JP2012090252A - 圧電デバイスの製造方法及び圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、貫通孔が適正に形成されるベースウエハを使って圧電デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】 圧電デバイスを製造する製造方法は、ベースウエハはガラス又は圧電材からなりベースウエハの第１面とその第１面の反対側の第２面とに耐蝕膜を形成する耐蝕膜形成工程（Ｓ１２１）と、耐蝕膜上にフォトレジストを形成し露光した後に貫通孔に対応する耐蝕膜を金属エッチングする金属エッチング工程と（Ｓ１２１、Ｓ１２２）、金属エッチング工程後にガラス又は圧電材をエッチング液につけてベースウエハの第１面と第２面とからウェットエッチングしガラス又は圧電材が貫通する手前までエッチングするウェットエッチング工程（Ｓ１２３）と、第２面に耐蝕膜が形成された状態で第２面側から研磨材を吹き付けるサンドブラスト工程（Ｓ１２４）と、を備える。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ベースウエハに形成されたベース部に圧電振動片が載置される圧電デバイスの製造方法及び圧電デバイスに関する。

表面実装用の圧電デバイスは一度に大量に製造できることが好ましい。このため特許文献１に示されるように、リッドウエハ又はベースウエハ単位で圧電デバイスを製造する方法が提案されている。特許文献１に開示された製造方法では、リッドウエハ又はベースウエハには貫通孔が形成され、その貫通孔には金属薄膜パターンすなわち電極が形成される。

特開２００１−２６７８７５号公報

しかしながら、特許文献１の圧電デバイスの製造方法は、レーザー、ウェットエッチング又はサンドブラスト等によって貫通孔を形成するとしか開示しておらず、どのように形成すれば効果的である等は開示していない。圧電デバイスの小型化が進むにつれ、貫通孔の正確な大きさとその貫通孔に形成される電極形成により高い要求が求められるようになっている。

そこで、本発明は、貫通孔が適正に形成されるベースウエハを使って圧電デバイスの製造方法を提供する。

第１観点の圧電デバイスの製造方法は、ベース部とそのベース部の周囲に複数の貫通孔が形成されたベースウエハを使って、圧電振動片とベース部とを有する圧電デバイスを製造する製造方法である。圧電デバイスの製造方法は、ベースウエハはガラス又は圧電材からなりベースウエハの第１面とその第１面の反対側の第２面とに耐蝕膜を形成する耐蝕膜形成工程と、耐蝕膜上にフォトレジストを形成し露光した後貫通孔に対応する耐蝕膜を金属エッチングする金属エッチング工程と、金属エッチング工程後にガラス又は圧電材をエッチング液につけてベースウエハの第１面と第２面とからウェットエッチングしガラス又は圧電材が貫通する手前までエッチングするウェットエッチング工程と、第２面に耐蝕膜が形成された状態で第２面側から研磨材を吹き付けるサンドブラスト工程と、を備える。

第２観点の圧電デバイスの製造方法において、サンドブラスト工程では第１面に耐蝕膜が形成された状態で、第１面側から研磨剤を吹き付ける。

第３観点の圧電デバイスの製造方法は、サンドブラスト工程後、耐蝕膜を除去する除去工程と、除去工程後に第２面に実装用の外部電極と貫通孔に側面電極とを形成する工程と、を備える。

第４観点の圧電デバイスの製造方法において、ベース部は第２面側からみて４辺を有する矩形形状であり、貫通孔はベース部の向かい合う角に形成される丸孔である。

第５観点の圧電デバイスの製造方法において、ベース部は第２面側からみて４辺を有する矩形形状であり、貫通孔はベース部の向かい合う辺に形成される辺に沿った長孔である。

第６観点の圧電デバイスは、リッド部とベース部とで形成されるキャビティ内に配置された圧電振動片を有する。ベース部は一対の外部電極が形成される第１面とその第１面の反対側の第２面と、第１接合面から第１面と第２面とを結ぶ側面を介して外部電極と接続する一対の接続電極と、を備える。また、第１面と第２面とを結ぶ側面の断面は、第１面から中央までの第１領域と第２面から中央への第２領域と中央で第１領域及び第２領域から外側に突き出ている突出領域とからなる。

第７観点の圧電デバイスは、第２面がサンドブラストにより粗面化される。
第８観点の圧電デバイスは、第１面がサンドブラストにより粗面化される。

本発明の製造方法によれば、ベースウエハ単位でコストを低減させて圧電デバイスを製造でき、また耐久性に優れた圧電デバイスを製造することができる。

第１実施形態の第１水晶振動子１００の分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 第１実施形態の第１水晶振動子１００の製造を示したフローチャートである。 水晶ウエハ１０Ｗの平面図である。 リッドウエハ１１Ｗの平面図である。 ベース部１２の製造ステップＳ１２の詳細を示した説明図である。なお、右側が左側のフローチャートの各ステップに対応する図１のＡ−Ａ断面におけるベースウエハ１２Ｗの部分断面図である。 ベースウエハ１２Ｗの平面図である。 第１実施形態の変形例で、図１のＡ−Ａ断面に対応する第１水晶振動子１００’の断面図である。 ベース部１２’の製造ステップＳ１２’の詳細を示した部分説明図である。なお、右側が左側のフローチャートの各ステップに対応する図１のＡ−Ａ断面におけるベースウエハ１２Ｗの部分断面図である。 第２実施形態の第２水晶振動子２００の分解斜視図で、低融点ガラスＬＧが省略されて描いてある。 図１０のＢ−Ｂ断面図である。 水晶フレーム２０の製造ステップＴ２０を示した説明図である。なお、右側が左側のステップに対応する図１０のＢ−Ｂ断面における水晶ウエハ２０Ｗの部分断面図である。 水晶ウエハ２０Ｗの平面図である。 ベースウエハ２２Ｗの平面図である。

