CN108496307A - 水晶振子及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

水晶振子(1)具备：水晶振动元件(100)，包括形成有相互对置的一对激振电极的水晶片(110)、包围该水晶片的外周的框体(120)和将该框体和水晶片连结的连结部件(111a、111b)；封装部件，在一对激振电极的至少一方侧与框体的整周接合；以及引出电极(132、142)，与一对激振电极的任意一方电连接，在框体和封装部件的至少一方，且在将框体与封装部件接合的接合区域形成有凹部(160、162)，在接合区域，引出电极被设置在凹部内且形成为具有不超过凹部的深度的厚度。

Description

水晶振子及其制造方法
技术领域
本发明涉及水晶振子及其制造方法。
背景技术
作为用于振荡装置、带通滤波器等的水晶振子，广泛使用将厚度剪切振动作为主振动的水晶振子。另外，作为水晶振子的一个形态，已知具有水晶振动板和经由接合材料分别配置于水晶振动板的上表面以及下表面的一对密封部件的结构(参照专利文献1)。接合材料由金属钎料等形成，通过夹设接合材料而将水晶振动板与各密封部件接合，从而水晶振动板的振动部被密封封闭。
专利文献1:日本特开2015－165613号公报
然而，例如如专利文献1所示那样，若利用接合材料将水晶振动板和各密封部件接合，则存在在水晶振子的内部产生接合材料的厚度程度的空间，在从晶圆切出单片的过程中容易产生晶圆破裂的情况。另一方面，若将水晶振动板与各密封部件直接接合，则存在因形成于接合区域的引出电极的突起的影响，水晶振动板与各密封部件的接合强度降低的情况。
因此，根据以往的结构，不能够充分地确保水晶振动板的气密性，不能说水晶振子的可靠性高。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提高水晶振动元件的框体与用于收容水晶片的封装部件的接合强度，实现产品的可靠性的提高。
本发明的一个方面所涉及的水晶振子具备：水晶振动元件，包括形成有相互对置的一对激振电极的水晶片、包围该水晶片的外周的框体和将该框体和水晶片连结的连结部件；封装部件，在一对激振电极的至少一方侧与框体的整周接合；以及引出电极，与一对激振电极的任意一方电连接，在框体和封装部件的至少一方中，在将框体与封装部件接合的接合区域形成有凹部，在接合区域中，引出电极被设置在凹部内且具有不超过凹部的深度的厚度。
根据本发明，能够提高水晶振动元件的框体与用于收容水晶片的封装部件的接合强度，并实现产品的可靠性的提高。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的水晶振子的分解立体图。
图2是本发明的第一实施方式所涉及的水晶振子的立体图。
图3是本发明的第一实施方式所涉及的水晶振动元件的俯视图。
图4是本发明的第一实施方式所涉及的水晶振动元件的俯视图。
图5(A)以及(B)是图3的V－V线剖视图。
图6是图1的VI－VI线剖视图。
图7是图1的VII－VII线剖视图。
图8是表示本发明的第一实施方式所涉及的水晶振子的制造方法的流程图。
图9(A)～(C)是用于说明本发明的第一实施方式所涉及的水晶振子的制造方法的图。
图10是用于说明本发明的第一实施方式所涉及的水晶振子的制造方法的基板的立体图。
图11是用于说明本发明的第一实施方式所涉及的水晶振子的制造方法的层叠部件的立体图。
图12是本发明的第一实施方式所涉及的变形例的水晶振子的分解立体图。
图13是图12的XIII－XIII线剖视图。
图14是本发明的第二实施方式所涉及的水晶振子的分解立体图。
图15是本发明的第二实施方式所涉及的水晶振子的立体图。
图16是本发明的第二实施方式所涉及的变形例的水晶振子的分解立体图。
图17是本发明的第二实施方式的其它变形例所涉及的水晶振子的分解立体图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图的记载中，相同或者类似的构成要素用相同或者类似的符号表示。附图是例示的，各部的尺寸、形状是示意性的，不应当将本申请发明的技术的范围限定为该实施方式来解释。
参照图1～图7，对本发明的第一实施方式所涉及的水晶振子进行说明。此处，图1是本实施方式所涉及的水晶振子的分解立体图，图2是水晶振子的立体图，图3以及图4是水晶振动元件的俯视图，图5(A)以及(B)是图3的V－V线剖视图，图6是图1的VI－VI线剖视图，图7是图1的VII－VII线剖视图。
如图1以及图2所示，本实施方式所涉及的水晶振子1具备水晶振动元件100(Quartz Crystal Resonator)、盖部件200、基座部件300和外部电极410、420、430、440。此外，在图1中，省略外部电极410、420、430、440来图示，以下的分解立体图(图12、图14、图16、图17)也是同样的。
水晶振动元件100例如由AT切割的水晶基板构成。AT切割的水晶基板是在将使人工水晶的结晶轴亦即X轴、Y轴、Z轴中的Y轴以及Z轴绕X轴从Y轴方向Z轴的方向旋转了35度15分±1分30秒的而得到的轴分别设为Y′轴以及Z′轴时，以与由X轴以及Z′轴确定的面平行的面为主面切出而成的。使用了AT切割水晶基板的水晶振动元件在大的温度范围内具有极高的频率稳定性，另外，随时间变化特性也优异，并且能够以低成本制造。另外，AT切割水晶振动元件大多使用厚度剪切振动模式(Thickness Shear Mode)作为主振动。以下，以AT切割的轴方向为基准对水晶振子的各结构进行说明。
盖部件200以及基座部件300都是封装部件的一个例子，与水晶振动元件100接合以便收容水晶振动元件100的一部分(至少水晶片)。水晶振动元件100、盖部件200以及基座部件300在从各部件的厚度方向观察的俯视下分别具有大致相同的平面形状(例如矩形形状)。
