TWI776661B - 晶體振盪器及其製作方法 - Google Patents

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Abstract

一種晶體振盪器，包含一振盪基板、一中空框架、一第一電極，及一第二電極。該振盪基板包括彼此反向的第一表面、第二表面，及一振盪部。該中空框架設置於該第二表面並框圍出該振盪部，且該振盪部由一主振盪區，及一厚度小於該主振盪區的薄化區共同定義而成。該第一電極包括一位於第一表面的第一電極部，及一自該第一電極部延伸至第二表面的第一延伸電極部。該第二電極位於第二表面，包括一位於該振盪部的第二電極部，及一自該第二電極部延伸至與該第一延伸電極部位於同側的第二延伸電極部。此外，本案提供該晶體振盪器的製作方法。

Description

晶體振盪器及其製作方法
本發明是有關於一種振盪器及其製作方法，特別是指一種具有高振盪頻率的晶體振盪器及其製作方法。
現有的晶體振盪器的結構大致包含一由石英晶體所構成的振動板，及二分別形成於該振動板相對二表面並用以供對外電連接的電極。因應產業需求，晶體振盪器逐步往輕量化、薄型化的方向發展，透過減薄該振動板的厚度以產生更高的振盪頻率，而有助於應用在高頻通訊領域。例如，日本發明專利第JP2014154994A號公開案即揭示了一種振動元件，利用局部薄化的方式使該振動元件的基板具有一成平板狀的振動部，以及與該振動部一體化且厚度較厚的厚壁部，藉由控制該基板的整體厚度(即中央區域薄化，周緣較厚之態樣)以達成預設的振動頻率，並利用該厚壁部作為加強元件強度以及進行後續製程時用於夾持的部位，以避免振動元件因薄化後基板的強度不足而容易在製程中碎裂的問題。
然而，前述為了避免薄化後之基板碎裂而增設的厚壁部 卻也會增加元件整體的重量，而不利於產品的輕量化。
因此，本發明的目的，即在提供一種輕量化之晶體振盪器的製作方法。
於是，本發明晶體振盪器的製作方法，包含一第一電極部製作步驟、一貼合步驟、一第一次薄化步驟、一第二電極製作製作步驟、一延伸電極製作步驟、一框架形成步驟，及一第二次薄化步驟。
該第一電極部製作步驟是於一壓電基板的其中一表面形成一第一電極部，而得到一第一半成品。
該貼合步驟是將該第一半成品以該第一電極部朝向一暫時基板的方向貼合於該暫時基板。
該第一次薄化步驟是將該第一半成品的壓電基板進行全面薄化，而得到一具有一第一厚度的薄化壓電基板。
該第二電極製作步驟是於該薄化壓電基板反向該暫時基板的表面形成一第二電極，該第二電極具有一對應於該第一電極部且具有至少一孔洞的第二電極部，及一自該第二電極部延伸至該薄化壓電基板的周緣的第二延伸電極部，且令該第二電極部的正投影範圍與該第一電極部至少部分重合。
該延伸電極製作步驟是形成一自該第一電極部延伸並沿著該薄化壓電基板的側周面延伸至該薄化壓電基板形成有該第二電極的表面的第一延伸電極部。
該框架形成步驟是在該薄化壓電基板反向該第一電極的表面上形成一具有預定厚度，且框圍該第二電極部並壓設於該第二延伸電極部上的中空框架。
該第二次薄化步驟是以該第二電極為遮罩，利用蝕刻的方式將該薄化壓電基板對位於該至少一孔洞的位置進行薄化，以形成一第二半成品。
又，本發明的另一目的，即在提供一種輕量化的晶體振盪器。
於是，本發明晶體振盪器，包含一振盪基板、一中空框架、一第一電極，及一第二電極。
該振盪基板包括彼此反向的一第一表面、一第二表面，及一振盪部，該振盪部由一主振盪區，及一厚度小於該主振盪區的厚度的薄化區共同定義而成。
該中空框架設置於該振盪基板的第二表面，並界定出該振盪部。
