WO2018003315A1 - 圧電振動デバイス、及び圧電振動デバイスの製造方法 - Google Patents

圧電振動デバイス、及び圧電振動デバイスの製造方法 Download PDF

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WO2018003315A1
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bonding
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crystal
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宏樹 吉岡
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株式会社大真空
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    • H03H3/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
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    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric vibration device and a method for manufacturing the piezoelectric vibration device.
  • piezoelectric vibration devices for example, crystal resonators, crystal oscillators, etc.
  • crystal resonators for example, crystal resonators, crystal oscillators, etc.
  • the casing is configured by a substantially rectangular parallelepiped package.
  • This package includes a first sealing member and a second sealing member made of glass or quartz, and a quartz crystal diaphragm made of quartz and having excitation electrodes formed on both main surfaces.
  • Two sealing members are laminated and joined via a quartz diaphragm, and the excitation electrode of the quartz diaphragm disposed inside the package (internal space) is hermetically sealed (see, for example, Patent Document 1). .
  • Such a laminated form of piezoelectric vibration devices is called a sandwich structure.
  • the hermetic sealing of the vibration part of the piezoelectric diaphragm is performed by, for example, an annular metal pattern formed on each of the first sealing member, the piezoelectric diaphragm, and the second sealing member ( Metal film).
  • the metal patterns of the first sealing member and the piezoelectric vibration plate are joined together, and the vibration part that performs piezoelectric vibration is sealed by joining the metal patterns of the piezoelectric vibration plate and the second sealing member.
  • the sealing portion (sealing bonding material) is formed in an annular shape so as to surround the outer periphery of the vibration portion in plan view.
  • the annular sealing bonding material interposed between the first sealing member and the piezoelectric vibration plate, and the piezoelectric vibration plate and the second sealing member are interposed. It is required to improve the airtightness of the annular sealing bonding material.
  • the piezoelectric vibration device having a sandwich structure but also the piezoelectric vibration device having a structure in which a piezoelectric vibration piece (vibration unit) that performs piezoelectric vibration is housed in a space formed by the base and the lid is similarly applied to the base. It is required to improve the airtightness of the annular sealing bonding material interposed between the lid and the lid.
  • the present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and the piezoelectric vibration capable of improving the airtightness of the annular sealing bonding material that hermetically seals the outer periphery of the vibration part that performs the piezoelectric vibration.
  • An object of the present invention is to provide a device and a method for manufacturing a piezoelectric vibration device.
  • an annular sealing bonding material is obtained by joining a first metal film formed in an annular shape on a first member and a second metal film formed in an annular shape on a second member.
  • a piezoelectric vibration device formed and hermetically sealed with a vibrating portion that performs piezoelectric vibration with the sealing bonding material, wherein an inner peripheral edge and an outer peripheral edge of the sealing bonding material are Compared with the intermediate part between the said outer peripheral part, it forms in a dense state, It is characterized by the above-mentioned.
  • the fact that the bonding material is formed in a “dense state” means that the bonding material is formed with relatively few voids generated inside the bonding material.
  • the fact that the bonding material is formed with a relatively large number of voids generated inside the bonding material is said to be that the bonding material is formed in a “sparse state”.
  • the sealing bonding material is provided with a plurality of dense bonding regions, specifically, an inner peripheral edge portion and an outer peripheral edge portion, thereby sealing a vibrating portion that performs piezoelectric vibration.
  • the airtightness of the bonding material for fastening can be improved. More specifically, since the inner peripheral edge and the outer peripheral edge, which are densely joined regions with relatively few voids, are formed in an annular shape, the vibrating portion is sealed by the inner and outer double seals. . Therefore, according to the above configuration, when there is no dense junction region, or when the dense junction region is not formed in an annular shape, there is only one dense annular junction region. Compared with the case where it forms, the airtightness of the sealing bonding material can be improved.
  • the first and second metal films are formed separately by an annular slit into an inner peripheral metal film and an outer peripheral metal film, respectively, and the sealing bonding material is formed on the inner peripheral side.
  • the sealing bonding material and the outer circumferential sealing material may be separately formed.
  • the first metal film is formed to be separated into an inner peripheral side metal film and an outer peripheral side metal film by an annular slit, and the sealing bonding material is an inner peripheral side sealing bonding material and The outer peripheral side sealing bonding material may be formed separately.
  • the inner peripheral side sealing bonding material and the outer peripheral side sealing bonding material are provided with a plurality of dense bonding regions, specifically, an inner peripheral edge and an outer peripheral edge, It is possible to improve the airtightness of the inner peripheral side sealing bonding material and the outer peripheral side sealing bonding material for sealing the vibration part that performs piezoelectric vibration.
  • the positions of the outer peripheral edges of the first and second metal films may be different in plan view.
  • the present invention it is possible to absorb misalignment (position misalignment) that occurs when the first member and the second member are laminated and joined, and even if such misalignment occurs,
  • the inner peripheral edge and the outer peripheral edge can be formed in a dense state.
  • the piezoelectric vibration device includes a piezoelectric vibration in which a first excitation electrode is formed on one main surface of a substrate, and a second excitation electrode paired with the first excitation electrode is formed on the other main surface of the substrate.
  • the sealing bonding material may be interposed between the member and the piezoelectric diaphragm, and between the piezoelectric diaphragm and the second sealing member.
  • the first and second sealing members are formed of a brittle material having a thickness of 30 ⁇ m to 80 ⁇ m, the gap between the first sealing member and the piezoelectric diaphragm, and the piezoelectric diaphragm It is preferable that the gap between the first sealing member and the second sealing member is set to 0.1 times or less the thickness of the first and second sealing members.
  • the sealing bonding material by forming the sealing bonding material in a pressurized state, the inner peripheral edge portion and the outer peripheral edge portion of the sealing bonding material are in a denser state as compared with the case where no pressure is applied. And the airtightness of the sealing bonding material can be further improved.
  • the present invention provides an annular sealing bonding material by bonding a first metal film formed annularly on a first member and a second metal film formed annularly on a second member.
  • the sealing bonding material is formed in a pressurized state by sputtering.
  • the first and second metal films can be easily formed on the first and second members by sputtering.
  • the sealing bonding material is formed by bonding under pressure (Au—Au bonding)
  • the bonding force of the sealing bonding material can be strengthened.
  • the inner peripheral edge portion and the outer peripheral edge portion of the annular sealing bonding material are denser than the intermediate portion between the inner peripheral edge portion and the outer peripheral edge portion. Since it is formed in a state (a state in which there are relatively few voids), it is possible to improve the airtightness of the sealing bonding material that seals the vibration part that performs piezoelectric vibration.
  • the annular sealing bonding material is provided with a plurality of dense bonding regions, specifically, an inner peripheral edge portion and an outer peripheral edge portion, so that the sealing portion for sealing the vibration portion that performs piezoelectric vibration is provided.
  • the airtightness of the bonding material can be improved. More specifically, since the inner peripheral edge and the outer peripheral edge, which are densely joined regions with relatively few voids, are formed in an annular shape, the vibrating portion is sealed by the inner and outer double seals. . Therefore, according to the present invention, when the dense junction region is not provided or when the dense junction region is not formed in an annular shape, only one dense annular junction region is formed. Compared with the case where it is made, the airtightness of the sealing bonding material can be improved.
  • the second member is formed of a brittle material having a thickness of 30 to 80 ⁇ m, and the gap between the first and second members is 0.1 times or less the thickness of the second member. It may be set.
  • the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the sealing bonding material can be formed in a denser state, and the sealing bonding material can be made airtight. It can be improved further.
  • either one of the first and second metal films is formed by separating into an inner peripheral metal film and an outer peripheral metal film by an annular slit, and the sealing bonding material is
  • the inner peripheral side sealing bonding material and the outer peripheral side sealing bonding material may be separately formed.
  • the first metal film and the second metal film are formed separately by an annular slit into an inner peripheral metal film and an outer peripheral metal film, respectively, and the sealing bonding material is an inner peripheral sealing. It may be separately formed into a bonding material for sealing and a bonding material for sealing on the outer peripheral side.
  • the inner peripheral side sealing bonding material and the outer peripheral side sealing bonding material are provided with a plurality of dense bonding regions, specifically, an inner peripheral edge and an outer peripheral edge. It is possible to improve the airtightness of the inner peripheral side sealing bonding material and the outer peripheral side sealing bonding material for sealing the vibration part that performs piezoelectric vibration.
  • the piezoelectric vibration device includes a piezoelectric vibration device in which a first excitation electrode is formed on one main surface of a substrate and a second excitation electrode paired with the first excitation electrode is formed on the other main surface of the substrate.
  • the sealing bonding material may be formed between the member and the piezoelectric diaphragm, and between the piezoelectric diaphragm and the second sealing member.
  • the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the sealing bonding material can be formed in a denser state, and the sealing bonding material can be made airtight. It can be improved further.
  • the vibration part is sealed by the inner and outer double seals.
  • the airtightness of the bonding material can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing each configuration of the crystal resonator according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the first sealing member of the crystal resonator.
  • FIG. 3 is a schematic back view of the first sealing member of the crystal resonator.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of a crystal diaphragm of a crystal resonator.
  • FIG. 5 is a schematic back view of the crystal diaphragm of the crystal resonator.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of the second sealing member of the crystal resonator.
  • FIG. 7 is a schematic back view of the second sealing member of the crystal resonator.
  • FIG. 8 is a diagram showing a positional relationship in plan view between the vibrating portion and the sealing portion in the crystal resonator.
  • 9 is a cross-sectional view taken along line X1-X1 of FIG.
  • FIG. 10 is a schematic back view showing a modification of the first sealing member of the crystal resonator.
  • FIG. 11 is a schematic plan view showing a modification of the crystal diaphragm of the crystal resonator.
  • FIG. 12 is a schematic back view showing a modified example of the crystal diaphragm of the crystal resonator.
  • FIG. 13 is a schematic plan view showing a modification of the second sealing member of the crystal resonator.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a positional relationship in a plan view of the vibrating portion and the sealing portion in the crystal resonator according to the first modification.
  • 15 is a cross-sectional view taken along line X2-X2 of FIG.
  • FIG. 16 is a view corresponding to FIG. 9 of the crystal resonator according to the second modification.
  • FIG. 17 is a view corresponding to FIG. 9 of the crystal resonator according to the third modification.
  • FIG. 18 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing a crystal resonator according to the present embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic plan view showing an example of a crystal wafer formed in the stacking step in the method for manufacturing the crystal resonator of FIG. FIG.
  • FIG. 20 is an exploded perspective view showing a first sealing member wafer, a crystal vibrating plate wafer, and a second sealing member wafer constituting the crystal wafer of FIG.
  • FIG. 21 is a schematic plan view of a crystal diaphragm provided in a crystal resonator according to the fourth modification.
  • FIG. 22 is a schematic plan view of a crystal diaphragm provided in the crystal oscillator according to the fifth modification.
  • FIG. 23 is a diagram showing a positional relationship in plan view between the vibrating portion and the sealing portion in the crystal oscillator.
  • the crystal resonator 10 covers the crystal diaphragm 2 (first member) and the first excitation electrode 221 (see FIG. 4) of the crystal diaphragm 2, and crystal vibration
  • a first sealing member (second member) 3 that hermetically seals the first excitation electrode 221 formed on one main surface 211 of the plate 2, and the other main surface 212 of the crystal vibration plate 2 is connected to the crystal vibration plate 2.
  • the quartz crystal plate 2 and the first sealing member 3 are joined, and the crystal plate 2 and the second sealing member 4 are joined to form a sandwich structure package 12.
  • the crystal diaphragm 2 and the first sealing member 3 are joined, and the crystal diaphragm 2 and the second sealing member 4 are joined to form an internal space 13 of the package 12.
  • the vibrating portion 22 including the first excitation electrode 221 and the second excitation electrode 222 formed on the two main surfaces 211 and 212 of the crystal diaphragm 2 is hermetically sealed in the internal space 13 of the package 12.
  • the crystal resonator 10 according to the present embodiment has a package size of, for example, 1.0 ⁇ 0.8 mm, and is intended to be reduced in size and height. Further, with the miniaturization, the package 12 uses the through holes (first to third through holes) to conduct the electrodes without forming a castellation.
  • each configuration of the above-described crystal resonator 10 will be described with reference to FIGS.
  • each member configured as a single unit in which the crystal diaphragm 2, the first sealing member 3, and the second sealing member 4 are not joined will be described.
  • the crystal diaphragm 2 is a piezoelectric substrate made of crystal, and both main surfaces (one main surface 211 and another main surface 212) are formed as flat smooth surfaces (mirror surface processing).
  • both main surfaces one main surface 211 and another main surface 212 are formed as flat smooth surfaces (mirror surface processing).
  • an AT-cut quartz plate that performs thickness shear vibration is used as the quartz plate 2.
  • both main surfaces 211 and 212 of the crystal diaphragm 2 are XZ ′ planes.
  • the direction parallel to the short direction (short side direction) of the crystal diaphragm 2 is the X axis direction
  • the direction parallel to the long direction (long side direction) of the crystal diaphragm 2 is the Z ′ axis. It is considered to be a direction.
  • the AT cut is an angle of 35 ° around the X axis with respect to the Z axis among the electric axis (X axis), the mechanical axis (Y axis), and the optical axis (Z axis), which are the three crystal axes of artificial quartz. This is a processing method of cutting at an angle inclined by 15 '.
  • the X axis coincides with the crystal axis of the quartz crystal.
  • the Y′-axis and the Z′-axis coincide with the axes inclined by 35 ° 15 ′ from the Y-axis and the Z-axis of the crystal axis of the quartz crystal, respectively.
  • the Y′-axis direction and the Z′-axis direction correspond to the cutting direction when cutting the AT-cut quartz plate.
  • a pair of excitation electrodes (a first excitation electrode 221 and a second excitation electrode 222) are formed on both main surfaces 211 and 212 of the crystal diaphragm 2.
  • the quartz crystal diaphragm 2 includes a vibrating portion 22 formed in a substantially rectangular shape, an outer frame portion 23 that surrounds the outer periphery of the vibrating portion 22, and a connecting portion (holding portion) 24 that connects the vibrating portion 22 and the outer frame portion 23.
  • the vibration part 22, the connection part 24, and the outer frame part 23 are integrally provided.
  • the connecting part 24 is provided only at one place between the vibrating part 22 and the outer frame part 23, and the place where the connecting part 24 is not provided is a space (gap) 22b. Yes.
  • the vibrating portion 22 and the connecting portion 24 are formed thinner than the outer frame portion 23. Due to the difference in thickness between the outer frame portion 23 and the connecting portion 24, the natural frequency of the piezoelectric vibration of the outer frame portion 23 and the connecting portion 24 is different. Is less likely to resonate.
  • the connecting portion 24 extends (projects) from only one corner portion 22a located in the + X direction and the ⁇ Z ′ direction of the vibrating portion 22 to the outer frame portion 23 in the ⁇ Z ′ direction.
  • the connection part 24 is provided in the corner
  • the stress acting on the vibration portion 22 can be reduced, and the frequency shift of the piezoelectric vibration caused by such stress can be reduced to stabilize the piezoelectric vibration. Can be improved.
  • a first excitation electrode 221 is provided on one main surface side of the vibration part 22, and a second excitation electrode 222 is provided on the other main surface side of the vibration part 22.
