる。これにより超音波接合時のバンプの電極パッドに対する滑りの発生を抑制することができる。

また、上記目的を達成するために請求項３に係る発明は、前記一対の接続電極の上面に形成された導電性のバンプの各々が、前記下段バンプと前記上段バンプの２段で構成され、一方のバンプにおける複数の上段バンプの配列方向が他方のバンプにおける複数の上段バンプの配列方向と異なっている。

上記発明によれば、圧電振動片の電極パッドに対する搭載位置のずれを抑制することができる。これは一対の接続電極の両方の上面に、前記２段構成のバンプが形成されているとともに、２段構成バンプの各々における複数の上段バンプの配列方向が互いに異なって配されていることによる。すなわち、上段バンプの配列方向が異なることによって超音波印加時の水平方向の動きが規制され易くなるため、バンプの滑りを抑制することができる。

また、上記目的を達成するために請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の圧電振動片が、絶縁基体の内部に露出した電極パッドと導電性のバンプを介して超音波接合された圧電デバイスとなっている。

上記発明によれば、前述した作用効果を有する圧電振動片が電極パッドとバンプを介して超音波接合された圧電デバイスであるため、圧電振動片の電極パッドに対する搭載位置のずれが抑制された接合信頼性の高い圧電デバイスを得ることができる。

以上のように本発明によれば、小型化・薄肉化に対応するとともに、導電性バンプを介して圧電振動片を超音波接合する際の搭載位置ずれを抑制し、安定した接合を行うことができる圧電振動片と、当該圧電振動片を用いた圧電デバイスを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る水晶振動片の接合前の上面模式図 図１のＡ−Ａ線における断面模式図 本発明の第１の実施形態に係る水晶振動片の接合後の断面模式図 本発明の第２の実施形態に係る容器の上面模式図 本発明の第２の実施形態に係る水晶振動片の上面模式図 本発明の第２の実施形態に係る水晶振動片の下面模式図 本発明の第２の実施形態に係る水晶振動片の接合前の上面模式図 本発明の他の適用例１を示す水晶振動片の接合前の上面模式図 本発明の他の適用例２を示す水晶振動片の接合前の上面模式図

以下、本発明の実施形態を圧電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。
−第１の実施形態−
本発明の第１の実施形態を図１乃至３に基づいて説明する。本実施形態における水晶振動子は略直方体状のパッケージ構造からなる表面実装型の水晶振動子である。本実施形態ではその平面視の外形寸法は縦２．０ｍｍ、横１．６ｍｍとなっている。

本実施形態における水晶振動子は、図１に示すように凹部を有する絶縁基体（以下、容器と略）１と、水晶振動片２と、前記凹部を封止する平板状の蓋（図示省略）が主な構成部材となっている。なお図１乃至３では説明の便宜上、前記蓋を取り除いた状態で表している。水晶振動片２は容器１の凹部９の内部に収容された後、蓋が凹部９を覆うように容器１の開口部に接合されることによって気密に封止される。容器１と蓋とは封止材を介して接合される。例えばガラス樹脂を封止材として加熱雰囲気下で溶融させて蓋と容器とを接合する方法や、金錫（ＡｕＳｎ）等の合金を封止材として加熱雰囲気下で溶融させて蓋と容器とを接合する融着法等が用いられる。

容器１はアルミナ等のセラミックを主体とした絶縁性材料から成る箱状体であり、２枚のセラミックグリーンシート１ａ，１ｂを積層して一体焼成することによって成形されている（図２参照）。容器１は平面視枠状の堤部１０の内側に平面視矩形状の凹部９を有しており、凹部９の内底面１０１の一短辺側には水晶振動片と導電接合される一対の電極パッド５，５が並列して形成されている。この一対の電極パッド５，５は平面視略矩形となっており、その長手方向が平面視矩形状の凹部の短辺に略平行となるように形成されている。

