CN104348443A - 压电振动片及其制造方法与压电元件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压电振动片及其制造方法与压电元件及其制造方法。本发明的课题是抑制在压电振动片的连结部的表面上形成大的微小突起等而防止压电振动片发生破损,从而提高可靠性或耐久性。压电振动片(130)包括:振动部(131),包围振动部(131)的框部(132),以及将振动部(131)与框部(132)予以连结的连结部(133),在所述压电振动片(130)中,连结部(133)的表面(133a)及背面(133b)中的至少一个相对于框部(132)而形成为5μm~15μm的深度。
Description
技术领域
本发明涉及一种压电振动片、压电振动片的制造方法、压电元件以及压电元件的制造方法。
背景技术
在移动终端或移动电话等电子设备中搭载有晶体振子或晶体振荡器等压电元件。所述压电元件包含晶体振动片等压电振动片、盖体(lid)、以及基座(base)。压电振动片具有:以规定的振动频率振动的振动部,以包围振动部的方式形成的框部,以及使振动部与框部连结的连结部,且所述压电振动片例如通过蚀刻加工而由AT切割的晶体材料形成。盖体经由接合材料接合于所述压电振动片的框部的表面,并且基座同样地经由接合材料而接合于框部的背面(参照专利文献1)。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2012-147228号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
此外,对压电振动片进行的蚀刻加工通常是以将表面精加工为镜面的方式进行。但是,存在晶体材料具有晶格缺陷(晶体结晶的原子阵列混乱)的情况。若对所述带有晶格缺陷的晶体材料进行蚀刻,则会因蚀刻速率的不同而在表面上形成微小突起或微小刻痕(以下称为微小突起等)。应力容易集中于所述微小突起等,并有可能以微小突起等为起点而产生裂纹等。而且,微小突起等与蚀刻量成比例地生长而形成得大。因此,若在像压电振动片的连结部这样的会有大的应力发生作用的部分中形成大的微小突起等,则存在容易产生裂纹或破损,从而导致压电振动片破损的问题。
鉴于所述情况,本发明的目的在于提供一种抑制在压电振动片的连结部的表面上形成大的微小突起等而防止压电振动片发生破损,从而可靠性或耐久性高的压电振动片及压电元件。而且,本发明的目的在于提供一种可容易且确实地形成具有所述特征的压电振动片及压电元件的压电振动片及压电元件的制造方法。
[解决问题的技术手段]
本发明提供一种压电振动片,包括:振动部,包围振动部的框部,以及将振动部与框部予以连结的连结部,在所述压电振动片中,连结部的表面及背面中的至少一个相对于框部而形成为5μm~15μm的深度。连结部的表面及背面中的至少一个可相对于框部而形成为10μm的深度。而且,与振动部相比,连结部可形成得较厚。而且,振动部中与连结部的连接部分可形成为与连结部相同的厚度。而且,本发明也可为含有上述压电振动片的压电元件。
而且,本发明提供一种压电振动片的制造方法,所述压电振动片包括:振动部,包围振动部的框部,以及将振动部与框部予以连结的连结部,所述压电振动片的制造方法包含:第1工序,将含有连结部的区域形成为距框部的表面为5μm~15μm的深度;以及第2工序,除连结部以外,对含有所述振动部的区域进行薄壁化。第2工序也可为,在含有振动部的区域中,除与连结部的连接区域以外进行薄壁化。
而且,本发明提供一种含有上述压电振动片的压电元件的制造方法,将盖体以及基座分别接合于压电振动片的框部的表面以及背面。
[发明的效果]
根据本发明,即便在连结部的表面或背面上产生微小突起等时,也可将微小突起等保持在较小的状态。因此,即便在连结部受到应力时,也可抑制因以微小突起等为起点的裂纹或破损而使压电振动片发生破损,从而可提高压电振动片及压电元件的耐久性或可靠性。而且,可容易且确实地形成具有所述特征的压电振动片及压电元件。
附图说明
图1(a)、图1(b)表示第1实施形态的压电振动片,图1(a)是平面图,图1(b)是沿着图1(a)的A-A线的剖面图。
图2(a)~图2(h)是表示图1所示的压电振动片的制造工序的图。
图3(a)~图3(d)是表示图1所示的压电振动片的另一制造工序的图。
图4(a)、图4(b)表示第2实施形态的压电振动片,图4(a)是平面图,图4(b)是沿着图4(a)的B-B线的剖面图。
