JP5007522B2 - Piezoelectric vibrator and manufacturing method thereof - Google Patents

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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

本発明は、小型電子機器に用いられる圧電振動子およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a piezoelectric vibrator used in a small electronic device and a manufacturing method thereof.

小型電子機器は、更なる小型化が要求されており、小型電子機器に用いられる圧電振動子にも小型化が要求されている。
ここで、圧電振動子に用いられる振動片は、振動面積が大きいほどクリスタルインピーダンス(CI)値が小さく振動し易いため、できるだけ振動面積は大きくする必要がある。したがって、振動片の振動面積を確保しつつ圧電振動子を小型化するには、振動片を収めるパッケージの小型化が必要となる。パッケージの小型化においては、パッケージに設けられた電極の引き回し等に工夫が必要となる。
振動片の対向する面に設けられた振動電極からの引き回しをコンパクトにし、パッケージを小型化しつつ実装基板との接続が最小面積でできるように、2つの振動電極に対応する接続電極をパッケージの一つの面に集約する色々な工夫がなされている。
振動片を備えた振動子基板を支持するベース基板の角部に形成された円弧状の切り欠きに外部電極を設け、この外部電極を介して、ベース基板の裏側の面の接続電極と振動電極とを接続するものが知られている。圧電振動子は、大型の基板である3枚の基体を使って圧電振動子の集合体を形成し、集合体から切り離されることによって得られる。円弧状の切り欠きは、基体の状態で、個々の圧電振動子の角部に相当する部分に孔を設け、その後、この孔に外部電極を形成し、切り離す際にこの孔をなぞって切断することによって得られる(例えば特許文献1参照)。
Small electronic devices are required to be further miniaturized, and piezoelectric vibrators used in small electronic devices are also required to be miniaturized.
Here, since the resonator element used in the piezoelectric vibrator has a smaller crystal impedance (CI) value and easily vibrates as the vibration area is larger, it is necessary to increase the vibration area as much as possible. Therefore, in order to reduce the size of the piezoelectric vibrator while securing the vibration area of the vibration piece, it is necessary to reduce the size of the package that houses the vibration piece. In reducing the size of the package, it is necessary to devise measures such as routing the electrodes provided in the package.
The connection electrodes corresponding to the two vibration electrodes are arranged in the package so that the wiring from the vibration electrodes provided on the opposing surfaces of the vibration pieces can be made compact and the package can be miniaturized and can be connected to the mounting substrate with a minimum area. Various ingenuity has been made to consolidate on one side.
An external electrode is provided in an arc-shaped cutout formed at a corner of the base substrate that supports the vibrator substrate including the resonator element, and the connection electrode and the vibration electrode on the back surface of the base substrate are provided via the external electrode. What is known to connect The piezoelectric vibrator is obtained by forming an aggregate of piezoelectric vibrators using three substrates, which are large substrates, and separating the piezoelectric vibrator from the aggregate. The arc-shaped notch is formed in a state corresponding to a corner portion of each piezoelectric vibrator in the state of the base, and then an external electrode is formed in the hole, and the hole is cut by tracing the hole when separating. (See, for example, Patent Document 1).

特開2001−267875号公報(5頁および6頁、段落番号[0033]、図8)JP 2001-267875 A (pages 5 and 6, paragraph number [0033], FIG. 8)

圧電振動子の集合体から個々の圧電振動子を切り離す際に加わる応力によって、外部電極および接続電極と基体および振動電極との間に剥がれが生じ、例えば、圧電振動子を実装基板へ取り付けたときの接続電極の剥離強度が得られない。また、剥がれにより断線が発生し易く、電気的信頼性が得られない。
本発明の目的は、圧電振動子の集合体から個々の圧電振動子を分離する際に外部電極および接続電極と基体との間の剥がれが少なく、電気的信頼性の高い圧電振動子およびその製造方法を提供することにある。
The stress applied when the individual piezoelectric vibrators are separated from the piezoelectric vibrator assembly causes peeling between the external electrode and the connection electrode, the base body, and the vibration electrode. For example, when the piezoelectric vibrator is attached to the mounting substrate The peel strength of the connection electrode cannot be obtained. Moreover, disconnection is likely to occur due to peeling, and electrical reliability cannot be obtained.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrator having a high electrical reliability with little peeling between the external electrode and the connection electrode and the substrate when separating the individual piezoelectric vibrators from the aggregate of piezoelectric vibrators, and the production thereof. It is to provide a method.

