CN106233624B - 水晶振动装置以及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够实现小型化，且Q值良好的水晶振动装置。该水晶振动装置(1)具备：第一封装件(2)；搭载于上述第一封装件(2)的水晶振子(7)；被设置为将上述第一封装件(2)与上述水晶振子(7)接合的接合件(9、10)；设置在上述第一封装件(2)上的第二、第三封装件(3、4)；被设置为将上述第一封装件(2)与上述第二封装件(3)接合的第一密封框(5)；以及被设置为将上述第二封装件(3)与上述第三封装件(4)接合的第二密封框(6)，上述第二封装件(3)是框状，且被形成为包围上述水晶振子(7)的外周缘，上述第二封装件(3)与用于形成上述水晶振子(7)的水晶基板(7a)由相同的水晶基板形成。
Description
技术领域
本发明涉及通过封装件将水晶振子密封的水晶振动装置。
背景技术
以往，水晶振动装置广泛地用于便携式电子设备。例如，下述的专利文献1公开有水晶振动板通过封装件被密封的水晶振动装置。专利文献1中，上述水晶振动板与上述封装件经由内部电极而连接并且固定化。
另外，下述的专利文献2公开有具备水晶振子、和具有上框部以及下框部的封装件的水晶振动装置。专利文献2的水晶振动装置中，水晶振子被上述封装件的上框部以及下框部夹持。即，专利文献2的水晶振动装置中，水晶振子与封装件直接连接。
专利文献1：日本特开2011-193175号公报
专利文献2：日本特开2008-17408号公报
近年来，伴随着携带电子设备的小型化，水晶振动装置也谋求小型化。然而，专利文献1的水晶振动装置中，为了在小型化的封装件以更高精度搭载水晶振动板，需要使水晶振动板本身缩小。该情况下，有时无法确保足够的振动部，从而水晶振子的Q值劣化。
另外，对于如专利文献2那样水晶振子与封装件直接连接的结构而言，有时由于来自封装件的振动、应力传播至水晶振子从而无法得到稳定的Q值。
发明内容
本发明的目的在于提供能够实现小型化，且Q值良好的水晶振动装置以及该水晶振动装置的制造方法。
本发明的水晶振动装置具备：第一封装件，其具有水晶振子搭载面；水晶振子，其搭载于上述第一封装件的水晶振子搭载面；接合件，其被设置为将上述第一封装件与上述水晶振子电连接并且机械接合；第二、第三封装件，它们层叠在上述第一封装件上，并与上述第一封装件共同形成密封空间，以便密封上述水晶振子；第一密封框，其被设置为将上述第一封装件与上述第二封装件接合；以及第二密封框，其被设置为将上述第二封装件与上述第三封装件接合，上述第二封装件是框状，且被形成为包围上述水晶振子的外周缘，上述第二封装件与用于形成上述水晶振子的水晶基板由相同的水晶基板形成。
在本发明的水晶振动装置的某个特定的方式中，上述第二封装件被形成为隔着上述密封空间而包围上述水晶振子的外周缘。
在本发明的水晶振动装置的其他的特定的方式中，还具备：减振件，其被设置为将上述第二封装件与上述水晶振子连接，上述第二封装件被形成为隔着上述减振件而包围上述水晶振子的外周缘。
在本发明的水晶振动装置的其他的特定的方式中，在上述第一封装件的与搭载有上述水晶振子的面相反侧的面搭载有电子部件，上述第一～第三封装件、用于形成上述水晶振子的水晶基板以及上述电子部件由相同的水晶基板形成。
在本发明的水晶振动装置的进一步其他的特定的方式中，上述第二封装件以及用于形成上述水晶振子的水晶基板是相同的厚度，上述第二封装件的上表面以及下表面与用于形成上述水晶振子的水晶基板位于相同的面内。
本发明的水晶振动装置的制造方法是上述水晶振动装置的制造方法，其具备：准备水晶基板的工序；通过对上述水晶基板进行修整，形成水晶振子形成部分、和被形成为包围该水晶振子形成部分的外周缘的框状的第二封装件部分的工序；在上述水晶振子形成部分安装用于使水晶振子振动的第一、第二振动电极的工序；通过接合件将安装于上述水晶振子形成部分的第一、第二振动电极与第一封装件接合的工序；以及使用第一、第二密封框使第一、第三封装件贴合于第二封装件，由此形成密封空间的工序。
