CN111183583B - 压电振子以及压电振子的制造方法 - Google Patents

压电振子以及压电振子的制造方法 Download PDF

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Abstract

抑制盖部件以及基座部件的气密性的降低。水晶振子具备：水晶振动元件；收容水晶振动元件的盖部件以及基座部件；密封框以及接合材料，使盖部件及基座部件接合，在俯视基座部件的第一主面时具有包围水晶振动元件的框形，该框形的宽度为固定。

Description

压电振子以及压电振子的制造方法
技术领域
本发明涉及压电振子以及压电振子的制造方法。
背景技术
一般，作为压电振子的一种，已知有水晶振子。水晶振子例如具备水晶振动元件、构成收容水晶振动元件的框体的盖部件以及基座部件、使盖部件以及基座部件接合的接合部件。接合部件密封收纳水晶振动元件的盖部件以及基座部件的内部空间。
此处，如果接合部件的尺寸产生偏差，则在加工时产生空隙，或产生因热膨胀或热收缩引起的应力集中。其结果例如以空隙为起点在接合材料产生损伤(裂缝)，盖部件以及基座部件的气密性会降低。
因此，在专利文献1中公开了一种电子元件收纳用封装件，该电子元件收纳用封装件具备在上表面形成有用于收容电子元件的凹部的基体、以及与凹部的周围接合并气密密封凹部的、主面的形状为多边形的窗板。该电子元件收纳用封装件的窗板在主面的外周部具有金属层，金属层在角部具有厚度较薄的薄壁部。
专利文献1：日本特开2014－049562号公报
然而，在专利文献1的电子元件收纳用封装件中，由于在窗板的金属层的角部中具有厚度较薄的薄壁部，窗接合材料的量有可能不足。其结果专利文献1的电子元件收纳用封装件的气密性降低，气密不良的产生率会增加。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而完成发明的，本发明的目的在于提供能够抑制盖部件以及基座部件的气密性的降低的压电振子以及压电振子的制造方法。
本发明的一个方面所涉及的压电振子具有：压电振动元件；盖部件以及基座部件，收容所述压电振动元件；以及接合部件，将所述盖部件以及所述基座部件接合，在俯视所述基座部件的主面时，所述接合部件具有以固定的宽度尺寸包围所述压电振动元件的框形。
本发明的另一个方面所涉及的压电振子的制造方法包括：准备基座部件的工序；将压电振动元件保持于所述基座部件的主面的工序；以及通过接合部件将所述基座部件和盖部件接合的工序，在俯视所述基座部件的所述主面时，所述接合部件具有包围所述压电振动元件的框形，该框形的宽度为固定。
根据本发明，能够抑制盖部件以及基座部件的气密性的降低。
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是图1的II－II线剖视图。
图3是表示图1的基座部件的俯视图。
图4是表示图1的接合材料的俯视图。
图5是表示图3的密封框的变形例的主要部分放大图。
图6是表示图4的接合材料的变形例的主要部分放大图。
图7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8是对将基座部件和盖部件接合的工序的详细进行说明的流程图。
图9是对在盖部件设置接合材料的工序进行说明的图。
图10是对将基座部件和盖部件接合的工序的详细的变形例进行说明的流程图。
图11是对在基座部件配置防合金化膜的工序进行说明的图。
图12是本发明的第二实施方式所涉及的水晶振子的剖视图。
图13是表示本发明的第二实施方式所涉及的水晶振子的制造方法的流程图。
图14是对形成密封框以及接合材料的圆角的工序进行说明的图。
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，用相同或者类似的附图标记表示相同或者类似的构成要素。附图是例示的，各部的尺寸、形状是示意性的，不应理解为将本申请发明的技术范围限定于该实施方式。
另外，在以下的说明中，作为压电振子，列举具备水晶振动元件(Quartz CrystalResonator)的水晶振子(Quartz Crystal Resonator Unit)的例子来进行说明。水晶振动元件是利用水晶片(Quartz Crystal Element)作为根据施加电压进行振动的压电体的元件。但是，本发明的实施方式所涉及的压电振子并不限于水晶振子，也可以是利用陶瓷等其它压电体。
＜第一实施方式＞
参照图1至图6，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是图1的II－II线剖视图。图3是表示图1的基座部件的俯视图。图4是表示图1的接合材料的俯视图。图5是表示图3的密封框的变形例的主要部分放大图。图6是表示图4的接合材料的变形例的主要部分放大图。
如图1所示，本实施方式所涉及的水晶振子1具备水晶振动元件10、盖部件20以及基座部件30。盖部件20以及基座部件30是用于收容水晶振动元件10的保持器的结构的一部分。
水晶振动元件10是包括AT切割型的水晶片11。AT切割型的水晶片11是在将水晶(Quartz Crystal)的结晶轴(Crystallographic Axes)亦即X轴、Y轴、Z轴中的Y轴及Z轴绕X轴从Y轴向Z轴的方向旋转了35度15分±1分30秒而得的轴分别作为Y’轴以及Z’轴的情况下，以与由X轴以及Z’轴确定的面平行的面(以下，称为“XZ’面”。由其它轴确定的面也是同样的。)作为主面切取而成的。水晶片11具有相互对置的XZ’面亦即第一主面12a以及第二主面12b。
作为AT切割水晶片的水晶片11具有与X轴向平行的长边延伸的长边方向、与Z’轴向平行的短边延伸的短边方向、以及与Y’轴向平行的厚度延伸的厚度方向。另外，水晶片11在XZ’面中具有矩形状。
使用了AT切割水晶片的水晶振动元件在较宽的温度范围内具有高的频率稳定性。另外，对于AT切割水晶振动元件，随时间变化特性也优异，在此基础上能够容易制造。并且，AT切割水晶振动元件将厚度剪切振动模式(Thickness Shear Vibration Mode)用作主振动。