本発明の圧電振動子は、振動子基板と、前記振動子基板を支持するベース基板と、前記振動子基板に積み重ねられたリッド基板と、前記振動子基板の前記リッド基板に対向する面に形成された第1の振動電極と、前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面に形成された第2の振動電極と、前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面には、前記第1の振動電極と前記振動子基板の側面に形成された凹部で電気的に接続されている第3の振動電極と、前記ベース基板の底面に、接続電極とを備え、前記接続電極は、前記ベース基板の外周部に設けられた切り欠きに形成された外部電極を介して、前記第3の振動電極および前記第2の振動電極にそれぞれ電気的に接続されており、前記接続電極および前記外部電極の形成されている面の表面平均粗さが0.1μm〜10μmであることを特徴とする圧電振動子。   The piezoelectric vibrator of the present invention is formed on a vibrator substrate, a base substrate that supports the vibrator substrate, a lid substrate that is stacked on the vibrator substrate, and a surface of the vibrator substrate that faces the lid substrate. The first vibration electrode formed, the second vibration electrode formed on the surface of the vibrator substrate facing the base substrate, and the surface of the vibrator substrate facing the base substrate, And a connection electrode on the bottom surface of the base substrate, the connection electrode including the base electrode Electrically connected to the third vibrating electrode and the second vibrating electrode via an external electrode formed in a notch provided on the outer periphery of the substrate, and the connecting electrode and the external electrode Table of formed surface The piezoelectric vibrator, wherein the average roughness of 0.1 m to 10 m.

この発明によれば、外部電極および接続電極の形成される面が粗面化されているので、アンカー効果によって密着性が得られている。したがって、圧電振動子を実装基板に接続電極を介して実装した場合にも剥がれが生じにくく、実装強度が得られ、電気的信頼性も高い。また、粗面化された表面の表面平均粗さが0.1μm以上であるので、アンカー効果が十分に得られ、10μm以下であるので、表面に形成される膜の平滑性への影響が少ない。   According to the present invention, since the surface on which the external electrode and the connection electrode are formed is roughened, adhesion is obtained by the anchor effect. Therefore, even when the piezoelectric vibrator is mounted on the mounting substrate via the connection electrode, peeling hardly occurs, mounting strength is obtained, and electrical reliability is high. Further, since the surface average roughness of the roughened surface is 0.1 μm or more, the anchor effect is sufficiently obtained, and since it is 10 μm or less, there is little influence on the smoothness of the film formed on the surface. .

本発明の圧電振動体の製造方法は、振動片を備えた振動子基板と、前記振動子基板を支持するベース基板と、前記振動子基板に積み重ねられたリッド基板とが接合され、前記振動子基板の前記リッド基板に対向する面に形成された第1の振動電極と、前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面に形成された第2の振動電極と、前記振動子基板の前記ベース基板に対向する面には、前記第1の振動電極と前記振動子基板の側面に形成された凹部で電気的に接続されている第3の振動電極と、前記ベース基板の外周部に設けられた切り欠きに形成された外部電極を介して電気的に接続された接続電極とを備えた圧電振動子の製造方法であって、振動子基体に複数の前記振動片と、前記第1の振動電極と前記第3の振動電極とを電気的に接続するための前記凹部用孔とを形成する工程と、ベース基体に、前記第2の振動電極および前記第3の振動電極と前記接続電極とを電気的に接続するための切り欠き用孔を設ける工程と、前記リッド基体と前記振動子基体と前記ベース基体とを接合する接合工程と、前記接合工程後に、前記ベース基体の接合されていない面、前記切り欠き用孔に対応する位置の前記第2の振動電極および前記第3の振動電極の表面、および前記切り欠き用孔の側面を粗面化する粗面化工程と、前記粗面化工程後、前記ベース基体の底面に前記接続電極を、前記第2の振動電極および前記第3の振動電極と前記切り欠き用孔の側面とに外部電極を形成して前記圧電振動子の集合体を形成する工程と、前記圧電振動子の集合体の前記凹部用孔および前記切り欠き用孔をなぞって切断し、前記凹部および前記切り欠きを形成して、前記圧電振動子を分離する工程とを含むことを特徴とする。   According to the method of manufacturing a piezoelectric vibrator of the present invention, a vibrator substrate provided with a vibrating piece, a base substrate that supports the vibrator substrate, and a lid substrate stacked on the vibrator substrate are joined, and the vibrator A first vibration electrode formed on a surface of the substrate facing the lid substrate; a second vibration electrode formed on a surface of the vibrator substrate facing the base substrate; and the base of the vibrator substrate. A surface facing the substrate is provided on the outer periphery of the base substrate and a third vibration electrode electrically connected to the first vibration electrode by a recess formed on a side surface of the vibrator substrate. A method of manufacturing a piezoelectric vibrator comprising a connection electrode electrically connected via an external electrode formed in a notch, wherein the vibrator base includes a plurality of the vibration pieces and the first vibration. Electrically connecting the electrode and the third vibrating electrode Forming the recess hole for forming, and providing the base substrate with a notch hole for electrically connecting the second vibration electrode and the third vibration electrode to the connection electrode A bonding step of bonding the lid substrate, the vibrator substrate, and the base substrate; and after the bonding step, the second surface at a position corresponding to the non-bonded surface of the base substrate and the notch hole. A roughening step of roughening the surface of the vibration electrode and the third vibration electrode, and a side surface of the notch hole, and after the roughening step, the connection electrode on the bottom surface of the base substrate, Forming an external electrode on the second vibration electrode, the third vibration electrode, and a side surface of the notch hole to form an assembly of the piezoelectric vibrators; and The recess hole and the notch hole Tracing and cutting the formed outs recess and the cutting, characterized in that it comprises a step of separating the piezoelectric vibrator.