在本发明的水晶振动装置的制造方法的某个特定的方式中，对上述水晶基板进行修整的工序是指通过对上述水晶基板的一部分进行修整，形成上述水晶振子形成部分、和一部分与该水晶振子形成部分连接并且被形成为包围上述水晶振子形成部分的外周缘的上述框状的第二封装件部分的工序，在通过上述接合件将安装于上述水晶振子形成部分的上述第一、第二振动电极与上述第一封装件接合的工序后还具备：通过对上述水晶振子形成部分与上述第二封装件部分的连接部分进行修正来除去该连接部分的工序。
在本发明的水晶振动装置的制造方法的其他的特定的方式中，在对上述水晶基板进行修整的工序中，在将存在于上述水晶振子形成部分的外周缘与上述框状的第二封装件部分的内周缘之间的水晶基板完全除去后，还具备：在除去上述水晶基板后而得到的部分插入减振件的工序。
在本发明的水晶振动装置的制造方法的其他的特定的方式中，在对上述水晶基板进行修整的工序前，还具备：在上述水晶基板的第一、第二主面形成用于保护上述水晶基板的第一、第二掩模层的工序。
在本发明的水晶振动装置的制造方法的进一步其他的特定的方式中，在形成上述第一、第二掩模层的工序中，形成上述第一、第二掩模层，以使上述第一掩模层的张力与上述第二掩模层的张力一致。
在本发明的水晶振动装置以及该水晶振动装置的制造方法中，由相同的水晶基板形成水晶振子以及第二封装件。因此，即使不缩小水晶振子的大小，也能够在小型化后的封装件以高精度搭载水晶振子。由此，能够充分确保水晶振子的振动部的大小，并稳定地得到良好的Q值。另外，由于本发明的水晶振动装置中水晶振子与第一～第三封装件未直接连接，因此来自封装件的应力、振动难以传播至水晶振子。
因此，根据本发明的水晶振动装置以及该水晶振动装置的制造方法，能够提供能够实现小型化且Q值良好的水晶振动装置。
附图说明
图1(a)是本发明的一实施方式的水晶振动装置的立体图，图1(b)是其分解立体图。
图2(a)以及图2(b)是表示本发明的一实施方式的水晶振动装置中使用的水晶振子的上表面的电极形状的示意俯视图以及表示下表面的电极形状的示意俯视图。
图3是表示在本发明的一实施方式的水晶振动装置中使用的第二封装件与水晶振子之间设置有减振件的状态的示意俯视图。
图4(a)以及图4(b)是本发明的一实施方式的水晶振动装置的制造方法中使用的水晶振子的示意俯视图，图4(c)是用于对本发明的一实施方式的水晶振动装置的制造方法进行说明的水晶振动装置的一部的分解立体图。
图5(a)～图5(d)是用于对本发明的水晶振动装置的制造方法的水晶基板的修整方法的一个例子进行说明的各剖视图。
图6(a)～图6(d)是用于对本发明的水晶振动装置的制造方法的水晶基板的修整方法的一个例子进行说明的各剖视图。
图7(a)～图7(d)是用于对本发明的水晶振动装置的制造方法的水晶基板的修整方法的其他例子进行说明的各剖视图。
图8(a)～图8(d)是用于对本发明的水晶振动装置的制造方法的水晶基板的修整方法的其他例子进行说明的各剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的具体的实施方式进行说明，由此使本发明清楚。
(水晶振动装置)
图1(a)是本发明的一实施方式的水晶振动装置的立体图，图1(b)是其分解立体图。
水晶振动装置1具备：具有水晶振子搭载面2a的第一封装件2。本实施方式中，第一封装件2是矩形板状的形状。本实施方式中，第一封装件2通过被AT切割后的水晶基板而形成。不过，第一封装件2也可以由氧化铝等绝缘性陶瓷或合成树脂等适当的绝缘性材料形成，材质未特别限定。
