JP2012235387A - Manufacturing method of piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面実装型の圧電デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a surface-mount type piezoelectric device.
圧電振動子などの圧電デバイスは、表面実装型(SMD:Surface Mounted Device)タイプのパッケージが主に用いられている。圧電デバイスは振動の安定のためにパッケージ内に気密封止されている。 As a piezoelectric device such as a piezoelectric vibrator, a surface mount type (SMD) type package is mainly used. The piezoelectric device is hermetically sealed in the package for vibration stabilization.
例えば、特許文献1に開示された圧電デバイスの製造方法では、パッケージ及び蓋体の前工程と、圧電振動片をパッケージに接合する接合工程と、蓋体とパッケージとを封止する蓋封止工程とを含む。なお、パッケージ及び蓋体の前工程では封止材焼結工程を含み、封止材焼結工程では320℃程度の温度で封止材が焼結される。 For example, in the method for manufacturing a piezoelectric device disclosed in Patent Document 1, a pre-process for a package and a lid, a joining step for joining a piezoelectric vibrating piece to a package, and a lid sealing step for sealing the lid and the package Including. The pre-process of the package and the lid includes a sealing material sintering process, and the sealing material is sintered at a temperature of about 320 ° C. in the sealing material sintering process.
しかしながら、特許文献1に開示された圧電デバイスの製造方法では、封止材を封止材焼結工程で封止材の転移点より高い320℃程度の温度で焼結すると、封止材の内部にガスや気泡が発生してしまう。これにより、封止材のパターンが崩れる。つまり、例えば発泡状態でパッケージと蓋体とを封止すれば、真空封止ができず、圧電振動片の振動特性に影響を与えるおそれがある。 However, in the piezoelectric device manufacturing method disclosed in Patent Document 1, when the sealing material is sintered at a temperature of about 320 ° C. higher than the transition point of the sealing material in the sealing material sintering step, the inside of the sealing material Gas and bubbles are generated. Thereby, the pattern of a sealing material collapses. That is, for example, if the package and the lid are sealed in a foamed state, vacuum sealing cannot be performed, which may affect the vibration characteristics of the piezoelectric vibrating piece.
本発明は、封止材の内部にガスや気泡が発生せず良好な振動特性を有する圧電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a piezoelectric device having good vibration characteristics without generating gas or bubbles inside a sealing material.
第1観点の圧電デバイスの製造方法は、 電圧の印加により振動する圧電振動片を用意する工程と、圧電振動片を収納する第1板及び第2板を用意する工程と、ガラス成分、バインダー及び溶剤を含み、第1板又は第2板に所定の転移点を有するガラス封止材を配置する工程と、ガラス封止材をバインダー及び溶剤が蒸散する蒸散温度まで加熱する第1加熱工程と、第1加熱工程後、ガラス封止材を蒸散温度よりも高くガラス成分の一部が結晶化する温度より低い温度まで加熱する第2加熱工程と、第1板と第2板とをガラス封止材により接合する接合工程と、を備える。 A method of manufacturing a piezoelectric device according to a first aspect includes a step of preparing a piezoelectric vibrating piece that vibrates by application of a voltage, a step of preparing a first plate and a second plate that house the piezoelectric vibrating piece, a glass component, a binder, A step of placing a glass sealant containing a solvent and having a predetermined transition point on the first plate or the second plate, a first heating step of heating the glass sealant to a transpiration temperature at which the binder and solvent evaporate, After the first heating step, the glass sealing material is glass-sealed, the second heating step for heating the glass sealing material to a temperature higher than the transpiration temperature and lower than the temperature at which part of the glass component crystallizes, and the first plate and the second plate. A joining step of joining with a material.
第2観点の圧電デバイスの製造方法は、電圧の印加により振動する圧電振動片と圧電振動片を囲む枠体と含む圧電板を用意する工程と、圧電板の枠体の一主面に接合される第1板を用意する工程と、圧電板の枠体の他主面に接合される第2板を用意する工程と、ガラス成分、バインダー及び溶剤を含み、枠体の一主面又は第1板、及び枠体の他主面又は第2板に所定の転移点を有するガラス封止材を配置する工程と、ガラス封止材をバインダー及び溶剤が蒸散する蒸散温度まで加熱する第1加熱工程と、第1加熱工程後、ガラス封止材を蒸散温度よりも高くガラス成分の一部が結晶化する温度より低い温度まで第2加熱工程と、第1板と圧電板と第2板とをガラス封止材により接合する接合工程と、を備える。 A method for manufacturing a piezoelectric device according to a second aspect includes a step of preparing a piezoelectric plate including a piezoelectric vibrating piece that vibrates by application of a voltage and a frame surrounding the piezoelectric vibrating piece, and is bonded to one main surface of the piezoelectric plate frame. Preparing a first plate, a step of preparing a second plate to be bonded to the other main surface of the frame of the piezoelectric plate, a glass plate, a binder, and a solvent. A step of arranging a glass sealing material having a predetermined transition point on the other main surface or the second plate of the plate and the frame, and a first heating step of heating the glass sealing material to a transpiration temperature at which the binder and solvent evaporate. And after the first heating step, the second heating step, the first plate, the piezoelectric plate and the second plate until the glass sealing material is higher than the transpiration temperature and lower than the temperature at which a part of the glass component is crystallized. A bonding step of bonding with a glass sealing material.
第3観点の圧電デバイスの製造方法において、第1加熱工程は、ガラス封止材を転移点の110%〜115%に加熱し、第2加熱工程は、ガラス封止材を転移点の125%〜133%に加熱する。 In the piezoelectric device manufacturing method according to the third aspect, the first heating step heats the glass sealing material to 110% to 115% of the transition point, and the second heating step sets the glass sealing material to 125% of the transition point. Heat to ~ 133%.
第4観点の圧電デバイスの製造方法において、第1板は複数のリッド部を含み、第2板は複数のベース部を含み、圧電振動片がリッド部及びベース部からなるパッケージ内に収納される。 In the piezoelectric device manufacturing method according to the fourth aspect, the first plate includes a plurality of lid portions, the second plate includes a plurality of base portions, and the piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package including the lid portion and the base portion. .
第5観点の圧電デバイスの製造方法において、第1板は複数のリッド部を含み、第2板は複数のベース部を含み、圧電板は複数の圧電振動片及び枠体を含み、圧電振動片がリッド部、枠体及びベース部からなるパッケージ内に収納される。 In the piezoelectric device manufacturing method according to the fifth aspect, the first plate includes a plurality of lid portions, the second plate includes a plurality of base portions, the piezoelectric plate includes a plurality of piezoelectric vibrating pieces and a frame, and the piezoelectric vibrating piece. Is housed in a package comprising a lid portion, a frame body and a base portion.
第6観点の圧電デバイスの製造方法において、転移点は295℃である。
第7観点の圧電デバイスの製造方法において、接合工程ではガラス封止材を転移点の120%〜125%に加熱して接合する。
In the piezoelectric device manufacturing method according to the sixth aspect, the transition point is 295 ° C.
In the piezoelectric device manufacturing method according to the seventh aspect, in the bonding step, the glass sealing material is heated to 120% to 125% of the transition point and bonded.
本発明は、封止材の内部にガスや気泡が発生せず良好な振動特性を有する圧電デバイスの製造方法が得られる。 The present invention provides a method for manufacturing a piezoelectric device having good vibration characteristics without generating gas or bubbles inside the sealing material.