图5是表示压电元件的实施形态的分解立体图。
图6是表示图5的压电元件的制造工序的流程图。
图7是表示压电晶片的平面图。
图8是表示盖体晶片的平面图。
图9是表示基座晶片的平面图。
[符号的说明]
100:压电元件
110:盖体
111、121:凹部
112:盖体的接合面
120:基座
122:基座的接合面
123、123a:齿形结构
124、124a:齿形结构电极
125、125a:连接电极
126、126a:外部电极
130、230:压电振动片
131、231:振动部
132:框部
132a:表面
132b:背面
133、233:连结部
133a:表面
133b:背面
134:贯通孔
135a、135b:台面
136a、136b:台面周边部
137a、137b:激振电极
138a、138b、238a、238b:引出电极
139、239a、239b:连接部分
139a:表面
139b:背面
150:贯通口
233c~233f:突出部
AW:压电晶片(基板)
AWa:表面
AWb:背面
AWc、AWd、AWe:凹部
BW:基座晶片
D1、D2、D22:厚度
H1、H2:高度
L1、L2、L3、L4:深度
LW:盖体晶片
R1~R6:抗蚀剂图案
S1、S2、S3、S4、S5:区域
S01~S24:步骤
SL1、SL2:划线
X、Y、Z:方向
具体实施方式
以下,一边参照附图一边对本发明的实施形态进行说明。然而,本发明并不限定于此。而且,为了说明以下的实施形态,附图中是通过将一部分放大或加以强调地进行记载等而适当地变更比例尺来进行表现。而且,附图中施加有影线的部分表示的是金属膜。在以下的各图中,使用XYZ座标系来说明图中的方向。在所述XYZ座标系中,将与压电振动片的表面平行的平面设为XZ平面。将所述XZ平面中的长度方向表述为X方向,将与X方向正交的方向表述为Z方向。将与XZ平面垂直的方向(压电振动片的厚度方向)表述为Y方向。在X方向、Y方向以及Z方向中,分别将图中的箭头方向设为+方向、与箭头方向相反的方向设为-方向来进行说明。
<第1实施形态>
(压电振动片的构成)
使用图1(a)、图1(b)对第1实施形态的压电振动片130进行说明。
如图1(a)所示,压电振动片130包括:以规定的振动频率振动的振动部131,包围振动部131的框部132,以及将振动部131与框部132予以连结的连结部133。在振动部131与框部132之间,除连结部133以外,形成有在Y轴方向上贯通的贯通孔134。
压电振动片130例如使用的是AT切割的晶体振动片。AT切割具有如下优点,即,在常温附近使用晶体振子或晶体振荡器等压电元件时,可获得良好的频率特性等,且为如下的加工方法,即,在作为人工晶体的3个结晶轴的电轴、机械轴以及光学轴中,以相对于光学轴而绕结晶轴只倾斜35°15′的角度进行切出。此外,在后述的第2实施形态中也同样如此。
如图1(a)所示,从Y轴方向观察,振动部131形成为在X轴方向上具有长边、在Z轴方向上具有短边的矩形形状。如图1(b)所示,在振动部131的表面(+Y侧的面)的中央部分具有台面(mesa)135a及包围台面135a的台面周边部136a。而且,在振动部131的背面(-Y侧的面)的中央部分具有台面135b及包围台面135b的台面周边部136b。台面135a相对于台面周边部136a而具有+Y轴方向上的高度H1。而且,台面135b相对于台面周边部136b而在-Y轴方向上具有高度H2。
通过像这样在振动部131中设置台面135a、台面135b,而效率良好地封闭压电振动片130的振动能量,使晶体阻抗值(Crystal Impedance values,CI值)降低。高度H1、高度H2形成为分别与后述的连结部133的相对于框部132的深度L1、深度L2相同。此外,高度H1、高度H2也可分别与深度L1、深度L2不同。而且,也可不设置台面135a、台面135b中的一个或两个。在后述的第2实施形态的振动部231中也同样如此。而且,振动部131在Y轴方向上具有厚度(台面135a与台面135b在Y轴方向上的宽度)D1。
框部132在整体上形成为将X轴方向设为长边、将Z轴方向设为短边的矩形形状。框部132的表面(+Y侧的面)132a及背面(-Y侧的面)132b分别形成为与后述的盖体110的接合面112及基座120的接合面122接合的面。
