特許 7462882 圧電振動子及びその製造方法

(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】

(24)【登録日】2024-03-29

(45)【発行日】2024-04-08

(54)【発明の名称】圧電振動子及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/02 20060101AFI20240401BHJP

   H03H 3/02 20060101ALI20240401BHJP

   H01L 23/24 20060101ALI20240401BHJP

【ＦＩ】

H03H9/02 A

H03H3/02 B

H01L23/24

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021117396

(22)【出願日】2021-07-15

(65)【公開番号】P2023013314

(43)【公開日】2023-01-26

【審査請求日】2023-02-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100126480

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 睦

(72)【発明者】

【氏名】松村 威哉

【審査官】志津木 康

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－２１８３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／０７２３５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１１－２６１３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２４６８６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ２１／５４－２３／２６

Ｈ０３Ｈ３／００７－３／１０

Ｈ０３Ｈ９／００－９／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電片及び前記圧電片に電圧を印加可能に構成された励振電極を有する圧電振動素子と、
前記圧電振動素子が搭載されたベース部材と、
前記圧電振動素子と前記ベース部材とを電気的に接続する導電性保持部材と、
前記ベース部材との間に設けられた内部空間に前記圧電振動素子を収容する蓋部材と、
前記ベース部材と前記蓋部材とを接合する接合部材と、
を備え、
前記内部空間において、前記ベース部材及び前記蓋部材の少なくとも一方には、前記内部空間に存在する異物を被覆するための樹脂膜の供給源となる樹脂部材が設けられ、
平面視において、前記樹脂部材は、前記圧電振動素子の外側の領域に設けられ、
前記樹脂部材は、複数の樹脂片を含む、
圧電振動子。

【請求項2】

平面視において、前記複数の樹脂片は、前記圧電振動素子の周囲に均等に配置されている、
請求項１に記載の圧電振動子。

【請求項3】

平面視において、前記複数の樹脂片の少なくとも１つは、前記圧電振動素子における前記導電性保持部材とは前記励振電極を挟んで反対側に設けられている、
請求項１又は２に記載の圧電振動子。

【請求項4】

平面視において、前記樹脂部材は、前記圧電振動素子の少なくとも一部を囲むＬ字状、Ｕ字状又は枠状に設けられている、
請求項１に記載の圧電振動子。

【請求項5】

前記樹脂部材は、前記接合部材から離間している、
請求項１から４のいずれか１項に記載の圧電振動子。

【請求項6】

前記圧電振動素子は、前記圧電片として水晶片を用いる水晶振動素子である、
請求項１から５のいずれか１項に記載の圧電振動子。

【請求項7】

ベース部材を準備することと、
蓋部材を準備することと、
前記ベース部材及び前記蓋部材の少なくとも一方に樹脂部材を設けることと、
前記ベース部材に圧電振動素子を搭載することと、
前記ベース部材及び前記蓋部材の一方に他方を搭載することと、
前記ベース部材と前記蓋部材との間の内部空間に収容された前記樹脂部材を供給源として、前記内部空間に存在する異物を被覆するために樹脂膜を形成することと、
を含み、
平面視において、前記樹脂部材は、前記圧電振動素子の外側の領域に設けられ、
前記樹脂部材は、複数の樹脂片を含む、
圧電振動子の製造方法。

【請求項8】

前記ベース部材と前記蓋部材との接合部材を加熱する第１加熱処理と、
前記樹脂部材を供給源として前記樹脂膜を形成する第２加熱処理と
を含む、
請求項７に記載の圧電振動子の製造方法。

【請求項9】

前記第１加熱処理と前記第２加熱処理とは、同一加熱処理である、
請求項８に記載の圧電振動子の製造方法。

【請求項10】

前記第１加熱処理と前記第２加熱処理とは、異なる加熱処理である、
請求項８に記載の圧電振動子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電振動子及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

移動通信端末、通信基地局、家電などの各種電子機器において、タイミングデバイス、センサ、発振器などの様々な用途に圧電振動子が用いられている。

【0003】

圧電振動子の一例として、特許文献１には、矩形状の基板と、基板の上面の外周縁に沿って設けられた枠体と、基板の上面に設けられた電極パッドと、電極パッドに実装された水晶素子と、水晶素子を気密封止するための蓋体と、基板の上面に設けられた粘着層とを備える水晶デバイスが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－７４２２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の水晶デバイスによれば、基板の上面に設けた粘着層に異物を付着させることができるため、水晶素子の直下の異物が水晶素子へ付着することによって生じ得る周波数変動が抑制される。しかしながら、例えば、水晶素子に付着した異物が基板の粘着層以外の領域又は蓋体に飛散した場合や、異物が蓋体に付着している場合等には、異物を補足することが困難であり、水晶素子への異物の着脱によって周波数変動が生じる場合があった。