一対の電極パッド５，５はタングステンメタライズ層の上面に、金をメッキ等の手法を用いて積層することによって形成されている。本実施形態ではこれらの電極パッドの厚みは、セラミック材料からなる容器の積層数が３以上の容器において形成される電極パッドの厚みよりも厚肉に形成されている。これは、水晶振動子の薄型化を図るべく容器１を２層構成としたため内底面１０１に段状の部位が形成されずに平坦面となっているためである。つまり、本実施形態における容器では前記段部が存在しないため、水晶振動片が凹部内に搭載された状態で水晶振動片２の下面（内底面１０１に対向する面）と内底面１０１との間に或る程度の隙間を確保するため電極パッドを厚肉に形成している。

前述のとおり、一対の電極パッド５，５は通常よりも厚肉に形成されており、タングステンメタライズは印刷技術を用いて行われるため、どうしても電極パッドの側面は微視的には垂直な壁状になり難く、側面の下部から上部に近づくにつれて電極パッドの中央方向に曲率を帯び易くなる。つまり、その表面に上凸状の曲面が形成され易くなる（図２参照）。特に電極パッドの上面の周縁付近は曲面が形成され易い傾向がある。そのため図１乃至２に示すように平面視矩形状の電極パッドの場合、曲面の形成が長手方向と短手方向とで均一になり難く、略蒲鉾状となっている。本実施形態では電極パッドのタングステン部分はメタライズの最小単位厚みから２段に重ね塗りされている。なおタングステンの代わりにモリブデンを用いてもよい。

一対の電極パッド５，５のうち、一方は図示しない内部配線等を経由して容器の外底面に設けられた４つの外部接続端子６，６，６，６のうちの１つと電気的に接続されている。そして他方はビア７を経由して、前記一方の電極パッドが接続された外部接続端子以外の残りの外部接続端子のうちの１つと電気的に接続されている。

凹部９の内底面１０１のうち、一対の電極パッド５，５が形成された一短辺と対向する他短辺寄りには絶縁性材料からなる枕部８が形成されている。この枕部８は水晶振動片２が容器内に搭載された状態において、水晶振動片の自由端側となる短辺端部の下方に位置するように形成されている。これにより水晶振動片が外部衝撃等を受けて鉛直方向（容器の内底面の方向）に撓んだ場合に、枕部８が内底面１０１よりも先に水晶振動片の自由端側と接触することで自由端側の変位量を抑制することができる。また、水晶振動片の主面に形成される励振電極の、容器の内底面との接触による損傷も防止する働きがある。

図１において、堤部１０の上面１００には図示しない封止材が平面視環状に形成されている。前記接合材は蓋の外周部分と対応している。

前記蓋はコバールを基体とする平面視矩形状の金属性の蓋体であり、当該蓋の表裏面にはニッケルメッキ層が形成されている（図示省略）。また蓋の容器との接合面側には、前記ニッケルメッキ層の上に金属からなるロウ材が全面に亘って形成されている。本実施形態では前記ロウ材として銀ロウが使用されている。

本実施形態において水晶振動片２は、平面視矩形状のＡＴカット水晶振動板（以下、水晶振動板と略）の表裏主面２０１，２０２に各種電極が形成された圧電振動片である。具体的には図１乃至２に示すように水晶振動板の表裏主面２０１，２０２の各々の中央を含む領域には、平面視略矩形の一対の励振電極３ａ，３ｂが水晶振動板を挟んで対向形成されている。

水晶振動板の一主面２０１に設けられた励振電極３ａからは引出電極３１ａが水晶振動板の一短辺側に向かって引き出され、引出電極３１ａは当該一短辺の側面を経由して他主面２０２の一短辺端部まで引き出されている。そして引出電極３１ａの終端は接続電極３２ａとなっている。同様に、水晶振動板の他主面２０２に設けられた励振電極３ｂからは引出電極３１ｂが水晶振動板の前記一短辺側に向かって引き出され、引出電極３１ｂの終端は接続電極３２ｂとなっている。

