JP2012009967A - Piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、厚みすべり振動モードを有するＡＴカット型の圧電振動片又は一対の振動腕を有する音叉型の圧電振動片をキャビティ内に有する圧電デバイス及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a piezoelectric device having an AT-cut type piezoelectric vibrating piece having a thickness-shear vibration mode or a tuning-fork type piezoelectric vibrating piece having a pair of vibrating arms in a cavity, and a method for manufacturing the same.
表面実装用の圧電デバイスは、シーム溶接等の封止ではなく、経済性に優れる接着材を使って樹脂封止されることがある。特に、セラミックを使わず圧電材料又はガラス材料を使ったパッケージでは接着材を使った封止又は陽極接合による封止が行われる。 A surface-mount piezoelectric device is not sealed by seam welding or the like, but may be resin-sealed using an adhesive that is economical. In particular, in a package using a piezoelectric material or a glass material without using ceramic, sealing using an adhesive or anodic bonding is performed.
特許文献１は、水晶からなる蓋体と水晶からなるパッケージベースとが陽極接合により封止された圧電デバイスを開示している。この圧電デバイスは、水晶のパッケージベースにクロム層が形成され、その上に硬質ガラスまたはソーダライムガラスが形成され、その上にクロム層が形成され、その上に水晶からなる蓋体が形成される。クロム層は陽極接合のために形成されている。 Patent Document 1 discloses a piezoelectric device in which a lid made of quartz and a package base made of quartz are sealed by anodic bonding. In this piezoelectric device, a chrome layer is formed on a quartz package base, a hard glass or soda lime glass is formed thereon, a chrome layer is formed thereon, and a lid made of quartz is formed thereon. . The chromium layer is formed for anodic bonding.
しかしながら、上記構成の圧電デバイスでは、ガラスとクロム層との陽極接合は、蓋体とパッケージベースとの接合面の表面粗さ（表面状態）が鏡面状態であることが求められる。このため、接合面に凸凹があったりすると陽極接合の接合力が弱まってしまうことがある。また、陽極接合に使用されるガラスは硬質ガラスまたはソーダライムガラスなどの金属イオンを含むガラスでなければならない。 However, in the piezoelectric device having the above-described configuration, the anodic bonding between the glass and the chromium layer is required to have a mirror surface state of the surface roughness (surface state) of the bonding surface between the lid and the package base. For this reason, if there are irregularities on the bonding surface, the bonding force of anodic bonding may be weakened. The glass used for anodic bonding must be a glass containing metal ions such as hard glass or soda lime glass.
本発明は、陽極接合を行うことなく、第１板と第２板との接合力の強い圧電デバイスを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a piezoelectric device having a strong bonding force between a first plate and a second plate without performing anodic bonding.
第１観点の圧電デバイスは、電圧の印加により振動する圧電振動片と、圧電振動片が収納されるキャビティを形成するようにキャビティの外周に形成される第１接合面を有する第１板及びキャビティの外周に形成される第２接合面を有し前記第１板と接合する第２板とを備える。第１接合面と第２接合面との間には、第１金属膜、この第１金属膜と異なる金属の第２金属膜、第１金属膜、ガラスからなるガラス層、第１金属膜、第２金属膜及び第１金属膜が順に形成される。 A piezoelectric device according to a first aspect includes a piezoelectric vibrating piece that vibrates when a voltage is applied, and a first plate and a cavity having a first bonding surface formed on an outer periphery of the cavity so as to form a cavity in which the piezoelectric vibrating piece is housed. A second plate having a second bonding surface formed on the outer periphery of the first plate and bonded to the first plate. Between the first bonding surface and the second bonding surface, a first metal film, a second metal film of a metal different from the first metal film, a first metal film, a glass layer made of glass, a first metal film, A second metal film and a first metal film are sequentially formed.
第２観点の圧電デバイスは、電圧の印加により振動する圧電振動片と、圧電振動片が収納されるキャビティを形成するようにキャビティの外周に形成される第１接合面を有する第１板及びキャビティの外周に形成される第２接合面を有し前記第１板と接合する第２板とを備える。第１接合面と第２接合面との間には、第１金属膜、ガラスからなるガラス層、第１金属膜、第１金属膜と異なる金属の第２金属膜、第１金属膜、ガラスからなるガラス層及び第１金属膜が順に形成される。 A piezoelectric device according to a second aspect includes a piezoelectric vibrating piece that vibrates when a voltage is applied, and a first plate and a cavity having a first bonding surface formed on an outer periphery of the cavity so as to form a cavity in which the piezoelectric vibrating piece is housed. A second plate having a second bonding surface formed on the outer periphery of the first plate and bonded to the first plate. Between the first bonding surface and the second bonding surface, a first metal film, a glass layer made of glass, a first metal film, a second metal film of a metal different from the first metal film, a first metal film, and glass A glass layer and a first metal film are sequentially formed.
第３観点の圧電デバイスは、電圧の印加により振動する圧電振動片とその圧電振動片を囲むように形成された枠体とを有する圧電振動板と、圧電振動片が収納されるキャビティを形成するようにキャビティの外周に形成される第１接合面を有し枠体と接合する第１板及びキャビティの外周に形成される第２接合面を有し枠体と接合する第２板とを備える。第１接合面と枠体との間には、第１金属膜、この第１金属膜と異なる金属の第２金属膜、第１金属膜、ガラスからなるガラス層、第１金属膜、第２金属膜及び第１金属膜が順に形成される。 A piezoelectric device according to a third aspect forms a piezoelectric vibrating plate having a piezoelectric vibrating piece that vibrates by application of a voltage and a frame formed to surround the piezoelectric vibrating piece, and a cavity in which the piezoelectric vibrating piece is housed. A first plate having a first joint surface formed on the outer periphery of the cavity and joining the frame, and a second plate having a second joint surface formed on the outer periphery of the cavity and joining the frame. . Between the first joint surface and the frame, a first metal film, a second metal film of a metal different from the first metal film, a first metal film, a glass layer made of glass, a first metal film, a second A metal film and a first metal film are sequentially formed.
第４観点の圧電デバイスは、電圧の印加により振動する圧電振動片とその圧電振動片を囲むように形成された枠体とを有する圧電振動板と、圧電振動片が収納されるキャビティを形成するようにキャビティの外周に形成される第１接合面を有し枠体と接合する第１板及びキャビティの外周に形成される第２接合面を有し枠体と接合する第２板とを備える。第１接合面と枠体との間には、第１金属膜、ガラスからなるガラス層、第１金属膜、第１金属膜と異なる金属の第２金属膜、第１金属膜、ガラスからなるガラス層及び第１金属膜が順に形成される。 A piezoelectric device according to a fourth aspect forms a piezoelectric vibrating plate having a piezoelectric vibrating piece that vibrates when a voltage is applied and a frame formed so as to surround the piezoelectric vibrating piece, and a cavity that houses the piezoelectric vibrating piece. A first plate having a first joint surface formed on the outer periphery of the cavity and joining the frame, and a second plate having a second joint surface formed on the outer periphery of the cavity and joining the frame. . Between the first bonding surface and the frame, the first metal film, a glass layer made of glass, the first metal film, a second metal film of a metal different from the first metal film, the first metal film, and glass are used. A glass layer and a first metal film are sequentially formed.
第５観点の圧電デバイスにおいて、第１金属膜はクロム、ニッケル、タングステン又はそれらの合金の一つからなり、第２金属膜は、金又は銀からなる。 In the piezoelectric device according to the fifth aspect, the first metal film is made of chromium, nickel, tungsten or one of their alloys, and the second metal film is made of gold or silver.
第６観点の圧電デバイスにおいて、ガラス層は液状のガラスペーストからなり、バナジウムを含んでいる。 In the piezoelectric device according to the sixth aspect, the glass layer is made of a liquid glass paste and contains vanadium.
本発明は、陽極接合を行うことなく、第１板と第２板との接合力の強い圧電デバイスが得られる。 According to the present invention, a piezoelectric device having a strong bonding force between the first plate and the second plate can be obtained without performing anodic bonding.
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下の各実施形態において、圧電振動片としてＡＴカットの水晶振動片が使われている。ここで、ＡＴカットの水晶振動片は、主面（ＹＺ面）が結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、Ｘ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向に３５度１５分傾斜されている。このため、以降の各実施形態ではＡＴカットの水晶振動片の軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をＸ’軸、Ｙ’軸及びＺ’軸として用いる。また本明細書の説明としてＹ’軸方向の高低を、＋方向を高く−方向を低いと表現する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In each of the following embodiments, an AT-cut crystal vibrating piece is used as the piezoelectric vibrating piece. Here, in the AT-cut quartz crystal vibrating piece, the main surface (YZ plane) is inclined 35 degrees 15 minutes from the Z axis to the Y axis direction with respect to the Y axis of the crystal axis (XYZ). . For this reason, in the following embodiments, the new axes that are inclined with respect to the axial direction of the AT-cut quartz crystal vibrating piece are used as the X ′ axis, the Y ′ axis, and the Z ′ axis. In the description of the present specification, the height in the Y′-axis direction is expressed as the + direction being high and the − direction being low.
（第１実施形態）
＜第１水晶振動子１００Ａの全体構成＞
第１水晶振動子１００Ａの全体構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。
図１は、第１水晶振動子１００Ａの分解斜視図である。図２（ａ）はリッド部１１Ａとベース部１２Ａとが接合される前の第１水晶振動子１００Ａの断面図である。図２（ｂ）はリッド部１１Ａとベース部１２Ａとが接合された後の第１水晶振動子１００Ａの断面図である。
(First embodiment)
<Overall Configuration of First Crystal Resonator 100A>
The overall configuration of the first crystal unit 100A will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an exploded perspective view of the first crystal unit 100A. FIG. 2A is a cross-sectional view of the first crystal unit 100A before the lid portion 11A and the base portion 12A are joined. FIG. 2B is a cross-sectional view of the first crystal unit 100A after the lid portion 11A and the base portion 12A are joined.
図１に示されたように、第１水晶振動子１００Ａは、リッド側凹部１１１を有するリッド部１１Ａと、ベース側凹部１２１を有するベース部１２Ａと、ベース側凹部１２１内に載置される水晶振動片１０とを備える。 As shown in FIG. 1, the first crystal resonator 100A includes a lid portion 11A having a lid-side recess 111, a base portion 12A having a base-side recess 121, and a crystal placed in the base-side recess 121. And a vibrating piece 10.
ここで、水晶振動片１０は水晶片１０１により構成され、その水晶片１０１の中央付近の両主面に一対の励振電極１０２ａ、１０２ｂが対向して配置されている。水晶振動片１０は導電性接着剤１３によりベース部１２Ａに接着されている（図２を参照）。また、励振電極１０２ａは、引出電極１０９ａ、導電性接着剤１３及び接続電極１２３を介してベース部１２Ａのスルーホール１４ａに形成された接続電極１４１に接続される。また、図２に示されたように励振電極１０２ｂは、引出電極１０９ｂ、導電性接着剤１３及び接続電極１２３を介してベース部１２Ａのスルーホール１４ｂに形成された接続電極１４１に接続される。 Here, the crystal vibrating piece 10 is composed of a crystal piece 101, and a pair of excitation electrodes 102 a and 102 b are arranged to face both main surfaces near the center of the crystal piece 101. The quartz crystal vibrating piece 10 is bonded to the base portion 12A with a conductive adhesive 13 (see FIG. 2). The excitation electrode 102a is connected to the connection electrode 141 formed in the through hole 14a of the base portion 12A via the extraction electrode 109a, the conductive adhesive 13, and the connection electrode 123. 2, the excitation electrode 102b is connected to the connection electrode 141 formed in the through hole 14b of the base portion 12A through the extraction electrode 109b, the conductive adhesive 13, and the connection electrode 123.
