CN1893266A - 压电振动装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

压电振动装置的制造方法。本发明的课题是，提供一种压电振动装置的制造方法，不使取出电极和阳极接合部的金属短路，能够提高密封内部的气密性的可靠性和取出电极与外部电极之间的导通的可靠性。作为解决手段，利用电极间连接部(27)将接合电极(25)和引出电极(23)之间形成连接，将接合电极(25)和周缘玻璃膜(33)阳极接合，并且将引出电极(23)和贯通孔玻璃膜(34)阳极接合，在阳极接合之后切断电极间连接部(27)。

Description

压电振动装置的制造方法
技术领域
本发明涉及利用压电效应生成周期性的电信号的压电振动装置的制造方法。
背景技术
以往，已知有如下的结构：在作为压电振动装置之一的表面声波(surface acoustic wave)装置中，在具有IDT(Interdigital Transducer：叉指换能器)电极以及与该IDT电极导通的取出电极的压电体基板上，形成将这些IDT电极和取出电极包围的阳极接合部，利用阳极接合部，将在与压电体基板的取出电极相面对的部位形成有贯通孔的玻璃板与压电体基板接合，利用溅射等成膜技术形成外部电极，该外部电极经过玻璃板的贯通孔到达压电体基板的取出电极(例如参照专利文献1)。
在该专利文献1中记载的现有例中，仅利用阳极接合部来确保压电体基板与玻璃板之间的接合，借助经玻璃板的贯通孔成膜到压电体基板的取出电极的外部电极，来确保压电体基板上的表面波的传播面的密封以及到取出电极的导通。但是，在这种外部电极上，应力容易集中在贯通孔与取出电极的边界部，容易产生龟裂或断裂等损伤。即，该专利文献1中记载的现有例存在如下未解决的课题：难以提高密封内部的气密性和取出电极与外部电极之间的导通的可靠性。
作为能够解决该课题的结构，有如下结构：在经玻璃膜将硅基板彼此阳极接合的MEMS(Micro Electro Mechanical System：微机电系统)开关中，在阳极接合部形成贯通孔，该贯通孔中设置有与MEMS开关导通的电极，将该贯通孔的周缘部也阳极接合(例如参照专利文献2)。在该专利文献2中记载的结构中，贯通孔的周缘部与具有MEMS开关的硅基板阳极接合，因此，即使经该贯通孔形成外部电极，也能够将在该外部电极上产生的应力抑制得较低。
【专利文献1】日本特开平8-213874号公报(第3页、图1和图5)
【专利文献2】日本特开2005-125447号公报(图6和图7)
但是，在上述专利文献2中记载的现有例中，采用将玻璃膜与硅基板阳极接合的结构。此处，例如，在将作为压电体基板的石英与玻璃膜阳极接合的情况下，不能将这些石英与玻璃膜直接阳极接合，需要在石英与玻璃膜之间介在金属。即，使玻璃膜与金属抵接，在这些玻璃膜与金属之间施加电压，从而进行阳极接合。
因此，在具备构成压电体基板的石英的压电振动装置中，若在该压电振动装置中应用上述专利文献2中记载的结构，则存在阳极接合部的金属与取出电极短路的未解决课题。
发明内容
本发明是鉴于上述未解决的课题而提出的，其目的在于，提供一种压电振动装置的制造方法，不使取出电极与阳极接合部的金属短路，能够提高密封内部的气密性的可靠性和取出电极与外部电极之间的导通的可靠性。