【0006】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、周波数変動が抑制可能な圧電振動子及びその製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る圧電振動子は、圧電片及び圧電片に電圧を印加可能に構成された励振電極を有する圧電振動素子と、圧電振動素子が搭載されたベース部材と、圧電振動素子とベース部材とを電気的に接続する導電性保持部材と、ベース部材との間に設けられた内部空間に圧電振動素子を収容する蓋部材と、ベース部材と蓋部材とを接合する接合部材と、を備え、内部空間において、ベース部材及び蓋部材の少なくとも一方には、内部空間に存在する異物を被覆するための樹脂膜の供給源となる樹脂部材が設けられている。

【0008】

本発明の他の一態様に係る圧電振動子の製造方法は、ベース部材を準備することと、蓋部材を準備することと、ベース部材及び蓋部材の少なくとも一方に樹脂部材を設けることと、ベース部材に圧電振動素子を搭載することと、ベース部材及び蓋部材の一方に他方を搭載することと、ベース部材と蓋部材との間の内部空間に収容された樹脂部材を供給源として、内部空間に存在する異物を被覆するために樹脂膜を形成することと、を含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、周波数変動が抑制可能な圧電振動子及びその製造方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。

【図2】第１実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。

【図3】第１実施形態に係るベース部材及び水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。

【図4】第１実施形態に係る水晶振動子の製造方法を概略的に示すフローチャートである。

【図5】第２実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。

【図6】第３実施形態に係るベース部材及び水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。各実施形態の図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。

【0012】

各々の図面には、各々の図面相互の関係を明確にし、各部材の位置関係を理解する助けとするために、便宜的にＸ軸、Ｙ’軸及びＺ’軸からなる直交座標系を付すことがある。Ｘ軸、Ｙ’軸及びＺ’軸は水晶片の一例であるＡＴカット型水晶の構造を特定するために用いられる直交座標系を示したものである。Ｘ軸、Ｙ’軸及びＺ’軸は各図面において互いに対応している。Ｘ軸、Ｙ’軸及びＺ’軸は、それぞれ、後述の水晶片１１の結晶軸（Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ａｘｅｓ）に関係している。具体的には、水晶結晶の電気軸（極性軸）をＸ軸とし、水晶結晶の機械軸をＹ軸とし、水晶結晶の光学軸をＺ軸とする直交座標系において、Ｙ’軸及びＺ’軸は、それぞれ、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りにＹ軸からＺ軸の方向に３５度１５分±１分３０秒回転させた軸に相当する。

【0013】

＜第１実施形態＞
まず、図１～図３を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る水晶振動子１の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。図２は、第１実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。図３は、第１実施形態に係るベース部材及び水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。なお、図２は、図１に示した水晶振動子１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。

【0014】

水晶振動子（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｕｎｉｔ）１は、水晶振動素子（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）１０と、ベース部材３０と、一対の導電性保持部材を構成する第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂと、蓋部材４０と、接合部材５０と、樹脂部材７０と、を備えている。水晶振動素子１０は、ベース部材３０と蓋部材４０との間に設けられた内部空間に収容されている。すなわち、ベース部材３０及び蓋部材４０は、水晶振動素子１０を収容するための保持器を構成している。保持器の内部空間において、水晶振動素子１０は、例えば真空状態で封止されているが、窒素や希ガスなどの不活性ガスが充填された状態で封止されてもよい。図１及び図２に示した例では、ベース部材３０が平板状を成しており、蓋部材４０の凹部４９に水晶振動素子１０が収容されている。但し、水晶振動素子１０のうち少なくとも励振される部分が保持器に収容されれば、ベース部材３０及び蓋部材４０の形状は上記に限定されるものではない。例えば、ベース部材３０は、蓋部材４０の側に水晶振動素子１０の少なくとも一部を収容する凹部を有してもよい。

【0015】

水晶振動素子１０は、圧電効果により電気エネルギーと機械エネルギーとに変換可能な電気機械エネルギー変換素子である。水晶振動素子１０は、薄片状の水晶片（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）１１と、一対の励振電極を構成する第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂと、一対の引出電極を構成する第１引出電極１５ａ及び第２引出電極１５ｂと、一対の接続電極を構成する第１接続電極１６ａ及び第２接続電極１６ｂとを備えている。

【0016】

水晶片１１は、互いに対向する上面１１Ａ及び下面１１Ｂを有している。上面１１Ａは、ベース部材３０に対向する側とは反対側、すなわち後述する蓋部材４０の天壁部４１に対向する側、に位置している。下面１１Ｂは、ベース部材３０に対向する側に位置している。上面１１Ａ及び下面１１Ｂは、水晶片１１の一対の主面に相当する。

【0017】

水晶片１１は、例えば、ＡＴカット型の水晶結晶である。ＡＴカット型の水晶結晶は、Ｘ軸及びＺ’軸によって特定される面と平行な面（以下、「ＸＺ’面」とする。他の軸によって特定される面についても同様である。）が主面となり、Ｙ’軸と平行な方向が厚みとなるように形成される。一例として、上面１１Ａを平面視したときの水晶片１１の外縁は、Ｘ軸と平行な方向（以下、「Ｘ軸方向」とする。他の軸と平行な方向についても同様とする。）に延在する長辺と、Ｚ’軸方向に延在する短辺とを有している。