在第一封装件2的水晶振子搭载面2a搭载有水晶振子7。上述水晶振子7具有水晶基板7a。水晶基板7a具有矩形板状的形状。水晶基板7a的上表面具有一对长边和一对短边。将该长边的延伸方向设为长度方向，将短边的延伸方向设为宽度方向。水晶振子7在一方的短边附近，通过第一、第二接合件9、10以悬臂方式被支承。即，水晶振子7在一方的上述短边侧部分被支承，相反侧的短边成为自由端。
第一、第二接合件9、10能够使用包括适当的合成树脂与适当的导电性材料的导电性粘合剂而形成。优选使用环氧树脂、在环氧树脂中分散导电性材料而形成的环氧树脂类导电性粘合剂。该情况下，能够进一步充分地提高接合强度。此外，也可以取代导电性粘合剂而使用焊料。
在水晶基板7a的上表面形成有图2(a)所示的第一振动电极15。在水晶基板7a的下表面形成有图2(b)所示的第二振动电极16。第一、第二振动电极15、16被设置为经由水晶基板7a而重合。另外，第一、第二振动电极15、16在水晶基板7a的上表面以及下表面局部地形成。
在第一振动电极15连接有第一引出电极17。第一引出电极17从水晶基板7a的上表面经由一方的短边侧的侧面而到达下表面。即，图2(a)所示的引出电极部分17a位于图2(b)所示的水晶基板7a的下表面。
另一方面，在第二振动电极16连接有第二引出电极18。第二引出电极18在水晶基板7a的一方的上述短边侧具有引出电极部分18a。引出电极部分17a与引出电极部分18a在水晶基板7a的下表面，位于上述宽度方向两侧。该引出电极部分17a、18a与通过第一、第二接合件9、10而分别接合的部分相当。
上述第一、第二振动电极15、16以及第一、第二引出电极17、18由Al、Cu等适当的金属或合金形成。
如图1(b)所示，水晶振子7被安装在第一封装件2的水晶振子搭载面2a上。第一封装件2也另外具有矩形的平面形状。而且，将水晶振子7安装在第一封装件2上，以便水晶基板7a的上述宽度方向在第一封装件2中也成为宽度方向。水晶基板7a的上述长度方向成为第一封装件2的长度方向。
在第一封装件2设置有在第一封装件2的厚度方向上贯通的第一、第二通孔电极12、13。该第一、第二通孔电极12、13为了将上述第一、第二接合件9、10与设置于第一封装件2的同水晶振子搭载面2a相反侧的面的未图示的第一、第二端子电极电连接而设置。此外，本实施方式中，第二通孔电极13与第二接合件10经由布线电极11接合。另外，上述未图示的第一、第二端子电极与外部电极连接。
在第一封装件2上形成有第二、第三封装件3、4。第二、第三封装件3、4与上述第一封装件2共同形成密封空间，以便将上述水晶振子7密封。
第二封装件3是框状体。第二封装件3被形成为包围水晶振子7的外周缘。本实施方式中，第二封装件3被形成为隔着间隙8而包围水晶振子7的外周缘。
但是，也可以如图3俯视图所示那样，在第二封装件3的内周缘与水晶振子7的外周缘之间设置减振件14，以便将第二封装件3与水晶振子7连接。即，第二封装件3也可以被形成为隔着减振件14，包围水晶振子7的外周缘。通过设置减振件14，从而不阻碍AT切割的振动，就能够将水晶振子7稳定地固定在封装内。
这样，在本实施方式中，水晶振子7与上述第一～第三封装件2～4未直接连接，来自第一～第三封装件2～4的应力、振动难以传播至水晶振子7。因此，本实施方式的水晶振动装置1的Q值良好，可靠性优越。
第二封装件3由与用于形成水晶振子7的水晶基板7a相同的水晶基板形成。上述水晶基板7a是被AT切割后的水晶基板。
另外，本实施方式中，用于形成水晶振子7的水晶基板7a与第二封装件3的厚度是相同的厚度。而且，用于形成水晶振子7的水晶基板7a的上表面以及下表面与上述第二封装件3的上表面以及下表面位于相同的面内。但是，也可以水晶基板7a与第二封装件3的厚度是不同的厚度，且水晶基板7a的上表面以及下表面与上述第二封装件3的上表面以及下表面不位于相同的面内。