第１実施形態及び第２実施形態では、圧電振動片としてＡＴカットの水晶振動片が使われている。つまり、ＡＴカットの水晶振動片は、主面（ＹＺ面）が結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、Ｘ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向に３５度１５分傾斜されている。このため、ＡＴカットの水晶振動片の軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をＹ’軸及びＺ’軸として用いる。すなわち、第１実施形態及び第２実施形態において水晶振動子の長手方向をＸ軸方向、水晶振動子の高さ方向をＹ’軸方向、Ｘ及びＹ’軸方向に垂直な方向をＺ’として説明する。

（第１実施形態）
＜第１水晶振動子１００の全体構成＞
第１水晶振動子１００の全体構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は第１水晶振動子１００の分解斜視図で、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図１では接続電極１２４ａ、１２４ｂ全体が見えるように、封止材である低融点ガラスＬＧが透明に描かれている。

図１及び図２に示されたように、第１水晶振動子１００はリッド凹部１１１を有するリッド部１１と、ベース凹部１２１を有するベース部１２と、ベース部１２に載置される平板状の水晶振動片１０とを備える。

水晶振動片１０は、ＡＴカットされた水晶片１０１により構成され、その水晶片１０１の中央付近の両主面に一対の励振電極１０２ａ、１０２ｂが対向して配置されている。また、励振電極１０２ａには水晶片１０１の底面（−Ｙ’側）の−Ｘ側まで伸びた引出電極１０３ａが接続され、励振電極１０２ｂには水晶片１０１の底面（−Ｙ’側）の＋Ｘ側まで伸びた引出電極１０３ｂが接続されている。水晶振動片１０はメサ型又は逆メサ型であってもよい。水晶振動片１０の励振電極１０２ａ、１０２ｂの周囲に図１０に示されるような一対の「Ｌ」字型の間隙部が形成されていてもよい。

ここで、励振電極１０２ａ、１０２ｂ及び引出電極１０３ａ、１０３ｂは例えば下地としてのクロム層が用いられ、クロム層の上面に金層が用いられる。また、クロム層の厚さは例えば０．０５μｍ〜０．１μｍで、金層の厚さは例えば０．２μｍ〜２μｍである。

ベース部１２は、表面（＋Ｙ’側の面）にベース凹部１２１の周囲に形成された第２端面Ｍ２を有している。また、ベース部１２はＸ軸方向の両側にベース貫通孔ＢＨ１（図７を参照）を形成した際のＺ’軸方向に伸びたベースキャスタレーション１２２ａ、１２２ｂが形成されている。

ベースキャスタレーション１２２ａ、１２２ｂはＹ’軸方向のほぼ中央位置に外側に突起した突起部１２６ａ、１２６ｂがそれぞれ形成されている。つまり、ベースキャスタレーション１２２ａ、１２２ｂは突起部１２６ａ、１２６ｂから第２端面Ｍ２までの曲面からなる第１領域１２７Ａと、突起部１２６ａ、１２６ｂから実装面Ｍ３までの曲面からなる第２領域１２７Ｂとを含んでいる。突起部１２６ａ、１２６ｂはベース加工の際に形成される凸部ＧＢ（図６を参照）である。なお、実装面Ｍ３は水晶振動子の実装面であり、微小な凸凹が形成されている。

また、ベースキャスタレーション１２２ａ、１２２ｂにはベース側面電極１２３ａ、１２３ｂがそれぞれ形成されている。また、ベース側面電極１２３ａと電気的に接続された接続電極１２４ａがベース部１２の第２端面Ｍ２の−Ｘ側に形成されている。同様に、ベース側面電極１２３ｂと電気的に接続された接続電極１２４ｂがベース部１２の第２端面Ｍ２の＋Ｘ側に形成されている。さらに、ベース部１２は実装面Ｍ３にベース側面電極１２３ａ、１２３ｂとそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極１２５ａ、１２５ｂを有している。なお、ベース側面電極、接続電極及び外部電極は水晶振動片１０の励振電極及び引出電極と同じ構成である。

第１水晶振動子１００において、水晶振動片１０のＸ軸方向の長さがベース凹部１２１のＸ軸方向の長さより大きい。このため、水晶振動片１０を導電性接着剤１３でベース部１２に載置すると、図２に示されたように水晶振動片１０のＸ軸方向の両端がベース部１２の第２端面Ｍ２に載置される。このとき、水晶振動片１０の引出電極１０３ａ、１０３ｂがベース部１２の接続電極１２４ａ、１２４ｂにそれぞれ電気的に接続される。これにより、外部電極１２５ａ、１２５ｂがベース側面電極１２３ａ、１２３ｂ、接続電極１２４ａ、１２４ｂ、導電性接着剤１３及び引出電極１０３ａ、１０３ｂを介して励振電極１０２ａ、１０２ｂにそれぞれ電気的に接続される。つまり、外部電極１２５ａ、１２５ｂに交番電圧（正負を交番する電位）を印加したときに、水晶振動片１０は厚みすべり振動する。

リッド部１１は、ベース部１２のベース凹部１２１よりＸＺ’平面で面積が大きいリッド凹部１１１と、その周囲に形成された第１端面Ｍ１とを有している。なお、リッド部１１の第１端面Ｍ１とベース部１２の第２端面Ｍ２とが接合されてリッド凹部１１１及びベース凹部１２１により水晶振動片１０を収納するキャビティＣＴが形成される。また、キャビティＣＴは不活性ガスで満たされたり又は真空状態に気密されたりする。

