WO2021059731A1 - 圧電振動板、圧電振動デバイス、及び、圧電振動デバイスの製造方法 - Google Patents

圧電振動板、圧電振動デバイス、及び、圧電振動デバイスの製造方法 Download PDF

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大西 学
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株式会社大真空
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Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric diaphragm provided with mounting terminals, a piezoelectric vibration device using the piezoelectric diaphragm, and a method for manufacturing the piezoelectric vibration device.
  • This surface-mounted crystal oscillator is derived from the excitation electrodes on both sides of the crystal vibrating piece to the holding electrode in the box-shaped base having an open upper surface made of ceramic.
  • the crystal vibrating piece is mounted on the base by fixing the electrode to the base with a conductive adhesive.
  • the lid is joined to the opening of the base on which the crystal vibrating piece is mounted so as to be airtightly sealed.
  • a mounting terminal for surface mounting the crystal oscillator is formed on the outer bottom surface of the base.
  • piezoelectric vibrators have a package in which a metal or glass lid is joined to a ceramic base, so that the package is expensive and the piezoelectric vibrator is expensive. It has become.
  • the mounting terminals are bonded to a circuit board or the like by a bonding material such as solder and mounted, so that the metal constituting the mounting terminals is diffused to the adhered solder. It is necessary to avoid so-called poor continuity due to solder eating.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an inexpensive piezoelectric diaphragm and piezoelectric vibration device without causing conduction failure.
  • the piezoelectric vibrating plate of the present invention comprises a piezoelectric substrate having a substantially rectangular shape in a plan view, first and second excitation electrodes formed on both main surfaces of the piezoelectric substrate, and the substantially rectangular shape in a plan view of the piezoelectric substrate.
  • the first and second mounting terminals connected to the first and second excitation electrodes are provided at both ends of the two sets of opposite sides in the direction along the opposite side of one set, and the first and second mounting terminals are provided.
  • the second mounting terminal is formed on the mounting metal film including the solder-resistant metal film formed on the piezoelectric substrate and on the mounting metal film so as to be continuous with the first and second excitation electrodes, respectively. It also has a metal film for excitation that constitutes the first and second excitation electrodes.
  • the first and second mounting terminals bonded to the circuit board or the like by a bonding material such as solder have a mounting metal film including a solder-resistant metal film.
  • the solder-resistant metal film of the mounting metal film can suppress the spread of solder erosion and prevent conduction failure, while the first and second mounting metal films on the first and second mounting terminals have the first and first solder resistant metal films. Since the metal film for excitation that constitutes the second excitation electrode is formed so as to be continuous with the first and second excitation electrodes, the first and second mounting terminals are connected to the first and second excitation electrodes. Each can be connected.
  • the piezoelectric diaphragm has first and second mounting terminals connected to the first and second excitation electrodes, respectively, as in the conventional case, the piezoelectric diaphragm has a box-shaped base having an open upper surface having mounting terminals. There is no need to store and mount piezoelectric vibration pieces, and an expensive base is not required.
  • a part of the mounting metal film and the excitation metal film are divided into the mounting metal film and the excitation metal film on the mounting metal film.
  • the dividing groove in which the solder-resistant metal film is exposed is formed so as to cross the direction along the opposite side of the one set of the piezoelectric substrate.
  • the mounting terminals are provided at both ends in the direction along the facing sides of one of the two sets of facing sides that are substantially rectangular in plan view of the piezoelectric substrate. According to this embodiment, the mounting terminals at both ends are provided. A part of the metal film for mounting and the metal film for excitation of the above are divided by a dividing groove in which the solder-resistant metal film is exposed so as to cross the direction along the opposite side.
  • a part of the metal film for mounting the mounting terminal at each end and the metal film for excitation are outwardly oriented along the opposite side with the dividing groove as a boundary. It will be divided into an area and an area closer to the inside.
  • the solder erosion generated in the outer region of the mounting metal film and the exciting metal film of the mounting terminal spreads to the inward region by the dividing groove where the solder resistant metal film is exposed. It can be suppressed.
  • the solder-resistant metal film contains at least one of Ni and a Ni alloy.
  • the solder-resistant metal film containing at least one of Ni and Ni alloy can suppress the spread of solder erosion.
  • two sets of first and second excitation electrodes formed on both main surfaces of a piezoelectric substrate having a substantially rectangular plan view and two sets of the piezoelectric substrate having a substantially rectangular shape in a plan view are opposed to each other.
  • a piezoelectric vibrating plate having first and second mounting terminals connected to the first and second excitation electrodes at both ends in a direction along the opposite side of one set of the sides, and the piezoelectric vibrating plate.
  • the first and second sealing members provided with the first and second sealing members joined to the two main surfaces of the piezoelectric vibrating plate so as to cover the first and second excitation electrodes, respectively, of the first and second sealing members.
  • At least one sealing member is a resin film
  • the first and second mounting terminals of the piezoelectric vibrating plate are a mounting metal film including a solder-resistant metal film formed on the piezoelectric substrate.
  • On the mounting metal film there is an exciting metal film constituting the first and second excitation electrodes formed so as to be continuous with the first and second excitation electrodes.
  • the first and second mounting terminals bonded to the circuit board or the like by a bonding material such as solder have a mounting metal film including a solder-resistant metal film.
  • the solder-resistant metal film of the mounting metal film can suppress the spread of solder erosion and prevent conduction failure, while the first and second mounting metal films on the first and second mounting terminals have the first and first solder resistant metal films. Since the metal film for excitation constituting the second excitation electrode is formed so as to be continuous with the first and second excitation electrodes, the first and second mounting terminals are connected to the first and second excitation electrodes, respectively. You can connect.
  • the piezoelectric diaphragm has first and second mounting terminals connected to the first and second excitation electrodes, respectively, as in the conventional case, the piezoelectric diaphragm has a box-shaped base having an open upper surface having mounting terminals. There is no need to store and mount piezoelectric vibration pieces, and an expensive base is not required.
  • At least one of the first and second sealing members to be joined to both main surfaces of the piezoelectric diaphragm is a resin film, it is sealed with a metal or glass lid. The cost can be reduced as compared with the configuration.
  • both the first and second sealing members are the resin films.
  • both sealing members are made of a resin film, an expensive base and lid are not required, and the cost can be further reduced.
  • a part of the mounting metal film and the excitation metal film are divided into the mounting metal film and the excitation metal film on the mounting metal film.
  • the dividing groove in which the solder-resistant metal film is exposed is formed so as to cross the direction along the opposite side of the one set of the piezoelectric substrate.
  • the mounting terminals are provided at both ends in the direction along the facing sides of one of the two sets of facing sides that are substantially rectangular in plan view of the piezoelectric substrate. According to this embodiment, the mounting terminals at both ends are provided. A part of the metal film for mounting and the metal film for excitation of the above are divided by the dividing groove so as to cross the direction along the opposite side. Therefore, in the piezoelectric substrate having a substantially rectangular shape in a plan view, a part of the metal film for mounting the mounting terminal at each end and the metal film for excitation are on the opposite sides with the dividing groove where the solder-resistant metal film is exposed as a boundary. It will be divided into an outward area and an inward area in the direction along the line.
  • the solder erosion generated in the outer region of the mounting metal film and the exciting metal film of the mounting terminal spreads to the inward region by the dividing groove where the solder resistant metal film is exposed. It can be suppressed.
  • the resin film is joined to the piezoelectric diaphragm so as to cover the dividing groove.
  • the resin film is bonded so as to cover the dividing groove of the mounting terminal of the piezoelectric diaphragm, so that the solder for joining the mounting terminal to the circuit board or the like is the dividing groove of the mounting terminal. It is possible to prevent it from entering the inside, and the spread of solder erosion can be effectively suppressed by the dividing groove.
  • the piezoelectric diaphragm has a vibrating portion in which the first and second excitation electrodes are formed on both main surfaces of the piezoelectric substrate, and a connecting portion is interposed in the vibrating portion.
  • the outer frame portion has an outer frame portion connected to the outer frame portion, and the outer frame portion surrounds the outer periphery of the vibrating portion having a wall thickness thinner than the outer frame portion at intervals. It is joined to the outer frame portion to seal the vibrating portion.
  • the peripheral end portion of the film to the outer frame portion surrounding the outer periphery of the vibrating portion, vibration thinner than the outer frame portion without contacting the film bonded to the outer frame portion.
  • the part can be sealed.
  • the first excitation electrode and the first mounting terminal are connected to one of the main surfaces of both main surfaces of the outer frame portion, and the vibrating portion is surrounded.
  • a first sealing pattern to which the films are bonded is formed, and the second excitation electrode and the second mounting terminal are connected to the other main surfaces of the two main surfaces of the outer frame portion.
  • a second sealing pattern is formed which surrounds the vibrating portion and the film is bonded to the vibrating portion.
  • the first and second excitation electrodes and the first and second mounting terminals are electrically connected by the first and second sealing patterns formed on both main surfaces of the outer frame portion, respectively.
  • the film can be firmly bonded to the first and second sealing patterns surrounding the vibrating portion to seal the vibrating portion.
  • the first and second mounting terminals are formed on both main surfaces of the outer frame portion, and the first mounting terminals on both main surfaces are connected to each other. At the same time, the second mounting terminals on both main surfaces are connected to each other.
  • the mounting terminals on both main surfaces are electrically connected to each other, when the piezoelectric vibration device is mounted on a circuit board or the like, it is mounted on either surface of both main surfaces. can do.
  • the solder-resistant metal film contains at least one of Ni and a Ni alloy.
  • the solder-resistant metal film containing at least one of Ni and Ni alloy can suppress the spread of solder erosion.
  • the method for manufacturing a piezoelectric vibration device of the present invention includes the first and second excitation electrodes formed on both main surfaces of a piezoelectric substrate having a substantially rectangular shape in a plan view, and the piezoelectric substrate having a substantially rectangular shape in a plan view.
  • a piezoelectric vibrating plate having first and second mounting terminals connected to the first and second excitation electrodes at both ends in a direction along the opposite side of one of the opposite sides of the set.
  • a piezoelectric wafer is prepared in advance, and an outer shape forming step of forming a plurality of outer shapes of the piezoelectric substrate on the piezoelectric wafer, and a mounting metal film including a solder-resistant metal film on the plurality of piezoelectric substrates formed in the outer shape forming step.
  • the mounting metal film forming step of forming the mounting metal film in the region to be the first and second mounting terminals by patterning the above, and a plurality of mounting metal films formed in the mounting metal film forming step.
  • a resin is formed on at least one of both main surfaces of the metal film forming step of forming a metal film to form a piezoelectric vibrating plate and the plurality of piezoelectric vibrating plates on which a metal film for excitation is formed in the metal film forming step.
  • the metal film for excitation in the region to be the first and second excitation electrodes is placed on the metal film for mounting in the region to be the first and second mounting terminals.
  • the metal film for excitation is formed so as to be continuous with each other.
  • a mounting metal film is formed in the regions to be the first and second mounting terminals on the piezoelectric substrate, and in the metal film forming step, the mounting metal film is formed.
  • a metal film for excitation is formed on the piezoelectric substrate and the region serving as the first and second mounting terminals and the region serving as the first and second excitation electrodes on the solder-resistant metal film, and the metal film for mounting is formed on the metal film for mounting. Since the excitation metal film is formed so as to be continuous with the excitation metal film in the region to be the first and second excitation electrodes, the solder-resistant metal film of the mounting metal film of the first and second mounting terminals is formed. Therefore, it is possible to suppress the spread of solder bite and prevent conduction failure, while the first and second mounting terminals and the first and second excitation electrodes are connected by forming a metal film for excitation. can do.
  • the piezoelectric diaphragm has first and second mounting terminals connected to the first and second excitation electrodes, respectively, as in the conventional case, the piezoelectric diaphragm has a box-shaped base having an open upper surface having mounting terminals. There is no need to store and mount piezoelectric vibration pieces, and an expensive base is not required.
  • a resin film is joined and sealed to at least one main surface of both main surfaces of the plurality of piezoelectric diaphragms, so that the structure is such that the lid is sealed with a metal or glass lid. In comparison, the cost can be reduced.
