JP4843012B2 - 圧電デバイスとその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動片をパッケージ内に配置した圧電デバイスと、その圧電デバイスの製造方法とに関する。

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子も、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、圧電振動子におけるコストダウンの要請は厳しさを増しており、構造の簡素化や製造工程の簡素化によるコスト低減が急務になっている。

従来、圧電振動子は、金属、ガラス又はセラミックからなるリッドとパッケージ部材との接合面に接合材を塗布して重ね合わせて接合した後に、真空中あるいは不活性ガス中において封止用のスルーホールに封止材を充填し、加熱などによって封止材を溶融することにより封止を行っている。このような圧電振動子は、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
特開２００４−２１４７８７号公報

特許文献１に開示された圧電振動子は、シリコンから成るベースにキャビティを設けて圧電振動片の接続電極に当接する位置にスルーホールを備え、スルーホールの内面にスルーホール電極及び台座電極を設け、台座電極に導電性接着剤を塗布し圧電振動子を台座電極に接着する。スルーホールの内面に接着剤を注入し接着剤を硬化させた後、真空中あるいは不活性ガス中でリッドをベースに接着している。しかし、リッドをベースに接着する過程で接着剤から生じたガスは、圧電振動片に脱吸着され圧電振動子の長期安定性を損なう懸念があった。

さらに、特許文献１では台座電極の形成に、台座電極形成部分以外の部分をマスクした状態でスパッタリングやメッキなどで行うため、台座電極の位置合わせに要する作業時間が、作業効率向上のネックになっている。

そこで本発明の目的は、圧電振動子の振動周波数にバラツキを生じることなく、コストを低減した圧電振動子を提供することである。

第１の観点の圧電デバイスの製造方法は、第１面に窪み部を有しこの窪み部から窪み部とは反対側の第２面に貫通する貫通孔を有するベースを用意する工程と、第２面に導電性ペーストを塗布して、第２面上の外部電極とこの外部電極と導通する貫通孔の封止電極とこの封止電極と導通する窪み部内の台座電極とを形成する電極形成工程と、外部電極、封止電極及び台座電極を焼成する焼成工程と、台座電極に導電性接着剤で圧電振動片を配置する工程と、ベースにリッドを接合する接合工程と、を備える。
このため、外部電極、封止電極及び台座電極を一度に形成できるため、製造工程が簡略化されて製造コストを低減できる。

第２の観点の圧電デバイスの製造方法は、第１面に窪み部を有し窪み部から窪み部とは反対側の第２面に貫通する貫通孔を有するベースを用意する工程と、第２面に導電性ペーストを塗布して、第２面上の外部電極とこの外部電極と導通する貫通孔の封止電極とこの封止電極と導通する窪み部内の台座電極とを形成する電極形成工程と、台座電極に圧電振動片を配置する工程と、外部電極、封止電極及び台座電極を焼成する焼成工程と、ベースにリッドを接合する接合工程と、を備える。
このため、台座電極に圧電振動片を配置した後に、外部電極、封止電極及び台座電極を一度に形成できる。

第３の観点の圧電デバイスの製造方法の電極形成工程は、貫通孔に前記台座電極の形状の雌型を当接して吸引しながら封止電極及び台座電極を形成する。
吸引することで封止電極及び台座電極が正確に形成され、封止電極が貫通孔を封止する。

第４の観点の圧電デバイスの製造方法の電極形成工程は、第１面を下向きにして雌型を介して第２面に塗られる導電性ペーストを下方に吸引する。
いわゆる孔版印刷方法などを使って導電性ペーストで、外部電極、封止電極及び台座電極が塗布される。

第５の観点の圧電デバイスの製造方法は、ベースがベースウエハに複数配置されており、リッドがリッドベースに複数配置されている。そして、接合工程は、ベースウエハとリッドウエハとを接合し、接合したベースウエハとリッドウエハとをダイシングするダイシング工程を備える。
圧電デバイスをウエハ単位で製造することができるので、製造工程において微小な部品を取り扱う必要がなくなり製造工程が簡略化される。