在本实施方式中，水晶片11具有平坦的板形状。水晶片11的第一主面12a以及第二主面12b分别是平坦面。
水晶振动元件10包括构成一组电极的第一激励电极14a以及第二激励电极14b。第一激励电极14a设置在第一主面12a上。另外，第二激励电极14b设置在第二主面12b上。第一激励电极14a和第二激励电极14b在包括各主面的中央的区域夹着水晶片11而相互对置设置。第一激励电极14a和第二激励电极14b被配置为在俯视XZ’面时大致整体重合。
第一激励电极14a以及第二激励电极14b分别具有与X轴向平行的长边、与Z’轴向平行的短边、以及与Y’轴向平行的厚度。在图1所示的例子中，在XZ’面中，第一激励电极14a以及第二激励电极14b的长边分别与水晶片11的长边平行。同样地，第一激励电极14a以及第二激励电极14b的短边分别与水晶片11的短边平行。另外，第一激励电极14a以及第二激励电极14b的长边分别远离水晶片11的长边。同样地，第一激励电极14a以及第二激励电极14b的短边分别远离水晶片11的短边。
水晶振动元件10包括引出电极15a、15b和连接电极16a、16b。连接电极16a经由引出电极15a与第一激励电极14a电连接。另外，连接电极16b经由引出电极15b与第二激励电极14b电连接。连接电极16a以及连接电极16b分别是用于与基座部件30电连接的端子。连接电极16a以及连接电极16b分别设置在水晶片11的第二主面12b上。连接电极16a以及连接电极16b分别在水晶片11的X轴负方向侧的短边附近沿该短边方向排列。
引出电极15a使第一激励电极14a与连接电极16a电连接。具体而言，引出电极15a在第一主面12a上从第一激励电极14a朝向Z’轴负方向以及X轴负方向延伸，并从第一主面12a通过水晶片11的各侧面延伸至第二主面12b，与第二主面12b上的连接电极16a电连接。另外，引出电极15b使第二激励电极14b和连接电极16b电连接。具体而言，引出电极15b在第二主面12b上从第二激励电极14b朝向X轴负方向延伸，与第二主面12b上的连接电极16b电连接。通过这样使引出电极15a、15b延伸，从而能够使与设置在第一主面12a以及第二主面12b的两主面的第一激励电极14a以及第二激励电极14b电连接的连接电极16a、16b配置在单侧的第二主面12b上。
连接电极16a、16b经由导电性保持部件36a、36b与基座部件30的电极电连接。导电性保持部件36a、36b是通过使具有导电性的粘结剂热固化而形成的。
第一激励电极14a以及第二激励电极14b、引出电极15a、15b和连接电极16a、16b的各电极的材料没有特别限定，但例如可以具有铬(Cr)层作为基底，在铬层的表面还具有金(Au)层。
在本实施方式中，对水晶振动元件10包括平坦的板形状的水晶片11的结构进行了说明，但并不限于此。水晶片可以采用包括主面的中央的振动部比周边部厚的台面型构造，也可以采用振动部比周边部薄的倒台面构造。或者，水晶片可以应用振动部与周边部的厚度的变化(阶梯差)连续地变化的凹凸形状或者锥面形状。另外，水晶片的切割角度可以应用AT切割以外的不同的切割，例如BT切割等。并且，水晶振动元件也可以是将相对于作为水晶的结晶轴而相互正交的X轴、Y轴以及Z轴以规定的角度切取的水晶板作为基材，并具备具有基部和从基部延伸的至少一个振动臂的水晶片、和使弯曲振动地设置在振动臂的激励电极的音叉型水晶振动元件。
盖部件20以及基座部件30是用于收容水晶振动元件10的部件。盖部件20以及基座部件30形成收容水晶振动元件10的内部空间26。盖部件20以及基座部件30通过后述的密封框40以及接合材料50而接合。
此外，本实施方式所涉及的密封框40以及接合材料50相当于本发明的“接合部件”的一个例子。
盖部件20具有凹形状，具体地具有包括开口的箱形状，并具有内面24以及外面25。盖部件20包括与基座部件30的第一主面32a对置的顶面部21；以及与顶面部21的外缘连接且相对于顶面部21的主面沿法线方向延伸的侧壁部22。盖部件20例如具有与X轴向平行的长边延伸的长边方向、与Z’轴向平行的短边延伸的短边方向、以及与Y’轴向平行的高度方向。另外，盖部件20在凹形状的开口缘中具有与基座部件30的第一主面32a对置的对置面23。对置面23具有框形，并延伸为包围水晶振动元件10的周围。
盖部件20的材料例如是金属。具体而言，盖部件20由含有铁(Fe)以及镍(Ni)的合金(例如42合金)构成。可以在盖部件20的最内面(包括内面24的面)设置通过镀覆所形成的镍(Ni)层等。另外，也可以在盖部件20的最外面(包括外面25的面)设置以防氧化等为目的的金(Au)层等。还可以在盖部件20的对置面23设置通过镀覆所形成的镍(Ni)层以及金(Au)层等。但是，盖部件20的材料没有特别限定。
基座部件30将水晶振动元件10支承为能被激励。具体而言，水晶振动元件10经由导电性保持部件36a、36b被基座部件30的第一主面32a保持为能激励。
基座部件30具有平坦的板形状。基座部件30具有与X轴向平行的长边延伸的长边方向、与Z’轴向平行的短边延伸的短边方向、以及与Y’轴向平行的厚度延伸的厚度方向。
基座部件30包括基体31。基体31具有相互对置的XZ’面亦即第一主面32a以及第二主面32b。基体31例如是绝缘性陶瓷(氧化铝)等烧结材料。该情况下，对于基体31而言，可以将多个绝缘性陶瓷片层叠并烧结。或者，基体31可以由玻璃材料(例如是硅酸盐玻璃或者以硅酸盐以外为主成分的材料，因升温而具有玻璃化转变现象的材料)、水晶材料(例如AT切割水晶)或者玻璃环氧树脂等形成。优选基体31由耐热性材料构成。基体31可以是单层，也可以是多层，在多层的情况下，包括形成于第一主面32a的最表层的绝缘层。