水晶振動板の一主面２０１に形成された引出電極３１ａおよび接続電極３２ａと、水晶振動板の他主面２０２に形成された引出電極３１ｂおよび接続電極３２ｂとは対になっており、平面視では互いに重ならない位置関係となっている。なお、本実施形態では励振電極３ａ，３ｂ、引出電極３１ａ，３１ｂ、接続電極３２ａ，３２ｂはクロム（Ｃｒ）層を下地として、その上に金（Ａｕ）層が積層された膜構成となっており、これらの金属膜はスパッタリングによって形成されている。

図１乃至２に示すように一対の接続電極３２ａ，３２ｂの各々の上面には、一対の金属バンプ（以下、単にバンプと略）４，４が形成されている。ここでバンプ４は接続電極３２（３２ａ，３２ｂ）の各々の上面に形成される下段バンプ４ａと、平面視で下段バンプ４ａよりも小さく、かつ下段バンプ４ａ上に複数配される上段バンプ４ｂとから成っている。

前記２つの上段バンプ４ｂ，４ｂは互いに所定の距離を隔てて配されており、これら２つの上段バンプ４ｂ，４ｂと下段バンプ４ａとによって断面視凹状の部位４０が形成されている。この断面視凹状の部位４０は、電極パッドの前述した曲面に略対応している。具体的には２つの上段バンプ４ｂ，４ｂは、平面視矩形の電極パッド５の短辺方向における曲面５Ｗと略対応している（図２参照）。

本実施形態では前記上段バンプ４ｂは電解めっき法によって形成されためっきバンプであり、１つの下段バンプ４ａの上に２つ形成されている。当該めっきバンプはスタッドバンプと異なり、その表面が平坦面となって形成されている。

上記構成によれば、一対の接続電極３２ａ，３２ｂの各々の上面にはバンプ４，４が形成され、一対のバンプ４，４が一対の電極パッド５，５の上凸状の曲面に略対応した断面視凹状の部位４０を有しているため、バンプ４と電極パッド５とが嵌合するように接することになる。このような状態で超音波接合を行うことによってバンプ４の電極パッド５に対する滑りの発生を抑制することができる。その結果、水晶振動片２の電極パッド５に対する搭載位置のずれを抑制することができる。

また上記構成によれば、一対のバンプ４，４における断面視凹状の部位４０が、下段バンプ４ａと、互いに所定の距離を隔てて配された２つの上段バンプ４ｂ，４ｂとによって構成されているため、電極パッド５の上凸状の曲面により対応した状態にすることができる。これは、２つの上段バンプ４ｂ，４ｂが互いに所定の距離を隔てて配されることによって、線よりも点に近い状態で電極パッド５にバンプ４が接することになるためである。本実施形態では上段バンプの形成数は１つの下段バンプに対して２つとなっているが、２つ以上形成してもよい。また上段バンプの形成数だけでなく、下段バンプの上面に対する上段バンプの形成位置を電極パッドの曲面状態に略対応するように設定することによって、バンプの電極パッドに対する滑りの発生を更に抑制することができる。その結果、水晶振動片の電極パッドに対する搭載精度を更に向上させることができる。

本実施形態では一対のバンプ４，４において、２つの上段バンプ４ｂ，４ｂの配列方向は互いに同一となっている。具体的には、２つの上段バンプ４ｂ，４ｂは１つの下段バンプ４ａ上に電極パッド５の短辺方向に対応する方向に沿って配されている。

本実施形態では水晶振動片２と容器１との導電接合は、ＦＣＢ法（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｂｏｎｄｉｎｇ）を用いて行われる。具体的には水晶振動片のバンプ４が形成された面と反対側の主面を、超音波を印加するためのホーンによって吸着保持する（図示省略）。このホーンには水晶振動片を吸着保持するための吸引孔が設けられている。保持された水晶振動片は電極パッドの上面に対して画像認識手段を用いて位置決め載置される。そして温度と圧力を加えながらホーンから超音波を印加する。これによりバンプと電極パッドが超音波接合される。接合後の状態は図３に示すように上段バンプと下段バンプが一体化された状態となる。

