特許 5874490 圧電振動片および当該圧電振動片を用いた圧電振動デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5874490

(24)【登録日】2016年1月29日

(45)【発行日】2016年3月2日

(54)【発明の名称】圧電振動片および当該圧電振動片を用いた圧電振動デバイス

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/10 20060101AFI20160218BHJP

   H03H 9/19 20060101ALI20160218BHJP

   H01L 41/09 20060101ALI20160218BHJP

   H01L 41/22 20130101ALI20160218BHJP

   H01L 41/18 20060101ALI20160218BHJP

【ＦＩ】

   H03H9/10

   H03H9/19 B

   H03H9/19 A

   H01L41/08 C

   H01L41/08 L

   H01L41/22

   H01L41/18 101A

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-73313(P2012-73313)

(22)【出願日】2012年3月28日

(65)【公開番号】特開2013-207483(P2013-207483A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2014年10月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000149734

【氏名又は名称】株式会社大真空

(72)【発明者】

【氏名】小山 伸一

【審査官】 橋本 和志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２０６６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９７４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０６７８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２１８０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０６６７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２４６４１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｈ ９／１０

Ｈ０１Ｌ ４１／０９

Ｈ０１Ｌ ４１／１８

Ｈ０１Ｌ ４１／２２

Ｈ０３Ｈ ９／１９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電振動デバイスを構成する容器に導電性のバンプを介して接合される圧電振動片であって、
前記圧電振動片は、一対の励振電極を表裏主面に有し、当該励振電極から圧電振動片の一端側に導出される接続電極を備え、
前記接続電極が形成される圧電振動片の一主面には、前記バンプと対応した断面視多段状かつ平面視形状が略同心円状の凹部が形成され、当該凹部は前記一主面から圧電振動片の厚さ方向に段階的に開口寸法が減少し、
前記凹部内に金属膜からなる前記接続電極が形成されていることを特徴とする圧電振動片。

【請求項2】

前記凹部の開口部の寸法が、前記バンプの最大径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。

【請求項3】

前記容器は導電性のバンプが配される搭載電極を備え、請求項１乃至２のいずれか一つに記載の圧電振動片の前記接続電極が、前記バンプを介して前記搭載電極と導電接合され、前記容器に蓋が接合されることにより前記圧電振動片が気密に封止された圧電振動デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電振動片および当該圧電振動片を用いた圧電振動デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

圧電振動デバイスの一例として水晶振動子が広く用いられている。一般的な水晶振動子は、例えば図１１に示すような構造となっている。図１１において水晶振動子１は、表裏主面に一対の励振電極（記載省略）が対向形成された水晶振動片２と、当該水晶振動片が収容される箱状の容器３と、容器３の上部の開口部分と封止材を介して接合される板状の蓋９が主要構成部材となっている。蓋９と容器３との接合によって、内部空間２１に水晶振動片２が気密封止されるようになっている。なお水晶振動片２は一端側が、段部２０の上面に形成された搭載電極５上に導電性接着材Ｓを介して片持ち支持接合されている。前記搭載電極５は、容器３の外底面に形成された外部接続端子（図示省略）と容器内部の配線パターン等を経由して電気的に接続されている。

【0003】

ところで各種電子機器の超小型化または薄型化の進行に伴い、当該機器に実装される圧電振動デバイスも超小型のものが求められるようになってきている。例えば表面実装型の水晶振動子では平面視の外形寸法が２．０ｍｍ×１．６ｍｍ以下の大きさまで小型化してきている。そのため前記水晶振動片と容器との接合領域が微小領域となっている。このような微小領域における水晶振動片と前記搭載電極との導電接合の手段として、導電性のバンプ（以下、バンプと略記）を用いた、いわゆるＦＣＢ法（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｂｏｎｄｉｎｇ）と呼ばれる工法が知られている。以下その一例を挙げる。

