JP4893602B2 - Piezoelectric vibration device and hermetic sealing method of piezoelectric vibration device - Google Patents

Piezoelectric vibration device and hermetic sealing method of piezoelectric vibration device Download PDF

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Description

本発明は、電子機器等に用いられる圧電振動デバイスと、圧電振動デバイスの気密封止方法に関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric vibration device used for electronic equipment and the like, and a hermetic sealing method for the piezoelectric vibration device.

水晶振動子に代表される圧電振動デバイスは、携帯電話などの移動体通信機等に広く用いられている。そして、表面実装型の水晶振動子は、低背化および省スペース化要求に対応した形態の水晶振動子であり、凹部を有する容器体(以下ベースと略称)と、前記凹部内に搭載される水晶板と、前記凹部を気密封止するための平板状の蓋体を主要構成部材として構成されている。   Piezoelectric vibration devices typified by quartz resonators are widely used in mobile communication devices such as mobile phones. The surface-mount type crystal resonator is a crystal resonator having a form corresponding to the demand for low profile and space saving, and is mounted in a container body having a recess (hereinafter abbreviated as a base) and the recess. A quartz plate and a flat lid for hermetically sealing the recess are configured as main components.

近年の小型化に伴い、例えば水晶振動子の縦横寸法が、2.0×1.6mm程度まで小さくなってくると、個体での取り扱いが困難となってきている。そのため、複数の前記ベースがマトリクス状に連なった基板状のベース集合体と、多数個の水晶片が一体形成された水晶基板、複数の蓋体がマトリクス状に連なった蓋体集合体を用いて多数個の水晶振動子を一括的に製造する方法が知られている。このような製造方法において、例えば前記蓋体集合体を透光性材料で形成すると、レーザービームを当該蓋体集合体の内部を透過させて、蓋体とベースとの接合部を局所的に加熱して気密接合することができる。このような封止方法は、多数個での取り扱いではないが、例えば特許文献1に開示されている。   With the recent miniaturization, for example, when the vertical and horizontal dimensions of a crystal resonator are reduced to about 2.0 × 1.6 mm, it is difficult to handle the crystal resonator individually. Therefore, a substrate-like base assembly in which a plurality of bases are connected in a matrix, a quartz substrate in which a large number of crystal pieces are integrally formed, and a lid assembly in which a plurality of lids are connected in a matrix are used. A method of manufacturing a large number of crystal resonators in a batch is known. In such a manufacturing method, for example, when the lid assembly is formed of a translucent material, the laser beam is transmitted through the lid assembly and the joint between the lid and the base is locally heated. And can be airtightly joined. Such a sealing method is not handled by a large number, but is disclosed in Patent Document 1, for example.

特開2001−326290号JP 2001-326290 A

しかし、特許文献1においてベースはセラミックで形成されており、電子部品素子の小型化が進行するとセラミックパッケージ(セラミックベース)では限界が近づいてくる。また、低背化対応も困難になってくる。   However, in Patent Document 1, the base is formed of ceramic, and the limit of the ceramic package (ceramic base) approaches as electronic component elements become smaller. In addition, it is difficult to cope with a low profile.

また、例えば凹部を有する透光性材料からなる蓋体の集合体2枚を、中心部よりも周囲の方が厚肉となるような水晶片(所謂、逆メサ形状)の集合体の表裏面に接合することによって水晶振動デバイスを形成する方法がある。このような構成の場合、前記2枚の蓋体集合体の前記凹部を前記水晶基板に対向するようにして位置決めし、当該蓋体集合体の外部からレーザー照射によって接合材(金属膜)を介して水晶基板と前記2枚の蓋体集合体とを接合する。このとき1つの水晶振動子の形成領域について図5を用いて説明すると、前記水晶基板の表裏面の接合領域(レーザービーム照射領域)は平面視で重なった状態となっている。そして、レーザービームを二方向(第1のパッケージ基材2の上方からと、第2のパッケージ基材4の下方からの二方向で、かつ、断面視で同一直線上)から接合材に向けて照射することで水晶振動子1の気密封止が行われる。まず上側の接合材201および301にレーザービームを照射して、上側の接合材201および301の一部を溶融させて第1のパッケージ基材2と水晶基板3を接合する。そして下側の接合材302および401にレーザービームを照射して第2のパッケージ基材4と水晶基板3を接合する。しかし、このときレーザービームが前記下側の接合材(302、401)を透過して上側の接合材(201、301)に到達して、第1のパッケージ基材と水晶基板との接合領域に欠損(空隙)を生じる恐れがある。このような問題は、上側の接合材のレーザービームによる接合後に、第1のパッケージ基材と水晶基板との接合体を上下反転させて水晶基板の未接合面への第2のパッケージ基材の接合を行う場合でも同様である。以上のことから、安定した気密封止を行うことが困難となってくる。   Further, for example, two aggregates of lids made of a translucent material having a concave portion, the front and back surfaces of an aggregate of crystal pieces (so-called inverted mesa shape) that are thicker at the periphery than at the center. There is a method of forming a quartz crystal vibration device by bonding to the substrate. In the case of such a configuration, the concave portions of the two lid assemblies are positioned so as to face the quartz substrate, and laser is irradiated from the outside of the lid assemblies via a bonding material (metal film). Then, the quartz substrate and the two lid aggregates are joined. At this time, the formation region of one crystal resonator will be described with reference to FIG. 5. The bonding regions (laser beam irradiation regions) on the front and back surfaces of the crystal substrate are overlapped in a plan view. Then, the laser beam is directed toward the bonding material from two directions (from above the first package substrate 2 and from the bottom of the second package substrate 4 and on the same straight line in a sectional view). By irradiation, the quartz resonator 1 is hermetically sealed. First, the upper bonding materials 201 and 301 are irradiated with a laser beam, and a part of the upper bonding materials 201 and 301 is melted to bond the first package base 2 and the quartz substrate 3. Then, the lower bonding materials 302 and 401 are irradiated with a laser beam to bond the second package base 4 and the crystal substrate 3. However, at this time, the laser beam passes through the lower bonding material (302, 401) and reaches the upper bonding material (201, 301), and enters the bonding region between the first package base material and the quartz substrate. There is a risk of defects (voids). Such a problem is that after the upper bonding material is bonded by the laser beam, the bonded body of the first package base material and the crystal substrate is turned upside down so that the second package base material is not bonded to the unbonded surface of the crystal substrate. The same applies to the case of joining. From the above, it becomes difficult to perform stable hermetic sealing.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、低背化に対応し、安定した気密封止を行うことができる圧電振動デバイスおよび圧電振動デバイスの気密封止方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a piezoelectric vibration device capable of performing stable hermetic sealing and a hermetic sealing method of the piezoelectric vibration device corresponding to a reduction in height. It is what.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、圧電基板と、当該圧電基板の表裏面の各々に金属膜を介して接合される、透光性材料からなる第1と第2のパッケージ基材とで構成される圧電振動デバイスであって、前記第1と第2のパッケージ基材と、前記圧電基板との接合領域は平面視で重なっていないことを特徴とする圧電振動デバイスであるので、例えばレーザービームあるいは電子ビーム等のエネルギービームを、当該圧電振動デバイスの外部から前記第1および第2のパッケージ基材に照射して、前記金属膜を溶融させて気密封止を行う場合であっても安定した気密封止を行うことができる。すなわち、前記第1と第2のパッケージ基材と前記圧電基板(例えば水晶などの透光性材料)との接合領域(前記エネルギービームの照射領域)が平面視で重なっていないので、一方向からレーザービームを照射して気密封止を行う場合、レーザービームが圧電基板の内部を透過して反対側の金属膜の接合領域には到達しない。したがって前記2つのパッケージ基材と水晶基板との接合領域に損傷を与えることがなく、安定した気密封止を行うことができる。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is directed to a piezoelectric substrate and first and second packages made of a translucent material, which are bonded to each of the front and back surfaces of the piezoelectric substrate via a metal film. A piezoelectric vibration device comprising a base material, wherein a bonding region between the first and second package base materials and the piezoelectric substrate does not overlap in a plan view. Therefore, for example, when the first and second package base materials are irradiated with an energy beam such as a laser beam or an electron beam from the outside of the piezoelectric vibration device to melt the metal film and perform hermetic sealing. Even if it exists, stable airtight sealing can be performed. That is, since the bonding area (the irradiation area of the energy beam) between the first and second package base materials and the piezoelectric substrate (for example, a translucent material such as crystal) does not overlap in a plan view, When performing hermetic sealing by irradiating a laser beam, the laser beam passes through the inside of the piezoelectric substrate and does not reach the bonding region of the opposite metal film. Accordingly, stable airtight sealing can be performed without damaging the bonding region between the two package base materials and the quartz substrate.

