JP2009147849A - Piezoelectric vibrator manufacturing method, piezoelectric substrate wafer, and piezoelectric vibrator - Google Patents
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Abstract
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).
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
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
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
Thereby, the said manufacturing method is joining operation | work for every joined
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
In addition, all three parts are formed in a rectangular wafer shape with a size of several hundred pieces, and after predetermined processing, the
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
An
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
In the first
In addition, a
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
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
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
One
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
A metal such as chromium, nickel, or gold is formed on the
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
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
In the crystal resonator 1, one
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
At the same time, in the crystal resonator 1, the
The inside of the crystal unit 1 is hermetically sealed by a conductive sealing
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
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
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
For this reason, the crystal resonator 1 does not generate stress on the
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
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
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
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
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
「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
In FIG. 3, the
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
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
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
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
The
In the
「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
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
「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
Next, an arbitrary portion of one
Thereby, the direct bonding of the two
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
Then, an arbitrary portion of the
Thereby, the direct bonding of the two
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
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
In FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 6, when forming the
「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
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
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
「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
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
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
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
In addition, the direct bonding of the
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
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
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
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
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
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
Moreover, although nitrogen radical irradiation was performed to both
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
Further, the
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
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
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
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
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
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
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
Claims (8)
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.
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.
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. .
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.
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.
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JP2012060628A (en) * | 2010-08-07 | 2012-03-22 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Piezoelectric device and manufacturing method for the same |
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