第一发明为一种压电振动装置的制造方法，该压电振动装置具备：压电基板，其具有激励电极和将该激励电极延长得到的引出电极，根据输入到所述激励电极的驱动信号产生振动；罩，其具有与所述引出电极相面对、与所述压电基板的至少一部分抵接的第一面、和该第一面相反侧的第二面，以不阻碍所述振动的产生的方式覆盖所述压电基板的所述振动的发生部，且在与所述引出电极相面对的部分上形成有贯通孔；以及外部电极，其与所述引出电极电连接，从该引出电极经过所述贯通孔引出到所述罩的所述第二面侧，所述压电振动装置的制造方法的特征在于，包括如下步骤：在所述压电基板的与所述罩抵接的部分形成接合电极的步骤，该接合电极沿着该压电基板的外形延伸，与所述引出电极电连接；在所述罩上形成所述贯通孔，使得当以使所述第一面覆盖所述振动发生部的方式将所述罩和所述压电基板重叠、使所述罩和所述压电基板的相对位置对齐时，在俯视图中所述第一面侧的开口部的边缘的轮廓位于所述引出电极的外形的内侧的步骤；在所述罩的所述第一面上形成将所述第一面侧的开口部的边缘的整周包围的玻璃膜，使得在将所述相对位置对齐时，包围所述开口部的所述玻璃膜的内周的整周与所述引出电极抵接的步骤；在所述罩的所述第一面上形成当将所述相对位置对齐时与所述接合电极抵接的玻璃膜，以将所述接合电极与所述罩之间闭塞的步骤；接合步骤，将形成有所述接合电极的所述压电基板与形成有各所述玻璃膜的所述罩的所述相对位置对齐，将所述接合电极设为正极侧，并且将所述玻璃膜设为负极侧，产生使得所述接合电极与各所述玻璃膜之间成为预定的电位差的电场，将所述各玻璃膜与所述引出电极和所述接合电极分别接合；以及切断步骤，在所述接合步骤之后，将所述引出电极与所述接合电极之间的电连接切断。
在该第一发明中，由于在贯通孔的第一面侧的开口部的周缘部形成玻璃膜，能够使该玻璃膜与引出电极接合，因此能够制造将在外部电极上产生的应力抑制得较低的压电振动装置。而且，在接合步骤之后，将引出电极和接合电极之间的电连接切断，所以能够制造这些引出电极和接合电极不短路的压电振动装置。
第二发明的压电振动装置的制造方法的特征在于，在第一发明中，所述罩具有光透过性，在所述切断步骤中，经所述罩对所述引出电极与所述接合电极之间照射激光，切断所述电连接。
由此，能够切断引出电极和接合电极之间的电连接。
第三发明的压电振动装置的制造方法的特征在于，在第二发明中，在所述压电基板上形成所述接合电极的所述步骤中，在俯视图中，在所述引出电极和所述接合电极之间形成比所述引出电极的宽度窄的窄宽度部，并且形成所述接合电极使得经过该窄宽度部与所述引出电极电连接，在所述切断步骤中，对所述窄宽度部照射所述激光，切断该窄宽度部，切断所述电连接。
在该第三发明中，对引出电极与接合电极之间的窄宽度部照射激光，以切断这些引出电极与接合电极间的电连接，因此，与切断具有大于该窄宽度部的宽度的部分的情况相比，能够缩短切断所需的时间，可高效率地进行切断。
第四发明的压电振动装置的制造方法的特征在于，在第一发明至第三发明的任意一项的发明中，具有如下步骤：在俯视图中，在具有大于所述压电基板的面积的压电体晶片上，一起形成与多个所述压电基板分别对应的所述激励电极、所述引出电极以及所述接合电极，使各个所述引出电极与各个所述接合电极之间电连接的步骤；在俯视图中，在具有大于所述罩的面积的罩晶片上，一起形成与多个所述罩分别对应的所述各玻璃膜的步骤；以及在形成有所述各玻璃膜的所述罩晶片上形成与所述多个罩分别对应的所述贯通孔的步骤，在所述接合步骤中，将形成有所述激励电极、所述引出电极以及所述接合电极的所述压电体晶片与形成有所述贯通孔的所述罩晶片重叠，使得各个所述多个压电基板和各个所述多个罩的所述相对位置对齐，一起将形成于所述罩晶片上的所述各玻璃膜与形成在所述压电体晶片上的所述引出电极和所述接合电极分别接合，在所述切断步骤中，在所述接合步骤之后，针对所述多个压电基板的每一个压电基板，切断所述引出电极与所述接合电极之间的电连接，在所述切断步骤之后，在所述罩晶片上一起形成所述外部电极，然后针对所述多个压电基板的每一个压电基板分割所述罩晶片和所述压电体晶片。
