JPH10308640A - 圧電デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波に対応する圧電デバイスにおいて、圧
電基板の薄層化を可能とするデバイスの製造方法を提供
する。 【解決手段】 貫通孔３を設けた補助基板２に圧電基板
１と直接接合する。補助基板２の貫通孔３に充填材４を
充填硬化させ、補助基板２を支持体として圧電基板１を
研磨し、次いで、充填材４を取り除いた後、圧電基板の
両主面に励振電極５を形成する。この構成にすることに
より、補助基板を支持体として圧電基板の研磨などの作
業を行え、圧電基板の薄層化加工やその後のハンドリン
グを容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電基板を補助基
板により補強して、薄層化された圧電体を用いた高周波
振動子やフィルター素子、厚電センサ、アクチュエータ
等の圧電デバイスの製造方法に関するのもである。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体通信機器などに用いられる
振動子やフィルターなどの圧電デバイスは、通信回路の
混雑化及び高品位通信の発達などにより、高周波数化の
傾向にある。そこで、従来の圧電デバイスでは、圧電基
板の研磨精度を上げて薄板化することで高周波数化を実
現してきた。以下に図面を参照しながら従来の圧電デバ
イスとして、水晶振動子の一例について説明する。

【０００３】図６は従来の水晶振動子を示すものである
が、２１は水晶板で、ＡＴカットの水晶板を所定の厚さ
まで研磨し、その両主面に励振電極２２および引き出し
電極２３を設けたものである。通常は、引き出し電極２
３を延出した両端外周部を保持部材により保持され、気
密な容器に収容されている。そして、保持部材を介して
引き出し電極２３を発信回路に接続することによって、
両主面間で互いに反対方向に変位する厚みすべり振動を
励振する。

【０００４】この厚みすべりモードの水晶振動子では、
厚みｔ（μｍ）によって共振周波数ｆ（ＭＨｚ）が決定
され、ほぼｆ＝１６７０／ｔの関係がある。したがっ
て、このような水晶振動子では、水晶板を研磨して厚み
を減じ、所望の共振周波数になるように加工している。
従って、高い共振周波数を得る場合には、水晶板の厚み
を薄くするように両面研磨加工を行っている。

【０００５】振動用水晶板を薄層化する方法として、水
晶板に補強板として単板を添え付けてそのまま加工した
り、あるいは、貫通孔を有した補助基板に水晶板を貼り
つけて補強した状態で水晶板を加工して、加工後もその
補強板を貼りつけたままで水晶振動子として組み立てる
方法が考えられている（例えば、特開平３−１１６８８
２号公報や特開平７−７４５６９号公報）。このように
して、薄層化加工や組み立てを行えば、水晶板が機械的
に補強されているため、割れや欠けの問題を生じること
がなくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、振動子
の従来の構造で両面研磨機を用いて薄い水晶板を成形
し、高い周波数の水晶振動子を組み立てた場合、研磨加
工中に水晶板に割れや欠けが生じ、組み立て時には、取
り扱いにより水晶板が破損することなどが問題となる。
従来は、両面研磨でも、量産可能な厚みレベルとして、
厚み３０μｍ程度であって、共振周波数５０ＭＨｚ程度
のものが限界であった。

【０００７】また、片面研磨の場合においても、水晶板
が３０μｍ以下の厚さになると、研磨台に水晶板を接着
する場合のワックスや、エポキシ系の接着剤の厚みのば
らつきが問題になり、研磨後の水晶板の厚みばらつきが
生じる。また、研磨台に貼り付けた水晶板の貼り付け面
に、表面疵や歪みなどが生じる可能性もある。一般にワ
ックス層の使用は、その厚さのばらつきが３μｍ程度と
大きく、水晶振動子を作製する場合にきわめて重要な要
素である平面度、平行度、表面粗さなどが所要精度まで
得られず、望ましくない。また、片面研磨を用いて加工
するのが可能だとしても、両面研磨を用いた場合と同
様、取り扱いの容易さの点で、厚さ３０μｍ程度のもの
が量産可能な限界であった。

【０００８】さらに、特開平３−１１６８８２号公報に
開示の研磨方法は、貫通孔を用いた補強板を用いて研磨
しているが、基本的にその貼り合わせを接着剤を用いて
行っているため、片面研磨を用いた場合と同様な問題が
生じていた。また、この研磨方法では貫通孔を用いて研
磨を行っているため、研磨時に貫通孔に支持がなく励振
部が撓み変形しやすく、平行度の良い振動板を成形する
ことが困難であった。