本明細書では、圧電振動片としてATカットの水晶振動片が使われている。つまり、ATカットの水晶振動片は、主面(YZ面)が結晶軸(XYZ)のY軸に対して、X軸を中心としてZ軸からY軸方向に35度15分傾斜されている。このため、ATカットの水晶振動片のX軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をY’軸及びZ’軸として用いる。すなわち、本実施形態では圧電デバイスとしての水晶振動子の長手方向をX軸方向、水晶振動子の高さ方向をY’軸方向、X軸方向及びY’軸方向に垂直な方向をZ’軸方向として説明する。 In this specification, an AT-cut crystal vibrating piece is used as the piezoelectric vibrating piece. In other words, the AT-cut quartz crystal vibrating piece is inclined by 35 degrees 15 minutes from the Z axis to the Y axis centering on the X axis with respect to the Y axis of the crystal axis (XYZ). Therefore, new tilted axes are used as the Y ′ axis and the Z ′ axis with reference to the X-axis direction of the AT-cut quartz crystal vibrating piece. That is, in this embodiment, the longitudinal direction of the crystal resonator as a piezoelectric device is the X-axis direction, the height direction of the crystal resonator is the Y′-axis direction, and the direction perpendicular to the X-axis direction and the Y′-axis direction is the Z′-axis. This will be described as a direction.
(第1実施形態)
<第1水晶振動子100の全体構成>
第1水晶振動子100の全体構成について、図1及び図2を参照しながら説明する。
図1は第1水晶振動子100の分解斜視図で、図2は図1のA−A断面図である。
(First embodiment)
<Overall Configuration of First Crystal Resonator 100>
The overall configuration of the first crystal unit 100 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
1 is an exploded perspective view of the first crystal unit 100, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
図1に示されたように、第1水晶振動子100はリッド凹部111を有するリッド部11と、ベース凹部121を有するベース部12と、ベース部12に載置される水晶振動片10とを備える。 As shown in FIG. 1, the first crystal unit 100 includes a lid portion 11 having a lid concave portion 111, a base portion 12 having a base concave portion 121, and a crystal vibrating piece 10 placed on the base portion 12. Prepare.
水晶振動片10は、ATカットされた水晶片101により構成され、その水晶片101の中央付近の両主面に一対の励振電極102a、102bが対向して配置されている。また、励振電極102aには水晶片101の底面(−Y’側)の−X側まで伸びた引出電極103aが接続され、励振電極102bには水晶片101の底面(−Y’側)の+X側まで伸びた引出電極103bが接続されている。 The quartz crystal vibrating piece 10 is composed of an AT-cut quartz crystal piece 101, and a pair of excitation electrodes 102a and 102b are arranged to face both main surfaces near the center of the quartz crystal piece 101. Further, an extraction electrode 103a extending to the −X side of the bottom surface (−Y ′ side) of the crystal piece 101 is connected to the excitation electrode 102a, and + X on the bottom surface (−Y ′ side) of the crystal piece 101 is connected to the excitation electrode 102b. An extraction electrode 103b extending to the side is connected.
ここで、励振電極及び引出電極は例えば下地としてのクロム層が用いられ、クロム層の上面に金層が用いられる。なお、クロム層の厚さは例えば0.05μm〜0.1μmで、金層の厚さは例えば0.2μm〜2μmである。 Here, for the excitation electrode and the extraction electrode, for example, a chromium layer as a base is used, and a gold layer is used on the upper surface of the chromium layer. The chromium layer has a thickness of, for example, 0.05 μm to 0.1 μm, and the gold layer has a thickness of, for example, 0.2 μm to 2 μm.
ベース部12は、表面(+Y’側の面)にベース凹部121の周囲に形成された第1端面M1を有している。また、ベース部12はX軸方向の両側に貫通孔BH(図5を参照)を形成した際のZ’軸方向伸びたキャスタレーション122a、122bが形成されている。キャスタレーション122a、122bには側面電極123a、123bがそれぞれ形成されている。また、側面電極123aと電気的に接続された接続電極124aがベース部12の第1端面M1の−X側に形成されている。同様に、側面電極123bと電気的に接続された接続電極124bがベース部12の第1端面M1の+X側に形成されている。さらに、ベース部12は実装面(水晶振動子の実装面)M3に側面電極123a、123bとそれぞれ電気的に接続された一対の実装端子125a、125bを有している。ここで、ベース部12の側面電極、接続電極及び実装端子は水晶振動片10の励振電極及び引出電極と同じ構成である。 The base portion 12 has a first end face M1 formed around the base recess 121 on the surface (the surface on the + Y ′ side). Further, the base portion 12 is formed with castellations 122a and 122b extending in the Z′-axis direction when the through holes BH (see FIG. 5) are formed on both sides in the X-axis direction. Side electrodes 123a and 123b are formed on the castellations 122a and 122b, respectively. In addition, a connection electrode 124 a electrically connected to the side electrode 123 a is formed on the −X side of the first end face M <b> 1 of the base portion 12. Similarly, a connection electrode 124b that is electrically connected to the side electrode 123b is formed on the + X side of the first end face M1 of the base portion 12. Further, the base 12 has a pair of mounting terminals 125a and 125b electrically connected to the side electrodes 123a and 123b on the mounting surface (mounting surface of the crystal unit) M3. Here, the side electrode, the connection electrode, and the mounting terminal of the base portion 12 have the same configuration as the excitation electrode and the extraction electrode of the crystal vibrating piece 10.
図2に示されたように、ベース凹部121のX軸方向の長さは水晶振動片10のX軸方向の長さより短く形成される。このため、水晶振動片10を導電性接着剤13でベース部12に載置すると、水晶振動片10のX軸方向の両端がベース部12の第1端面M1に載置される。このとき、水晶振動片10の引出電極103a、103bがベース部12の接続電極124a、124bにそれぞれ電気的に接続される。これにより、実装端子125a、125bが側面電極123a、123b、接続電極124a、124b、導電性接着剤13及び引出電極103a、103bを介して励振電極102a、102bにそれぞれ電気的に接続される。つまり、実装端子125a、125bに交番電圧(正負を交番する電位)を印加したときに、水晶振動片10は厚みすべり振動する。 As shown in FIG. 2, the length of the base recess 121 in the X-axis direction is shorter than the length of the quartz crystal vibrating piece 10 in the X-axis direction. For this reason, when the crystal vibrating piece 10 is placed on the base portion 12 with the conductive adhesive 13, both ends of the crystal vibrating piece 10 in the X-axis direction are placed on the first end face M <b> 1 of the base portion 12. At this time, the extraction electrodes 103a and 103b of the crystal vibrating piece 10 are electrically connected to the connection electrodes 124a and 124b of the base portion 12, respectively. Thereby, the mounting terminals 125a and 125b are electrically connected to the excitation electrodes 102a and 102b via the side electrodes 123a and 123b, the connection electrodes 124a and 124b, the conductive adhesive 13, and the extraction electrodes 103a and 103b, respectively. That is, when an alternating voltage (a potential that alternates between positive and negative) is applied to the mounting terminals 125a and 125b, the quartz crystal vibrating piece 10 vibrates in thickness.
図1及び図2に示されたように、第1水晶振動子100はリッド部11のリッド凹部111とベース部12のベース凹部121によって水晶振動片10を収納するキャビティCTを形成する。キャビティCTは、不活性ガスで満たされたり又は真空状態に気密されたりする。 As shown in FIGS. 1 and 2, the first crystal resonator 100 forms a cavity CT for housing the crystal resonator element 10 by the lid recess 111 of the lid portion 11 and the base recess 121 of the base portion 12. The cavity CT is filled with an inert gas or hermetically sealed in a vacuum state.
リッド部11はその−Y’側にリッド凹部111の周囲に形成された第2端面M2を有している。また、リッド部11の第2端面M2とベース部12の第1端面M1とは例えば封止材としての低融点ガラスLGにより接合される。 The lid portion 11 has a second end face M <b> 2 formed around the lid recess 111 on the −Y ′ side. Further, the second end face M2 of the lid portion 11 and the first end face M1 of the base portion 12 are joined together by, for example, a low melting point glass LG as a sealing material.