該第一電極包括一形成於該振盪基板的該第一表面的第一電極部，及一自該第一電極部延伸並沿著該振盪基板的側周面延 伸至該第二表面的第一延伸電極部。
該第二電極位於該振盪基板的該第二表面，包括一與該第一電極部的正投影範圍至少部分疊合並位於該振盪部的第二電極部，及一自該第二電極部延伸至與該第一延伸電極部位於同側的第二延伸電極部，且該第二電極部具有對應形成於該薄化區的至少一孔洞。
本發明的功效在於：利用該第二電極作為遮罩，而可以蝕刻方式對該振盪基板的振盪部未形成電極的區域進行減薄，使該振盪部整體具有兩種不同的厚度，且更加薄化，而可使該晶體振盪器具有符合預期的振盪頻率的同時，還得以進一步減輕該晶體振盪器整體的重量。
200:晶體振盪器
300:第一半成品
400:第二半成品
2:振盪基板
21:第一表面
22:第二表面
23:振盪部
231:主振盪區
232:薄化區
2321:穿孔
24:周緣區
3:中空框架
4:第一電極
41:第一電極部
42:第一延伸電極部
5:第二電極
51:第二電極部
511:孔洞
52:第二延伸電極部
60:壓電基板
6:薄化壓電基板
7:暫時基板
81:第一電極部製作成步驟
82:貼合步驟
83:第一次薄化步驟
84:第二電極製作驟
85:延伸電極製作驟
86:框架形成步驟
87:第二次薄化步驟
88:移除步驟
T1:第一厚度
T2:第二厚度
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一俯視示意圖，說明本發明晶體振盪器的一實施例；圖2是一側視剖視圖，輔助說明沿圖1的II-II割面線的剖視結構；圖3是一側視剖視圖，輔助說明沿圖1的III-III割面線的剖視結構； 圖4是一流程圖，說明該晶體振盪器的製作方法；圖5是一側視示意圖，輔助圖4說明該實施例的製作方法；及圖6是一側視示意圖，延續圖5說明該實施例的製作方法。
在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。且有關本發明之相關技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。此外，要說明的是，本發明圖式僅為表示元件間的結構及/或位置相對關係，與各元件的實際尺寸並不相關。
參閱圖1、圖2與圖3，本發明晶體振盪器200的一實施例，包含包含一振盪基板2、一中空框架3、一第一電極4，及一第二電極5。
該振盪基板2包括彼此反向的一第一表面21、一第二表面22，及一振盪部23，該振盪部23是由設置於該第二表面22的中空框架3框圍界定形成(見圖1)，且由一具有一第一厚度T1的主振盪區231，及一具有一第二厚度T2的的薄化區232共同定義而成，且該第二厚度T2小於該第一厚度T1。其中，該振盪基板2是由具有諧振特性(resonance)的壓電材料構成，選自石英晶體。在本實施例中，該主振盪區231的第一厚度T1不大於50μm，該薄化區232的第 二厚度T2不大於10μm。
在一些實施例中，該薄化區232的至少部分形成貫穿該振盪基板2的穿孔2321(見圖2)，而可減低該晶體振盪器200的整體重量。較佳地，該薄化區232的該第二厚度T2為0，也就是說，該薄化區232是完全由貫穿該振盪基板2的穿孔2321構成。
該中空框架3設置於該振盪基板2的第二表面22上，並界定出該振盪部23，用以增加厚度以提供夾持位置，而有助於配置於電子構件中。該中空框架3可依需求選自絕緣材料或是光阻材料，且寬度、形狀及其設置位置可依需求或設計而有所不同，並無具體限制。