【0018】

ＡＴカット型の水晶片１１を用いた水晶振動素子１０は、広い温度範囲で高い周波数安定性を有する。ＡＴカット型の水晶片１１を用いた水晶振動素子１０では、厚みすべり振動モード（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｓｈｅａｒ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ）が主要振動として用いられる。水晶片１１のカット角度は、ＡＴカット以外の異なるカットを適用してもよい。例えばＢＴカット、ＧＴカット、ＳＣカットなどを適用してよい。

【0019】

水晶片１１の上面１１Ａを平面視したとき、水晶片１１は、電気機械エネルギー変換が行われる励振部１７と、励振部１７の外側に位置する周辺部１８とを有している。励振部１７は、矩形状の島状に設けられ、枠状の周辺部１８に囲まれている。励振部１７は上面１７Ａ及び下面１７Ｂを有し、周辺部１８は上面１８Ａ及び下面１８Ｂを有している。上面１７Ａ，１８Ａは水晶片１１の上面１１Ａの一部であり、下面１７Ｂ，１８Ｂは水晶片１１の下面１１Ｂの一部である。

【0020】

水晶片１１は、励振部１７の厚みが周辺部１８の厚みよりも大きい、いわゆるメサ型構造である。メサ型構造を有する水晶片１１によれば、水晶振動素子１０からの振動漏れが抑制できる。また、外部応力が励振部１７に伝搬することで生じる周波数変動が抑制できる。水晶片１１は両面メサ型構造であり、上面１１Ａ及び下面１１Ｂの両側において、励振部１７が周辺部１８から突出している。励振部１７と周辺部１８との間の境界領域は、厚みが連続的に変化するテーパ形状を成している。言い換えると、励振部１７及び周辺部１８のそれぞれの上面１７Ａと上面１８Ａとを繋ぐ面、及び、下面１７Ｂと下面１８Ｂとを繋ぐ面は、傾きが一様な傾斜面である。

【0021】

なお、励振部１７及び周辺部１８の構造は上記に限定されるものではない。例えば、励振部１７及び周辺部１８は、それぞれ、水晶片１１のＺ’軸方向に沿った全幅に亘って帯状に形成されてもよい。また、励振部１７と周辺部１８との間の境界領域は、厚みの変化が不連続な階段形状を成してもよい。当該境界領域は、厚みの変化量が連続的に変化するコンベックス構造、又は厚みの変化量が不連続に変化するベベル構造であってもよい。また、水晶片１１は、励振部１７の厚みが周辺部１８の厚みよりも小さい、いわゆる逆メサ型構造であってもよい。水晶片１１は、励振部１７の厚みと周辺部１８の厚みとが略等しい平板状であってもよい。

【0022】

第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂは、励振部１７の中央部に設けられている。第１励振電極１４ａは、励振部１７の上面１７Ａに設けられ、第２励振電極１４ｂは、励振部１７の下面１７Ｂに設けられている。第１励振電極１４ａと第２励振電極１４ｂとは、励振部１７を挟んで互いに対向し、励振部１７に対して電圧を印加可能に構成されている。

【0023】

第１引出電極１５ａ及び第２引出電極１５ｂは、励振部１７から周辺部１８に亘って設けられている。第１引出電極１５ａは、励振部１７の上面１７Ａにおいて第１励振電極１４ａに接続され、周辺部１８において第１接続電極１６ａに接続されている。第２引出電極１５ｂは、励振部１７の下面１７Ｂにおいて第２励振電極１４ｂに接続され、周辺部１８において第２接続電極１６ｂに接続されている。

【0024】

第１接続電極１６ａ及び第２接続電極１６ｂは、周辺部１８の下面１８Ｂに設けられている。第１接続電極１６ａ及び第２接続電極１６ｂは、周辺部１８のうち、第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂに対してＸ軸方向の負方向（矢印の向きとは反対方向）側に位置する領域に設けられている。また、第１接続電極１６ａ及び第２接続電極１６ｂはＺ’軸方向に並んでおり、第２接続電極１６ｂは第１接続電極１６ａよりもＺ’軸方向の負方向側に位置している。第１接続電極１６ａは、第１引出電極１５ａを介して第１励振電極１４ａに電気的に接続されている。第２接続電極１６ｂは、第２引出電極１５ｂを介して第２励振電極１４ｂに電気的に接続されている。

【0025】

第１励振電極１４ａ、第１引出電極１５ａ及び第１接続電極１６ａは、連続しており一体的に形成されている。第２励振電極１４ｂ、第２引出電極１５ｂ及び第２接続電極１６ｂも同様である。これら水晶振動素子１０の電極は、例えば、水晶片１１との密着性が良好な材料で設けられた下地層と、化学的安定性が良好な材料で設けられた表面層とを含む導電性の多層膜である。下地層は例えばクロム（Ｃｒ）層であり、最表層は例えば金（Ａｕ）層である。

【0026】

ベース部材３０は、基体３１と、一対の電極パッドを構成する第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂと、一対の貫通電極を構成する第１貫通電極３４ａ及び第２貫通電極３４ｂと、第１外部電極３５ａ～第４外部電極３５ｄとを備えている。