  • the resin film is formed on both main surfaces of the plurality of piezoelectric vibrating plates on which the metal film for excitation is formed in the metal film forming step.
  • the first and second excitation electrodes are joined and sealed, respectively.
  • a part of the mounting metal film and a part of the mounting metal film are added to the mounting metal film and the exciting metal film formed on the mounting metal film.
  • the metal film for excitation is divided, and a dividing groove in which the solder-resistant metal film is exposed is formed so as to cross a direction along the opposite side of the one set of the piezoelectric substrate.
  • the mounting terminals are provided at both ends in the direction along the facing sides of one of the two sets of facing sides that are substantially rectangular in plan view of the piezoelectric substrate. According to this embodiment, the mounting terminals at both ends are provided. A part of the metal film for mounting and the metal film for excitation of the above are divided by a dividing groove in which the solder-resistant metal film is exposed so as to cross the direction along the opposite side. Therefore, in the piezoelectric substrate having a substantially rectangular shape in a plan view, a part of the metal film for mounting the mounting terminal at each end and the metal film for excitation are outwardly oriented along the opposite side with the dividing groove as a boundary. It will be divided into an area and an area closer to the inside.
  • the solder erosion generated in the outer region of the mounting metal film and the exciting metal film of the mounting terminal spreads to the inward region by the dividing groove where the solder resistant metal film is exposed. It can be suppressed.
  • the resin film is joined to the piezoelectric diaphragm so as to cover the dividing groove.
  • the resin film is bonded so as to cover the dividing groove of the mounting terminal of the piezoelectric diaphragm, so that the solder for joining the mounting terminal to the circuit board or the like is the dividing groove of the mounting terminal. It is possible to prevent it from entering the inside, and the spread of solder erosion can be effectively suppressed by the dividing groove.
  • the mounting metal film is provided.
  • the solder-resistant metal film of No. 1 can suppress the spread of solder erosion and prevent conduction failure, while the first and second excitation electrodes are placed on the metal film for mounting the first and second mounting terminals. Since the metal film for excitation constituting the above is formed so as to be continuous with the first and second excitation electrodes, the first and second mounting terminals should be connected to the first and second excitation electrodes, respectively. Can be done.
  • the piezoelectric diaphragm has first and second mounting terminals connected to the first and second excitation electrodes, respectively, as in the conventional case, the piezoelectric diaphragm has a box-shaped base having an open upper surface having mounting terminals. There is no need to store and mount piezoelectric vibration pieces, and an expensive base is not required.
  • At least one of the first and second sealing members to be joined to both main surfaces of the piezoelectric diaphragm is a resin film, it is sealed with a metal or glass lid. The cost can be reduced as compared with the configuration.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a crystal unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the crystal unit of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic bottom view of the crystal unit of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a metal film in which FIG. 3 is enlarged.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the rectangular section A of FIG. 5 and inverted upside down.
  • FIG. 7A is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the crystal unit of FIG.
  • FIG. 7B is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the crystal unit of FIG. FIG.
  • FIG. 7C is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the crystal unit of FIG.
  • FIG. 7D is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the crystal unit of FIG.
  • FIG. 7E is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the crystal unit of FIG.
  • FIG. 7F is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the crystal unit of FIG.
  • FIG. 7G is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the crystal unit of FIG.
  • FIG. 7H is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the crystal unit of FIG.
  • FIG. 8 is a schematic plan view of a crystal diaphragm constituting the crystal oscillator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic bottom view of the crystal diaphragm of FIG.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a quartz oscillator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic plan view thereof
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG. Yes
  • FIG. 4 is a schematic bottom view thereof.
  • the thickness of the resin film or the metal film is exaggerated for convenience of explanation.
  • the crystal oscillator 1 of this embodiment is a first seal that covers and seals an AT-cut crystal diaphragm 2 as a piezoelectric diaphragm and one main surface side of both the front and back surfaces of the crystal diaphragm 2. It includes a first resin film 3 as a stopping member and a second resin film 4 as a second sealing member that covers and seals the other main surface side of the crystal diaphragm 2.
  • This crystal oscillator 1 is a rectangular parallelepiped and has a rectangular shape in a plan view.
  • the crystal oscillator 1 of this embodiment has, for example, 1.2 mm ⁇ 1.0 mm and a thickness of 0.2 mm in a plan view, and is aimed at miniaturization and low profile.
  • the size of the crystal oscillator 1 is not limited to the above, and a size different from this can be applied.
  • the crystal diaphragm 2 of this embodiment is an AT-cut crystal plate processed by rotating the crystal plate around the X axis, which is the crystal axis of the crystal, by 35 ° 15', and the new rotated axis is the Y'axis. And Z'axis.
  • the AT-cut quartz plate both front and back main surfaces are XZ'planes.
  • the short side direction of the rectangular crystal vibrating plate 2 in plan view (vertical direction in FIGS. 2 and 4) is the X-axis direction
  • the long side direction of the crystal vibrating plate 2 (left and right in FIGS. 2 and 4).
  • Direction is the Z'axis direction
  • the long side direction (Z'axis direction) of the crystal diaphragm 2 is a direction along the facing side of one of the two facing sides of the rectangular crystal diaphragm 2 in a plan view.
  • the crystal diaphragm 2 connects a vibrating portion 21 having a substantially rectangular plan view, an outer frame portion 23 that surrounds the vibrating portion 21 with a penetrating portion 22 interposed therebetween, and the vibrating portion 21 and the outer frame portion 23. It is provided with a connecting portion 24 to be formed.
  • the vibrating portion 21, the outer frame portion 23, and the connecting portion 24 are integrally formed.
  • the vibrating portion 21 and the connecting portion 24 are formed thinner than the outer frame portion 23. That is, the vibrating portion 21 is thinner than the outer frame portion 23.
  • An internal space is formed and sealed by joining the peripheral edges of the first and second resin films 3 and 4 to the outer frame portion 23 so as to cover the thin vibrating portion 21.
  • the vibrating portion 21 having a substantially rectangular plan view is connected to the outer frame portion 23 by a connecting portion 24 provided at one corner portion thereof, the vibrating portion 21 is connected at two or more locations. In comparison, the stress acting on the vibrating portion 21 can be reduced.
  • the connecting portion 24 protrudes from one side of the inner circumference of the outer frame portion 23 along the X-axis direction and is formed along the Z'axis direction.
  • the first and second mounting terminals 27 and 28 formed at both ends of the crystal diaphragm 2 in the Z'axis direction are directly joined to the circuit board or the like by solder or the like. Therefore, it is conceivable that a contraction stress acts in the long side direction (Z'axis direction) of the crystal oscillator, and the stress propagates to the vibrating portion, so that the oscillation frequency of the crystal oscillator is likely to change.
  • the connecting portion 24 is formed in the direction along the contraction stress, it is possible to suppress the contraction stress from propagating to the vibrating portion 21. As a result, it is possible to suppress a change in the oscillation frequency when the crystal oscillator 1 is mounted on the circuit board.
  • a pair of first and second excitation electrodes 25 and 26 are formed on both the front and back main surfaces of the vibrating portion 21, respectively.
  • the first and second excitation electrodes 25 and 26 are connected to the outer frame portions 23 at both ends in the long side direction (horizontal direction of FIGS. 2 to 4) of the rectangular crystal vibrating plate 2 in a plan view.
  • the first and second mounting terminals 27 and 28 are formed along the short side direction (vertical direction of FIGS. 2 and 4) of the crystal vibrating plate 2, respectively.
  • the mounting terminals 27 and 28 are terminals for mounting the crystal oscillator 1 on a circuit board or the like.
  • the first mounting terminal 27 is connected to the rectangular annular first sealing pattern 201 described later, and on the other main surface, FIG. 4 shows.
  • the second mounting terminal 28 is connected to the rectangular annular second sealing pattern 202, which will be described later.
  • the first and second mounting terminals 27 and 28 are formed at both ends of the crystal diaphragm 2 in the long side direction (Z'axis direction) with the vibrating portion 21 interposed therebetween.
  • the first mounting terminals 27 on both main surfaces of the crystal diaphragm 2 and the second mounting terminals 28 are electrically connected to each other.
  • the first mounting terminals 27 and the second mounting terminals 28 on both main surfaces are electrically connected to each other by a routing electrode routed on the opposite long side side surfaces of the crystal diaphragm 2.
  • the side surfaces of the crystal diaphragm 2 on the opposite short side are electrically connected by a routed electrode.
  • a first sealing pattern 201 to which the first resin film 3 is bonded is formed in a rectangular ring shape so as to surround a substantially rectangular vibrating portion 21.
  • the first sealing pattern 201 includes a connecting portion 201a connected to the first mounting terminal 27 and a first extending portion 201b extending from both ends of the connecting portion 201a along the long side direction of the crystal diaphragm 2. , 201b, and a second extending portion 201c that extends along the short side direction of the crystal diaphragm 2 and connects the extending ends of the first extending portions 201b and 201b, respectively.
  • the second extension portion 201c is connected to the first extraction electrode 203 drawn from the first excitation electrode 25.
  • the first mounting terminal 27 is electrically connected to the first excitation electrode 25 via the first sealing pattern 201 and the first extraction electrode 203.
  • An electrodeless region 205a in which no electrode is formed is provided between the second extending portion 201c extending along the short side direction of the crystal diaphragm 2 and the second mounting terminal 28, and the first sealing is provided.
  • the stop pattern 201 and the second mounting terminal 28 are insulated from each other.
  • the electrodeless region 205a constitutes an insulating groove 36, which will be described later, between the second extending portion 201c of the first sealing pattern 201 and the second mounting terminal 28.
  • a second sealing pattern 202 to which the second resin film 4 is bonded is formed on the back surface side of the crystal diaphragm 2 in a rectangular ring shape so as to surround the substantially rectangular vibrating portion 21. ing.
  • the second sealing pattern 202 has a connecting portion 202a connected to the second mounting terminal 28 and a first extending portion 202b extending from both ends of the connecting portion 202a along the long side direction of the crystal diaphragm 2. , 202b, and a second extension portion 202c that extends along the short side direction of the crystal diaphragm 2 and connects the extension ends of the first extension portions 202b, 202b.
  • connection portion 202a is connected to the second extraction electrode 204 drawn from the second excitation electrode 26. Therefore, the second mounting terminal 28 is electrically connected to the second excitation electrode 26 via the second sealing pattern 202 and the second extraction electrode 204.
  • An electrodeless region 206a in which no electrode is formed is provided between the second extending portion 202c extending along the short side direction of the crystal diaphragm 2 and the first mounting terminal 27, and the second sealing is provided.
  • the stop pattern 202 and the first mounting terminal 27 are insulated from each other.
  • the electrodeless region 206a forms an insulating groove 37, which will be described later, between the second extending portion 202c of the second sealing pattern 202 and the first mounting terminal 27.
  • the widths of the first extending portions 201b and 201b of the first sealing pattern 201 extending along the long side direction of the crystal diaphragm 2 are along the long side direction. Electrodeless regions 205b, 205b; 207b, 207b, which are narrower than the width of the extending outer frame portion 23 and have no electrodes formed on both sides of the first extending portions 201b, 201b in the width direction (vertical direction in FIG. 2), are formed. It is provided.
  • the outer electrodeless regions 205b, 205b; 207b, 207b on both sides of the first extending portions 201b, 201b have one end extending to the first mounting terminal 27 and the other end.
  • the side is connected to the electrodeless region 205a (36) between the second mounting terminal 28 and the second extending portion 201c.
  • This electrodeless region extends from the outside of one end of the connecting portion 201a extending along the short side direction of the crystal diaphragm 2 along one of the first extending portions 201b, and extends from the extending end to the second extending portion. It extends along 201c and extends from the extending end to the outside of the other end of the connecting portion 201a along the other first extending portion 201b.
  • An electrodeless region 207a is formed inside the connecting portion 201a of the first sealing pattern 201 in the width direction, and both ends of the electrodeless region 207a are electrodeless inside the first extending portions 201b and 201b. It is continuous with the regions 207b and 207b.
  • An electrodeless region 207c is formed inside the second extending portion 201c in the width direction except for the first drawing electrode 203 of the connecting portion 24, and the electrodeless region 207c is formed in the first extending portion 201b, It is connected to the electrodeless regions 207b and 207b inside 201b.