连结部133将振动部131与框部132予以连结。当从Y轴方向上观察时,连结部133在X轴方向及Z轴方向上具有宽度,且形成为例如矩形形状。连结部133的表面(+Y侧的面)133a相对于框部132的表面132a而形成为深度(Y轴方向上的距离)L1。而且,连结部133的背面(-Y侧的面)133b相对于框部132的背面132b而形成为深度(Y轴方向上的距离)L2。将深度L1、深度L2均设定为5μm~15μm。而且,深度L1、深度L2形成为相同深度。此外,深度L1、深度L2中的一个也可不设定为5μm~15μm。例如,表面133a及背面133b中的一个也可与框部132的表面132a或背面132b形成为同一个面。
若深度L1、深度L2小于5μm,则难以阻止接合材料溢出至内侧。而且,若深度L1、深度L2大于15μm,则蚀刻加工增多,因此留有形成大的微小突起等的可能。将深度L1、深度L2例如设定为10μm。由此,可使阻止接合材料溢出的效果与抑制微小突起等变大的效果平衡。
而且,与振动部131相比,连结部133形成得较厚,从而连结部133的厚度(Y轴方向上的长度)D2形成得比振动部131的厚度D1厚。此外,所述厚度D2也可形成为与厚度D1相同的厚度,或比厚度D1薄的厚度。
如图1(a)、图1(b)所示,在振动部131的台面135a的表面上形成有矩形形状的激振电极137a,在台面135b的表面上同样形成有矩形形状的激振电极137b。通过对所述激振电极137a、激振电极137b施加规定的交流电压,振动部131以规定的振动频率振动。而且,形成有分别与所述激振电极137a、激振电极137b电性连接的引出电极138a、引出电极138b。
将引出电极138a从激振电极137a的-X侧开始,通过台面135a的表面、台面周边部136a的表面以及连结部133的表面133a,而引出至框部132的-X侧的表面132a为止。然后,将引出电极138a在框部132的表面132a沿着+Z方向延伸后向+X方向弯折,并引出至框部132的表面132a中的+X侧且+Z侧的区域为止。接着,将引出电极138a经由框部132的内侧的侧面132c而引出至背面132b中的+X侧且+Z侧的区域为止。
将引出电极138b从激振电极137a的-X侧开始,通过台面135b的表面、台面周边部136b的表面以及连结部133的背面133b,而引出至框部132的-X侧的背面132b为止。然后,将引出电极138b在框部132的背面132b沿着-Z方向延伸后,引出至背面132b中的-X侧且-Z侧的区域为止。此外,引出电极138a与引出电极138b并不电性连接。
激振电极137a、激振电极137b以及引出电极138a、引出电极138b为导电性的金属膜,且通过使用了金属掩膜的溅射或真空蒸镀、或者镀敷等而形成。作为所述金属膜,为了确保与晶体材料(压电振动片)的密接性而采用如下2层结构:包含铬(Cr)或钛(Ti)、镍(Ni)、铝(Al)、钨(W)、或者镍铬(NiCr)合金或镍钛(NiTi)合金、镍钨(NiW)合金等的基底层,以及包含金(Au)或银(Ag)等的主电极层。此外,导电性的金属膜并不限定于上述构成,例如也可设为在铬上积层镍钨作为基底层等的3层以上的结构。
而且,如图1(a)、图1(b)所示,振动部131中与连结部133的连接部分139可形成为与台面周边部136a、台面周边部136b的厚度相同的厚度,但并不限定于此,也可形成为与连结部133的厚度D2相同的厚度。此时,连接部分139的表面(+Y侧的面)139a及背面(-Y侧的面)139b形成为与连结部133的深度L1、深度L2相同的深度。连接部分139的表面139a与连结部133的表面133a成为同一个面。而且,连接部分139的背面139b与连结部133的背面133b成为同一个面。然而,连接部分139也可形成为与台面周边部136a、台面周边部136b的厚度及连结部133的厚度不同的厚度。而且,也可为连接部分139的表面139a及背面139b中的一个形成为与深度L1、深度L2相同的深度。
如图1(a)所示,与连结部133相比,连接部分139在Z轴方向上的宽度形成得较宽。连接部分139在X轴方向及Z轴方向上的宽度为任意,例如在Z轴方向上的宽度可与连结部133的宽度相同或比其窄。而且,从Y轴方向上观察的连接部分139的形状并不限定于矩形形状,例如也可形成为半圆形状、半椭圆形状或长圆形状,或者除四边形以外的多边形状等。
