TW202301804A - 壓電裝置用的基座以及壓電裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種壓電裝置用的具有新穎構造的基座以及壓電裝置。本發明的基座（10）包括：第一基板（11），包含玻璃或水晶；壓電元件用的搭載墊（11b），設置在第一基板的第一面（11a）；接觸孔（11d）及接觸孔線路（11e），設置在第一基板上，從搭載墊通到與第一面為相反面的第二面（11c）；第一金屬膜（11f），設置在第二面的包含所述接觸孔的周圍區域的區域內；第二基板（13），包含與所述第一基板相同的材料；第二金屬膜（13b），設置在第二基板的第一基板側那一面，與第一金屬膜一起構成金屬間接合；導引線路（13e）；堞形部（13f）；以及外部安裝端子（13g）。
Description
本發明是有關於一種壓電裝置(piezoelectric device)用的基座、和使用此基座的壓電裝置。
壓電裝置中，用於容納壓電元件的容器是必需的。因此，在作為壓電裝置的一種的水晶器件中，使用或研究有金屬製容器、陶瓷製容器、使用玻璃或水晶的容器等各種容器。尤其是在量產型水晶器件中，表面安裝型水晶器件的要求高，所以，多使用表面安裝型容器。
適於表面安裝型和量產的容器的代表為陶瓷製容器。具體而言，是將陶瓷製的基座、與金屬製或陶瓷製的蓋接合而成的一種容器。典型而言，陶瓷製的基座是將由陶瓷材料構成的俯視矩形形狀的底板、與層疊在此底板上的由陶瓷材料構成的堤部，一體地加以燒製而成（專利文獻1的例如段落26、圖1等）。
另外，作為使用水晶及玻璃的容器的一例，例如，有如下構造的容器，即，如專利文獻2中所公開，通過陽極接合，將水晶構造體、玻璃製的上板、以及玻璃製的下板加以接合，所述水晶構造體一體形成有水晶振盪片及外框（專利文獻2的摘要、圖1、圖3等）。
另外，作為玻璃製容器的其他例子，例如，有如下構造的容器，即，如專利文獻3中所公開，將包含硼矽酸玻璃的罩體及基座直接接合（專利文獻3的段落18、段落32、圖1（b）等）。
另外，作為水晶製容器的一例，例如，有如下構造的容器，即，如專利文獻4中所公開，通過接合材料或者通過直接接合，將包含水晶晶圓的罩體晶圓、壓電晶圓以及基座晶圓加以接合，並將其分成各個獨立的壓電裝置，以如此方式形成（專利文獻4的段落72、段落75、段落76、圖8、圖9等）。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本專利特開2007-274071號公報
[專利文獻2] 日本專利特開2000-68780號公報
[專利文獻3] 日本專利特開2014-192644號公報
[專利文獻4] 日本專利特開2015-33035號公報
[發明所要解決的問題]
在所述各種容器中，目前最優異的是使用陶瓷製基座的容器。但隨著壓電裝置的薄型化、小型化的發展，陶瓷製基座在構造、精度、成本方面可以說是有極限的。因而，業界期望一種新穎構造的基座，能替代陶瓷製基座，而且能超越所述使用玻璃和/或水晶的以往的容器。
本發明是鑒於所述問題而成，因而，本申請的目的在於，提供一種壓電裝置用的具有新穎構造的基座、以及使用此基座的壓電裝置。
[解決問題的技術手段]
為謀求達成此目的，根據本發明的壓電裝置用的基座包括：第一基板，包含玻璃或水晶；壓電元件用的搭載墊，設置在所述第一基板的第一面；接觸孔及接觸孔線路，設置在所述第一基板上，從所述搭載墊通到與所述第一面為相反面的第二面；第一金屬膜，設置在所述第二面的包含所述接觸孔的周圍區域的區域內；第二基板，包含與所述第一基板相同的材料，通過金屬間接合而接合於所述第一基板；第二金屬膜，設置在所述第二基板的所述第一基板側那一面即第三面，與所述第一金屬膜一起構成所述金屬間接合；導引線路，從所述接觸孔線路經由所述第三面以及所述第二基板的側面，而到達所述第二基板的與所述第三面為相反面的第四面；堞形部(castellation)，作為所述導引線路用而設置在所述側面；以及外部安裝端子，設置在所述第四面，連接於所述導引線路。