【0004】

まず水晶振動片の一主面の一端側に励振電極から導出された複数の接続電極を形成しておく。一方、容器凹部の内底面に前記接続電極に対応した複数の搭載電極を形成する。次に搭載電極上に複数のバンプを一対一で形成する。なお前記バンプは金属からなる周知のスタッドバンプである。そして前記複数のバンプ上に水晶振動片の複数の接続電極が一対一で対向するようにして水晶振動片を位置決め載置する。この状態で加圧加熱しながら超音波を印加することによって、接続電極とバンプの間に金属拡散を生じさせ、水晶振動片と容器とが接合される。このようなＦＣＢ法を用いて圧電振動片を容器内に接合した圧電振動デバイスは例えば特許文献１乃至２に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−２８９２３８号

【特許文献2】特開２００４−１０４７１９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら前述のように接続電極とバンプとを接合する場合、バンプの形状やＦＣＢ法による接合条件等によっては、図１２に示すように接続電極２２とバンプ４の周縁部分との間に接合されていない領域（隙間Ｇ）が発生してしまうことがある。このような隙間が発生すると、経年変化によって当該隙間が拡大し、耐衝撃性が低下する。また最終的にはバンプが水晶振動片から剥がれて不発振となるおそれがある。

【0007】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、金属バンプを介した容器との接合信頼性を向上させた圧電振動片と、当該圧電振動片を用いた圧電振動デバイスを提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために本発明は、圧電振動デバイスを構成する容器に導電性のバンプを介して接合される圧電振動片であって、前記圧電振動片は、一対の励振電極を表裏主面に有し、当該励振電極から圧電振動片の一端側に導出される接続電極を備え、前記接続電極が形成される圧電振動片の一主面には、前記バンプと対応した断面視多段状かつ平面視形状が略同心円状の凹部が形成され、当該凹部は前記一主面から圧電振動片の厚さ方向に段階的に開口寸法が減少し、前記凹部内に金属膜からなる前記接続電極が形成されている。

【0009】

上記発明によれば、圧電振動片と導電性バンプ（以下バンプと略記）の確実な接合を行うことができる。これは前記接続電極が形成される圧電振動片の一主面に、バンプと対応した断面視多段状の凹部が形成され、当該凹部が前記一主面から圧電振動片の厚さ方向に段階的に開口寸法が減少していることによるものである。当該作用効果について以下に具体的に説明する。

【0010】

前記凹部はバンプと対応しているため、例えばバンプの最大径よりも小さな開口部を有する凹部を形成した場合、前記開口部がガイドの役目を果たし、バンプが凹部内に誘導されやすくなる。このとき前記凹部は断面視多段状に形成され、圧電振動片の一主面から圧電振動片の厚さ方向に段階的に開口寸法が減少しているため、例えば凸状の頂部を有する導電性バンプ（いわゆるスタッドバンプ）を用いる場合、前記頂部に連なる曲面に沿うようにしてバンプの先端側（頂部）が凹部内に入り込みやすくなる。

【0011】

前記凹部は断面視多段状に形成されているため、凹部内に多数の段部が形成されることになる。ここで前記各段部の側面が傾斜面となっていてもよい。さらに凹部の開口部の端面と連続する凹部の内壁面も傾斜面となっていてもよい。具体的には圧電振動片の厚み方向において、凹部内で開口寸法が最大となる開口部端縁から、開口寸法が最小となる凹部内底面端縁へ向かう方向に傾斜した傾斜面となっていてもよい。

【0012】

前記傾斜面が形成されることにより、凹部の開口部端縁において前述のガイドの機能をより向上させることができる。そして各段部の側面については凹凸の少ない滑らかな断面形状に近づけることができる。このような傾斜面が形成されることにより、凹部の断面形状が前述のスタッドバンプの形状に倣うようになり、凹部内底面へより確実にバンプの頂部が誘導されやすくなる。これにより、圧電振動片とバンプとのより確実な接合を行うことができる。さらに多段状の段部の各側面が傾斜面となることによって各段部の稜部の傾斜が緩やかになり、バンプとの接触によるチッピング等の発生を抑制することができる。