基座部件30包括设置在第一主面32a的电极焊盘33a、33b、和设置在第二主面32b的外部电极35a、35b、35c、35d。电极焊盘33a、33b是用于与水晶振动元件10电连接的端子。另外，外部电极35a、35b、35c、35d是用于与未图示的电路基板电连接的端子。电极焊盘33a经由沿Y’轴向延伸的导通孔电极34a与外部电极35a电连接，电极焊盘33b经由沿Y’轴向延伸的导通孔电极34b与外部电极35b电连接。导通孔电极34a、34b形成于在Y’轴向上贯通基体31的未图示的通孔内。
电极焊盘33a、33b设置在第一主面32a上基座部件30的X轴负方向侧的短边附近。在图1所示的例子中，电极焊盘33a、33b远离基座部件30的短边且沿着该短边方向排列。电极焊盘33a经由导电性保持部件36a连接有水晶振动元件10的连接电极16a。另外，电极焊盘33b经由导电性保持部件36b连接有水晶振动元件10的连接电极16b。
多个外部电极35a、35b、35c、35d设置在第二主面32b的每个角附近。在图1所示的例子中，外部电极35a、35b配置在电极焊盘33a、33b的正下方。由此，能够通过沿Y’轴向延伸的导通孔电极34a、34b使外部电极35a、35b与电极焊盘33a、33b电连接。
在图1所示的例子中，四个外部电极35a～35d中配置在基座部件30的X轴负方向侧的短边附近的外部电极35a、35b是供给水晶振动元件10的输入输出信号的输入输出电极。另外，配置在基座部件30的X轴正方向侧的短边附近的外部电极35c、35d是不供给水晶振动元件10的输入输出信号的虚设电极。
在基体31的第一主面32a设置有后述的密封框40。通过该密封框40和后述接合材料50使盖部件20以及基座部件30接合。
基座部件30的电极焊盘33a、33b以及外部电极35a～35d均由金属膜构成。例如，电极焊盘33a、33b以及外部电极35a～35d通过从下层到上层层叠钼(Mo)层、镍(Ni)层以及金(Au)层而构成。
此外，电极焊盘33a、33b以及外部电极35a～35d的配置关系并不限于前述的例子。例如，可以将电极焊盘33a配置于基座部件30的一个短边附近，将电极焊盘33b配置于基座部件30的另一个短边附近。在这样的结构中，水晶振动元件10在水晶片11的长边方向的两端部中被基座部件30保持。
另外，外部电极的配置并不限于前述的例子。例如，可以将作为输入输出电极的两个外部电极设置于第二主面32b的对角上。或者，四个外部电极也可以配置在各边的中央附近而不是配置在第二主面32b的角。另外，外部电极的个数并不限于四个，例如可以仅是作为输入输出电极的两个外部电极。
另外，电极焊盘与外部电极的电连接方式并不限于基于导通孔电极的方式。例如可以通过在第一主面32a或者第二主面32b上引出引出电极来实现电极焊盘或者内部电极与外部电极的电连接。或者，也可以通过由多层形成基座部件30的基体31，并使导通孔电极延伸到中间层，在中间层中引出引出电极，从而实现电极焊盘或者内部电极与外部电极的电连接。
如图2所示，盖部件20以及基座部件30两者经由密封框40以及接合材料50接合，由此水晶振动元件10被密封于由盖部件20和基座部件30围起的内部空间26。该情况下，优选内部空间26的压力是比大气压力低压的真空状态。由此，能够减少第一激励电极14a、第二激励电极14b的因氧化所造成的随时间变化等。
此时，设置在第二主面32b的外部电极35a～35d配置于内部空间26的外面。由此，外部电极35a～35d能够与安装水晶振子1的未图示的电路基板电连接。另外，在从该电路基板向外部电极35c、35d供给接地电位的情况下，外部电极35c、35d成为接地用电极，通过使盖部件20与外部电极35c、35d电连接，从而能够对盖部件20附加遮蔽性能高的电磁屏蔽功能。
密封框40以及接合材料50分别用于使盖部件20以及基座部件30接合。密封框40以及接合材料50设置在盖部件20以及基座部件30的整周上。具体而言，如前述那样，密封框40设置在基座部件30的第一主面32a上。接合材料50设置在密封框40上。
如图3所示，在俯视基座部件30的第一主面32a时，密封框40具有框形。在密封框40的内侧分别配置有电极焊盘33a、33b。如图4所示，在俯视基座部件30的第一主面32a时，接合材料50同样地具有框形。如前述那样，在电极焊盘33a、33b经由导电性保持部件36a、36b连接有水晶振动元件10的连接电极16a、16b。由此，通过密封框40以及接合材料50围起水晶振动元件10的周围。
密封框40以及接合材料50的框形各自内周与外周的差，换句话说，宽度尺寸在整周上是固定的。由此，密封框40以及接合材料50的框形，即，在接合区域中，其宽度变得均匀，所以能够抑制以往的由于不均匀的宽度而产生的空隙等缺陷的产生。另外，缓和如以往那样接合区域的宽度不均匀的位置处的因热膨胀、热收缩所造成的应力集中。因此，能够减少密封框40以及接合材料50的损伤(裂缝)，并能够抑制盖部件20以及基座部件30的气密性的降低。
具体而言，密封框40以及接合材料50的框形各自内周以及外周的形状具有矩形状。在图3以及图4所示的例子中，内周以及外周的角分别被倒圆角，以使得框形的宽度尺寸在整周上成为固定。
即，密封框40的框形包括边部41a～41d和角部42a～42d。接合材料50的框形同样地构成为包括边部51a～51d和角部52a～52d。在俯视基座部件30的第一主面32a时，边部41a～41d以及边部51a～51d的宽度尺寸与角部42a～42d以及角部52a～52d的宽度尺寸相同。由此，能够容易地实现具有均匀的宽度的接合区域的密封框40以及接合材料50。此外，在本实施方式中，考虑到制造偏差，如果在俯视基座部件30的第一主面32a时接合材料50的宽度尺寸的变化率为±10％以下，则视为相同或者固定的宽度尺寸。
具体而言，边部41a～41d以及边部51a～51d分别具有宽度尺寸w1的直线形状。角部42a～42d以及角部52a～52d分别包括被倒圆角(R)的角。即，角部42a～42d以及角部52a～52d分别包括由第一半径r1形成的第一圆角43a～43d以及第一圆角53a～53d、和与第一圆角43a～43d以及第一圆角53a～53d同心，即，相同的中心且由与第一半径r1不同的第二半径r2(≠第一半径r1)形成的第二圆角44a～44d以及第二圆角54a～54d。在图3以及图4所示的例子中，第一半径r1被设定为大于第二半径r2(第一半径r1＞第二半径r2)。
