TW201507221A - 壓電振動片、壓電振動片的製造方法、壓電元件以及壓電元件的製造方法 - Google Patents

壓電振動片、壓電振動片的製造方法、壓電元件以及壓電元件的製造方法 Download PDF

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Shuichi Mizusawa
Takehiro Takahashi
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Nihon Dempa Kogyo Co
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Abstract

本發明的課題是抑制在壓電振動片的連結部的表面上形成大的微小突起等而防止壓電振動片發生破損，從而提高可靠性或耐久性。壓電振動片130包括：振動部131，包圍振動部131的框部132，以及將振動部131與框部132予以連結的連結部133，在所述壓電振動片130中，連結部133的表面133a及背面133b中的至少一個相對於框部132而形成為5μm~15μm的深度。

Description

壓電振動片、壓電振動片的製造方法、壓電元件以 及壓電元件的製造方法
本發明涉及一種壓電振動片、壓電振動片的製造方法、壓電元件以及壓電元件的製造方法。
在行動終端或行動電話等電子設備中搭載有晶體振子或晶體振盪器等壓電元件。所述壓電元件包含晶體振動片等壓電振動片、蓋體(lid)、以及基座(base)。壓電振動片具有：以規定的振動頻率振動的振動部，以包圍振動部的方式形成的框部，以及使振動部與框部連結的連結部，且所述壓電振動片例如透過蝕刻加工而由AT切割的晶體材料形成。蓋體經由接合材料接合於所述壓電振動片的框部的表面，並且基座同樣地經由接合材料而接合於框部的背面(參照專利文獻1)。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2012-147228號公報
此外，對壓電振動片進行的蝕刻加工通常是以將表面精加工為鏡面的方式進行。但是，存在晶體材料具有晶格缺陷(晶體結晶的原子陣列混亂)的情況。若對所述帶有晶格缺陷的晶體材料進行蝕刻，則會因蝕刻速率的不同而在表面上形成微小突起或微小刻痕(以下稱為微小突起等)。應力容易集中於所述微小突起等，並有可能以微小突起等為起點而產生裂紋等。而且，微小突起等與蝕刻量成比例地生長而形成得大。因此，若在像壓電振動片的連結部這樣的會有大的應力發生作用的部分中形成大的微小突起等，則存在容易產生裂紋或破損，從而導致壓電振動片破損的問題。
鑒於所述情況，本發明的目的在於提供一種抑制在壓電振動片的連結部的表面上形成大的微小突起等而防止壓電振動片發生破損，從而可靠性或耐久性高的壓電振動片及壓電元件。而且，本發明的目的在於提供一種可容易且確實地形成具有所述特徵的壓電振動片及壓電元件的壓電振動片及壓電元件的製造方法。
本發明提供一種壓電振動片，包括：振動部，包圍振動 部的框部，以及將振動部與框部予以連結的連結部，在所述壓電振動片中，連結部的表面及背面中的至少一個相對於框部而形成為5μm~15μm的深度。連結部的表面及背面中的至少一個可相對於框部而形成為10μm的深度。而且，與振動部相比，連結部可形成得較厚。而且，振動部中與連結部的連接部分可形成為與連結部相同的厚度。而且，本發明也可為含有上述壓電振動片的壓電元件。
而且，本發明提供一種壓電振動片的製造方法，所述壓電振動片包括：振動部，包圍振動部的框部，以及將振動部與框部予以連結的連結部，所述壓電振動片的製造方法包含：第1工序，將含有連結部的區域形成為距框部的表面為5μm~15μm的深度；以及第2工序，除連結部以外，對含有所述振動部的區域進行薄壁化。第2工序也可為，在含有振動部的區域中，除與連結部的連接區域以外進行薄壁化。
而且，本發明提供一種含有上述壓電振動片的壓電元件的製造方法，將蓋體以及基座分別接合於壓電振動片的框部的表面以及背面。
根據本發明，即便在連結部的表面或背面上產生微小突起等時，也可將微小突起等保持在較小的狀態。因此，即便在連結部受到應力時，也可抑制因以微小突起等為起點的裂紋或破損而使壓電振動片發生破損，從而可提高壓電振動片及壓電元件的 耐久性或可靠性。而且，可容易且確實地形成具有所述特徵的壓電振動片及壓電元件。
100‧‧‧壓電元件
110‧‧‧蓋體
111、121‧‧‧凹部
112‧‧‧蓋體的接合面
120‧‧‧基座
122‧‧‧基座的接合面
123、123a‧‧‧齒形結構