さらに、スルーホール１４ａ、１４ｂの接続電極１４１はベース部１２Ａの底面に形成された一対の外部電極１５にそれぞれ接続されている。そして、一対の外部電極１５が外部電源（図示しない）の両極にそれぞれ接続されると、水晶振動片１０の両主面が逆方向に動く厚みすべり振動する。両主面の厚さに応じて水晶振動片１０は数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚで振動する。また、ベース部１２Ａに形成されたスルーホール１４ａ、１４が充填材１４２により充填されてキャビティＣＴ内を窒素ガスや真空などで気密的に封止する。 Furthermore, the connection electrodes 141 of the through holes 14a and 14b are respectively connected to a pair of external electrodes 15 formed on the bottom surface of the base portion 12A. When the pair of external electrodes 15 are respectively connected to both poles of an external power source (not shown), both the main surfaces of the crystal vibrating piece 10 vibrate in a thickness-slip direction that moves in opposite directions. The quartz crystal vibrating piece 10 vibrates at several MHz to several hundred MHz depending on the thicknesses of both main surfaces. Further, the through holes 14a and 14 formed in the base portion 12A are filled with the filler 142, and the cavity CT is hermetically sealed with nitrogen gas or vacuum.
図１及び図２に示されたように、リッド部１１Ａは水晶などの圧電体又はガラスなどで形成されたリッド１１０Ａ、封止ガラス膜及び複数の金属層を備える。またリッド１１０Ａは、リッド側凹部１１１とこのリッド側凹部１１１の外周に幅ＷＩの第１端面Ｍ１を有するリッド側突起部１１２とを備える。リッド側突起部１１２の第１端面Ｍ１にはクロム（Ｃｒ）層ｓ１、金（Ａｕ）層ｒ１及びクロム層ｓ２が順に形成され、クロム層ｓ２には封止ガラス膜ｇ１が形成されている。ここで、クロム層ｓ１、ｓ２の厚さは例えば０．０５μｍ〜０．１μｍであり、金層ｒ１の厚さは例えば０．２μｍ〜２μｍであり、封止ガラス膜ｇ１の厚さは例えば１０μｍ〜１５μｍである。 As shown in FIGS. 1 and 2, the lid portion 11 </ b> A includes a lid 110 </ b> A formed of a piezoelectric material such as quartz or glass, a sealing glass film, and a plurality of metal layers. The lid 110 </ b> A includes a lid-side recess 111 and a lid-side protrusion 112 having a first end face M <b> 1 having a width WI on the outer periphery of the lid-side recess 111. A chromium (Cr) layer s1, a gold (Au) layer r1, and a chromium layer s2 are sequentially formed on the first end face M1 of the lid-side protrusion 112, and a sealing glass film g1 is formed on the chromium layer s2. Here, the thickness of the chromium layers s1 and s2 is, for example, 0.05 μm to 0.1 μm, the thickness of the gold layer r1 is, for example, 0.2 μm to 2 μm, and the thickness of the sealing glass film g1 is, for example, 10 μm. ~ 15 μm.
封止ガラス膜ｇ１は３５０℃〜４００℃で溶融する鉛フリーのバナジウム系ガラスである。バナジウム系ガラスはバインダーと溶剤とが加えられペースト状であり、焼成されることで他の部材と接着する。バナジウム系ガラスの融点は圧電体又はガラスなどで形成されたリッド部１１Ａの融点より低く、また、このバナジウム系ガラスは接着時の気密性と耐水性・耐湿性などの信頼性が高い。さらに、バナジウム系ガラスはガラス構造を制御することにより熱膨張係数も柔軟に制御できるので、セラミックス、ガラス、半導体、金属などの熱膨張係数が異なる様々な材料と接着しやすい。 The sealing glass film g1 is lead-free vanadium glass that melts at 350 ° C. to 400 ° C. Vanadium-based glass is in the form of a paste with a binder and a solvent added, and is bonded to other members by firing. The melting point of the vanadium-based glass is lower than the melting point of the lid portion 11A formed of a piezoelectric body or glass, and the vanadium-based glass has high reliability such as hermeticity at the time of bonding, water resistance and moisture resistance. Furthermore, since the thermal expansion coefficient of vanadium glass can be controlled flexibly by controlling the glass structure, it is easy to adhere to various materials having different thermal expansion coefficients such as ceramics, glass, semiconductor, and metal.
ベース部１２Ａは、水晶などの圧電体又はガラスなどで形成されたベース１２０Ａ及び複数の金属層を備える。ベース１２０Ａは、ベース側凹部１２１と、このベース側凹部１２１の外周に幅ＷＩの第２端面Ｍ２を有するベース側突起部１２２とを備える。ベース側突起部１２２の第２端面Ｍ２にはクロム層ｓ４、金層ｒ２及びクロム層ｓ３が順に形成されている。ここで、クロム層ｓ３、ｓ４はクロム層ｓ１、ｓ２と同じ形状で、金層ｒ２は金層ｒ１と同じ形状となっている。 The base portion 12A includes a base 120A formed of a piezoelectric material such as quartz or glass, and a plurality of metal layers. The base 120A includes a base-side recess 121 and a base-side protrusion 122 having a second end face M2 having a width WI on the outer periphery of the base-side recess 121. A chrome layer s4, a gold layer r2, and a chrome layer s3 are sequentially formed on the second end face M2 of the base-side protrusion 122. Here, the chromium layers s3 and s4 have the same shape as the chromium layers s1 and s2, and the gold layer r2 has the same shape as the gold layer r1.
リッド部１１Ａとベース部１２Ａとが窒素ガス中又は真空中で３５０〜４００℃に加熱され押圧されることで、リッド部１１Ａとベース部１２Ａとは封止ガラス膜ｇ１により接合する（図２（ｂ）を参照）。つまり、リッド部１１Ａに形成された封止ガラス膜ｇ１がベース部１２Ａの第２端面Ｍ２に形成されたクロム層ｓ３に接合される。したがって、リッド部１１Ａの第１端面Ｍ１とベース部１２Ａの第２端面Ｍ２との間には、クロム層ｓ１、金層ｒ１、クロム層ｓ２、封止ガラス膜ｇ１、クロム層ｓ３、金層ｒ２及びクロム層ｓ４がその順番で配置される。このため、リッド側凹部１１１とベース側凹部１２１とは水晶振動片１０が収納されたキャビティＣＴを形成することができ、キャビティＣＴ内を窒素ガスや真空などで気密的に封止することができる。 The lid portion 11A and the base portion 12A are heated and pressed at 350 to 400 ° C. in nitrogen gas or in vacuum, whereby the lid portion 11A and the base portion 12A are joined by the sealing glass film g1 (FIG. 2 ( see b)). That is, the sealing glass film g1 formed on the lid portion 11A is bonded to the chromium layer s3 formed on the second end face M2 of the base portion 12A. Therefore, between the first end face M1 of the lid portion 11A and the second end face M2 of the base portion 12A, the chrome layer s1, the gold layer r1, the chrome layer s2, the sealing glass film g1, the chrome layer s3, and the gold layer r2. And the chromium layer s4 are arranged in that order. Therefore, the lid-side recess 111 and the base-side recess 121 can form a cavity CT in which the crystal vibrating piece 10 is accommodated, and the cavity CT can be hermetically sealed with nitrogen gas, vacuum, or the like. .
クロム（Ｃｒ）は水晶又はガラスと密着性が高いが、クロム（Ｃｒ）は空気中で酸化などによって腐食される場合が多い。これに対応して、金（Ａｕ）は化学的に非常に高い耐腐食性を有している。このため、図２（ｂ）に示されたようにクロム層同士（ｓ１及びｓ２、ｓ３及びｓ４）の間に金層ｒ１、ｒ２が形成されると、金層がクロム層の腐食を防止することができる。また、クロムの代わりに、タングステン、ニッケル又はチタン又はこれらの合金を使用してもよいし、金（Ａｕ）の代わりに銀（Ａｇ）を使用してもよい。 Chromium (Cr) has high adhesion to quartz or glass, but chromium (Cr) is often corroded by oxidation in the air. Correspondingly, gold (Au) has a very high corrosion resistance chemically. For this reason, when the gold layers r1 and r2 are formed between the chromium layers (s1 and s2, s3 and s4) as shown in FIG. 2B, the gold layer prevents corrosion of the chromium layer. be able to. Further, tungsten, nickel, titanium, or an alloy thereof may be used instead of chromium, or silver (Ag) may be used instead of gold (Au).
さらに、接着材である封止ガラスｇ１はクロム（Ｃｒ）との密着性が高く、耐水性・耐湿性に優れる。封止ガラスｇ１は空気中の水分がキャビティ内に進入したりキャビティ内の真空度を悪化させたりすることが防止できる。リッド部１１Ａとベース部１２Ａとが直接封止ガラスｇ１で接着されるよりも、クロム（Ｃｒ）を介した方がリッド部１１Ａとベース部１２Ａとの密着性が高まる。 Furthermore, the sealing glass g1 which is an adhesive has high adhesion to chromium (Cr) and is excellent in water resistance and moisture resistance. The sealing glass g1 can prevent moisture in the air from entering the cavity and deteriorating the degree of vacuum in the cavity. The adhesion between the lid portion 11A and the base portion 12A is enhanced by using chromium (Cr), rather than the lid portion 11A and the base portion 12A being directly bonded by the sealing glass g1.
第１実施形態において、リッド部１１Ａとベース部１２Ａとを接合する前に封止ガラス膜ｇ１はリッド部１１Ａのクロム層ｓ２に形成されているが、ベース部１２Ａのクロム層ｓ３に形成されてもよい。 In the first embodiment, the sealing glass film g1 is formed on the chromium layer s2 of the lid portion 11A before joining the lid portion 11A and the base portion 12A, but is formed on the chromium layer s3 of the base portion 12A. Also good.
＜第１水晶振動子１００Ａの製造方法＞
図３は、第１水晶振動子１００Ａの製造を示したフローチャートである。図３において、リッド部１１Ａの製造ステップＳ１１と、ベース部１２Ａの製造ステップＳ１２と、水晶振動片１０の製造ステップＳ１３とは別々に並行して行うことができる。図４は、第１実施形態のベースウエハ１２Ｗの平面図である。リッドウエハ１１Ｗは図４に示されたベースウエハ１２Ｗとほぼ同じ形状であるが、リッド１１０Ａの第１端面Ｍ１に封止ガラス膜ｇ１がさらに形成され、リッド側凹部１１１の底面に接続電極１２３及びスルーホール１４が形成されている点が異なっている。
<Method for Manufacturing First Crystal Resonator 100A>
FIG. 3 is a flowchart showing the manufacture of the first crystal unit 100A. In FIG. 3, the manufacturing step S11 of the lid portion 11A, the manufacturing step S12 of the base portion 12A, and the manufacturing step S13 of the crystal vibrating piece 10 can be performed separately and in parallel. FIG. 4 is a plan view of the base wafer 12W of the first embodiment. The lid wafer 11W has substantially the same shape as the base wafer 12W shown in FIG. 4, but a sealing glass film g1 is further formed on the first end face M1 of the lid 110A. The difference is that the holes 14 are formed.