  • the first excitation electrode 221 and the second excitation electrode 222 are extraction electrodes (first extraction electrode 223, second extraction electrode 224) for connection to external electrode terminals (one external electrode terminal 431, another external electrode terminal 432). Is connected.
  • the first extraction electrode 223 is extracted from the first excitation electrode 221, and is connected to the connection joint pattern 27 formed on the outer frame portion 23 via the connection portion 24.
  • the second extraction electrode 224 is extracted from the second excitation electrode 222 and connected to the connection joint pattern 28 formed on the outer frame portion 23 via the connection portion 24.
  • the first extraction electrode 223 is formed on one main surface side of the connecting portion 24, and the second extraction electrode 224 is formed on the other main surface side of the connecting portion 24.
  • the first excitation electrode 221 and the first extraction electrode 223 are formed by stacking a base PVD film formed by physical vapor deposition on one main surface 211 and a physical vapor deposition on the base PVD film.
  • the second excitation electrode 222 and the second extraction electrode 224 are formed by stacking a base PVD film formed by physical vapor deposition on the other main surface 212 and a physical vapor deposition on the base PVD film. Electrode PVD film.
  • vibration-side sealing portions 25 for joining the crystal diaphragm 2 to the first sealing member 3 and the second sealing member 4 are provided.
  • a vibration-side first bonding pattern (first metal film) 251 for bonding to the first sealing member 3 is formed on the vibration-side sealing portion 25 of the one main surface 211 of the crystal diaphragm 2.
  • a vibration side second bonding pattern (first metal film) 252 for bonding to the second sealing member 4 is formed on the vibration side sealing portion 25 of the other main surface 212 of the crystal diaphragm 2.
  • the vibration side first joining pattern 251 and the vibration side second joining pattern 252 are provided on the outer frame portion 23 described above, and are formed in an annular shape in plan view, and the outer edge shape and the inner edge shape are formed in a substantially octagonal shape. Has been.
  • the vibration side first bonding pattern 251 and the vibration side second bonding pattern 252 are provided so as to be close to the outer peripheral edges of both the main surfaces 211 and 212 of the quartz crystal vibrating plate 2.
  • the pair of first excitation electrode 221 and second excitation electrode 222 of the crystal diaphragm 2 is not electrically connected to the vibration side first bonding pattern 251 and the vibration side second bonding pattern 252.
  • the vibration-side first bonding pattern 251 includes a base PVD film 2511 formed by physical vapor deposition on one main surface 211 and an electrode PVD formed by physical vapor deposition on the base PVD film 2511 and stacked.
  • the vibration-side second bonding pattern 252 includes a base PVD film 2521 formed by physical vapor deposition on the other main surface 212 and an electrode PVD formed by physical vapor deposition on the base PVD film 2521 and stacked.
  • a film 2522 is a film 2521 formed by physical vapor deposition on the other main surface 212 and an electrode PVD formed by physical vapor deposition on the base PVD film 2521 and stacked.
  • the vibration side first bonding pattern 251 and the vibration side second bonding pattern 252 have the same configuration, and a plurality of layers are stacked on the vibration side sealing portion 25 of both main surfaces 211 and 212, A Ti layer (or Cr layer) and an Au layer are formed by vapor deposition from the lowermost layer side.
  • the underlying PVD films 2511 and 2521 are made of a single material (Ti (or Cr)), and the electrode PVD films 2512 and 2522 are formed.
  • the electrode PVD films 2512 and 2522 are made of a single material (Au) and are thicker than the underlying PVD films 2511 and 2521.
  • first excitation electrode 221 and the vibration-side first bonding pattern 251 formed on the one main surface 211 of the crystal diaphragm 2 have the same thickness, and the first excitation electrode 221 and the vibration-side first bonding pattern 251 have the same thickness.
  • the second excitation electrode 222 and the vibration side second bonding pattern 252 formed on the other main surface 212 of the quartz crystal plate 2 have the same thickness, and the second excitation electrode 222 and the vibration side are made of the same metal.
  • the surface of the second bonding pattern 252 is made of the same metal.
  • the first excitation electrode 221, the first extraction electrode 223, and the vibration-side first bonding pattern 251 can have the same configuration.
  • the first extraction electrode 223 and the vibration side first bonding pattern 251 can be formed in a lump.
  • the second excitation electrode 222, the second extraction electrode 224, and the vibration-side second bonding pattern 252 can have the same configuration.
  • the second excitation electrode 222, the second extraction electrode 224 are performed in the same process.
  • the vibration side 2nd joining pattern 252 can be formed collectively.
  • one through hole (first through hole 26) penetrating between the one main surface 211 and the other main surface 212 is formed in the crystal diaphragm 2. .
  • the first through hole 26 is provided in the outer frame portion 23 of the crystal diaphragm 2.
  • the first through hole 26 is connected to the connection bonding pattern 453 of the second sealing member 4.
  • the first through hole 26 includes a through electrode 261 for conducting the electrodes formed on the one main surface 211 and the other main surface 212. It is formed along the inner wall surface of the hole 26. The central portion of the first through hole 26 becomes a hollow through portion 262 that penetrates between the one main surface 211 and the other main surface 212.
  • Connection joint patterns 264 and 265 are formed on the outer periphery of the first through hole 26. The connection bonding patterns 264 and 265 are provided on both main surfaces 211 and 212 of the crystal diaphragm 2.
  • the connecting joint pattern 264 of the first through hole 26 formed on the one main surface 211 of the crystal diaphragm 2 extends along the X-axis direction in the outer frame portion 23.
  • a connection bonding pattern 27 connected to the first extraction electrode 223 is formed on one main surface 211 of the crystal diaphragm 2, and this connection bonding pattern 27 is also formed in the X direction in the outer frame portion 23. Extending along.
  • the connecting joint pattern 27 is provided on the opposite side of the connecting joint pattern 264 with respect to the Z′-axis direction, with the vibrating portion 22 (first excitation electrode 221) interposed therebetween. That is, the connecting joint patterns 27 and 264 are provided on both sides of the vibrating portion 22 in the Z′-axis direction.
  • connection bonding pattern 28 of the first through hole 26 formed on the other main surface 212 of the crystal diaphragm 2 extends along the X-axis direction in the outer frame portion 23.
  • a connection bonding pattern 28 connected to the second extraction electrode 224 is formed on the other main surface 212 of the crystal diaphragm 2, and this connection bonding pattern 28 is also formed in the outer frame portion 23 in the X-axis direction. Extending along.
  • the connection bonding pattern 28 is provided on the opposite side of the connection bonding pattern 265 with respect to the Z′-axis direction, with the vibrating portion 22 (second excitation electrode 222) interposed therebetween. That is, the connecting joint patterns 28 and 265 are provided on both sides of the vibrating portion 22 in the Z′-axis direction.
  • connection bonding patterns 27, 28, 264, and 265 have the same configuration as the vibration-side first bonding pattern 251 and the vibration-side second bonding pattern 252, and the vibration-side first bonding pattern 251 and the vibration-side second bonding pattern 252 are the same. Can be formed by the same process.
  • the connection bonding patterns 27, 28, 264, and 265 are formed of a base PVD film formed by physical vapor deposition on both main surfaces 211 and 212 of the crystal diaphragm 2, and the base PVD film. It consists of an electrode PVD film formed by physical vapor deposition thereon.
  • the first through-hole 26 and the connecting bonding patterns 27, 28, 264, and 265 are formed inside the inner space 13 (inside the inner peripheral surfaces of the bonding materials 11a and 11b) in plan view.
  • the internal space 13 is formed inward (inner side) of the vibration side first bonding pattern 251 and the vibration side second bonding pattern 252 in plan view.
  • the inner side of the internal space 13 means strictly inside the inner peripheral surfaces of the bonding materials 11a and 11b without including the bonding materials 11a and 11b described later.
  • the first through hole 26 and the connecting bonding patterns 27, 28, 264, 265 are not electrically connected to the vibration side first bonding pattern 251 and the vibration side second bonding pattern 252.
  • the first sealing member 3 is made of a brittle material having a bending rigidity (secondary moment of section ⁇ Young's modulus) of 1000 [N ⁇ mm 2 ] or less.
  • the first sealing member 3 is a substantially rectangular parallelepiped (flat plate) substrate made of crystal, and the other main surface 312 of the first sealing member 3 ( The surface to be bonded to the quartz diaphragm 2 is formed as a flat smooth surface (mirror finish).
  • an AT-cut quartz plate similar to the above-described quartz diaphragm 2 is used as the first sealing member 3.
  • the thickness of the first sealing member 3 is set to 30 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • the other main surface 312 of the first sealing member 3 is provided with a sealing-side first sealing portion 32 for joining to the crystal diaphragm 2.
  • the sealing side first sealing portion 32 is formed with a sealing side first bonding pattern (second metal film) 321 for bonding to the crystal vibrating plate 2.
  • the sealing side first joining pattern 321 is formed in an annular shape in plan view, and the outer edge shape and the inner edge shape are formed in a substantially octagonal shape.
  • the sealing-side first bonding pattern 321 is provided so as to be close to the outer peripheral edge of the other main surface 312 of the first sealing member 3.
  • the sealing side first bonding pattern 321 has substantially the same width at all positions on the sealing side first sealing portion 32 of the first sealing member 3.
  • the sealing-side first bonding pattern 321 is formed by stacking a base PVD film 3211 formed by physical vapor deposition on the first sealing member 3 and a physical vapor deposition on the base PVD film 3211. Electrode PVD film 3212 formed. In this embodiment, Ti (or Cr) is used for the base PVD film 3211 and Au is used for the electrode PVD film 3212. Specifically, the sealing side first bonding pattern 321 is configured by laminating a plurality of layers on the sealing side first sealing portion 32 of the other main surface 312, and the Ti layer (or from the lowermost layer side). Cr layer) and Au layer are formed by vapor deposition.
  • connection joint patterns 35 and 36 to be joined to the connection joint patterns 264 and 27 of the crystal diaphragm 2 are formed on the other main surface 312 of the first sealing member 3, that is, on the surface facing the crystal diaphragm 2, connection joint patterns 35 and 36 to be joined to the connection joint patterns 264 and 27 of the crystal diaphragm 2 are formed.
  • the connecting bonding patterns 35 and 36 extend along the direction in the short side direction (X-axis direction in FIG. 3) of the first sealing member 3.
  • the connection bonding patterns 35 and 36 are provided at a predetermined interval in the long side direction (Z′-axis direction in FIG. 3) of the first sealing member 3, and Z ′ of the connection bonding patterns 35 and 36.
  • the interval in the axial direction is substantially the same as the interval in the Z′-axis direction of the connection patterns 264 and 27 for connection of the crystal diaphragm 2 (see FIG. 4).
  • the connection bonding patterns 35 and 36 are connected to each other through the wiring pattern 33.
  • the wiring pattern 33 is provided between the connection bonding patterns 35 and 36.
  • the wiring pattern 33 extends along the Z′-axis direction.
  • the wiring pattern 33 is not bonded to the connection bonding patterns 264 and 27 of the crystal diaphragm 2.
  • connection bonding patterns 35 and 36 and the wiring pattern 33 have the same configuration as the sealing-side first bonding pattern 321, and can be formed by the same process (for example, sputtering) as the sealing-side first bonding pattern 321. it can.
  • the connecting bonding patterns 35 and 36 and the wiring pattern 33 include a base PVD film formed by physical vapor deposition on the other main surface 312 of the first sealing member 3, and the base PVD film. It consists of an electrode PVD film formed by physical vapor deposition thereon.
  • the connecting bonding patterns 35 and 36 and the wiring pattern 33 are formed in the inner space 13 (inside the inner peripheral surfaces of the bonding materials 11a and 11b) in plan view.
  • the connection bonding patterns 35 and 36 and the wiring pattern 33 are not electrically connected to the sealing-side first bonding pattern 321.
  • the second sealing member 4 a brittle material having a bending rigidity (secondary moment of section ⁇ Young's modulus) of 1000 [N ⁇ mm 2 ] or less is used.
  • the second sealing member 4 is a substantially rectangular parallelepiped (flat plate) substrate made of crystal, and one main surface 411 ( The surface to be bonded to the quartz diaphragm 2 is formed as a flat smooth surface (mirror finish).
  • an AT-cut quartz plate similar to the above-described quartz diaphragm 2 is used as the second sealing member 4.
  • the thickness of the second sealing member 4 is set to 30 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • the main surface 411 of the second sealing member 4 is provided with a sealing-side second sealing portion 42 for joining to the crystal diaphragm 2.
  • the sealing side second sealing portion 42 is formed with a sealing side second bonding pattern (second metal film) 421 for bonding to the crystal vibrating plate 2.
  • the sealing-side second bonding pattern 421 is formed in an annular shape in plan view, and the outer edge shape and the inner edge shape are formed in a substantially octagonal shape.
  • the sealing-side second bonding pattern 421 is provided so as to be close to the outer peripheral edge of the one main surface 411 of the second sealing member 4.
  • the sealing-side second bonding pattern 421 has substantially the same width at all positions on the sealing-side second sealing portion 42 of the second sealing member 4.
  • the sealing-side second bonding pattern 421 is formed by stacking a base PVD film 4211 formed by physical vapor deposition on the second sealing member 4 and a physical vapor deposition on the base PVD film 4211.
  • the electrode PVD film 4212 is formed. Note that in this embodiment, Ti (or Cr) is used for the base PVD film 4211 and Au is used for the electrode PVD film 4212.
  • the sealing-side second bonding pattern 421 is configured by laminating a plurality of layers on the sealing-side second sealing portion 42 of the other main surface 412, and Ti layer (or from the lowermost layer side) Cr layer) and Au layer are formed by vapor deposition.
  • a pair of external electrode terminals (one external electrode terminal 431, etc.) electrically connected to the outside are provided on the other main surface 412 of the second sealing member 4 (an outer main surface not facing the crystal diaphragm 2).
  • An external electrode terminal 432) is provided.
  • the one external electrode terminal 431 and the other external electrode terminal 432 are respectively located at both ends in the longitudinal direction of the other main surface 412 of the second sealing member 4 in the plan view.
  • the pair of external electrode terminals are formed of a base PVD film 4311 and 4321 formed by physical vapor deposition on the other main surface 412, a base PVD film 4311,
  • the electrode PVD films 4312 and 4322 are formed by physical vapor deposition on 4321 and are stacked.
  • the one external electrode terminal 431 and the other external electrode terminal 432 occupy 1 ⁇ 4 or more regions of the other main surface 412 of the second sealing member 4, respectively.
  • the second sealing member 4 includes two through-holes (second through-hole 45, third through-hole) that pass through between one main surface 411 and the other main surface 412.
  • a through hole 46 is formed.
  • the second through hole 45 is connected to one external electrode terminal 431 and the connection pattern 265 for connection of the crystal diaphragm 2.
  • the third through hole 46 is connected to the other external electrode terminal 432 and the connection pattern 28 for connection of the crystal diaphragm 2.
  • the second through hole 45 and the third through hole 46 have through electrodes for electrical connection between the electrodes formed on the one main surface 411 and the other main surface 412.
  • 451 and 461 are formed along the inner wall surfaces of the second through hole 45 and the third through hole 46, respectively.
  • Central portions of the second through hole 45 and the third through hole 46 are hollow through portions 452 and 462 that penetrate between the one main surface 411 and the other main surface 412.