124、124a‧‧‧齒形結構電極
125、125a‧‧‧連接電極
126、126a‧‧‧外部電極
130、230‧‧‧壓電振動片
131、231‧‧‧振動部
132‧‧‧框部
132a‧‧‧表面
132b‧‧‧背面
133、233‧‧‧連結部
133a‧‧‧表面
133b‧‧‧背面
134‧‧‧貫通孔
135a、135b‧‧‧臺面
136a、136b‧‧‧臺面周邊部
137a、137b‧‧‧激發電極
138a、138b、238a、238b‧‧‧引出電極
139、239a、239b‧‧‧連接部分
139a‧‧‧表面
139b‧‧‧背面
150‧‧‧貫通口
233c~233f‧‧‧突出部
AW‧‧‧壓電晶片(基板)
AWa‧‧‧表面
AWb‧‧‧背面
AWc、AWd、AWe‧‧‧凹部
BW‧‧‧基座晶片
D1、D2、D22‧‧‧厚度
H1、H2‧‧‧高度
L1、L2、L3、L4‧‧‧深度
LW‧‧‧蓋體晶片
R1~R6‧‧‧抗蝕劑圖案
S1、S2、S3、S4、S5‧‧‧區域
S01~S24‧‧‧步驟
SL1、SL2‧‧‧劃線
X、Y、Z‧‧‧方向
圖1(a)、圖1(b)表示第1實施形態的壓電振動片，圖1(a)是平面圖，圖1(b)是沿著圖1(a)的A-A線的剖面圖。
圖2(a)~圖2(h)是表示圖1所示的壓電振動片的製造工序的圖。
圖3(a)~圖3(d)是表示圖1所示的壓電振動片的另一製造工序的圖。
圖4(a)、圖4(b)表示第2實施形態的壓電振動片，圖4(a)是平面圖，圖4(b)是沿著圖4(a)的B-B線的剖面圖。
圖5是表示壓電元件的實施形態的分解立體圖。
圖6是表示圖5的壓電元件的製造工序的流程圖。
圖7是表示壓電晶片的平面圖。
圖8是表示蓋體晶片的平面圖。
圖9是表示基座晶片的平面圖。
以下，一邊參照附圖一邊對本發明的實施形態進行說明。然而，本發明並不限定於此。而且，為了說明以下的實施形 態，附圖中是透過將一部分放大或加以強調地進行記載等而適當地變更比例尺來進行表現。而且，附圖中施加有影線的部分表示的是金屬膜。在以下的各圖中，使用XYZ座標系來說明圖中的方向。在所述XYZ座標系中，將與壓電振動片的表面平行的平面設為XZ平面。將所述XZ平面中的長度方向表述為X方向，將與X方向正交的方向表述為Z方向。將與XZ平面垂直的方向(壓電振動片的厚度方向)表述為Y方向。在X方向、Y方向以及Z方向中，分別將圖中的箭頭方向設為+方向、與箭頭方向相反的方向設為方向來進行說明。
<第1實施形態> (壓電振動片的構成)
使用圖1(a)、圖1(b)對第1實施形態的壓電振動片130進行說明。
如圖1(a)所示，壓電振動片130包括：以規定的振動頻率振動的振動部131，包圍振動部131的框部132，以及將振動部131與框部132予以連結的連結部133。在振動部131與框部132之間，除連結部133以外，形成有在Y軸方向上貫通的貫通孔134。
壓電振動片130例如使用的是AT切割的晶體振動片。AT切割具有如下優點，即，在常溫附近使用晶體振子或晶體振盪器等壓電元件時，可獲得良好的頻率特性等，且為如下的加工方法，即，在作為人工晶體的3個結晶軸的電軸、機械軸以及光學軸中， 以相對於光學軸而繞結晶軸只傾斜35°15′的角度進行切出。此外，在後述的第2實施形態中也同樣如此。
如圖1(a)所示，從Y軸方向觀察，振動部131形成為在X軸方向上具有長邊、在Z軸方向上具有短邊的矩形形狀。如圖1(b)所示，在振動部131的表面(+Y側的面)的中央部分具有臺面(mesa)135a及包圍臺面135a的臺面周邊部136a。而且，在振動部131的背面(Y側的面)的中央部分具有臺面135b及包圍臺面135b的臺面周邊部136b。臺面135a相對於臺面周邊部136a而具有+Y軸方向上的高度H1。而且，臺面135b相對於臺面周邊部136b而在Y軸方向上具有高度H2。
透過像這樣在振動部131中設置臺面135a、臺面135b，而效率良好地封閉壓電振動片130的振動能量，使晶體阻抗值(Crystal Impedance values，CI值)降低。高度H1、高度H2形成為分別與後述的連結部133的相對於框部132的深度L1、深度L2相同。此外，高度H1、高度H2也可分別與深度L1、深度L2不同。而且，也可不設置臺面135a、臺面135b中的一個或兩個。在後述的第2實施形態的振動部231中也同樣如此。而且，振動部131在Y軸方向上具有厚度(臺面135a與臺面135b在Y軸方向上的寬度)D1。