前記構成によれば２つの上段バンプ４ｂ，４ｂが電極パッド５の短辺方向における曲面５Ｗと略対応するとともに、下段バンプ４ａ上に電極パッド５の短辺方向に対応する方向に沿って配されているので、より微小な領域において電極パッド５の曲面と対応させることができる。これにより超音波接合時のバンプ４の電極パッド５に対する滑りの発生を抑制することができる。

―第２の実施形態―
次に本発明の第２の実施形態について図４乃至７に基づいて説明する。なお第１の実施形態と同一の構成部分については説明を割愛し、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態で使用される圧電振動片は音叉型の水晶振動片となっている。パッケージの形状は略直方体であり、その平面視の外形寸法は縦１．６ｍｍ、横１．０ｍｍとなっている。

本実施形態において容器１１は、第１の実施形態と同様に２枚のセラミックシートグリーンシートの積層体となっている。容器１１の凹部１９は平面視矩形状となっており、凹部１９の内底面１１１の一短辺側には２つの電極パッド１２，１３が並列して形成されている。

本実施形態において電極パッド１２，１３は本発明の第１の実施形態における電極パッドの構成と同様であり、平面視で矩形状となっている。しかしながら、２つの電極パッド１２，１３はその大きさが異なっている。すなわち電極パッド１２は電極パッド１３よりも平面視の寸法が相対的に大きく形成されている。また２つの電極パッド１２，１３は平面視矩形状の容器１１の対向する２短辺の各中心を通る仮想直線ＣＬ１を基準として、容器の短辺方向に非対称に形成されている。これは後述する音叉型水晶振動片の形状と対応させるためである。電極パッド１２，１３は図示しない内部配線およびビアを介して容器１１の外底面に設けられた図示しない４つの外部接続端子のうちの２つの端子と電気的に接続されている。

本実施形態において電極パッド１２，１３のタングステン部分はメタライズの最小単位厚みより２段に重ね塗りされており、全体での厚みは０．０２ｍｍ（０．００５〜０．０３５ｍｍ）となっている。なお、タングステン以外に例えばモリブデンを使用してもよい。となっている。具体的には電極パッド１２は第１段目部分である下段パッド１２１と第２段目部分である上段パッド１２２の２段から成り、電極パッド１３は第１段目部分である下段パッド１３１と第２段目部分である上段パッド１３２の２段から成っている。そして上段パッド１２２，１３２は下段パッド１２１，１３１よりも平面視で小さな面積となっている。また上段パッド１２２，１３２は互いに近接するように下段パッド１２１，１３１の対向辺側にそれぞれ形成されている。

２つの上段パッド１２２，１３２はその表面に上凸状の曲面が形成されている。なお各図面における電極パッドの等高線は、電極パッドがその表面に上凸状の曲面を有していることを示すために参考として描いている。上段パッド１２２，１３２は各々のパッドの短手方向における曲面１２Ｗ，１３Ｗが当該パッドの長手方向に尾根状に延びるように連続して形成されている。なお、上段パッド１２２，１３２は各々のパッドの長手方向においても曲面１２Ｌ，１３Ｌを有している。上段パッド１２２と上段パッド１３２とは、その長手方向が互いに略直交する位置関係となっている。

次に本実施形態における水晶振動片について図５乃至６を参照しながら説明する。なお説明の便宜上、水晶振動片の２つの主面のうち、容器に搭載される際に電極パッドに対面する側の主面を裏面とし、当該主面に対向する反対側の主面を表面として説明する。図５は水晶振動片の表面を、図６は水晶振動片の裏面をそれぞれ表している。

本実施形態において水晶振動片１４は音叉型の水晶振動片となっている。水晶振動片１４は、基部１７と、基部１７の一端面１７１から同一方向に突出する一対の振動腕１５，１６と、基部の他端面１７２の側から基部の幅方向に突出する突出部１８とから成っている。この音叉型水晶振動片１４は１枚のＺ板の水晶ウェハから多数個が一括同時に成形される。なお、音叉型水晶振動片の外形はフォトリソグラフィ技術とウェットエッチングを用いることによって成形されている。

