JP2009147849A - Piezoelectric vibrator manufacturing method, piezoelectric substrate wafer, and piezoelectric vibrator - Google Patents

Piezoelectric vibrator manufacturing method, piezoelectric substrate wafer, and piezoelectric vibrator Download PDF

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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for collectively and directly bonding all bonding regions between wafers constituting a piezoelectric vibrator wafer. <P>SOLUTION: Each frame part 16 of a crystal substrate wafer 210 has a first recessed groove 18 on one main face 16a side and a second recessed groove 19 on the other main face 16b side to connect between the inside and the outside of each frame part 16. A first electrode 14a led out from an excitation electrode 14 is formed on the first recessed groove 18 while a second electrode 15a led out from an excitation electrode 15 is formed on the second recessed groove 19. One faces 221, 231 of a first lid wafer 220 and a second lid wafer 230 and both main faces 16a, 16b of the crystal substrate wafer 210 are activated. One face 221 of the first lid wafer 220 is directly bonded to one main face 16a of the crystal substrate wafer 210 while one face 231 of the second lid wafer 230 is directly bonded to the other main face 16b of the crystal substrate wafer 210. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電振動子の製造方法、圧電基板ウエハ及び圧電振動子に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric vibrator, a piezoelectric substrate wafer, and a piezoelectric vibrator.

情報機器、移動体通信機器などの様々な電子機器に用いられる圧電振動子は、電子機器の小型化に伴い、更なる小型薄型化が要請されている。この要請に応えるために、圧電振動子においては、例えば、圧電振動子を構成する各部材間の接合方法、封止方法を工夫することにより小型薄型化を達成する製造方法が検討されている。
上記に関して、枠部とその内側に配置された圧電振動子片(以下振動片部という)とが一体形成された矩形圧電振動子片(以下圧電基板という)を、第1の蓋体と第2の蓋体とに接合する構成の圧電振動子において、下記のような製造方法が知られている。
圧電基板の振動片部の主面に形成された第1電極、第2電極(以下、ともに励振電極という)からの引き回し電極(以下、引き出し電極という)のそれぞれを、枠部の一方の主面側に形成し、この圧電基板と、引き出し電極に対向する箇所に切り欠き部を設けた第1の蓋体または第2の蓋体とを直接接合後、切り欠き部を封止する(例えば、特許文献1参照)。
Piezoelectric vibrators used in various electronic devices such as information devices and mobile communication devices are required to be further reduced in size and thickness as electronic devices become smaller. In order to meet this demand, in the piezoelectric vibrator, for example, a manufacturing method that achieves a reduction in size and thickness by devising a joining method and a sealing method between members constituting the piezoelectric vibrator has been studied.
With respect to the above, a rectangular piezoelectric vibrator piece (hereinafter referred to as a piezoelectric substrate) in which a frame portion and a piezoelectric vibrator piece (hereinafter referred to as a vibrating piece section) disposed inside the frame portion are integrally formed, a first lid and a second In the piezoelectric vibrator configured to be bonded to the lid body, the following manufacturing method is known.
Each of the lead electrodes (hereinafter referred to as extraction electrodes) from the first electrode and the second electrode (hereinafter referred to as excitation electrodes) formed on the main surface of the vibrating piece portion of the piezoelectric substrate is connected to one main surface of the frame portion. The piezoelectric substrate is directly bonded to the first lid or the second lid provided with a notch at a location facing the extraction electrode, and the notch is sealed (for example, Patent Document 1).

特開2006−211411号公報JP 2006-211411 A

図7は、従来技術のウエハ状態での圧電振動子の概略構成を示す構成図である。図7(a)は展開図、図7(b)は第1の蓋体の、圧電基板との接合面側からの斜視図である。
図7に示すように、圧電振動子101は、圧電基板110の一方の主面112に第1の蓋体120が直接接合され、他方の主面113に第2の蓋体130が直接接合されている。なお、2点鎖線150は、圧電振動子101を個片に分割する際の分割線を表している。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a piezoelectric vibrator in a wafer state according to the prior art. FIG. 7A is a development view, and FIG. 7B is a perspective view of the first lid body from the bonding surface side with the piezoelectric substrate.
As shown in FIG. 7, in the piezoelectric vibrator 101, the first lid 120 is directly joined to one main surface 112 of the piezoelectric substrate 110, and the second lid 130 is directly joined to the other main surface 113. ing. A two-dot chain line 150 represents a dividing line when the piezoelectric vibrator 101 is divided into pieces.

上記製造方法では、圧電基板110の励振電極114,115からの引き出し電極114a,115aが、枠部116の一方の主面112側の対向する辺部にそれぞれ形成されている。このことから、第1の蓋体120は、接合面121の引き出し電極114a,115aに対向する2箇所に切り欠き部122が設けられ、直接接合の際の引き出し電極114a,115aへの、接合面121の乗り上げが回避されている。これにより、第1の蓋体120の接合面121は、2つの島状の接合面121a,121bに分断されている。   In the above manufacturing method, the lead electrodes 114 a and 115 a from the excitation electrodes 114 and 115 of the piezoelectric substrate 110 are respectively formed on the opposing side portions on the one main surface 112 side of the frame portion 116. For this reason, the first lid 120 is provided with the notches 122 at two locations facing the extraction electrodes 114a and 115a of the bonding surface 121, and the bonding surface to the extraction electrodes 114a and 115a at the time of direct bonding. 121 is avoided. Thereby, the joint surface 121 of the first lid 120 is divided into two island-shaped joint surfaces 121a and 121b.

ところで、接合面の表面活性化による直接接合は、一方の被接合材料及び他方の被接合材料の少なくともいずれか一方の接合面を活性化して接合する。一方の被接合材料及び他方の被接合材料の接合面が連続した平面であれば、両被接合材料を密着させ任意の部分を押圧することにより、接合が素早く広がり接合面の全領域が接合される。
しかしながら、両被接合材料の少なくともいずれか一方の接合面が、非連続的(島状)に分割された平面の場合には、押圧による接合の範囲が、押圧された部分を有する1つの島状の範囲に留まる。
したがって、上記の場合には、島状の接合面ごとに任意の部分を押圧して接合させる必要がある。なお、この直接接合の原理に関する上記の現象については、本発明の発明者らの知見によるものである。
By the way, the direct bonding by the surface activation of the bonding surface activates and bonds at least one of the bonding surfaces of one bonded material and the other bonded material. If the joining surfaces of one material to be joined and the other material to be joined are continuous planes, by joining the materials to be joined together and pressing any part, the joining spreads quickly and the entire area of the joining surface is joined. The
However, when the joining surface of at least one of the materials to be joined is a plane that is divided discontinuously (island-like), the joining range by pressing is one island-like shape having a pressed portion. Stay in the range.
Therefore, in the above case, it is necessary to press and join arbitrary portions for each island-shaped joint surface. Note that the above phenomenon related to the principle of direct bonding is based on the knowledge of the inventors of the present invention.

このことから、上記の圧電基板110と第1の蓋体120とを一方の主面112、接合面121a,121bの表面活性化により直接接合する場合は、例えば、まず第1の蓋体120の外面123における左半分の任意の部分を押圧して、圧電基板110と第1の蓋体120との左半分を直接接合する。ついで、第1の蓋体120の外面123における右半分の任意の部分を押圧して、圧電基板110と第1の蓋体120との右半分を直接接合する。
これにより、上記製造方法は、第1の蓋体120の接合面121が2つの島状に分断されていることで、直接接合の際に、分断されている接合面121a,121bごとに接合作業をしなければならない。
From this, when the piezoelectric substrate 110 and the first lid 120 are directly joined by surface activation of the one main surface 112 and the joining surfaces 121a and 121b, for example, first of all, the first lid 120 An arbitrary portion of the left half of the outer surface 123 is pressed to directly join the left half of the piezoelectric substrate 110 and the first lid 120. Next, an arbitrary portion of the right half of the outer surface 123 of the first lid 120 is pressed to directly join the right half of the piezoelectric substrate 110 and the first lid 120.
Thereby, the said manufacturing method is joining operation | work for every joined surface 121a, 121b divided | segmented in the case of direct joining because the joining surface 121 of the 1st cover body 120 is divided | segmented into two island shape. Have to do.

したがって、上記製造方法は、ウエハ状態で圧電振動子を升目状に多数形成した場合、取り数を多くするにつれて分断された接合面が増えることから、押圧箇所が増加し、接合作業が煩雑になり生産性が低下するという問題がある。   Accordingly, in the above manufacturing method, when a large number of piezoelectric vibrators are formed in a wafer state in the wafer state, the number of pressed joints increases as the number of picks increases, so the number of pressing points increases and the joining work becomes complicated. There is a problem that productivity decreases.

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例にかかる圧電振動子の製造方法は、主面に励振電極が形成された振動片部と、該振動片部の周囲を囲むとともに前記振動片部を支持する枠部と、を備える圧電基板が、前記圧電基板の一方の主面側を覆う第1の蓋体と前記圧電基板の他方の主面側を覆う第2の蓋体とに接合され、前記第1の蓋体と前記第2の蓋体との間の空間に、前記圧電基板の振動片部が配置される圧電振動子の製造方法であって、前記圧電基板が複数形成された圧電基板ウエハの各前記圧電基板の枠部に、該枠部の内側と外側とを結ぶ、前記一方の主面側の第1の凹溝と、前記他方の主面側の第2の凹溝とを形成し、前記振動片部の一方の主面側の前記励振電極から引き出された第1の引き出し電極を、前記第1の凹溝に形成し、前記振動片部の他方の主面側の前記励振電極から引き出された第2の引き出し電極を、前記第2の凹溝に形成する工程を含む枠部加工工程と、前記第1の蓋体が複数形成された第1の蓋体ウエハ及び前記第2の蓋体が複数形成された第2の蓋体ウエハの少なくとも一方の面及び前記圧電基板ウエハの両主面を活性化処理する活性化処理工程と、前記圧電基板ウエハの一方の主面に、前記第1の蓋体ウエハの前記活性化処理された一方の面を直接接合し、前記圧電基板ウエハの他方の主面に、前記第2の蓋体ウエハの前記活性化処理された一方の面を直接接合する接合工程と、前記圧電基板ウエハの各前記第1の凹溝及び各前記第2の凹溝を封止する封止工程と、前記封止工程後、各前記ウエハが直接接合されてなる圧電振動子ウエハを個片の圧電振動子に分割する分割工程と、を有することを特徴とする。   Application Example 1 A method for manufacturing a piezoelectric vibrator according to this application example includes a vibrating piece portion having an excitation electrode formed on a main surface, and a frame portion that surrounds the vibrating piece portion and supports the vibrating piece portion. A piezoelectric substrate comprising: a first lid that covers one main surface side of the piezoelectric substrate; and a second lid that covers the other main surface side of the piezoelectric substrate; A method of manufacturing a piezoelectric vibrator in which a vibrating piece portion of the piezoelectric substrate is disposed in a space between a lid and the second lid, and each of the piezoelectric substrate wafers on which a plurality of the piezoelectric substrates are formed Forming a first concave groove on the one main surface side and a second concave groove on the other main surface side connecting the inner side and the outer side of the frame portion on the frame portion of the piezoelectric substrate; A first lead electrode drawn from the excitation electrode on one main surface side of the vibrating piece portion is formed in the first concave groove, and the other of the vibrating piece portion A frame processing step including a step of forming, in the second concave groove, a second extraction electrode extracted from the excitation electrode on the main surface side of the first surface, and a first in which a plurality of the first lids are formed An activation processing step of activating at least one surface of the lid wafer and the second lid wafer on which a plurality of the second lids are formed and both main surfaces of the piezoelectric substrate wafer; and the piezoelectric substrate The first surface of the first lid wafer is directly bonded to one main surface of the wafer, and the second main surface of the piezoelectric substrate wafer is bonded to the main surface of the second lid wafer. A bonding step of directly bonding one surface subjected to the activation treatment, a sealing step of sealing each of the first concave grooves and each of the second concave grooves of the piezoelectric substrate wafer, and after the sealing step , Piezoelectric vibrator wafers made by directly bonding each wafer are divided into individual piezoelectric vibrators And that dividing step, and having a.