另外，根據本發明的壓電裝置，包括：基座、壓電元件以及蓋構件。所述基座包括：第一基板，包含玻璃或水晶；壓電元件用的搭載墊，設置在所述第一基板的第一面；接觸孔及接觸孔線路，設置在所述第一基板上，從所述搭載墊通到與所述第一面為相反面的第二面；第一金屬膜，設置在所述第二面的包含所述接觸孔的周圍區域的區域內；第二基板，包含與所述第一基板相同的材料，通過金屬間接合而接合於所述第一基板；第二金屬膜，設置在所述第二基板的所述第一基板側那一面即第三面，與所述第一金屬膜一起構成所述金屬間接合；導引線路，從所述接觸孔線路經由所述第三面以及所述第二基板的側面，而到達所述第二基板的與所述第三面為相反面的第四面；堞形部，作為所述導引線路用而設置在所述側面；以及外部安裝端子，設置在所述第四面，連接於所述導引線路，
所述壓電元件通過導電性構件而連接固定於所述搭載墊，
所述蓋構件接合於所述基座，將所述壓電元件密封。
根據本發明的基座，構成具有如下構造的壓電裝置用的基座，即，通過金屬間接合將包含玻璃或水晶的第一基板及第二基板加以層疊。而且，實現如下構造的基座，即，壓電元件用的搭載墊通過接觸孔線路和導引線路而連接於外部安裝端子，所述接觸孔線路設置在第一基板上，所述導引線路設置在第二基板上，使用有堞形部。而且，成為接觸孔的周圍被第一金屬膜及第二金屬膜所形成的金屬間接合圍住的構造，所以，容易成為氣密性降低的要害的接觸孔區域被金屬間接合所密封。而且，第一基板及第二基板是由相同材料構成，所以熱膨脹係數等物理性質相同。
因而，即便是包含玻璃或水晶的第一基板及第二基板的層疊構造，也能實現確保了氣密性的基座。
進而，玻璃及水晶各者可通過光刻技術進行加工，所以能以相對高的精度進行加工，而且材料費方面均相對低廉。因而能實現高精度且廉價的基座。
另外，根據本發明的壓電裝置，可以實現一種使用具有所述新穎構造的基座的新穎的壓電裝置。
以下，參照附圖，對本發明的基座及壓電裝置的實施方式進行說明。再者，說明所使用的各圖只是以概略方式展示到能理解本發明的程度。另外，說明所使用的各圖中，對同樣的結構部分標注、展示同一編號，有時也會省略其說明。另外，以下實施例中敘述的形狀、尺寸、材質等只是本發明的範圍內的較佳例。因而，本發明不限定於以下實施方式。
1.第一實施方式的基座
圖1A、圖1B為用於說明第一實施方式的基座10的圖。尤其是圖1A為基座10的立體圖，圖1B為將基座10分為第一基板11及第二基板13來進行展示的分解立體圖。
實施方式的基座10包括：第一基板11，包含玻璃或水晶；壓電元件用的搭載墊11b，設置在第一基板11的第一面11a；接觸孔11d及接觸孔線路11e，設置在第一基板11上，從搭載墊11b通到與第一面11a為相反面的第二面11c；第一金屬膜11f，設置在第二面11c的包含接觸孔11d的周圍區域的區域內；絕緣區域11g；以及密封圖案11h。
進而，基座10包括：第二基板13，由與第一基板相同的材料構成，通過金屬間接合而接合於第一基板11；第二金屬膜13b，設置在第二基板13的第一基板11側那一面即第三面13a，與第一金屬膜11f一起也就是接合於第一金屬膜11f而構成所述金屬間接合；導引線路13e，從所述接觸孔線路11e經由第三面13a以及第二基板13的側面13c，而到達第二基板13的與第三面13a為相反面的第四面13d；堞形部13f，作為導引線路13e用而設置在側面13c；以及外部安裝端子13g（參照圖3A、圖3B），設置在第四面13d，連接於導引線路。以下，對所述各結構部分的具體例進行說明。
在本例的情況下，第一基板11設為平面形狀為方形狀的基板。在第一基板11的具體材料為水晶的情況下，優選Z切割板或AT切割板。水晶的Z切割板及AT切割板分別是作為水晶振盪器用而大量生產的基板，所以在成本上也有利。另外，在第一基板11的具體材料為玻璃的情況下，可為鈉玻璃等任意合適的玻璃。
搭載墊11b供壓電元件50（參照圖3A、圖3B）藉助導電性黏接劑等進行連接固定。在第一基板11的第一面11a上的任意部位，設置與壓電元件的安裝構造相應的形狀的搭載墊11b。在本例的情況下，例示的是懸臂保持壓電元件的構造，所以在第一基板11的一條邊的附近而且是在沿著這一條邊的方向上相互隔開的兩處設置有搭載墊11b。更具體而言，第一基板上搭載的壓電元件50（參照圖3A、圖3B）在俯視下為矩形形狀，在所述矩形形狀的壓電元件50的一條邊側的而且是與沿著這一條邊的兩端相對應的第一基板的兩處設置有搭載墊11b，這將在後文中使用圖3A、圖3B進行說明。搭載墊11b的平面形狀可以設為方形狀、圓形狀、橢圓形狀等任意形狀。搭載墊11b可包含任意合適的金屬膜，例如，鉻膜與金膜的層疊膜等。