この発明によれば、外部電極および接続電極の形成される面が粗面化されているので、アンカー効果によってこれらの電極の密着性が得られる。したがって、圧電振動子の集合体から圧電振動子を分離する工程でこれらの電極に力が加わっても剥がれが少なく、電気的信頼性の高い圧電振動子が得られる。   According to the present invention, since the surface on which the external electrode and the connection electrode are formed is roughened, the adhesion of these electrodes can be obtained by the anchor effect. Therefore, even when a force is applied to these electrodes in the step of separating the piezoelectric vibrator from the aggregate of piezoelectric vibrators, the piezoelectric vibrator is obtained with little peeling and high electrical reliability.

本発明では、前記粗面化工程によって粗面化される前記外部電極および前記接続電極の形成される面の表面平均粗さRaが0.1μm〜10μmであるのが好ましい。
この発明では、表面平均粗さが0.1μm以上であるので、アンカー効果が十分に得られ、10μm以下であるので、表面に形成される膜の平滑性への影響が少ない。
In the present invention, it is preferable that the surface average roughness Ra of the surface on which the external electrode and the connection electrode to be roughened in the roughening step are 0.1 μm to 10 μm.
In this invention, since the surface average roughness is 0.1 μm or more, the anchor effect is sufficiently obtained, and since it is 10 μm or less, the influence on the smoothness of the film formed on the surface is small.

本発明では、前記粗面化の方法は、サンドブラストによる粗面化であるのが好ましい。
この発明では、使用する研磨剤の粒子の粒径を選択することによって、表面平均粗さが容易に制御される。
In the present invention, the roughening method is preferably roughening by sandblasting.
In this invention, the surface average roughness is easily controlled by selecting the particle size of the abrasive particles used.

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態における圧電振動子1を示している。
図1(a)は、圧電振動子1の斜視図、同図(b)は、(a)におけるA−A断面図、(c)は底面図を示している。
また、図2は圧電振動子1の分解斜視図を示している。圧電振動子1は、リッド基板2と振動子基板3とベース基板4とを備えている。
図3(a)は、リッド基板2側から見た振動子基板3の平面図、同図(b)は、ベース基板4側から見た振動子基板3の平面図を示している。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a piezoelectric vibrator 1 according to an embodiment of the present invention.
1A is a perspective view of the piezoelectric vibrator 1, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1A, and FIG. 1C is a bottom view.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibrator 1. The piezoelectric vibrator 1 includes a lid substrate 2, a vibrator substrate 3, and a base substrate 4.
3A is a plan view of the transducer substrate 3 viewed from the lid substrate 2 side, and FIG. 3B is a plan view of the transducer substrate 3 viewed from the base substrate 4 side.

図1(a)および図2において、圧電振動子1は、ベース基板4に支持された振動子基板3にリッド基板2が順次積み重ねられることによって構成されている。振動子基板3は、リッド基板2とベース基板4とに挟み込まれ、接合されている。
図1(a)および(c)において、ベース基板4は略矩形の板であり、その外周部(図1(a)および(c)では側面が交差する4隅の例を示している)には切り欠きが設けられ、その切り欠きの側面には、外部電極41,42が形成されている。また、ベース基板4の底面には、外部電極41と電気的に接続されている接続電極43および外部電極42と電気的に接続されている接続電極44が形成されている。
振動子基板3は、ベース基板4と略同外形状の板である。その側面の一つには、凹部35が2ヶ所設けられている。
リッド基板2も、ベース基板4と略同外形状の板である。リッド基板2の側面には、加工は施されていない。
1A and 2, the piezoelectric vibrator 1 is configured by sequentially stacking a lid substrate 2 on a vibrator substrate 3 supported by a base substrate 4. The vibrator substrate 3 is sandwiched and bonded between the lid substrate 2 and the base substrate 4.
1 (a) and 1 (c), the base substrate 4 is a substantially rectangular plate, and its outer periphery (FIGS. 1 (a) and 1 (c) shows an example of four corners where the side surfaces intersect). Is provided with external electrodes 41 and 42 on the side surfaces of the notch. A connection electrode 43 that is electrically connected to the external electrode 41 and a connection electrode 44 that is electrically connected to the external electrode 42 are formed on the bottom surface of the base substrate 4.
The vibrator substrate 3 is a plate having substantially the same outer shape as the base substrate 4. One of the side surfaces is provided with two recesses 35.
The lid substrate 2 is also a plate having substantially the same outer shape as the base substrate 4. The side surface of the lid substrate 2 is not processed.