これによれば、圧電振動子の製造方法は、圧電基板ウエハの各圧電基板の枠部に、枠部の内側と外側とを結ぶ、一方の主面側の第1の凹溝と、他方の主面側の第2の凹溝とを形成する。そして、圧電基板ウエハの一方の主面に、第1の蓋体ウエハの一方の面を直接接合し、他方の主面に、第2の蓋体ウエハの一方の面を直接接合する。
これにより、圧電振動子の製造方法は、各圧電基板の第1の凹溝が圧電基板ウエハの一方の主面に形成され、第2の凹溝が他方の主面に形成されていることから、圧電基板ウエハの一方の主面及び他方の主面が、第1の凹溝または第2の凹溝で複数の島状に分断されることがなく、連続した状態で形成される。
According to this, the piezoelectric vibrator manufacturing method includes a first concave groove on one main surface side connecting the inner side and the outer side of the frame portion to the frame portion of each piezoelectric substrate of the piezoelectric substrate wafer, and the other. A second groove on the main surface side is formed. Then, one surface of the first lid wafer is directly bonded to one main surface of the piezoelectric substrate wafer, and one surface of the second lid wafer is directly bonded to the other main surface.
As a result, in the method for manufacturing a piezoelectric vibrator, the first concave groove of each piezoelectric substrate is formed on one main surface of the piezoelectric substrate wafer, and the second concave groove is formed on the other main surface. The one main surface and the other main surface of the piezoelectric substrate wafer are formed in a continuous state without being divided into a plurality of island shapes by the first concave grooves or the second concave grooves.

このことから、圧電振動子の製造方法は、各ウエハの直接接合の際に、重ね合わせたウエハの一方の外面の任意の部分を押圧することにより、重ね合わせたウエハの直接接合が素早く広がり全接合領域を一括して接合することができる。
これにより、圧電振動子の製造方法は、ウエハ状態で圧電振動子を升目状に多数形成し、取り数を多くしても各接合面が連続した状態で形成されることから、接合作業が容易になり生産性が向上する。
Therefore, in the piezoelectric vibrator manufacturing method, the direct bonding of the stacked wafers spreads quickly by pressing any part of one outer surface of the stacked wafers when directly bonding the wafers. Bonding regions can be bonded together.
As a result, the piezoelectric vibrator manufacturing method facilitates the joining work because a large number of piezoelectric vibrators are formed in a lattice shape in the wafer state, and each joining surface is formed in a continuous state even if the number of picks is increased. And productivity is improved.

また、圧電振動子の製造方法は、各圧電基板の第1の凹溝が圧電基板ウエハの一方の主面に形成され、第2の凹溝が他方の主面に形成されている。このことから、圧電振動子の製造方法は、いずれか一方の主面にのみ2つの凹溝が形成されている場合と比較して、直接接合の際に、圧電基板ウエハの一方の主面側と他方の主面側とで接合強度の均衡を取りやすい。これにより、圧電振動子の製造方法は、圧電振動子の衝撃が加わる方向による耐衝撃性能のばらつきを抑制できる。   In the method for manufacturing a piezoelectric vibrator, the first concave groove of each piezoelectric substrate is formed on one main surface of the piezoelectric substrate wafer, and the second concave groove is formed on the other main surface. From this, the method of manufacturing the piezoelectric vibrator has one main surface side of the piezoelectric substrate wafer at the time of direct bonding as compared with the case where two concave grooves are formed only on one of the main surfaces. It is easy to balance the bonding strength between the main surface and the other main surface. Thereby, the manufacturing method of a piezoelectric vibrator can suppress variation in impact resistance performance depending on the direction in which the impact of the piezoelectric vibrator is applied.

[適用例2]上記適用例にかかる圧電振動子の製造方法は、前記第1の蓋体ウエハが、平面視において、前記圧電基板ウエハに形成される一の枠部の第1の凹溝と、前記一の枠部に隣接して形成される他の枠部の第2の凹溝とに重なる第1の貫通孔を複数備え、前記圧電基板ウエハが、平面視において、隣接する前記一の枠部の第1の凹溝と前記他の枠部の第2の凹溝とを切り欠く第2の貫通孔を複数備え、前記接合工程において、前記第1の蓋体ウエハと前記圧電基板ウエハとを、各前記第1の貫通孔と各前記第2の貫通孔とが重なるように直接接合し、前記接合工程後、前記封止工程において、各前記第1の貫通孔と各前記第2の貫通孔との各重なり部に封止部材を充填し、前記封止部材により各前記第1の凹溝及び各前記第2の凹溝を封止することが好ましい。   Application Example 2 In the piezoelectric vibrator manufacturing method according to the application example described above, the first lid wafer has a first concave groove of one frame portion formed on the piezoelectric substrate wafer in a plan view. A plurality of first through holes that overlap with second concave grooves of other frame portions formed adjacent to the one frame portion, and the piezoelectric substrate wafer is adjacent to the one of the first through holes. A plurality of second through holes that cut out the first groove in the frame portion and the second groove in the other frame portion; and the first lid wafer and the piezoelectric substrate wafer in the joining step. Are directly joined so that the first through holes and the second through holes overlap, and after the joining step, in the sealing step, the first through holes and the second through holes are joined. A sealing member is filled in each overlapping portion with the through hole of the first through-hole, and the first concave groove and the second concave groove are formed by the sealing member. It is preferable to stop.

これによれば、圧電振動子の製造方法は、第1の蓋体ウエハが、圧電基板ウエハに形成される一の枠部の第1の凹溝と、一の枠部に隣接して形成される他の枠部の第2の凹溝とに重なる第1の貫通孔を複数備える。そして、圧電基板ウエハが、一の枠部の第1の凹溝と他の枠部の第2の凹溝とを切り欠く第2の貫通孔を複数備える。そして、第1の蓋体ウエハと圧電基板ウエハとを、各第1の貫通孔と各第2の貫通孔とが重なるように直接接合する。そして、各第1の貫通孔と各第2の貫通孔との各重なり部に封止部材を充填し、各第1の凹溝及び各第2の凹溝を封止する。
このことから、圧電振動子の製造方法は、各第1の貫通孔と各第2の貫通孔との各重なり部に封止部材を充填し、隣接する各第1の凹溝及び各第2の凹溝を封止することで、隣り合う各圧電振動子の封止が一括してできる。
According to this, in the method for manufacturing a piezoelectric vibrator, the first lid wafer is formed adjacent to the first concave groove of the one frame portion formed on the piezoelectric substrate wafer and the one frame portion. A plurality of first through holes that overlap with the second concave grooves of the other frame portions. The piezoelectric substrate wafer includes a plurality of second through holes that cut out the first concave groove of one frame portion and the second concave groove of the other frame portion. Then, the first lid wafer and the piezoelectric substrate wafer are directly bonded so that the first through holes and the second through holes overlap each other. Then, a sealing member is filled in each overlapping portion between each first through hole and each second through hole, and each first groove and each second groove are sealed.
From this, the piezoelectric vibrator manufacturing method fills each overlapping portion of each first through hole and each second through hole with a sealing member, and each adjacent first concave groove and each second By sealing the concave grooves, the adjacent piezoelectric vibrators can be sealed together.

[適用例3]上記適用例にかかる圧電振動子の製造方法は、前記枠部加工工程で前記第1の凹溝と前記第2の凹溝とを、前記圧電基板ウエハの各枠部のコーナー部に形成することが好ましい。   [Application Example 3] In the piezoelectric vibrator manufacturing method according to the application example described above, the first concave groove and the second concave groove are formed in the corner portion of each frame portion of the piezoelectric substrate wafer in the frame portion machining step. It is preferable to form in a part.

これによれば、圧電振動子の製造方法は、第1の凹溝と第2の凹溝とを、枠部のコーナー部に設けている。これにより、圧電振動子の製造方法は、第1の凹溝と第2の凹溝とを封止する封止部分及び第2の貫通孔を設けるスペースが、辺部よりコーナー部の方が確保しやすく、第1の凹溝と第2の凹溝とを辺部に設けた場合と比較して、枠部を内側にせり出させてスペースを確保する必要がないことから、振動片部を大きくすることができる。   According to this, in the method for manufacturing a piezoelectric vibrator, the first concave groove and the second concave groove are provided in the corner portion of the frame portion. Thereby, in the method for manufacturing a piezoelectric vibrator, the space for providing the sealing portion and the second through hole for sealing the first concave groove and the second concave groove is secured in the corner portion rather than the side portion. Compared to the case where the first concave groove and the second concave groove are provided in the side portion, it is not necessary to secure the space by protruding the frame portion to the inside. Can be bigger.

[適用例4]上記適用例にかかる圧電振動子の製造方法は、前記第1の蓋体ウエハが、該第1の蓋体ウエハの他方の面と各前記第1の貫通孔の側壁とに亘って、各前記圧電振動子ごとに対になっている外部接続端子を備え、前記封止工程において、各前記第1の貫通孔と各前記第2の貫通孔との各前記重なり部に導電性を有する前記封止部材を充填することが好ましい。   Application Example 4 In the piezoelectric vibrator manufacturing method according to the application example described above, the first lid wafer is placed on the other surface of the first lid wafer and the side wall of each first through hole. In addition, an external connection terminal paired for each of the piezoelectric vibrators is provided, and in the sealing step, each overlapping portion between each of the first through holes and each of the second through holes is electrically conductive. It is preferable to fill the sealing member having properties.

これによれば、圧電振動子の製造方法は、第1の蓋体ウエハが、他方の面と各第1の貫通孔の側壁とに亘って、各圧電振動子ごとに対になっている外部接続端子を備え、各第1の貫通孔と各第2の貫通孔との各重なり部に導電性を有する封止部材を充填する。
このことから、圧電振動子の製造方法は、各重なり部に上記封止部材を充填することで、一の圧電振動子の一方の外部接続端子と第1の凹溝に形成されている第1の引き出し電極とを電気的に接続し、隣接する他の圧電振動子の他方の外部接続端子と第2の凹溝に形成されている第2の引き出し電極とを電気的に接続することが、一括してできる。
According to this, in the piezoelectric vibrator manufacturing method, the first lid wafer is paired for each piezoelectric vibrator across the other surface and the side wall of each first through hole. A connection terminal is provided, and a conductive sealing member is filled in each overlapping portion of each first through hole and each second through hole.
Therefore, in the method for manufacturing a piezoelectric vibrator, the first sealing part is formed in one of the external connection terminals of the one piezoelectric vibrator and the first concave groove by filling each overlapping portion with the sealing member. And electrically connecting the other external connection terminal of another adjacent piezoelectric vibrator and the second lead electrode formed in the second concave groove, You can do it all at once.