  • Connection joint patterns 453 and 463 are formed on the outer periphery of each of the second through hole 45 and the third through hole 46.
  • connection bonding patterns 453 and 463 are provided on one main surface 411 of the second sealing member 4 and are bonded to the connection bonding patterns 265 and 28 of the crystal diaphragm 2.
  • the connecting bonding patterns 453 and 463 extend along the direction in the short side direction (X-axis direction in FIG. 6) of the second sealing member 4.
  • the connection bonding patterns 453 and 463 are provided at a predetermined interval in the long side direction (Z′-axis direction in FIG. 6) of the second sealing member 4, and Z ′ of the connection bonding patterns 453 and 463.
  • the interval in the axial direction is substantially the same as the interval in the Z′-axis direction of the joint patterns 265 and 28 for connection of the crystal diaphragm 2 (see FIG. 5).
  • connection bonding patterns 453 and 463 have the same configuration as the sealing-side second bonding pattern 421, and can be formed by the same process (for example, sputtering) as the sealing-side second bonding pattern 421.
  • the connection bonding patterns 453 and 463 are formed by forming a base PVD film formed by physical vapor deposition on one main surface 411 of the second sealing member 4 and a physical layer on the base PVD film.
  • the electrode PVD film is formed by vapor deposition.
  • the second through hole 45, the third through hole 46, and the connection pattern for connection 453, 463 are formed in the inner space 13 in plan view.
  • the second through hole 45, the third through hole 46, and the connecting joint patterns 453 and 463 are not electrically connected to the sealing-side second joint pattern 421.
  • the one external electrode terminal 431 and the other external electrode terminal 432 are not electrically connected to the sealing-side second bonding pattern 421.
  • the crystal vibration can be performed without using a special bonding material such as an adhesive as in the prior art.
  • the plate 2 and the first sealing member 3 are diffusion bonded in a state where the vibration side first bonding pattern 251 and the sealing side first bonding pattern 321 are overlapped, and the crystal vibrating plate 2 and the second sealing member 4 are bonded.
  • the package 12 having the sandwich structure shown in FIG. 1 is manufactured by diffusion bonding with the vibration-side second bonding pattern 252 and the sealing-side second bonding pattern 421 superimposed. Thereby, the internal space 13 of the package 12, that is, the accommodation space of the vibration part 22 is hermetically sealed.
  • the vibration-side first bonding pattern 251 and the sealing-side first bonding pattern 321 itself become a bonding material (sealing bonding material) 11a generated after diffusion bonding.
  • the sealing member 3 is joined.
  • the vibration side second bonding pattern 252 and the sealing side second bonding pattern 421 itself become a bonding material (sealing bonding material) 11b generated after diffusion bonding, and the crystal vibrating plate 2 and the second sealing are formed by this bonding material 11b.
  • the member 4 is joined.
  • the bonding materials 11 a and 11 b are formed in an annular shape in plan view, and the outer edge shape and the inner edge shape are formed in a substantially octagonal shape.
  • the bonding materials 11a and 11b are provided at positions that substantially coincide with each other in plan view. That is, it is provided at a position where the inner peripheral edges of the bonding materials 11a and 11b substantially match, and is provided at a position where the outer peripheral edges of the bonding materials 11a and 11b substantially match. In addition, it is possible to improve the joining strength of the joining materials 11a and 11b by performing the joining of each joining pattern in a pressurized state.
  • the wiring from the first and second excitation electrodes 221 and 222 of the quartz crystal diaphragm 2 to the one external electrode terminal 431 and the other external electrode terminal 432 is all in a plan view.
  • the bonding materials 11a and 11 b are formed so that the outer edge shape and the inner edge shape are substantially octagonal in plan view, and are close to the outer peripheral edge of the package 12. Thereby, the size of the vibration part 22 of the crystal diaphragm 2 can be increased.
  • the distance between the inner peripheral edge of the bonding materials 11a and 11b and the space 22b between the vibration part 22 and the outer frame part 23 is larger on the short side of the package 12 than on the long side.
  • connection bonding patterns are diffusion-bonded in an overlapped state.
  • the connection bonding pattern 264 of the crystal diaphragm 2 and the connection bonding pattern 35 of the first sealing member 3 are diffusion bonded.
  • the connection bonding pattern 27 of the crystal diaphragm 2 and the connection bonding pattern 36 of the first sealing member 3 are diffusion bonded.
  • the connection bonding pattern 265 of the crystal diaphragm 2 and the connection bonding pattern 453 of the second sealing member 4 are diffusion bonded.
  • the connection bonding pattern 28 of the crystal diaphragm 2 and the connection bonding pattern 463 of the second sealing member 4 are diffusion bonded.
  • connection bonding pattern 264 and the connection bonding pattern 35 themselves become the bonding material 14a generated after diffusion bonding, and the crystal vibrating plate 2 and the first sealing member 3 are bonded by the bonding material 14a.
  • the connection bonding pattern 27 and the connection bonding pattern 36 themselves become the bonding material 14b generated after the diffusion bonding, and the crystal vibrating plate 2 and the first sealing member 3 are bonded by the bonding material 14b.
  • the connection bonding pattern 265 and the connection bonding pattern 453 themselves become the bonding material 14c generated after diffusion bonding, and the crystal vibrating plate 2 and the second sealing member 4 are bonded by the bonding material 14c.
  • connection bonding pattern 28 and the connection bonding pattern 463 themselves become the bonding material 14d generated after diffusion bonding, and the crystal vibrating plate 2 and the second sealing member 4 are bonded by the bonding material 14d.
  • These bonding materials 14a to 14d serve to conduct the through electrodes of the through holes and the bonding materials 14a to 14d, and serve to hermetically seal the bonding portions.
  • the bonding materials 14a to 14d are provided inward of the bonding materials 11a and 11b as the sealing portions in a plan view, they are indicated by broken lines in FIG.
  • the first sealing member 3 and the crystal diaphragm 2 have a gap of 1.00 ⁇ m or less
  • the second sealing member 4 and the crystal diaphragm 2 Has a gap of 1.00 ⁇ m or less. That is, the thickness of the bonding material 11a between the first sealing member 3 and the quartz crystal vibrating plate 2 is 1.00 ⁇ m or less, and the bonding material 11b between the second sealing member 4 and the quartz crystal vibrating plate 2 is The thickness is 1.00 ⁇ m or less (specifically, 0.15 ⁇ m to 1.00 ⁇ m in the Au—Au bonding of the present embodiment).
  • a conventional metal paste sealing material using Sn has a thickness of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the first through hole 26 and the second through hole 45 are arranged so as not to overlap in a plan view. Specifically, as shown in FIG. 6, when viewed from the front (as viewed from the X-axis direction in FIG. 6), the first through hole 26 and the second through hole 45 are arranged in a straight line up and down. Yes.
  • the first through hole 26 formed in the quartz crystal plate 2 provided above the second sealing member 4 is indicated by a two-dot chain line.
  • the first through hole 26 and the second through hole 45 are offset so as not to line up and down.
  • the first through hole 26 is connected to one end portion in the longitudinal direction (X-axis direction) of the bonding material 14 (connection bonding patterns 265 and 453), and the first through hole 26 is connected to the other end portion in the longitudinal direction of the bonding material 14.
  • Two through holes 45 are connected.
  • the through electrode 261 of the first through hole 26 and the through electrode 451 of the second through hole 45 are electrically connected via the bonding material 14.
  • the through part 262 of the first through hole 26 and the through part 452 of the second through hole 45 are made of metal. Even if it is not filled with, etc., it becomes possible to ensure the airtightness of the internal space 13 that hermetically seals the vibration part 22 of the crystal diaphragm 2.
  • the inner peripheral edge portions 111a and 111b and the outer periphery of the bonding materials (sealing bonding materials) 11a and 11b as sealing portions for hermetically sealing the vibrating portion 22 that performs piezoelectric vibration.
  • the peripheral portions 112a and 112b are formed in a denser state than the intermediate portions 113a and 113b between the inner peripheral portions 111a and 111b and the outer peripheral portions 112a and 112b.
  • an annular bonding material 11 a is interposed between the crystal diaphragm (first member) 2 and the first sealing member (second member) 3, and the crystal diaphragm (
  • An annular bonding material 11 b is interposed between the first member 2 and the second sealing member (second member) 4.
  • the gap between the crystal diaphragm 2 and the first sealing member 3 is 1.00 ⁇ m or less
  • the gap between the crystal diaphragm 2 and the second sealing member 4 is It is 1.00 ⁇ m or less.
  • the first sealing member 3 and the second sealing member 4 are made of a brittle material such as quartz, and the thickness of the first sealing member 3 and the second sealing member 4 is 30 ⁇ m to 80 ⁇ m. ing.
  • the bonding materials 11a and 11b are, when viewed from above, annular inner peripheral edge portions 111a and 111b located on the innermost side, annular outer peripheral edge portions 112a and 112b located on the outermost side, inner peripheral edge portions 111a and 111b, and outer peripheral edge. And annular intermediate portions 113a and 113b located between the portions 112a and 112b. Intermediate portions 113a and 113b are provided adjacent to the outer peripheral sides of the inner peripheral portions 111a and 111b, and outer peripheral portions 112a and 112b are provided adjacent to the outer peripheral sides of the intermediate portions 113a and 113b.
  • the widths W10 and W20 of the bonding materials 11a and 11b are 30 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the widths W11 and W21 of the inner peripheral edge portions 111a and 111b and the widths W12 and W22 of the outer peripheral edge portions 112a and 112b are 3 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the widths W13 and W23 of the intermediate portions 113a and 113b are 20 ⁇ m to 54 ⁇ m.
  • the inner peripheral edge portions 111a and 111b and the outer peripheral edge portions 112a and 112b of the bonding materials 11a and 11b are formed in a dense state as compared with the intermediate portions 113a and 113b, in other words, the bonding material. It is formed in a state where there are relatively few voids generated inside.
  • the intermediate portions 113a and 113b are formed in a sparse state compared to the inner peripheral edge portions 111a and 111b and the outer peripheral edge portions 112a and 112b, and there are relatively many voids generated inside the bonding material. It is formed in a state.
  • the vibrating portion 22 is sealed by a double seal inside and outside. It will be. Therefore, according to the present embodiment, when the dense junction region is not provided, or when the dense junction region is not formed in an annular shape, the dense annular junction region is 1 Compared with the case where only one is formed, the airtightness of the bonding materials 11a and 11b can be improved.
  • the bonding materials 11a and 11b are in direct contact with the inner and outer spaces of the package 12 (specifically, the inner space 13 of the package 12 and the outer space of the package 12).
  • the inner peripheral edge portions 111a and 111b and the outer peripheral edge portions 112a and 112b of the bonding materials 11a and 11b are compared with the case where no pressure is applied. Further, it can be formed in a denser state, in other words, in a state with fewer voids, and the airtightness of the bonding materials 11a and 11b can be further improved.
  • the gap between the quartz crystal plate 2 and the first sealing member 3 (1.00 ⁇ m or less) and the gap between the quartz plate 2 and the second sealing member 4 ( 1.00 ⁇ m or less) is set to 0.1 times or less the thickness (30 ⁇ m to 80 ⁇ m) of the first sealing member 3 and the second sealing member 4.
  • the width of the vibration-side first bonding pattern 251 of the crystal diaphragm 2 and the width of the sealing-side first bonding pattern 321 of the first sealing member 3 may be different.
  • the width of the vibration-side second bonding pattern 252 of the crystal diaphragm 2 and the width of the sealing-side second bonding pattern 421 of the second sealing member 4 may be different.
  • the width of the vibration-side first bonding pattern 251 of the crystal diaphragm 2 may be made larger than the width of the sealing-side first bonding pattern 321 of the first sealing member 3. preferable. Similarly, it is preferable that the width of the vibration-side second bonding pattern 252 of the crystal diaphragm 2 is larger than the width of the sealing-side second bonding pattern 421 of the second sealing member 4.
  • the thermal expansion coefficient of the crystal diaphragm 2, the 1st sealing member 3, and the 2nd sealing member 4 becomes the same, Since the deformation of the package 12 due to the difference in thermal expansion between the crystal diaphragm 2, the first sealing member 3, and the second sealing member 4 can be suppressed, the internal space in which the vibration portion 22 of the crystal diaphragm 2 is hermetically sealed. The airtightness of 13 can be improved. Further, distortion due to deformation of the package 12 is transmitted to the first excitation electrode 221 and the second excitation electrode 222 via the connecting portion 24 and may cause frequency fluctuation. By configuring all of the sealing member 3 and the second sealing member 4 with quartz, such frequency fluctuation can be suppressed.
  • FIG. 10 to 15 show a crystal resonator 10a according to Modification 1
  • FIG. 16 shows a crystal resonator 10b according to Modification 2
  • FIG. 17 shows a crystal resonator 10c according to Modification 3.
  • bonding materials (sealing bonding materials) 15a and 15b as sealing portions for hermetically sealing the vibrating portion 22 that performs piezoelectric vibration are provided.
  • the inner peripheral side bonding materials (inner peripheral side sealing bonding materials) 151a and 151b and the outer peripheral side bonding materials (outer peripheral side sealing bonding materials) 152a and 152b are separately formed.
  • the bonding materials 15a and 15b have a double structure inside and outside.
  • the same reference numerals are given to the same components as those of the crystal resonator 10 (see FIGS. 1 to 9) of the above embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the crystal resonator 10a according to the present modification a configuration different from the crystal resonator 10 of the above embodiment will be mainly described.
  • the vibration-side first bonding pattern (first metal film) 25a formed on the one main surface 211 of the quartz crystal plate 2a is formed by an annular slit 258 with the inner vibration-side first bonding pattern (inner Peripheral side metal film) 256 and outer vibration side first bonding pattern (outer side metal film) 257 are formed separately.
  • the vibration-side second bonding pattern (first metal film) 26a formed on the other main surface 212 of the quartz-crystal diaphragm 2a has an inner vibration-side second bonding pattern (inner Peripheral side metal film) 266 and external vibration side second bonding pattern (outer side metal film) 267 are formed separately.
  • the vibration side first joining pattern 25a and the vibration side second joining pattern 26a are provided on the outer frame portion 23 of the crystal diaphragm 2a.
  • the pair of first excitation electrode 221 and second excitation electrode 222 of the crystal diaphragm 2a is not electrically connected to the vibration side first bonding pattern 25a and the vibration side second bonding pattern 26a.
  • the vibration side first bonding pattern 25a and the vibration side second bonding pattern 26a are made of, for example, a base PVD film and an electrode PVD film formed by sputtering, as in the case of the above embodiment.
  • the underlying PVD film is made of Ti (or Cr), and the electrode PVD film is made of Au.
  • the inner vibration side first bonding pattern 256 and the outer vibration side first bonding pattern 257 are formed in an annular shape in plan view, and the outer edge shape and the inner edge shape are formed in a substantially octagonal shape.
  • the inner vibration side first bonding pattern 256 and the outer vibration side first bonding pattern 257 are formed to have substantially the same width on the entire circumference.
  • the inner vibration side second bonding pattern 266 and the outer vibration side first bonding pattern 267 are formed in an annular shape in plan view, and the outer edge shape and the inner edge shape are formed in a substantially octagonal shape.
  • the inner vibration side second bonding pattern 266 and the outer vibration side first bonding pattern 267 are formed to have substantially the same width on the entire circumference.