像这样,根据第1实施形态,将连结部133的深度L1、深度L2设定为5μm~15μm,因此,可利用框部132与连结部133之间的阶差来防止配置于框部132的接合材料向连结部133中流入。其结果,可防止振动部131中的振动特性的变化,从而维持压电振动片130以及后述压电元件100的质量。
而且,因将连结部133的深度L1、深度L2设定为5μm~15μm,故在连结部133的表面上产生的微小突起等维持为较小的状态,可防止以所述微小突起等为起点的裂纹等所引起的压电振动片130的破损。而且,可省略或简化连结部133的外观检查,因此可降低压电振动片130等的制造成本。而且,与振动部131相比,连结部133形成得较厚,因此可确保连结部133的刚性,从而提高耐久性。
而且,当本实施形态中的连接部分139形成为与连结部133的厚度D2为相同的厚度时,也可抑制所述连接部分139中的微小突起等变大,从而防止振动部131的破损。
(压电振动片的制造方法)
接着,使用图2(a)~图2(h)对本实施形态的压电振动片130的制造方法进行说明。在制造压电振动片130时,进行从压电晶片(基板)AW中逐个切出的多重切取。此外,图2(a)~图2(h)是将形成于压电晶片AW上的压电振动片130中的一个按照时间序列排列而表示,图2(a)~图2(h)的各图是相当于沿着图1(a)的A-A线的剖面的图。
首先,如图2(a)所示,在利用抛光加工等而精加工为不具有微小突起等的镜面状的压电晶片AW的表面(+Y侧的面)AWa及背面(-Y侧的面)AWb中,在除区域S1以外的区域中形成抗蚀剂图案(resist pattern)R1。压电晶片AW是利用AT切割而从晶体结晶体中切出。压电晶片AW可利用研磨等而形成为规定的厚度。抗蚀剂图案R1通过光刻(photolithography)法而形成,所述光刻法是在压电晶片AW的表面AWa及背面AWb上涂布抗蚀剂后,对掩膜图案进行曝光并显影。此外,也可在抗蚀剂图案R1与压电晶片AW之间形成由金属膜形成的掩膜图案。关于所述由金属膜形成的掩膜图案,对以下所说明的抗蚀剂图案而言也同样如此。
然后,利用规定的蚀刻剂对压电晶片AW的表面AWa及背面AWb进行湿法蚀刻。由此,如图2(b)所示,未被覆抗蚀剂图案R1的部分(区域S1)因受到蚀刻而厚度(Y轴方向上的宽度)变薄,从而在表面AWa及背面AWb上分别形成具有深度L1、深度L2的凹部AWc。像这样,含有连结部133的区域S1形成为距框部132的表面为5μm~15μm的深度(第1工序)。
接着,如图2(c)所示,在除区域S3以外的表面AWa及背面AWb上形成抗蚀剂图案R2。与抗蚀剂图案R1同样地,抗蚀剂图案R2是通过光刻法而形成,所述光刻法是在压电晶片AW的整个面上涂布抗蚀剂后,对掩膜图案进行曝光并显影。抗蚀剂图案R2是用以形成振动部131的掩膜图案。
然后,利用规定的蚀刻剂对压电晶片AW的表面AWa及背面AWb进行湿法蚀刻。由此,如图2(d)所示,未被覆抗蚀剂图案R2的部分(区域S3)因受到蚀刻而厚度变薄,从而在区域S3中形成凹部AWd。此时,凹部AWd为含有振动部131的部分,因此适当调整厚度以使振动部131具备所需的频率特性。像这样,除连结部133以外,对含有振动部131的区域S3进行薄壁化(第2工序)。
接着,如图2(e)所示,在除区域S4以外的表面AWa及背面AWb上形成抗蚀剂图案R3。与抗蚀剂图案R1等同样地,抗蚀剂图案R3也是通过光刻法而形成。抗蚀剂图案R3是用以形成台面135a、台面135b的掩膜图案。
然后,利用规定的蚀刻剂对压电晶片AW的表面AWa及背面AWb进行湿法蚀刻。由此,如图2(f)所示,未被覆抗蚀剂图案R3的部分(区域S4)因受到蚀刻而厚度变薄,从而在表面AWa及背面AWb上分别形成具有与高度H1、高度H2为相同深度的凹部AWe。
接着,如图2(g)所示,在除区域S5以外的表面AWa及背面AWb上形成抗蚀剂图案R4。与抗蚀剂图案R1等同样地,抗蚀剂图案R4也是通过光刻法而形成。抗蚀剂图案R4是用以形成贯通孔134的掩膜图案。
然后,利用规定的蚀刻剂对压电晶片AW的表面AWa及背面AWb进行湿法蚀刻。由此,如图2(h)所示,未被覆抗蚀剂图案R4的部分(区域S5)因受到蚀刻而形成贯通孔134。而且,如图2(h)所示,在振动部131、框部132以及连结部133的表面133a及背面133b上分别形成激振电极137a、激振电极137b及引出电极138a、引出电极138b。所述激振电极137a、激振电极137b或引出电极138a、引出电极138b是通过使用了金属掩膜的溅射或真空蒸镀等而使导电性的金属膜成膜,由此大致同时形成。作为金属膜,例如在使作为基底层的镍钨成膜后,接着使作为主电极层的金膜成膜。此外,也可在使铬成膜后使镍钨成膜来作为基底层。由此形成压电振动片130。此外,在压电振动片130中,当连接部分139形成为与连结部133的厚度相同的厚度时,连接部分139与连结部133一并形成。