また、圧電基板に非透光性材料を用いた場合は一方向からではなく、二方向(第1のパッケージ基材の上方からと、第2のパッケージ基材の下方から)レーザービームを照射することも可能である。このような場合でもレーザービームによる金属膜の接合領域は平面視で重ならないように、圧電振動デバイスの表裏(上下)でずれた状態でレーザービームを照射することで、安定した気密封止を行うことができる。   Further, when a non-translucent material is used for the piezoelectric substrate, the laser beam is irradiated in two directions (from above the first package substrate and from below the second package substrate) instead of from one direction. It is also possible. Even in such a case, a stable hermetic sealing is performed by irradiating the laser beam in a state shifted on the front and back (up and down) of the piezoelectric vibration device so that the joining region of the metal film by the laser beam does not overlap in a plan view. be able to.

また、上記目的を達成するために、請求項2の発明によると、前記第1のパッケージ基材は、前記第2のパッケージ基材よりも小さな外形寸法で形成され、第1のパッケージ基材は平面視で第2のパッケージ基材に内包された状態であるので、信頼性の高い気密封止を行うことができる。例えば、レーザービームあるいは電子ビーム等のエネルギービームを、圧電デバイスの一方向から照射する場合であっても前記接合領域は平面視で重なっていないため、エネルギービームが第1あるいは第2のパッケージ基材および圧電基板の内部を透過して金属膜に到達しても、第1と第2のパッケージ基材の各々と圧電基板との接合に寄与する金属膜の接合領域へダメージを与えることがない。   In order to achieve the above object, according to the invention of claim 2, the first package base is formed with a smaller outer dimension than the second package base, and the first package base is Since it is in a state of being included in the second package base material in a plan view, highly reliable airtight sealing can be performed. For example, even when an energy beam such as a laser beam or an electron beam is irradiated from one direction of the piezoelectric device, the energy region is not overlapped in a plan view. Even if it penetrates the inside of the piezoelectric substrate and reaches the metal film, it does not damage the bonding region of the metal film that contributes to the bonding of each of the first and second package base materials to the piezoelectric substrate.

また、このような構成であれば、前記金属膜を第1と第2のパッケージ基材の周縁領域に形成すれば、前記接合領域が平面視で重ならない構造にすることが可能となり、接合領域も平面視で重ならない構造とすることができる。したがって、エネルギービームを用いて第1と第2のパッケージ基材と圧電基板との接合を一方向から行うのに好適である。前述のように二方向からエネルギービームを照射して接合を行う場合よりも簡便な封止工程を実現できる。あるいはまた、一つのパッケージ基材と圧電基板の片面との接合後に、もう一つのパッケージ基材と圧電基板の片面との接合のために表裏(上下)反転させる方法も可能であるが、このような方法に比べ、本発明の圧電振動デバイスであれば封止工程における作業工数を削減することができ、生産効率が向上する。   In addition, with such a configuration, if the metal film is formed in the peripheral regions of the first and second package base materials, it is possible to form a structure in which the joining regions do not overlap in plan view. Also, a structure that does not overlap in plan view can be obtained. Therefore, it is suitable for joining the first and second package base materials and the piezoelectric substrate from one direction using an energy beam. As described above, a simpler sealing process can be realized as compared with the case where bonding is performed by irradiating an energy beam from two directions. Alternatively, after joining one package substrate and one side of the piezoelectric substrate, a method of turning the front and back (up and down) for joining the other package substrate and one side of the piezoelectric substrate is also possible. Compared with a simple method, the piezoelectric vibration device of the present invention can reduce the number of work steps in the sealing process and improve the production efficiency.

上記構成によると、第1と第2のパッケージ基材は透光性材料で形成されているが、具体的には水晶またはガラスを用い、圧電基板に例えば水晶を用いることによって、レーザービームあるいは電子ビームを効率良く透過させることができ、より精度の高い気密封止を行うことができる。   According to the above configuration, the first and second package base materials are formed of a light-transmitting material. Specifically, by using quartz or glass and using, for example, quartz for the piezoelectric substrate, laser beams or electrons are used. The beam can be transmitted efficiently, and more accurate hermetic sealing can be performed.

また、上記目的を達成するために、請求項3の発明によると、透光性の圧電基板と、当該圧電基板の表裏面の各々に金属膜を介して接合される透光性材料からなる第1と第2のパッケージ基材とで、構成される圧電振動デバイスの気密封止方法であって、前記第1のパッケージ基材は前記第2のパッケージ基材よりも小さな外形寸法で形成されているとともに、第1のパッケージ基材が平面視で第2のパッケージ基材に内包されるように、前記圧電基板の表裏面の各々に第1と第2のパッケージ基材を、前記金属膜を介して仮止め接合を行う工程と、前記仮止め接合された部分に対し、一方向からレーザービームあるいは電子ビームを照射することによって、前記第1と第2のパッケージ基材と圧電基板との本接合を行う工程と、からなる圧電振動デバイスの気密封止方法であるので、パッケージ基材と圧電基板との位置ずれを防止できるとともに、効率的で高精度の気密封止を実現できる。   In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, there is provided a translucent piezoelectric substrate and a translucent material comprising a translucent material bonded to each of the front and back surfaces of the piezoelectric substrate via a metal film. 1 and a second package base material, wherein the first package base material is formed with a smaller outer dimension than the second package base material. In addition, the first and second package substrates are disposed on each of the front and back surfaces of the piezoelectric substrate, and the metal film is disposed so that the first package substrate is included in the second package substrate in a plan view. A step of performing temporary bonding, and irradiating the temporarily bonded portion with a laser beam or an electron beam from one direction, thereby providing a book of the first and second package base materials and the piezoelectric substrate. The process of joining and the pressure comprising Since in hermetic sealing method for a vibration device, it is possible to prevent positional deviation between the package substrate and the piezoelectric substrate can be realized an efficient and accurate hermetic sealing.

