CN102273071A - 压电振动设备的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的压电振动设备的制造方法具有以下的工序。即，具有：晶片成形工序，准备多个下盖构件(3)被一体成形的厚片的晶片(30)；接合工序，在晶片(30)的一个主面(31)经由接合材料(5)来接合晶体振动板(2、2、…、2)，在该晶体振动板上经由接合材料(5)来接合上盖构件(4、4、…、4)；薄片化工序，将晶片(30)从该晶片的另一主面(37)进行薄片化；外部端子形成工序，在进行了薄片化的晶片的另一主面形成外部端子；和分割工序，通过将所邻接的晶体振子间进行切断，得到多个晶体振子。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电子设备等的压电振动设备的制造方法。
背景技术
近年来，在用于电子设备等的压电振动设备中进行着超小型化以及薄型化。另外，为了提高压电振动设备的生产效率，提出了如下的制作方法：关于压电振动设备的结构构件，不是以单个(单片)的压电振动设备的结构构件的状态来进行处理，而是以多个压电振动设备的结构构件被一体成形了的晶片的状态来进行处理，通过以晶片状态将多个结构构件粘在一起之后进行分割，从而同时一并获得多个压电振动设备(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2006-180169号
发明内容
专利文献1所记载的振子(压电振动设备)为如下结构：在形成了激励电极的晶体晶片的表背主面的各个中接合了2个玻璃晶片。这样，在晶片状态下处理晶体晶片，在晶片状态下处理成为盖构件的玻璃晶片，利用2个玻璃晶片将晶体晶片的激励电极进行气密密封，从而能够防止碎屑(Chipping)等的不合适来进行处理。并且，与晶体晶片接合的2个玻璃晶片的非接合面被切削而被薄层化。然而，在这种振子中，由于成为2个玻璃晶片的非接合面的主面被薄层化，因此制造工序会增加。与此相对，将形成了激励电极的压电振动板在晶片状态下形成，如果是在该晶片的上下接合了成为单片状态的盖构件的玻璃晶片的结构(制作方法)，就能够防止碎屑等的不合适。然而，根据该结构(制作方法)，成为盖构件的玻璃晶片的外形尺寸非常小，将用于连接到外部设备的外部端子形成到玻璃晶片变得越来越困难。
本发明是鉴于上述点而完成的，目的在于对应于厚度变薄而提供一种生产效率优良的压电振动设备的制造方法。
为了达到上述目的，在本发明的压电振动设备的制造方法中，所述压电振动设备设置有形成了激励电极的压电振动板、和将所述激励电极进行气密密封的上盖构件以及下盖构件，所述压电振动板和所述上盖构件经由接合材料而被接合，所述压电振动板和所述下盖构件经由接合材料而被接合，所述压电振动设备的制造方法具有：晶片成形工序，准备多个所述下盖构件被一体成形的厚片的晶片；接合工序，在所述晶片内的下盖构件的一个主面接合所述压电振动板，在所述压电振动板上接合所述上盖构件；薄片化工序，将所述晶片从所述晶片的另一主面侧进行薄片化；外部端子形成工序，在通过所述薄片化工序进行了薄片化的所述晶片的另一主面，形成与所述激励电极电连接的外部端子；以及分割工序，通过将所邻接的所述压电振动设备间进行切断，得到多个所述压电振动设备。
根据上述制造方法，能够高效地制造具有形成了与外部设备连接的所述外部端子的所述下盖构件的所述压电振动设备。具体地说，由于多个所述下盖构件被一体成形的所述晶片形成得厚，因此能够在所述晶片的机械强度良好的状态下进行向所述晶片的所述压电振动板的接合和所述上盖构件的接合。另外，在所述接合工序之后，通过从所述晶片的底面(所述另一主面侧)进行薄片化，能够同时一并调节所述下盖构件的厚度。并且，使所述外部端子一并形成到薄片化了的所述下盖构件之后，将所邻接的所述压电振动设备间进行切断，因此能够高效地得到多个所述压电振动设备。
另外，为了达到上述目的，在本发明的其它的压电振动设备的制造方法中，所述压电振动设备设置有形成了激励电极的压电振动板、和将所述压电振动板进行气密密封的上盖构件以及下盖构件，所述上盖构件和所述下盖构件经由接合材料而被接合，所述压电振动设备的制造方法具有：晶片成形工序，准备多个所述下盖构件被一体成形的厚片的晶片；接合工序，在所述晶片内的下盖构件的一个主面接合所述压电振动板，在所述下盖构件上接合所述上盖构件；薄片化工序，将所述晶片从所述晶片的另一主面侧进行薄片化；外部端子形成工序，在通过所述薄片化工序进行了薄片化的所述晶片的另一主面，形成与所述激励电极电连接的外部端子；以及分割工序，通过将所邻接的所述压电振动设备间进行切断，得到多个所述压电振动设备。
根据上述制造方法，能够高效地制造具有形成了与外部设备连接的所述外部端子的所述下盖构件的所述压电振动设备。具体地说，由于多个所述下盖构件被一体成形的所述晶片形成得厚，因此能够在所述晶片的机械强度良好的状态下进行向所述晶片的所述压电振动板的接合和所述上盖构件的接合。另外，在所述接合工序之后，通过从所述晶片的底面(所述另一主面侧)进行薄片化，能够同时一并调节所述下盖构件的厚度。并且，在使所述外部端子一并形成到薄片化了的所述下盖构件之后，将所邻接的所述压电振动设备间进行切断，因此能够高效地得到多个所述压电振动设备。
另外，根据这种制造方法，是所述压电振动板通过所述上盖构件和所述下盖构件而被气密密封的压电振动设备的制造方法，具有所述晶片成形工序、所述接合工序、所述薄片化工序、所述外部端子形成工序以及所述分割工序，因此通过对由晶片成形工序成形为箱状体的所述晶片进行所述薄片化工序，能够抑制在所述晶片的成形时所受的所述晶片的基板弯曲的影响，能够提高所述晶片的成形的加工精度。