另外，在俯视基座部件30的第一主面32a时，第一半径r1与第二半径r2的差与边部41a～41d以及边部51a～51d的宽度尺寸w1相同(第一半径r1－第二半径r2＝宽度尺寸w1)。由此，角部42a～42d以及角部52a～52d各自的宽度尺寸与边部41a～41d以及边部51a～51d各自的宽度尺寸w1相同。因此，能够更容易地实现具有均匀的宽度的接合区域的密封框40以及接合材料50。
此外，密封框40以及接合材料50的框形并不限于图3以及图4所示的例子。只要宽度尺寸是固定的，则密封框40以及接合材料50的框形可以是其它的结构。
例如，对于密封框40以及接合材料50的框形而言，角部42a～42d以及角部52a～52d的结构可以与图3以及图4所示的例子不同。如图5所示，密封框40的角部42a包括直线部45a、连接边部41a和直线部45a的第一曲线部46a、以及连接边部41d和直线部45a的第二曲线部47a。第一曲线部46a以及第二曲线部47a分别包括以第一半径r1’形成的第一圆角43a、和与第一圆角43a同心且以与第一半径r1’不同的第二半径r2’(≠第一半径r1’)形成的第二圆角44a。
如图6所示，接合材料50的角部52a包括直线部55a、连接边部51a和直线部55a的第一曲线部56a、以及连接边部51d和直线部55a的第二曲线部57a。在俯视基座部件30的第一主面32a时，直线部55a具有与边部51a、51d相同的宽度尺寸w1。第一曲线部56a以及第二曲线部57a分别包括以第一半径r1’形成的第一圆角53a、和与第一圆角53a同心且以与第一半径r1’不同的第二半径r2’(≠第一半径r1’)形成的第二圆角54a。在图5以及图6所示的例子中，第一半径r1’被设定为大于第二半径r2’(第一半径r1’＞第二半径r2’)。未图示的密封框40的角部42b～42d以及接合材料50的角部52b～52d也分别包括与图5的角部42a以及图6的角部52a同样的结构。
在俯视基座部件30的第一主面32a时，第一半径r1’与第二半径r2’的差与边部41a～41d及边部51a～51d的宽度尺寸w1相同(第一半径r1’－第二半径r2’＝宽度尺寸w1)。在该结构中，角部42a～42d以及角部52a～52d各自的宽度尺寸也与边部41a～41d以及边部51a～51d各自的宽度尺寸w1相同。因此，能够更容易地实现具有均匀的宽度的接合区域的密封框40以及接合材料50。
本申请中的“矩形状”的术语的含义在于包括矩形的四个角不是直角，例如被倒圆角(R)，或被切掉而包括直线部。另外，本申请中的“矩形”的术语的含义在于不排除正方形，并包括长方形以及正方形这两方的形状。并且，本申请中的“相同”的术语的含义在于不排除存在公差或误差，实际相同。
密封框40以及接合材料50的材料例如分别是金属。密封框40例如通过层叠钼(Mo)层、镍(Ni)层以及金(Au)层而构成。接合材料50例如是由多个金属构成的合金。具体而言，接合材料50例如由金(Au)－锡(Sn)共晶合金构成。由此，在盖部件20的材料为金属的情况下，在盖部件20与密封框40以及接合材料50之间产生金属结合而形成合金层。因此，与盖部件20、密封框40以及接合材料50的材料为金属以外的情况相比较，能够提高盖部件20以及基座部件30的气密性。
对于本实施方式所涉及的水晶振动元件10而言，水晶片11的长边方向的一个端部(配置导电性保持部件36a、36b的一侧的端部)是固定端，另一端成为自由端。另外，水晶振动元件10、盖部件20以及基座部件30在XZ’面中分别具有矩形状，长边方向以及短边方向彼此相同。
此外，水晶振动元件10的固定端的位置没有特别限定。作为变形例，水晶振动元件10也可以在水晶片11的长边方向的两端处固定至基座部件30。该情况下，只要以在水晶片11的长边方向的两端固定水晶振动元件10的方式形成水晶振动元件10以及基座部件30的各电极即可。
在本实施方式所涉及的水晶振子1中，经由基座部件30的外部电极35a、35b对水晶振动元件10中的一组第一激励电极14a以及第二激励电极14b之间施加交变电场。由此，水晶片11的振动部通过厚度剪切振动模式等规定的振动模式进行振动，获得伴随该振动的谐振特性。
接下来，参照图7至图11，对本发明的第一实施方式所涉及的水晶振子的制造方法进行说明。此处，图7是表示水晶振子1的制造方法的流程图。图8是对使基座部件30和盖部件20接合的工序的详细进行说明的流程图。图9是对在盖部件20设置接合材料50的工序进行说明的图。图10是对使基座部件30和盖部件20接合的工序的详细的变形例进行说明的流程图。图11是对在基座部件30配置防合金化膜60a～60d的工序进行说明的图。
如图7所示，首先，准备基座部件30(S101)。具体而言，在基体31形成电极焊盘33a、33b、导通孔电极34a、34b以及外部电极35a～35d等，其中，例如该基体31是氧化铝等绝缘性陶瓷。
接下来，在基座部件30设置密封框40(S102)。具体而言，在基体31的第一主面32a通过丝网印刷法印刷了钼(Mo)的膏后，对其进行加热使其烧结，从而形成密封框40。而且，在密封框40的表面通过镀覆形成镍(Ni)膜以及金(Au)膜。
接下来，使预先准备的水晶振动元件10保持于基座部件30的第一主面32a(S103)。
具体而言，在基体31的第一主面32a的电极焊盘33a、33b上涂布导电性粘结剂，并在搭载了水晶振动元件10的状态下对导电性粘结剂进行加热使其固化。这样通过导电性粘结剂固化的导电性保持部件36a、36b，使水晶振动元件10的连接电极16a、16b和基座部件30的电极焊盘33a、33b电连接。另外，通过导电性保持部件36a、36b将水晶振动元件10保持为能够激励。水晶振动元件10以第二激励电极14b与基座部件30的第一主面32a对置的方式被搭载。
此外，水晶片的加工工序以及各种电极的形成工序很普通，水晶振动元件10的结构如已经说明那样。因而，准备水晶振动元件10的工序省略其说明。