框部132在整體上形成為將X軸方向設為長邊、將Z軸方向設為短邊的矩形形狀。框部132的表面(+Y側的面)132a及背面(Y側的面)132b分別形成為與後述的蓋體110的接合面 112及基座120的接合面122接合的面。
連結部133將振動部131與框部132予以連結。當從Y軸方向上觀察時，連結部133在X軸方向及Z軸方向上具有寬度，且形成為例如矩形形狀。連結部133的表面(+Y側的面)133a相對於框部132的表面132a而形成為深度(Y軸方向上的距離)L1。而且，連結部133的背面(Y側的面)133b相對於框部132的背面132b而形成為深度(Y軸方向上的距離)L2。將深度L1、深度L2均設定為5μm~15μm。而且，深度L1、深度L2形成為相同深度。此外，深度L1、深度L2中的一個也可不設定為5μm~15μm。例如，表面133a及背面133b中的一個也可與框部132的表面132a或背面132b形成為同一個面。
若深度L1、深度L2小於5μm，則難以阻止接合材料溢出至內側。而且，若深度L1、深度L2大於15μm，則蝕刻加工增多，因此留有形成大的微小突起等的可能。將深度L1、深度L2例如設定為10μm。由此，可使阻止接合材料溢出的效果與抑制微小突起等變大的效果平衡。
而且，與振動部131相比，連結部133形成得較厚，從而連結部133的厚度(Y軸方向上的長度)D2形成得比振動部131的厚度D1厚。此外，所述厚度D2也可形成為與厚度D1相同的厚度，或比厚度D1薄的厚度。
如圖1(a)、圖1(b)所示，在振動部131的臺面135a的表面上形成有矩形形狀的激發電極137a，在臺面135b的表面上 同樣形成有矩形形狀的激發電極137b。透過對所述激發電極137a、激發電極137b施加規定的交流電壓，振動部131以規定的振動頻率振動。而且，形成有分別與所述激發電極137a、激發電極137b電性連接的引出電極138a、引出電極138b。
將引出電極138a從激發電極137a的X側開始，通過臺面135a的表面、臺面周邊部136a的表面以及連結部133的表面133a，而引出至框部132的X側的表面132a為止。然後，將引出電極138a在框部132的表面132a沿著+Z方向延伸後向+X方向彎折，並引出至框部132的表面132a中的+X側且+Z側的區域為止。接著，將引出電極138a經由框部132的內側的側面132c而引出至背面132b中的+X側且+Z側的區域為止。
將引出電極138b從激發電極137a的X側開始，通過臺面135b的表面、臺面周邊部136b的表面以及連結部133的背面133b，而引出至框部132的X側的背面132b為止。然後，將引出電極138b在框部132的背面132b沿著Z方向延伸後，引出至背面132b中的X側且Z側的區域為止。此外，引出電極138a與引出電極138b並不電性連接。
激發電極137a、激發電極137b以及引出電極138a、引出電極138b為導電性的金屬膜，且透過使用了金屬掩膜的濺射或真空蒸鍍、或者鍍敷等而形成。作為所述金屬膜，為了確保與晶體材料(壓電振動片)的密接性而採用如下2層結構：包含鉻(Cr)或鈦(Ti)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鎢(W)、或者鎳鉻(NiCr)合金 或鎳鈦(NiTi)合金、鎳鎢(NiW)合金等的基底層，以及包含金(Au)或銀(Ag)等的主電極層。此外，導電性的金屬膜並不限定於上述構成，例如也可設為在鉻上積層鎳鎢作為基底層等的3層以上的結構。
而且，如圖1(a)、圖1(b)所示，振動部131中與連結部133的連接部分139可形成為與臺面周邊部136a、臺面周邊部136b的厚度相同的厚度，但並不限定於此，也可形成為與連結部133的厚度D2相同的厚度。此時，連接部分139的表面(+Y側的面)139a及背面(Y側的面)139b形成為與連結部133的深度L1、深度L2相同的深度。連接部分139的表面139a與連結部133的表面133a成為同一個面。而且，連接部分139的背面139b與連結部133的背面133b成為同一個面。然而，連接部分139也可形成為與臺面周邊部136a、臺面周邊部136b的厚度及連結部133的厚度不同的厚度。而且，也可為連接部分139的表面139a及背面139b中的一個形成為與深度L1、深度L2相同的深度。
如圖1(a)所示，與連結部133相比，連接部分139在Z軸方向上的寬度形成得較寬。連接部分139在X軸方向及Z軸方向上的寬度為任意，例如在Z軸方向上的寬度可與連結部133的寬度相同或比其窄。而且，從Y軸方向上觀察的連接部分139的形狀並不限定於矩形形狀，例如也可形成為半圓形狀、半橢圓形狀或長圓形狀，或者除四邊形以外的多邊形狀等。
