JP4988799B2 - 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

Description

本発明は、特に量産に優れ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。

従来、移動体通信機器やＯＡ機器等の小型軽量化及び高周波数化に伴って、それらに用いられる圧電振動デバイスも、より一層の小型化及び高周波数化への対応が求められている。また製造コストを下げるために量産性に優れた圧電振動デバイスの製造方法が求められている。

特許文献１の圧電振動デバイスの製造方法によれば、圧電振動片を収納するパッケージを複数有するウエハのガイド部に個々のリッドを載置している。そして、その製造方法はガイド部を介してリッドとパッケージとを嵌合し気密封止した後、パッケージウエハを切断して複数の圧電振動デバイスを形成している。特許文献１の圧電振動デバイスの製造方法は、パッケージケースとリッドとの位置ずれを防ぐことができるため、生産性を向上させることができる。

特開２００８−１８２４６８号公報

しかしながら、特許文献１の製造方法は、圧電振動片を収納するパッケージがウエハ単位となっているに過ぎず、リッドは個片の状態になっている。このため、複数のパッケージを形成したウエハに個々にリッドを搭載しなければならない。したがってさらなる生産性の向上が求められている。

本発明は、生産性を向上させ長期にわたって周波数の安定性の高い圧電振動デバイスを提供することを目的とする。

第１観点の圧電振動デバイスは、励振電極が形成された圧電振動片及び圧電振動片の外周に配置される枠体を有する圧電フレームと、圧電フレームの枠体の一方の面に接合するプレートと、を備えている。そして、枠体とプレートとには嵌め合わせ部が形成され、嵌め合わせ部は接合材を介して接合している。
このような構成によれば、生産性の向上が求められ且つ圧電振動デバイスの密封性も高い。
またこの圧電振動デバイスにおいて、接合材は金属材料であり、嵌め合わせ部には金属膜が形成されている。
またこの圧電振動デバイスにおいて、接合材は樹脂材料である。そして接合材を介して接合した圧電振動デバイスの外側に耐蝕膜が形成されている。この耐蝕膜は無機酸化膜、窒化膜又は酸化窒化膜の少なくとも１つを含む。

またこの圧電振動デバイスにおいて、プレートはガラス、セラミック又は圧電材料のいずれか一つからなる。
さらに圧電振動デバイスの圧電振動片はＡＴカット水晶振動片又は音叉型水晶振動片を含む。

第１観点の圧電振動デバイスの製造方法は、励振電極が形成された圧電振動片及び圧電振動片の外周に配置され且つ第１嵌め合わせ部が形成された枠体を有する圧電フレームが複数形成された圧電ウエハを用意する工程と、第１嵌め合わせ部と嵌め合う第２嵌め合わせ部が形成され枠体とほぼ同じ大きさのプレートが複数形成されたプレートウエハを用意する工程と、第１嵌め合わせ部と第２嵌め合わせ部との間に接合材を形成する工程と、圧電ウエハ及びプレートウエハを重ね合わせ接合材を用いて接合する工程と、を備える。
このような構成によれば、ウエハ単位で生産できるため生産性の向上を図ることができる。

第２観点の圧電振動デバイスの製造方法は、さらに接合の工程後に、接合されたウエハを枠体の最外周に沿って切断する工程を備える。
また、接合材による接合の工程後に、圧電ウエハの第１嵌め合わせ部及びプレートウエハの第２嵌め合わせ部を通過するスリットを形成する工程と、スリットに耐蝕膜を形成する工程と、を備える。この耐蝕膜は無機酸化膜、窒化膜又は酸化窒化膜の少なくとも１つを含み、化学気相成長法又はスパッタ法により無機酸化膜、窒化膜又は酸化窒化膜の少なくとも１つが形成される。
また圧電振動デバイスの製造方法は、接合の工程後に、接合されたウエハをスリットに沿ってスリットより細い幅で切断する工程を備える。