水晶振动元件100具备水晶片110(Quartz Crystal Blank)、包围水晶片110的外周的框体120以及将水晶片110与框体120连结的连结部件111a、111b。水晶片110、框体120以及连结部件111a、111b均是例如从AT切割的水晶基板形成的。水晶振动元件100整体具有与X轴平行的长边、与Z′轴平行的短边以及与Y′轴平行的厚度。水晶片110与框体120分离而设置，两者通过至少一个以上的连结部件(在图1所示的例子中为两个连结部件111a、111b)来连结。如图1所示，连结部件111a、111b被配置在水晶片110的X轴方向的一端(X轴负方向侧)。此外，并未特别对连结部件的个数、其配置等进行限定，例如可以将一个连结部件设置在水晶片110的X轴方向的一端，或者可以将两个连结部件中的一方设置在水晶片110的X轴方向的一端，将另一方设置在X轴方向的另一端。
并未特别对水晶振动元件100的与Y′轴平行的厚度进行限定，例如，按照框体120、水晶片110、连结部件111a、111b的顺序，厚度逐渐变小(参照图6以及图7)。这样通过比水晶片110厚地形成框体120，在使封装部件(例如盖部件200或者基座部件300)与水晶片110接合时，能够容易地确保可供水晶片110振动的空间。或者，例如，框体与水晶片具有相等的厚度，可以在盖部件以及基座部件与水晶振动元件接合的一侧的面设置Y′轴方向的凹部以便形成收容水晶片的内部空间。
接下来，参照图3～图7，对形成在水晶振动元件100的各电极进行说明。图3是从本实施方式所涉及的水晶片110的第一面112以及框体120的第一面122侧观察的俯视图，图4是从本实施方式所涉及的水晶片110的第二面114以及框体120的第二面124侧观察的俯视图。
如图3以及图4所示，在水晶片110的一对主面形成有第一激振电极130以及第二激振电极140。具体而言，第一激振电极130形成在水晶片110的第一面112(Y′轴正方向侧的面)，而第二激振电极140形成在水晶片110的第二面114(Y′轴负方向侧的面)。第一激振电极130以及第二激振电极140被配置为作为一对电极而几乎整体重合。另外，在框体120的第一面122形成有与第一激振电极130电连接的引出电极132。而在框体120的第二面124形成有与第二激振电极140电连接的引出电极142。
如图3所示，引出电极132从第一激振电极130通过一个连结部件111a被引出至框体120的第一面122上，并被引出为与该面上的X轴负方向侧的一边L1接触。另一方面，如图4所示，引出电极142从第二激振电极140通过另一个连结部件111b被引出至框体120的第二面124上，并被引出为与该面上的X轴正方向侧的一边L2(与L1相反的边)接触。由此，能够在X轴方向的相对的各边分别设置与引出电极132、142的任意一方电连接的外部电极(后述)。此外，引出电极132、142引出的方向并不限于X轴方向，例如可以为Z′轴方向，能够根据外部电极的形成位置而适当地变更。
在本实施方式中，引出电极132被引出为包围框体120的第一面122的整周(参照图3)，而引出电极142被引出为包围框体120的第二面124的整周(参照图4)，在从Y′轴方向观察的俯视下，每个引出电极132、142被设置为相互至少一部分彼此不重叠。更具体而言，在图示的例子中，至少除了一边(例如一边L1)之外，引出电极132设置在框体120的内周附近，而引出电极142设置在框体120的外周附近。由此，由于能够确保引出电极132、142的两者间的距离较长，所以能够减少一方的引出电极对另一方的引出电极造成的噪声的影响。
此外，在本实施方式中，引出电极132、142在框体120的第一面122、第二面124上形成为包围整周，但并未特别对这些引出电极的配置进行限定。即，引出电极132、142只要被引出至与框体120的任意一个端面接触即可，可以不包围框体120的整周。
在框体120的第一面122形成有检查用电极134。检查用电极134和形成在与第一面122对置的第二面124侧的引出电极142(与第二激振电极140电连接)电连接，由此，能够进行从框体120的一面侧(例如第一面122侧)对第一以及第二激振电极130、140的电检查。因此，能够容易地进行用于水晶振动元件100的动作确认等的电检查。
此外，如后述那样，引出电极132、142以及检查用电极134被设置于形成在框体120的第一面122以及第二面124的凹部内。另外，在后述的立体图以及俯视图中也是同样的。
包括第一以及第二激振电极130、140和引出电极132、142的上述各电极例如可以由铬(Cr)层形成基底，在铬层的表面形成金(Au)层，并不对其材料进行限定。
如图6以及图7所示，盖部件200被配置在框体120的第一面122的侧(一侧)，基座部件300被配置在框体120的第二面124的侧(另一侧)，盖部件200、水晶振动元件100以及基座部件300按照该层叠的顺序形成3层结构。并未特别对盖部件200、水晶振动元件100以及基座部件300的各厚度进行限定，但例如如图示那样，盖部件200以及基座部件300可以比水晶振动元件100的框体120稍厚。
盖部件200与水晶振动元件100的框体120的第一面122的整周接合，基座部件300与水晶振动元件100的框体120的第二面124的整周接合。这样，将水晶片110密封封闭在内部空间(腔)。该情况下，盖部件200的接合区域250(盖部件200的Y′轴负方向侧的面中的供框体120接合的区域)与框体120的第一面122(接合区域)不使用粘接剂、玻璃接合材料等用于将两者接合的接合部件而相互直接接合，基座部件300的接合区域350(基座部件300的Y′轴正方向侧的面中的供与框体120接合的区域)与框体120的第二面124(接合区域)也同样地直接接合。由此，不需要接合部件，并且例如能够抑制伴随着因接合部件相对于水晶振动元件100、盖部件200以及基座部件300的热膨胀差或者弹性率的差所引起的应力集中而产生的接合剥离。此外，在本发明中，并不排除接合部件的应用，盖部件200与框体120以及基座部件300与框体120可以经由接合部件而接合。接合部件只要将接合区域彼此接合并且能够密封封闭内部空间则不对其材料进行限定，例如，可以是低熔点玻璃(例如硼酸铅系、磷酸锡系等)等玻璃粘接材料，或者可以使用树脂粘接剂(例如环氧系粘接剂)。