図５のフローチャートはリッド部１１Ａの製造ステップＳ１１の詳細を示す。第１水晶振動子１００Ａの製造においてリッドウエハ１１Ｗとベースウエハ１２Ｗとを接合した後に第１水晶振動子１００Ａを単位として切断するので、図５では切断する前の状態を示している。また、図５のフローチャートの右図は、それぞれのステップにおける図４のリッドウエハ１１Ｗの一部を示している。図５の右図ではリッド側凹部１１１が上向きに示されている。 The flowchart in FIG. 5 shows details of the manufacturing step S11 of the lid portion 11A. Since the first crystal unit 100A is cut as a unit after the lid wafer 11W and the base wafer 12W are bonded in the manufacture of the first crystal unit 100A, FIG. 5 shows a state before the cutting. 5 shows a part of the lid wafer 11W of FIG. 4 in each step. In the right view of FIG. 5, the lid-side concave portion 111 is shown upward.
ステップＳ１１１において、図５（ａ）に示されたように、均一厚さの水晶平板のリッドウエハ１１Ｗ（図４を参照）に、リッド側凹部１１１が数百から数千個形成される。リッドウエハ１１Ｗには、エッチング又は機械加工によりリッド側凹部１１１が形成され、リッド側凹部１１１の周囲には第１端面Ｍ１が形成される。 In step S111, as shown in FIG. 5 (a), hundreds to thousands of lid-side recesses 111 are formed on a quartz flat plate lid wafer 11W (see FIG. 4) having a uniform thickness. A lid-side recess 111 is formed on the lid wafer 11W by etching or machining, and a first end face M1 is formed around the lid-side recess 111.
ステップＳ１１２において、図５（ｂ）に示されたように、スパッタリングまたは真空蒸着によってリッドウエハ１１Ｗ（図４を参照）全面にクロム層（図１のｓ１に対応）、金層（図１のｒ１に対応）及びクロム層（図１のｓ２に対応）が順に形成される。 In step S112, as shown in FIG. 5B, a chromium layer (corresponding to s1 in FIG. 1) and a gold layer (corresponding to r1 in FIG. 1) are formed on the entire surface of the lid wafer 11W (see FIG. 4) by sputtering or vacuum deposition. Corresponding) and a chromium layer (corresponding to s2 in FIG. 1) are formed in order.
ステップＳ１１３において、最も外側のクロム層（図１のｓ２に対応）全面に例えばノボラック樹脂によるポジフォトレジストなどのフォトレジストが均一に塗布される。そして露光装置（図示しない）を用いて、フォトマスクに描かれたクロム層ｓ１、金層ｒ１及びクロム層ｓ２（図１を参照）のパターンがリッドウエハ１１Ｗに露光される。次に、フォトレジストから露出したクロム−金−クロムの金属層がエッチングされる。これにより、図５（ｃ）に示されたようにリッドウエハ１１Ｗの第１端面Ｍ１にクロム層ｓ１、金層ｒ１及びクロム層ｓ２が順に形成される。 In step S113, a photoresist such as a positive photoresist made of, for example, a novolac resin is uniformly applied to the entire outermost chromium layer (corresponding to s2 in FIG. 1). Then, using an exposure apparatus (not shown), the pattern of the chrome layer s1, the gold layer r1, and the chrome layer s2 (see FIG. 1) drawn on the photomask is exposed to the lid wafer 11W. Next, the chromium-gold-chromium metal layer exposed from the photoresist is etched. As a result, as shown in FIG. 5C, the chrome layer s1, the gold layer r1, and the chrome layer s2 are sequentially formed on the first end face M1 of the lid wafer 11W.
ステップＳ１１４において、図５（ｄ）に示されたように、スクリーン印刷でリッドウエハ１１Ｗの第１端面Ｍ１に封止ガラス膜ｇ１が形成される。ここで、スクリーンとしてナイロン、テトロン、ステンレスなどの織物が使用される。 In step S114, as shown in FIG. 5D, the sealing glass film g1 is formed on the first end face M1 of the lid wafer 11W by screen printing. Here, a woven fabric such as nylon, tetron or stainless steel is used as the screen.
図６のフローチャートはベース部１２Ａの製造ステップＳ１２の詳細を示す。図６ではベースウエハ１２Ｗを切断する前の状態を示している。また、図６のフローチャートの右図は、それぞれのステップにおける図４のベースウエハ１２Ｗの一部を示している。 The flowchart in FIG. 6 shows details of the manufacturing step S12 of the base portion 12A. FIG. 6 shows a state before the base wafer 12W is cut. 6 shows a part of the base wafer 12W of FIG. 4 in each step.
ステップＳ１２１において、図６（ａ）に示されたように、均一厚さの水晶平板のベースウエハ１２Ｗに、ベース側凹部１２１及びベース側凹部１２１の底面からベースウエハ１２Ｗの底面まで貫通したスルーホール１４が数百から数千個形成される（図４を参照）。ベースウエハ１２Ｗには、エッチング又は機械加工によりベース側凹部１２１が形成され、ベース側凹部１２１の周囲には第２端面Ｍ２が形成される。 In step S121, as shown in FIG. 6A, the base-side recess 121 and the through-hole penetrating from the bottom surface of the base-side recess 121 to the bottom surface of the base wafer 12W into the base wafer 12W having a uniform thickness as shown in FIG. Hundreds to thousands of 14 are formed (see FIG. 4). A base-side recess 121 is formed on the base wafer 12W by etching or machining, and a second end face M2 is formed around the base-side recess 121.
ステップＳ１２２において、図６（ｂ）に示されたように、スパッタリングまたは真空蒸着によってベースウエハ１２Ｗ両面の全面にクロム層及び金層が順に形成される。スルーホール１４内にもクロム層及び金層が形成される。 In step S122, as shown in FIG. 6B, a chromium layer and a gold layer are sequentially formed on the entire surface of both surfaces of the base wafer 12W by sputtering or vacuum deposition. A chromium layer and a gold layer are also formed in the through hole 14.
ステップＳ１２３において、最も外側の金層全面にフォトレジストが均一に塗布される。そして露光装置（図示しない）を用いて、フォトマスクに描かれた第２端面Ｍ２、接続電極１２３、１４１及び外部電極１５のパターンがベースウエハ１２Ｗに露光される。次に、フォトレジストから露出した金層及びクロム層がエッチングされる。これにより、図６（ｃ）に示されたようにベースウエハ１２Ｗの第２端面Ｍ２にクロム層ｓ４及び金層ｒ２が順に形成され、ベース側凹部１２１に接続電極１２３（図４を参照）が形成され、スルーホール１４に接続電極１４１が形成され、ベースウエハ１２Ｗの底面に外部電極１５が形成される。 In step S123, a photoresist is uniformly applied to the entire outermost gold layer. Then, using the exposure apparatus (not shown), the pattern of the second end face M2, the connection electrodes 123 and 141, and the external electrode 15 drawn on the photomask is exposed to the base wafer 12W. Next, the gold layer and the chromium layer exposed from the photoresist are etched. As a result, as shown in FIG. 6C, the chromium layer s4 and the gold layer r2 are sequentially formed on the second end face M2 of the base wafer 12W, and the connection electrode 123 (see FIG. 4) is formed in the base-side recess 121. The connection electrode 141 is formed in the through hole 14 and the external electrode 15 is formed on the bottom surface of the base wafer 12W.
ステップＳ１２４では、スパッタリングまたは真空蒸着時にマスク（図示しない）を用いて、ベースウエハ１２Ｗの第２断面Ｍ２のみにクロム層ｓ３が形成される（図６（ｄ）を参照）。そのため、第２断面Ｍ２のみ金属膜が３層になり、その他の個所は金属層が２層である。 In step S124, a chromium layer s3 is formed only on the second cross section M2 of the base wafer 12W using a mask (not shown) during sputtering or vacuum deposition (see FIG. 6D). Therefore, the metal film has three layers only in the second cross section M2, and the other portions have two metal layers.
図３に戻り、ステップＳ１３では水晶振動片１０（図１を参照）が形成される。まず、スパッタリングまたは真空蒸着によって水晶ウエハ（不図示）の両面にクロム（Ｃｒ）層を下地としてその表面に金（Ａｕ）層が形成される。その後、水晶片１０１の両面にフォトレジストが均一に塗布される。そして露光装置（図示しない）を用いて、フォトマスクに描かれた水晶振動片１０の外形パターンを水晶ウエハの両面に露光される。次にクロム層、金層及び水晶ウエハがエッチングされ、水晶振動片１０の外形が形成される。そして再び、水晶ウエハの両面にクロム層と金（Ａｕ）層とが形成され、励振電極等の電極パターンが露光される。クロム層及び金層がエッチングされ、水晶ウエハに励振電極１０２及び接続金属１０９が形成される。その後、水晶ウエハから水晶振動片１０が個々に切り出される。 Returning to FIG. 3, in step S13, the crystal vibrating piece 10 (see FIG. 1) is formed. First, a gold (Au) layer is formed on a surface of a quartz wafer (not shown) on both sides of a quartz wafer (not shown) by using sputtering or vacuum deposition as a base. Thereafter, a photoresist is uniformly applied to both sides of the crystal piece 101. Then, using an exposure apparatus (not shown), the external pattern of the crystal vibrating piece 10 drawn on the photomask is exposed on both surfaces of the crystal wafer. Next, the chromium layer, the gold layer, and the quartz wafer are etched, and the external shape of the quartz crystal vibrating piece 10 is formed. Again, a chromium layer and a gold (Au) layer are formed on both sides of the quartz wafer, and an electrode pattern such as an excitation electrode is exposed. The chromium layer and the gold layer are etched, and the excitation electrode 102 and the connection metal 109 are formed on the quartz wafer. Thereafter, the crystal vibrating pieces 10 are individually cut out from the crystal wafer.
ステップＳ１４において、ステップＳ１３で製造された圧電振動片１０が導電性接着剤１３でベース側凹部１２１内に固定される。このとき、圧電振動片１０の接続電極１０９とベース側凹部１２１の底面に形成された接続電極１２３との位置が合うように圧電振動片１０がベース側凹部１２１内に載置される（図２を参照）。 In step S <b> 14, the piezoelectric vibrating piece 10 manufactured in step S <b> 13 is fixed in the base-side recess 121 with the conductive adhesive 13. At this time, the piezoelectric vibrating piece 10 is placed in the base-side recess 121 so that the connection electrode 109 of the piezoelectric vibrating piece 10 and the connection electrode 123 formed on the bottom surface of the base-side recess 121 are aligned (FIG. 2). See).