另外，在所述制造方法中，也可以在所述薄片化工序之前，从所述下盖构件的一个主面侧，形成填充了导体的有底孔，在所述薄片化工序中，从所述晶片的另一主面侧进行薄片化直到所述有底孔露出为止，在所述外部端子形成工序中，以覆盖所述有底孔的方式形成所述外部端子。特别是，也可以用水晶来形成所述压电振动板，用晶体或者玻璃来形成所述上盖构件以及所述下盖构件，在转移到所述薄片化工序之前，从所述下盖构件的一个主面侧，形成填充了导体的有底孔，在所述薄片化工序中，从所述晶片的另一主面侧进行薄片化直到所述有底孔露出为止，在所述外部端子形成工序中，以覆盖所述有底孔的方式形成所述外部端子。
根据这种制造方法，进行薄片化的主要的对象材料为晶体或者玻璃等单一材料，因此例如能够容易地进行基于湿蚀刻的薄片化，并且容易管理所述薄片化工序。
另外，在所述制造方法中，也可以将在所述晶片成形工序中准备的所述晶片的厚度设为预先设定的厚度，根据所述压电振动板的厚度，能够改变在所述薄片化工序中进行薄片化的所述晶片的厚度。具体地说，也可以是如下：在所述晶片成形工序中准备的所述晶片的厚度是固定的，根据所述压电振动板的厚度，能够改变在所述薄片化工序中进行薄片化的厚度。根据这种制造方法，例如在将AT切割晶体板用于所述压电振动板时，在振荡频率不同的所述压电振动设备中，容易将所述压电振动设备的整体高度设为同一尺寸。
具体地说，在将AT切割晶体板用作所述压电振动板的情况下，由于AT切割晶体板的振荡频率与所述压电振动板的厚度成反比，因此振荡频率越低，所述压电振动板的厚度越厚。在是由2个所述上盖构件和所述下盖构件夹持所述压电振动板的结构的所述压电振动设备的情况下，所述压电振动板的厚度根据振荡频率而发生变化，因此在将所述上盖构件以及所述下盖构件的与所述压电振动板的距离设为相同的情况下，导致所述压电振动设备的整体高度变化。然而，根据上述制造方法，以一定厚度来形成所述上盖构件，以比所需最大厚度更厚的状态来形成所述下盖构件(所述晶片)，并根据振荡频率能够改变对所述下盖构件进行薄片化的量，从而能够与振荡频率无关地将所述压电振动设备的整体高度统一为一定尺寸。即，由于能够在初始状态下将所述上盖构件以及所述下盖构件的厚度进行标准化，因此能够降低制造成本。
如以上那样，根据本发明，能够对应于厚度变薄而提供一种生产效率优良的压电振动设备的制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的晶体振子的截面示意图。
图2是表示与本发明的第1实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图3是表示与本发明的第1实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图4是表示与本发明的第1实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图5是表示与本发明的第1实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图6是表示与本发明的第1实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图7是表示与本发明的第1实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图8是表示与本发明的第1实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图9是表示与本发明的第1实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图10是表示与本发明的第1实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图11是表示与本发明的第1实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图12是表示与本发明的第1实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图13是表示与本发明的第1实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图14是表示与本发明的第2实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图15是表示与本发明的第2实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图16是表示与本发明的第2实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图17是表示与本发明的第2实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图18是表示与本发明的第2实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图19是表示与本发明的第2实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图20是表示与本发明的第2实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图21是表示与本发明的第2实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图22是与本发明的第1实施方式以及第2实施方式有关的以晶体振子的低频带、中频带、以及高频带为对象的结构例。
图23是表示本发明的第3实施方式的晶体振子的截面示意图。