像这样,根据压电振动片130的制造方法,通过具有第1工序及第2工序,可将连结部133形成为距框部132的表面为5μm~15μm的深度,且可将振动部131形成为规定的厚度以具备所需的频率特性。而且,在压电振动片130中,当设置连接部分139时,上述第2工序可仅对区域S3中除与连结部133的连接区域以外的区域进行薄壁化而形成具有规定的厚度的连接部分139。
而且,根据上述压电振动片130的制造方法,通过在准备压电晶片AW后即刻进行第1工序,可使第1工序容易进行,可更确实地将含有连结部133的区域S2的深度L1、深度L2形成为5μm~15μm。
而且,根据上述压电振动片130的制造方法,通过在第1工序后即刻进行第2工序,含有振动部131的区域S3为已利用第1工序进行薄壁化的部分,在第2工序中进行薄壁化的量变少。即,第2工序的蚀刻量降低且蚀刻时间缩短。由此,可降低压电振动片130的制造成本。
(压电振动片的另一制造方法)
接着,使用图3(a)~图3(d),对与上述压电振动片130的制造方法不同的另一制造方法进行说明。图3(a)~图3(d)的各图是相当于沿着图1(a)的A-A线的剖面的图。
首先,如图3(a)所示,在利用抛光加工等而精加工为不具有微小突起等的镜面状的压电晶片AW的表面AWa及背面AWb中,在除区域S3以外的区域中形成抗蚀剂图案R5。压电晶片AW是利用AT切割而从晶体结晶体中切出。压电晶片AW可利用研磨等而形成为规定的厚度。抗蚀剂图案R5通过光刻法而形成。
然后,利用规定的蚀刻剂对压电晶片AW的表面AWa及背面AWb进行湿法蚀刻。由此,如图3(b)所示,未被覆抗蚀剂图案R5的部分(区域S3)因受到蚀刻而厚度变薄,从而在区域S3中形成凹部AWd。此时,凹部AWd为含有振动部131的部分,因此适当调整厚度以使振动部131具备所需的频率特性。像这样,除连结部133以外,对含有振动部131的区域S3进行薄壁化(第2工序)。
接着,如图3(c)所示,在除区域S6以外的表面AWa及背面AWb上形成抗蚀剂图案R6。抗蚀剂图案R6是通过光刻法而形成。抗蚀剂图案R6是用以进行连结部133的深度的调整且形成台面135a、台面135b的掩膜图案。
然后,利用规定的蚀刻剂对压电晶片AW的表面AWa及背面AWb进行湿法蚀刻。由此,如图3(d)所示,未被覆抗蚀剂图案R6的部分(区域S5)因受到蚀刻而厚度(Y轴方向上的宽度)变薄,从而在表面AWa及背面AWb上的连结部133的区域中分别设置深度L1、深度L2而形成为距框部132的表面为5μm~15μm的深度(第1工序)。同时,在表面AWa及背面AWb上分别形成具有高度H1、高度H2的台面135a、台面135b。
关于此后的工序,与上述图2(g)、图2(h)所示的工序相同,而在压电晶片AW上形成贯通孔134(参照图2(g)),在振动部131、框部132以及连结部133的表面133a及背面133b上分别形成激振电极137a、激振电极137b及引出电极138a、引出电极138b(参照图2(h))。由此,形成压电振动片130。
像这样,根据上述压电振动片130的另一制造方法,可同时进行台面135a、台面135b的形成工序与第1工序。而且,压电振动片130的深度L1、深度L2及高度H1、高度H2相同。因此,可谋求压电振动片130的制造工序的简化及制造时间的缩短,从而可降低制造成本。
如上所述,可先进行第1工序及第2工序中的任一个。然而,压电振动片130的制造方法并不限定于上述2种。例如,也可同时进行第1工序与第2工序的一部分,或者同时进行第1工序与第2工序的全部。此外,在连接部分139具有图1(b)所示的厚度D2时,可与将连结部133形成为深度L1、深度L2的工序同时地形成连接部分139。
<第2实施形态>
接着,使用图4(a)、图4(b)对第2实施形态的压电振动片230进行说明。在以下的说明中,对与第1实施形态相同或同等的构成部分附上相同的符号,并省略或简化说明。本实施形态的压电振动片230与图1(a)、图1(b)所示的压电振动片130的不同之处在于,代替第1实施形态的连结部133而设有连结部233。