第６の観点の圧電デバイスは、第１面に窪み部を有し窪み部とは反対側の第２面に貫通する貫通孔を有するベースと、圧電振動片が載置される台座電極と、貫通孔を封止する封止電極と、第２面に形成される外部電極と、ベースに接合されたリッドと、を備え、台座電極、封止電極及び外部電極が一体に形成される。
このような構造の圧電デバイスは量産に向いているため製造コストが少なくてよい。

第７の観点の圧電デバイスのベースがガラス材料からなり、導電性ペーストがガラスペーストを含む。
ベースはガラス材料であり導電性ペーストがガラスペーストであると、貫通孔と封止電極との密着性が良い。

第８の観点の圧電デバイスの導電性ペーストはベースとほぼ同じ熱膨張係数である。
圧電デバイスが温度変化の大きな場所に配置されても、台座電極、封止電極及び外部電極と圧電デバイスのベースとの間で熱膨張が同じであるため、電極が剥がれたり隙間ができたりすることが少ない。

第９の観点の圧電デバイスのベースはホウケイ酸ガラスからなり、リッドが金属膜が形成されたガラス又はシリコンからなり、ベースとリッドとは陽極接合される。
第１０の観点の圧電デバイスはベースとリッドとがエポキシ樹脂で接合される。

本発明の圧電振動子は、振動周波数にバラツキを生じることなく、長期安定性を得られる圧電振動子を提供することができ、作業効率もよく製造工程の簡素化によるコスト低減ができる。

＜圧電振動子１００の構成＞
以下、本発明の圧電振動子１００について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の圧電振動子１００の概略図を示している。
図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ断面で圧電振動子１００の断面構成図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線における平面断面図である。

図１(ａ)に示されるように、圧電振動子１００は、ガラスから成るリッド１０とキャビティ２２内に圧電振動片３０を搭載したホウケイ酸ガラスから成るガラスベース２０とから構成される。リッド１０は、平板状でガラスベース２０側の周辺部に金属膜１５を備える。金属膜１５は、アルミニュウムから成りスパッタリング又は真空蒸着などの手法により形成する。ガラスベース２０は、圧電振動片３０を実装するキャビティ２２を備え、圧電振動片３０の接続電極３４に当接する位置にスルーホールＴＨを備える。ガラスベース２０は、外部電極２６、スルーホールＴＨの封止電極２８及び台座電極２４を備える。

キャビティ２２の形成は、フッ酸溶液をエッチング液として、キャビティ２２の形成部分以外をマスクしたガラスウエハを、キャビティ２２の所定の形状になるようにハーフエッチングを行う。このハーフエッチングは、フッ酸溶液の濃度や種類、温度等により時間が変化するが所定の温度で、所定時間浸漬することによって行う。スルーホールＴＨの形成は、ガラスウエハをスルーホールＴＨの形成位置が解放されているマスクでカバーしてウェットエッチングによって、スルーホールＴＨの形成を行う。スルーホールＴＨの形成は、キャビティ２２の形成と同時に行うこともできる。

外部電極２６及びスルーホールＴＨの封止電極２８並びに台座電極２４の形成は、ガラスベース２０の第１面を下向きにして第２面に導電性ペースト５０を塗布して、スルーホールＴＨに型を当接して吸引しながら行われる。スルーホールＴＨは導電性ペースト５０で充填密封され、台座電極２４はスルーホールＴＨの封止電極２８を通じて外部電極２６と導通する。

導電性ペースト５０は、Ａｇ（銀）フィラーとエポキシ樹脂とから成るＡｇペースト又はＡｇ，Ａｕ（金），Ｐｄ（パラジウム）フィラーなどとガラスとから成る導電性ガラスペーストである。Ａｇペーストの硬化温度は、例えば、１５０°Ｃで３０分であるが、導電性ガラスペーストは、仮硬化温度が１５０°Ｃで、焼結温度は５００°Ｃ以上である。硬化後のＡｇペーストの耐熱上限温度は６４０°Ｃであり、陽極接合時の温度４００°Ｃ及び表面実装時のリフロー炉温度２６０°Ｃに対処できる。導電性ペースト５０はガラスベース２０とほぼ熱膨張が同じであることが好ましい。圧電振動子１００の温度変化によっても封止電極２８とスルーホールＴＨとの間には隙間が発生しにくい。

