JP2008147895A - Crystal oscillator and its fabricating method - Google Patents

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達也 安齊
Yoji Nagano
洋二 永野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive crystal oscillator with excellent vibration characteristics kept and with high reliable joining enabled. <P>SOLUTION: The crystal oscillator 1 has a vibrating arm 12 and a frame 13 surrounding a horizontal periphery of the vibrating arm 12. Further, the crystal oscillator 1 includes a crystal vibrating piece 11 provided with exciting electrodes 15a, 15b which are formed in front-back both sides of the vibrating arm 12 and are made of Au and with junction electrodes 16a, 16b extended from the exciting electrodes 15a, 15b to the front-back both sides of the frame 13, a first cover 21 formed with a junction metal film 25 on a plane opposed to the junction electrode 16a, and a second cover 31 formed with a junction metal film 35 on a plane opposed to the junction electrode 16b. Surfaces of the junction metal films 25, 35 of the first and second covers 21, 31 are subjected to chloridization. Then, the first cover 21, the crystal vibrating piece 11 and the second cover 31 are in solid contact. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、蓋体と水晶振動片を固体接合によりパッケージングされる水晶振動子、及びこの水晶振動子の製造方法に関する。   The present invention relates to a crystal resonator in which a lid and a crystal resonator element are packaged by solid bonding, and a method for manufacturing the crystal resonator.

従来、金属からなる接合部を有する被接合物どうしを接合する方法として、前記接合部を原子ビーム、イオンビームまたはプラズマであるエネルギー波によって活性化処理した後、被接合物の接合部どうしを衝合させて加圧することにより固層で常温接合する接合方法というものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as a method of joining objects to be joined having metal joints, the joints are activated by an energy wave that is an atomic beam, an ion beam, or plasma, and then joined to each other. There is known a joining method in which a solid layer is joined at room temperature by combining and pressurizing (for example, see Patent Document 1).

また、被接合物の表面を活性化する方法として塩素化処理を用いる固体接合方法も知られている(例えば、特許文献2参照)。   Further, a solid bonding method using chlorination treatment is also known as a method for activating the surface of an object to be bonded (see, for example, Patent Document 2).

特開2005−311298号公報JP-A-2005-311298 特開2001−138075号公報JP 2001-138075 A

特許文献1によれば、接合部表面を原子ビーム、イオンビームまたはプラズマであるエネルギー波によって活性化処理して被接合物の接合をしているが、被接合物それぞれの接合部の材質がAuであるため高価になるという課題も有している。   According to Patent Document 1, the surface of the joint is activated by an energy wave that is an atomic beam, an ion beam, or plasma to join the objects to be joined. Therefore, there is a problem that it is expensive.

また、特許文献1及び特許文献2による接合方法では、被接合物の両方または一方に活性化処理をしているが、CSP(チップサイズパッケージ)構造の水晶振動子に適応する場合、励振電極に活性化処理が施された場合、振動特性が劣化するという課題がある。   In addition, in the bonding method according to Patent Document 1 and Patent Document 2, both or one of the objects to be bonded is activated, but when applied to a crystal resonator having a CSP (chip size package) structure, an excitation electrode is used. When the activation process is performed, there is a problem that the vibration characteristics deteriorate.

本発明の目的は、上述した課題を解決することを要旨とし、良好な振動特性を維持しながら信頼性が高い接合を可能とする低コストの水晶振動子と、この水晶振動子の製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a low-cost crystal resonator capable of highly reliable bonding while maintaining good vibration characteristics, and a method for manufacturing the crystal resonator. Is to provide.

本発明の水晶振動子は、振動腕と該振動腕の平面方向周囲を取り囲む枠部とを有し、且つ前記振動腕の表裏両面にAuからなる励振電極が設けられ、前記励振電極から前記枠部の表裏両面に延在される接合電極とが設けられる水晶振動片と、前記接合電極の表面側に対向する面に接合金属膜を有する第1蓋体と、前記接合電極の裏面側に対向する面に接合金属膜を有する第2蓋体と、が備えられ、前記第1蓋体と前記第2蓋体それぞれの接合金属膜の表面が塩素化処理されており、前記第1蓋体と前記水晶振動片と前記第2蓋体が固体接合されていることを特徴とする。   The crystal resonator of the present invention includes a vibrating arm and a frame portion surrounding the periphery of the vibrating arm in the planar direction, and excitation electrodes made of Au are provided on both front and back surfaces of the vibrating arm, and the frame extends from the excitation electrode to the frame. A crystal vibrating piece provided with bonding electrodes extending on both the front and back surfaces of the part, a first lid having a bonding metal film on a surface facing the surface side of the bonding electrode, and facing the back surface side of the bonding electrode A second lid having a bonding metal film on a surface to be bonded, the surfaces of the bonding metal films of the first lid and the second lid being chlorinated, and the first lid The crystal vibrating piece and the second lid are solid-bonded.

この発明の水晶振動子は、水晶振動片を第1蓋体と第2蓋体とによって挟持するよう積層してそれぞれを固体接合によりパッケージングしたCSP(チップサイズパッケージ)構造である。ここで、第1蓋体と第2蓋体それぞれの水晶振動片との対向面(接合面)に形成される接合金属膜表面を塩素化化処理し、接合金属膜表面を活性化することにより接合強度を高め、高信頼性を有する接合を実現した水晶振動子を提供することができる。   The crystal resonator of the present invention has a CSP (chip size package) structure in which crystal resonator elements are stacked so as to be sandwiched between a first lid and a second lid, and each is packaged by solid bonding. Here, by chlorinating the surface of the bonding metal film formed on the opposing surface (bonding surface) of the quartz lid of the first lid and the second lid, and activating the surface of the bonding metal film It is possible to provide a crystal resonator that achieves bonding with high bonding strength and high reliability.

また、塩素化処理は、第1蓋体と第2蓋体のみに施すため、励振電極を含む水晶振動片には塩素化処理によるCI値の上昇がなく、そのことによる振動特性の劣化がないという効果がある。   Further, since the chlorination treatment is performed only on the first lid body and the second lid body, there is no increase in the CI value due to the chlorination treatment in the crystal vibrating piece including the excitation electrode, and there is no deterioration in the vibration characteristics due to this. There is an effect.

また、前記接合金属膜が、CuまたはAgで形成されていることが好ましい。   The bonding metal film is preferably formed of Cu or Ag.

水晶振動片に形成される接合電極(励振電極に連続している)の材質はAuであるが、第1蓋体及び第2蓋体に形成される接合金属膜の材質をCuまたはAgのどちらかから選択して使用することから、前述した特許文献1のように被接合部材の両方にAuを用いる場合よりも低コストの水晶振動子を提供できる。   The material of the bonding electrode (continuous to the excitation electrode) formed on the crystal vibrating piece is Au, but the material of the bonding metal film formed on the first lid and the second lid is either Cu or Ag. Therefore, it is possible to provide a crystal resonator at a lower cost than the case where Au is used for both of the members to be joined as in Patent Document 1 described above.