并未特别对盖部件200以及基座部件300的材质进行限定，但例如，优选由与水晶振动元件100相同的材料构成，例如可以由水晶构成。据此，由于被接合的各部件为相同材料，所以热膨胀系数近似，能够减小接合时的残留应力。特别是在由与水晶振动元件100相同的AT切割水晶构成盖部件200以及基座部件300的情况下，除了材料相同之外，结晶轴方向也相同，所以热膨胀系数一致，能够进一步减小接合时的残留应力。或者，盖部件200以及基座部件300可以使用水晶以外的材料，例如也可以由使玻璃材料、水晶材料或者玻璃纤维浸入环氧系树脂而成的玻璃环氧树脂等形成。
如图1所示，盖部件200以及基座部件300例如是平板的部件。另外，优选框体120的第一面122以及第二面124、盖部件200的接合区域250以及基座部件300的接合区域350的表面粗糙度方均偏差(Rms)小于1nm。由此，由分子间力产生的接合力提高，在使各部件彼此直接接合的情况下，密封性进一步提高。并且，为了提高接合力，优选Rms为0.7nm以下。
接下来，参照图2、图6、图7对外部电极进行说明。如图2所示，在本实施方式所涉及的水晶振子1中，在端面(水晶振动元件100、盖部件200以及基座部件300的各端面)以及底面(基座部件300中的与水晶振动元件100相反侧的面)形成有外部电极410、420、430、440。
外部电极410、420、430、440与第一激振电极130以及第二激振电极140中的任意一个激振电极电连接，确保水晶振子1的安装性。具体而言，外部电极410在水晶振子1的端面中的引出引出电极132的X轴负方向侧的面F1被设置为覆盖水晶振动元件100或者盖部件200与引出电极132的边界的至少一部分(参照图2、图6)。而外部电极420在水晶振子1的端面中的引出引出电极142的X轴正方向侧的面F2被设置为覆盖水晶振动元件100或者基座部件300与引出电极142的边界的至少一部分(参照图2、图7)。另外，外部电极430与外部电极410电连接，被设置在水晶振子1的底面F3(Y′轴负方向侧的面)，而外部电极440与外部电极420电连接，被设置在水晶振子1的底面F3。根据以上的结构，能够获得具有与第一激振电极130电连接的外部电极410、430和与第二激振电极140电连接的外部电极420、440的水晶振子1。由此，通过经由水晶振子1的一侧的外部电极410、430以及另一侧的外部电极420、440对水晶振动元件100的一对第一激振电极130以及第二激振电极140之间施加交流电压，能够使水晶片110以厚度剪切振动模式等规定振动模式振动，并获得伴随该振动所产生的共振特性。
另外，根据上述的构成，不形成通孔电极(内部贯通电极)便能够使第一激振电极130以及第二激振电极140与外部的电极电连接。因此，与形成通孔电极的构成相比，产品的可靠性提高。此外，并未特别对将外部电极410、420、430、440设置于水晶振子1的哪一面进行限定，只要与引出电极电连接即可。另外，如后述那样，外部电极可以在水晶振子的端面形成为覆盖水晶振动元件、盖部件或者基座部件与引出电极的边界全部。通过覆盖该边界，能够进一步提高水晶振子的密封性。
在本实施方式中，在框体120中，在将框体120和盖部件200或者基座部件300接合的接合区域(第一面122或者第二面124)中形成有凹部，并在凹部内将各引出电极设置为具有不超过该凹部的深度的厚度。对于凹部和引出电极的关系，参照图5(A)以及(B)，以框体120的第一面122(接合区域)为例进行说明。
如图5(A)所示，在框体120中形成有深度d1的凹部160，在凹部160的内部设置有具有厚度d2的引出电极132。引出电极132的厚度d2相对于凹部160的深度d1，具有d2≤d1的关系。例如，如图5(A)所示，可以满足d1＝d2，并形成为框体120的第一面122与引出电极132的表面成为同一平面。或者，如图5(B)所示，也可以满足d2＜d1，引出电极132的表面与其周围的框体120的第一面122相比凹陷。凹部的深度d1如后述那样，优选为0.05μm以上且0.5μm以下。在本实施方式中，将凹部的深度d1设为0.1μm。
据此，能够使引出电极132不比框体120的第一面122(与盖部件200的接合区域)突出而形成。因此，能够将框体120中的与盖部件200的接合区域保持为平滑，并能够抑制由接合区域中的引出电极突出所引起的框体120和盖部件200的接合强度的降低。因此，能够充分地确保水晶片110的气密性，并能够提高水晶振子1的可靠性。此外，凹部与引出电极的关系对于框体120的第二面124侧的引出电极142也能够同样地适用。
如图6以及图7所示，引出电极132在框体120的第一面122(接合区域)整体被设置在凹部160的内部，引出电极142在框体120的第二面124(接合区域)整体被设置在凹部162的内部。因此，框体120的第一面122以及第二面124不产生因引出电极132、142所导致的突起，都成为平滑的面。另外，盖部件200以及基座部件300的接合区域250、350成为同一平面。因此，在各接合区域中，框体120与盖部件200以及框体120与基座部件300的接合强度分别提高。
此外，如图6以及图7所示，水晶振动元件100、盖部件200、基座部件300以及引出电极132、142它们的端面彼此成为同一平面。由此，能够抑制灰尘等异物混入水晶振子1、以及水晶振子1的破裂。
接下来，基于图8的流程图，参照图9～图11，对本发明的一个实施方式所涉及的水晶振子的制造方法进行说明。在本实施方式中，作为一个例子，对制造图1～图7所示的水晶振子1的方法进行说明。本实施方式中的水晶振子的制造方法包括应用以晶片状态进行封装的晶片级封装技术来制造。