【0027】

基体３１は、上面３１Ａ及び下面３１Ｂを有する板状の絶縁体である。基体３１は、例えば絶縁性セラミック（アルミナなど）の焼結材である。リフロー等の熱履歴によってベース部材３０から水晶振動素子１０に作用する熱応力を抑制する観点から、基体３１は耐熱性材料によって構成されることが好ましい。基体３１は、水晶片１１に近い熱膨張率を有する材料（例えば水晶）によって設けられてもよい。

【0028】

第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、基体３１の上面３１Ａに設けられている。第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、ベース部材３０に水晶振動素子１０を電気的に接続するための端子である。第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、例えば、表面にＡｕ層を含む導電性の多層膜である。

【0029】

第１貫通電極３４ａ及び第２貫通電極３４ｂは、基体３１をＺ’軸方向に貫通している。第１貫通電極３４ａは、第１電極パッド３３ａと第１外部電極３５ａとを電気的に接続している。第２貫通電極３４ｂは、第２電極パッド３３ｂと第２外部電極３５ｂとを電気的に接続している。

【0030】

第１外部電極３５ａ～第４外部電極３５ｄは、基体３１の下面３１Ｂに設けられている。第１外部電極３５ａ及び第２外部電極３５ｂは、水晶振動子１を外部基板に電気的に接続するための端子である。第３外部電極３５ｃ及び第４外部電極３５ｄは、例えば電気信号等が入出力されないダミー電極であるが、蓋部材４０を接地させて蓋部材４０の電磁シールド機能を向上させる接地電極であってもよい。

【0031】

第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、水晶振動素子１０を励振可能に保持している。言い換えると、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、励振部１７がベース部材３０及び蓋部材４０に接触しないように、水晶振動素子１０を保持している。また、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、水晶振動素子１０とベース部材３０とを電気的に接続している。具体的には、第１導電性保持部材３６ａが第１電極パッド３３ａと第１接続電極１６ａとを電気的に接続し、第２導電性保持部材３６ｂが第２電極パッド３３ｂと第２接続電極１６ｂとを電気的に接続している。

【0032】

第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等を含む導電性接着剤の硬化物である。第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂの主成分は、例えばシリコーン樹脂である。第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは導電性粒子を含んでおり、当該導電性粒子としては例えば銀（Ａｇ）を含む金属粒子が用いられる。

【0033】

第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂの主成分は、硬化性樹脂であればシリコーン樹脂に限定されるものではなく、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂などであってもよい。また、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂの導電性は、銀粒子による付与に限定されるものではなく、その他の金属、導電性セラミック、導電性有機材料などによって付与されてもよい。第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂの主成分が導電性高分子であってもよい。

【0034】

蓋部材４０は、ベース部材３０との間に水晶振動素子１０を収容する内部空間を形成する。蓋部材４０はベース部材３０の側に開口する凹部４９を有しており、本実施形態における内部空間は、凹部４９の内側の空間に相当する。蓋部材４０は、平板状の天壁部４１と、天壁部４１の外縁からベース部材３０に向かって延在する側壁部４２とを有している。蓋部材４０の凹部４９は、天壁部４１と側壁部４２とによって形成されている。蓋部材４０はさらに、側壁部４２のベース部材３０側の先端部に接続されており且つ基体３１の上面３１Ａに沿って外側に延在するフランジ部４３を有している。基体３１の上面３１Ａを平面視したとき、フランジ部４３は、水晶振動素子１０を囲むように枠状に延在している。

【0035】

蓋部材４０の材質は、望ましくは導電材料であり、さらに望ましくは気密性の高い金属材料である。蓋部材４０が導電材料で構成されることによって、内部空間への電磁波の出入りを低減する電磁シールド機能が蓋部材４０に付与される。熱応力の発生を抑制する観点から、蓋部材４０の材質は、基体３１に近い熱膨張率を有する材料であることが望ましく、例えば常温付近での熱膨張率がガラスやセラミックと広い温度範囲で一致するＦｅ－Ｎｉ－Ｃｏ系合金である。

【0036】

接合部材５０は、ベース部材３０及び蓋部材４０の各全周に亘って設けられ、矩形の枠状をなしている。ベース部材３０の上面３１Ａを平面視したとき、第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは接合部材５０の内側に配置されており、接合部材５０は水晶振動素子１０を囲むように設けられている。接合部材５０は、ベース部材３０と蓋部材４０とを接合し、内部空間に相当する凹部４９を封止している。具体的には、接合部材５０は、基体３１とフランジ部４３とを接合している。

【0037】

接合部材５０は、例えば、基体３１の上面３１Ａに設けられたモリブデン（Ｍｏ）からなるメタライズ層と、メタライズ層とフランジ部４３との間に設けられた金錫（Ａｕ－Ｓｎ）系の共晶合金からなる金属半田層とによって設けられている。接合部材５０の材質は上記に限定されるものではないが、水晶振動素子１０の周波数特性の変動を抑制する観点から透湿性が低いことが望ましく、ガス透過性が低いことがさらに望ましい。また、接合部材５０を介して蓋部材４０を接地電位に電気的に接続するためには、接合部材５０が導電性を有することが望ましい。