前記仮止め接合は、例えば超音波溶接法によって仮止め接合を行うことが可能であるが、治具を用いることによって行うことも可能である。つまり、前記圧電基板と略同一外形寸法で、第1のパッケージ基材の外形寸法より僅かに大きい寸法の開口部を有する治具を用意し、圧電基板の周縁と当該治具の周縁が略一致するようにして、前記治具を圧電基板上に載置した後、第1のパッケージ基材を前記開口部内に収納載置して仮固定する。この状態で第1のパッケージ基材にレーザービームや電子ビームを照射することによって、第1のパッケージ基材と圧電基板とを接合することができる。同様にして、圧電基板と第2のパッケージ基材とをレーザービームや電子ビームによって接合することができる。なお、このとき前記治具を透光性材料で形成しておけば、当該治具の上方から当該治具にレーザービームや電子ビームを照射して、当該治具の内部を透過させることによって、圧電基板の反対側の面にある金属膜へ到達させて接合を行うことも可能である。あるいはまた、前記治具を用いずに、レーザービームや電子ビームを用いてパッケージ基材と圧電基板との仮止め接合を行ってもよい。   The temporary bonding can be performed by, for example, ultrasonic welding, but can also be performed by using a jig. In other words, a jig having an opening having substantially the same external dimensions as the piezoelectric substrate and slightly larger than the external dimensions of the first package base material is prepared, and the periphery of the piezoelectric substrate and the periphery of the jig are substantially coincident. In this way, after the jig is placed on the piezoelectric substrate, the first package base material is housed and placed in the opening and temporarily fixed. By irradiating the first package substrate with a laser beam or an electron beam in this state, the first package substrate and the piezoelectric substrate can be joined. Similarly, the piezoelectric substrate and the second package substrate can be bonded by a laser beam or an electron beam. At this time, if the jig is formed of a translucent material, by irradiating the jig with a laser beam or an electron beam from above the jig and transmitting the inside of the jig, Bonding can also be performed by reaching the metal film on the opposite surface of the piezoelectric substrate. Alternatively, the package base material and the piezoelectric substrate may be temporarily bonded using a laser beam or an electron beam without using the jig.

さらに、封止手段としてレーザービームあるいは電子ビーム等のエネルギービームを用いているので、高融点の金属膜に対しても対応可能となるとともに、例えばシーム溶接法などの加熱封止方法に比べて処理時間を短縮することができる。   Further, since an energy beam such as a laser beam or an electron beam is used as a sealing means, it is possible to cope with a metal film having a high melting point and, for example, processing compared to a heat sealing method such as a seam welding method. Time can be shortened.

また、透光性材料からなる第1および圧電基板の内部を透過させて接合界面にある前記金属膜を溶融させることができるので、従来のような非透光性材料からなる部材を用いてレーザー等のエネルギービームによって接合界面にある金属膜を溶融させる場合に比べ、封止痕が滑らかで、封止痕を狭小化することができる。   Further, since the metal film at the bonding interface can be melted through the first and piezoelectric substrates made of a light-transmitting material, a laser using a member made of a conventional non-light-transmitting material can be used. Compared to the case where the metal film at the bonding interface is melted by an energy beam such as, the sealing trace is smooth and the sealing trace can be narrowed.

通常、抵抗加熱蒸着法等によって成膜された金属膜の表面状態は、微視的には凸凹状であり、“山”や“谷”が連続したような表面状態となっている。このような金属膜を互いに超音波溶接法によって接合する場合、接合界面は“山”の部分同士が点接触して接合したような状態となっており、“谷”の部分が空隙(ボイド)となり、気密性が不完全な状態となる。しかし、請求項2の発明によると、超音波溶接法による仮止め接合に、エネルギービームによって金属膜を溶融させるため、溶融金属が前記“谷”の部分を埋めるように流入することによって接合界面が平滑化され、平らな状態に近づけることができる。これによって気密不良を防止し、安定した気密封止を行うことができる。   Normally, the surface state of a metal film formed by resistance heating vapor deposition or the like is microscopically uneven, and has a surface state in which “mountains” and “valleys” are continuous. When such metal films are joined to each other by ultrasonic welding, the joining interface is in a state where the “peaks” are in point contact with each other and the “valley” is a void. Thus, the airtightness is incomplete. However, according to the second aspect of the present invention, since the metal film is melted by the energy beam in the temporary bonding by the ultrasonic welding method, the molten metal flows in so as to fill the “valley” portion so that the bonding interface is formed. It can be smoothed and close to a flat state. As a result, poor airtightness can be prevented and stable airtight sealing can be performed.

以上のように、本発明によれば、低背化に対応し、安定した気密封止を行うことができる圧電振動デバイスおよび圧電振動デバイスの気密封止方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric vibrating device and a hermetic sealing method for a piezoelectric vibrating device that can perform stable hermetic sealing in response to a reduction in height.

−第1の実施形態−
以下、圧電基板として水晶基板を用いた水晶振動子を例に挙げて、本発明による第1の実施形態について図1に基づいて説明する。図1は本発明の第1の実施形態を示す水晶振動子の長辺方向の断面図である。なお、図1において、水晶振動子の底面(裏面)に形成される外部接続端子と、当該外部接続端子と水晶基板の表裏面に形成された電極とを電気的に接続する配線導体の記載は省略している。
-First embodiment-
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, taking a crystal resonator using a crystal substrate as a piezoelectric substrate as an example. FIG. 1 is a cross-sectional view in the long side direction of a crystal resonator showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the external connection terminals formed on the bottom surface (back surface) of the crystal resonator and the wiring conductors that electrically connect the external connection terminals and the electrodes formed on the front and back surfaces of the crystal substrate are described. Omitted.

本実施形態で適用される水晶振動子1は、図1に示すように平面視矩形状の第1のパッケージ基材2と、中央部分が薄肉の断面視で両凹形状の水晶振動片3と、平面視矩形状の第2のパッケージ基材4とから構成されている。以下、水晶振動子1単体の構成要素について説明した後、水晶振動子1の製造方法について説明を行う。   As shown in FIG. 1, a crystal resonator 1 applied in the present embodiment includes a first package base 2 having a rectangular shape in plan view, and a crystal resonator element 3 having a biconcave shape in a sectional view with a thin central portion. The second package base 4 is rectangular in plan view. Hereinafter, after describing the components of the crystal unit 1 alone, a method for manufacturing the crystal unit 1 will be described.

図1において前記水晶振動片3は平面視矩形状のATカット水晶板であり、中央領域が薄肉となった凹陥部31と、当該凹陥部の周囲には環状の厚肉部32が形成されている。前記凹陥部31は、水晶振動子片3を薄肉化する部分以外の領域にレジストを形成し、ウエットエッチングによって形成される。   In FIG. 1, the quartz crystal resonator element 3 is an AT-cut quartz plate having a rectangular shape in plan view, and a concave portion 31 having a thin central region, and an annular thick portion 32 is formed around the concave portion. Yes. The recessed portion 31 is formed by wet etching by forming a resist in a region other than the portion where the quartz vibrator piece 3 is thinned.

前記凹陥部31の表裏面には、水晶振動片3を駆動させるための一対の励振電極33が対向して形成されている。ここで、励振電極33は水晶振動片3の主面(表裏面)に下から順に、クロム,金,クロムの膜構成で蒸着法等によって成膜されている。なお、前記電極の膜構成はこれに限定されるものではなく、その他の膜構成であってもよい。そして、前記励振電極33は引き出し電極(図示せず)と接続されており、引き出し電極の一部は、水晶振動子片3を厚み方向に縦貫する導通路(図示せず)および第2のパッケージ基材4の内部の配線導体(図示せず)を介して最終的に第2のパッケージ基材4の下面に形成された外部接続端子(図示せず)に電気的に繋がっている。水晶振動子1は前記外部接続端子が各種デバイス内の基板上に形成される導体(ランドパターン)に半田等によって固定されて使用されることになる。なお、前記励振電極33と前記外部接続端子との電気的接続方法は一例であり、本実施形態に限定されるものではない。   A pair of excitation electrodes 33 for driving the crystal vibrating piece 3 are formed on the front and back surfaces of the recessed portion 31 so as to face each other. Here, the excitation electrode 33 is formed on the main surface (front and back surfaces) of the quartz crystal vibrating piece 3 in order from the bottom by a vapor deposition method or the like with a film configuration of chromium, gold, and chromium. The film configuration of the electrode is not limited to this, and other film configurations may be used. The excitation electrode 33 is connected to a lead electrode (not shown), and a part of the lead electrode includes a conduction path (not shown) vertically passing through the crystal resonator element 3 in the thickness direction and a second package. It is electrically connected to an external connection terminal (not shown) finally formed on the lower surface of the second package substrate 4 via a wiring conductor (not shown) inside the substrate 4. The crystal resonator 1 is used by fixing the external connection terminals to a conductor (land pattern) formed on a substrate in various devices by solder or the like. The electrical connection method between the excitation electrode 33 and the external connection terminal is an example, and is not limited to the present embodiment.