像這樣，根據第1實施形態，將連結部133的深度L1、 深度L2設定為5μm~15μm，因此，可利用框部132與連結部133之間的階差來防止配置於框部132的接合材料向連結部133中流入。其結果，可防止振動部131中的振動特性的變化，從而維持壓電振動片130以及後述壓電元件100的品質。
而且，因將連結部133的深度L1、深度L2設定為5μm~15μm，故在連結部133的表面上產生的微小突起等維持為較小的狀態，可防止以所述微小突起等為起點的裂紋等所引起的壓電振動片130的破損。而且，可省略或簡化連結部133的外觀檢查，因此可降低壓電振動片130等的製造成本。而且，與振動部131相比，連結部133形成得較厚，因此可確保連結部133的剛性，從而提高耐久性。
而且，當本實施形態中的連接部分139形成為與連結部133的厚度D2為相同的厚度時，也可抑制所述連接部分139中的微小突起等變大，從而防止振動部131的破損。
(壓電振動片的製造方法)
接著，使用圖2(a)~圖2(h)對本實施形態的壓電振動片130的製造方法進行說明。在製造壓電振動片130時，進行從壓電晶片(基板)AW中逐個切出的多重切取。此外，圖2(a)~圖2(h)是將形成於壓電晶片AW上的壓電振動片130中的一個按照時間序列排列而表示，圖2(a)~圖2(h)的各圖是相當於沿著圖1(a)的A-A線的剖面的圖。
首先，如圖2(a)所示，在利用拋光加工等而精加工為 不具有微小突起等的鏡面狀的壓電晶片AW的表面(+Y側的面)AWa及背面(Y側的面)AWb中，在除區域S1以外的區域中形成抗蝕劑圖案(resist pattern)R1。壓電晶片AW是利用AT切割而從晶體結晶體中切出。壓電晶片AW可利用研磨等而形成為規定的厚度。抗蝕劑圖案R1透過光刻(photolithography)法而形成，所述光刻法是在壓電晶片AW的表面AWa及背面AWb上塗布抗蝕劑後，對掩膜圖案進行曝光並顯影。此外，也可在抗蝕劑圖案R1與壓電晶片AW之間形成由金屬膜形成的掩膜圖案。關於所述由金屬膜形成的掩膜圖案，對以下所說明的抗蝕劑圖案而言也同樣如此。
然後，利用規定的蝕刻劑對壓電晶片AW的表面AWa及背面AWb進行濕式蝕刻。由此，如圖2(b)所示，未被覆抗蝕劑圖案R1的部分(區域S1)因受到蝕刻而厚度(Y軸方向上的寬度)變薄，從而在表面AWa及背面AWb上分別形成具有深度L1、深度L2的凹部AWc。像這樣，含有連結部133的區域S1形成為距框部132的表面為5μm~15μm的深度(第1工序)。
接著，如圖2(c)所示，在除區域S3以外的表面AWa及背面AWb上形成抗蝕劑圖案R2。與抗蝕劑圖案R1同樣地，抗蝕劑圖案R2是透過光刻法而形成，所述光刻法是在壓電晶片AW的整個面上塗布抗蝕劑後，對掩膜圖案進行曝光並顯影。抗蝕劑圖案R2是用以形成振動部131的掩膜圖案。
然後，利用規定的蝕刻劑對壓電晶片AW的表面AWa及 背面AWb進行濕式蝕刻。由此，如圖2(d)所示，未被覆抗蝕劑圖案R2的部分(區域S3)因受到蝕刻而厚度變薄，從而在區域S3中形成凹部AWd。此時，凹部AWd為含有振動部131的部分，因此適當調整厚度以使振動部131具備所需的頻率特性。像這樣，除連結部133以外，對含有振動部131的區域S3進行薄壁化(第2工序)。
接著，如圖2(e)所示，在除區域S4以外的表面AWa及背面AWb上形成抗蝕劑圖案R3。與抗蝕劑圖案R1等同樣地，抗蝕劑圖案R3也是透過光刻法而形成。抗蝕劑圖案R3是用以形成臺面135a、臺面135b的掩膜圖案。
然後，利用規定的蝕刻劑對壓電晶片AW的表面AWa及背面AWb進行濕式蝕刻。由此，如圖2(f)所示，未被覆抗蝕劑圖案R3的部分(區域S4)因受到蝕刻而厚度變薄，從而在表面AWa及背面AWb上分別形成具有與高度H1、高度H2為相同深度的凹部AWe。
接著，如圖2(g)所示，在除區域S5以外的表面AWa及背面AWb上形成抗蝕劑圖案R4。與抗蝕劑圖案R1等同樣地，抗蝕劑圖案R4也是透過光刻法而形成。抗蝕劑圖案R4是用以形成貫通孔134的掩膜圖案。
然後，利用規定的蝕刻劑對壓電晶片AW的表面AWa及背面AWb進行濕式蝕刻。由此，如圖2(h)所示，未被覆抗蝕劑圖案R4的部分(區域S5)因受到蝕刻而形成貫通孔134。而且， 如圖2(h)所示，在振動部131、框部132以及連結部133的表面133a及背面133b上分別形成激發電極137a、激發電極137b及引出電極138a、引出電極138b。所述激發電極137a、激發電極137b或引出電極138a、引出電極138b是透過使用了金屬掩膜的濺射或真空蒸鍍等而使導電性的金屬膜成膜，由此大致同時形成。作為金屬膜，例如在使作為基底層的鎳鎢成膜後，接著使作為主電極層的金膜成膜。此外，也可在使鉻成膜後使鎳鎢成膜來作為基底層。由此形成壓電振動片130。此外，在壓電振動片130中，當連接部分139形成為與連結部133的厚度相同的厚度時，連接部分139與連結部133一併形成。