【０００９】さらにまた、特開平７−７４５６９号公報
の研磨方法は、２枚の水晶板を直接接合し、水晶板と補
強板の接合面のどちらか一方に、凹部を形成し、そこに
耐エッチング性を有する薄膜を形成した後、振動板の研
磨を行い、補強板にエッチングを用いて薄膜に至る貫通
孔を設ける方法であるが、これには、前記特開平３−１
１６８８２のような問題は発生しないけれども、エッチ
ングによる補強板に貫通孔を設ける際に振動板に損傷を
与えることなく、完全に補強板の一部を取り除くことが
難しく、量産性に限界が生じていた。即ち、補強板の水
晶などの単結晶を深くエッチングする際、結晶欠陥が存
在する部分が早くエッチングされていわゆるエッチトン
ネルが生じ、エッチング完了よりも早い時期にエッチン
グ液が前記凹部内に浸入して接合界面など耐エッチング
性薄膜のない部分から振動板を浸食していくからであ
る。

【００１０】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、圧電デバイスに必要とされる平面度、平行度、表面
粗さを保持しながら、且つ、圧電基板を３０μｍ以下の
薄層化研磨して一層高い高周波領域で実用可能な圧電デ
バイスを量産可能で歩留まり良く生産できる圧電デバイ
スの製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、主たる表面に
励振部を形成した圧電基板と、該励振部を取り囲む貫通
孔を設けた補助基板と、を直接接合して成る圧電デバイ
スの製造方法であって、本発明の第１の製造方法は、補
助基板に予め貫通孔を形成し、補助基板と圧電基板とを
直接接合した後、貫通孔内に充填剤を充填硬化させて、
補助基板を保持して圧電基板の表面を所要厚みに研磨す
るものである。

【００１２】本発明の製造方法は、第１に、圧電基板と
補助基板との直接接合であるので、従来のような接着層
厚みのばらつきによる研磨厚みの誤差が全く生じない。
第２に、本発明は、圧電基板の裏面が貫通孔内の硬化充
填剤により裏打ちされてバックアップされているので、
所要厚みに薄層化研磨する際には、薄い圧電基板の撓み
変形や変動が防止され、従って、平面度、平行度、表面
粗さを保持し且つ発振周波数を決定する圧電基板厚みを
正確に研磨調製できる。このようにして、極めて高い所
望の発振周波数を精度良く得ることができ、しかも、従
来の如く接合・研磨した後に補助基板に貫通孔を設ける
場合に生じる圧電基板の損傷や、補助基板の除去むらを
解消することができるのである。

【００１３】さらに、研磨作業においては補助基板を機
械的に保持することにより圧電基板を容易に取り扱うこ
とができ、研磨後には、充填剤を除去して、圧電基板に
励振電極が配設されて、圧電デバイスとされる。

【００１４】また、本発明の第２の方法は、補助基板に
圧電基板の励振部をより広い範囲で囲む有底溝を形成
し、あらかじめ補助基板もしくは圧電基板の少なくとも
一方の表面の励振部対応部にだけ直接接合防止手段を設
けて、補助基板と圧電基板とを接合面で直接接合する。
この後に、圧電基板の表面を所要厚みになるまで研磨し
た後、補助基板を有底溝を横切るように研磨して、補助
基板の有底溝の内側部分を分離するものである。

【００１５】この第２の製造方法は、圧電基板と補助基
板との直接接合により、接着層厚みに伴う研磨厚み誤差
を解消し、さらに、圧電基板は、励振部に直接接合防止
手段を介して、補助基板との間に面接状態で裏打ちが存
在するため、前記の充填材の補強によるよりもさらに高
精度な研磨を行うことが可能となる。

【００１６】同時にこの直接接合防止手段により補助基
板の有底溝が取り囲む内側部分は、圧電基板とは直接接
合していないので、有底溝を横切る研磨により容易に切
り離すことができ、従って、デバイスの補助基板に励振
部に対応する開口部を形成することができるのである。

【００１７】さらに、本発明の第３の圧電デバイスの製
造方法の概要は、補助基板に圧電基板の励振部をより広
い範囲で囲む有底溝を形成し、圧電基板に少なくとも１
点の支持部を残して励振部に貫通する貫通溝を形成する
とともに、圧電基板又は補助基板の励振部対応する表面
に直接接合防止手段を形成した後、補助基板と圧電基板
とを直接接合するもので、直接接合した状態で圧電基板
を所要厚みに研磨し、次いで、さらに、補助基板を有底
溝を横切る位置まで研磨して、補助基板のうち有底溝の
内側の部分を分離するのである。

【００１８】この第３の製造方法により、第２の方法と
同様に、所要厚みで且つ高精度な表面性状を実現できる
が、特に、圧電基板の貫通溝より補助基板の有底溝に充
填材を充填した状態で、圧電基板の研磨を行なうことが
できるため、励振部が補助基板により強固に固定され、
研磨中に補助基板の割れなどを生じず、圧電基板に損傷
を与えることなく、歩留り良く圧電基板の製造を行うこ
とができる。この直接接合防止手段を設けたことによ
り、圧電基板と接合していない補助基板の部分を簡単に
分離できて、開口部を設けることができる。さらに圧電
基板に励振部の周囲に貫通溝を形成することは、圧電基
板の裏面の励振電極からのリードを表面に引き出せるこ
とができる利点がある。