低融点ガラスLGは、295℃前後が転移点で350℃前後が軟化点であるバナジウム系ガラスを含む。一般にバナジウム等の金属を含有する量を少なくすると転移点及び軟化点が上昇する。このバナジウム系ガラスはガラス成分(低融点ガラス粉末)にバインダーと溶剤とが加えられてペースト状である。このバナジウム系ガラスは溶融された後固化されることで他の部材と接着する。バナジウム系ガラスの転移点は水晶材又はガラスなどで形成されたリッド部11及びベース部12の転移点より低く、また、このバナジウム系ガラスは接着時の気密性と耐水性・耐湿性などの信頼性が高い。バナジウム系ガラスは空気中の水分がキャビティCT内に進入したりキャビティCT内の真空度を低下させたりすることを防止する。さらに、バナジウム系ガラスはガラス構造を制御することにより熱膨張係数も柔軟に制御できる。 The low melting point glass LG includes vanadium-based glass having a transition point around 295 ° C. and a softening point around 350 ° C. Generally, when the amount of a metal such as vanadium is reduced, the transition point and the softening point are increased. This vanadium-based glass is in the form of a paste obtained by adding a binder and a solvent to a glass component (low melting glass powder). This vanadium-based glass is bonded to other members by being solidified after being melted. The transition point of vanadium-based glass is lower than the transition point of the lid portion 11 and the base portion 12 formed of a crystal material or glass, and this vanadium-based glass is reliable in terms of hermeticity at the time of bonding, water resistance and moisture resistance. High nature. The vanadium glass prevents moisture in the air from entering the cavity CT and lowering the degree of vacuum in the cavity CT. Furthermore, the thermal expansion coefficient of vanadium glass can be flexibly controlled by controlling the glass structure.
また、リッド凹部111の長さが水晶振動片10の長さ及びベース凹部121の長さより大きい。このため、低融点ガラスLGは図2に示されたように、ベース部12の第1端面M1の外側(幅は300μm程度)でリッド部11とベース部12とを接合する。 Further, the length of the lid recess 111 is larger than the length of the quartz crystal resonator element 10 and the length of the base recess 121. Therefore, as shown in FIG. 2, the low-melting glass LG joins the lid portion 11 and the base portion 12 outside the first end face M <b> 1 of the base portion 12 (width is about 300 μm).
<第1水晶振動子100の製造方法>
図3は、第1水晶振動子100の製造方法を示したフローチャートである。図3において、水晶振動片10の製造ステップS10と、リッド部11の製造ステップS11と、ベース部12の製造ステップS12とは別々に並行して行うことができる。また、図4は水晶ウエハ10Wの平面図で、図5はベースウエハ12Wの平面図で、図6はリッドウエハ11Wの平面図である。
<Method for Manufacturing First Crystal Resonator 100>
FIG. 3 is a flowchart showing a method for manufacturing the first crystal unit 100. In FIG. 3, the manufacturing step S10 of the quartz crystal vibrating piece 10, the manufacturing step S11 of the lid portion 11, and the manufacturing step S12 of the base portion 12 can be performed separately and in parallel. 4 is a plan view of the quartz wafer 10W, FIG. 5 is a plan view of the base wafer 12W, and FIG. 6 is a plan view of the lid wafer 11W.
ステップS10では、水晶振動片10が製造される。ステップS10はステップS101〜S103を含んでいる。
ステップS101において、図4に示されたように、均一の水晶ウエハ10Wにエッチングにより複数の水晶振動片10の外形が形成される。ここで、各水晶振動片10は接続部104により水晶ウエハ10Wに連接されている。
In step S10, the crystal vibrating piece 10 is manufactured. Step S10 includes steps S101 to S103.
In step S101, as shown in FIG. 4, the outer shape of the plurality of crystal vibrating pieces 10 is formed on the uniform crystal wafer 10W by etching. Here, each crystal vibrating piece 10 is connected to the crystal wafer 10 </ b> W by the connecting portion 104.
ステップS102において、まずスパッタリングまたは真空蒸着によって水晶ウエハ10Wの両面及び側面にクロム層及び金層が順に形成される。そして、金属層の全面にフォトレジストが均一に塗布される。その後、露光装置(図示しない)を用いて、フォトマスクに描かれた励振電極102a、102b、引出電極103a、103bのパターンが水晶ウエハ10Wに露光される。次に、フォトレジストから露出した金属層がエッチングされる。これにより、図4に示されたように水晶ウエハ10Wの両面及び側面には励振電極102a、102b及び引出電極103a、103bが形成される。 In step S102, first, a chromium layer and a gold layer are sequentially formed on both surfaces and side surfaces of the quartz wafer 10W by sputtering or vacuum deposition. Then, a photoresist is uniformly applied on the entire surface of the metal layer. Thereafter, using an exposure apparatus (not shown), the patterns of the excitation electrodes 102a and 102b and the extraction electrodes 103a and 103b drawn on the photomask are exposed on the quartz wafer 10W. Next, the metal layer exposed from the photoresist is etched. As a result, as shown in FIG. 4, excitation electrodes 102a and 102b and extraction electrodes 103a and 103b are formed on both surfaces and side surfaces of the quartz wafer 10W.
ステップS103において、水晶振動片10が個々に切断される。切断工程では、レーザーを用いたダイシング装置、または切断用ブレードを用いたダイシング装置などを用いて図4に示された一点鎖線のカットラインCLに沿って切断する。 In step S103, the crystal vibrating pieces 10 are individually cut. In the cutting step, cutting is performed along a dashed line cut line CL shown in FIG. 4 using a dicing apparatus using a laser or a dicing apparatus using a cutting blade.
ステップS11では、ベース部12が製造される。ステップS12はステップS111及びS112を含んでいる。 In step S11, the base portion 12 is manufactured. Step S12 includes steps S111 and S112.
ステップS111において、図5に示されたように、均一のベースウエハ12Wにエッチングにより複数のベース部12の外形が形成される。すなわち、ベースウエハ12Wにベース凹部121が数百から数千個形成される。ベースウエハ12Wには、エッチング又は機械加工によりベース凹部121が形成され、ベース凹部121の周囲には第1端面M1が形成される。同時に、各ベース部12のX軸方向の両辺にはベースウエハ12Wを貫通するように角丸長方形の貫通孔BHが形成される。貫通孔BHが半分割されると1つのキャスタレーション122a、122bになる。 In step S111, as shown in FIG. 5, the outer shapes of the plurality of base portions 12 are formed on the uniform base wafer 12W by etching. That is, hundreds to thousands of base recesses 121 are formed in the base wafer 12W. A base recess 121 is formed on the base wafer 12W by etching or machining, and a first end face M1 is formed around the base recess 121. At the same time, through holes BH with rounded corners are formed on both sides of each base portion 12 in the X-axis direction so as to penetrate the base wafer 12W. When the through hole BH is divided in half, one castellation 122a, 122b is formed.
ステップS122では、ステップS102で説明されたスパッタ及びエッチング方法によって図5に示されたようにベース部12の実装面M3のX軸方向の両側に一対の実装端子125a、125bが形成される。同時に、貫通孔BHには側面電極123a、123bが形成され、第2端面M2には接続電極124a、124bが形成される。 In step S122, the pair of mounting terminals 125a and 125b are formed on both sides in the X-axis direction of the mounting surface M3 of the base portion 12 by the sputtering and etching method described in step S102 as shown in FIG. At the same time, side electrodes 123a and 123b are formed in the through hole BH, and connection electrodes 124a and 124b are formed on the second end surface M2.
ステップS12では、リッド部11が製造される。ステップS12はステップS1211からS125を含んでいる。 In step S12, the lid part 11 is manufactured. Step S12 includes steps S1211 to S125.
ステップS121において、図6に示されたように、均一のリッドウエハ11Wにエッチングにより複数のリッド部11の外形が形成される。すなわち、リッドウエハ11Wにリッド凹部111が数百から数千個形成される。リッドウエハ11Wには、エッチング又は機械加工によりリッド凹部111が形成され、リッド凹部111の周囲には第1端面M1が形成される。 In step S121, as shown in FIG. 6, the outer shape of the plurality of lid portions 11 is formed on the uniform lid wafer 11W by etching. That is, hundreds to thousands of lid recesses 111 are formed in the lid wafer 11W. A lid recess 111 is formed on the lid wafer 11W by etching or machining, and a first end face M1 is formed around the lid recess 111.