水晶振動片3の厚肉部32の表裏面各々には、第2の金属膜301および第3の金属膜302が形成されており、前記金属膜(301と302)は同一材料となっている。第2および第3の金属膜には金が用いられており、水晶振動片3の厚肉部32の表裏面(周縁領域)各々の位置に、真空蒸着法によって周状に成膜されている。ここで、第2の金属膜301と第3の金属膜302とは平面視で重なった位置関係にある。しかしながら、レーザービームによる封止時(後述)の前記金属膜への照射位置は異なっている。つまり、エネルギービームによる接合領域は平面視で重ならない位置関係となっている。なお、ここでいう接合領域とはエネルギービームの金属膜への照射領域のことをいう。なお、第2の金属膜301と第3の金属膜302との位置関係は一例であり、前記位置関係は本実施形態に限定されるものではない。例えば、第2の金属膜301と第3の金属膜302とが平面視で一部分だけが重なっている位置関係であってもよい。   A second metal film 301 and a third metal film 302 are formed on the front and back surfaces of the thick portion 32 of the crystal vibrating piece 3, and the metal films (301 and 302) are made of the same material. . Gold is used for the second and third metal films, and is formed in a circumferential shape by a vacuum deposition method at each position of the front and back surfaces (peripheral regions) of the thick portion 32 of the crystal vibrating piece 3. . Here, the second metal film 301 and the third metal film 302 are in a positional relationship in which they overlap in a plan view. However, the irradiation position on the metal film at the time of sealing with a laser beam (described later) is different. In other words, the bonding region by the energy beam has a positional relationship that does not overlap in plan view. Note that the junction region here refers to a region irradiated with an energy beam on a metal film. The positional relationship between the second metal film 301 and the third metal film 302 is an example, and the positional relationship is not limited to this embodiment. For example, the second metal film 301 and the third metal film 302 may have a positional relationship in which only a part thereof overlaps in plan view.

図1において第1のパッケージ基材2は平面視矩形状の平板であり、透光性材料である水晶が使用されている。平面視において、図1に示すように第1のパッケージ基材2の外形寸法は水晶振動片3の外形寸法と略同一となっており、前記第1のパッケージ基材2の水晶振動片3との接合面側の周縁には、第1の金属膜201が周状に真空蒸着法によって成膜されている。ここで、前記第1の金属膜201は金からなり、形成幅は前記第2の金属膜301の形成幅と略同一となるように形成されている。   In FIG. 1, the first package substrate 2 is a flat plate having a rectangular shape in plan view, and quartz that is a light-transmitting material is used. In plan view, as shown in FIG. 1, the external dimensions of the first package base 2 are substantially the same as the external dimensions of the crystal vibrating piece 3, and the crystal vibrating piece 3 of the first package base 2 is A first metal film 201 is circumferentially formed by a vacuum evaporation method on the periphery of the bonding surface side. Here, the first metal film 201 is made of gold, and is formed so that the formation width is substantially the same as the formation width of the second metal film 301.

第2のパッケージ基材4の材料には、第1のパッケージ基材2と同様に水晶が使用されている。第2のパッケージ基材4も平面視矩形状の平板であり、第2のパッケージ基材4の外形寸法は水晶振動片3の外形寸法と略同一となっている。そして第2のパッケージ基材4の水晶振動片3との接合面側の周縁には、第4の金属膜401が周状に形成されている。ここで、前記第4の金属膜401は、本実施形態では金が使用されている。前記第4の金属膜401の形成幅は前記第3の金属膜302の形成幅と略同一となっている。   As the material of the second package substrate 4, quartz is used as in the case of the first package substrate 2. The second package base 4 is also a flat plate having a rectangular shape in plan view, and the external dimensions of the second package base 4 are substantially the same as the external dimensions of the crystal vibrating piece 3. A fourth metal film 401 is formed on the periphery of the second package substrate 4 on the side of the joint surface with the crystal vibrating piece 3. Here, the fourth metal film 401 is made of gold in this embodiment. The formation width of the fourth metal film 401 is substantially the same as the formation width of the third metal film 302.

以上は水晶振動子1を構成する主要部材の説明であるが、前述の第1および第2のパッケージ基材2,4と、水晶振動片3は、それぞれウエハ状態から一括的に成形され、最終的に複数の水晶振動子が形成された後に個割り分割によって個片化される。このような方法により、水晶振動子1を構成する部材(第1および第2のパッケージ基材、水晶振動片)全てをウエハ状態で取り扱うことが可能となるため、従来のように個片状態で構成部材を取り扱う方法に比べて、取り扱いが非常に簡便になる。さらに従来のようなセラミックパッケージに比べて小型化を図ることができる。以下、一単位を構成する水晶振動子について製造方法を説明する。   The above is a description of the main members constituting the crystal unit 1. However, the first and second package base materials 2 and 4 and the crystal vibrating piece 3 described above are collectively formed from the wafer state, respectively. After a plurality of crystal resonators are formed, they are separated into pieces by dividing into pieces. By such a method, it becomes possible to handle all the members (first and second package base materials, crystal vibrating pieces) constituting the crystal unit 1 in a wafer state. Compared with the method of handling the structural members, the handling becomes very simple. Furthermore, the size can be reduced as compared with a conventional ceramic package. Hereinafter, a method for manufacturing a crystal resonator constituting one unit will be described.

まず、第1のパッケージ基材2に形成された第1の金属膜201を、水晶振動片3の上面(第1のパッケージ基材2との接合面側)に形成されている第2の金属膜301上に、平面視で略一致するように位置決め載置される。なお、前記位置決め載置は画像認識手段によって適切な搭載位置が認識される。第1のパッケージ基材2と水晶振動片3との仮止め接合を行う。このとき、仮止め接合の位置は金属膜201、301の形成領域の内周縁寄り(金属膜の幅方向の中央よりも内側)で行うことが好ましい。   First, the first metal film 201 formed on the first package base 2 is used as the second metal formed on the upper surface of the crystal vibrating piece 3 (on the side of the joint surface with the first package base 2). The film is positioned and placed on the film 301 so as to substantially coincide with each other in plan view. In the positioning and mounting, an appropriate mounting position is recognized by the image recognition means. The first package base 2 and the quartz crystal vibrating piece 3 are temporarily bonded. At this time, the temporary bonding is preferably performed near the inner periphery of the formation region of the metal films 201 and 301 (inside the center in the width direction of the metal film).