【００１９】このような第２及び第３の製造法で使用さ
れる直接接合防止手段としては、圧電基板又は補助基板
の励振部に対応する表面に微小ギャップを形成する段差
の段面ないし凹み面がある。また、別の直接接合防止手
段としては、圧電基板又は補助基板の励振部に対応する
表面に形成した直接接合不能な金属薄膜も採用される。
いずれも、圧電基板のバックアップ可能な程度の厚みと
し、通常は１μｍ以下、特に０．１μｍ以下とされる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を、図面
を参照しながら、以下に説明する。本発明においては、
圧電基板は、圧電体で形成され、板状ないし層状に形成
され、その主面には励起電極が配置形成されて、バルク
振動素子などの振動素子に使用されるものであり、水晶
基板、ニオブ酸リチウム基板、タンタル酸リチウム基
板、ホウ酸リチウム基板やその他の圧電セラミック基板
などが使用される。補助基板は、圧電基板をその周縁部
で支持して補強するものであり、上記圧電基板と直接接
合可能な材料が使用される。

【００２１】補助基板と圧電基板との接合法は、直接接
合を利用するが、ここに直接接合法とは、鏡面研磨され
た２枚の無機基板に親水化処理をして表面にＯＨ基など
の親水基を生成させ、両面を直接的に面接して加熱処理
をすることにより２枚の無機基板を接合させることであ
る。そして、直接接合とは、この処理により生じる接合
表面のＯＨ基による水素結合や、それぞれの基板表面を
構成する元素間ないしＯＨ基に起因する酸素を介した共
有結合やイオン結合等により原子レベルの強固な接合を
言う。基板の材料によっては直接接合の処理中に、接合
界面に酸化膜が形成され、バッファ層となる場合もあ
る。このような材料には、現在のところ、シリコン、石
英ガラス、ガラス、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル
酸リチウム、ホウ酸リチウムなどがある。

【００２２】親水化後の加熱処理では、水晶の場合に
は、５７３℃のα−β転移点があるので、これに近い温
度に加熱するのは、熱履歴により周波数特性が劣化する
ため、転移点以下の低温で、例えば、３００℃で、加熱
処理が望ましい。

【００２３】本発明の第１の実施の形態は、振動素子の
圧電デバイスの製造方法について、（ａ）補助基板に圧
電基板の励振部に対応する位置に該励振部を開口部が取
り囲む貫通孔を形成する工程と、（ｂ）補助基板に圧電
基板を直接接合する工程と、（ｃ）補助基板の貫通孔に
充填材を充填して硬化させる工程と、（ｄ）直接接合し
た状態で、圧電基板を所要厚みに研磨する工程と、
（ｅ）貫通孔内の充填材を除去する工程と、（ｆ）圧電
基板の励振部に励振電極を形成する工程と、を具備する
ものである。

【００２４】この第１の実施形態は、直接接合した後、
研磨工程の前に補助基板の貫通孔に充填材を充填して硬
化させる工程を含むもので、充填材には、液状で充填し
て固化し、研磨過程では、圧電基板を裏打ちして研磨過
程での撓み変形を防止し、研磨後は、充填材を貫通孔か
ら除去される。このような充填材には、ワックス類、合
成樹脂、低融点ガラス、易溶合金が使用される。これら
は、例えば、加熱して溶融した液を貫通孔に充填したあ
と放冷して硬化させ、研磨後は、適当な溶剤に溶解させ
て流出させる方法が採用される。以下には、第１の実施
の形態の実施例を示す。

【００２５】〔実施例１〕図１は、本発明の第１の実施
の形態における圧電デバイスとして、水晶発振子の製造
方法を断面図で示す工程図である。圧電基板１としてＡ
Ｔカット水晶基板を用い（図１（ａ））、補助基板２に
もＡＴカット水晶基板を用いた例であるが、まず各基板
の接合予定面１０、２０を直接接合のために鏡面仕上げ
をし、さらに、補助基板２には、表面にドライ感光フィ
ルムを用いてパターニングし、サンドブラスト加工法を
用いて、圧電基板１の励振部に対応する表面に開口部を
有する貫通孔３を形成する（図１（ｂ））。

【００２６】直接接合工程では、圧電基板１と補助基板
２とは、その両方の表面をアンモニア：過酸化水素：水
の混合液で親水化処理したあと、圧電基板１にその励振
部予定面を貫通孔の開口部が囲むように補助基板２を面
接させて、直接接触させ、この状態で、約３００℃の加
熱処理をおこなって、接合する（図１（ｃ））。