該第一電極4包括一形成於該振盪基板2的該第一表面21的第一電極部41，及一自該第一電極部41延伸並沿著該振盪基板2的側周面延伸至該第二表面22的第一延伸電極部42。在本實施例中，該第一電極部41對應形成於該振盪部23的投影範圍內，該第一延伸電極部42位於該中空框架3的外圍。
該第二電極5位於該振盪基板2的該第二表面22，包括一位於該振盪部23的第二電極部51，及一自該第二電極部51延伸至與該第一延伸電極部42位於同側的第二延伸電極部52。該第二電極部51與該第一電極部41的正投影範圍至少部分疊合，而位於該振盪部23範圍內，且該第二電極部51具有多個孔洞511，分別對應 形成於該薄化區232。且該等孔洞511的分布位置、數量等可視需求而有不同，也可僅在該第二電極部51上形成單一個孔洞511，並無具體限制。該第二延伸電極部52自該第二電極部51延伸並通過該中空框架3與該第二表面22之間，以延伸至該中空框架3的外圍，並與該第一延伸電極42部位於同側。
該第一電極4及該第二電極5是選自金、銀，或鋁等導電材料構成，且彼此可為相同或不同。
在本實施例中，該中空框架3的至少部分與該振盪基板2的邊緣成一間距間隔，而形成兩個彼此間隔並位於同一側的周緣區24，且令該第一延伸電極部42位於其中一周緣區24，該第二延伸電極部52自該第二電極部51延伸並通過該中空框架3與該第二表面22之間以延伸至其中另一周緣區24，而與該第一延伸電極部42位於同側。此外，設置有該第一延伸電極部42與該第二延伸電極部52之周緣區24的厚度等同於該主振盪區231的第一厚度T1，讓該第一延伸電極部42與該第二延伸電極部52位於接近等高的位置且位於該振盪基板2的同側，而有利於對外接合於其它電子構件。
本案晶體振盪器200藉由將該主振盪區231以外的該薄化區232的第二厚度T2控制在極薄(或是形成至少部分穿孔2321或完全鏤空)，而可進一步減輕該晶體振盪器200的整體重量。
參閱圖4、圖5及圖6，前述該晶體振盪器200是經由下述 的製作方法所製得。且該製作方法包含一第一電極部製作步驟81、一貼合步驟82、一第一次薄化步驟83、一第二電極製作製作步驟84、一延伸電極製作步驟85、一框架形成步驟86、一第二次薄化步驟87，及一移除步驟88。
該第一電極部製作步驟81是於一壓電基板60的其中一表面形成該第一電極部41，而得到一第一半成品300。在本實施例中，壓電基板60選自石英晶體，且該第一電極部製作步驟81是以導電材料透過沉積或印刷方式形成該第一電極部41。
該貼合步驟82是將該第一半成品300以該第一電極部41朝向一暫時基板7的方向貼合於該暫時基板7，而可在後續的薄化製程及電極製作過程中提供支撐，以避免該振盪基板2在製程中破碎。
該第一次薄化步驟83是將該壓電基板60進行全面薄化，而得到一具有該第一厚度T1的薄化壓電基板6，且該第一厚度T1小於該壓電基板60的厚度。在本實施例中，是以研磨或化學蝕刻的方式將該壓電基板60進行薄化而形成該薄化壓電基板6。
該第二電極製作步驟84是於該薄化壓電基板6反向該暫時基板7的表面形成該第二電極5。配合參閱圖1，且該第二電極5具有對應於該第一電極部41且令正投影範圍與該第一電極部41至少部分重合的該第二電極部51，及自該第二電極部51延伸至該薄化壓電基板6周緣的第二延伸電極部52，且該第二電極部51形成有 多個如圖1所示的孔洞511，令該薄化壓電基板6的表面自該等孔洞511露出。在本實施例中，該第二電極製作步驟84是以導電材料透過沉積或印刷方式形成該第二電極5。