ステップS122において、図6に示されたように、スクリーン印刷でリッドウエハ11Wの第2端面M2にペースト状の低融点ガラスLGが印刷される。 In step S122, as shown in FIG. 6, the paste-like low melting point glass LG is printed on the second end face M2 of the lid wafer 11W by screen printing.
ステップS123からS125は、低融点ガラスLGの仮焼成工程である。
ステップS123では、低融点ガラスLGの仮焼成工程の第1加熱段階として低融点ガラスLGが第1温度まで加熱される。ここで、低融点ガラスLGの転移点が295℃であるとき、第1温度はこの転移点の110%〜115%であることが好ましい。すなわち、325℃〜340℃である。
Steps S123 to S125 are preliminary baking steps for the low-melting glass LG.
In step S123, the low-melting glass LG is heated to the first temperature as the first heating stage of the preliminary firing step of the low-melting glass LG. Here, when the transition point of the low melting point glass LG is 295 ° C., the first temperature is preferably 110% to 115% of the transition point. That is, it is 325 ° C. to 340 ° C.
以下、第1加熱段階の第1温度に関する実験について、図7〜図10を参照しながら説明する。図7(a)は低融点ガラスLGの温度変化グラフで、図7(b)は330℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスLGを顕微鏡で観察した写真である。図7(a)に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、低融点ガラスLGの温度を330℃まで上昇させ、30分間加熱した。また、図7(b)は低融点ガラスLGに含まれたバインダー及び溶剤が抜け、低融点ガラスLG内部のガス、気泡を出す状態である。この温度では低融点ガラスLGに含まれたガラス成分は溶けていない。 Hereinafter, an experiment relating to the first temperature in the first heating stage will be described with reference to FIGS. FIG. 7A is a temperature change graph of the low-melting glass LG, and FIG. 7B is a photograph of the low-melting glass LG that has been heated to 330 ° C. and then cooled with a microscope. As shown in FIG. 7A, in the melting profile of the low-melting glass, the temperature of the low-melting glass LG was increased to 330 ° C. and heated for 30 minutes. FIG. 7B shows a state in which the binder and the solvent contained in the low-melting glass LG are removed and the gas and bubbles inside the low-melting glass LG are emitted. At this temperature, the glass component contained in the low-melting glass LG is not melted.
図8(a)は低融点ガラスLGの温度変化グラフで、図8(b)は340℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスLGを顕微鏡で観察した写真である。図8(a)に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、低融点ガラスLGの温度を340℃まで上昇させ、30分間加熱した。また、図8(b)は低融点ガラスLGに含まれたバインダー及び溶剤が抜け、低融点ガラスLG内部のガス、気泡を出している状態である。この温度でも低融点ガラスLGに含まれたガラス成分は溶けていない。 FIG. 8A is a temperature change graph of the low-melting glass LG, and FIG. 8B is a photograph of the low-melting glass LG that has been heated to 340 ° C. and then cooled, observed with a microscope. As shown in FIG. 8A, in the melting profile of the low-melting glass, the temperature of the low-melting glass LG was increased to 340 ° C. and heated for 30 minutes. FIG. 8B shows a state in which the binder and solvent contained in the low-melting glass LG have been removed and the gas and bubbles inside the low-melting glass LG have been released. Even at this temperature, the glass component contained in the low-melting glass LG is not melted.
図9(a)は低融点ガラスLGの温度変化グラフで、図9(b)は350℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスLGを顕微鏡で観察した写真である。図9(a)に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、低融点ガラスLGの温度を350℃まで上昇させ、30分間加熱した。また、図9(b)は低融点ガラスLGに含まれたガラス成分が溶け、低融点ガラスLG内部にバインダー及び溶剤からガスでたくさんの孔HEが形成される状態である。 FIG. 9A is a temperature change graph of the low-melting glass LG, and FIG. 9B is a photograph of the low-melting glass LG heated to 350 ° C. and then cooled with a microscope. As shown in FIG. 9A, in the melting profile of the low-melting glass, the temperature of the low-melting glass LG was increased to 350 ° C. and heated for 30 minutes. FIG. 9B shows a state in which the glass component contained in the low-melting glass LG is melted and many holes HE are formed from the binder and the solvent in the low-melting glass LG.
図10(a)は低融点ガラスLGの温度変化グラフで、図10(b)は360℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスLGを顕微鏡で観察した写真である。図10(a)に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、低融点ガラスLGの温度を360℃まで上昇させ、30分間加熱した。また、図10(b)は低融点ガラスLG内部の溶けたガラスにより小さい気泡が埋められ、大きい気泡が部分的に埋められて孔HEが残っている状態である。 FIG. 10A is a temperature change graph of the low-melting glass LG, and FIG. 10B is a photograph of the low-melting glass LG that has been heated to 360 ° C. and then cooled with a microscope. As shown in FIG. 10A, in the melting profile of the low-melting glass, the temperature of the low-melting glass LG was increased to 360 ° C. and heated for 30 minutes. FIG. 10B shows a state in which smaller bubbles are buried in the melted glass inside the low-melting glass LG, and larger bubbles are partially buried to leave holes HE.
上述の説明及び図7〜図10から分かるように、仮焼成工程の第1加熱段階での第1温度を330℃〜340℃にするとバインダー及び溶剤を効率的に蒸散させることができる。一方、350℃以上であるとバインダー及び溶剤が蒸散している最中にガラス成分も溶け始める。このため、バインダー及び溶剤のガスが溶けたガラスの内部に溜まり、低融点ガラスLGの表面には孔HEが残る可能性がある。低融点ガラス内部に気泡、その表面に孔が残ると、後工程である第3温度での接合工程(S14)で長い加熱時間をかけて気泡等を除去する必要がある。このため接合工程の時間が長くなり、製造効率が悪化する。以上から、第1温度は330℃〜340℃にすることが好ましい。 As can be seen from the above description and FIGS. 7 to 10, when the first temperature in the first heating stage of the pre-baking step is set to 330 ° C. to 340 ° C., the binder and the solvent can be efficiently evaporated. On the other hand, when the temperature is 350 ° C. or higher, the glass component starts to melt while the binder and the solvent are evaporated. For this reason, there is a possibility that the binder HE and the solvent gas accumulate inside the melted glass, and the holes HE remain on the surface of the low melting point glass LG. If bubbles remain in the low-melting glass and pores remain on the surface, it is necessary to remove the bubbles and the like over a long heating time in the bonding step (S14) at the third temperature, which is a subsequent step. For this reason, the time of a joining process becomes long and manufacturing efficiency deteriorates. From the above, the first temperature is preferably set to 330 ° C to 340 ° C.
ステップS124では、低融点ガラスLGの仮焼成工程の第2加熱段階として低融点ガラスLGが第1温度から第2温度まで加熱される。ここで、低融点ガラスLGの転移点が295℃であるとき、第2温度はこの転移点の125%〜133%であることが好ましい。すなわち、370℃〜390℃である。 In step S124, the low melting point glass LG is heated from the first temperature to the second temperature as the second heating stage of the preliminary baking step of the low melting point glass LG. Here, when the transition point of the low melting point glass LG is 295 ° C., the second temperature is preferably 125% to 133% of the transition point. That is, it is 370 degreeC-390 degreeC.
以下、第2加熱段階の第2温度に関する実験について、図11〜図14を参照しながら説明する。また、図11〜図14では仮焼成工程の第1加熱段階を330℃として説明する。図11(a)は低融点ガラスLGの温度変化グラフで、図11(b)は第2温度として350℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスLGを顕微鏡で観察した写真である。図11(a)に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、まず低融点ガラスLGの温度を第1温度の330度まで上昇させて30分間加熱し、その後第2温度の350℃まで上昇させて10分間加熱した。また、図11(b)ではバインダー及び溶剤からガスがほとんど抜けているが、ガラス成分が多少溶けずに孔HEが形成されている状態である。 Hereinafter, an experiment relating to the second temperature in the second heating stage will be described with reference to FIGS. Moreover, in FIGS. 11-14, the 1st heating stage of a temporary baking process is demonstrated as 330 degreeC. FIG. 11A is a temperature change graph of the low-melting glass LG, and FIG. 11B is a photograph of the low-melting glass LG heated to 350 ° C. as the second temperature and then cooled with a microscope. As shown in FIG. 11 (a), the melting profile of the low-melting glass is such that the temperature of the low-melting glass LG is first raised to 330 ° C. of the first temperature and heated for 30 minutes, and then raised to 350 ° C. of the second temperature. And heated for 10 minutes. Further, in FIG. 11B, the gas is almost eliminated from the binder and the solvent, but the glass HE is not melted somewhat and the hole HE is formed.