図1(b)および図2において、振動子基板3は枠部30と枠部30に囲まれた振動片33を備えている。振動子基板3は水晶から形成され、振動片33は、主面が正方形の直方体形状を有している。ここで、主面は、水晶の結晶軸であるY軸に直交する面であり、振動子基板3の側面は、X軸およびZ軸に略直交するように形成されている(図2参照)。
振動片33は、振動子基板3の厚みより薄く形成され、枠部30のZ軸方向から延長された二箇所の対向する支持部34によって支持されている。したがって、振動片33は、リッド基板2とベース基板4とに挟まれた空間に封止されている(図1(b)参照)。
2ヶ所の凹部35は、図2中の矢印で示した水晶からなる振動子基板3のX軸の正方向に位置する側面に形成されている。
In FIG. 1B and FIG. 2, the vibrator substrate 3 includes a frame portion 30 and a vibrating piece 33 surrounded by the frame portion 30. The vibrator substrate 3 is made of quartz, and the vibration piece 33 has a rectangular parallelepiped shape with a main surface being square. Here, the main surface is a surface orthogonal to the Y axis, which is the crystal axis of quartz, and the side surface of the vibrator substrate 3 is formed to be approximately orthogonal to the X axis and the Z axis (see FIG. 2). .
The vibration piece 33 is formed thinner than the thickness of the vibrator substrate 3 and is supported by two opposing support portions 34 extending from the Z-axis direction of the frame portion 30. Therefore, the vibrating piece 33 is sealed in a space sandwiched between the lid substrate 2 and the base substrate 4 (see FIG. 1B).
The two concave portions 35 are formed on the side surface of the vibrator substrate 3 made of crystal indicated by the arrow in FIG.

図3(a)および(b)において、振動子基板3に形成された第1の振動電極31、第2の振動電極32および第3の振動電極36の部分が斜線で示されている。
図3(a)において、第1の振動電極31は、振動子基板3のリッド基板2に対向する面に設けられている。より詳しくは、振動片33と2つの支持部34と枠部30のリッド基板2に対向する面に連続して設けられている。また、凹部35の側面にも振動電極31は設けられている。
図3(b)において、第2の振動電極32は、振動子基板3のベース基板4に対向する面に設けられている。より詳しくは、振動片33と2つの支持部34と枠部30のベース基板4に対向する面に設けられている。ここで、振動電極32は、凹部35の近傍までは設けられていない。凹部35の近傍の面には、電極の設けられていない面37を挟んで、電気的に切断された状態で、第3の振動電極36が設けられている。また、振動電極36は、凹部35の側面にも振動電極36が設けられている。
3A and 3B, the portions of the first vibrating electrode 31, the second vibrating electrode 32, and the third vibrating electrode 36 formed on the vibrator substrate 3 are indicated by hatching.
In FIG. 3A, the first vibrating electrode 31 is provided on the surface of the vibrator substrate 3 that faces the lid substrate 2. More specifically, the vibration piece 33, the two support portions 34, and the frame portion 30 are continuously provided on the surface facing the lid substrate 2. The vibration electrode 31 is also provided on the side surface of the recess 35.
In FIG. 3B, the second vibrating electrode 32 is provided on the surface of the vibrator substrate 3 that faces the base substrate 4. More specifically, the vibration piece 33, the two support portions 34, and the frame portion 30 are provided on the surface facing the base substrate 4. Here, the vibrating electrode 32 is not provided up to the vicinity of the recess 35. A third vibrating electrode 36 is provided on the surface in the vicinity of the recess 35 in a state where it is electrically cut across a surface 37 on which no electrode is provided. The vibrating electrode 36 is also provided on the side surface of the recess 35.

凹部35の側面に設けられた第1の振動電極31と第3の振動電極36とは、側面で電気的に接続されている。したがって、リッド基板2に対向する振動子基板3の面に形成された第1の振動電極31は、ベース基板4に対向する振動子基板3の面に引き出され、第1の振動電極31と第2の振動電極32とは、面37によって電気的に切断されている。   The first vibrating electrode 31 and the third vibrating electrode 36 provided on the side surface of the recess 35 are electrically connected at the side surface. Accordingly, the first vibration electrode 31 formed on the surface of the vibrator substrate 3 facing the lid substrate 2 is drawn out to the surface of the vibrator substrate 3 facing the base substrate 4, and the first vibration electrode 31 and the first vibration electrode 31 are formed. The second vibrating electrode 32 is electrically cut by a surface 37.

振動子基板3とベース基板4とが接合された状態で、第3の振動電極36は外部電極41と接続され、第2の振動電極32は外部電極42と接続されている。したがって、振動片33の両主面に形成された第1の振動電極31と第2の振動電極32とは、外部電極41,42を介してベース基板4の底面に形成された接続電極43,44によって実装基板等と接続できる。   In a state where the vibrator substrate 3 and the base substrate 4 are bonded, the third vibrating electrode 36 is connected to the external electrode 41, and the second vibrating electrode 32 is connected to the external electrode 42. Therefore, the first vibration electrode 31 and the second vibration electrode 32 formed on both main surfaces of the vibration piece 33 are connected to the connection electrodes 43, formed on the bottom surface of the base substrate 4 via the external electrodes 41, 42. 44 can be connected to a mounting board or the like.