本発明によれば、ウエハ単位でパッケージを形成することができるとともに、圧電振動デバイスの安定性及び耐久性を向上させることができる。

（ａ）は、第一水晶振動デバイス１００を構成する第一リッド１０の内面図である。 （ｂ）は、音叉型水晶振動片３０を有する第一水晶フレーム２０の上面図である。 （ｃ）は、第一ベース４０の上面図である。 （ｄ）は、（ａ）から（ｃ）のＡ−Ａ断面で第一水晶振動デバイス１００を示した断面構成図である。 リッド用ウエハ１０Ｗ側から見たパッケージウエハ８０Ｗの上面図である。 第一水晶振動デバイス１００を有するパッケージウエハ８０ＷのＢ−Ｂ断面線で切った拡大断面図である。ただし、各ウエハが分離された状態を示している。 リッド用ウエハ１０ＷＡ側から見たパッケージウエハ８５Ｗの上面図である。 第二水晶振動デバイス１１０を有するパッケージウエハ８５ＷのＣ−Ｃ断面線で切った拡大断面図である。ただし、各ウエハが分離された状態を示している。 （ａ）は、パッケージウエハ８５ＷのＤ−Ｄ断面線で切った拡大断面図である。 （ｂ）は、スリット８７を形成した状態を示す図６Ａ（ａ）の断面図である。 （ｃ）は、耐蝕膜９０を形成した状態を示す図６Ａ（ｂ）の断面図である。 （ｄ）は、切断により個別化された状態を示す第二水晶振動デバイス１１０の断面図である。

＜第１実施形態；第一水晶振動デバイスの構成＞
図１（ａ）は、第一水晶振動デバイス１００を構成する第一リッド１０の内面図であり、（ｂ）は音叉型水晶振動片３０を有する第一水晶フレーム２０の上面図であり、（ｃ）は第一ベース４０の上面図であり、（ｄ）は（ａ）から（ｃ）のＡ−Ａ断面で第一水晶振動デバイス１００を示した断面構成図である。第一水晶振動デバイス１００は、最上部の第一リッド１０、第一水晶フレーム２０及び第一ベース４０から構成される。

第一リッド１０及び第一ベース４０は、ガラス、セラミック材料または水晶材料のいずれか一つから形成される。第一水晶フレーム２０は、エッチングにより形成された音叉型水晶振動片３０を有している。
図１（ａ）に示されるように第一リッド１０は、リッド側凹部１７を第一水晶フレーム２０側の片面に有している。第一リッド１０は、第一水晶フレーム２０側の最外周の内側に嵌め合わせ用凹部７３を形成している。この嵌め合わせ用凹部７３の凹みには金属膜１５が形成されている。

図１（ｂ）に示されるように第一水晶フレーム２０は、音叉型水晶振動片３０と、外枠部２９と、支持腕２６とから構成され、同じ厚さの水晶ウエハ２０Ｗ（図２参照）に一体に形成されている。音叉型水晶振動片３０は、一対の振動腕２１と基部２３とからなる。第一水晶フレーム２０は、外枠部２９の最外周の内側の一面に嵌め合わせ用凸部７２を形成し、他方の面に嵌め合わせ用凹部７３を形成している。また嵌め合わせ用凸部７２及び嵌め合わせ用凹部７３にはそれぞれ金属膜２５が形成されている。

第一水晶フレーム２０は、外枠部２９と、基部２３と、支持腕２６とに第１基部電極３１及び第２基部電極３２を備える。一対の振動腕２１は、表面、裏面及び側面に第１励振電極３３及び第２励振電極３４が形成されている。第１励振電極３３は第１基部電極３１につながっており、第２励振電極３４は第２基部電極３２につながっている。音叉型水晶振動片３０は、たとえば３２．７６８ｋＨｚで発振する振動片で、極めて小型の振動片となっている。

第１基部電極３１、第２基部電極３２、第１励振電極３３及び第２励振電極３４は、１５０Å〜７００Åのクロム（Ｃｒ）層の上に４００Å〜２０００Åの金（Ａｕ）層が形成された構成である。

一対の支持腕２６は、基部２３の一端から振動腕２１が伸びる方向（Ｙ方向）に伸びて外枠部２９に接続している。一対の支持腕２６は、振動腕２１の振動を第一水晶振動デバイス１００の外部へ振動漏れとして伝えづらくさせ、またパッケージ外部の温度変化、または衝撃の影響を受けづらくさせる効果を持つ。

図１（ｃ）に示されるように、第一ベース４０は、ベース側凹部４７を第一水晶フレーム２０側の片面に有している。第一ベース４０は、エッチングによりベース側凹部４７を設ける際、同時に第１スルーホール４１と第２スルーホール４３とを形成する。第一ベース４０の表面には、接続電極用段差４９が形成され、接続電極用段差４９に第１接続電極４２及び第２接続電極４４を形成する。第一ベース４０の底部には、メタライジングされた第１外部電極ＥＸ１及び第２外部電極ＥＸ２が形成されている。第一ベース４０は、第一水晶フレーム２０側の最外周の内側に嵌め合わせ用凸部７２を形成している。そして、嵌め合わせ用凸部７２には、金属膜４５が形成されている。