前記仮止め接合が行われた部分に対して、真空雰囲気中で上方(具体的には第1のパッケージ基材2よりも上部の位置)から、グリーンレーザーを用いてレーザービームを照射する。レーザービームは透光性材料である第1のパッケージ基材2の内部を透過して、前記仮止め接合部分の金属膜に到達して当該金属膜を溶融させる。これによって第1のパッケージ基材2と水晶振動片3との本接合が完了する。   A laser beam is irradiated to the portion where the temporary fixing is performed from above (specifically, at a position higher than the first package base material 2) in a vacuum atmosphere using a green laser. The laser beam is transmitted through the inside of the first package base material 2 that is a light-transmitting material, reaches the metal film at the temporary bonding portion, and melts the metal film. As a result, the main bonding between the first package base 2 and the crystal vibrating piece 3 is completed.

次に、上記第1のパッケージ基材2と接合された水晶振動片3を上下反転させ、水晶振動片3の第2のパッケージ基材4との接合面側に形成されている第3の金属膜302上に、第2のパッケージ基材4に形成された第4の金属膜401を、平面視で略一致するように、位置決め載置する。前記位置決め載置も前記画像認識手段によって適切な搭載位置が認識されるようになっている。そして、前記位置決め載置後に、前述の第3の金属膜302と第4の金属膜401を介して、超音波溶接法による金の拡散接合によって、水晶振動片3と第2のパッケージ基材4との仮止め接合を行う。このとき、仮止め接合の位置は金属膜302、401の形成領域の外周縁寄り(金属膜の幅方向の中央よりも外側)で行うことが好ましい。   Next, the crystal vibrating piece 3 bonded to the first package substrate 2 is turned upside down, and the third metal formed on the bonding surface side of the crystal vibrating piece 3 with the second package substrate 4 is formed. On the film | membrane 302, the 4th metal film | membrane 401 formed in the 2nd package base material 4 is positioned and mounted so that it may correspond substantially by planar view. In the positioning and mounting, an appropriate mounting position is recognized by the image recognition means. Then, after the positioning and mounting, the quartz crystal vibrating piece 3 and the second package base 4 are bonded by gold diffusion bonding by the ultrasonic welding method through the third metal film 302 and the fourth metal film 401 described above. And temporarily fixing. At this time, the temporary bonding is preferably performed near the outer peripheral edge of the formation region of the metal films 302 and 401 (outside the center in the width direction of the metal film).

前記第3の金属膜302と第4の金属膜401との仮止め接合が行われた部分に対して、真空雰囲気中にて、水晶振動片3の上方(具体的には第3の金属膜302と第4の金属膜401との仮止め接合部分に対して鉛直方向で上方から)から、グリーンレーザーを用いてレーザービームを照射する。レーザービームは透光性材料である水晶振動片3の内部を透過して、前記第3の金属膜302と第4の金属膜401との仮止め接合部分の金属膜に到達して、当該金属膜を溶融させる。これによって水晶振動片3と第2のパッケージ基材4との本接合を行う。このように本発明による気密封止方法によると、第1と第2のパッケージ基材と水晶振動片との本接合時に接合領域は平面視で重なっていないため、レーザービームの照射時に一方の金属膜の接合領域に損傷を与えることがない。したがって、安定した気密封止を行うことができる。また、パッケージ基材が従来のようにセラミック等の絶縁性物質(非透光性材料)で形成されている場合に比べ、本発明では透光性材料で形成されているため、レーザービームのエネルギー損失を抑制できるとともに、仮止め接合部分が可視化されているので、容易にビーム照射後の接合状態を視認することができる。   In the vacuum atmosphere, the portion where the third metal film 302 and the fourth metal film 401 are temporarily bonded is disposed above the crystal vibrating piece 3 (specifically, the third metal film). A laser beam is irradiated using a green laser from above (from the upper side in the vertical direction with respect to the temporarily fixed joint portion between 302 and the fourth metal film 401). The laser beam passes through the inside of the crystal vibrating piece 3 that is a translucent material, reaches the metal film at the temporary bonding joint portion between the third metal film 302 and the fourth metal film 401, and the metal Melt the membrane. As a result, the crystal resonator element 3 and the second package base 4 are joined together. As described above, according to the hermetic sealing method of the present invention, since the bonding region does not overlap in plan view when the first and second package base materials and the crystal vibrating piece are bonded together, one of the metals is irradiated during laser beam irradiation. There is no damage to the junction area of the membrane. Therefore, stable hermetic sealing can be performed. In addition, since the package substrate is formed of a light-transmitting material in the present invention as compared with the conventional case where the package substrate is formed of an insulating material (non-light-transmitting material) such as ceramic, the energy of the laser beam Since the loss can be suppressed and the temporarily bonded joint portion is visualized, the joined state after the beam irradiation can be easily visually confirmed.

レーザービームの照射径は金属膜201、301、302、401の形成幅に比して小さいため、照射位置を選択することが可能である。なお、本実施形態では前記金属膜の形成幅は約150μmで、レーザービーム(後述)の照射径は80μm以下である。なお、本実施形態では本接合は真空雰囲気中にて行われているが、真空雰囲気に限定されるものではなく、例えば窒素などの不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。   Since the irradiation diameter of the laser beam is smaller than the formation width of the metal films 201, 301, 302, 401, the irradiation position can be selected. In the present embodiment, the formation width of the metal film is about 150 μm, and the irradiation diameter of a laser beam (described later) is 80 μm or less. In the present embodiment, the main bonding is performed in a vacuum atmosphere. However, the bonding is not limited to a vacuum atmosphere, and may be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen.

なお、超音波溶接法による仮止め接合部分の接合界面には、微視的には非常に小さな空隙(ボイド)が発生することがあるが、レーザービームを用いて仮止め接合部分の金属自体を溶融させることによって、前記空洞部分を埋めて平滑化を図ることができる。したがって、気密不良を防止でき、安定した気密封止を行うができる。   Microscopically, very small voids (voids) may be generated at the bonding interface of the temporary bonding joint portion by ultrasonic welding. However, the metal itself of the temporary bonding joint portion may be removed using a laser beam. By melting, the hollow portion can be filled and smoothed. Therefore, airtight failure can be prevented and stable airtight sealing can be performed.

本実施形態では第1のパッケージ基材2と水晶振動片3との本接合を実施した後に、水晶振動片3と第2のパッケージ基材4との超音波溶接による仮止め接合および本接合を行っているが、この順序に限定されるものではない。例えば、先に水晶振動片3と第1および第2のパッケージ基材2,4との仮止め接合を行った後に、レーザービームによる本接合を行ってもよい。この場合、水晶振動片3と第2のパッケージ基材4との本接合を第1のパッケージ基材1と水晶振動片3との本接合よりも先に行ってもよい。あるいはまた、2台のレーザー照射装置を用いることによって、第1および第2パッケージ基材2,4と水晶振動片3との本接合を一括同時に行うことも可能である。この場合、気密封止工程に要する時間を短縮することができるため、水晶振動子1の生産効率の向上に寄与する。なお、本実施形態では本接合時にグリーンレーザーを用いているが、これに限定されるものではなく、所謂エネルギービームに対して本発明は適用可能である。例えばグリーンレーザーの代わりに電子ビームを利用して本接合を行ってもよい。また、本実施形態では金属膜材料として金を使用しているが、グリーンレーザー(の波長)は金に対する吸収率が良いため、封止効率を向上させることができる。なお、グリーンレーザーと金との組み合わせは一例であり、本組み合わせに限定されるものではなく、レーザー波長に応じて良好な吸収率が得られる金属材料を選定することが可能である。   In the present embodiment, after the main bonding of the first package base 2 and the crystal vibrating piece 3 is performed, the temporary bonding and the main bonding by ultrasonic welding between the crystal vibrating piece 3 and the second package base 4 are performed. Yes, but not limited to this order. For example, the temporary bonding of the crystal vibrating piece 3 and the first and second package bases 2 and 4 may be performed first, and then the main bonding using a laser beam may be performed. In this case, the main bonding between the crystal vibrating piece 3 and the second package base 4 may be performed before the main bonding between the first package base 1 and the crystal vibrating piece 3. Alternatively, by using two laser irradiation apparatuses, it is possible to simultaneously perform the main bonding of the first and second package bases 2 and 4 and the crystal vibrating piece 3 simultaneously. In this case, since the time required for the hermetic sealing process can be shortened, it contributes to the improvement of the production efficiency of the crystal unit 1. In the present embodiment, a green laser is used at the time of main bonding, but the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a so-called energy beam. For example, the main bonding may be performed using an electron beam instead of the green laser. In the present embodiment, gold is used as the metal film material. However, since the green laser (wavelength) has a good absorption rate for gold, the sealing efficiency can be improved. Note that the combination of green laser and gold is an example, and is not limited to this combination, and it is possible to select a metal material that provides a good absorption rate according to the laser wavelength.