ここで、接合電極がCuの場合には安価な材料であること、成膜が容易であること、接合部の剪断強度が高くなるという効果があり、Agの場合には、接合金属膜表面における酸素と塩素との置換がCuよりもされやすい(つまり、接合金属膜表面に塩素の拡散がしやすい)ことにより接合金属膜表面が活性化され、接合強度をより高めることができる。   Here, when the bonding electrode is Cu, it is an inexpensive material, easy to form a film, and has an effect of increasing the shear strength of the bonding portion. Substitution of oxygen and chlorine is more easily performed than Cu (that is, chlorine is easily diffused on the surface of the bonding metal film), so that the surface of the bonding metal film is activated and the bonding strength can be further increased.

また、前記接合金属膜のビッカース硬度が、20Hv以上180Hv以下であることが望ましい。   The Vickers hardness of the bonding metal film is preferably 20 Hv or more and 180 Hv or less.

接合電極(Au)と、接合金属膜表面において塩素化処理により活性化された層を加圧して接合する際、被接合物の母材どうしが結合するためには、接合金属膜の硬度は高すぎてはならず、接合金属膜の硬度を20Hv以上180Hv以下にすることにより、接合電極と接合金属膜との母材どうしの接触面積を増加させることができることから接合強度を高めることができる。   When bonding the bonding electrode (Au) and the layer activated by the chlorination treatment on the surface of the bonding metal film to bond the base materials of the objects to be bonded, the bonding metal film has a high hardness. However, by setting the hardness of the bonding metal film to 20 Hv or more and 180 Hv or less, the contact area between the base materials of the bonding electrode and the bonding metal film can be increased, so that the bonding strength can be increased.

さらに、前記接合金属膜の酸化度が、pH5.7以下であることがより好ましい。   Furthermore, the oxidation degree of the bonding metal film is more preferably pH 5.7 or less.

詳しくは、後述する実施形態で説明するが、接合金属膜がpH5.8以上になると、塩素化処理をしても接合金属膜表面の活性化が進まないため、十分な接合強度が得られず、pH5.7以下であれば十分な接合強度があるという実験結果が得られた。   Although details will be described in an embodiment described later, when the bonding metal film has a pH of 5.8 or more, activation of the bonding metal film surface does not proceed even if chlorination treatment is performed, so that sufficient bonding strength cannot be obtained. An experimental result was obtained that there was sufficient bonding strength when the pH was 5.7 or lower.

また、本発明の水晶振動子の製造方法は、振動腕と該振動腕の平面方向周囲を取り囲む枠部と、前記振動腕と前記枠部の表面及び裏面にAuからなる励振電極及び接合電極と、を有する水晶振動片を形成する工程と、表面側の前記接合電極に対向して形成する接合金属膜の表面に塩素化処理を施し第1蓋体を形成する工程と、裏面側の前記接合電極に対向して形成する接合金属膜の表面に塩素化処理を施し第2蓋体を形成する工程と、前記第1蓋体と前記水晶振動片と前記第2蓋体の順に積層して固体接合する接合工程と、を含むことを特徴とする。   The method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention includes a vibrating arm, a frame portion that surrounds the periphery of the vibrating arm in a planar direction, an excitation electrode and a bonding electrode made of Au on the vibrating arm and the front and back surfaces of the frame portion, , A step of forming a first lid by chlorinating the surface of the bonding metal film formed to face the bonding electrode on the front surface side, and the bonding on the back surface side. A step of forming a second lid by chlorinating the surface of the bonding metal film formed to face the electrode, and laminating the first lid, the crystal vibrating piece, and the second lid in this order. And a joining step for joining.

この製造方法によれば、第1蓋体と第2蓋体それぞれの水晶振動片との対向面(接合面)に形成される接合金属膜表面を塩素化処理し、接合金属膜表面を活性化することにより接合強度を高め、高信頼性を有する水晶振動子を実現する。   According to this manufacturing method, the bonding metal film surface formed on the opposing surfaces (bonding surfaces) of the first lid body and the crystal vibrating pieces of the second lid body is chlorinated to activate the bonding metal film surface. By doing so, the bonding strength is increased and a crystal resonator having high reliability is realized.

また、塩素化処理は、第1蓋体と第2蓋体のみに施すため、励振電極を含む水晶振動片には塩素化処理によるCI値の上昇がなく、そのことによる振動特性の劣化がないという効果がある。   Further, since the chlorination treatment is performed only on the first lid body and the second lid body, there is no increase in the CI value due to the chlorination treatment in the crystal vibrating piece including the excitation electrode, and there is no deterioration in the vibration characteristics due to this. There is an effect.

また、前記塩素化処理は、塩素ガスを前記第1蓋体と前記第2蓋体それぞれの接合金属膜に吹き付けて行うか、塩酸蒸気に前記第1蓋体と前記第2蓋体それぞれの接合金属膜を晒すことが好ましい。   Further, the chlorination treatment is performed by spraying chlorine gas on the bonding metal film of each of the first lid and the second lid, or bonding the first lid and the second lid to hydrochloric acid vapor. It is preferable to expose the metal film.

第1蓋体と第2蓋体それぞれの接合金属膜に塩素ガスまたは塩酸蒸気を接触させることで、金属と結合しやすい塩素を接合金属膜の表面に存在させ、塩素が接合金属膜の内部に拡散して金属結合を切断し、切断された結合手が水晶振動片の接合電極と結合するため、固体状態で相互に接合することができる。   By bringing chlorine gas or hydrochloric acid vapor into contact with the bonding metal film of each of the first lid and the second lid, chlorine that easily binds to the metal is present on the surface of the bonding metal film, and chlorine is present inside the bonding metal film. Since the metal bonds are diffused and cut, and the cut bonds are bonded to the bonding electrodes of the crystal vibrating piece, they can be bonded to each other in a solid state.

さらに、取り込まれる塩素の量や深さは塩素化処理の条件により、主たる条件としては塩素ガスまたは塩酸蒸気の濃度、処理時間があるが、これらは条件設定がしやすいという効果もある。   Further, the amount and depth of chlorine to be taken in depend on the conditions of the chlorination treatment, and the main conditions include the concentration of chlorine gas or hydrochloric acid vapor and the treatment time, but these also have the effect that the conditions can be easily set.

また、前記塩素化処理及び前記接合工程とを大気圧環境下において行うことが好ましい。   Moreover, it is preferable to perform the said chlorination process and the said joining process in an atmospheric pressure environment.