接觸孔11d及接觸孔線路11e從第一基板11的第一面11a通到第二面11c，例如，可以使用光刻技術、蝕刻技術及成膜技術而形成於第一基板11上。關於接觸孔線路11e的構成材料，例如，可由與搭載墊11b同樣的材料構成。
第一金屬膜11f是通過金屬間接合將第一基板11與第二基板13加以接合用的其中一構件，而且具有作為確保接觸孔11d的氣密用的密封構件中的一者的作用。因此，在本例的情況下，第一金屬膜11f包含：第一部分11f1、第二部分11f2以及第三部分11f3這三個部分，其中，所述第一部分11f1具有圍繞兩個接觸孔11d中的一個的周圍這樣的平面形狀，所述第二部分11f2具有圍繞兩個接觸孔11d中的另一個的周圍這樣的平面形狀，所述第三部分11f3擔當這以外的區域。再者，第一金屬膜11f的所述三個部分11f1、11f2、11f3的各個須電分離，所以，通過去除金屬膜而成的絕緣區域11g加以分離。但為了增大與後文敘述的第二金屬膜13b的金屬間接合面積，絕緣區域11g的面積優選設為必要最小限度。
另外，設置在第二基板13側的第二金屬膜13b是通過金屬間接合將第一基板11與第二基板13加以接合用的其中另一構件，而且具有作為確保接觸孔11d的氣密用的密封構件中的另一者的作用。因而，第二金屬膜13b包含：與第一金屬膜11f的三個部分11f1、11f2及11f3相對應的三個部分，這三個部分被絕緣區域13h分離。與所述絕緣區域11g一樣，此絕緣區域13h的面積優選設為必要最小限度。
此處，參照圖10A～圖10C，對第一金屬膜11f及第二金屬膜13b各自的材質進行說明。再者，這些圖為第一基板11（或第二基板13）與第一金屬膜11f（或第二金屬膜13b）的構造體的截面圖。
第一金屬膜11f及第二金屬膜13b的各個可包含：能進行金屬間接合的任意合適的金屬膜。例如，可包含：從第一基板側起依序層疊而成的鉻膜80a與金膜80b的層疊膜（圖10A）。如此一來，第一金屬膜11f及第二金屬膜13b協作產生金膜彼此的金屬間接合，從而能使第一基板11與第二基板13實現金屬間接合。
更優選而言，第一金屬膜11f及第二金屬膜13b的各個，如圖10B所示，包含：作為基底膜的鉻膜80a、作為中間膜的鎳膜或鎳-鎢合金膜80c、以及作為上層膜的金膜80b這三層構造的層疊膜。其原因在於，當為以中間膜的形式配備有鎳膜或鎳-鎢合金膜的結構時，可以防止作為基底膜的鉻膜朝作為上層膜的金膜擴散，所以，能更良好地進行第一金屬膜及第二金屬膜所發生的金屬間接合。另外，認為：當為此三層構造的層疊膜時，在時間推移上也能防止鉻朝金膜擴散。
進一步優選而言，第一金屬膜11f及第二金屬膜13b的各個，如圖10C所示，設為：五層結構的金屬膜，所述五層結構是在所述三層構造的金屬膜的上層膜即金膜80b上，配備了：包含鈦膜80d和層疊在此鈦膜80d上的金膜80e的層疊膜而成。其原因在於，即便設置有鎳膜或鎳-鎢合金膜，也存在鉻朝金膜擴散的情況，所以，通過鈦膜，可以防止鉻朝最上層金膜擴散，從而能更良好地進行金屬間接合。再者，在此五層構造的層疊膜的情況下，也認為在時間推移上也能進一步防止鉻朝金擴散。
密封圖案11h（圖1A、圖1B）用於將後文敘述的蓋構件60（參照圖3A、圖3B）接合至基座10。本實施方式的基座10展示的是通過釬焊材料例如金錫合金，將蓋構件接合至基座的例子。因而，密封圖案11h由容易與金錫接合的任意合適的材料構成。沿第一基板11的緣部以規定寬度，設置有密封圖案11h。
再者，在第一基板11的第一面11a設置密封圖案11h時，優選如圖11A、圖11B所示，在第一基板11的第一面11a的設置密封圖案11h的區域內，設置具有與密封圖案11h的厚度同等深度d（參照圖11B）的凹部11ha，在此凹部11ha內設置密封圖案11h。其原因在於，在希望實現低背型的壓電裝置的情況下，密封圖案11h的厚度自身有時也會阻礙低背化，而若是如所述較佳例這般設為將密封圖案11h埋入凹部11ha的構造，則可以防止因密封圖案11h的厚度而導致壓電裝置的厚度增加。再者，圖11B為基座10的、沿著圖11A中的XIB-XIB線的概略截面圖。
第二基板13通過所述第一金屬膜與第二金屬膜的金屬間接合，而接合至第一基板。第二基板13設為與第一基板11相同的材料且大致同一平面形狀的基板。但是，相對於第一基板11而言，第二基板13設置有堞形部13f，在這一點上，平面形狀多少存在差異。堞形部13f於後文敘述。