首先，如图10所示，准备第一基板10和多个第二基板20、30(图8的S10)。第一基板10具有与多个水晶振动元件100对应的区域，任意一个第二基板20具有与多个盖部件200对应的区域，另一个第二基板30具有与多个基座部件300对应的区域。第一基板10以及第二基板20、30在从厚度方向观察的俯视下具有大致相同的外形，通过将这些基板相互接合后进行单片化，能够获得多个水晶振子1。此外，以下，为了便于说明，对于单片化成多个水晶振子1前的状态下的构成要素中与单片化后的状态相同的构成要素，使用同一术语以及符号来进行说明。
第一基板10是用于形成多个水晶振动元件100的基板。第一基板10的材料能够应用已对上述的水晶振动元件100说明的内容，例如，能够使用将水晶材料从人工水晶或者天然水晶的原石以规定的切割角切成晶片状而成的水晶基板。此外，对于第二基板20、30的各材料，也能够适用已对上述的盖部件200以及基座部件300说明的内容。例如第一基板10以及第二基板20、30均能够为水晶，该情况下，可以是具有同一切割角(例如AT切割)的水晶基板。
对于第一基板10，通过光刻、蚀刻以及成膜等各工序在每个规定区域形成上述的水晶振动元件100的水晶片110、包围水晶片110的外周的框体120、将水晶片110和框体120连结的连结部件111a、111b、包括一对第一激振电极130以及第二激振电极140和引出电极132、142的各种电极。
此处，参照图9(A)～(C)，具体地对第一基板10中的引出电极的形成工序进行说明。此外，图9(A)～(C)示出对框体120的第一面122(接合区域)的处理，作为形成引出电极的工序的一个例子。
首先，通过光刻以及蚀刻，在第一基板10的框体120形成凹部160(图9(A))。接下来，在包括凹部160的区域中，通过溅射等对导电性材料170进行成膜，覆盖凹部160(图9(B))。此处，如图示那样，利用导电性材料170的覆盖可以遍及形成有凹部160的面整体进行。或者，导电性材料170只要至少设置在凹部160内即可，也可以仅设置在凹部160内。接下来，对于形成凹部160的面整体，将导电性材料170研磨至形成在第一基板10的框体120露出的假想线180，将导电性材料170留在凹部160内部残。该情况下，也可以与导电性材料170一起研磨凹部160的周围的水晶基板的表面。研磨工序也可以使用CMP(Chemical MechanicalPolishing：化学机械研磨)法来进行。由此，在凹部160内形成由导电性材料170构成的引出电极132，并且能够调整基板表面的面粗糙度。这样，能够在凹部160内部形成具有不超过凹部160的深度的厚度的引出电极132(图9(C))。此外，凹部和引出电极的形成方法对于框体120的第二面124侧的引出电极142也能够同样地适用。
此处，在第一基板10以及第二基板20、30为水晶基板的情况下，为了使表面状态变得平滑，优选对接合区域进行研磨加工，以便研磨后的第一基板10的接合区域的表面粗糙度方均偏差(Rms)小于1nm。
此外，优选凹部的深度为0.05μm以上且0.5μm以下。是因为若凹部比0.5μm深，则在对导电性材料进行成膜时不能够在凹部的内部整体填充导电性材料，在研磨后，引出电极的表面出现凹陷，会成为破裂的原因。
此外，在本实施方式中，示出将凹部160以及引出电极132形成于第一基板10的方法，形成凹部以及引出电极的基板并不限于第一基板10。凹部以及引出电极可以如以下的说明的实施方式那样仅形成于第二基板20、30，另外，也可以形成于任意一个基板。
另外，在本实施方式中，通过在形成凹部后在凹部内对导电性材料进行成膜来设置引出电极，但在凹部内设置引出电极的方法并不限于此。具体而言，只要在各基板的接合时，引出电极的厚度不超过凹部的深度，在基板接合时在该凹部内部收容该引出电极即可。例如，可以在第一基板的框体的接合区域形成凹部，在第二基板中的各基板的接合时与该凹部对应的区域形成引出电极。另外，反之，可以在第一基板的框体的接合区域形成引出电极，在第二基板中的各基板的接合时与该引出电极对应的区域形成凹部。
多个第二基板20、30分别是用于形成盖部件200以及基座部件300的基板。在第二基板20、30为水晶基板的情况下，对于与第一基板10的接合区域，优选通过研磨使表面的表面粗糙度方均偏差(Rms)小于1nm。由此，由于接合面积增加，所以接合强度增加。另外，在水晶振子受到外力的情况下，能够减少作用于接合区域的应力。另外，在第二基板20、30形成凹部以及引出电极的情况下，能够适用上述的形成方法。
接下来，使第二基板20与第一基板10的上表面(在水晶片110形成有第一激振电极130的一侧)接合，使第二基板30与第一基板10的下表面(在水晶片110形成有第二激振电极140的一侧)接合，从而获得层叠部件1000(图8的S11)。
如图10所示，将第二基板20、第一基板10、第二基板30按照该顺序在Y′轴方向上层叠并接合。此时，使第二基板20、30与第一基板10的框体120的各个面的整周接合。这样，通过将第二基板20、30接合而将第一基板10中的多个水晶片110密封封闭。在本实施方式中，由于任意一个基板都为水晶基板，所以由分子间力所产生的接合力提高，密封性进一步提高。另外，由于不使用接合部件而接合，所以能够抑制部件件数的增加。
此处，在步骤S11中，可以以1.7MPa以上的压力对第一基板10和第二基板20、30进行加压来接合。
另外，步骤S11中的温度环境例如可以是400度以上且550度以下的加热气氛。
另外，步骤S11中的气压可以是与大气压(1.013×105Pa)相比减压的气氛，也可以是真空气氛。由此，与在大气压以上的气氛中将基板接合相比，能够容易地对水晶振子的密封空间内进行减压。另外，如果使密封空间内比大气压相比为负压，则与第一基板10以及第二基板20、30之间获得吸附力。由此，能够增大第一基板10以及第二基板20、30的接合力。并且，能够减少密封空间内的金属材料的氧化的影响。此外，上述规定的加压力以及加热例如能够进行1小时左右，另外，优选在步骤S11紧前通过臭氧水清洗等对各基板的表面进行清洗化。
接下来，切出层叠部件1000，获得多个单片(图8的S12)。
如图11所示，层叠部件1000通过切割或者线切割等在Y′轴方向上被切出，单片化为每个水晶振子。