【0013】

前記凹部は断面視多段状でバンプと対応しており、圧電振動片の一主面から厚さ方向に段階的に開口寸法が減少しているため、バンプとの接合強度を高めることができる。これを例えば接続電極とバンプとの接合にＦＣＢ法を用いた場合を例に挙げて説明する。前記ＦＣＢ法による接合の際に、加圧によって潰れたバンプ（金属バンプ）が凹部内を埋めるように配される。つまり前記凹部が断面視多段状で、圧電振動片の一主面から厚さ方向に段階的に開口寸法が減少しているので、バンプ形状に対応した状態で複数の段差が形成されることになる。これによりバンプとの接合領域の表面積が拡大し、狭小領域であっても接続電極とバンプとの接合強度を向上させることができる。なお導電性バンプとして軟質金属である金を使用することにより、凹部内に金が入り込みやすくなり好適である。また、圧電振動デバイスが外部衝撃を受けて圧電振動片に対して水平方向の応力が加わった場合であっても、前記複数の段差が“楔”のように機能（いわゆるアンカー効果）するため圧電振動片と容器との接合強度を向上させることができる。

【0014】

さらに前記凹部はバンプと対応しているため、潰れたバンプの凹部外へのはみ出し量を抑制することができる。凹部外へのバンプのはみ出し量が多いと、本来接触してはならない内部配線導体等に、はみ出したバンプが接触することによる絶縁不良の危険性が増大する。この問題は圧電振動デバイスが超小型になるほど顕著になってくる。これに対して本発明の圧電振動片によれば、凹部内にバンプの一部が埋没することによってバンプとの接合強度を高めつつ、接合時のバンプの潰れによる凹部外へのはみ出し量を抑制することができる。その結果、前記絶縁不良を防止することができる。

【0015】

さらにバンプの一部が凹部内に埋没することにより、接合後における凹部からはみ出したバンプの厚み（高さ）を薄く（低く）することができる。これより、容器への圧電振動片の搭載高さが低くなり、圧電振動片と蓋との隙間を拡大することができる。その結果、片持ち支持された圧電振動片が外部衝撃を受けて自由端側が大きく撓んだ場合であっても、自由端側と蓋との接触を防止することができ、より信頼性の高い圧電振動デバイスを得ることができる。
以上のことより、圧電振動片とバンプの確実な接合を行うことができる。

【0016】

また、前記多段状の凹部は平面視形状が略同心円状となっている。このような平面視形状であれば、前記接続電極とバンプとのＦＣＢ法による接合の際に加わる応力を放射状に分散させることができる。これにより、接合時の応力に起因する圧電振動片の欠け等の発生を抑制することができる。また圧電振動片と容器との接合後の残留応力を低減させることができるため、応力開放による周波数の経年変化量を抑制することができる。

【0017】

また、上記目的を達成するために、前記凹部の開口部の寸法が、前記バンプの最大径よりも大きくなっていてもよい。このような開口寸法を有する凹部であれば、前述のガイド機能を有するとともに、圧電振動片の前記搭載電極上への搭載位置ずれに対しても有効に機能する。これは、予めバンプが配された前記搭載電極上に圧電振動片を位置決め載置する際に、僅かな位置ずれが発生した場合であっても、想定ずれ量以上の開口寸法を有する凹部を形成しておくことによってバンプを前記凹部内に収めることができることによるものである。

【0018】

また、上記目的を達成するために、前記容器は導電性のバンプが配される搭載電極を備え、請求項１乃至２のいずれか一つに記載の圧電振動片の前記接続電極が、前記バンプを介して前記搭載電極と導電接合され、前記容器に蓋が接合されることにより前記圧電振動片が気密に封止された圧電振動デバイスであってもよい。上記発明によれば、前述した効果を備えた圧電振動デバイスを得ることができる。

【発明の効果】

【0019】

以上のように本発明によれば、金属バンプを介した容器との接合信頼性を向上させた圧電振動片と、当該圧電振動片を用いた圧電振動デバイスを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態に係る水晶振動子の上面模式図