  • the sealing-side first bonding pattern (second metal film) 37 a formed on the other main surface 312 of the first sealing member 3 a is an inner sealing-side first through an annular slit 373.
  • the bonding pattern (inner peripheral side metal film) 371 and the outer sealing side first bonding pattern (outer peripheral side metal film) 372 are formed separately.
  • the inner sealing side first bonding pattern 371 and the outer sealing side first bonding pattern 372 are composed of, for example, a base PVD film and an electrode PVD film formed by sputtering, as in the case of the above embodiment.
  • the underlying PVD film is made of Ti (or Cr), and the electrode PVD film is made of Au.
  • the inner sealing side first bonding pattern 371 and the outer sealing side first bonding pattern 372 are formed in an annular shape in plan view, and the outer edge shape and the inner edge shape are formed in a substantially octagonal shape.
  • the inner sealing side first bonding pattern 371 and the outer sealing side first bonding pattern 372 are formed to have substantially the same width on the entire circumference.
  • the sealing-side second bonding pattern (second metal film) 47 a formed on the one main surface 411 of the second sealing member 4 a has an inner sealing-side second by an annular slit 473.
  • a bonding pattern (inner peripheral side metal film) 471 and an outer sealing side second bonding pattern (outer peripheral side metal film) 472 are formed separately.
  • the inner sealing side second bonding pattern 471 and the outer sealing side second bonding pattern 472 are composed of, for example, a base PVD film and an electrode PVD film formed by sputtering, as in the above embodiment.
  • the underlying PVD film is made of Ti (or Cr), and the electrode PVD film is made of Au.
  • the inner sealing side second bonding pattern 471 and the outer sealing side second bonding pattern 472 are formed in an annular shape in plan view, and the outer edge shape and the inner edge shape are formed in a substantially octagonal shape.
  • the inner sealing side second bonding pattern 471 and the outer sealing side second bonding pattern 472 are formed to have substantially the same width on the entire circumference.
  • the crystal diaphragm 2a and the first sealing member 3a are the same as in the above embodiment.
  • the vibration-side first bonding pattern 25a and the sealing-side first bonding pattern 37a are diffusion-bonded in an overlapping state, and the quartz-crystal vibrating plate 2a and the second sealing member 4a are connected to the vibration-side second bonding pattern 26a and the sealing side.
  • the package 12 having a sandwich structure is manufactured by diffusion bonding with the second bonding pattern 47a overlapped. Thereby, the internal space 13 of the package 12, that is, the accommodation space of the vibration part 22 is hermetically sealed.
  • the vibration side first bonding pattern 25a and the sealing side first bonding pattern 37a themselves become the bonding material 15a generated after diffusion bonding, and the crystal vibrating plate 2a and the first sealing member 3a are bonded by the bonding material 15a. Is done. More specifically, the inner vibration side first bonding pattern 256 and the inner sealing side first bonding pattern 371 themselves become the annular inner peripheral side bonding material 151a generated after diffusion bonding, and the outer vibration side first bonding pattern 257 and The outer sealing side first bonding pattern 372 itself becomes an annular outer peripheral side bonding material 152a generated after diffusion bonding. An annular space (slit) 153 a is formed between the bonding materials 151 a and 152 a by the slits 258 and 373.
  • the vibration side second bonding pattern 26a and the sealing side second bonding pattern 47a themselves become the bonding material 15b generated after diffusion bonding, and the crystal vibrating plate 2a and the second sealing member 4a are bonded by the bonding material 15b. Is done. More specifically, the inner vibration side second bonding pattern 266 and the inner sealing side second bonding pattern 471 themselves become an annular inner peripheral side bonding material 151b generated after diffusion bonding, and the outer vibration side second bonding pattern 267 and The outer sealing side second bonding pattern 472 itself becomes an annular outer peripheral side bonding material 152b generated after diffusion bonding. An annular space (slit) 153 b is formed between the bonding materials 151 b and 152 b by the slits 268 and 473.
  • the bonding materials 151a, 151b, 152a, and 152b are formed in an annular shape in plan view, and the outer edge shape and the inner edge shape are formed in a substantially octagonal shape.
  • the inner peripheral side bonding materials 151a and 151b are provided at positions that substantially match in a plan view, and the outer peripheral side bonding materials 152a and 152b are provided at positions that substantially match in a plan view.
  • annular bonding materials 151a and 152a are interposed between the crystal diaphragm 2a and the first sealing member 3a, and the crystal Between the diaphragm 2a and the second sealing member 4a, annular bonding materials 151b and 152b are interposed.
  • the gap between the crystal diaphragm 2a and the first sealing member 3a is 1.00 ⁇ m or less, and the gap between the crystal diaphragm 2a and the second sealing member 4a is 1.00 ⁇ m or less. It has become.
  • the first sealing member 3a and the second sealing member 4a are formed of a brittle material such as quartz, and the thickness of the first sealing member 3a and the second sealing member 4a is 30 ⁇ m to 80 ⁇ m. ing.
  • the inner peripheral side bonding materials 151a and 151b are, in plan view, annular inner peripheral edge portions 154a and 154b located on the innermost side, annular outer peripheral edge portions 155a and 155b located on the outermost side, and inner peripheral edge portions 154a and 154b. And outer peripheral edge portions 155a and 155b are provided with annular intermediate portions 156a and 156b. Intermediate portions 156a and 156b are provided adjacent to the outer peripheral side of the inner peripheral portions 154a and 154b, and outer peripheral portions 155a and 155b are provided adjacent to the outer peripheral side of the intermediate portions 156a and 156b.
  • the inner peripheral edge portions 154a and 154b and the outer peripheral edge portions 155a and 155b of the inner peripheral side bonding materials 151a and 151b are formed in a dense state as compared with the intermediate portions 156a and 156b. It is formed with relatively few voids generated inside the bonding material.
  • the intermediate portions 156a and 156b are formed in a sparse state compared to the inner peripheral edge portions 154a and 154b and the outer peripheral edge portions 155a and 155b, and there are relatively many voids generated inside the bonding material. It is formed in a state.
  • the outer peripheral side bonding materials 152a and 152b are, in plan view, annular inner peripheral edge portions 157a and 157b located on the innermost side, annular outer peripheral edge portions 158a and 158b located on the outermost side, inner peripheral edge portions 157a and 157b, And annular intermediate portions 159a and 159b positioned between the outer peripheral edge portions 158a and 158b. Intermediate portions 159a and 159b are provided adjacent to the outer peripheral side of the inner peripheral portions 157a and 157b, and outer peripheral portions 158a and 158b are provided adjacent to the outer peripheral side of the intermediate portions 159a and 159b.
  • the inner peripheral edge portions 157a and 157b and the outer peripheral edge portions 158a and 158b of the outer peripheral side bonding materials 152a and 152b are formed in a dense state as compared with the intermediate portions 159a and 159b. It is formed with relatively few voids generated inside the material.
  • the intermediate portions 159a and 159b are formed in a sparse state compared to the inner peripheral edge portions 157a and 157b and the outer peripheral edge portions 158a and 158b, and there are relatively many voids generated inside the bonding material. It is formed in a state.
  • a plurality of (four in this example) dense bonding regions specifically, the bonding materials 15a and 15b (the inner peripheral bonding materials 151a and 151b and the outer peripheral bonding materials 152a and 152b),
  • the bonding materials 15a and 15b the inner peripheral bonding materials 151a and 151b and the outer peripheral bonding materials 152a and 152b
  • the inner peripheral edge portions 154a, 154b, 157a, 157b and the outer peripheral edge portions 155a, 155b, 158a, 158b it is possible to improve the airtightness of the bonding materials 15a, 15b for sealing the vibration portion 22 that performs piezoelectric vibration. Can do.
  • the inner peripheral edge portions 154a, 154b, 157a, 157b and the outer peripheral edge portions 155a, 155b, 158a, 158b which are densely joined regions with relatively few voids, are formed in an annular shape, a quadruple seal is formed. Thus, the vibration part 22 is sealed.
  • the dense annular joining region can be increased, and the airtightness of the joining materials 15a and 15b can be further improved.
  • the inner peripheral edge portions 154a, 154b, 157a, and 157b and the outer peripheral edge portions of the bonding materials 15a and 15b are compared with the case where no pressure is applied. It is possible to form 155a, 155b, 158a, and 158b in a denser state, in other words, in a state with fewer voids, and the airtightness of the bonding materials 15a and 15b can be further improved.
  • the gap (1.00 micrometer or less) between the quartz-crystal diaphragm 2a and the 1st sealing member 3a and the gap (1 or less) between the quartz-crystal diaphragm 2a and the 2nd sealing member 4a. 0.000 ⁇ m or less) is set to 0.1 times or less the thickness (30 ⁇ m to 80 ⁇ m) of the first sealing member 3a and the second sealing member 4a.
  • the inner peripheral edge portions 154a, 154b, 157a, and 157b and the outer peripheral edge portions 155a, 155b, 158a, and 158b of the bonding materials 15a and 15b are formed in a denser state when bonded in the above-described pressurized state. And the airtightness of the bonding materials 15a and 15b can be further improved.
  • the sealing-side first bonding pattern (second metal film) formed on the other main surface 312 of the first sealing member 3b is a modification. 1 (see FIG. 10), and the inner sealing side first bonding pattern (inner peripheral side metal film) and the outer sealing side first bonding pattern (outer peripheral side) by the annular slit 322 The metal film is separated and formed into a double annular pattern.
  • the sealing-side second bonding pattern (second metal film) formed on the one main surface 411 of the second sealing member 4b has the same configuration as that of the first modification (see FIG. 13).
  • the inner sealing side second bonding pattern (inner peripheral side metal film) and the outer sealing side second bonding pattern (outer peripheral side metal film) are separated and formed by the annular slit 422. It is a pattern.
  • First metal film) 252b has the same configuration as in the above embodiment (see FIGS. 4 and 5), does not have an annular slit, and does not have a double annular pattern. .
  • an annular bonding material 16a is interposed between the crystal vibrating plate 2b and the first sealing member 3b, so that the crystal vibration
  • An annular bonding material 16b is interposed between the plate 2b and the second sealing member 4b.
  • the bonding materials 16a and 16b include inner circumferential side bonding materials 161a and 161b and outer circumferential side bonding materials 162a and 162b, and the inner circumferential side bonding materials 161a and 161b and the outer circumferential side bonding materials 162a and 162b are not bonded.
  • the inner peripheral side bonding materials 161a and 161b are composed of an annular inner peripheral edge located on the innermost side, an annular outer peripheral edge located on the outermost side, an inner peripheral edge and an outer peripheral edge. It is the structure provided with the cyclic
  • the outer peripheral side bonding materials 162a and 162b are also arranged in the innermost annular inner peripheral edge, the outermost annular outer peripheral edge, the inner peripheral edge, and the outer peripheral edge. It is the structure provided with the cyclic
  • the bonding materials 16a and 16b (the inner peripheral side bonding materials 161a and 161b and the outer peripheral side bonding materials 162a and 162b) have a plurality of (four in this example) dense bonding regions (the inner peripheral edge and the outer peripheral edge). Part) can improve the airtightness of the bonding materials 16a and 16b for sealing the vibration part 22 that performs piezoelectric vibration.
  • the dense annular joint region can be increased, and the airtightness of the joining materials 16a and 16b can be further improved.
  • the width of the inner sealing side first bonding pattern may be different from the width of the outer sealing side first bonding pattern.
  • the width may be larger than the width of the outer sealing side first bonding pattern.
  • the width of the inner sealing side second bonding pattern and the width of the outer sealing side second bonding pattern may be different.
  • the inner sealing side second bonding pattern May be larger than the width of the outer sealing side second bonding pattern.
  • the vibration side first joining pattern and the vibration side second joining pattern of the crystal diaphragm 2b may be a double annular pattern having an annular slit.
  • the vibration-side first joint pattern and the vibration-side second joint pattern of the crystal diaphragm 2b are formed as a single annular pattern having no annular slit. It is preferable that the sealing side first joining pattern of the sealing member 3b and the sealing side second joining pattern of the second sealing member 4b be a double annular pattern having an annular slit.
  • the sealing-side first bonding pattern (second metal film) 321c formed on the other main surface 312 of the first sealing member 3c is a modification. 1 (see FIG. 10), and the inner sealing side first joining pattern (inner circumference side metal film) and the outer sealing side first joining pattern (outer circumference side) are formed by an annular slit 323.
  • the metal film is separated and formed into a double annular pattern.
  • the sealing-side second bonding pattern (second metal film) 421c formed on one main surface 411 of the second sealing member 4c has the same configuration as that of the first modification (see FIG. 13). ), And is formed separately by an annular slit 423 into an inner sealing side second bonding pattern (inner peripheral side metal film) and an outer sealing side second bonding pattern (outer peripheral side metal film). It has an annular pattern.
  • the vibration-side first bonding pattern (first metal film) 251c formed on the one main surface 211 of the crystal diaphragm 2c is formed by an inner sealing-side first bonding pattern (inner side) by two annular slits 253a and 254a.
  • a peripheral annular metal film), an intermediate sealing side first joining pattern (intermediate metallic film), and an outer sealing side first joining pattern (outer circumferential side metallic film) are separately formed, and a triple annular pattern It has become.
  • the vibration-side second bonding pattern (first metal film) 252c formed on the other main surface 212 of the crystal diaphragm 2c is also sealed by the inner sealing-side second bonding pattern (inner circumferential side) by two annular slits 253b and 254b.
  • an annular bonding material 17a is interposed between the crystal vibrating plate 2c and the first sealing member 3c, so that the crystal vibration
  • An annular bonding material 17b is interposed between the plate 2c and the second sealing member 4c.
  • the bonding materials 17a and 17b include inner circumferential side bonding materials 171a and 171b and outer circumferential side bonding materials 172a and 172b, and further include intermediate bonding materials 173a, 173b, 174a, and 174b.
  • the inner peripheral side bonding materials 171a and 171b, the outer peripheral side bonding materials 172a and 172b, and the intermediate bonding materials 173a, 173b, 174a, and 174b were not bonded (not contributing to bonding), the vibration side first bonding pattern 251c, The vibration-side second bonding pattern 252c, the sealing-side first bonding pattern 321c, and the sealing-side second bonding pattern 421c are connected.
  • the inner peripheral side bonding materials 171a and 171b are composed of an annular inner peripheral edge located on the innermost side, an annular outer peripheral edge located on the outermost side, an inner peripheral edge and an outer peripheral edge. It is the structure provided with the cyclic
  • the outer peripheral side bonding materials 172a and 172b also have an annular inner peripheral edge located on the innermost side, an annular outer peripheral edge located on the outermost side, an inner peripheral edge and an outer peripheral edge, It is the structure provided with the cyclic
  • intermediate bonding materials 173a, 173b, 174a, and 174b are similarly formed between the innermost annular inner circumferential edge, the outermost annular outer circumferential edge, the inner circumferential edge and the outer circumferential edge. It is the structure provided with the cyclic
  • the same effects as those of the crystal resonators 10a and 10b according to the first and second modifications can be obtained. That is, a plurality (eight in this example) of dense materials 17a and 17b (inner peripheral side bonding materials 171a and 171b, outer peripheral side bonding materials 172a and 172b, and intermediate bonding materials 173a, 173b, 174a, and 174b) are provided.