該延伸電極製作步驟85是形成一自該第一電極部41延伸並沿著該薄化壓電基板6的側周面延伸至該薄化壓電基板6形成有該第二電極5的表面的第一延伸電極部42。在本實施例中，該延伸電極製作步驟85是以導電材料透過印刷或鍍膜方式形成該第一延伸電極部42。
在一些實施例中，也可視製程需求調整該第二電極製作步驟84與該延伸電極製作步驟85的實施順序，即，也可先實施該延伸電極製作步驟85再進行該第二電極製作步驟84。
此外，在一些實施例中，於該延伸電極製作步驟85時，該第一延伸電極部42也可先與該第二電極延伸部52同時製作於該第二表面22，之後，再利用銀膠連接該第一電極部41及該第一延伸電極部42，以完成該第一電極4的製作。
該框架形成步驟86是在該薄化壓電基板6反向該第一電極部41的表面上形成一具有預定厚度且框圍該第二電極部51的中空框架3，且該中空框架3壓設於該第二延伸電極部52上。要說明的是，該框架形成步驟86依據該中空框架3的構成材料不同，而以不同方式執行。例如，可以光阻材料透過微影方式形成該中空框架 3。或是，也可以利用黏膠將一由絕緣材料構成且事先加工完成，具有預定形狀及厚度的中空框材貼合在該薄化壓電基板6的表面上，以形成該中空框架3。
該第二次薄化步驟87是以該第二電極5為遮罩，利用蝕刻的方式將該薄化壓電基板6上對應於該等孔洞511的範圍進行薄化，以形成一第二半成品400。並將經過二次薄化的區域定義為該薄化區232。該薄化壓電基板6於對應形成該第二電極5的區域(即該主振盪區231)厚度維持在該第一厚度T1，該薄化壓電基板6未形成該第二電極5的區域則為薄化區232，且該薄化區232的厚度減薄至小於該第一厚度T1的該第二厚度T2。
在一些實施例，該第二次薄化步87驟還可依需求進一步將該薄化壓電基板6且位於該中空框架3框圍內未形成該第二電極5的區域的至少部分完全蝕刻移除，而在對應於該薄化區232的範圍內，也就是對位於其中至少部分孔洞511的位置薄化至形成該至少一貫穿該薄化壓電基板6的穿孔2321。較佳地，該薄化區232的範圍被完全蝕刻移除，令該薄化區232的第二厚度T2為0，而為完全鏤空。
該移除步驟88是將該暫時基板7自該第二半成品400移除，而得到該晶體振盪器200。其中，該移除步驟88會依據在該貼合步驟82中，該暫時基板7貼合於該第一半成品300的方式來選擇 相對應的移除方法。例如：該暫時基板7是以一光解黏膠或熱解黏膠貼合於該第一半成品300上，該移除步驟88則會以照光或加熱方式來分解黏膠以移除該暫時基板7。
詳細的說，本案的製作方法是令該第一電極部41與該第二電極5分別先形成於平坦表面的該壓電基板60與該薄化壓電基板6上，因此於電極製作的過程中，無須克服基板表面的高低落差，且該薄化壓電基板6的厚度(第一厚度T1)極薄，相較於習知的晶體振盪器，也大幅縮短了該第一延伸電極部42的延伸高度，而使該第一電極4與該第二電極5的製作更為簡化。之後，再利用該第一次薄化步驟83、該第二次薄化步驟87兩次的薄化製程來調整該晶體振盪器200之振盪基板2的整體厚度。令由該第一電極部41及該第二電極部51所夾設的該主振盪區231維持在該該第一厚度T1，使該晶體振盪器200的振盪頻率符合預期。同時，在有該暫時基板7支撐的情況下，該第二次薄化步驟87中是直接利用形成於該第二表面22的第二電極5作為遮罩，而將該主振盪區231以外的區域(即自該等孔洞511所露出的表面)進行減薄，以進一步移除部分晶體結構，而在該晶體振盪器200具有特定振盪頻率的情況下，進一步減輕元件重量。