【0038】

接合部材５０は上記の金属接合に限定されるものではない。接合部材５０は、例えば樹脂系接着剤やガラス系接着剤によって設けられてもよい。接合部材５０を接着剤によって設ける場合、接合部材５０は、導電性接着剤によって設けられてもよく、絶縁性接着剤によって設けられてもよい。また、ベース部材３０と蓋部材４０とは、シーム溶接によって接合されてもよい。

【0039】

樹脂部材７０は、内部空間に存在する異物ＤＳを被覆するための樹脂膜ＣＴの供給源となる。具体的には、樹脂部材７０から飛散した樹脂材料が、内部空間の内壁、すなわち、水晶振動素子１０、ベース部材３０、蓋部材４０、接合部材５０等の内部空間に露出する表面に堆積し、樹脂膜ＣＴを当該表面に形成する。樹脂膜ＣＴによって被覆された異物ＤＳはその位置が固定される。このため、例えば、落下等によって水晶振動子１に衝撃が作用した場合や、異物ＤＳが付着した水晶振動素子１０が励振された場合であっても、異物ＤＳの水晶振動素子１０への付着又は水晶振動素子１０からの脱落は抑制される。

【0040】

樹脂部材は、内部空間においてベース部材３０及び蓋部材４０の少なくとも一方に設けられていればよく、樹脂部材７０は、ベース部材３０に設けれている。図３に示すように、平面視において、樹脂部材７０は、水晶振動素子１０の外側の領域に設けられており、水晶振動素子１０の振動を阻害しない。樹脂部材７０は、接合部材５０から離間しており、平面視において水晶振動素子１０と接合部材５０との間の領域に設けられている。また、樹脂部材７０は、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂから離間している。

【0041】

樹脂部材７０は、例えば、シリコーン樹脂や、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、等を主成分とする非導電性の樹脂材料によって形成される。樹脂部材７０は加熱によって樹脂膜ＣＴを供給可能であれば、その材料を上記に限定されるものではない。樹脂部材７０から飛散する樹脂膜ＣＴの原料は、例えば、樹脂部材７０を設けるときに発生した未反応モノマーやオリゴマー等、又は、樹脂部材７０の熱分解によって発生した低分子量ポリマーやオリゴマー等である。なお、接合部材５０が樹脂によって設けられる場合、樹脂部材７０の耐熱性は、接合部材５０の耐熱性より低いことが望ましい。これによれば、封止性を損なうことなく、樹脂部材７０から樹脂膜ＣＴの原料を供給することができる。

【0042】

樹脂部材７０は、４つの樹脂片７１，７２，７３，７４を含んでいる。樹脂片７１は水晶振動素子１０に対してＸ軸正方向側に位置し、樹脂片７２は水晶振動素子１０に対してＸ軸負方向側に位置し、樹脂片７３は水晶振動素子１０に対してＺ’軸正方向側に位置し、樹脂片７４は水晶振動素子１０に対してＺ’軸負方向側に位置している。すなわち、平面視において、樹脂片７１と樹脂片７２とは水晶振動素子１０の互いに対向する短辺にそれぞれ隣接し、樹脂片７３と樹脂片７４とは水晶振動素子１０の互いに対向する長辺にそれぞれ隣接している。

【0043】

樹脂膜ＣＴのムラを低減するため、樹脂膜ＣＴの供給源となる複数の樹脂片７１～７４は、水晶振動素子１０の周囲に均等に配置されている。言い換えると、平面視において水晶振動素子１０を囲む周方向において、複数の樹脂片７１～７４のうち互いに隣接する樹脂片の間隔は略等しい。具体的には、樹脂片７１と樹脂片７３との間隔、樹脂片７３と樹脂片７２との間隔、樹脂片７２と樹脂片７４との間隔、及び、樹脂片７４と樹脂片７１との間隔は、互いに略等しい。さらに樹脂膜ＣＴのムラを低減するため、樹脂片７１及び樹脂片７２のそれぞれは、水晶振動子１のＺ’軸方向における中央部に設けられ、樹脂片７３及び樹脂片７４のそれぞれは、水晶振動子１のＸ軸方向における中央部に設けられている。

【0044】

なお、樹脂部材７０に含まれる樹脂片の数は４つに限定されるものではない。樹脂片の数は３つ以下でもよく、５つ以上でもよい。但し、樹脂片のすくなくとも１つは、望ましくは、水晶振動素子１０における導電性保持部材３６ａ，３６ｂとは反対側に設けられている。例えば、樹脂部材７０は図３に示した樹脂片７１のみから成ってもよく、図３に示した樹脂片７２を除く樹脂片７１，７３，７４を含んでもよい。これらの場合、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂも樹脂膜ＣＴの供給源とすることで、樹脂片７２を省略することによる省スペース化を図りつつ、樹脂膜ＣＴのムラを低減することができる。樹脂部材７０は、水晶振動素子１０の角部の近傍に配置された樹脂片を含んでもよい。