  • the widths of the first extending portions 202b and 202b of the second sealing pattern 202 extending along the long side direction of the crystal diaphragm 2 are along the long side direction. Electrodeless regions 206b, 206b; 208b, 208b, which are narrower than the width of the extending outer frame portion 23 and have no electrodes formed on both sides of the first extending portions 202b, 202b in the width direction (vertical direction in FIG. 4). It is provided.
  • the outer electrodeless regions 206b and 206b have one end extending to the second mounting terminal 28 and the other end.
  • the side is connected to the electrodeless region 206a (37) between the first mounting terminal 27 and the second extending portion 202c.
  • This electrodeless region extends from the outside of one end of the connecting portion 202a extending along the short side direction of the crystal diaphragm 2 along one of the first extending portions 202b, and extends from the extending end to the second extending portion. It extends along 202c, and extends from the extending end to the outside of the other end of the connecting portion 201a along the other first extending portion 202b.
  • An electrodeless region 208a is formed inside the connecting portion 202a of the second sealing pattern 202 in the width direction, except for the second extraction electrode 204 of the connecting portion 24, and both ends of the electrodeless region 208a are second. 1 It is connected to the electrodeless regions 208b and 208b inside the extending portions 202b and 202b.
  • An electrodeless region 208c is formed inside the second extending portion 202c in the width direction, and the electrodeless region 208c is connected to the electrodeless regions 208b and 208b inside the first extending portions 202b and 202b. ing.
  • the inside of the connecting portion 202a, the first extending portion 202b, 202b, and the second extending portion 202c of the second sealing pattern 202 in the width direction except for the second drawing electrode 204 of the connecting portion 24. It is surrounded by electrodeless regions 208a, 208b, 208c, 208b having substantially the same width as a rectangular ring in a plan view.
  • the first extension portions 201b, 201b; 202b, 202b of the first and second sealing patterns 201, 202 are made narrower than the width of the outer frame portion 23, and the first extension portions 201b, 201b; Electrodeless regions 205b, 207b; 206b, 208b are provided on both sides of 202b, 202b in the width direction, and there is nothing inside the connection portions 201a, 202a and the second extension portions 201c, 202c in the width direction. Electrode regions 207a, 207c; 208a, 208c are provided.
  • the electrodeless regions 205b, 207a, 207b, 207c; 206b, 208a, 208b, 208c form the first and second sealing patterns 201 and 202 that wrap around the side surface of the outer frame portion 23 during sputtering by photolithography technology. It is formed by patterning and removing it by metal etching. As a result, it is possible to prevent a short circuit caused by the first and second sealing patterns 201 and 202 wrapping around the side surface of the outer frame portion 23.
  • the crystal oscillator 1 since the first mounting terminals 27 and the second mounting terminals 28 on both main surfaces are electrically connected to each other, when the crystal oscillator 1 is mounted on a circuit board or the like, the crystal oscillator 1 is electrically connected to each other. It can be mounted on either the front or back main surface.
  • the first and second resin films 3 and 4 which are joined to both the front and back main surfaces of the crystal diaphragm 2 and seal the vibrating portion 21 of the crystal diaphragm 2, are rectangular films.
  • the rectangular first and second resin films 3 and 4 have a size that covers a rectangular region excluding the first and second mounting terminals 27 and 28 at both ends in the longitudinal direction of the crystal diaphragm 2, and are of the rectangular shape. Joined to the area.
  • the first and second resin films 3 and 4 are heat-resistant resin films, for example, films made of polyimide resin, and have heat resistance of about 300 ° C.
  • the first and second resin films 3 and 4 made of the polyimide resin are transparent, but may become opaque depending on the conditions of heat pressure bonding described later.
  • the first and second resin films 3 and 4 may be transparent, opaque, or translucent.
  • the first and second resin films 3 and 4 are not limited to polyimide resins, and resins classified as super engineering plastics, such as polyamide resins and polyether ether ketone resins, may be used.
  • the first and second resin films 3 and 4 have a thermoplastic adhesive layer formed on both the front and back surfaces.
  • the first and second resin films 3 and 4 are heat-treated, for example, so that the rectangular peripheral end portions seal the vibrating portion 21 on the outer frame portions 23 on both the front and back main surfaces of the crystal diaphragm 2. Each is heat-bonded by a press.
  • first and second resin films 3 and 4 are heat-resistant resin films in this way, they can withstand the high temperature of the solder reflow process when the crystal oscillator 1 is solder-mounted on a circuit board or the like. , The first and second resin films 3 and 4 are not deformed or the like.
  • the first and second mounting terminals 27 and 28 are configured on the solder adhering to the first and second mounting terminals 27 and 28.
  • solder erosion caused by the diffusion of Au in the laminated metal film the structure is as follows.
  • FIG. 5 is an enlarged schematic cross-sectional view of FIG. 3 to show the film configurations of the first and second excitation electrodes 25 and 26 and the first and second mounting terminals 27 and 28.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the rectangular section A of FIG. 5, which is a view in which the outer frame portion 23 on the crystal substrate side is turned down by inverting the top and bottom of FIG. 5, and the metal film is hatched. ing.
  • Each of the mounting terminals 27 and 28 includes a mounting metal film 13 formed on the crystal substrate constituting the crystal diaphragm 2 and an exciting metal film 14 formed on the mounting metal film 13. There is.
  • the mounting metal film 13 of this embodiment has a Ti film 30 as a base film, a Ni / Ti alloy film 31 which is a solder resistant metal film, and an Au film 32 which improves solder wettability.
  • the solder-resistant metal film is not limited to the Ni / Ti alloy film 31, and may be another metal film, for example, a Ni film.
  • the excitation metal film 14 on the mounting metal film 13 has a Ti film 33, an Au film 34, and a Ti film 35.
  • the Ti films 33 and 35 of the metal film 14 for excitation may be used as another metal film, for example, a Cr film.
  • the uppermost layer of the exciting metal film 14 on the mounting metal films 13 of the first and second mounting terminals 27 and 28 is the Ti film 35, the uppermost layer is the first layer as compared with the case where the Au film 34 is the uppermost layer.
  • the bonding strength with the first and second resin films 3 and 4 is improved.
  • the excitation metal film 14 has the same film structure as the first and second excitation electrodes 25 and 26, and the excitation metal film 14 on the mounting metal films 13 of the first and second mounting terminals 27 and 28 ,
  • the metal film 14 for excitation that constitutes the first and second excitation electrodes is formed so as to be continuous with each other.
  • the first extraction electrode 203 and the first sealing pattern 201 that electrically connect the first mounting terminal 27 and the first excitation electrode 25 are also composed of the metal film 14 for excitation.
  • the second extraction electrode 204 and the second sealing pattern 202 that electrically connect the second mounting terminal 28 and the second excitation electrode 26 are also composed of the metal film 14 for excitation.
  • an insulating groove 36 forming the above-mentioned electrodeless region 205a for insulating the first sealing pattern 201 and the second mounting terminal 28 is formed on the surface side, which is one of the two main surfaces of the crystal diaphragm 2. Is formed, and on the back surface side, which is the other main surface of the crystal diaphragm 2, the insulation constituting the electrodeless region 206a for insulating the second sealing pattern 202 and the first mounting terminal 27 is formed. A groove 37 is formed.
  • the first mounting terminal 27 at a position corresponding to the insulating groove 37 (206a) on the back surface side is on the Au film 32 and the mounting metal film 13 which are a part of the mounting metal film 13 of the first mounting terminal 27.
  • the metal film 14 for excitation is divided into the inside and outside in the long side direction (left-right direction in FIG. 5) of the crystal vibrating plate 2 to form a dividing groove 38 that exposes the Ni / Ti alloy film 31 which is a solder-resistant metal film.
  • the second mounting terminal 28 at a position corresponding to the insulating groove 36 (205a) on the front surface side is the Au film 32 which is a part of the mounting metal film 13 of the first mounting terminal 28 and the mounting metal.
  • the exciting metal film 14 on the film 13 is divided into the inside and outside in the long side direction of the crystal vibrating plate 2 (the left and right directions in FIGS. 5 and 6) to expose the Ni / Ti alloy film 31 which is a solder resistant metal film.
  • a dividing groove 39 is formed.
  • the dividing grooves 38 and 39 are formed so as to cross the long side direction of the crystal diaphragm 2 and orthogonal to the long side direction in this example.
  • the dividing groove 38 forms the Au film 32 of the mounting metal film 13 of the first mounting terminal 27 and the excitation metal film 14 in an outward region, that is, one of the long side directions. It is divided into a region near the edge of FIG. 5 (a region closer to the left in FIG. 5) and a region closer to the inside, that is, a region closer to the vibrating portion 21 (a region closer to the right in FIG. 5).
  • the dividing groove 39 makes the Au film 32 of the mounting metal film 13 of the second mounting terminal 28 and the metal film 14 for excitation closer to the outer region, that is, closer to the other end edge in the long side direction. (The region to the right in FIG.
  • the Au film 32 of the mounting metal film 13 of the first and second mounting terminals 27 and 28 and the excitation metal film 14 are divided grooves 38 in which the Ni / Ti alloy film 31 which is a solder resistant metal film is exposed. It is divided into an outer region and an inner region by 39.
  • the Au film 32 of the mounting metal film 13 and the Au film 34 of the exciting metal film 14 are soldered, they are resistant to soldering in the outer regions of the first and second mounting terminals 27 and 28.
  • the exposed dividing grooves 38 and 39 of the Ni / Ti alloy film 31 which is the solder metal film suppress the solder erosion from spreading to the inner region on the vibrating portion 21 side of the dividing grooves 38 and 39. Can be done.
  • first and second mounting terminals 27 and 28 are completely separated from the inner metal film by the insulating grooves 36 (205a) and 37 (206a), the first and second mounting terminals 27, 28, Even if the Au film 32 of the mounting metal film 13 of 28 and the Au film 34 of the exciting metal film 14 are solder-eroded, the solder-eating is prevented from spreading inward on the vibrating portion 21 side. Can be done.
  • first and second resin films 3 and 4 cover the front and back surfaces of the crystal diaphragm 2 so as to cover the insulating grooves 36 (205a) and 37 (206a) and the dividing grooves 38 and 39 at the corresponding positions on the front and back surfaces, respectively. Since it is joined to both main surfaces of the above, solder does not penetrate into the insulating grooves 36 (205a) and 37 (206a) and the dividing grooves 38 and 39. As a result, it is possible to prevent solder from being eaten in the insulating grooves 36 (205a) and 37 (206a) and the dividing grooves 38 and 39.
  • 7A to 7H are schematic cross-sectional views showing a process of manufacturing the crystal oscillator 1, and show a part of the wafer state.
  • the unprocessed crystal wafer (AT-cut crystal plate) 5 shown in FIG. 7A is prepared.
  • the crystal wafer 5 is subjected to, for example, wet etching using photolithography technology and etching technology, and as shown in FIG. 7B, a plurality of crystal substrate portions 2a and a frame portion supporting them (not shown). ) And the like, and further, the outer frame portion 23a and the outer shape of the vibrating portion 21a thinner than the outer frame portion 23a are formed on the crystal substrate portion 2a, that is, the outer shape forming step is performed.
  • a mounting metal film 13 including a Ni / Ti alloy film 30 which is a solder resistant metal film is formed on the entire surface of the crystal substrate portion 2a by a sputtering technique or a vapor deposition technique and a photolithography technique. Form.
  • the mounting metal film 13 for removing unnecessary metal films such as the vibrating portions 21a and the insulating grooves 36a and 37a other than the first and second mounting terminals 27a and 28a is patterned.
  • a metal film forming step for mounting is carried out.
  • a metal film 14 for excitation is formed on the entire surface of the crystal substrate portion 2a by a sputtering technique or a vapor deposition technique, and a photolithography technique.
  • the metal film 14 for excitation is patterned to remove unnecessary portions of the metal film 14 for excitation, and insulating grooves 36, 37 and dividing grooves 38, 39 are formed to form a crystal diaphragm. Perform the metal film forming step.