第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３は、その内面に金属膜が形成され、その内面の金属膜は、第１接続電極４２及び第２接続電極４４と同時にフォトリソグラフィ工程で作成されている。第１接続電極４２は、第１スルーホール４１の金属膜を通じて第１ベース４０の底面に設けた第１外部電極ＥＸ１に接続する。第２接続電極４４は、第２スルーホール４３の金属膜を通じて第１ベース４０の底面に設けた第２外部電極ＥＸ２に接続する。

外枠部２９の裏面に形成された第１基部電極３１及び第２基部電極３２は、それぞれ第一ベース４０の表面の第１接続電極４２及び第２接続電極４４に接続する。つまり、第１基部電極３１は第１外部電極ＥＸ１と電気的に接続し、第２基部電極３２は第２外部電極ＥＸ２と電気的に接続している。

第一水晶フレーム２０に形成される金属膜２５は、１５０Å〜７００Åのクロム（Ｃｒ）層の上に４００Å〜１５００Åの金（Ａｕ）層が形成された構成である。リッド及びベースが水晶材料で形成される場合には、金属膜１５及び金属膜４５はクロム層の上に金層が形成される。リッド及びベースがガラス又はセラミック材料であれば金属膜１５及び金属膜４５は金層のみが形成される。

図１（ｄ）の概略断面構成図で示されるように、第一水晶振動デバイス１００は，図１（ａ）の第一リッド１０と（ｂ）の第一水晶フレーム２０と（ｃ）の第一ベース４０とが重ね合わされて形成される。特に音叉型水晶振動片３０を除く、外形部分をパッケージ８０と呼ぶ。図１（ｄ）では説明のためそれぞれが分離して描かれている。パッケージ８０の第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３は、封止材７０により封止されている。

図１（ｄ）に示されているように、第一リッド１０、第一ベース４０及び第一水晶フレーム２０は、接合面に嵌合用段差部が形成されている。第一リッド１０の嵌め合わせ用凹部７３は、第一水晶フレーム２０の嵌め合わせ用凸部７２に嵌め合わされる。第一ベース４０の嵌め合わせ用凸部７２は、第一水晶フレーム２０の嵌め合わせ用凹部７３に嵌め合わされる。

図１（ｄ）は、一個の第一水晶振動デバイス１００を接合する前の図を示しているが、実際の製造においては、数百から数千の第一水晶フレーム２０が形成された１枚の水晶ウエハ２０Ｗ（図２を参照）に、数百から数千の第一リッド１０が形成された１枚のリッドウエハ１０Ｗ（図３を参照）と、数百から数千の第一ベース４０が形成されたベースウエハ４０Ｗ（図３を参照）とが重ね合わされ接合される。そしてウエハ単位で一度に数百から数千の第一水晶振動デバイス１００が製造される。なお、水晶ウエハ２０Ｗ、リッド用ウエハ１０Ｗ及びベース用ウエハ４０Ｗが重ねられたウエハをパッケージウエハ８０Ｗと呼ぶ。

図２は、リッド用ウエハ１０Ｗ側から見たパッケージウエハ８０Ｗの上面図である。また、図２は特にリッド用ウエハ１０Ｗが透明の状態で、水晶ウエハ２０Ｗの音叉型水晶振動片３０が主体的に描かれている。パッケージウエハ８０Ｗは、説明の都合上、１つの第一水晶振動デバイス１００の外形（ＸＹ平面の大きさ）に相当する領域を仮想線（二点鎖線）で表示している。また、音叉型水晶振動片３０と外枠部２９とが区別し易いように空間２２が網目で示されている。

図２に示されるように、リッド用ウエハ１０Ｗには切断溝６０が形成されている。ベース用ウエハ４０Ｗ（図３を参照）にも、リッド用ウエハ１０Ｗの切断溝６０と同じ位置（ＸＹ平面）で同様な切断溝６０が形成される。パッケージウエハ８０Ｗは不図示のダイシングフィルムに固定されて、ダイシングソーで切断される。リッド用ウエハ１０Ｗ及びベース用ウエハ４０Ｗの切断溝６０は、ダイシングソーで切断される際に、第一水晶振動デバイス１００に割れなどが生じないように設けられている。ダイシングソーは直線状に移動するため、リッド用ウエハ１０Ｗ及びベース用ウエハ４０Ｗの切断溝６０はそれらウエハの周縁部にまで伸びている。切断溝６０の深さは、例えば２０μｍから４０μｍである。