塩素化処理工程を大気圧環境で行うため、真空または高圧環境にするためのチャンバー等の製造設備が不要で、安価な設備で塩素化処理を行うことができる。
また、接合工程も大気圧環境で行うため、接合のために高価な設備、装置を必要としない。
Since the chlorination treatment step is performed in an atmospheric pressure environment, a manufacturing facility such as a chamber for forming a vacuum or high pressure environment is unnecessary, and the chlorination treatment can be performed with an inexpensive facility.
Further, since the joining process is also performed in an atmospheric pressure environment, expensive equipment and equipment are not required for joining.

また、前記接合工程は、前記第1蓋体と前記水晶振動片と前記第2蓋体の接合部を加熱し、且つ、加圧してそれぞれの接合部を相互に密接させて行うことが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said joining process is performed by heating and pressurizing the junction part of the said 1st cover body, the said quartz crystal vibrating piece, and the said 2nd lid body, and making each junction part mutually contact.

接合部を加熱することにより、第1蓋体及び第2蓋体それぞれの接合金属膜の表面に存在する塩素がより活性となり、固体接合の時間を短縮することができる。   By heating the joining portion, chlorine existing on the surface of the joining metal film of each of the first lid and the second lid becomes more active, and the time for solid joining can be shortened.

また、加熱し、さらに加圧しているために、接合面の接触面積が増大してより容易に接合でき、接合強度が大きくなる。   In addition, since heating and pressurization are performed, the contact area of the bonding surface increases and bonding can be performed more easily, and the bonding strength increases.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る水晶振動子を示し、図2〜図5は水晶振動子の製造方法、図6は接合部の剪断強度と接合金属膜の酸化度(pH値)との関係を示している。
なお、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
(水晶振動子)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a crystal resonator according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 5 show a method for manufacturing a crystal resonator, and FIG. 6 shows a shear strength of a bonded portion and an oxidation degree (pH value) of a bonded metal film. Shows the relationship.
Note that the drawings referred to in the following description are schematic views in which the vertical and horizontal scales of members or portions are different from actual ones for convenience of illustration.
(Crystal oscillator)

図1は、本発明の実施形態にかかる水晶振動子の概略構造を示す断面図である。図1において、水晶振動子1は、水晶振動片11の表面(図中、上方の面)に第1蓋体21、裏面(図中、下方の面)に第2蓋体31が積層され、それぞれを固体接合したCSP構造を有して構成されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a crystal resonator according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a crystal resonator 1 is formed by laminating a first lid 21 on the front surface (upper surface in the drawing) of a crystal vibrating piece 11 and a second lid 31 on the back surface (lower surface in the drawing). Each has a CSP structure in which they are solid-bonded.

水晶振動片11は、平面中央部に振動腕12、振動腕12を取り囲む枠部13とを有している。そして、振動腕12の表裏両面にはそれぞれ電気的に独立した励振電極15a,15bが形成され、励振電極15aは枠部13の表面に延在されて接合電極16aと連続する。また、励振電極15bは枠部13の裏面に延在されて接合電極16bに連続している。なお、図示は省略しているが、励振電極15a,15bと接合電極16a,16bと水晶振動片11(つまり、水晶基板)との間にCrまたはAuからなる下地膜が形成されている。   The crystal vibrating piece 11 has a vibrating arm 12 and a frame portion 13 surrounding the vibrating arm 12 at the center of the plane. Then, electrically independent excitation electrodes 15a and 15b are formed on both the front and back surfaces of the vibrating arm 12, and the excitation electrode 15a extends to the surface of the frame portion 13 and is continuous with the bonding electrode 16a. The excitation electrode 15b extends to the back surface of the frame portion 13 and is continuous with the bonding electrode 16b. Although not shown, a base film made of Cr or Au is formed between the excitation electrodes 15a and 15b, the bonding electrodes 16a and 16b, and the crystal vibrating piece 11 (that is, a crystal substrate).

第1蓋体21は、ガラスまたは水晶基板からなり、略中央部に振動腕12に接触しない範囲のキャビティ22が穿設されている。キャビティ22の外周縁面にはTi,Ni,Cr,NiCr等から選択される下地膜24、下地膜24の表面には接合金属膜25が形成されている。接合金属膜25は、Cu,Agから選択される。本実施形態では、Cuを用いた場合を例示して説明する。接合金属膜25の表面は塩素化処理が施され、活性化された界面が構成されている。   The first lid 21 is made of glass or a quartz substrate, and a cavity 22 in a range that does not contact the resonating arm 12 is formed in a substantially central portion. A base film 24 selected from Ti, Ni, Cr, NiCr or the like is formed on the outer peripheral surface of the cavity 22, and a bonding metal film 25 is formed on the surface of the base film 24. The bonding metal film 25 is selected from Cu and Ag. In this embodiment, a case where Cu is used will be described as an example. The surface of the bonding metal film 25 is subjected to a chlorination treatment to form an activated interface.

第2蓋体31は、ガラスまたは水晶基板からなり、略中央部に振動腕12に接触しない範囲のキャビティ32が穿設されている。キャビティ32の外周縁面にはTi,Ni,Cr,NiCr等から選択される下地膜34、下地膜34の表面には接合金属膜35が形成されている。接合金属膜35は、Cu,Agから選択される。以降、本実施形態では、Cuを用いた場合を例示して説明する。接合金属膜25の表面は塩素化処理が施され、活性化された界面が構成される。   The second lid 31 is made of glass or a quartz substrate, and a cavity 32 in a range not contacting the resonating arm 12 is formed at a substantially central portion. A base film 34 selected from Ti, Ni, Cr, NiCr or the like is formed on the outer peripheral surface of the cavity 32, and a bonding metal film 35 is formed on the surface of the base film 34. The bonding metal film 35 is selected from Cu and Ag. Hereinafter, in this embodiment, a case where Cu is used will be described as an example. The surface of the bonding metal film 25 is subjected to chlorination treatment to form an activated interface.

第2蓋体31のキャビティ32には内外を連通するスルーホール38が開設されており、水晶振動片11と第1蓋体21と第2蓋体31とを固体接合したのち、キャビティ22,32内の空気を抜き真空にした後、封止材50によって気密封止される。   A through hole 38 is formed in the cavity 32 of the second lid 31 so as to communicate between the inside and the outside. After the crystal resonator element 11, the first lid 21, and the second lid 31 are solid-bonded, the cavities 22 and 32 are formed. The inside air is evacuated and vacuumed, and then hermetically sealed by the sealing material 50.

また、第2蓋体31の外周隅部にはサイドスルーホール37が穿設され、接合金属膜35と下地膜34を介在して接続する接続電極40が形成されている。第2蓋体31の裏面には、接続電極40と接続する外部接続端子41が形成される。   In addition, side through holes 37 are formed in the outer peripheral corners of the second lid 31, and connection electrodes 40 are formed to be connected via the bonding metal film 35 and the base film 34. External connection terminals 41 connected to the connection electrodes 40 are formed on the back surface of the second lid 31.