【図2】図１のＡ−Ａ線における断面模式図

【図3】本発明の実施形態に係る水晶振動片の部分拡大図

【図4】本発明の実施形態に係る水晶振動片の接合方法を表す断面模式図

【図5】本発明の実施形態に係る水晶振動片の接合後の状態を表す断面模式図

【図6】本発明の他の実施形態における水晶振動片断面の部分拡大図

【図7】本発明の他の実施形態における水晶振動片断面の部分拡大図

【図8】本発明の他の実施形態における水晶振動子の上面模式図

【図9】本発明の水晶振動片の凹部の一例を示す拡大断面図

【図10】本発明の水晶振動片の凹部の一例を示す拡大断面図

【図11】従来の水晶振動子の断面模式図

【図12】従来の水晶振動子の水晶振動片の接合後の状態を表す断面模式図

【発明を実施するための最良の形態】

【0021】

本実施形態では圧電振動デバイスとして水晶振動子を例に挙げ、水晶振動片と当該水晶振動片を収容する容器との接合を中心に図面を参照しながら説明する。まず、完成品における水晶振動子の構成部材について概要を説明した後、水晶振動片と容器との接合について説明する。

【0022】

図１は本発明の実施形態に係る水晶振動子の上面模式図であり、封止前の状態を表した上面図となっている。本実施形態における水晶振動子１は、水晶振動片２が、容器３の内部に導電性バンプ４（以下、バンプ４と略記）を介して片持ち接合され、封止材を介して蓋を容器に接合することによって水晶振動片２を気密に封止した構造となっている。

【0023】

容器１は図１乃至２に示すように、上部に開口部３０を有する断面視凹形状の箱状体となっている。容器１はセラミックからなる複数のシートが積層された後、焼成よって一体成形されており、容器１の内部には水晶振動片２を搭載するための段部１４が形成されている。段部１４の上面には一対の搭載電極５，５が印刷技術により形成されており、搭載電極５はタングステンを印刷焼成した後に、表面に金メッキ処理が施されている。なお搭載電極５は、容器内部に形成された配線導体（図示省略）を介して容器底面３３の外部接続端子（図示省略）と電気的に接続されている。

【0024】

容器１の開口部３０の周囲には堤部３１が形成されており、堤部３１の上面には複数層からなる金属膜（図示省略）が周状に形成されている。前記金属膜は３層で構成されており、下からタングステン、ニッケル、金の順で積層されている。タングステンはメタライズ技術により、セラミック焼成時に一体的に形成され、ニッケル、金の各層はメッキ技術により形成される。なお、前記タングステンの層にモリブデンを使用してもよい。

【0025】

本実施形態において水晶振動片２は、所定の角度で切断された平面視矩形状のＡＴカット水晶振動板である。水晶振動片２は、振動領域である薄肉に加工された薄肉領域２０と、薄肉領域２０の周囲の厚肉領域２１を有している（いわゆる逆メサ形状）。本実施形態において薄肉部２０はウエットエッチングによって成形されており、厚肉部と薄肉部の境界部分は水晶の結晶方位固有の角度で現れる傾斜面となっている。本実施形態では水晶振動子１の発振周波数は６００ＭＨｚとなっている。なお本発明の適用は本発振周波数に限定されるものではない。また、水晶振動片の形状は前述した逆メサ形状の水晶振動片だけなく、平板状の水晶振動片や周縁部分が薄肉となった、いわゆるメサ形状、あるいはメサ形状と逆メサ形状とを組み合わせた形状の水晶振動片においても適用可能である。