図12(a)は低融点ガラスLGの温度変化グラフで、図12(b)は第2温度として370℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスLGを顕微鏡で観察した写真である。図12(a)に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、まず低融点ガラスLGの温度を第1温度の330度まで上昇させて30分間加熱し、その後第2温度の370℃まで上昇させて10分間加熱した。また、図12(b)ではガラス成分が多少溶けずに小さな孔HEが残っている状態である。 FIG. 12A is a temperature change graph of the low-melting glass LG, and FIG. 12B is a photograph of the low-melting glass LG that has been heated to 370 ° C. as the second temperature and then cooled with a microscope. As shown in FIG. 12 (a), the melting profile of the low-melting glass is such that the temperature of the low-melting glass LG is first raised to 330 ° C. of the first temperature and heated for 30 minutes, and then raised to 370 ° C. of the second temperature. And heated for 10 minutes. Moreover, in FIG.12 (b), it is the state in which the small hole HE remains without the glass component melt | dissolving somewhat.
図13(a)は低融点ガラスLGの温度変化グラフで、図13(b)は第2温度として390℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスLGを顕微鏡で観察した写真である。図13(a)に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、まず低融点ガラスLGの温度を第1温度の330度まで上昇させて30分間加熱し、その後第2温度の390℃まで上昇させて10分間加熱した。また、図13(b)では孔がほとんどない状態である。 FIG. 13A is a temperature change graph of the low-melting glass LG, and FIG. 13B is a photograph of the low-melting glass LG that has been heated to 390 ° C. as the second temperature and then cooled with a microscope. As shown in FIG. 13 (a), the melting profile of the low-melting glass is such that the temperature of the low-melting glass LG is first raised to 330 ° C. of the first temperature and heated for 30 minutes, and then raised to 390 ° C. of the second temperature. And heated for 10 minutes. Further, in FIG. 13B, there is almost no hole.
図14(a)は低融点ガラスLGの温度変化グラフで、図14(b)は第2温度として410℃まで加熱しその後冷却した低融点ガラスLGを顕微鏡で観察した写真である。図14(a)に示されるように低融点ガラスの溶融プロファイルは、まず低融点ガラスLGの温度を第1温度の330度まで上昇させて30分間加熱し、その後第2温度の410℃まで上昇させて10分間加熱した。また、図14(b)では気泡が抜けて孔がほとんど埋められているが、低融点ガラスLGのガラス成分の一部が結晶化された状態である。CSで示された箇所には結晶化された小さなガラス成分が見受けられる。ガラス成分の結晶化は低融点ガラスLGの接合強度が落ちることになる。 FIG. 14A is a temperature change graph of the low-melting glass LG, and FIG. 14B is a photograph of the low-melting glass LG heated to 410 ° C. as the second temperature and then cooled with a microscope. As shown in FIG. 14 (a), the melting profile of the low-melting glass is such that the temperature of the low-melting glass LG is first raised to 330 ° C. of the first temperature and heated for 30 minutes, and then raised to 410 ° C. of the second temperature. And heated for 10 minutes. In FIG. 14B, the bubbles are removed and the holes are almost filled, but a part of the glass component of the low-melting glass LG is crystallized. A small glass component crystallized can be seen at the location indicated by CS. Crystallization of the glass component reduces the bonding strength of the low-melting glass LG.
上述の説明及び図11〜図14から分かるように、仮焼成工程の第2加熱段階での第2温度を370℃〜390℃にすることが好ましい。つまり、温度が370℃より低いと気泡が抜けた孔HEが残ることになり、温度が390℃より高いと低融点ガラスLGのガラス成分の一部が結晶化され接合強度が落ちるおそれがある。 As can be seen from the above description and FIGS. 11 to 14, the second temperature in the second heating stage of the pre-baking step is preferably 370 ° C. to 390 ° C. That is, if the temperature is lower than 370 ° C., the hole HE from which bubbles are removed remains, and if the temperature is higher than 390 ° C., a part of the glass component of the low-melting glass LG may be crystallized to lower the bonding strength.
図3に戻り、ステップS125では、仮焼成工程の第2加熱段階で第2温度まで加熱された低融点ガラスLGを室温まで冷却する。これにより、脱ガス、脱泡された低融点ガラスLGがリッドウエハ11Wに配置される。 Returning to FIG. 3, in step S125, the low-melting glass LG heated to the second temperature in the second heating stage of the pre-baking process is cooled to room temperature. Thereby, the degassed and defoamed low melting point glass LG is arranged on the lid wafer 11W.
ステップS13では、ステップS10で製造された水晶振動片10が導電性接着剤13でベース部12の第1端面M1に載置される。このとき、水晶振動片10の引出電極103a、103bとベース部12の第1端面M1に形成された接続電極124a、124bとの位置が合うように水晶振動片10がベース部12の第1端面M1に載置される。(図2を参照)。 In step S <b> 13, the crystal vibrating piece 10 manufactured in step S <b> 10 is placed on the first end face M <b> 1 of the base portion 12 with the conductive adhesive 13. At this time, the crystal resonator element 10 is positioned at the first end surface of the base portion 12 so that the lead electrodes 103a and 103b of the crystal resonator element 10 and the connection electrodes 124a and 124b formed on the first end surface M1 of the base portion 12 are aligned. Mounted on M1. (See FIG. 2).
ステップS14では、再び低融点ガラスLGを第3温度まで加熱させながらリッドウエハ11Wとベースウエハ12Wとを加圧する。その後低融点ガラスLGは常温まで冷やされる。これにより低融点ガラスLGがリッドウエハ11Wとベースウエハ12Wとが確実に接合される。すでに低融点ガラスLGはガス等がない状態で仮焼成されているため、接合工程は短時間で完了する。ここで、第3温度は転移点(295℃)の120%〜125%、すなわち360℃〜375℃である。 In step S14, the lid wafer 11W and the base wafer 12W are pressurized while the low melting point glass LG is again heated to the third temperature. Thereafter, the low melting point glass LG is cooled to room temperature. As a result, the low-melting glass LG is securely bonded to the lid wafer 11W and the base wafer 12W. Since the low melting point glass LG has already been pre-fired in the absence of gas or the like, the joining process is completed in a short time. Here, the third temperature is 120% to 125% of the transition point (295 ° C.), that is, 360 ° C. to 375 ° C.
ステップS15では、接合されたリッドウエハ11Wと、ベースウエハ12Wとが個々に切断される。切断工程では、レーザーを用いたダイシング装置、または切断用ブレードを用いたダイシング装置などを用いて図5及び図6に示された一点鎖線のスクライブラインSLに沿って第1水晶振動子100を単位として個片化する。これにより、数百から数千の第1水晶振動子100が製造される。 In step S15, the bonded lid wafer 11W and base wafer 12W are individually cut. In the cutting step, the first crystal unit 100 is unitized along the one-dot chain line scribe line SL shown in FIGS. 5 and 6 by using a dicing apparatus using a laser or a dicing apparatus using a cutting blade. As a piece. Thereby, hundreds to thousands of first crystal units 100 are manufactured.
第1水晶振動子100の製造方法では、リッドウエハ11Wに低融点ガラスLGを配置しているが、ベースウエハ12Wに配置されてもよい。 In the method for manufacturing the first crystal unit 100, the low melting point glass LG is disposed on the lid wafer 11W, but may be disposed on the base wafer 12W.
