CN102007691B - 压电振动器的制造方法、固定夹具、以及压电振动器、振荡器、电子设备及电波钟 - Google Patents
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Abstract
本发明的压电振动器,其中包括:基底基板;盖基板,其形成有空腔用的凹部,以使该凹部与基底基板对置的状态下接合至基底基板;压电振动片,在收纳于利用凹部在基底基板与盖基板之间形成的空腔内的状态下,接合至基底基板的上表面;外部电极,其形成在基底基板的下表面;贯通电极,其以贯通基底基板的方式形成,维持空腔内的气密,并且对外部电极电连接;以及迂回电极,其形成在基底基板的上表面,并对所接合的压电振动片电连接贯通电极,贯通电极由筒体和导电性的芯材部形成,该筒体用玻璃材料形成为两端平坦且厚度与基底基板大致相同的筒状,埋入于贯通基底基板的贯通孔内;该芯材部形成为两端平坦且厚度与基底基板大致相同,插入至筒体的中心孔,通过烧结,贯通孔、筒体、和芯材部固定成一体。
Description
技术领域
本发明涉及在接合的两块基板之间形成的空腔内密封了压电振动片的表面安装型(SMD)的压电振动器、具有该压电振动器的振荡器、电子设备及电波钟、以及制造该压电振动器的压电振动器的制造方法及在该方法使用的固定夹具。
本申请以日本特愿2008-036422号、日本特愿2008-164661号、日本特愿2008-169961号、日本特愿2008-174497号为基础申请,并援引其内容。
背景技术
近年来,在便携电话或便携信息终端设备上,采用利用了水晶等作为时刻源或控制信号等的定时源、参考信号源等的压电振动器。对于这种压电振动器,已知各种压电振动器,作为其中之一,已知表面安装型的压电振动器。作为这种压电振动器,一般已知由基底基板和盖基板从上下夹入形成有压电振动片的压电基板的方式接合的3层构造型的压电振动器。在这种情况下,压电振动器收纳于形成在基底基板和盖基板之间的空腔(密闭室)内。此外,近年来,还开发了2层构造型而不是上述的3层构造型的压电振动器。
这种类型的压电振动器由于基底基板和盖基板直接接合而成为2层构造,在两基板之间形成的空腔内收纳有压电振动片。该2层构造型的压电振动器与3层构造的压电振动器相比在可实现薄型化等的方面优越,因而优选使用。作为这种2层构造型的压电振动器之一,众所周知利用形成为贯通基底基板的导电构件,使压电振动片与形成于基底基板的外部电极导通的压电振动器(例如,参照专利文献1及专利文献2)。
如图97及图98所示,该压电振动器600包括:通过接合膜607来互相阳极接合的基底基板601及盖基板602;以及密封于在两基板601、602之间形成的空腔C内的压电振动片603。压电振动片603例如为音叉型振动片,在空腔C内通过导电粘合剂E来装配于基底基板601的上表面。
基底基板601及盖基板602是例如用陶瓷或玻璃等构成的绝缘基板。在两基板601、602中的基底基板601,形成有贯通该基底基板601的贯通孔604。并且,在贯通孔604内以堵塞该贯通孔604的方式埋入有导电构件605。该导电构件605与形成在基底基板601的下表面的外部电极606电连接,并且与装配于空腔C内的压电振动片603电连接。
专利文献1:日本特开2002-124845号公报
专利文献2:日本特开2006-279872号公报
发明内容
可是,在上述的2层构造型的压电振动器中,导电构件605承担这样的两大作用:堵塞贯通孔604而维持空腔C内的气密,并使压电振动片603与外部电极606导通。特别是,在与贯通孔604的密合不充分时,有可能会影响空腔C内的气密,此外,在与导电粘合剂E或外部电极606的接触不充分时,会导致压电振动片603的动作不良。因而,为了消除这种不良情况,需要在对贯通孔604的内表面牢固地密合的状态下完全堵塞贯通孔604,并且以在表面没有凹陷等的状态形成导电构件605。
但是,在专利文献1及专利文献2中,虽然记载了用导电膏(Ag膏或Au-Sn膏等)形成导电构件605的方案,但几乎没有记载实际上如何形成等的具体的制造方法。
一般在使用导电膏时,需要烧结而固化。即,需要在贯通孔604内埋入导电膏后,进行烧结而固化。可是,一旦进行烧结,导电膏所包含的有机物就会被蒸发而消失,因此通常,烧结后的体积会比烧结前减少(例如,在导电膏使用Ag膏的情况下,体积会大致减少20%左右)。因此,即使利用导电膏形成导电构件605,也有可能会在表面产生凹陷,或者在严重的情况下可能会在中心开个贯通孔。
其结果是,可能会影响空腔C内的气密,或者可能会影响压电振动片603与外部电极606的导通性。
本发明考虑上述的状况构思而成,其目的在于提供确实维持空腔内的气密并确保了压电振动片与外部电极的稳定的导通性的高质量的2层构造式表面安装型的压电振动器。此外,提供一次性有效率地制造该压电振动器的压电振动器的制造方法、具有压电振动器的振荡器、电子设备及电波钟。
本发明为了解决上述课题并达成相关目的而提供以下方案。
(1)本发明的压电振动器的制造方法,利用基底基板用圆片(wafer)和盖基板用圆片而一次性制造多个在互相接合的基底基板与盖基板之间形成的空腔内密封了压电振动片的压电振动器,其特征在于,包括:凹部形成工序,在所述盖基板用圆片形成多个在叠合了两圆片时形成所述空腔的空腔用的凹部;贯通电极形成工序,利用具有平板状的基座部和从所述基座部上沿着与所述基座部的表面大致正交的方向延伸的芯材部的导电性的铆钉体,在所述基底基板用圆片形成多个贯通所述圆片的贯通电极;迂回电极形成工序,在所述基底基板用圆片的上表面形成多个对于所述贯通电极电连接的迂回电极;装配工序,通过所述迂回电极将多个所述压电振动片接合到所述基底基板用圆片的上表面;叠合工序,叠合所述基底基板用圆片与所述盖基板用圆片,在由所述凹部和两圆片包围的所述空腔内收纳压电振动片;接合工序,接合所述基底基板用圆片和所述盖基板用圆片,使所述压电振动片密封于所述空腔内;外部电极形成工序,在所述基底基板用圆片的下表面形成多个与所述贯通电极电连接的外部电极;以及切断工序,切断已接合的所述两圆片,小片化为多个所述压电振动器,所述贯通电极形成工序具有:贯通孔形成工序,在所述基底基板用圆片形成多个贯通所述圆片的贯通孔;设置工序,将所述铆钉体的芯材部插入这些多个贯通孔内,直至使所述基座部与所述基底基板用圆片接触,并且在所述芯材部与所述贯通孔之间配置由玻璃材料构成的连接材料;烧结工序,在既定温度下烧结所述连接材料,使所述贯通孔、所述连接材料、和所述铆钉体固定成一体;以及研磨工序,在烧结后,至少对所述基底基板用圆片的上下表面之中配置有所述基座部的面进行研磨,除去所述基座部并使所述芯材部露出于所述基底基板用圆片的上下两表面。
依据本发明的压电振动器的制造方法,由于在进行贯通电极形成工序时,利用所述铆钉体及所述连接材料而不是利用导电膏,所以能够确实维持空腔内的气密,并且,能够制造确保压电振动片和外部电极的稳定的导通性的高质量的2层构造式表面安装型的压电振动器。此外,由于使用基底基板用圆片及盖基板用圆片,能够一次性有效率地制造该压电振动器,并能谋求低成本化。
(2)作为所述芯材部,使用仅以与所述基底基板用圆片大致相同的厚度延伸并且前端形成为平坦的材料;作为所述连接材料,使用两端平坦且以与所述基底基板用圆片大致相同的厚度形成的筒体;在进行所述设置工序时,向所述多个贯通孔内埋入所述筒体,并且将所述铆钉体的芯材部插入所述筒体的中心孔内,直至使基座部与基底基板用圆片接触;在进行所述研磨工序时,研磨而除去所述基座部也可。
这时,首先对盖基板用圆片进行形成多个空腔用的凹部的凹部形成工序。这些凹部是在后面进行叠合两圆片时成为空腔的凹部。
此外,与上述工序同时或在上述工序前后的定时,进行在基底基板用圆片形成多个贯通电极的贯通电极形成工序。此时,以在后面叠合两圆片时收纳于形成在盖基板用圆片的凹部内的方式形成多个贯通电极。
对该贯通电极形成工序进行详细说明,则首先进行在基底基板用圆片形成多个贯通该圆片的贯通孔的贯通孔形成工序。接着,进行在这些多个贯通孔内按压而埋入由玻璃材料构成的筒体,并且向筒体的中心孔插入铆钉体的芯材部的设置工序。该时,将芯材部插入至使铆钉体的基座部接触到基底基板用圆片为止。所以,能够使芯材部的两端成为与基底基板用圆片的表面大致共面的状态。
假设将没有基座部的单一的芯材部插入中心孔时,需要调整芯材部的两端的位置,使之与基底基板用圆片的表面共面。但是,由于利用基座部上形成有芯材部的铆钉体,所以仅仅通过压入至使基座部与基底基板用圆片接触为止的简单作业,就能容易且可靠地使芯材部的两端与基底基板用圆片的表面共面。因而,能够提高设置工序时的作业性。
而且,通过使基座部与基底基板用圆片的表面接触,能够同时进行比铆钉体先压入而埋入的筒体的位置调整。因而,能够使筒体的两端对基底基板用圆片的表面大致共面。
如此,在进行设置工序时,能够容易且可靠地将筒体及芯材部的两端都成为与基底基板用圆片的表面大致共面的状态。
进而,由于基座部形成为平板状,在设置工序后接着进行的烧结工序为止的期间,即便将基底基板用圆片承载于台上等的平面上,也不会晃动而稳定。在这一点上,也能提高作业性。
接着,进行在既定温度下烧结埋入的筒体的烧结工序。由此,贯通孔、埋入于贯通孔内的筒体、及插入于筒体的铆钉体互相固接。在进行该烧结时,逐个基座部进行烧结,因此能够将筒体及芯材部的两端都与基底基板用圆片的表面大致共面状态,将两者固定成一体。接着,进行烧结后研磨而除去铆钉体的基座部的研磨工序。由此,能够除去起到筒体及芯材部的定位作用的基座部,并能只将芯材部留在筒体的内部。
其结果是,能够得到多个、筒体与芯材部固定成一体的贯通电极。
特别是,在形成贯通电极时,与以往的贯通电极不同,不使用膏而由玻璃材料制的筒体和导电性的芯材部形成贯通电极。假设利用了膏的情况下,当烧结时膏内所包含的有机物会被蒸发,因此膏的体积会比烧结前显著减少。所以,假设向贯通孔内只埋入了膏的情况下,在烧结后膏的表面会产生较大的凹陷。
但是,如上述那样不使用膏,而利用筒体和铆钉体,所以不用担心烧结后在表面出现较大的凹陷。此外,通过烧结而筒体的体积有可能减少一些,但属于可忽略的范围,即,不会像膏那样显著至出现明显的凹陷的程度。
因而,如上述那样,基底基板用圆片的表面和筒体及芯材部的两端成为大致共面的状态。即,能够使基底基板用圆片的表面和贯通电极的表面成为大致共面的状态。
接着,进行迂回电极形成工序,即在基底基板用圆片的上表面对导电材料进行构图,形成多个对各贯通电极分别电连接的迂回电极。这时,迂回电极形成为在后续叠合两圆片时,收纳于形成在盖基板用圆片的凹部内。
特别是,由筒体及芯材部构成的贯通电极如上述那样成为与基底基板用圆片的上表面大致共面的状态。所以,在基底基板用圆片的上表面构图的迂回电极以与贯通电极在之间不产生间隙等地密合的状态接触。由此,能够使迂回电极与贯通电极可靠地导通。
接着,进行通过各迂回电极在基底基板用圆片的上表面接合多个压电振动片的装配工序。由此,接合后的各压电振动片成为经由迂回电极而对贯通电极导通的状态。在结束装配后,进行叠合基底基板用圆片与盖基板用圆片的叠合工序。由此,接合后的多个压电振动片成为收纳于由凹部和两圆片包围的空腔内的状态。
接着,进行将叠合后的两圆片接合的接合工序。由此,两圆片牢固地密合,所以能够将压电振动片密封于空腔内。此时,形成在基底基板用圆片的贯通孔被贯通电极堵塞,所以空腔内的气密不会通过贯通孔而受损失。特别是,通过烧结而筒体和芯材部固定成一体,并且它们对贯通孔牢固地固接,因此能够可靠地维持空腔内的气密。
接着,进行外部电极形成工序,即在基底基板用圆片的下表面对导电材料进行构图,形成多个与各贯通电极分别电连接的外部电极。在这种情况下也与形成迂回电极时同样地,贯通电极成为与基底基板用圆片的下表面大致共面的状态,因此构图后的外部电极以与贯通电极在之间不产生间隙等而密合的状态接触。由此,能够使外部电极与贯通电极可靠地导通。通过该工序,利用外部电极能够使密封于空腔内的压电振动片动作。
最后,进行将接合的基底基板用圆片及盖基板用圆片切断而小片化为多个压电振动器的切断工序。
其结果是,能够一次性制造多个在互相接合的基底基板与盖基板之间形成的空腔内密封了压电振动片的2层构造式表面安装型的压电振动器。
特别是,由于能以对基底基板大致共面的状态形成贯通电极,能够使贯通电极可靠地对迂回电极及外部电极密合。其结果是,能够确保压电振动片与外部电极的稳定的导通性,并能提高动作性能的可靠度而谋求高质量化。而且,由于利用导电性的芯材部来构成贯通电极,能够得到非常稳定的导通性。
此外,关于空腔内的气密而言也能可靠地维持,因此在这一点上也能谋求高质量化。
(3)作为所述简体,使用所述烧结前预先被临时烧结的材料也可。
这时,由于筒体预先被临时烧结,在其后进行烧结时不易产生变形或体积减少等。所以,能够形成更加高质量的贯通电极,并能使空腔内的气密更加可靠。其结果是,能谋求压电振动器的更进一步的高质量化。
(4)作为所述连接材料,使用膏状的玻璃料(frit);在进行所述设置工序时,在所述多个贯通孔中配置所述铆钉体的芯材部,并且在所述基底基板用圆片的上下表面中与配置有所述基座部的面相反侧的面涂敷所述玻璃料,在所述贯通孔与所述铆钉体的芯材部的间隙填充所述玻璃料;在进行所述研磨工序时,对所述基底基板用圆片的上下表面中配置有所述基座部的面进行研磨而除去所述基座部,并且研磨所述基底基板用圆片的所述相反侧的面而使所述芯材部露出;所述研磨工序前的所述芯材部的长度形成为比所述基底基板用圆片的厚度短也可。
这时,在基底基板用圆片形成贯通电极时,使用具有其长度比贯通电极的厚度短的芯材部的铆钉体,因此在烧结玻璃料,而将贯通孔、玻璃料、和铆钉体的芯材部固定成一体为止的期间,抑制芯材部与哪一部分接触等而倾斜,能够确保压电振动片与外部电极稳定导通,并且能够提高成品率。
(5)所述设置工序还包括用擦干器(squeegee)除去所述相反侧的面多余涂敷的所述玻璃料的玻璃料除去工序;在所述玻璃料除去工序中,设定所述芯材部的长度,以使所述擦干器与所述铆钉体的芯材部不会接触也可。
通常,将膏状的玻璃料填充到贯通孔时,没有填充到贯通孔内的玻璃料会漏出到基底基板用圆片的上下表面中与配置有基座部的面相反侧的面,因此最好在烧结前将多余的玻璃料除去,这时,能够使用擦干器来进行玻璃料的填充及除去。此外,通过将铆钉体的芯材部的长度设定为比基底基板用圆片的厚度短,且为不与擦干器接触的长度,能够确实抑制玻璃料除去工序中芯材部的倾斜。因而,能够确保压电振动片与外部电极稳定导通,并能提高成品率。
(6)所述芯材部的长度形成为比所述基底基板用圆片的厚度短出0.02mm以上也可。
这时,能够更加可靠地抑制玻璃料除去工序中擦干器与芯材部的接触。
(7)作为所述连接材料,使用玻璃料;所述设置工序包括:芯材部插入工序,从所述基底基板用圆片的一侧向形成在所述基底基板用圆片的多个所述贯通孔的各贯通孔内部插入所述铆钉体的芯材部;固定夹具配置工序,在所述基底基板用圆片的所述一侧配置用于将所述芯材部插入于所述基底基板用圆片的状态的所述铆钉体的基座部夹在与所述基底基板用圆片之间而限制所述铆钉体的姿势的固定夹具;玻璃料填充工序,以堵塞所述贯通孔的内周壁与所述铆钉体之间的方式填充所述玻璃料;以及夹入工序,利用使所述固定夹具与所述基底基板用圆片互相密接的按压夹具,使所述铆钉体的基座部被夹入所述基底基板用圆片与所述固定夹具之间,从而使所述基座部的表面抵接到所述基底基板用圆片,以使所述铆钉体的芯材部的轴线与所述贯通孔的轴线互相平行的方式限制所述铆钉体的姿势,在进行所述烧结工序时,利用所述按压夹具使所述铆钉体的基座部被夹入所述基底基板用圆片与所述固定夹具之间,在此状态下进行烧结;在进行所述研磨工序时,研磨而除去所述铆钉体的基座部,并且研磨所述基底基板用圆片的两面也可。
这时,在进行设置工序时,首先进行从基底基板用圆片的一侧向形成在基底基板用圆片的多个贯通孔的各贯通孔内部插入铆钉体的芯材部的芯材部插入工序。
在芯材部插入工序的前后或者同时的定时,进行将固定夹具配置在基底基板用圆片的所述一侧的固定夹具配置工序。
接着,进行以堵塞贯通孔的内周壁与铆钉体之间的方式填充玻璃料的玻璃料填充工序。
在玻璃料填充工序的前后的定时,进行利用按压夹具使铆钉体的基座部被夹入基底基板用圆片与固定夹具之间的夹入工序。由此,能够限制铆钉体的姿势,使得基座部的表面抵接到基底基板用圆片,并使铆钉体的芯材部的轴线与贯通孔的轴线互相平行。
接着,进行加热玻璃料进行烧结的烧结工序。由此,能够使贯通孔、铆钉体、和玻璃料固定成一体。
特别是,通过使固定夹具与基底基板用圆片互相密接的按压夹具,在基底基板用圆片与固定夹具之间夹入铆钉体的基座部的状态下进行烧结,因此可靠地确保夹入铆钉体的基座部的状态。
因此,在使铆钉体的基座部的表面抵接到基底基板用圆片的状态下烧结,使基座部不会对基底基板用圆片倾斜地固定。
此外,在使铆钉体的芯材部的轴线与贯通孔的轴线互相平行的状态下烧结,使芯材部的轴线不会对贯通孔的轴线倾斜地固定。因而,贯通孔内的空间不会被芯材部划分为不均匀,不会出现玻璃料在宽广的空间填充的情形,因此能够抑制因烧结而在玻璃料的表面形成凹部,或在玻璃料的内部形成中空部。
接着,进行研磨工序,即研磨而除去铆钉体的基座部,并且研磨基底基板用圆片的两面。
特别是,由于铆钉体的基座部不会对基底基板用圆片倾斜而固定,所以基底基板用圆片与铆钉体的接触面积较宽,且在研磨而除去基座部时作用于基底基板用圆片的力不会局部集中。所以,能够抑制在基底基板用圆片产生裂纹。
此外,由于抑制在玻璃料形成凹部或中空部,所以能够极小地抑制研磨工序后残留于玻璃料的表面的台阶差部,并能使玻璃料成为与基底基板用圆片大致共面的状态。因此,能够抑制形成在玻璃料的表面的迂回电极的厚度不均匀而局部变薄,并能提高迂回电极的可靠度。由此,可以确保压电振动片与贯通电极稳定导通,并能确保使压电振动片与外部电极更加稳定导通。
进而,由于铆钉体的芯材部的轴线不会相对贯通孔的轴线倾斜,即便在经过研磨工序而使芯材部露出之后,也能可靠地确保基底基板用圆片所需的厚度。
(8)在进行所述夹入工序时,利用所述按压夹具,将互相叠合的所述固定夹具及所述基底基板用圆片在各自的外侧表面夹持也可。
这时,利用按压夹具,仅仅将互相叠合的固定夹具及基底基板用圆片在各自的外侧表面夹持,能够使两者互相密接。
(9)作为所述连接材料,使用玻璃料;在进行所述设置工序时,向所述多个贯通孔的各贯通孔内部,插入所述铆钉体的芯材部,直至所述基座部与所述基板用圆片接触,并且填充所述玻璃料,以堵塞所述贯通孔的内周壁与所述铆钉体之间;在进行所述研磨工序时,研磨而除去所述铆钉体的基座部,并且研磨所述基底基板用圆片的两面;所述贯通电极形成工序具备平坦面形成工序,在所述研磨工序之后向所述玻璃料的上表面的凹部埋入埋入材料,并且在所述玻璃料的上表面侧形成平坦面也可。
这时,首先进行在盖基板用圆片形成多个空腔用的凹部的凹部形成工序。这些凹部是在后续将两圆片叠合时成为空腔的凹部。
此外,与上述工序同时或者在前后的定时,进行在基底基板用圆片形成多个贯通电极的贯通电极形成工序。这时,多个贯通电极形成为在后续将两圆片叠合时收纳于形成在盖基板用圆片的凹部内。
对于该贯通电极形成工序做详细说明,则首先进行在基底基板用圆片形成多个沿上下方向贯通该圆片的贯通孔的贯通孔形成工序。接着,进行设置工序,即向这些多个贯通孔的各贯通孔内部插入铆钉体的芯材部,并且以堵塞贯通孔的内周壁与铆钉体之间的方式填充玻璃料。该时,将芯材部插入至铆钉体的基座部接触到基底基板用圆片为止。
接着,进行将埋入的玻璃料烧结的烧结工序。由此,贯通孔、铆钉体、和玻璃料互相固接。接着,进行研磨工序,即在烧结后研磨而除去铆钉体的基座部,将所述基底基板用圆片的两面研磨至铆钉体的芯材部露出为止。该结果,芯材部作为以贯通基底基板用圆片的方式形成的贯通电极起作用。该贯通电极由导电性的芯材部形成,能够确保稳定的导通性。
在此,通过进行研磨工序,有时会使烧结后在玻璃料内部包围气泡的方式固化的部分成为微小的凹部而露出于表面。因此,接着进行平坦面形成工序,即向玻璃料的上表面的凹部埋入埋入材料,并且在玻璃料的上表面侧形成平坦面。
经以上工序结束贯通电极形成工序。
接着,进行在基底基板用圆片的上表面形成多个对贯通电极电连接的迂回电极的迂回电极形成工序。这时,将迂回电极形成为在后续叠合两圆片时被收纳于形成在盖基板用圆片的凹部内。