如图4(a)、图4(b)所示,压电振动片230具有连结部233。如图4(b)所示,连结部233的表面及背面以Z轴方向上的中央部分凹陷的状态形成。凹陷部分的两侧即连结部233的+Z轴侧与-Z轴侧形成为相同的厚度。
连结部233将振动部131与框部132予以连结。在含有连结部233的表面的-Z轴侧端部的区域设有向+Y轴方向突出的突出部233c。在含有连结部233的表面的+Z轴侧端部的区域设有向+Y轴方向突出的突出部233d。而且,在含有连结部233的背面的-Z轴侧端部的区域设有向-Y轴方向突出的突出部233e。在含有连结部233的背面的+Z轴侧端部的区域设有向-Y轴方向突出的突出部233f。而且,在连接部233中,以通过突出部233c与突出部233d之间的方式形成有引出电极238a。而且,以通过突出部233e与突出部233f之间的方式形成有引出电极238b。
突出部233c及突出部233d的+Y侧的面(连结部233的表面233a)相对于框部132的表面132a而具有深度(-Y轴方向上的距离)L3。而且,突出部233e及突出部233f的-Y侧的面(连结部233的背面233b)相对于框部132的背面132b而具有深度(-Y轴方向上的距离)L4。将深度L3、深度L4设定为5μm~15μm。而且,深度L3及深度L4可形成为相同的深度,也可为不同的深度。而且,深度L3及深度L4中的一个深度可小于5μm,或者可大于15μm。例如,突出部233c及突出部233d的+Y侧的面与突出部233e及突出部233f的-Y侧的面中的一个面可与框部132的表面132a或背面132b形成为同一个面。
连结部233的厚度D22比振动部131的厚度D1(参照图1(b))厚。此外,也可将所述厚度D22设定为与厚度D1相同的厚度,或者比厚度D1薄的厚度。
突出部233c~突出部233f的表面形成为矩形形状。此外,突出部233c~突出部233f中的一部分或全部的宽度及形状可不相同。而且,也可不设置突出部233c~突出部233f中的一部分。而且,突出部233c与突出部233d能以一部分相连的方式形成。而且,突出部233e与突出部233f能以一部分相连的方式形成。
此外,如图4(a)、图4(b)所示,振动部131中与连结部233的连接部分239a、连接部分239b可形成为与台面周边部136a的厚度相同的厚度,但并不限定于此,也可形成有比台面周边部136a的厚度厚的壁。此时,连接部分239a连接于连结部233的+X侧且-Z侧的端部。连接部分239b连接于连结部233的+X侧且+Z侧的端部。而且,所述连接部分239a、连接部分239b的厚度与连结部233的厚度D22相同。连接部分239a、连接部分239b的表面(+Y方向上的面)与突出部233c、突出部233d的+Y侧的面形成为同一个面。连接部分239a、连接部分239b的背面(-Y方向上的面)与表面侧同样地形成。
连接部分239a、连接部分239b的表面及背面并不限定为与突出部233c~突出部233f的表面形成为同一个面。连接部分239a、连接部分239b的表面及背面能以分别增大或减小X轴方向上的宽度及Z轴方向上的宽度的方式进行变更而形成。而且,可仅形成连接部分239a、连接部分239b中的一个。而且,连接部分239a、连接部分239b也可一体地形成。
像这样,根据第2实施形态,将会有大的应力产生的连结部233的+Z侧及-Z侧设为厚壁,并且将其表面的深度设为相对于框部132而为5μm~15μm,因此,可效率良好地抑制在所述部分中形成大的微小突起等,提高压电振动片230的耐冲击性。此外,压电振动片230的制造方法与上述压电振动片130的制造方法大致相同。
<压电元件>
接着,对压电元件的实施形态进行说明。如图5所示,压电元件100是以夹着压电振动片130的方式,将盖体110接合于压电振动片130的+Y侧,并将基座120接合于-Y侧而构成。盖体110以及基座120与压电振动片130同样地,例如使用AT切割的晶体材料。此外,作为压电振动片130,使用图1(a)、图1(b)所示的第1实施形态的压电振动片130。盖体110以及基座120利用与压电振动片130相同的材料形成,由此避免了热膨胀系数中产生差异。