【００２７】充填の工程は、このように接合した２枚の
基板の補助基板側２の貫通孔３に、充填材４として軟化
点約７０℃のエレクトロンワックスを基板を１００℃に
加熱させて溶融して充填し、放冷して硬化させる（図１
（ｄ））。

【００２８】研磨工程では、補助基板２をベースとし
て、接合した圧電基板１の表面１１を、厚み１０μｍま
で所要厚みの薄層化のために研磨し（図１（ｅ））、最
終的に目的周波数に達するように正確に圧電基板１の厚
みを調節する。

【００２９】この薄層化研磨後、充填材４であるエレク
トロンワックスはアセトンを用いて排出し完全に除去す
る（図１（ｆ））と、補助基板２に開口部３０を有する
圧電基板が得られる。

【００３０】電極形成工程は、圧電基板１の両主面に励
振電極５を蒸着金属皮膜により形成する。ここで、圧電
基板１の励振電極５、５は、基板の貫通孔内の励振部に
位置合わせを行い（図１（ｇ））、水晶発振デバイスと
する。

【００３１】以上のように本実施の形態によれば、圧電
基板と補助基板を直接接合することにより、接着剤を用
いた場合などに生じるような接着剤の塗りむらによる研
磨むらをなくすことができ、かつ接合強度も強力である
ため、圧電基板の高精度な薄層化の研磨が可能になると
共に、基板の主面上への電極形成やハンドリングを容易
にし、圧電基板の励振部を補助基板とは接合不能に隔離
できる構造となり、基本波振動の周波数が、１６０ＭＨ
ｚ帯の振動子を作成することが可能となる。

【００３２】また、補助基板に貫通孔を形成した後に圧
電基板と接合しているため、従来のように接合後に補助
基板に貫通孔を形成する場合に生じがちな圧電基板の損
傷や補助基板の貫通孔部の除去むらをなくすことがで
き、量産性を考えた場合に大きな利点が生じる。さら
に、貫通孔部に充填材を充填して薄層化研磨を行うこと
により、貫通孔の開口部近傍の圧電基板の変形を最小に
抑えることが可能となる。

【００３３】比較のため、充填材を入れずに、圧電基板
と貫通孔とを設けた補助基板を直接接合したものを研磨
した場合、厚みが３０μｍ以下になると研磨の加圧力や
応力のために圧電基板の割れが多くなり、実用上問題で
あったが、本発明の実施例によれば直接接合により励振
部の周囲で精度よく固定され、励振部は充填材により変
形を抑えられているため精度よく薄層化をおこなうこと
ができるのである。

【００３４】なお、本実施の形態では圧電基板１と補助
基板２を直接接触させて加熱処理した後に、薄層化研磨
を行っているが、直接接触させた後加熱処理を行わずに
薄層化研磨を行い、その後に加熱処理を行っても同様の
効果を得ることができる。

【００３５】さらに、本実施の形態では圧電基板１の両
主面に励振電極を形成して、高精度な圧電振動子を作製
しているが、電極の構成を変えることにより、圧電振動
子の場合と同様、高精度な圧電フィルタや、さらに薄層
圧電体を有するセンサやアクチュエータを作成すること
も可能である。

【００３６】〔実施例２〕本発明の第１の実施の形態に
ついて、別の実施例を以下に示すが、図２は、この実施
例を示す工程図である。圧電基板１としてタンタル酸リ
チウムを用い、補助基板２として水晶基板を用い、実施
例１と同様の手順で貫通孔３を設け、接合面１０、２０
で直接接合している。直接接合処理の加熱処理は、タン
タル酸リチウムのキュリー点は６０３℃であるため、３
５０℃で行った（ａ）。

【００３７】接合した２枚の基板の補助基板２側の貫通
孔３に、充填材４として硬化温度約１５０℃のエポキシ
系樹脂液を充填して加温硬化させ、接合した圧電基板１
を補助基板２をベースとして２０μｍまで薄層化研磨し
て（図２（ｂ））、目的発振周波数に合致させるように
厚み調整を行った。この薄層化研磨後、充填材４である
エポキシ樹脂を硫酸系の溶液を用いて溶出除去させた。
これにより、補助基板２に開口部を有する複合基板が得
られる。

【００３８】次に、圧電基板１の励振部予定面の回りの
一部に、フォトレジストをマスクとしたサンドブラスト
加工で貫通した小孔６を設ける（図２（ｃ））。次い
で、圧電基板１の両主面上の励振部予定面５０、５０に
励振電極５、５を形成し、補助基板側の励振電極５の引
き出し電極は貫通小孔６を経由して圧電基板１の表面に
引き出されている（図２（ｄ））。