在该第四发明中，在将一起形成有与多个压电基板分别对应的激励电极、引出电极以及接合电极的压电体晶片，与一起形成有与多个罩分别对应的各玻璃膜并形成有各贯通孔的罩晶片一起接合之后，切断引出电极与接合电极之间的电连接，在一起形成外部电极之后，针对多个压电基板的每一个进行分割。即，以晶片单位一起制造多个压电振动装置，因此，与单个地制造各个压电振动装置的情况相比，能够高效率地制造压电振动装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式的表面声波装置的正视图。
图2是本发明的实施方式的表面声波装置的表面声波元件的俯视图。
图3是说明本发明的实施方式的表面声波装置的罩结构的图。
图4是说明本发明的实施方式的表面声波装置的结构的图。
图5是说明本发明的实施方式的表面声波装置的元件原料基板的制造步骤的图。
图6是说明本发明的实施方式的表面声波装置的罩的制造步骤的图。
图7是说明本发明的实施方式的表面声波装置的接合步骤的图。
图8是说明本发明的实施方式的表面声波装置的切断步骤的图。
图9是说明本发明的实施方式的表面声波装置的其他制造方法的图。
符号说明
1…表面声波装置、8…激光、25…接合电极、27…电极间连接部、33…周缘玻璃膜、34…贯通孔玻璃膜。
具体实施方式
以压电振动装置之一的表面声波装置为例，根据附图说明本发明的
实施方式。
如正视图的图1所示，本发明的实施方式的表面声波装置1具有：表面声波元件2，其产生表面声波；罩3，其将该表面声波元件2的表面声波的传播部密封；以及外部电极4，在该图中看，其形成在罩3的上表面。
如图1所示，表面声波元件2具有由石英形成的元件基板21，在该图中看，在元件基板21的上表面形成有后述的各种电极。
如图1所示，罩3的结构如下：具备罩基板31，该罩基板31由具有光透过性的石英形成，在该图中看，形成有从上方朝向下方开口的大小减小的贯通孔32，在该图中看，在罩基板31的下表面形成有后述的各种玻璃膜。
如图1所示，在该图中看，外部电极4形成为从上方覆盖罩基板31的贯通孔32。
此处，详细说明上述的各结构。
如俯视图的图2所示，表面声波元件2具有：IDT电极22，其被输入驱动电压，对表面声波元件2激励表面声波；引出电极23，其与该IDT电极22电连接，将IDT电极22延长；反射器电极24，其形成于IDT电极22的两外侧，反射由IDT电极22所激励的表面声波；以及接合电极25，其沿着元件基板21的外形的边缘的整周而形成，且在元件基板21的外形的内侧。
如俯视图的图3(a)所示，罩3在罩基板31的各引出电极23的相面对的位置上形成有贯通孔32。
此处，如作为图3(a)中的A-A剖面图的图3(b)所示，罩基板31具有表面声波元件2侧的面即第一面311和该第一面311相反侧的面即第二面312。并且，在图3(a)和图3(b)中，符号321表示各贯通孔32的在第一面311侧的开口部即第一开口部，符号322表示各贯通孔32的在第二面312侧的开口部即第二开口部。
如图3(b)所示，形成于罩基板31中的贯通孔32的第一开口部321的尺寸比第二开口部322的尺寸小，贯通孔32的剖面具有从第二开口部322朝向第一开口部321变细地倾斜的形状。并且，如图3(a)所示，该贯通孔32形成为第一开口部321的轮廓位于相面对的引出电极23的外形的内侧。
并且，如图3(a)所示，罩3具有：周缘玻璃膜33，其沿着罩基板31的外形的边缘的整周而形成，且在罩基板31的外形的内侧；以及贯通孔玻璃膜34，其形成于各贯通孔32的周围。另外，如图3(b)所示，这些周缘玻璃膜33以及贯通孔玻璃膜34形成在罩基板31的第一面311侧。并且，贯通孔玻璃膜34沿着第一开口部321的边缘的整周而形成。
如作为表面声波装置1的俯视图的图4(a)所示，外部电极4形成为从该罩基板31的第二面312侧覆盖罩基板31的各贯通孔32。如作为图4(a)中的B-B截面图的图4(b)所示，这些外部电极4经过各贯通孔32与表面声波元件2的各引出电极23连接。