【0026】

図２に示すように、薄肉領域２０の表裏主面には励振電極２２，２５が真空蒸着法によって形成されている。前記励振電極は一対で形成されているが、水晶振動片の表裏の区別のために異なる番号を付している。励振電極２２は水晶振動板の一主面２００側に形成され、引出電極２３を経由して水晶振動板の一主面２００の角部周辺と当該角部近傍の短辺および長辺の各側面に回り込むようにして他主面２１０側へ導出されている（図１参照）。励振電極２２から導出された電極の終端部分は接続電極２４となっている。一方、励振電極２５は水晶振動板の他主面２１０側に形成され、引出電極２６を経由して水晶振動板の一主面２１０の角部周辺と角部近傍へと導出されている（図１参照）。励振電極２５から導出された電極の終端部分は接続電極２７となっている。すなわち水晶振動板の他主面２１０側の一短辺縁部近傍に異極の接続電極２４，２７が形成されている。なお、図２にでは引出電極および接続電極の記載は省略している。本実施形態では励振電極および引出電極、接続電極ともにクロム（Ｃｒ）を下地層とし、その上層に金（Ａｕ）が積層された構成となっている。

【0027】

図１乃至２に示すように、水晶振動板の他主面２１０の一短辺側には一対の凹部６，６が形成されている。凹部６は多段状となっており、一主面２００から水晶振動板２の厚さ方向に段階的に開口寸法が減少している。凹部６の内周面全体に励振電極２２，２５から導出された前述の金属層が形成されることによって接続電極２４，２７（図２では図示省略）が形成されている。図２では水晶振動片２が、搭載電極５上に金からなるバンプ４を介して接合された状態となっており、バンプ４の一部が凹部６の内部に埋没している。そして平面視ではバンプ４は凹部６に内包される状態となっている。
以上が完成品における水晶振動子の構成部材についての概要である。次に水晶振動片と容器との接合について説明する。

【0028】

まず凹部６について図３を参照しながら説明する。図３は本発明の実施形態に係る水晶振動片の部分拡大図であり、接続電極が形成されていない状態となっている。図３において凹部６の外縁は平面視略円形となっており、凹部６の内部には階段状の複数の段部６３，６５，６７，６９が仮想点Ｐを中心として略同心円状に形成されている。前記複数の段部６３，６５，６７，６９は前記仮想点Ｐを基準として放射状に、かつ仮想点Ｐから遠ざかるにしたがって凹部内底面６１よりも段階的に高く（厚く）なるように形成されている（図４参照）。したがって凹部６の内部における最深部は凹部内底面６１となる。なお、本実施形態では前記複数の段部は略一定の間隔（幅）で形成されている。

【0029】

図３乃至４において凹部６および段部６３，６５，６７，６９は、ウエットエッチングおよびフォトリソグラフィ技術を用いて成形されている。本実施形態では凹部６が形成される厚肉部２１の厚みは約０．０４ｍｍとなっており、凹部６の深さｈは約０．０１〜０．０１５ｍｍであり、連続する各段部の高さ（厚み）は約０．００２〜０．００３ｍｍとなっている。凹部の深さｈおよび各段部の高さ（厚み）の前記数値範囲は一例であり、当該数値範囲に限定されるものではない。例えば各段部の高さ（厚み）は約０．００５〜０．０１ｍｍでもよい。なお凹部の深さについては、凹部が形成される圧電振動片の厚みに対して半分以下の深さに設定するのが、圧電振動片の強度確保の点から望ましい。

【0030】

図３に示すように凹部６の平面視形状は略同心円状であるため、接続電極とバンプとのＦＣＢ法による接合の際に加わる応力を放射状に分散させることができる。これにより、接合時の応力に起因する水晶振動片の欠け等の発生を抑制することができる。また水晶振動片と容器との接合後の残留応力を低減させることができるため、応力開放による周波数の経年変化量を抑制することができる。

【0031】

接続電極２４，２７は、図４に示す凹部６の内周面全体、つまり凹部開口部側面６２全体と、各段部６３，６５，６７，６９および当該各段部の側面６４，６６，６８，７０と、凹部内底面６１とを覆うように金属膜が配されることによって形成される。接続電極２４，２７は真空蒸着法によって励振電極２２，２５および引出電極２３，２６と同時に形成される。このようにして形成された接続電極２４，２７の断面形状は図４に示す形状となっている。