[適用例5]上記適用例にかかる圧電振動子の製造方法は、前記分割工程で前記圧電振動子ウエハを、各前記第1の貫通孔と各前記第2の貫通孔との各前記重なり部を分断する分割線に沿って前記個片の圧電振動子に分割することが好ましい。   Application Example 5 In the piezoelectric vibrator manufacturing method according to the application example, the piezoelectric vibrator wafer is divided into the overlapping portions of the first through holes and the second through holes in the dividing step. It is preferable to divide the piezoelectric vibrator into individual pieces along a dividing line that divides.

これによれば、圧電振動子の製造方法は、圧電振動子ウエハを、各第1の貫通孔と各第2の貫通孔との各重なり部を分断する分割線に沿って個片の圧電振動子に分割する。
このことから、圧電振動子の製造方法は、上記の分割線に沿って分割することで個片の圧電振動子の側面に露出した封止部分を、例えば、特性検査用などのキャスタレーションとして兼用することができる。
According to this, a method for manufacturing a piezoelectric vibrator includes: a piezoelectric vibrator wafer having individual piezoelectric vibrations along a dividing line that divides each overlapping portion between each first through hole and each second through hole. Divide into children.
Therefore, in the piezoelectric vibrator manufacturing method, the sealing portion exposed on the side surface of the individual piezoelectric vibrator by dividing along the above dividing line is also used as, for example, a castellation for characteristic inspection or the like. can do.

[適用例6]上記適用例にかかる圧電振動子の製造方法は、前記第1の蓋体ウエハ、前記第2の蓋体ウエハ及び前記圧電基板ウエハが、同一カット角で切り出された水晶板であって、前記接合工程において、前記第1の蓋体ウエハ、前記第2の蓋体ウエハ及び前記圧電基板ウエハを同一方位で直接接合することが好ましい。   [Application Example 6] The piezoelectric vibrator manufacturing method according to the application example described above is a crystal plate in which the first lid wafer, the second lid wafer, and the piezoelectric substrate wafer are cut at the same cut angle. In the bonding step, it is preferable that the first lid wafer, the second lid wafer, and the piezoelectric substrate wafer are directly bonded in the same direction.

これによれば、圧電振動子の製造方法は、各ウエハが同一カット角で切り出された水晶板であって、接合工程において、各ウエハを同一方位で直接接合することから、各ウエハの線膨張係数の違いに起因する、温度変化時における圧電基板ウエハの応力の発生がない。したがって、圧電振動子の製造方法は、温度変化に伴う発振周波数の変化が少ない、温度特性の優れた圧電振動子を提供することができる。   According to this, the piezoelectric vibrator manufacturing method is a quartz plate in which each wafer is cut at the same cut angle, and in the bonding process, each wafer is directly bonded in the same direction. There is no generation of stress on the piezoelectric substrate wafer when the temperature changes due to the difference in coefficients. Therefore, the method for manufacturing a piezoelectric vibrator can provide a piezoelectric vibrator having excellent temperature characteristics with little change in oscillation frequency due to temperature change.

[適用例7]本適用例にかかる圧電基板ウエハは、主面に励振電極が形成された振動片部と、該振動片部の周囲を囲むとともに前記振動片部を支持する枠部と、を備える圧電基板が複数形成され、前記圧電基板の一方の主面側を覆う第1の蓋体が複数形成された第1の蓋体ウエハと前記圧電基板の他方の主面側を覆う第2の蓋体が複数形成された第2の蓋体ウエハとの間に直接接合され、前記第1の蓋体ウエハと前記第2の蓋体ウエハとの間の空間に、各前記圧電基板の振動片部が配置される圧電基板ウエハであって、各前記圧電基板の枠部に、該枠部の内側と外側とを結ぶ、前記一方の主面側の第1の凹溝と、前記他方の主面側の第2の凹溝とが形成され、前記振動片部の一方の主面側の前記励振電極から引き出された第1の引き出し電極が前記第1の凹溝に形成され、前記振動片部の他方の主面側の前記励振電極から引き出された第2の引き出し電極が前記第2の凹溝に形成されていることを特徴とする。   Application Example 7 A piezoelectric substrate wafer according to this application example includes a vibrating piece portion having an excitation electrode formed on a main surface, and a frame portion surrounding the vibrating piece portion and supporting the vibrating piece portion. A plurality of piezoelectric substrates provided, a first lid wafer on which a plurality of first lids covering one main surface side of the piezoelectric substrate are formed, and a second lid covering the other main surface side of the piezoelectric substrate. A plurality of lids are directly bonded to the second lid wafer, and each piezoelectric substrate vibrating piece is disposed in a space between the first lid wafer and the second lid wafer. A piezoelectric substrate wafer on which the first main groove side is connected to the frame portion of each of the piezoelectric substrates, and the other main main surface side. A first lead electrode formed with a second concave groove on the surface side and drawn from the excitation electrode on one main surface side of the vibrating piece portion A second extraction electrode formed in the first concave groove and extracted from the excitation electrode on the other main surface side of the vibrating piece portion is formed in the second concave groove. .

この構成によれば、圧電基板ウエハは、各圧電基板の枠部に、枠部の内側と外側とを結ぶ、一方の主面側の第1の凹溝と、他方の主面側の第2の凹溝とが形成されている。そして、圧電基板ウエハの一方の主面に、第1の蓋体ウエハの一方の面が直接接合され、他方の主面に、第2の蓋体ウエハの一方の面が直接接合される。
これにより、圧電基板ウエハは、各圧電基板の第1の凹溝が圧電基板ウエハの一方の主面に形成され、第2の凹溝が他方の主面に形成されていることから、一方の主面及び他方の主面が第1の凹溝または第2の凹溝で島状に分断されることがなく、連続した状態で形成される。
According to this configuration, in the piezoelectric substrate wafer, the first concave groove on one main surface side connecting the inner side and the outer side of the frame portion to the frame portion of each piezoelectric substrate, and the second groove on the other main surface side. Are formed. Then, one surface of the first lid wafer is directly bonded to one main surface of the piezoelectric substrate wafer, and one surface of the second lid wafer is directly bonded to the other main surface.
As a result, the piezoelectric substrate wafer has the first concave groove of each piezoelectric substrate formed on one main surface of the piezoelectric substrate wafer and the second concave groove formed on the other main surface. The main surface and the other main surface are formed in a continuous state without being divided into island shapes by the first groove or the second groove.

このことから、圧電基板ウエハは、各ウエハとの直接接合の際に、圧電基板ウエハまたは重ね合わせたウエハの外面の任意の部分を押圧することにより、重ね合わせたウエハとの直接接合が、素早く広がり全接合領域を一括して接合することができる。   Therefore, the direct bonding of the piezoelectric substrate wafer to the stacked wafer can be performed quickly by pressing any part of the outer surface of the piezoelectric substrate wafer or the stacked wafer during direct bonding to each wafer. It is possible to spread and join all the joining regions together.

また、圧電基板ウエハは、各圧電基板の第1の凹溝が圧電基板ウエハの一方の主面に形成され、第2の凹溝が他方の主面に形成されている。このことから、圧電基板ウエハは、いずれか一方の主面にのみ2つの凹溝が形成されている場合と比較して、他のウエハとの直接接合の際に、圧電基板ウエハの一方の主面側と他方の主面側とで接合強度の均衡を取りやすい。   In addition, the piezoelectric substrate wafer has a first concave groove of each piezoelectric substrate formed on one main surface of the piezoelectric substrate wafer, and a second concave groove formed on the other main surface. Therefore, in comparison with the case where two concave grooves are formed only on one of the main surfaces, the piezoelectric substrate wafer has one main surface of the piezoelectric substrate wafer when directly bonded to another wafer. It is easy to balance the bonding strength between the surface side and the other main surface side.

[適用例8]本適用例にかかる圧電振動子は、上記適用例に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする。   Application Example 8 A piezoelectric vibrator according to this application example is manufactured by the manufacturing method described in the application example.

これによれば、圧電振動子は、上記適用例に記載の製造方法により製造されていることから、ウエハ状態の圧電基板の一方の主面及び他方の主面が島状に分断されることがなく、連続した状態で形成される。このことから、圧電振動子は、ウエハ状態での圧電基板と各蓋体との直接接合が素早く広がり、各接合面の全接合領域を一括して接合することができる。   According to this, since the piezoelectric vibrator is manufactured by the manufacturing method described in the above application example, one main surface and the other main surface of the piezoelectric substrate in a wafer state may be divided into island shapes. And formed in a continuous state. Therefore, in the piezoelectric vibrator, direct bonding between the piezoelectric substrate and each lid body in the wafer state spreads quickly, and all the bonding regions of each bonding surface can be bonded together.

以下、圧電振動子の製造方法、圧電基板ウエハ及び圧電振動子の実施形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of a piezoelectric vibrator manufacturing method, a piezoelectric substrate wafer, and a piezoelectric vibrator will be described with reference to the drawings.

(実施形態)
図1は、圧電振動子の一例としての水晶振動子の概略構成を示す構成図である。図1(a)は外観斜視図、図1(b)は展開斜視図である。
図2は、図1に示した水晶振動子の断面図である。図2(a)は、図1(a)のA−A線での断面図、図2(b)は、図1(a)のB−B線での断面図である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a crystal resonator as an example of a piezoelectric resonator. FIG. 1A is an external perspective view, and FIG. 1B is a developed perspective view.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the crystal unit shown in FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1A, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.

図1、図2に示すように、水晶振動子1は、圧電基板としての水晶基板10、第1の蓋体20、第2の蓋体30などから構成されている。水晶基板10、第1の蓋体20、第2の蓋体30は、ともに水晶の原石から同一カット角で切り出された水晶板で、且つ同一方位に配置されている。なお、本実施形態では、ともにATカット角で切り出されたATカット水晶板から形成されている。そして、3部品とも表裏面は、所定の表面粗さの鏡面状態に仕上げられている。
なお、3部品とも数百個取りの大きさの矩形形状のウエハ状に形成され、所定の加工後、水晶基板10が第1の蓋体20及び第2の蓋体30に、直接接合により接合される。その後、所定の加工が施され、個片に切り出される。なお、水晶振動子1の製造方法の詳細については、後述する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the crystal resonator 1 includes a crystal substrate 10 as a piezoelectric substrate, a first lid body 20, a second lid body 30, and the like. The quartz substrate 10, the first lid 20, and the second lid 30 are all quartz plates that are cut out from a quartz crystal with the same cut angle and are arranged in the same direction. In the present embodiment, both are formed from an AT-cut quartz plate cut at an AT-cut angle. The front and back surfaces of all three parts are finished in a mirror surface state with a predetermined surface roughness.
In addition, all three parts are formed in a rectangular wafer shape with a size of several hundred pieces, and after predetermined processing, the crystal substrate 10 is joined to the first lid 20 and the second lid 30 by direct joining. Is done. Then, predetermined processing is performed and it cuts out into a piece. The details of the manufacturing method of the crystal unit 1 will be described later.

水晶基板10は、振動片部11と、振動片部11を囲むとともに腕部17a,17bを介して振動片部11を支持する略矩形形状の枠部16と、を備えている。
水晶基板10の振動片部11の一方の主面12には、励振電極14が形成され、他方の主面13には、励振電極15が形成されている。
The quartz substrate 10 includes a vibrating piece portion 11 and a substantially rectangular frame portion 16 that surrounds the vibrating piece portion 11 and supports the vibrating piece portion 11 via the arm portions 17a and 17b.
An excitation electrode 14 is formed on one main surface 12 of the resonator element 11 of the quartz substrate 10, and an excitation electrode 15 is formed on the other main surface 13.