ここで、リッド部１１の第１端面Ｍ１とベース部１２の第２端面Ｍ２とは例えば封止材（非導電性接着剤）である低融点ガラスＬＧによって接合される。低融点ガラスＬＧは、３５０℃〜４００℃で溶融する鉛フリーのバナジウム系ガラスを含む。バナジウム系ガラスはバインダーと溶剤とが加えられペースト状であり、溶融された後固化されることで他の部材と接着する。また、このバナジウム系ガラスは接着時の気密性と耐水性・耐湿性などの信頼性が高い。さらに、バナジウム系ガラスはガラス構造を制御することにより熱膨張係数も柔軟に制御できる。

リッド部１１において、リッド凹部１１１のＸ軸方向の長さが水晶振動片１０のＸ軸方向の長さ及びベース凹部１２１のＸ軸方向の長さより大きい。また、低融点ガラスＬＧは図１及び図２に示されたように、ベース部１２の第２端面Ｍ２の外側（幅は３００μｍ程度）でリッド部１１とベース部１２とを接合する。

また、第１実施形態では水晶振動片１０がベース部１２の第２断面Ｍ２に載置されているが、ベース凹部１２１の内部に収納されてもよい。このとき、接続電極がベースキャスタレーション１２２ａ、１２２ｂから第２端面Ｍ２を介してベース凹部１２１の底面まで伸びて形成される必要がある。また、この場合にリッド部はリッド凹部が形成されていない平板状となってもよい。

さらに、第１実施形態では接続電極と電気的に接続される引出電極が水晶振動片１０の底面（−Ｙ’側の面）のＸ軸方向の両側に形成されているが、Ｘ軸方向において同側に形成されてもよい。このとき、一方（例えば＋Ｘ側）の接続電極が第２端面Ｍ２又はベース凹部１２１を介して他方（例えば−Ｘ側）まで伸びて形成される必要がある。

＜第１水晶振動子１００の製造方法＞
図３は、第１水晶振動子１００の製造を示したフローチャートである。図３において、水晶振動片１０の製造ステップＳ１０と、リッド部１１の製造ステップＳ１１と、ベース部１２の製造ステップＳ１２とは並行して製造することができる。また、図４は水晶ウエハ１０Ｗの平面図で、図５はリッドウエハ１１Ｗの平面図である。図６はベース部１２の製造ステップＳ１２を示した説明図で、図７はベースウエハ１２Ｗの平面図である。図６において、右側は左側のフローチャートの各ステップに対応する図１のＡ−Ａ断面におけるベースウエハ１２Ｗの部分断面図である。

ステップＳ１０では、水晶振動片１０が製造される。ステップＳ１０はステップＳ１０１〜Ｓ１０３を含んでいる。
ステップＳ１０１において、図４に示されたように、均一の水晶ウエハ１０Ｗにエッチングにより複数の水晶振動片１０の外形が形成される。ここで、各水晶振動片１０は連結部１０４により水晶ウエハ１０Ｗに連接されている。

ステップＳ１０２において、まずスパッタリングまたは真空蒸着によって水晶ウエハ１０Ｗの両面及び側面にクロム層及び金層が順に形成される。そして、金属層の全面にフォトレジストが均一に塗布される。その後、露光装置（図示しない）を用いて、フォトマスクに描かれた励振電極、引出電極のパターンが水晶ウエハ１０Ｗに露光される。次に、フォトレジストから露出した金属層がエッチングされる。これにより、図４に示されたように水晶ウエハ１０Ｗ両面及び側面には励振電極１０２ａ、１０２ｂ及び引出電極１０３ａ、１０３ｂが形成される（図１を参照）。

ステップＳ１０３において、水晶振動片１０が個々に切断される。切断工程では、レーザーを用いたダイシング装置、または切断用ブレードを用いたダイシング装置などを用いて図４に示された一点鎖線のカットラインＣＬに沿って切断する。

ステップＳ１０では、１枚の水晶ウエハ１０Ｗに複数の水晶振動片１０が同時に形成されているが、個々の水晶片に対して研磨、エッチング及び電極形成が行われてもよい。

ステップＳ１１では、リッド部１１が製造される。ステップＳ１１はステップＳ１１１及びＳ１１２を含んでいる。
ステップＳ１１１において、図５に示されたように、均一厚さの水晶平板のリッドウエハ１１Ｗにリッド凹部１１１が数百から数千個形成される。リッドウエハ１１Ｗには、エッチング又は機械加工によりリッド凹部１１１が形成され、リッド凹部１１１の周囲には第１端面Ｍ１が形成される。

ステップＳ１１２において、スクリーン印刷でリッドウエハ１１Ｗの第１端面Ｍ１に低融点ガラスＬＧが印刷される。その後、低融点ガラスＬＧを仮硬化することで、低融点ガラスＬＧ膜がリッドウエハ１１Ｗの第１端面Ｍ１に形成される。本実施形態では、低融点ガラスＬＧがリッド部１１に形成されているが、ベース部１２に形成されてもよい。

ステップＳ１２では、ベース部１２が製造される。ベースウエハ１２Ｗの厚さは３００μｍ〜７００μｍ程度である。図６に示されたように、ステップＳ１２はステップＳ１２１〜Ｓ１２６を含んでいる。

ステップＳ１２１において、図６（ａ）に示されたように均一厚さの水晶平板のベースウエハ１２Ｗの両面に耐蝕膜ＴＭとフォトレジストＰＲとを順に形成する。スパッタリングもしくは蒸着などの手法により耐蝕膜ＴＭとしての金属膜を形成する。例えば単結晶のベースウエハ１２Ｗに、下地としてニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）又はニッケル・タングステン（ＮｉＷ）等を使用し、下地の上に金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）等を成膜する。第１実施形態では、耐蝕膜ＴＭとしてクロム層の上に金層を重ねた金属膜を使用する。たとえば、クロム層の厚みは１００オングストローム、金層の厚みも１０００オングストローム程度とする。次に、耐蝕膜ＴＭの上にフォトレジストＰＲをスピンコートなどの手法で均一に塗布する。