上述したように構成された各要素は、下方から第2蓋体31、水晶振動片11、第1蓋体21の順に積層され、水晶振動片11の枠部13と第2蓋体31のキャビティ外周縁部及び第1蓋体21のキャビティ外周縁部とを正確に位置決めして、加熱圧接することで一体に接合し、パッケージングされた水晶振動子1が構成される。   Each element configured as described above is laminated in order of the second lid 31, the crystal vibrating piece 11, and the first lid 21 from below, and the frame portion 13 of the crystal vibrating piece 11 and the cavity of the second lid 31. The outer peripheral edge portion and the outer peripheral edge portion of the cavity of the first lid body 21 are accurately positioned and joined together by heat-pressing to form a packaged crystal resonator 1.

このような水晶振動子1は、振動腕12がキャビティ22,32内で自在に振動可能であり、キャビティ22,32内は真空である。そして、励振電極15a,15bは、接合電極16a,16b、接続電極40を介して外部接続端子41に接続される。なお、励振電極15a,15bの構成及び、どの外部接続端子41に接続するかは、図示は省略しているが、設計上において任意に選択すればよい。
(水晶振動子の製造方法)
In such a crystal resonator 1, the vibrating arm 12 can freely vibrate in the cavities 22 and 32, and the cavities 22 and 32 are in a vacuum. The excitation electrodes 15 a and 15 b are connected to the external connection terminal 41 through the bonding electrodes 16 a and 16 b and the connection electrode 40. Although the illustration of the configuration of the excitation electrodes 15a and 15b and which external connection terminal 41 is connected is omitted, it may be arbitrarily selected in the design.
(Quartz crystal manufacturing method)

続いて、上述した実施形態に係る水晶振動子の製造方法について図面を参照して説明する。まず第1蓋体21の製造方法について説明する。
図2は、第1蓋体の製造方法を示す部分断面図である。図2において、第1蓋体21は、大判のガラス基板20(水晶基板でもよい、ウエハと呼称することがある)に複数個同時に形成し、後述する切断工程にて個片化される。
Next, a method for manufacturing a crystal resonator according to the above-described embodiment will be described with reference to the drawings. First, a method for manufacturing the first lid 21 will be described.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the first lid. In FIG. 2, a plurality of first lids 21 are simultaneously formed on a large glass substrate 20 (which may be a quartz substrate, sometimes referred to as a wafer), and are separated into pieces in a cutting process described later.

まず、図2(a)に示すように、ガラス基板20の裏面(図では下面)にキャビティ22を穿設する。キャビティ22は、ウエットエッチングまたはドライエッチングを用いて形成する。   First, as shown in FIG. 2A, a cavity 22 is formed on the back surface (lower surface in the figure) of the glass substrate 20. The cavity 22 is formed using wet etching or dry etching.

次に、図2(b)に示すように、キャビティ22の外周縁部23にCrからなる下地膜24を形成し、下地膜24の表面にCuからなる接合金属膜25を形成する。接合金属膜25の材質としては、Cu以外にAgを採用できる。下地膜24は、ガラス基板20と接合金属膜25との密着性を高めるために形成される。また、接合金属膜25の硬度は、ビッカース硬度で20Hv以上180Hv以下にする。   Next, as shown in FIG. 2B, a base film 24 made of Cr is formed on the outer peripheral edge 23 of the cavity 22, and a bonding metal film 25 made of Cu is formed on the surface of the base film 24. As a material of the bonding metal film 25, Ag can be adopted in addition to Cu. The base film 24 is formed to improve the adhesion between the glass substrate 20 and the bonding metal film 25. Further, the hardness of the bonding metal film 25 is set to 20 Vv or more and 180 Hv or less in terms of Vickers hardness.

なお、下地膜24と接合金属膜25とを、キャビティ22を含むガラス基板20の裏面全体に形成した後、フォトリソグラフィプロセスを用いて所定のパターンに形成する方法を採用することができる。   A method of forming the base film 24 and the bonding metal film 25 on the entire back surface of the glass substrate 20 including the cavity 22 and then forming the base film 24 and the bonding metal film 25 into a predetermined pattern using a photolithography process can be employed.

続いて、接合金属膜25の表面に塩素ガスを吹きかける、または塩酸蒸気に接合金属膜25の表面を晒して塩素化処理を行い塩素化処理層26を形成する(図2(c)、参照)。塩酸蒸気を用いる場合は、1例として、35質量%の塩酸蒸気を室温にて30秒間晒せばよい。塩素ガスの場合も、室温にて30秒間吹きかけることで固体接合に十分な活性化層が得られる。また、塩素化処理は大気圧環境下で行われる。   Subsequently, chlorine gas is blown onto the surface of the bonding metal film 25 or the surface of the bonding metal film 25 is exposed to hydrochloric acid vapor to perform chlorination treatment to form a chlorination layer 26 (see FIG. 2C). . When hydrochloric acid vapor is used, as an example, 35 mass% hydrochloric acid vapor may be exposed at room temperature for 30 seconds. In the case of chlorine gas as well, an activation layer sufficient for solid bonding can be obtained by spraying at room temperature for 30 seconds. The chlorination treatment is performed under an atmospheric pressure environment.

塩素化処理は、第1蓋体21と第2蓋体31それぞれの接合金属膜25,35に塩素ガスまたは塩酸蒸気を接触させることで、金属と結合しやすい塩素を接合金属膜25,35の表面に存在させ、塩素が接合金属膜25,35の内部に拡散して金属結合を切断し、切断された結合手が水晶振動片11の接合電極16a,16bと結合するため、固体状態で相互に接合することができる。   In the chlorination treatment, chlorine gas or hydrochloric acid vapor is brought into contact with the bonding metal films 25 and 35 of the first lid body 21 and the second lid body 31, respectively, so that chlorine that easily binds to the metal is bonded to the bonding metal films 25 and 35. Since the chlorine is diffused into the bonding metal films 25 and 35 to break the metal bond and the cut bonds are bonded to the bonding electrodes 16a and 16b of the crystal vibrating piece 11, they are present in the solid state. Can be joined.

続いて、第2蓋体31の製造方法について図面を参照して説明する。
図3は、第2蓋体の製造方法を示す部分断面図である。図3において、第2蓋体31は、大判のガラス基板30(水晶基板でもよい、ウエハと呼称することがある)に複数個同時に形成し、後述する切断工程にて個片化される。
Then, the manufacturing method of the 2nd cover body 31 is demonstrated with reference to drawings.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the second lid. In FIG. 3, a plurality of second lids 31 are simultaneously formed on a large glass substrate 30 (which may be a quartz substrate, sometimes referred to as a wafer), and are separated into pieces in a cutting process described later.

まず、図3(a)に示すように、ガラス基板30の表面(図では上面)にキャビティ32を穿設する。キャビティ32は、ウエットエッチングまたはドライエッチングを用いて形成する。   First, as shown in FIG. 3A, a cavity 32 is formed on the surface (upper surface in the figure) of the glass substrate 30. The cavity 32 is formed by wet etching or dry etching.