图24是表示与本发明的第3实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图25是表示与本发明的第3实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图26是表示与本发明的第3实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图27是表示与本发明的第3实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图28是表示与本发明的第3实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图29是表示与本发明的第3实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图30是表示与本发明的第3实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图31是表示与本发明的第3实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图32是表示与本发明的第3实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
图33是表示与本发明的第3实施方式有关的晶体振子的制造方法的示意图。
附图标记说明
1：晶体振子；2：晶体振动板；20：振动部；201：框架部的一个主面；202：框架部的另一主面；23：激励电极；24：引出电极；25：第1接合电极；26：凸起部；27：薄片部；28：框架部；3：下盖构件；33：第2接合电极；4：上盖构件；5：接合材料；50：Au镀敷层；51：第1接合材料；52：第2接合材料；53：第3接合材料；54：第4接合材料。
具体实施方式
第1实施方式
下面，参照附图来说明与本发明有关的第1实施方式。在第1实施方式中，以作为压电振动板而使用了晶体板的晶体振子为例来进行说明。
图1是表示第1实施方式的沿着晶体振动板2的长边方向的晶体振子1的截面图。如图1所示，与第1实施方式有关的晶体振子1的主要结构构件由以下部分构成：晶体振动板2(本发明中所说的压电振动板)、将在该晶体振动板2的一个主面21形成的激励电极23进行气密密封的下盖构件3、以及将在该晶体振动板2的另一主面22形成的激励电极23进行气密密封的上盖构件4。
在晶体振子1中，晶体振动板2和下盖构件3通过接合材料5而被接合，并且晶体振动板2和上盖构件4通过接合材料5而被接合，从而构成封装11。下盖构件3和上盖构件4经由晶体振动板2而被接合，从而封装11的内部空间12形成两处，在该封装11的内部空间12中形成于晶体振动板2的两个主面21、22的激励电极23，在各自的内部空间12被气密密封。
下盖构件3和上盖构件4为大致相同形状以及大致相同外形尺寸。另外，在下盖构件3中，在其底面(另一主面)37形成外部端子34，与外部端子34电连接的导通路径(通路)35形成在其厚度方向上并贯通两个主面31、37之间。
下面，首先使用图1来说明晶体振子1的主要结构构件，之后说明晶体振子1的制造方法。
图1所示的晶体振动板2是以规定的角度所切出的AT切割晶体板。晶体振动板2具备形成激励电极23的薄片区域的振动部20、在振动部20的一个主面21外周的一部分区域形成的凸起部26、薄片部27、以及框架部28，这些成形为一体。这里所说的框架部28环状地包围振动部20，形成得比振动部20厚。凸起部26的上表面和框架部28的一个主面201成形为位于大致同一平面上。另外，薄片部27形成在振动部20和框架部28之间，形成得比振动部20薄。
晶体振动板2(振动部20、凸缘(rim)部26、薄片部27、框架部28)通过湿蚀刻而被成形，一对激励电极23通过蒸镀法而相对地形成在振动部20的表背面(一个主面21和另一主面22)。在第1实施方式中，激励电极23在振动部20的表背主面(一个主面21和另一主面22)从下开始依次以Cr、Au的膜结构而成膜。此外，激励电极23的膜结构不限于此，也可以是其它膜结构。
如图1所示，从晶体振动板2的表背的激励电极23分别导出形成有引出电极24。从另一主面22的激励电极23引出的引出电极24将振动部20在厚度方向上从另一主面22贯穿到一个主面21而向一个主面21导出。并且，引出电极24以覆盖凸起部26(在图1中位于左侧的凸起部)的表面的方式被导出至凸起部26的外侧部分(外侧面)。该引出电极24中的形成在凸起部26表面的导体部分成为第1接合电极25。另外，从一个主面21的激励电极23引出的引出电极24以覆盖凸起部26(在图1中位于右侧的凸起部)的表面的方式被导出至凸起部26的外侧部分(外侧面)。该引出电极24中的形成在凸起部26表面的导体部分成为第1接合电极25。另外，在第1接合电极25的上部形成了Au镀敷层50(参照图7)。此外，在表示第1实施方式的附图中，激励电极23比引出电极24厚，但是激励电极23和引出电极24的厚度不限于此，也可以将激励电极23和引出电极24的厚度设为相同。
如图1所示，晶体振动板2的两个主面21、22已被镜面加工，成形为平坦平滑面。在晶体振动板2中，框架部28的两个主面201、202被构成为下盖构件3和上盖构件4的接合面，振动部20被构成为振动区域。在框架部28的一个主面201，形成有用于与下盖构件3进行接合的接合层即第1接合材料51(参照图7)。另外，在框架部28的另一主面202，形成有用于与上盖构件4进行接合的接合层即第2接合材料52(参照图7)。第1接合材料51和第2接合材料52的形成宽度大致相同，第1接合材料51和第2接合材料52由同一膜结构来构成，这些第1接合材料51和第2接合材料52将多个金属膜分别层叠在框架部28的两个主面201、202来构成。在第1实施方式中，第1接合材料51以及第2接合材料52为如下结构：从最下层侧起通过蒸镀法来形成Cr层(省略图示)和Au层(省略图示)，并在其上通过电解镀敷法而层叠了Au镀敷层(省略图示)。