接下来，通过密封框40以及接合材料50，使基座部件30和盖部件20接合(S110)。如前述那样，密封框40以及接合材料50的框形各自的宽度在整周上是固定的。由此，密封框40以及接合材料50的框形，即，在接合区域中，其宽度变得均匀，所以能够抑制以往的因不均匀的宽度而产生的空隙等缺陷的产生。另外，缓和如以往那样接合区域的宽度不均匀的位置处的因热膨胀或热收缩所造成的应力集中。因此，能够减少密封框40以及接合材料50的损伤(裂缝)，能够抑制盖部件20以及基座部件30的气密性的降低。
具体而言，如图8所示，准备接合材料50(S111)。接合材料50例如是金(Au)－锡(Sn)共晶的合金板。通过冲压冲切等方法将该合金板形成为图4所示的矩形状的框形。
接下来，在盖部件20设置接合材料50(S112)。如图9所示，在从包括盖部件20的未图示的开口的面俯视时，盖部件20的对置面23具有框形。对置面23的框形与图3所示的密封框40的框形相同。即，对置面23的框形是包括边部27a～27d和角部28a～28d的矩形状。边部27a～27d的宽度与角部28a～28d的宽度相同。
在设置接合材料50前，在盖部件20的对置面23预先通过镀覆形成镍(Ni)膜以及金(Au)膜。而且，在实施了镀覆后的对置面23通过加热处理使接合材料50熔融。此时，接合材料50熔融于对置面23的面的形状取决于对置面23的形状而变形。由此，即使在接合材料50的加工精度较低的情况下，也能够使接合材料50的框形的宽度固定。
返回到图8，接下来，将盖部件20的对置面23放置在基座部件30的密封框40上，并对密封框40以及接合材料50进行加热使其熔融(S115)。具体而言，通过在320℃下加热了5分钟的状态下按压来使密封框40以及接合材料50熔融。由此，在盖部件20为金属制的部件的情况下，在盖部件20与密封框40及接合材料50之间产生金属结合，形成合金层。因此，盖部件20和基座部件30经由密封框40以及接合材料50熔融并接合，能够提高接合强度。其结果与盖部件20、密封框40以及接合材料50为金属制以外的部件的情况相比较，能够提高盖部件20以及基座部件30的气密性。
另外，此时，接合材料50与密封框40熔融的面的形状取决于密封框40的形状而变形。由此，即使在接合材料50的加工精度较低的情况下，也能够使接合材料50的框形的宽度固定。
这样，能够通过密封框40以及接合材料50使基座部件30和盖部件20接合。
此外，使基座部件30和盖部件20接合的工序并不限于图8所示的制造方法。例如如图10所示，在步骤S115中对密封框40以及接合材料50进行加热使其熔融前，在基座部件30配置防合金化膜(S114)。
具体而言，如图11所示，在基体31的第一主面32a中与密封框40的角部42a～42d邻接的位置分别形成防合金化膜60a～60d。防合金化膜60a～60d由阻碍合金化的材料构成。具体而言，防合金化膜60a～60d例如是玻璃膜。另外，防合金化膜60a～60d分别包括以第一半径r1形成的圆角61a～61d。
这样，在与角部42a～42d邻接地分别配置了防合金化膜60a～60d的状态下，返回到图10，在步骤S115中将盖部件20放置在基座部件30的密封框40上，使密封框40以及接合材料50熔融。此时，通过防合金化膜60a～60d来形成第一圆角43a～43d以及第一圆角53a～53d。此处，由于密封框40以及接合材料50沿着防合金化膜60a～60d的形状，即，沿着圆角61a～61d熔融，形成第一圆角43a～43d以及第一圆角53a～53d，所以即使在密封框40以及接合材料50的加工精度较低的情况下，也能够精度良好地形成第一圆角43a～43d以及第一圆角53a～53d。
在对密封框40以及接合材料50进行加热使其熔融后，防合金化膜60a～60d分别可以一直留在基座部件30的第一主面32a而不被除去。这样，通过基座部件30包括与密封框40的角部42a～42d以及接合材料50的角部52a～52d邻接的防合金化膜60a～60d，由此密封框40以及接合材料50沿着邻接的防合金化膜60a～60d的形状熔融，形成角部42a～42d以及角部52a～52d。因此，能够精度良好地使密封框40的角部42a～42d以及接合材料50的角部52a～52d各自的宽度尺寸固定。
在图11中，示出与密封框40的角部42a～42d的外周邻接地配置防合金化膜60a～60d的例子，但并不限于此。也可以代替防合金化膜60a～60d或者同防合金化膜60a～60d一起与密封框40的角部42a～42d的内周邻接地配置防合金化膜。该情况下，能够精度良好地形成第二圆角44a～44d以及第二圆角54a～54d。
接下来，对针对本实施方式所涉及的水晶振子1创建的样本的实验结果进行说明。
在基于以下的制造条件的水晶振子中，对本实施方式所涉及的包括带有圆角(R)的角部的样本A、和比较例所涉及的包括直角的角部即不带有圆角(R)的角部的样本B进行两个泄漏试验后，如以下那样，可知样本A的一方泄漏试验优异。
(制造条件)
样本A以及B共用的条件如下那样。设为是外形尺寸(长边方向×短边方向)1.2mm×1.0mm的气密密封型水晶振子，且具备水晶片、载置水晶片的厚度0.125mm的氧化铝制的基座部件以及盖部件，其中，该盖部件是凹状的金属帽。接合材料是金(Au)－锡(Sn)合金，对于密封框，对钼(Mo)的表面实施镍(Ni)以及金(Au)的镀覆。为了获得气密密封构造而以宽度尺寸0.1mm。另外，凹状的金属帽的外形尺寸(长边方向×短边方向×高度)以1.2mm×1.0mm×0.16mm形成，另外，顶面部21以及侧壁部22的厚度以0.06mm形成。进行320℃的加热处理，经由密封框以及接合材料使盖部件和基座部件熔融。
另外，密封框以及接合材料的框形的宽度尺寸以0.1mm形成，外形尺寸(长边方向×短边方向)以1.2mm×1.0mm形成。
但是，包括带有圆角(R)的角部的样本A的第一半径r1以0.15mm形成，第二半径r2以0.05mm形成。因此，样本A的角部的宽度尺寸是0.1mm。另一方面，包括直角的角部的样本B的角部的宽度尺寸是0.1×√2mm(≈0.14mm)。