【0032】

次に水晶振動片と容器との接合について図４乃至５を参照して説明する。一対の搭載電極５，５の各上面には、導電性バンプ（金からなるスタッドバンプ）４がキャピラリから射出形成される。搭載電極５，５上に形成されたバンプ４，４は、図４に示すように凸状の頂部４０を有しており、平面視では略同心円，断面視では略釣鐘状となっている。

【0033】

そして、水晶振動板の他主面２１０に形成された接続電極２４（２７）の凹部６が、平面視でバンプ４に重なるようにバンプ４の上部に、水晶振動片２を画像認識手段を用いて一対一で位置決め載置する。ここで、凹部６の開口部の寸法ｄ１（図４に示す左右の開口端６０の間の寸法）は、バンプ４の最大径ｄ２よりも大きくなっている。そして凹部６の深さについては、バンプ４の全高よりも浅く（低く）なっている。このような相対関係により、水晶振動片の搭載電極への位置決め載置完了時点では、凹部６の内部にバンプ４の一部が内包された状態となる。なお本実施形態ではｄ１＞ｄ２の関係となっているが、ｄ１＝ｄ２またはｄ１＜ｄ２の関係となっていてもよい。ｄ１＜ｄ２の関係の場合、接合電極とバンプとの接合後に、凹部６からはみ出したバンプによって絶縁不良が発生しない開口寸法に設定する。

【0034】

凹部６はバンプ４と対応しているため、バンプの最大径ｄ２よりも小さな開口部ｄ１を有する凹部６において、開口端６０がガイドの役目を果たし、バンプ４が凹部６の内部に誘導されやすくなる。このとき凹部６は多段状に形成され、水晶振動片の他主面２１０から水晶振動片の厚さ方向に段階的に開口寸法が減少しているため、バンプ４の頂部４０に連なる曲面に沿うようにしてバンプの頂部が凹部内に入り込みやすくなる。

【0035】

また、このような開口寸法を有する凹部であれば、前述のガイド機能を有するとともに、水晶振動片２の搭載電極５上への搭載位置ずれに対しても有効に機能する。これは、予めバンプ４が配された搭載電極５上に水晶振動片２を位置決め載置する際に、僅かな位置ずれが発生した場合であっても、凹部６の開口部の寸法ｄ１を想定ずれ量以上の開口寸法に設定することによって、バンプ４を凹部内に収めることができるからである。

【0036】

前記位置決め載置後に、水晶振動片２に対して超音波ホーンを当接させ、所定方向に加圧させながら超音波を印加する。これにより、接合電極２４（２７）とバンプ４との間に金属拡散を生じさせ、水晶振動片２と容器１とを接合する。接合完了後の状態は図５に示す。図５に示すように、バンプ４は超音波の印加時の加圧によって潰れて押し拡げられ、凹部内にバンプの一部が埋没している。具体的に図５ではバンプの一部が、凹部内底面６１と、段部６９とその側面７０、段部６７とその側面６８の各々に被着された金属膜と接した状態で接合されている。図５に示すバンプと凹部（接続電極）との接合状態は一例であり、凹部の開口寸法や段部の形成数および段部の幅寸法や高さ（厚み）等と、バンプの最大径等との相対関係に応じて変化し得る。

【0037】

凹部６は多段状でバンプ４と対応しており、水晶振動片の他主面２１０から厚さ方向に段階的に開口寸法が減少しているため、バンプ４との接合強度を高めることができる。前記ＦＣＢ法による接合の際に、加圧によって潰れたバンプ４が凹部内を埋めるように配される。つまり凹部６が多段状で、バンプ形状に対応した複数の段部６３，６５，６７，６９が形成されることになる。これによりバンプとの接合領域の表面積が拡大し、狭小領域であっても接続電極とバンプとの接合強度を向上させることができる。また、水晶振動子が外部衝撃を受けて水晶振動片に対して水平方向の応力が加わった場合であっても、前記複数の段部が“楔”のように機能（いわゆるアンカー効果）するため水晶振動片と容器との接合強度を向上させることができる。