【００３９】以上のように本実施例によれば、実施例１
と同様の効果を得ることができる。また、補助基板側の
電極を圧電基板の貫通小孔を通して表側に引き出してい
るため、周波数などの特性を基板表面からのみ測定でき
周波数調整などを容易に行うことのできる構造となって
いる。さらに、補助基板側から電極を引き出す場合に従
来発生していた圧電基板と補助基板との接合段差による
断線などの導通不良を軽減する効果がある。圧電基板１
の貫通小孔をコの字型に形成するなどして、少なくとも
１つ以上の支持部１６を残して圧電基板１に貫通溝６を
設けることにより、圧電基板１にかかる応力を低減する
ことができる。また、パッケージングを行う際に必要で
ある、補助基板側の電極とパッケージの導通を、導電性
のペーストなどを用いることなく、ワイヤーボンディン
グにより行うことが可能となる。

【００４０】〔実施例３〕以下に本発明の第３の実施例
について、図３には、この実施例の製造過程を示す工程
図である。

【００４１】圧電基板１としてＡＴカット水晶を用い、
補助基板２として水晶基板を用い、実施例１の要領で、
貫通孔４を設けた後に直接接合している（図３
（ａ））。この例では、研磨工程に先立ち、接合した２
枚の基板の補助基板側２の圧電基板１に先ず励振電極５
を形成し、その後貫通孔３に、充填材４として軟化点約
４００℃の低融点ガラスを充填する。次いで、接合状態
で圧電基板１を補助基板２をベースとして１５μｍまで
薄層化研磨して（図３（ｂ））周波数の調整を行う。こ
の薄層化研磨後、充填材４であるガラスを希フッ酸溶液
を用いて溶解除去し、除去後、圧電基板１の研磨した側
の主面に励振電極５を形成する（図３（ｃ））。

【００４２】以上のように本実施例によれば、実施例１
と同様の効果を得ることができるが、さらに、薄層化研
磨を行う前に圧電基板１の内側の励振電極５を形成して
いるため、周波数測定時に、導電板の上に圧電基板の上
面側を載置して、その導電板と励振電極５からのリード
を周波数測定装置に接続することにより、この間に挟ん
だ圧電基板の共振周波数を容易に且つ正確に測定するこ
とができる。したがって、本実施例のようにＡＴカット
水晶を用いた場合は、研磨工程においても、研磨量を共
振周波数を用いて最適な値に容易に制御することができ
る。さらに、研磨後に、圧電基板１に貫通小孔６を形成
すると、実施例２と同様な効果を得ることができる。

【００４３】本発明の第２の実施の形態は、（ａ）補助
基板に圧電体の励振部に対応する位置に該励振部を取り
囲む有底溝を形成する工程と、（ｂ）補助基板若しくは
圧電基板の少なくとも一方の接合面側の当該溝の内側に
対応する表面に直接接合防止手段を設ける工程と、
（ｃ）補助基板の当該溝の外側の表面を圧電基板に直接
接合する工程と、（ｄ）直接接合状態で、圧電基板を所
要厚みに研磨する工程と、（ｅ）補助基板を溝を少なく
とも横切る位置まで研磨して、溝内側部分を除去する工
程と、（ｆ）圧電基板の励振部に励振電極を形成する工
程と、からなるものである。

【００４４】〔実施例４〕以下本発明の第２の実施の形
態について図４を参照しながら、より具体的に説明する
と、圧電基板１としてＡＴカット水晶基板を用いて（図
４（ａ））、補助基板２にガラス基板を用いた例であっ
て、有底溝形成の工程は、補助基板２の表面には、励振
部を取り囲むための平面上矩形で細い断面の有底溝７
を、フォトレジストをマスクとしたエッチングによりを
形成する（図４（ｂ））。

【００４５】次の直接接合防止手段を設ける工程では、
圧電基板１の励振部予定面５０には、直接接合防止手段
８としてフォトレジストをマスクとしたエッチング加工
で約１００ｎｍの段差を有する段面８１を形成してい
る。この直接接合防止手段としてエッチングによる面加
工を施した圧電基板１の面とエッチング１３により有底
溝７を形成した補助基板２の面の両方を実施例１と同様
の方法で直接接合する。また、直接接合を行っても、直
接接合防止手段としてエッチングを施した断面８１は、
接合面が段差を有し且つもはや鏡面ではなくなっている
ため、補助基板２とは接合されない（図４（ｃ））。

【００４６】次に、直接接合する工程の後、研磨する工
程では、接合した圧電基板１を補助基板２をベースとし
て１０μｍまで所要厚みに薄層化研磨して（図４
（ｄ））、発振周波数をは決めるとよい。