次に、図3(b)に示すように、スルーホール38及びサイドスルーホール37を形成する。スルーホール38及びサイドスルーホール37の形成方法としては、ウエットエッチング、ドライエッチング、サンドブラスト等の形成手段を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 3B, a through hole 38 and a side through hole 37 are formed. As a method for forming the through hole 38 and the side through hole 37, formation means such as wet etching, dry etching, sand blasting, or the like can be used.

スルーホール38は、キャビティ32の内外を連通して、固体接合後にキャビティ内を真空状態にした後、封止するための孔であり、同一キャビティ内に複数個形成してもよい。また、サイドスルーホール37は、外部接続端子41との接続電極を形成するための孔であり、ガラス基板30を貫通している。   The through hole 38 is a hole for communicating the inside and outside of the cavity 32 and sealing the interior after the cavity is evacuated after solid joining, and a plurality of through holes 38 may be formed in the same cavity. The side through hole 37 is a hole for forming a connection electrode with the external connection terminal 41, and penetrates the glass substrate 30.

次に、図3(c)に示すように、キャビティ32の外周縁部33にTi,Ni,Cr,NiCr等からなる下地膜34を形成し、下地膜34の表面にCuからなる接合金属膜35を形成する。接合金属膜35の材質としては、Cu以外にAgを採用できる。なお、第1蓋体21の接合金属膜25の材質と第2蓋体31の接合金属膜35の材質は同じにした方が固体接合を同条件で行うことができるのでより好ましい。また、接合金属膜35の硬度はビッカース硬度で20Hv以上180Hv以下とする。   Next, as shown in FIG. 3C, a base film 34 made of Ti, Ni, Cr, NiCr or the like is formed on the outer peripheral edge 33 of the cavity 32, and a bonding metal film made of Cu is formed on the surface of the base film 34. 35 is formed. As a material of the bonding metal film 35, Ag can be adopted in addition to Cu. Note that it is more preferable that the material of the bonding metal film 25 of the first lid 21 and the material of the bonding metal film 35 of the second lid 31 are the same because solid bonding can be performed under the same conditions. The bonding metal film 35 has a Vickers hardness of 20 Hv to 180 Hv.

なお、下地膜34と接合金属膜35とを、キャビティ32を含むガラス基板30の表面全体に形成した後、フォトリソグラフィプロセスを用いて所定のパターンに形成する方法を採用することができる。   A method of forming the base film 34 and the bonding metal film 35 on the entire surface of the glass substrate 30 including the cavity 32 and then forming the base film 34 and the bonding metal film 35 into a predetermined pattern using a photolithography process can be employed.

続いて、接合金属膜35の表面に、塩素ガスを吹きかける、または塩酸蒸気に接合金属膜35の表面を晒して塩素化処理を行い塩素化処理層36を形成する(図3(d)、参照)。塩酸蒸気を用いる場合は、1例として、35質量%の塩酸蒸気を室温にて30秒間晒せばよい。塩素ガスの場合も、室温にて30秒間吹きかけることで固体接合に十分な活性化層が得られる。また、塩素化処理は大気圧環境下で行われる。なお、塩素化処理は、キャビティ32内、スルーホール38内及びサイドスルーホール37内の表面にわたって行われてもよい。   Subsequently, chlorination is performed by spraying chlorine gas on the surface of the bonding metal film 35 or exposing the surface of the bonding metal film 35 to hydrochloric acid vapor to form a chlorination layer 36 (see FIG. 3D). ). When hydrochloric acid vapor is used, as an example, 35 mass% hydrochloric acid vapor may be exposed at room temperature for 30 seconds. In the case of chlorine gas as well, an activation layer sufficient for solid bonding can be obtained by spraying at room temperature for 30 seconds. The chlorination treatment is performed under an atmospheric pressure environment. The chlorination treatment may be performed over the surfaces in the cavity 32, the through hole 38, and the side through hole 37.

次に、水晶振動片の製造方法について図面を参照して説明する。
図4は、水晶振動片の製造方法を示し、(a)は部分平面図、(b)は、(a)のA−A切断面を示す部分断面図である。まず、図4(a)に示すように、大判の水晶基板10(水晶ウエハと呼称することがある)に水晶振動片11を複数個同時に形成し、後述する切断工程にて個片化される。
Next, a method for manufacturing a quartz crystal vibrating piece will be described with reference to the drawings.
4A and 4B show a method for manufacturing a quartz crystal vibrating piece, in which FIG. 4A is a partial plan view, and FIG. First, as shown in FIG. 4A, a plurality of crystal vibrating pieces 11 are simultaneously formed on a large crystal substrate 10 (sometimes referred to as a crystal wafer), and are separated into pieces in a cutting process described later. .

水晶振動片11は、ウエットエッチングまたはドライエッチングを用いて振動腕12の外形が形成される。なお、図4(a)では、振動腕12は音叉型を表しているが、振動腕の形状は音叉型に限らない。そして、振動腕12を取り囲むハッチングで示す領域が枠部13である。   In the crystal vibrating piece 11, the outer shape of the vibrating arm 12 is formed by wet etching or dry etching. In FIG. 4A, the vibrating arm 12 represents a tuning fork type, but the shape of the vibrating arm is not limited to the tuning fork type. A hatched area surrounding the vibrating arm 12 is the frame portion 13.

続いて、図4(b)に示すように、水晶基板10の表裏両面に、CrまたはAuの下地膜14と、下地膜14の表面にAuからなる励振電極15a,15b、接合電極16a,16bを形成する。接合電極16a,16bの領域は、柔らかいほど固体接合しやすいが、ビッカース硬度60Hv程度とすることがより好ましい。   Subsequently, as shown in FIG. 4B, the Cr or Au base film 14 is formed on both the front and back surfaces of the quartz substrate 10, the excitation electrodes 15a and 15b made of Au are formed on the surface of the base film 14, and the bonding electrodes 16a and 16b. Form. The regions of the bonding electrodes 16a and 16b are more likely to be solid-bonded as they are softer, but it is more preferable to have a Vickers hardness of about 60 Hv.

続いて、水晶振動子の接合工程及び以降の製造方法について図面を参照して説明する。
図5は、本実施形態に係る水晶振動子の製造方法を示す部分断面図である。
まず、接合工程について説明する。図5(a)に示すように、接合面が塩素化処理された第1蓋体を形成するガラス基板20と第2蓋体を形成するガラス基板30とを、水晶振動片を形成する水晶基板10の表裏両面に衝合する。そして、大気中において、加熱及び加圧し固体接合し、積層体60を形成する。接合条件は、温度200℃〜300℃、加圧力1〜5Kgf/mm2で加圧時間を1分〜5分とする。
Next, a crystal resonator bonding step and a subsequent manufacturing method will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a method for manufacturing a crystal resonator according to the present embodiment.
First, the joining process will be described. As shown in FIG. 5 (a), a glass substrate 20 that forms a first lid with a bonded surface chlorinated and a glass substrate 30 that forms a second lid, and a quartz substrate that forms a quartz crystal resonator element. Collide with both 10 front and back sides. Then, in the atmosphere, the laminate 60 is formed by heating and pressurizing and solid-bonding. The joining conditions are a temperature of 200 ° C. to 300 ° C., a pressing force of 1 to 5 kgf / mm 2 , and a pressing time of 1 minute to 5 minutes.