本実施形態では第1と第2のパッケージ基材および、水晶振動片のそれぞれに金属膜が形成された構成となっているが、水晶振動片には金属膜を形成せずに、第1と第2のパッケージ基材にだけ金属膜を形成した構成であってもよい。あるいはまた、水晶振動片にだけ金属膜を形成し、第1と第2のパッケージ基材には金属膜を形成しない構成であってもよい。   In the present embodiment, a metal film is formed on each of the first and second package base materials and the crystal vibrating piece. However, the first and second package base materials are not formed on the crystal vibrating piece. The structure which formed the metal film only in the 2nd package base material may be sufficient. Alternatively, the metal film may be formed only on the crystal vibrating piece and the metal film may not be formed on the first and second package base materials.

また、本発明の実施形態では、2つのパッケージ基材の材料として水晶が使用されているが、水晶以外にガラスやサファイアを使用してもよい。   In the embodiment of the present invention, quartz is used as the material for the two package substrates, but glass or sapphire may be used in addition to quartz.

−第2の実施形態−
本実施形態における第2の実施形態を、圧電基板として水晶基板を用いた水晶振動子を例に挙げて、図2乃至図3を用いて説明する。図2は本発明の第2の実施形態を示す水晶振動子の長辺方向の断面図である。図3は第2の実施形態を示す水晶振動子の平面図であり、第1の実施形態と同様の構成については、同番号を付して説明の一部を割愛するとともに、前述の実施形態と同様の効果を有する。
-Second Embodiment-
A second embodiment of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 3, taking a crystal resonator using a crystal substrate as a piezoelectric substrate as an example. FIG. 2 is a cross-sectional view in the long side direction of a crystal resonator showing a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view of the crystal resonator showing the second embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and a part of the description is omitted. Has the same effect.

図2に示すように、水晶振動片3の厚肉部32の表裏面各々には、第2の金属膜301および第3の金属膜302が形成されており、前記金属膜(301と302)は金で構成されている。第2の金属膜301は水晶振動片3の上面側の周縁から内側に離間し、厚肉部32の上面の位置に真空蒸着法によって周状に成膜されている。第3の金属膜302は、水晶振動片3の下面側の周縁を含む領域に真空蒸着法によって周状に成膜されている。ここで、第2の金属膜301と第3の金属膜302とは平面視で重ならない位置関係にある。つまり金属膜の、エネルギービームによる接合領域は重ならない位置関係にある。   As shown in FIG. 2, a second metal film 301 and a third metal film 302 are formed on the front and back surfaces of the thick portion 32 of the crystal vibrating piece 3, and the metal films (301 and 302). Is made up of gold. The second metal film 301 is spaced inward from the peripheral edge on the upper surface side of the quartz crystal vibrating piece 3 and is formed in a circumferential shape at a position on the upper surface of the thick portion 32 by a vacuum deposition method. The third metal film 302 is formed in a circumferential shape by a vacuum vapor deposition method in a region including the peripheral edge on the lower surface side of the quartz crystal vibrating piece 3. Here, the second metal film 301 and the third metal film 302 are in a positional relationship that does not overlap in a plan view. That is, the metal film is in a positional relationship in which the bonding region by the energy beam does not overlap.

このような構成の圧電振動デバイスを製造する場合、第1のパッケージ基材2に形成された第1の金属膜201を、水晶振動片3の上面(第1のパッケージ基材2との接合面側)に形成されている第2の金属膜301上に、平面視で略一致するように位置決め載置される。なお、前記位置決め載置は画像認識手段によって適切な搭載位置が認識される。そして、前記位置決め載置された状態において、第1のパッケージ基材2は水晶振動片3に平面視で内包された状態となっている。前記位置決め載置後に、前述の第1の金属膜201と第2の金属膜301を介して、超音波溶接法による金の拡散接合によって、第1のパッケージ基材2と水晶振動片3との仮止め接合を行う。   When the piezoelectric vibration device having such a configuration is manufactured, the first metal film 201 formed on the first package base 2 is bonded to the upper surface of the crystal vibrating piece 3 (the bonding surface with the first package base 2). On the second metal film 301 formed on the side) so as to substantially coincide with each other in plan view. In the positioning and mounting, an appropriate mounting position is recognized by the image recognition means. The first package base material 2 is included in the crystal vibrating piece 3 in a plan view in the state of being positioned and mounted. After the positioning and mounting, the first package substrate 2 and the quartz crystal vibrating piece 3 are bonded by gold diffusion bonding by ultrasonic welding via the first metal film 201 and the second metal film 301 described above. Perform temporary bonding.

このように本実施形態によると、前記仮止め接合された部分に対し、一方向からレーザービームを照射してパッケージ基材と水晶振動片との本接合を行うので、レーザービームの照射時に水晶振動片の表裏面の金属膜に欠損(空隙)を生じることがない。つまり、第1および第2のパッケージ基材と圧電基材との接合領域は平面視で重なっていないため、エネルギービームが第1のパッケージ基材および圧電基板の内部を透過して、第2のパッケージ基材側の金属膜に到達しても、第3および第4の金属膜の接合領域へは損傷を与えることがない。したがって、安定した気密封止を行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, the temporarily bonded joint portion is irradiated with the laser beam from one direction to perform the main joining of the package base material and the quartz crystal vibrating piece. There is no defect (void) in the metal film on the front and back surfaces of the piece. That is, since the joining region between the first and second package base materials and the piezoelectric base material does not overlap in plan view, the energy beam is transmitted through the inside of the first package base material and the piezoelectric substrate, so that the second Even if it reaches the metal film on the package substrate side, the bonding region of the third and fourth metal films is not damaged. Therefore, stable hermetic sealing can be performed.

また、本実施形態のように、第1〜第4の金属膜を、第1と第2のパッケージ基材の周縁領域に形成するとともに、前記第1のパッケージ基材が平面視で第2のパッケージ基材に内包された状態であれば、前記接合領域が平面視で重ならない構造にすることが可能となり、接合領域も平面視で重ならない構造とすることができる。したがって、エネルギービームを用いて第1と第2のパッケージ基材と圧電基板との接合を一方向から行うのに好適である。これにより、二方向からエネルギービームを照射して接合を行う場合よりも簡便な封止工程を実現できる。また、一つのパッケージ基材と圧電基板3の片面との接合後に、もう一つのパッケージ基材と圧電基板3の片面との接合のために表裏(上下)反転させる方法も可能であるが、このような方法に比べ、本発明の圧電振動デバイスであれば封止工程における作業工数を削減することができ、生産効率が向上する。   In addition, as in the present embodiment, the first to fourth metal films are formed in the peripheral regions of the first and second package bases, and the first package base is second in plan view. If it is in a state of being included in the package base material, it is possible to make the structure in which the joining regions do not overlap in a plan view, and it is also possible to make the structure in which the joining regions do not overlap in a plan view. Therefore, it is suitable for joining the first and second package base materials and the piezoelectric substrate from one direction using an energy beam. Thereby, a simpler sealing process can be realized as compared with the case where bonding is performed by irradiating energy beams from two directions. In addition, after joining one package base material and one surface of the piezoelectric substrate 3, a method of turning the front and back (up and down) in order to join another package base material and one surface of the piezoelectric substrate 3 is possible. Compared with such a method, if the piezoelectric vibration device of the present invention is used, the number of work steps in the sealing process can be reduced, and the production efficiency is improved.