導引線路13e是從接觸孔線路11e經由第三面13a以及第二基板13的側面13c，而到達第四面13d的線路。其中，導引線路13e是利用第一金屬膜11f及第二金屬膜13b的一部分來構成。具體而言，第一基板11及第二基板13之間的導引線路11e包含：第一金屬膜的第一部分11f1、第二部分11f2以及與這些部分相向的第二金屬膜13b（13e）。再者，導引線路13e的從第二基板13的側面13c到外部安裝端子13g的部分，包含：與第二金屬膜13b連續的金屬膜。
堞形部13f用於將導引線路13e導引至外部安裝端子13g。堞形部13f呈在第二基板13的相向的兩條邊各自的一部分，從第二基板13的緣部朝中央略微凹陷的缺口狀。堞形部13f可以通過對用於形成第二基板13的晶圓設置俯視下為長孔狀的孔、並通過劃片機等將此晶圓分割為第二基板13來形成，詳情將使用圖2A~圖2D在後文中進行說明。再者，圖示例中將堞形部的個數設為兩個，但也可為三個以上。
外部安裝端子13g設置在第四面13d，連接於所述導引線路13e。外部安裝端子13g是將使用本發明的基座10製造的壓電裝置（參照圖3A、圖3B）搭載至各種電子設備時使用的端子。本例中，外部安裝端子13g展示的是四個端子，但端子數並不限於此。另外，在此情況下，四個端子中的兩個端子為非連接（NC）的例子。在壓電裝置具有接地構造等情況下，這些非連接的端子也可以用作接地端子。
2.基座10的製法例
接著，為加深對本發明的基座的理解，對第一實施方式的基座10的製法例進行說明。圖2A～圖2D為用於說明此製法例的圖。
為了形成第一基板11，準備水晶製的晶圓20x，通過公知的光刻技術、成膜技術及蝕刻技術，在此晶圓20x上呈矩陣狀形成第一基板11，即搭載墊11b、接觸孔11d、接觸孔線路11e以及第一金屬膜11f（圖2A）。
另外，為了形成第二基板13，準備水晶製的晶圓20y，通過公知的光刻技術、成膜技術及蝕刻技術，在此晶圓20y上形成第二金屬膜13b、堞形部用的孔20z等（圖2B）。
接著，以規定的位置關係重疊晶圓20x及晶圓20y，繼而在真空室內於低壓環境下加熱而且以規定的力進行加壓（圖2C）。通過此處理，第一金屬膜11f及第二金屬膜13b發生金屬間接合，所以，晶圓20x及晶圓20y相接合，因而，第一基板11及第二基板13相接合（圖2D）。
接著，沿規定的生產線例如通過劃片機對所述接合後的晶圓進行切割，獲得第一實施方式的基座10。
再者，第一基板11及第二基板13是通過第一金屬膜11f與第二金屬膜13b的金屬間接合來接合，而此時會從與接合面相反的面以規定壓力對第一基板11及第二基板13進行加壓。若能儘量降低此加壓力，則能謀求接合裝置的裝置成本的降低和製造處理量的提升。因此，如以下參照圖12A~圖12C及圖13A、圖13B所說明，可在第一基板11的第二面11c和/或第二基板13的第三面13a配備多個凸狀區域90，所述凸狀區域90用於使實施金屬間接合時從外部施加至第一基板11及第二基板13的接合力集中。圖12A～圖12C中展示其一例。
首先，圖12A為如下例子，即，將相當於第一基板11的絕緣區域11g以及第二基板13的絕緣區域13h的區域分別設為凹狀，結果，將第一基板11及第二基板13的這些絕緣區域11g、絕緣區域13h以外的部分設為凸狀，由此構成了凸狀區域90。圖12B、圖12C分別為沿著圖12A的XIIB-XIIB線、XIIC-XIIC線的截面圖，這些截面圖中明確展示有凸狀區域90。
另外，圖13A為如下例子，即，將相當於第一基板11的絕緣區域11g以及第二基板13的絕緣區域13h的區域分別設為凹狀，而且將這以外的一部分區域也設為凹狀，結果，將第一基板11及第二基板13的這些設為凹狀的區域以外的部分設為凸狀，由此構成了凸狀區域90。圖13A所示的立體圖中，明確展示有設置在絕緣區域11g、絕緣區域13h的附近以外的凸狀區域90a。另外，圖13B為沿著圖13A的XIIIB-XIIIB線的截面圖，此截面圖中明確展示有凸狀區域90、凸狀區域90a。