水晶基板10の枠部16には、枠部16の内側と外側とを結ぶ、一方の主面16a側の第1の凹溝18と、他方の主面16b側の第2の凹溝19とがコーナー部16eに形成されている。なお、枠部16の内側の側壁形状は、表(一方の主面16a側)裏(他方の主面16b側)両側とも内側に行くにしたがい厚みが薄くなる斜面状に形成されることにより、断面がくさび状になっている。
枠部16の第1の凹溝18には、振動片部11の一方の主面12の励振電極14から引き出された第1の引き出し電極14aが、腕部17aを経由して形成されている。第2の凹溝19には、振動片部11の他方の主面13の励振電極15から引き出された第2の引き出し電極15aが、腕部17b、枠部16の内側の側壁16cを経由して形成されている。
また、枠部16のコーナー部16eには、平面形状が円弧状の切り欠き部16dが形成されている。
The frame portion 16 of the quartz substrate 10 has a first groove 18 on one main surface 16a side and a second groove 19 on the other main surface 16b side that connects the inside and the outside of the frame portion 16 to each other. Is formed in the corner portion 16e. In addition, the inner side wall shape of the frame portion 16 is formed in a slope shape in which the thickness decreases as it goes inward on both sides of the front side (one main surface 16a side) and the back side (the other main surface 16b side), The cross section is wedge-shaped.
In the first concave groove 18 of the frame portion 16, a first extraction electrode 14a extracted from the excitation electrode 14 on the one main surface 12 of the vibration piece portion 11 is formed via the arm portion 17a. . In the second concave groove 19, the second lead electrode 15 a drawn from the excitation electrode 15 on the other main surface 13 of the vibrating piece portion 11 passes through the arm portion 17 b and the side wall 16 c inside the frame portion 16. Is formed.
In addition, a cutout portion 16d having a circular arc shape is formed at the corner portion 16e of the frame portion 16.

励振電極14,15はクロム(その他、チタンまたはニクロムなど)下地の金スパッタなどが施されている。また、引き出し電極14a,15a、切り欠き部16dの側面は、クロム(その他、チタンまたはニクロムなど)下地の金スパッタ上にさらにニッケル、金メッキもしくは、クロム、ニッケル、金スパッタなどが施されている。   The excitation electrodes 14 and 15 are subjected to gold sputtering or the like of chrome (others such as titanium or nichrome). Further, the side surfaces of the lead electrodes 14a and 15a and the cutout portion 16d are further subjected to nickel, gold plating, chromium, nickel, gold sputtering, or the like on a chromium sputter of chromium (others such as titanium or nichrome).

なお、水晶基板10は、枠部16の厚みが約60〜100μm程度、振動片部11の厚みが所定の発振周波数に応じて数μm〜数十μmの範囲で適宜設定される。   In the quartz substrate 10, the thickness of the frame portion 16 is set to about 60 to 100 μm, and the thickness of the vibrating piece portion 11 is appropriately set in the range of several μm to several tens of μm according to a predetermined oscillation frequency.

第1の蓋体20は、厚みが約100〜200μm程度の略矩形形状の平板で、コーナー部には、平面形状が円弧状で一方の面21側の切り取り量が少なく、他方の面23側の切り取り量が多い切り欠き部22が形成されている。
第1の蓋体20の一方の面21は、水晶基板10の一方の主面16aとの接合面である。第1の蓋体20は、他方の面23と切り欠き部22の傾斜した側壁22aとに亘って、外部接続端子24a,24bが対になって形成されている。
The first lid 20 is a substantially rectangular flat plate having a thickness of about 100 to 200 μm, and the corner portion has a circular arc shape in the plane and has a small cut amount on one surface 21 side, and the other surface 23 side. A notch 22 having a large amount of cut is formed.
One surface 21 of the first lid 20 is a joint surface with one main surface 16 a of the quartz substrate 10. The first lid 20 is formed with a pair of external connection terminals 24 a and 24 b across the other surface 23 and the inclined side wall 22 a of the notch 22.

外部接続端子24a,24bは、クロム、ニッケル、金、アルミニウム、チタン、ニクロムなどの金属を用い、スパッタなどにより形成されている。外部接続端子24a,24bには、さらにニッケルなどの下地メッキの上に金メッキが施されている。
側壁22aにはクロム、ニッケル、金などの金属をスパッタや蒸着などで形成したり、スパッタで形成したクロム及び金の下地膜の上に、ニッケル又は金などの金属膜をメッキにより形成する。
The external connection terminals 24a and 24b are formed by sputtering or the like using a metal such as chromium, nickel, gold, aluminum, titanium, or nichrome. The external connection terminals 24a and 24b are further plated with gold on a base plating such as nickel.
A metal such as chromium, nickel, or gold is formed on the side wall 22a by sputtering or vapor deposition, or a metal film such as nickel or gold is formed on the chromium and gold base film formed by sputtering.

第2の蓋体30は、厚みが約100〜200μm程度の矩形形状の平板であり、一方の面31が、水晶基板10の他方の主面16bとの接合面である。   The second lid 30 is a rectangular flat plate having a thickness of about 100 to 200 μm, and one surface 31 is a joint surface with the other main surface 16 b of the quartz substrate 10.

水晶振動子1は、水晶基板10が水晶基板10の一方の主面16a側を覆う第1の蓋体20と水晶基板10の他方の主面16b側を覆う第2の蓋体30との間に接合され、第1の蓋体20と第2の蓋体30との間の空間に、水晶基板10の振動片部11が配置されている。
水晶振動子1は、第1の蓋体20の一方の面21と水晶基板10の一方の主面16aとが直接接合され、第2の蓋体30の一方の面31と水晶基板10の他方の主面16bとが直接接合されている。
The quartz resonator 1 includes a first lid 20 that covers the quartz substrate 10 on one main surface 16a side and a second lid 30 that covers the other principal surface 16b side of the quartz substrate 10. In the space between the first lid body 20 and the second lid body 30, the vibrating piece portion 11 of the crystal substrate 10 is disposed.
In the crystal resonator 1, one surface 21 of the first lid 20 and one main surface 16 a of the crystal substrate 10 are directly bonded, and one surface 31 of the second lid 30 and the other surface of the crystal substrate 10. The main surface 16b is directly joined.

水晶振動子1は、上記接合後、第2の蓋体30の一方の面31と、水晶基板10の枠部16の切り欠き部16dと、第1の蓋体20の切り欠き部22とに亘って導電性を有する封止部材40が充填され、第1の凹溝18及び第2の凹溝19が封止される。
それとともに、水晶振動子1は、導電性を有する封止部材40を介して第1の凹溝18に形成された第1の引き出し電極14aが、一方の外部接続端子24aと電気的に接続され、第2の凹溝19に形成された第2の引き出し電極15aが、他方の外部接続端子24bと電気的に接続される。なお、導電性を有する封止部材40には、はんだ、金とゲルマニウムとの合金などの低融点金属が用いられる。
水晶振動子1の内部は、導電性を有する封止部材40により気密に封止される。なお、水晶振動子1の内部は、真空または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが封入されている。
After the joining, the crystal unit 1 is formed on one surface 31 of the second lid 30, the notch 16 d of the frame portion 16 of the quartz substrate 10, and the notch 22 of the first lid 20. The conductive sealing member 40 is filled over the first groove 18 and the second groove 19 are sealed.
At the same time, in the crystal resonator 1, the first lead electrode 14 a formed in the first concave groove 18 is electrically connected to one external connection terminal 24 a via the conductive sealing member 40. The second lead electrode 15a formed in the second concave groove 19 is electrically connected to the other external connection terminal 24b. The conductive sealing member 40 is made of a low melting point metal such as solder or an alloy of gold and germanium.
The inside of the crystal unit 1 is hermetically sealed by a conductive sealing member 40. Note that the inside of the crystal unit 1 is sealed with a vacuum or an inert gas such as nitrogen, helium, or argon.

このように構成された水晶振動子1は、外部接続端子24a,24bを介して、励振電極14,15に外部から駆動電圧が印加されると、厚みすべり振動を発振する。   When the driving voltage is applied to the excitation electrodes 14 and 15 from the outside via the external connection terminals 24a and 24b, the crystal resonator 1 configured in this manner oscillates thickness shear vibration.

上述したように、本実施形態の水晶振動子1は、水晶基板10の第1の凹溝18が枠部16の一方の主面16aに形成され、第2の凹溝19が枠部16の他方の主面16bに形成されている。これにより、水晶振動子1は、水晶基板10の一方の主面16aと第1の蓋体20の一方の面21との接合強度と、他方の主面16bと第2の蓋体30の一方の面31との接合強度とが均衡しやすくなる。このことから、水晶振動子1は、衝撃が加わる方向による耐衝撃性のばらつきを抑制できる。   As described above, in the crystal resonator 1 of the present embodiment, the first concave groove 18 of the crystal substrate 10 is formed on the one main surface 16 a of the frame portion 16, and the second concave groove 19 is formed on the frame portion 16. It is formed on the other main surface 16b. As a result, the crystal unit 1 has a bonding strength between one main surface 16 a of the crystal substrate 10 and one surface 21 of the first lid 20, and one of the other main surface 16 b and the second lid 30. It becomes easy to balance the bonding strength with the surface 31. From this, the crystal unit 1 can suppress variations in impact resistance depending on the direction in which the impact is applied.

また、水晶振動子1は、第1の蓋体20、第2の蓋体30及び水晶基板10が、同一カット角で切り出された水晶板であって、これらの各部品が同一方位で直接接合されている。
このことから、水晶振動子1は、各部品の線膨張係数の違いに起因する、温度変化時における水晶基板10の応力の発生がない。したがって、水晶振動子1は、温度変化に伴う発振周波数の変化が少なく、温度特性に優れる。
The quartz resonator 1 is a quartz plate in which the first lid 20, the second lid 30 and the quartz substrate 10 are cut out at the same cut angle, and these components are directly joined in the same orientation. Has been.
For this reason, the crystal resonator 1 does not generate stress on the crystal substrate 10 at the time of temperature change due to the difference in the linear expansion coefficient of each component. Therefore, the crystal unit 1 has a small change in oscillation frequency due to a change in temperature and is excellent in temperature characteristics.

また、水晶振動子1は、水晶基板10の第1の凹溝18、第2の凹溝19、切り欠き部16d及び第1の蓋体20の切り欠き部22を、スペースが確保しやすいコーナー部16eに設けている。これにより、水晶振動子1は、上記各部分を辺部16fに設けた場合と比較して、枠部16を内側にせり出させてスペースを確保する必要がないことから、水晶基板10の振動片部11を大きくすることができる。   Further, in the crystal resonator 1, the first concave groove 18, the second concave groove 19, the cutout portion 16d of the crystal substrate 10 and the cutout portion 22 of the first lid 20 are easily cornered. It is provided in the part 16e. As a result, the crystal resonator 1 does not have to secure the space by protruding the frame portion 16 inward as compared with the case where the above portions are provided on the side portion 16f. The piece 11 can be enlarged.