【0045】

次に、図４を参照しつつ、第１実施形態に係る水晶振動子１の製造方法について説明する。図４は、第１実施形態に係る水晶振動子の製造方法を概略的に示すフローチャートである。

【0046】

まず、ベース部材３０を準備する（Ｓ１０）。

【0047】

ベース部材３０は、例えば、セラミック粉末を焼結して形成される。一例として、アルミナのグリーンシートに貫通孔を形成、貫通孔に電極材料を充填する。次に、グリーンシートに金属膜を印刷（スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷など）し、グリーンシート、電極材料及び金属膜を焼結する。これにより、アルミナのグリーンシートは基体３１となり、電極材料は貫通電極３４ａ，３４ｂとなり、金属膜は接合部材５０のメタライズ層、電極パッド３３ａ，３３ｂ及び外部電極３５ａ～３５ｄとなる。金属膜の成膜方法は上記の印刷法に限定されるものではなく、各種の塗布法（キャスト、ディスペンスなど）、及び各種の湿式メッキ法（無電解メッキ、溶融メッキ、電気メッキなど）などのウェットプロセスによって形成されてもよい。

【0048】

基体３１は、インゴットから切り出したウェハによって形成されてもよい。金属膜は、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）などの各種の気相成長法を一例とするドライプロセスによって形成されてもよい。接合部材５０のメタライズ層、電極パッド３３ａ，３３ｂ及び外部電極３５ａ～３５ｄのそれぞれの少なくとも一部は、グリーンシートの焼結後に形成されてもよい。

【0049】

次に、蓋部材４０を準備する（Ｓ２０）。

【0050】

蓋部材４０は、例えば、金属板のプレス加工によって形成される。一例として、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ系合金からなる金属板を用意する。次に、金属板をパンチで押し込んで凹状に変形させ、天壁部４１、側壁部４２及びフランジ部４３の形状を形成する。

【0051】

蓋部材４０は、セラミック基板や水晶基板等にエッチング加工によって凹部４９を設けることで形成されてもよい。

【0052】

次に、水晶振動素子１０を搭載する（Ｓ３０）。

【0053】

まず、水晶振動素子を準備する。水晶の結晶体をスライスして水晶ウェハを形成する。水晶ウェハには、化学機械研磨などの平坦化処理や、リンス液による洗浄処理など、適宜必要な処理が実施されてもよい。次に、水晶ウェハの一部を除去加工し、互いに連結した複数の水晶片の輪郭を形成する。次に、複数の水晶片のそれぞれの一部を除去加工し、複数の水晶片のそれぞれをメサ型構造に加工する。除去加工は、例えばフォトリソグラフィを利用したエッチングによって行われるが、プラズマＣＶＭ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）などの他の処理方法によって実施されてもよい。

【0054】

次に、複数の水晶片のそれぞれの表面に金属膜を設け、フォトリソグラフィを利用したエッチングによって金属膜の一部を除去加工し、金属膜から電極を形成する。なお、電極の形成方法はエッチングに限定されるものではなく、電極はリフトオフによって形成されてもよい。

【0055】

最後に、水晶振動素子を個片化する。複数の水晶片を連結する部分には、周囲よりも厚みの薄い薄肉部分が形成されており、曲げ応力を加えることで薄肉部分が亀裂の起点となり、複数の水晶片を連結する部分が割断される。薄肉部分は、例えば、複数の水晶片の輪郭を形成する工程や、複数の水晶片のそれぞれをメサ型構造に加工する工程におけるエッチングを利用して形成される。薄肉部分は、スクライブツールによって形成されてもよい。なお、水晶振動素子は、レーザーカッターやダイシングソーなどによる切断によって個片化されてもよい。

【0056】

次に、水晶振動素子１０をベース部材３０に接合する。ます、熱硬化性樹脂を含む導電性接着剤ペーストを準備する。次に、昇温していないホットプレートの上にベース部材３０を載置する。次に、ベース部材３０の第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂのそれぞれの上に導電性接着剤ペーストを塗布する。次に、水晶振動素子１０の先端がベース部材３０に接触しないように、導電性接着剤ペーストの上に水晶振動素子１０を載置する。次に、ホットプレートで加熱して導電性接着剤ペーストを硬化させて第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂを形成する。これにより、ベース部材３０の第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂのそれぞれと、水晶振動素子１０の第１接続電極１６ａ及び第２接続電極１６ｂのそれぞれとを接合する。

【0057】

なお、導電性接着剤ペーストの上に水晶振動素子１０を載置する前に、導電性接着剤ペーストの粘度を調整するための予備加熱を行ってもよい。また、導電性接着剤ペーストの樹脂組成物は、熱硬化性樹脂の組成物に限定されず、光（ＵＶ）硬化性樹脂の組成物を含んでもよい。この場合、本工程Ｓ４０では、導電性接着剤ペーストに光（ＵＶ）を照射する工程を含んでもよい。

【0058】

樹脂部材７０を設ける工程では、例えば、まず、水晶振動素子１０を搭載する前のベース部材３０に、熱硬化性樹脂を含む非導電性の樹脂系接着剤ペーストを塗布する。次に、加熱によって導電性接着剤ペーストを硬化させて、樹脂部材７０を形成する。樹脂部材７０となる樹脂系接着剤ペーストを硬化させる加熱処理は、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂとなる導電性接着剤ペーストを硬化させる加熱処理と同時に行われる。