  • dense materials 17a and 17b inner peripheral side bonding materials 171a and 171b, outer peripheral side bonding materials 172a and 172b, and intermediate bonding materials 173a, 173b, 174a, and 174b
  • the joining region inner peripheral edge and outer peripheral edge
  • the dense annular joint region can be increased, and the airtightness of the joining materials 17a and 17b can be further improved.
  • the manufacturing method of the crystal unit 10 includes a first sealing member wafer formed in the first sealing member wafer forming step (ST11), and a crystal diaphragm. 19 by laminating the quartz diaphragm wafer formed in the wafer forming step (ST12) and the second sealing member wafer formed in the second sealing member wafer forming step (ST13). And a laminating step (ST14) for forming a crystal wafer (wafer laminate) 100 as shown in FIG. 5 and an individualizing step (ST15) for separating the package 12 of the crystal resonator 10 from the crystal wafer 100. .
  • the order of the first sealing member wafer forming step, the crystal vibrating plate wafer forming step, and the second sealing member wafer forming step is not particularly limited.
  • the first sealing member wafer forming step, the crystal vibrating plate wafer forming step, and the second sealing member wafer forming step may be performed in parallel.
  • the quartz wafer 100 is configured as a laminated body in which a first sealing member wafer 100B, a quartz diaphragm wafer 100A, and a second sealing member wafer 100C are laminated. .
  • the quartz wafer 100 has a configuration in which a plurality of packages 12 of the quartz crystal resonator 10 are assembled.
  • a plurality of packages 12 formed in a substantially rectangular shape in plan view are arranged in a matrix on the quartz wafer 100, and are arranged in a matrix direction, in the vertical direction (X-axis direction in FIG. 19) and in the horizontal direction (Z in FIG. 19).
  • Eight packages 12 are arranged in the 'axis direction), and a total of 64 packages 12 are provided.
  • the number of packages 12 is an example, and is not limited to the above number.
  • the crystal wafer 100 includes a support part (crosspiece part) 101 for supporting a plurality of packages 12.
  • the support part 101 extends along the Z′-axis direction of the crystal wafer 100. Both end portions of the support portion 101 are integrally connected to a frame portion (outer frame portion) 102 of the crystal wafer 100.
  • a plurality of support portions 101 are provided at a predetermined interval in the X-axis direction of the crystal wafer 100.
  • the frame portion 102 is a substantially rectangular frame body with one side open in a plan view, and is formed in a substantially “U” shape.
  • a support portion 101 is provided at a position corresponding to one open side of the frame portion 102, and an annular frame is integrally formed by the support portion 101 and the frame portion 102.
  • a plurality (eight in FIG. 19) of packages 12 are supported on the support portion 101.
  • the packages 12 are arranged at a predetermined interval in the Z′-axis direction of the crystal wafer 100.
  • the support portion 101 is provided on one side of the package 12 (in the + X direction side in FIG. 19) in plan view.
  • Each package 12 is connected to the support portion 101 via two connecting portions (breaking portions) 103 and 104.
  • the quartz wafer 100 has a configuration in which the first sealing member wafer 100B, the quartz diaphragm wafer 100A, and the second sealing member wafer 100C are stacked (see FIG. 20). ).
  • the crystal diaphragm wafer 100A, the first sealing member wafer 100B, and the second sealing member wafer 100C have the same shape as the above-described crystal wafer 100 (see FIG. 19) in plan view.
  • the quartz diaphragm wafer 100A has a configuration in which a plurality of the quartz diaphragms 2 (see FIGS. 4 and 5) described above are assembled.
  • a plurality of crystal diaphragms 2 are arranged in a matrix in the crystal diaphragm wafer 100A, and the vertical direction (X-axis direction in FIG. 20) and horizontal direction (Z′-axis direction in FIG. 20). ), Eight crystal diaphragms 2 are arranged, and a total of 64 crystal diaphragms 2 are provided.
  • the quartz vibrating plate 2 is supported by the support portion 101A by the first and second connecting portions 103A and 104A, as in the case of the quartz wafer 100 described above. Both end portions of the support portion 101A are integrally connected to the frame portion 102A.
  • the first sealing member wafer 100B has a configuration in which a plurality of the above-described first sealing members 3 (see FIGS. 2 and 3) are assembled.
  • a plurality of first sealing members 3 are arranged in a matrix, and the vertical direction (X-axis direction in FIG. 20) and the horizontal direction (in FIG. 20).
  • Eight first sealing members 3 are arranged in the Z′-axis direction), and a total of 64 first sealing members 3 are provided.
  • the first sealing member 3 is supported by the support portion 101B by the first and second connecting portions 103B and 104B. Yes. Both end portions of the support portion 101B are integrally connected to the frame portion 102B.
  • the second sealing member wafer 100C has a configuration in which a plurality of the above-described second sealing members 4 (see FIGS. 6 and 7) are assembled.
  • a plurality of second sealing members 4 are arranged in a matrix, and the vertical direction (X-axis direction in FIG. 20) and the horizontal direction (in FIG. 20).
  • Eight second sealing members 4 are arranged in the Z′-axis direction), and a total of 64 second sealing members 4 are provided.
  • the second sealing member 4 is supported by the support portion 101C by the first and second connecting portions 103C and 104C, as in the case of the crystal wafer 100 described above. Yes.
  • the first sealing member wafer 100B and the second sealing member wafer 100C are laminated and bonded via the quartz vibrating plate wafer 100A.
  • a quartz wafer 100 in which a plurality of packages 12 of the vibrator 10 are assembled is formed.
  • the first and second connection portions 103 and 104 of the crystal wafer 100 are the first and second connection portions 103B and 104B of the first sealing member wafer 100B and the first and second connection portions 103B and 104B of the crystal vibration wafer 100A.
  • the second connecting portions 103A and 104A and the first and second connecting portions 103C and 104C of the second sealing member wafer 100C are stacked.
  • the second connecting portions 103C and 104C are provided at positions that substantially coincide with each other in plan view.
  • the first sealing member wafer forming step (ST11) is a step of forming a first sealing member wafer 100B as shown in FIG.
  • the first sealing member wafer 100B has a configuration in which a plurality of first sealing members 3 having a substantially rectangular shape in plan view are assembled.
  • the first sealing member 3 is connected to a support portion 101B provided on one side of the first sealing member 3 in a plan view through the first and second connection portions 103B and 104B. It has a configuration.
  • first sealing member wafer forming step for example, wet etching is performed on the quartz base plate (AT-cut quartz plate) to thereby form the first sealing member 3 and the support portion of the first sealing member wafer 100B. 101B, the frame part 102B, and the first and second connecting parts 103B and 104B are formed. Further, in each first sealing member 3, by forming a base PVD film or an electrode PVD film by a PVD method such as sputtering, for example, the sealing-side first bonding pattern 321, the connecting bonding patterns 35 and 36, and the wiring A pattern 33 is formed.
  • sealing-side first bonding pattern 321, the connecting bonding patterns 35 and 36, and the wiring pattern 33 on the other main surface 312 of each first sealing member 3 can have the same configuration.
  • the sealing-side first bonding pattern 321, the connecting bonding patterns 35 and 36, and the wiring pattern 33 can be collectively formed by the same process.
  • the crystal diaphragm wafer forming step (ST12) is a process of forming a crystal diaphragm wafer 100A as shown in FIG.
  • the crystal diaphragm wafer 100A has a configuration in which a plurality of crystal diaphragms 2 having a substantially rectangular shape in plan view are assembled.
  • each crystal diaphragm 2 has a crystal structure in plan view.
  • the vibration plate 2 is connected to a support portion 101A provided on one side of the vibration plate 2 so as to be separated from the crystal vibration plate 2 via first and second connection portions 103A and 104A.
  • each crystal vibrating plate 2 is formed on the crystal base plate (AT-cut crystal plate) to thereby form each crystal vibrating plate 2, the supporting portion 101A, the frame portion 102A of the quartz vibrating plate wafer 100A, The first and second connecting portions 103A and 104A are formed.
  • the space 22b between the vibration part 22 and the outer frame part 23 and the 1st through-hole 26 are formed by performing wet etching, for example.
  • each crystal diaphragm 2 by forming a base PVD film or an electrode PVD film by a PVD method such as sputtering, the first excitation electrode 221, the second excitation electrode 222, the first extraction electrode 223, and the second extraction electrode are formed.
  • the electrode 224, the vibration side first bonding pattern 251, the vibration side second bonding pattern 252, and the connection bonding patterns 27, 28, 264, and 265 are formed.
  • the first excitation electrode 221, the first extraction electrode 223, the vibration-side first bonding pattern 251, and the connection bonding patterns 27 and 264 on the main surface 211 of each crystal diaphragm 2 may have the same configuration.
  • the first excitation electrode 221, the first extraction electrode 223, the vibration-side first bonding pattern 251, and the connection bonding patterns 27 and 264 can be collectively formed by the same process.
  • the second excitation electrode 222, the second extraction electrode 224, the vibration-side second bonding pattern 252 and the connection bonding patterns 28 and 265 on the other main surface 212 of each crystal diaphragm 2 may have the same configuration.
  • the second excitation electrode 222, the second extraction electrode 224, the vibration side second bonding pattern 252 and the connection bonding patterns 28 and 265 can be formed in a lump by the same process.
  • the second sealing member wafer forming step (ST13) is a step of forming a second sealing member wafer 100C as shown in FIG.
  • the second sealing member wafer 100 ⁇ / b> C has a configuration in which a plurality of second sealing members 4 having a substantially rectangular shape in a plan view are assembled. Is connected to the support portion 101C provided on one side of the second sealing member 4 in a plan view and spaced apart from the second sealing member 4 via the first and second connecting portions 103C and 104C. It has a configuration.
  • each second sealing member wafer forming step for example, wet etching is performed on the quartz base plate (AT-cut quartz plate) to thereby form each second sealing member 4 and support portion of the second sealing member wafer 100C. 101C, the frame part 102C, and the first and second connecting parts 103C and 104C are formed.
  • the second through hole 45 and the third through hole 46 are formed by performing wet etching.
  • each second sealing member 4 by forming a base PVD film or an electrode PVD film by a PVD method such as sputtering, for example, a sealing-side second bonding pattern 421, one external electrode terminal 431, another external electrode terminal 432 and connecting joint patterns 453 and 463 are formed.
  • the sealing-side second bonding pattern 421 and the connection bonding patterns 453 and 463 of the first main surface 411 of each second sealing member 4 can be configured in the same manner, and in this case, in the same process
  • the sealing-side second bonding pattern 421 and the connecting bonding patterns 453 and 463 can be formed in a lump.
  • the crystal wafer 100 is formed by laminating the wafer for wafer 100A and the wafer for second sealing member 100C formed in the second sealing member wafer forming step (ST13). That is, in the stacking step, each first sealing member 3 of the first sealing member wafer 100B, each crystal vibrating plate 2 of the crystal vibrating plate wafer 100A, and each second of the second sealing member wafer 100C.
  • the sealing member 4 is laminated.
  • the four sealing-side second bonding patterns 421 are diffusion bonded in a superposed state. Thereby, joining material 11a, 11b (refer FIG. 8) as a sealing part is formed.
  • the crystal diaphragm 2 and the first sealing member 3 are bonded by the bonding material 11a, and the crystal vibration plate 2 and the second sealing member 4 are bonded by the bonding material 11b. That is, an annular bonding material 11 a is interposed between the quartz crystal vibrating plate 2 and the first sealing member 3, and an annular bonding material 11 b is interposed between the quartz crystal vibrating plate 2 and the second sealing member 4. Is interposed.
  • the gap between the crystal diaphragm 2 and the first sealing member 3 is 1.00 ⁇ m or less
  • the gap between the crystal diaphragm 2 and the second sealing member 4 is 1.00 ⁇ m or less. It has become.
  • connection bonding pattern 264 of each crystal vibration plate 2 of the quartz vibration plate wafer 100A and the connection bonding pattern 35 of each first sealing member 3 of the first sealing member wafer 100B are diffusion bonded.
  • the connection bonding pattern 27 of each crystal vibration plate 2 of the crystal vibration wafer 100A and the connection bonding pattern 36 of each first sealing member 3 of the first sealing member wafer 100B are diffusion bonded.
  • the connection bonding pattern 265 of each crystal vibration plate 2 of the crystal vibration plate wafer 100A and the connection bonding pattern 453 of each second sealing member 4 of the second sealing member wafer 100C are diffusion bonded.
  • the connection bonding pattern 28 of each crystal vibration plate 2 of the crystal vibration plate wafer 100A and the connection bonding pattern 463 of each second sealing member 4 of the second sealing member wafer 100C are diffusion bonded.
  • each first sealing member 3 of the first sealing member wafer 100B and each crystal vibration plate 2 of the crystal vibration plate wafer 100A are joined, and then each of the crystal vibration plate wafers 100A is joined.
  • the crystal diaphragm 2 and each second sealing member 4 of the second sealing member wafer 100C may be joined, or each crystal diaphragm 2 of the crystal diaphragm wafer 100A and the second sealing member 4 After joining each second sealing member 4 of the stopper member wafer 100C, each first sealing member 3 of the first sealing member wafer 100B, and each crystal diaphragm 2 of the crystal diaphragm wafer 100A, May be joined.
  • the crystal wafer 100 in which a plurality of packages 12 of the substantially rectangular crystal resonator 10 are assembled is formed by the above-described lamination process.
  • the first sealing member 3 and the crystal diaphragm 2 have a gap of 1.00 ⁇ m or less
  • the second sealing member 4 and the crystal diaphragm 2 have a gap of 1.00 ⁇ m or less.
  • the thickness of the bonding material 11 between the first sealing member 3 and the crystal vibrating plate 2 is 1.00 ⁇ m or less
  • the bonding material 11 between the second sealing member 4 and the crystal vibrating plate 2 The thickness is 1.00 ⁇ m or less (specifically, 0.15 ⁇ m to 1.00 ⁇ m in the Au—Au bonding of the present embodiment).
  • a conventional metal paste sealing material using Sn has a thickness of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • 103A and the first connecting portion 103C of each of the second sealing members 4 of the second sealing member wafer 100C are provided at substantially the same position in plan view.
  • the second connecting portions 104C of the second sealing members 4 of the wafer 100C are provided at positions that substantially coincide with each other in plan view.
  • the first sealing member 3 of each package 12 of the crystal wafer 100 is pressed by, for example, a rod-shaped pressing member, whereby each package 12 is folded (separated) from the crystal wafer 100.
  • the package 12 is separated into pieces. At this time, it is preferable to press a portion of the package 12 (first sealing member 3) opposite to the portion where the first and second connecting portions 103 and 104 are provided.
  • each electrode of the sealing-side first bonding pattern 321 formed on the first sealing member 3 and the connection bonding patterns 35 and 36 is provided.
  • the PVD film is a metal film (Au layer) made of Au, and each bonding pattern is formed by sputtering.
  • the vibration side first bonding pattern 251, the vibration side second bonding pattern 252, and the connection bonding patterns 27, 28, 264, and 265 formed on the crystal vibrating plate 2 are formed.
  • the PVD film is a metal film (Au layer) made of Au, and each bonding pattern is formed by sputtering.
  • each electrode PVD film of the sealing-side second bonding pattern 421 and the connecting bonding patterns 453 and 463 formed on the second sealing member 4 is made of Au.