なお、図3に示すように、水晶振動片の内側方向(凹部31)から外側に離れた位置、つまり金属膜201、301、302、401の周縁に近い位置(図3のLで示す周状のライン)にレーザービームを照射すると金属膜の溶融時のスプラッシュ(溶融金属の飛散)を抑制効果が期待できるため好適である。なお、本実施形態では本接合は真空雰囲気中にて行われているが、真空雰囲気に限定されるものではなく、例えば窒素などの不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。   As shown in FIG. 3, the position away from the inner side (recess 31) of the crystal vibrating piece, that is, the position close to the peripheral edge of the metal films 201, 301, 302, 401 (circumferential shape indicated by L in FIG. 3). When the laser beam is irradiated to the line (2), it is preferable because the effect of suppressing the splash (spattering of the molten metal) during melting of the metal film can be expected. In the present embodiment, the main bonding is performed in a vacuum atmosphere. However, the bonding is not limited to a vacuum atmosphere, and may be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen.

−第3の実施形態−
本実施形態における第2の実施形態を、圧電薄膜共振子(FBAR:Film Bulk Acoustic Resonator)を例に挙げて、図4を用いて説明する。図4は第2の実施形態を示す水晶振動子の長辺方向の断面図であり、前述の実施形態と同様の構成については、同番号を付して説明の一部を割愛するとともに、前述の実施形態と同様の効果を有する。
-Third embodiment-
A second embodiment of the present embodiment will be described with reference to FIG. 4, taking a piezoelectric thin film resonator (FBAR) as an example. FIG. 4 is a cross-sectional view of the crystal resonator according to the second embodiment in the long side direction. The same components as those in the previous embodiment are denoted by the same reference numerals and part of the description is omitted. This has the same effect as the embodiment.

第1および第2のパッケージ基材は、ともに水晶からなる平面視矩形状の平板であり、第1のパッケージ基材2は水晶基板5よりも小さな外形寸法で形成されている。第2のパッケージ基材4は水晶基板5と略同一の外形寸法となっている。   Both the first and second package base materials are rectangular flat plates made of crystal, and the first package base material 2 is formed with an outer dimension smaller than that of the crystal substrate 5. The second package base 4 has substantially the same outer dimensions as the quartz substrate 5.

本実施形態では、図4に示すように水晶基板5の上面に、下部電極36と上部電極35に挟まれるように窒化アルミニウム(AlN)の圧電薄膜34が形成されている。なお前記窒化アルミニウムの代わりに酸化亜鉛(ZnO)を用いることも可能である。そして水晶基板5の下部電極36の下部は、エッチングによってキャビティ(空洞)が形成されている。そして前記上部電極35および下部電極36は、水晶基板5の内部を厚み方向に縦貫する導通路(図示せず)と、第2のパッケージ基材4の内部の配線導体(図示せず)を介して、最終的に第2のパッケージ基材4の下面側に形成された外部接続端子(図示せず)と電気的に繋がっている。なお、前記上部電極35および下部電極36は、(Mo)で構成されている。ここでモリブデン以外にアルミニウム(Al)やルテニウム(Ru)を用いてもよい。   In this embodiment, as shown in FIG. 4, a piezoelectric thin film 34 of aluminum nitride (AlN) is formed on the upper surface of the quartz substrate 5 so as to be sandwiched between the lower electrode 36 and the upper electrode 35. Note that zinc oxide (ZnO) can be used instead of the aluminum nitride. A cavity (cavity) is formed by etching under the lower electrode 36 of the quartz substrate 5. The upper electrode 35 and the lower electrode 36 are connected to each other through a conduction path (not shown) penetrating the quartz substrate 5 in the thickness direction and a wiring conductor (not shown) inside the second package base 4. Finally, it is electrically connected to an external connection terminal (not shown) formed on the lower surface side of the second package substrate 4. The upper electrode 35 and the lower electrode 36 are made of (Mo). Here, aluminum (Al) or ruthenium (Ru) may be used in addition to molybdenum.

水晶基板5の表裏面には、第1の実施形態と同様に、第2の金属膜301と第3の金属膜302が真空蒸着法によって周状に形成されている。前記金属膜301と302は図4に示すように、平面視で一部が重なった状態となっている。すなわち、第2の金属膜301の外周縁部分と、第3の金属膜302の内周縁部分を含む領域が平面視で重なった状態となっている。ただし、第1のパッケージ基材2および第2のパッケージ基材4とのレーザービームによる接合領域(具体的には第1の金属膜201および第4の金属膜401の一部領域)に相当する部分は平面視で重なっていない状態となっている。このような金属膜の配置により、例えば水晶基板5および第2のパッケージ基材4の外形寸法を縮小することができるので、圧電振動デバイスの更なる小型化を図ることが可能となる。   Similar to the first embodiment, a second metal film 301 and a third metal film 302 are circumferentially formed on the front and back surfaces of the quartz substrate 5 by a vacuum deposition method. As shown in FIG. 4, the metal films 301 and 302 are partially overlapped in plan view. That is, the outer peripheral edge portion of the second metal film 301 and the region including the inner peripheral edge portion of the third metal film 302 overlap each other in plan view. However, it corresponds to a bonding region (specifically, a partial region of the first metal film 201 and the fourth metal film 401) by the laser beam between the first package base material 2 and the second package base material 4. The portions are not overlapped in plan view. By arranging such a metal film, for example, the external dimensions of the quartz crystal substrate 5 and the second package base 4 can be reduced, so that the piezoelectric vibration device can be further reduced in size.

第1のパッケージ基材2と第2のパッケージ基材4の各々の、水晶基板5との接合面側にも第1の金属膜201と第4の金属膜401がそれぞれ真空蒸着法によって周状に形成されている。   The first metal film 201 and the fourth metal film 401 are also circumferentially formed by vacuum deposition on the bonding surface side of each of the first package base material 2 and the second package base material 4 with the crystal substrate 5. Is formed.

第1のパッケージ基材2は、平面視で水晶基板5に内包されるように、水晶基板5の表面側に前記第1の金属膜201と第2の金属膜301を介して超音波溶接による仮止め接合が行われる。第1のパッケージ基材2と水晶基板5との仮止め接合後、グリーンレーザーを前記仮止め接合部分に照射して第1のパッケージ基材2と水晶基板5との本接合を行う。同様にして、水晶基板5と第2のパッケージ基材4との仮止め接合と本接合を行う。このような構成によると、前記仮止め接合された部分に対し、一方向からレーザービームを照射することによって、パッケージ基材と水晶基板との本接合を行う気密封止方法であるので、パッケージ基材と水晶基板との位置ずれを防止することができる。   The first package base 2 is ultrasonically welded to the surface side of the crystal substrate 5 via the first metal film 201 and the second metal film 301 so as to be included in the crystal substrate 5 in plan view. Temporary bonding is performed. After the first package base 2 and the quartz substrate 5 are temporarily bonded, the green package is irradiated onto the temporary bond portion to perform the main bonding between the first package substrate 2 and the crystal substrate 5. Similarly, temporary bonding and main bonding of the crystal substrate 5 and the second package base 4 are performed. According to such a configuration, since it is a hermetic sealing method for performing the main bonding between the package base material and the quartz substrate by irradiating the temporarily bonded portion with a laser beam from one direction, the package base The positional deviation between the material and the quartz substrate can be prevented.