【0059】

樹脂部材７０を硬化させる加熱処理は、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂを硬化させる加熱処理の前又は後に行われてもよい。また、樹脂部材７０は、ベース部材３０に水晶振動素子１０を搭載した後に設けられてもよい。樹脂部材７０は、光硬化性樹脂を含む樹脂系接着剤ペーストによって形成されてもよい。

【0060】

次に、水晶振動素子１０を収容する（Ｓ４０）。

【0061】

まず、蓋部材４０を収納トレイに入れる。収納トレイには、蓋部材４０がほぼ隙間なく収納可能な有底の開口部が設けられている。天壁部４１の天壁上面４１Ａを開口部の底に向けて、蓋部材を開口部に収納する。

【0062】

次に、フランジ部４３のフランジ下面４３Ｂの上に、金属半田を設ける。金属半田は、金錫（Ａｕ－Ｓｎ）系の共晶合金である。なお、金属半田は、ベース部材３０に設けられたメタライズ層の上に設けられていてもよい。

【0063】

次に、ベース部材を収納トレイに入れる。水晶振動素子１０を蓋部材４０側に向けて、水晶振動素子１０が搭載されたベース部材３０を開口部に収納する。このとき、蓋部材４０の金属半田に、ベース部材３０のメタライズ層が重なる。

【0064】

次に、ベース部材３０と蓋部材４０とを接合する（Ｓ５０）。

【0065】

金属半田を加熱して軟化させ、軟化した金属半田を冷却して固化させる。固化した金属半田はベース部材３０のメタライズ層とともに接合部材５０を形成し、ベース部材３０と蓋部材４０とを接合して内部空間に相当する凹部４９を封止する。工程Ｓ５０における加熱処理は、本発明に係る「第１加熱処理」の一例に相当する。

【0066】

次に、樹脂膜ＣＴを形成する（Ｓ６０）。

【0067】

封止された水晶振動子１を加熱し、樹脂部材７０から樹脂膜ＣＴの原料を供給する。具体的には、樹脂部材７０から樹脂膜ＣＴの原料を飛散させ、当該原料を内部空間の露出面に堆積させて樹脂膜ＣＴを成膜する。樹脂膜ＣＴは、水晶振動素子１０、ベース部材３０、蓋部材４０及び接合部材５０を覆う。工程Ｓ６０における加熱処理は、本発明に係る「第２加熱処理」の一例に相当する。

【0068】

なお、本実施形態において、第１加熱処理と第２加熱処理とは異なる加熱処理であるとして説明したが、第１加熱処理と第２加熱処理とは同一加熱処理であってもよい。すなわち、一回の加熱処理で、ベース部材３０と蓋部材４０とを接合するとともに、樹脂膜ＣＴを形成してもよい。

【0069】

最後に、水晶振動子１を収納トレイから取り出す。

【0070】

なお、ベース部材３０を準備する工程Ｓ１０と、蓋部材４０を準備する工程Ｓ２０と、水晶振動素子１０を準備する工程との順番は、上記に限定されるものではない。工程Ｓ１０は、工程Ｓ２０の後に実施されてもよく、水晶振動素子１０を準備する工程の後に実施されてもよい。工程Ｓ２０は、水晶振動素子１０を準備する工程の後に実施されてもよい。

【0071】

また、樹脂部材７０となる樹脂系接着剤ペーストは、水晶振動素子１０を収容する工程Ｓ４０の後に硬化させてもよい。例えば、ベース部材３０と蓋部材４０とを接合する工程Ｓ５０の接合部材５０を硬化させる加熱処理を利用して、樹脂部材７０となる樹脂系接着剤ペーストを加熱して硬化させてもよい。このような場合、樹脂部材７０の硬化工程において樹脂膜ＣＴを形成してもよい。

【0072】

以上のように、第１実施形態では、異物ＤＳを被覆するための樹脂膜ＣＴの供給源となる樹脂部材７０がベース部材３０に設けられている。これによれば、異物ＤＳの水晶振動素子１０への付着又は水晶振動素子１０からの脱落が抑制されることにより、周波数変動が抑制される。

【0073】

樹脂部材７０は、平面視において水晶振動素子１０の外側の領域に設けられているため、水晶振動素子１０と樹脂部材７０との干渉による振動特性の劣化が生じない。

【0074】

樹脂部材７０は複数の樹脂片７１～７４からなり、平面視において複数の樹脂片７１～７４は水晶振動素子１０の周囲に均等に配置さているため、樹脂膜ＣＴのムラを低減することができる。

【0075】

なお、複数の樹脂片７１～７４の少なくとも１つは、平面視において水晶振動素子１０における導電性保持部材３６ａ，３６ｂとは反対側に設けられている。したがって、たとえ平面視において水晶振動素子１０における導電性保持部材３６ａ，３６ｂ側の樹脂片を省略したとしても、導電性保持部材３６ａ，３６ｂも樹脂膜ＣＴの供給源として利用することで、樹脂膜ＣＴのムラを低減することができる。つまり、樹脂片の一部省略によって小型化しつつ周波数変動を抑制することができる。