之后，在各水晶振子形成外部电极(图8的S13)。
在水晶振子的端面(水晶振动元件100、盖部件200以及基座部件300的各端面)以及底面(基座部件300中的与水晶振动元件100相反侧的面)，例如适当地组合溅射法、真空蒸镀法或者镀覆法来形成外部电极。通过形成外部电极来确保水晶振子的安装性。
此处，在步骤S13中，可以在水晶振子的端面，将外部电极形成为覆盖水晶振动元件、盖部件或者基座部件与引出到该端面的引出电极的边界的至少一部分。由此，由于利用外部电极覆盖引出电极与和引出电极为异种材料的水晶振动元件、盖部件或者基座部件的边界，密封性进一步提高。
接下来，参照图12以及图13，对本发明的第一实施方式的变形例所涉及的水晶振子进行说明。此处，图12是本发明的第一实施方式的变形例所涉及的水晶振子的分解立体图，图13是图12的XIII－XIII线剖视图。在以下的变形例中，在引出电极以及收容该引出电极的凹部形成在作为封装部件的盖部件以及基座部件这一点上与上述方式不同。此外，在以下的说明中，对与上述的内容不同点进行说明，其它实施方式也是同样的。
如图12以及图13所示，本实施方式所涉及的水晶振子(水晶振子2)具备水晶振动元件1100、盖部件1200、基座部件1300以及外部电极410、420、430、440。
水晶振动元件1100与水晶振动元件100同样地具备形成在水晶片1110的第一面1112的第一激振电极1130以及与第一激振电极1130电连接的引出电极1132。此处，引出电极1132从第一激振电极1130通过一方的连结部件1111a向框体1120中的第一面1122的方向被引出，但不从第一面1122突出，而在第一面1122上具备端面(参照图13)。
盖部件1200具备引出电极1230以及收容引出电极1230的凹部1260，基座部件1300具备引出电极1330以及收容引出电极1330的凹部1360。在本实施方式中，引出电极1230以及凹部1260在盖部件1200的包括与水晶振动元件1100的接合区域1250的面(Y′轴负方向侧的面)1220形成为包围该面上的整周(参照图12)。另一方面，引出电极1330以及凹部1360在基座部件1300的包括与水晶振动元件1100的接合区域1350的面(Y′轴正方向侧的面)1320形成为包围该面上的整周(参照图12)。由此，引出电极1230在接合区域1250中与水晶振动元件1100具备的引出电极1132(与第一激振电极1130电连接)电连接(参照图13)，引出电极1330在接合区域1350与水晶振动元件1100具备的引出电极(与第二激振电极1140电连接)电连接。此外，引出电极1330在面1320上，在水晶振动元件1100的与被引出到连结部件1111b的引出电极对应的区域中向X轴正方向侧被引出而形成(参照图12)。
另外，引出电极1230被引出为与面1220上的X轴负方向侧的一边L3接触，引出电极1330被引出为与面1320上的X轴正方向侧的一边L4接触(参照图12)。由此，能够在X轴方向的相对的各边分别设置与引出电极1230、1330的任一电连接的外部电极。此外，将引出电极1230、1330引出的方向并不限于X轴方向，例如可以是Z′轴方向，能够根据外部电极的形成位置而适当地变更。
对于外部电极410、420、430、440，由于与图2所示的水晶振子1相同，所以省略详细的说明。
在上述的结构中，能够使引出电极1230以及引出电极1330分别不比盖部件1200的面1220(包括与水晶振动元件1100的接合区域1250)以及基座部件1300的面1320(包括与水晶振动元件1100的接合区域1350)突出而形成。因此，能够将盖部件1200以及基座部件1300中的与框体1120的接合区域保持为平滑，并能够抑制由接合区域中引出电极向厚度方向突出所引起的框体1120和盖部件1200以及基座部件1300的接合强度的降低。因此，能够充分地确保水晶片1110的气密性，并能够提高水晶振子2的可靠性。
此外，在盖部件1200以及基座部件1300形成引出电极1230、1330的情况下，例如，在图8所示的步骤S10的准备第二基板20、30的工序中，利用上述的方法在第二基板20、30形成凹部以及引出电极。
接下来，参照图14以及图15，对本发明的第二实施方式所涉及的水晶振子进行说明。此处，图14是本发明的第二实施方式所涉及的水晶振子的分解立体图，图15是本发明的第二实施方式所涉及的水晶振子的立体图。在本实施方式中，引出电极以及外部电极的各结构与上述第一实施方式所示的水晶振子1不同。
如图14以及图15所示，本实施方式所涉及的水晶振子(水晶振子3)具备水晶振动元件2100、盖部件200、基座部件300和外部电极430、440、450、460、470。
水晶振动元件2100与水晶振动元件100比较，引出电极的构成不同。水晶振动元件2100具备的引出电极2132从第一激振电极2130通过一方的连结部件2111a被引出在框体2120的第一面2122上，并被引出为与该面上的X轴负方向侧的一边L5接触(参照图14)。另外，第二激振电极的侧也同样地，引出电极2142从第二激振电极通过另一方的连结部件2111b被引出在框体2120的第二面2124上，并被引出为与该面上的X轴负方向侧的一边L6接触。由此，能够设置与引出电极2132、2142的任一电连接的外部电极。此外，将引出电极2132、2142引出的方向并不限于X轴方向，例如可以是Z′轴方向，能够根据外部电极的形成位置而适当地变更。
此外，对于盖部件200以及基座部件300，由于与水晶振子1的结构相同，所以省略详细的说明。