台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８は、ガラスベース２０を硬化及び焼成により焼結して形成される。そして台座電極２４の上面にＡｇペースト等の導電性接着剤５１が塗布され、圧電振動片３０の接続電極３４が台座電極２４に接着される。台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８が仮硬化した後、台座電極２４の上面にＡｇペースト等の導電性接着剤５１が塗布され、圧電振動片３０の接続電極３４を台座電極２４に接着してから、台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８並びに導電性接着剤５１が焼成により焼結が行われてもよい。

金属膜１５を有するリッド１０は、ガラスベース２０のキャビティ２２の開口周縁部に金属膜１５が当接するように配置し陽極接合する。陽極接合は、真空中又は不活性ガス中で、２００°Ｃから４００°Ｃに加熱しながら加圧して、リッド１０の上面及びガラスベース２０の裏面をマイナス電位に、リッド１０の金属膜１５をプラス電位にして、４００Ｖの直流電圧を１０分間印加して陽極接合技術により接合が行われる。陽極接合技術により圧電振動子１００が形成される。

リッド１０とガラスベース２０との接合には、ガラスベース２０のキャビティ２２の開口周縁部の全周にエポキシ樹脂を塗布し、ガラス又はシリコンから成る平板状のリッド１０を装着して接合することができる。キャビティ２２の開口周縁部のエポキシ樹脂を常温で１〜２時間乾燥させた後、ガラスベース２０にリッド１０を配置して、真空中又は不活性ガス中で１５０°Ｃで加圧することにより、ガラスベース２０のキャビティ２２内が真空又は不活性ガス雰囲気に保持され気密封止される。

なお、ガラスベース２０のキャビティ２２の開口周縁部の全周に低融点ガラスペーストを塗布し、ガラスから成る平板状のリッド１０を装着してキャビティ２２の内部を気密封止してもよい。この場合、ガラスベース２０及びリッド１０の熱膨張率と同じ低融点ガラスペーストを用いるので、熱膨張などの際にリッド接合部におけるせん断破壊を防止することができる。

図１(ｂ)に示されるように、ガラスベース２０は、ホウケイ酸ガラスから成りキャビティ２２内に圧電振動片３０を搭載する。圧電振動片３０は、ＡＴカット水晶振動片で第１面及び第２面に励振電極３５及び接続電極３４を備える。圧電振動片３０は、キャビティ２２に形成された台座電極２４に接続電極３４を介して接合している。圧電振動片３０は、音叉型水晶振動片であってもよい。

＜圧電振動子１００の製造工程＞
図２ないし図３は、本実施形態に係る圧電振動子１００の製造のフローチャートである。図２は、ガラスウエハからガラスベース２０の台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８を形成するフローチャートである。

図２のステップＳ１０では、ホウケイ酸ガラスウエハ全体に耐蝕膜をスッパタリングもしくは蒸着などの手法により形成する。耐蝕膜は、Ｃｒ（クロム）層にＡｕ（金）層を重ねた金属膜を使用する。耐蝕膜の上にフォトレジスト膜をスピンコートなどの手法で均一に塗布する。フォトレジスト膜には、例えば、ノボラック樹脂によるポジフォトレジストを使用する。

不図示の露光装置を用いて、フォトレジスト膜が塗布されたガラスウエハの上面にキャビティ２２の外形フォトマスクのパターンを露光する。更に、ガラスウエハの裏面にスルーホールＴＨのパターンを露光する。ガラスウエハのフォトレジスト膜を現像して、感光したフォトレジスト膜を除去する。さらに、フォトレジスト膜から露出した金層をたとえば、ヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液を用いて、金層をエッチングする。次いで、金層が除去されて露出したクロム層を、たとえば硝酸第２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。水溶液の濃度、温度および水溶液に浸している時間を調整して余分な箇所が侵食されないようにする。これで耐蝕膜を除去することができる。