像這樣，根據壓電振動片130的製造方法，透過具有第1工序及第2工序，可將連結部133形成為距框部132的表面為5μm~15μm的深度，且可將振動部131形成為規定的厚度以具備所需的頻率特性。而且，在壓電振動片130中，當設置連接部分139時，上述第2工序可僅對區域S3中除與連結部133的連接區域以外的區域進行薄壁化而形成具有規定的厚度的連接部分139。
而且，根據上述壓電振動片130的製造方法，透過在準備壓電晶片AW後即刻進行第1工序，可使第1工序容易進行，可更確實地將含有連結部133的區域S2的深度L1、深度L2形成為5μm~15μm。
而且，根據上述壓電振動片130的製造方法，透過在第1工序後即刻進行第2工序，含有振動部131的區域S3為已利用第 1工序進行薄壁化的部分，在第2工序中進行薄壁化的量變少。即，第2工序的蝕刻量降低且蝕刻時間縮短。由此，可降低壓電振動片130的製造成本。
(壓電振動片的另一製造方法)
接著，使用圖3(a)~圖3(d)，對與上述壓電振動片130的製造方法不同的另一製造方法進行說明。圖3(a)~圖3(d)的各圖是相當於沿著圖1(a)的A-A線的剖面的圖。
首先，如圖3(a)所示，在利用拋光加工等而精加工為不具有微小突起等的鏡面狀的壓電晶片AW的表面AWa及背面AWb中，在除區域S3以外的區域中形成抗蝕劑圖案R5。壓電晶片AW是利用AT切割而從晶體結晶體中切出。壓電晶片AW可利用研磨等而形成為規定的厚度。抗蝕劑圖案R5透過光刻法而形成。
然後，利用規定的蝕刻劑對壓電晶片AW的表面AWa及背面AWb進行濕式蝕刻。由此，如圖3(b)所示，未被覆抗蝕劑圖案R5的部分(區域S3)因受到蝕刻而厚度變薄，從而在區域S3中形成凹部AWd。此時，凹部AWd為含有振動部131的部分，因此適當調整厚度以使振動部131具備所需的頻率特性。像這樣，除連結部133以外，對含有振動部131的區域S3進行薄壁化(第2工序)。
接著，如圖3(c)所示，在除區域S6以外的表面AWa及背面AWb上形成抗蝕劑圖案R6。抗蝕劑圖案R6是透過光刻法 而形成。抗蝕劑圖案R6是用以進行連結部133的深度的調整且形成臺面135a、臺面135b的掩膜圖案。
然後，利用規定的蝕刻劑對壓電晶片AW的表面AWa及背面AWb進行濕式蝕刻。由此，如圖3(d)所示，未被覆抗蝕劑圖案R6的部分(區域S5)因受到蝕刻而厚度(Y軸方向上的寬度)變薄，從而在表面AWa及背面AWb上的連結部133的區域中分別設置深度L1、深度L2而形成為距框部132的表面為5μm~15μm的深度(第1工序)。同時，在表面AWa及背面AWb上分別形成具有高度H1、高度H2的臺面135a、臺面135b。
關於此後的工序，與上述圖2(g)、圖2(h)所示的工序相同，而在壓電晶片AW上形成貫通孔134(參照圖2(g))，在振動部131、框部132以及連結部133的表面133a及背面133b上分別形成激發電極137a、激發電極137b及引出電極138a、引出電極138b(參照圖2(h))。由此，形成壓電振動片130。
像這樣，根據上述壓電振動片130的另一製造方法，可同時進行臺面135a、臺面135b的形成工序與第1工序。而且，壓電振動片130的深度L1、深度L2及高度H1、高度H2相同。因此，可謀求壓電振動片130的製造工序的簡化及製造時間的縮短，從而可降低製造成本。
如上所述，可先進行第1工序及第2工序中的任一個。然而，壓電振動片130的製造方法並不限定於上述2種。例如，也可同時進行第1工序與第2工序的一部分，或者同時進行第1 工序與第2工序的全部。此外，在連接部分139具有圖1(b)所示的厚度D2時，可與將連結部133形成為深度L1、深度L2的工序同時地形成連接部分139。
<第2實施形態>
接著，使用圖4(a)、圖4(b)對第2實施形態的壓電振動片230進行說明。在以下的說明中，對與第1實施形態相同或同等的構成部分附上相同的符號，並省略或簡化說明。本實施形態的壓電振動片230與圖1(a)、圖1(b)所示的壓電振動片130的不同之處在於，代替第1實施形態的連結部133而設有連結部233。
如圖4(a)、圖4(b)所示，壓電振動片230具有連結部233。如圖4(b)所示，連結部233的表面及背面以Z軸方向上的中央部分凹陷的狀態形成。凹陷部分的兩側即連結部233的+Z軸側與Z軸側形成為相同的厚度。