ステップＳ１２２において、図６（ｂ）に示されたように、まず露光装置（図示しない）を用いて、フォトマスク（図示しない）に描かれたベース部１２の外形パターンをフォトレジストＰＲが塗布されたベースウエハ１２Ｗの両面に露光する。また、露光されたフォトレジストＰＲは、現像することで除去される。次に、フォトレジストＰＲから露出した耐蝕膜ＴＭの金層を、たとえばヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液を用いてエッチングする。そして、金層が除去されて露出したクロム層を、たとえば硝酸第二セリウムアンモニウムと酢酸との水溶液でエッチングする。これらの処理によりフォトレジストＰＲから露出した耐蝕膜ＴＭを除去することができる。

ステップＳ１２３において、図６（ｃ）に示されたように耐蝕膜ＴＭ及びフォトレジストＰＲが除去されて露出したベースウエハ１２Ｗの両面をフッ化水素酸などの水溶液でウェットエッチングする。これにより、深さ１００μｍ〜３００μｍ程度の数百から数千個のベース凹部１２１が形成される。また、ベース凹部１２１の周囲には第２端面Ｍ２が形成される。同時に、各ベース凹部１２１のＸ軸方向の両側には第２端面Ｍ２及び実装面Ｍ３からベースウエハ１２Ｗの厚さの１００μｍ〜３００μｍ程度に窪んだ底部ＵＭを有する第１窪みＨ１及び第２窪みＨ２が形成される。ベース凹部１２１と第１窪みＨ１とは同時に形成されるので、その深さは同じである。第１窪みＨ１及び第２窪みＨ２のＸ軸方向の幅Ｄは２００μｍ〜４００μｍ程度である。

第１窪みＨ１及び第２窪みＨ２の深さ及び幅Ｄは、ウェットエッチング時間、およびフッ化水素酸などの水溶液の濃度、温度を調整して余分な箇所が侵食されないようにする。第１窪みＨ１と第２窪みＨ２とが貫通して底部ＵＭの一部に小さな穴が形成されてもよい。しかし底部ＵＭがまったくなくなるほどウェットエッチングしてしまうと、幅Ｄが大きくなってしまい第２端面Ｍ２の幅が狭くなってしまう。このため、底部ＵＭが完全に残っているか、又は底部ＵＭの一部に小さな穴ができる程度までウェットエッチングする。

ガラスを底部がなくなるまでウェットエッチングすると、ガラスは等方的なエッチングをされるために、シールパス幅が取れない。そこで、ウェットエッチングをサンドブラスト加工が可能な必要最低限の加工で留めておく。その状態からサンドブラスト加工をすることで、シールパスを確保し貫通孔の形状を整えることが両立でき、そこに形成された電極の導通を確実なものとする。

ステップＳ１２４において、図６（ｄ）に示されたようにフォトレジストＰＲを剥離した状態で実装面Ｍ３全面に研磨材を吹き付けるサンドブラスト工程が行われる。これにより、第１窪みＨ１及び第２窪みＨ２の底部ＵＭがサンドブラストされベースウエハ１２Ｗの第２端面Ｍ２から実装面Ｍ３まで貫通された角丸長方形のベース貫通孔ＢＨ１が形成される（図７を参照）。ウェットエッチングした後にサンドブラストをすることで、ベース貫通孔ＢＨ１が適正な大きさで且つ加工時間を短縮することができる。ベース貫通孔ＢＨ１が半分割されると１つのベースキャスタレーション１２２ａ、１２２ｂ（図１及び図２を参照）になる。また、ベースウエハ１２Ｗの厚さ方向のほぼ中央位置にはベース貫通孔ＢＨ１の内側に向かって突起した凸部ＧＢが形成されている（図７を参照）。この凸部ＧＢが半分に割されると、１つの突起部１２６ａ、１２６ｂ（図１及び図２を参照）になる。

さらに、耐蝕膜ＴＭが形成されている状態で実装面Ｍ３全面がサンドブラストされると、耐蝕膜ＴＭ及びベースウエハ１２Ｗの表面に微小な凸凹が生じ、ベースウエハ１２Ｗの実装面Ｍ３が粗面となる。サンドブラスト工程でベースウエハ１２Ｗの表面に研磨材が直接吹き付けられると、ベースウエハ１２Ｗの表面には微小な凸凹が生じるが、その微小な凸凹は鋭利な凹凸で且つマイクロクラックも生じやすい。マイクロクラックはベース部１２の強度を弱めてしまう。一方、耐蝕膜ＴＭが形成されている状態で研磨材が吹き付けられると、ベースウエハ１２Ｗの表面にはなめらかな凸凹が生じ、マイクロクラックは生じない。

ステップＳ１２５において、図６（ｅ）に示されたように耐蝕膜ＴＭがエッチングなどで除去される。

ステップＳ１２６において、図６（ｆ）に示されたようにステップＳ１０２で説明されたスパッタ及びエッチング方法によってベース部１２の実装面Ｍ３のＸ軸方向の両側に外部電極１２５ａ、１２５ｂが形成される。ここで、ベースウエハ１２Ｗの表面が微小な凸凹の粗面となっているので、外部電極１２５ａ、１２５ｂを形成する際、ベースウエハ１２Ｗに対するクロムの密着性を向上することができる。同時に、ベース貫通孔ＢＨ１にはベース側面電極１２３ａ、１２３ｂが形成され、第２端面Ｍ２には接続電極１２４ａ、１２４ｂが形成される（図１、図２及び図７を参照）。