なお、水晶振動子1は、水晶基板10の第1の凹溝18、第2の凹溝19、切り欠き部16d及び第1の蓋体20の切り欠き部22を、コーナー部16eではなく、辺部16fに設けてもよい。これによれば、水晶振動子1は、上記各部分をコーナー部16eに設けた場合と比較して、落下時などに封止部材40が外部部材に衝突しにくく、耐衝撃性が向上する。   In the quartz resonator 1, the first concave groove 18, the second concave groove 19, the cutout portion 16d, and the cutout portion 22 of the first lid 20 of the quartz substrate 10 are not the corner portion 16e. You may provide in the side part 16f. According to this, compared with the case where each part is provided in the corner portion 16e, the crystal resonator 1 is less likely to collide with the external member when dropped or the like, and the impact resistance is improved.

また、水晶振動子1は、封止部材40がコーナー部16eの側面に露出していることから、封止部材40部分を、外部部材への実装時の外観検査用などのキャスタレーションとして兼用することができる。   Further, since the sealing member 40 is exposed on the side surface of the corner portion 16e, the crystal unit 1 also uses the sealing member 40 portion as a castellation for visual inspection when mounted on an external member. be able to.

ここで、水晶振動子1の製造方法について下記の図及び図1、図2を参照して説明する。
図3〜図6は、水晶振動子の製造方法について模式的に示した説明図である。図3は、複数の水晶振動子が形成された圧電振動子ウエハとしての水晶振動子ウエハの主要構成部品を示した展開斜視図である。
図4(a)は、水晶振動子ウエハの直接接合状態を示す斜視図、図4(b)は、外部接続端子の形成状態を示す斜視図である。
図5(a)は、封止部材の挿入状態を示す斜視図、図5(b)は、封止部材の充填状態及び水晶振動子ウエハを個々の水晶振動子に分割する分割線を示す斜視図である。
図6(a)は、図5(b)のC−C線での断面図、図6(b)は、水晶振動子ウエハの構成部品の形状を、他の形状に変更した状態を示す図5(b)のC−C線での断面図である。
Here, a manufacturing method of the crystal unit 1 will be described with reference to the following drawings and FIGS.
3 to 6 are explanatory views schematically showing a method for manufacturing a crystal resonator. FIG. 3 is a developed perspective view showing the main components of the crystal resonator wafer as a piezoelectric resonator wafer on which a plurality of crystal resonators are formed.
FIG. 4A is a perspective view showing a direct bonding state of a crystal resonator wafer, and FIG. 4B is a perspective view showing a formation state of external connection terminals.
FIG. 5A is a perspective view showing an insertion state of the sealing member, and FIG. 5B is a perspective view showing a filling state of the sealing member and a dividing line for dividing the crystal wafer into individual crystal vibrators. FIG.
6A is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. 5B, and FIG. 6B is a diagram illustrating a state in which the shape of the component parts of the crystal resonator wafer is changed to another shape. It is sectional drawing in CC line of 5 (b).

水晶振動子1の製造方法の概略は、水晶基板10が複数形成された圧電基板ウエハとしての水晶基板ウエハ210に、第1の蓋体20が複数形成された第1の蓋体ウエハ220と第2の蓋体30が複数形成された第2の蓋体ウエハ230とを直接接合する。そして、開口部分を封止し、個片に分割する。以下、水晶振動子1の製造方法を各工程ごとに詳細に説明する。   The outline of the manufacturing method of the crystal unit 1 is as follows: a first lid wafer 220 in which a plurality of first lids 20 are formed on a quartz substrate wafer 210 as a piezoelectric substrate wafer in which a plurality of quartz substrates 10 are formed; The second lid wafer 230 formed with a plurality of the two lid bodies 30 is directly joined. Then, the opening is sealed and divided into individual pieces. Hereinafter, the manufacturing method of the crystal unit 1 will be described in detail for each step.

まず、水晶の原石からATカット角でウエハ状に切り出したATカット水晶板を、水晶基板ウエハ210、第1の蓋体ウエハ220、第2の蓋体ウエハ230として、それぞれ所定の厚さで所定の表面粗さの鏡面状態に研磨機を用いて仕上げる。   First, an AT-cut quartz plate cut out in a wafer shape from an original quartz crystal at an AT-cut angle is used as a quartz substrate wafer 210, a first lid wafer 220, and a second lid wafer 230, each with a prescribed thickness. Finish with a polishing machine to a mirror-finished surface roughness.

「枠部加工工程」
ついで、図3に示すように、水晶基板ウエハ210においては、表裏面の平行度調整後、フォトリソグラフィ、エッチングなどの方法により枠部16、振動片部11、腕部17a,17bを形成する。なお、図3の2点鎖線で囲んだ範囲が、1つの水晶基板10の範囲で、2点鎖線の部分が枠部16の外側形状となり、この枠部16が、多数連結した状態で水晶基板ウエハ210に形成される。なお、個々の枠部16における振動片部11側が内側、他の枠部16との連結側が外側である。
なお、図3では煩雑にならないように、水晶基板ウエハ210の外周部に形成されている水晶基板10を省略し、他の水晶基板10(枠部16)の2点鎖線による範囲表示も省略してある。
"Frame processing process"
Next, as shown in FIG. 3, in the quartz substrate wafer 210, after adjusting the parallelism of the front and back surfaces, the frame portion 16, the vibrating piece portion 11, and the arm portions 17a and 17b are formed by a method such as photolithography and etching. The range surrounded by the two-dot chain line in FIG. 3 is the range of one crystal substrate 10, and the two-dot chain line part is the outer shape of the frame portion 16. Formed on wafer 210. In addition, the vibration piece part 11 side in each frame part 16 is an inside, and the connection side with the other frame part 16 is an outside.
In FIG. 3, the quartz substrate 10 formed on the outer peripheral portion of the quartz substrate wafer 210 is omitted, and the range display of the other quartz substrate 10 (frame portion 16) by a two-dot chain line is also omitted so as not to be complicated. It is.

ついで、上記と同様の方法で、枠部16のコーナー部16eの一方の主面16aに、第1の凹溝18を枠部16の内側と外側とを結ぶように形成し、他方の主面16bに、第2の凹溝19を枠部16の内側と外側とを結ぶように形成する。   Next, in the same manner as described above, the first concave groove 18 is formed on one main surface 16a of the corner portion 16e of the frame portion 16 so as to connect the inside and the outside of the frame portion 16, and the other main surface. A second concave groove 19 is formed in 16 b so as to connect the inner side and the outer side of the frame portion 16.

ついで、上記と同様の方法で、平面視において、一の枠部16の第1の凹溝18と、一の枠部16に隣接して形成される他の枠部16の第2の凹溝19とを切り欠く円形形状の第2の貫通孔250を各コーナー部16eに形成する。なお、第2の貫通孔250は、個片の水晶基板10における切り欠き部16dとなる。なお、上記各形成作業の順序は入れ替わってもよい。また、第2の貫通孔250の形状は楕円形、矩形、多角形などでもよい。   Next, in the same manner as described above, the first concave groove 18 of one frame portion 16 and the second concave groove of another frame portion 16 formed adjacent to the one frame portion 16 in plan view. A circular second through hole 250 is formed in each corner portion 16e. The second through hole 250 serves as a notch 16d in the individual quartz substrate 10. Note that the order of the above forming operations may be changed. The shape of the second through hole 250 may be an ellipse, a rectangle, a polygon, or the like.

ついで、スパッタ、メッキなどの成膜方法により、振動片部11に励振電極14,15を形成し、第1の引き出し電極14aを腕部17aを経由して第1の凹溝18に形成し、第2の引き出し電極15aを腕部17b、枠部16の内側の側壁16cを経由して第2の凹溝19に形成する。また、同様の方法で、第2の貫通孔250の側壁に金属膜を形成する。なお、この金属膜は、振動片部11の発振周波数測定などに用いる。   Next, the excitation electrodes 14 and 15 are formed on the vibration piece portion 11 by a film formation method such as sputtering or plating, and the first extraction electrode 14a is formed in the first groove 18 via the arm portion 17a. The second lead electrode 15a is formed in the second concave groove 19 via the arm portion 17b and the side wall 16c inside the frame portion 16. In addition, a metal film is formed on the side wall of the second through hole 250 by the same method. This metal film is used for measuring the oscillation frequency of the resonator element 11.

枠部加工工程後、励振電極14,15の微量エッチングなどにより振動片部11の発振周波数の合わせ込みを行う。
なお、第1の蓋体ウエハ220においては、平面視において、水晶基板ウエハ210に形成された一の枠部16の第1の凹溝18と、一の枠部16に隣接して形成された他の枠部16の第2の凹溝19とに重なる(水晶基板ウエハ210の第2の貫通孔250に重なる)第1の貫通孔260をサンドブラスト加工などの方法により必要数形成する。なお、第1の貫通孔260は、個片の第1の蓋体20における切り欠き部22となる。また、第1の貫通孔260の形状は楕円形、矩形、多角形などでもよい。
なお、第2の蓋体ウエハ230においては、所定の厚さで所定の表面粗さの鏡面状態に仕上げた段階で、活性化処理工程に移行する。
After the frame processing step, the oscillation frequency of the resonator element 11 is adjusted by a small amount of etching of the excitation electrodes 14 and 15.
The first lid wafer 220 is formed adjacent to the first concave groove 18 of the one frame portion 16 formed in the quartz substrate wafer 210 and the one frame portion 16 in plan view. The required number of first through holes 260 that overlap with the second concave grooves 19 of the other frame portions 16 (overlap with the second through holes 250 of the quartz substrate wafer 210) are formed by a method such as sandblasting. The first through-hole 260 serves as the cutout portion 22 in the individual first lid body 20. The shape of the first through hole 260 may be an ellipse, a rectangle, a polygon, or the like.
In the second lid wafer 230, the process proceeds to the activation process at the stage where the mirror surface is finished with a predetermined thickness and a predetermined surface roughness.

「活性化処理工程」
ついで、図示しない照射装置などを用いて、真空チャンバ内に酸素ガスを供給し、高周波電圧を加えて酸素プラズマを発生させ、第1の蓋体ウエハ220の一方の面221及び第2の蓋体ウエハ230の一方の面231に酸素プラズマ照射する。ついで、同様の方法で窒素ガスを用いて窒素プラズマを発生させ、窒素イオンを除去して窒素ラジカル照射し、第1の蓋体ウエハ220の一方の面221及び第2の蓋体ウエハ230の一方の面231を活性化処理する。
"Activation process"
Next, an oxygen gas is supplied into the vacuum chamber using an irradiation apparatus (not shown), and a high frequency voltage is applied to generate oxygen plasma, so that one surface 221 of the first lid wafer 220 and the second lid body are generated. One surface 231 of the wafer 230 is irradiated with oxygen plasma. Next, nitrogen plasma is generated using a nitrogen gas in the same manner, nitrogen ions are removed and nitrogen radical irradiation is performed, and one surface 221 of the first lid wafer 220 and one of the second lid wafer 230 are irradiated. The surface 231 is activated.

ついで、水晶基板ウエハ210の両主面16a,16bを窒素ラジカル照射により、活性化処理する。なお、水晶基板ウエハ210の両主面16a,16bを窒素ラジカル照射ではなく、硫酸過水に浸漬し、親水化処理してもよい。   Next, both main surfaces 16a and 16b of the quartz substrate wafer 210 are activated by nitrogen radical irradiation. It should be noted that both the main surfaces 16a and 16b of the quartz substrate wafer 210 may be hydrophilized by immersing in sulfuric acid / hydrogen peroxide instead of nitrogen radical irradiation.