フッ酸溶液をエッチング液として、フォトレジスト膜および耐蝕膜から露出したガラスウエハを、キャビティ２２の外形になるようにハーフエッチングを行う。不要となったフォトレジスト膜と耐蝕膜を除去することによりに、キャビティ２２及びスルーホールＴＨが形成される。スルーホールＴＨは、裏面側の拡開量が大きい円錐形のスルーホールが形成される。

ステップＳ１２では、ガラスウエハの第１面を下向きにして外部電極２６部分以外をマスクしたガラスウエハの第２面に導電性ペースト５０を塗布して、スルーホールＴＨに型を当接して吸引しながら台座電極２４を形成する。スルーホールＴＨは導電性ペースト５０で充填密封され、台座電極２４とスルーホールＴＨの封止電極２８と外部電極２６とが一体に形成される。この台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８の形成工程については、図４から図７を使って後述する。

ステップＳ１４では、キャビティ２２の台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８を常温乾燥後、硬化処理又は焼成により焼結処理する。点線で示されるように、硬化処理又は焼成により焼結処理を行わずに台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８を常温乾燥して仮硬化させた後、次工程に進めることも可能である。

ステップＳ１６では、台座電極２４の上面にＡｇペースト等の導電性接着剤５１を塗布し、圧電振動片３０の接続電極３４を台座電極２４に接着する。

ステップＳ１８では、圧電振動片３０の接続電極３４と台座電極２４とを接着した導電性接着剤５１を焼結する。なお、ステップＳ１４を行わなかった場合には、点線で示されるように、キャビティ２２の台座電極２４、外部電極２６、封止電極２８及び導電性接着剤５１を同時に焼成により焼結する。

図３は、ガラスベース２０とリッド１０とを接合して圧電振動子１００を製造するフローチャートである。ガラスベース２０とリッド１０とを接合する方法に３通りの方法があるため、ステップＳ２０Ａ−２２Ａ、ステップＳ２０Ｂ−２２Ｂ及びステップＳ２０Ｃ−２２Ｃとを別々に説明する。

図３のステップＳ２０Ａでは、ガラス又はシリコンから成る平板状のリッド１０の片面周辺部にアルミニュウムから成る金属膜１５をスパッタリング又は真空蒸着などの手法により形成する。リッド１０は、ガラスベース２０のキャビティ２２の開口周縁部に金属膜１５が当接するように配置する。その状態でステップＳ２２Ａに進む。

ステップＳ２２Ａでは、金属膜１５を有するリッド１０とガラスベース２０とを真空中又は不活性ガス中で、２００°Ｃから４００°Ｃに加熱しながら加圧して、陽極接合する。陽極接合技術により圧電振動子１００が形成される。その後ステップＳ２４に進む。

別の接合方法として、ステップＳ２０Ｂでは、ガラスベース２０のキャビティ２２の開口周縁部の全周に低融点ガラスペーストを塗布する。キャビティ２２の開口周縁部のガラスベース２０にガラス又はシリコンから成る平板状のリッド１０を配置する。その状態でステップＳ２２Ｂに進む。

ステップＳ２２Ｂでは、リッド１０が配置されたガラスベース２０を真空中又は不活性ガス中で５００°Ｃ以上に加熱することにより、低融点ガラスペーストが溶融してリッド１０とガラスベース２０とを接合する。低融点ガラスペーストから発生する微量のガスは、この加熱過程で排気される。ガラスベース２０のキャビティ２２内は、真空又は不活性ガス雰囲気に保持され気密封止される。その後ステップＳ２４に進む。

別の接合方法として、ステップＳ２０Ｃでは、ガラスベース２０のキャビティ２２の開口周縁部の全周にエポキシ樹脂を塗布する。エポキシ樹脂を常温で１〜２時間乾燥させた後、ガラスベース２０にガラス又はシリコンから成る平板状のリッド１０を配置する。その状態でステップＳ２２Ｃに進む。

ステップＳ２２Ｃでは、リッド１０が配置されたガラスベース２０を真空中又は不活性ガス中で１５０°Ｃで加熱、加圧することによりリッド１０とガラスベース２０とが接合する。エポキシ樹脂から発生する微量のガスは、この加熱過程で排気される。ガラスベース２０のキャビティ２２内は、真空又は不活性ガス雰囲気に保持され気密封止される。その後ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、ウエハ単位で圧電デバイスが複数形成されているので、ダイシングソーによりウエハから各圧電デバイスを切断分離する。圧電デバイスをウエハ単位で製造することができるので、製造工程において微小な部品を取り扱う必要がなくなり製造工程が簡略化される。