【0038】

さらに凹部６はバンプ４と対応しているため、潰れたバンプの凹部外へのはみ出し量を抑制することができる。凹部外へのバンプのはみ出し量が多いと、本来接触してはならない内部配線導体等に、はみ出したバンプが接触することによる絶縁不良の危険性が増大する。この問題は圧電振動デバイスが超小型になるほど顕著になってくる。これに対して本発明の水晶振動片によれば、凹部内にバンプの一部が埋没することによってバンプとの接合強度を高めつつ、接合時のバンプの潰れによる凹部外へのはみ出し量を抑制することができる。その結果、前記絶縁不良を防止することができる。

【0039】

さらにバンプ４の一部が凹部内に埋没することにより、接合後における凹部６からはみ出したバンプの厚み（高さ）を薄く（低く）することができる。これより、容器３への水晶振動片２の搭載高さが低くなり、水晶振動片と蓋との隙間を拡大することができる。その結果、片持ち支持された水晶振動片が外部衝撃を受けて自由端側が大きく撓んだ場合であっても、自由端側と蓋との接触を防止することができ、より信頼性の高い水晶振動子を得ることができる。

【0040】

本実施形態では凹部６の内部の連続する各段部の高さは略同一となっているが、各段部の高さ（厚み）が異なっていてもよい。また本実施形態では図３に示すように凹部６の内部の各段部の間隔（形成幅）は略一定で、平面視略同心円状に整列した状態となっているが、各段部の間隔は異なっていてもよい。例えば図６乃至７に示すような断面形状であってもよい。

【0041】

図６に示す断面形状の凹部１０では、各段部の高さ（厚み）は略一定で，開口端１１における開口寸法は図４に示す開口寸法ｄ１と略同一であるが、段部の形成幅は凹部１０の内底面１２に近づくにつれて段階的に減少している。つまり凹部１０の各段部の稜部同士を結んで表わされる曲線は、図４の凹部６の段部についての前記曲線に比べて曲率が大きく、急峻な形状となっている。このような形状であれば、スタッドバンプ４の頂部４０に連なる曲面により近い形状となるため、前述のガイド機能を更に向上させることができる。また水晶振動片の厚みが非常に薄い場合には凹部を深く形成すると水晶振動片の機械的強度の低下が懸念されるが、図６に示す形状であれば凹部の深さを変えることなく、バンプの頂部付近が接触する領域における接触面積を拡大させることによって、接続電極とバンプとの接合強度を向上させることができる。

【0042】

また図７に示す断面形状の凹部１３では、各段部の高さ（厚み）は略一定で，開口端１４における開口寸法は図４に示す開口寸法ｄ１と略同一であるが、段部の形成幅は凹部１２の内底面１５から遠ざかるにつれて段階的に減少している。つまり凹部１３の各段部の稜部同士を結んで表わされる曲線は、図４の凹部６の段部についての前記曲線に比べて曲率が小さく、なだらかな形状となっている。このような形状であれば、開口端１４付近における段部の形成幅が、内底面１５付近における段部の形成幅よりも相対的に小さくなっているため、凹部１３の内部の開口端１４近傍領域における接触面積が増大し、開口端１４におけるアンカー効果がより向上するようになる。

【0043】

本実施形態では凹部内の各段部は平面視略同心円状に形成されているが、当該形状以外の平面視形状であってもよい。例えば、凹部の外縁が平面視矩形であってもよい。つまり各段部が凹部内底面の中心を基準として異なった距離で放射状に拡がるとともに、前記中心から遠ざかるにつれて段階的に高く（厚く）なるように形成されていてもよい。

【0044】

本実施形態では圧電振動片として、ＡＴカット水晶振動片を適用した例を挙げているが、本発明の他の実施形態として図８に示すような音叉型水晶振動片に対しても適用可能である。図８において音叉型水晶振動片８は、基部８２と、基部８２の一端側から伸長した一対の腕部８１，８１と、基部の側面部分から両外側に突出し、腕部の伸長方向と平行に延出された支持腕８３，８３を有している。