【0076】

以下に、本発明の他の実施形態に係る水晶振動子１の構成について説明する。なお、下記の実施形態では、上記の第１実施形態と共通の事柄については記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については逐次言及しない。

【0077】

＜第２実施形態＞
図５を参照しつつ、第２実施形態に係る水晶振動子２の構成について説明する。図５は、第２実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。

【0078】

本実施形態において、樹脂部材２７０は、蓋部材４０の天壁部４１に設けられている。なお、樹脂部材２７０は、蓋部材４０の側壁部４２に設けられてもよい。

【0079】

＜第３実施形態＞
図６を参照しつつ、第２実施形態に係る水晶振動子３の構成について説明する。図６は、第３実施形態に係るベース部材及び水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。

【0080】

平面視において、樹脂部材３７０は、水晶振動素子１０を囲む枠状に設けられている。なお、樹脂部材３７０は水晶振動素子１０を囲む領域において、水晶振動素子１０又は接合部材５０に沿って設けられていれば、その形状は枠状に限定されるものではない。例えば、樹脂部材３７０は、水晶振動素子１０の角部に沿ってＬ字状に設けられてもよく、水晶振動素子１０における導電性保持部材３６ａ，３６ｂの側とは反対側においてＵ字状に設けられてもよい。

【0081】

以下に、本発明の実施形態の一部又は全部を付記する。なお、本発明は以下の付記に限定されるものではない。

【0082】

本発明の一態様によれば、圧電片及び圧電片に電圧を印加可能に構成された励振電極を有する水晶振動素子と、水晶振動素子が搭載されたベース部材と、水晶振動素子とベース部材とを電気的に接続する導電性保持部材と、ベース部材との間に設けられた内部空間に水晶振動素子を収容する蓋部材と、ベース部材と蓋部材とを接合する接合部材と、を備え、内部空間において、ベース部材及び蓋部材の少なくとも一方には、内部空間に存在する異物を被覆するための樹脂膜の供給源となる樹脂部材が設けられている、水晶振動子が提供される。

【0083】

一態様として、平面視において、樹脂部材は、水晶振動素子の外側の領域に設けられている。

【0084】

一態様として、樹脂部材は、複数の樹脂片を含む。

【0085】

一態様として、平面視において、複数の樹脂片は、水晶振動素子の周囲に均等に配置されている。

【0086】

一態様として、平面視において、複数の樹脂片の少なくとも１つは、水晶振動素子における導電性保持部材とは反対側に設けられている。

【0087】

一態様として、平面視において、樹脂部材は、水晶振動素子の少なくとも一部を囲むＬ字状、Ｕ字状又は枠状に設けられている。

【0088】

一態様として、樹脂部材は、接合部材から離間している。

【0089】

本発明の他の一態様によれば、ベース部材を準備することと、蓋部材を準備することと、ベース部材及び蓋部材の少なくとも一方に樹脂部材を設けることと、ベース部材に水晶振動素子を搭載することと、ベース部材及び蓋部材の一方に他方を搭載することと、ベース部材と蓋部材との間の内部空間に収容された樹脂部材を供給源として、内部空間に存在する異物を被覆するために樹脂膜を形成することと、を含む、水晶振動子の製造方法が提供される。

【0090】

一態様として、ベース部材と蓋部材との接合部材を加熱する第１加熱処理と、樹脂部材を供給源として樹脂膜を形成する第２加熱処理とを含む。

【0091】

一態様として、第１加熱処理と第２加熱処理とは、同一加熱処理である。

【0092】

一態様として、第１加熱処理と第２加熱処理とは、異なる加熱処理である。

【0093】

なお、本発明に係る実施形態は、水晶振動子に限定されるものではなく、他の圧電振動子（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｕｎｉｔ）にも適用可能である。本実施形態に係る圧電振動子に好適に用いられる圧電片としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）や窒化アルミニウムなどの圧電セラミック、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどの圧電単結晶、を挙げることができるが、これらに限定されるものではなく適宜選択可能である。

【0094】

本発明に係る実施形態は、タイミングデバイス、発音器、発振器、荷重センサなど、圧電効果により電気機械エネルギー変換を行うデバイスであれば、特に限定されることなく適宜適用可能である。

【0095】

以上説明したように、本発明の一態様によれば、周波数変動が抑制可能な圧電振動子及びその製造方法が提供できる。

【0096】

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0097】

１…水晶振動子、
１０…水晶振動素子、
１１…水晶片、
１４ａ，１４ｂ…励振電極、
１５ａ，１５ｂ…引出電極、
１６ａ，１６ｂ…接続電極、
１７…励振部、
１８…周辺部、
３０…ベース部材、
３６ａ，３６ｂ…導電性保持部材
４０…蓋部材、
５０…接合部材
７０…樹脂部材、
７１，７２，７３，７４…樹脂片、
ＣＴ…樹脂膜、
ＤＳ…異物。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】