再者，在所述例子中，是在第一基板11及第二基板13雙方的相互相向的面設置凸狀區域90、凸狀區域90a，但也可僅在第一基板11及第二基板13的相向面的其中一側設置凸狀區域90、凸狀區域90a。另外，相對於第一基板11、第二基板13的基板面積，而將凸狀區域90、凸狀區域90a的面積的比例設為哪一程度，是考慮金屬間接合的可靠性和加壓力的降低性來決定。相對於第一基板11、第二基板13的基板面積而言，凸狀區域90、凸狀區域90a的面積的比例，優選從20～50%的範圍進行選擇，但不限於此。
3.第一實施方式的壓電裝置
接著，對第一實施方式的壓電裝置40進行說明。圖3A為用於說明第一實施方式的壓電裝置40的分解立體圖，圖3B為沿著圖3A的IIIB-IIIB線的蓋構件60的截面圖。
第一實施方式的壓電裝置40包括：所述第一實施方式的基座10、作為壓電元件的水晶振盪片50、以及蓋構件60。
水晶振盪片50無特別限定，但典型而言為AT切割振盪片。在此情況下，作為壓電元件的水晶振盪片50包括：AT切割水晶片50a和設置在其表面與背面的激振用電極50b。
在此情況下，蓋構件60設為包括凹部60a和堤部60b的帽狀構造，其中，所述凹部60a可容納水晶振盪片50，所述堤部60b設置在凹部60a的周圍。
水晶振盪片50在從激振用電極50b引出的引出線路的位置上，通過未圖示的導電性黏接劑而連接固定在搭載墊11b上。
在本例的情況下，在搭載墊11b已搭載水晶振盪片50的基座10上，通過金錫來接合蓋構件60，以將水晶振盪片50密封。在密封時，密封空間優選設為減壓環境、或氮氣環境、或惰性氣體環境。
出於成本以及製造的容易性，蓋構件60優選設為金屬製。構成蓋構件60的金屬材料可為任意合適的材料，但考慮到第一基板及第二基板的線膨脹率，優選以下材料。
在第一基板11及第二基板13各自包含水晶的情況下，在溫度500 K（克耳文）附近，水晶的線膨脹率（ppm/℃）在與光軸平行時為11.4，在與光軸垂直時為19.5（2015年11月27日發行的理科年表）。此處，列舉溫度500 K附近的線膨脹率的原因在於，將蓋構件60密封至第一基板11的溫度大多選自約400 K～600 K的範圍的溫度，因此，優選在這樣的溫度下研究線膨脹率。於是，構成蓋構件60的金屬材料優選表現出與水晶的線膨脹率相近的線膨脹率的材料，所以，例如，優選的是：銅（所述溫度附近的線膨脹率為18.3。參照所述理科年表）、或鎳（所述溫度附近的線膨脹率為15.3。參照所述理科年表）。再者，在蓋構件60包含銅的情況下，優選對表面實施鍍鎳，以提高耐蝕性。
另外，在第一基板11及第二基板13各自包含玻璃的情況下，優選的是：由已知線膨脹係數與玻璃相近的可伐合金（線膨脹率為6左右）構成蓋構件60。
4.第二實施方式的基座及壓電裝置
接著，參照圖4A、圖4B，對第二實施方式的基座10x及壓電裝置70進行說明。圖4A為用於說明第二實施方式的基座10x及壓電裝置70的分解立體圖，圖4B為沿著圖4A的IVB-IVB線的壓電裝置70的截面圖。
第二實施方式的基座10x與第一實施方式的基座10的不同點在於，在第一基板11上設置有將壓電元件容納的凹部10y。另外，第二實施方式的壓電裝置70與第一實施方式的壓電裝置40的不同點在於，由於使用基座10x，所以蓋構件60x為平板狀。在本例的情況下，例如，也在第一基板11的凹部10y周圍的堤部上設置有密封圖案11h，平板狀的蓋構件60x例如可通過金錫合金接合至第一基板11。
另外，與所述蓋構件60一樣，此情況下的蓋構件60x也優選為金屬製，並且，優選為考慮了第一基板及第二基板所具有的線膨脹率的金屬製蓋構件。即，例如出於所述理由，宜為銅、鎳、或者可伐合金製的蓋構件。
5.其他實施方式
5-1.堞形部構造
圖5A~圖5E為說明堞形部13f的優選例的圖。尤其是圖5A及圖5B為第一基板11和第二基板13的俯視圖，圖5C至圖5E為表示優選的堞形部的例子的放大圖。
首先，如圖5A所示，優選在第一基板11的與第二基板13上設置的堞形部13f相對應的部分，設置用於從上方觀察堞形部13f的缺口部11i。在將壓電裝置安裝至電子設備的基板時，大多通過焊料是否到達了堞形部13f來確認安裝用焊料的焊接好壞。缺口部11i能使所述確認變得容易。
另外，圖5C～圖5E為用於減輕堞形部13f的形狀所引起的壓電裝置的損傷的構造例。
圖5C所示的例子為設置有R狀部分13x的例子，所述R狀部分13x是將堞形部13f的第二基板13的中央側設為R狀得到的。當設置R狀部分13x時，容易減少堞形部13f的第二基板13的中央側的部分處的破損。