基部１７は他端面１７２の側が一端面１７１の側よりも平面視における幅（図５乃至６において符号Ｘで示す軸方向における基部の寸法）が狭い縮幅部１７３を有している。

一対の振動腕１５，１６の先端部１５１，１６１は、振動腕１５，１６の他の部位に比べて幅広（突出方向に対して直交する方向に幅広）に形成されており、さらにそれぞれの先端隅部は面取り状（Ｃ面状）に加工されている。また、一対の振動腕１５，１６の各々の表裏主面には等価直列抵抗値（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ。以下、ＣＩ値と略）を改善するために溝部２０が形成されている。

基部１７の縮幅部１７３の一側面からは、基部の幅方向に突出した突出部１８が形成されている。この突出部１８と水晶振動片１４の基部１７とによって平面視では直角に折れ曲がったアルファベットの「Ｌ」字状の部位が形成されている。

水晶振動片１４には異電位で構成された第１の励振電極３１および第２の励振電極３２と、第１および第２の励振電極３１，３２から引き出された引出電極３３，３４とが形成されている。

また第１および第２の励振電極３１，３２の一部は、一対の振動腕１５，１６の溝２０の内部に及んで形成されている。これにより、水晶振動片１４を小型化しても一対の振動腕１５，１６の振動漏れが抑制され、良好なＣＩ値を得ることができる。

第１の励振電極３１は、一方の振動腕１５の表裏主面と他方の振動腕１６の内外側面および先端部１６１の表裏主面とに形成されている。同様に第２の励振電極３２は、他方の振動腕１６の表裏主面と一方の振動腕１５の内外側面および先端部１５１の表裏主面とに形成されている。

また、引出電極３３，３４は、基部１７および突出部１８にも形成されている。基部１７に形成された引出電極３３により、一方の振動腕１５の表裏主面に形成された第１の励振電極３１が、他方の振動腕１６の内外側面および先端部１６１の表裏主面に形成された第１の励振電極３１に接続されている。同様に基部１７に形成された引出電極３４により、他方の振動腕１６の表裏主面に形成された第２の励振電極３２が、一方の振動腕１５の内外側面および先端部１５１の表裏主面に形成された第２の励振電極３２に接続されている。

基部１７には水晶振動片の両主面を貫通する２つの貫通孔２１，２１が穿孔されている。これらの貫通孔の内壁面には導電性材料が被着されており、当該貫通孔を介して引出電極３３，３４が基部１７の表裏主面間に引き回されている。

第１および第２の励振電極３３，３４は、基部１７の他端面１７２の側および突出部１８の先端側の各表裏面まで引き出されている。そして水晶振動片の裏面側の基部１７の他端面１７２の側の領域と、突出部１８の先端側の各領域は接続電極３３１，３４１となっている。

前述した第１および第２の励振電極３１，３２や引出電極３３，３４、接続電極３３１，３４１は、水晶基材上にクロム（Ｃｒ）層が成膜され、このクロム層の上に金（Ａｕ）層が形成された膜構成となっている。これらの電極は、真空蒸着法やスパッタリング等の成膜手段によって前記層構成の金属膜が水晶ウエハの主面全体に形成された後、フォトリソグラフィ技術とメタルエッチングによって所望のパターンに一括同時に形成されている。なお前記各種電極の層構成は、クロム層の上に金層が形成された膜構成に限らず、他の膜構成であってもよい。

第１および第２の振動腕１５，１６の先端部１５１，１６１の幅広の部位の両主面には、引出電極３３，３４がそれぞれ形成されている。これらの引出電極の上面には周波数調整用の金属膜Ｗ（周波数調整用錘）が形成されている。この金属膜Ｗの質量をレーザービーム等のビーム照射やイオンエッチングによって削減することによって、音叉型水晶振動片１４の周波数が微調整される。なお前記金属膜Ｗは前記幅広の部位に形成された引出電極よりも平面視の面積が一回り小さく形成されている。

図６に示すように、２つの接続電極３３１，３４１の各々の上面には導電性のバンプ２２，２３（本実施形態では、めっきバンプ）が形成されている。本実施形態では２つのバンプ２２，２３のうち、バンプ２２は基部の他端面１７２の側であって基部１７の突出部１８を除いた領域の幅方向の中央寄りに形成されている。