綜上所述，本案利用該第二次薄化步驟87直接利用電極作為蝕刻遮罩，並以蝕刻方式來移除部分的晶體結構(即該薄化壓 電基板6的部分結構)來進行減薄，而可使進一步減少該振盪基板2的重量，並確保該晶體振盪器200的振盪頻率符合預期，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
200:晶體振盪器
2:振盪基板
21:第一表面
22:第二表面
23:振盪部
231:主振盪區
232:薄化區
2321:穿孔
24:周緣區
3:中空框架
4:第一電極
41:第一電極部
42:第一延伸電極部
51:第二電極部
511:孔洞
T1:第一厚度
T2:第二厚度

Claims (7)

  1. 一種晶體振盪器的製作方法，包含： 一第一電極部製作步驟，於一壓電基板的其中一表面形成一第一電極部，而得到一第一半成品； 一貼合步驟，將該第一半成品以該第一電極部朝向一暫時基板的方向貼合於該暫時基板； 一第一次薄化步驟，將該第一半成品的壓電基板進行全面薄化，而得到一具有一第一厚度的薄化壓電基板； 一第二電極製作步驟，於該薄化壓電基板反向該暫時基板的表面形成一第二電極，該第二電極具有一對應於該第一電極部且具有至少一孔洞的第二電極部，及一自該第二電極部延伸至該薄化壓電基板的周緣的第二延伸電極部，且令該第二電極部的正投影範圍與該第一電極部至少部分重合； 一延伸電極製作步驟，形成一自該第一電極部延伸並沿著該薄化壓電基板的側周面延伸至該薄化壓電基板形成有該第二電極的表面的第一延伸電極部； 一框架形成步驟，在該薄化壓電基板反向該第一電極的表面上形成一具有預定厚度，且框圍該第二電極部並壓設於該第二延伸電極部上的中空框架；及 一第二次薄化步驟，以該第二電極為遮罩，利用蝕刻的方式將該薄化壓電基板對位於該至少一孔洞的位置進行薄化，以形成一第二半成品。
  2. 如請求項1所述的晶體振盪器的製作方法，其中，該第二次薄化步驟是將該薄化壓電基板對位於該至少一孔洞的位置完全蝕刻移除，以形成該第二半成品。
  3. 如請求項1所述的晶體振盪器的製作方法，還包含一實施於該第二次薄化步驟後的移除步驟，將該暫時基板自該第二半成品移除。
  4. 一種晶體振盪器，包含： 一振盪基板，包括彼此反向的一第一表面、一第二表面，及一振盪部，該振盪部由一主振盪區，及一厚度小於該主振盪區的厚度的薄化區共同定義而成； 一中空框架，設置於該振盪基板的第二表面，並界定出該振盪部； 一第一電極，包括一形成於該振盪基板的該第一表面的第一電極部，及一自該第一電極部延伸並沿著該振盪基板的側周面延伸至該第二表面的第一延伸電極部；及 一第二電極，位於該振盪基板的該第二表面，包括一與該第一電極部的正投影範圍至少部分疊合並位於該振盪部的第二電極部，及一自該第二電極部延伸至與該第一延伸電極部位於同側的第二延伸電極部，且該第二電極部具有對應形成於該薄化區的至少一孔洞。
  5. 如請求項4所述的晶體振盪器，其中，該中空框架的至少部分與該振盪基板的邊緣成一間距間隔而形成兩個彼此間隔並位於同一側的周緣區，該第一延伸電極部位於其中一周緣區，該第二延伸電極部自該第二電極部延伸並通過該中空框架與該第二表面之間而延伸至其中另一周緣區，並與該第一延伸電極部位於同側。
  6. 如請求項5所述的晶體振盪器，其中，該振盪基板位於該中空框架外圍的厚度與該主振盪區相同。
  7. 如請求項4所述的晶體振盪器，其中，該薄化區的至少部分為貫穿該振盪部的穿孔。
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