以下に、圧電振動子1の製造方法を図面に基づいて説明する。
図4は、製造プロセスを示す概略図である。圧電振動子1は、大型の基板である基体を用いて多数個形成した後に、個々に切り離すことによって得られる。
図4(a)は、大型の基板であるリッド基体200、振動子基体300、ベース基体400をそれぞれ用意する工程を示している。
図4(b)は、フォトリソ工程により、振動子基体300に複数の振動片33等と、後にその一部が凹部35となる凹部用孔305を形成して振動子基体310とする工程と、ベース基体400に、後に外部電極41が形成される切り欠きとなる切り欠き用孔420を形成してベース基体410とする工程を示している。
図4(c)は、振動子基体310の片面に、図中多数のドットで示した第1の振動電極321(振動電極31)と、他方の面に第2の振動電極32(図示せず)と第3の振動電極36(図示せず)とを形成して振動子基体320とする工程である。
図4(d)は、リッド基体200と振動子基体320とベース基体410とを接合する工程である。
図4(e)には、接合後の圧電振動子1の集合体100が示されている。
図4(f)は、圧電振動子1の集合体100を個々の圧電振動子1に切り離して圧電振動子1を得る工程である。
Below, the manufacturing method of the piezoelectric vibrator 1 is demonstrated based on drawing.
FIG. 4 is a schematic view showing a manufacturing process. The piezoelectric vibrator 1 can be obtained by forming a large number of substrates using a substrate which is a large substrate and then separating them individually.
FIG. 4A shows a process of preparing a lid substrate 200, a vibrator substrate 300, and a base substrate 400, which are large substrates.
FIG. 4B shows a step of forming the vibrator substrate 310 by forming a plurality of vibrating pieces 33 and the like, and a recess hole 305 in which a part thereof later becomes the recess 35 by the photolithography process. A process of forming a notch hole 420 to be a notch in which the external electrode 41 will be formed later on the base substrate 400 to form the base substrate 410 is shown.
FIG. 4C shows a first vibration electrode 321 (vibration electrode 31) indicated by a large number of dots in the drawing on one side of the vibrator substrate 310, and a second vibration electrode 32 (not shown) on the other side. ) And a third vibrating electrode 36 (not shown) to form the vibrator substrate 320.
FIG. 4D shows a process of bonding the lid base 200, the vibrator base 320, and the base base 410.
FIG. 4E shows the assembly 100 of the piezoelectric vibrator 1 after bonding.
FIG. 4F shows a process of obtaining the piezoelectric vibrator 1 by separating the aggregate 100 of the piezoelectric vibrators 1 into individual piezoelectric vibrators 1.

図4(a)において、リッド基体200およびベース基体400には、ガラス基板または水晶基板を用いることができる。振動子基体300としては、水晶基板を用いる。振動子基体300は、水晶の結晶軸であるY軸に直交する主面とX軸およびZ軸に直交する側面を形成して得る。
図4(b)において、振動子基体300の両面の枠部30と振動片33と支持部34との部分等(図2参照)にマスクを施したうえで、ウエットエッチングを行い、振動片33と支持部34(図示せず)を形成する。また、振動片33のX軸の正方向側の近い位置に2つの凹部用孔305をウエットエッチングで形成する。ウエットエッチングを両主面から行うことによって、開口径の小さい凹部用孔305を得ることができる。凹部用孔305の側面は、結晶軸に対する異方性により、開口部から奥に向かって狭まるテーパ形状を有している。ウエットエッチングは、フッ化水素酸等を用いて行う。
ベース基体400には、外部電極41,42が形成される切り欠きとなる切り欠き用孔420をウエットエッチングによって形成してベース基体410とする。
図4(c)において、第1の振動電極321(振動電極31)、第2の振動電極32および第3の振動電極36は、蒸着、スパッタ等により形成できる。ここで、凹部用孔305の側面は、開口部から奥に向かって狭まるテーパ形状を有しているので凹部用孔305の側面にも電極が形成され、両主面側から蒸着、スパッタ等を行うことにより、凹部用孔305の側面で第1の振動電極31と第3の振動電極36との電気的接続が行われる。
これらの振動電極は、クロム膜および金膜の積層膜で形成できる。
In FIG. 4A, a glass substrate or a quartz substrate can be used for the lid substrate 200 and the base substrate 400. As the vibrator substrate 300, a quartz substrate is used. The vibrator substrate 300 is obtained by forming a main surface orthogonal to the Y axis, which is the crystal axis of quartz, and a side surface orthogonal to the X axis and the Z axis.
In FIG. 4B, the mask 30 is masked on the frame portion 30, the vibrating piece 33, and the support portion 34 (see FIG. 2) on both surfaces of the vibrator base 300, and wet etching is performed. And a support portion 34 (not shown). Further, two recess holes 305 are formed by wet etching at a position near the positive direction side of the X axis of the vibrating piece 33. By performing wet etching from both main surfaces, a recess hole 305 having a small opening diameter can be obtained. The side surface of the recess hole 305 has a tapered shape that narrows from the opening toward the back due to anisotropy with respect to the crystal axis. The wet etching is performed using hydrofluoric acid or the like.
In the base substrate 400, a notch hole 420 to be a notch in which the external electrodes 41 and 42 are formed is formed by wet etching to form the base substrate 410.
In FIG. 4C, the first vibration electrode 321 (vibration electrode 31), the second vibration electrode 32, and the third vibration electrode 36 can be formed by vapor deposition, sputtering, or the like. Here, since the side surface of the recess hole 305 has a tapered shape that narrows from the opening toward the back, an electrode is also formed on the side surface of the recess hole 305, and vapor deposition, sputtering, etc. are performed from both main surface sides. By doing so, electrical connection between the first vibrating electrode 31 and the third vibrating electrode 36 is performed on the side surface of the recess hole 305.
These vibrating electrodes can be formed of a laminated film of a chromium film and a gold film.