一方、バンプ２３は突出部１８の先端部付近の領域に形成されている。２つのバンプ２２，２３は、いずれも容器の電極パッド１２，１３との接合に寄与する部材であるが、バンプ２２は主たる接合に寄与する部材であるのに対し、バンプ２３は副次的な接合に寄与する部材となっている。

２つのバンプ２２，２３のうち、バンプ２２は２段で構成されている。具体的にバンプ２２は、接続電極３４１の上面に形成される下段バンプ２２１と、平面視で下段バンプ２２１よりも小さく、かつ下段バンプ上に所定の距離を隔てて２個配された上段バンプ２２２とで構成されている。この下段バンプ２２１と、２個の上段バンプ２２２，２２２とによってバンプ２２に断面視凹状の部位２２０が形成されている。この断面視凹状の部位２２０は、電極パッド１２，１３における前述したパッドの短手方向における曲面１２Ｗに略対応している。具体的には２つの上段バンプ２２２，２２２は、平面視矩形の電極パッド１２の短辺方向における曲面１２Ｗと略対応している。

上記構成によれば、バンプ２２の断面視凹状の部位２２０が、下段バンプ２２１と、互いに所定の距離を隔てて配された２つの上段バンプ２２２，２２２とによって構成されているため、電極パッド１２の上凸状の曲面により対応した状態にすることができる。これは、２つの上段バンプ２２２，２２２が互いに所定の距離を隔てて配されることによって、線よりも点に近い状態で電極パッド１２にバンプ２２が接することになるためである。つまり、上段バンプの形成数や下段バンプの上面に対する上段バンプの形成位置を電極パッドの曲面状態に略対応するように設定することによって、バンプの電極パッドに対する滑りの発生を更に抑制することができる。その結果、水晶振動片の電極パッドに対する搭載精度を更に向上させることができる。

バンプ２２において、２つの上段バンプ２２２，２２２は１つの下段バンプ２２１上に電極パッド１２の短手方向に対応する方向に沿って配されている。

上段バンプ２２２は電極パッド１２の短手方向における曲面１２Wと略対応するとともに、下段バンプ２２１上に電極パッド１２の短手方向に対応する方向（音叉型水晶振動片の振動腕の突出方向）に沿って配されている。このような構成によって、より微小な領域において電極パッドの曲面と対応させることができる。これにより超音波接合時のバンプ２２，２３の電極パッド１２，１３に対する滑りの発生を抑制することができる。

接続電極３４１の上面への下段バンプ２２１の形成は、接続電極３４１に図示しない下段バンプの形成部（接続電極３４１よりも平面視の面積が小さな窓部を有するマスク）をフォトリソグラフィ技術によって所望の形状（本実施形態では略楕円の窓部）に成形して、下段バンプ２２１の形成部に下段バンプ２２１を電解メッキ法などの手法によって形成する。

次に下段バンプ２２１が形成された領域に、図示しない金属膜の形成部（接続電極３４１よりも平面視の面積が小さく、かつ下段バンプ２２１よりも平面視の面積が小さい窓部を有するマスク）をフォトリソグラフィ技術によって所望の形状（本実施形態では円形の窓部）に成形して、上段バンプ２２２の形成部に上段バンプ２２２を電解メッキ法などの手法によって形成する。その後、アニール処理を行ってもよい。

一方、バンプ２３は、接続電極３３１に図示しないバンプ２３の形成部（接続電極３３１よりも平面視の面積が小さな窓部を有するマスク）をフォトリソグラフィ技術によって所望の形状（本実施形態では略楕円の窓部）に成形して、バンプ２３の形成部にバンプ２３を電解メッキ法などの手法によって形成する。