ステップＳ１５において、封止ガラス膜ｇ１が３５０℃〜４００℃程度に加熱されリッドウエハ１１Ｗとベースウエハ１２Ｗとが押圧され、リッドウエハ１１Ｗとベースウエハ１２Ｗとが接合される。図４に示されたようにリッドウエハ１１Ｗ及びベースウエハ１２Ｗはそれらの周縁部の一部にオリエンテーションフラットＯＦが形成されている。したがって、オリエンテーションフラットＯＦを基準として、リッドウエハ１１Ｗとベースウエハ１２Ｗとが精密な重ね合わせされ、その後リッドウエハ１１Ｗとベースウエハ１２Ｗと接合される。 In step S15, the sealing glass film g1 is heated to about 350 ° C. to 400 ° C., the lid wafer 11W and the base wafer 12W are pressed, and the lid wafer 11W and the base wafer 12W are bonded. As shown in FIG. 4, the lid wafer 11W and the base wafer 12W have an orientation flat OF formed at a part of their peripheral edge portions. Therefore, the lid wafer 11W and the base wafer 12W are precisely overlapped with the orientation flat OF as a reference, and then the lid wafer 11W and the base wafer 12W are bonded.
ステップＳ１６において、金スズ（Ａｕ-Ｓｎ）合金、金ゲルマニウム（Ａｕ-Ｇｅ）もしくは金シリコン（Ａｕ−Ｓｉ）合金、又は金ペースト及び銀ペーストから焼成して作成した充填材１４２（図２を参照）がスルーホール１４に充填される。そして、真空中もしくは不活性ガス中のリフロー炉に保持し封止する。これにより、キャビティＣＴ内が真空になった又は不活性ガスで満たされた複数の第１水晶振動子１００Ａが得られる。 In step S16, a filler 142 prepared by firing from a gold tin (Au—Sn) alloy, gold germanium (Au—Ge) or gold silicon (Au—Si) alloy, or a gold paste and a silver paste (see FIG. 2). ) Is filled in the through hole 14. And it hold | maintains and seals in the reflow furnace in a vacuum or an inert gas. As a result, a plurality of first crystal units 100A in which the cavity CT is evacuated or filled with an inert gas is obtained.
ステップＳ１７において、接合されたリッドウエハ１１Ｗとベースウエハ１２Ｗとから第１水晶振動子１００Ａが個々に切断される。切断工程では、レーザーを用いたダイシング装置、または切断用ブレードを用いたダイシング装置などを用いて図４に示された一点鎖線のカットラインＣＬに沿って第１水晶振動子１００Ａを単位として個片化する。これにより、数百から数千の正確な周波数に調整された第１水晶振動子１００Ａが製造される。 In step S17, the first crystal unit 100A is individually cut from the bonded lid wafer 11W and base wafer 12W. In the cutting step, the first crystal unit 100A is used as a unit along the one-dot chain line cut line CL shown in FIG. 4 using a dicing apparatus using a laser or a dicing apparatus using a cutting blade. Turn into. As a result, the first crystal unit 100A adjusted to hundreds to thousands of accurate frequencies is manufactured.
（第２実施形態）
＜第２水晶振動子１００Ｂの全体構成＞
図７（ａ）はリッド部１１Ｂとベース部１２Ｂとが接合される前の第２水晶振動子１００Ｂの断面図で、図７（ｂ）はリッド部１１Ｂとベース部１２Ｂとが接合された後の第２水晶振動子１００Ｂの断面図である。なお、第１実施形態と同じ構成要件に対しては同じ符号を付して説明する。
(Second Embodiment)
<Overall Configuration of Second Crystal Resonator 100B>
FIG. 7A is a cross-sectional view of the second crystal resonator 100B before the lid portion 11B and the base portion 12B are joined, and FIG. 7B is a diagram after the lid portion 11B and the base portion 12B are joined. It is sectional drawing of the 2nd crystal oscillator 100B of. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated with respect to the same component as 1st Embodiment.
図７（ａ）に示されたように、第２実施形態の第２水晶振動子１００Ｂは、圧電振動片１０と、圧電振動片１０を収納したベース部１２Ｂと、ベース部１２Ｂに接合されるリッド部１１Ｂとを備える。 As shown in FIG. 7A, the second crystal resonator 100B of the second embodiment is joined to the piezoelectric vibrating piece 10, the base portion 12B housing the piezoelectric vibrating piece 10, and the base portion 12B. A lid portion 11B.
また、リッド部１１Ｂは水晶などの圧電体又はガラスなどで形成されたリッド１１０Ａ、複数の金属層及び封止ガラス膜を備える。また、リッド側突起部１１２の第１端面Ｍ１にはクロム（Ｃｒ）層ｓ１及び封止ガラス膜ｇ２が順に形成されている。ここで、クロム層ｓ１の厚さは例えば０．０５μｍ〜０．１μｍであり、封止ガラス膜ｇ２の厚さは例えば１０μｍ〜１５μｍである。 The lid portion 11B includes a lid 110A made of a piezoelectric material such as quartz or glass, a plurality of metal layers, and a sealing glass film. Further, a chromium (Cr) layer s1 and a sealing glass film g2 are sequentially formed on the first end face M1 of the lid-side protrusion 112. Here, the thickness of the chromium layer s1 is, for example, 0.05 μm to 0.1 μm, and the thickness of the sealing glass film g2 is, for example, 10 μm to 15 μm.
ベース部１２Ａは、水晶などの圧電体又はガラスなどで形成されたベース１２０Ａ、複数の金属層及び封止ガラス膜を備える。また、ベース側突起部１２２の第２端面Ｍ２にはクロム層ｓ４、封止ガラス膜ｇ３、クロム層ｓ３、金（Ａｕ）層ｒ３及びクロム層ｓ２が順に形成されている。ここで、クロム層ｓ２、ｓ３及びｓ４はクロム層ｓ１と同じ形状で、封止ガラス膜ｇ３は封止ガラス膜ｇ２と同じ形状である。金層ｒ３の厚さは例えば０．３μｍ〜２μｍである。 The base portion 12A includes a base 120A formed of a piezoelectric material such as quartz or glass, a plurality of metal layers, and a sealing glass film. Further, a chromium layer s4, a sealing glass film g3, a chromium layer s3, a gold (Au) layer r3, and a chromium layer s2 are sequentially formed on the second end face M2 of the base-side protruding portion 122. Here, the chromium layers s2, s3, and s4 have the same shape as the chromium layer s1, and the sealing glass film g3 has the same shape as the sealing glass film g2. The thickness of the gold layer r3 is, for example, 0.3 μm to 2 μm.
リッド部１１Ｂとベース部１２Ｂとが窒素ガス中又は真空中で３５０〜４００℃に加熱され押圧されることで、リッド部１１Ｂに形成された封止ガラス膜ｇ２がベース部１２Ｂの第２端面Ｍ２に形成されたクロム層ｓ２に接合される（図７（ｂ）を参照）。したがって、第１端面Ｍ１及び第２端面Ｍ２は、クロム層ｓ１、封止ガラス膜ｇ２、クロム層ｓ２、金層ｒ３、クロム層ｓ３、封止ガラス膜ｇ３及びクロム層ｓ４で封止される。このため、リッド側凹部１１１とベース側凹部１２１とは水晶振動片１０が収納されたキャビティＣＴを形成することができ、キャビティＣＴ内を窒素ガスや真空などで気密的に封止することができる。 When the lid portion 11B and the base portion 12B are heated and pressed at 350 to 400 ° C. in nitrogen gas or in vacuum, the sealing glass film g2 formed on the lid portion 11B becomes the second end face M2 of the base portion 12B. (See FIG. 7B). Therefore, the first end face M1 and the second end face M2 are sealed with the chromium layer s1, the sealing glass film g2, the chromium layer s2, the gold layer r3, the chromium layer s3, the sealing glass film g3, and the chromium layer s4. Therefore, the lid-side recess 111 and the base-side recess 121 can form a cavity CT in which the crystal vibrating piece 10 is accommodated, and the cavity CT can be hermetically sealed with nitrogen gas, vacuum, or the like. .
ここで、クロム（Ｃｒ）は空気中で酸化などによって腐食される場合が多い。これに対応して、バナジウム系ガラスである封止ガラス膜ｇ２又は封止ガラス膜ｇ３は化学的に高い耐腐食性を有している。このため、図７（ｂ）に示されたようにクロム層同士（ｓ１及びｓ２、ｓ３及びｓ４）の間に封止ガラス膜ｇ２、ｇ３が形成されると、封止ガラスがクロム層の腐食を防止することができる。また、クロムの代わりに、タングステン、ニッケル又はチタン又はこれらの合金を使用してもよい。 Here, chromium (Cr) is often corroded by oxidation or the like in the air. Correspondingly, the sealing glass film g2 or the sealing glass film g3, which is a vanadium-based glass, has a chemically high corrosion resistance. For this reason, when the sealing glass films g2 and g3 are formed between the chromium layers (s1 and s2, s3 and s4) as shown in FIG. 7B, the sealing glass corrodes the chromium layer. Can be prevented. Further, tungsten, nickel, titanium, or an alloy thereof may be used instead of chromium.
＜第２水晶振動子１００Ｂの製造方法＞
第２水晶振動子１００Ｂの製造方法は、図３に示された第１実施形態の製造方法のフローチャートと比べると、リッド部及びベース部の形成ステップＳ１１、Ｓ１２のみが異なる。したがって、以下は図３のステップＳ１２及びＳ１３に対応されるステップＴ１２、Ｔ１３のみについて説明する。
<Method for Manufacturing Second Crystal Resonator 100B>
The manufacturing method of the second crystal unit 100B is different from the flowchart of the manufacturing method of the first embodiment shown in FIG. 3 only in the formation steps S11 and S12 of the lid part and the base part. Accordingly, only steps T12 and T13 corresponding to steps S12 and S13 of FIG. 3 will be described below.
図８のフローチャートはリッド部１１Ｂの製造ステップＴ１１の詳細を示す。図８ではリッドウエハ１１Ｗ及びベースウエハ１２Ｗを切断する前の状態を示している。また、図８のフローチャートの右図は、それぞれのステップにおける図４のリッドウエハ１１Ｗの一部を示している。なお、図８の右図ではリッド側凹部１１１が上向きになっている。 The flowchart of FIG. 8 shows the details of the manufacturing step T11 of the lid portion 11B. FIG. 8 shows a state before the lid wafer 11W and the base wafer 12W are cut. 8 shows a part of the lid wafer 11W of FIG. 4 in each step. In addition, in the right figure of FIG. 8, the lid side recessed part 111 is facing upward.
ステップＴ１１１において、図８（ａ）に示されたように、均一の水晶平板のリッドウエハ１１Ｗ（図４を参照）に、リッド側凹部１１１が数百から数千個形成される。リッドウエハ１１Ｗの材質が水晶又はガラスであれば、エッチング又は機械加工によりリッド側凹部１１１が形成され、リッド側凹部１１１の周囲には第１端面Ｍ１が形成される。 In step T111, as shown in FIG. 8A, hundreds to thousands of lid-side recesses 111 are formed on the lid wafer 11W (see FIG. 4) having a uniform crystal plate. If the material of the lid wafer 11W is quartz or glass, the lid-side recess 111 is formed by etching or machining, and the first end face M1 is formed around the lid-side recess 111.