如图5所示,盖体110形成为矩形的板状,且具有形成于背面(-Y侧的面)的凹部111、及包围凹部111的接合面112。此外,是否在盖体110的背面上形成凹部111为任意,如压电振动片130的振动部131这样,在对框部132进行薄壁化时,也存在不需要凹部111的情况。接合面112与压电振动片130的框部132的表面132a相对向。
盖体110利用配置于接合面112与框部132的表面132a之间的未图示的接合材料,而接合于压电振动片130的表面侧(+Y侧的面侧)。作为接合材料,例如使用具有非导电性的低熔点玻璃,但也可代替其而使用聚酰亚胺等树脂。而且,接合面112与表面132a也可直接接合。
如图5所示,基座120形成为矩形的板状,且具有形成于表面(+Y侧的面)的凹部121、及包围凹部121的接合面122。接合面122与压电振动片130的框部132的背面132b相对向。基座120利用配置于接合面122与框部132的背面132b之间的未图示的接合材料,而接合于压电振动片130的背面侧(-Y侧的面侧)。而且,接合面122与背面132b也可直接接合。
在基座120的4个角部中的成为对角的2个角部(+X侧且+Z侧的角部,以及-X侧且-Z侧的角部)中,形成有将一部分切除而成的齿形结构(castellation)123、齿形结构123a。而且,在基座120的背面(-Y侧的面)上,分别设有作为一对安装端子的外部电极126、外部电极126a。在齿形结构123、齿形结构123a中分别形成有齿形结构电极124、齿形结构电极124a,进而,在基座120的表面(+Y侧的面)且包围齿形结构123、齿形结构123a的区域中,分别形成有连接电极125、连接电极125a。所述连接电极125、连接电极125a与外部电极126、外部电极126a经由齿形结构电极124、齿形结构电极124a电性连接。此外,齿形结构123、齿形结构123a并不限定为设置于角部,也可设置于边部。
齿形结构电极124、齿形结构电极124a、连接电极125、连接电极125a以及外部电极126、外部电极126a例如通过使用了金属掩膜等的溅射或真空蒸镀而使导电性的金属膜成膜,由此形成为一体。此外,这些电极也可分别形成。而且,这些电极例如使用按照镍钨层、金层的顺序积层而成的2层结构的金属膜,或按照铬层、镍钨层、金层的顺序积层而成的3层结构的金属膜。
在3层结构的金属膜中使用铬的理由在于,铬与晶体材料的密接性优异,并且扩散至镍钨层而在其露出面形成氧化膜(钝态的膜),从而提高金属膜的耐腐蚀性。
此外,作为金属膜,也可代替铬,而例如使用铝(Al)或钛或者它们的合金等。而且,也可代替镍钨,而例如使用镍或钨(W)等。而且,还可代替金而例如使用银等。
基座120的连接电极125与引出至压电振动片130的背面为止的引出电极138b电性连接,而且,连接电极125a与压电振动片130的引出电极138a电性连接。此外,在基座120中,并不限定于利用齿形结构123、齿形结构123a来进行连接电极125、连接电极125a与外部电极126、外部电极126a的连接,例如也可使用在Y轴方向上贯通基座120的贯通电极来进行连接。
像这样,根据压电元件100,因使用耐冲击性经提高的压电振动片130,故可抑制压电元件100的破损,提高压电元件100的耐久性或可靠性。
<压电元件的制造方法>
接着,使用图6~图9来说明压电元件100的制造方法。图6是表示压电元件100的制造工序的流程图。关于针对压电晶片AW进行的各种工序(压电振动片130的制造方法),与上述相同。
即,如图6所示,准备压电晶片AW(步骤S01),利用第1工序对含有压电晶片AW的连结部133的区域进行薄壁化(步骤S02,参照图2(b)),继而,利用第2工序(process)对含有压电晶片AW的振动部131的区域进行薄壁化(步骤S03,参照图2(c)),在振动部131上形成台面135a等(步骤S04,参照图2(e)及图2(f)),然后,在压电晶片AW中形成贯通孔134(步骤S05,参照图2(g)及图2(h)),在振动部131等上形成电极(步骤S06,参照图2(h))。由此,如图7所示,形成将压电振动片130的构成要素配置成矩阵状的压电晶片AW。此外,在图7中省略台面135a。
而且,与压电晶片AW的加工并行地制造盖体110以及基座120。在所述盖体110以及基座120中,与压电振动片130同样地,也进行从盖体晶片LW、基座晶片BW中逐个切出的多重切取。