本実施形態において、２つのバンプ２２，２３は、略同一の厚み（高さ）となっている。そしてバンプ２２における下段バンプ２２１と、バンプ２３の各楕円の長軸は互いに直交する位置関係で接続電極３３１，３４１上に配されている。なおバンプ２２における平面視略楕円の下段バンプ２２１の長軸は、水晶振動片１４の基部１７の幅方向の中央（一対の振動腕の間の中央）を通り振動腕の突出方向に伸びる仮想直線ＣＬ２に対して略平行となっている。またバンプ２２は仮想直線ＣＬ２に近接する位置に形成されている。

音叉型水晶振動片の基部へのバンプの形成位置は本実施形態に限定されるものではない。また基部に突出部が形成されていない形態の音叉型水晶振動片であっても本発明は適用可能である。さらに本実施形態では水晶振動片１４の基部１７と突出部１８とによって平面視でアルファベットの「Ｌ」字状の部位が設けられているが、当該形状だけでなく、例えば基部の他端面の側から左右双方向（基部の幅方向）に各々突出した後、振動腕の突出方向に向きを変えて互いに平行に伸びる左右対称の一対の支持部が設けられていてもよい。前記一対の支持部を有する音叉型水晶振動片においては、例えば各支持部の先端領域に各々バンプを設けるとともに、容器側の電極パッドをこれらのバンプと対応する位置に形成して導電接合するようにしてもよい。

水晶振動片１４は第１の実施形態において述べたホーンによって吸着保持されたまま図７に示すように容器１１の電極パッド１２，１３に対して、バンプ２２，２３が一対一で対応するように電極パッド１２，１３の上に位置決め載置される。この位置決め載置は画像認識手段を用いて行われる。なお図７では図面の見易さから水晶振動片１４の外形とバンプ２２，２３のみを表示している。

前記位置決め載置された状態で、水晶振動片に対して温度と圧力を加えながら超音波を印加する。これによりバンプ２２，２３と電極パッド１２，１３とが超音波接合される。

―本発明の他の適用例１―
本実施形態では主要なバンプであるバンプ（２２）のみを２段構成としているが、図８に示す音叉型水晶振動片２４のように副次的なバンプであるバンプ（２３）についても２段構成としてもよい。この場合、例えば図８のように一方のバンプ（主バンプ）２５における複数の上段バンプ２５２（図８では２個）の配列方向が、他方のバンプ（副バンプ）２６における複数の上段バンプ２６２の配列方向（図８では２個）と異なるように配されていてもよい。

このような構成によれば、水晶振動片２４の電極パッド１２，１３に対する搭載位置のずれを抑制することができる。これは水晶振動片２４の２つの接続電極の両方の上面に、下段バンプ２５１（２６１）と上段バンプ２５２（２５６）の２段から成るバンプ２５，２６が形成されているとともに、当該バンプの各々における２つの上段バンプ２５２，２５６の配列方向が互いに異なって配されているためである。すなわち、上段バンプの配列方向が異なることによって超音波印加時の水平方向の動きが規制され易くなるため、バンプの滑りを抑制することができる。

―本発明の他の適用例２―
また、図９に示すように平面視矩形状の２つの電極パッドの形態が前述した第２の実施形態の形態と異なるものであってもよい。すなわち、平面視矩形状の２つの電極パッド５２，５３の長辺方向が、平面視矩形状の容器５１の長辺方向と略平行になるように容器５１の凹部６０の内底面に形成してもよい。

図９において電極パッド５２は下段パッド５２１と上段パッド５２２とから成り、電極パッド５３は下段パッド５３１と上段パッド５３２とから成っている。そして平面視矩形状の上段パッド５２２，５３２と平面視矩形状の下段パッド５２１，５３１とは互いの長手方向が一致するように積層されている。この平面視矩形状の上段パッドはその長手方向および短手方向に上凸状の曲面を有している。なお上段パッドだけでなく下段パッドにおいても上凸状の曲面が形成されていてもよい。

図９に示す電極パッド構成の場合、音叉型水晶振動片２７のバンプ２８（主バンプ）において互いに所定の距離を隔てて配された２つの上段バンプ２８２，２８２の配列方向は、容器５１の電極パッド５２の上段パッド５２２の短手方向に対応している。そして下段バンプ５２１と２個の上段バンプ２８２とで断面視凹状の部位２８０が形成されており、当該断面視凹状の部位２８０は電極パッド５２の上段パッド５２２の短手方向における曲面５２Ｗと略対応している。