接着,进行将多个压电振动片分别通过迂回电极接合至基底基板用圆片的上表面的装配工序。由此,接合后的各压电振动片成为经由迂回电极而对贯通电极导通的状态。在结束装配后,进行将基底基板用圆片与盖基板用圆片叠合的叠合工序。由此,接合后的多个压电振动片成为收纳于由凹部和两圆片包围的空腔内的状态。接着,进行将叠合后的两圆片接合的接合工序。由此,能够将压电振动片密封于空腔内。
接着,进行在基底基板用圆片的下表面形成多个与贯通电极电连接的外部电极的外部电极形成工序。通过该工序,利用外部电极,能够使密封于空腔内的压电振动片动作。
最后,进行切断已接合的基底基板用圆片及盖基板用圆片而小片化为多个压电振动器的切断工序。
其结果,能够一次性制造多个在互相接合的基底基板与盖基板之间形成的空腔内密封了压电振动片的2层构造式表面安装型的压电振动器。
特别是,即便在玻璃料的上表面形成有微小的凹部,通过进行平坦面形成工序,在玻璃料的上表面侧形成平坦面,因此能以均匀的厚度形成迂回电极。因而,能够使迂回电极因随时间劣化等而局部上断线的可能性极小,其结果是,能够确保压电振动片与外部电极更加稳定导通。由此,能够提高压电振动器的可靠度。
(10)作为所述埋入材料,使用导电材料也可。
这时,埋入材料使用导电材料,因此即便在贯通电极与迂回电极之间配置有埋入材料,也能维持两电极间的导通性。因而,在进行平坦面形成工序时,即便用埋入材料覆盖贯通电极的方式形成平坦面,也能确保上述的导通性。即,无需仅以玻璃料的上表面的凹部为目标埋入埋入材料,所以能够容易地进行平坦面形成工序。
(11)所述平坦面形成工序包括:埋入工序,向所述玻璃料的上表面的凹部埋入埋入材料;以及平坦化工序,研磨所述埋入材料,由所述埋入材料的表面和所述玻璃料的上表面,形成与所述基底基板用圆片的上表面共面的所述平坦面也可。
这时,作为平坦面形成工序,首先进行向玻璃料的上表面的凹部埋入埋入材料的埋入工序。接着,进行研磨埋入材料的平坦化工序。此时,由埋入材料的表面和玻璃料的上表面,形成与基底基板用圆片的上表面共面这样的平坦面。即,使埋入材料的表面、玻璃料的上表面、和基底基板用圆片的上表面共面。
特别是,在进行平坦化工序时,研磨埋入材料而由埋入材料的表面和玻璃料的上表面形成平坦面。因而,在埋入工序中,向玻璃料的上表面的凹部埋入埋入材料时,即便以覆盖贯通电极的方式埋入,也能在进行平坦化工序时除去覆盖贯通电极的部分,因此能够确保贯通电极与迂回电极的导通性。即,无需只以玻璃料的上表面的凹部为目标埋入埋入材料,所以能够容易进行平坦面形成工序。
(12)作为所述埋入材料,使用热膨胀系数与所述玻璃料大致相等的材料也可。
这时,由于埋入材料及玻璃料的热膨胀系数大致相等,即便在接合压电振动片时等情况下加热埋入材料及玻璃料,也能稳定地维持两者的密合状态。因而,能够维持迂回电极与贯通电极的密合状态,并能可靠地确保两者的导通性。
(13)作为所述埋入材料,使用熔点低于所述玻璃料的材料也可。
这时,由于作为埋入材料使用其熔点低于玻璃料的材料,所以即使在平坦面形成工序中向玻璃料的上表面的凹部埋入埋入材料之际,使用熔解的埋入材料,也不会使玻璃料熔解而能埋入凹部。
(14)作为所述基底基板用圆片及所述芯材部,分别使用其热膨胀系数与所述连接材料大致相等的材料也可。
这时,由于作为基底基板用圆片及芯材部,分别使用热膨胀系数与连接材料大致相等的材料,所以在进行烧结时使三者分别以同样的方式热膨胀。因而,能够形成更加高质量的贯通电极,其结果是,能够谋求压电振动器的更进一步的高质量化。
(15)作为所述基底基板用圆片,使用与所述连接材料相同的玻璃材料构成的圆片;作为所述芯材部,使用其热膨胀系数与所述连接材料大致相等的材料也可。
这时,由于作为基底基板用圆片使用与连接材料相同的玻璃材料构成的圆片,并且作为芯材部使用其热膨胀系数与连接材料大致相等的材料,所以在进行烧结时使三者分别以同样的方式热膨胀。因而,能够形成更加高质量的贯通电极,其结果是,能够谋求压电振动器的更进一步的高质量化。
(16)在所述装配工序前,具备在基底基板用圆片的上表面形成当叠合所述基底基板用圆片与所述盖基板用圆片时包围所述凹部的周围的接合膜的接合膜形成工序;在进行所述接合工序时,通过所述接合膜而将所述两圆片阳极接合也可。
这时,由于能够通过接合膜而将基底基板用圆片和盖基板用圆片阳极接合,所以能够更加牢固地接合两圆片而提高空腔内的气密性。因而,能够使压电振动片更加高精度地振动,并能谋求更进一步的高质量化。
(17)在进行所述装配工序时,利用导电性的凸点(bump)来将所述压电振动片凸点接合也可。
这时,由于将压电振动片凸点接合,能够使压电振动片从基底基板的上表面仅浮上凸点的厚度。因此,能够很自然地确保使压电振动片的振动所需的最低限度的振动间隙。因而,能够进一步提高压电振动器的动作性能的可靠度。
(18)此外,本发明的固定夹具为实施上述(1)至(17)中任一项所述的压电振动器的制造方法而使用的固定夹具,其中包括:板状的固定夹具主体;将所述基底基板用圆片对所述固定夹具主体的表面进行定位的定位部;以及多个铆钉用凹部,在所述固定夹具主体的表面中,与通过所述定位部来定位的所述基底基板用圆片的各所述贯通孔对置的位置,形成为底面平坦、深度与所述铆钉体的基座部的厚度大致相等且所述底面侧的内周壁的内径与所述基座部的外径大致相等。
依据本发明的固定夹具,由于使用具有定位部的固定夹具主体,能够容易进行基底基板用圆片对固定夹具的定位。
此外,铆钉用凹部形成在与通过定位部来定位的基底基板用圆片的各贯通孔对置的位置,因此在对铆钉用凹部配置了铆钉体的基座部的状态下将基底基板用圆片对固定夹具进行定位,由此能够容易在各贯通孔内配置铆钉体的芯材部。
进而,由于铆钉用凹部为底面平坦、深度与铆钉体的基座部的厚度大致相等,所以在铆钉用凹部配置铆钉体的基座部的状态下使固定夹具与基底基板用圆片互相密接,由此能够容易地将铆钉体的基座部的表面抵接到基底基板用圆片。
而且,由于铆钉用凹部形成为底面侧的内周壁的内径与基座部的外径大致相等,通过在铆钉用凹部配置铆钉体的基座部,能够用铆钉用凹部的底面侧的内周壁保持铆钉体的基座部的周面。由此,即便对铆钉体有外力作用的情况下,也能抑制铆钉体的姿势的变化。
(19)所述铆钉用凹部形成为开口端部随着向所述铆钉用凹部的底面侧其直径逐渐缩小的锥状也可。
这时,作为固定夹具,使用铆钉用凹部的开口端部形成为随着向该铆钉用凹部的底面侧其直径逐渐缩小的锥状的夹具,因此能够将铆钉体的基座部顺利插入到铆钉用凹部。所以,在将基座部插入铆钉用凹部时不会出现基座部的倾斜,因此能够更加稳定地限制铆钉体的姿势。
(20)此外,本发明的压电振动器,其中包括:基底基板;盖基板,其形成有空腔用的凹部,以使所述凹部与所述基底基板对置的状态下接合至所述基底基板;压电振动片,在收纳于利用所述凹部而在所述基底基板与所述盖基板之间形成的空腔内的状态下,接合至所述基底基板的上表面;外部电极,其形成在所述基底基板的下表面;贯通电极,其以贯通所述基底基板的方式形成,维持所述空腔内的气密,并且对所述外部电极电连接;以及迂回电极,其形成在所述基底基板的上表面,并对所接合的所述压电振动片电连接所述贯通电极,所述贯通电极由筒体和导电性的芯材部形成,该筒体用玻璃材料形成为两端平坦且厚度与所述基底基板大致相同的筒状,埋入于贯通所述基底基板的贯通孔内;该芯材部形成为两端平坦且厚度与所述基底基板大致相同,插入至所述筒体的中心孔,通过烧结,所述贯通孔、所述筒体、和所述芯材部固定成一体。
依据本发明的压电振动器,能够发挥与上述(1)所述的压电振动器的制造方法同样的作用效果。
(21)所述筒体在所述烧结前预先被临时烧结也可。
这时,能够发挥与上述(3)所述的压电振动器的制造方法同样的作用效果。
(22)所述基底基板及所述芯材部的各自的热膨胀系数与所述筒体大致相等也可。
这时,能够发挥与上述(14)所述的压电振动器的制造方法同样的作用效果。
(23)所述基底基板用与所述筒体相同的玻璃材料形成;所述芯材部的热膨胀系数与所述筒体大致相等也可。
这时,能够发挥与上述(15)所述的压电振动器的制造方法同样的作用效果。
(24)此外,本发明的压电振动器,其中包括:基底基板;盖基板,其形成有空腔用的凹部,以使所述凹部与所述基底基板对置的状态下接合至所述基底基板;压电振动片,在收纳于利用所述凹部在所述基底基板与所述盖基板之间形成的空腔内的状态下,接合至所述基底基板的上表面;外部电极,其形成在所述基底基板的下表面;贯通电极,其在沿上下方向贯通所述基底基板的贯通孔内,以贯通所述基底基板的方式形成,并对所述外部电极电连接;以及迂回电极,其在所述基底基板的上表面形成,对所接合的所述压电振动片电连接所述贯通电极,所述压电振动器具备:玻璃料,其以堵塞形成在所述基底基板的所述贯通孔的内周壁与所述贯通电极之间的方式填充,并且在上表面形成有凹部;以及埋入材料,其埋入所述玻璃料的上表面的凹部并且在所述玻璃料的上表面侧形成平坦面。
依据本发明的压电振动器,能够发挥与上述(9)所述的压电振动器的制造方法同样的作用效果。
(25)所述埋入材料也可以为导电材料。
这时,能够发挥与上述(10)所述的压电振动器的制造方法同样的作用效果。
(26)所述埋入材料由所述埋入材料的表面和所述玻璃料的上表面形成与所述基底基板的上表面共面的所述平坦面也可。
这时,能够发挥与上述(11)所述的压电振动器的制造方法同样的作用效果。
(27)所述埋入材料的热膨胀系数与所述玻璃料大致相等也可。
这时,能够发挥与上述(12)所述的压电振动器的制造方法同样的作用效果。
(28)所述埋入材料的熔点比所述玻璃料低也可。
这时,能够发挥与上述(13)所述的压电振动器的制造方法同样的作用效果。
(29)所述基底基板及所述盖基板通过以包围所述凹部的周围的方式形成在两基板之间的接合膜来阳极接合也可。
这时,能够发挥与上述(16)所述的压电振动器的制造方法同样的作用效果。
(30)所述压电振动片利用导电性的凸点来凸点接合也可。
这时,能够发挥与上述(17)所述的压电振动器的制造方法同样的作用效果。
(31)此外,本发明的振荡器,使上述(20)至(30)中的任一项所述的压电振动器作为振子电连接到集成电路。
(32)此外,本发明的电子设备使上述(20)至(30)中的任一项所述的压电振动器电连接至计时部。
(33)此外,本发明的电波钟使上述(20)至(30)中的任一项所述的压电振动器电连接至滤波部。
依据上述振荡器、电子设备及电波钟,由于具备空腔内的气密可靠且提高了动作的可靠度的高质量的压电振动器,同样能提高动作的可靠度并谋求高质量化。
(发明效果)
依据本发明的压电振动器,可以做成能够可靠地维持空腔内的气密,并且确保压电振动片与外部电极的稳定的导通性的高质量的2层构造式表面安装型的压电振动器。
此外,依据本发明的压电振动器的制造方法,能够一次性有效率地制造上述的压电振动器,并能谋求低成本化。
此外,依据本发明的固定夹具,能够可靠地实施上述的制造方法。
此外,依据本发明的振荡器、电子设备及电波钟,由于具备上述的压电振动器,同样能提高动作的可靠度并谋求高质量化。
附图说明
图1是表示本发明的压电振动器的第一实施方式的外观斜视图。
图2是图1所示的压电振动器的内部结构图,是拆下盖基板的状态下俯视压电振动器的图。
图3是沿着图2所示的A-A线的压电振动器的剖视图。
图4是图1所示的压电振动器的分解斜视图。
图5是构成图1所示的压电振动器的压电振动片的俯视图。
图6是图5所示的压电振动片的仰视图。
图7是沿图5所示的剖面箭头B-B的图。
图8是构成图3所示的贯通电极的筒体的斜视图。
图9是表示制造图1所示的压电振动器时的流程的流程图。
图10是表示沿着图9所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在成为盖基板的本原的盖基板用圆片形成多个凹部的状态的图。
图11是表示沿着图9所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在成为基底基板的本原的基底基板用圆片形成一对贯通孔的状态的图。
图12是从基底基板用圆片的剖面观察图11所示的状态的图。
图13是在沿着图9所示的流程图制造压电振动器时利用的铆钉体的斜视图。
图14是表示沿着图9所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图12所示的状态之后,向贯通孔内埋入筒体并且向筒体的中心孔插入了铆钉体的芯材部的状态的图。
图15是表示沿着图9所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图14所示的状态之后,烧结筒体的状态的图。
图16是表示沿着图9所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图15所示的状态之后,研磨铆钉体的基座部的状态的图。
图17是表示沿着图9所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图16所示的状态之后,在基底基板用圆片的上表面对接合膜及迂回电极进行构图的状态的图。
图18是图17所示的状态的基底基板用圆片的整体图。
图19是表示沿着图9所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是将压电振动片收纳于空腔内的状态下阳极接合基底基板用圆片与盖基板用圆片的圆片体的分解斜视图。
图20是表示本发明的压电振动器的第二实施方式的外观斜视图。
图21是图20所示的压电振动器的内部结构图,是拆下盖基板的状态下俯视压电振动器的图。
图22是沿着图21所示的C-C线的压电振动器的剖视图。
图23是图20所示的压电振动器的分解斜视图。
图24是构成图20所示的压电振动器的压电振动片的俯视图。
图25是图24所示的压电振动片的仰视图。
图26是沿图24所示的剖面箭头D-D的图。
图27是构成图22所示的贯通电极的筒体的斜视图。
图28是表示制造图20所示的压电振动器时的流程的流程图。
图29是表示沿着图28所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在成为盖基板的本原的盖基板用圆片形成多个凹部的状态的图。
图30是表示沿着图28所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在成为基底基板的本原的基底基板用圆片形成一对贯通孔的状态的图。
图31是从基底基板用圆片的剖面观察图30所示的状态的图。
图32是在沿着图28所示的流程图制造压电振动器时利用的铆钉体的斜视图。
图33是表示沿着图28所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在贯通孔内配置铆钉体并且填充玻璃料的状态的图。
图34是表示沿着图28所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示除去多余的玻璃料的状态的图。
图35是表示沿着图28所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示除去多余的玻璃料的状态的图。
图36是表示沿着图28所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图35所示的状态之后,烧结玻璃料的状态的图。
图37是表示沿着图28所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图36所示的状态之后,研磨铆钉体的基座部的状态的图。
图38是表示沿着图28所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图37所示的状态之后,在基底基板用圆片的上表面对接合膜及迂回电极进行构图的状态的图。
图39是图38所示的状态的基底基板用圆片的整体图。
图40是表示沿着图28所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是在将压电振动片收纳于空腔内的状态下阳极接合基底基板用圆片和盖基板用圆片的圆片体的分解斜视图。
图41是表示本发明的压电振动器的第三实施方式的外观斜视图。
图42是图41所示的压电振动器的内部结构图,在拆下盖基板的状态下俯视压电振动器的图。
图43是沿着图22所示的E-E线的压电振动器的剖视图。
图44是图41所示的压电振动器的分解斜视图。
图45是构成图41所示的压电振动器的压电振动片的俯视图。
图46是图45所示的压电振动片的仰视图。
图47是沿着图45所示的剖面箭头F-F的图。
图48是在本实施方式的压电振动器的制造方法中利用的基底基板用圆片的平面图。
图49是在本实施方式的压电振动器的制造方法中利用的铆钉体的斜视图。
图50是在本发明的压电振动器的制造方法中利用的固定夹具的平面图。
图51是沿着图50所示的剖面箭头G-G的图。
图52是在本发明的压电振动器的制造方法中利用的按压夹具的侧面图。
图53是表示制造图41所示的压电振动器时的流程的流程图。
图54是表示沿着图53所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在成为盖基板的本原的盖基板用圆片形成多个凹部的状态的图。
图55是表示沿着图53所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在成为基底基板的本原的基底基板用圆片形成一对贯通孔的状态的图。
图56是从基底基板用圆片的剖面观察图55所示的状态的图。
图57是表示沿着图53所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图56所示的状态之后,向贯通孔内插入铆钉体的芯材部的状态的图。
图58是表示沿着图53所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图57所示的状态之后,在基底基板用圆片的上表面侧配置固定夹具的状态的图。
图59是表示沿着图53所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图58所示的状态之后,向贯通孔内填充玻璃料的状态的图。
图60是表示沿着图53所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图59所示的状态之后,从平面上看在基底基板用圆片的周边部配置按压夹具的状态的样子的图。
图61是表示沿着图53所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图59所示的状态之后,在基底基板用圆片的周边部配置按压夹具的状态的图。
图62是表示沿着图53所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图61所示的状态之后,烧结玻璃料的状态的图。
图63是表示沿着图53所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图62所示的状态之后,研磨铆钉体的基座部的状态的图。
图64是表示沿着图53所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图63所示的状态之后,在基底基板用圆片的上表面对接合膜及迂回电极进行构图的状态的图。
图65是图64所示的状态的基底基板用圆片的整体图。
图66是表示沿着图53所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是在将压电振动片收纳于空腔内的状态下阳极接合基底基板用圆片与盖基板用圆片的圆片体的分解斜视图。
图67是表示本发明的压电振动器的第四实施方式的外观斜视图。
图68是图67所示的压电振动器的内部结构图,是拆下盖基板的状态下俯视压电振动片的图。
图69是沿着图68所示的H-H线的压电振动器的剖视图。
图70是图69所示的X部放大图。
图71是图67所示的压电振动器的分解斜视图。
图72是构成图67所示的压电振动器的压电振动片的俯视图。
图73是图72所示的压电振动片的仰视图。
图74是沿着图72所示的剖面箭头I-I的图。
图75是表示制造图67所示的压电振动器时的流程的流程图。
图76是表示沿着图75所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在成为盖基板的本原的盖基板用圆片形成多个凹部的状态的图。