加熱及び加圧することで、塩素化処理されたCu表面の塩素が水晶基板10の接合電極16a,16bのAu層、ガラス基板20及びガラス基板30の接合金属膜25,35(Cu層)に拡散し、Au層とCu層が共に活性化され、Au及びCuの母材どうしが結合し、良好な接合強度が得られる。   By heating and pressurizing, chlorine on the chlorinated Cu surface diffuses into the Au layer of the bonding electrodes 16a and 16b of the quartz substrate 10 and the bonding metal films 25 and 35 (Cu layers) of the glass substrate 20 and the glass substrate 30. Then, both the Au layer and the Cu layer are activated, and the base materials of Au and Cu are bonded to each other, so that a good bonding strength can be obtained.

なお、接合工程において、接合面に窒素ガスを吹きかけ、Cuが酸化することによる固体接合への影響を防止する方法を採用することができる。   In the bonding step, a method can be employed in which nitrogen gas is sprayed on the bonding surface to prevent the influence of Cu oxidation on the solid bonding.

また、接合工程において、超音波加圧をすることで接合面の加熱を行い小さい加圧力で効率的な接合を促進させることができる。   Further, in the joining process, the joining surfaces can be heated by applying ultrasonic pressure to promote efficient joining with a small applied pressure.

この際、接合前の塩素化処理層26,36の酸性度はpH値で5.7以下とする。酸性度と接合強度との関係は図6を参照して後述する。   At this time, the acidity of the chlorinated layers 26 and 36 before bonding is set to 5.7 or less in terms of pH value. The relationship between acidity and bonding strength will be described later with reference to FIG.

次に、図5(b)に示すように、サイドスルーホール37に接続電極40を形成する。この際、スルーホール38の内表面にも孔封止用の電極(図示は省略)を形成する。接続電極40及び孔封止用の電極は、Cr,Ti,Ni,Al等を採用する。そして、外部接続端子41を形成する。外部接続端子41は、接続電極40と同工程で形成してもよい。   Next, as shown in FIG. 5B, the connection electrode 40 is formed in the side through hole 37. At this time, a hole sealing electrode (not shown) is also formed on the inner surface of the through hole 38. For the connection electrode 40 and the hole sealing electrode, Cr, Ti, Ni, Al or the like is adopted. Then, the external connection terminal 41 is formed. The external connection terminal 41 may be formed in the same process as the connection electrode 40.

続いて、図5(c)に示すように、スルーホール38を封止する。スルーホール封止は、真空環境下において、封止材50としてAuGeボールまたはAuSnボールのような低融点の金属材料をスルーホール38内に挿入した後、レーザーで溶融して行う。   Subsequently, as shown in FIG. 5C, the through hole 38 is sealed. The through-hole sealing is performed by inserting a low-melting-point metal material such as an AuGe ball or AuSn ball as the sealing material 50 into the through-hole 38 in a vacuum environment and then melting with a laser.

続いて、断面形状が図5(d)、平面形状が図5(e)に示されるように、積層体60をダイシング等の切断手段で切断し個片化して水晶振動子1を形成する。切断は、図2、図3、図4にて二点差線で表す切断線に沿って行う。   Subsequently, as shown in FIG. 5D and the planar shape as shown in FIG. 5D, the laminated body 60 is cut by a cutting means such as dicing into pieces to form the crystal unit 1. The cutting is performed along a cutting line represented by a two-dot chain line in FIGS. 2, 3, and 4.

個片化された水晶振動子1は、図5(e)に示すように、平面が四角形のCSP構造を有する(図5(e)は、第2蓋体31側から視認した平面図)。そして、水晶振動子1は、内部に振動腕12を備え、第1蓋体21と第2蓋体31とでパッケージされている。励振電極15a,15bは、接合電極16a,16b、接続電極40を介して外部接続端子41に接続される(図1も参照する)。   As shown in FIG. 5E, the separated crystal resonator 1 has a CSP structure with a square plane (FIG. 5E is a plan view viewed from the second lid 31 side). The crystal unit 1 includes a vibrating arm 12 inside and is packaged with a first lid 21 and a second lid 31. The excitation electrodes 15a and 15b are connected to the external connection terminal 41 via the joining electrodes 16a and 16b and the connection electrode 40 (see also FIG. 1).

なお、個片化された水晶振動子1の全表面(外部接続端子41の範囲を除く)に、フッ素樹脂等でコーティングしてもよい。このようにすれば、パッケージの強度アップ、キャビティ内の防湿効果を高めることができる。   Note that the entire surface of the separated crystal resonator 1 (excluding the range of the external connection terminal 41) may be coated with a fluororesin or the like. In this way, the strength of the package can be increased and the moisture-proof effect in the cavity can be enhanced.

次に、接合金属膜の酸化度と接合強度の関係について図面を参照して説明する。
図6は、接合金属膜の酸化度と接合強度の関係を示すグラフである。図6では、横軸に酸化度(pH),縦軸に接合強度(接合部の剪断強度)を表している。なお、グラフにプロットされた剪断強度は、複数の試料を測定したときの平均値を表している。
Next, the relationship between the degree of oxidation of the bonding metal film and the bonding strength will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the degree of oxidation of the bonding metal film and the bonding strength. In FIG. 6, the horizontal axis represents the degree of oxidation (pH), and the vertical axis represents the bonding strength (shear strength of the bonded portion). Note that the shear strength plotted in the graph represents an average value when a plurality of samples are measured.

図6に示すように、接合金属層25,35の酸化度がpH5.8以上では、剪断強度が0.5kgf/mm2以下となり、pH6.0のときには剪断強度が0に近く、接合されないものが存在することを示している。また、酸化度がpH5.6より低くなるに従い剪断強度が高くなる。 As shown in FIG. 6, when the oxidation degree of the joining metal layers 25 and 35 is pH 5.8 or more, the shear strength is 0.5 kgf / mm 2 or less, and when the pH is 6.0, the shear strength is close to 0 and is not joined. Indicates that exists. Further, the shear strength increases as the oxidation degree becomes lower than pH 5.6.