ステップＴ１１２において、図８（ｂ）に示されたように、スパッタリングまたは真空蒸着によってリッドウエハ１１Ｗ（図４を参照）全面にクロム層（図７のｓ１に対応）が形成される。
ステップＴ１１３において、図８（ｃ）に示されたように、スクリーン印刷でリッドウエハ１１Ｗの第１端面Ｍ１に封止ガラス膜ｇ２が形成される。
In step T112, as shown in FIG. 8B, a chromium layer (corresponding to s1 in FIG. 7) is formed on the entire surface of the lid wafer 11W (see FIG. 4) by sputtering or vacuum evaporation.
In step T113, as shown in FIG. 8C, the sealing glass film g2 is formed on the first end face M1 of the lid wafer 11W by screen printing.
ステップＴ１１４において、ベースウエハ１２Ｗ全面にフォトレジストが均一に塗布される。そして露光装置（図示しない）を用いて、フォトマスクに描かれたクロム層ｓ１（図７を参照）のパターンがリッドウエハ１１Ｗに露光される。次に、フォトレジストから露出したクロム層ｓ１がエッチングされる。これにより、図８（ｄ）に示されたようにリッドウエハ１１Ｗの第１端面Ｍ１にクロム層ｓ１及び封止ガラス膜ｇ２が順に形成される。 In step T114, a photoresist is uniformly applied to the entire surface of the base wafer 12W. Then, by using an exposure apparatus (not shown), the pattern of the chromium layer s1 (see FIG. 7) drawn on the photomask is exposed to the lid wafer 11W. Next, the chromium layer s1 exposed from the photoresist is etched. As a result, as shown in FIG. 8D, the chromium layer s1 and the sealing glass film g2 are sequentially formed on the first end face M1 of the lid wafer 11W.
図９Ａ及び図９Ｂのフローチャートはベース部１２Ｂの製造ステップＴ１２の詳細を示し、リッドウエハ１１Ｗ及びベースウエハ１２Ｗを切断する前の状態を示している。図９Ａ及び図９Ｂのフローチャートの右図は、それぞれのステップにおける図４のベースウエハ１２Ｗの一部を示している。 9A and 9B show details of the manufacturing step T12 of the base portion 12B, and show a state before the lid wafer 11W and the base wafer 12W are cut. 9A and 9B show a part of the base wafer 12W of FIG. 4 at each step.
ステップＴ１２１において、図９Ａ（ａ）に示されたように、均一の水晶平板のベースウエハ１２Ｗ（図４を参照）に、ベース側凹部１２１及びベース側凹部１２１の底面からベースウエハ１２Ｗの底面まで貫通したスルーホール１４が数百から数千個形成される。ベースウエハ１２Ｗの材質が水晶又はガラスであれば、エッチング又は機械加工によりベース側凹部１２１が形成され、ベース側凹部１２１の周囲には第２端面Ｍ２が形成される。 In Step T121, as shown in FIG. 9A (a), the base wafer 12W (see FIG. 4) having a uniform crystal plate is formed on the base side recess 121 and the bottom surface of the base side recess 121 to the bottom surface of the base wafer 12W. Several hundred to several thousand through holes 14 are formed. If the material of the base wafer 12W is quartz or glass, the base-side recess 121 is formed by etching or machining, and the second end face M2 is formed around the base-side recess 121.
ステップＴ１２２において、図９Ａ（ｂ）に示されたように、スパッタリングまたは真空蒸着によってベースウエハ１２Ｗ（図４を参照）の片面（第２端面Ｍ２側）の全面にクロム層（図７のｓ４に対応）が形成される。
ステップＴ１２３において、図９Ａ（ｃ）に示されたように、スクリーン印刷でベースウエハ１２Ｗの第２端面Ｍ２に封止ガラス膜ｇ３が形成される。
In step T122, as shown in FIG. 9A (b), a chromium layer (s4 in FIG. 7) is formed on the entire surface of one surface (second end surface M2 side) of the base wafer 12W (see FIG. 4) by sputtering or vacuum deposition. Corresponding) is formed.
In step T123, as shown in FIG. 9A (c), a sealing glass film g3 is formed on the second end face M2 of the base wafer 12W by screen printing.
ステップＴ１２４において、クロム層（図７のｓ４に対応）全面にフォトレジストが均一に塗布される。そして露光装置（図示しない）を用いて、図９Ａ（ｄ）に示されたように、フォトマスクに描かれたクロム層ｓ４（図７を参照）のパターンがベースウエハ１２Ｗに露光される。 In step T124, a photoresist is uniformly applied on the entire surface of the chromium layer (corresponding to s4 in FIG. 7). Then, using an exposure apparatus (not shown), as shown in FIG. 9A (d), the pattern of the chromium layer s4 (see FIG. 7) drawn on the photomask is exposed to the base wafer 12W.
ステップＴ１２５において、図９Ｂ（ｅ）に示されたように、スパッタリングまたは真空蒸着によってベースウエハ１２Ｗ（図４を参照）の両面の全面にクロム層（図７のｓ３に対応）及び金層（図７のｒ３に対応）が順に形成される。なお、スルーホール１４内にもクロム層及び金層が形成される。 In step T125, as shown in FIG. 9B (e), a chromium layer (corresponding to s3 in FIG. 7) and a gold layer (see FIG. 7) are formed on both surfaces of the base wafer 12W (see FIG. 4) by sputtering or vacuum deposition. 7 corresponding to r3 in FIG. A chromium layer and a gold layer are also formed in the through hole 14.
ステップＴ１２６において、最も外側の金層全面にフォトレジストが均一に塗布される。そして露光装置（図示しない）を用いて、フォトマスクに描かれた第２端面Ｍ２、接続電極１２３、１４１及び外部電極１５のパターンがベースウエハ１２Ｗに露光される。次に、フォトレジストから露出した金層及びクロム層がエッチングされる。これにより、図９Ｂ（ｆ）に示されたようにベースウエハ１２Ｗの第２端面Ｍ２にクロム層ｓ４、封止ガラス膜ｇ３、クロム層ｓ３及び金層ｒ３が順に形成され、ベース側凹部１２１に接続電極１２３（図４を参照）が形成され、スルーホール１４に接続電極１４１が形成され、ベースウエハ１２Ｗの底面に外部電極１５が形成される。 In step T126, a photoresist is uniformly applied to the entire outermost gold layer. Then, using the exposure apparatus (not shown), the pattern of the second end face M2, the connection electrodes 123 and 141, and the external electrode 15 drawn on the photomask is exposed to the base wafer 12W. Next, the gold layer and the chromium layer exposed from the photoresist are etched. As a result, as shown in FIG. 9B (f), the chrome layer s4, the sealing glass film g3, the chrome layer s3, and the gold layer r3 are sequentially formed on the second end face M2 of the base wafer 12W, and the base side recess 121 is formed. A connection electrode 123 (see FIG. 4) is formed, a connection electrode 141 is formed in the through hole 14, and an external electrode 15 is formed on the bottom surface of the base wafer 12W.
ステップＴ１２７において、スパッタリングまたは真空蒸着時にマスク（図示しない）を用いて、ベースウエハ１２Ｗの第２断面Ｍ２のみにクロム層ｓ２が形成される。これにより、図９Ｂ（ｇ）に示されたように、ベースウエハ１２Ｗの第２断面Ｍ２にクロム層ｓ４、封止ガラス膜ｇ３、クロム層ｓ３、金層ｒ３及びフロム層ｓ２が順に形成される。 In Step T127, a chromium layer s2 is formed only on the second cross section M2 of the base wafer 12W using a mask (not shown) during sputtering or vacuum evaporation. As a result, as shown in FIG. 9B (g), the chromium layer s4, the sealing glass film g3, the chromium layer s3, the gold layer r3, and the from layer s2 are sequentially formed on the second cross section M2 of the base wafer 12W. .
（第３実施形態）
＜第３水晶振動子１００Ｃの全体構成＞
図１０は、第３実施形態の第３水晶振動子１００Ｃの分解斜視図である。図１１は第３水晶振動子１００ＣのＢ−Ｂ断面図であり、図１１（ａ）はリッド部１１Ｃと水晶フレーム２０とベース部１２Ｃとを接合する前の状態で、図１１（ｂ）はリッド部１１Ｃと水晶フレーム２０とベース部１２Ｃとを接合した後の状態である。図１２（ａ）は水晶フレーム２０側から見たベース部１２Ｃの平面図で、図１２（ｂ）はリッド部１１Ｃ側から見た水晶フレーム２０の平面図で、図１２（ｃ）はベース部１２Ｃ側から見た水晶フレーム２０の平面図である。図１２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、封止ガラス膜ｇ５，ｇ６、ｇ７（図１０及び図１１を参照）を省略して描かれている。
(Third embodiment)
<Overall Configuration of Third Crystal Resonator 100C>
FIG. 10 is an exploded perspective view of the third crystal unit 100C of the third embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line BB of the third crystal unit 100C. FIG. 11A shows a state before the lid portion 11C, the crystal frame 20, and the base portion 12C are joined, and FIG. This is a state after the lid portion 11C, the crystal frame 20, and the base portion 12C are joined. 12A is a plan view of the base portion 12C viewed from the crystal frame 20 side, FIG. 12B is a plan view of the crystal frame 20 viewed from the lid portion 11C side, and FIG. 12C is the base portion. It is a top view of the crystal frame 20 seen from the 12C side. 12A, 12B, and 12C are drawn by omitting the sealing glass films g5, g6, and g7 (see FIGS. 10 and 11).
図１０及び図１１に示されたように、第３水晶振動子１００Ｃはリッド部１１Ｃ、ベース部１２Ｃ及びそれらに挟まれた水晶フレーム２０から構成される。リッド部１１Ｃはウエットエッチングにより形成されたリッド側凹部３１１を水晶フレーム２０側の片面に有している。ベース部１２Ｃは、ウエットエッチングにより形成されたベース側凹部３２１を水晶フレーム２０側の片面に有している。したがって、窒素ガス中又は真空中でリッド部１１Ｃとベース部１２Ｃとが水晶フレーム２０の両面に接合されると、図１１（ｂ）に示されたようにリッド側凹部３１１及びベース側凹部３２１により窒素ガス又は真空で封止されたキャビティＣＴが形成される。 As shown in FIGS. 10 and 11, the third crystal unit 100C includes a lid portion 11C, a base portion 12C, and a crystal frame 20 sandwiched between them. The lid portion 11C has a lid-side recess 311 formed by wet etching on one side of the crystal frame 20 side. The base portion 12C has a base-side concave portion 321 formed by wet etching on one side of the crystal frame 20 side. Therefore, when the lid portion 11C and the base portion 12C are bonded to both surfaces of the crystal frame 20 in nitrogen gas or in a vacuum, the lid-side recess 311 and the base-side recess 321 as shown in FIG. A cavity CT sealed with nitrogen gas or vacuum is formed.