下盖构件3在俯视时是矩形形状的平板，使用了Z板晶体。下盖构件3的外形尺寸在俯视时与晶体振动板2的外形尺寸大致相同。下盖构件3在一个主面31的外周以及沿着外周的外周附近的区域中具有与晶体振动板2的接合区域。下盖构件3的一个主面31为平坦平滑面(镜面加工)。另外，在下盖构件3的一个主面31形成有第2接合电极33(参照图7)。第2接合电极33形成为比下盖构件3的一个主面31的与晶体振动板2的接合区域更靠内侧，经由Au镀敷层50而接合到第1接合电极25。该第2接合电极33是多个金属膜层叠形成于接合区域而成的，从其最下层侧起蒸镀形成Cr层(省略图示)和Au层331，在其上层叠形成Au-Sn合金层332，进一步在其上层叠形成了Au薄镀层(省略图示)(参照图7)。或者，第2接合电极33也可以从其下表面侧起蒸镀形成Cr层和Au层，并在其上依次层叠Sn镀敷层和Au镀敷层来形成。另外，也可以代替第2接合电极33的最下层的Cr层，而使用Mo层、W层、Ti层等。另外，在下盖构件3中使用了Z板晶体，但是也可以使用其它晶体，另外也可以使用玻璃。
在下盖构件3的与晶体振动板2的接合区域中，形成有作为接合层的第3接合材料53(参照图7)。具体地说，第3接合材料53是多个金属膜层叠形成于接合区域而成，从其最下层侧起蒸镀形成Cr层(省略图示)和Au层531(参照图7)，在其上层叠形成Au-Sn合金层532(参照图7)，进一步在其上层叠形成了Au薄镀层(省略图示)。或者，第3接合材料53也可以从其下表面侧起蒸镀形成Cr层和Au层，并在其上依次层叠Sn镀敷层和Au镀敷层来形成。此外，第3接合材料53和第2接合电极33同时形成，第2接合电极33和第3接合材料53成为同一结构。另外，第3接合材料53形成为其形成宽度与第1接合材料51的形成宽度大致相同。另外，在下盖构件3中形成有用于使晶体振动板2的激励电极23与外部导通的通路35。经由该通路35，电极图案36从下盖构件3的一个主面31的第2接合电极33构图至下盖构件3的另一主面37的外部端子34。
如图1所示，上盖构件4在俯视时是矩形形状的平板，与下盖构件3同样地使用了Z板晶体。上盖构件4的外形尺寸在俯视时与晶体振动板2的外形尺寸大致相同。上盖构件4在一个主面41的外周及其附近的区域具有与晶体振动板2的接合区域。上盖构件4的一个主面41为平坦平滑面(镜面加工)。
在上盖构件4的与晶体振动板2的接合区域中，形成有用于与晶体振动板2进行接合的接合层即第4接合材料54(参照图8)。具体地说，第4接合材料54是多个金属膜层叠形成于接合区域而成的，从其最下层侧起蒸镀形成Cr层(省略图示)和Au层541(参照图8)，在其上层叠形成Au-Sn合金层542(参照图8)，并在其上层叠形成了Au薄镀层(省略图示)。或者，第4接合材料54也可以从其下表面侧起蒸镀形成Cr层和Au层，并在其上依次层叠Sn镀敷层和Au镀敷层来形成。第4接合材料54形成为其形成宽度与第2接合材料52的形成宽度大致相同。
在上述结构的晶体振子1中，晶体振动板2的接合面(框架部28的一个主面201)中的第1接合材料51的接合区域(密封路径)、和下盖构件3的接合面中的第3接合材料53的接合区域(密封路径)具有相同的宽度。另外，晶体振动板2的接合面(框架部28的另一主面202)中的第2接合材料52的接合区域(密封路径)、和上盖构件3的接合面中的第4接合材料54的接合区域(密封路径)具有相同的宽度。
以上是构成晶体振子1的主要结构构件的说明。
接着，使用图2至图13来说明第1实施方式中的晶体振子1的制造方法。
首先，如图2所示，准备多个下盖构件3被一体成形的厚片的晶片30(晶片成形工序)。此外，在图2中为了便于说明，将上侧的主面设为一个主面31，将下侧的主面设为另一主面37。晶片30由Z板晶体构成，一个主面31为平坦平滑面(镜面加工)。
接着，如图3所示，在晶片30内的各下盖构件3的形成区域(由图3的“1区段”示出的区域)的规定位置处，通过湿蚀刻来形成多个贯通孔350。
并且，如图4所示，向贯通孔350的内部填充贯通导体351来形成通路35。在第1实施方式中，通过蒸镀法将成为种子层(Seed Layer)的Au层粘接到贯通孔350的内壁面，之后通过电解镀敷法来形成Au镀敷层和Sn镀敷层。之后，通过对这些金属层进行加热熔融来实现一体化，在贯通孔350的内部形成(填充)由Au-Sn合金构成的贯通导体351。此外，贯通导体351向贯通孔350内部的形成方法不限于上述的方法，例如也可以对种子层使用Au以外的金属膜。另外，也可以从开始就使用Au-Sn合金。另外，贯通导体351除了Au-Sn合金以外也可以使用Au-Ge合金、包含Cu的金属材料(具体地说，作为种子层而形成Ti-Cu溅射膜、并在其上形成了Cu镀敷膜的金属材料等)。
接着，如图5所示，在晶片30的一个主面31侧的各下盖构件3的与晶体振动板2的接合区域、以及晶体振动板2的与第1接合电极25相对应的位置处，首先形成Cr层(省略图示)，并在该Cr层的上部形成Au层331、531。具体地说，通过蒸镀法来形成Cr层和Au层331、531。此外，在图5中，用531来表示各下盖构件3的与晶体振动板2的接合区域的Au层，用331(电极图案)来表示晶体振动板2的与第1接合电极25对应的位置的Au层。电极图案36与通路35的上端连接而形成。
接着，在晶片30的一个主面31形成的Au层531与电极图案36的Au层331之上，通过电解镀敷法来形成由Au-Sn合金构成的金属层(参照图6)。具体地说，在Au层531上形成Au-Sn合金层532，在电极图案36的Au层331之上形成Au-Sn合金层332。并且，将极薄膜状态的Au薄镀层(省略图示)层叠形成到Au-Sn合金层332、532的上层，利用Au层531、Au-Sn合金层532以及Au薄镀层来形成第3接合材料53，利用Au层331、Au-Sn合金层332以及Au薄镀层来形成第2接合电极33(参照图7)。此外，由Au-Sn合金构成的金属层也可以是除了Au-Sn合金以外依次层叠形成Sn镀敷层和Au镀敷层的结构。