接下来，参照图15，对外部电极的结构进行说明。在本实施方式中，由于引出电极2132、2142向同一面(水晶振子3的X轴负方向侧的端面F4)侧被引出，所以对于一方的引出电极(例如，引出电极2142)，通过外部电极460、470而被向相反的面(水晶振子3的X轴正方向侧的端面F5)侧引绕。具体而言，外部电极450与外部电极410同样地，在水晶振子3的端面中的引出电极2132被引出的X轴负方向侧的面F4被设置为覆盖水晶振动元件2100或者盖部件200与引出电极2132的边界的至少一部分(在水晶振子3中为全部)(参照图15)。另一方面，外部电极460在水晶振子3的端面中的引出电极2142被引出的X轴负方向侧的面F4被设置为覆盖水晶振动元件2100或者基座部件300与引出电极2142的边界的至少一部分(在水晶振子3中为全部)，但沿着水晶振子3的端面被引绕到X轴正方向侧的面F5(参照图15)。另外，外部电极470在该面F5被设置为与外部电极460电连接(参照图15)。此外，对于外部电极430、440，与水晶振子1同样。在这样的构成中，也能够通过经由水晶振子3的一方的外部电极450、430以及另一方的外部电极460、470、440对水晶振动元件2100的一对第一以及第二激振电极之间施加交流电压来使水晶片2110以厚度剪切振动模式等规定振动模式振动，获得伴随该振动所产生的共振特性。
此外，优选外部电极450以及460覆盖被引出到面F4的引出电极2132、2142的边界的全部。由此，与覆盖该边界的一部分的情况相比，被外部电极覆盖的边界的区域扩大，密封性进一步提高。
在这样的结构中，由于将引出电极2132、2142设置在凹部2160、2162的内部，所以能够使引出电极2132、2142不比框体2120的接合区域突出而形成。因此，能够将该接合区域保持为平滑，并能够抑制由接合区域中引出电极向厚度方向突出所引起的框体2120与盖部件200以及基座部件300的接合强度的降低。因此，能够充分地确保水晶片2110的气密性，并能够提高水晶振子3的可靠性。
接下来，参照图16，对本发明的第二实施方式的变形例所涉及的水晶振子进行说明。此处，图16是本发明的第二实施方式的变形例所涉及的水晶振子的分解立体图。在以下的变形例中，在将引出电极以及收容该引出电极的凹部形成于作为封装部件的盖部件以及基座部件这一点上与上述方式不同。
如图16所示，本实施方式所涉及的水晶振子(水晶振子4)具备水晶振动元件1100、盖部件2200、基座部件2300和外部电极(未图示)。
对于水晶振动元件1100，如对水晶振子2所说明那样(参照图12)。另外，对于外部电极，与对水晶振子3所说明的结构(参照图15)相同，省略详细的说明以及图示。
盖部件2200具备引出电极2230以及收容引出电极2230的凹部2260，基座部件2300具备引出电极2330以及收容引出电极2330的凹部2360。在本实施方式中，引出电极2230以及凹部2260形成在盖部件2200的包括与水晶振动元件1100的接合区域2250的面(Y′轴负方向侧的面)2220，在接合区域2250中，与水晶振动元件1100具备的引出电极(与第一激振电极电连接)电连接。另外，引出电极2330以及凹部2360形成在基座部件2300的包括与水晶振动元件1100的接合区域2350的面(Y′轴正方向侧的面)2320，在接合区域2350中，与水晶振动元件1100具备的引出电极(与第二激振电极电连接)电连接。
另外，引出电极2230被引出为与面2220上的X轴负方向侧的一边L7接触，引出电极2330被引出为与面2320上的X轴负方向侧的一边L8接触(参照图16)。由此，能够分别设置与引出电极2230、2330的任意一个电连接的外部电极。此外，引出电极2230、2330被引出的方向并不限于X轴负方向，例如可以是Z′轴方向，能够根据外部电极的形成位置而适当地变更。
在这样的构成中，也能够通过经由外部电极对水晶振动元件1100的一对第一以及第二激振电极之间施加交流电压来使水晶片1110以厚度剪切振动模式等规定振动模式振动，获得伴随该振动所产生的共振特性。
另外，由于将引出电极2230、2330设置在凹部2260、2360的内部，所以能够使引出电极2230、2330不比盖部件2200的接合区域2250以及基座部件2300的接合区域2350(与水晶振动元件1100的接合区域)突出而形成。因此，能够将该接合区域保持为平滑，并能够抑制因在接合区域中引出电极向厚度方向突出所引起的框体1120与盖部件2200以及基座部件2300的接合强度的降低。因此，能够充分地确保水晶片1110的气密性，并能够提高水晶振子4的可靠性。
接下来，参照图17，对本发明的第二实施方式的其它变形例所涉及的水晶振子进行说明。此处，图17是本发明的第二实施方式的其它变形例所涉及的水晶振子的分解立体图。在以下的变形例中，在引出电极以及收容该引出电极的凹部形成在水晶振动元件、盖部件以及基座部件的各个这一点上与上述方式不同。
如图17所示，本实施方式所涉及的水晶振子(水晶振子5)具备水晶振动元件2100、盖部件2200、基座部件2300和外部电极。此外，对于外部电极，与已对水晶振子3说明的结构(参照图15)相同，省略详细的说明以及图示。
在这样的构成中，由于在框体2120、盖部件2200以及基座部件2300的任一的引出电极都设置在凹部的内部，所以能够将接合区域保持为平滑，并能够抑制接合强度的降低。因此，能够充分地确保水晶片2110的气密性，并能够提高水晶振子5的可靠性。
以上，对本发明的例示的实施方式进行了说明。对于水晶振子1～5，在水晶振动元件具备的框体和封装部件(盖部件或者基座部件)的至少一方，且在将该框体与该封装部件接合的接合区域中形成有凹部，在该接合区域，引出电极被设置在凹部内且具有不超过凹部的深度的厚度。由此，能够将该接合区域保持为平滑，并能够抑制接合强度的降低。因此，能够充分地确保水晶片的气密性，并能够提高水晶振子的可靠性。
另外，对于水晶振子1～5，引出电极被引出到水晶振动元件以及封装部件的端面，可以还具备与引出电极电连接的外部电极。由此，能够通过经由外部电极对水晶振动元件的一对第一以及第二激振电极之间施加交流电压来使水晶片以厚度剪切振动模式等规定振动模式振动，获得伴随该振动所产生的共振特性。
另外，对于水晶振子1～5而言，外部电极可以在水晶振动元件以及封装部件的端面形成为覆盖水晶振动元件或者封装部件与引出电极的边界的至少一部分。由此，密封性进一步提高。