  • a metal film (Au layer) is formed, and each bonding pattern is formed by sputtering.
  • the bonding of each bonding pattern in this case, Au—Au bonding
  • the bonding materials 11a and 11b are formed by diffusion bonding (pressure diffusion bonding) in a pressurized state.
  • each bonding is performed by sputtering.
  • a pattern can be easily formed.
  • the bonding materials 11a and 11b are formed by pressure diffusion bonding (Au—Au bonding), the bonding force of the bonding materials 11a and 11b can be strengthened.
  • the same effect as in the case of the crystal unit 10 described above can be obtained. That is, as shown in FIGS. 8 and 9, when the bonding materials 11a and 11b are formed, the inner peripheral edge portions 111a and 111b and the outer peripheral edge portions 112a and 112b of the bonding materials 11a and 11b are connected to the inner peripheral edge portions 111a and 111b. Since it is formed in a dense state as compared with the intermediate portions 113a and 113b between the outer peripheral edge portions 112a and 112b, the airtightness of the bonding materials 11a and 11b for sealing the vibration portion 22 that performs piezoelectric vibration is improved. be able to.
  • the bonding material is formed in a “dense state” means that the bonding material is formed in a state in which the number of voids generated in the bonding material is relatively small.
  • the fact that the bonding material is formed with a relatively large number of voids generated inside the bonding material is said to be that the bonding material is formed in a “sparse state”.
  • the bonding materials 11 a and 11 b include, in plan view, annular inner peripheral edge portions 111 a and 111 b located on the innermost side and annular outer peripheral edge portions located on the outermost side. 112a, 112b, and annular intermediate portions 113a, 113b positioned between the inner peripheral edge portions 111a, 111b and the outer peripheral edge portions 112a, 112b. Intermediate portions 113a and 113b are provided adjacent to the outer peripheral sides of the inner peripheral portions 111a and 111b, and outer peripheral portions 112a and 112b are provided adjacent to the outer peripheral sides of the intermediate portions 113a and 113b.
  • the widths W10 and W20 of the bonding materials 11a and 11b are 30 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the widths W11 and W21 of the inner peripheral edge portions 111a and 111b and the widths W12 and W22 of the outer peripheral edge portions 112a and 112b are 3 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the widths W13 and W23 of the intermediate portions 113a and 113b are 20 ⁇ m to 54 ⁇ m.
  • the inner peripheral edge portions 111a and 111b and the outer peripheral edge portions 112a and 112b of the bonding materials 11a and 11b are formed in a dense state as compared with the intermediate portions 113a and 113b. In other words, they are generated inside the bonding material. It is formed with relatively few voids.
  • the intermediate portions 113a and 113b are formed in a sparse state compared to the inner peripheral edge portions 111a and 111b and the outer peripheral edge portions 112a and 112b, and there are relatively many voids generated inside the bonding material. It is formed in a state.
  • the first sealing member wafer 100B (first sealing member 3) is compressed, so that the inner peripheral edge portion and the outer peripheral edge portion are provided on the inner peripheral edge portion and the outer peripheral edge portion of each bonding pattern. Compared with the middle part between the two, a large stress acts. Specifically, the location where the bonding pattern is provided (location where the bonding pattern exists) in the first sealing member wafer 100B (first sealing member 3) is the location where the bonding pattern is not provided (bonding pattern). The amount of compression due to pressurization is larger than in the case where no is present.
  • the portion where the bonding pattern is not provided is inclined obliquely with respect to the portion where the bonding pattern is provided in the first sealing member wafer 100B (first sealing member 3). It deforms as follows. Due to the inclination of the first sealing member wafer 100 ⁇ / b> B (first sealing member 3), the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the bonding pattern are between the inner peripheral edge and the outer peripheral edge. Compared with the middle part, a large stress acts. Similarly, in the second sealing member wafer 100 ⁇ / b> C (second sealing member 4), the inner peripheral edge portion and the outer peripheral edge portion of each bonding pattern are provided at the intermediate portion between the inner peripheral edge portion and the outer peripheral edge portion. Compared with this, a large stress acts.
  • the inner peripheral edge portions 111a and 111b and the outer peripheral edge portions 112a and 112b of the bonding materials 11a and 11b to which a relatively large stress acts are compared with the intermediate portions 113a and 113b. It is formed in a dense state.
  • the intermediate portions 113a and 113b of the bonding materials 11a and 11b that act with relatively small stress are formed in a sparse state as compared with the inner peripheral edge portions 111a and 111b and the outer peripheral edge portions 112a and 112b.
  • the bonding materials 11a and 11b are provided with a plurality of (in this example, two) dense bonding regions, specifically, the inner peripheral edge portions 111a and 111b and the outer peripheral edge portions 112a and 112b. Further, it is possible to improve the airtightness of the bonding materials 11a and 11b that seal the vibrating portion 22 that performs piezoelectric vibration.
  • the vibrating portion 22 is sealed by a double seal inside and outside. Will be stopped. Therefore, according to the present embodiment, when the dense junction region is not provided, or when the dense junction region is not formed in an annular shape, the dense annular junction region is 1 Compared with the case where only one is formed, the airtightness of the bonding materials 11a and 11b can be improved.
  • the bonding materials 11a and 11b are in direct contact with the inner and outer spaces of the package 12 (specifically, the inner space 13 of the package 12 and the outer space of the package 12). Setting the inner peripheral edge portions 111a and 111b and the outer peripheral edge portions 112a and 112b, which are regions, to be in a dense state is an effective configuration for improving airtightness even with a small bonding area.
  • the thickness of the first sealing member 3 and the second sealing member 4 is set to 0.1 times or less (30 ⁇ m to 80 ⁇ m).
  • the 1st sealing member 3 and the 2nd sealing member 4 are formed in flat form, reduction of processing cost and simplification of a structure can be aimed at, and also 1st sealing member 3, The rigidity of the second sealing member 4 and the entire crystal unit 10 can be ensured.
  • the width of the vibration-side first bonding pattern 251 of the crystal diaphragm 2 and the width of the sealing-side first bonding pattern 321 of the first sealing member 3 may be different.
  • the width of the vibration-side second bonding pattern 252 of the crystal diaphragm 2 and the width of the sealing-side second bonding pattern 421 of the second sealing member 4 may be different.
  • the width of the vibration-side first bonding pattern 251 of the crystal diaphragm 2 may be made smaller than the width of the sealing-side first bonding pattern 321 of the first sealing member 3. preferable. Similarly, it is preferable that the width of the vibration-side second bonding pattern 252 of the crystal diaphragm 2 is made smaller than the width of the sealing-side second bonding pattern 421 of the second sealing member 4.
  • the thermal expansion coefficient of the crystal diaphragm 2, the 1st sealing member 3, and the 2nd sealing member 4 becomes the same, Since the deformation of the package 12 due to the difference in thermal expansion between the crystal diaphragm 2, the first sealing member 3, and the second sealing member 4 can be suppressed, the internal space in which the vibration portion 22 of the crystal diaphragm 2 is hermetically sealed. The airtightness of 13 can be improved. Further, distortion due to deformation of the package 12 is transmitted to the first excitation electrode 221 and the second excitation electrode 222 via the connecting portion 24 and may cause frequency fluctuation. By configuring all of the sealing member 3 and the second sealing member 4 with quartz, such frequency fluctuation can be suppressed.
  • a step (ST11), a crystal vibrating plate wafer forming step (ST12), a second sealing member wafer forming step (ST13), a stacking step (ST14), and an individualizing step (ST15) (See FIG. 20).
  • each bonding pattern metal film (Au layer) made of Au) formed by sputtering is different from the method for manufacturing the crystal unit 10 described above.
  • Annular patterns of the vibration side first bonding pattern, the vibration side second bonding pattern, the sealing side first bonding pattern of the first sealing member, and the sealing side second bonding pattern of the second sealing member of the crystal diaphragm The number is an example, and other configurations may be adopted. For example, each of the vibration side first bonding pattern, the vibration side second bonding pattern, the sealing side first bonding pattern of the first sealing member, and the sealing side second bonding pattern of the second sealing member of the crystal diaphragm.
  • the number of annular patterns may be three or more. Further, the number of the annular patterns of the vibration side first joint pattern of the crystal diaphragm may be different from the number of the annular patterns of the vibration side second joint pattern.
  • the number of annular patterns of the sealing side first joining pattern of the first sealing member may be different from the number of annular patterns of the sealing side second joining pattern of the second sealing member.
  • a plurality of convex portions may be provided on at least one of the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of each annular pattern.
  • the convex part is provided.
  • a plurality of rectangular protrusions 251e and 251f are formed at predetermined intervals on the inner and outer peripheral edges of the vibration-side first bonding pattern 251 of the crystal diaphragm 2.
  • the convex portions 251e and 251f are formed over the entire circumference of the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the vibration-side first bonding pattern 251.
  • the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the sealing-side first bonding pattern 321 of the first sealing member 3 are also located at positions corresponding to the convex portions 251e and 251f of the vibration-side first bonding pattern 251.
  • Similar convex portions are formed.
  • convex portions are formed on the inner peripheral edge portion 111a and the outer peripheral edge portion 112a (see FIG. 9) of the bonding material 11a, so the inner peripheral edge portion 111a and the outer peripheral edge of the bonding material 11a.
  • the length of the portion 112a can be secured large, and the bonding strength of the bonding material 11a can be improved.
  • a plurality of convex portions are provided only on the inner peripheral edge or the outer peripheral edge of each of the annular patterns of the vibration side first bonding pattern 251 of the crystal diaphragm 2 and the sealing side first bonding pattern 321 of the first sealing member 3. Also good.
  • the shape of the convex portions 251e and 251f is not limited to a rectangular shape, and may be a triangular shape or an arc shape.
  • a plurality of convex portions are formed on the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of each annular pattern of the vibration-side second bonding pattern 252 of the crystal diaphragm 2 and the sealing-side second bonding pattern 421 of the second sealing member 4. It is good also as a structure which provides. Furthermore, it is good also as a structure which provides a some convex part only in a part of inner periphery of each cyclic
  • the shape of the slit may be a shape other than an annular shape, and the vibration side first joining pattern, the vibration side second joining pattern of the crystal diaphragm, the sealing side first joining pattern of the first sealing member, and the second sealing. It is good also as a structure which provides a slit only in a part of each pattern of the sealing side 2nd joining pattern of a member. That is, a configuration may be adopted in which slits are provided only in a part of each pattern and no slits are provided in the remaining part. In this case, from the viewpoint of improving the airtightness of the annular sealing bonding material, it is preferable to provide a slit in a portion along the long side of the package 12 in each pattern.
  • the present invention can also be applied to a piezoelectric vibration device (for example, a crystal oscillator) other than the crystal resonator.
  • a piezoelectric vibration device for example, a crystal oscillator
  • vibration side first bonding pattern 251 annular pattern
  • connection joint patterns 291a to 294a are formed on the outer periphery of the through holes 291 to 294.
  • a vibration side third bonding pattern 253 is formed as the vibration side sealing portion 25 on the main surface 211 of the quartz crystal vibrating plate 2.
  • the vibration side third bonding pattern 253 is close to the outer peripheral edge of the one principal surface 211 of the crystal diaphragm 2 and is formed in an annular shape in plan view.
  • the vibration side third bonding pattern 253 is provided on the outer peripheral side of the vibration side first bonding pattern 251 and the connection bonding patterns 291a to 294a.
  • the vibration side third bonding pattern 253 can be formed by the same process as the vibration side first bonding pattern 251.
  • an annular pattern similar to the vibration-side third bonding pattern 253 is formed on the outer peripheral side of the vibration-side second bonding pattern 252 of the crystal diaphragm 2 and the sealing-side first bonding of the first sealing member 3. It is also formed on the outer peripheral side of the pattern 321 and the outer peripheral side of the sealing-side second bonding pattern 421 of the second sealing member 4.
  • the above-described annular patterns are diffusion-joined to form a joining material 18a.
  • the crystal vibrating plate 2 and the second sealing member 4 are bonded, the above-described annular patterns are diffusion bonded to form the bonding material 18b.
  • the bonding materials 18a and 18b are close to the outer peripheral edge of the package 12 of the crystal oscillator in plan view, and are formed in an annular shape in plan view. That is, the bonding materials 18a and 18b are provided on the outer peripheral side of the bonding materials 11a and 11b.
  • the bonding materials 18a and 18b are provided as annular sealing portions (sealing bonding materials) that seal the vibration portion 22 that performs piezoelectric vibration, similarly to the bonding materials 11a and 11b described above.
  • the vibrating portion 22 that performs piezoelectric vibration is double-sealed by the inner peripheral side bonding materials 11a and 11b and the outer peripheral side bonding materials 18a and 18b.
  • the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the bonding materials 18a and 18b are formed in a dense state as compared to the intermediate portion between the inner peripheral edge and the outer peripheral edge. Has been.
  • the inner peripheral edge and outer peripheral edge of the bonding materials 11a and 11b and the inner peripheral edge and outer peripheral edge of the bonding materials 18a and 18b are formed in an annular shape. Will be sealed.
  • the dense annular joining region can be increased, and the airtightness of the vibrating portion 22 can be further improved.
  • the AT cut crystal is used for the crystal diaphragm as the first member, the present invention is not limited to this, and a crystal other than the AT cut crystal may be used.
  • AT cut quartz was used for the 1st sealing member and 2nd sealing member as a 2nd member, it is not limited to this, Quartz other than AT cut quartz, and brittle materials other than quartz ( For example, glass or the like may be used.
  • the present invention is applied to the piezoelectric vibration device having a sandwich structure in which the quartz vibration plate is sandwiched between the first sealing member and the second sealing member has been described.
  • the present invention can be applied.
  • the present invention can be applied to a piezoelectric vibrating device having a configuration in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in an internal space formed by a base (first member) and a lid (second member). is there.
  • the base has a box shape in which an annular wall portion is provided on the outer peripheral portion of the bottom, a first metal film is formed on the upper surface of the annular wall portion, and the lid (second member)
  • An annular sealing metal may be formed by forming an annular second metal film on the lower surface and bonding the first metal film and the second metal film.
  • the lid may have a flat plate shape or a cap shape in which an annular wall portion is provided on the outer peripheral portion of the flat plate member.
  • the quartz wafer is formed by laminating the first sealing member wafer, the quartz vibrating plate wafer, and the second sealing member wafer, and the quartz wafer is separated into pieces.
  • the manufacturing method for manufacturing a plurality of quartz resonator device packages has been described above, but the present invention can be applied to other manufacturing methods.
  • the outer edge shape and inner edge shape of the sealing bonding material such as the bonding materials 11a and 11b are octagonal, but the present invention is not limited to this, and the outer edge shape and inner edge shape of the sealing bonding material are, for example, Further, it may be a rectangle, or may be an arbitrary polygon not less than a pentagon such as a pentagon or a hexagon. Moreover, it is not restricted to a polygon, It is good also considering the outer edge shape and inner edge shape of the sealing bonding material as a shape containing a curved part.
  • the sealing bonding material such as the bonding materials 11 a and 11 b is arranged at a predetermined interval with respect to the outer peripheral edge of the package 12, but the sealing bonding material is formed to the outer peripheral edge of the package 12. May be.
  • the external electrode terminals are two terminals of one external electrode terminal 431 and another external electrode terminal 432.
  • the external electrode terminal is not limited to this.