また、図２に示されるように、リッド用ウエハ１０Ｗに形成された金属膜１５、水晶ウエハ２０Ｗに形成された金属膜２５及びベース用ウエハ４０Ｗに形成された金属膜４５は、ＸＹ平面において重なり合うように形成されている。第一リッド１０の嵌め合わせ用凹部７３は、第一水晶フレーム２０の嵌め合わせ用凸部７２とは重なって嵌め合わされている。また、金属膜１５、金属膜２５及び金属膜４５は、切断溝６０に接することがないように、第一水晶振動デバイス１００の外形の内側に形成されている。ダイシングソーの歯先に金属膜の金属が付着してしまうことを防ぐためである。

図３は、図２に示された第一水晶振動デバイス１００を有するパッケージウエハ８０ＷのＢ−Ｂ断面線で切断して分離した状態を示す断面図である。パッケージウエハ８０Ｗは、説明の都合上第一水晶振動デバイス１００の大きさに相当する部分を仮想線（二点鎖線）で表示している。

図３に示されるように、パッケージウエハ８０Ｗは、第一リッド１０を備えたリッド用ウエハ１０Ｗと第一水晶フレーム２０を備えた水晶ウエハ２０Ｗと第一ベース４０を備えたベース用ウエハ４０Ｗとから構成されている。図３は、説明の都合上、水晶ウエハ２０Ｗを中央に挟んでリッド用ウエハ１０Ｗを下に、ベース用ウエハ４０Ｗを上に配置し接合する前の状態を示している。リッド用ウエハ１０Ｗ及びベース用ウエハ４０Ｗには、第一水晶振動デバイス１００の大きさに相当する切断溝６０が形成されている。

リッド用ウエハ１０Ｗは、ウエットエッチングによりリッド側凹部１７が形成される。同時に、リッド用ウエハ１０Ｗにはウエットエッチングにより水晶ウエハ２０Ｗ側に嵌め合わせ用凹部７３が形成される。またリッド用ウエハ１０Ｗは、リッド側凹部１７の反対面に第一水晶振動デバイス１００の大きさに相当する切断溝６０がウエットエッチングにより形成される。ベース用ウエハ４０Ｗも、ウエットエッチングにより、ベース側凹部４７と嵌め合わせ用凸部７２とが形成される。またベース用ウエハ４０Ｗは、第一水晶振動デバイス１００の大きさに相当する切断溝６０がウエットエッチングにより形成される。

また水晶ウエハ２０Ｗは、リッド用ウエハ１０Ｗ側に嵌め合わせ用凸部７２が形成され、ベース用ウエハ４０Ｗ側に嵌め合わせ用凹部７３がウエットエッチングにより形成される。リッド用ウエハ１０Ｗに形成された嵌め合わせ用凹部７３は、水晶ウエハ２０Ｗの嵌め合わせ用凸部７２に嵌め込まれる。ベース用ウエハ４０Ｗに形成された嵌め合わせ用凸部７２は、水晶ウエハ２０Ｗの嵌め合わせ用凹部７３に嵌め込まれる。

図３に示されるように、リッド用ウエハ１０Ｗは、嵌め合わせ用凹部７３に金属膜１５を備える。水晶ウエハ２０Ｗは，嵌め合わせ用凸部７２及び嵌め合わせ用凹部７３に金属膜２５を備える。ベース用ウエハ４０Ｗは、嵌め合わせ用凸部７２に金属膜４５を備える。

嵌め合わせ用凹部７３には、球形状の共晶金属ボール７５を転がり落ちない状態で配置することができる。嵌め合わせ用凸部７２と嵌め合わせ用凹部７３とが嵌め込まれた状態で共晶金属ボール７５が溶けると、溶けた共晶金属が金属膜１５、金属膜２５及び金属膜４５に沿って流れていく。すなわち溶けた共晶金属は毛細管現象により金属膜１５、金属膜２５及び金属膜４５の表面を濡らす。そして、溶けた共晶金属が固まると、金属膜１５と金属膜２５とが接合し、金属膜２５と金属膜４５とが接合する。つまり、第一水晶振動デバイス１００は、パッケージの形成に金属膜１５，２５，４５を介して接合が行われる。

なお、共晶金属ボール７５は、金シリコン（Ａｕ３．１５Ｓｉ）合金、金ゲルマニューム（Ａｕ１２Ｇｅ）合金、又は金スズ（Ａｕ２０Ｓｎ）合金で構成される。金シリコン合金は溶融温度が３６３°Ｃであり、金ゲルマニューム合金は溶融温度が３５６°Ｃであり、金スズ合金は溶融温度が２８０°Ｃである。

第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３は、封止材７０により封止されるが、接合材と同じく金シリコン合金、金ゲルマニューム合金、または金スズ合金が使われる。同じ共晶金属を使用すると、封止と接合とを同時に行うことができる。例えば、真空又は不活性ガスで満たされたリフロー炉にパッケージウエハ８０Ｗを配置することにより、スルーホールの封止と各ウエハの接合とを同じ温度で行うことができる。