首先,与压电晶片AW一并准备盖体晶片LW以及基座晶片BW(步骤S11、步骤S21)。各晶片与压电晶片AW同样地,使用的是从水晶结晶体经AT切割所得的晶片。这是因为,在压电元件100的制造工序的将晶片彼此加以接合的工序、或在晶片的表面上形成金属膜的工序中,各晶片会受到加热而热膨胀,若使用热膨胀系数不同的原材料的晶片,则有可能因热膨胀系数的差异而产生变形或裂缝等。在利用抛光加工对各晶片LW、晶片BW的表面进行研磨后,对所述表面进行清洗。
利用光刻法以及蚀刻在盖体晶片LW的背面上形成凹部111(步骤S12)。由此,如图8所示,形成将凹部111配置成矩阵状的盖体晶片LW。而且,在基座晶片BW的表面中,利用光刻法以及蚀刻在表面形成凹部121(步骤S22)。继而,在基座晶片BW中形成相当于齿形结构123、齿形结构123a的贯通口150(步骤S23)。
进而,在基座晶片BW的贯通口的侧面形成齿形结构电极,并且在基座晶片BW的表面侧形成连接电极,在基座晶片BW的背面(-Y侧的面)侧形成外部电极(步骤S24)。所述齿形结构电极、连接电极以及外部电极分别通过使用了金属掩膜等的溅射或真空蒸镀而形成。由此,如图9所示,形成将各构成要素配置成矩阵状的基座晶片BW。此外,在图9中,省略电极来进行表示。而且,关于针对盖体晶片LW、基座晶片BW而进行的凹部111、凹部121等的加工,也可代替蚀刻等而利用机械方法来进行。
继而,在真空环境下,将图8所示的盖体晶片LW经由接合材料而接合于图7所示的压电晶片AW的表面上,而且,将图9所示的基座晶片BW经由接合材料而接合于压电晶片AW的背面上(步骤S07)。低熔点玻璃等接合材料因受到加热而成为熔融状态并经涂布,且通过固化而将晶片彼此接合。此外,关于针对压电晶片AW进行的盖体晶片LW以及基座晶片BW的接合,也可代替使用接合材料而进行直接接合。
然后,沿着预先设定的划线SL1、划线SL2,并例如利用切割锯(dicingsaw)等将经接合的晶片切断(步骤S08)。由此,各个压电元件100完成。
像这样,根据压电元件100的制造方法,可大量且容易地对压电元件100进行制造,且能以低成本提供上述耐久性或可靠性优异的压电元件100。此外,在上述实施形态中使用的是第1实施形态中所说明的压电振动片130,但也可代替其而使用第2实施形态中所说明的压电振动片230。
例如,在上述实施形态中,示出晶体振子(压电振子)来作为压电元件100,但也可为振荡器。在为振荡器时,在基座120上搭载集成电路(integratedcircuit,IC)等,并将压电振动片130的引出电极138a等,或基座120的外部电极126、外部电极126a分别连接于IC等。而且,上述实施形态中,使用与压电振动片130相同的AT切割的晶体材料来作为盖体110以及基座120,但也可代替其而使用其他类型的晶体材料或玻璃、陶瓷等。
Claims (9)
1.一种压电振动片,包括:振动部,包围所述振动部的框部,以及将所述振动部与所述框部予以连结的连结部,所述压电振动片的特征在于:
所述连结部的表面及背面中的至少一个相对于所述框部而形成为5μm~15μm的深度。
2.根据权利要求1所述的压电振动片,其特征在于:所述连结部的表面及背面中的至少一个相对于所述框部而形成为10μm的深度。
3.根据权利要求1或2所述的压电振动片,其特征在于:与所述振动部相比,所述连结部形成得较厚。
4.根据权利要求1或2所述的压电振动片,其特征在于:所述振动部中与所述连结部的连接部分形成为与所述连结部相同的厚度。
5.根据权利要求3所述的压电振动片,其特征在于:所述振动部中与所述连结部的连接部分形成为与所述连结部相同的厚度。
6.一种压电振动片的制造方法,所述压电振动片包括:振动部,包围所述振动部的框部,以及将所述振动部与所述框部予以连结的连结部,所述压电振动片的制造方法的特征在于包含:
第1工序,将含有所述连结部的区域形成为距所述框部的表面为5μm~15μm的深度,以及
第2工序,除所述连结部以外,对含有所述振动部的区域进行薄壁化。
7.根据权利要求6所述的压电振动片的制造方法,其特征在于:所述第2工序是在含有所述振动部的区域中,除与所述连结部的连接区域以外进行薄壁化。
8.一种压电元件,其特征在于:含有根据权利要求1至5中任一项所述的压电振动片。
9.一种压电元件的制造方法,其特征在于:将盖体以及基座分别接合于根据权利要求1至5中任一项所述的压电振动片的所述框部的表面以及背面。
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