具有上述结构的表面声波装置1利用罩3将表面声波元件2中的表面声波的传播部密封。而且，当向外部电极4输入驱动信号时，该驱动信号通过引出电极23传播到IDT电极22，激励表面声波。
接着，说明本实施方式的表面声波装置1的制造方法。该制造方法大体分为如下步骤：制造作为表面声波元件2的原料的后述元件原料基板的步骤；制造罩3的步骤；将元件原料基板和罩3接合的接合步骤；将引出电极23和接合电极25之间的后述的电连接切断的切断步骤；以及形成外部电极4的步骤。另外，制造表面声波元件2的元件原料基板的步骤和制造罩3的步骤可并行地分别实施，这两个步骤的顺序也可以是使任一个步骤为先或为后。
根据图5，说明制造作为表面声波元件2的原料的元件原料基板的步骤。
在制造该元件原料基板的步骤中，首先，如图5(a)所示，使用溅镀技术、蒸镀技术、CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)技术等，在元件基板21上形成以铝为主要成分的金属膜26。
接着，如图5(b)所示，使用例如光刻技术和蚀刻技术，形成前述的IDT电极22、引出电极23、反射器电极24以及接合电极25，完成元件原料基板28。另外，此时，如图5(c)所示，在元件原料基板28上各引出电极23与接合电极25之间，形成电极间连接部27，该电极间连接部27将这些引出电极23和接合电极25电连接。
根据图6说明制造罩3的步骤。
在制造该罩3的步骤中，首先，如图6(a)所示，使用例如溅镀技术，在罩基板31的第一面311上形成由硼硅酸盐玻璃构成的玻璃膜35。
接着，如图6(b)所示，使用例如光刻技术和蚀刻技术，形成前述的周缘玻璃膜33和贯通孔玻璃膜34。此处，如作为罩基板31的俯视图的图6(c)所示，贯通孔玻璃膜34是通过将形成贯通孔32的第一开口部321的部分开口而形成的。而且，形成为贯通孔玻璃膜34的开口部331的轮廓位于引出电极23的外形的内侧。另外，贯通孔玻璃膜34的外形的轮廓也可以超出引出电极23的外形。
接着，使用例如光刻技术和蚀刻技术，在罩基板31上形成贯通孔32，完成图3所示的罩3。
根据图7，说明将元件原料基板28和罩3接合的接合步骤。在该接合步骤中，首先使罩3的罩基板31的第一面311朝向元件原料基板28的形成有接合电极25的面，将罩3和元件原料基板28重叠。
接着，如图7(a)所示，将罩3和元件原料基板28的相对位置对准，使得各贯通孔32的第一开口部321和各贯通孔玻璃膜34的开口部331的轮廓位于引出电极23的外形的内侧，且使得罩3的周缘玻璃膜33的整周与元件原料基板28的接合电极25的整周重叠。
接着，如图7(b)所示，在罩3和元件原料基板28的相对位置对齐的状态下，将直流电源5的正极与接合电极25连接，将直流电源5的负极与载置于罩基板31的第二面312上的电极板6连接。
接着，使直流电源5产生1～1.5kV的电压，将周缘玻璃膜33和接合电极25阳极接合，并且，将贯通孔玻璃膜34和引出电极23阳极接合。
根据图8，说明将引出电极23和接合电极25之间的电连接切断的切断步骤。
如作为图7(a)中的C-C剖面图的图8(a)所示，在该切断步骤中，使通过例如包含有凸透镜7等的未图示的光学系统而被聚光的激光8，透过罩基板31照射到电极间连接部27，切断电极间连接部27。
如图8(b)所示，通过照射激光8来切断电极间连接部27，切断引出电极23和接合电极25之间的电连接。
另外，激光8只要具有能够透过罩基板31被电极间连接部27吸收的波长即可，可以采用例如YAG激光、CO2激光、YVO4激光、YLF激光等红外激光，或者ArF准分子激光、KrCl准分子激光、KrF准分子激光等紫外激光。