連結部233將振動部131與框部132予以連結。在含有連結部233的表面的-Z軸側端部的區域設有向+Y軸方向突出的突出部233c。在含有連結部233的表面的+Z軸側端部的區域設有向+Y軸方向突出的突出部233d。而且，在含有連結部233的背面的-Z軸側端部的區域設有向-Y軸方向突出的突出部233e。在含有連結部233的背面的+Z軸側端部的區域設有向-Y軸方向突出的突出部233f。而且，在連接部233中，以通過突出部233c與突出部233d之間的方式形成有引出電極238a。而且，以通過突出部233e與突 出部233f之間的方式形成有引出電極238b。
突出部233c及突出部233d的+Y側的面(連結部233的表面)相對於框部132的表面132a而具有深度(-Y軸方向上的距離)L3。而且，突出部233e及突出部233f的-Y側的面(連結部233的背面)相對於框部132的背面132b而具有深度(-Y軸方向上的距離)L4。將深度L3、深度L4設定為5μm~15μm。而且，深度L3及深度L4可形成為相同的深度，也可為不同的深度。而且，深度L3及深度L4中的一個深度可小於5μm，或者可大於15μm。例如，突出部233c及突出部233d的+Y側的面與突出部233e及突出部233f的-Y側的面中的一個面可與框部132的表面132a或背面132b形成為同一個面。
連結部233的厚度D22比振動部131的厚度D1(參照圖1(b))厚。此外，也可將所述厚度D22設定為與厚度D1相同的厚度，或者比厚度D1薄的厚度。
突出部233c~突出部233f的表面形成為矩形形狀。此外，突出部233c~突出部233f中的一部分或全部的寬度及形狀可不相同。而且，也可不設置突出部233c~突出部233f中的一部分。而且，突出部233c與突出部233d能以一部分相連的方式形成。而且，突出部233e與突出部233f能以一部分相連的方式形成。
此外，如圖4(a)、圖4(b)所示，振動部131中與連結部233的連接部分239a、連接部分239b可形成為與臺面周邊部136a的厚度相同的厚度，但並不限定於此，也可形成有比臺面周 邊部136a的厚度厚的壁。此時，連接部分239a連接於連結部233的+X側且-Z側的端部。連接部分239b連接於連結部233的+X側且+Z側的端部。而且，所述連接部分239a、連接部分239b的厚度與連結部233的厚度D22相同。連接部分239a、連接部分239b的表面(+Y方向上的面)與突出部233c、突出部233d的+Y側的面形成為同一個面。連接部分239a、連接部分239b的背面(-Y方向上的面)與表面側同樣地形成。
連接部分239a、連接部分239b的表面及背面並不限定為與突出部233c~突出部233f的表面形成為同一個面。連接部分239a、連接部分239b的表面及背面能以分別增大或減小X軸方向上的寬度及Z軸方向上的寬度的方式進行變更而形成。而且，可僅形成連接部分239a、連接部分239b中的一個。而且，連接部分239a、連接部分239b也可一體地形成。
像這樣，根據第2實施形態，將會有大的應力產生的連結部233的+Z側及-Z側設為厚壁，並且將其表面的深度設為相對於框部132而為5μm~15μm，因此，可效率良好地抑制在所述部分中形成大的微小突起等，提高壓電振動片230的耐衝擊性。此外，壓電振動片230的製造方法與上述壓電振動片130的製造方法大致相同。
<壓電元件>
接著，對壓電元件的實施形態進行說明。如圖5所示，壓電元件100是以夾著壓電振動片130的方式，將蓋體110接合 於壓電振動片130的+Y側，並將基座120接合於-Y側而構成。蓋體110以及基座120與壓電振動片130同樣地，例如使用AT切割的晶體材料。此外，作為壓電振動片130，使用圖1(a)、圖1(b)所示的第1實施形態的壓電振動片130。蓋體110以及基座120利用與壓電振動片130相同的材料形成，由此避免了熱膨脹係數中產生差異。
如圖5所示，蓋體110形成為矩形的板狀，且具有形成於背面(-Y側的面)的凹部111、及包圍凹部111的接合面112。此外，是否在蓋體110的背面上形成凹部111為任意，如壓電振動片130的振動部131這樣，在對框部132進行薄壁化時，也存在不需要凹部111的情況。接合面112與壓電振動片130的框部132的表面132a相對向。
蓋體110利用配置於接合面112與框部132的表面132a之間的未圖示的接合材料，而接合於壓電振動片130的表面側(+Y側的面側)。作為接合材料，例如使用具有非導電性的低熔點玻璃，但也可代替其而使用聚醯亞胺等樹脂。而且，接合面112與表面132a也可直接接合。