在图6所示的第3接合材料53以及第2接合电极33之上，通过图像识别单元将单片状态的多个晶体振动板2、2…、2配置成使晶体振动板2的一个主面21与下盖构件3的一个主面31相对(参照图7)。此时，将各下盖构件3的第3接合材料53、和在晶体振动板2的框架部28的一个主面201形成的第1接合材料51配置于在俯视时大致一致的位置。另外，将在下盖构件3的一个主面31形成的第2接合电极33、和在晶体振动板2的第1接合电极25形成的Au镀敷层50配置于在俯视时大致一致的位置。
在将晶体振动板2配置于下盖构件3之后，在晶体振动板2的框架部28的另一主面202上，在通过图像识别单元进行了设定的位置处将单片状态的上盖构件4配置成使上盖构件的一个主面41与晶体振动板2的另一主面22相对(参照图8)。此时，将在晶体振动板2的框架部28的另一主面202形成的第2接合材料52、和在上盖构件4的接合面(一个主面41)形成的第4接合材料54配置于在俯视时大致一致这样的位置。
在将晶体振动板2和上盖构件4层叠到下盖构件3之后，通过使用了超声波的接合，进行这些下盖构件3、晶体振动板2以及上盖构件4的临时接合。
接着，将进行了临时接合的下盖构件3、晶体振动板2以及上盖构件4置于升温至规定温度的环境下，如图9所示，通过使形成于各构件的接合材料(第1接合材料51、第2接合材料52、第3接合材料53、第4接合材料54)熔融来进行永久接合(接合工序)。具体地说，通过接合第1接合材料51和第3接合材料53来构成接合材料5，利用该接合材料5来接合晶体振动板2和下盖构件3。通过利用该接合材料5进行的晶体振动板2和下盖构件3的接合，对在晶体振动板2的一个主面21形成的激励电极23进行气密密封。另外，与该晶体振动板2和下盖构件3的接合同时地，将第2接合电极33、和晶体振动板2的第1接合电极25经由Au镀敷层50而电力机械地进行接合。另外，与第1接合材料51和第3接合材料53的接合同时地，通过将第2接合材料52和第4接合材料54进行加热熔融接合来构成接合材料5，并利用该接合材料5来接合晶体振动板2和上盖构件4。通过利用该接合材料5进行的晶体振动板2和上盖构件4的接合，对在晶体振动板2的另一主面22形成的激励电极23进行气密密封。另外，与接合材料5的生成同时地，晶体振动板2的Au镀敷层50和下盖构件3的第2接合电极33被接合，如图9所示那样生成合金。在该图9中，下盖构件3的第2接合电极33全部被合金化，但是不限于此，也可以是第2接合电极33的一部分被合金化。此外，在第1实施方式中，在真空环境下进行下盖构件3、晶体振动板2和上盖构件4的临时接合以及永久接合。然而，不限于此，也可以在氮等惰性气体环境下进行下盖构件3、晶体振动板2和上盖构件4的临时接合以及永久接合。
通过上述永久接合而成为如下状态：在晶片30的一个主面31接合了多个上盖构件4以及晶体振动板2。在该状态下，填充蜡(Wax)使得填埋相邻的一组上盖构件3和晶体振动板2的间隙(省略图示)。之后，在多个上盖构件3的上表面粘贴晶片状的玻璃板(省略图示)而作为保护材料。此时，玻璃板的大小成为与晶片30的大小大致相同。
接着，如图10所示，从另一主面37侧将由晶片状的玻璃板和蜡所保护的晶片30进行薄片化(薄片化工序)。此时，要薄片化的厚度为直至图9中示出的虚线的线为止。在第1实施方式中，通过机械磨削来进行晶片30的薄片化。然而，不限于此，也可以通过化工机械研磨来进行晶片30的薄片化。
并且，如图11所示，通过蒸镀法而在薄片化了的状态的晶片30的另一主面37侧形成外部端子34(外部端子形成工序)。外部端子34的膜结构为在晶体上依次层叠了Cr层、Au层的状态。如图11所示，外部端子34形成为在通路35的下端部分(晶片30的另一主面37)中进行连接。
在外部端子形成工序之后，除掉所述玻璃板和蜡。之后，如图12所示，在邻接的晶体振子1之间的大致中央的位置(由图12的虚线所示的线)处切断晶片30。具体地说，以由图12的虚线所示的线为基准，通过切割而横纵地切断晶片30，从而如图13所示，能够同时一并得到多个晶体振子1、1、…、1(分割工序)。
根据上述制造方法，能够高效地制造晶体振子1，其中，该晶体振子1具有形成了与外部设备连接的外部端子34的下盖构件3。具体地说，由于多个下盖构件3被一体成形的晶片30形成得厚，因此在接合工序之后，通过从晶片30的底面(另一主面37侧)进行薄片化，能够同时一并调节下盖构件3的厚度。并且，由于在薄片化了的下盖构件3上一并形成了外部端子34之后，将邻接的晶体振子1之间进行切断，因此能够高效地得到多个晶体振子1。
此外，在第1实施方式中，晶体振动板2是在振动部20的外周形成了凸起部26的反向台面形状，成为在振动部20和凸起部26的外侧形成了薄片部27的构造。然而，本发明不限于该结构。例如，也可以是如下形状：不形成薄片部27，将框架部28的内侧设为平板，并部分地设置了贯通孔。
另外，在第1实施方式中，使用Cr、Au以及Sn来作为接合材料5，但是不限于此，例如也可以由Cr、Au以及Ge来构成接合材料5。另外，也可以在晶体振动板2上形成Au和Sn等的镀敷层叠膜、Au-Sn等的镀敷合金层，在下盖构件3、上盖构件4上形成Au镀敷层(单一金属元素的镀敷层)。而且，在第1实施方式中，使用晶体来作为2个封装基材的材料，但是除了晶体以外也可以使用硼硅酸玻璃等的玻璃、蓝宝石。
第2实施方式
以下示出与本发明有关的第2实施方式。在第2实施方式中，与上述第1实施方式同样地，以使用晶体振动板作为压电振动板的晶体振子为例来进行说明。因此，在第2实施方式中，对于与第1实施方式相同的结构构件附加相同编号，省略其一部分说明。另外，关于第2实施方式的结构中的与第1实施方式相同的结构具有相同的效果。以下，以与第1实施方式的不同点为中心来说明第2实施方式。
首先，准备多个下盖构件3被一体成形的厚片的晶片30(晶片成形工序)。晶片30由Z板晶体构成，一个主面31为平坦平滑面(镜面加工)(参照图2)。
并且，如图14所示，对于该图2所示的晶片，在晶片30内的各下盖构件3的形成区域(以图14的“1区段”表示的区域)的规定位置处，通过湿蚀刻来形成多个有底孔352。有底孔352是通过湿蚀刻而形成的。