第三封装件4是矩形板状。本实施方式中，第三封装件4由水晶基板形成。但是，第三封装件4也可以由其他的材料形成。
在第一封装件2与第二封装件3之间设置有第一密封框5。通过第一密封框5将第一封装件2与第二封装件3接合。第一密封框5是与第二封装件3相同的形状且相同的大小，并被设置为与第二封装件3重叠。另外，上述第一密封框5以及上述第二封装件3的外周缘被设置为与第一封装件2的外周缘重叠。
另一方面，在第二封装件3与第三封装件4之间设置有第二密封框6。通过第二密封框6将第二封装件3与第三封装件4接合。第二密封框6是与第二封装件3相同的形状且相同的大小。第二密封框6被设置为与第二封装件3重叠。另外，第二密封框6以及第二封装件3的外周缘被设置为与第三封装件4的外周缘重叠。
不过，第一、第二密封框5、6只要可密封水晶振子7也可以是与第二封装件3不同的形状且不同的大小，被设置的位置也不限定。
上述第一、第二密封框5、6通过由金属电镀形成的合金等密封材料形成。作为上述密封材料优选使用Au、Sn或者它们的合金。在上述第一、第二密封框5、6由金属形成的情况下，通过加热使第一、第二密封框5、6熔接，由此使第一～第三封装件2～4贴合。上述第一密封框5在第一封装件2与第二封装件3之间形成接合层，上述第二密封框6在第二封装件3与第三封装件4之间形成接合层。因此，通过上述第一、第二密封框5、6，对水晶振子7进行密封，并且形成用于不会妨碍水晶振子7的振动的间隙。
本发明中，如上述本发明的一实施方式的水晶振动装置1中所示那样，用于形成水晶振子的水晶基板以及第二封装件由相同的水晶基板形成。因此，不缩小水晶振子的大小，也能够在小型化的封装件高精度地安装水晶振子。由此，可充分地确保水晶振子的振动部，从而能够稳定地得到良好的Q值。另外，如上述那样，水晶振子与第一～第三封装件未直接连接，因此来自第一～第三封装件的应力、振动难以传播至水晶振子。因此，根据本发明，能够提供Q值良好，且可靠性优越的水晶振动装置。
(水晶振动装置的制造方法)
上述水晶振动装置1的制造方法未被特别限定，参照图4(a)～图4(c)对制造方法的一个例子进行说明。
首先，准备图4(a)所示那样的被AT切割后的水晶基板19。在此之后，如图4(b)所示，通过对上述水晶基板19的一部分进行修整，形成框状的第二封装件部分19a以及水晶振子形成部分19b。上述第二封装件部分19a以及水晶振子形成部分19b经由连接部分19c连接。上述第二封装件部分19a被形成为包围水晶振子形成部分19b的外周缘。
以下，参照图5(a)～图5(d)以及图6(a)～图6(d)，对上述水晶基板19的修整方法的一个例子详细地进行说明。
首先，如图5(a)所示，准备被AT切割后的水晶基板19。接下来，如图5(b)所示，在作为水晶基板19的第一以及第二主面的上表面以及下表面形成第一、第二金属薄膜20a、20b。作为形成第一、第二金属薄膜20a、20b的材料，只要是可以与水晶紧贴的材料即可未被特别限定，例如可使用Cr、Ti等。
接下来，如图5(c)所示，以层叠于上述第一、第二金属薄膜20a、20b的方式形成第一、第二抗蚀剂图案21a、21b。此处，第一抗蚀剂图案21a未形成于后面工序中进行水晶基板19的修整的部分。
接下来，如图5(d)所示，通过蚀刻将未形成有上述第一金属薄膜20a的上述第一抗蚀剂图案21a的部分除去。在此之后，如图6(a)所示，通过抗蚀剂剥离剂将上述第一、第二抗蚀剂图案21a、21b除去。
接下来，如图6(b)所示，利用电镀形成修整用的第一、第二掩模层22a、22b，以便层叠于设置有上述第一、第二金属薄膜20a、20b的部分。作为构成第一、第二掩模层22a、22b的材料，只要是难以通过后工序中的离子蚀刻被除去的金属，未被特别限定，例如可使用Ni等。