「接合工程」
ついで、図3、図4(a)に示すように、常温無加圧の状態で、第2の蓋体ウエハ230を他方の面232が載置面になるようにして作業台などに載置し、第2の蓋体ウエハ230の一方の面231に、水晶基板ウエハ210の他方の主面16bを重ね合わせる。
ついで、水晶基板ウエハ210の一方の主面16aの任意の部分を押圧する。このとき、水晶基板ウエハ210の他方の主面16bは、複数の島状に分断されることなく、全領域で連続した状態で形成されている。
これにより、2つの面231,16bの直接接合が素早く広がり、第2の蓋体ウエハ230の一方の面231と水晶基板ウエハ210の他方の主面16bとが、全接合領域に亘り直接接合される。
"Joining process"
Next, as shown in FIG. 3 and FIG. 4A, the second lid wafer 230 is placed on a work table or the like with the other surface 232 serving as a placement surface in a non-pressurized state at room temperature. Then, the other main surface 16 b of the quartz substrate wafer 210 is superimposed on one surface 231 of the second lid wafer 230.
Next, an arbitrary portion of one main surface 16a of the quartz substrate wafer 210 is pressed. At this time, the other main surface 16b of the quartz substrate wafer 210 is formed in a continuous state in the entire region without being divided into a plurality of island shapes.
Thereby, the direct bonding of the two surfaces 231 and 16b spreads quickly, and the one surface 231 of the second lid wafer 230 and the other main surface 16b of the quartz substrate wafer 210 are directly bonded over the entire bonding region. The

ついで、水晶基板ウエハ210の一方の主面16aに、第1の蓋体ウエハ220の一方の面221を、第1の蓋体ウエハ220の第1の貫通孔260と水晶基板ウエハ210の第2の貫通孔250とが重なるように重ね合わせる。
ついで、図4(a)に矢印で示すように第1の蓋体ウエハ220の他方の面223の任意の部分を押圧する。このとき、水晶基板ウエハ210の一方の主面16aは、複数の島状に分断されることなく全領域で連続した状態で形成されている。
これにより、2つの面221,16aの直接接合が素早く広がり、水晶基板ウエハ210の一方の主面16aと第1の蓋体ウエハ220の一方の面221とが、全接合領域に亘り直接接合される。なお、接合後にプレス機でウエハ全体を均一にプレスすると、より接合性が向上する。
Then, one main surface 16a of the quartz substrate wafer 210 is provided with one surface 221 of the first lid wafer 220, the first through-hole 260 of the first lid wafer 220, and the second surface of the quartz substrate wafer 210. The through holes 250 are overlapped with each other.
Then, an arbitrary portion of the other surface 223 of the first lid wafer 220 is pressed as indicated by an arrow in FIG. At this time, one main surface 16a of the quartz substrate wafer 210 is formed in a continuous state in the entire region without being divided into a plurality of islands.
Thereby, the direct bonding of the two surfaces 221 and 16a spreads quickly, and the one main surface 16a of the quartz substrate wafer 210 and the one surface 221 of the first lid wafer 220 are directly bonded over the entire bonding region. The In addition, if the whole wafer is pressed uniformly with a press after bonding, the bondability is further improved.

接合後、200℃で2時間以上のアニール処理を行う。これにより、各ウエハが直接接合されてなる水晶振動子ウエハ201を得る。
なお、上記重ね合わせ作業は大気中で行うのが好ましいが、真空中、不活性ガス中で行うことも可能である。
After bonding, annealing is performed at 200 ° C. for 2 hours or more. As a result, a crystal resonator wafer 201 in which the respective wafers are directly bonded is obtained.
The superposition operation is preferably performed in the atmosphere, but can also be performed in a vacuum or in an inert gas.

接合工程後、図4(b)に示すように、スパッタ、メッキなどの成膜方法により第1の蓋体ウエハ220の他方の面223と各第1の貫通孔260の側壁222とに亘って、各水晶振動子1ごとに対になっている外部接続端子24a,24bを形成する。
なお、図1、図2、図6では、外部接続端子24a,24b形成時に、他の部分に付着する金属膜を省略してある。
After the bonding step, as shown in FIG. 4B, the other surface 223 of the first lid wafer 220 and the side wall 222 of each first through hole 260 are formed by a film forming method such as sputtering or plating. A pair of external connection terminals 24a and 24b is formed for each crystal resonator 1.
In FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 6, when forming the external connection terminals 24a and 24b, the metal film attached to other portions is omitted.

「封止工程」
ついで、図5(a)に示すように、第1の蓋体ウエハ220の各第1の貫通孔260に、各水晶振動子1に分割したときの導電性を有する封止部材40となる金属ボール240を挿入する。なお、金属ボール240は、はんだ、金とゲルマニウムとの合金などの低融点金属からなる。
"Sealing process"
Next, as shown in FIG. 5A, a metal that becomes a sealing member 40 having conductivity when divided into each crystal resonator 1 in each first through-hole 260 of the first lid wafer 220. Insert the ball 240. The metal ball 240 is made of a low melting point metal such as solder or an alloy of gold and germanium.

ついで、図示しないYAG(Yttrium Aluminum Garnet)レーザ、半導体レーザ、又はハロゲンランプ等を照射して金属ボール240を溶解し、各第1の貫通孔260から水晶振動子ウエハ201の内部へ充填する。このとき、図6(a)に示すように、溶解した金属ボール240は、各第1の貫通孔260と水晶基板ウエハ210の各第2の貫通孔250との各重なり部270に充填され、各第1の凹溝18及び各第2の凹溝19が封止される。   Then, a metal ball 240 is melted by irradiating a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser, a semiconductor laser, a halogen lamp, or the like (not shown), and filled into the quartz vibrator wafer 201 from each first through hole 260. At this time, as shown in FIG. 6A, the melted metal balls 240 are filled in the overlapping portions 270 of the first through holes 260 and the second through holes 250 of the quartz substrate wafer 210, Each first groove 18 and each second groove 19 are sealed.

これにより、溶解した金属ボール240を介して、一の水晶振動子部分の、外部接続端子24aと第1の凹溝18に形成されている第1の引き出し電極14aとが電気的に接続され、隣接する他の水晶振動子部分の、外部接続端子24bと第2の凹溝19に形成されている第2の引き出し電極15aとが電気的に接続される。   As a result, the external connection terminal 24a and the first lead electrode 14a formed in the first concave groove 18 are electrically connected to each other through the melted metal ball 240, The external connection terminal 24b and the second lead electrode 15a formed in the second concave groove 19 are electrically connected to another adjacent crystal unit.

「分割工程」
ついで、図5(b)、図6(a)に示すように、水晶振動子ウエハ201を、各第1の貫通孔260と各第2の貫通孔250との各重なり部270を分断する分割線Lに沿ってダイシングにより個片の水晶振動子1に分割して、図1に示す水晶振動子1を得る。その後、各種信頼性などの特性評価、検査を行う。
"Division process"
Next, as shown in FIGS. 5B and 6A, the crystal resonator wafer 201 is divided so as to divide each overlapping portion 270 between each first through hole 260 and each second through hole 250. The crystal unit 1 shown in FIG. 1 is obtained by dividing the crystal unit 1 into individual crystal units 1 by dicing along the line L. After that, various reliability evaluations and inspections are performed.

上述したように、本実施形態の水晶振動子1の製造方法(以下、本製造方法という)は、水晶基板ウエハ210の各枠部16に、各枠部16の内側と外側とを結ぶ、一方の主面16a側の第1の凹溝18と、他方の主面16b側の第2の凹溝19とを形成する。そして、水晶基板ウエハ210の一方の主面16aに、第1の蓋体ウエハ220の一方の面221を直接接合し、他方の主面16bに、第2の蓋体ウエハ230の一方の面231を直接接合する。   As described above, the method for manufacturing the crystal resonator 1 according to the present embodiment (hereinafter referred to as the present manufacturing method) connects each frame portion 16 of the quartz substrate wafer 210 to the inside and the outside of each frame portion 16. The first groove 18 on the main surface 16a side and the second groove 19 on the other main surface 16b side are formed. Then, one surface 221 of the first lid wafer 220 is directly bonded to one main surface 16a of the quartz substrate wafer 210, and one surface 231 of the second lid wafer 230 is bonded to the other main surface 16b. Are joined directly.

これにより、本製造方法は、各第1の凹溝18が水晶基板ウエハ210の一方の主面16aに形成され、各第2の凹溝19が他方の主面16bに形成されていることから、水晶基板ウエハ210の一方の主面16a及び他方の主面16bが、各第1の凹溝18または各第2の凹溝19で複数の島状に分断されず、連続した状態で形成されている。   Thus, in the present manufacturing method, each first concave groove 18 is formed on one main surface 16a of the quartz substrate wafer 210, and each second concave groove 19 is formed on the other main surface 16b. The main surface 16a and the other main surface 16b of the quartz substrate wafer 210 are formed in a continuous state without being divided into a plurality of island shapes by the first concave grooves 18 or the second concave grooves 19. ing.

このことから、本製造方法は、第2の蓋体ウエハ230の一方の面231と水晶基板ウエハ210の他方の主面16bとの直接接合の際に、水晶基板ウエハ210の一方の主面16aの任意の部分を押圧することにより、第2の蓋体ウエハ230の一方の面231と水晶基板ウエハ210の他方の主面16bとの直接接合が素早く広がり、全接合領域を一括して接合することができる。
また、第1の蓋体ウエハ220と水晶基板ウエハ210との直接接合も、第1の蓋体ウエハ220の他方の面223の任意の部分を押圧することにより、上記と同様に、全接合領域を一括して接合することができる。
Therefore, in the present manufacturing method, one main surface 16a of the quartz substrate wafer 210 is directly bonded to one surface 231 of the second lid wafer 230 and the other main surface 16b of the quartz substrate wafer 210. By directly pressing any part of the wafer, direct bonding between the one surface 231 of the second lid wafer 230 and the other main surface 16b of the quartz substrate wafer 210 spreads quickly, and all the bonding regions are bonded together. be able to.
In addition, the direct bonding of the first lid wafer 220 and the quartz substrate wafer 210 can be performed by pressing any part of the other surface 223 of the first lid wafer 220 in the same manner as described above. Can be joined together.

これにより、本製造方法は、ウエハ状態で水晶振動子1を升目状に多数形成し、取り数を多くしても、各接合面がそれぞれ連続した状態で形成されていることから、接合作業が容易になり生産性が向上する。   As a result, in this manufacturing method, a large number of crystal resonators 1 are formed in a wafer state in a wafer state, and even if the number is increased, each bonding surface is formed in a continuous state. It becomes easy and productivity improves.

また、本製造方法は、各第1の凹溝18が水晶基板ウエハ210の一方の主面16aに形成され、各第2の凹溝19が他方の主面16bに形成されている。このことから、本製造方法は、いずれか一方の主面16a(16b)にのみ2つの凹溝18,19が形成されている場合と比較して、直接接合の際に、水晶基板ウエハ210の一方の主面16a側と他方の主面16b側とで接合強度の均衡を取りやすい。これにより、本製造方法は、水晶振動子1の衝撃が加わる方向による耐衝撃性能のばらつきを抑制できる。   Further, in this manufacturing method, each first groove 18 is formed on one main surface 16a of the quartz substrate wafer 210, and each second groove 19 is formed on the other main surface 16b. Therefore, in this manufacturing method, compared with the case where the two concave grooves 18 and 19 are formed only on one of the main surfaces 16a (16b), the quartz substrate wafer 210 is directly bonded. It is easy to balance the bonding strength between the one main surface 16a side and the other main surface 16b side. Thereby, this manufacturing method can suppress the dispersion | variation in the impact resistance performance by the direction where the impact of the crystal oscillator 1 is added.