図4(d)において、リッド基体200と振動子基体320とベース基体410との接合には、金錫等の共晶金接合、陽極接合、プラズマ接合を用いることことができる。   In FIG. 4D, eutectic gold bonding such as gold tin, anodic bonding, or plasma bonding can be used for bonding the lid base 200, the vibrator base 320, and the base base 410.

図4(e)において、ベース基体410の底面411および切り欠き用孔420の側面に外部電極41,42と接続電極43,44とを、蒸着、スパッタ等により同時に形成する。
以下、図5によって外部電極41,42と接続電極43,44の形成方法を詳しく説明する。外部電極41,42と接続電極43,44とは、メッキ法により形成する。
図5には、外部電極41,42および接続電極43,44の形成方法を切り欠き用孔420付近を拡大して詳しく示した。
図5(a)は、外部電極41,42および接続電極43,44が形成される前の状態を示している。図5(b)は、外部電極41,42および接続電極43,44が形成される面が粗面化された状態を示している。図5(c)は、メッキ用の下地電極450が形成された状態が示されている。図5(d)は、メッキ処理後の状態が示されている。
In FIG. 4E, external electrodes 41 and 42 and connection electrodes 43 and 44 are simultaneously formed on the bottom surface 411 of the base substrate 410 and the side surfaces of the notch holes 420 by vapor deposition, sputtering, or the like.
Hereinafter, a method of forming the external electrodes 41 and 42 and the connection electrodes 43 and 44 will be described in detail with reference to FIG. The external electrodes 41 and 42 and the connection electrodes 43 and 44 are formed by a plating method.
FIG. 5 shows in detail the method of forming the external electrodes 41 and 42 and the connection electrodes 43 and 44 by enlarging the vicinity of the notch hole 420.
FIG. 5A shows a state before the external electrodes 41 and 42 and the connection electrodes 43 and 44 are formed. FIG. 5B shows a state in which the surfaces on which the external electrodes 41 and 42 and the connection electrodes 43 and 44 are formed are roughened. FIG. 5C shows a state where a base electrode 450 for plating is formed. FIG. 5D shows a state after the plating process.

図5(a)において、リッド基体200と振動子基体320とベース基体410とを接合する。陽極接合およびプラズマ接合では、接着性を向上させるためには接合面に平滑性が要求される。これらの基体は両面が平滑に研磨されている。振動子基体320の研磨された面415に第1の振動電極321および第3の振動電極322は形成されている。したがって、蒸着、スパッタで形成された振動電極322の面416も面415と同様に平滑な面となっている。切り欠き用孔420の側面421は、ウエットエッチングにより形成されている。また、ベース基体410の底面411も研磨された平滑な面である。   In FIG. 5A, the lid base 200, the vibrator base 320, and the base base 410 are joined. In anodic bonding and plasma bonding, smoothness is required for the bonding surfaces in order to improve the adhesion. These substrates are polished smoothly on both sides. A first vibrating electrode 321 and a third vibrating electrode 322 are formed on the polished surface 415 of the vibrator substrate 320. Therefore, the surface 416 of the vibrating electrode 322 formed by vapor deposition and sputtering is also a smooth surface like the surface 415. The side surface 421 of the notch hole 420 is formed by wet etching. The bottom surface 411 of the base substrate 410 is also a polished smooth surface.

図5(b)において、底面411,面416,側面421を粗面化して、粗面化された面418,419,422とする。粗面化は、サンドブラスト法等を用いて行うことができる。粗面化された面の表面平均粗さRaは、0.1μm〜10μmが好ましい。   In FIG. 5B, the bottom surface 411, the surface 416, and the side surface 421 are roughened to form roughened surfaces 418, 419, and 422. The roughening can be performed using a sandblasting method or the like. The surface average roughness Ra of the roughened surface is preferably 0.1 μm to 10 μm.

図5(c)において、メッキ用の下地電極450を、蒸着、スパッタによって形成する。下地電極450は、クロム膜および金膜の積層膜で形成できる。   In FIG. 5C, a base electrode 450 for plating is formed by vapor deposition and sputtering. The base electrode 450 can be formed of a laminated film of a chromium film and a gold film.

図5(d)において、下地電極450の上にニッケル/金メッキ膜460を形成して、外部電極41,42および接続電極43,44とする。   In FIG. 5D, a nickel / gold plating film 460 is formed on the base electrode 450 to form external electrodes 41 and 42 and connection electrodes 43 and 44.

図4(f)において、圧電振動子1の集合体100を個々の圧電振動子1に切り離して圧電振動子1を得る。   In FIG. 4F, the piezoelectric vibrator 1 is obtained by separating the aggregate 100 of the piezoelectric vibrators 1 into individual piezoelectric vibrators 1.

図6および図7には、圧電振動子1を切り離す工程を表す詳細図が示されている。
図6(a)は、圧電振動子1の集合体100の部分平面図であり、(b)はそのB−B断面図である。
図7は、図6(b)の部分拡大断面図である。
6 and 7 are detailed views showing the process of separating the piezoelectric vibrator 1.
6A is a partial plan view of the aggregate 100 of the piezoelectric vibrator 1, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line BB.
FIG. 7 is a partial enlarged cross-sectional view of FIG.