【0045】

このような形状の音叉型水晶振動片においては、屈曲振動を行う一対の腕部の振動エネルギーは腕部先端から遠ざかるにつれて減衰するため、腕部先端から最も離間した支持腕８３の先端近傍の領域で、音叉型水晶振動片８を容器と接合するのが水晶振動子の特性面から好ましい。したがって図８では支持腕８３の先端近傍の領域に対応した容器内の位置に一対の搭載電極５’、５’が対向形成されている。そして支持腕８３の搭載電極５’と接合される主面側の先端近傍の領域に、平面視略円状の凹部６’が形成されている。凹部６’は内部に複数の段部が略同心円状に形成されている（図示省略）。このような形態においても前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお音叉型水晶振動片の形状は図８に示す形状に限定されるものではなく、その他の形状の音叉型水晶振動片にも適用可能である。例えば支持腕に相当する部位が基部の一側面からのみ外側に突出した，平面視アルファベットの「Ｌ」字状の支持腕を有する音叉型水晶振動片であってもよい。

【0046】

また本発明の実施形態の説明で用いた図面では、凹部内壁および段部側面の断面形状は主面に対して直角に掘り込まれた図となっているが、凹部内壁および段部側面が傾斜面となっていてもよい。例えば、図９に示すようにウエットエッチングによって凹部１６の開口端１７から凹部内底面１８にかけて傾斜した側面を有する段部１９が複数形成されることにより、凹部１６の開口端１７において前述のガイドの機能を更に向上させることができる。そして各段部１９の側面については凹凸の少ない滑らかな断面形状に近づけることができる。このような傾斜面が形成されることにより、凹部の断面形状が前述のスタッドバンプの形状に倣うようになり、凹部内底面１８へより確実にバンプの頂部が誘導されやすくなる。これにより、水晶振動片とバンプとのより確実な接合を行うことができる。さらに多段状の段部１９の各側面が傾斜面となることによって各段部の稜部の傾斜が緩やかになり、バンプとの接触によるチッピング等の発生を抑制することができる。

【0047】

さらに本発明の実施形態の説明で用いた図面では、凹部を構成する各面および段部を構成する各面が直線状であるとともに、隣接面が直角に交差した左右対称の形状となっている。しかしながらこれは説明のための一例であり、断面形状は上記形状のものに限定されるものではない。つまり、異方性材料である水晶（例えばＺ板）を用いて、ウエットエッチングによって侵食孔（凹部）を形成する場合、結晶方位の相違によって凹部の断面形状は、凹部を構成する各面が直線あるいは弧状であるとともに、隣接面が９０度以外の角度で交差して左右非対称となる。このような形状の凹部であっても本発明は適用可能である。例えば図１０に示すような断面形状を有する凹部７１であっても、開口端７２から凹部内底面７３にかけて傾斜した側面を有する段部７４が複数形成されることによって、前述した傾斜面の効果と同様の効果を得ることができる。

【0048】

また本発明の実施形態では、接続電極は水晶振動板の表裏主面のうち、一方の主面のみに形成されているが、水晶振動板の両主面（表裏主面）の各々に形成されていてもよい。水晶振動板の表裏主面の各々に前記接続電極を形成することによって、表裏いずれ主面においても水晶振動片を容器に搭載することができる。

【0049】

本発明の実施形態では水晶振動子を例にしているが、水晶振動子以外に、水晶フィルタ、水晶発振器などの他の圧電振動デバイスに対しても適用可能である。

【0050】

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0051】

圧電振動デバイスの量産に適用できる。

【符号の説明】

【0052】

１ 水晶振動子
２ 水晶振動片
３ 容器
４ 導電性バンプ
５ 搭載電極
２４、２７ 接続電極
６、６’、１０、１３、１６、７１ 凹部
３０ 容器開口部
６０、１１、１４、１７、７２ 凹部開口端
６１、１２、１５、１８、７３ 凹部内底面
６２ 凹部開口部側面
６３、６５、６７、６９、７４ 段部
６４、６６、６８、７０ 段部側面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】