圖5D所示的例子為設置有凸狀部13y的例子，所述凸狀部13y是在堞形部13f的第二基板13的角部側呈凸狀留下第二基板13的一部分得到的。當設置凸狀部13y時，在凸狀部13y也會發生第一金屬膜及第二金屬膜所進行的金屬間接合，所以能提高壓電裝置的角部處的壓電裝置的強度。
圖5E所示的例子為設置所述R狀部分13x及凸狀部13y雙方，而發揮雙方的優點的構造例。
5-2.接觸孔構造
圖6A~圖6E為說明接觸孔11d的優選例的圖。尤其是圖6A為表示接觸孔11d與第一基板11的關係的俯視圖，圖6B～圖6D為表示圖6A中的接觸孔11d的優選的平面形狀和配置方向的放大圖，圖6E為表示接觸孔11d在第一基板11的表面與背面上的位置關係的優選例的俯視圖以及XIE-XIE線處的截面圖。
在第一基板11包含水晶基板的情況下，由於水晶為晶體，所以存在如下情況，即，在形成接觸孔時產生水晶的晶軸所引起的對蝕刻液的各向異性，而導致接觸孔的開口狀態與期望不一致。在這樣的情況下，有時無法形成期望的接觸孔線路而導致線路電阻變差等。為避免此問題，最好針對難以進行蝕刻的方向，在接觸孔的形狀等方面想辦法。
圖6B的例子是在難以進行蝕刻的方向上設為長孔形狀的接觸孔的例子。圖6C的例子是在難以進行蝕刻的方向上設為長三角形狀的接觸孔的例子。圖6D的例子是在難以進行蝕刻的方向上在平面上觀察而設為長孔形狀的接觸孔的例子。再者，長孔或長三角形狀的長邊方向可以設為考量了蝕刻方向的任意方向（圖6D）。
另外，由於所述水晶的蝕刻各向異性，蝕刻的優勢行進方向有時不是第一基板11的厚度方向，而是相對於厚度方向而言具有一定角度而變為傾斜方向。圖6E為其對策例。是在第一基板11的表面與背面，將用於形成接觸孔11d的耐蝕刻性掩膜的開口錯開尺寸L程度來進行蝕刻的例子。如此一來，可以利用接觸孔11d處的內面的傾斜面來形成接觸孔線路，所以能期待線路電阻的改善。再者，優選的是，錯開的尺寸L設為例如選自接觸孔11d直徑的三分之一～二分之一的範圍的尺寸，但不限於此。
5-3.第一金屬膜及第二金屬膜的平面形狀
在形成本發明的基座10時，在使第一基板及第二基板相接觸的狀態下，於減壓下進行加熱、加壓，由此，第一金屬膜11f及第二金屬膜13b構成金屬間接合。因而，優選的是，儘量排除第一基板及第二基板之間的空氣。圖7為說明這一目的用的構造例的圖。即，為如下例子：第一基板的絕緣區域11g和第二基板的絕緣區域13h各自的平面形狀呈曲線和/或直線部多，以便在使兩基板接觸時空氣容易盡可能跑掉。如此一來，與不這樣做的情況相比，在使兩基板接觸而抽真空時，基板間的空氣容易跑掉，所以比較理想。
5-4.在第一基板上設置線路的情況
圖8A、圖8B為表示設置從第一基板11的搭載墊11b朝向第一基板11上的其他部位的線路11j的情況下的優選例的俯視圖以及沿著VIIIB-VIIIB線的截面圖。
對壓電裝置的低背型要求也高，在此情況下，認為：線路11j的高度也成為問題。因此，圖8A、圖8B的例子是在第一基板11的設置線路11j的區域內，設置有埋入線路11j的凹部11k的例子。凹部11k的深度設為能埋入線路11j而且能確保第一基板11的強度的值。具體而言，凹部11k深度宜設為選自10 μm～第一基板11厚度的四分之一左右的範圍的值。
5-5.在第一基板上設置壓電元件用的凹部的情況
如已參照圖4A、圖4B所說明，在第二實施方式的基座10x及壓電裝置70中，在第一基板11的第一面側，配置有壓電元件50用的凹部10y。因而，在凹部10y的周圍即第一基板11的緣部，出現堤部10z（參照圖4A、圖4B）。另一方面，在壓電裝置70的情況下，有時會與其他電子零件一起加以樹脂模塑而模塊化，壓電裝置70有時會在模塑時的壓力下發生損傷。因此，作為避免此問題的一種手段，可將堤部10z設為如圖9A所示朝第一基板11的中心側呈簷狀伸出等提高了堤部剛性的構造。
另外，從另一觀點來看，存在：對具有壓電元件50用的凹部10y的壓電裝置的低背化要求日益提高，而需要進一步減薄第一基板和/或第二基板的厚度的情況。例如，如圖9B所示，在出現希望減薄第一基板11的厚度的要求的情況下，在設置有凹部10y的狀態下也須確保與第二基板13的接合強度。作為此情況下的優選構造例，優選設為如圖9B所示，在凹部10y與堤部10z的陰角配備錐形部10t的構造。其原因在於，與錐形部10t的設置相應地，第一基板與第二基板的接合構造中第一基板的厚部分的面積增加，所以與不設置錐形部的情況相比，能謀求提高兩者的接合強度。