(第2実施形態)
<第2水晶振動子200の全体構成>
第2水晶振動子200の全体構成について、図15及び図16を参照しながら説明する。図15は第2水晶振動子200の分解斜視図で、図16は図15のB−B断面図である。
(Second Embodiment)
<Overall Configuration of Second Crystal Resonator 200>
The overall configuration of the second crystal unit 200 will be described with reference to FIGS. 15 and 16. 15 is an exploded perspective view of the second crystal unit 200, and FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
図15に示されたように、第2水晶振動子200はリッド凹部211を有するリッド部21と、ベース凹部221を有するベース部22と、リッド部21及びベース部22に挟まれた水晶フレーム20とを備える。 As shown in FIG. 15, the second crystal unit 200 includes a lid portion 21 having a lid recess 211, a base portion 22 having a base recess 221, and a crystal frame 20 sandwiched between the lid portion 21 and the base portion 22. With.
図1及び図2に示されたように、水晶フレーム20はATカットされた水晶材料で形成され、+Y’側の表面Meと−Y’側の裏面Miとを有している。水晶フレーム20は水晶振動片201と水晶振動片201を囲む枠体207とで構成されている。水晶振動片201と枠体207との間には、表面Meから裏面Miまで貫通する貫通開口部206が形成される。貫通開口部206が形成されていない部分が水晶振動片201と枠体207とを連結する連結部208a、208bとなっている。ここで、連結部208a水晶振動片201の−X軸側に接続され、連結部208bは水晶振動片201の+X軸側に接続されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the crystal frame 20 is formed of an AT-cut quartz material and has a + Y′-side surface Me and a −Y′-side back surface Mi. The crystal frame 20 includes a crystal vibrating piece 201 and a frame body 207 surrounding the crystal vibrating piece 201. A through opening 206 that penetrates from the front surface Me to the back surface Mi is formed between the crystal vibrating piece 201 and the frame body 207. Portions where the through opening 206 is not formed are connecting portions 208 a and 208 b that connect the crystal vibrating piece 201 and the frame body 207. Here, the connecting portion 208 a is connected to the −X axis side of the crystal vibrating piece 201, and the connecting portion 208 b is connected to the + X axis side of the crystal vibrating piece 201.
水晶フレーム20のX軸方向の四隅には、貫通孔CH(図18を参照)を形成した際のキャスタレーション204a、204bがそれぞれ形成されている。具体的には、水晶フレーム20の−X軸側に一対のキャスタレーション204aが形成され、水晶フレーム20の+X軸側に一対のキャスタレーション204bが形成されている。 At four corners of the crystal frame 20 in the X-axis direction, castellations 204a and 204b when the through holes CH (see FIG. 18) are formed are formed. Specifically, a pair of castellations 204 a is formed on the −X axis side of the crystal frame 20, and a pair of castellations 204 b is formed on the + X axis side of the crystal frame 20.
水晶フレーム20は、水晶振動片201の表面Me及び裏面Miに励振電極202a、202bがそれぞれ形成されている。また、励振電極202a、202bから引き出された引出電極203a、203bが連結部208a、208b及び枠体207を介してキャスタレーション204a、204bまで伸びて形成される。具体的には、励振電極202aが連結部208a及び枠体207を介してキャスタレーション204aまで伸びて形成され、励振電極202bが連結部208b及び枠体207を介してキャスタレーション204bまで伸びて形成される。キャスタレーション204a、204bには引出電極203a、203bとそれぞれに導電される側面電極205a、205bが形成されている。なお、表面Meの引出電極203aに導電される側面電極205aは枠体207の裏面Miまで伸びて電極パッド205Mを形成することが好ましい。同様に、裏面Miの引出電極203bに導電される側面電極205bは枠体207の表面Meまで伸びて電極パッド205Mを形成することが好ましい。 In the crystal frame 20, excitation electrodes 202 a and 202 b are respectively formed on the front surface Me and the back surface Mi of the crystal vibrating piece 201. In addition, extraction electrodes 203a and 203b extracted from the excitation electrodes 202a and 202b are formed to extend to the castellations 204a and 204b via the connecting portions 208a and 208b and the frame body 207. Specifically, the excitation electrode 202a is formed to extend to the castellation 204a via the connecting portion 208a and the frame 207, and the excitation electrode 202b is formed to extend to the castellation 204b via the connecting portion 208b and the frame 207. The The castellations 204a and 204b are formed with extraction electrodes 203a and 203b and side electrodes 205a and 205b that are respectively conductive. In addition, it is preferable that the side electrode 205a electrically conductive to the extraction electrode 203a on the front surface Me extends to the back surface Mi of the frame body 207 to form the electrode pad 205M. Similarly, it is preferable that the side electrode 205b conductive to the extraction electrode 203b on the back surface Mi extends to the surface Me of the frame body 207 to form the electrode pad 205M.
ベース部22は、ガラス又は水晶材料で形成され、その+Y’側の面の外周に第1端面M1を有している。ベース部22のX軸方向の四隅には、貫通孔BH(図19を参照)を形成した際のキャスタレーション222a、222bが形成されている。具体的には、ベース部22の−X軸側に一対のキャスタレーション222aが形成され、ベース部22の+X軸側に一対のキャスタレーション222bが形成されている。 The base portion 22 is made of glass or a quartz material, and has a first end face M1 on the outer periphery of the + Y ′ side face. At four corners of the base portion 22 in the X-axis direction, castellations 222a and 222b when the through holes BH (see FIG. 19) are formed are formed. Specifically, a pair of castellations 222 a is formed on the −X axis side of the base portion 22, and a pair of castellations 222 b is formed on the + X axis side of the base portion 22.
ベース部22において、実装面M3の−X軸側には実装端子225aが形成され、実装面M3の+X軸側には実装端子225bが形成されている。また、キャスタレーション222aには実装端子225aに導電される側面電極223aが形成され、キャスタレーション222bには実装端子225bに導電される側面電極223bが形成される。なお、側面電極223a、223bはベース部22の第1端面M1まで伸びて電極パッド223Mを形成することが好ましい。 In the base portion 22, a mounting terminal 225a is formed on the −X axis side of the mounting surface M3, and a mounting terminal 225b is formed on the + X axis side of the mounting surface M3. Further, a side electrode 223a that is conductive to the mounting terminal 225a is formed on the castellation 222a, and a side electrode 223b that is conductive to the mounting terminal 225b is formed on the castellation 222b. The side electrodes 223a and 223b preferably extend to the first end face M1 of the base portion 22 to form the electrode pads 223M.
ここで、励振電極、引出電極、側面電極及び実装端子は例えば下地としてのクロム(Cr)層が用いられ、クロム層の上面に金(Au)層が用いられる。なお、クロム層の厚さは例えば0.05μm〜0.1μmで、金層の厚さは例えば0.2μm〜2μmである。 Here, for the excitation electrode, the extraction electrode, the side electrode, and the mounting terminal, for example, a chromium (Cr) layer is used as a base, and a gold (Au) layer is used on the upper surface of the chromium layer. The chromium layer has a thickness of, for example, 0.05 μm to 0.1 μm, and the gold layer has a thickness of, for example, 0.2 μm to 2 μm.
リッド部21は、ガラス又は水晶材料で形成され、その−Y’側の面の外周に第2端面M2を有している。さらに、第2端面M2から凹んだリッド凹部211を有している。 The lid portion 21 is made of glass or quartz material, and has a second end face M2 on the outer periphery of the surface at the −Y ′ side. Furthermore, it has the lid recessed part 211 dented from the 2nd end surface M2.
また、リッド部21と水晶フレーム20と、及び水晶フレーム20とベース部22とは低融点ガラスLGにより接合される。図1に示されたように、低融点ガラスLGはリッド部21の第2端面M2、水晶フレーム20の枠体207及びベース部22の第1端面M1に対応する領域に配置される。また、低融点ガラスLGは各キャスタレーションが形成される箇所には形成されない。 Further, the lid portion 21 and the crystal frame 20 and the crystal frame 20 and the base portion 22 are joined by the low melting point glass LG. As shown in FIG. 1, the low melting point glass LG is disposed in a region corresponding to the second end face M <b> 2 of the lid portion 21, the frame body 207 of the crystal frame 20, and the first end face M <b> 1 of the base portion 22. Further, the low melting point glass LG is not formed at a place where each castellation is formed.