【００４７】この圧電基板の薄層化研磨後、補助基板を
研磨して、有底溝７が取り囲む内側部分２２を除去する
工程では、補助基板２を圧電基板１をベースとして、補
助基板２の有底溝７の下端まで研磨する（図４
（ｅ））。有底溝内側部分２２は、圧電基板にエッチン
グにより形成された直接接合防止手段８を介して圧電基
板１と単に接触しているだけであるので、簡単に取り除
くことができ、これにより、補助基板２の厚み方向に
は、圧電基板１に達する開口部３０が形成されたことに
なる（図４（ｆ））。

【００４８】次いで、この開口部３０を利用して、圧電
基板１の両主面に励振電極５、５を形成する。ここで、
圧電基板１の励振電極５、５は、基板の開口部３０内の
励振部５に正確に位置合わせを行って、配置される（図
４（ｇ））。

【００４９】以上のように本実施の形態によれば、第１
の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、
本実施の形態では、圧電基板１の励振部を直接接合防止
手段８である圧電基板側のエッチング層を介して接触し
ているため、励振部５０には裏打ち用の補助基板２が存
在し、第１の実施の形態を用いた場合よりもさらに高精
度な研磨を行うことが可能となる。第１の実施の形態で
は、研磨荷重などの応力により樹脂等の充填材の変形が
ある程度あるが、本実施の形態では、励振部の変形は、
エッチング段差以下と極めて小さくなる。

【００５０】なお、本実施例では、直接接合防止手段
を、圧電基板側にエッチング加工法を用いて形成した
が、直接接合防止手段を補助基板に形成しても同様な効
果を得ることができる。また、接着防止手段として、エ
ッチングのかわりに圧電基板あるいは補助基板のどちら
か一方にメタルマスクなどを用いて薄膜パターンを形成
し、圧電基板と補助基板を直接接合されないようにして
も同様な効果を得ることができる。この場合にはエッチ
ング段差による空間がないので、さらに精度よく加工す
ることができる。

【００５１】さらに、実施例３と同様、直接接合防止手
段８として用いる薄膜８２を金属皮膜とすることによ
り、同様の効果を得ることができる。水晶基板などの圧
電基板は、通常酸化物であり、金属とは結合が異なるこ
とから、金属皮膜を形成した部位では、直接接合の工程
では接合されることはない。

【００５２】本発明の第３の実施の形態においては、本
発明の製造方法は、（ａ）補助基板に圧電基板の励振部
をより広い範囲で取り囲む有底溝を形成する工程と、
（ｂ）圧電基板に少なくとも１つの支持部を残して励振
部を取り囲む貫通溝を形成する工程と、（ｃ）補助基板
もしくは圧電基板の少なくとも一方の接合面側の有底溝
の内側に対応する表面に直接接合防止手段を設ける工程
と、（ｄ）補助基板の有底溝を設けた面と圧電基板とを
直接接合して、補助基板の有底溝と圧電基板の貫通溝と
を少なくとも一部で連通させる工程と、（ｅ）圧電基板
の貫通溝と補助基板の有底溝とに充填材を充填硬化させ
る工程と、（ｆ）直接接合した状態で、圧電基板を所要
厚みに研磨する工程と、（ｇ）補助基板を有底溝を横切
る位置まで研磨切断する工程と、（ｈ）圧電基板及び補
助基板の両溝内の充填材を除去して、補助基板の有底溝
により囲まれた内側部分を除去する工程と、（ｉ）圧電
基板の励振部に励振電極を形成する工程と、を具備する
ものである。

【００５３】この実施の形態では、（ａ）補助基板に有
底溝を形成する工程と（ｂ）圧電基板に少なくとも１つ
の支持部を残して励振部を取り囲む貫通溝を形成する工
程と（ｃ）補助基板もしくは圧電基板の少なくとも一方
に直接接合防止手段を設ける工程とは、いずれも先後を
問わずに、前もって実施することができる。この実施形
態は、前述の第２の実施形態を改良するもので、（ｂ）
圧電基板に少なくとも１つの支持部を残して励振部を取
り囲む貫通溝を形成する工程を設けたこと、及び、
（ｅ）圧電基板の貫通溝と補助基板の有底溝とに充填材
を充填硬化させる工程を設けている点で異なる。そこ
で、貫通溝及び有底溝に充填材を充填して後圧電基板を
所要厚みに研磨するので、圧電基板の研磨厚みを精度よ
く且つ極めて薄く成形することができる利点がある。

【００５４】〔実施例５〕以下本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照しながら説明すると、図５は、本発明
の第５の実施例を示す工程図であるが、圧電基板１とし
てＡＴカット水晶基板を使用し、この圧電基板１の励振
部予定面の回りに、少なくとも１つの支持部１６を残し
て貫通溝６をフォトレジストをマスクにしてサンドブラ
スト加工により形成する（図５（ａ））。補助基板２に
もＡＴカット水晶基板を用い、表面にドライ感光フィル
ムを用いてパターニングし、サンドブラスト加工法を用
いて、この圧電基板１の励振部予定面５０の回りに平面
上矩形で且つ細い断面の有底溝７を形成する（図５
（ｂ））。