  • the resin films 3a and 4a are heat-bonded so that both the front and back main surfaces of the crystal substrate portion 2a are covered with the continuous resin films 3a and 4a, respectively.
  • a joining step of sealing each vibrating portion 21a of each crystal substrate portion 2a is performed.
  • each vibrating portion 21a with the resin films 3a and 4a is performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen gas.
  • each crystal diaphragm 2 is separated and individualized by cutting to remove unnecessary portions.
  • the first and second mounting terminals 27 and 28, which are joined to the circuit board or the like by soldering, are mounting metals including a Ni / Ti alloy film 31 which is a solder resistant metal film. Since it has the film 13, the Au film 32 of the mounting metal film 13 and the Au film 34 of the exciting metal film 14 on the mounting metal film 13 are diffused into the solder, so-called solder eating. Even if the above occurs, the Ni / Ti alloy film 31 can suppress the spread of solder erosion, and it is possible to prevent the occurrence of poor continuity.
  • the mounting metal film 13 of the first and second mounting terminals 27 and 28 and the excitation metal film 14 on the mounting metal film 13 are provided with the Au film 32 of the mounting metal film 13 and the excitation metal. Since the dividing grooves 38 and 39 in which the film 14 is divided and the Ni / Ti alloy film 31 which is a solder-resistant metal film is exposed are formed so as to cross the long side direction of the crystal vibrating plate 2 at right angles, each mounting is performed.
  • the Au film 32 of the mounting metal film 13 of the terminals 27 and 28 and the excitation metal film 14 are located on the outer side, which is closer to each end edge in the long side direction, and on the inner side, which is closer to the vibrating portion 21. It is divided into the area of.
  • the Au film 32 of the mounting metal film 13 and the Au film 34 of the exciting metal film 14 are soldered, they are resistant to soldering in the outer regions of the first and second mounting terminals 27 and 28.
  • the exposed dividing grooves 38 and 39 of the Ni / Ti alloy film 31 which is the solder metal film suppress the solder erosion from spreading to the inner region on the vibrating portion 21 side of the dividing grooves 38 and 39. Can be done.
  • the solder is bonded to the dividing grooves 38 and 39. Since it can be prevented from infiltrating into the inside of the partition groove, it is possible to prevent the solder erosion from spreading in the dividing grooves 38 and 39.
  • the crystal diaphragm 2 has the first and second mounting terminals 27 and 28 connected to the first and second excitation electrodes 25 and 26, respectively, the upper surface having the mounting terminals is opened as in the conventional case. It is not necessary to store and mount the piezoelectric diaphragm in a box-shaped base made of an insulating material such as ceramic, and an expensive base is not required.
  • first and second resin films 3 and 4 are bonded to both the front and back main surfaces of the crystal vibrating plate 2 to seal the first and second excitation electrodes 25 and 26, respectively.
  • Piezoelectric vibrating pieces are stored and mounted in a box-shaped base with an open top surface, eliminating the need for a lid that airtightly seals the opening of the base, further reducing costs, and making it thinner than conventional examples. It is possible to reduce the height (lower height).
  • the vibrating portion 21 is sealed by the first and second resin films 3 and 4
  • a metal or glass lid is joined to the base and hermetically sealed.
  • the airtightness is inferior to that of the conventional example, and the resonance frequency of the crystal oscillator 1 tends to change over time.
  • the dividing grooves 38 and 39 are formed so as to cross the long side direction of the crystal diaphragm 2 at a right angle, but are not limited to a right angle and are formed so as to diagonally cross the long side direction of the crystal diaphragm 2.
  • the dividing grooves 38 and 39 may be not limited to a straight line but may be curved.
  • the dividing grooves 38 and 39 may be omitted.
  • the connecting portion 24 is provided at one corner of the vibrating portion 21 having a substantially rectangular plan view, but the forming position and the number of forming of the connecting portion 24 are not limited to this. Further, the width of the connecting portion 24 does not have to be constant.
  • inverted mesa type crystal diaphragm having a thin vibrating portion and a thick peripheral portion without having a penetrating portion.
  • the first and second resin films 3 and 4 are bonded to both main surfaces of the crystal diaphragm 2 to seal the vibrating portion 21, but only one main surface of the crystal diaphragm 2 is sealed.
  • a resin film may be bonded, and a conventional lid may be bonded to the other main surface to seal the vibrating portion 21.
  • the Ti film 35 on the uppermost layer of the main surface on the side to which the lid is joined may be omitted.
  • the first mounting terminals 27 and the second mounting terminals 28 on both main surfaces are electrically connected to each other via the routing electrodes on the side surfaces and end surfaces of the crystal diaphragm 2, but both main surfaces are connected to each other. It may be electrically connected via a penetrating electrode, or it may be electrically connected via a side or end surface routing electrode and electrically connected via a penetrating electrode. It may be.
  • the first sealing pattern 201 is formed on one main surface of both main surfaces of the crystal diaphragm 2 in a rectangular ring shape so as to surround the substantially rectangular vibrating portion 21.
  • a second sealing pattern 202 is formed on the other main surface of both main surfaces of the crystal diaphragm 2 in a rectangular ring shape so as to surround the substantially rectangular vibrating portion 21.
  • the first and second sealing patterns 201 and 202 having a rectangular ring shape may be omitted.
  • the first mounting terminal 27, as shown in FIG. 8, is electrically connected to the first excitation electrode 25 via the lead electrode 209 and the first lead-out electrode 203.
  • the second mounting terminal 28 is electrically connected to the second excitation electrode 26 by extending the second extraction electrode 204.