図6(a)、(b)および図7において、凹部用孔305と切り欠き用孔420とを横切るように、二点鎖線で示した部分をブレード600によってなぞって切断する。ここで、凹部用孔305の側面の形状は、水晶のウエットエッチングに対する異方性により対称ではない。X軸の正方向へエッチングされた側面は勾配が緩やかで、X軸の負方向の側面は、勾配が急になっている。   6A, 6 </ b> B, and 7, a portion indicated by a two-dot chain line is cut by the blade 600 so as to cross the recess hole 305 and the notch hole 420. Here, the shape of the side surface of the recess hole 305 is not symmetric due to the anisotropy of quartz wet etching. The side surface etched in the positive direction of the X axis has a gentle slope, and the side surface in the negative direction of the X axis has a steep slope.

図7において、ブレード600による切断位置を詳しく説明する。ブレード600は、切り欠き用孔420の中心に位置し、ブレード600の幅は、切り欠き用孔420によって形成された穴の底面425の幅より狭く設定する。
圧電振動子1が切り離された後、下地電極450とニッケル/金メッキ膜460とは、それぞれ外部電極41,42および接続電極43,44となる。
以上の工程により、圧電振動子1を得ることができる。
In FIG. 7, the cutting position by the blade 600 will be described in detail. The blade 600 is positioned at the center of the notch hole 420, and the width of the blade 600 is set to be narrower than the width of the bottom surface 425 of the hole formed by the notch hole 420.
After the piezoelectric vibrator 1 is separated, the base electrode 450 and the nickel / gold plating film 460 become the external electrodes 41 and 42 and the connection electrodes 43 and 44, respectively.
Through the above steps, the piezoelectric vibrator 1 can be obtained.

以下、実施形態の効果を記載する。
(1)外部電極41,42および接続電極43,44の形成される面が粗面化されているので、アンカー効果によって密着性を得ることができる。したがって、圧電振動子1を実装基板に接続電極43,44を介して実装した場合にも剥がれが生じにくくでき、実装強度を得ることができ、電気的信頼性も高くできる。
Hereinafter, effects of the embodiment will be described.
(1) Since the surfaces on which the external electrodes 41 and 42 and the connection electrodes 43 and 44 are formed are roughened, adhesion can be obtained by the anchor effect. Therefore, even when the piezoelectric vibrator 1 is mounted on the mounting substrate via the connection electrodes 43 and 44, peeling can be hardly caused, mounting strength can be obtained, and electrical reliability can be increased.

(2)外部電極41,42および接続電極43,44の形成される面が粗面化されているので、アンカー効果によってこれらの電極の密着性を得ることができる。したがって、圧電振動子1の集合体から圧電振動子1を分離する工程でこれらの電極に力が加わっても剥がれが少なく、電気的信頼性の高い圧電振動子を得ることができる。   (2) Since the surfaces on which the external electrodes 41 and 42 and the connection electrodes 43 and 44 are formed are roughened, the adhesion of these electrodes can be obtained by the anchor effect. Therefore, even when a force is applied to these electrodes in the process of separating the piezoelectric vibrator 1 from the aggregate of the piezoelectric vibrators 1, the piezoelectric vibrator with high electrical reliability can be obtained with little peeling.

(3)表面平均粗さRaが0.1μm以上であるので、アンカー効果を十分に得ることができ、10μm以下であるので、表面に形成される膜の平滑性への影響を少なくできる。   (3) Since the surface average roughness Ra is 0.1 μm or more, the anchor effect can be sufficiently obtained, and since it is 10 μm or less, the influence on the smoothness of the film formed on the surface can be reduced.

(4)使用する研磨剤の粒子の粒径を選択することによって、表面平均粗さRaを容易に制御することができる。   (4) The surface average roughness Ra can be easily controlled by selecting the particle size of the abrasive particles to be used.

なお、本発明は前述の実施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 embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.

(a)は、本発明の実施形態における圧電振動子の斜視図、(b)は、(a)におけるA−A断面図、(c)は、底面図。(A) is a perspective view of the piezoelectric vibrator in the embodiment of the present invention, (b) is a cross-sectional view taken along line AA in (a), and (c) is a bottom view. 圧電振動子の分解斜視図。The exploded perspective view of a piezoelectric vibrator. (a)は、リッド基板側からみた振動子基板の平面図、(b)は、ベース基板側から見た振動子基板の平面図。FIG. 5A is a plan view of the transducer substrate viewed from the lid substrate side, and FIG. 5B is a plan view of the transducer substrate viewed from the base substrate side. 本発明の実施形態における製造プロセスを示した概略図。Schematic which showed the manufacturing process in embodiment of this invention. 外部電極および接続電極の形成方法を示す拡大断面図。The expanded sectional view which shows the formation method of an external electrode and a connection electrode. (a)は、本発明の実施形態における集合体の部分平面図、(b)は、(a)におけるB−B断面図。(A) is a fragmentary top view of the aggregate | assembly in embodiment of this invention, (b) is BB sectional drawing in (a). 図6(b)における部分拡大断面図。The partial expanded sectional view in FIG.6 (b).