一方、バンプ２９（副バンプ）はバンプ２８と略同一の厚み（高さ）となるように形成されている。以上のような構成であっても音叉型水晶振動片２７の電極パッド５２，５３に対する搭載位置のずれを抑制することができる。

なお前述した２つの電極パッドと一対一で対応するように、一対の接続電極をバンプを介して導電接合する構成において、２つの電極パッドの間に高低差が生じた場合に、一対の接続電極に形成される２つのバンプのうち一方だけに断面視凹状の部位を形成するようにしてもよい。つまり、第２の実施形態での２つのバンプにおいて主バンプ側を１段状のバンプとし、副バンプ側を２段状としてもよい。このように２つの電極パッドの間の高低差に応じて適宜、当該高低差を補うように２つのバンプの形態を変えることによって、超音波接合後の状態において圧電振動片を水平に近い状態に近づけることができる。

本発明の実施形態においては複数の上段バンプの大きさは平面視で同一となっているが、必ずしも同一でなくてもよい。つまり、複数の上段バンプが平面視で大小関係を有するように下段バンプ上に形成してもよい。さらに、互いに離間した２つのバンプの両方を２段構成とする場合において、２つのバンプ間で上段バンプの平面視の大きさが異なるようにしてもよい。また、下段バンプ上の複数の上段バンプの厚みは必ずしも同一でなくてもよく、電極パッドの曲面の状態に応じて複数の上段バンプの間で厚みが異なるようにしてもよい。以上のように複数の上段バンプの大きさや厚みを異なるようにすることで、電極パッドの曲面により対応させることができる。その結果、圧電振動片の電極パッドに対する搭載位置のずれをより抑制することができる。

本発明の実施形態において、断面視凹状の部位を構成する上段バンプの平面視形状は円形としたが、円形以外に矩形等、他の形状であっても本発明は適用可能である。

本発明の実施形態では表面実装型の水晶振動子を例に挙げているが、水晶振動子以外に水晶フィルタや水晶発振器など他の圧電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。

圧電振動素子および圧電デバイスの量産に適用できる。

１、１１、５１ 容器（絶縁基体）
２、１４、２４、２７ 水晶振動片
３ａ、３ｂ、３１、３２ 励振電極
４、２２、２３、２５、２６、２８、２９ バンプ
５、１２、１３、５２、５３ 電極パッド

Claims (4)

1. 絶縁基体の内部に露出した電極パッドと導電性のバンプを介して超音波接合されてなる圧電振動片であって、
   前記電極パッドはその表面に上凸状の曲面を有し、
   前記圧電振動片は少なくとも一対の励振電極と、圧電振動片の前記電極パッドと対面する側の主面の端部に前記一対の励振電極から各々引き出された一対の接続電極を備え、
   前記一対の接続電極の各々の上面には導電性のバンプが形成され、
   少なくとも１つの前記バンプが、前記接続電極の上面に形成される下段バンプと、平面視で前記下段バンプよりも小さく、かつ下段バンプ上に複数配される上段バンプとから成り、電極パッドの前記曲面に略対応した断面視凹状の部位が、前記下段バンプと、互いに所定の距離を隔てて配された複数の前記上段バンプとによって構成されていることを特徴とする圧電振動片。
2. 前記電極パッドが平面視で長手方向と短手方向を有する形状であり、前記上段バンプが電極パッドの短手方向における曲面と略対応するとともに、前記下段バンプ上に電極パッドの短手方向に対応する方向に沿って配されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
3. 前記一対の接続電極の上面に形成された導電性のバンプの各々が、前記下段バンプと前記上段バンプの２段で構成され、一方のバンプにおける複数の上段バンプの配列方向が他方のバンプにおける複数の上段バンプの配列方向と異なっていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の圧電振動片が、絶縁基体の内部に露出した電極パッドと導電性のバンプを介して超音波接合された圧電デバイス。

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