  • the external electrode terminals include four terminals, six terminals, and eight terminals. Any number of terminals such as.
  • the present invention can be used for a crystal resonator in which a vibration portion that performs piezoelectric vibration by an annular sealing bonding material is hermetically sealed, a piezoelectric vibration device such as a crystal oscillator, and a method for manufacturing such a piezoelectric vibration device. is there.

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Abstract

【課題】振動部を封止する環状の封止用接合材の気密性を向上させる。 【解決手段】水晶振動子10では、水晶振動板2に環状に形成された振動側第1接合パターン251と、第1封止部材3に環状に形成された封止側第1接合パターン321とが接合され、水晶振動板2に環状に形成された振動側第2接合パターン252と、第2封止部材4に環状に形成された封止側第2接合パターン421とが接合されることによって、環状の接合材11a,11bが形成され、接合材11a,11bによって圧電振動を行う振動部22が気密封止されており、接合材11a,11bの内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bは、内周縁部111a,111bと外周縁部112a,112bとの間の中間部113a,113bに比べて、密な状態で形成されている。

Description

圧電振動デバイス、及び圧電振動デバイスの製造方法
 本発明は、圧電振動デバイス、及び圧電振動デバイスの製造方法に関する。
 近年、各種電子機器の動作周波数の高周波化や、パッケージの小型化(特に低背化)が進んでいる。そのため、高周波化やパッケージの小型化にともなって、圧電振動デバイス(例えば水晶振動子、水晶発振器等)も高周波化やパッケージの小型化への対応が求められている。
 この種の圧電振動デバイスでは、その筐体が略直方体のパッケージで構成されている。このパッケージは、ガラスや水晶からなる第1封止部材及び第2封止部材と、水晶からなり両主面に励振電極が形成された水晶振動板とから構成され、第1封止部材と第2封止部材とが水晶振動板を介して積層して接合され、パッケージの内部(内部空間)に配された水晶振動板の励振電極が気密封止されている(例えば、特許文献1参照)。なお、このような圧電振動デバイスの積層形態をサンドイッチ構造という。
特開2010-252051号公報
 上述したような圧電振動デバイスでは、圧電振動板の振動部の気密封止は、例えば、第1封止部材、圧電振動板、及び第2封止部材のそれぞれに形成された環状の金属パターン(金属膜)によって行われる。この場合、第1封止部材及び圧電振動板の金属パターン同士を接合するとともに、圧電振動板及び第2封止部材の金属パターン同士を接合することによって、圧電振動を行う振動部を封止する封止部(封止用接合材)が、平面視で、振動部の外周囲を囲うように環状に形成される。このようなサンドイッチ構造の圧電振動デバイスにおいては、第1封止部材と圧電振動板の間に介在される環状の封止用接合材、及び、圧電振動板と第2封止部材の間に介在される環状の封止用接合材の気密性を高めることが要求される。
 なお、サンドイッチ構造の圧電振動デバイスだけでなく、ベース及びリッドによって形成された空間内に、圧電振動を行う圧電振動片(振動部)が収容される構造の圧電振動デバイスにおいても、同様に、ベースとリッドの間に介在される環状の封止用接合材の気密性を高めることが要求される。
 本発明は上述したような実情を考慮してなされたもので、圧電振動を行う振動部の外周囲を気密封止する環状の封止用接合材の気密性を向上させることが可能な圧電振動デバイス、及び圧電振動デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
 本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、第1部材に環状に形成された第1金属膜と、第2部材に環状に形成された第2金属膜とが接合されることによって、環状の封止用接合材が形成され、前記封止用接合材によって圧電振動を行う振動部が気密封止された圧電振動デバイスであって、前記封止用接合材の内周縁部及び外周縁部は、前記内周縁部と前記外周縁部との間の中間部に比べて、密な状態で形成されていることを特徴とする。ここで、「密な状態」で接合材が形成されているとは、接合材の内部に発生するボイドが比較的少ない状態で接合材が形成されていることを意味し、これとは逆に、接合材の内部に発生するボイドが比較的多い状態で接合材が形成されていることを、「疎な状態」で接合材が形成されていると言う。
 本発明によれば、封止用接合材に、複数の密な状態の接合領域、具体的には、内周縁部及び外周縁部を設けることによって、圧電振動を行う振動部を封止する封止用接合材の気密性を向上させることができる。詳細には、ボイドが比較的少ない密な状態の接合領域である内周縁部及び外周縁部が、環状に形成されているので、内外2重のシールによって振動部が封止されることになる。このため、上記構成によれば、密な状態の接合領域が設けられていない場合や、密な状態の接合領域が環状に形成されていない場合、密な状態の環状の接合領域が1つだけ形成されている場合に比べて、封止用接合材の気密性を向上させることができる。
 本発明において、前記第1、第2金属膜は、環状のスリットによって、それぞれ内周側金属膜及び外周側金属膜に分離して形成されており、前記封止用接合材が、内周側封止用接合材及び外周側封止用接合材に分離して形成されていてもよい。あるいは、前記第1金属膜は、環状のスリットによって、内周側金属膜及び外周側金属膜に分離して形成されており、前記封止用接合材が、内周側封止用接合材及び外周側封止用接合材に分離して形成されていてもよい。
 本発明によれば、内周側封止用接合材及び外周側封止用接合材に、複数の密な状態の接合領域、具体的には、内周縁部及び外周縁部を設けることによって、圧電振動を行う振動部を封止する内周側封止用接合材及び外周側封止用接合材の気密性を向上させることができる。
 本発明において、前記第1、第2金属膜の外周縁の位置が平面視で異なっていてもよい。
 本発明によれば、第1部材及び第2部材を積層して接合する際に発生する積層ずれ(位置ずれ)を吸収することができ、そのような積層ずれが発生したとしても、接合材の内周縁部及び外周縁部を密な状態で形成することができる。
 本発明において、当該圧電振動デバイスは、基板の一主面に第1励振電極が形成され、前記基板の他主面に前記第1励振電極と対になる第2励振電極が形成された圧電振動板と、前記圧電振動板の前記第1励振電極を覆う第1封止部材と、前記圧電振動板の前記第2励振電極を覆う第2封止部材とを備えており、前記第1封止部材と前記圧電振動板との間、及び、前記圧電振動板と前記第2封止部材との間には、前記封止用接合材がそれぞれ介在される構成になっていてもよい。この場合、前記第1、第2封止部材は、厚さが30μm~80μmの脆性材料で形成され、前記第1封止部材と前記圧電振動板との間のギャップ、及び、前記圧電振動板と前記第2封止部材との間のギャップが、前記第1、第2封止部材の厚さの0.1倍以下に設定されていることが好ましい。
 本発明によれば、封止用接合材の形成を加圧した状態で行うことによって、加圧しない場合に比べて、封止用接合材の内周縁部及び外周縁部を、より密な状態で形成することが可能であり、封止用接合材の気密性をより向上させることができる。
 また、本発明は、第1部材に環状に形成された第1金属膜と、第2部材に環状に形成された第2金属膜とが接合されることによって、環状の封止用接合材が形成され、前記封止用接合材によって圧電振動を行う振動部が気密封止された圧電振動デバイスの製造方法であって、前記第1、第2金属膜は、ともにAuからなる金属膜であって、スパッタリングにより形成され、前記封止用接合材の形成が、加圧した状態で行われることを特徴とする。
 本発明によれば、スパッタリングによって、第1、第2部材に第1、第2金属膜を容易に形成することができる。また、封止用接合材が加圧状態での接合(Au-Au接合)によって形成されるので、封止用接合材の接合力を強固なものとすることができる。これに加え、封止用接合材の形成の際、環状の封止用接合材の内周縁部及び外周縁部は、内周縁部と外周縁部との間の中間部に比べて、密な状態(ボイドが比較的少ない状態)で形成されるので、圧電振動を行う振動部を封止する封止用接合材の気密性を向上させることができる。つまり、環状の封止用接合材に、複数の密な状態の接合領域、具体的には、内周縁部及び外周縁部が設けられるので、圧電振動を行う振動部を封止する封止用接合材の気密性を向上させることができる。詳細には、ボイドが比較的少ない密な状態の接合領域である内周縁部及び外周縁部が、環状に形成されているので、内外2重のシールによって振動部が封止されることになる。したがって、本発明によれば、密な状態の接合領域が設けられていない場合や、密な状態の接合領域が環状に形成されていない場合、密な状態の環状の接合領域が1つだけ形成されている場合に比べて、封止用接合材の気密性を向上させることができる。
 本発明において、前記第2部材は、厚さが30~80μmの脆性材料で形成され、前記第1、第2部材の間のギャップが、前記第2部材の厚さの0.1倍以下に設定されていてもよい。
 本発明によれば、加圧状態での接合の際、封止用接合材の内周縁部及び外周縁部を、より密な状態で形成することができ、封止用接合材の気密性をより向上させることができる。なお、加工コストの低減、構造の単純化を図る観点や、第2部材及び圧電振動デバイス全体の剛性を確保する観点からは、第2部材として、平板状のものを用いることが好ましい。
 本発明において、前記第1、第2金属膜のいずれか一方は、環状のスリットによって、内周側金属膜及び外周側金属膜に分離して形成されており、前記封止用接合材が、内周側封止用接合材及び外周側封止用接合材に分離して形成されていてもよい。あるいは、前記第1、第2金属膜は、環状のスリットによって、それぞれ内周側金属膜及び外周側金属膜に分離して形成されており、前記封止用接合材が、内周側封止用接合材及び外周側封止用接合材に分離して形成されていてもよい。
 本発明によれば、内周側封止用接合材及び外周側封止用接合材に、複数の密な状態の接合領域、具体的には、内周縁部及び外周縁部が設けられるので、圧電振動を行う振動部を封止する内周側封止用接合材及び外周側封止用接合材の気密性を向上させることができる。
 本発明において、前記圧電振動デバイスは、基板の一主面に第1励振電極が形成され、前記基板の他主面に前記第1励振電極と対になる第2励振電極が形成された圧電振動板と、前記圧電振動板の前記第1励振電極を覆う第1封止部材と、前記圧電振動板の前記第2励振電極を覆う第2封止部材とを備えており、前記第1封止部材と前記圧電振動板との間、及び、前記圧電振動板と前記第2封止部材との間には、前記封止用接合材がそれぞれ形成されていてもよい。
 本発明によれば、加圧状態での接合の際、封止用接合材の内周縁部及び外周縁部を、より密な状態で形成することができ、封止用接合材の気密性をより向上させることができる。
 本発明によれば、密な状態の接合領域である内周縁部及び外周縁部が、環状に形成されるため、内外2重のシールによって振動部が封止されることになるので、封止用接合材の気密性を向上させることができる。
図1は、本実施の形態にかかる水晶振動子の各構成を模式的に示した概略構成図である。 図2は、水晶振動子の第1封止部材の概略平面図である。 図3は、水晶振動子の第1封止部材の概略裏面図である。 図4は、水晶振動子の水晶振動板の概略平面図である。 図5は、水晶振動子の水晶振動板の概略裏面図である。 図6は、水晶振動子の第2封止部材の概略平面図である。 図7は、水晶振動子の第2封止部材の概略裏面図である。 図8は、水晶振動子における振動部と封止部との平面視での位置関係を示す図である。 図9は、図8のX1-X1線断面図である。 図10は、水晶振動子の第1封止部材の変形例を示す概略裏面図である。 図11は、水晶振動子の水晶振動板の変形例を示す概略平面図である。 図12は、水晶振動子の水晶振動板の変形例を示す概略裏面図である。 図13は、水晶振動子の第2封止部材の変形例を示す概略平面図である。 図14は、変形例1にかかる水晶振動子における振動部と封止部平面視での位置関係を示す図である。 図15は、図14のX2-X2線断面図である。 図16は、変形例2にかかる水晶振動子の図9相当図である。 図17は、変形例3にかかる水晶振動子の図9相当図である。 図18は、本実施の形態にかかる水晶振動子の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図19は、図18の水晶振動子の製造方法における積層工程で形成された水晶ウエハの一例を示す概略平面図である。 図20は、図19の水晶ウエハを構成する第1封止部材用ウエハ、水晶振動板用ウエハ、及び第2封止部材用ウエハを示す分解斜視図である。 図21は、変形例4にかかる水晶振動子に備えられる水晶振動板の概略平面図である。 図22は、変形例5にかかる水晶発振器に備えられる水晶振動板の概略平面図である。 図23は、水晶発振器における振動部と封止部との平面視での位置関係を示す図である。
 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下では、本発明を水晶振動子に適用した場合について説明する。
 -水晶振動子-
 本実施の形態にかかる水晶振動子10では、図1に示すように、水晶振動板2(第1部材)と、水晶振動板2の第1励振電極221(図4参照)を覆い、水晶振動板2の一主面211に形成された第1励振電極221を気密封止する第1封止部材(第2部材)3と、この水晶振動板2の他主面212に、水晶振動板2の第2励振電極222(図5参照)を覆い、第1励振電極221と対になって形成された第2励振電極222を気密封止する第2封止部材(第2部材)4が設けられている。この水晶振動子10では、水晶振動板2と第1封止部材3とが接合され、水晶振動板2と第2封止部材4とが接合されてサンドイッチ構造のパッケージ12が構成される。
 水晶振動子10においては、水晶振動板2及び第1封止部材3が接合されるとともに、水晶振動板2及び第2封止部材4が接合されることで、パッケージ12の内部空間13が形成され、このパッケージ12の内部空間13に、水晶振動板2の両主面211,212に形成された第1励振電極221及び第2励振電極222を含む振動部22が気密封止されている。本実施の形態にかかる水晶振動子10は、例えば、1.0×0.8mmのパッケージサイズであり、小型化と低背化とを図ったものである。また、小型化に伴い、パッケージ12では、キャスタレーションを形成せずに、貫通孔(第1~第3貫通孔)を用いて電極の導通を図っている。
 次に、上記した水晶振動子10の各構成について、図1~図7を用いて説明する。なお、ここでは、水晶振動板2と第1封止部材3と第2封止部材4が接合されていない夫々単体として構成されている各部材について説明を行う。
 水晶振動板2は、図4、図5に示すように、水晶からなる圧電基板であって、その両主面(一主面211、他主面212)が平坦平滑面(鏡面加工)として形成されている。本実施の形態では、水晶振動板2として、厚みすべり振動を行うATカット水晶板が用いられている。図4、図5に示す水晶振動板2では、水晶振動板2の両主面211,212が、XZ´平面とされている。このXZ´平面において、水晶振動板2の短手方向(短辺方向)に平行な方向がX軸方向とされ、水晶振動板2の長手方向(長辺方向)に平行な方向がZ´軸方向とされている。なお、ATカットは、人工水晶の3つの結晶軸である電気軸(X軸)、機械軸(Y軸)、及び光学軸(Z軸)のうち、Z軸に対してX軸周りに35°15′だけ傾いた角度で切り出す加工手法である。ATカット水晶板では、X軸は水晶の結晶軸に一致する。Y´軸及びZ´軸は、水晶の結晶軸のY軸及びZ軸からそれぞれ35°15′傾いた軸に一致する。Y´軸方向及びZ´軸方向は、ATカット水晶板を切り出すときの切り出し方向に相当する。