<第2水晶振動子200の製造方法>
図17は、第2水晶振動子200の製造方法を示したフローチャートである。図17において、水晶フレーム20の製造ステップT10と、リッド部21の製造ステップT11と、ベース部22の製造ステップT12とは別々に並行して行うことができる。また、図18は水晶ウエハ20Wの平面図で、図19はベースウエハ22Wの平面図である。
<Method for Manufacturing Second Crystal Resonator 200>
FIG. 17 is a flowchart showing a method for manufacturing the second crystal unit 200. In FIG. 17, the manufacturing step T10 of the crystal frame 20, the manufacturing step T11 of the lid portion 21, and the manufacturing step T12 of the base portion 22 can be performed separately and in parallel. 18 is a plan view of the crystal wafer 20W, and FIG. 19 is a plan view of the base wafer 22W.
ステップT10では、水晶フレーム20が製造される。ステップT10はステップT101及びT102を含んでいる。
ステップT101において、図18に示されたように、均一の水晶ウエハ20Wにエッチングにより複数の水晶フレーム20の外形が形成される。つまり、各水晶フレーム20に水晶振動片201、連結部208a、208b及び枠体207が形成するように、水晶ウエハ20Wを貫通した貫通開口部206が形成される。同時に、各水晶フレーム20の四隅に水晶ウエハ20Wを貫通した円形の貫通孔CHがそれぞれ形成される。ここで、貫通孔CHが四分の一に分割されると1つのキャスタレーション204a、204b(図15を参照)になる。
In step T10, the crystal frame 20 is manufactured. Step T10 includes steps T101 and T102.
In step T101, as shown in FIG. 18, the outer shape of the plurality of crystal frames 20 is formed on the uniform crystal wafer 20W by etching. That is, the through opening 206 penetrating the crystal wafer 20 </ b> W is formed so that the crystal vibrating piece 201, the connecting portions 208 a and 208 b and the frame body 207 are formed in each crystal frame 20. At the same time, circular through holes CH penetrating the quartz wafer 20W are formed at the four corners of each quartz frame 20. Here, when the through hole CH is divided into quarters, one castellation 204a, 204b (see FIG. 15) is obtained.
ステップT102において、図18に示されたように、スパッタ及びエッチングにより水晶ウエハ20Wの両面に励振電極202a、202b及び引出電極203a、03bが形成され、水晶ウエハ20Wの貫通孔CHに側面電極205a、205bが形成される。 In step T102, as shown in FIG. 18, excitation electrodes 202a and 202b and extraction electrodes 203a and 03b are formed on both surfaces of the quartz wafer 20W by sputtering and etching, and the side electrodes 205a and 205b are formed in the through holes CH of the quartz wafer 20W. 205b is formed.
ステップT11では、ベース部12が製造される。ステップT12はステップT111〜T113を含んでいる。
ステップT111において、図19に示されたように、均一のベースウエハ22Wにエッチングにより複数のベース部22の外形が形成される。すなわち、エッチング又は機械加工によりベース凹部221及び貫通孔BHが形成される。
In step T11, the base portion 12 is manufactured. Step T12 includes steps T111 to T113.
In step T111, as shown in FIG. 19, the outer shapes of the plurality of base portions 22 are formed on the uniform base wafer 22W by etching. That is, the base recess 221 and the through hole BH are formed by etching or machining.
ステップT112では、スパッタ及びエッチング方法によって実装面M3に実装端子225a、225bが形成され、貫通孔BHに側面電極223a、223bが形成され、第2端面M2に接続パッド223Mが形成される。 In step T112, mounting terminals 225a and 225b are formed on the mounting surface M3 by sputtering and etching, side electrodes 223a and 223b are formed in the through hole BH, and connection pads 223M are formed on the second end surface M2.
ステップT113において、スクリーン印刷でベースウエハの第1端面M1にペースト状の低融点ガラスLGが印刷される。 In step T113, the paste-like low melting point glass LG is printed on the first end face M1 of the base wafer by screen printing.
ステップT12では、リッド部21が製造される。ステップT12はステップT121及びT122を含んでいる。
ステップT111において、均一のリッドウエハにエッチングにより複数のリッド部21の外形が形成される(図6を参照)。
In step T12, the lid part 21 is manufactured. Step T12 includes steps T121 and T122.
In step T111, the outer shape of the plurality of lid portions 21 is formed on the uniform lid wafer by etching (see FIG. 6).
ステップT112において、スクリーン印刷でリッドウエハの第2端面M2にペースト状の低融点ガラスLGが印刷される(図6を参照)。 In step T112, paste-like low-melting glass LG is printed on the second end face M2 of the lid wafer by screen printing (see FIG. 6).
ステップT13からT15は、低融点ガラスLGの仮焼成工程である。
ステップT13では、リッドウエハ及びベースウエハ22Wに印刷された低融点ガラスLGの仮焼成工程の第1加熱段階として低融点ガラスLGを第1温度まで加熱する。ここで、低融点ガラスLGの転移点が295℃であるとき、第1温度はこの転移点の110%〜115%であることが好ましい。すなわち、325℃〜340℃である。
Steps T13 to T15 are pre-baking steps for the low-melting glass LG.
In Step T13, the low-melting glass LG is heated to the first temperature as the first heating stage of the temporary baking process of the low-melting glass LG printed on the lid wafer and the base wafer 22W. Here, when the transition point of the low melting point glass LG is 295 ° C., the first temperature is preferably 110% to 115% of the transition point. That is, it is 325 ° C. to 340 ° C.
ステップT14では、リッドウエハ及びベースウエハ22Wに印刷された低融点ガラスLGの仮焼成工程の第2加熱段階として低融点ガラスLGを第1温度から第2温度まで加熱する。ここで、低融点ガラスLGの転移点が295℃であるとき、第2温度はこの転移点の125%〜133%であることが好ましい。すなわち、370℃〜390℃である。 In Step T14, the low melting point glass LG is heated from the first temperature to the second temperature as the second heating stage of the preliminary baking step of the low melting point glass LG printed on the lid wafer and the base wafer 22W. Here, when the transition point of the low melting point glass LG is 295 ° C., the second temperature is preferably 125% to 133% of the transition point. That is, it is 370 degreeC-390 degreeC.
ステップT15では、仮焼成工程の第2加熱段階で第2温度まで加熱された低融点ガラスLGを室温まで冷却する。これにより、脱ガス、脱泡された低融点ガラスLGがリッドウエハ及びベースウエハ22Wに配置される。 In step T15, the low-melting glass LG heated to the second temperature in the second heating stage of the pre-baking process is cooled to room temperature. As a result, the degassed and defoamed low melting point glass LG is placed on the lid wafer and the base wafer 22W.
ステップT16では、再び低融点ガラスLGを第3温度まで加熱させながらリッドウエハとベースウエハ22Wとを水晶ウエハ20Wの両面に配置して加圧する。これにより低融点ガラスLGが溶融してリッドウエハ(図6を参照)と水晶ウエハ20Wとベースウエハ22Wとが確実に接合される。すでに低融点ガラスLGはガス等がない状態で仮焼成されているため、接合工程は短時間で完了する。ここで、第3温度は転移点(295℃)の120%〜125%、すなわち360℃〜375℃である。 In step T16, the lid wafer and the base wafer 22W are arranged on both sides of the quartz wafer 20W and pressed while heating the low melting point glass LG to the third temperature again. As a result, the low melting point glass LG is melted, and the lid wafer (see FIG. 6), the crystal wafer 20W, and the base wafer 22W are reliably bonded. Since the low melting point glass LG has already been pre-fired in the absence of gas or the like, the joining process is completed in a short time. Here, the third temperature is 120% to 125% of the transition point (295 ° C.), that is, 360 ° C. to 375 ° C.