在形成了有底孔352之后，如图15所示，在有底孔352的内部形成导体353。这里所说的导体353由与第1实施方式中叙述的贯通导体351相同的材料所构成。
接着，如图16所示，在晶片30的一个主面31侧的各下盖构件3的与晶体振动板2的接合区域、以及晶体振动板2的与第1接合电极25对应的位置处，从下起按照Cr层、Au层的顺序，形成金属膜(省略图示)。具体地说，通过蒸镀法来形成Cr层(省略图示)和Au层331、531。
并且，以与第1实施方式相同的次序，在Au层531以及电极图案36(Au层331)的上部通过电解镀敷法而一并形成Au-Sn合金层(参照图6的符号332、532)，并进一步在Au-Sn合金层332，532的上部层叠形成极薄膜状态的Au薄镀层(省略图示)。在下盖构件3中通过Au层531、Au-Sn合金层532以及Au薄镀层来形成第3接合材料53，并进一步通过Au层331、Au-Sn合金层332以及Au薄镀层来形成第2接合电极33。
在通过如以上那样的制造方法所形成的晶片30的一个主面31的多个的各下盖构件3的形成区域中，通过与第1实施方式相同的次序，利用图像识别单元将单片状态的多个晶体振动板2进行定位载置。并且，将定位载置了的多个晶体振动板2临时接合到晶片30。在临时接合的晶体振动板2的框架部28的另一主面202中，通过图像识别单元将单片状态的多个上盖构件4进行定位载置，临时接合晶体振动板2和上盖构件4。将临时接合的晶片30、晶体振动板2以及上盖构件4置于升温至规定温度的环境下，如图17所示，使在晶片30、晶体振动板2以及上盖构件4所形成的第1接合材料51、第2接合材料52、第3接合材料53、以及第4接合材料54熔融而进行永久接合(接合工序)。在接合工序中，如图17所示，通过接合第1接合材料51和第3接合材料53来构成接合材料5，利用该接合材料5来接合晶体振动板2和下盖构件3。与该晶体振动板2和下盖构件3的接合同时地，将第2接合电极33、和晶体振动板2的第1接合电极25经由Au镀敷层50而电力机械地进行接合。另外，通过使第2接合材料52和第4接合材料54加热熔融接合来构成接合材料5，利用该接合材料5来接合晶体振动板2和上盖构件4。
通过接合工序的永久接合，成为在晶片30的一个主面31接合了许多上盖构件4和晶体振动板2的状态。在该状态下，与第1实施方式同样地，填充蜡使得填埋所邻接的一组上盖构件3和晶体振动板2的间隙(省略图示)。之后，在多个上盖构件3的上表面粘贴晶片状的玻璃板来作为保护材料。
接着，如图18所示，将被晶片状的玻璃板和蜡所保护的晶片30，从另一主面37侧薄片化至图17中示出的虚线的线为止(直到通路35露出为止进行薄片化)。该薄片化工序之后的工序与第1实施方式相同。具体地说，如图19所示，在薄片化了的另一主面37侧通过蒸镀法来形成由Cr和Au构成的外部端子34(外部端子形成工序)。并且，在外部端子形成工序之后，除掉所述玻璃板和蜡。之后，如图20所示，在所邻接的晶体振子1之间的大致中央的位置(由虚线示出的线)处通过切割来切断晶片30。通过这样进行切断，如图21所示，能够同时一并得到多个晶体振子1、1、…、1(分割工序)。
如上述那样，根据与第2实施方式有关的制造方法，由于要薄片化的主要的对象材料是由晶体构成的单一的材料，因此例如能够容易地进行基于湿蚀刻的薄片化，并且容易管理薄片化工序。
另外，在上述第1实施方式和第2实施方式中，使用了在俯视时为矩形形状且平板状的2个盖构件(下盖构件3、上盖构件4)，但是不限于此，只要能够利用2个盖构件将形成于晶体振动板2的激励电极23进行气密密封，就能够任意地设定盖构件的形状。例如也可以是如下方式：在截面状态下形成为凹状的2个盖构件的凹部分以与晶体振动板2相对的方式被气密接合。
另外，在上述第1实施方式和第2实施方式中，对晶片状的下盖构件3(晶片30)配置了被单片化的晶体振动板2以及上盖构件4，但是不限于此，也可以使用晶片状的晶体振动板2以及上盖构件4。
此外，根据第1实施方式以及第2实施方式，如图22所示，也可以将在晶片成形工序中准备的晶片(下盖构件3)的厚度设为预先设定的一定的厚度，并根据晶体振动板2的厚度，来改变在薄片化工序中进行薄片化的晶片的厚度。根据这种制造方法，例如将AT切割晶体板用于晶体振动板2时，即使在振荡频率不同的晶体振子1中，也容易将晶体振子1的整体高度设为同一尺寸。
具体地说，AT切割晶体板的振荡频率与晶体振动板2(特别是振动部20)的厚度成反比，因此振荡频率越低，晶体振动板2(特别是振动部20)的厚度越厚。在是由2个下盖构件3和上盖构件4夹持晶体振动板2的构造的晶体振子1的情况下，晶体振动板2的厚度根据振荡频率而发生变化。因此，在将上盖构件4以及下盖构件3的与晶体振动板2的距離设为相同的情况下，导致晶体振子1的整体高度发生变化。然而，根据上述第1实施方式、第2实施方式的制造方法，以一定厚度形成上盖构件4，以比所需最大厚度还厚的状态形成下盖构件3(晶片)，并能够根据振荡频率来改变将下盖构件3进行薄片化的量，从而能够将晶体振子1的整体高度设为同一尺寸。
例如，在图22所示的三个晶体振子1中，左侧的图表示低频带，正中间的图表示中频带，右侧的图表示高频带的晶体振子。在图22所示的晶体振子1中，使用AT切割晶体振动板来作为晶体振动板2，由于其厚度与振荡频率成反比，因此从左侧起朝向右侧依次变薄。此外，上盖构件4的厚度与频带无关而成为固定。根据晶体振动板2的厚度，下盖构件3的厚度从左侧起朝向右侧依次变厚。这样，与振荡频率无关地，能够根据振荡频率来改变将下盖构件3进行薄片化的量，从而能够将晶体振子1的整体高度设为同一尺寸。因而，能够将晶体振子1的结构构件的厚度进行标准化，能够降低制造成本。
另外，在上述第1实施方式、第2实施方式中，使用了在俯视时为矩形形状且平板状的2个盖构件(下盖构件3、上盖构件4)，但是不限于此，也可以由一个板状的上盖构件4、和箱状体的下盖构件3来构成封装11，并在封装11内的下盖构件3上以气密密封的状态来配置晶体振动板2。具体地说，也可以是图23所示的晶体振子1。以下，作为第3实施方式而示出该图23所示的晶体振子1。