もちろん、封止材７０と接合材（共晶金属ボール７５）とに別々の合金を使用することもできる。その際には、先に溶かす共晶金属を溶融温度が高い金属とする。後工程で共晶金属を溶かす際に先に溶かした共晶金属が溶けないようにするためである。

仮想線（二点鎖線）で表示している第一水晶振動デバイス１００の大きさに切断する領域は、金属膜１５，２５，４５が存在しない。このためその領域には共晶金属ボール７５の溶けた接合材も存在しない。したがって、ダイシングソーで第一水晶振動デバイス１００を個別化する際に、ダイシングソーが金属部分を切断することがなく、ダイシングソーの摩耗、目詰まりが抑制され、パッケージウエハ８０Ｗにチッピング及びクラック等を発生するトラブルを回避できる。

リッド用ウエハ１０Ｗ及びベース用ウエハ４０Ｗは切断溝６０を有しているため、ダイシングソーの切断負荷が軽減され作業効率が高くなる。また、ダイシングする際には、不図示のダイシングテープにリッド用ウエハ１０Ｗ又はベース用ウエハ４０Ｗが貼り付けられてからダイジングされる。その際に、切断溝６０は切削した切りくずがリッド用ウエハ１０Ｗ又はベース用ウエハ４０Ｗに衝突することを防止する。

＜第２実施形態；第二水晶振動デバイス１１０の構成＞
図４はリッド用ウエハ１０ＷＡ側から見たパッケージウエハ８５Ｗの上面図である。また、図４は特にリッド用ウエハ１０ＷＡが透明の状態で、水晶ウエハ２０ＷＡの音叉型水晶振動片３０を主体に描かれている。パッケージウエハ８５Ｗは、説明の都合上、１つの第二水晶振動デバイス１１０の外形（ＸＹ平面の大きさ）に相当する領域を仮想線（二点鎖線）で表示している。また、音叉型水晶振動片３０と外枠部２９とが区別し易いように空間２２が網目で示されている。

図４に示されるように、リッド用ウエハ１０ＷＡには切断溝６０が形成されている。ベース用ウエハ４０ＷＡ（図５を参照）にも、リッド用ウエハ１０ＷＡの切断溝６０と同じ位置（ＸＹ平面）で同様な切断溝６０が形成される。第二水晶振動デバイス１１０の外形（ＸＹ平面の大きさ）に相当する領域に沿って嵌め合わせ用凹部６８及び嵌め合わせ用凸部６９の領域が実線で示されている。

図５は、図４に示された第二水晶振動デバイス１１０を有するパッケージウエハ８５ＷのＣ−Ｃ断面線で切断して分離した状態を示す断面図である。第二水晶振動デバイス１１０は、パッケージの形成に樹脂材料を介して接合が行われる。パッケージウエハ８５Ｗは、説明の都合上第二水晶振動デバイス１１０の大きさに相当する領域を仮想線（二点鎖線）で表示している。

図５に示されるように、パッケージウエハ８５Ｗは、第二リッド１０Ａを備えたリッド用ウエハ１０ＷＡと第二水晶フレーム２０Ａを備えた水晶ウエハ２０ＷＡと第二ベース４０Ａを備えたベース用ウエハ４０ＷＡとから構成されている。図５は、説明の都合上、水晶ウエハ２０ＷＡを中央に挟んでリッド用ウエハ１０ＷＡを下に、ベース用ウエハ４０ＷＡを上に配置し接合する前の状態を示している。リッド用ウエハ１０ＷＡ及びベース用ウエハ４０ＷＡは、第二水晶振動デバイス１１０の大きさに相当する領域に切断溝６０が形成されている。

リッド用ウエハ１０ＷＡは、ウエットエッチングにより凹んだリッド側凹部１７が形成される。同時に、リッド用ウエハ１０ＷＡにはウエットエッチングにより水晶ウエハ２０ＷＡ側に凹んだ嵌め合わせ用凹部６８が形成される。またリッド用ウエハ１０ＷＡは、リッド側凹部１７の反対面に第二水晶振動デバイス１１０の大きさに相当する切断溝６０がウエットエッチングにより形成される。ベース用ウエハ４０ＷＡも、ウエットエッチングにより、凹んだベース側凹部４７と凸状の嵌め合わせ用凸部６９とが形成される。またベース用ウエハ４０ＷＡは、第二水晶振動デバイス１１０の大きさに相当する切断溝６０がウエットエッチングにより形成される。