图77是表示沿着图75所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在成为基底基板的本原的基底基板用圆片形成一对贯通孔的状态的图。
图78是从基底基板用圆片的剖面观察图77所示的状态的图。
图79是沿着图75所示的流程图制造压电振动器时利用的铆钉体的斜视图。
图80是表示沿着图75所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图78所示的状态之后,向贯通孔内插入铆钉体的芯材部的状态的图。
图81是表示沿着图75所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图80所示的状态之后,向贯通孔内埋入玻璃料的状态的图。
图82是表示沿着图75所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图81所示的状态之后,烧结玻璃料的状态的图。
图83是表示沿着图75所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图82所示的状态之后,研磨铆钉体的基座部的状态的图。
图84是表示沿着图75所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图83所示的状态之后,向玻璃料的上表面的凹部埋入埋入材料的状态的图。
图85是表示沿着图75所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图84所示的状态之后,在基底基板用圆片的上表面对接合膜及迂回电极进行构图的状态的图。
图86是图85所示的状态的基底基板用圆片的整体图。
图87是表示沿着图75所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是在将压电振动片收纳于空腔内的状态下阳极接合基底基板用圆片与盖基板用圆片的圆片体的分解斜视图。
图88是表示本发明的压电振动器的第五实施方式的剖视图。
图89是图88所示的Y部放大图。
图90是表示制造图88所示的压电振动器时的流程的流程图。
图91是表示沿着图90所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图83所示的状态之后,向玻璃料的上表面的凹部埋入埋入材料的状态的图。
图92是表示沿着图90所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图91所示的状态之后,研磨埋入材料的状态的图。
图93是表示沿着图90所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图,是表示在图92所示的状态之后,研磨埋入材料的状态的图。
图94是表示本发明的振荡器的一个实施方式的结构图。
图95是表示本发明的电子设备的一个实施方式的结构图。
图96是表示本发明的电波钟的一个实施方式的结构图。
图97是传统压电振动器的内部结构图,是拆下盖基板的状态下俯视压电振动器的图。
图98是图23所示的压电振动器的剖视图。
附图标记说明
1、101、201、401、470压电振动器;2、102、202、402基底基板;3、103、203、403盖基板;3a、103a、203a、403a空腔用的凹部;4、104、204、404压电振动片;6、106筒体;6a、106c筒体的中心孔;106a膏状的玻璃料;206、406玻璃料;7、107、207、407芯材部;8、108、208、408基座部;9、109、209、409铆钉体;30、31、130、131、230、231、430、431贯通孔(throughhole);32、33、132、133、232、233、432、433贯通电极;35、135、235、435接合膜;36、37、136、137、236、237、436、437迂回电极;38、39、138、139、238、239、438、439外部电极;40、140、240、440基底基板用圆片;50、150、250、450盖基板用圆片;145擦干器;405、471埋入材料;405a、471a平坦面;406a、406b玻璃料的凹部;500振荡器;501振荡器的集成电路;510便携信息设备(电子设备);513电子设备的计时部;530电波钟;531电波钟的滤波部;A 固定夹具;A1固定夹具主体;A2定位凹部(定位部);A3铆钉用凹部;A31开口端部;A32底面;B 按压夹具;C 空腔;P 凸点。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下,参照图1至图19,对本发明的压电振动器的制造方法及用该制造方法制造的压电振动器的第一实施方式进行说明。
如图1至图4所示,本实施方式的压电振动器1,形成为由基底基板2和盖基板3层叠为2层的箱状,是在内部的空腔C内收纳了压电振动片4的表面安装型压电振动器。
此外,在图4中为了方便图示而省略了后面描述的激振电极15、引出电极19、20、装配电极16、17及重锤金属膜21的图示。
如图5至图7所示,压电振动片4是由水晶、钽酸锂或铌酸锂等的压电材料形成的音叉型振动片,在被施加既定电压时振动。
该压电振动片4具有:平行配置的一对振动腕部10、11;将该一对振动腕部10、11的基端侧固定成一体的基部12;形成在一对振动腕部10、11的外表面上并使一对振动腕部10、11振动的由第一激振电极13和第二激振电极14构成的激振电极15;以及与第一激振电极13及第二激振电极14电连接的装配电极16、17。
此外,本实施方式的压电振动片4具备在一对振动腕部10、11的两主表面上沿着振动腕部10、11的长边方向分别形成的沟部18。该沟部18从振动腕部10、11的基端一侧形成至大致中间附近。
由第一激振电极13和第二激振电极14构成的激振电极15是使一对振动腕部10、11以既定的谐振频率在彼此接近或分离的方向上振动的电极,在一对振动腕部10、11的外表面,以分别电性切断的状态构图而形成。具体而言,如图7所示,第一激振电极13主要形成在一个振动腕部10的沟部18上和另一振动腕部11的两侧面上,第二激振电极14主要形成在一个振动腕部10的两侧面上和另一振动腕部11的沟部18上。
此外,第一激振电极13及第二激振电极14,如图5及图6所示,在基部12的两主表面上,分别经由引出电极19、20电连接至装配电极16、17。再者压电振动片4成为经由该装配电极16、17被施加电压。
此外,上述的激振电极15、装配电极16、17及引出电极19、20,通过覆盖例如铬(Cr)、镍(Ni)、铝(Al)或钛(Ti)等的导电膜来形成。
此外,在一对振动腕部10、11的前端侧覆盖了用于进行调整(频率调整)的重锤金属膜21,以使本身的振动状态在既定频率的范围内振动。再者,该重锤金属膜21分为粗调频率时使用的粗调膜21a和微调时使用的微调膜21b。利用这些粗调膜21a及微调膜21b进行频率调整,从而能够使一对振动腕部10、11的频率落入器件的标称频率范围内。
这样构成的压电振动片4,如图3及图4所示,利用金等的凸点P,凸点接合至基底基板2的上表面。更具体地说,以在基底基板2的上表面构图的后面描述的迂回电极36、37上形成的2个凸点P上分别接触的状态凸点接合一对装配电极16、17。由此,压电振动片4以从基底基板2的上表面浮置的状态被支撑,并且成为分别电连接装配电极16、17和迂回电极36、37的状态。
上述盖基板3是用玻璃材料例如碱石灰玻璃构成的透明绝缘基板,如图1、图3及图4所示,形成为板状。并且,在接合基底基板2的接合面一侧,形成有收纳压电振动片4的矩形状的凹部3a。该凹部3a是叠合两基板2、3时成为收纳压电振动片4的空腔C的空腔用的凹部。再者,盖基板3以使该凹部3a与基底基板2一侧对置的状态对该基底基板2阳极接合。
上述基底基板2是与盖基板3同样用玻璃材料例如碱石灰玻璃构成的透明绝缘基板,如图1至图4所示,可对盖基板3叠合的大小形成为板状。
在该基底基板2形成有贯通基底基板2的一对贯通孔(throughhole)30、31。这时,一对贯通孔30、31形成为收纳于空腔C内。更详细地说,本实施方式的贯通孔30、31中,形成为使一个贯通孔30位于所装配的压电振动片4的基部12一侧,并使另一贯通孔31位于振动腕部10、11的前端侧。此外,在本实施方式中,举例说明了笔直地贯通基底基板2的贯通孔的直的(straight)形状的贯通孔,但并不限于该情况,可以是朝着基底基板2的下表面其直径逐渐缩小的剖面锥状的贯通孔。不管怎样,只要贯通基底基板2即可。
再者,在该一对贯通孔30、31形成有以埋入该贯通孔30、31的方式形成的一对贯通电极32、33。这些贯通电极32、33如图3所示,由通过烧结而对贯通孔30、31固定成一体的筒体(连接材料)6及芯材部7形成,并且完全堵塞贯通孔30、31而维持空腔C内的气密,并且承担使后面描述的外部电极38、39与迂回电极36、37导通的作用。
上述筒体6用与基底基板2相同的玻璃材料预先被临时烧结而成,如图8所示,形成为两端平坦且厚度与基底基板2大致相同的圆筒状。即,在筒体6的中心,形成有贯通筒体6的中心孔6a。而且,在本实施方式中,筒体6的外形匹配贯通孔30、31的形状而形成为圆筒状(直的形状)。并且,该筒体6如图3所示,以埋入贯通孔30、31内的状态被烧结,对贯通孔30、31牢固地固接。
上述芯材部7是用金属材料形成为圆柱状的导电性的芯材,与筒体6同样地形成为两端平坦且厚度与基底基板2的厚度大致相同。并且,该芯材部7插入筒体6的中心孔6a,通过筒体6的烧结而对筒体6牢固地固接。此外,贯通电极32、33通过导电性的芯材部7确保电导通性。
在基底基板2的上表面一侧(接合盖基板3的接合面一侧),如图1至图4所示,利用导电材料(例如,铝)构图阳极接合用的接合膜35和一对迂回电极36、37。其中接合膜35以包围形成在盖基板3的凹部3a的周围的方式沿着基底基板2的周边而形成。
此外,一对迂回电极36、37构图成为使一对贯通电极32、33中的一个贯通电极32与压电振动片4的一个装配电极16电连接,并且使另一贯通电极33与压电振动片4的另一装配电极17电连接。
更详细地说,一个迂回电极36形成在一个贯通电极32的正上方,以使该迂回电极36位于压电振动片4的基部12的正下方。此外,另一迂回电极37形成为从邻接于一个迂回电极36的位置沿着振动腕部10、11迂回到振动腕部10、11的前端侧后,位于另一贯通电极33的正上方。
并且,在该一对迂回电极36、37上分别形成有凸点P,利用该凸点P装配压电振动片4。由此,压电振动片4的一个装配电极16经由一个迂回电极36而与一个贯通电极32导通,另一装配电极17经由另一迂回电极37而与另一贯通电极33导通。
此外,在基底基板2的下表面,如图1、图3及图4所示,形成有与一对贯通电极32、33分别电连接的外部电极38、39。即,一个外部电极38经由一个贯通电极32及一个迂回电极36电连接至压电振动片4的第一激振电极13。此外,另一外部电极39经由另一贯通电极33及另一迂回电极37电连接至压电振动片4的第二激振电极14。
在使这样构成的压电振动器1动作时,对形成在基底基板2的外部电极38、39施加既定的驱动电压。由此,能够使电流在压电振动片4的由第一激振电极13及第二激振电极14构成的激振电极15中流过,并能使一对振动腕部10、11以既定频率沿着接近/分离的方向振动。并且,利用该一对振动腕部10、11的振动,能够用作时刻源、控制信号的定时源或参考信号源等。
接着,参照图9所示的流程图,对利用基底基板用圆片40和盖基板用圆片50一次性制造多个上述压电振动器1的制造方法进行说明。
最先,进行压电振动片制作工序,制作图5至图7所示的压电振动片4(S10)。具体而言,首先将未加工的朗伯(Lambert)水晶以既定角度切片而做成固定厚度的圆片。接着,研磨(lapping)该圆片而进行粗加工后,通过蚀刻来除去加工变质层,其后进行抛光(polish)等的镜面研磨加工,做成既定厚度的圆片。接着,对圆片进行清洗等的适当处理后,利用光刻技术,以压电振动片4的外形形状对圆片进行构图,并且进行金属膜的成膜及构图,形成激振电极15、引出电极19、20、装配电极16、17及重锤金属膜21。由此,能够制作出多个压电振动片4。
此外,在制作出压电振动片4后,进行谐振频率的粗调。这是通过对重锤金属膜21的粗调膜21a照射激光使一部分蒸发,从而改变重量来进行的。此外,更加高精度地调整谐振频率的微调是在装配后进行的。对此,将在后面进行说明。
接着,进行将后面成为盖基板3的盖基板用圆片50制作到刚要进行阳极接合之前的状态的第一圆片制作工序(S20)。首先,将碱石灰玻璃研磨加工至既定厚度并加以清洗后,如图10所示,形成通过蚀刻等来除去最表面的加工变质层的圆板状的盖基板用圆片50(S21)。接着,进行凹部形成工序(S22),即通过蚀刻等在盖基板用圆片50的接合面沿行列方向形成多个空腔用的凹部3a。在该时刻,结束第一圆片制作工序。
接着,与上述工序同时或者在上述工序前后的定时,进行将后面成为基底基板2的基底基板用圆片40制作到刚要进行阳极接合之前的状态的第二圆片制作工序(S30)。首先,将碱石灰玻璃研磨加工至既定厚度并加以清洗后,形成经蚀刻等而除去了最表面的加工变质层的圆板状的基底基板用圆片40(S31)。接着,进行对基底基板用圆片40形成多个一对贯通电极32、33的贯通电极形成工序(S30A)。在此,对该贯通电极形成工序进行详细说明。
首先,如图11所示,进行形成多个贯通基底基板用圆片40的一对贯通孔30、31的贯通孔形成工序(S32)。此外,图11所示的虚线M示出在后面进行的切断工序中切断的切断线。在进行该工序时,例如用喷砂(sand blast)法,从基底基板用圆片40的上表面一侧开始进行。由此,如图12所示,能够形成笔直地贯通基底基板用圆片40的直的形状的贯通孔30、31。此外,以在后面叠合两圆片40、50时收纳于形成在盖基板用圆片50的凹部3a内的方式形成多个一对贯通孔30、31。而且,形成为使一个贯通孔30位于压电振动片4的基部12一侧,并使另一贯通孔31位于振动腕部10、11的前端侧。
接着,进行设置(set)工序(S33),即向该多个贯通孔30、31内压入而埋入由玻璃材料构成的筒体6,并且向筒体6的中心孔6a插入铆钉体9的芯材部7。这时,如图13所示,作为铆钉体9,使用包括平板状的基座部8;以及从基座部8上沿着与基座部8的表面大致正交的方向而仅延伸与基底基板用圆片40大致相同的厚度并且前端形成为平坦的芯材部7的导电性的铆钉体。而且,如图14所示,将芯材部7插入至使该铆钉体9的基座部8与基底基板用圆片40接触为止。由此,能够使芯材部7的两端成为与基底基板用圆片40的表面大致共面的状态。
假设将没有基座部8的单一芯材部7插入中心孔6a时,需要调整位置,以使芯材部7的两端与基底基板用圆片40的表面共面。但是,由于利用基座部8上形成有芯材部7的铆钉体9,通过仅将基座部8压入至与基底基板用圆片40接触为止的简单作业,能够容易且可靠地使芯材部7的两端与基底基板用圆片40的表面共面。因而,能够提高设置工序时的作业性。
进而,通过使基座部8接触到基底基板用圆片40的表面,能够同时进行比铆钉体9先于压入而埋入的筒体6的位置调整。因而,能够使筒体6的两端与基底基板用圆片40的表面大致共面。
如此,在进行设置工序时,能够使筒体6及芯材部7的两端容易且可靠地成为都与基底基板用圆片40的表面大致共面的状态。
而且,基座部8形成为平板状,在设置工序后,接着进行的烧结工序为止的期间,即便将基底基板用圆片40承载于台上等的平面上,也不会出现晃动等而稳定。在这一点上,也能提高作业性。
接着,进行将埋入的筒体6在既定温度下进行烧结的烧结工序(S34)。由此,贯通孔30、31和埋入于贯通孔30、31内的筒体6和插入筒体6的铆钉体9互相固接。在进行该烧结时,逐个基座部8进行烧结,因此能够在使筒体6及芯材部7的两端都与基底基板用圆片40的表面大致共面的状态下,将两者固定成一体。接着,如图15所示,在烧结后进行研磨而除去铆钉体9的基座部8的研磨工序(S37)。由此,能够除去起到使筒体6及芯材部7定位的作用的基座部8,并能在筒体6的内部只留下芯材部7。其结果是,如图16所示,能够得到多个使筒体6与芯材部7固定成一体的一对贯通电极32、33。
特别是,在形成贯通电极32、33时,不同于以往,不使用膏而由玻璃材料制的筒体6和导电性的芯材部7形成贯通电极32、33。假设利用膏的情况下,烧结时膏内所包含的有机物会蒸发,因此膏的体积会比烧结前显著减少。所以,假设向贯通孔30、31内只埋入了膏的情况下,烧结后会在膏的表面产生较大的凹陷。
但是,如上所述,由于不使用膏而利用筒体6和铆钉体9,不用担心烧结后在表面出现较大的凹陷。此外,通过烧结而筒体6的体积有可能减少一些,但属于能够忽略的范围,不会像膏那样显著至出现明显的凹陷的程度。
因而,如上所述,基底基板用圆片40的表面和筒体6及芯材部7的两端,成为大致共面的状态。即,能够使基底基板用圆片40的表面和贯通电极32、33的表面成为大致共面的状态。此外,在进行研磨工序的时刻,结束贯通电极形成工序。
接着,如图17及图18所示,进行在基底基板用圆片40的上表面构图导电材料而形成接合膜35的接合膜形成工序(S36),并且进行形成多个分别与各一对贯通电极32、33电连接的迂回电极36、37的迂回电极形成工序(S37)。此外,图17及图18所示的虚线M示出在后面进行的切断工序中切断的切断线。
特别是,如上所述,贯通电极32、33成为与基底基板用圆片40的上表面大致共面的状态。所以,在基底基板用圆片40的上表面构图的迂回电极36、37,以在其间不发生间隙等而对贯通电极32、33密合的状态接触。由此,能够使一个迂回电极36与一个贯通电极32确实导通,并能使另一迂回电极37与另一贯通电极33确实导通。在该时刻结束第二圆片制作工序。
可是,在图9中,设工序顺序为在进行接合膜形成工序(S36)之后进行迂回电极形成工序(S37),但与此相反地,在进行迂回电极形成工序(S37)之后进行接合膜形成工序(S36)也可,并且将两工序同时进行也可。不管是何种工序顺序,都能得到相同的作用效果。因而,根据需要适宜变更工序顺序也可。
接着,进行将制作的多个压电振动片4分别经由迂回电极36、37接合至基底基板用圆片40的上表面的装配工序(S40)。首先在一对迂回电极36、37上分别形成金等的凸点P。然后,将压电振动片4的基部12承载于凸点P上后,一边将凸点P加热至既定温度一边将压电振动片4按压在凸点P。由此,压电振动片4被机械支撑于凸点P,并且装配电极16、17和迂回电极36、37成为电连接的状态。因而,在该时刻压电振动片4的一对激振电极15成为分别对一对贯通电极32、33导通的状态。
特别是,压电振动片4被凸点接合,因此以从基底基板用圆片40的上表面浮置的状态被支撑。
在压电振动片4的装配结束后,进行将盖基板用圆片50对基底基板用圆片40叠合的叠合工序(S50)。具体而言,以未图示的基准标记等为标志,将两圆片40、50对准到正确的位置。由此,所装配的压电振动片4成为被收纳于由形成在基底基板用圆片40的凹部3a和两圆片40、50包围的空腔C内的状态。
在叠合工序后,进行将叠合后的两块圆片40、50置于未图示的阳极接合装置,并在既定温度气氛下施加既定电压而阳极接合的接合工序(S60)。具体而言,对接合膜35和盖基板用圆片50之间施加既定电压。这样,在接合膜35与盖基板用圆片50的界面发生电化学反应,两者分别牢固地密合而阳极接合。从而,能够将压电振动片4密封于空腔C内,并能得到基底基板用圆片40和盖基板用圆片50接合的图19所示的圆片体60。再者,图19中,为了方便观看图面,图示了分解圆片体60的状态,并从基底基板用圆片40省略了接合膜35的图示。此外,图19所示的虚线M示出在后面进行的切断工序中切断的切断线。
可是,在进行阳极接合时,形成在基底基板用圆片40的贯通孔30、31被贯通电极32、33完全堵塞,因此空腔C内的气密不会通过贯通孔30、31而受损失。特别是,通过烧结而筒体6和芯材部7固定成为一体,并且它们对贯通孔30、31牢固地固接,因此能可靠地维持空腔C内的气密。