在形成外部电极4的步骤中，使用光刻技术和蚀刻技术、掩模蒸镀技术、剥离(lift off)加工技术等，形成图4(a)和图4(b)所示外部电极4。由此，完成表面声波装置1。
另外，对于上述的切断步骤和形成外部电极4的步骤的顺序，只要外部电极4不遮档激光8对电极间连接部27的照射，则也可以使形成外部电极4的步骤为先。
另外，在本实施方式中，表面声波元件2对应于压电基板，电极间连接部27对应于窄宽度部。
在本实施方式中，可以在贯通孔32的第一开口部321的周缘部形成将第一开口部321的整周包围的贯通孔玻璃膜34，将该贯通孔玻璃膜34和引出电极23接合。因此，能够将在经过贯通孔32与引出电极23电连接的外部电极4中产生的应力抑制为较低。
而且，由于在接合步骤之后切断形成于引出电极23和接合电极25之间并将这些引出电极23和接合电极25电连接的电极间连接部27，因此，引出电极23和接合电极25不短路。
即，根据本实施方式，可提供如下的表面声波装置1：不使引出电极23和接合电极25短路，能够提高密封内部的气密性的可靠性和引出电极23与外部电极4之间的导通的可靠性。
并且，本实施方式中，将电极间连接部27形成为比引出电极23的宽度细，因此，与将引出电极23以同一宽度延长至接合电极25、将引出电极23和接合电极25之间电连接的情况相比，能够缩短切断所需的时间，能够高效率地制造表面声波装置1。
并且，本实施方式中，以单个地制造表面声波装置1的方法为例进行了说明，但不限于此，也可以以1个晶片单位将多个表面声波装置一起形成之后，分割成各个表面声波装置1，来制造一个个的表面声波装置1。
即，如图9(a)所示，制造在石英晶片10上具有电极图案11的元件侧晶片12，该电极图案11是一起形成了与多个表面声波元件2分别对应的IDT电极22、引出电极23、反射器电极24、接合电极25以及电极间连接部27的图案。
并且，如图9(b)所示，在独立于元件侧晶片12的石英晶片10上形成玻璃膜图案13，该玻璃膜图案13是一起形成了与多个罩3对应的周缘玻璃膜33和贯通孔玻璃膜34的图案。然后，在形成有玻璃膜图案13的石英晶片10上一起形成与各罩3对应的贯通孔32，制造罩侧晶片14。
接着，如图9(c)所示，将元件侧晶片12和罩侧晶片14的相对位置对齐，使得各贯通孔32的第一开口部321和各贯通孔玻璃膜34的开口部331的轮廓位于各引出电极23的外形的内侧，并且，使得与各罩3对应的各周缘玻璃膜33的整周和与各表面声波元件2对应的各接合电极25的整周重叠。然后，在将该相对位置对齐的状态下，通过前述的阳极接合将电极图案11和玻璃膜图案13接合。
接着，如图9(d)所示，对与各表面声波元件2对应的电极间连接部27照射前述的激光8，切断电极间连接部27。
接着，如图9(e)所示，在罩侧晶片14上一起形成与各贯通孔32对应的外部电极4。
接着，如图9(f)所示，按照各个表面声波元件2，切断元件侧晶片12和罩侧晶片14，完成一个个的表面声波装置1。
另外，在该情况下，元件侧晶片12对应于压电体基板，罩侧晶片14对应于罩晶片。由于能够像这样以晶片单位来一起制造多个表面声波装置1，因此，与单个地制造各个表面声波装置1的情况相比，能够高效率地制造如下的表面声波装置1：不使引出电极23和接合电极25短路，能够提高密封内部的气密性的可靠性和引出电极23与外部电极4之间的导通的可靠性。
并且，在本实施方式中，说明了作为压电体而使用了石英的例子，但压电体不限于此，可以是钽酸锂、铌酸锂等，而且，可以是在玻璃基板或硅基板上形成压电体薄膜的结构。
并且，在本实施方式中，以作为压电振动装置之一的表面声波装置为例进行了说明，但不限于此，也能够适用于音叉型石英振动装置、厚度切变石英振动装置等压电振动装置。