＜台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８の形成＞
図４から図７は、台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８の形成を説明する図である。
図４は、スクリーン印刷技術を用い台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８を形成する印刷マスク５である。図４（ａ）はレジスト膜６側より見た印刷マスク５の部分平面図であり、説明のため仮想線でガラスベース２０及び外部電極２６（図１）の印刷パターン部分２６ａが点線で示されている。図４（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図であり、（ａ）と同様に説明のため仮想線でガラスベース２０及び印刷パターン部分２６ａが点線で示されている。

図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、印刷マスク５の基本構造は、ステンレスなどの金属又は化学繊維からなる線状体を網目状に形成した網部９に外部電極２６の印刷パターン部分２６ａを形成するためのレジスト膜６が形成された構造である。いわゆる一般的なスクリーン印刷に用いられる印刷マスク５であり、他の孔版印刷でもよい。

レジスト膜６は、高分子樹脂膜又は金属膜で形成される。金属膜は、Ｎｉ、Ｃｒ及びＮｉ・Ｃｒなどをメッキ、蒸着又はスパッタリングで形成する。金属膜は印刷マスク５の耐久性を高めることができる。このレジスト膜６が形成された部分は導電性ペーストが通過せず、レジスト膜６が形成されていない部分は導電性ペーストが網部９を通過する。

図５は、台座電極２４の形成のためガラスベース２０のキャビティ２２に挿入する型７（第１型７Ａ、第２型７Ｂ）である。図５（ａ）は第１型７Ａの部分正面図であり、図５（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線における断面図である。図５（ｃ）は第１型７Ａとは別の型であり、台座電極金型４３を備えた第２型７Ｂである。

図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、第１型７Ａはキャビティ挿入部２２ａを備え、キャビティ挿入部２２ａに台座電極２４を形成のための台座電極雌型２４ａが形成されている。台座電極雌型２４ａは、半球体の形状で底部の孔４４を通じて吸引管４５に接続する。吸引孔４５は不図示の真空ポンプなどに接続される。キャビティ挿入部２２ａは、キャビティ２２の大きさより一回り小さく形成されている。第１型７Ａはウレタンゴムで形成される。

図５（ｃ）に示されるように、第２型７Ｂは、キャビティ挿入部２２ａに台座電極２４を形成のための台座電極金型４３を備える。台座電極金型４３を備えることで離型が容易になる効果が得られる。その他の部分の第２型７Ｂはウレタンゴムで形成される。台座電極金型４３の台座電極雌型２４ａも、半球体の形状で底部の孔４４を通じて吸引管４５に接続する。
なお、台座電極雌型２４ａの形状は台座電極２４の形状に合わせて適宜変更できる。図５に描かれたように半円球以外にも、矩形の台座形状であってもよい。

図６は、スクリーン印刷技術を用い台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８を形成する説明図である。説明の都合上仮想線で、外部電極２６の境界線の切断部４０が示されている。

図６に示されるように、ガラスベース２０の底面が上にキャビティ２２側が下になるように配置される。そして第１型７Ａのキャビティ挿入部２２ａがガラスベース２０のキャビティ２２に挿入される。キャビティ挿入部２２ａの台座電極雌型２４ａは、ガラスベース２０のスルーホールＴＨに当接し密着する。印刷マスク５のレジスト膜６をガラスベース２０側にして印刷マスク５をガラスベース２０の底面に配置する。なお印刷マスク５には網部垂れを防ぎ、外部電極２６との版離れをよくするため網部９に大きなテンションを掛けている。