并且,在结束上述的阳极接合后,进行外部电极形成工序(S70),即在基底基板用圆片40的下表面对导电材料进行构图,形成多个分别与一对贯通电极32、33电连接的一对外部电极38、39。通过该工序,能够利用外部电极38、39使密封于空腔C内的压电振动片4动作。
特别是,在进行该工序时也与形成迂回电极36、37时同样,贯通电极32、33相对于基底基板用圆片40的下表面成为大致共面的状态,因此构图的外部电极38、39以不会在其间产生间隙等而对贯通电极32、33密合的状态接触。由此,能够使外部电极38、39和贯通电极32、33确实导通。
接着,在圆片体60的状态下,进行微调密封于空腔C内的各个压电振动片4的频率而使之落入既定范围内的微调工序(S80)。具体说明,则对形成在基底基板用圆片40的下表面的一对外部电极38、39施加电压而使压电振动片4振动。然后,一边测量频率一边从外部通过盖基板用圆片50而照射激光,使重锤金属膜21的微调膜21b蒸发。由此,一对振动腕部10、11的前端侧的重量发生变化,因此能够对压电振动片4的频率进行微调,以使频率落入标称频率的既定范围内。
在频率的微调结束后,进行沿着图19所示的切断线M切断已接合的圆片体60而进行小片化的切断工序(S90)。其结果是,能够一次性制造多个在互相接合的基底基板2与盖基板3之间形成的空腔C内密封了压电振动片4的图1所示的2层构造式表面安装型的压电振动器1。
再者,在进行切断工序(S90)而小片化为各个压电振动器1后,进行微调工序(S80)的工序顺序也可。但是,如上所述,通过先进行微调工序(S80),能在圆片体60的状态下进行微调,因此能更加有效率地微调多个压电振动器1。因而,能够提高生产率,所以是优选的。
其后,进行内部的电特性检查(S100)。即,测定压电振动片4的谐振频率、谐振电阻值、驱动电平特性(谐振频率及谐振电阻值的激振电力依赖性)等并加以核对。此外,将绝缘电阻特性等一并核对。并且,最后进行压电振动器1的外观检查,对尺寸或质量等进行最终核对。由此结束压电振动器1的制造。
特别是,在本实施方式的压电振动器1中,能以对基底基板2大致共面的状态形成贯通电极32、33,因此能够对迂回电极36、37及外部电极38、39可靠地密合贯通电极32、33。其结果是,能够确保压电振动片4与外部电极38、39稳定的导通,并能提高动作性能的可靠度而谋求高性能化。进而,由于利用导电性的芯材部7来构成贯通电极32、33,能得到非常稳定的导通性。
此外,也能可靠地维持空腔C内的气密,因此在这一点上也能谋求高质量化。特别是,本实施方式的筒体6在烧结前预先被临时烧结,因此在其后的烧结时的阶段难以产生变形或体积减少等。所以,能够形成高质量的贯通电极32、33,并能使空腔C内的气密更加可靠。因而,容易谋求压电振动器1的高质量化。
此外,依据本实施方式的制造方法,能够一次性制造多个上述压电振动器1,因此能谋求低成本化。而且,在进行研磨工序时,只将基座部8除去即可,因此与研磨基底基板用圆片40的两面的情况相比能够在短时间内实施研磨工序。
此外,在本实施方式中,构成为使筒体6的外形成为圆筒状,但并不限于该形状,例如,也可以形成为外径从一端朝着另一端而逐渐缩小的圆锥状。在这时也能发挥同样的作用效果。但是,这时需要使贯通孔30、31的形状成为剖面锥状而不是直的形状。即,只要筒体6的形状形成为可插入芯材部7的筒状就没有限制,可以配合贯通孔30、31的形状,适宜变更外形。
此外,筒体6的中心孔6a也可以形成为剖面角状而不是直的。这时,使芯材部7的形状成为角柱即可,而不是上述的圆柱状。在这种情况下,依然能发挥同样的作用效果。
此外,如本实施方式所示,作为基底基板2(基底基板用圆片40),优选使用其热膨胀系数与筒体6的热膨胀系数大致相等的基板,或者使用与筒体6相同的玻璃材料。具体而言,优选在基底基板2(基底基板用圆片40)使用碱石灰玻璃,在筒体6使用低熔点玻璃,或者两者都用碱石灰玻璃等。而且,在这种情况下,作为芯材部7,优选使用热膨胀系数与基底基板2(基底基板用圆片40)及筒体6大致相等的材料。
在这种情况下,进行烧结时,基底基板用圆片40、筒体6及芯材部7这三个分别以同样的方式热膨胀。因而,不会出现因热膨胀系数的差异而导致对基底基板用圆片40或筒体6过度作用压力而产生裂纹等情形,或者在筒体6与贯通孔30、31之间以及在筒体6与芯材部7之间会形成间隙的情形。所以,能够形成更加高质量的贯通电极32、33,其结果是,能够谋求压电振动器1的更进一步的高质量化。
此外,在用与筒体6相同的玻璃材料形成基底基板2(基底基板用圆片40)时,优选使用热膨胀系数大致相等的,科瓦合金(kovar)、Fe-Ni、杜梅线(Dumet wire)等作为芯材部7的材料。
(第二实施方式)
以下,参照图20至图40,对本发明的压电振动器的制造方法及用该制造方法制造的压电振动器的第二实施方式进行说明。
如图20至图23所示,本实施方式的压电振动器101形成为由基底基板102和盖基板103层叠为2层的箱状,是在内部的空腔C内收纳了压电振动片104的表面安装型压电振动器。此外,在图23中为了方便图示而省略了后面描述的激振电极115、引出电极119、120、装配电极116、117及重锤金属膜121的图示。
如图24至图26所示,压电振动片104是由水晶、钽酸锂或铌酸锂等的压电材料形成的音叉型振动片,在被施加既定电压时振动。
该压电振动片104具有:平行配置的一对振动腕部110、111;将该一对振动腕部110、111的基端侧固定成一体的基部112;形成在一对振动腕部110、111的外表面上并使一对振动腕部110、111振动的由第一激振电极113和第二激振电极114构成的激振电极115;以及与第一激振电极113及第二激振电极114电连接的装配电极116、117。
此外,本实施方式的压电振动片104具备在一对振动腕部110、111的两主表面上沿着该振动腕部110、111的长边方向分别形成的沟部118。该沟部118从振动腕部110、111的基端一侧形成至大致中间附近。
由第一激振电极113和第二激振电极114构成的激振电极115是使一对振动腕部110、111以既定的谐振频率在彼此接近或分离的方向上振动的电极,在一对振动腕部110、111的外表面,以分别电性切断的状态构图而形成。具体而言,第一激振电极113主要形成在一个振动腕部110的沟部118上和另一振动腕部111的两侧面上,第二激振电极114主要形成在一个振动腕部110的两侧面上和另一振动腕部111的沟部118上。
此外,第一激振电极113及第二激振电极114,在基部112的两主表面上,分别经由引出电极119、120电连接至装配电极116、117。再者压电振动片104成为经由该装配电极116、117被施加电压。
此外,上述的激振电极115、装配电极116、117及引出电极119、120,通过覆盖例如铬(Cr)、镍(Ni)、铝(Al)或钛(Ti)等的导电膜来形成。
在一对振动腕部110、111的前端侧覆盖了用于进行调整(频率调整)的重锤金属膜121,以使本身的振动状态在既定频率的范围内振动。再者,该重锤金属膜121分为在粗调频率时使用的粗调膜121a和在微调时使用的微调膜121b。利用这些粗调膜121a及微调膜121b进行频率调整,从而能够使一对振动腕部110、111的频率落入器件的标称频率范围内。
这样构成的压电振动片104,如图22及图23所示,利用金等的凸点P,凸点接合至基底基板102的上表面。更具体地说,以在基底基板102的上表面构图的后面描述的迂回电极136、137上形成的2个凸点P上分别接触的状态凸点接合一对装配电极116、117。由此,压电振动片104以从基底基板102的上表面浮置的状态被支撑,并且成为分别电连接装配电极116、117和迂回电极136、137的状态。
上述盖基板103是用玻璃材料例如碱石灰玻璃构成的透明绝缘基板,如图20、图22及图23所示,形成为板状。并且,在接合基底基板102的接合面一侧,形成有收纳压电振动片104的矩形状的凹部103a。
该凹部103a是叠合两基板102、103时成为收纳压电振动片104的空腔C的空腔用的凹部。并且,盖基板103以使该凹部103a与基底基板102一侧对置的状态对该基底基板102阳极接合。
上述基底基板102是与盖基板103同样用玻璃材料例如碱石灰玻璃构成的透明绝缘基板,如图20至图23所示,可对盖基板103叠合的大小形成为板状。
在该基底基板102形成有贯通该基底基板102的一对贯通孔(through hole)130、131。这时,一对贯通孔130、131形成为收纳于空腔C内。更详细地说,本实施方式的贯通孔130、131中,一个贯通孔130形成在与所装配的压电振动片104的基部112一侧对应的位置,并使另一贯通孔131形成在与振动腕部110、111的前端侧对应的位置。此外,本实施方式中,举例说明了从基底基板102的下表面随着向上表面直径逐渐缩小的剖面锥状的贯通孔,但并不限于此,也可以是笔直地贯通基底基板102的贯通孔。不管怎样,只要贯通基底基板102即可。
并且,在该一对贯通孔130、131形成有以埋入贯通孔130、131的方式形成的一对贯通电极132、133。这些贯通电极132、133如图22所示,通过经烧结而对贯通孔130、131固定成一体的筒体106及芯材部107来形成,且完全堵塞贯通孔130、131而维持空腔C内的气密,并且承担使后面描述的外部电极138、139与迂回电极136、137导通的作用。
如图27所示,上述筒体106是膏状的玻璃料(连接材料)106a被烧结而成的。筒体106形成为两端平坦且厚度与基底基板102大致相同的圆筒状。并且,在筒体106的中心,以贯通筒体106的方式配置有芯材部107。此外,在本实施方式中配合贯通孔130、131的形状而将筒体106的外形形成为圆锥状(剖面锥状)。并且,该筒体106如图22所示,以埋入贯通孔130、131内的状态被烧结,对贯通孔130、131牢固地固接。
上述芯材部107是用金属材料形成为圆柱状的导电性的芯材,与筒体106同样地形成为两端平坦且厚度与基底基板102的厚度大致相同。此外,如图22所示,在贯通电极132、133形成为完成品的情况下,如上所述,芯材部107形成为厚度与基底基板102的厚度大致相同,但在制造过程中,采用芯材部107的长度比制造过程的当初的基底基板102的厚度仅仅短0.02mm的长度的材料(后面在制造方法的说明中进行详述)。并且,该芯材部107位于筒体106的中心孔106c,通过筒体106的烧结而对筒体106牢固地固接。
此外,贯通电极132、133通过导电性的芯材部107确保电导通性。
在基底基板102的上表面侧(接合盖基板103的接合面一侧),如图20至图23所示,利用导电材料(例如,铝)构图阳极接合用的接合膜135和一对迂回电极136、137。其中接合膜135以包围形成在盖基板103的凹部103a的周围的方式沿着基底基板102的周边而形成。
此外,一对迂回电极136、137构图成为使一对贯通电极132、133中的一个贯通电极132与压电振动片104的一个装配电极116电连接,并且使另一贯通电极133与压电振动片104的另一装配电极117电连接。
更详细地说,一个迂回电极136形成在一个贯通电极132的正上方,以使该迂回电极136位于压电振动片104的基部112的正下方。此外,另一迂回电极137形成为从邻接于一个迂回电极136的位置沿着振动腕部110、111迂回到该振动腕部110、111的前端侧后,位于另一贯通电极133的正上方。
并且,在这些一对迂回电极136、137上分别形成有凸点P,利用该凸点P装配压电振动片104。由此,压电振动片104的一个装配电极116经由一个迂回电极136而与一个贯通电极132导通,另一装配电极117经由另一迂回电极137而与另一贯通电极133导通。
此外,在基底基板102的下表面,如图20、图22及图23所示,形成有与一对贯通电极132、133分别电连接的外部电极138、139。即,一个外部电极138经由一个贯通电极132及一个迂回电极136电连接至压电振动片104的第一激振电极113。此外,另一外部电极139经由另一贯通电极133及另一迂回电极137电连接至压电振动片104的第二激振电极114。
在使这样构成的压电振动器101动作时,对形成在基底基板102的外部电极138、139施加既定的驱动电压。由此,能够使电流在压电振动片104的由第一激振电极113及第二激振电极114构成的激振电极115中流过,并能使一对振动腕部110、111以既定频率沿着接近/分离的方向振动。再者,利用该一对振动腕部110、111的振动,能够用作时刻源、控制信号的定时源或参考信号源等。
接着,参照图28所示的流程图,对利用基底基板用圆片140和盖基板用圆片150,能够一次性制造多个上述压电振动器101的制造方法进行说明。
最先,进行压电振动片制作工序而制作图24至图26所示的压电振动片104(S110)。具体而言,首先将未加工的朗伯水晶以既定角度切片而做成固定厚度的圆片。接着,研磨该圆片而进行粗加工后,通过蚀刻来除去加工变质层,其后进行抛光等的镜面研磨加工,做成既定厚度的圆片。接着,对圆片进行清洗等的适当处理后,利用光刻技术,以压电振动片104的外形形状对该圆片进行构图,并且进行金属膜的成膜及构图,形成激振电极115、引出电极119、120、装配电极116、117及重锤金属膜121。由此,能够制作出多个压电振动片104。
此外,在制作出压电振动片104后,进行谐振频率的粗调。这是通过对重锤金属膜121的粗调膜121a照射激光使一部分蒸发,从而改变重量来进行的。此外,更加高精度地调整谐振频率的微调是在装配后进行的。对此,将在后面进行说明。
接着,进行将后面成为盖基板103的盖基板用圆片150制作到刚要进行阳极接合之前的状态的第一圆片制作工序(S120)。首先,将碱石灰玻璃研磨加工至既定厚度并加以清洗后,如图29所示,形成通过蚀刻等来除去最表面的加工变质层的圆板状的盖基板用圆片150(S121)。接着,进行凹部形成工序(S122),即通过蚀刻等来在盖基板用圆片150的接合面沿行列方向形成多个空腔用的凹部103a。在该时刻,结束第一圆片制作工序。
接着,与上述工序同时或者在上述工序前后的定时,进行将后面成为基底基板102的基底基板用圆片140制作到刚要进行阳极接合之前的状态的第二圆片制作工序(S130)。首先,将碱石灰玻璃研磨加工至既定厚度并加以清洗后,形成经蚀刻等而除去了最表面的加工变质层的圆板状的基底基板用圆片140(S131)。接着,进行对基底基板用圆片140形成多个一对贯通电极132、133的贯通电极形成工序(S130A)。在此,对该贯通电极形成工序进行详细说明。
首先,如图30所示,进行形成多个贯通基底基板用圆片140的一对贯通孔130、131的贯通孔形成工序(S132)。此外,图30所示的虚线M示出在后面进行的切断工序中切断的切断线。在进行该工序时,从基底基板用圆片140的下表面一侧例如用喷砂法来进行。由此,如图31所示,能够形成从基底基板用圆片140的下表面向上表面,直径逐渐缩小的剖面锥状的贯通孔130、131。此外,以在后面叠合两圆片140、150时收纳于形成在盖基板用圆片150的凹部103a内的方式形成多个一对贯通孔130、131。而且,形成为使一个贯通孔130位于压电振动片104的基部112一侧,并使另一贯通孔131位于振动腕部110、111的前端侧。
接着,进行设置工序(S133),即向这些多个贯通孔130、131内配置铆钉体109的芯材部107并且向贯通孔130、131内填充由玻璃材料构成的膏状的玻璃料106a。这时,如图32所示,作为铆钉体109,使用包括平板状的基座部108和从基座部108上沿着与基座部108的表面大致正交的方向仅比基底基板用圆片140的厚度短0.02mm的长度形成并且前端形成为平坦的芯材部107的导电性的铆钉体109。而且,如图33所示,将芯材部107插入至使该铆钉体109的基座部108接触到基底基板用圆片140为止。
在此,需要将铆钉体109配置成为使芯材部107的轴向与贯通孔130、131的轴向大致一致。但是,由于利用基座部108上形成有芯材部107的铆钉体109,通过仅仅压入至使基座部108与基底基板用圆片140接触的简单作业,就能使芯材部107的轴向与贯通孔130、131的轴向大致一致。因而,能够提高设置工序时的作业性。
进而,通过将基座部108与基底基板用圆片140的表面接触,能够将膏状的玻璃料可靠地填充到贯通孔130、131内。
而且,基座部108形成为平板状,因此在设置工序后,进行后面的烧结工序为止的期间,将基底基板用圆片140承载于台上等的平面上,也不会出现晃动而稳定。在这一点上也能提高作业性。
此外,在将玻璃料106a填充到贯通孔130、131内时,多出地进行涂敷,以使玻璃料106a可靠地填充到贯通孔130、131内。因而,玻璃料106a也涂敷到基底基板用圆片140的表面。在此状态下如果对玻璃料106a进行烧结,则在后面的研磨工序中花费的时间增多,因此在烧结前进行除去多余的玻璃料106a的玻璃料除去工序(S134)。如图34所示,在该玻璃料除去工序中,例如使用树脂制的擦干器145,使擦干器145的前端145a抵接到基底基板用圆片140的表面,并使之沿其表面移动,从而除去玻璃料106a。这样,如图35所示,能以简易的作业可靠地除去多余的玻璃料106a。并且,在本实施方式中使铆钉体109的芯材部107的长度比基底基板用圆片140的厚度短0.02mm,因此在擦干器145通过贯通孔130、131的上部时,擦干器145的前端145a与芯材部107的前端不会接触,能够抑制芯材部107的倾斜。
接着,进行在既定温度下烧结所埋入的填充材料的烧结工序(S135)。由此,使贯通孔130、131和埋入于贯通孔130、131内的玻璃料106a和配置在玻璃料106a内的铆钉体109互相固接。在进行该烧结时,逐个基座部108进行烧结,因此能够在使芯材部107的轴向与贯通孔130、131的轴向大致一致的状态下,将两者固定成一体。玻璃料106a被烧结后固化成为筒体106。接着,如图36所示,在烧结后进行研磨而除去铆钉体109的基座部108的研磨工序(S136)。由此,能够除去起到使筒体106及芯材部107定位的作用的基座部108,能够在筒体106的内部只留下芯材部107。
此外,同时研磨基底基板用圆片140的背面(与配置有铆钉体109的基座部108的面相反侧的面)而使之成为平坦面。并且,研磨至使芯材部107的前端露出为止。其结果是,如图37所示,能够得到多个使筒体106和芯材部107固定成一体的一对贯通电极132、133。
此外,在形成贯通电极132、133时,不同于以往,导电部中不使用膏而由玻璃材料制的筒体106和导电性的芯材部107形成贯通电极132、133。假设在导电部中利用膏的情况下,烧结时膏内所包含的有机物会蒸发,因此膏的体积会比烧结前显著减少。所以,假设向贯通孔130、131内只埋入膏的情况下,烧结后会在膏的表面产生较大的凹陷。但是,在本实施方式中由于在导电部中使用金属制的芯材部107,能够消除导电部的体积减少。
如上所述,基底基板用圆片140的表面与筒体106及芯材部107的两端成为大致共面的状态。即,能使基底基板用圆片140的表面和贯通电极132、133的表面成为大致共面的状态。此外,在进行了研磨工序的时刻,结束贯通电极形成工序。
接着,如图38及图39所示,进行在基底基板用圆片140的上表面构图导电材料而形成接合膜135的接合膜形成工序(S137),并且进行形成多个分别与各一对贯通电极132、133电连接的迂回电极136、137的迂回电极形成工序(S138)。此外,图38及图39所示的虚线M示出在后面进行的切断工序中切断的切断线。
特别是,如上所述,贯通电极132、133成为相对于基底基板用圆片140的上表面大致共面的状态。所以,在基底基板用圆片140的上表面构图的迂回电极136、137以在其间不产生间隙等而对贯通电极132、133密合的状态接触。由此,能够使一个迂回电极136与一个贯通电极132确实导通,并能使另一迂回电极137与另一贯通电极133确实导通。在该时刻结束第二圆片制作工序。
可是,在图28中,设工序顺序为在接合膜形成工序(S137)之后进行迂回电极形成工序(S138),但与之相反地,在迂回电极形成工序(S138)之后,进行接合膜形成工序(S137)也可,并且将两工序同时进行也可。不管是何种工序顺序,都能发挥相同的作用效果。因而,根据需要适宜变更工序顺序也可。