  • the first rectangular ring, the quartz plate 2 1 is omitted second sealing pattern 201, as the resin film, may be used a photosensitive resin film.
  • the quartz plate 2 1 For example, as shown in FIG. 7G, with a plurality of the quartz plate 2 1 to prepare a crystal wafer arranged supported in a matrix, on both main surfaces of the quartz wafer, attached photosensitive resin film, respectively , a photosensitive resin film, is exposed and developed, a first crystal plate 2 1, to cover the second excitation electrodes respectively, patterned to remove an unnecessary portion and performs cured, then, the crystal wafer each It may be individualized into a crystal vibrating plate.
  • the crystal diaphragm may be substantially rectangular in plan view, and is not limited to the rectangle in plan view as described above.
  • the crystal diaphragm may have a chamfered corner or a peripheral edge of the crystal diaphragm in the thickness direction. It may have a shape in which a notch, a caster formed by adhering an electrode to the notch, or the like is formed.
  • the present invention is not limited to a piezoelectric vibrator such as a crystal oscillator, and may be applied to other piezoelectric vibration devices such as a piezoelectric oscillator.

Abstract

圧電基板の両主面に形成された第1,第2励振電極と、第1,第2励振電極にそれぞれ接続された第1,第2実装端子とを備え、第1,第2実装端子は、圧電基板上に形成された耐半田金属膜を含む実装用金属膜と、この実装用金属膜上に、第1,第2励振電極にそれぞれ連続するように形成された第1,第2励振電極を構成する励振用の金属膜とを有する。

Description

圧電振動板、圧電振動デバイス、及び、圧電振動デバイスの製造方法
 本発明は、実装端子を備えた圧電振動板、それを用いた圧電振動デバイス、及び、圧電振動デバイスの製造方法に関する。
 圧電振動デバイス、例えば、圧電振動子として、表面実装型の水晶振動子が広く用いられている。この表面実装型の水晶振動子は、例えば、特許文献1に記載されているように、セラミックからなる上面が開口した箱形のベース内の保持電極に、水晶振動片の両面の励振電極から導出された電極を、導電性接着剤によって固着することによって、水晶振動片をベースに搭載する。このようにして水晶振動片を搭載したベースの開口に、蓋体を接合して気密に封止するようにしている。また、ベースの外底面には、当該水晶振動子を表面実装するための実装端子が形成されている。
特開2005-184325号公報
 上記のような圧電振動子の多くは、セラミック製のベースに、金属製あるいはガラス製の蓋体が接合されてパッケージが構成されているので、パッケージが高価となり、圧電振動子が高価なものとなっている。
 表面実装型の圧電振動子では、その実装端子が、半田等の接合材によって、回路基板等に接合されて実装されるので、実装端子を構成する金属が、付着した半田に拡散することによって生じる、いわゆる、半田食われによる導通不良を回避する必要がある。
 本発明は、上記のような点に鑑みて為されたものであって、導通不良が生じることがなく、かつ、安価な圧電振動板及び圧電振動デバイスを提供することを目的とする。
 本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。
 (1)本発明の圧電振動板は、平面視略矩形の圧電基板と、該圧電基板の両主面に形成された第1,第2励振電極と、前記圧電基板の前記平面視略矩形の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺に沿う方向の両端部に、前記第1,第2励振電極にそれぞれ接続された第1,第2実装端子とを備え、前記第1,第2実装端子は、前記圧電基板上に形成された耐半田金属膜を含む実装用金属膜と、前記実装用金属膜上に、前記第1,第2励振電極にそれぞれ連続するように形成された前記第1,第2励振電極を構成する励振用の金属膜とを有する。
 本発明の圧電振動板によれば、半田等の接合材によって、回路基板等に接合される第1,第2実装端子は、耐半田金属膜を含む実装用金属膜を有しているので、実装用金属膜の耐半田金属膜によって、半田食われが広がるのを抑制して導通不良を防止することができる一方、第1,第2実装端子の実装用金属膜上には、第1,第2励振電極を構成する励振用の金属膜が、第1,第2励振電極にそれぞれ連続するように形成されているので、第1,第2実装端子を、第1,第2励振電極にそれぞれ接続することができる。
 また、圧電振動板は、第1,第2励振電極にそれぞれ接続された第1,第2実装端子を有するので、従来のように、実装端子を有する上面が開口した箱形のベース内に、圧電振動片を収納搭載する必要がなく、高価なベースが不要になる。
 (2)本発明の好ましい実施態様では、前記実装用金属膜及び当該実装用金属膜上の前記励振用の金属膜には、前記実装用金属膜の一部及び前記励振用の金属膜を分断し、前記耐半田金属膜が露出した分断溝が、前記圧電基板の前記一方の組の対向辺に沿う方向を横切るように形成されている。
 実装端子は、圧電基板の平面視略矩形の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺に沿う方向の両端部に設けられており、この実施態様によれば、両端部の実装端子の実装用金属膜の一部及び励振用の金属膜は、耐半田金属膜が露出した分断溝によって前記対向辺に沿う方向を横切るように分断されることになる。
 したがって、平面視略矩形の圧電基板において、各端部の実装端子の実装用金属膜の一部及び励振用の金属膜は、分断溝を境界として、前記対向辺に沿う方向の外方寄りの領域と内方寄りの領域とに分断されることになる。
 これによって、実装端子の実装用金属膜や励振用の金属膜の外方寄りの領域に生じた半田食われが、内方寄りの領域へ広がるのを、耐半田金属膜が露出した分断溝によって抑制することができる。
 (3)本発明の一実施態様では、前記耐半田金属膜が、Ni及びNi合金の少なくとも一方を含んでいる。
 この実施態様によれば、Ni及びNi合金の少なくとも一方を含む耐半田金属膜によって、半田食われが広がるのを抑制することができる。
 (4)本発明の圧電振動デバイスは、平面視略矩形の圧電基板の両主面に形成された第1,第2励振電極、及び、前記圧電基板の前記平面視略矩形の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺に沿う方向の両端部に、前記第1,第2励振電極にそれぞれ接続された第1,第2実装端子を有する圧電振動板と、前記圧電振動板の前記第1,第2励振電極をそれぞれ覆うように、前記圧電振動板の前記両主面にそれぞれ接合される第1,第2封止部材とを備え、前記第1,第2封止部材の少なくとも一方の封止部材は、樹脂製のフィルムであり、前記圧電振動板の前記第1,第2実装端子は、前記圧電基板上に形成された耐半田金属膜を含む実装用金属膜と、前記実装用金属膜上に、前記第1,第2励振電極にそれぞれ連続するように形成された前記第1,第2励振電極を構成する励振用の金属膜とを有する。
 本発明の圧電振動デバイスによれば、半田等の接合材によって、回路基板等に接合される第1,第2実装端子は、耐半田金属膜を含む実装用金属膜を有しているので、実装用金属膜の耐半田金属膜によって、半田食われが広がるのを抑制して導通不良を防止することができる一方、第1,第2実装端子の実装用金属膜上には、第1,第2励振電極を構成する励振用の金属膜が、第1,第2励振電極にそれぞれ連続するように形成されているので、第1,第2実装端子を第1,第2励振電極にそれぞれ接続することができる。
 また、圧電振動板は、第1,第2励振電極にそれぞれ接続された第1,第2実装端子を有するので、従来のように、実装端子を有する上面が開口した箱形のベース内に、圧電振動片を収納搭載する必要がなく、高価なベースが不要になる。
 更に、圧電振動板の両主面にそれぞれ接合される第1,第2封止部材の少なくとも一方の封止部材は、樹脂製のフィルムであるので、金属製やガラス製の蓋体で封止する構成に比べて、コストを低減することができる。
 (5)本発明の好ましい実施態様では、前記第1,第2封止部材の両封止部材は、前記樹脂製のフィルムである。
 この実施態様によれば、両封止部材を、樹脂製のフィルムで構成するので、高価なベース及び蓋体が不要となり、一層コストを低減することができる。
 (6)本発明の一実施態様では、前記実装用金属膜及び当該実装用金属膜上の前記励振用の金属膜には、前記実装用金属膜の一部及び前記励振用の金属膜を分断し、前記耐半田金属膜が露出した分断溝が、前記圧電基板の前記一方の組の対向辺に沿う方向を横切るように形成されている。
 実装端子は、圧電基板の平面視略矩形の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺に沿う方向の両端部に設けられており、この実施態様によれば、両端部の実装端子の実装用金属膜の一部及び励振用の金属膜は、分断溝によって前記対向辺に沿う方向を横切るように分断されることになる。したがって、平面視略矩形の圧電基板において、各端部の実装端子の実装用金属膜の一部及び励振用の金属膜は、耐半田金属膜が露出した分断溝を境界として、前記対向辺に沿う方向の外方寄りの領域と内方寄りの領域とに分断されることになる。
 これによって、実装端子の実装用金属膜や励振用の金属膜の外方寄りの領域に生じた半田食われが、内方寄りの領域へ広がるのを、耐半田金属膜が露出した分断溝によって抑制することができる。
 (7)本発明の更に他の実施態様では、前記樹脂製のフィルムは、前記分断溝を覆うように、前記圧電振動板に接合されている。
 この実施態様によれば、圧電振動板の実装端子の分断溝を覆うように、樹脂製のフィルムが接合されるので、実装端子を回路基板等に接合するための半田が、実装端子の分断溝内に入り込むのを防止することができ、半田食われの広がりを分断溝によって効果的に抑制することができる。
 (8)本発明の一実施態様では、前記圧電振動板は、前記圧電基板の両主面に前記第1,第2励振電極がそれぞれ形成された振動部と、該振動部に連結部を介して連結された外枠部とを有し、前記外枠部は、該外枠部よりも薄肉の前記振動部の外周を、間隔を空けて取り囲んでおり、前記フィルムは、その周端部が前記外枠部に接合されて、前記振動部を封止する。
 この実施態様によれば、振動部の外周を取り囲む外枠部に、フィルムの周端部を接合することによって、外枠部に接合されたフィルムに接触することなく、外枠部より薄肉の振動部を封止することができる。
 (9)本発明の他の実施態様では、前記外枠部の両主面の一方の主面には、前記第1励振電極と前記第1実装端子とを接続し、かつ前記振動部を取り囲むと共に、前記フィルムが接合される第1封止パターンが形成され、前記外枠部の前記両主面の他方の主面には、前記第2励振電極と前記第2実装端子とを接続し、かつ前記振動部を取り囲むと共に、前記フィルムが接合される第2封止パターンが形成されている。
 この実施態様によれば、外枠部の両主面にそれぞれ形成される第1,第2封止パターンによって、第1,第2励振電極と第1,第2実装端子とをそれぞれ電気的に接続できると共に、フィルムを、振動部を取り囲む第1,第2封止パターンにそれぞれ強固に接合して、振動部を封止することができる。
 (10)本発明の更に他の実施態様では、前記第1,第2実装端子は、前記外枠部の両主面にそれぞれ形成され、前記両主面の前記第1実装端子同士が接続されると共に、前記両主面の前記第2実装端子同士が接続されている。
 この実施態様によれば、両主面の各実装端子同士が電気的にそれぞれ接続されているので、当該圧電振動デバイスを、回路基板等に実装する場合に、両主面のいずれの面でも実装することができる。
 (11)本発明の好ましい実施態様では、前記耐半田金属膜が、Ni及びNi合金の少なくとも一方を含んでいる。
 この実施態様によれば、Ni及びNi合金の少なくとも一方を含む耐半田金属膜によって、半田食われが広がるのを抑制することができる。
 (12)本発明の圧電振動デバイスの製造方法は、平面視略矩形の圧電基板の両主面に形成された第1,第2励振電極、及び、前記圧電基板の前記平面視略矩形の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺に沿う方向の両端部に、前記第1,第2励振電極にそれぞれ接続された第1,第2実装端子を有する圧電振動板を製造するために圧電ウェハを予め準備し、前記圧電ウエハに、圧電基板の外形を複数形成する外形形成工程と、前記外形形成工程で形成された複数の圧電基板上に耐半田金属膜を含む実装用金属膜をパターニングして、前記第1,第2実装端子となる領域に前記実装用金属膜を形成する実装用金属膜形成工程と、前記実装用金属膜形成工程で実装用金属膜が形成された複数の前記圧電基板上及び前記実装用金属膜上に励振用の金属膜をパターニングして、前記第1,第2実装端子となる領域及び前記第1,第2励振電極となる領域に励振用の金属膜を形成して圧電振動板とする金属膜形成工程と、前記金属膜形成工程で励振用の金属膜が形成された複数の前記圧電振動板の両主面の少なくとも一方の主面に樹脂製のフィルムを接合して前記第1,第2励振電極の少なくとも一方の励振電極を封止する接合工程と、前記接合工程で前記フィルムが接合された各圧電振動板を個片化する個片化工程とを含み、前記金属膜形成工程では、前記第1,第2実装端子となる領域の前記実装用金属膜上に、前記第1,第2励振電極となる領域の励振用の金属膜にそれぞれ連続するように前記励振用の金属膜を形成する。