印刷マスク５の上面側に導電性ペースト５０が載せられる。そして、スキージ８が走行して導電性ペースト５０を網部９から押し出していく。網部９の下面のレジスト膜６の膜厚が厚ければ導電性ペースト５０の量が増える。スルーホールＴＨは、スキージ８の走行面側が拡開しているので導電性ペースト５０が挿入されやすくなっている。台座電極雌型２４ａ及びスルーホールＴＨは、吸引管４５に接続された不図示の真空ポンプにより真空吸引され、スルーホールＴＨ及び台座電極雌型２４ａ内が導電性ペースト５０により充填される。なお、真空ポンプによる吸引は導電性ペースト５０の粘度に応じて適宜調整すればよく、必ずしも真空ポンプを使用しなくてもよい。

スキージ８は、通常ウレタンゴムなどの弾性体で形成されてゴム硬度は６０〜９０度程度（ＪＩＳ Ｋ ６２５３）である。スキージ８を走行後、真空ポンプの吸引を停止し印刷マスク５を外す。所定時間経過後吸引管４５からエアーを吹き込み、台座電極雌型２４ａと台座電極２４との接着力をゆるめ第１型７Ａの離型を容易にする。これにより、ガラスベース２０に台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８が形成される。なお、外部電極２６の境界線の切断部４０が出現し、ダイシング工程でウエハから個々の圧電デバイスを切断分離する目印になりダイシングが容易になる。

図５（ｃ）に示された台座電極金型４３を備えた第２型７Ｂを用いた場合には、離型時に台座電極金型４３と第２型７Ｂとが容易に分離する。そのため離型時にエアーを吹き込むことが必ずしも必要ない。

図７は、ガラスベース２０から印刷マスク５及び型７を取り除いた状態の断面図である。
図７に示されるように、ガラスベース２０は、キャビティ２２内に台座電極２４が形成され、スルーホールＴＨに封止電極２８が形成され、ガラスベース２０の底部に外部電極２６が形成される。スルーホールＴＨは封止電極２８により封止される。なお、仮想線で、外部電極２６の境界線の切断部４０が示されている。外部電極２６の境界線は、ダイシング工程でウエハから個々の圧電デバイスを切断分離する目印になる。
以上の工程により一度に台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８が形成されるため、製造工程が簡略化され製造コストを低減することができる。

＜ウエハの陽極接合の工程＞
図８は、リッド用ウエハＬＷとキャビティ２２内に圧電振動片３０を搭載したベース用ウエハＢＷとを重ね合わせ陽極接合する説明図である。図８（ａ）はリッド用ウエハＬＷとベース用ウエハＢＷとを重ね合わせる前の斜視図であり、図８（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線における側面断面図である。なお、パッケージ接合に陽極接合を行う説明用配線図を示す。説明の都合上仮想線でリッド用ウエハＬＷには個々のリッド１０が示され、ベース用ウエハＢＷには個々のベース２０が示されている。また説明の都合上リッド用ウエハＬＷには３８個のリッド１０が描かれているが、実際の製造に於いては、１枚のウエハに数百個から数千個のリッドが形成される。

図８（ａ）に示されるように、ガラス製のリッド用ウエハＬＷとベース用ウエハＢＷとからなる２枚のウエハの直径は、例えば４インチであり軸方向が特定できるように２枚のウエハの周辺部ＬＷｅ及び周辺部ＢＷｅの一部に接続方向を特定するオリエンテーションフラットＬＷｃ及びＢＷｃが形成されている。この２枚のウエハのオリエンテーションフラットを正確に位置合わせして重ね合わせる。

図８（ｂ）に示されるように、重ね合わせる際には、リッド用ウエハＬＷにアルミニュウムから成る金属膜１５がスパッタリング又は真空蒸着などの手法により形成されている。ベース用ウエハＢＷには、キャビティ２２及びスルーホールＴＨがエッチングで形成されている。さらに台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８が形成されている。この台座電極２４には圧電振動片３０が載置されている。

図８（ｂ）に示されるように、リッド用ウエハＬＷとベース用ウエハＢＷとから成る２枚のウエハの接合に陽極接合を行う概略配線図を示す。圧電振動片３０を備えたベース２０は、ホウ珪酸ガラスなどを材料としており、これらはナトリウムイオンなどの金属イオンを含有するガラスである。リッド１０は、裏面に金属膜１５を備え、金属膜１５はアルミニュウムで形成されている。なお、金属膜１５はアルミニュウム以外に、下地のクロム層に金層を重ねた金属膜であってもよい。