接着,进行将制作的多个压电振动片104分别经由迂回电极136、137接合至基底基板用圆片140的上表面的装配工序(S140)。首先,在一对迂回电极136、137上分别形成金等的凸点P。然后,将压电振动片104的基部112承载于凸点P上后,一边将凸点P加热至既定温度一边将压电振动片104按压在凸点P。由此,压电振动片104被机械支撑于凸点P,并且装配电极116、117和迂回电极136、137成为电连接的状态。因而,在该时刻压电振动片104的一对激振电极115成为分别对一对贯通电极132、133导通的状态。
特别是,压电振动片104被凸点接合,因此以从基底基板用圆片140的上表面浮置的状态被支撑。
在压电振动片104的装配结束后,进行将盖基板用圆片150对基底基板用圆片140叠合的叠合工序(S150)。具体而言,以未图示的基准标记等为标志,将两圆片140、150对准到正确的位置。由此,所装配的压电振动片104成为被收纳于由形成在基底基板用圆片140的凹部103a和两圆片140、150包围的空腔C内的状态。
在叠合工序后,进行将叠合后的两块圆片140、150置于未图示的阳极接合装置,并在既定温度气氛下施加既定电压而阳极接合的接合工序(S160)。具体而言,对接合膜135和盖基板用圆片150之间施加既定电压。这样,在接合膜135与盖基板用圆片150的界面产生电化学反应,使两者分别牢固密合而阳极接合。从而,能够将压电振动片104密封于空腔C内,并能得到基底基板用圆片140和盖基板用圆片150接合的图40所示的圆片体160。再者,图40中,为了方便观看图面,图示了分解圆片体160的状态,并从基底基板用圆片140省略了接合膜135的图示。此外,图40所示的虚线M示出在后面进行的切断工序中切断的切断线。
可是,在进行阳极接合时,形成在基底基板用圆片140的贯通孔130、131被贯通电极132、133完全堵塞,因此空腔C内的气密不会通过贯通孔130、131而受损失。特别是,经烧结而筒体106和芯材部107固定成一体,并且它们对贯通孔130、131牢固地固接,因此能可靠地维持空腔C内的气密。
并且,在结束上述的阳极接合后,进行外部电极形成工序(S170),即在基底基板用圆片140的下表面对导电材料进行构图,形成多个分别与一对贯通电极132、133电连接的一对外部电极138、139。通过该工序,能够利用外部电极138、139使密封于空腔C内的压电振动片104动作。
特别是,在进行该工序时也与形成迂回电极136、137时同样,贯通电极132、133相对于基底基板用圆片140的下表面成为大致共面的状态,因此构图的外部电极138、139以不会在其间产生间隙等而对贯通电极132、133密合的状态接触。由此,能够使外部电极138、139和贯通电极132、133确实导通。
接着,在圆片体160的状态下,进行微调密封于空腔C内的各个压电振动器101的频率而使之落入既定范围内的微调工序(S180)。具体说明,则对形成在基底基板用圆片140的下表面的一对外部电极138、139施加电压而使压电振动片104振动。然后,一边测量频率一边从外部通过盖基板用圆片150而照射激光,使重锤金属膜121的微调膜121b蒸发。由此,一对振动腕部110、111的前端侧的重量发生变化,因此能够对压电振动片104的频率进行微调,以使频率落入标称频率的既定范围内。
在频率的微调结束后,进行沿着图40所示的切断线M切断已接合的圆片体160而进行小片化的切断工序(S190)。其结果是,能够一次性制造多个在互相阳极接合的基底基板102与盖基板103之间形成的空腔C内密封了压电振动片104的图20所示的2层构造式表面安装型的压电振动器101。
再者,在进行切断工序(S190)而小片化为各个压电振动器101后,进行微调工序(S180)的工序顺序也可。但是,如上所述,通过先进行微调工序(S180),能在圆片体160的状态下进行微调,因此能更加有效率地微调多个压电振动器101。因而,能够提高生产率,所以是优选的。
其后,进行内部的电特性检查(S200)。即,测定压电振动片104的谐振频率、谐振电阻值、驱动电平特性(谐振频率及谐振电阻值的激振电力依赖性)等并加以核对。此外,将绝缘电阻特性等一并核对。并且,最后进行压电振动器101的外观检查,对尺寸或质量等进行最终核对。由此结束压电振动器101的制造。
特别是,在本实施方式的压电振动器101中,能以在表面没有凹陷且对基底基板102大致共面的状态形成贯通电极132、133,因此能使贯通电极132、133确实对迂回电极136、137及外部电极138、139密合。其结果是,能够确保压电振动片104与外部电极138、139稳定导通,并能提高动作性能的可靠度而谋求高性能化。而且,由于利用导通性的芯材107构成贯通电极132、133,能得到非常稳定的导通性。
此外,由于也能可靠地维持空腔C内的气密,在这一点上也能谋求高质量化。
此外,依据本实施方式的制造方法,能够一次性制造多个上述压电振动器101,因此能谋求低成本化。
而且,在本实施方式中,在基底基板用圆片140形成贯通电极132、133时,使用具有比基底基板用圆片140的厚度短0.02mm的芯材部107的铆钉体109,因此在烧结玻璃料106a而使贯通孔130、131和玻璃料106a和铆钉体109的芯材部107固定成一体为止的期间,能够抑制芯材部107与哪一个接触等而倾斜的情形。
具体而言,在本实施方式中,如果在玻璃料填充工序中将膏状的玻璃料106a填充到贯通孔130、131,则没有被填充到贯通孔130、131内的玻璃料106a会漏出到基底基板用圆片140的表面,因此在烧结前利用擦干器145除去多余的玻璃料106a。在此,通过将芯材部107的长度如上述那样适宜设定,能够在除去其多余的玻璃料106a时,抑制擦干器145的前端145a与芯材部107的前端的接触,并能可靠地除去玻璃料106a。因而,能够可靠地抑制玻璃料除去工序中芯材部107的倾斜。
如此,通过抑制芯材部107的倾斜,能够抑制在烧结后的研磨工序时对基底基板用圆片140产生裂纹。因而,能够确保压电振动片104与外部电极138、139的稳定的导通性,并能提高成品率。
此外,在本实施方式中,对芯材部107的形状形成为圆柱状的情形进行了说明,但角柱也可。在这样的情况下,也依然能发挥同样的作用效果。
此外,在本实施方式中,作为芯材部107,优选使用其热膨胀系数与基底基板102(基底基板用圆片140)及筒体106(玻璃料106a)大致相等的材料。
在这种情况下,进行烧结时,基底基板用圆片140、筒体106及芯材部107这三个分别以同样的方式热膨胀。因而,不会出现因热膨胀系数的差异而导致对基底基板用圆片140或简体106过度作用压力而产生裂纹等情形,或者在筒体106与贯通孔130、131之间以及在筒体106与芯材部107之间会形成间隙的情形。所以,能够形成更加高质量的贯通电极,其结果是,能够谋求压电振动器101的更进一步的高质量化。
此外,在本实施方式中,对将芯材部107的长度设定为比基底基板用圆片140的厚度短0.02mm的长度的情形进行了说明,但长度可以自由设定,只要在用擦干器145除去多余的玻璃料106a时不会使擦干器145和芯材部107接触的结构即可。
并且,在本实施方式中,利用在研磨工序前的芯材部107的前端形成为平坦面的铆钉体109进行了说明,但前端可以不是平坦面,只要将铆钉体109配置在贯通孔130、131时芯材部107的长度比基底基板用圆片140的厚度短即可。
(第三实施方式)
以下,参照图41至图66,对本发明的压电振动器的制造方法及用该制造方法制造的压电振动器的第三实施方式进行说明。
如图41至图44所示,本实施方式的压电振动器201形成为由基底基板202和盖基板203层叠为2层的箱状,是在内部的空腔C内收纳了压电振动片204的表面安装型的压电振动器。
此外,基底基板202及盖基板203的各自的厚度为例如150μm~200μm。此外,在图44中为了方便图示而省略了后面描述的激振电极215、引出电极219、220、装配电极216、217及重锤金属膜221的图示。
如图45至图47所示,压电振动片204是由水晶、钽酸锂或铌酸锂等的压电材料形成的音叉型振动片,在被施加既定电压时振动。
该压电振动片204具有:平行配置的一对振动腕部210、211;将该一对振动腕部210、211的基端侧固定成一体的基部212;形成在一对振动腕部210、211的外表面上并使一对振动腕部210、211振动的由第一激振电极213和第二激振电极214构成的激振电极215;以及与第一激振电极213及第二激振电极214电连接的装配电极216、217。
此外,本实施方式的压电振动片204具备在一对振动腕部210、211的两主表面上沿着该振动腕部210、211的长边方向分别形成的沟部218。该沟部218从振动腕部210、211的基端一侧形成至大致中间附近。
由第一激振电极213和第二激振电极214构成的激振电极215是使一对振动腕部210、211以既定的谐振频率在彼此接近或分离的方向上振动的电极,在一对振动腕部210、211的外表面,以分别电性切断的状态构图而形成。具体而言,如图47所示,第一激振电极213主要形成在一个振动腕部210的沟部218上和另一振动腕部211的两侧面上,第二激振电极214主要形成在一个振动腕部210的两侧面上和另一振动腕部211的沟部218上。
此外,第一激振电极213及第二激振电极214,如图45及图46所示,在基部212的两主表面上,分别经由引出电极219、220电连接至装配电极216、217。再者压电振动片204成为经由该装配电极216、217被施加电压。
此外,上述的激振电极215、装配电极216、217及引出电极219、220,通过覆盖例如铬(Cr)、镍(Ni)、铝(Al)或钛(Ti)等的导电膜来形成。
此外,在一对振动腕部210、211的前端侧覆盖了用于进行调整(频率调整)的重锤金属膜221,以使本身的振动状态在既定频率的范围内振动。再者,该重锤金属膜221分为在粗调频率时使用的粗调膜221a和在微调时使用的微调膜221b。利用该粗调膜221a及微调膜221b进行频率调整,从而能够使一对振动腕部210、211的频率落入器件的标称频率范围内。
这样构成的压电振动片204,如图43及图44所示,利用金等的凸点P,凸点接合至基底基板202的上表面。更具体地说,以在基底基板202的上表面构图的后面描述的迂回电极236、237上分别各形成2个的2组凸点P上分别接触的状态凸点接合一对装配电极216、217。由此,压电振动片204以从基底基板202的上表面浮置的状态被支撑,并且成为分别电连接装配电极216、217和迂回电极236、237的状态。
上述盖基板203是用玻璃材料例如碱石灰玻璃构成的透明绝缘基板,如图41、图43及图44所示,形成为板状。并且,在接合基底基板202的接合面一侧,形成有收纳压电振动片204的矩形状的凹部203a。该凹部203a是叠合两基板202、203时成为收纳压电振动片204的空腔C的空腔用的凹部。并且,盖基板203以使该凹部203a与基底基板202一侧对置的状态对该基底基板202阳极接合。
上述基底基板202是与盖基板203同样用玻璃材料例如碱石灰玻璃构成的透明绝缘基板,如图41至图44所示,可对盖基板203叠合的大小形成为板状。
在该基底基板202形成有沿上下方向贯通该基底基板202的一对贯通孔(through hole)230、231。这时,一对贯通孔230、231形成为收纳于空腔C内。更详细地说,本实施方式的贯通孔230、231中,形成为使一个贯通孔230位于所装配的压电振动片204的基部212一侧,并使另一贯通孔231位于振动腕部210、211的前端侧。此外,在本实施方式中,举例说明了随着向基底基板202的下表面其直径逐渐扩大的剖面锥状的贯通孔,但并不限于此,也可以是笔直地贯通基底基板202的直的形状的贯通孔。不管怎样,只要贯通基底基板202即可。
并且,在这些一对贯通孔230、231的内部,配置有以贯通基底基板202的方式形成的一对贯通电极232、233;以及以堵塞贯通孔230、231的内周壁与贯通电极232、233之间的方式被填充的玻璃料206。
这些贯通电极232、233及玻璃料206完全堵塞贯通孔230、231而维持空腔C内的气密,并且承担使后面描述的外部电极238、239与迂回电极236、237导通的作用。
此外,本实施方式中的贯通电极232、233与上述第一实施方式及第二实施方式中的贯通电极32、33、132、133不同,意味着第一实施方式及第二实施方式中的芯材部7、107。而且,第一实施方式及第二实施方式中的贯通电极32、33、132、133,即以贯通基底基板202的方式形成且维持空腔C内的气密的同时,对外部电极238、239电连接的贯通电极,由本实施方式中的贯通电极232、233和玻璃料(筒体)206构成。
贯通电极232、233如图43所示,是用金属材料形成为圆柱状的导电性的芯材,形成为两端平坦且厚度与基底基板202的厚度大致相同。贯通电极232、233通过玻璃料206的烧结而对玻璃料206牢固地固接。贯通电极232、233例如用科瓦合金、杜梅线、Fe-Ni等形成,其热膨胀系数与玻璃料206大致相等。
玻璃料206以埋入于贯通孔230、231内的状态被烧结,对贯通孔230、231的内周壁牢固地固接。玻璃料206的熔点例如为430℃左右。此外,玻璃料206的硬度低于形成基底基板202及盖基板203的玻璃材料的硬度。而且,玻璃料206的热膨胀系数与基底基板202及盖基板203各自的热膨胀系数大致相等。并且,玻璃料206形成为筒状,在其中心孔中插入有贯通电极232、233。
在基底基板202的上表面一侧(接合盖基板203的接合面一侧),如图41至图44所示,利用导电材料(例如,铝)构图阳极接合用的接合膜235和一对迂回电极236、237。其中接合膜235以包围形成在盖基板203的凹部203a的周围的方式沿着基底基板202的周边而形成。
迂回电极236、237是例如以铬为下层、以金为上层的二层构造的电极膜,其厚度例如为此外,一对迂回电极236、237构图成为使一对贯通电极232、233中的一个贯通电极232与压电振动片204的一个装配电极216电连接,并且使另一贯通电极233与压电振动片204的另一装配电极217电连接。更详细地说,一个迂回电极236形成在一个贯通电极232的正上方,以使该迂回电极236位于压电振动片204的基部212的正下方。此外,另一迂回电极237形成为从邻接于一个迂回电极236的位置沿着振动腕部210、211迂回到该振动腕部210、211的前端侧后,位于另一贯通电极233的正上方。
并且,在这些一对迂回电极236、237上分别形成有凸点P,利用凸点P装配压电振动片204。由此,压电振动片204的一个装配电极216经由一个迂回电极236而与一个贯通电极232导通,另一装配电极217经由另一迂回电极237而与另一贯通电极233导通。
此外,在基底基板202的下表面,如图41、图43及图44所示,形成有与一对贯通电极232、233分别电连接的外部电极238、239。即,一个外部电极238经由一个贯通电极232及一个迂回电极236电连接至压电振动片204的第一激振电极213。此外,另一外部电极239经由另一贯通电极233及另一迂回电极237电连接至压电振动片204的第二激振电极214。
在使这样构成的压电振动器201动作时,对形成在基底基板202的外部电极238、239施加既定的驱动电压。由此,能够使电流在压电振动片204的由第一激振电极213及第二激振电极214构成的激振电极215中流过,并能使一对振动腕部210、211以既定频率沿着接近/分离的方向振动。再者,利用该一对振动腕部210、211的振动,能够用作时刻源、控制信号的定时源或参考信号源等。
接着,在说明上述压电振动器201的制造方法之前,对该制造方法中利用的基底基板用圆片240、盖基板用圆片250、铆钉体209、固定夹具A及按压夹具B进行说明。
如图48所示,基底基板用圆片240及盖基板用圆片250从平面上看是圆板的一部分周边部被切断的平板状的圆片。两圆片240、250都可以通过例如将碱石灰玻璃研磨加工至既定厚度并加以清洗后,经蚀刻等除去最表面的加工变质层而形成。
如图49所示,铆钉体209是具有平板状的基座部208及从基座部208的表面上延伸的芯材部207的导电性的构件。在本实施方式中,芯材部207从基座部208上沿着与该基座部208的表面大致正交的方向仅延伸与基底基板用圆片240大致相同的厚度,并且前端形成为平坦。铆钉体209的基座部208形成为从平面上看比贯通孔230、231的上表面侧的开口端大。此外,铆钉体209例如用科瓦合金、杜梅线、Fe-Ni等形成,其热膨胀系数与玻璃料206大致相等。此外,在图示的例子中,芯材部207形成为圆柱状、基座部208形成为圆板状。
如图50及图51所示,固定夹具A用于将芯材部207插入基底基板用圆片240的状态的铆钉体209的基座部208,在与基底基板用圆片240之间夹持而限制铆钉体209的姿势。在本实施方式中,固定夹具A具备:板状的固定夹具主体A1;对固定夹具主体A1的表面定位基底基板用圆片240的定位凹部(定位部)A2;以及多个铆钉用凹部A3,其在固定夹具主体A1的表面中,与通过定位凹部A2来定位的基底基板用圆片240的各贯通孔230、231对置的位置,形成为底面A32平坦、深度与铆钉体209的基座部208的厚度大致相等,且底面A32侧中的内周壁的内径与基座部208的外径大致相等。
固定夹具主体A1从平面上看形成为比基底基板用圆片240大。在固定夹具主体A1例如可以使用碳。这时,玻璃材料不会固接到固定夹具A,能够在烧结后从固定夹具A可靠地剥离基底基板用圆片240。
定位凹部A2是在固定夹具主体A1的表面以与基底基板用圆片240的大小相等的大小,在固定夹具主体A1的厚度方向上笔直地形成的凹部,其深度为基底基板用圆片240的厚度的大致一半。在定位凹部A2的底面形成有铆钉用凹部A3。
铆钉用凹部A3形成为其开口端部A31随着向铆钉用凹部A3的底面A32侧而直径逐渐缩小的锥状。在图示的例子中,形成为:铆钉用凹部A3的开口端的内径比铆钉体209的基座部208的外径大,且在固定夹具主体A1的厚度方向上,位于所述开口端与底面A32的中间的部分即中间部的内径与基座部208的外径相等,且从所述开口端到所述中间部为止的部分即开口端部A31形成为上述的锥状。并且,从所述中间部到底面A32为止形成为内径相等的直的形状。
如图52所示,按压夹具B使固定夹具A与基底基板用圆片240互相密接。在本实施方式中,按压夹具B具备将互相叠合的固定夹具A及基底基板用圆片240在各自的外侧表面夹持的一对夹持端部B 1。在图示的例子,按压夹具B还具备解除一对夹持端部B1对固定夹具A和基底基板用圆片240的夹持的一对夹持解除部B2。
用未图示的受扭螺旋弹簧等使一对夹持端部B1向互相接近的方向靠拢。在一对夹持端部B1中组装有一对夹持解除部B2,通过将该一对夹持解除部B2互相接近,使一对夹持端部B1分离。此外,一对夹持端部B1及一对夹持解除部B2例如用不锈钢形成也可,这时,能够防锈而长期利用。
接着,参照图53所示的流程图,在下面对利用基底基板用圆片240、盖基板用圆片250、铆钉体209、固定夹具A及按压夹具B而一次性制造多个上述压电振动器201的制造方法进行说明。
最先,进行压电振动片制作工序而制作图45至图47所示的压电振动片204(S210)。具体而言,首先将未加工的朗伯水晶以既定角度切片而做成固定厚度的圆片。接着,研磨该圆片而进行粗加工后,通过蚀刻来除去加工变质层,其后进行抛光等的镜面研磨加工,做成既定厚度的圆片。接着,对圆片进行清洗等的适当处理后,利用光刻技术,以压电振动片204的外形形状对圆片进行构图,并且进行金属膜的成膜及构图,形成激振电极215、引出电极219、220、装配电极216、217及重锤金属膜221。由此,能够制作出多个压电振动片204。
此外,在制作出压电振动片204后,进行谐振频率的粗调。这是通过对重锤金属膜221的粗调膜221a照射激光使一部分蒸发,从而改变重量来进行的。此外,更加高精度地调整谐振频率的微调是在装配后进行的。对此,将在后面进行说明。
接着,进行将后面成为盖基板203的盖基板用圆片250制作到刚要进行阳极接合之前的状态的第一圆片制作工序(S220)。首先,如上所述,由碱石灰玻璃形成盖基板用圆片250(S221)。接着,如图54所示,进行凹部形成工序(S222),即通过蚀刻等来在盖基板用圆片250的接合面沿行列方向形成多个空腔用的凹部203a。在该时刻,结束第一圆片制作工序。