リッド部１１Ｃは、圧電体又はガラスなどで形成されたリッド１１０Ｃを備える。またリッド１１０Ｃは、リッド側凹部３１１と、このリッド側凹部３１１の外周に幅ＷＩの第１端面Ｍ３を有するリッド側突起部３１２とを備える。また、リッド側突起部３１２の第１端面Ｍ３にはクロム（Ｃｒ）層ｓ５、金（Ａｕ）層ｒ４及びクロム層ｓ６が順に形成され、クロム層ｓ６には封止ガラス膜ｇ４が形成されている。ここで、クロム層ｓ５、ｓ６の厚さは例えば０．０５μｍ〜０．１μｍであり、金層ｒ４の厚さは例えば０．３μｍ〜２μｍであり、封止ガラス膜ｇ４の厚さは例えば１０μｍ〜１５μｍである。 The lid portion 11C includes a lid 110C formed of a piezoelectric body or glass. The lid 110C includes a lid-side recess 311 and a lid-side protrusion 312 having a first end face M3 having a width WI on the outer periphery of the lid-side recess 311. In addition, a chromium (Cr) layer s5, a gold (Au) layer r4, and a chromium layer s6 are sequentially formed on the first end face M3 of the lid-side protruding portion 312, and a sealing glass film g4 is formed on the chromium layer s6. Yes. Here, the thickness of the chromium layers s5 and s6 is, for example, 0.05 μm to 0.1 μm, the thickness of the gold layer r4 is, for example, 0.3 μm to 2 μm, and the thickness of the sealing glass film g4 is, for example, 10 μm. ~ 15 μm.
ベース部１２Ｃは、水晶などの圧電体又はガラスなどで形成されたベース１２０Ｃを備える。またベース１２０Ｃは、ベース側凹部３２１と、このベース側凹部３２１の外周に幅ＷＩの第２端面Ｍ４を有するベース側突起部３２２とを備える。また、ベース側突起部３２２の第２端面Ｍ４にはクロム（Ｃｒ）層ｓ１２、金（Ａｕ）層ｒ７及びクロム層ｓ１１が順に形成され、クロム層ｓ１１の上には封止ガラス膜ｇ５が形成されている。ここで、クロム層ｓ１２、金層ｒ７、クロム層ｓ１１及び封止ガラス膜ｇ５の形状はリッド部１１Ｃに形成されたクロム層ｓ５、金層ｒ４、クロム層ｓ６及び封止ガラス膜ｇ４と同じである。さらに、ベース１２０Ｃの下面（実装面側）に外部電極１５が形成され、ベース１２０Ｃの角部にはキャスタレーション１２５が形成されている。対角線に位置する一対のキャスタレーション１２５の側面には接続電極１２７が形成されている。接続電極１２７は、ベース１２０Ｃと水晶フレーム２０とが接合した際に外部電極１５と水晶フレーム２０の励振電極１０２とを電気的に接続する。また、図１２（ａ）に示されたとおり第２端面Ｍ４上の金属膜（ｓ１１、ｒ７及びｓ１２）はキャスタレーション１２５と離れて形成されている。金属膜（ｓ１１、ｒ７及びｓ１２）によって極性が異なる一対の接続電極１２７がショートすることを防止するためである。 The base portion 12C includes a base 120C formed of a piezoelectric material such as quartz or glass. The base 120 </ b> C includes a base-side recess 321 and a base-side protrusion 322 having a second end face M <b> 4 having a width WI on the outer periphery of the base-side recess 321. Further, a chromium (Cr) layer s12, a gold (Au) layer r7, and a chromium layer s11 are sequentially formed on the second end face M4 of the base-side protruding portion 322, and a sealing glass film g5 is formed on the chromium layer s11. Has been. Here, the shapes of the chromium layer s12, the gold layer r7, the chromium layer s11, and the sealing glass film g5 are the same as those of the chromium layer s5, the gold layer r4, the chromium layer s6, and the sealing glass film g4 formed on the lid portion 11C. is there. Further, an external electrode 15 is formed on the lower surface (mounting surface side) of the base 120C, and a castellation 125 is formed at a corner of the base 120C. Connection electrodes 127 are formed on the side surfaces of the pair of castellations 125 located on the diagonal line. The connection electrode 127 electrically connects the external electrode 15 and the excitation electrode 102 of the crystal frame 20 when the base 120C and the crystal frame 20 are joined. Further, as shown in FIG. 12A, the metal films (s11, r7 and s12) on the second end face M4 are formed apart from the castellation 125. This is to prevent the pair of connection electrodes 127 having different polarities from being short-circuited by the metal films (s11, r7, and s12).
水晶フレーム２０はＡＴカットされた水晶材料で形成され、リッド部１１Ｃ側の表面Ｍｅとベース部１２Ｃ側の裏面Ｍｉとを有している。水晶フレーム２０は水晶振動部２１と、水晶振動部２１を囲む枠部２２とで構成されている。また、水晶振動部２１と枠部２２との間には、上下を貫通するＵ字型の間隙部２３が形成され、間隙部２３が形成されていない部分が水晶振動部２１と枠部２２との接続部２４となっている。水晶振動部２１の表面Ｍｅと裏面Ｍｉとには励振電極１０２が形成され、枠部２２の両面には励振電極１０２と導電された引出電極１０９が形成されている。さらに、水晶フレーム２０の角部には、水晶貫通穴ＣＨ（図１６を参照）を形成した際のキャスタレーション１０５が形成されている。対角線に位置する一対のキャスタレーション１０５の側面には、ベース部１２Ｃのキャスタレーション１２５と水晶フレーム２０の引出電極１０９とが電気的に接続するように接続電極１０７が形成されている。 The crystal frame 20 is formed of an AT-cut crystal material and has a front surface Me on the lid portion 11C side and a back surface Mi on the base portion 12C side. The crystal frame 20 includes a crystal vibrating part 21 and a frame part 22 surrounding the crystal vibrating part 21. Further, a U-shaped gap portion 23 penetrating vertically is formed between the quartz crystal vibrating portion 21 and the frame portion 22, and a portion where the gap portion 23 is not formed is formed between the quartz crystal vibrating portion 21 and the frame portion 22. It becomes the connection part 24 of this. Excitation electrodes 102 are formed on the front surface Me and the back surface Mi of the crystal vibrating portion 21, and extraction electrodes 109 that are electrically connected to the excitation electrode 102 are formed on both surfaces of the frame portion 22. Further, a castellation 105 is formed at the corner of the crystal frame 20 when the crystal through hole CH (see FIG. 16) is formed. A connection electrode 107 is formed on the side surface of the pair of castellations 105 located on the diagonal line so that the castellation 125 of the base portion 12C and the extraction electrode 109 of the crystal frame 20 are electrically connected.
また、枠部２２の表面Ｍｅにはクロム層ｓ８、金層ｒ５及びクロム層ｓ７が順に形成され、クロム層ｓ７上には封止ガラス膜ｇ６が形成されている。また、図１２（ｂ）に示されたとおりに金属膜（ｓ７、ｒ５及びｓ８）が−Ｚ’側（図１２（ｂ）の左側）に形成されたキャスタレーション１０５と離れて形成される。水晶フレーム２０の表面Ｍｅの金属膜（ｓ７、ｒ５及びｓ８）によって極性が異なる一対の接続電極１０７がショートすることを防止するためである。 Further, a chromium layer s8, a gold layer r5, and a chromium layer s7 are sequentially formed on the surface Me of the frame portion 22, and a sealing glass film g6 is formed on the chromium layer s7. Further, as shown in FIG. 12B, the metal films (s7, r5 and s8) are formed apart from the castellation 105 formed on the −Z ′ side (left side of FIG. 12B). This is to prevent the pair of connection electrodes 107 having different polarities from being short-circuited by the metal film (s7, r5 and s8) on the surface Me of the crystal frame 20.
さらに、枠部２２の裏面Ｍｉにはクロム層ｓ９、金層ｒ６及びクロム層ｓ１０が順に形成され、クロム層ｓ１０には封止ガラス膜ｇ７が形成されている。図１２（ｃ）に示されたとおりに金属膜（ｓ９、ｒ６及びｓ１０）が＋Ｚ’側
（図１２（ｃ）の右側）に形成されたキャスタレーション１０５と離れて形成される。また、水晶フレーム２０の裏面Ｍｉの金属膜によって極性が異なる一対の接続電極１０７がショートすることを防止するためである。
Further, a chromium layer s9, a gold layer r6, and a chromium layer s10 are sequentially formed on the back surface Mi of the frame portion 22, and a sealing glass film g7 is formed on the chromium layer s10. As shown in FIG. 12C, the metal films (s9, r6 and s10) are formed apart from the castellation 105 formed on the + Z ′ side (right side of FIG. 12C). Another reason is to prevent the pair of connection electrodes 107 having different polarities from being short-circuited by the metal film on the back surface Mi of the crystal frame 20.
図１１（ｂ）に示されたように−Ｚ’側の外部電極１５が接続電極１２７、１０７を介して水晶フレーム２０の裏面Ｍｉに形成された引出電極１０９と接続され、＋Ｚ’側の外部電極１５が接続電極１２７、１０７を介して水晶フレーム２０の表面Ｍｅに形成された引出電極１０９と接続される。ここで、−Ｚ’側の外部電極１５は封止ガラス膜ｇ４、ｇ６によって水晶フレーム２０の表面Ｍｅに形成された引出電極１０９と遮断され、封止ガラス膜ｇ５、ｇ７によって＋Ｚ’側の外部電極１５と遮断される。同様に、＋Ｚ’側の外部電極１５は封止ガラス膜ｇ４、ｇ６によって−Ｚ’側の外部電極１５と遮断され、封止ガラス膜ｇ５、ｇ７によって裏面Ｍｉに形成された引出電極１０９と遮断される。 As shown in FIG. 11B, the external electrode 15 on the −Z ′ side is connected to the extraction electrode 109 formed on the back surface Mi of the crystal frame 20 via the connection electrodes 127 and 107, and the external electrode on the + Z ′ side The electrode 15 is connected to the extraction electrode 109 formed on the surface Me of the crystal frame 20 through the connection electrodes 127 and 107. Here, the external electrode 15 on the −Z ′ side is cut off from the extraction electrode 109 formed on the surface Me of the crystal frame 20 by the sealing glass films g4 and g6, and the external electrode on the + Z ′ side is sealed by the sealing glass films g5 and g7. It is cut off from the electrode 15. Similarly, the external electrode 15 on the + Z ′ side is blocked from the external electrode 15 on the −Z ′ side by the sealing glass films g4 and g6, and is blocked from the extraction electrode 109 formed on the back surface Mi by the sealing glass films g5 and g7. Is done.
したがって、外部電極１５に交番電圧（正負を交番する電位）を印加した時に、水晶フレーム２０は、励振電極１０２に交番電圧が印加されることによって厚みすべり振動する。また、第３実施形態において水晶フレーム２０は水晶振動部２１の外周に間隙部２３を形成しているが、間隙部２３が形成しなくてもよい。また、水晶振動部２１はメサ型または逆メサ型でもよい。 Therefore, when an alternating voltage (potential alternating between positive and negative) is applied to the external electrode 15, the crystal frame 20 vibrates in a thickness-shear manner by applying the alternating voltage to the excitation electrode 102. In the third embodiment, the crystal frame 20 has the gap 23 formed on the outer periphery of the crystal vibrating part 21, but the gap 23 may not be formed. Further, the crystal vibrating part 21 may be a mesa type or an inverted mesa type.