符号の説明Explanation of symbols

1…圧電振動子、2…リッド基板、3…振動子基板、4…ベース基板、31…第1の振動電極、32…第2の振動電極、35…凹部、36…第3の振動電極、43,44…接続電極、41,42…外部電極、418,419,422…接続電極の形成されている面、33…振動片、300…振動子基体、305…凹部用孔、420…切り欠き用孔、200…リッド基体、400…ベース基体、421…孔の側面。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric vibrator, 2 ... Lid board | substrate, 3 ... Vibrator board | substrate, 4 ... Base board | substrate, 31 ... 1st vibration electrode, 32 ... 2nd vibration electrode, 35 ... Recessed part, 36 ... 3rd vibration electrode, 43, 44 ... connection electrode, 41, 42 ... external electrode, 418, 419, 422 ... surface on which the connection electrode is formed, 33 ... vibrating piece, 300 ... vibrator base, 305 ... hole for recess, 420 ... notch Holes for use 200... Lid substrate, 400. Base substrate, 421.

Claims (3)

複数の振動片、個々の前記振動片に対して一方の主面側に第1の振動電極、一方の主面に対して裏面側である他方の主面に第2の振動電極と第3の振動電極、および前記一方の主面側と前記他方の主面側との間を貫通しており前記第1の振動電極と前記第3の振動電極とを導通している配線を有する凹部用孔、を備えている振動子基体を用意する工程と、
ウエットエッチングによって複数の切り欠き用孔が形成されているベース基体を用意する工程と、
記切り欠き用孔を介して前記第2の振動電極と前記第3の振動電極とが露出するように、かつ前記複数の振動片と重なるようにして前記振動子基体の前記他方の主面側に前記ベース基体の一方の主面を向けて重ね、さらに前記振動子基体の前記一方の主面側に前記複数の振動片と重なるようにリッド基体を載せて、前記リッド基体と前記振動子基体と前記ベース基体とを接合する接合工程と、
前記接合工程後に、前記ベース基体の前記一方の主面の裏面側の他方の主面、前記切り欠き用孔から露出している前記第2の振動電極および前記第3の振動電極の表面、および前記切り欠き用孔の内壁面、を粗面化する粗面化工程と、
前記粗面化工程後、前記ベース基体の粗面化された他方の主面に接続電極を形成し、前記第2の振動電極の粗面化された表面と前記第3の振動電極の粗面化された表面および粗面化された前記切り欠き用孔の内壁面とに外部電極を形成して圧電振動子の集合体を形成する工程と、
前記圧電振動子の集合体を複数の前記凹部用孔の並びと、複数の前記切り欠き用孔の並びなぞって切断し、側面に前記配線を有している凹部および前記外部電極を備えている圧電振動子に分離する工程とを含む、
ことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
A plurality of vibration pieces, a first vibration electrode on one main surface side with respect to each of the vibration pieces, a second vibration electrode and a third on the other main surface which is the back surface side with respect to one main surface A recess hole having a vibration electrode and a wiring penetrating between the one main surface side and the other main surface side and electrically connecting the first vibration electrode and the third vibration electrode Preparing a vibrator substrate comprising:
Preparing a base substrate in which a plurality of notch holes are formed by wet etching;
The other main surface of the front SL cutting the through-outs hole second vibrating electrode the third so that the vibrating electrode is exposed, and the plurality of the resonator element overlaps way the vibrator base The lid base is placed so that one main surface of the base base is directed to the side, and further, the lid base is placed on the one main surface of the vibrator base so as to overlap the plurality of vibrating pieces, and the lid base and the vibrator A bonding step of bonding the base body and the base base body;
After the bonding step, the base back surface side other main surface of said one main surface of the substrate, said cutting said exposed from lack hole second vibrating electrode and said surface of the third vibration electrode, and A roughening step of roughening the inner wall surface of the notch hole;
Wherein after the roughening step, the base substrate to form the connection electrode roughened other main surface, roughness of the second said the roughened surface of the vibrating electrode of the third vibration electrode forming an assembly of the piezoelectric vibrator and the inner wall surface of the roughened surface and roughened the notch hole to form the external electrodes,
It comprises a sequence of the piezoelectric vibrator plurality of said recesses hole the collection of, was cut by tracing the sequence of a plurality of the notch hole, the recess and the outer electrode has the wiring on the side surface and a step of separating the pressure electrostatic vibrator are, a,
A method of manufacturing a piezoelectric vibrator.
請求項1に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記粗面化工程によって前記外部電極および前記接続電極が形成される粗面化された面の表面平均粗さRaが0.1μm〜10μmである
ことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
In the manufacturing method of the piezoelectric vibrator according to claim 1 ,
The piezoelectric vibrator, wherein the average surface roughness Ra of the front by the roughening process Kigaibu electrode and the connection electrode is roughened is made form surface is 0.1μm~10μm Production method.
請求項1または請求項に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記粗面化の方法は、サンドブラストによる粗面化である
ことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
In the manufacturing method of the piezoelectric vibrator according to claim 1 or 2 ,
The method of manufacturing a piezoelectric vibrator, wherein the roughening method is roughening by sandblasting.
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