接着,与上述工序同时或者在上述工序前后的定时,进行将后面成为基底基板202的基底基板用圆片240制作到刚要进行阳极接合之前的状态的第二圆片制作工序(S230)。首先,如上所述,由碱石灰玻璃形成基底基板用圆片240(S231)。接着,进行对基底基板用圆片240形成多个一对贯通电极232、233的贯通电极形成工序(S230A)。在此,对该贯通电极形成工序进行详细说明。
首先,如图55所示,进行形成多个贯通基底基板用圆片240的一对贯通孔230、231的贯通孔形成工序(S232)。此外,图55所示的虚线M示出在后面进行的切断工序中切断的切断线。在进行该工序时,例如用喷砂法或压力加工等来进行。由此,如图56所示,能够形成贯通基底基板用圆片240并从其上表面随着向下表面而直径逐渐扩大的剖面锥状的贯通孔230、231。此外,以在后面叠合两圆片240、250时收纳于形成在盖基板用圆片250的凹部203a内的方式形成多个一对贯通孔230、231。进而,形成为使一个贯通孔230位于压电振动片204的基部212一侧,并使另一贯通孔231位于振动腕部210、211的前端侧。此外,图56及以下所示的基底基板用圆片240的各剖视图,为了方便图示而进行示意表示,贯通孔230与基底基板用圆片240的周面的距离以及邻接的贯通孔230间的距离并不限于图示的例子。
接着,进行设置工序(S230B),即将铆钉体209的芯材部207插入至使基座部208与基底基板用圆片240接触,并且在芯材部207与贯通孔230、231之间配置连接材料即玻璃料206。对该设置工序进行详细说明,则首先,如图57所示,进行向这些多个贯通孔230、231的各贯通孔内部从基底基板用圆片240的一侧插入铆钉体209的芯材部207的芯材部插入工序(S233)。在本实施方式中,从基底基板用圆片240的上表面侧插入铆钉体209的芯材部207。该工序例如是这样进行的:在基底基板用圆片240的上表面随意随州承载所需数量以上的铆钉体209并且在基底基板用圆片240的下表面配置磁片,使基底基板用圆片240振动(拨入)。
这时,芯材部207从基座部208的表面上延伸,并且基座部208形成为比贯通孔230、231的上表面侧的开口端大,因此通过进行如上述那样的拨入作业,芯材部207插入贯通孔230、231内时基座部208的表面与基底基板用圆片240的上表面接触,铆钉体209成为挂在贯通孔230、231中的状态。通过利用铆钉体209,由这样的简单作业能够将芯材部207配置在贯通孔230、231内,能够提高作业性。
接着,如图58所示,进行将固定夹具A配置在基底基板用圆片240的上表面侧的固定夹具配置工序(S234)。这时,将基底基板用圆片240配置在定位凹部A2内,并且以使基底基板用圆片240相对于固定夹具A定位的方式配置固定夹具A。
特别是,由于在固定夹具A中形成有定位凹部A2,仅由在定位凹部A2内配置基底基板用圆片240,就能容易地进行基底基板用圆片240相对于固定夹具A的定位。
进而,由于铆钉用凹部A3形成在与用定位凹部A2定位的基底基板用圆片240的各贯通孔230、231对置的位置,通过在铆钉用凹部A3配置铆钉体209的基座部208的状态下将基底基板用圆片240相对于固定夹具A定位,能够容易将铆钉体209的芯材部207配置在各贯通孔230、231内。
此外,作为固定夹具A,采用形成为铆钉用凹部A3的开口端部A31随着向该铆钉用凹部A3的底面A32侧而直径逐渐缩小的锥状的夹具,能够将铆钉体209的基座部208顺利插入铆钉用凹部A3。所以,在使基座部208插入铆钉用凹部A3时不会使基座部208倾斜,能够更加稳定地限制铆钉体209的姿势。
而且,铆钉用凹部A3形成为使底面A32侧的内周壁的内径与基座部208的外径大致相等,因此通过在铆钉用凹部A3配置铆钉体209的基座部208,能够利用铆钉用凹部A3的底面A32侧的内周壁保持铆钉体209的基座部208的周面。由此,即便有外力作用于铆钉体209,也能抑制铆钉体209的姿势的变化。
接着,将基底基板用圆片240及固定夹具A在基底基板用圆片240的上表面侧配置的状态下使之上下反转后,如图59所示,进行填充玻璃料206以堵塞贯通孔230、231的内周壁与铆钉体209之间的玻璃料填充工序(S235)。该工序是这样进行的:例如作为玻璃料206使用膏状的玻璃料206,用擦干器(未图示)使该玻璃料206埋入贯通孔230、231内。此外,玻璃料206也可以不是膏状,例如粉状也可。
接着,如图60及图61所示,进行利用按压夹具B在基底基板用圆片240与固定夹具A之间夹入铆钉体209的基座部208的夹入工序(S236)。这时,在基底基板用圆片240的周边部配置按压夹具B。在图示的例子中,按压夹具B共配置有3个,它们除了基底基板用圆片240的周边部被切断的部分以外,以基底基板用圆片240的中央部为中心每90度配置1个。此外,图60中,为了方便图示,省略了形成在基底基板用圆片240的贯通孔230、231的图示。此外,图61是为了方便观看图面而示意示出的图,基底基板用圆片240及固定夹具A与按压夹具B的大小关系并不限于图示的例子。
在配置按压夹具B时,首先,使一对夹持解除部B2接近,从而使一对夹持端部B 1分离为比互相叠合的基底基板用圆片240及固定夹具A的厚度宽。然后,在一对夹持端部B1之间配置上述的基底基板用圆片240及固定夹具A,通过使一对夹持解除部B2分离,能够用一对夹持端部B1夹持成使固定夹具A与基底基板用圆片240密接。
由此,能够在铆钉用凹部A3配置铆钉体209的基座部208的状态下使固定夹具A与基底基板用圆片240互相密接。
特别是,铆钉用凹部A3的底面A32平坦、深度与铆钉体209的基座部208的厚度大致相等,因此在铆钉用凹部A3配置铆钉体209的基座部208的状态下使固定夹具A与基底基板用圆片240互相密接,由此能够使铆钉体209的基座部208的表面容易抵接到基底基板用圆片240。
而且,铆钉体209的芯材部207从铆钉体209的基座部208的表面上沿着与表面大致正交的方向延伸,因此通过使铆钉体209的基座部208的表面抵接到基底基板用圆片240,能够限制铆钉体209的姿势,以使铆钉体209的芯材部207的轴线与贯通孔230、231的轴线互相平行。
然而,在图53中工序顺序设为在玻璃料填充工序(S235)之后进行夹入工序(S236),但与之相反地,在夹入工序(S236)之后进行玻璃料填充工序(S235)也可。无论是何种工序顺序,都能发挥相同的作用效果。因而,根据需要适宜变更工序顺序也可。
经以上工序结束设置工序。
接着,如图62所示,进行加热玻璃料206而进行烧结的烧结工序(S237)。由此,能够使贯通孔230、231和铆钉体209和玻璃料206固定成一体。
特别是,在利用使固定夹具A与基底基板用圆片240互相密接的按压夹具B来在基底基板用圆片240与固定夹具A之间夹入铆钉体209的基座部208的状态下进行烧结,因此与基底基板用圆片240的变形等不相关,能够确保在基底基板用圆片240与固定夹具A之间可靠地夹入铆钉体209的基座部208的状态。此外,由于按压夹具B配置在基底基板用圆片240的周边部,即便基底基板用圆片240的周边部想翘曲,也能维持夹入的状态。
因此,在铆钉体209的基座部208的表面抵接到基底基板用圆片240的状态下被烧结,使基座部208不会对基底基板用圆片240倾斜地固定。
此外,在铆钉体209的芯材部207的轴线与贯通孔230、231的轴线互相平行的状态下被烧结,使芯材部207的轴线不会对贯通孔230、231的轴线倾斜地固定。因而,不会出现贯通孔230、231内的空间被芯材部207划分为不均匀的情形。即,在芯材部207的外周面与贯通孔230、231的内周面之间形成筒状空间,在贯通孔230、231内不会划出局部较宽的空间。因而,玻璃料206不会填充到较宽的空间,因此能够可靠地抑制:通过烧结而在玻璃料206的表面形成凹部,或者在玻璃料206的内部形成中空部。
此外,在膏状的玻璃料206的内部,包含有与其玻璃料206的体积对应的量的气泡。虽然该气泡为微量,但烧结填充到较宽的空间的玻璃料206时,该玻璃料206内部的气泡蒸发而玻璃料206的体积减少,容易在固化的玻璃料206的表面形成微小的凹部,或者即便烧结,该气泡也残留在内部,容易在固化的玻璃料206内局部地形成微小的中空部。
在烧结工序之后,通过使一对夹持解除部B2接近而解除按压夹具B的夹持,从基底基板用圆片240取下按压夹具B,然后,如图63所示,进行研磨而除去铆钉体209的基座部208并且以既定厚度研磨基底基板用圆片240的两面的研磨工序(S238)。在本实施方式的研磨工序中,进行在基底基板用圆片240的上表面侧除去基座部208的第一研磨工序和在基底基板用圆片240的下表面侧除去对贯通孔230、231填充玻璃料206时附着到芯材部207的表面的玻璃料206的第二研磨工序。该结果,芯材部207作为贯通电极232、233起作用。该贯通电极232、233由导电性的芯材部207形成,能够确保稳定的导通性。
此外,如果玻璃料206没有附着到芯材部207的表面,可以不进行第二研磨工序。
经以上工序结束贯通电极形成工序。
接着,在基底基板用圆片240的上表面对导电材料进行构图,如图64及图65所示,进行形成接合膜235的接合膜形成工序(S239),并且进行形成多个分别与各一对贯通电极232、233电连接的迂回电极236、237的迂回电极形成工序(S240)。此外,图64及图65所示的虚线M示出在后面进行的切断工序中切断的切断线。
在该时刻结束第二圆片制作工序。
然而,在图53中工序顺序设为在接合膜形成工序(S239)之后进行迂回电极形成工序(S240),但与之相反地,在迂回电极形成工序(S240)之后进行接合膜形成工序(S239)也可,并且也可以将两工序同时进行。无论是何种工序顺序,都能发挥相同的作用效果。因而,根据需要适宜变更工序顺序也可。
接着,进行将制作的多个压电振动片204隔着各迂回电极236、237接合至基底基板用圆片240的上表面的装配工序(S250)。首先,在一对迂回电极236、237上分别形成金等的凸点P。然后,在凸点P上承载压电振动片204的基部212后,一边将凸点P加热至既定温度(例如300℃),一边将压电振动片204按压在凸点P。由此,压电振动片204成为被机械支撑于凸点P的同时,电连接装配电极216、217与迂回电极236、237的状态。因而,在该时刻压电振动片204的一对激振电极215成为分别对一对贯通电极232、233导通的状态。
特别是,由于压电振动片204凸点接合,以从基底基板用圆片240的上表面浮置的状态被支撑。此外,玻璃料206的熔点比进行装配工序时加热的既定温度高,因此不会使两者熔解,且贯通孔230、231能够维持确实被堵塞的状态。
在结束压电振动片204的装配之后,进行对基底基板用圆片240叠合盖基板用圆片250的叠合工序(S260)。具体而言,以未图示的基准标记等为标志,将两圆片240、250对准到正确的位置上。由此,成为所装配的压电振动片204被收纳于由形成在基底基板用圆片240的凹部203a和两圆片240、250包围的空腔C内的状态。
在叠合工序后,进行接合工序(S270),即,将叠合的两块圆片240、250置于未图示的阳极接合装置,在既定温度气氛下施加既定电压而阳极接合。具体而言,在接合膜235与盖基板用圆片250之间施加既定电压。这样,在接合膜235与盖基板用圆片250的界面产生电化学反应,使两者分别牢固地密合而阳极接合。由此,能够将压电振动片204密封于空腔C内,能够得到基底基板用圆片240与盖基板用圆片250接合的图66所示的圆片体260。此外,图66中为了方便图示,示出将圆片体260分解的状态,并且从基底基板用圆片240省略了接合膜235的图示。此外,图66所示的虚线M示出在后面进行的切断工序中切断的切断线。
可是,在进行阳极接合时,形成在基底基板用圆片240的贯通孔230、231被贯通电极232、233及玻璃料206完全堵塞,因此空腔C内的气密不会通过贯通孔230、231而受损失。特别是,通过烧结而贯通电极232、233及玻璃料206固定成一体,并且它们对贯通孔230、231牢固地固接,因此能够可靠地维持空腔C内的气密。
并且,在结束上述的阳极接合后,进行外部电极形成工序(S280),即在基底基板用圆片240的下表面对导电材料进行构图,形成多个分别与一对贯通电极232、233电连接的一对外部电极238、239。通过该工序,能够利用外部电极238、239使密封于空腔C内的压电振动片204动作。
接着,在圆片体260的状态下,进行微调密封于空腔C内的各个压电振动片204的频率而使之落入既定范围内的微调工序(S290)。具体说明,则对形成在基底基板用圆片240的下表面的一对外部电极238、239施加电压而使压电振动片204振动。然后,一边测量频率一边从外部通过盖基板用圆片250而照射激光,使重锤金属膜221的微调膜221b蒸发。由此,一对振动腕部210、211的前端侧的重量发生变化,因此能够对压电振动片204的频率进行微调,以使频率落入标称频率的既定范围内。
在频率的微调结束后,进行沿着图66所示的切断线M切断已接合的圆片体260而进行小片化的切断工序(S300)。其结果是,能够一次性制造多个在互相阳极接合的基底基板202与盖基板203之间形成的空腔C内密封了压电振动片204的图41所示的2层构造式表面安装型的压电振动器201。
此外,在进行切断工序(S300)而小片化为各个压电振动器201后,进行微调工序(S290)的工序顺序也可。但是,如上所述,通过先进行微调工序(S290),能在圆片体260的状态下进行微调,因此能更加有效率地微调多个压电振动器201。因而,能够提高生产率,所以是优选的。
其后,进行内部的电特性检查(S310)。即,测定压电振动片204的谐振频率、谐振电阻值、驱动电平特性(谐振频率及谐振电阻值的激振电力依赖性)等并加以核对。此外,将绝缘电阻特性等一并核对。并且,最后进行压电振动器201的外观检查,对尺寸或质量等进行最终核对。由此结束压电振动器201的制造。
特别是,铆钉体209的基座部208不会对基底基板用圆片240倾斜而被固定,因此基底基板用圆片240与铆钉体209的接触面积宽,在研磨而除去基座部208时作用于基底基板用圆片240的力不会局部集中。所以,能够抑制在基底基板用圆片240产生裂纹。
此外,由于抑制在玻璃料206形成凹部或中空部,抑制在研磨工序后玻璃料206的表面残留的台阶差部极小,能够使玻璃料206成为与基底基板用圆片240大致共面的状态。因此,不会出现形成在玻璃料206的表面的迂回电极236、237的厚度不均匀而局部变薄的情形,能够提高迂回电极236、237的可靠度。由此,可以确保压电振动片204与贯通电极232、233的稳定的导通性,并能确保压电振动片204与外部电极238、239的稳定的导通性。该结果,能够提高动作性能的可靠度而谋求高性能化。
进而,铆钉体209的芯材部207的轴线不会对贯通孔230、231的轴线倾斜,因此即便经研磨工序而使芯材部207露出之后,也能确保基底基板用圆片240所需的厚度。
此外,关于空腔C内的气密,也能可靠地维持,因此能够谋求压电振动器201的高质量化。
此外,依据本实施方式的制造方法,能够一次性制造多个上述压电振动器201,因此能谋求低成本化。
再者,在本实施方式中,作为基底基板用圆片240(基底基板202)、玻璃料206及铆钉体209(贯通电极232、233),采用其热膨胀系数分别大致相等的材料,但采用不同的材料也可。
此外,在本实施方式中,在芯材部插入工序之后进行固定夹具配置工序,但是将在固定夹具A的铆钉用凹部A3内配置铆钉体209的基座部208的状态的固定夹具A配置在基底基板用圆片240,从而将两工序同时进行也可。
此外,在本实施方式中,作为固定夹具A,采用铆钉用凹部A3的开口端部A31为锥状的夹具,但是采用开口端部A31为剖面上看直的形状的夹具也可。而且,作为用于将基底基板用圆片240对固定夹具A定位的定位部而形成了定位凹部A2,但是,例如用定位销作为所述定位部也可。
此外,在本实施方式中,作为按压夹具B,采用具备一对夹持端部B 1的夹具,但是,也可以是这样的按压夹具:例如,将固定夹具A及基底基板用圆片240承载于其它基座上,从承载的两者的上侧按压。
此外,铆钉体209并不限于本实施方式所示的形状,例如像第一实施方式及第二实施方式所示的铆钉体9、109那样,基座部为矩形状也可。此外,芯材部207的长度及前端的形状也不限于本实施方式所示的情形,但其长度优选为与研磨工序前的基底基板用圆片240的厚度相等或者比所述厚度短。
(第四实施方式)
以下,参照图67至图87,对本发明的压电振动器的制造方法及用该制造方法制造的压电振动器的第四实施方式进行说明。
如图67至图71所示,本实施方式的压电振动器401形成为由基底基板402和盖基板403层叠为2层的箱状,是在内部的空腔C内收纳了压电振动片404的表面安装型压电振动器。此外,基底基板402及盖基板403的各自的厚度例如为150μm~200μm。
此外,在图71中为了方便图示而省略了后面描述的激振电极415、引出电极419、420、装配电极416、417及重锤金属膜421的图示。
如图72至图74所示,压电振动片404是由水晶、钽酸锂或铌酸锂等的压电材料形成的音叉型振动片,在被施加既定电压时振动。
该压电振动片404具有:平行配置的一对振动腕部410、411;将该一对振动腕部410、411的基端侧固定成一体的基部412;形成在一对振动腕部410、411的外表面上并使一对振动腕部410、411振动的由第一激振电极413和第二激振电极414构成的激振电极415;以及与第一激振电极413及第二激振电极414电连接的装配电极416、417。
此外,本实施方式的压电振动片404具备在一对振动腕部410、411的两主表面上沿着该振动腕部410、411的长边方向分别形成的沟部418。该沟部418从振动腕部410、411的基端一侧形成至大致中间附近。
由第一激振电极413和第二激振电极414构成的激振电极415是使一对振动腕部410、411以既定的谐振频率在彼此接近或分离的方向上振动的电极,在一对振动腕部410、411的外表面,以分别电性切断的状态构图而形成。具体而言,如图74所示,第一激振电极413主要形成在一个振动腕部410的沟部418上和另一振动腕部411的两侧面上,第二激振电极414主要形成在一个振动腕部410的两侧面上和另一振动腕部411的沟部418上。
此外,第一激振电极413及第二激振电极414,如图72及图73所示,在基部412的两主表面上,分别经由引出电极419、420电连接至装配电极416、417。再者压电振动片404成为经由该装配电极416、417被施加电压。
此外,上述的激振电极415、装配电极416、417及引出电极419、420,通过覆盖例如铬(Cr)、镍(Ni)、铝(Al)或钛(Ti)等的导电膜来形成。
此外,在一对振动腕部410、411的前端侧覆盖了用于进行调整(频率调整)的重锤金属膜421,以使本身的振动状态在既定频率的范围内振动。再者,该重锤金属膜421分为在粗调频率时使用的粗调膜421a和在微调时使用的微调膜421b。利用这些粗调膜421a及微调膜421b进行频率调整,从而能够使一对振动腕部410、411的频率落入器件的标称频率范围内。
这样构成的压电振动片404,如图69及图71所示,利用金等的凸点P,凸点接合至基底基板402的上表面。更具体地说,以在基底基板402的上表面构图的后面描述的迂回电极436、437上分别各形成2个的2组凸点P上分别接触的状态凸点接合一对装配电极416、417。由此,压电振动片404以从基底基板402的上表面浮置的状态被支撑,并且成为分别电连接装配电极416、417和迂回电极436、437的状态。
上述盖基板403是用玻璃材料例如碱石灰玻璃构成的透明绝缘基板,如图67、图69及图71所示,形成为板状。并且,在接合基底基板402的接合面一侧,形成有收纳压电振动片404的矩形状的凹部403a。该凹部403a是叠合两基板402、403时成为收纳压电振动片404的空腔C的空腔用的凹部。并且,盖基板403以使该凹部403a与基底基板402一侧对置的状态对该基底基板402阳极接合。
上述基底基板402是与盖基板403同样用玻璃材料例如碱石灰玻璃构成的透明绝缘基板,如图67至图71所示,可对盖基板403叠合的大小形成为板状。