另外，对于水晶振子1～5而言，凹部的深度可以为0.05μm以上且0.5μm以下。由此，能够在凹部的整个内部填充引出电极，抑制水晶振子的破裂。
另外，对于水晶振子1～5而言，水晶振动元件、封装部件和引出电极的端面可以形成于同一平面。由此，能够抑制灰尘等异物混入水晶振子以及水晶振子的破裂。
另外，对于水晶振子1～5而言，封装部件可以包括水晶，例如，水晶振动元件和封装部件可以包括利用AT切割所形成的水晶。由此，能够将水晶振动元件与封装部件直接接合。因此，接合区域的接合强度提高，能够充分地确保水晶片的气密性，并能够提高水晶振子的可靠性。
另外，对于水晶振子1～5而言，水晶振动元件的框体与封装部件的接合区域的表面粗糙度方均偏差(Rms)可以小于1nm。由此，在使各部件彼此直接接合的情况下，由分子间力产生的接合力提高，密封性进一步提高。
另外，对于水晶振子1～5而言，优选包括盖部件和基座部件作为封装部件，分别与水晶振动元件的框体的整周接合。由此，水晶片通过盖部件以及基座部件被密封封闭在内部空间中。
另外，根据本实施方式所涉及的水晶振子的制造方法，包括：(a)准备包括用于形成多个水晶振动元件的水晶的第一基板，其中，水晶振动元件具备形成有相互对置的一对激振电极的水晶片、包围水晶片的外周的框体以及将水晶片和框体连结的连结部件；(b)准备用于形成多个封装部件的第二基板；以及(c)在一对激振电极的至少一方侧使第一基板和第二基板接合以便使封装部件与框体的整周接合，在(a)以及(b)的至少一方，在框体和封装部件的至少一方中的将框体和封装部件接合的接合区域形成有凹部，在接合区域，将与一对激振电极的任意一方电连接的引出电极设置在凹部内且具有不超过凹部的深度的厚度。由此，能够将该接合区域保持为平滑，并能够抑制接合强度的降低。因此，能够充分地确保水晶片的气密性，制造可靠性提高的水晶振子。
此外，可以将凹部形成于水晶振动元件的框体的接合区域，将引出电极形成于凹部内，或者可以将凹部形成于封装部件的接合区域，将引出电极形成于凹部内。另外，可以将凹部形成于水晶振动元件的框体的接合区域，在封装部件的接合区域中的与凹部对应的区域形成引出电极，或者可以将引出电极形成于水晶振动元件的框体的接合区域，在封装部件的接合区域中的与引出电极对应的区域形成凹部。
另外，形成引出电极可以包括在水晶振动元件的框体或者封装部件的中的包括凹部的区域对导电性材料进行成膜以及对导电性材料进行研磨至水晶振动元件的框体或者封装部件露出，将导电性材料留在凹部内，从而可以在凹部内形成引出电极。
另外，在第二基板包括水晶时，在水晶振动元件的框体以及封装部件，为了使表面状态变得平滑，优选对接合区域进行研磨加工以便接合区域的表面粗糙度方均偏差(Rms)小于1nm。由此，在使相互相同的水晶材料的各部件彼此直接接合的情况下，由分子间力所产生的接合力提高，密封性进一步提高。
另外，可以在将第一基板以及第二基板接合的工序中，在400度以上且550度以下的加热气氛中，以1.7MPa以上的压力对第一基板和第二基板进行加压来接合。
另外，优选在将第一基板以及第二基板接合的工序中，以与大气压相比减压的气氛将基板彼此接合。由此，与在大气压以上的气氛中将基板接合相比，能够容易地对水晶振子的密封空间内进行减压。另外，如果使密封空间内与大气压相比为负压，则在与第一基板以及第二基板之间获得吸附力。由此，能够增大第一基板以及第二基板的接合力。并且，通过设为减压气氛，能够减少密封空间内的金属材料的氧化的影响。
另外，可以在准备第二基板的工序中，准备多个第二基板，将第一基板与第二基板接合以便使封装部件与形成在第一基板的框体的整周接合。由此，利用盖部件以及基座部件将水晶片密封封闭在内部空间。
另外，还可以从将第一基板与第二基板接合的层叠部件切出水晶振子以及在水晶振动元件以及封装部件的端面，将外部电极形成为覆盖水晶振动元件、盖部件或者基座部件与向水晶振动元件以及被引出至封装部件的端面的引出电极的边界的至少一部分。由此，由于引出电极与同引出电极为异种材料的水晶振动元件、盖部件或者基座部件的边界被外部电极覆盖，所以密封性进一步提高。
此外，在以上说明的各实施方式(包括变形例。)中，作为AT切割水晶振动元件的一个例子，对具有与X轴平行的长边以及与Z′轴平行的短边的形态进行了说明，但本发明并不限于此，例如，也可以在具有与Z′轴平行的长边以及与X轴平行的短边的AT切割水晶振动元件应用本发明。或者也可以使用具有AT切割以外的不同的切割(例如BT切割等)的水晶基板的水晶振动元件。
此外，以上说明的各实施方式是为了容易理解本发明，并非用以限定本发明而解释的。本发明能够不脱离其主旨而进行变更/改进，并且在本发明中也包含其等价物。即，本领域技术人员对各实施方式适当进行设计变更而得的例子只要具备本发明的特征，则包含在本发明的范围内。例如，各实施方式具备的各要素以及其配置、材料、条件、形状、尺寸等并非限定于例示的，能够适当地变更。另外，各实施方式具备的各要素只要在技术上可实现则能够组合，将这些组合而得的例子只要包含本发明的特征则包含在本发明的范围内。
符号说明
1、2、3、4、5 水晶振子
100、1100、2100 水晶振动元件
110、1110、2110 水晶片
111a、111b、1111a、1111b、2111a、2111b 连结部件
120、1120、2120 框体
130、1130、2130 第一激振电极
132、142、1132、1230、1330、2132、2142、2230、2330 引出电极
134 检查用电极
140、1140 第二激振电极
250、350、1250、1350、2250、2350 接合区域
200、1200、2200 盖部件
300、1300、2300 基座部件
410、420、430、440、450、460、470 外部电极
160、162、1260、1360、2160、2162、2260、2360 凹部

Claims (23)

1.一种水晶振子，具备：
水晶振动元件，包括形成有相互对置的一对激振电极的水晶片、包围该水晶片的外周的框体以及将该框体与上述水晶片连结的连结部件；