また、本製造方法は、各第1の貫通孔260と各第2の貫通孔250との各重なり部270に金属ボール240を溶解し、充填することから、各第1の凹溝18及び各第1の凹溝18に隣接する各第2の凹溝19を封止することで、隣り合う各水晶振動子1の封止が一括してできる。   Further, in the present manufacturing method, the metal ball 240 is melted and filled in each overlapping portion 270 between each first through hole 260 and each second through hole 250, so that each first concave groove 18 and each each By sealing each second groove 19 adjacent to the first groove 18, the adjacent crystal units 1 can be sealed together.

また、本製造方法は、各重なり部270に金属ボール240を溶解し、充填することで、一の水晶振動子1の外部接続端子24aと第1の凹溝18に形成されている第1の引き出し電極14aとを電気的に接続し、隣接する他の水晶振動子1の外部接続端子24bと第2の凹溝19に形成されている第2の引き出し電極15aとを電気的に接続することが、一括してできる。   Further, in the present manufacturing method, the first ball formed in the external connection terminal 24a and the first concave groove 18 of one crystal resonator 1 is obtained by melting and filling the metal ball 240 in each overlapping portion 270. The lead electrode 14a is electrically connected, and the external connection terminal 24b of another adjacent crystal resonator 1 and the second lead electrode 15a formed in the second groove 19 are electrically connected. But you can do it all at once.

また、本製造方法は、水晶振動子ウエハ201を、各重なり部270を分断する分割線Lに沿って個片の水晶振動子1に分割することから、個々の水晶振動子1の側面に露出した封止部材40部分を、外部部材への実装時に、特性検査用などのキャスタレーションとして兼用させることができる。   Further, in the present manufacturing method, the crystal resonator wafer 201 is divided into the individual crystal resonators 1 along the dividing line L that divides each overlapping portion 270, so that it is exposed to the side surface of each crystal resonator 1. The sealed sealing member 40 can be used as a castellation for characteristic inspection or the like when mounted on an external member.

また、本製造方法は、各ウエハが同一カット角で切り出された水晶板であって、接合工程において、各ウエハを同一方位で直接接合することから、各ウエハの線膨張係数の違いに起因する、温度変化時における水晶基板ウエハ210の応力の発生がない。したがって、本製造方法は、温度変化に伴う発振周波数の変化が少ない、温度特性の優れた水晶振動子1を提供することができる。   In addition, this manufacturing method is a crystal plate in which each wafer is cut at the same cut angle, and each wafer is directly bonded in the same direction in the bonding process, which is caused by a difference in linear expansion coefficient of each wafer. There is no generation of stress in the quartz substrate wafer 210 when the temperature changes. Therefore, the present manufacturing method can provide the crystal resonator 1 having excellent temperature characteristics with little change in oscillation frequency due to temperature change.

なお、本製造方法では、活性化処理工程で、第1の蓋体ウエハ220の一方の面221及び第2の蓋体ウエハ230の一方の面231に酸素プラズマ照射及び窒素ラジカル照射を行ったが、これに限定するものではなく、酸素プラズマ照射のみでもよく、窒素ラジカル照射のみでもよい。また、その後酸素ラジカル照射してもよい。
また、水晶基板ウエハ210の両主面16a,16bに窒素ラジカル照射を行ったが、これに限定するものではなく、酸素ラジカル照射でもよく、窒素ラジカル照射及び酸素ラジカル照射の両方を行ってもよい。いずれの場合も、酸素、窒素のイオンまたはラジカルの付着により各接合面が活性化される。
In this manufacturing method, oxygen plasma irradiation and nitrogen radical irradiation were performed on one surface 221 of the first lid wafer 220 and one surface 231 of the second lid wafer 230 in the activation process. However, the present invention is not limited to this, and only oxygen plasma irradiation or nitrogen radical irradiation may be used. Moreover, you may irradiate oxygen radical after that.
Moreover, although nitrogen radical irradiation was performed to both main surface 16a, 16b of the quartz substrate wafer 210, it is not limited to this, Oxygen radical irradiation may be sufficient and both nitrogen radical irradiation and oxygen radical irradiation may be performed. . In either case, each bonding surface is activated by the attachment of oxygen or nitrogen ions or radicals.

なお、本製造方法の接合工程における各ウエハの直接接合の手順は、上記手順に限定するものではない。例えば、水晶基板ウエハ210を一方の主面16aが載置面になるようにして作業台などに載置し、水晶基板ウエハ210の他方の主面16bに、第2の蓋体ウエハ230の一方の面231を重ね合わせる。そして、第2の蓋体ウエハ230の他方の面232の任意の部分を押圧して、第2の蓋体ウエハ230の一方の面231と水晶基板ウエハ210の他方の主面16bとを直接接合してもよい。
また、水晶基板ウエハ210と第1の蓋体ウエハ220との直接接合を先に行ってもよく、各ウエハを一括して直接接合してもよい。
In addition, the procedure of direct bonding of each wafer in the bonding process of this manufacturing method is not limited to the above procedure. For example, the quartz substrate wafer 210 is placed on a work table or the like so that one principal surface 16a becomes a placement surface, and one of the second lid wafers 230 is placed on the other principal surface 16b of the quartz substrate wafer 210. The surface 231 is overlapped. Then, an arbitrary portion of the other surface 232 of the second lid wafer 230 is pressed to directly bond one surface 231 of the second lid wafer 230 and the other main surface 16b of the quartz substrate wafer 210. May be.
Further, the quartz substrate wafer 210 and the first lid wafer 220 may be directly bonded first, or the respective wafers may be directly bonded together.

なお、本製造方法では、第1の蓋体ウエハ220の外部接続端子24a,24bを接合工程後に形成していたが、これに限定するものではなく、接合工程前に形成してもよい。このとき、図6(b)に示すように、水晶振動子ウエハ301の水晶基板ウエハ310の各第2の貫通孔350の径D2を、第1の蓋体ウエハ220の各第1の貫通孔260の径D1よりも大きく形成しておく。   In this manufacturing method, the external connection terminals 24a and 24b of the first lid wafer 220 are formed after the joining step, but the present invention is not limited to this, and may be formed before the joining step. At this time, as shown in FIG. 6B, the diameter D2 of each second through-hole 350 of the crystal substrate wafer 310 of the crystal resonator wafer 301 is set to each first through-hole of the first lid wafer 220. It is formed larger than the diameter D1 of 260.

これにより、本製造方法は、接合工程前に第1の蓋体ウエハ220に外部接続端子24a,24bを形成する際の、外部接続端子24a,24bの一方の面221側への回り込み部分を回避することで、水晶基板ウエハ310の一方の主面16aへ、第1の蓋体ウエハ220の一方の面221を直接接合できる。   Thereby, this manufacturing method avoids the wraparound portion to the one surface 221 side of the external connection terminals 24a and 24b when the external connection terminals 24a and 24b are formed on the first lid wafer 220 before the bonding step. Thus, the one surface 221 of the first lid wafer 220 can be directly bonded to the one main surface 16 a of the quartz substrate wafer 310.

上記本製造方法の説明の中で述べたように、本実施形態の水晶基板ウエハ210は、各第1の凹溝18が一方の主面16aに形成され、各第2の凹溝19が他方の主面16bに形成されている。これにより、水晶基板ウエハ210は、一方の主面16a及び他方の主面16bが第1の凹溝18または第2の凹溝19で複数の島状に分断されることなく、連続した状態で形成される。   As described in the above description of the manufacturing method, in the quartz substrate wafer 210 of the present embodiment, each first groove 18 is formed on one main surface 16a, and each second groove 19 is the other. The main surface 16b is formed. Thereby, the quartz substrate wafer 210 is in a state in which one main surface 16a and the other main surface 16b are not divided into a plurality of island shapes by the first groove 18 or the second groove 19 in a continuous state. It is formed.

このことから、水晶基板ウエハ210は、他のウエハとの直接接合の際に、水晶基板ウエハ210または重ね合わせた他のウエハの外面の任意の部分を押圧することにより、重ね合わせた他のウエハとの直接接合が素早く広がり、全接合領域を一括して接合することができる。   Therefore, when the quartz substrate wafer 210 is directly bonded to another wafer, the quartz substrate wafer 210 is pressed to any other part of the outer surface of the quartz substrate wafer 210 or the other wafer so as to overlap the other wafer. The direct bonding to and quickly spreads, and the entire bonding area can be bonded together.

また、水晶基板ウエハ210は、各第1の凹溝18が一方の主面16aに形成され、各第2の凹溝19が他方の主面16bに形成されている。これにより、水晶基板ウエハ210は、いずれか一方の主面16a(16b)にのみ2つの凹溝18,19が形成されている場合と比較して、他のウエハとの直接接合の際に、水晶基板ウエハ210の一方の主面16a側と他方の主面16b側とで接合強度の均衡を取りやすい。   Further, in the quartz substrate wafer 210, each first concave groove 18 is formed on one main surface 16a, and each second concave groove 19 is formed on the other main surface 16b. Thereby, when the quartz substrate wafer 210 is directly bonded to another wafer as compared with the case where the two concave grooves 18 and 19 are formed only on one of the main surfaces 16a (16b), It is easy to balance the bonding strength between the one main surface 16a side and the other main surface 16b side of the quartz substrate wafer 210.

なお、本実施形態では、圧電基板ウエハとしての水晶基板ウエハ210をATカット水晶板としたが、これに限定するものではなく、タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板などとしてもよい。また、第1の蓋体ウエハ220及び第2の蓋体ウエハ230をATカット水晶板としたが、これに限定するものではなく、ガラス板などを用いてもよい。なお、ガラス板を用いる場合には、直接接合を補助するためにTEOS(Tetraethoxysilane:テトラエトキシシラン)、アモルファスシリコンなどの薄膜を、ガラス板の接合面に形成するのが好ましい。   In this embodiment, the quartz substrate wafer 210 as the piezoelectric substrate wafer is an AT-cut quartz plate. However, the present invention is not limited to this, and may be a lithium tantalate substrate, a lithium niobate substrate, or the like. Further, although the first lid wafer 220 and the second lid wafer 230 are AT-cut quartz plates, the present invention is not limited to this, and glass plates or the like may be used. When a glass plate is used, it is preferable to form a thin film such as TEOS (Tetraethoxysilane) or amorphous silicon on the bonding surface of the glass plate in order to assist direct bonding.