また水晶ウエハ２０ＷＡは、リッド用ウエハ１０ＷＡ側に嵌め合わせ用凸部６９が形成され、ベース用ウエハ４０ＷＡ側に嵌め合わせ用凹部６８がウエットエッチングにより形成される。リッド用ウエハ１０ＷＡに形成された嵌め合わせ用凹部６８は、水晶ウエハ２０ＷＡの嵌め合わせ用凸部６９に嵌め込まれる。ベース用ウエハ４０ＷＡに形成された嵌め合わせ用凸部６９は、水晶ウエハ２０ＷＡの嵌め合わせ用凹部６８に嵌め込まれる。
第二水晶振動デバイス１１０は、樹脂などの接着材で簡易的に接合を行うため嵌め合わせ用凸部６９又は嵌め合わせ用凹部６８に金属膜を形成しない。樹脂などの接着材として、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂及びポリイミド樹脂などの一つ又は複数が使用される。

＜第二水晶振動デバイス１１０の製造工程＞
図６Ａ及び図６Ｂは、図４に示された第二水晶振動デバイス１１０を有するパッケージウエハ８５ＷのＤ−Ｄ断面線で切断して接合した状態を示す断面図である。図６Ａ及び図６Ｂは、第二水晶振動デバイス１１０の製造工程を説明する図である。パッケージウエハ８５Ｗは、説明の都合上第二水晶振動デバイス１１０の大きさに相当する領域を仮想線（二点鎖線）で表示している。

図６Ａ（ａ）は、第二リッド１０Ａが形成されたリッド用ウエハ１０ＷＡと、音叉型水晶振動片３０を有する第二水晶フレーム２０Ａが形成された振動片用の水晶ウエハ２０ＷＡと、第二ベース４０Ａが形成されたベース用ウエハ４０ＷＡとを重ね合わせた状態を示した図である。それらウエハの嵌め合わせ用凹部６８が嵌め合わせ用凸部６９に嵌め合わされて接合している。それらウエハが互いに剥がれないように、嵌め合わせ用凹部６８に樹脂の接着剤が塗布されており、３枚のウエハは重ね合わせられる。

リッド用ウエハ１０ＷＡ及びベース用ウエハ４０ＷＡには、切断溝６０が形成されている。切断溝６０はダイシングの際にパッケージウエハ８５Ｗがクラックなどの割れが生じることを防ぐが、必ずしも必要でない。

重ね合わせる際には、すでに第二リッド１０Ａのリッド側凹部１７及び切断溝６０はエッチングで形成されている。また、第二ベース４０Ａのベース側凹部４７及び切断溝６０がエッチングで形成されており、さらに第１接続電極４２及び第２接続電極４４も形成されている。

リッド用ウエハ１０ＷＡ、振動片用の水晶ウエハ２０ＷＡ及びベース用ウエハ４０ＷＡの接合面は、位置合わせして接合面に例えばエポキシ樹脂を配置し重ね合わされた後、大気中でエポキシ樹脂の接着を強固にするために加圧する。これにより、強固に樹脂接合しパッケージウエハ８５Ｗを形成する。接合の際に、第１基部電極３１及び第２基部電極３２（図５参照）と第１接続電極４２及び第２接続電極４４ともしっかりと接合する。

パッケージウエハ８５Ｗは、第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３に封止材７０を配置し、不図示の真空リフロー炉の真空中又は不活性雰囲気中に保持し封止を行う。封止材７０は、例えば金・ゲルマニューム（Ａｕ１２Ｇｅ）合金が使われる。溶融温度は３５６°Ｃである。

図６Ａ（ｂ）は、スリット８７を形成した状態を示す図６Ａ（ａ）の断面図である。
図６Ａ（ｂ）に示されるように、パッケージウエハ８５Ｗは、第二水晶振動デバイス１１０の大きさに相当する領域の切断溝６０の仮想線（二点鎖線）に沿ってダイシングソーで切断され、パッケージウエハ８５Ｗにスリット８７が形成される。このスリット８７の切り込み深さは、重ねられて接合した嵌め合わせ用凸部６９及び嵌め合わせ用凹部６８を越える範囲までである。ウエハ単位でなく個々の第二水晶振動デバイス１１０で扱う場合にはスリット８７はパッケージウエハ８５Ｗの底面まで貫通し、個々の第二水晶振動デバイス１１０に切断してもよい。

図６Ｂ（ｃ）は、耐蝕膜９０を形成した状態を示す図６Ａ（ｂ）の断面図である。
図６Ｂ（ｃ）に示されるように、スリット８７が形成されたパッケージウエハ８５Ｗに対して、耐蝕膜９０が形成される。耐蝕膜９０は、化学的気相成長法（ＣＶＤ）及び物理的気相成長法（ＰＶＤ）によって、パッケージウエハ８５Ｗの側面及び上面に成膜される。特に、嵌め合わせ用凸部６９及び嵌め合わせ用凹部６８の側面は、耐蝕膜９０で厚く覆われることが好ましい。