 本発明の圧電振動デバイスの製造方法によれば、実装用金属膜形成工程では、圧電基板上の第1,第2実装端子となる領域に実装用金属膜を形成し、金属膜形成工程では、圧電基板上及び耐半田金属膜上の第1,第2実装端子となる領域及び前記第1,第2励振電極となる領域に励振用の金属膜を形成すると共に、実装用金属膜上には、第1,第2励振電極となる領域の励振用の金属膜にそれぞれ連続するように励振用の金属膜を形成するので、第1,第2実装端子の実装用金属膜の耐半田金属膜によって、半田食われが広がるのを抑制して導通不良を防止することができる一方、励振用の金属膜の形成によって、第1,第2実装端子と第1,第2励振電極とをそれぞれ接続することができる。
 また、圧電振動板は、第1,第2励振電極にそれぞれ接続された第1,第2実装端子を有するので、従来のように、実装端子を有する上面が開口した箱形のベース内に、圧電振動片を収納搭載する必要がなく、高価なベースが不要になる。
 更に、接合工程では、複数の前記圧電振動板の両主面の少なくとも一方の主面に樹脂製のフィルムを接合して封止するので、金属製やガラス製の蓋体で封止する構成に比べて、コストを低減することができる。
 (13)本発明の好ましい実施態様では、前記接合工程では、前記金属膜形成工程で励振用の金属膜が形成された複数の前記圧電振動板の両主面に、前記樹脂製のフィルムをそれぞれ接合して前記第1,第2励振電極をそれぞれ封止する。
 この実施態様によれば、圧電振動板の両主面に、樹脂製のフィルムをそれぞれ接合して封止するので、高価なベース及び蓋体が不要となり、一層コストを低減することができる。
 (14)本発明の一実施態様では、前記金属膜形成工程では、前記実装用金属膜及び当該実装用金属膜上に形成される励振用の金属膜に、前記実装用金属膜の一部及び前記励振用の金属膜を分断し、前記耐半田金属膜が露出した分断溝を、前記圧電基板の前記一方の組の対向辺に沿う方向を横切るように形成する。
 実装端子は、圧電基板の平面視略矩形の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺に沿う方向の両端部に設けられており、この実施態様によれば、両端部の実装端子の実装用金属膜の一部及び励振用の金属膜は、耐半田金属膜が露出した分断溝によって前記対向辺に沿う方向を横切るように分断されることになる。したがって、平面視略矩形の圧電基板において、各端部の実装端子の実装用金属膜の一部及び励振用の金属膜は、分断溝を境界として、前記対向辺に沿う方向の外方寄りの領域と内方寄りの領域とに分断されることになる。
 これによって、実装端子の実装用金属膜や励振用の金属膜の外方寄りの領域に生じた半田食われが、内方寄りの領域へ広がるのを、耐半田金属膜が露出した分断溝によって抑制することができる。
 (15)本発明の更に他の実施態様では、前記接合工程では、前記樹脂製のフィルムを、前記分断溝を覆うように前記圧電振動板に接合する。
 この実施態様によれば、圧電振動板の実装端子の分断溝を覆うように、樹脂製のフィルムが接合されるので、実装端子を回路基板等に接合するための半田が、実装端子の分断溝内に入り込むのを防止することができ、半田食われの広がりを分断溝によって効果的に抑制することができる。
 本発明によれば、半田等の接合材によって、回路基板等に接合される第1,第2実装端子は、耐半田金属膜を含む実装用金属膜を有しているので、実装用金属膜の耐半田金属膜によって、半田食われが広がるのを抑制して導通不良を防止することができる一方、第1,第2実装端子の実装用金属膜上には、第1,第2励振電極を構成する励振用の金属膜が、第1,第2励振電極にそれぞれ連続するように形成されているので、第1,第2実装端子を、第1,第2励振電極にそれぞれ接続することができる。
 また、圧電振動板は、第1,第2励振電極にそれぞれ接続された第1,第2実装端子を有するので、従来のように、実装端子を有する上面が開口した箱形のベース内に、圧電振動片を収納搭載する必要がなく、高価なベースが不要になる。
 また、圧電振動板の両主面にそれぞれ接合される第1,第2封止部材の少なくとも一方の封止部材は、樹脂製のフィルムであるので、金属製やガラス製の蓋体で封止する構成に比べて、コストを低減することができる。
図1は本発明の一実施形態に係る水晶振動子の概略斜視図である。 図2は図1の水晶振動子の概略平面図である。 図3は図2のA-A線に沿う概略断面図である。 図4は図1の水晶振動子の概略底面図である。 図5は図3を拡大した金属膜の構成を示す概略断面図である。 図6は図5の矩形のセクションAを拡大すると共に、上下を反転した断面図である。 図7Aは図1の水晶振動子の製造工程を示す概略断面図である。 図7Bは図1の水晶振動子の製造工程を示す概略断面図である。 図7Cは図1の水晶振動子の製造工程を示す概略断面図である。 図7Dは図1の水晶振動子の製造工程を示す概略断面図である。 図7Eは図1の水晶振動子の製造工程を示す概略断面図である。 図7Fは図1の水晶振動子の製造工程を示す概略断面図である。 図7Gは図1の水晶振動子の製造工程を示す概略断面図である。 図7Hは図1の水晶振動子の製造工程を示す概略断面図である。 図8は本発明の他の実施形態に係る水晶振動子を構成する水晶振動板の概略平面図である。 図9は図8の水晶振動板の概略底面図である。
 以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この実施形態では、圧電振動デバイスとして水晶振動子に適用して説明する。
 図1は、本発明の一実施形態に係る水晶振動子の概略斜視図であり、図2は、その概略平面図であり、図3は、図2のA-A線に沿う概略断面図であり、図4は、その概略底面図である。なお、図3及び後述の図5、図6、図7A~図7Hでは、説明の便宜上、樹脂フィルムや金属膜の厚みを誇張して示している。
 この実施形態の水晶振動子1は、圧電振動板としてのATカットの水晶振動板2と、この水晶振動板2の表裏の両主面の一方の主面側を覆って封止する第1封止部材としての第1樹脂フィルム3と、水晶振動板2の他方の主面側を覆って封止する第2封止部材としての第2樹脂フィルム4とを備えている。
 この水晶振動子1は、直方体であって、平面視矩形である。この実施形態の水晶振動子1は、平面視で、例えば、1.2mm×1.0mmで、厚みは0.2mmであり、小型化及び低背化を図っている。
 なお、水晶振動子1のサイズは、上記に限定されるものではなく、これとは異なるサイズであっても適用可能である。
 次に、水晶振動子1を構成する水晶振動板2及び第1,第2樹脂フィルム3,4の各構成について説明する。
 この実施形態の水晶振動板2は、水晶板を水晶の結晶軸であるX軸の周りに35°15´回転させて加工したATカットの水晶板であり、回転した新たな軸をY´軸及びZ´軸という。ATカットの水晶板では、その表裏の両主面が、XZ´平面である。
 このXZ´平面において、平面視矩形の水晶振動板2の短辺方向(図2,図4の上下方向)がX軸方向となり、水晶振動板2の長辺方向(図2,図4の左右方向)がZ´軸方向となる。水晶振動板2の長辺方向(Z´軸方向)は、平面視矩形の水晶振動板2の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺に沿う方向である。
 この水晶振動板2は、平面視が略矩形の振動部21と、この振動部21の周囲を、貫通部22を挟んで取り囲む外枠部23と、振動部21と外枠部23とを連結する連結部24とを備えている。振動部21、外枠部23及び連結部24は、一体的に形成されている。振動部21及び連結部24は、外枠部23に比べて薄く形成されている。すなわち、振動部21は、外枠部23に比べて薄肉である。この薄肉の振動部21を覆うように、第1,第2樹脂フィルム3,4の周縁部を、外枠部23に接合することによって、内部空間が形成されて封止される。
 この実施形態では、平面視が略矩形の振動部21を、その一つの角部に設けた一箇所の連結部24によって外枠部23に連結しているので、2箇所以上で連結する構成に比べて、振動部21に作用する応力を低減することができる。
 また、この実施形態では、連結部24は、外枠部23の内周のうちX軸方向に沿う一辺から突出し、かつ、Z´軸方向に沿って形成されている。水晶振動板2のZ´軸方向の両端部に形成された第1,第2実装端子27,28は、半田等によって回路基板等に直接接合される。このため、水晶振動子の長辺方向(Z´軸方向)に収縮応力が働き、当該応力が振動部に伝搬することにより水晶振動子の発振周波数が変化し易くなることが考えられる。
 これに対して、この実施形態では、前記収縮応力に沿う方向に連結部24が形成されているため、当該収縮応力が振動部21に伝搬するのを抑制することができる。その結果、水晶振動子1を回路基板に実装した際の発振周波数の変化を抑制することができる。
 振動部21の表裏の両主面には、一対の第1,第2励振電極25,26がそれぞれ形成されている。平面視矩形の水晶振動板2の長辺方向(図2~図4の左右方向)の両端部の外枠部23には、第1,第2励振電極25,26にそれぞれ接続された上記第1,第2実装端子27,28が、水晶振動板2の短辺方向(図2,図4の上下方向)に沿ってそれぞれ形成されている。各実装端子27,28は、当該水晶振動子1を、回路基板等に実装するための端子である。
 両主面の一方の主面では、図2に示されるように、第1実装端子27は、後述の矩形環状の第1封止パターン201に連設され、他方の主面では、図4に示されるように、第2実装端子28は、後述の矩形環状の第2封止パターン202に連設されている。
 このように第1,第2実装端子27,28は、振動部21を挟んで水晶振動板2の長辺方向(Z´軸方向)の両端部にそれぞれ形成されている。
 水晶振動板2の両主面の第1実装端子27同士、及び、第2実装端子28同士はそれぞれ電気的に接続されている。この実施形態では、両主面の第1実装端子27同士及び第2実装端子28同士は、水晶振動板2の対向する長辺側の側面を引き回された引き回し電極でそれぞれ電気的に接続されると共に、水晶振動板2の対向する短辺側の側面を引き回された引き回し電極でそれぞれ電気的に接続されている。
 水晶振動板2の表面側には、第1樹脂フィルム3が接合される第1封止パターン201が、略矩形の振動部21を取り囲むように矩形環状に形成されている。この第1封止パターン201は、第1実装端子27に連なる接続部201aと、この接続部201aの両端部から水晶振動板2の長辺方向に沿ってそれぞれ延出する第1延出部201b,201bと、水晶振動板2の短辺方向に沿って延出して前記各第1延出部201b,201bの延出端を接続する第2延出部201cとを備えている。第2延出部201cは、第1励振電極25から引出された第1引出し電極203に接続されている。したがって、第1実装端子27は、第1封止パターン201及び第1引出し電極203を介して第1励振電極25に電気的に接続されている。水晶振動板2の短辺方向に沿って延出する第2延出部201cと第2実装端子28との間には、電極が形成されていない無電極領域205aが設けられて、第1封止パターン201と第2実装端子28との絶縁が図られている。この無電極領域205aは、第1封止パターン201の第2延出部201cと第2実装端子28との間に、後述の絶縁溝36を構成している。
 水晶振動板2の裏面側には、図4に示されるように、第2樹脂フィルム4が接合される第2封止パターン202が、略矩形の振動部21を取り囲むように矩形環状に形成されている。この第2封止パターン202は、第2実装端子28に連なる接続部202aと、この接続部202aの両端部から水晶振動板2の長辺方向に沿ってそれぞれ延出する第1延出部202b,202bと、水晶振動板2の短辺方向に沿って延出して、前記各第1延出部202b,202bの延出端を接続する第2延出部202cとを備えている。接続部202aは、第2励振電極26から引出された第2引出し電極204に接続されている。したがって、第2実装端子28は、第2封止パターン202及び第2引出し電極204を介して第2励振電極26に電気的に接続されている。水晶振動板2の短辺方向に沿って延出する第2延出部202cと第1実装端子27との間には、電極が形成されていない無電極領域206aが設けられて、第2封止パターン202と第1実装端子27との絶縁が図られている。この無電極領域206aは、第2封止パターン202の第2延出部202cと第1実装端子27との間に、後述の絶縁溝37を構成している。
 図2に示されるように、第1封止パターン201の、水晶振動板2の長辺方向に沿ってそれぞれ延出する第1延出部201b,201bの幅は、前記長辺方向に沿って延びる外枠部23の幅より狭く、第1延出部201b,201bの幅方向(図2の上下方向)の両側には、電極が形成されていない無電極領域205b,205b;207b,207bが設けられている。
 この第1延出部201b,201bの両側の無電極領域205b,205b;207b,207bの内、外側の無電極領域205b,205bは、一端側が第1実装端子27まで延びていると共に、他端側が第2実装端子28と第2延出部201cとの間の無電極領域205a(36)に連なっている。これによって、第1封止パターン201の接続部201a、第1延出部201b,201b、及び、第2延出部201cの外側は、略等しい幅の無電極領域によって囲まれている。この無電極領域は、水晶振動板2の短辺方向に沿って延びる接続部201aの一端の外側から一方の第1延出部201bに沿って延出し、その延出端から第2延出部201cに沿って延出し、その延出端から他方の第1延出部201bに沿って接続部201aの他端の外側まで延出している。
 第1封止パターン201の接続部201aの幅方向の内側には、無電極領域207aが形成されており、この無電極領域207aの両端は、第1延出部201b,201bの内側の無電極領域207b,207bに連なっている。第2延出部201cの幅方向の内側には、連結部24の第1引出し電極203を除いて無電極領域207cが形成されており、この無電極領域207cは、第1延出部201b,201bの内側の無電極領域207b,207bに連なっている。これによって、第1封止パターン201の接続部201a、第1延出部201b,201b、及び、第2延出部201cの幅方向の内側は、連結部24の第1引出し電極203を除いて平面視で矩形環状の略等しい幅の無電極領域207a,207b,207c,207bによって囲まれている。