ここで、pH5.6とpH5.8の間には剪断強度が著しく変化する閾値があるものと判断でき、剪断強度が少なくとも0.5kgf/mm2以上確保できる酸化度はpH5.7以下であると予測できる。また、pH4.5以下については、図6のプロットした点を結んでみると、剪断強度が2.5kgf/mm2以上が確保できることが予測できる。従って、接合金属層25,35の酸化度をpH5.7以下にすれば、十分な接合強度を得ることができる。 Here, it can be judged that there is a threshold value where the shear strength changes significantly between pH 5.6 and pH 5.8, and the degree of oxidation that can secure at least 0.5 kgf / mm 2 or more of the shear strength is pH 5.7 or less. Can be predicted. For pH 4.5 or less, when connecting the plotted points in FIG. 6, it can be predicted that a shear strength of 2.5 kgf / mm 2 or more can be secured. Therefore, if the oxidation degree of the bonding metal layers 25 and 35 is adjusted to pH 5.7 or less, sufficient bonding strength can be obtained.

従って、前述した実施形態による水晶振動子1及びこの水晶振動子の製造方法によれば、水晶振動子1は、水晶振動片11を第1蓋体21と第2蓋体31とによって積層し固体接合してパッケージングしたCSP構造であり、第1蓋体21と第2蓋体31それぞれの接合金属膜25,35の表面を塩素化処理し、表面を活性化することにより接合強度を高め、高信頼性を有する接合を実現した水晶振動子を提供することができる。   Therefore, according to the crystal resonator 1 and the method for manufacturing the crystal resonator according to the above-described embodiment, the crystal resonator 1 is formed by laminating the crystal resonator element 11 with the first lid body 21 and the second lid body 31. It is a CSP structure that is bonded and packaged, the surface of the bonding metal films 25 and 35 of the first lid 21 and the second lid 31 is chlorinated, and the surface is activated to increase the bonding strength, It is possible to provide a crystal resonator that realizes bonding with high reliability.

また、塩素化処理は、第1蓋体21と第2蓋体31のみに施すため、励振電極15a,15bを含む水晶振動片11表面には塩素化処理が施されないので、塩素処理によるCI値の上昇がなく、そのことによる振動特性の劣化がないという効果がある。   Further, since the chlorination treatment is performed only on the first lid body 21 and the second lid body 31, the surface of the crystal vibrating piece 11 including the excitation electrodes 15 a and 15 b is not subjected to chlorination treatment. There is an effect that there is no increase in the vibration characteristic and there is no deterioration of the vibration characteristics due to this.

また、水晶振動片11に形成される接合電極16a,16bの材質はAuであるが、第1蓋体21及び第2蓋体31に形成される接合金属膜25,35の材質をCuまたはAgとすることから、前述した特許文献1のように被接合部材両方の材質にAuを用いる場合よりも低コストの水晶振動子を提供できる。   The material of the bonding electrodes 16a and 16b formed on the crystal vibrating piece 11 is Au, but the material of the bonding metal films 25 and 35 formed on the first lid 21 and the second lid 31 is Cu or Ag. Therefore, it is possible to provide a crystal resonator at a lower cost than the case where Au is used as the material for both of the members to be joined as in Patent Document 1 described above.

接合金属膜25,35がCuの場合には安価な材料であること、膜形成が容易であること、接合部の剪断強度が高くなるという効果があり、Agの場合には、接合金属膜表面における酸素と塩素素との置換(塩素の拡散)がされやすいことにより接合強度をより高めることができる。   When the bonding metal films 25 and 35 are Cu, the material is inexpensive, the film formation is easy, and the shear strength of the bonding portion is increased. In the case of Ag, the bonding metal film surface is effective. The bonding strength can be further increased by easily replacing oxygen and chlorine in (diffusion of chlorine).

また、接合金属膜25,35のビッカース硬度を20Hv以上180Hv以下にしている。接合金属膜25,35を柔らかくすることで、接合電極16a,16b(材質Au:硬度60HV)と接合金属膜25,35(材質Cu)とを固体接合する場合には、接合界面の小さな凹凸面を押しつぶしやすくなるので接合界面の面積増大し、接合界面に新生面が現れ、接合電極16a,16bと接合金属膜25,35との接合を容易に行うことができる。   Further, the Vickers hardness of the bonding metal films 25 and 35 is set to 20 Hv or more and 180 Hv or less. When the bonding electrodes 16a and 16b (material Au: hardness 60 HV) and the bonding metal films 25 and 35 (material Cu) are solid-bonded by softening the bonding metal films 25 and 35, an uneven surface with a small bonding interface. Therefore, the area of the bonding interface increases, a new surface appears at the bonding interface, and the bonding electrodes 16a and 16b and the bonding metal films 25 and 35 can be easily bonded.

さらに、接合金属膜25,35の酸化度をpH5.7以下にすることにより、剪断強度を少なくとも0.5kgf/mm2以上の十分な接合強度を得ることができる。 Furthermore, by setting the oxidation degree of the bonding metal films 25 and 35 to pH 5.7 or less, a sufficient bonding strength with a shear strength of at least 0.5 kgf / mm 2 can be obtained.

また、塩素化処理工程を大気圧環境で行うため、真空または高圧環境にするためのチャンバー等の製造設備が不要となり、安価な設備で塩素化処理を行うことができる。   Further, since the chlorination treatment step is performed in an atmospheric pressure environment, manufacturing equipment such as a chamber for forming a vacuum or high pressure environment is not required, and the chlorination treatment can be performed with an inexpensive facility.

さらに、接合工程も大気圧環境で行うため、接合のために真空装置等の高価な製造設備、装置を必要としない。   Furthermore, since the joining process is also performed in an atmospheric pressure environment, expensive manufacturing equipment and equipment such as a vacuum apparatus are not required for joining.

塩素化処理によって接合金属膜25,35の表面に取り込まれる塩素の量や深さは塩素化処理の条件により、主たる条件としては塩素ガスまたは塩酸蒸気の濃度、処理時間があるが、これらは条件設定がしやすいという効果もある。   The amount and depth of chlorine taken into the surfaces of the bonding metal films 25 and 35 by the chlorination treatment depend on the conditions of the chlorination treatment, and the main conditions include the concentration of chlorine gas or hydrochloric acid vapor and the treatment time. There is also an effect that setting is easy.

また、接合工程は、第1蓋体21と水晶振動片11と第2蓋体31の接合部を加熱し、且つ、加圧してそれぞれの接合部を相互に密接させて行っている。接合部を加熱することにより、第1蓋体21及び第2蓋体31それぞれの接合金属膜25,35の表面に存在する塩素がより活性となり、固体接合の時間を短縮することができる。   In addition, the joining step is performed by heating and pressurizing the joint portions of the first lid body 21, the crystal vibrating piece 11, and the second lid body 31 to bring the joint portions into close contact with each other. By heating the bonding portion, chlorine existing on the surfaces of the bonding metal films 25 and 35 of the first lid body 21 and the second lid body 31 becomes more active, and the time for solid bonding can be shortened.