(试验方法1)
利用氦气泄漏探测器对气密密封后的样本A以及样本B的产品测定泄漏量。将检测到1×10－9Pa·m3/s以上的泄漏量的样品判定为不合格，将检测到小于1×10－9Pa·m3/s的泄漏量的样品判定为合格。
(试验结果)
如以下所示那样，可知样本A与样本B相比能够抑制气密不合格的产生。
[表1]
角部 加工数 气密性不合格品 不合格率
不带有圆角 6,720 27 0.40％
带有圆角 6,720 0 0.00％
表1
(试验方法2)
对通过氦气泄漏探测器的检查而合格的样本A以及样本B的产品进行加压蒸煮试验。加压蒸煮试验的条件以JESD22－A102标准为参考，以121℃、100％、2atm、192个小时实施。在加压蒸煮试验的前后，测定样本A以及样本B的产品的谐振频率，将谐振频率的变化量为±5ppm以上的样品设为不合格，将谐振频率的变化量小于±5ppm的样品设为合格。
(试验结果)
如以下所示那样，在该试验方法中，可知样本A与样本B相比能够抑制气密不合格的产生。
[表2]
角部 加工数 气密性不合格品 不合格率
不带有圆角 1,000 3 0.30％
带有圆角 1,000 0 0.00％
表2
＜第二实施方式＞
接下来，参照图12，对本发明的第二实施方式所涉及的水晶振子进行说明。此外，在第二实施方式及第二实施方式以后，省略有关与第一实施方式共用的情况的描述，仅对不同的点进行说明。特别是，对于同样的结构所带来的同样的作用效果，不在每个实施方式中依次提及。
图12是本发明的第二实施方式所涉及的水晶振子201的剖视图。图12是与图2相同的剖视的图。图12所示的第二实施方式的构成例在盖部件220为平坦的板状的部件、基座部件230具有包括开口的箱形状这方面与图2所示的第一实施方式的构成例不同。
基座部件230在盖部件220侧具有内底面238a、对置面238b以及内侧面238c。内底面238a以及对置面238b与盖部件220的第一主面222a对置。内底面238a位于盖部件220侧的中央部。在内底面238a搭载水晶振动元件210。内侧面238c是连结内底面238a以及对置面238b的面。在俯视内底面238a时，对置面238b位于内底面238a的外侧，并具有框形。在对置面238b上遍及整周地设置有密封框240。密封框240的框形与图3所示的密封框40同样地包括未图示的边部以及角部。另外，角部包括未图示的第一圆角以及第二圆角。
盖部件220具有相互对置的第一主面222a以及第二主面222b。在第一主面222a的外周部遍及整周地设置有接合材料250。接合材料250的框形与图4所示的接合材料50同样地包括未图示的边部以及角部。另外，角部包括未图示的第一圆角以及第二圆角。通过密封框240以及接合材料250使基座部件230以及盖部件220接合，密封内部空间226。在内部空间226中收容水晶振动元件210。
接下来，参照图13以及图14，对本发明的第二实施方式所涉及的水晶振子的制造方法进行说明。此处，图13是表示水晶振子201的制造方法的流程图，图14是对形成密封框240以及接合材料250的圆角的工序进行说明的图。
如图13所示，首先，准备基座部件230(S301)。具体而言，通过蚀刻等形成基座部件230的内底面238a、对置面238b以及内侧面238c。对于其它结构，由于准备基座部件230的工序与图7所示的第一实施方式的步骤S101相同，所以省略其说明。
接下来，在基座部件230设置密封框240(S302)。具体而言，在基座部件230的对置面238b通过丝网印刷法印刷钼(Mo)的膏后，对其进行加热使其烧结，从而形成密封框240。而且，在密封框240的表面通过镀覆形成镍(Ni)膜以及金(Au)膜。
接下来，使预先准备的水晶振动元件210保持于基座部件230的内底面238a(S303)。
接下来，通过密封框240以及接合材料250使基座部件230和盖部件220接合。
具体而言，准备接合材料250(S311)。接合材料50例如是金(Au)－锡(Sn)共晶的合金板。通过冲压冲切等方法将该合金板形成为图4所示的矩形状的框形。
接下来，在盖部件220设置接合材料250(S312)。在盖部件200中，在设置接合材料250前，在第一主面222a通过镀覆预先形成镍(Ni)膜以及金(Au)膜。而且，在被实施了镀覆的第一主面222a的外周部，通过加热处理使接合材料250熔融。
接下来，将盖部件220的第一主面222a的外周部放置在基座部件230的密封框240上，并对密封框240以及接合材料250进行加热使其熔融(S315)。具体而言，通过在以320℃加热了5分钟的状态下按压，从而使密封框240以及接合材料250熔融。
接下来，通过激光微调来研削并除去密封框240以及接合材料250的一部分，形成密封框240的第一圆角以及接合材料250的第一圆角(S316)。由此，即使在密封框240以及接合材料250的加工精度较低的情况下，也能够精度良好地形成密封框240的第一圆角以及接合材料250的第一圆角。
此时，通过激光微调也将盖部件220的一部分与密封框240以及接合材料250研削并除去。其结果如图14所示，盖部件220形成包括圆角的角部228a～228d。另一方面，在基座部件230的对置面238b中，在与角部228a～228d邻接的位置，换句话说，与密封框240的角部以及接合材料250的角部邻接的位置通过激光微调分别形成有槽239a～239d。由此，在形成槽239a～239d时，也形成邻接的密封框240的角部以及接合材料250的角部。因此，能够精度良好地使密封框240的角部以及接合材料250的角部各自的宽度固定。