重ね合わされた２枚のウエハは、真空中あるいは不活性ガス中で、２００℃から４００℃に加熱しながら加圧し、リッド用ウエハＬＷの上面及びベース用ウエハＢＷの裏面をマイナス電位に、リッド用ウエハＬＷの裏面の金属膜１５をプラス電位にして、直流電源９０を用いて４００Ｖの直流電圧を１０分間印加する。すると、パッケージ内が真空になった又は不活性ガスで満たされた圧電振動子１００が形成される。

ところで、陽極接合は接合界面にある金属が酸化されるという化学反応により成立する。陽極接合させるときには、金属膜を陽極としガラス部材の接合面に対向する面に陰極を配置し、これらの間に電界を印加する。このことにより、ガラスに含まれているナトリウムなどの金属イオンが陰極側に移動し、この結果接合界面においてガラス部材に接触している金属膜が酸化され、両者が接続した状態が得られる。なお、本実施形態では、Ａｌなどの所定の金属と所定の誘電体を接触させて加熱（２００℃〜４００℃程度）し、５００Ｖ〜１ｋＶ程度の電圧を印加すると、金属とガラスが界面で化学結合する性質を利用した接合方法である。

陽極接合後、ウエハ単位で圧電デバイスが複数形成されているので、外部電極２６の境界線の切断部４０に沿ってダイシングソーによりウエハから個々の圧電デバイスに切断分離する。圧電デバイスをウエハ単位で製造することができるので、製造工程において微小な部品を取り扱う必要がなくなり製造工程が簡略化され製造コストを低減することができる。

なお、以上の説明ではリッド用ウエハＬＷがガラス製であったが、リッド用ウエハＬＷはシリコンなどの金属材料であってもよい。リッド用ウエハＬＷにシリコンが使用されれば金属膜１５を形成する必要がなく、陽極接合を行うことができる。
さらに、ベース用ウエハＢＷとリッド用ウエハＬＷとがエポキシ樹脂などの接着剤で接合される場合にも、リッド用ウエハＬＷがガラス製であっても金属膜１５を形成する必要がない。

さらに、ベース用ウエハＢＷとリッド用ウエハＬＷとが水晶材料で形成してもよい。ベース用ウエハＢＷとリッド用ウエハＬＷとが水晶材料であればシロキサン結合によりそれらを接合することができる。

以上、本発明の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上記各実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。たとえば、図示されたＡＴ振動片に代えて音叉型圧電振動片を用いることができる。また、ガラスベース２０にはホウ珪酸ガラスを用いたが、パイレックス（登録商標）ガラス及びソーダガラスなどのガラス材料を用いることができる。

（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ断面で圧電振動子１００の断面構成図である。（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線における平面断面図である。 ガラスウエハからガラスベース２０の台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８を形成するフローチャートである。 ガラスベース２０とリッド１０とを接合して圧電振動子１００を製造するフローチャートである。 （ａ）は、印刷マスク５の部分平面図である。 （ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。 （ａ）は、型７の部分正面図である。 （ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ線における断面図である。 （ｃ）は、（ａ）のＤ−Ｄ線における断面図で台座電極金型４３を備えた型７Ｂである。 スクリーン印刷技術を用い台座電極２４、外部電極２６及び封止電極２８を形成する説明図である。 ガラスベース２０から印刷マスク５及び型７を取り除いた状態の断面図である。 （ａ）は、リッド用ウエハＬＷとベース用ウエハＢＷとを重ね合わせる前の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ線における側面断面図である。

符号の説明

５ …… 印刷マスク
６ …… レジスト膜
７，７Ｂ …… 型、４３ …… 台座電極金型
８ …… スキージ
９ …… 網部
１０ …… リッド
１５ …… 金属膜
２０ …… ガラスベース
２２ …… キャビティ、２２ａ …… キャビティ挿入部
２４ …… 台座電極
２６ …… 外部電極、２６ａ …… 印刷パターン
２８ …… 封止電極
３０ …… 圧電振動片
３４ …… 接続電極、３５ …… 励振電極
４０ …… 切断部
４５ …… 吸引管
５０ …… 導電性ペースト
５１ …… 導電性接着剤
９０ …… 直流電源
ＴＨ …… スルーホール
ＬＷ …… リッド用ウエハ
ＬＷｃ，ＢＷｃ …… オリエンテーションフラット
ＬＷｅ，ＢＷｅ …… ウエハ周辺部
ＢＷ …… ベース用ウエハ