封装部件，在上述一对激振电极的至少一方侧与上述框体的整周接合；以及
引出电极，与上述一对激振电极的任意一个电连接，
在上述框体和上述封装部件的至少一方，其在将上述框体与上述封装部件接合的接合区域形成有凹部，
在上述接合区域中，上述引出电极被设置在上述凹部整个内且具有不超过上述凹部的深度的厚度。
2.根据权利要求1所述的水晶振子，其中，
上述凹部形成在上述封装部件的上述接合区域。
3.根据权利要求1或者2所述的水晶振子，其中，
上述凹部形成在上述水晶振动元件的上述框体的上述接合区域。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的水晶振子，其中，
上述引出电极向上述水晶振动元件以及上述封装部件的端面被引出，
上述水晶振子还具备与上述引出电极电连接的外部电极。
5.根据权利要求4所述的水晶振子，其中，
上述外部电极在上述水晶振动元件以及上述封装部件的端面形成为覆盖上述水晶振动元件或者上述封装部件与上述引出电极的边界的至少一部分。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的水晶振子，其中，
上述凹部的深度为0.05μm以上且0.5μm以下。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的水晶振子，其中，
上述水晶振动元件、上述封装部件以及上述引出电极的端面形成于同一平面。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的水晶振子，其中，
上述封装部件包括水晶。
9.根据权利要求8所述的水晶振子，其中，
上述水晶振动元件的上述框体与上述封装部件在上述接合区域中直接接合。
10.根据权利要求8或者9所述的水晶振子，其中，
上述水晶振动元件和上述封装部件均包括利用AT切割所形成的水晶。
11.根据权利要求8～10中的任意一项所述的水晶振子，其中，
上述水晶振动元件的上述框体和上述封装部件的上述接合区域的表面粗糙度方均偏差(Rms)小于1nm。
12.根据权利要求1～11中的任意一项所述的水晶振子，其中，
包括盖部件和基座部件作为上述封装部件，
上述盖部件在上述一对激振电极的一方侧与上述框体的整周接合，
上述基座部件在上述一对激振电极的另一侧中与上述框体的整周接合。
13.一种水晶振子的制造方法，包括：
(a)准备包括用于形成多个水晶振动元件的水晶的第一基板，其中，上述水晶振动元件具备形成有相互对置的一对激振电极的水晶片、包围上述水晶片的外周的框体以及将上述水晶片与上述框体连结的连结部件；
(b)准备用于形成多个封装部件的第二基板；以及
(c)将上述第一基板与上述第二基板接合以便在上述一对激振电极的至少一方侧上述封装部件与上述框体的整周接合，
在上述(a)以及上述(b)的至少一方中，在上述框体和上述封装部件的至少一方的、将上述框体与上述封装部件接合的接合区域形成凹部，在上述接合区域中，将与上述一对激振电极的任意一个电连接的引出电极在上述凹部内设置成具有不超过上述凹部的深度的厚度。
14.根据权利要求13所述的水晶振子的制造方法，其中，
在上述(a)中，将上述凹部形成在上述水晶振动元件的上述框体的上述接合区域，并将上述引出电极形成在上述凹部内。
15.根据权利要求13所述的水晶振子的制造方法，其中，
在上述(b)中，将上述凹部形成在上述封装部件的上述接合区域，并将上述引出电极形成在上述凹部内。
16.根据权利要求13所述的水晶振子的制造方法，其中，
在上述(a)中，将上述凹部形成在上述水晶振动元件的上述框体的上述接合区域，在上述(b)中，在上述封装部件的上述接合区域中的与上述凹部对应的区域形成上述引出电极。
17.根据权利要求13所述的水晶振子的制造方法，其中，
在上述(a)中，将上述引出电极形成在上述水晶振动元件的上述框体的上述接合区域，在上述(b)中，在上述封装部件的上述接合区域中的与上述引出电极对应的区域形成上述凹部。
18.根据权利要求14或者15所述的水晶振子的制造方法，其中，
形成上述引出电极包括：
在上述水晶振动元件的上述框体或者上述封装部件中的包括上述凹部的区域对导电性材料进行成膜；以及
对上述导电性材料进行研磨直至上述水晶振动元件的上述框体或者上述封装部件露出为止，并将上述导电性材料留在上述凹部内，从而在上述凹部内形成上述引出电极。
19.根据权利要求18所述的水晶振子的制造方法，其中，
上述第二基板包括水晶，
在上述研磨中，对上述水晶振动元件的上述框体以及上述封装部件的中的上述接合区域进行研磨以便表面粗糙度方均偏差(Rms)小于1nm。
20.根据权利要求13～19中的任意一项所述的水晶振子的制造方法，其中，
在上述(c)中，在400度以上且550度以下的加热气氛中，以1.7MPa以上的压力对上述第一基板和上述第二基板加压来进行接合。
21.根据权利要求20所述的水晶振子的制造方法，其中，
在上述(c)中，在与大气压相比减压的气氛中进行。
22.根据权利要求13～21中的任意一项所述的水晶振子的制造方法，其中，
在上述(b)中，准备多个上述第二基板，
在上述(c)中，
将上述第一基板与上述多个第二基板的任意一个接合以便在上述一对激振电极的一方侧上述封装部件与上述框体的整周接合，
将上述第一基板与上述多个第二基板的其他一个接合以便在上述一对激振电极的另一方侧上述封装部件与上述框体的整周接合。
23.根据权利要求13～22中的任意一项所述的水晶振子的制造方法，其中，还包括：
(d)从上述第一基板与上述第二基板接合而成的部件切出上述水晶振子；以及
(e)在上述水晶振动元件以及上述封装部件的端面，将外部电极形成为覆盖上述水晶振动元件或者上述封装部件与上述引出电极的边界的至少一部分，其中，述引出电极被引出至上述水晶振动元件以及上述封装部件的端面。
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