如圖5所示，基座120形成為矩形的板狀，且具有形成於表面(+Y側的面)的凹部121、及包圍凹部121的接合面122。接合面122與壓電振動片130的框部132的背面132b相對向。基座120利用配置於接合面122與框部132的背面132b之間的未圖示的接合材料，而接合於壓電振動片130的背面側(-Y側的面 側)。而且，接合面122與背面132b也可直接接合。
在基座120的4個角部中的成為對角的2個角部(+X側且+Z側的角部，以及-X側且-Z側的角部)中，形成有將一部分切除而成的齒形結構(castellation)123、齒形結構123a。而且，在基座120的背面(-Y側的面)上，分別設有作為一對安裝端子的外部電極126、外部電極126a。在齒形結構123、齒形結構123a中分別形成有齒形結構電極124、齒形結構電極124a，進而，在基座120的表面(+Y側的面)且包圍齒形結構123、齒形結構123a的區域中，分別形成有連接電極125、連接電極125a。所述連接電極125、連接電極125a與外部電極126、外部電極126a經由齒形結構電極124、齒形結構電極124a電性連接。此外，齒形結構123、齒形結構123a並不限定為設置於角部，也可設置於邊部。
齒形結構電極124、齒形結構電極124a、連接電極125、連接電極125a以及外部電極126、外部電極126a例如透過使用了金屬掩膜等的濺射或真空蒸鍍而使導電性的金屬膜成膜，由此形成為一體。此外，這些電極也可分別形成。而且，這些電極例如使用按照鎳鎢層、金層的順序積層而成的2層結構的金屬膜，或按照鉻層、鎳鎢層、金層的順序積層而成的3層結構的金屬膜。
在3層結構的金屬膜中使用鉻的理由在於，鉻與晶體材料的密接性優異，並且擴散至鎳鎢層而在其露出面形成氧化膜(鈍態的膜)，從而提高金屬膜的耐腐蝕性。
此外，作為金屬膜，也可代替鉻，而例如使用鋁(Al) 或鈦或者它們的合金等。而且，也可代替鎳鎢，而例如使用鎳或鎢(W)等。而且，還可代替金而例如使用銀等。
基座120的連接電極125與引出至壓電振動片130的背面為止的引出電極138b電性連接，而且，連接電極125a與壓電振動片130的引出電極138a電性連接。此外，在基座120中，並不限定於利用齒形結構123、齒形結構123a來進行連接電極125、連接電極125a與外部電極126、外部電極126a的連接，例如也可使用在Y軸方向上貫通基座120的貫通電極來進行連接。
像這樣，根據壓電元件100，因使用耐衝擊性經提高的壓電振動片130，故可抑制壓電元件100的破損，提高壓電元件100的耐久性或可靠性。
<壓電元件的製造方法>
接著，使用圖6~圖9來說明壓電元件100的製造方法。圖6是表示壓電元件100的製造工序的流程圖。關於針對壓電晶片AW進行的各種工序(壓電振動片130的製造方法)，與上述相同。
即，如圖6所示，準備壓電晶片AW(步驟S01)，利用第1工序對含有壓電晶片AW的連結部133的區域進行薄壁化(步驟S02，參照圖2(b))，繼而，利用第2工序(process)對含有壓電晶片AW的振動部131的區域進行薄壁化(步驟S03，參照圖2(c))，在振動部131上形成臺面135a等(步驟S04，參照圖2(e)及圖2(f))，然後，在壓電晶片AW中形成貫通孔134(步 驟S05，參照圖2(g)及圖2(h))，在振動部131等上形成電極(步驟S06，參照圖2(h))。由此，如圖7所示，形成將壓電振動片130的構成要素配置成矩陣狀的壓電晶片AW。此外，在圖7中省略臺面135a。
而且，與壓電晶片AW的加工並行地製造蓋體110以及基座120。在所述蓋體110以及基座120中，與壓電振動片130同樣地，也進行從蓋體晶片LW、基座晶片BW中逐個切出的多重切取。
首先，與壓電晶片AW一併準備蓋體晶片LW以及基座晶片BW(步驟S11、步驟S21)。各晶片與壓電晶片AW同樣地，使用的是從水晶結晶體經AT切割所得的晶片。這是因為，在壓電元件100的製造工序的將晶片彼此加以接合的工序、或在晶片的表面上形成金屬膜的工序中，各晶片會受到加熱而熱膨脹，若使用熱膨脹係數不同的原材料的晶片，則有可能因熱膨脹係數的差異而產生變形或裂縫等。在利用拋光加工對各晶片LW、晶片BW的表面進行研磨後，對所述表面進行清洗。
利用光刻法以及蝕刻在蓋體晶片LW的背面上形成凹部111(步驟S12)。由此，如圖8所示，形成將凹部111配置成矩陣狀的蓋體晶片LW。而且，在基座晶片BW的表面中，利用光刻法以及蝕刻在表面形成凹部121(步驟S22)。繼而，在基座晶片BW中形成相當於齒形結構123、齒形結構123a的貫通口150(步驟S23)。