 図4に示されるように、第2封止パターン202の、水晶振動板2の長辺方向に沿ってそれぞれ延出する第1延出部202b,202bの幅は、前記長辺方向に沿って延びる外枠部23の幅より狭く、第1延出部202b,202bの幅方向(図4の上下方向)の両側には、電極が形成されていない無電極領域206b,206b;208b,208bが設けられている。
 この第1延出部202b,202bの両側の無電極領域206b,206b;208b,208bの内、外側の無電極領域206b,206bは、一端側が第2実装端子28まで延びていると共に、他端側が第1実装端子27と第2延出部202cとの間の無電極領域206a(37)に連なっている。これによって、第2封止パターン202の接続部202a、第1延出部202b,202b、及び、第2延出部202cの外側は、略等しい幅の無電極領域によって囲まれている。この無電極領域は、水晶振動板2の短辺方向に沿って延びる接続部202aの一端の外側から一方の第1延出部202bに沿って延出し、その延出端から第2延出部202cに沿って延出し、その延出端から他方の第1延出部202bに沿って接続部201aの他端の外側まで延出している。
 第2封止パターン202の接続部202aの幅方向の内側には、連結部24の第2引出し電極204を除いて無電極領域208aが形成されており、この無電極領域208aの両端は、第1延出部202b,202bの内側の無電極領域208b,208bに連なっている。第2延出部202cの幅方向の内側には、無電極領域208cが形成されており、この無電極領域208cは、第1延出部202b,202bの内側の無電極領域208b,208bに連なっている。これによって、第2封止パターン202の接続部202a、第1延出部202b,202b、及び、第2延出部202cの幅方向の内側は、連結部24の第2引出し電極204を除いて平面視で矩形環状の略等しい幅の無電極領域208a,208b,208c,208bによって囲まれている。
 上記のように第1,第2封止パターン201,202の第1延出部201b,201b;202b,202bを、外枠部23の幅よりも狭くし、第1延出部201b,201b;202b,202bの幅方向の両側には、無電極領域205b,207b;206b,208bを設けていると共に、接続部201a,202a及び第2延出部201c,202cの幅方向の内側には、無電極領域207a,207c;208a,208cを設けている。前記無電極領域205b,207a,207b,207c;206b,208a,208b,208cは、スパッタリング時に外枠部23の側面に回り込んだ第1,第2封止パターン201,202を、フォトリソグラフィー技術によりパターニングし、これをメタルエッチングで除去することによって形成される。これにより、第1,第2封止パターン201,202が外枠部23の側面に回り込むことによる短絡を防止することができる。
 上記のように、両主面の第1実装端子27同士及び第2実装端子28同士は、電気的にそれぞれ接続されているので、当該水晶振動子1を、回路基板等に実装する際に、表裏の両主面のいずれの面でも実装することができる。
 水晶振動板2の表裏の両主面にそれぞれ接合されて水晶振動板2の振動部21をそれぞれ封止する第1,第2樹脂フィルム3,4は、矩形のフィルムである。この矩形の第1,第2樹脂フィルム3,4は、水晶振動板2の長手方向の両端部の第1,第2実装端子27,28を除く矩形の領域を覆うサイズであり、前記矩形の領域に接合される。
 この実施形態では、第1,第2樹脂フィルム3,4は、耐熱性の樹脂フィルム、例えば、ポリイミド樹脂製のフィルムであり、300℃程度の耐熱性を有している。このポリイミド樹脂製の第1,第2樹脂フィルム3,4は、透明であるが、後述の加熱圧着の条件によっては、不透明となる場合がある。なお、この第1,第2樹脂フィルム3,4は、透明、不透明、あるいは、半透明であってもよい。
 第1,第2樹脂フィルム3,4は、ポリイミド樹脂に限らず、スーパーエンジニアリングプラスチックに分類されるような樹脂、例えば、ポリアミド樹脂やポリエーテルエーテルケトン樹脂等を用いてもよい。
 第1,第2樹脂フィルム3,4は、表裏両面の全面に熱可塑性の接着層が形成されている。この第1,第2樹脂フィルム3,4は、その矩形の周端部が、水晶振動板2の表裏両主面の外枠部23に、振動部21を封止するように、例えば、熱プレスによってそれぞれ加熱圧着される。
 このように第1,第2樹脂フィルム3,4は、耐熱性の樹脂フィルムであるので、当該水晶振動子1を、回路基板等に半田実装する場合の半田リフロー処理の高温に耐えることができ、第1,第2樹脂フィルム3,4が変形等することがない。
 この実施形態では、水晶振動子1を、回路基板等に半田実装する場合に、第1,第2実装端子27,28に付着した半田に、第1,第2実装端子27,28を構成する積層金属膜のAuが拡散することによって生じる、いわゆる、半田食われによって、導通不良を生じるのを防止するために、次のように構成している。
 図5は、第1,第2励振電極25,26及び第1,第2実装端子27,28等の膜構成を示すために、上記図3を拡大した概略断面図である。図6は、図5の矩形のセクションAを拡大した図であって、図5の上下を反転させて水晶基板側である外枠部23を下方にした図であり、金属膜にハッチングを施している。
 各実装端子27,28は、水晶振動板2を構成する水晶基板上に形成された実装用金属膜13と、この実装用金属膜13上に形成された励振用の金属膜14とを備えている。
 この実施形態の実装用金属膜13は、下地膜としてのTi膜30と、耐半田金属膜であるNi・Ti合金膜31と、半田濡れ性を向上させるAu膜32とを有している。耐半田金属膜は、Ni・Ti合金膜31に限らず、他の金属膜、例えば、Ni膜としてもよい。
 実装用金属膜13上の励振用の金属膜14は、Ti膜33と、Au膜34と、Ti膜35とを有している。この励振用の金属膜14のTi膜33,35を、他の金属膜、例えば、Cr膜としてもよい。
 第1,第2実装端子27,28の実装用金属膜13上の励振用の金属膜14の最上層は、Ti膜35であるので、Au膜34が最上層である場合に比べて、第1,第2樹脂フィルム3,4との接合強度が向上する。
 励振用の金属膜14は、第1,第2励振電極25,26と同じ膜構成であり、第1,第2実装端子27,28の実装用金属膜13上の励振用の金属膜14は、第1,第2励振電極を構成する励振用の金属膜14に、それぞれ連続するように形成されている。
 したがって、第1実装端子27と第1励振電極25とを電気的に接続する第1引出し電極203及び第1封止パターン201も励振用の金属膜14で構成されている。同様に、第2実装端子28と第2励振電極26とを電気的に接続する第2引出し電極204及び第2封止パターン202も励振用の金属膜14で構成されている。
 水晶振動板2の両主面の一方の主面である表面側には、第1封止パターン201と第2実装端子28とを絶縁するための上記の無電極領域205aを構成する絶縁溝36が形成されており、水晶振動板2の他方の主面である裏面側には、第2封止パターン202と第1実装端子27とを絶縁するための上記の無電極領域206aを構成する絶縁溝37が形成されている。
 裏面側の絶縁溝37(206a)に表裏で対応する位置の第1実装端子27には、第1実装端子27の実装用金属膜13の一部であるAu膜32及び実装用金属膜13上の励振用の金属膜14を、水晶振動板2の長辺方向(図5の左右方向)で内外に分断して耐半田金属膜であるNi・Ti合金膜31を露出させる分断溝38が形成されている。同様に、表面側の絶縁溝36(205a)に表裏で対応する位置の第2実装端子28には、第1実装端子28の実装用金属膜13の一部であるAu膜32及び実装用金属膜13上の励振用の金属膜14を、水晶振動板2の長辺方向(図5,図6の左右方向)で内外に分断して耐半田金属膜であるNi・Ti合金膜31を露出させる分断溝39が形成されている。
 分断溝38,39は、図2,図4に示されるように、水晶振動板2の長辺方向を横切るように、この例では、前記長辺方向に直交するように形成されている。
 分断溝38は、図5に示すように、第1実装端子27の実装用金属膜13のAu膜32及び励振用の金属膜14を、外方寄りの領域、すなわち、前記長辺方向の一方の端縁寄りの領域(図5の左方寄りの領域)と、内方寄りの領域、すなわち、振動部21寄りの領域(図5の右方寄りの領域)とに分断している。同様に、分断溝39は、第2実装端子28の実装用金属膜13のAu膜32及び励振用の金属膜14を、外方寄りの領域、すなわち、前記長辺方向の他方の端縁寄りの領域(図5の右方寄りの領域)と、内方寄りの領域、すなわち、振動部21寄りの領域(図5の左方寄りの領域)とに分断している。したがって、第1,第2実装端子27,28の実装用金属膜13のAu膜32及び励振用の金属膜14は、耐半田金属膜であるNi・Ti合金膜31が露出した分断溝38,39によって外方寄りの領域と内方寄りの領域とにそれぞれ分断されている。
 これによって、第1,第2実装端子27,28の外方寄りの領域の実装用金属膜13のAu膜32や励振用の金属膜14のAu膜34の半田食われが生じても、耐半田金属膜であるNi・Ti合金膜31が露出した分断溝38,39によって、半田食われが、分断溝38,39よりも振動部21側である内方の領域へ広がるのを抑制することができる。
 また、第1,第2実装端子27,28は、絶縁溝36(205a),37(206a)によって、内方の金属膜と完全に分離されているので、第1,第2実装端子27,28の実装用金属膜13のAu膜32や励振用の金属膜14のAu膜34の半田食われが生じても、振動部21側である内方へ半田食われが広がるのを防止することができる。
 更に、第1,第2樹脂フィルム3,4は、表裏で対応する位置にある絶縁溝36(205a),37(206a)及び分断溝38,39をそれぞれ覆うように、水晶振動板2の表裏の両主面にそれぞれ接合されるので、半田が、絶縁溝36(205a),37(206a)や分断溝38,39の内部に浸入することがない。これによって、絶縁溝36(205a),37(206a)や分断溝38,39内における半田食われを防止することができる。
 次に、この実施形態の水晶振動子1の製造方法について説明する。
 図7A~図7Hは、水晶振動子1を製造する工程を示す概略断面図であり、ウェハ状態の一部を示している。
 先ず、図7Aに示される加工前の水晶ウェハ(ATカット水晶板)5を準備する。この水晶ウェハ5に対して、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、例えば、ウェットエッチングを行って、図7Bに示すように、複数の水晶基板部分2a及びそれらを支持するフレーム部分(図示せず)等の外形を形成し、更に、水晶基板部分2aに、外枠部23aや、外枠部23aよりも薄肉の振動部21a等の外形を形成する、すなわち、外形形成工程を行う。
 次に、図7Cに示すように、スパッタリング技術または蒸着技術、およびフォトリソグラフィー技術によって、水晶基板部分2aの全面に、耐半田金属膜であるNi・Ti合金膜30を含む実装用金属膜13を形成する。
 更に、図7Dに示すように、第1,第2実装端子27a,28a以外の振動部21a及び絶縁溝36a,37a等の不要な部分の金属膜を除去する実装用金属膜13のパターニングを行う実装用金属膜形成工程を実施する。
 次に、図7Eに示すように、スパッタリング技術または蒸着技術、およびフォトリソグラフィー技術によって、水晶基板部分2aの全面に、励振用の金属膜14を形成する。
 更に、図7Fに示すように、励振用の金属膜14の不要部分を除去する励振用の金属膜14のパターニングを行い、絶縁溝36,37及び分断溝38,39を形成して水晶振動板とする金属膜形成工程を行う。
 この実施形態では、更に、図7Gに示されるように、水晶基板部分2aの表裏の両主面を、連続した樹脂フィルム3a,4aでそれぞれ覆うように、樹脂フィルム3a,4aを加熱圧着し、各水晶基板部分2aの各振動部21aを封止する接合工程を行う。
 この樹脂フィルム3a,4aによる各振動部21aの封止は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で行われる。
 次に、図7Hに示すように、各水晶振動板2にそれぞれ対応するように、連続した各樹脂フィルム3a,4aを、第1,第2実装端子27,28の一部が露出するように切断して不要部分を除去し、各水晶振動板2を分離して個片化する個片化工程を行う。
 これによって、図1,図5等に示される水晶振動子1が複数得られる。
 以上のように本実施形態によれば、半田によって、回路基板等に接合される第1,第2実装端子27,28は、耐半田金属膜であるNi・Ti合金膜31を含む実装用金属膜13を有しているので、実装用金属膜13のAu膜32や実装用金属膜13上の励振用の金属膜14のAu膜34が半田に拡散することによって生じる、いわゆる、半田食われが生じても、Ni・Ti合金膜31によって半田食われが広がるのを抑制することができ、導通不良が生じるのを防止することができる。
 また、第1,第2実装端子27,28の実装用金属膜13及び該実装用金属膜13上の励振用の金属膜14には、実装用金属膜13のAu膜32及び励振用の金属膜14を分断し、耐半田金属膜であるNi・Ti合金膜31が露出した分断溝38,39が、水晶振動板2の長辺方向を直角に横切るように形成されているので、各実装端子27,28の実装用金属膜13のAu膜32及び励振用の金属膜14は、前記長辺方向の各端縁寄りである外方寄りの領域と、振動部21寄りである内方寄りの領域とに分断されている。
 これによって、第1,第2実装端子27,28の外方寄りの領域の実装用金属膜13のAu膜32や励振用の金属膜14のAu膜34の半田食われが生じても、耐半田金属膜であるNi・Ti合金膜31が露出した分断溝38,39によって、半田食われが、分断溝38,39よりも振動部21側である内方の領域へ広がるのを抑制することができる。
 更に、第1,第2樹脂フィルム3,4は、分断溝38,39をそれぞれ覆うように、水晶振動板2の表裏の両主面にそれぞれ接合されるので、半田が、分断溝38,39の内部に浸入するのを防止することができるので、半田食われが、分断溝38,39内で広がるのを防止することができる。
 また、水晶振動板2は、第1,第2励振電極25,26にそれぞれ接続された第1,第2実装端子27,28を有するので、従来のように、実装端子を有する上面が開口したセラミック等の絶縁材料からなる箱形のベース内に、圧電振動片を収納搭載する必要がなく、高価なベースが不要になる。