以上，对本发明的例示的实施方式进行了说明。在水晶振子1中，具备水晶振动元件10、收容水晶振动元件10的盖部件20以及基座部件30、以及使盖部件20和基座部件30接合的密封框40以及接合材料50，在俯视基座部件30的第一主面32a时，密封框40以及接合材料50具有以固定的宽度尺寸包围水晶振动元件10的框形。由此，由于密封框40以及接合材料50的框形，即，在接合区域中，其宽度变得均匀，所以能够抑制以往的因不均匀的宽度而产生的空隙等缺陷的产生。另外，缓和如以往那样接合区域的宽度不均匀的位置处的因热膨胀或热收缩所造成的应力集中。因此，能够减少密封框40以及接合材料50的损伤(裂缝)，并能够抑制盖部件20以及基座部件30的气密性的降低。
在前述的水晶振子1中，盖部件20、密封框40以及接合材料50的材料分别是金属。由此，在盖部件20与密封框40及接合材料50之间产生金属结合，形成合金层。因此，与盖部件20、密封框40以及接合材料50的材料为金属以外的情况相比较，能够提高盖部件20以及基座部件30的气密性。
在前述的水晶振子1中，框形具有包括边部41a～41d以及边部51a～51d、和角部42a～42d以及角部52a～52d的矩形状，在俯视基座部件30的第一主面32a时，边部41a～41d的宽度尺寸与角部42a～42d的宽度尺寸相同。由此，能够容易地实现具有均匀的宽度的接合区域的密封框40以及接合材料50。
在前述的水晶振子1中，角部42a～42d以及角部52a～52d包括以第一半径r1形成的第一圆角43a～43d以及第一圆角53a～53d、和与第一圆角43a～43d以及第一圆角53a～53d同心且以与第一半径r1不同的第二半径r2形成的第二圆角44a～44d以及第二圆角54a～54d，在俯视基座部件30的第一主面32a时，第一半径r1与第二半径r2的差与边部41a～41d以及边部51a～51d的宽度尺寸w1相同。由此，角部42a～42d以及角部52a～52d各自的宽度尺寸与边部41a～41d以及边部51a～51d各自的宽度尺寸w1相同。因此，能够更容易地实现具有均匀的宽度的接合区域的密封框40以及接合材料50。
在前述的水晶振子1中，角部42a～42d以及角部52a～52d包括在俯视基座部件30的第一主面32a时具有与边部41a～41d以及边部51a～51d相同的宽度尺寸的直线部45a～45d以及直线部55a～55d、连接多个边部41a～41d以及边部51a～51d中的一个和直线部45a～45d以及直线部55a～55d的第一曲线部46a～46d及第一曲线部56a～56d、和连接多个边部41a～41d以及边部51a～51d中的另一个和直线部45a～45d及直线部55a～55d的第二曲线部47a～47d及第二曲线部57a～57d，第一曲线部46a～46d以及第一曲线部56a～56d、第二曲线部47a～47d以及第二曲线部57a～57d分别包括以第一半径r1’形成的第一圆角43a～43d以及第一圆角53a～53d、和与第一圆角43a～43d以及第一圆角53a～53d同心且以与第一半径r1’不同的第二半径r2’形成的第二圆角44a～44d及第二圆角54a～54d，在俯视基座部件30的第一主面32a时，第一半径r1’与第二半径r2’的差与直线部的宽度尺寸w1相同。在该结构中，角部42a～42d以及角部52a～52d各自的宽度尺寸也与边部41a～41d以及边部51a～51d各自的宽度尺寸w1相同。因此，能够更容易地实现具有均匀的宽度的接合区域的密封框40以及接合材料50。
在前述的水晶振子1中，基座部件30包括与角部42a～42d以及角部52a～52d邻接的防合金化膜60a～60d。由此，密封框40以及接合材料50沿着邻接的防合金化膜60a～60d的形状熔融，形成角部42a～42d以及角部52a～52d。因此，能够精度良好地使密封框40的角部42a～42d以及接合材料50的角部52a～52d各自的宽度尺寸固定。
另外，在水晶振子201中，基座部件230包括在与密封框240的角部以及接合材料250的角部邻接的位置所形成的槽239a～239d。由此，在形成槽239a～239d时，也形成邻接的密封框240的角部以及接合材料250的角部。因此，能够精度良好地使密封框240的角部以及接合材料250的角部各自的宽度尺寸固定。
另外，在水晶振子1的制造方法中，包括准备基座部件30的工序、使水晶振动元件10保持于基座部件的第一主面32a的工序、以及通过密封框40以及接合材料50使基座部件30和盖部件20接合的工序，在俯视基座部件30的第一主面32a时，密封框40以及接合材料50具有包括水晶振动元件10的框形，该框形的宽度是固定的。由此，由于密封框40以及接合材料50的框形，即，在接合区域中，其宽度变得均匀，所以能够抑制以往的因不均匀的宽度而产生的空隙等缺陷的产生。另外，缓和如以往那样接合区域的宽度不均匀的位置处的因热膨胀或热收缩所造成的应力集中。因此，能够减少密封框40以及接合材料50的损伤(裂缝)，并能够抑制盖部件20以及基座部件30的气密性的降低。
在前述的水晶振子1的制造方法中，盖部件20、密封框40以及接合材料50的材料分别是金属，接合的工序包括对密封框40以及接合材料50进行加热使其熔融。由此，在盖部件20与密封框40及接合材料50之间产生金属结合，形成合金层。因此，盖部件20和基座部件30经由密封框40以及接合材料50熔融并接合，能够提高接合强度。其结果与盖部件20、密封框40以及接合材料50的材料为金属以外的情况相比较，能够提高盖部件20以及基座部件30的气密性。
在前述的水晶振子1的制造方法中，框形具有包括角部42a～42d以及角部52a～52d的矩形状，角部42a～42d以及角部52a～52d包括第一圆角43a～43d以及第一圆角53a～53d，接合的工序包括与角部42a～42d以及角部52a～52d邻接地配置防合金化膜60a～60d、和通过防合金化膜60a～60d来形成第一圆角43a～43d以及第一圆角53a～53d。此处，由于密封框40以及接合材料50沿着防合金化膜60a～60d的形状，即，沿着圆角61a～61d熔融，形成第一圆角43a～43d以及第一圆角53a～53d，所以即使在密封框40以及接合材料50的加工精度较低的情况下，也能够精度良好地形成第一圆角43a～43d以及第一圆角53a～53d。