また、レーザービームによって仮止め接合された部分の金属膜を溶融させることによって、接合界面における空隙(ボイド)に溶融金属を充填させることが可能になる。これにより、前記接合界面における空隙を抑制して平らな状態に近づけることができる。その結果、良好な気密性を有する圧電薄膜デバイスを提供することができる。   In addition, by melting the metal film in the portion temporarily bonded by the laser beam, it is possible to fill the void in the bonding interface with the molten metal. Thereby, the space | gap in the said joining interface can be suppressed and it can approximate to a flat state. As a result, a piezoelectric thin film device having good hermeticity can be provided.

また、本発明の実施形態において封止に用いられる金属膜として、金が用いられているが、これに限定されるものではなく、金以外に、金−錫合金(Au−Sn合金)や、錫−銀合金(Sn−Ag合金)、金−ゲルマニウム(Au−Ge合金)など他の金属を使用することも可能である。例えば金属膜として金−錫合金を用いる場合、金属膜の融点が低下するため、レーザーの出力を低下させて調整することによって対応が可能である。   In addition, although gold is used as the metal film used for sealing in the embodiment of the present invention, the present invention is not limited to this. In addition to gold, a gold-tin alloy (Au-Sn alloy), Other metals such as a tin-silver alloy (Sn—Ag alloy) and gold-germanium (Au—Ge alloy) can also be used. For example, when a gold-tin alloy is used as the metal film, since the melting point of the metal film is lowered, it can be dealt with by adjusting the output of the laser to be lowered.

また、本発明の実施形態では、平面視矩形状で平板状の2つのパッケージ基材が用いられているが、これに限定されるものではなく、2つのパッケージ基材によって水晶振動片に形成された励振電極を気密封止できれば、パッケージ基材の形状は任意に設定してもよい。例えば、凹状に形成された2つのパッケージ基材の凹部分が、水晶振動片に対向するようにして気密接合された形態であってもよい。あるいは、平板状のパッケージ基材と水晶振動片と、箱状体で凹状に形成されたパッケージ基材とで構成された形態であってもよい。   In the embodiment of the present invention, two package base materials having a rectangular shape in plan view and a flat plate shape are used. However, the present invention is not limited to this, and the crystal vibration piece is formed by two package base materials. As long as the excitation electrode can be hermetically sealed, the shape of the package substrate may be arbitrarily set. For example, a form in which the concave portions of the two package bases formed in a concave shape are airtightly bonded so as to face the crystal vibrating piece may be employed. Or the form comprised with the flat package base material and the quartz crystal vibrating piece, and the package base material formed in the concave shape by the box-shaped body may be sufficient.

本発明の実施形態では表面実装型水晶振動子を例にしているが、水晶フィルタ、集積回路等の電子部品に水晶振動子を組み込んだ水晶発振器など、電子機器等に用いられる他の表面実装型の圧電振動デバイスの製造方法にも適用可能である。   In the embodiment of the present invention, a surface-mount type crystal resonator is taken as an example, but other surface-mount type used in electronic devices such as a crystal oscillator in which a crystal resonator is incorporated in an electronic component such as a crystal filter or an integrated circuit. This method can also be applied to a method for manufacturing a piezoelectric vibration device.

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。   The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. Therefore, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

圧電振動デバイスの量産に適用できる。   It can be applied to mass production of piezoelectric vibration devices.

本発明の第1の実施形態を示す水晶振動子の長辺方向の断面図。Sectional drawing of the long side direction of the crystal oscillator which shows the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態を示す水晶振動子の長辺方向の断面図。Sectional drawing of the long side direction of the crystal oscillator which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態を示す水晶振動子の平面図。The top view of the crystal oscillator which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態を示す水晶振動子の長辺方向の断面図。Sectional drawing of the long side direction of the crystal oscillator which shows the 3rd Embodiment of this invention. 従来の実施形態を示す水晶振動子の長辺方向の断面図Sectional drawing of the long side direction of the crystal oscillator which shows conventional embodiment

符号の説明Explanation of symbols

1 水晶振動子
2 第1のパッケージ基材
201 第1の金属膜
3 水晶振動片
31 凹陥部
32 厚肉部
33 励振電極
34 圧電薄膜
35 上部電極
36 下部電極
37 キャビティ
301 第2の金属膜
302 第3の金属膜
4 第2のパッケージ基材
401 第4の金属膜
5 水晶基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Quartz crystal resonator 2 1st package base material 201 1st metal film 3 Quartz vibration piece 31 Recessed part 32 Thick part 33 Excitation electrode 34 Piezoelectric thin film 35 Upper electrode 36 Lower electrode 37 Cavity 301 2nd metal film 302 2nd 3 Metal film 4 Second package substrate 401 Fourth metal film 5 Crystal substrate

Claims (3)

圧電基板と、当該圧電基板の表裏面の各々に金属膜を介して接合される、透光性材料からなる第1と第2のパッケージ基材とで構成される圧電振動デバイスであって、
前記第1と第2のパッケージ基材と、前記圧電基板との接合領域は平面視で重なっていないことを特徴とする圧電振動デバイス。
A piezoelectric vibration device composed of a piezoelectric substrate and first and second package base materials made of a translucent material bonded to each of the front and back surfaces of the piezoelectric substrate via a metal film,
A piezoelectric vibration device characterized in that a bonding region between the first and second package base materials and the piezoelectric substrate does not overlap in a plan view.
前記第1のパッケージ基材は、前記第2のパッケージ基材よりも小さな外形寸法で形成され、第1のパッケージ基材は平面視で第2のパッケージ基材に内包された状態であることを特徴とする請求項1に記載の圧電振動デバイス。   The first package base is formed with a smaller outer dimension than the second package base, and the first package base is included in the second package base in a plan view. The piezoelectric vibration device according to claim 1. 透光性の圧電基板と、当該圧電基板の表裏面の各々に金属膜を介して接合される透光性材料からなる第1と第2のパッケージ基材とで、構成される圧電振動デバイスの気密封止方法であって、
前記第1のパッケージ基材は前記第2のパッケージ基材よりも小さな外形寸法で形成されているとともに、
第1のパッケージ基材が平面視で第2のパッケージ基材に内包されるように、前記圧電基板の表裏面の各々に第1と第2のパッケージ基材を、前記金属膜を介して仮止め接合を行う工程と、
前記仮止め接合された部分に対し、一方向からレーザービームあるいは電子ビームを照射することによって、前記第1と第2のパッケージ基材と圧電基板との本接合を行う工程と、
からなる圧電振動デバイスの気密封止方法。
A piezoelectric vibration device comprising: a translucent piezoelectric substrate; and first and second package base members made of a translucent material bonded to each of the front and back surfaces of the piezoelectric substrate via a metal film. An airtight sealing method,
The first package base is formed with a smaller outer dimension than the second package base,
The first and second package substrates are temporarily attached to the front and back surfaces of the piezoelectric substrate via the metal film so that the first package substrate is included in the second package substrate in a plan view. A process of stopping and joining;
Irradiating a laser beam or an electron beam from one direction to the temporarily bonded portion to perform a main bonding between the first and second package base materials and the piezoelectric substrate;
A hermetic sealing method for a piezoelectric vibration device comprising:
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