また、加熱し、さらに加圧しているために、接合面の接触面積が増大してより容易に接合でき、接合強度が大きくなる。   In addition, since heating and pressurization are performed, the contact area of the bonding surface increases and bonding can be performed more easily, and the bonding strength increases.

なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.

本発明の実施形態に係る水晶振動子の概略構造を示す断面図。1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a crystal resonator according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る第1蓋体の製造方法を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows the manufacturing method of the 1st cover which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る第2蓋体の製造方法を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows the manufacturing method of the 2nd cover which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水晶振動片の製造方法を示し、(a)は部分平面図、(b)は、(a)のA−A切断面を示す部分断面図。The manufacturing method of the crystal vibrating piece which concerns on embodiment of this invention is shown, (a) is a fragmentary top view, (b) is a fragmentary sectional view which shows the AA cut surface of (a). 本発明の実施形態に係る水晶振動子の製造方法を示す部分断面図。FIG. 4 is a partial cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a crystal resonator according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る接合金属膜の酸化度と接合強度の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the oxidation degree of the joining metal film which concerns on embodiment of this invention, and joining strength.

符号の説明Explanation of symbols

1…水晶振動子、11…水晶振動片、12…振動腕、13…枠部、15a,15b…励振電極、16a,16b…接合電極、21…第1蓋体、31…第2蓋体、25,35…接合金属膜。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Quartz crystal resonator, 11 ... Quartz vibrating piece, 12 ... Vibrating arm, 13 ... Frame part, 15a, 15b ... Excitation electrode, 16a, 16b ... Joining electrode, 21 ... 1st cover body, 31 ... 2nd cover body, 25, 35 ... Bonding metal film.

Claims (9)

振動腕と該振動腕の平面方向周囲を取り囲む枠部とを有し、且つ前記振動腕の表裏両面にAuからなる励振電極が設けられ、前記励振電極から前記枠部の表裏両面に延在される接合電極が設けられる水晶振動片と、
前記接合電極の表面側に対向する面に接合金属膜を有する第1蓋体と、
前記接合電極の裏面側に対向する面に接合金属膜を有する第2蓋体と、が備えられ、
前記第1蓋体と前記第2蓋体それぞれの接合金属膜の表面が塩素化処理されており、
前記第1蓋体と前記水晶振動片と前記第2蓋体が固体接合されていることを特徴とする水晶振動子。
An excitation electrode made of Au is provided on both front and back surfaces of the vibrating arm, and has a frame portion surrounding the periphery of the vibrating arm in the planar direction, and extends from the excitation electrode to both the front and back surfaces of the frame portion. A quartz crystal vibrating piece provided with a bonding electrode;
A first lid having a bonding metal film on a surface facing the surface side of the bonding electrode;
A second lid having a bonding metal film on the surface facing the back side of the bonding electrode,
The surface of the bonding metal film of each of the first lid and the second lid is chlorinated,
The crystal unit, wherein the first lid, the crystal vibrating piece, and the second lid are solid-bonded.
請求項1に記載の水晶振動子において、
前記接合金属膜が、CuまたはAgで形成されていることを特徴とする水晶振動子。
The crystal resonator according to claim 1,
A crystal resonator, wherein the bonding metal film is made of Cu or Ag.
請求項2に記載の水晶振動子において、
前記接合金属膜のビッカース硬度が、20Hv以上180Hv以下であることを特徴とする水晶振動子。
The crystal unit according to claim 2,
A quartz resonator having a Vickers hardness of the bonding metal film of 20 Hv or more and 180 Hv or less.
請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の水晶振動子において、
前記接合金属膜の酸化度が、pH5.7以下であることを特徴とする水晶振動子。
In the crystal unit according to any one of claims 1 to 3,
A crystal resonator, wherein the bonding metal film has an oxidation degree of pH 5.7 or less.
振動腕と該振動腕の平面方向周囲を取り囲む枠部と、前記振動腕と前記枠部の表面及び裏面にAuからなる励振電極及び接合電極と、を有する水晶振動片を形成する工程と、
表面側の前記接合電極に対向して形成する接合金属膜の表面に塩素化処理を施し第1蓋体を形成する工程と、
裏面側の前記接合電極に対向して形成する接合金属膜の表面に塩素化処理を施し第2蓋体を形成する工程と、
前記第1蓋体と前記水晶振動片と前記第2蓋体の順に積層して固体接合する接合工程と、
を含むことを特徴とする水晶振動子の製造方法。
Forming a crystal vibrating piece having a vibrating arm and a frame portion surrounding the periphery of the vibrating arm in a plane direction, and an excitation electrode and a bonding electrode made of Au on the vibrating arm and the front and back surfaces of the frame portion;
Forming a first lid by chlorinating the surface of the bonding metal film formed facing the bonding electrode on the surface side;
Forming a second lid by chlorinating the surface of the bonding metal film formed facing the bonding electrode on the back side;
A bonding step in which the first lid, the quartz crystal vibrating piece, and the second lid are stacked in order and solid-bonded;
A method of manufacturing a crystal resonator, comprising:
請求項5に記載の水晶振動子の製造方法において、
前記塩素化処理は、塩素ガスを前記第1蓋体と前記第2蓋体それぞれの接合金属膜に吹き付けて行うことを特徴とする水晶振動子の製造方法。
In the manufacturing method of the crystal oscillator according to claim 5,
The method for manufacturing a crystal resonator, wherein the chlorination treatment is performed by spraying chlorine gas on a bonding metal film of each of the first lid and the second lid.
請求項5または請求項6に記載の水晶振動子の製造方法において、
前記塩素化処理は、塩酸蒸気に前記第1蓋体と前記第2蓋体それぞれの接合金属膜を晒すことにより行うことを特徴とする水晶振動子の製造方法。
In the manufacturing method of the crystal unit according to claim 5 or 6,
The chlorination treatment is performed by exposing each bonding metal film of the first lid and the second lid to hydrochloric acid vapor.
請求項5ないし請求項7のいずれか一項に記載の水晶振動子の製造方法において、
前記塩素化処理及び前記接合工程とを大気圧環境下において行うことを特徴とする水晶振動子の製造方法。
In the manufacturing method of the crystal oscillator according to any one of claims 5 to 7,
A method for manufacturing a crystal resonator, wherein the chlorination treatment and the joining step are performed in an atmospheric pressure environment.
請求項5ないし請求項8のいずれか一項に記載の水晶振動子の製造方法において、
前記接合工程は、前記第1蓋体と前記水晶振動片と前記第2蓋体の接合部を加熱し、且つ、加圧してそれぞれの接合部を相互に密接させて行うことを特徴とする水晶振動子の製造方法。
In the manufacturing method of the crystal oscillator according to any one of claims 5 to 8,
The bonding step is performed by heating and pressurizing the bonding portions of the first lid, the quartz crystal vibrating piece, and the second lid to bring the bonding portions into close contact with each other. A method for manufacturing a vibrator.
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