Claims (6)

1. 第１面に窪み部を有し、前記窪み部から前記窪み部とは反対側の第２面に貫通する貫通孔を有するベースを用意する工程と、
   前記第２面に導電性ペーストを塗布して、前記第２面上の外部電極とこの外部電極と導通する前記貫通孔の封止電極とこの封止電極と導通する前記窪み部内の台座電極とを、前記貫通孔に前記台座電極の形状の雌型を当接して吸引しながら形成する電極形成工程と、
   前記外部電極、前記封止電極及び前記台座電極を焼成する焼成工程と、
   焼成された前記台座電極に導電性接着剤で圧電振動片を配置する工程と、
   前記ベースにリッドを接合する接合工程と、
   を備えることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
2. 第１面に窪み部を有し、前記窪み部から前記窪み部とは反対側の第２面に貫通する貫通孔を有するベースを用意する工程と、
   前記第２面に導電性ペーストを塗布して、前記第２面上の外部電極とこの外部電極と導通する前記貫通孔の封止電極とこの封止電極と導通する前記窪み部内の台座電極とを、前記貫通孔に前記台座電極の形状の雌型を当接して吸引しながら形成する電極形成工程と、
   前記台座電極に圧電振動片を配置する工程と、
   前記圧電振動片を配置した工程後に、前記外部電極、前記封止電極及び前記台座電極を焼成する焼成工程と、
   前記ベースにリッドを接合する接合工程と、
   を備えることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
3. 前記電極形成工程は、前記第１面を下向きにして前記雌型を介して前記第２面に塗られる前記導電性ペーストを下方に吸引することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイスの製造方法。
4. 前記ベースはベースウエハに複数配置されており、前記リッドはリッドウエハに複数配置されており、
   前記接合工程は、前記ベースウエハと前記リッドウエハとを接合し、
   接合した前記ベースウエハと前記リッドウエハとをダイシングするダイシング工程を備えることを特徴とする請求項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. 圧電振動片を有する圧電デバイスにおいて、
   第１面に窪み部を有し、前記窪み部とは反対側の第２面に貫通する貫通孔を有するホウケイ酸ガラスからなるベースと、
   前記圧電振動片が載置される台座電極と、
   前記台座電極と導通するとともに前記貫通孔を封止する封止電極と、
   前記封止電極と導通するとともに前記第２面に形成される外部電極と、
   金属膜が一面に形成されたガラスからなり前記ベースに陽極接合されたリッドと、を備え、
   前記台座電極、前記封止電極及び前記外部電極が導電性ガラスペーストで一体に形成され、
   前記導電性ガラスペーストの耐熱温度は、前記ベースと前記リッドとが陽極接合される際の温度よりも高く、前記導電性ガラスペーストは前記ベースとほぼ同じ熱膨張係数を有することを特徴とする圧電デバイス。
6. 圧電振動片を有する圧電デバイスにおいて、
   第１面に窪み部を有し、前記窪み部とは反対側の第２面に貫通する貫通孔を有するガラス材料からなるベースと、
   前記圧電振動片が載置される台座電極と、
   前記台座電極と導通するとともに前記貫通孔を封止する封止電極と、
   前記封止電極と導通するとともに前記第２面に形成される外部電極と、
   低融点ガラスで前記ベースに接合されたリッドと、を備え、
   前記台座電極、前記封止電極及び前記外部電極が導電性ガラスペーストで一体に形成され、
   前記導電性ガラスペーストの耐熱温度は、前記低融点ガラスの溶融温度よりも高く、前記導電性ガラスペーストは前記ベースとほぼ同じ熱膨張係数を有することを特徴とする圧電デバイス。