封止ガラス膜ｇ４〜ｇ７が３５０〜４００℃に加熱されリッド部１１Ｃとベース部１２Ｃとが水晶フレーム２０に押圧されると、リッド部１１Ｃと、水晶フレーム２０と、ベース部１２Ｃとが接合される。つまり、リッド部１１Ｃに形成された封止ガラス膜ｇ４が水晶フレーム２０の表面Ｍｅに形成された封止ガラス膜ｇ６が一体となり、ベース部１２Ｃに形成された封止ガラス膜ｇ５が水晶フレーム２０の裏面Ｍｉに形成された封止ガラス膜ｇ７と一体となる。これにより、リッド側凹部３１１と、枠部２２と、ベース側凹部３２１とは水晶振動部２１が収納されたキャビティＣＴを形成する。 When the sealing glass films g4 to g7 are heated to 350 to 400 ° C. and the lid portion 11C and the base portion 12C are pressed against the crystal frame 20, the lid portion 11C, the crystal frame 20 and the base portion 12C are joined. The That is, the sealing glass film g4 formed on the surface Me of the crystal frame 20 is integrated with the sealing glass film g4 formed on the lid portion 11C, and the sealing glass film g5 formed on the base portion 12C is integrated with the crystal frame 20. And the sealing glass film g7 formed on the back surface Mi. As a result, the lid-side recess 311, the frame portion 22, and the base-side recess 321 form a cavity CT in which the crystal vibrating portion 21 is housed.
ここで、クロム（Ｃｒ）は空気中で酸化などによって腐食される場合が多い。これに対応して、金（Ａｕ）は化学的に非常に高い耐腐食性を有している。このため、図１１（ｂ）に示されたようにクロム層同士（ｓ５及びｓ６、ｓ７及びｓ８、ｓ９及びｓ１０、ｓ１１及びｓ１２）の間に金層ｒ４〜ｒ７が形成されると、金層がクロム層の腐食を防止することができる。また、クロムの代わりに、タングステン、ニッケル又はチタン又はこれらの合金を使用してもよいし、金（Ａｕ）の代わりに銀（Ａｇ）を使用してもよい。 Here, chromium (Cr) is often corroded by oxidation or the like in the air. Correspondingly, gold (Au) has a very high corrosion resistance chemically. Therefore, when the gold layers r4 to r7 are formed between the chromium layers (s5 and s6, s7 and s8, s9 and s10, s11 and s12) as shown in FIG. Can prevent corrosion of the chromium layer. Further, tungsten, nickel, titanium, or an alloy thereof may be used instead of chromium, or silver (Ag) may be used instead of gold (Au).
また、接着材である封止ガラスは耐水性・耐湿性に優れるので、空気中の水分がキャビティ内に進入したりキャビティ内の真空度を悪化させたりすることが防止できる。 Moreover, since the sealing glass which is an adhesive is excellent in water resistance and moisture resistance, it is possible to prevent moisture in the air from entering the cavity and deteriorating the degree of vacuum in the cavity.
また、第３実施形態ではリッド部１１Ｃと水晶フレーム２０と、及び水晶フレーム２０とベース部１２Ｃとが封止ガラス膜により接合されているが、リッド部１１Ｃと水晶フレーム２０とがシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）により接合され水晶フレーム２０とベース部１２Ｃとが封止ガラス膜により接合されてもよい。同様に、リッド部１１Ｃと水晶フレーム２０とが封止ガラス膜により接合され、水晶フレーム２０とベース部１２Ｃとがシロキサン結合により接合されてもよい。 In the third embodiment, the lid portion 11C and the crystal frame 20 and the crystal frame 20 and the base portion 12C are bonded by a sealing glass film. However, the lid portion 11C and the crystal frame 20 are bonded by a siloxane bond (Si. -O-Si) and the crystal frame 20 and the base portion 12C may be joined by a sealing glass film. Similarly, the lid portion 11C and the crystal frame 20 may be bonded by a sealing glass film, and the crystal frame 20 and the base portion 12C may be bonded by a siloxane bond.
＜第３水晶振動子１００Ｃの製造方法＞
図１３は、第３水晶振動子１００Ｃの製造を示したフローチャートである。図１３において、リッド部１１Ｃの製造ステップＰ１１と、ベース部１２Ｃの製造ステップＰ１２と、水晶フレーム２０の製造ステップＰ１３とは別々に並行して行うことができる。また図１４は、第３実施形態のベースウエハ３２Ｗの平面図である。リッドウエハ３１Ｗは点線で示したベース貫通穴ＢＨが無い点でベースウエハ３２Ｗと異なる。
<Method for Manufacturing Third Crystal Resonator 100C>
FIG. 13 is a flowchart showing the manufacture of the third crystal unit 100C. In FIG. 13, the manufacturing step P11 of the lid portion 11C, the manufacturing step P12 of the base portion 12C, and the manufacturing step P13 of the crystal frame 20 can be performed separately and in parallel. FIG. 14 is a plan view of the base wafer 32W of the third embodiment. The lid wafer 31W is different from the base wafer 32W in that there is no base through hole BH indicated by a dotted line.
リッド部１１Ｃの製造ステップＰ１１は、第１実施形態で説明されたリッド部１１Ａの製造ステップＳ１１と同じである。
ベース部１２Ｃの製造ステップＰ１２は、第１実施形態で説明されたリッド部１１Ａの製造ステップＳ１１とほぼ同じである。但し、エッチングでベースウエハ３２Ｗにベース側凹部３２１を形成する同時に、図１４に示されたように各ベース部１２Ｃの角部にベースウエハ３２Ｗを貫通したベース貫通穴ＢＨが形成される。ベース貫通穴ＢＨが４分割されると１つのキャスタレーション１２５（図１０を参照）になる。また、金属膜（ｓ１１、ｒ７、ｓ１２）はフォトレジストを使ってエッチングすることで、図１２（ａ）に示された形状が形成される。
The manufacturing step P11 of the lid portion 11C is the same as the manufacturing step S11 of the lid portion 11A described in the first embodiment.
The manufacturing step P12 of the base portion 12C is substantially the same as the manufacturing step S11 of the lid portion 11A described in the first embodiment. However, at the same time as forming the base-side recess 321 in the base wafer 32W by etching, base through holes BH penetrating the base wafer 32W are formed at the corners of the respective base portions 12C as shown in FIG. When the base through hole BH is divided into four, one castellation 125 (see FIG. 10) is obtained. Further, the metal film (s11, r7, s12) is etched using a photoresist to form the shape shown in FIG.
図１５のフローチャートは水晶フレーム２０の製造ステップＰ１３の詳細を示す。図１６は、第３実施形態の水晶ウエハ２０Ｗの平面図である。なお、第３水晶振動子１００Ｃの製造においてリッドウエハ３１Ｗと、水晶フレーム２０と、ベースウエハ３２Ｗとを接合した後に第３水晶振動子１００Ｃを単位として切断するので、図１５では切断する前の状態を示している。また、図１５のフローチャートの右図は、それぞれのステップにおける図１６の水晶ウエハ２０Ｗの一部を示している。なお、図１５の右図は水晶フレーム２０の表面Ｍｅを上向きとし、各水晶フレーム２０対しては図１０のＢ−Ｂ断面図に対応される。 The flowchart of FIG. 15 shows the details of the manufacturing step P13 of the crystal frame 20. FIG. 16 is a plan view of the crystal wafer 20 </ b> W of the third embodiment. In manufacturing the third crystal unit 100C, the third crystal unit 100C is cut as a unit after the lid wafer 31W, the crystal frame 20, and the base wafer 32W are bonded. Show. Moreover, the right figure of the flowchart of FIG. 15 has shown a part of quartz wafer 20W of FIG. 16 in each step. The right view of FIG. 15 has the surface Me of the crystal frame 20 facing upward, and each crystal frame 20 corresponds to the BB cross-sectional view of FIG.
ステップＰ１３１において、図１５（ａ）に示されたように、均一の水晶平板の水晶ウエハ２０Ｗ（図１６を参照）に、エッチングにより複数の水晶フレーム２０の外形が形成される。すなわち、水晶振動部２１と、枠部２２と、間隙部２３とが形成され、各水晶フレーム２０の四隅に図１６に示されたように水晶ウエハ２０Ｗを貫通するように水晶貫通穴ＣＨが形成される。水晶貫通穴ＣＨが４分割されると１つのキャスタレーション１０５（図１０を参照）になる。また、図１５（ａ）は２つの水晶フレーム２０を含んでいる水晶ウエハ２０Ｗで、一点鎖線が２つの水晶フレーム２０の限界である。以降の図１５（ｂ）〜（ｄ）でも同様である。 In step P131, as shown in FIG. 15A, the outer shape of the plurality of crystal frames 20 is formed by etching on a crystal wafer 20W of a uniform crystal plate (see FIG. 16). That is, a crystal vibrating part 21, a frame part 22, and a gap part 23 are formed, and crystal through holes CH are formed at the four corners of each crystal frame 20 so as to penetrate the crystal wafer 20W as shown in FIG. Is done. When the crystal through hole CH is divided into four, one castellation 105 (see FIG. 10) is formed. FIG. 15A shows a crystal wafer 20 </ b> W including two crystal frames 20, and an alternate long and short dash line is the limit of the two crystal frames 20. The same applies to FIGS. 15B to 15D.
ステップＰ１３２において、図１５（ｂ）に示されたように、スパッタリングまたは真空蒸着によって水晶ウエハ２０Ｗの両面の全面にクロム層（図１０のｓ８、ｓ９及び励振電極１０２の下地に対応）、金層（図１０のｒ５、ｒ６及び励振電極１０２の金層に対応）及びクロム層（図１０のｓ７、ｓ１０に対応）が順に形成される。 In step P132, as shown in FIG. 15B, a chromium layer (corresponding to s8 and s9 in FIG. 10 and the foundation of the excitation electrode 102), gold layer on both surfaces of the quartz wafer 20W by sputtering or vacuum evaporation. (Corresponding to r5 and r6 in FIG. 10 and the gold layer of the excitation electrode 102) and a chromium layer (corresponding to s7 and s10 in FIG. 10) are sequentially formed.
ステップＰ１３３において、最も外側のクロム層（図１０のｓ７、ｓ１０に対応）全面にフォトレジストが均一に塗布される。そして露光装置（図示しない）を用いて、フォトマスクに描かれたクロム層ｓ７及びｓ１０（図１０を参照）のパターンが水晶ウエハ２０Ｗに露光される。次に、フォトレジストから露出した最外層であるクロム層（図１０のｓ７、ｓ１０に対応）のみがエッチングされる。これにより、図１５（ｃ）に示されたように、枠部２２の表面Ｍｅにクロム層ｓ７−金層ｒ５−クロム層ｓ８が順に形成され、表面Ｍｉにクロム層ｓ９−金層ｒ６−クロム層ｓ１０が順に形成される。 In Step P133, a photoresist is uniformly applied to the entire outermost chrome layer (corresponding to s7 and s10 in FIG. 10). Then, using an exposure apparatus (not shown), the patterns of the chromium layers s7 and s10 (see FIG. 10) drawn on the photomask are exposed on the quartz wafer 20W. Next, only the chromium layer (corresponding to s7 and s10 in FIG. 10) which is the outermost layer exposed from the photoresist is etched. As a result, as shown in FIG. 15C, a chromium layer s7-gold layer r5-chrome layer s8 is formed in order on the surface Me of the frame portion 22, and a chromium layer s9-gold layer r6-chrome is formed on the surface Mi. Layer s10 is formed in order.
