JP6015010B2 - 振動素子、振動子、発振器および電子機器 - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態に係る振動素子を示し、(a)は平面図、(b)は(a)に示すA−A´部の断面図、(c)は(a)に示すB−B´部の断面図である。図1(a)に示すように、振動素子1は、圧電材料から形成された圧電基板10と、圧電基板10の両面に形成された電極20と、を備えている。圧電基板10は、矩形の平面形状に薄肉の平板状に形成された振動部11と、振動部11の矩形平面の3辺と繋がる振動部11より厚肉に形成された厚肉部としての支持部12と、を備えている。図1(b)に示すように、振動部11の振動の主面としての一方の面11a(以降、第1振動面11aという)は、支持部12の一方の面12a(以降、第1支持面12aという)より段差面12bと繋がり、いわゆる振動部11は支持部12から陥没した形態となっている。しかし、振動部11の振動の主面としての他方の面11b(以降、第2振動面11bという)と支持部12の他方の面12c(以降、第2支持面12cという)とは、同一面に形成されている。
第2実施形態として、上述した第1実施形態に係る振動素子1の圧電基板10への電極20の形成方法の一つの実施形態を例示する。図4は、第2実施形態に係る圧電基板10への電極20の形成方法を示すフローチャートである。また、図5,6は振動素子1の製造方法を示す図1に示すA−A´部における概略断面図、および概略平面図である。
まず、図5(a)に示すように、水晶により形成された圧電基板10を準備する圧電基板準備工程(S1)を行う。圧電基板準備工程(S1)では、検査等の品質チェックにより良品と判定された圧電基板10を、洗浄、計数、冶具への取り付け、などを行い、次の第1導電層成膜工程に移行する。
第1導電層成膜工程(S2)では、図5(b)に示すように、圧電基板10の主面側の両面全面に第1導電層31a,32aを成膜する。成膜材料としては、圧電基板10を形成する水晶との密着性に優れるニッケル(Ni)を、スパッタリング法、蒸着法あるいはCVD法などの方法により約7nmの厚さに成膜する。成膜後、次の第2導電層成膜工程へ移行する。なお、第1導電層成膜工程(S2)において、圧電基板10の図示側面部10aに第1導電層31a,32aが成膜されてもよい。
第2導電層成膜工程(S3)では、図5(c)に示すように、第1導電層成膜工程(S2)において成膜された第1導電層31a,32aの表面に第2導電層31b,32bを成膜する。成膜材料としては導電性、耐食性に優れる金(Au)を、スパッタリング法、蒸着法あるいはCVD法などの方法により約60nmの厚さに成膜する。なお、第2導電層成膜工程(S3)においても、圧電基板10の図示側面部10a側に第2導電層31b,32bが成膜されてもよい。
第2導電層成膜工程(S3)によって第2導電層31b,32bが形成されると、マスク形成工程(S4)に移行する。マスク形成工程(S4)は、図5(d)に示すように励振電極21a,22aに対応する領域を覆うようにマスク40を形成する。マスク40は、例えばステンレス、チタンなどの金属によってマスク40を成形し第2導電層31b,32b表面に接着剤などにより固着する方法、あるいは、耐熱樹脂材料を第2導電層31b,32b表面にマスク40の形状に形成する方法、などによって形成される。マスク40が形成され、第3導電層成膜工程に移行する。
第3導電層成膜工程(S5)では、図6(e)に示すように、マスク形成工程(S4)によって形成されたマスク40の表面も含め、第2導電層31b,32b表面上に第3導電層31c,32cを成膜する。第3導電層31c,32cは導電膜として金を、スパッタリング法、蒸着法あるいはCVD法などの方法により約200nmの厚さに成膜する。これによって、後述する方法によって形成されるリード電極21b,22bが、励振電極21a,22aより厚く成膜することができる。
エッチングマスク工程(S6)では、図6(g)に示すように、いわゆるファオトリソグラフィ技術を用いてエッチングパターンにレジスト剤を成形しエッチングマスク50を形成する。すなわち、電極20に対応する領域形状に、エッチングマスク50が形成される。エッチングマスク50が形成された後、電極エッチング工程に移行する。