耐蝕膜９０は、無機酸化膜、窒化膜又は酸化窒化膜の少なくとも１つを成膜する。２重に成膜してもよい。例えば、無機酸化膜は、シリカ（ＳｉＯ_２）膜、酸化チタン（ＴｉＯ_２）膜及び酸化アルミニューム（Ａｌ_２Ｏ_３）膜などがある。窒化膜は、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ_４）膜及び窒化アルミニューム（ＡｌＮ）膜などがある。酸化窒化膜は、酸窒化ケイ素（Ｓｉ_２ＯＮ_２）膜がある。

第二水晶振動デバイス１１０は樹脂などの接着材で嵌め合わせ用凸部６９及び嵌め合わせ用凹部６８を接合した。樹脂などの接着材は、時間経過とともに接着力又は接合力が劣化していく割合が大きい。このため、樹脂などの接着材は、第二水晶振動デバイス１１０の真空度又は不活性ガスの濃度を長期にわたり保つことが困難である。耐蝕膜９０は、このような困難を克服し、第二水晶振動デバイス１１０の真空度又は不活性ガスの濃度を長期にわたり保つことができる。

なお、化学的気相成長法（ＣＶＤ）は、ガスとして供給される薄膜の構成材料にプラズマ等のエネルギーを加えて原料ガス分子の分解・反応・中間生成物を形成し、基板表面での吸着、反応、脱離を経て薄膜を堆積させる方法である。物理的気相成長法（ＰＶＤ）は、薄膜化する原料を熱やプラズマ等のエネルギーで一旦蒸発・気化し基板上に薄膜を堆積させる方法である。ＰＶＤの代表的な手法として、真空蒸着法やスパッタリング法等がある。

図６Ｂ（ｄ）は、耐蝕膜９０を形成後、切断により個別化された状態を示す第二水晶振動デバイス１１０の断面図である。
図６Ｂ（ｄ）に示されるように、スリット８７に沿ってスリット８７より細い幅のダイシングソーで切断部９６を形成する。第二水晶振動デバイス１１０は、ダイシングにより個々の第二圧電振動デバイス１１０に切り離される。

図６Ａ及び図６Ｂでは、第１スルーホール４１及び第２スルーホール４３に封止材７０で封止した後に、パッケージウエハ８５Ｗにスリット８７が形成される。しかしこの順序に限られない。例えば、パッケージウエハ８５Ｗにスリット８７及び耐蝕膜９０が形成された後、真空中又は不活性雰囲気中でパッケージウエハ８５Ｗを封止してもよい。

以上、本発明の好適実施形態である第一水晶振動デバイス１００、第二水晶振動デバイス１１０，について説明したが、リッド、圧電フレーム及びベースに形成された嵌合部を介してパッケージを形成することにより、圧電振動デバイスの気密性を向上することができる。以上の説明で、振動腕に溝が形成されていない音叉型水晶振動子を用いて実施例を述べたが、振動腕に溝が形成された音叉型水晶振動子でもよいし、他の厚み滑り振動を用いたＡＴカット水晶板を用いた水晶振動子でも同様の効果が得られる。また、接合面、嵌合部及び接合材の形状などの組合せを変えることが可能である。

１０ … 第一リッド、１０Ａ … 第二リッド、
１５、２５、４５… 金属膜
１７ … リッド側凹部
２０ … 第一水晶フレーム、２０Ａ … 第二水晶フレーム
２１ … 振動腕、２２ …空間部、２３ … 基部、２６ … 支持腕
２９ … 外枠部
３０ … 音叉型水晶振動片
３１、３２ … 基部電極、３３、３４ … 励振電極
４０ … 第一ベース、４０Ａ … 第二ベース、
４１ … 第１スルーホール、４３ … 第２スルーホール
４２ … 第１接続電極、 ４４ … 第２接続電極
４７ … ベース側凹部
４９ … 接続電極用段差
６０ … 切断溝
６８，７３ … 嵌め合わせ用凹部、６９，７２ … 嵌め合わせ用凸部
７０ … 封止材、７５ … 共晶金属ボール
８０Ｗ、８５Ｗ … パッケージウエハ
８７ … スリット
９０ … 耐蝕膜
９６ … 切断部
１００ … 第一水晶振動デバイス、１１０ … 第二水晶振動デバイス
ＥＸ１ … 第１外部電極、 ＥＸ２ … 第２外部電極
１０Ｗ、１０ＷＡ … リッド用ウエハ
２０Ｗ、２０ＷＡ … 振動片用の水晶ウエハ
４０Ｗ、４０ＷＡ … ベース用ウエハ