 更に、水晶振動板2の表裏の両主面に、第1,第2樹脂フィルム3,4をそれぞれ接合して第1,第2励振電極25,26を封止するので、従来のように、上面が開口した箱形のベース内に圧電振動片を収納搭載し、ベースの開口を気密に封止する蓋体が不要となり、一層コストを低減することができると共に、従来例に比べて、薄型化(低背化)を図ることができる。
 本実施形態の水晶振動子1では、第1,第2樹脂フィルム3,4によって振動部21を封止しているので、ベースに金属製やガラス製の蓋体を接合して気密に封止する従来例に比べて気密性が劣り、水晶振動子1の共振周波数の経年変化が生じ易い。
 しかし、例えば、近距離無線通信用途のうちBLE(Bluetooth(登録商標) Low Energy)等では、周波数偏差等の規格が比較的緩やかであるので、かかる用途では、樹脂フィルムで封止した安価な水晶振動子1を使用することが可能である。
 上記実施形態では、分断溝38,39は、水晶振動板2の長辺方向を直角に横切るように形成したが、直角に限らず、水晶振動板2の長辺方向を斜めに横切るように形成してもよく、また、分断溝38,39は、直線状に限らず、曲線状であってもよい。
 本発明の他の実施形態として、分断溝38,39は省略してもよい。
 上記実施形態では、連結部24は平面視が略矩形の振動部21の一つの角部に一箇所、設けられていたが、連結部24の形成位置や形成数はこの限りではない。さらに連結部24の幅は一定でなくてもよい。
 また、貫通部を有することなく、振動部を薄く、その周辺部を厚くした逆メサ型の水晶振動板に適用してもよい。
 上記実施形態では、水晶振動板2の両主面に、第1,第2樹脂フィルム3,4を接合して、振動部21を封止したが、水晶振動板2の一方の主面のみに樹脂フィルムを接合し、他方の主面には、従来の蓋体を接合して振動部21を封止してもよい。この場合、蓋体が接合される側の主面の最上層のTi膜35は、省略してもよい。
 上記実施形態では、両主面の第1実装端子27同士及び第2実装端子28同士は、水晶振動板2の側面や端面の引き回し電極を介して電気的に接続されたが、両主面を貫通する貫通電極を介して電気的に接続されるようにしてもよく、あるいは、側面や端面の引き回し電極を介して電気的に接続されると共に、貫通電極を介して電気的に接続されるようにしてもよい。
 上記実施形態では、水晶振動板2の両主面の一方の主面には、図2に示すように、第1封止パターン201が、略矩形の振動部21を取り囲むように矩形環状に形成され、水晶振動板2の両主面の他方の主面には、図4に示すように、第2封止パターン202が、略矩形の振動部21を取り囲むように矩形環状に形成されたが、矩形環状の第1,第2封止パターン201,202を省略してもよい。
 図8及び図9は、第1,第2封止パターン201,202を省略した水晶振動板2の概略平面図及び概略底面図である。
 この水晶振動板2では、第1実装端子27は、図8に示されるように、引き回し電極209及び第1引出し電極203を介して第1励振電極25に電気的に接続されている。
 第2実装端子28は、図9に示されるように、第2引出し電極204が延長されて第2励振電極26に電気的に接続されている。
 引き回し電極209と第1実装端子27との接続部、及び、延長された第2引出し電極204と第2実装端子28との接続部には、分離溝38,39がそれぞれ形成されている。
 その他の構成は、上記実施形態と同様である。
 なお、矩形環状の第1,第2封止パターン201,202を省略した水晶振動板2では、樹脂フィルムとして、感光性の樹脂フィルムを使用してもよい。
 例えば、上記図7Gに示されるように、複数の水晶振動板2がマトリクス状に配列支持された水晶ウェハを準備し、この水晶ウェハの両主面に、感光性の樹脂フィルムをそれぞれ貼り付け、感光性の樹脂フィルムを、露光及び現像して、水晶振動板2の第1,第2励振電極をそれぞれ覆うと共に、不要部分を除去するパターニング及び、硬化を行い、その後、水晶ウェハを各水晶振動板に個片化するようにしてもよい。
 水晶振動板は、平面視略矩形であればよく、上記のような平面視矩形に限らず、例えば、水晶振動板の角部を面取りした形状、あるいは、水晶振動板の周縁部を厚み方向に切欠き、切欠き部に電極が被着されてなるキャスタレーション等が形成された形状であってもよい。
 本発明は、水晶振動子等の圧電振動子に限らず、圧電発振器等の他の圧電振動デバイスに適用してもよい。
 1        水晶振動子
 2        水晶振動板
 3        第1樹脂フィルム
 4        第2樹脂フィルム
 5        水晶ウェハ
 13       実装用金属膜
 14       励振用の金属膜
 21       振動部
 23       外枠部
 24       連結部
 25       第1励振電極
 26       第2励振電極
 27       第1実装端子
 28       第2実装端子
 30,33,35 Ti膜
 31       Ni・Ti合金膜(耐半田金属膜)
 32,34    Au膜
 38,39    分断溝
 201      第1封止パターン
 202      第2封止パターン

Claims (22)

  1.  平面視略矩形の圧電基板と、該圧電基板の両主面に形成された第1,第2励振電極と、前記圧電基板の前記平面視略矩形の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺に沿う方向の両端部に、前記第1,第2励振電極にそれぞれ接続された第1,第2実装端子とを備え、
     前記第1,第2実装端子は、前記圧電基板上に形成された耐半田金属膜を含む実装用金属膜と、前記実装用金属膜上に、前記第1,第2励振電極にそれぞれ連続するように形成された前記第1,第2励振電極を構成する励振用の金属膜とを有する、
     圧電振動板。
  2.  前記実装用金属膜及び当該実装用金属膜上の前記励振用の金属膜には、前記実装用金属膜の一部及び前記励振用の金属膜を分断し、前記耐半田金属膜が露出した分断溝が、前記圧電基板の前記一方の組の対向辺に沿う方向を横切るように形成されている、
     請求項1に記載の圧電振動板。
  3.  前記耐半田金属膜が、Ni及びNi合金の少なくとも一方を含む、
     請求項1または2に記載の圧電振動板。
  4.  平面視略矩形の圧電基板の両主面に形成された第1,第2励振電極、及び、前記圧電基板の前記平面視略矩形の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺に沿う方向の両端部に、前記第1,第2励振電極にそれぞれ接続された第1,第2実装端子を有する圧電振動板と、
     前記圧電振動板の前記第1,第2励振電極をそれぞれ覆うように、前記圧電振動板の前記両主面にそれぞれ接合される第1,第2封止部材とを備え、
     前記第1,第2封止部材の少なくとも一方の封止部材は、樹脂製のフィルムであり、
     前記圧電振動板の前記第1,第2実装端子は、前記圧電基板上に形成された耐半田金属膜を含む実装用金属膜と、前記実装用金属膜上に、前記第1,第2励振電極にそれぞれ連続するように形成された前記第1,第2励振電極を構成する励振用の金属膜とを有する、
     圧電振動デバイス。
  5.  前記第1,第2封止部材の両封止部材は、前記樹脂製のフィルムである、
     請求項4に記載の圧電振動デバイス。
  6.  前記実装用金属膜及び当該実装用金属膜上の前記励振用の金属膜には、前記励振用の金属膜の一部及び前記励振用の金属膜を分断し、前記耐半田金属膜が露出した分断溝が、前記圧電基板の前記一方の組の対向辺に沿う方向を横切るように形成されている、
     請求項4に記載の圧電振動デバイス。
  7.  前記実装用金属膜及び当該実装用金属膜上の前記励振用の金属膜には、前記励振用の金属膜の一部及び前記励振用の金属膜を分断し、前記耐半田金属膜が露出した分断溝が、前記圧電基板の前記一方の組の対向辺に沿う方向を横切るように形成されている、
     請求項5に記載の圧電振動デバイス
  8.  前記樹脂製のフィルムは、前記分断溝を覆うように、前記圧電振動板に接合されている、
     請求項6に記載の圧電振動デバイス。
  9.  前記樹脂製のフィルムは、前記分断溝を覆うように、前記圧電振動板に接合されている、
     請求項7に記載の圧電振動デバイス。
  10.  前記圧電振動板は、前記圧電基板の両主面に前記第1,第2励振電極がそれぞれ形成された振動部と、該振動部に連結部を介して連結された外枠部とを有し、前記外枠部は、該外枠部よりも薄肉の前記振動部の外周を、間隔を空けて取り囲んでおり、
     前記フィルムは、その周端部が前記外枠部に接合されて、前記振動部を封止する、
     請求項4に記載の圧電振動デバイス。
  11.  前記圧電振動板は、前記圧電基板の両主面に前記第1,第2励振電極がそれぞれ形成された振動部と、該振動部に連結部を介して連結された外枠部とを有し、前記外枠部は、該外枠部よりも薄肉の前記振動部の外周を、間隔を空けて取り囲んでおり、
     前記フィルムは、その周端部が前記外枠部に接合されて、前記振動部を封止する、
     請求項5に記載の圧電振動デバイス。
  12.  前記圧電振動板は、前記圧電基板の両主面に前記第1,第2励振電極がそれぞれ形成された振動部と、該振動部に連結部を介して連結された外枠部とを有し、前記外枠部は、該外枠部よりも薄肉の前記振動部の外周を、間隔を空けて取り囲んでおり、
     前記フィルムは、その周端部が前記外枠部に接合されて、前記振動部を封止する、
     請求項6に記載の圧電振動デバイス。
  13.  前記圧電振動板は、前記圧電基板の両主面に前記第1,第2励振電極がそれぞれ形成された振動部と、該振動部に連結部を介して連結された外枠部とを有し、前記外枠部は、該外枠部よりも薄肉の前記振動部の外周を、間隔を空けて取り囲んでおり、
     前記フィルムは、その周端部が前記外枠部に接合されて、前記振動部を封止する、
     請求項7に記載の圧電振動デバイス。
  14.  前記圧電振動板は、前記圧電基板の両主面に前記第1,第2励振電極がそれぞれ形成された振動部と、該振動部に連結部を介して連結された外枠部とを有し、前記外枠部は、該外枠部よりも薄肉の前記振動部の外周を、間隔を空けて取り囲んでおり、
     前記フィルムは、その周端部が前記外枠部に接合されて、前記振動部を封止する、
     請求項8の圧電振動デバイス。
  15.  前記圧電振動板は、前記圧電基板の両主面に前記第1,第2励振電極がそれぞれ形成された振動部と、該振動部に連結部を介して連結された外枠部とを有し、前記外枠部は、該外枠部よりも薄肉の前記振動部の外周を、間隔を空けて取り囲んでおり、
     前記フィルムは、その周端部が前記外枠部に接合されて、前記振動部を封止する、
     請求項9に記載の圧電振動デバイス。
  16.  前記外枠部の両主面の一方の主面には、前記第1励振電極と前記第1実装端子とを接続し、かつ前記振動部を取り囲むと共に、前記フィルムが接合される第1封止パターンが形成され、前記外枠部の前記両主面の他方の主面には、前記第2励振電極と前記第2実装端子とを接続し、かつ前記振動部を取り囲むと共に、前記フィルムが接合される第2封止パターンが形成されている、
     請求項4ないし15のいずれか一項に記載の圧電振動デバイス。
  17.  前記第1,第2実装端子は、前記外枠部の両主面にそれぞれ形成され、前記両主面の前記第1実装端子同士が接続されると共に、前記両主面の前記第2実装端子同士が接続されている、
     請求項4ないし15のいずれか一項に記載の圧電振動デバイス。
  18.  前記耐半田金属膜が、Ni及びNi合金の少なくとも一方を含む、
     請求項4ないし15のいずれか一項に記載の圧電振動デバイス。
  19.  平面視略矩形の圧電基板の両主面に形成された第1,第2励振電極、及び、前記圧電基板の前記平面視略矩形の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺に沿う方向の両端部に、前記第1,第2励振電極にそれぞれ接続された第1,第2実装端子を有する圧電振動板を製造するために圧電ウェハを予め準備し、
     前記圧電ウエハに、圧電基板の外形を複数形成する外形形成工程と、
     前記外形形成工程で形成された複数の圧電基板上に耐半田金属膜を含む実装用金属膜をパターニングして、前記第1,第2実装端子となる領域に前記実装用金属膜を形成する実装用金属膜形成工程と、
     前記実装用金属膜形成工程で実装用金属膜が形成された複数の前記圧電基板上及び前記実装用金属膜上に励振用の金属膜をパターニングして、前記第1,第2実装端子となる領域及び前記第1,第2励振電極となる領域に励振用の金属膜を形成して圧電振動板とする金属膜形成工程と、
     前記金属膜形成工程で励振用の金属膜が形成された複数の前記圧電振動板の両主面の少なくとも一方の主面に樹脂製のフィルムを接合して前記第1,第2励振電極の少なくとも一方の励振電極を封止する接合工程と、
     前記接合工程で前記フィルムが接合された各圧電振動板を個片化する個片化工程とを含み、
     前記金属膜形成工程では、前記第1,第2実装端子となる領域の前記実装用金属膜上に、前記第1,第2励振電極となる領域の励振用の金属膜にそれぞれ連続するように前記励振用の金属膜を形成する、
     圧電振動デバイスの製造方法。
  20.  前記接合工程では、前記金属膜形成工程で励振用の金属膜が形成された複数の前記圧電振動板の両主面に、前記樹脂製のフィルムをそれぞれ接合して前記第1,第2励振電極をそれぞれ封止する、
     請求項19に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
  21.  前記金属膜形成工程では、前記実装用金属膜及び当該実装用金属膜上に形成される励振用の金属膜に、前記実装用金属膜の一部及び前記励振用の金属膜を分断し、前記耐半田金属膜が露出した分断溝を、前記圧電基板の前記一方の組の対向辺に沿う方向を横切るように形成する、
     請求項19または20に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
  22.  前記接合工程では、前記樹脂製のフィルムを、前記分断溝を覆うように前記圧電振動板に接合する、
     請求項21に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
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