在该基底基板402形成有贯通该基底基板402的一对贯通孔(through hole)430、431。这时,一对贯通孔430、431形成为收纳于空腔C内。更详细地说,本实施方式的贯通孔430、431中,一个贯通孔430形成为位于所装配的压电振动片404的基部412一侧,另一贯通孔431形成为位于振动腕部410、411的前端侧。此外,本实施方式中,举例说明了随着向基底基板402的下表面而直径逐渐扩大的剖面锥状的贯通孔,但并不限于此,也可以是笔直地贯通基底基板402的直的形状的贯通孔。不管怎样,只要贯通基底基板402即可。
并且,这些一对贯通孔430、431的内部,配置有以贯通基底基板402的方式形成的一对贯通电极432、433;以及以堵塞贯通孔430、431的内周壁与贯通电极432、433之间方式填充的玻璃料406。
这些贯通电极432、433及玻璃料406完全堵塞贯通孔430、431而维持空腔C内的气密,并且承担使后面描述的外部电极438、439与迂回电极436、437导通的作用。
如图69及图70所示,贯通电极432、433是用金属材料形成为圆柱状的导电性的芯材,形成为两端平坦且厚度与基底基板402的厚度大致相同。贯通电极432、433通过玻璃料406的烧结而对玻璃料406牢固地固接。贯通电极432、433例如用科瓦合金、杜梅线、Fe-Ni等形成,其热膨胀系数与玻璃料406大致相等。
玻璃料406以埋入贯通孔430、431内的状态被烧结,对贯通孔430、431的内周壁牢固地固接。玻璃料406的熔点为例如430℃左右。此外,玻璃料406的硬度低于形成基底基板402及盖基板403的玻璃材料。而且,玻璃料406的热膨胀系数与基底基板402及盖基板403大致相等。
在玻璃料406的上表面及下表面,如图70所示,分别形成有凹部406a、406b。该凹部406a、406b是在制造压电振动器401的过程中,例如在烧结玻璃料406时,在表面露出以包围残留在后面描述的铆钉体409的基座部408与玻璃料406之间,或者玻璃料406的表面附近的气泡的方式固化的玻璃料406的凹部。
凹部406a、406b在上下方向的深度中,最深的部分为例如6000~此外,在图示的例子中,为了方便图示,将凹部406a、406b比其它的构成要素大地显示。
并且,在玻璃料406的上表面形成的凹部406a中,埋入在玻璃料406的上表面侧形成平坦面405a的埋入材料405。
埋入材料405例如用科瓦合金、Fe-Ni等,导电性且硬度及热膨胀系数与贯通电极432、433大致相等的材料形成。此外,埋入材料405的熔点为例如350℃以上。埋入材料405设置成为覆盖堵塞贯通孔430、431的玻璃料406及贯通电极432、433的上表面,并且使该上表面成为平坦面405a。即,埋入材料405与贯通电极432、433电连接,平坦面405a形成为覆盖玻璃料406及贯通电极432、433的整个上表面,与贯通电极432、433导通。
在基底基板402的上表面侧(接合盖基板403的接合面侧),如图67至图71所示,利用导电材料(例如,铝)构图阳极接合用的接合膜435和一对迂回电极436、437。其中接合膜435以包围形成在盖基板403的凹部403a的周围的方式沿着基底基板402的周边而形成。
迂回电极436、437是例如以铬为下层、以金为上层的二层构造的电极膜,其厚度例如为此外,一对迂回电极436、437构图成为使一对贯通电极432、433中的一个贯通电极432与压电振动片404的一个装配电极416电连接,并且使另一贯通电极433与压电振动片404的另一装配电极417电连接。更详细地说,一个迂回电极436形成在一个贯通电极432的正上方,以使该迂回电极436位于压电振动片404的基部412的正下方。此外,另一迂回电极437形成为从邻接于一个迂回电极436的位置沿着振动腕部410、411迂回到该振动腕部410、411的前端侧后,位于另一贯通电极433的正上方。此外,如图69及图70所示,各迂回电极436、437中,位于对应的贯通电极432、433的正上方的部分,以覆盖该各部分所对应的埋入材料405的方式形成。
并且,如图67至图71所示,在这些一对迂回电极436、437上分别形成有凸点P,利用凸点P装配压电振动片404。由此,压电振动片404的一个装配电极416经由一个迂回电极436而与一个贯通电极432导通,另一装配电极417经由另一迂回电极437而与另一贯通电极433导通。
此外,在基底基板402的下表面,如图67、图69至图71所示,形成有与一对贯通电极432、433分别电连接的外部电极438、439。即,一个外部电极438经由一个贯通电极432及一个迂回电极436电连接至压电振动片404的第一激振电极413。此外,另一外部电极439经由另一贯通电极433及另一迂回电极437电连接至压电振动片404的第二激振电极414。此外,各外部电极438、439埋入凹部406b,并且其下表面形成为大致平坦。此外,该外部电极438、439形成在压电振动器401的表面,因此能够使其厚度充分厚地形成。因此,外部电极438、439不会出现受到凹部406b的影响而形成为极薄的情形。
在使这样构成的压电振动器401动作时,对形成在基底基板402的外部电极438、439施加既定的驱动电压。由此,能够使电流在压电振动片404的由第一激振电极413及第二激振电极414构成的激振电极415中流过,并能使一对振动腕部410、411以既定频率沿着接近/分离的方向振动。再者,利用该一对振动腕部410、411的振动,能够用作时刻源、控制信号的定时源或参考信号源等。
接着,参照图75所示的流程图,对利用基底基板用圆片440和盖基板用圆片450,能够一次性制造多个上述压电振动器401的制造方法进行说明。
最先,进行压电振动片制作工序而制作图72至图74所示的压电振动片404(S410)。具体而言,首先将未加工的朗伯水晶以既定角度切片而做成固定厚度的圆片。接着,研磨该圆片而进行粗加工后,通过蚀刻来除去加工变质层,其后进行抛光等的镜面研磨加工,做成既定厚度的圆片。接着,对圆片进行清洗等的适当处理后,利用光刻技术,以压电振动片404的外形形状对圆片进行构图,并且进行金属膜的成膜及构图,形成激振电极415、引出电极419、420、装配电极416、417及重锤金属膜421。由此,能够制作出多个压电振动片404。
此外,在制作出压电振动片404后,进行谐振频率的粗调。这是通过对重锤金属膜421的粗调膜421a照射激光使一部分蒸发,从而改变重量来进行的。此外,更加高精度地调整谐振频率的微调是在装配后进行的。对此,将在后面进行说明。
接着,进行将后面成为盖基板403的盖基板用圆片450制作到刚要进行阳极接合之前的状态的第一圆片制作工序(S420)。首先,将碱石灰玻璃研磨加工至既定厚度并加以清洗后,形成通过蚀刻等来除去最表面的加工变质层的圆板状的盖基板用圆片450(S421)。接着,如图76所示,进行凹部形成工序(S422),即通过蚀刻等来在盖基板用圆片450的接合面沿行列方向形成多个空腔用的凹部403a。在该时刻,结束第一圆片制作工序。
接着,与上述工序同时或者在上述工序前后的定时,进行将后面成为基底基板402的基底基板用圆片440制作到刚要进行阳极接合之前的状态的第二圆片制作工序(S430)。首先,将碱石灰玻璃研磨加工至既定厚度并加以清洗后,形成经蚀刻等而除去了最表面的加工变质层的圆板状的基底基板用圆片440(S431)。接着,进行对基底基板用圆片440形成多个一对贯通电极432、433的贯通电极形成工序(S430A)。在此,对该贯通电极形成工序进行详细说明。
首先,如图77所示,进行形成多个贯通基底基板用圆片440的一对贯通孔430、431的贯通孔形成工序(S432)。此外,图77所示的虚线M示出在后面进行的切断工序中切断的切断线。在进行该工序时,例如用喷砂法或压力加工等来进行。由此,如图78所示,能够形成贯通基底基板用圆片440并且从其上表面随着向下表面而直径逐渐扩大的剖面锥状的贯通孔430、431。此外,以在后面叠合两圆片440、450时收纳于形成在盖基板用圆片450的凹部403a内的方式形成多个一对贯通孔430、431。而且,形成为使一个贯通孔430位于压电振动片404的基部412一侧,并使另一贯通孔431位于振动腕部410、411的前端侧。
接着,进行设置工序(S433),即向这些多个贯通孔430、431各自的内部插入铆钉体409的芯材部407并且以堵塞贯通孔430、431的内周壁与铆钉体409之间的方式填充玻璃料406。
在此,在本实施方式中,作为铆钉体409,采用如图79所示,具有平板状的基座部408及从基座部408上延伸的芯材部407的导电性的构件。在图示的例子中,芯材部407形成为从基座部408上沿着与该基座部408的表面大致正交的方向仅延伸与基底基板用圆片440大致相同的厚度,并且前端平坦。铆钉体409的基座部408形成为从平面上看比贯通孔430、431中的上表面侧的开口大。此外,铆钉体409例如用科瓦合金、杜梅线、Fe-Ni等形成,其热膨胀系数与玻璃料406大致相等。
在进行设置工序时,如图80所示,首先,将芯材部407从基底基板用圆片440的上表面侧插入,直至该铆钉体409的基座部408与基底基板用圆片440接触。接着,利用未图示的夹具等,将铆钉体409对基底基板用圆片440固定之后,反转基底基板用圆片440的上下表面。然后,如图81所示,从各贯通孔430、431中下表面侧的开口流入膏状的玻璃料(连接材料)406。此外,该玻璃料406使用已做去泡处理的材料也可,这时,能够减少后面描述的气泡的发生。此外,玻璃料406也可以不是膏状的材料,例如可以为粉状。
这时,芯材部407形成为从基座部408上沿着与基座部408的表面大致正交的方向仅延伸与基底基板用圆片440大致相同的厚度,并且前端平坦,因此通过仅仅压入至使基座部408与基底基板用圆片440接触的简单作业,就能容易且可靠地使芯材部407的两端与基底基板用圆片440的表面共面。因而,能够提高设置工序时的作业性。
接着,进行在既定温度下烧结所埋入的玻璃料406的烧结工序(S434)。由此,使贯通孔430、431和铆钉体409和玻璃料406互相固接。在进行该烧结时,按逐个基座部408进行烧结,因此能够在使芯材部407的两端与基底基板用圆片440的表面大致共面的状态下固接。
此外,在烧结工序之后,反转基底基板用圆片440的上下表面也可。以下,以反转上下表面的情形为例进行说明。
接着,如图82所示,在烧结后进行研磨而除去铆钉体409的基座部408并且将基底基板用圆片的两面研磨至露出铆钉体的芯材部的研磨工序(S435)。在本实施方式的研磨工序中,在基底基板用圆片440的上表面侧除去基座部408,在基底基板用圆片440的下表面侧除去对贯通孔430、431填充玻璃料406时附着到芯材部407的表面的玻璃料406。该结果,芯材部407作为贯通电极432、433起作用。该贯通电极432、433由导电性的芯材部407形成,能够确保稳定的导通性。
此外,如果芯材部407的表面没有附着玻璃料406,就不研磨基底基板用圆片440的下表面也可。
在此,通过进行研磨工序,如图83所示,以在烧结后的玻璃料406内部包围气泡的方式固化的部分,会以微小的凹部406a、406b露出在表面。
因此,如图84所示,进行平坦面形成工序(S436),即向玻璃料406的上表面的凹部406a埋入埋入材料405,并且在玻璃料406的上表面侧形成平坦面405a。这时,以覆盖堵塞贯通孔430、431的玻璃料406及贯通电极432、433,并且使其上表面成为平坦面405a的方式埋入埋入材料405。该工序是例如通过溅镀或蒸镀等向凹部406a埋入埋入材料405来进行的。此外,根据需要以较厚的厚度埋入埋入材料405之后,研磨埋入材料405的表面等而形成平坦面405a也可。
经以上工序结束贯通电极形成工序。
接着,进行在基底基板用圆片440的上表面对导电材料进行构图而如图85及图86所示,形成接合膜435的接合膜形成工序(S437),并且进行形成多个分别与各一对贯通电极432、433电连接的迂回电极436、437的迂回电极形成工序(S438)。这时,以覆盖配置在基底基板用圆片440上的各埋入材料405的方式形成迂回电极436、437。此外,图85及图86所示的虚线M示出在后面进行的切断工序中切断的切断线。
特别是,在玻璃料406的上表面侧形成有平坦面405a,因此在进行迂回电极形成工序时,迂回电极436、437不会形成在凹部406a上,能够可靠地以均匀的厚度形成迂回电极436、437。
在该时刻结束第二圆片制作工序。
然而,在图75中工序顺序设为在接合膜形成工序(S436)之后进行迂回电极形成工序(S437),但与之相反地,在迂回电极形成工序(S437)之后进行接合膜形成工序(S436)也可,并且也可以将两工序同时进行。无论是何种工序顺序,都能发挥相同的作用效果。因而,根据需要适宜变更工序顺序也可。
接着,进行将制作的多个压电振动片404隔着各迂回电极436、437接合至基底基板用圆片440的上表面的装配工序(S440)。首先,在一对迂回电极436、437上分别形成金等的凸点P。然后,在凸点P上承载压电振动片404的基部412后,一边将凸点P加热至既定温度(例如300℃),一边将压电振动片404按压在凸点P。由此,压电振动片404成为被机械支撑于凸点P的同时,电连接装配电极416、417与迂回电极436、437的状态。因而,在该时刻压电振动片404的一对激振电极415成为分别对一对贯通电极432、433导通的状态。
特别是,由于压电振动片404凸点接合,以从基底基板用圆片440的上表面浮置的状态被支撑。此外,埋入材料405及玻璃料406的熔点比进行装配工序时加热的既定温度高,因此不会使两者熔解,且贯通孔430、431能够维持确实被堵塞的状态。
在结束压电振动片404的装配之后,进行对基底基板用圆片440叠合盖基板用圆片450的叠合工序(S450)。具体而言,以未图示的基准标记等为标志,将两圆片440、450对准到正确的位置上。由此,成为所装配的压电振动片404被收纳于由形成在基底基板用圆片440的凹部403a和两圆片440、450包围的空腔C内的状态。
在叠合工序后,进行接合工序(S460),即,将叠合的两块圆片440、450置于未图示的阳极接合装置,在既定温度气氛下施加既定电压而阳极接合。具体而言,在接合膜435与盖基板用圆片450之间施加既定电压。这样,在接合膜435与盖基板用圆片450的界面产生电化学反应,使两者分别牢固地密合而阳极接合。由此,能够将压电振动片404密封于空腔C内,能够得到基底基板用圆片440与盖基板用圆片450接合的图87所示的圆片体460。此外,图87中为了方便图示,示出将圆片体460分解的状态,并且从基底基板用圆片440省略了接合膜435的图示。此外,图87所示的虚线M示出在后面进行的切断工序中切断的切断线。
可是,在进行阳极接合时,形成在基底基板用圆片440的贯通孔430、431被贯通电极432、433及玻璃料406完全堵塞,因此空腔C内的气密不会通过贯通孔430、431而受损失。特别是,通过烧结而贯通电极432、433及玻璃料406固定成一体,并且它们对贯通孔430、431牢固地固接,因此能够可靠地维持空腔C内的气密。
并且,在结束上述的阳极接合后,进行外部电极形成工序(S470),即在基底基板用圆片440的下表面对导电材料进行构图,形成多个分别与一对贯通电极432、433电连接的一对外部电极438、439。通过该工序,能够利用外部电极438、439使密封于空腔C内的压电振动片404动作。
接着,在圆片体460的状态下,进行微调密封于空腔C内的各个压电振动片404的频率而使之落入既定范围内的微调工序(S480)。具体说明,则对形成在基底基板用圆片440的下表面的一对外部电极438、439施加电压而使压电振动片404振动。然后,一边测量频率一边从外部通过盖基板用圆片450而照射激光,使重锤金属膜421的微调膜421b蒸发。由此,一对振动腕部410、411的前端侧的重量发生变化,因此能够对压电振动片404的频率进行微调,以使频率落入标称频率的既定范围内。
在频率的微调结束后,进行沿着图87所示的切断线M切断已接合的圆片体460而进行小片化的切断工序(S490)。其结果是,能够一次性制造多个在互相阳极接合的基底基板402与盖基板403之间形成的空腔C内密封了压电振动片404的图67所示的2层构造式表面安装型的压电振动器401。
此外,在进行切断工序(S490)而小片化为各个压电振动器401后,进行微调工序(S480)的工序顺序也可。但是,如上所述,通过先进行微调工序(S480),能在圆片体460的状态下进行微调,因此能更加有效率地微调多个压电振动器401。因而,能够提高生产率,所以是优选的。
其后,进行内部的电特性检查(S500)。即,测定压电振动片404的谐振频率、谐振电阻值、驱动电平特性(谐振频率及谐振电阻值的激振电力依赖性)等并加以核对。此外,将绝缘电阻特性等一并核对。并且,最后进行压电振动器401的外观检查,对尺寸或质量等进行最终核对。由此结束压电振动器401的制造。
特别是,在本实施方式的压电振动器401中,迂回电极436、437以更加均匀的厚度形成,因此能够使因随时间劣化等而迂回电极436、437局部断线的可能性极小。其结果是,使贯通电极432、433与压电振动片404的导通性稳定,并能确保压电振动片404与外部电极438、439的稳定的导通性。由此,提高压电振动器401的动作性能的可靠度而能谋求高性能化。
此外,埋入材料405及玻璃料406的热膨胀系数大致相等,因此在进行装配工序时为接合压电振动片404而加热凸点P,从而即使间接地加热埋入材料405及玻璃料406的情况下,也能稳定地维持两者的密合状态。因而,能够维持迂回电极436、437与贯通电极432、433的密合状态,并能可靠地确保两者的导通性。
此外,作为埋入材料405而使用导电材料,因此,即便在贯通电极432、433与迂回电极436、437之间配置有埋入材料405,也能维持两电极间的导通性。因而,在进行平坦面形成工序时,即便以覆盖贯通电极432、433的方式形成平坦面405a的情况下,也能确保上述的导通性。即,无需仅以玻璃料406的上表面的凹部406a为目标而埋入埋入材料405,因此能够容易地进行平坦面形成工序。
此外,关于空腔C内的气密,也能可靠地维持,因此能够谋求压电振动器401的高质量化。
此外,依据本实施方式的制造方法,能够一次性制造多个上述压电振动器401,因此能够谋求低成本化。
再者,在本实施方式中,以芯材部407的基端侧的玻璃料406的表面为上表面,埋入了埋入材料405,但并不限于此,以芯材部407的前端侧的玻璃料406的表面为上表面也可。
此外,在本实施方式中,作为基底基板用圆片440(基底基板402)、玻璃料406及铆钉体409(贯通电极432、433),采用各自的热膨胀系数大致相等的材料,但使用不同的材料也可。而且,使埋入材料405与玻璃料406的热膨胀系数大致相等,但不同也可。
此外,铆钉体409并不限于本实施方式所示的形状,例如像第一实施方式及第二实施方式所示的铆钉体9、109那样,基座部也可以为矩形状。此外,芯材部207的长度及前端的形状也不限于本实施方式所示的情形,其长度优选为与研磨工序前的基底基板用圆片240的厚度相等或者比所述厚度短。
(第五实施方式)
接着,参照图88至图93,对本发明的压电振动器的制造方法及用该制造方法制造的压电振动器的第五实施方式进行说明。此外,在该第五实施方式中,对于与第四实施方式中的构成要素相同的部分,采用相同的附图标记,并省略其说明,仅对不同点进行说明。
如图88及图89所示,在本实施方式的压电振动器470中,埋入材料471由埋入材料471的表面和玻璃料406的上表面形成与基底基板402的上表面共面这样的平坦面471a。即,埋入材料471仅埋入玻璃料406的上表面的凹部406a的内部。由此,埋入材料471的表面、玻璃料406的上表面、和基底基板402的上表面共面。而且,在图示的例子中,平坦面471a与贯通电极432、433一起共面,即与贯通电极432、433导通。
埋入材料471例如用玻璃材料形成,其热膨胀系数及其硬度与玻璃料406大致相等。此外,埋入材料471的熔点比玻璃料406的熔点低,例如为350℃~400℃。
接着,在图90的流程图中示出本实施方式的压电振动器470的制造方法。以下,参照该流程图,对本实施方式的贯通电极形成工序(S430B)进行说明。