第3实施方式
与本发明有关的第3实施方式不同于上述第1实施方式、第2实施方式，如图23所示，是晶体振动板2自身通过上盖构件4和下盖构件3而被气密密封的实施方式。因此，在第3实施方式中，对于与第1实施方式、第2实施方式相同名称的结构构件附加相同编号，并省略关于与第1实施方式、第2实施方式相同的结构构件、制造方法的一部分说明。另外，第3实施方式的结构中的与第1实施方式、第2实施方式相同的结构、制造方法具有相同的效果。以下，以与第1实施方式、第2实施方式的不同点为中心来说明第3实施方式。
在第3实施方式的晶体振子1中，如图23所示设置有：由AT切割晶体构成的晶体振动板2、用于保持该晶体振动板2并将晶体振动板2进行气密密封的下盖构件3、以及用于将保持于下盖构件3的晶体振动板2进行气密密封的上盖构件4。此外，晶体振动板2也可以使用音叉型晶体振动板等其它压电振动板。
在该晶体振子1中，由下盖构件3和上盖构件4构成封装11，下盖构件3和上盖构件4通过接合材料5而接合，形成了气密密封的一个内部空间12。在该内部空间12中，晶体振动板2使用导电性凸块(bump)6通过FCB方法(Flip Chip Bonding：倒装焊接)电力机械地被超声波接合到下盖构件3。
接着，使用图23来说明该晶体振子1的各结构。
下盖构件3由透过性材料的包含Si和添加剂的硼硅酸玻璃构成，成形为箱状体，该箱状体由底部381、和沿着下盖构件3的一个主面31的主面外周而从底部381向上方延伸出的壁部382构成。下盖构件3是利用光刻法对在俯视时为矩形形状的长方体的一张板进行蚀刻而成形的。
下盖构件3的壁部382的顶面是与上盖构件4的接合面，在该接合面设置有用于与上盖构件4进行接合的第3接合材料53(参照图28)。第3接合材料53是多个金属膜层叠形成于接合区域而成的，从其最下层侧起蒸镀形成Cr层(省略图示)和Au层(省略图示)，并在其上层叠形成有Au薄镀层(省略图示)。
在下盖构件3中形成有被底部381和壁部382所包围的空腔383，该空腔383形成为在俯视时为大致矩形形状。另外，在下盖构件3的框体背面(另一主面37)的四角形成有堞形部(castellation)384。这些堞形部384形成在框体侧面，沿着下盖构件3的另一主面37的四角而形成。堞形部384的壁面成形为曲面。
另外，在下盖构件3中，形成有与晶体振动板2的激励电极23的各自电力机械地接合的第2接合电极33(参照图28)、与外部设备电连接的外部端子34、以及将第2接合电极33和外部端子34进行连接的电极图案36。通过这些第2接合电极33、外部端子34以及电极图案36来构成下盖构件3的电极。这里所说的第2接合电极33是与第3接合材料53同时形成的，并由相同的材料构成。
另外，在下盖构件3中，形成有用于使晶体振动板2的激励电极23从空腔383内朝向空腔383外导通的通路35。经由该通路35，电极图案36从下盖构件3的一个主面31的第2接合电极33构图至另一主面37的外部端子34。
上盖构件4由透过性材料的包含Si和添加剂的硼硅酸玻璃构成，成形于在俯视时为矩形形状的长方体的一张板。在该上盖构件4中，在下表面设置有与盖进行接合的第4接合材料54(参照图30)。第4接合材料54是多个金属膜层叠形成于接合区域而成的，从其最下层侧起蒸镀形成Cr层(省略图示)和Au层541，在其上层叠形成Au-Sn合金层542(参照图30)，进一步在其上层叠形成了Au薄镀层(省略图示)。
晶体振动板2由AT切割晶体片的基板构成，其外形是在俯视时为大致矩形形状的(表背主面21、22形成为大致矩形形状)一张板的长方体。
在该晶体振动板2中，形成有激励电极23和引出电极24。激励电极23被引出电极24引出，在引出电极23的第1接合电极25上形成有成为导电性凸块6的Au镀敷层和Au-Sn合金层。
在由上述结构构成的晶体振子1中，下盖构件3和晶体振动板2经由导电性凸块6通过FCB法而电力机械地被超声波接合。通过该接合，晶体振动板2的激励电极23经由引出电极24的第1接合电极25、导电性凸块6而电力机械地被接合到下盖构件3的第2接合电极33，在下盖构件3中搭载晶体振动板2。并且，上盖构件4经由第3接合材料53和第4接合材料54通过加热熔融而被接合到搭载了晶体振动板2的下盖构件3，制造出将晶体振动板2进行了气密密封的晶体振子1。
以上是构成晶体振子1的主要结构构件的说明。
接着，使用图24至33来说明第3实施方式中的晶体振子1的制造方法。
首先，如图24所示，准备多个下盖构件3被一体成形的厚片的晶片30(晶片成形工序)。
接着，如图25所示，通过光刻法而在晶片30的一个主面31形成各下盖构件3的空腔383的外形，在晶片30的另一主面37形成各下盖构件3的堞形部384的外形。
接着，如图26所示，在晶片30内的各下盖构件3的形成区域(由图26的“1区段”表示的区域)的规定位置处，通过湿蚀刻来形成多个贯通孔350。
并且，如图27所示，在贯通孔350的内部填充贯通导体351来形成通路35。
接着，如图28所示，在晶片30的一个主面31侧的各下盖构件3的与晶体振动板2的接合区域、以及晶体振动板2的与第1接合电极25对应的位置处，形成Cr层(省略图示)，并在该Cr层的上部形成Au层，在Au层上层叠形成极薄膜状态的Au薄镀层(省略图示)，由Cr层、Au层以及Au薄镀层形成第3接合材料53。Au薄镀层在向Au层上形成时也同时形成在第2接合电极33上。
在图28所示的第2接合电极33之上，通过图像识别单元将单片状态的多个晶体振动板2、2…、2配置成使晶体振动板2的一个主面21与下盖构件3的一个主面31相对(参照图29)。此外，由于在晶体振动板2中形成有导电性凸块6，因此将在下盖构件3的一个主面31形成的第2接合电极33、和在晶体振动板2的第1接合电极25上形成的导电性凸块6配置于在俯视时大致一致的位置。在该定位之后，在使超声波喇叭接触到晶体振动板2的状态下一边进行加压一边施加超声波。由此，将晶体振动板2的第1接合电极25接合到下盖构件3的第2接合电极33(接合工序之一)。