接下来，如图6(c)所示，通过离子蚀刻，对水晶基板19的一部分即水晶基板19的未设置有第一掩模层22a的部分进行修整。但是，上述水晶基板19的修整也可以通过其他方法进行，未被特别限定。通过上述水晶基板19的修整，能够得到水晶振子形成部分19b以及第二封装件部分19a。在此之后，如图6(d)所示，通过蚀刻剂将上述第一、第二金属薄膜20a、20b以及上述第一、第二掩模层22a、22b除去。
此外，在上述水晶基板19的修整时，也可以如图7(a)～图7(d)以及图8(a)～图8(d)所示的修整方法的其他例子那样，形成第二掩模层22b以使第一掩模层22a的张力与第二掩模层22b的张力一致。即，也可以是预先除去第二金属薄膜20b的一部分，并且仅在未被除去的第二金属薄膜20b上形成第二掩模层22b的构造。该情况下，能够防止水晶基板19的变形。
在上述那样的方法中，通过对水晶基板19的一部分进行修整，形成图4(b)所示的水晶振子形成部分19b以及第二封装件部分19a。
在水晶振动装置1的制造方法中，接下来，在上述水晶振子形成部分19b安装用于使水晶振子7振动的第一、第二振动电极15、16。
在此之后，使用第一、第二接合件9、10将第一、第二振动电极15、16与第一封装件2的第一通孔电极12或者布线电极11接合。此时，如图4(c)所示，第一封装件2与第二封装件部分19a经由上述的第一密封框5而被层叠。
接下来，通过修整除去连接部分19c。在此之后，将第三封装件4经由第二密封框6而层叠于第二封装件3。层叠后，通过加热，使第一、第二密封框5、6熔接，由此使第一～第三封装件2～4贴合。由此，能够得到上述水晶振动装置1。
此外，本发明中，上述水晶基板19的修整工序中，也可以不形成连接部分19c，而通过修整将存在于第二封装件部分19a的内周缘与上述水晶振子形成部分19b的外周缘之间的水晶基板19完全除去，在除去后而得到的部分插入减振件14。具体而言，例如，在图6(c)的离子蚀刻后，水晶振子形成部分19b以及第二封装件部分19a能够通过在利用第二金属薄膜20b而连接的状态下填充减振件14并使该减振件14固化而插入。
在插入减振件14的情况下，激光加工的损伤减少。作为形成上述减振件14的材料只要是柔软的材料未特别限定，例如可使用硅等。
如以上那样，本发明的水晶振动装置通过对一个水晶基板进行修整，形成用于形成水晶振子的水晶基板以及第二封装件。因此，即使不缩小形成水晶振子的水晶基板的大小，也能够在小型化的封装件安装水晶振子，因此可确保足够的振动部。另外，水晶振子与第一～第三封装件未直接连接，因此来自封装件的应力、振动难以传播至水晶振子。因此，根据本发明的水晶振动装置的制造方法，能够提供Q值良好，且可靠性优越的水晶振动装置。
另外，本发明中，也可以在第一封装件的与搭载有上述水晶振子的面相反侧的面进一步搭载电子部件，而且该电子部件、第一～第三封装件以及用于形成水晶振子的水晶基板也可以由相同的水晶基板形成。由此，能够使制造工序简化。
附图标记说明
1…水晶振动装置；2…第一封装件；2a…水晶振子搭载面；3…第二封装件；4…第三封装件；5、6…第一、第二密封框；7…水晶振子；7a、19…水晶基板；8…间隙；9、10…第一、第二接合件；11…布线电极；12、13…第一、第二通孔电极；14…减振件；15、16…第一、第二振动电极；17、18…第一、第二引出电极；17a、18a…第一、第二引出电极部分；19a…第二封装件部分；19b…水晶振子形成部分；19c…连接部分；20a、20b…第一、第二金属薄膜；21a、21b…第一、第二抗蚀剂图案；22a、22b…第一、第二掩模层。
Claims (11)
1.一种水晶振动装置，具备：
第一封装件，具有水晶振子搭载面；
水晶振子，被搭载于所述第一封装件的水晶振子搭载面；