ステップＳ１３では、ステップＳ１０で製造された水晶振動片１０が導電性接着剤１３でベース部１２の第２端面Ｍ２に載置される。このとき、水晶振動片１０の引出電極１０３ａ、１０３ｂとベース部１２の第２端面Ｍ２に形成された接続電極１２４ａ、１２４ｂとの位置が合うように水晶振動片１０がベース部１２の第２端面Ｍ２に載置される（図２を参照）。

ステップＳ１４では、低融点ガラスＬＧが加熱され、リッドウエハ１１Ｗとベースウエハ１２Ｗとが加圧される。これによりリッドウエハ１１Ｗとベースウエハ１２Ｗとが低融点ガラスＬＧにより接合される。

ステップＳ１５では、接合されたリッドウエハ１１Ｗとベースウエハ１２Ｗとが個々に切断される。切断工程では、レーザーを用いたダイシング装置、または切断用ブレードを用いたダイシング装置などを用いて図５及び図７に示された一点鎖線のスクライブラインＳＬに沿って第１水晶振動子１００を単位として個片化される。これにより、数百から数千の第１水晶振動子１００が製造される。

（第１実施形態の変形例）
＜第１水晶振動子１００’の全体構成＞
第１水晶振動子１００’の全体構成について、図８を参照しながら説明する。図８は、図１のＡ−Ａ断面に対応する第１水晶振動子１００’の断面図である。

図８に示されたように、第１水晶振動子１００’は、水晶振動片１０、リッド部１１及びベース部１２’で構成される。ここで、ベース部１２’は第２端面Ｍ２、実装面Ｍ３及びベース凹部１２１の底面に微小な凸凹が形成されている。

このような構成によれば、ベース部１２に外部電極１２５ａ、１２５ｂ及び接続電極１２４ａ’、１２４ｂ’を形成する際にベース部１２に対するクロムの密着性を向上することができる。さらに、リッド部１１とベース部１２’とが低融点ガラスＬＧにより接合される際に低融点ガラスＬＧとベース部１２’との密着力を向上することができる。

＜第１水晶振動子１００’の製造方法＞
第１水晶振動子１００’の製造方法は、第１実施形態の図３及び図６で説明された製造方法とほぼ同じであるので、図６における異なるステップのみについて詳しく説明する。図９は、ベース部１２’の製造ステップＳ１２’の詳細を示した部分説明図である。すなわち、図９はステップＳ１２１〜Ｓ１２３までは図６同じであるので、ステップＳ１２４’〜 Ｓ１２６’について詳しく説明する。

ステップＳ１２４’において、図９（ａ）に示されたようにフォトレジストＰＲを剥離した状態で第２端面Ｍ２及び実装面Ｍ３全面に研磨材を吹き付けるサンドブラスト工程が行われる。これにより、ベースウエハ１２Ｗが第２端面Ｍ２から実装面Ｍ３まで貫通されて角丸長方形のベース貫通孔ＢＨ１が形成される（図７を参照）。

さらに、耐蝕膜ＴＭが形成されている状態で第２端面Ｍ２及び実装面Ｍ３全面がサンドブラストされると、耐蝕膜ＴＭ及びベースウエハ１２Ｗの表面に微小な凸凹が生じ、ベースウエハ１２Ｗの第２端面Ｍ２及び実装面Ｍ３が粗面となる。

ステップＳ１２５’において、図９（ｂ）に示されたように耐蝕膜ＴＭがエッチングなどで除去される。

ステップＳ１２６’において、図９（ｃ）に示されたようにスパッタ及びエッチング方法によってベース部１２’の実装面Ｍ３に外部電極１２５ａ、１２５ｂが形成され、第２端面Ｍ２に接続電極１２４ａ’、１２４ｂ’が形成される。ここで、ベースウエハ１２Ｗの表面が微小な凸凹の粗面となっているので、外部電極１２５ａ、１２５ｂ及び接続電極１２４ａ’、１２４ｂ’を形成する際、ベースウエハ１２Ｗに対するクロムの密着性を向上することができる。同時に、ベース貫通孔ＢＨ１にはベース側面電極１２３ａ、１２３ｂが形成される。

また、図示しないが、ベースウエハ１２Ｗの第２端面Ｍ２が粗面化されているので、図３のステップＳ１４でリッドウエハ１１Ｗとベースウエハ１２Ｗとが低融点ガラスＬＧにより接合される際に低融点ガラスＬＧとベースウエハ１２Ｗとの密着力を向上することができる。

（第２実施形態）
＜第２水晶振動子２００の全体構成＞
第２水晶振動子２００の全体構成について、図１０及び図１１を参照しながら説明する。図１０は第２実施形態の第２水晶振動子２００の分解斜視図で、図１１は図１０のＢ−Ｂ断面図である。図１０では、リッド部２１と水晶フレーム２０との間、及び水晶フレーム２０とベース部２２との間に形成された低融点ガラスＬＧが省略されて描かれている。

図１０及び図１１に示されたように、第２水晶振動子２００はリッド凹部２１１を有するリッド部２１と、ベース凹部２２１を有するベース部２２と、リッド部２１とベース部２２とに挟まれる水晶フレーム２０とを備える。

ベース部２２はガラス又は水晶材料で形成され、その表面（＋Ｙ’側の面）にベース凹部２２１の周囲に形成された第２端面Ｍ２を有している。ベース部２２の四隅には、ベース貫通孔ＢＨ２（図１４を参照）を形成した際のＸＺ’平面で１／４円弧に窪んだベースキャスタレーション２２２ａ〜２２２ｄが形成されている。