ステップＰ１３４において、再びフォトレジストを使ってエッチングすることで、図１６に示されたように水晶ウエハ２０Ｗの表面Ｍｅ及び裏面Ｍｉに図１５（ｄ）に示されたように励振電極１０２及び引出電極１０９が形成される。
ステップＰ１３５において、スクリーン印刷で水晶ウエハ２０Ｗにおける枠部２２の両面に封止ガラス膜ｇ６、ｇ７が形成される。
In step P134, etching is performed again using a photoresist, so that the excitation electrode 102 and the extraction electrode 102 and the extraction electrode are formed on the front surface Me and the rear surface Mi of the crystal wafer 20W as illustrated in FIG. 109 is formed.
In step P135, the sealing glass films g6 and g7 are formed on both surfaces of the frame portion 22 of the crystal wafer 20W by screen printing.
図１３に戻り、ステップＰ１４において、封止ガラス膜ｇ４〜ｇ７が３５０℃〜４００℃程度に加熱されリッドウエハ３１Ｗと、水晶ウエハ２０Ｗと、ベースウエハ３２Ｗとが押圧されることで、リッドウエハ３１Ｗと、水晶ウエハ２０Ｗと、ベースウエハ３２Ｗとが接合される。 Returning to FIG. 13, in step P14, the sealing glass films g4 to g7 are heated to about 350 ° C. to 400 ° C., and the lid wafer 31W, the crystal wafer 20W, and the base wafer 32W are pressed. The crystal wafer 20W and the base wafer 32W are bonded.
ステップＳ１５において、スパッタリングまたは真空蒸着によってベースウエハ３２Ｗの底面全面、ベース貫通穴ＢＨ及び水晶貫通穴ＣＨに０．０５μｍ〜０．１μｍのクロム（Ｃｒ）層を下地としてその表面に０．５μｍ〜２．０μｍの金（Ａｕ）層が形成される。 In step S15, the entire bottom surface of the base wafer 32W, the base through hole BH, and the crystal through hole CH are coated with a chromium (Cr) layer of 0.05 μm to 0.1 μm on the surface by sputtering or vacuum deposition, and 0.5 μm to 2 on the surface thereof. A 0.0 μm gold (Au) layer is formed.
ステップＳ１６において、ベースウエハ３２Ｗの底面にフォトレジストが均一に塗布される。そして露光装置（図示しない）を用いて、フォトマスクに描かれた外部電極１５の外形パターンをベースウエハ３２Ｗの底面に露光される。次にフォトレジストから露出した金属層がエッチングされる。これにより、ベースウエハ３２Ｗの底面に外部電極１５が形成され、ベース貫通穴ＢＨ及び水晶貫通穴ＣＨに接続電極１２７、１０７が形成される。 In step S16, a photoresist is uniformly applied to the bottom surface of the base wafer 32W. Then, using an exposure apparatus (not shown), the outer pattern of the external electrode 15 drawn on the photomask is exposed on the bottom surface of the base wafer 32W. The metal layer exposed from the photoresist is then etched. As a result, the external electrode 15 is formed on the bottom surface of the base wafer 32W, and the connection electrodes 127 and 107 are formed in the base through hole BH and the crystal through hole CH.
ステップＳ１７において、接合されたリッドウエハ３１Ｗとベースウエハ３２Ｗとを第３水晶振動子１００Ｃを単位として切断する工程が行われる。切断工程では、レーザーを用いたダイシング装置、または切断用ブレードを用いたダイシング装置などを用いて図１４及び図１６に示された一点鎖線のカットラインＣＬに沿って第３水晶振動子１００Ｃを単位として個片化する。これにより、数百から数千の正確な周波数に調整された第３水晶振動子１００Ｃが製造される。 In step S17, a step of cutting the bonded lid wafer 31W and base wafer 32W in units of the third crystal unit 100C is performed. In the cutting process, the third crystal unit 100C is unitized along the one-dot chain line cut line CL shown in FIGS. 14 and 16 by using a dicing apparatus using a laser or a dicing apparatus using a cutting blade. As a piece. Thereby, the third crystal unit 100C adjusted to an accurate frequency of several hundred to several thousand is manufactured.
以上、本発明の最適な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実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。たとえば、本発明は、圧電振動子以外にも、発振回路を組み込んだＩＣなどをキャビティ内に収容した圧電発振器にも適用できる。また、本明細書ではＡＴカット型の圧電振動片を一例として説明したが、一対の振動腕を有する音叉型の圧電振動片にも適用できる。 As described above, the optimal embodiment of the present invention has been described in detail. However, as will be apparent to those skilled in the art, the present invention can be implemented with various modifications and variations within the technical scope thereof. For example, the present invention can be applied not only to a piezoelectric vibrator but also to a piezoelectric oscillator in which an IC incorporating an oscillation circuit is accommodated in a cavity. In this specification, the AT-cut type piezoelectric vibrating piece is described as an example, but the present invention can also be applied to a tuning-fork type piezoelectric vibrating piece having a pair of vibrating arms.
１０ … 水晶振動片
１１Ａ〜１１Ｃ … リッド部
１１Ｗ、３１Ｗ … リッドウエハ、 １２Ｗ、３２Ｗ … ベースウエハ、 ２０Ｗ … 水晶ウエハ
１２Ａ〜１２Ｃ … ベース部
１３ … 導電性接着剤
１４ … スルーホール
１５ … 外部電極
２０ … 水晶フレーム
１００Ａ〜１００Ｃ … 水晶振動子
１０１ … 水晶片、 １０２ … 励振電極
１１０Ａ、１１０Ｃ … リッド
１１１、３１１ … リッド側凹部、 １１２、３１２ … リッド側突起部
１２０Ａ、１２０Ｃ … ベース
１２１、３２１ … ベース側凹部、 １２２、３２２ … ベース側突起部
１４１、１０７、１２７ … 接続電極
ＢＨ、ＣＨ … 貫通穴
ＣＬ … カットライン
ＣＴ … キャビティ
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４ … 端面
ｇ１〜ｇ７ … 封止ガラス膜
ｒ１〜ｒ７ … 金層
ｓ１〜ｓ１２ … クロム層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Crystal vibrating piece 11A-11C ... Lid part 11W, 31W ... Lid wafer, 12W, 32W ... Base wafer, 20W ... Quartz wafer 12A-12C ... Base part 13 ... Conductive adhesive 14 ... Through hole 15 ... External electrode 20 ... Crystal frame 100A to 100C ... Crystal resonator 101 ... Crystal piece, 102 ... Excitation electrode 110A, 110C ... Lid 111, 311 ... Lid side recess, 112, 312 ... Lid side projection 120A, 120C ... Base 121, 321 ... Base side Recessed part, 122, 322 ... Base side protruding part 141, 107, 127 ... Connection electrode BH, CH ... Through hole CL ... Cut line CT ... Cavity M1, M2, M3, M4 ... End face g1 to g7 ... Sealing glass film r1 r7 ... Gold layer s1 to s12 ... Beam layer
Claims (6)
前記圧電振動片が収納されるキャビティを形成するように、前記キャビティの外周に形成される第１接合面を有する第１板及び前記キャビティの外周に形成される第２接合面を有し前記第１板と接合する第２板と、を備え、
前記第１接合面と前記第２接合面との間に、第１金属膜、この第１金属膜と異なる金属の第２金属膜、前記第１金属膜、ガラス層、前記第１金属膜、前記第２金属膜及び前記第１金属膜が順に形成される圧電デバイス。 A piezoelectric vibrating piece that vibrates when a voltage is applied;
A first plate having a first joint surface formed on an outer periphery of the cavity and a second joint surface formed on an outer periphery of the cavity so as to form a cavity in which the piezoelectric vibrating piece is housed; A second plate joined to one plate,
Between the first bonding surface and the second bonding surface, a first metal film, a second metal film of a metal different from the first metal film, the first metal film, a glass layer, the first metal film, A piezoelectric device in which the second metal film and the first metal film are sequentially formed.
前記圧電振動片が収納されるキャビティを形成するように、前記キャビティの外周に形成される第１接合面を有する第１板及び前記キャビティの外周に形成される第２接合面を有し前記第１板と接合する第２板と、を備え、
前記第１接合面と前記第２接合面との間に、第１金属膜、ガラス層、前記第１金属膜、前記第１金属膜と異なる金属の第２金属膜、前記第１金属膜、前記ガラス層及び前記第１金属膜が順に形成される圧電デバイス。 A piezoelectric vibrating piece that vibrates when a voltage is applied;
A first plate having a first joint surface formed on an outer periphery of the cavity and a second joint surface formed on an outer periphery of the cavity so as to form a cavity in which the piezoelectric vibrating piece is housed; A second plate joined to one plate,
Between the first bonding surface and the second bonding surface, a first metal film, a glass layer, the first metal film, a second metal film of a metal different from the first metal film, the first metal film, The piezoelectric device in which the glass layer and the first metal film are sequentially formed.
前記圧電振動片が収納されるキャビティを形成するように、前記キャビティの外周に形成される第１接合面を有し前記枠体と接合する第１板及び前記キャビティの外周に形成される第２接合面を有し前記枠体と接合する第２板と、を備え、
前記第１接合面と前記枠体との間に、第１金属膜、この第１金属膜と異なる金属の第２金属膜、前記第１金属膜、ガラス層、前記第１金属膜、前記第２金属膜及び前記第１金属膜が順に形成される圧電デバイス。 A piezoelectric diaphragm having a piezoelectric vibrating piece that vibrates by application of a voltage and a frame formed to surround the piezoelectric vibrating piece;
A first plate having a first joint surface formed on the outer periphery of the cavity so as to form a cavity in which the piezoelectric vibrating piece is accommodated, and a second plate formed on the outer periphery of the cavity. A second plate having a joining surface and joining to the frame,
A first metal film, a second metal film made of a metal different from the first metal film, the first metal film, the glass layer, the first metal film, the first metal film, between the first joint surface and the frame body. A piezoelectric device in which two metal films and the first metal film are sequentially formed.
前記圧電振動片が収納されるキャビティを形成するように、前記キャビティの外周に形成される第１接合面を有し前記枠体と接合する第１板及び前記キャビティの外周に形成される第２接合面を有し前記枠体と接合する第２板と、を備え、
前記第１接合面と前記枠体との間に、第１金属膜、ガラス層、前記第１金属膜、前記第１金属膜と異なる金属の第２金属膜、前記第１金属膜、前記ガラス層及び前記第１金属膜が順に形成される圧電デバイス。 A piezoelectric diaphragm having a piezoelectric vibrating piece that vibrates by application of a voltage and a frame formed to surround the piezoelectric vibrating piece;
A first plate having a first joint surface formed on the outer periphery of the cavity so as to form a cavity in which the piezoelectric vibrating piece is accommodated, and a second plate formed on the outer periphery of the cavity. A second plate having a joining surface and joining to the frame,
Between the first joint surface and the frame, a first metal film, a glass layer, the first metal film, a second metal film of a metal different from the first metal film, the first metal film, and the glass A piezoelectric device in which a layer and the first metal film are sequentially formed.
前記第２金属膜は、金又は銀からなる請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧電デバイス。 The first metal film is made of chromium, nickel, tungsten or one of their alloys,
The piezoelectric device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second metal film is made of gold or silver.
The piezoelectric device according to claim 1, wherein the glass layer contains vanadium.
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