Claims (4)

1.一种压电振动装置的制造方法，该压电振动装置具备：压电基板，其具有激励电极和将该激励电极延长得到的引出电极，根据输入到所述激励电极的驱动信号产生振动；罩，其具有与所述引出电极相面对、与所述压电基板的至少一部分抵接的第一面、和该第一面相反侧的第二面，以不阻碍所述振动的产生的方式覆盖所述压电基板的所述振动的发生部，且在与所述引出电极相面对的部分上形成有贯通孔；以及外部电极，其与所述引出电极电连接，从该引出电极经过所述贯通孔引出到所述罩的所述第二面侧，
所述压电振动装置的制造方法的特征在于，包括如下步骤：
在所述压电基板的与所述罩抵接的部分形成接合电极的步骤，该接合电极沿着该压电基板的外形延伸，与所述引出电极电连接；
在所述罩上形成所述贯通孔，使得当以使所述第一面覆盖所述振动发生部的方式将所述罩和所述压电基板重叠、使所述罩和所述压电基板的相对位置对齐时，在俯视图中所述第一面侧的开口部的边缘的轮廓位于所述引出电极的外形的内侧的步骤；
在所述罩的所述第一面上形成将所述第一面侧的开口部的边缘的整周包围的玻璃膜，使得在将所述相对位置对齐时，包围所述开口部的所述玻璃膜的内周的整周与所述引出电极抵接的步骤；
在所述罩的所述第一面上形成当将所述相对位置对齐时与所述接合电极抵接的玻璃膜，以将所述接合电极与所述罩之间闭塞的步骤；
接合步骤，将形成有所述接合电极的所述压电基板与形成有各所述玻璃膜的所述罩的所述相对位置对齐，将所述接合电极设为正极侧，并且将所述玻璃膜设为负极侧，产生使得所述接合电极与各所述玻璃膜之间成为预定的电位差的电场，将所述各玻璃膜，与所述引出电极和所述接合电极分别接合；以及
切断步骤，在所述接合步骤之后，将所述引出电极与所述接合电极之间的电连接切断。
2.根据权利要求1所述的压电振动装置的制造方法，其特征在于，
所述罩具有光透过性，
在所述切断步骤中，经所述罩对所述引出电极与所述接合电极之间照射激光，切断所述电连接。
3.根据权利要求2所述的压电振动装置的制造方法，其特征在于，
在所述压电基板上形成所述接合电极的所述步骤中，在俯视图中，在所述引出电极和所述接合电极之间形成比所述引出电极的宽度窄的窄宽度部，并且形成所述接合电极使得经过该窄宽度部与所述引出电极电连接，
在所述切断步骤中，对所述窄宽度部照射所述激光，切断该窄宽度部，来切断所述电连接。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的压电振动装置的制造方法，其特征在于，具有如下步骤：
在俯视图中，在具有大于所述压电基板的面积的压电体晶片上，一起形成与多个所述压电基板分别对应的所述激励电极、所述引出电极以及所述接合电极，使各个所述引出电极与各个所述接合电极之间电连接的步骤；
在俯视图中，在具有大于所述罩的面积的罩晶片上，一起形成与多个所述罩分别对应的所述各玻璃膜的步骤；以及
在形成有所述各玻璃膜的所述罩晶片上形成与所述多个罩分别对应的所述贯通孔的步骤，
在所述接合步骤中，将形成有所述激励电极、所述引出电极以及所述接合电极的所述压电体晶片与形成有所述贯通孔的所述罩晶片重叠，使得各个所述多个压电基板和各个所述多个罩的所述相对位置对齐，一起将形成于所述罩晶片上的所述各玻璃膜与形成于所述压电体晶片上的所述引出电极和所述接合电极分别接合，
在所述切断步骤中，在所述接合步骤之后针对所述多个压电基板的每一个压电基板，切断所述引出电极与所述接合电极之间的电连接，
在所述切断步骤之后，在所述罩晶片上一起形成所述外部电极，然后针对所述多个压电基板的每一个压电基板分割所述罩晶片和所述压电体晶片。
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