ベースキャスタレーション２２２ａ〜２２２ｄはＹ’軸方向のほぼ中央位置に凸部ＧＢ（図１４を参照）を形成した際の外側に突起した突起部２２６がそれぞれ形成される。つまり、ベースキャスタレーション２２２ａ〜２２２ｄは突起部２２６から第２端面Ｍ２までの曲面からなる第１領域２２７Ａと、突起部２２６から実装面までの曲面からなる第２領域２２７Ｂとをそれぞれ含んでいる。

ベース部２２において、ベースキャスタレーション２２２ａ〜２２２ｄにはベース側面電極２２３ａ〜２２３ｄがそれぞれ形成されている。実装面のＸ軸方向の両側には一対の外部電極２２５ａ、２２５ｂがそれぞれ形成されている。ベース側面電極２２３ａ、２２３ｄの一端は外部電極２２５ａに接続され、ベース側面電極２２３ｂ、２２３ｃの一端は外部電極２２５ｂに接続される。また、ベース側面電極２２３ａ〜２２３ｄの他端はベース部２２の第２端面Ｍ２にまで伸びて接続パッド２２３Ｍが形成されることが好ましい。接続パッド２２３Ｍは、後述する水晶側面電極２０５ａ〜２０５ｄの接続パッド２０５Ｍにそれぞれ確実に電気的に接続される。

水晶フレーム２０はＡＴカットされた水晶材料で形成され、ベース部２２の第２端面Ｍ２に接合され、＋Ｙ’側の表面Ｍｅと−Ｙ’側の裏面Ｍｉとを有している。水晶フレーム２０は水晶振動部２０１と水晶振動部２０１を囲む外枠２０８とで構成されている。また、水晶振動部２０１と外枠２０８との間には、表面Ｍｅから裏面Ｍｉまで貫通した一対の「Ｌ」字型の間隙部２０７が形成される。間隙部２０７が形成されていない部分が水晶振動部２０１と外枠２０８との連結部２０９ａ、２０９ｂとなっている。水晶振動部２０１の表面Ｍｅ及び裏面Ｍｉには励振電極２０２ａ、２０２ｂがそれぞれ形成され、連結部２０９ａ、２０９ｂ及び外枠２０８の両面には励振電極２０２ａ、２０２ｂとそれぞれ導電された引出電極２０３ａ、２０３ｂが形成されている。さらに、水晶フレーム２０の四隅には、水晶貫通孔ＣＨ（図１３を参照）を形成した際の水晶キャスタレーション２０４ａ〜２０４ｄ）がそれぞれ形成されている。

水晶キャスタレーション２０４ａ〜２０４ｄはＹ’軸方向のほぼ中央位置に凸部ＧＢ（図１３を参照）を形成した際の外側に突起した突起部２０６がそれぞれ形成される。つまり、水晶キャスタレーション２０４ａ〜２０４ｄは突起部２０６から表面Ｍｅまでの曲面からなる第３領域２０７Ａと、突起部２０６から裏面Ｍｉまでの曲面からなる第４領域２０７Ｂとを含んでいる。

水晶フレーム２０の裏面Ｍｉに形成された引出電極２０３ｂはベース側面電極２２３ｂに電気的に接続されている。また、水晶キャスタレーション２０４ａ、２０４ｄには水晶側面電極２０５ａ、２０５ｄが形成され、水晶側面電極２０５ａ、２０５ｄは引出電極２０３ａとベース側面電極２２３ａ、２２３ｄとに電気的に接続されている。ここで、水晶側面電極２０５ａ、２０５ｄは水晶フレーム２０の裏面Ｍｉまで伸びて接続パッド２０５Ｍが形成されることが好ましい。接続パッド２０５Ｍは、ベース側面電極２２３ａ、２２３ｄの接続パッド２２３Ｍと確実に電気的に接続される。

第２水晶振動子２００は、水晶フレーム２０の表面Ｍｅに接合されるガラス又は水晶材料である水晶からなるリッド部２１をさらに備えている。リッド部２１はリッド凹部２１１の周囲に形成された第１端面Ｍ１を有している。図１１に示されたように、リッド部２１、水晶フレーム２０の外枠２０８及びベース部２２により水晶振動部２０１を収納するキャビティＣＴが形成される。キャビティＣＴは窒素ガスで満たされたり又は真空状態にされたりする。また、リッド部２１と、水晶フレーム２０と、ベース部２２とは例えば低融点ガラスＬＧなどの封止材により接合される。

第２水晶振動子２００の一対の外部電極２２５ａ、２２５ｂに交番電圧（正負を交番する電位）が印加される。このとき、外部電極２２５ａ、ベース側面電極２２３ａ、水晶側面電極２０５ａ、引出電極２０３ａ及び励振電極２０２ａが同じ極性となり、外部電極２２５ｂ、ベース側面電極２２３ｂ、引出電極２０３ｂ及び励振電極２０２ｂが同じ極性となる。したがって、水晶振動部２０１は厚みすべり振動する。

第２実施形態において、第２水晶振動子２００は、ベースキャスタレーション２２２ａ〜２２２ｄ及び水晶キャスタレーション２０４ａ〜２０４ｄの外側に連結電極（図示しない）が形成されてもよい。これにより、ベース側面電極２２３ａ〜２２３ｄと水晶側面電極２０５ａ〜２０５ｄとが確実に電気的に接続される。

また、第２実施形態において水晶フレームが逆メサ型となってもよいし、この場合にリッド部及びベース部は凹部が形成されていない平板状となってもよい。

＜第２水晶振動子２００の製造方法＞
まず、水晶フレーム２０の製造ステップＴ２０について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２は水晶フレーム２０の製造ステップＴ２０を示した説明図で、図１３は水晶ウエハ２０Ｗの平面図である。なお、図１２において右側が左側のステップに対応する図１０のＢ−Ｂ断面における水晶ウエハ２０Ｗの部分断面図である。