【００５５】次いで、圧電基板１の励振部に、直接接合
防止手段８としてメタルマスクを用いて約５０ｎｍの金
属薄膜８２を形成している。

【００５６】この直接接合防止手段８として金属薄膜８
２を施した圧電基板１と、サンドブラストにより有底溝
を形成した補助基板２とを、実施例１と同様の方法で直
接接合する（図５（ｃ））。この状態では、両基板１、
２は、金属薄膜８２を施した表面は接合されず、励振部
５０回りの周縁表面２０、１０だけが接合されている。

【００５７】次いで、圧電基板１の貫通溝６より、軟化
点約７０℃のエレクトロンワックスを、基板を１００度
に加熱しながら圧電基板の貫通溝６を通して、補助基板
２の有底溝７と貫通溝６とに充填し、放冷して硬化させ
る（図５（ｄ））。

【００５８】接合した圧電基板１を、補助基板２をベー
スとして、１０μｍまで極薄層化研磨して、発振周波数
の調整をし、その後、補助基板２を有底溝７の底部７１
まで研磨して切り落とす（図５（ｅ））。

【００５９】圧電基板１の貫通溝６と補助基板２の有底
溝７とに充填されているワックスは、アセトンを用いて
除去する（図５（ｆ））。励振部と直接接合防止手段を
介して接触している、補助基板２の部分を取り除く（図
５（ｇ））と、圧電基板１の励振部５０に達する開口部
３０が補助基板２に形成される。

【００６０】圧電基板１の両主面に励振電極５、５を形
成するが、ここで、圧電基板１の励振電極５は、基板に
形成された開口部３０内の励振部５０に位置合わせを行
なう（図５（ｈ））。

【００６１】以上のように、本実施例によれば、実施例
４と同様に、圧電基板の励振部には裏打ちの補助基板２
が存在し、且つ有底溝７と貫通溝６には充填材４が充填
されて補助基板２と一体化されて補強されているので、
圧電基板の一層の薄層化に有効であるが、さらに、本実
施例では、圧電基板１に貫通溝６を形成しているため、
実施例２と同様に、補助基板側の電極５を圧電基板の貫
通溝６を通して表側に引き出すことができ、周波数特性
などをデバイス表面からのみ測定でき、周波数調整など
を容易に行うことができる。さらにまた、補助基板２側
から電極を引き出す場合に発生していた、従来の断線な
どの導通不良事故を軽減する効果なども認められる。ま
た、圧電基板１の貫通溝をコの字型に形成するなどし
て、少なくとも１つ以上の支持部を残して圧電基板１に
貫通溝６を設けることにより、圧電基板１の機能部に作
用する応力を低減することができる。

【００６２】さらに、貫通溝６より充填材４のワックス
を充填して研磨し、圧電基板の励振部５０と接着防止手
段８を介して接触している部分２２の除去を行っている
ため、補助基板２の研磨中にその部分に割れなどが生じ
ることがなく、圧電基板２に損傷を与えることなく振動
子を歩留まり良好に作製することができる。

【００６３】なお、本実施の形態では接着防止手段を圧
電基板側に薄膜を形成したが、接着防止手段を補助基板
側に形成しても、また、接着防止手段として圧電基板あ
るいは補助基板のどちらか一方にエッチングを用いて段
差を形成しても同様な効果を得ることができる。さら
に、接着防止手段として用いる薄膜を金属薄膜とするこ
とにより、実施例３と同様の効果を得ることができる。

【００６４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧電基
板を研磨中には充填材もしくは補助基板で補強し、研磨
後は励振部直下の補強用の裏当てを容易に取り除けるこ
とから、今まで実現できなかった極めて薄い厚みの圧電
基板が形成でき、例えば共振周波数の著しく高い水晶振
動子などの作成を可能にし、これによって電子機器の高
周波化に対応したデバイスを、実用上充分な精度と性能
で歩留まり良く製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る圧電デバイスの製造方法
を断面図で示した工程図。