Claims (14)

1. 励振電極が形成された圧電振動片及び前記圧電振動片の外周に配置される枠体を有する圧電フレームと、
   前記圧電フレームの枠体の一方の面に接合する第１プレートと、
   前記圧電フレームの枠体の他方の面に接合する第２プレートと、を備え、
   前記枠体の一方の面に凸状の第１嵌め合わせ部が形成され、前記枠体の他方の面に前記凸状を逆にした凹状の第３嵌め合わせ部が形成され、
   前記第１プレートに凹状の第２嵌め合わせ部が形成され、
   前記第２プレートに凸状の第４嵌め合わせ部が形成され、
   前記第１嵌め合わせ部と前記第２嵌め合わせ部とが接合材を介して接合し、前記第３嵌め合わせ部と前記第４嵌め合わせ部とが接合材を介して接合している圧電振動デバイス。
2. 前記凸状は、前記面の法線方向に所定の高さと前記法線方向と直交する方向に所定の幅とを有し、
   前記凹状は、前記所定の高さと同じ深さと前記所定の幅と同じ幅を有する請求項１に記載の圧電振動デバイス。
3. 前記接合材は金属材料であり、前記第１嵌め合わせ部から前記第４嵌め合わせ部には金属膜が形成されている請求項１又は請求項２に記載の圧電振動デバイス。
4. 前記接合材は樹脂材料である請求項１又は請求項２に記載の圧電振動デバイス。
5. 前記接合材を介して接合した圧電振動デバイスの外側に耐蝕膜が形成されている請求項４に記載の圧電振動デバイス。
6. 前記耐蝕膜は無機酸化膜、窒化膜又は酸化窒化膜の少なくとも１つを含む請求項５に記載の圧電振動デバイス。
7. 前記第１プレート及び前記第２プレートは、ガラス、セラミック又は圧電材料のいずれか一つからなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の圧電振動デバイス。
8. 前記圧電振動片がＡＴカット水晶振動片又は音叉型水晶振動片を含む請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の圧電振動デバイス。
9. 励振電極が形成された圧電振動片及び前記圧電振動片の外周に配置され且つ一方の面に凸状の第１嵌め合わせ部及び他方の面に前記凸状を逆にした凹状の第３嵌め合わせ部が形成された枠体を有する圧電フレームが複数形成された圧電ウエハを用意する工程と、
   前記第１嵌め合わせ部と嵌め合う凹状の第２嵌め合わせ部が形成され前記枠体とほぼ同じ大きさの第１プレートが複数形成された第１プレートウエハを用意する工程と、
   前記第３嵌め合わせ部と嵌め合う凸状の第４嵌め合わせ部が形成され前記枠体とほぼ同じ大きさの第２プレートが複数形成された第２プレートウエハを用意する工程と、
   前記第１嵌め合わせ部と前記第２嵌め合わせ部との間、及び前記第３嵌め合わせ部と前記第４嵌め合わせ部との間に接合材を配置する工程と、
   前記圧電ウエハ及び前記プレートウエハを重ね合わせ、前記接合材を用いて接合する工程と、
   を備える圧電振動デバイスの製造方法。
10. 前記凸状は、前記面の法線方向に所定の高さと前記法線方向と直交する方向に所定の幅とを有し、
    前記凹状は、前記所定の高さと同じ深さと前記所定の幅と同じ幅を有する請求項９に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
11. 前記接合の工程後に、前記接合されたウエハを前記枠体の最外周に沿って切断する工程を備える請求項９又は請求項１０に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
12. 前記接合材による接合の工程後に、前記圧電ウエハの第１嵌め合わせ部及び第３嵌め合わせ部、前記第１プレートウエハの第２嵌め合わせ部並びに前記第２プレートウエハの第４嵌め合わせ部を通過するスリットを形成する工程と、
    前記スリットに耐蝕膜を形成する工程と、
    を備える請求項９に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
13. 前記耐蝕膜は無機酸化膜、窒化膜又は酸化窒化膜の少なくとも１つを含み、化学気相成長法又はスパッタ法により前記無機酸化膜、窒化膜又は酸化窒化膜の少なくとも１つが形成される請求項１２に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
14. 前記接合の工程後に、前記接合されたウエハを前記スリットに沿って前記スリットより細い幅で切断する工程を備える請求項１２に記載の圧電振動デバイスの製造方法。