図１２に示されたように、水晶フレーム２０の製造ステップＴ２０はステップＴ２０１〜Ｔ２０６を含んでいる。

ステップＴ２０１において、図１２（ａ）に示されたように均一厚さの水晶平板の水晶ウエハ２０Ｗの両面に耐蝕膜ＴＭとフォトレジストＰＲとを順に形成する。まず、スパッタリングもしくは蒸着などの手法により耐蝕膜ＴＭとして金属膜を形成する。第２実施形態では、耐蝕膜ＴＭとしてクロム層の上に金層を重ねた金属膜を使用する。次に、耐蝕膜ＴＭの上にフォトレジストＰＲをスピンコートなどの手法で均一に塗布する。

ステップＴ２０２において、図１２（ｂ）に示されたように、まず露光装置（図示しない）を用いて、フォトマスク（図示しない）に描かれた水晶フレーム２０の外形パターンをフォトレジストＰＲが塗布された水晶ウエハ２０Ｗの両面に露光する。ここで、水晶フレーム２０の外形パターンとは、間隙部２０７及び水晶キャスタレーション２０４ａ〜２０４ｄの形状パターンを示している。また、露光されたフォトレジストＰＲは、現像することで除去される。次に、フォトレジストＰＲから露出した耐蝕膜ＴＭがエッチングして除去される。

ステップＴ２０３において、図１２（ｃ）に示されたように耐蝕膜ＴＭ及びフォトレジストＰＲが除去されて露出した水晶ウエハ２０Ｗの両面をウェットエッチングする。これにより、各水晶フレーム２０の四隅には表面Ｍｅ及び裏面Ｍｉから水晶ウエハ２０Ｗの厚さの半分程度に窪んだ底部ＵＭを有する第３窪みＨ３及び第４窪みＨ４が形成される。また、図示しないが、水晶フレーム２０の間隙部２０７に対応する部分にも表面Ｍｅ及び裏面Ｍｉから窪んだ窪みが形成される。

ステップＴ２０４において、図１２（ｄ）に示されたようにフォトレジストＰＲを剥離した状態で表面Ｍｅ又は裏面Ｍｉから砂などの研磨材を吹き付けるサンドブラスト工程が行われる。これにより、第３窪みＨ３及び第４窪みＨ４の底部ＵＭがサンドブラストされ水晶ウエハ２０Ｗの表面Ｍｅから裏面Ｍｉまで貫通された円形の水晶貫通孔ＣＨが形成される（図１３を参照）。このとき、水晶ウエハ２０Ｗの両面のバランスが崩れないように、マスクを用いてサンドブラストすることが好ましい。水晶貫通孔ＣＨが１/４に分割されると１つの水晶キャスタレーション２０４ａ〜２０４ｄ（図１０及び図１１を参照）になる。また、水晶ウエハ２０Ｗの厚さ方向のほぼ中央位置には水晶貫通孔ＣＨの内側に向かって突起した凸部ＧＢが形成されている（図１３を参照）。この凸部ＧＢが１/４に分割されると、１つの突起部２０６ａ〜２０６ｄ（図１０及び図１１を参照）になる。また、図示しないが、水晶貫通孔ＣＨと同時に水晶フレーム２０の間隙部２０７も形成される。

ステップＴ２０５において、図１２（ｅ）に示されたように耐蝕膜ＴＭが除去される。なお、耐蝕膜ＴＭがエッチングなどで除去されればよい。

ステップＴ２０６において、図１２（ｆ）に示されたように第１実施形態の図３のステップＳ１０２で説明されたスパッタ及びエッチング方法によって水晶ウエハ２０Ｗの水晶貫通孔ＣＨ、表面Ｍｅ及び裏面Ｍｉに各電極が形成される。すなわち、水晶貫通孔ＣＨに水晶側面電極２０５ａ〜２０５ｄが形成される。同時に、水晶ウエハ２０Ｗの表面Ｍｅ及び裏面Ｍｉに励振電極２０２ａ、２０２ｂ、引出電極２０３ａ、２０３ｂ及び接続パッド２０５Ｍが形成される（図１０、図１１及び図１３を参照）。

次に、第２水晶振動子２００のリッド部２１は、第１実施形態の図３で説明された製造ステップＳ１１と同じ方法で製造される。

その後、第２水晶振動子２００のベース部２２は、第１実施形態の図３で説明された製造ステップＳ１２と同じ方法で製造される。ここで、図１４はベースウエハ２２Ｗの平面図である。但し、図１４に示されたベースウエハ２２Ｗにはベース部２２の四隅に円形のベース貫通孔ＢＨ２が形成される。このベース貫通孔ＢＨ２が１/４に分割されると１つのベースキャスタレーション２２２ａ〜２２２ｄ（図１０及び図１１を参照）になる。また、ベースウエハ２２Ｗの第２端面Ｍ２には封止材として低融点ガラスＬＧが形成されている。

第２実施形態では、水晶フレーム２０の製造、リッド部２１の製造及びベース部２２の製造は別々に並行して行うことができる。また、別々に製造されたリッドウエハ２１Ｗ、水晶ウエハ２０Ｗ及びベースウエハ２２Ｗは、低融点ガラスＬＧによって接合される。

最後、接合されたリッドウエハ２１Ｗと、水晶ウエハ２０Ｗと、ベースウエハ２２Ｗとが個々に切断される。切断工程では、レーザーを用いたダイシング装置、または切断用ブレードを用いたダイシング装置などを用いて図１３及び図１４に示された一点鎖線のスクライブラインＳＬに沿って第２水晶振動子２００を単位として個片化する。これにより、数百から数千の第２水晶振動子２００が製造される。