接合件，被设置为将所述第一封装件与所述水晶振子电连接并且机械式接合；
第二封装件、第三封装件，被层叠在所述第一封装件上，并与所述第一封装件共同形成密封空间，以便将所述水晶振子密封；
第一密封框，被设置为将所述第一封装件与所述第二封装件接合；以及
第二密封框，被设置为将所述第二封装件与所述第三封装件接合，
所述第二封装件是框状，且被形成为包围所述水晶振子的外周缘，
所述第二封装件与用于形成所述水晶振子的水晶基板由相同的水晶基板形成。
2.根据权利要求1所述的水晶振动装置，其中，
所述第二封装件被形成为隔着所述密封空间而包围所述水晶振子的外周缘。
3.根据权利要求1所述的水晶振动装置，其中，
还具备减振件，该减振件被设置为将所述第二封装件与所述水晶振子连接，
所述第二封装件被形成为隔着所述减振件而包围所述水晶振子的外周缘。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的水晶振动装置，其中，
在所述第一封装件的与搭载有所述水晶振子的面相反侧的面搭载有电子部件，
所述第一～第三封装件、用于形成所述水晶振子的水晶基板以及所述电子部件由相同的水晶基板形成。
5.根据权利要求1所述的水晶振动装置，其中，
所述第二封装件以及用于形成所述水晶振子的水晶基板是相同的厚度，所述第二封装件的上表面以及下表面与用于形成所述水晶振子的水晶基板位于相同的面内。
6.根据权利要求4所述的水晶振动装置，其中，
所述第二封装件以及用于形成所述水晶振子的水晶基板是相同的厚度，所述第二封装件的上表面以及下表面与用于形成所述水晶振子的水晶基板位于相同的面内。
7.一种水晶振动装置的制造方法，是权利要求1～6中任一项所记载的水晶振动装置的制造方法，具备：
准备水晶基板的工序；
通过对所述水晶基板进行修整，形成水晶振子形成部分、和被形成为包围该水晶振子形成部分的外周缘的框状的第二封装件部分的工序；
在所述水晶振子形成部分安装用于使水晶振子振动的第一振动电极、第二振动电极的工序；
通过接合件将安装于所述水晶振子形成部分的第一振动电极、第二振动电极与第一封装件接合的工序；以及
通过使用第一密封框、第二密封框来使第一封装件、第三封装件贴合于第二封装件，从而形成密封空间的工序。
8.根据权利要求7所述的水晶振动装置的制造方法，其中，
对所述水晶基板进行修整的工序是指，通过对所述水晶基板的一部分进行修整，从而形成所述水晶振子形成部分、和一部分与该水晶振子形成部分连接并且被形成为包围所述水晶振子形成部分的外周缘的所述框状的第二封装件部分的工序，
在通过所述接合件将安装于所述水晶振子形成部分的所述第一振动电极、第二振动电极与所述第一封装件接合的工序后，所述水晶振动装置的制造方法还具备：通过修整所述水晶振子形成部分与所述第二封装件部分的连接部分而除去该连接部分的工序。
9.根据权利要求7所述的水晶振动装置的制造方法，其中还具备：
在对所述水晶基板进行修整的工序中将存在于所述水晶振子形成部分的外周缘与所述框状的第二封装件部分的内周缘之间的水晶基板完全除去后，将减振件插入至除去所述水晶基板后得到的部分的工序。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的水晶振动装置的制造方法，其中，
在对所述水晶基板进行修整的工序前，还具备：在所述水晶基板的第一主面、第二主面形成用于保护所述水晶基板的第一掩模层、第二掩模层的工序。
11.根据权利要求10所述的水晶振动装置的制造方法，其中，
在形成所述第一掩模层、第二掩模层的工序中，形成所述第一掩模层、第二掩模层，以便所述第一掩模层的张力与所述第二掩模层的张力一致。
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