5-6.關於在第一基板上安裝壓電元件時的枕部
在典型的壓電裝置中，如使用圖3A、圖3B所說明，作為壓電元件的水晶振盪片50在俯視下為矩形形狀。並且，搭載墊11b大多設置在壓電元件50的一條邊側的而且是與沿著這一條邊的兩端相對應的第一基板的兩處。即，大多為通過懸臂支承來安裝壓電元件50的構造。
在懸臂支承的情況下，在將壓電元件50安裝至第一基板時，存在壓電元件的頂端側下垂、壓電元件的頂端接觸到第一基板而導致壓電裝置的特性變差的情況。
為避免此問題，例如，優選設為如下結構，即，如使用圖14A、圖14B所說明，在第一基板11的第一面11a的設置有搭載墊11b的兩處區域的壓電元件50（圖14B）的中心側的旁邊，配備與第一基板11一體形成的第一凸部11m，而且，在第一基板11的第一面11a的與壓電元件50的頂端側相向的區域內，配備與第一基板一體形成的第二凸部11n。
第一凸部11m的高度h1以及第二凸部11n的高度h2設定為：能防止壓電元件50的頂端下垂這樣的高度。第一凸部11m的高度h1相對於搭載墊11b的高度而言宜為0.8倍至1.2倍左右，優選宜為相同程度，第二凸部11n的高度h2相對於搭載墊11b的高度而言宜為0.8倍至1.5倍左右，優選宜為相同程度或比其高，但不限於此。
根據此結構，可通過第一凸部及第二凸部來防止壓電元件的頂端下垂。
再者，第一凸部及第二凸部可通過藉助光刻技術及濕式蝕刻技術對第一基板11進行加工，而可以容易地與第一基板11形成為一體。另外，通過這樣的方法製造的第一凸部及第二凸部的頂面部不易變得銳利，所以，即便壓電元件50與其接觸，對壓電元件造成損傷的危險也少。
10:第一實施方式的基座
10x:第二實施方式的基座
10y:凹部（壓電元件安裝用的凹部）
10z:堤部
11:第一基板
11a:第一面
11b:搭載墊
11c:第二面
11d:接觸孔
11e:接觸孔線路
11f、11f1、11f2、11f3:第一金屬膜
11g:絕緣區域
11h:密封圖案
11ha:密封圖案用的凹部
11i:缺口部
11j:線路
11k:凹部（線路埋入用的凹部）
11m:第一凸部
11n:第二凸部
13:第二基板
13a:第三面
13b:第二金屬膜
13c:側面
13d:第四面
13e:導引線路
13f:堞形部
13g:外部安裝端子
13h:絕緣區域
40:第一實施方式的壓電裝置
50:壓電元件（水晶振盪片）
60、60x:蓋構件
70:第二實施方式的壓電裝置
80a:鉻膜
80b:金膜
80c:鎳膜或鎳-鎢合金膜
80d:鈦膜
80e:金膜
圖1A、圖1B為用於說明第一實施方式的基座10的圖。
圖2A~圖2D為用於說明本發明的基座的製造方法的一例的圖。
圖3A、圖3B為用於說明第一實施方式的壓電裝置40的圖。
圖4A、圖4B為用於說明第二實施方式的基座10x及壓電裝置70的圖。
圖5A~圖5E為尤其用於說明堞形部及外部安裝端子的圖。
圖6A~圖6E為尤其用於說明接觸孔的圖。
圖7為尤其用於說明第一金屬膜及第二金屬膜的平面形狀的變形例的圖。
圖8A、圖8B為用於說明在第一基板上進行線路導引的情況下的優選構造例的圖。
圖9A、圖9B為用於說明第二實施方式的基座的變形例的圖。
圖10A~圖10C為用於說明第一金屬膜及第二金屬膜的具體結構例的圖。
圖11A、圖11B為用於說明設置密封圖案的情況下的優選構造例的圖。
圖12A~圖12C為用於說明對於降低進行金屬間接合時的接合壓力而言比較理想的構造例的圖。
圖13A、圖13B為用於說明對於降低進行金屬間接合時的接合壓力而言比較理想的構造例的、接續於圖12A~圖12C的圖。
圖14A、圖14B為用於說明第一基板的搭載壓電元件的面的優選構造例的圖。
11:第一基板
11a:第一面
11b:搭載墊
11c:第二面
11d:接觸孔
11e:接觸孔線路
11f1、11f2、11f3:第一金屬膜
11g:絕緣區域
11h:密封圖案
13:第二基板
13a:第三面
13b:第二金屬膜
13c:側面
13d:第四面
13e:導引線路
13f:堞形部
13g:外部安裝端子
13h:絕緣區域
Claims (16)