第２水晶振動子２００の製造方法では、接合する前に低融点ガラスＬＧがリッドウエハ（図５を参照）及びベースウエハ２２Ｗに形成されているが、水晶ウエハ２０Ｗの表面Ｍｅ及び裏面Ｍｉに形成されてもよい。

以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。

例えば、第１実施形態がベース部の四隅にキャスタレーションを形成した構成となってもよいし、第２実施形態がベース部及び水晶フレームのＸ軸方向の両側にキャスタレーションを形成した構成となってもよい。
また、第１実施形態及び第２実施形態において低融点ガラスＬＧによりベースウエハとリッドウエハとが接合されているが、低融点ガラスＬＧの代わりにポリイミド樹脂を用いられてもよい。ポリイミド樹脂が用いられる場合においては、スクリーン印刷でもよいし、感光性のポリイミド樹脂を全面に塗布した後に露光することもできる。

また、第１実施形態及び第２実施形態において外部電極はベース部の底面のＸ軸方向の両側に形成されているが、四隅に形成された外部電極でもよい。このとき、余分の外部電極はアースに用いられる。
さらに、第１実施形態及び第２実施形態ではＡＴカット型の圧電振動片を一例として説明したが、基部の一端から伸びた一対の振動腕を有する音叉型の圧電振動片にも適用できる。
また、第１実施形態及び第２実施形態では水晶振動片が使用されたが、水晶以外にタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料を利用することができる。さらに圧電デバイスとして、発振回路を組み込んだＩＣなどをパッケージ内に配置させた圧電発振器にも本発明は適用できる。

１０、２０ … 水晶振動片
１１、２１ … リッド部、 １１Ｗ … リッドウエハ
１２、１２’、２２ … ベース部、 １２Ｗ、２２Ｗ … ベースウエハ
１３ … 導電性接着剤
１００、１００’、２００ 水晶振動子
１０１ … 水晶片、 ２０１ … 水晶振動部
１０２ａ、１０２ｂ、２０２ａ、２０２ｂ … 励振電極
１０３ａ、１０３ｂ、２０３ａ、２０３ｂ … 引出電極
２０９ … 連結部
１１１、２１１ … リッド凹部
１２１、２２１ … ベース凹部
１２２ａ、１２２ｂ、２２２ａ〜２２２ｄ、２０４ａ〜２０４ｄ … キャスタレーション
１２３ａ、１２３ｂ、２２３ａ〜２２３ｄ、２０５ａ〜２０５ｄ … 側面電極
２２３Ｍ、２０５Ｍ … 接続パッド
１２４ａ、１２４ｂ、１２４ａ’、１２４ｂ’ … 接続電極
１２５ａ、１２５ｂ、２２５ａ、２２５ｂ … 外部電極
１２６ａ、１２６ｂ、２２６、２０６ … 突起部
１２７Ａ、２２７Ａ … 第１領域
１２７Ｂ、２２７Ｂ … 第２領域
２０７Ａ … 第３領域
２０７Ｂ … 第４領域
ＢＨ１、ＢＨ２、ＣＨ … 貫通孔
ＣＴ … キャビティ
ＧＢ … 凸部
ＬＧ … 低融点ガラス
ＰＲ … フォトレジスト
ＴＭ … 耐蝕膜

Claims (8)

1. ベース部とそのベース部の周囲に複数の貫通孔が形成されたベースウエハを使って、圧電振動片と前記ベース部とを有する圧電デバイスを製造する製造方法において、
   前記ベースウエハはガラス又は圧電材からなり、前記ベースウエハの第１面とその第１面の反対側の第２面とに耐蝕膜を形成する耐蝕膜形成工程と、
   前記耐蝕膜上にフォトレジストを形成し露光した後、前記貫通孔に対応する前記耐蝕膜を金属エッチングする金属エッチング工程と、
   前記金属エッチング工程後に、前記ガラス又は圧電材をエッチング液につけて前記ベースウエハの前記第１面と前記第２面とからウェットエッチングし、前記ガラス又は圧電材が貫通する手前までエッチングするウェットエッチング工程と、
   前記第２面に耐蝕膜が形成された状態で、前記第２面側から研磨材を吹き付けるサンドブラスト工程と、
   を備える圧電デバイスを製造する製造方法。
2. 前記サンドブラスト工程では、前記第１面に耐蝕膜が形成された状態で、前記第１面側から研磨剤を吹き付ける請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
3. 前記サンドブラスト工程後、前記耐蝕膜を除去する除去工程と、
   前記除去工程後に、前記第２面に実装用の外部電極と前記貫通孔に側面電極とを形成する工程と、
   を備える請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイスの製造方法。
4. 前記ベース部は前記第２面側からみて４辺を有する矩形形状であり、前記貫通孔は前記ベース部の向かい合う角に形成される丸孔である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法。
5. 前記ベース部は前記第２面側からみて４辺を有する矩形形状であり、前記貫通孔は前記ベース部の向かい合う辺に形成される辺に沿った長孔である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法。
6. リッド部とベース部とで形成されるキャビティ内に配置された圧電振動片を有する圧電デバイスであって、
   前記ベース部は、一対の外部電極が形成される第１面とその第１面の反対側の第２面と、前記第１接合面から前記第１面と第２面とを結ぶ側面を介して前記外部電極と接続する一対の接続電極と、を備え、
   前記第１面と前記第２面とを結ぶ側面の断面は、前記第１面から中央までの第１領域と前記第２面から前記中央への第２領域と前記中央で前記第１領域及び第２領域から外側に突き出ている突出領域とからなる圧電デバイス。
7. 前記第２面がサンドブラストにより粗面化される請求項６に記載の圧電デバイス。
8. 前記第１面がサンドブラストにより粗面化される請求項７に記載の圧電デバイス。