進而，在基座晶片BW的貫通口150的側面形成齒形結構電極，並且在基座晶片BW的表面側形成連接電極，在基座晶片BW的背面(Y側的面)側形成外部電極(步驟S24)。所述齒形結構電極、連接電極以及外部電極分別透過使用了金屬掩膜等的濺射或真空蒸鍍而形成。由此，如圖9所示，形成將各構成要素配置成矩陣狀的基座晶片BW。此外，在圖9中，省略電極來進行表示。而且，關於針對蓋體晶片LW、基座晶片BW而進行的凹部111、凹部121等的加工，也可代替蝕刻等而利用機械方法來進行。
繼而，在真空環境下，將圖8所示的蓋體晶片LW經由接合材料而接合於圖7所示的壓電晶片AW的表面上，而且，將圖9所示的基座晶片BW經由接合材料而接合於壓電晶片AW的背面上(步驟S07)。低熔點玻璃等接合材料因受到加熱而成為熔融狀態並經塗布，且透過固化而將晶片彼此接合。此外，關於針對壓電晶片AW進行的蓋體晶片LW以及基座晶片BW的接合，也可代替使用接合材料而進行直接接合。
然後，沿著預先設定的劃線SL1、劃線SL2，並例如利用切割鋸(dicing saw)等將經接合的晶片切斷(步驟S08)。由此，各個壓電元件100完成。
像這樣，根據壓電元件100的製造方法，可大量且容易地對壓電元件100進行製造，且能以低成本提供上述耐久性或可靠性優異的壓電元件100。此外，在上述實施形態中使用的是第1 實施形態中所說明的壓電振動片130，但也可代替其而使用第2實施形態中所說明的壓電振動片230。
例如，在上述實施形態中，示出晶體振子(壓電振子)來作為壓電元件100，但也可為振盪器。在為振盪器時，在基座120上搭載積體電路(integrated circuit，IC)等，並將壓電振動片130的引出電極138a等，或基座120的外部電極126、外部電極126a分別連接於IC等。而且，上述實施形態中，使用與壓電振動片130相同的AT切割的晶體材料來作為蓋體110以及基座120，但也可代替其而使用其他類型的晶體材料或玻璃、陶瓷等。
130‧‧‧壓電振動片
131‧‧‧振動部
132‧‧‧框部
133‧‧‧連結部
134‧‧‧貫通孔
135a‧‧‧臺面
136a‧‧‧臺面周邊部
137a‧‧‧激發電極
138a、138b‧‧‧引出電極
139‧‧‧連接部分

Claims (9)

  1. 一種壓電振動片，包括：振動部，包圍所述振動部的框部，以及將所述振動部與所述框部予以連結的連結部，所述壓電振動片的特徵在於：所述連結部的表面及背面中的至少一個相對於所述框部而形成為5μm~15μm的深度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的壓電振動片，其中所述連結部的表面及背面中的至少一個相對於所述框部而形成為10μm的深度。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的壓電振動片，其中與所述振動部相比，所述連結部形成得較厚。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述的壓電振動片，其中所述振動部中與所述連結部的連接部分形成為與所述連結部相同的厚度。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的壓電振動片，所述振動部中與所述連結部的連接部分形成為與所述連結部相同的厚度。
  6. 一種壓電振動片的製造方法，所述壓電振動片包括：振動部，包圍所述振動部的框部，以及將所述振動部與所述框部予以連結的連結部，所述壓電振動片的製造方法的特徵在於包含：第1工序，將含有所述連結部的區域形成為距所述框部的表面為5μm~15μm的深度，以及第2工序，除所述連結部以外，對含有所述振動部的區域進 行薄壁化。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的壓電振動片的製造方法，其中所述第2工序是在含有所述振動部的區域中，除與所述連結部的連接區域以外進行薄壁化。
  8. 一種壓電元件，其特徵在於：含有根據申請專利範圍第1到5項中任一項所述的壓電振動片。
  9. 一種壓電元件的製造方法，其特徵在於：將蓋體以及基座分別接合於根據申請專利範圍第1到5項中任一項所述的壓電振動片的所述框部的表面以及背面。
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