- 一種基座，為壓電裝置用的基座，其特徵在於，包括： 第一基板，包含玻璃或水晶； 壓電元件用的搭載墊，設置在所述第一基板的第一面； 接觸孔及接觸孔線路，設置在所述第一基板上，從所述搭載墊通到與所述第一面為相反面的第二面； 第一金屬膜，設置在所述第二面的包含所述接觸孔的周圍區域的區域內； 第二基板，包含與所述第一基板相同的材料，通過金屬間接合而接合於所述第一基板； 第二金屬膜，設置在所述第二基板的所述第一基板側的面即第三面，與所述第一金屬膜一起構成所述金屬間接合； 導引線路，從所述接觸孔線路經由所述第三面以及所述第二基板的側面，而到達所述第二基板的與所述第三面為相反面的第四面； 堞形部，作為所述導引線路用而設置在所述側面；以及 外部安裝端子，設置在所述第四面，連接於所述導引線路。
- 如請求項1所述的基座，其中， 所述第一基板為平板，沿所述第一基板的緣部配備密封用的密封圖案。
- 如請求項2所述的基座，其中， 在所述第一基板的設置所述密封圖案的區域內，配備與所述密封圖案的厚度同等深度的凹部， 在所述凹部內配備所述密封圖案。
- 如請求項1所述的基座，其中， 所述第一基板包括凹部及堤部， 所述凹部收容所述壓電元件， 所述堤部在所述凹部的周圍。
- 如請求項4所述的基座，其中， 在所述凹部與所述堤部的陰角配備錐形部。
- 如請求項1至5中任一項所述的基座，其中， 所述搭載的壓電元件在俯視下為矩形形狀， 所述搭載墊設置在所述壓電元件的一條邊側的而且是與沿著所述一條邊的兩端相對應的所述第一基板的兩處， 在所述第一基板的所述兩處區域的所述壓電元件的中心側的旁邊，配備與所述第一基板一體形成的第一凸部，而且， 在所述第一基板的與所述壓電元件的頂端側相向的區域內，配備與所述第一基板一體形成的第二凸部。
- 如請求項1至5中任一項所述的基座，其中， 所述第一金屬膜及所述第二金屬膜各自為：作為基底膜的鉻膜、作為中間膜的鎳膜或鎳-鎢合金膜、以及作為上層膜的金膜的層疊膜。
- 如請求項7所述的基座，其中， 所述第一金屬膜及第二金屬膜各自在所述上層膜上配備層疊膜， 所述層疊膜包含鈦膜和層疊在所述鈦膜上的金膜。
- 如請求項1至5中任一項所述的基座，其中， 在所述第一基板的所述第二面和/或所述第二基板的所述第三面配備多個凸狀區域， 所述凸狀區域用於使實施所述金屬間接合時，從外部施加至所述第一基板及所述第二基板的接合力集中。
- 如請求項1至5中任一項所述的基座，其中， 所述接觸孔為第一接觸孔及第二接觸孔這兩個接觸孔， 所述第一金屬膜及所述第二金屬膜各自包含：第一部分、第二部分以及第三部分，其中， 所述第一部分在平面上圍繞所述第一接觸孔的周圍， 所述第二部分在平面上圍繞所述第二接觸孔的周圍， 所述第三部分擔當這以外的區域，而且， 所述基座包括：將所述第一部分、所述第二部分以及所述第三部分之間絕緣的絕緣區域。
- 如請求項9所述的基座，其中， 所述接觸孔為第一接觸孔及第二接觸孔這兩個接觸孔， 所述第一金屬膜及所述第二金屬膜各自包含：第一部分、第二部分以及第三部分，其中， 所述第一部分在平面上圍繞所述第一接觸孔的周圍， 所述第二部分在平面上圍繞所述第二接觸孔的周圍， 所述第三部分擔當這以外的區域，而且， 所述基座包括：將所述第一部分、所述第二部分以及所述第三部分之間絕緣的絕緣區域。
- 如請求項11所述的基座，其中， 所述凸狀區域之間的凹部區域，兼作所述絕緣區域。
- 如請求項1至5中任一項所述的基座，其中， 所述第一基板及第二基板各自包含：水晶的AT板或者水晶的Z板。
- 一種壓電裝置，其特徵在於，包括： 根據請求項1至13中任一項所述的基座； 壓電元件，通過導電性構件而連接固定於所述搭載墊；以及 蓋構件，接合於所述基座，將所述壓電元件密封。
- 如請求項14所述的壓電裝置，其中， 所述第一基板及第二基板各自包含：水晶的AT板或者水晶的Z板， 所述蓋構件為銅製或鎳製的蓋構件。
- 如請求項15所述的壓電裝置，其中， 所述銅製的蓋構件在表面配備鎳鍍層。
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| TW202301804A true TW202301804A (zh) | 2023-01-01 |
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