ステップT17では、接合されたリッドウエハと水晶ウエハ20Wとベースウエハ22Wとが個々に切断される。切断工程では、図18及び図19に示された一点鎖線のスクライブラインSLに沿って第2水晶振動子200を単位として個片化する。これにより、数百から数千の第2水晶振動子200が製造される。 In step T17, the bonded lid wafer, crystal wafer 20W, and base wafer 22W are individually cut. In the cutting step, the second crystal unit 200 is divided into individual pieces along the one-dot chain line scribe line SL shown in FIGS. Thereby, hundreds to thousands of second crystal resonators 200 are manufactured.
以上、本明細書では最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。 As described above, the optimal embodiment has been described in detail in the present specification. However, as will be apparent to those skilled in the art, the present invention can be implemented with various modifications and variations within the technical scope thereof. .
低融点ガラスとして、例えば、酸化亜鉛(PbO)に、B2O3、Bi2O3、ZnO、PbF2、CuO、TiO2、Nb2O3、Fe2O3、CaO等を微量含有する低融点ガラスが使用されてもよい。また、鉛を含まない環境に対する悪影響が少ない低融点ガラスとしては、例えば、Cu2O−CuO−P2O5系の低融点ガラス、SiO−SnO−P2O5等の低融点ガラスが使用されてもよい。 As a low melting point glass, for example, zinc oxide (PbO) contains a small amount of B 2 O 3 , Bi 2 O 3 , ZnO, PbF 2 , CuO, TiO 2 , Nb 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO and the like. Low melting glass may be used. In addition, as the low melting point glass having less adverse effect on the environment not containing lead, for example, a low melting point glass such as Cu 2 O—CuO—P 2 O 5 based low melting point glass or SiO—SnO—P 2 O 5 is used May be.
例えば、本明細書ではATカットされた水晶振動片を一例として説明したが、一対の振動腕を有する音叉型水晶振動片にも適用される。さらに、本発明は水晶振動子以外にも、発振回路を組み込んだICなどをキャビティ内に収容した圧電発振器にも適用できる。 For example, although an AT-cut quartz crystal vibrating piece has been described as an example in this specification, the present invention is also applicable to a tuning fork type quartz vibrating piece having a pair of vibrating arms. Furthermore, the present invention can be applied to a piezoelectric oscillator in which an IC incorporating an oscillation circuit is accommodated in a cavity in addition to a crystal resonator.
10、201 … 水晶振動片、10W、20W … 水晶ウエハ
11、21 … リッド部、 11W … リッドウエハ
12、22 … ベース部、 12W、22W … ベースウエハ
20 … 水晶フレーム
100、200 … 水晶振動子
102a、102b、202a、202b … 励振電極
103a、103b、203a、203b … 引出電極
104 … 接続部
111、211 … リッド凹部、 121、221 … ベース凹部
122a、122b、204a、204b、222a、222b … キャスタレーション
123a、123b、205a、205b、223a、223b … 側面電極
124a、124b … 接続電極
125a、125b、225a、225b … 実装端子
206 … 貫通開口部
207 … 枠体
208a、208b … 連結部
CT … キャビティ
LG … 低融点ガラス
SL … スクライブライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 201 ... Crystal vibrating piece, 10W, 20W ... Crystal wafer 11, 21 ... Lid part, 11W ... Lid wafer 12, 22 ... Base part, 12W, 22W ... Base wafer 20 ... Crystal frame 100, 200 ... Crystal oscillator 102a, 102b, 202a, 202b ... Excitation electrodes 103a, 103b, 203a, 203b ... Extraction electrodes 104 ... Connection parts 111, 211 ... Lid recesses, 121, 221 ... Base recesses 122a, 122b, 204a, 204b, 222a, 222b ... Castration 123a , 123b, 205a, 205b, 223a, 223b ... Side electrodes 124a, 124b ... Connection electrodes 125a, 125b, 225a, 225b ... Mounting terminals 206 ... Through openings 207 ... Frame bodies 208a, 208b ... Connections Part CT ... Cavity LG ... Low melting point glass SL ... Scribe line
Claims (7)
前記圧電振動片を収納する第1板及び第2板を用意する工程と、
ガラス成分、バインダー及び溶剤を含み、前記第1板又は前記第2板に所定の転移点を有するガラス封止材を配置する工程と、
前記ガラス封止材を前記バインダー及び溶剤が蒸散する蒸散温度まで加熱する第1加熱工程と、
前記第1加熱工程後、前記ガラス封止材を前記蒸散温度よりも高く前記ガラス成分の一部が結晶化する温度より低い温度まで加熱する第2加熱工程と、
前記第1板と前記第2板とを前記ガラス封止材により接合する接合工程と、
を備える圧電デバイスの製造方法。 Preparing a piezoelectric vibrating piece that vibrates by application of a voltage;
Preparing a first plate and a second plate for housing the piezoelectric vibrating piece;
Including a glass component, a binder and a solvent, and placing a glass sealing material having a predetermined transition point on the first plate or the second plate;
A first heating step of heating the glass sealing material to a transpiration temperature at which the binder and solvent evaporate;
After the first heating step, the second heating step of heating the glass sealing material to a temperature higher than the transpiration temperature and lower than a temperature at which a part of the glass component is crystallized;
A bonding step of bonding the first plate and the second plate with the glass sealing material;
A method for manufacturing a piezoelectric device comprising:
前記圧電板の前記枠体の一主面に接合される第1板を用意する工程と、
前記圧電板の前記枠体の他主面に接合される第2板を用意する工程と、
ガラス成分、バインダー及び溶剤を含み、前記枠体の一主面又は前記第1板、及び前記枠体の他主面又は前記第2板に所定の転移点を有するガラス封止材を配置する工程と、
前記ガラス封止材を前記バインダー及び溶剤が蒸散する蒸散温度まで加熱する第1加熱工程と、
前記第1加熱工程後、前記ガラス封止材を前記蒸散温度よりも高く前記ガラス成分の一部が結晶化する温度より低い温度まで第2加熱工程と、
前記第1板と前記圧電板と前記第2板とを前記ガラス封止材により接合する接合工程と、
を備える圧電デバイスの製造方法。 Preparing a piezoelectric plate including a piezoelectric vibrating piece that vibrates by application of a voltage and a frame surrounding the piezoelectric vibrating piece;
Preparing a first plate joined to one main surface of the frame of the piezoelectric plate;
Preparing a second plate to be joined to the other main surface of the frame of the piezoelectric plate;
Disposing a glass sealing material containing a glass component, a binder and a solvent and having a predetermined transition point on one main surface of the frame or the first plate, and on the other main surface of the frame or the second plate When,
A first heating step of heating the glass sealing material to a transpiration temperature at which the binder and solvent evaporate;
After the first heating step, the second heating step until the glass sealing material is higher than the transpiration temperature and lower than the temperature at which a part of the glass component is crystallized,
A bonding step of bonding the first plate, the piezoelectric plate, and the second plate with the glass sealing material;
A method for manufacturing a piezoelectric device comprising:
前記第2板は複数のベース部を含み、
前記圧電振動片が前記リッド部及び前記ベース部からなるパッケージ内に収納される請求項1に記載の圧電デバイスの製造方法。 The first plate includes a plurality of lid portions,
The second plate includes a plurality of base portions,
The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package including the lid portion and the base portion.
前記第2板は複数のベース部を含み、
前記圧電板は複数の前記圧電振動片及び前記枠体を含み、
前記圧電振動片が前記リッド部、前記枠体及び前記ベース部からなるパッケージ内に収納される請求項2に記載の圧電デバイスの製造方法。 The first plate includes a plurality of lid portions,
The second plate includes a plurality of base portions,
The piezoelectric plate includes a plurality of the piezoelectric vibrating pieces and the frame,
The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 2, wherein the piezoelectric vibrating piece is housed in a package including the lid portion, the frame body, and the base portion.
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