本実施形態の水晶振動子の概略構成を示す構成図。The block diagram which shows schematic structure of the crystal oscillator of this embodiment. 本実施形態の水晶振動子の断面図。Sectional drawing of the crystal oscillator of this embodiment. 本実施形態の水晶振動子の製造方法について模式的に示した説明図。Explanatory drawing which showed typically about the manufacturing method of the crystal oscillator of this embodiment. 本実施形態の水晶振動子の製造方法について模式的に示した説明図。Explanatory drawing which showed typically about the manufacturing method of the crystal oscillator of this embodiment. 本実施形態の水晶振動子の製造方法について模式的に示した説明図。Explanatory drawing which showed typically about the manufacturing method of the crystal oscillator of this embodiment. 本実施形態の水晶振動子の製造方法について模式的に示した説明図。Explanatory drawing which showed typically about the manufacturing method of the crystal oscillator of this embodiment. 従来技術のウエハ状態での圧電振動子の概略構成を示す構成図。The block diagram which shows schematic structure of the piezoelectric vibrator in the wafer state of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

11…振動片部、14,15…励振電極、14a…第1の引き出し電極、15a…第2の引き出し電極、16…水晶基板ウエハの各枠部、16a…水晶基板ウエハの一方の主面、16b…水晶基板ウエハの他方の主面、17a,17b…腕部、18…第1の凹溝、19…第2の凹溝、210…圧電基板ウエハとしての水晶基板ウエハ、220…第1の蓋体ウエハ、221…第1の蓋体ウエハの一方の面、230…第2の蓋体ウエハ、231…第2の蓋体ウエハの一方の面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Vibrating piece part, 14, 15 ... Excitation electrode, 14a ... 1st extraction electrode, 15a ... 2nd extraction electrode, 16 ... Each frame part of quartz substrate wafer, 16a ... One main surface of quartz substrate wafer, 16b ... the other main surface of the quartz substrate wafer, 17a, 17b ... arms, 18 ... first concave groove, 19 ... second concave groove, 210 ... quartz substrate wafer as piezoelectric substrate wafer, 220 ... first Lid wafer, 221... One surface of the first lid wafer, 230... Second lid wafer, 231.

Claims (8)

主面に励振電極が形成された振動片部と、該振動片部の周囲を囲むとともに前記振動片部を支持する枠部と、を備える圧電基板が、前記圧電基板の一方の主面側を覆う第1の蓋体と前記圧電基板の他方の主面側を覆う第2の蓋体とに接合され、前記第1の蓋体と前記第2の蓋体との間の空間に、前記圧電基板の振動片部が配置される圧電振動子の製造方法であって、
前記圧電基板が複数形成された圧電基板ウエハの各前記圧電基板の枠部に、該枠部の内側と外側とを結ぶ、前記一方の主面側の第1の凹溝と、前記他方の主面側の第2の凹溝とを形成し、前記振動片部の一方の主面側の前記励振電極から引き出された第1の引き出し電極を、前記第1の凹溝に形成し、前記振動片部の他方の主面側の前記励振電極から引き出された第2の引き出し電極を、前記第2の凹溝に形成する工程を含む枠部加工工程と、
前記第1の蓋体が複数形成された第1の蓋体ウエハ及び前記第2の蓋体が複数形成された第2の蓋体ウエハの少なくとも一方の面及び前記圧電基板ウエハの両主面を活性化処理する活性化処理工程と、
前記圧電基板ウエハの一方の主面に、前記第1の蓋体ウエハの前記活性化処理された一方の面を直接接合し、前記圧電基板ウエハの他方の主面に、前記第2の蓋体ウエハの前記活性化処理された一方の面を直接接合する接合工程と、
前記圧電基板ウエハの各前記第1の凹溝及び各前記第2の凹溝を封止する封止工程と、
前記封止工程後、各前記ウエハが直接接合されてなる圧電振動子ウエハを個片の圧電振動子に分割する分割工程と、を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
A piezoelectric substrate comprising a vibrating piece portion having an excitation electrode formed on a main surface and a frame portion surrounding the vibrating piece portion and supporting the vibrating piece portion is provided on one main surface side of the piezoelectric substrate. A first lid that covers and a second lid that covers the other main surface side of the piezoelectric substrate are joined to each other, and the piezoelectric is placed in a space between the first lid and the second lid. A method of manufacturing a piezoelectric vibrator in which a vibrating piece portion of a substrate is disposed,
The first concave groove on the one main surface side connecting the inner side and the outer side of the frame portion to the frame portion of each piezoelectric substrate of the piezoelectric substrate wafer on which a plurality of the piezoelectric substrates are formed, and the other main substrate side A second lead groove on the surface side is formed, and a first lead electrode drawn from the excitation electrode on one main surface side of the vibrating piece portion is formed in the first groove, and the vibration A frame processing step including a step of forming, in the second concave groove, a second extraction electrode extracted from the excitation electrode on the other main surface side of the one portion;
At least one surface of a first lid wafer having a plurality of the first lids and a second lid wafer having a plurality of the second lids, and both main surfaces of the piezoelectric substrate wafer. An activation treatment step for activation treatment;
The first surface of the first lid wafer is directly bonded to one main surface of the piezoelectric substrate wafer, and the second lid is bonded to the other main surface of the piezoelectric substrate wafer. A bonding step of directly bonding the activated one side of the wafer;
A sealing step of sealing each of the first and second concave grooves of the piezoelectric substrate wafer;
A method of manufacturing a piezoelectric vibrator, comprising: a step of dividing a piezoelectric vibrator wafer formed by directly bonding the wafers into individual piezoelectric vibrators after the sealing step.
請求項1に記載の圧電振動子の製造方法において、前記第1の蓋体ウエハが、平面視において、前記圧電基板ウエハに形成される一の枠部の第1の凹溝と、前記一の枠部に隣接して形成される他の枠部の第2の凹溝とに重なる第1の貫通孔を複数備え、
前記圧電基板ウエハが、平面視において、隣接する前記一の枠部の第1の凹溝と前記他の枠部の第2の凹溝とを切り欠く第2の貫通孔を複数備え、
前記接合工程において、前記第1の蓋体ウエハと前記圧電基板ウエハとを、各前記第1の貫通孔と各前記第2の貫通孔とが重なるように直接接合し、
前記接合工程後、前記封止工程において、各前記第1の貫通孔と各前記第2の貫通孔との各重なり部に封止部材を充填し、前記封止部材により各前記第1の凹溝及び各前記第2の凹溝を封止することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
2. The method for manufacturing a piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the first lid wafer has a first concave groove of one frame portion formed on the piezoelectric substrate wafer in a plan view, and the first lid wafer. A plurality of first through holes that overlap with the second concave groove of another frame portion formed adjacent to the frame portion,
The piezoelectric substrate wafer includes a plurality of second through holes that cut out the first concave groove of the adjacent one frame portion and the second concave groove of the other frame portion in plan view,
In the bonding step, the first lid wafer and the piezoelectric substrate wafer are directly bonded so that the first through holes and the second through holes overlap with each other,
After the joining step, in the sealing step, a sealing member is filled in each overlapping portion of each first through hole and each second through hole, and each first recess is filled by the sealing member. A method for manufacturing a piezoelectric vibrator, wherein the groove and each of the second concave grooves are sealed.
請求項1または請求項2に記載の圧電振動子の製造方法において、前記枠部加工工程で前記第1の凹溝と前記第2の凹溝とを、前記圧電基板ウエハの各枠部のコーナー部に形成することを特徴とする圧電振動子の製造方法。   3. The method for manufacturing a piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein in the frame portion machining step, the first concave groove and the second concave groove are arranged at corners of the respective frame portions of the piezoelectric substrate wafer. A method for manufacturing a piezoelectric vibrator, characterized in that the piezoelectric vibrator is formed on a portion. 請求項2または請求項3に記載の圧電振動子の製造方法において、前記第1の蓋体ウエハが、該第1の蓋体ウエハの他方の面と各前記第1の貫通孔の側壁とに亘って、各前記圧電振動子ごとに対になっている外部接続端子を備え、
前記封止工程において、各前記第1の貫通孔と各前記第2の貫通孔との各前記重なり部に導電性を有する前記封止部材を充填することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
4. The method of manufacturing a piezoelectric vibrator according to claim 2, wherein the first lid wafer is formed on the other surface of the first lid wafer and a sidewall of each first through hole. In addition, each piezoelectric vibrator is provided with a pair of external connection terminals,
In the sealing step, the electrically conductive sealing member is filled in each overlapping portion between each of the first through holes and each of the second through holes. .
請求項2〜請求項4のいずれか一項に記載の圧電振動子の製造方法において、前記分割工程で前記圧電振動子ウエハを、各前記第1の貫通孔と各前記第2の貫通孔との各前記重なり部を分断する分割線に沿って前記個片の圧電振動子に分割することを特徴とする圧電振動子の製造方法。   5. The method for manufacturing a piezoelectric vibrator according to claim 2, wherein the piezoelectric vibrator wafer is divided into the first through holes and the second through holes in the dividing step. A method of manufacturing a piezoelectric vibrator, comprising: dividing the piezoelectric vibrator into individual piezoelectric vibrators along a dividing line that divides each of the overlapping portions. 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の圧電振動子の製造方法において、前記第1の蓋体ウエハ、前記第2の蓋体ウエハ及び前記圧電基板ウエハが、同一カット角で切り出された水晶板であって、
前記接合工程において、前記第1の蓋体ウエハ、前記第2の蓋体ウエハ及び前記圧電基板ウエハを同一方位で直接接合することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
5. The method for manufacturing a piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the first lid wafer, the second lid wafer, and the piezoelectric substrate wafer are cut out at the same cut angle. A crystal plate,
In the bonding step, the first lid wafer, the second lid wafer, and the piezoelectric substrate wafer are directly bonded in the same direction.
主面に励振電極が形成された振動片部と、該振動片部の周囲を囲むとともに前記振動片部を支持する枠部と、を備える圧電基板が複数形成され、前記圧電基板の一方の主面側を覆う第1の蓋体が複数形成された第1の蓋体ウエハと前記圧電基板の他方の主面側を覆う第2の蓋体が複数形成された第2の蓋体ウエハとの間に直接接合され、前記第1の蓋体ウエハと前記第2の蓋体ウエハとの間の空間に、各前記圧電基板の振動片部が配置される圧電基板ウエハであって、
各前記圧電基板の枠部に、該枠部の内側と外側とを結ぶ、前記一方の主面側の第1の凹溝と、前記他方の主面側の第2の凹溝とが形成され、
前記振動片部の一方の主面側の前記励振電極から引き出された第1の引き出し電極が前記第1の凹溝に形成され、
前記振動片部の他方の主面側の前記励振電極から引き出された第2の引き出し電極が前記第2の凹溝に形成されていることを特徴とする圧電基板ウエハ。
A plurality of piezoelectric substrates each including a vibrating piece portion having an excitation electrode formed on a main surface and a frame portion surrounding the vibrating piece portion and supporting the vibrating piece portion are formed. A first lid wafer formed with a plurality of first lid bodies covering the surface side, and a second lid wafer formed with a plurality of second lid bodies covering the other main surface side of the piezoelectric substrate. A piezoelectric substrate wafer that is bonded directly between the first lid wafer and the second lid wafer, and wherein the vibrating piece portion of each piezoelectric substrate is disposed in a space between the first lid wafer and the second lid wafer,
A first concave groove on the one main surface side and a second concave groove on the other main surface side that connect the inner side and the outer side of the frame portion are formed in the frame portion of each piezoelectric substrate. ,
A first extraction electrode extracted from the excitation electrode on one main surface side of the vibration piece is formed in the first concave groove;
A piezoelectric substrate wafer, wherein a second extraction electrode extracted from the excitation electrode on the other main surface side of the vibration piece is formed in the second concave groove.
請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする圧電振動子。   A piezoelectric vibrator manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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