【図２】本発明の他の実施例の圧電デバイスの製造方法
を断面図で示した工程図。

【図３】本発明の他の実施例の圧電デバイスの製造方法
を断面図で示した工程図。

【図４】本発明の他の実施例に係る圧電デバイスの製造
方法を示す図１同様図。

【図５】本発明の他の実施例に係る圧電デバイスの製造
方法を示す図１同様図。

【図６】従来の圧電デバイスの上面図。

【符号の説明】

１ 圧電基板 ２ 補助基板 ３ 貫通孔 ４ 充填材 ５ 電極 ６ 貫通溝 ７ 有底溝 ８ 直接接合防止手段

フロントページの続き (72)発明者 古山 静夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主面に励振部を有する圧電基板と、該圧電
   基板に直接接合されて励振部対応面に開口する開口部を
   有する補助基板と、から成る圧電デバイスの製造方法に
   おいて、 （ａ）補助基板に圧電基板の励振部に対応する位置に該
   励振部を開口部が取り囲む貫通孔を形成する工程と、 （ｂ）補助基板と圧電基板とを直接接合する工程と、 （ｃ）貫通孔に充填材を充填して硬化させる工程と、 （ｄ）直接接合した状態で、圧電基板を所要厚みに研磨
   する工程と、 （ｅ）貫通孔内の充填材を除去する工程と、 （ｆ）圧電基板の励振部に励振電極を形成する工程と、
   を具備することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
2. 【請求項２】 主面に励振部を有する圧電基板と、該圧
   電基板に直接接合されて励振部対応面に開口する開口部
   を有する補助基板と、から成る圧電デバイスの製造方法
   において、 （ａ）補助基板に圧電体の励振部に対応する位置に該励
   振部を取り囲む有底溝を形成する工程と、 （ｂ）補助基板若しくは圧電基板の少なくとも一方の接
   合面側の当該溝の内側に対応する表面に直接接合防止手
   段を設ける工程と、 （ｃ）補助基板の当該溝の外側の表面を圧電基板に直接
   接合する工程と、 （ｄ）直接接合状態で、圧電基板を所要厚みに研磨する
   工程と、 （ｅ）補助基板を溝を少なくとも横切る位置まで研磨し
   て、溝内側部分を除去する工程と、 （ｆ）圧電基板の励振部に励振電極を形成する工程と、
   を具備したことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
3. 【請求項３】 主面に励振部を有する圧電基板と、該圧
   電基板に直接接合されて励振部対応面に開口する開口部
   を有する補助基板と、から成る圧電デバイスの製造方法
   において、 （ａ）補助基板に圧電基板の励振部をより広い範囲で取
   り囲む有底溝を形成する工程と、 （ｂ）圧電基板に少なくとも１つの支持部を残して励振
   部を取り囲む貫通溝を形成する工程と、 （ｃ）補助基板もしくは圧電基板の少なくとも一方の接
   合面側の有底溝の内側に対応する表面に直接接合防止手
   段を設ける工程と、 （ｄ）補助基板の有底溝を設けた面と圧電基板とを直接
   接合して、補助基板の有底溝と圧電基板の貫通溝とを少
   なくとも一部で連通させる工程と、 （ｅ）圧電基板の貫通溝と補助基板の有底溝とに充填材
   を充填硬化させる工程と、 （ｆ）直接接合した状態で、圧電基板を所要厚みに研磨
   する工程と、 （ｇ）補助基板を有底溝を横切る位置まで研磨切断する
   工程と、 （ｈ）圧電基板及び補助基板の両溝内の充填材を除去し
   て、補助基板の有底溝により囲まれた内側部分を除去す
   る工程と、 （ｉ）圧電基板の励振部に励振電極を形成する工程と、
   を具備したことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
4. 【請求項４】 上記の充填材を充填する工程に先立っ
   て、補助基板の貫通孔の内側に対面する圧電基板の表面
   に金属薄膜を形成する工程を設けて、その貫通孔内に充
   填材を充填するようにしたことを特徴とする請求項１に
   記載の圧電デバイスの製造方法。
5. 【請求項５】 上記の圧電基板を研磨する工程の後、圧
   電基板に少なくとも１つの支持部を残して圧電基板の励
   振部を取り囲む貫通溝を形成する工程を含むことを特徴
   とする請求項１又は２に記載の圧電デバイスの製造方
   法。
6. 【請求項６】 上記の直接接合防止手段を設ける工程
   が、圧電基板の励振部と補助基板の対応表面との間に微
   小ギャップを形成するための圧電基板もしくは補助基板
   の少なくとも一方の対応表面にエッチング法により段面
   を形成するものであることを特徴とする請求項２又は３
   に記載の圧電デバイスの製造方法。
7. 【請求項７】 上記の直接接合防止手段を設ける工程
   が、圧電基板若しくは補助基板の少なくとも一方の励振
   部対応表面に直接接合不能な薄膜を形成するものである
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の圧電デバイス
   の製造方法。
8. 【請求項８】 上記の直接接合防止手段を設ける工程
   が、圧電基板の励振部と補助基板の表面との間に微小ギ
   ャップを形成するために圧電基板もしくは補助基板の少
   なくとも一方の励振部対応表面にエッチング法を用いて
   段面を形成し、その段面に少なくとも段面深さよりも薄
   く且つ直接接合不能な薄膜を形成するものであることを
   特徴とする請求項２又は３に記載の圧電デバイスの製造
   方法。