另外，在水晶振子201的制造方法中，框形的内周以及外周具有包括角部的矩形状，角部包括第一圆角，接合的工序包括通过激光微调除去密封框240以及接合材料250的一部分来形成第一圆角。由此，即使在密封框240以及接合材料250的加工精度较低的情况下，也能够精度良好地形成密封框240的第一圆角以及接合材料250的第一圆角。
此外，以上说明的各实施方式用于容易理解本发明，不是用于对本发明进行限定并解释。本发明可不脱离其主旨而进行变更/改进，并且本发明也包含其等同物。即，只要具备本发明的特征，则本领域技术人员对各实施方式适当地加入设计变更后的实施方式也包含于本发明的范围。例如，各实施方式所具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等不限于例示的而能够适当地变更。另外，各实施方式是例示的，当然能够进行不同的实施方式所示的结构的部分的置换或组合，它们只要也包含本发明的特征则包含于本发明的范围。
附图标记的说明
1…水晶振子；10…水晶振动元件；11…水晶片；12a…第一主面；12b…第二主面；14a…第一激励电极；14b…第二激励电极；15a…引出电极；15b…引出电极；16a…连接电极；16b…连接电极；20…盖部件；21…顶面部；22…侧壁部；23…对置面；24…内面；25…外面；26…内部空间；27a、27b、27c、27d…边部；28a、28b、28c、28d…角部；30…基座部件；31…基体；32a…第一主面；32b…第二主面；33a、33b…电极焊盘；34a、34b…导通孔电极；35a、35b、35c、35d…外部电极；36a、36b…导电性保持部件；40…密封框；41a、41b、41c、41d…边部；42a、42b、42c、42d…角部；43a、43b、43c、43d…第一圆角；44a、44b、44c、44d…第二圆角；45a、45b、45c、45d…直线部；46a、46b、46c、46d…第一曲线部；47a、47b、47c、47d…第二曲线部；50…接合材料；51a、51b、51c、51d…边部；52a、52b、52c、52d…角部；53a、53b、53c、53d…第一圆角；54a、54b、54c、54d…第二圆角；55a、55b、55c、55d…直线部；56a、56b、56c、56d…第一曲线部；57a、57b、57c、57d…第二曲线部；60a、60b、60c、60d…防合金化膜；201…水晶振子；210…水晶振动元件；220…盖部件；222a…第一主面；222b…第二主面；226…内部空间；228a、228b、228c、228d…角部；230…基座部件；238a…内底面；238b…对置面；238c…内侧面；239a、239b、239c、239d…槽；240…密封框；250…接合材料；r1、r1’…第一半径；r2、r2’…第二半径；w1…宽度尺寸。

Claims (7)

1.一种压电振子，具有：
压电振动元件；
盖部件以及基座部件，收容所述压电振动元件；以及
接合部件，将所述盖部件以及所述基座部件接合，
在俯视所述基座部件的主面时，所述接合部件具有以固定的宽度尺寸包围所述压电振动元件的框形，
所述盖部件以及所述接合部件的材料分别是金属，
所述框形包括矩形，该矩形包括边部以及角部，
在俯视所述基座部件的所述主面时，所述边部的宽度尺寸与所述角部的宽度尺寸相同，
所述基座部件包括在与所述角部邻接的位置形成的槽，
所述接合部件包含密封框以及接合材料，所述密封框设置在所述基座部件上，所述接合材料设置在所述密封框上。
2.根据权利要求1所述的压电振子，其中，
所述角部包括：以第一半径形成的第一圆角、和与所述第一圆角同心且以与所述第一半径不同的第二半径形成的第二圆角，
在俯视所述基座部件的所述主面时，所述第一半径与所述第二半径的差和所述边部的所述宽度尺寸相同。
3.根据权利要求1所述的压电振子，其中，
所述角部包括：直线部，在俯视所述基座部件的所述主面时该直线部具有与所述边部相同的宽度尺寸；第一曲线部，连接多个所述边部中的一个边部和所述直线部；以及第二曲线部，连接多个所述边部中的另一个边部和所述直线部连接，
所述第一曲线部以及所述第二曲线部分别包括：以第一半径形成的第一圆角、和与所述第一圆角同心且以与所述第一半径不同的第二半径形成的第二圆角，
在俯视所述基座部件的所述主面时，所述第一半径与所述第二半径的差和所述直线部的所述宽度尺寸相同。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的压电振子，其中，
所述基座部件包括与所述角部邻接的防合金化膜。
5.一种压电振子的制造方法，包括：
准备基座部件的工序；
将压电振动元件保持于所述基座部件的主面的工序；以及
通过接合部件将所述基座部件和盖部件接合的工序，
在俯视所述基座部件的所述主面时，所述接合部件具有包围所述压电振动元件的框形，该框形的宽度为固定，
所述盖部件以及所述接合部件的材料分别是金属，
所述框形包括矩形，该矩形包括角部，
所述角部包括圆角，
所述接合的工序包括：加热来熔融所述接合部件；与所述角部邻接地配置防合金化膜；和通过所述防合金化膜形成所述圆角，
所述接合部件包含密封框以及接合材料，所述密封框设置在所述基座部件上，所述接合材料设置在所述密封框上。
6.一种压电振子的制造方法，包括：
准备基座部件的工序；
将压电振动元件保持于所述基座部件的主面的工序；以及
通过接合部件将所述基座部件和盖部件接合的工序，
在俯视所述基座部件的所述主面时，所述接合部件具有包围所述压电振动元件的框形，该框形的宽度为固定，
所述框形包括矩形，该矩形包括角部，
所述角部包括圆角，
所述接合的工序包括通过激光微调除去所述接合部件的一部分来形成所述圆角，
所述接合部件包含密封框以及接合材料，所述密封框设置在所述基座部件上，所述接合材料设置在所述密封框上。
7.根据权利要求6所述的压电振子的制造方法，其中，
所述盖部件以及所述接合部件的材料分别是金属，
所述接合的工序包括加热来熔融所述接合部件。
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