在本实施方式的贯通电极形成工序中,直至研磨工序(S435)为止与第四实施方式相同,在研磨工序结束后,进行本实施方式的平坦面形成工序(S439)。
作为平坦面形成工序,如图91所示,首先,进行向玻璃料406的上表面的凹部406a埋入埋入材料471的埋入工序(S439a)。在图示的例子中,将埋入材料471形成为覆盖堵塞贯通孔430、431的玻璃料406及贯通电极432、433。该工序能够通过例如熔解埋入材料471,并对玻璃料406的凹部406a熔接来进行。这时,作为埋入材料471而采用熔点低于玻璃料406的材料,因此即便使用熔解后的埋入材料471,也不会熔解玻璃料406而能埋入凹部406a。
此外,在埋入埋入材料471后,用擦干器(刮刀)等,以擦去基底基板用圆片440上的多余的埋入材料471的方式进行除去,以使埋入材料471只留在凹部406a内也可。
接着,如图92所示,进行将埋入材料471研磨的平坦化工序(S439b)。由此,如图93所示,能够使埋入材料471的表面、玻璃料406的上表面、和基底基板402的上表面共面。此外,在图示的例子中,能够与所述各面对齐地,使贯通电极432、433的上表面也一起共面。
通过进行该平坦化工序,结束贯通电极形成工序。
依据本实施方式的制造方法,不仅发挥第四实施方式所示的作用效果,而且由于形成为埋入材料471的表面、玻璃料406的上表面、和基底基板402的上表面共面,所以不会在台阶差部上形成迂回电极436、437,而能够更加可靠地以均匀的厚度形成迂回电极436、437。
此外,在进行平坦化工序时,研磨埋入材料471,由埋入材料471的表面和玻璃料406的上表面形成平坦面471a。因而,在埋入工序中,向玻璃料406的上表面的凹部406a埋入埋入材料471时,即便埋入成覆盖贯通电极432、433,也能在进行平坦化工序时除去覆盖贯通电极432、433的部分,因此在作为埋入材料471而使用玻璃构件的情况下,也能确保贯通电极432、433与迂回电极437、438的导通性。即,无需只以玻璃料406的上表面的凹部406a为目标埋入埋入材料471,因此能够容易地进行平坦面形成工序。
此外,在本实施方式中,埋入材料471由玻璃构件构成,但是也可为例如在第一实施方式所示的材料,此外,树脂材料也可。
作为埋入材料471而使用树脂材料的情况下,优选为热塑性且耐热型的树脂材料。这时,即便在压电振动器401的制造过程或者在使用时埋入材料471被加热的情况下,也不会从树脂材料产生气体。作为这样的树脂材料的具体例,例如可以举出聚酰胺(polymide)类的树脂材料。
此外,在本实施方式中,通过熔解埋入材料471而对玻璃料406的凹部406a熔接来进行埋入工序,但是也可以例如通过印刷埋入材料471来进行。
此外,在本实施方式中,埋入材料471的熔点低于玻璃料406的熔点,但并不限于此。
(振荡器)
接着,参照图94,对本发明的振荡器的一个实施方式进行说明。
本实施方式的振荡器500如图94所示,构成为将第一实施方式所示的压电振动器1电连接至集成电路501的振子。
该振荡器500具备安装了电容器等的电子部件502的基板503。在基板503安装有振荡器用的上述集成电路501,在该集成电路501的附近安装有压电振动器1。这些电子部件502、集成电路501及压电振动器1通过未图示的布线图案分别电连接。此外,各构成部件通过未图示的树脂来模制(mould)。
在这样构成的振荡器500中,对压电振动器1施加电压时,该压电振动器1内的压电振动片4振动。通过压电振动片4所具有的压电特性,将该振动转换为电信号,以电信号方式输入至集成电路501。通过集成电路501对输入的电信号进行各种处理,以频率信号的方式输出。从而,压电振动器1作为振子起作用。
此外,根据需求有选择地设定集成电路501的结构,例如RTC(实时时钟)模块等,能够附加钟表用单功能振荡器等的功能之外,还能附加控制该设备或外部设备的工作日期或时刻,或者提供时刻或日历等的功能。
如上所述,依据本实施方式的振荡器500,由于具备使空腔C内确实气密且提高了动作的可靠度的高质量的压电振动器1,振荡器500本身也同样能提高动作的可靠度而实现高质量化。而且,能够长期得到稳定的高精度的频率信号。
此外,在本实施方式中,示出作为压电振动器而使用第一实施方式所示的压电振动器1的情形,但是使用其它实施方式所示的压电振动器101、201、401、470也能发挥同样的作用效果。
(电子设备)
接着,参照图95,就本发明的电子设备的一个实施方式进行说明。此外作为电子设备,举例说明了具有第一实施方式所示的压电振动器1的便携信息设备510。最先本实施方式的便携信息设备510为例如以便携电话为首的,发展并改良了传统技术中的手表的设备。它是这样的设备:外观类似于手表,在相当于文字盘的部分配置液晶显示器,能够在该画面上显示当前的时刻等。此外,在用作通信机时,从手腕取下,通过内置于表带的内侧部分的扬声器及麦克风,可进行与传统技术的便携电话同样的通信。但是,与传统的便携电话相比,明显小型且轻量。
接着,对本实施方式的便携信息设备510的结构进行说明。如图95所示,该便携信息设备510具备压电振动器1和供电用的电源部511。电源部511例如由锂二次电池构成。该电源部511上并联连接有进行各种控制的控制部512、进行时刻等的计数的计时部513、与外部进行通信的通信部514、显示各种信息的显示部515、和检测各功能部的电压的电压检测部516。并且,通过电源部511来对各功能部供电。
控制部512控制各功能部,进行声音数据的发送及接收、当前时刻的测量或显示等的整个系统的动作控制。此外,控制部512具备预先写入程序的ROM、读取写入到该ROM的程序并执行的CPU、和作为该CPU的工作区使用的RAM等。
计时部513具备内置了振荡电路、寄存器电路、计数器电路及接口电路等的集成电路和压电振动器1。对压电振动器1施加电压时压电振动片4振动,通过水晶所具有的压电特性,该振动转换为电信号,以电信号的方式输入到振荡电路。振荡电路的输出被二值化,通过寄存器电路和计数器电路来计数。然后,通过接口电路,与控制部512进行信号的发送与接收,在显示部515显示当前时刻或当前日期或者日历信息等。
通信部514具有与传统的便携电话相同的功能,具备无线电部517、声音处理部518、切换部519、放大部520、声音输入/输出部521、电话号码输入部522、来电音发生部523及呼叫控制存储器部524。
通过天线525,无线电部517与基站进行收发信息的声音数据等各种数据的交换。声音处理部518对从无线电部517或放大部520输入的声音信号进行编码及解码。放大部520将从声音处理部518或声音输入/输出部521输入的信号放大到既定电平。声音输入/输出部521由扬声器或麦克风等构成,扩大来电音或受话声音,或者将声音集音。
此外,来电音发生部523响应来自基站的呼叫而生成来电音。切换部519仅在来电时,通过将连接在声音处理部518的放大部520切换到来电音发生部523,在来电音发生部523中生成的来电音经由放大部520输出至声音输入/输出部521。
此外,呼叫控制存储器部524存放与通信的呼叫及来电控制相关的程序。此外,电话号码输入部522具备例如0至9的号码键及其它键,通过按压这些号码键等,输入通话目的地的电话号码等。
电压检测部516在通过电源部511对控制部512等的各功能部施加的电压小于既定值时,检测其电压降后通知控制部512。这时的既定电压值是作为使通信部514稳定动作所需的最低限的电压而预先设定的值,例如,3V左右。从电压检测部516收到电压降的通知的控制部512禁止无线电部517、声音处理部518、切换部519及来电音发生部523的动作。特别是,停止耗电较大的无线电部517的动作是必需的。而且,显示部515显示通信部514由于电池余量的不足而不能使用的提示。
即,通过电压检测部516和控制部512,能够禁止通信部514的动作,并在显示部515做提示。该提示可为文字消息,但作为更加直接的提示,在显示部515的显示画面的顶部显示的电话图像上打“×(叉)”标记也可。
此外,通过具备能够有选择地截断与通信部514的功能相关的部分的电源的电源截断部526,能够更加可靠地停止通信部514的功能。
如上所述,依据本实施方式的便携信息设备510,由于具备使空腔C内确实气密且提高了动作的可靠度的高质量的压电振动器1,便携信息设备本身也同样能提高动作的可靠度并能谋求高质量化。而且除此之外,能够长期显示稳定的高精度的时钟信息。
此外,在本实施方式中,示出作为压电振动器而使用第一实施方式所示的压电振动器1的情形,但是使用其它实施方式所示的压电振动器101、201、401、470也能发挥同样的作用效果。
(电波钟)
接着,参照图96,就本发明的电波钟的一个实施方式进行说明。
如图96所示,本实施方式的电波钟530具备电连接到滤波部531的压电振动器1,是接收包含时钟信息的标准电波,并具有自动修正为准确的时刻并加以显示的功能的钟表。
在日本国内,在福岛县(40kHz)和佐贺县(60kHz)有发送标准电波的发送站(发送局),分别发送标准电波。40kHz或60kHz这样的长波兼有沿地表传播的性质和在电离层和地表边反射边传播的性质,因此其传播范围宽,且由上述的两个发送站覆盖整个日本国内。
以下,对电波钟530的功能性结构进行详细说明。
天线532接收40kHz或60kHz长波的标准电波。长波的标准电波是将称为定时码的时刻信息AM调制为40kHz或60kHz的载波的电波。接收的长波的标准电波通过放大器533放大,通过具有多个压电振动器1的滤波部531来滤波并调谐。
本实施方式中的压电振动器1分别具备与上述载波频率相同的40kHz及60kHz的谐振频率的水晶振动器部538、539。
而且,滤波后的既定频率的信号通过检波、整流电路534来检波并解调。接着,经由波形整形电路535而抽出定时码,由CPU536计数。在CPU536中,读取当前的年、累积日、星期、时刻等的信息。被读取的信息反映于RTC537,显示出准确的时刻信息。
由于载波为40kHz或60kHz,所以水晶振动器部538、539优选具有上述的音叉型结构的振动器。
再者,以上以日本国内为例进行了说明,但长波的标准电波的频率在海外是不同的。例如,在德国使用77.5KHz的标准电波。因而,在便携设备组装也可以应对海外的电波钟530的情况下,还需要不同于日本的频率的压电振动器1。
如上所述,依据本实施方式的电波钟530,由于具备使空腔C内确实气密且提高了动作的可靠度的高质量的压电振动器1,电波钟本身也同样能提高动作的可靠度而谋求高质量化。而且除此之外,能够长期稳定地高精度计数时刻。
此外,在本实施方式中,示出作为压电振动器而使用第一实施方式所示的压电振动器1的情形,但是使用其它实施方式所示的压电振动器101、201、401、470也能发挥同样的作用效果。
此外,本发明的技术范围并不局限于上述实施的方式,在不超出本发明的宗旨的范围内可做各种变更。
例如,在上各述实施方式中,作为压电振动片的一个例子,举例说明了在振动腕部10、11、110、111、210、211、410、411的两面形成沟部18、118、218、418的带沟的压电振动片4、104、204、404,但没有沟部18、118、218、418的类型的压电振动片也可。但是,通过形成沟部18、118、218、418,能够在对一对激振电极15、115、215、415施加既定电压时,提高一对激振电极15、115、215、415间的电场效率,因此能够进一步抑制振动损耗而进一步提高振动特性。即,能够进一步降低CI值(Crystal Impedance),并能将压电振动片4,104、204、404进一步高性能化。在这一点上,优选形成沟部18、118、218、418。
此外,在上述各实施方式中,举例说明了音叉型压电振动片4、104、204、404,但并不限于音叉型。例如,间隙滑移型振动片也可。
此外,在上述各实施方式中,通过接合膜来35、135、235、435阳极接合了基底基板2、102、202、402与盖基板3、103、203、403,但并不限于阳极接合。但是,通过进行阳极接合,能够将两基板2、102、202、402、3、103、203、403牢固地接合,因此是优选的。
此外,在上述各实施方式中,凸点接合了压电振动片4、104、204、404,但并不限于凸点接合。例如,通过导电粘合剂来接合压电振动片4、104、204、404也可。但是,通过进行凸点接合,能够使压电振动片4、104、204、404从基底基板2、102、202、402的上表面浮上,并能自然确保振动所需的最低限的振动间隙。因而,优选凸点接合。
此外,在上述各实施方式中,各压电振动器1、101、201、401、470具备一对贯通电极,但如上所述所形成的贯通电极1个也可,此外3个以上也可。即,在具备1个以上的外部电极的压电振动器中,分别电连接各外部电极与压电振动片的连接电极之中,至少一个为如上所述形成的贯通电极也可。
此外,本发明的压电振动器的制造方法,只要能利用包括平板状的基座部以及从基座部上沿着与基座部的表面大致正交的方向延伸的芯材部的导电性的铆钉体和由玻璃材料构成的连接材料进行贯通电极形成工序,就不限于上述各实施方式所示的情形。例如,作为连接材料,将由玻璃材料构成的简体和膏状的玻璃料一起利用也可。
此外,在不超出本发明的宗旨的范围内,可将上述实施方式中的构成要素适宜转换为众所周知的构成要素,此外,也可以适宜组合上述的变形例。
Claims (17)
1.一种压电振动器的制造方法,利用基底基板用圆片和盖基板用圆片而一次性制造多个在互相接合的基底基板与盖基板之间形成的空腔内密封了压电振动片的压电振动器,该压电振动器的制造方法包括:凹部形成工序,在所述盖基板用圆片形成多个在叠合了两圆片时形成所述空腔的空腔用的凹部;以及贯通电极形成工序,利用具有平板状的基座部和从所述基座部上沿着与所述基座部的表面大致正交的方向延伸的芯材部的导电性的铆钉体,在所述基底基板用圆片形成多个贯通所述圆片的贯通电极,
其特征在于,所述压电振动器的制造方法还包括:
迂回电极形成工序,在所述基底基板用圆片的上表面形成多个对于所述贯通电极电连接的迂回电极;
装配工序,通过所述迂回电极将多个所述压电振动片接合到所述基底基板用圆片的上表面;
叠合工序,叠合所述基底基板用圆片与所述盖基板用圆片,在由所述凹部和两圆片包围的所述空腔内收纳所述压电振动片;
接合工序,接合所述基底基板用圆片和所述盖基板用圆片,使所述压电振动片密封于所述空腔内;
外部电极形成工序,在所述基底基板用圆片的下表面形成多个与所述贯通电极电连接的外部电极;以及
切断工序,切断已接合的所述两圆片,小片化为多个所述压电振动器,
所述贯通电极形成工序具有:
贯通孔形成工序,在所述基底基板用圆片形成多个贯通所述圆片的贯通孔;
设置工序,将所述铆钉体的芯材部插入形成的多个贯通孔内,直至使所述基座部与所述基底基板用圆片接触,并且在所述芯材部与所述贯通孔之间配置由玻璃材料构成的连接材料;
烧结工序,在既定温度下烧结所述连接材料,使所述贯通孔、所述连接材料、和所述铆钉体固定成一体;以及
研磨工序,在烧结后,至少对所述基底基板用圆片的上下表面之中配置有所述基座部的面进行研磨,除去所述基座部并使所述芯材部露出于所述基底基板用圆片的上下两表面。
2.如权利要求1所述的压电振动器的制造方法,其中,
作为所述芯材部,使用仅以与所述基底基板用圆片大致相同的厚度延伸并且前端形成为平坦的材料;
作为所述连接材料,使用两端平坦且以与所述基底基板用圆片大致相同的厚度形成的筒体;
在进行所述设置工序时,向所述多个贯通孔内埋入所述筒体,并且将所述铆钉体的芯材部插入所述筒体的中心孔内,直至基座部与基底基板用圆片接触;
在进行所述研磨工序时,研磨而除去所述基座部。
3.如权利要求2所述的压电振动器的制造方法,其中,作为所述筒体,使用所述烧结前预先被临时烧结的材料。
4.如权利要求1所述的压电振动器的制造方法,其中,
作为所述连接材料,使用膏状的玻璃料;
在进行所述设置工序时,在所述多个贯通孔中配置所述铆钉体的芯材部,并且在所述基底基板用圆片的上下表面中与配置有所述基座部的面相反侧的面涂敷所述玻璃料,在所述贯通孔与所述铆钉体的芯材部的间隙填充所述玻璃料;
在进行所述研磨工序时,对所述基底基板用圆片的上下表面中配置有所述基座部的面进行研磨而除去所述基座部,并且研磨所述基底基板用圆片的所述相反侧的面而使所述芯材部露出;
所述研磨工序前的所述芯材部的长度形成为比所述基底基板用圆片的厚度短。
5.如权利要求4所述的压电振动器的制造方法,其中,
所述设置工序还包括用擦干器除去所述相反侧的面多余涂敷的所述玻璃料的玻璃料除去工序;
在所述玻璃料除去工序中,设定所述芯材部的长度,以使所述擦干器与所述铆钉体的芯材部不会接触。
6.如权利要求5所述的压电振动器的制造方法,其中,所述芯材部的长度形成为比所述基底基板用圆片的厚度短出0.02mm以上。
7.如权利要求1所述的压电振动器的制造方法,其中,
作为所述连接材料,使用玻璃料;
所述设置工序包括:
芯材部插入工序,从所述基底基板用圆片的一侧向形成在所述基底基板用圆片的多个所述贯通孔的各贯通孔内部插入所述铆钉体的芯材部;
固定夹具配置工序,在所述基底基板用圆片的所述一侧配置用于将所述芯材部插入于所述基底基板用圆片的状态的所述铆钉体的基座部夹在与所述基底基板用圆片之间而限制所述铆钉体的姿势的固定夹具;
玻璃料填充工序,以堵塞所述贯通孔的内周壁与所述铆钉体之间的方式填充所述玻璃料;以及
夹入工序,利用使所述固定夹具与所述基底基板用圆片互相密接的按压夹具,使所述铆钉体的基座部被夹入所述基底基板用圆片与所述固定夹具之间,从而使所述基座部的表面抵接到所述基底基板用圆片,以使所述铆钉体的芯材部的轴线与所述贯通孔的轴线互相平行的方式限制所述铆钉体的姿势,
在进行所述烧结工序时,利用所述按压夹具使所述铆钉体的基座部被夹入所述基底基板用圆片与所述固定夹具之间,在此状态下进行烧结;
在进行所述研磨工序时,研磨而除去所述铆钉体的基座部,并且研磨所述基底基板用圆片的两面。
8.如权利要求7所述的压电振动器的制造方法,其中,在进行所述夹入工序时,利用所述按压夹具,将互相叠合的所述固定夹具及所述基底基板用圆片在各自的外侧表面夹持。
9.如权利要求1所述的压电振动器的制造方法,其中,
作为所述连接材料,使用玻璃料;
在进行所述设置工序时,向所述多个贯通孔的各贯通孔内部,插入所述铆钉体的芯材部,直至所述基座部与所述基板用圆片接触,并且填充所述玻璃料,以堵塞所述贯通孔的内周壁与所述铆钉体之间;
在进行所述研磨工序时,研磨而除去所述铆钉体的基座部,并且研磨所述基底基板用圆片的两面;
所述贯通电极形成工序具备平坦面形成工序,在所述研磨工序之后向所述玻璃料的上表面的凹部埋入埋入材料,并且在所述玻璃料的上表面侧形成平坦面。
10.如权利要求9所述的压电振动器的制造方法,其中,作为所述埋入材料,使用导电材料。
11.如权利要求9所述的压电振动器的制造方法,其中,
所述平坦面形成工序包括:
埋入工序,向所述玻璃料的上表面的凹部埋入埋入材料;以及
平坦化工序,研磨所述埋入材料,由所述埋入材料的表面和所述玻璃料的上表面,形成与所述基底基板用圆片的上表面共面的所述平坦面。
12.如权利要求9所述的压电振动器的制造方法,其中,作为所述埋入材料,使用热膨胀系数与所述玻璃料大致相等的材料。
13.如权利要求9所述的压电振动器的制造方法,其中,
作为所述埋入材料,使用熔点低于所述玻璃料的材料。
14.如权利要求1所述的压电振动器的制造方法,其中,作为所述基底基板用圆片及所述芯材部,分别使用其热膨胀系数与所述连接材料大致相等的材料。
15.如权利要求1所述的压电振动器的制造方法,其中,
作为所述基底基板用圆片,使用与所述连接材料相同的玻璃材料构成的圆片;
作为所述芯材部,使用其热膨胀系数与所述连接材料大致相等的材料。
16.如权利要求1所述的压电振动器的制造方法,其中,
在所述装配工序前,具备在基底基板用圆片的上表面形成当叠合所述基底基板用圆片与所述盖基板用圆片时包围所述凹部的周围的接合膜的接合膜形成工序;
在进行所述接合工序时,通过所述接合膜而将所述两圆片阳极接合。
17.如权利要求1所述的压电振动器的制造方法,其中,在进行所述装配工序时,利用导电性的凸点来将所述压电振动片凸点接合。
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