在将晶体振动板2电力机械地接合到晶片30(下盖构件3)之后，在晶片30上，在利用图像识别单元进行了设定的位置处，将单片状态的上盖构件4配置成使上盖构件的一个主面41与晶片30的一个主面31相对(参照图30)。此时，将在晶片30的一个主面形成的第3接合材料53、和在上盖构件4的接合面(一个主面41)形成的第4接合材料54配置于在俯视时大致一致的位置。
在将上盖构件4层叠到下盖构件3之后，通过使用了超声波的接合，进行下盖构件3和上盖构件4的临时接合(接合工序之一)。
接着，将进行了临时接合的下盖构件3和上盖构件4置于升温至规定温度的环境下，通过使形成于各构件的接合材料(第3接合材料53、第4接合材料54)熔融来进行永久接合(接合工序之一)。具体地说，通过接合第3接合材料53和第4接合材料54来构成接合材料5，并利用该接合材料5来接合晶体振动板2和下盖构件3。通过利用该接合材料5进行的晶体振动板2和下盖构件3的接合，将形成了激励电极23的晶体振动板2自身进行气密密封。
通过上述永久接合，成为在晶片30的一个主面31接合了许多上盖构件4的状态。在该状态下，填充蜡使得填埋所邻接的一组上盖构件3和晶体振动板2的间隙(省略图示)。之后，在多个上盖构件3的上表面粘贴晶片状的玻璃板(省略图示)来作为保护材料。此时，玻璃板的大小与晶片30的大小大致相同。
接着，如图31所示，将被晶片状的玻璃板和蜡所保护的晶片30从另一主面37侧进行薄片化(薄片化工序)。此时，要薄片化的厚度为直至图30中所示的虚线的线为止。在第3实施方式中，通过机械磨削来进行晶片30的薄片化。然而，不限于此，也可以通过化工机械研磨来进行晶片30的薄片化。
并且，如图32所示，在薄片化了的状态的晶片30的另一主面37侧，通过蒸镀法而形成外部端子34(外部端子形成工序)。外部端子34的膜结构成为在晶体上依次层叠了Cr层、Au层的状态。如图32所示，外部端子34形成为与通路35的下端部分(晶片30的另一主面37)连接，引出形成至堞形部384。
在外部端子形成工序之后，除掉所述的玻璃板和蜡。之后，如图32所示，在邻接的晶体振子1间的大致中央的位置(由图32的虚线表示的线)处切断晶片30。具体地说，以由图32的虚线表示的线为基准，通过切割而横纵地切断晶片30，从而如图33所示，能够同时一并得到多个晶体振子1、1、…、1(分割工序)。
根据该第3实施方式，由于具有晶片成形工序、接合工序、薄片化工序、外部端子形成工序以及分割工序，因此具有与上述第1实施方式、第2实施方式相同的效果，而且通过对由晶片成形工序成形为箱状体的晶片30进行薄片化工序，能够抑制在晶片30的成形时所受的晶片30的基板弯曲的影响，能够提高晶片30的成形的加工精度。
在上述第1实施方式、第2实施方式、以及第3实施方式中，以表面安装型晶体振子为例，但是也能够应用于在晶体滤波器、集成电路等电子部件中安装了晶体振子的晶体振动器等、电子设备等中所使用的其它表面安装型的压电振动设备的制造方法中。
本发明不超出其精神或者主要的特征而能够以其它各种方式来实施。因此，上述的实施方式在所有的点中只不过是例示，不应限定地进行解释。本发明的范围通过权利要求书来示出，不被说明书文本所约束。而且，属于权利要求书的均等范围内的变形、变更全部都在本发明的范围内。
另外，本申请要求基于2009年1月7日在日本提出申请的日本特愿2009-001796号的优先权。通过在这里说明，将其全部的内容引入本申请中。
产业上的可利用性
适合压电振动设备的量产。
Claims (4)
1.一种压电振动设备的制造方法，其中，所述压电振动设备设置有形成了激励电极的压电振动板、和将所述激励电极进行气密密封的上盖构件以及下盖构件，所述压电振动板和所述上盖构件经由接合材料而被接合，所述压电振动板和所述下盖构件经由接合材料而被接合，
所述压电振动设备的制造方法具有：
晶片成形工序，准备多个所述下盖构件被一体成形的厚片的晶片；
接合工序，在所述晶片内的下盖构件的一个主面接合所述压电振动板，在所述压电振动板上接合所述上盖构件；
薄片化工序，将所述晶片从所述晶片的另一主面侧进行薄片化；
外部端子形成工序，在通过所述薄片化工序进行了薄片化的所述晶片的另一主面，形成与所述激励电极电连接的外部端子；以及
分割工序，通过将所邻接的所述压电振动设备间进行切断，得到多个所述压电振动设备。
2.一种压电振动设备的制造方法，其中，所述压电振动设备设置有形成了激励电极的压电振动板、和将所述压电振动板进行气密密封的上盖构件以及下盖构件，所述上盖构件和所述下盖构件经由接合材料而被接合，
所述压电振动设备的制造方法具有：
晶片成形工序，准备多个所述下盖构件被一体成形的厚片的晶片；
接合工序，在所述晶片内的下盖构件的一个主面接合所述压电振动板，在所述下盖构件上接合所述上盖构件；
薄片化工序，将所述晶片从所述晶片的另一主面侧进行薄片化；
外部端子形成工序，在通过所述薄片化工序进行了薄片化的所述晶片的另一主面，形成与所述激励电极电连接的外部端子；以及
分割工序，通过将所邻接的所述压电振动设备间进行切断，得到多个所述压电振动设备。
3.根据权利要求1或者2所述的压电振动设备的制造方法，其特征在于，
在所述薄片化工序之前，从所述下盖构件的一个主面侧形成填充了导体的有底孔，
在所述薄片化工序中，从所述晶片的另一主面侧进行薄片化直到所述有底孔露出为止，
在所述外部端子形成工序中，以覆盖所述有底孔的方式形成所述外部端子。
4.根据权利要求1或者2所述的压电振动设备的制造方法，其特征在于，
将在所述晶片成形工序中准备的所述晶片的厚度设为预先设定的厚度，
根据所述压电振动板的厚度，能够改变在所述薄片化工序中进行薄片化的所述晶片的厚度。
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