電極エッチング工程(S7)では、導電層を形成するNiおよびAuを除去することができるエッチング液に浸漬することにより、図6(h)に示すように、エッチングマスク50に覆われていない導電層が圧電基板10から除去される。そして、エッチングマスク50を除去することにより、図1あるいは図3に示す振動素子1が形成される。
第3実施形態として、第1実施形態に係る振動素子1を備える振動子を説明する。図7は、第3実施形態に係る振動子100を示し、(a)は蓋部材を省略した平面図、(b)は(a)に示すC−C´部の断面図である。振動子100は、図7(a),(b)に示すように、矩形の箱状に形成されたパッケージ本体200と、金属あるいはセラミックスもしくはガラスなどから形成される蓋部材300と、により形成されるパッケージ400の内部に、振動素子1が気密に収納される構成となっている。
第4実施形態として、第1実施形態に係る振動素子1を備える電子デバイスとしての発振器を説明する。図8は、第3実施形態に係る発振器1000を示し、(a)は蓋部材を省略した平面図、(b)は(a)に示すD−D´部の断面図である。発振器1000は、図8(a),(b)に示すように、パッケージ本体1100と蓋部材1200とにより形成されるパッケージ1300の内部に、振動素子1と、振動素子1を励振させる発振回路を含む半導体装置1410と、電圧により容量が変化する可変容量素子、もしくは温度により抵抗値が変化するサーミスター、インダクターなどの少なくともどちらかである電子部品1420と、を備えている。
図9は、電子機器の一例を示す概略構成図である。電子機器2000は、第3実施形態に係る振動子100を備えている。電子機器2000としては、伝送機器などが挙げられ、電子機器2000において振動子100は、基準信号源、あるいは電圧可変型発振器(VCXO)などとして用いられ、小型で特性の良好な電子機器2000を得ることができる。
Claims (7)
- 振動部と、
前記振動部の主面に対する平面視において、前記振動部と並んでいると共に、
前記振動部と繋がっており、かつ前記振動部の厚さより厚さが厚い厚肉部と、
前記振動部の両主面のそれぞれに配置されている励振電極と、
前記厚肉部および前記振動部の両主面のそれぞれに配置されており、同一主面側にある前記励振電極と電気的に接続されているリード電極と、を含み、
前記励振電極の一電極膜と前記リード電極の一導電膜とが一体的に連続している同一層膜であり、
前記リード電極は、さらに前記一導電膜と同じ材質の導電層膜を有し、
前記厚肉部および前記振動部の前記両主面において、前記導電層膜は、前記厚肉部に配置されている前記リード電極の前記一導電膜の表面と、前記振動部に配置されている前記リード電極の前記一導電膜の表面と、に接続している、
ことを特徴とする振動素子。 - 請求項1に記載の振動素子において、
前記リード電極の厚さは、前記励振電極の厚さより厚い、
ことを特徴とする振動素子。 - 請求項1または2に記載の振動素子において、
前記同一層膜の材質と前記導電層膜の材質がAuであり、
前記リード電極の最上層が前記導電層膜である、
ことを特徴とする振動素子。 - 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の振動素子と、
前記振動素子が収容されているパッケージと、を備えている、
ことを特徴とする振動子。 - 請求項4に記載の振動子において、
前記パッケージが搭載面を有するパッケージ本体、蓋部材、及び前記搭載面に載置されている搭載パッド並びに電極端子を有し、
前記振動素子の両主面の内、一方の主面にある前記リード電極が、前記搭載パッドと対向しているとともに前記搭載パッドと導電性接着剤を介して導通接続しており、
前記振動素子の両主面の内、他方の主面にある前記リード電極がボンディングワイヤーを介して前記電極端子に導通接続している、
ことを特徴とする振動子。 - 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の振動素子と、前記振動素子を励振する発振回路と、を備えている、
ことを特徴とする発振器。 - 請求項4または5に記載の振動子、または請求項6に記載の発振器を備える、
ことを特徴とする電子機器。
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