 水晶振動板2の両主面211,212に一対の励振電極(第1励振電極221、第2励振電極222)が形成されている。水晶振動板2は、略矩形に形成された振動部22と、この振動部22の外周を取り囲む外枠部23と、振動部22と外枠部23とを連結する連結部(保持部)24とを有しており、振動部22と連結部24と外枠部23とが一体的に設けられた構成となっている。本実施の形態では、連結部24は、振動部22と外枠部23との間の1箇所のみに設けられており、連結部24が設けられていない箇所は空間(隙間)22bになっている。また、図示していないが、振動部22及び連結部24は、外枠部23よりも薄く形成されている。このような外枠部23と連結部24との厚みの違いにより、外枠部23と連結部24の圧電振動の固有振動数が異なることになり、連結部24の圧電振動に外枠部23が共鳴しにくくなる。
 連結部24は、振動部22の+X方向かつ-Z´方向に位置する1つの角部22aのみから、-Z´方向に向けて外枠部23まで延びている(突出している)。このように、振動部22の外周端部のうち、圧電振動の変位が比較的小さい角部22aに連結部24が設けられているので、連結部24を角部22a以外の部分(辺の中央部)に設けた場合に比べて、連結部24を介して圧電振動が外枠部23に漏れることを抑制することができ、より効率的に振動部22を圧電振動させることができる。また、連結部24を2つ以上設けた場合に比べて、振動部22に作用する応力を低減することができ、そのような応力に起因する圧電振動の周波数シフトを低減して圧電振動の安定性を向上させることができる。
 振動部22の一主面側に第1励振電極221が設けられ、振動部22の他主面側に第2励振電極222が設けられている。第1励振電極221、第2励振電極222には、外部電極端子(一外部電極端子431、他外部電極端子432)に接続するための引出電極(第1引出電極223、第2引出電極224)が接続されている。第1引出電極223は、第1励振電極221から引き出され、連結部24を経由して、外枠部23に形成された接続用接合パターン27に繋がっている。第2引出電極224は、第2励振電極222から引き出され、連結部24を経由して、外枠部23に形成された接続用接合パターン28に繋がっている。このように、連結部24の一主面側に第1引出電極223が形成され、連結部24の他主面側に第2引出電極224が形成されている。第1励振電極221及び第1引出電極223は、一主面211上に物理的気相成長させて形成された下地PVD膜と、この下地PVD膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極PVD膜とからなる。第2励振電極222及び第2引出電極224は、他主面212上に物理的気相成長させて形成された下地PVD膜と、この下地PVD膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極PVD膜とからなる。
 水晶振動板2の両主面211,212には、水晶振動板2を第1封止部材3及び第2封止部材4に接合するための振動側封止部25が夫々設けられている。水晶振動板2の一主面211の振動側封止部25に、第1封止部材3に接合するための振動側第1接合パターン(第1金属膜)251が形成されている。また、水晶振動板2の他主面212の振動側封止部25に、第2封止部材4に接合するための振動側第2接合パターン(第1金属膜)252が形成されている。振動側第1接合パターン251及び振動側第2接合パターン252は、上述した外枠部23に設けられており、平面視で環状に形成されており、外縁形状及び内縁形状が略八角形に形成されている。振動側第1接合パターン251及び振動側第2接合パターン252は、水晶振動板2の両主面211,212の外周縁に近接するように設けられている。水晶振動板2の一対の第1励振電極221、第2励振電極222は、振動側第1接合パターン251及び振動側第2接合パターン252とは電気的に接続されていない。
 振動側第1接合パターン251は、一主面211上に物理的気相成長させて形成された下地PVD膜2511と、下地PVD膜2511上に物理的気相成長させて積層形成された電極PVD膜2512とからなる。振動側第2接合パターン252は、他主面212上に物理的気相成長させて形成された下地PVD膜2521と、下地PVD膜2521上に物理的気相成長させて積層形成された電極PVD膜2522とからなる。つまり、振動側第1接合パターン251と振動側第2接合パターン252とは、同一構成からなり、複数の層が両主面211,212の振動側封止部25上に積層して構成され、その最下層側からTi層(もしくはCr層)とAu層とが蒸着形成されている。このように、振動側第1接合パターン251と振動側第2接合パターン252とでは、下地PVD膜2511,2521が単一の材料(Ti(もしくはCr))からなり、電極PVD膜2512,2522が単一の材料(Au)からなり、下地PVD膜2511,2521よりも電極PVD膜2512,2522の方が厚い。また、水晶振動板2の一主面211に形成された第1励振電極221と振動側第1接合パターン251とは同一厚みを有し、第1励振電極221と振動側第1接合パターン251との表面が同一金属からなり、水晶振動板2の他主面212に形成された第2励振電極222と振動側第2接合パターン252とは同一厚みを有し、第2励振電極222と振動側第2接合パターン252との表面が同一金属からなる。
 ここで、第1励振電極221、第1引出電極223及び振動側第1接合パターン251を同一の構成とすることができ、この場合、同一のプロセス(例えば、スパッタリング)で第1励振電極221、第1引出電極223及び振動側第1接合パターン251を一括して形成することができる。同様に、第2励振電極222、第2引出電極224及び振動側第2接合パターン252を同一の構成とすることができ、この場合、同一のプロセスで第2励振電極222、第2引出電極224及び振動側第2接合パターン252を一括して形成することができる。
 また、水晶振動板2には、図4、図5に示すように、一主面211と他主面212との間を貫通する1つの貫通孔(第1貫通孔26)が形成されている。第1貫通孔26は、水晶振動板2の外枠部23に設けられている。第1貫通孔26は、第2封止部材4の接続用接合パターン453に繋がるものである。
 第1貫通孔26には、図1、図4、図5に示すように、一主面211と他主面212とに形成された電極の導通を図るための貫通電極261が、第1貫通孔26の内壁面に沿って形成されている。そして、第1貫通孔26の中央部分は、一主面211と他主面212との間を貫通した中空状態の貫通部分262となる。第1貫通孔26の外周囲には、接続用接合パターン264,265が形成されている。接続用接合パターン264,265は、水晶振動板2の両主面211,212に設けられている。
 水晶振動板2の一主面211に形成された第1貫通孔26の接続用接合パターン264は、外枠部23において、X軸方向に沿って延びている。また、水晶振動板2の一主面211には、第1引出電極223に繋がる接続用接合パターン27が形成されており、この接続用接合パターン27も、外枠部23において、X軸方向に沿って延びている。接続用接合パターン27は、振動部22(第1励振電極221)を挟んで、接続用接合パターン264とはZ´軸方向の反対側に設けられている。つまり、振動部22のZ´軸方向の両側に、接続用接合パターン27,264が設けられている。
 同様に、水晶振動板2の他主面212に形成された第1貫通孔26の接続用接合パターン265は、外枠部23において、X軸方向に沿って延びている。また、水晶振動板2の他主面212には、第2引出電極224に繋がる接続用接合パターン28が形成されており、この接続用接合パターン28も、外枠部23において、X軸方向に沿って延びている。接続用接合パターン28は、振動部22(第2励振電極222)を挟んで、接続用接合パターン265とはZ´軸方向の反対側に設けられている。つまり、振動部22のZ´軸方向の両側に、接続用接合パターン28,265が設けられている。
 接続用接合パターン27,28,264,265は、振動側第1接合パターン251,振動側第2接合パターン252と同様の構成であり、振動側第1接合パターン251,振動側第2接合パターン252と同一のプロセスで形成することができる。具体的には、接続用接合パターン27,28,264,265は、水晶振動板2の両主面211,212上に物理的気相成長させて形成された下地PVD膜と、当該下地PVD膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極PVD膜とからなる。
 水晶振動子10では、第1貫通孔26及び接続用接合パターン27,28,264,265は、平面視で内部空間13の内方(接合材11a,11bの内周面の内側)に形成される。内部空間13は、平面視で振動側第1接合パターン251及び振動側第2接合パターン252の内方(内側)に形成される。内部空間13の内方とは、後述する接合材11a,11b上を含まずに厳密に接合材11a,11bの内周面の内側のことをいう。第1貫通孔26及び接続用接合パターン27,28,264,265は、振動側第1接合パターン251及び振動側第2接合パターン252とは電気的に接続されていない。
 第1封止部材3には、曲げ剛性(断面二次モーメント×ヤング率)が1000[N・mm]以下の脆性材料が用いられている。具体的には、第1封止部材3は、図2、図3に示すように、水晶からなる略直方体(平板状)の基板であり、この第1封止部材3の他主面312(水晶振動板2に接合する面)は平坦平滑面(鏡面加工)として形成されている。本実施の形態では、第1封止部材3として、上述した水晶振動板2と同様のATカット水晶板が用いられている。第1封止部材3の厚さは、30μm~80μmに設定されている。
 この第1封止部材3の他主面312には、水晶振動板2に接合するための封止側第1封止部32が設けられている。封止側第1封止部32には、水晶振動板2に接合するための封止側第1接合パターン(第2金属膜)321が形成されている。封止側第1接合パターン321は、平面視で環状に形成されており、外縁形状及び内縁形状が略八角形に形成されている。封止側第1接合パターン321は、第1封止部材3の他主面312の外周縁に近接するように設けられている。封止側第1接合パターン321は、第1封止部材3の封止側第1封止部32上の全ての位置において略同一の幅とされる。
 この封止側第1接合パターン321は、第1封止部材3上に物理的気相成長させて形成された下地PVD膜3211と、下地PVD膜3211上に物理的気相成長させて積層形成された電極PVD膜3212とからなる。なお、本実施の形態では、下地PVD膜3211には、Ti(もしくはCr)が用いられ、電極PVD膜3212にはAuが用いられている。具体的には、封止側第1接合パターン321は、複数の層が他主面312の封止側第1封止部32上に積層して構成され、その最下層側からTi層(もしくはCr層)とAu層とが蒸着形成されている。
 第1封止部材3の他主面312、つまり、水晶振動板2との対向面には、水晶振動板2の接続用接合パターン264,27と接合される接続用接合パターン35,36が形成されている。接続用接合パターン35,36は、第1封止部材3の短辺方向(図3のX軸方向)に方向に沿って延びている。接続用接合パターン35,36は、第1封止部材3の長辺方向(図3のZ´軸方向)に所定の間隔を隔てて設けられており、接続用接合パターン35,36のZ´軸方向の間隔は、水晶振動板2の接続用接合パターン264,27のZ´軸方向の間隔(図4参照)と略同じになっている。接続用接合パターン35,36は、配線パターン33を介して互いに接続されている。配線パターン33は、接続用接合パターン35,36の間に設けられている。配線パターン33は、Z´軸方向に沿って延びている。配線パターン33は、水晶振動板2の接続用接合パターン264,27とは接合されないようになっている。
 接続用接合パターン35,36及び配線パターン33は、封止側第1接合パターン321と同様の構成であり、封止側第1接合パターン321と同一のプロセス(例えば、スパッタリング)で形成することができる。具体的には、接続用接合パターン35,36及び配線パターン33は、第1封止部材3の他主面312上に物理的気相成長させて形成された下地PVD膜と、当該下地PVD膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極PVD膜とからなる。
 水晶振動子10では、接続用接合パターン35,36及び配線パターン33は、平面視で内部空間13の内方(接合材11a,11bの内周面の内側)に形成される。接続用接合パターン35,36及び配線パターン33は、封止側第1接合パターン321とは電気的に接続されていない。
 第2封止部材4には、曲げ剛性(断面二次モーメント×ヤング率)が1000[N・mm]以下の脆性材料が用いられている。具体的には、第2封止部材4は、図6、図7に示すように、水晶からなる略直方体(平板状)の基板であり、この第2封止部材4の一主面411(水晶振動板2に接合する面)は平坦平滑面(鏡面加工)として形成されている。本実施の形態では、第2封止部材4として、上述した水晶振動板2と同様のATカット水晶板が用いられている。第2封止部材4の厚さは、30μm~80μmに設定されている。
 この第2封止部材4の一主面411には、水晶振動板2に接合するための封止側第2封止部42が設けられている。封止側第2封止部42には、水晶振動板2に接合するための封止側第2接合パターン(第2金属膜)421が形成されている。封止側第2接合パターン421は、平面視で環状に形成されており、外縁形状及び内縁形状が略八角形に形成されている。封止側第2接合パターン421は、第2封止部材4の一主面411の外周縁に近接するように設けられている。封止側第2接合パターン421は、第2封止部材4の封止側第2封止部42上の全ての位置において略同一の幅とされる。
 この封止側第2接合パターン421は、第2封止部材4上に物理的気相成長させて形成された下地PVD膜4211と、下地PVD膜4211上に物理的気相成長させて積層形成された電極PVD膜4212とからなる。なお、本実施の形態では、下地PVD膜4211には、Ti(もしくはCr)が用いられ、電極PVD膜4212にはAuが用いられている。具体的には、封止側第2接合パターン421は、複数の層が他主面412の封止側第2封止部42上に積層して構成され、その最下層側からTi層(もしくはCr層)とAu層とが蒸着形成されている。
 また、第2封止部材4の他主面412(水晶振動板2に面しない外方の主面)には、外部に電気的に接続する一対の外部電極端子(一外部電極端子431、他外部電極端子432)が設けられている。一外部電極端子431、他外部電極端子432は、図1、図7に示すように、第2封止部材4の他主面412の平面視長手方向両端に夫々位置する。これら一対の外部電極端子(一外部電極端子431、他外部電極端子432)は、他主面412上に物理的気相成長させて形成された下地PVD膜4311,4321と、下地PVD膜4311,4321上に物理的気相成長させて積層形成された電極PVD膜4312,4322とからなる。一外部電極端子431及び他外部電極端子432は、第2封止部材4の他主面412のうち1/4以上の領域を夫々占めている。
 第2封止部材4には、図1、図6、図7に示すように、一主面411と他主面412との間を貫通する2つの貫通孔(第2貫通孔45、第3貫通孔46)が形成されている。第2貫通孔45は、一外部電極端子431及び水晶振動板2の接続用接合パターン265に繋がるものである。第3貫通孔46は、他外部電極端子432及び水晶振動板2の接続用接合パターン28に繋がるものである。
 第2貫通孔45、第3貫通孔46には、図1、図6、図7に示すように、一主面411と他主面412とに形成された電極の導通を図るための貫通電極451,461が、第2貫通孔45、第3貫通孔46の内壁面夫々に沿って形成されている。そして、第2貫通孔45、第3貫通孔46の中央部分は、一主面411と他主面412との間を貫通した中空状態の貫通部分452,462となる。第2貫通孔45、第3貫通孔46夫々の外周囲には、接続用接合パターン453,463が形成されている。
 接続用接合パターン453,463は、第2封止部材4の一主面411に設けられており、水晶振動板2の接続用接合パターン265,28と接合される。接続用接合パターン453,463は、第2封止部材4の短辺方向(図6のX軸方向)に方向に沿って延びている。接続用接合パターン453,463は、第2封止部材4の長辺方向(図6のZ´軸方向)に所定の間隔を隔てて設けられており、接続用接合パターン453,463のZ´軸方向の間隔は、水晶振動板2の接続用接合パターン265,28のZ´軸方向の間隔(図5参照)と略同じになっている。
 接続用接合パターン453,463は、封止側第2接合パターン421と同様の構成であり、封止側第2接合パターン421と同一のプロセス(例えば、スパッタリング)で形成することができる。具体的には、接続用接合パターン453,463は、第2封止部材4の一主面411上に物理的気相成長させて形成された下地PVD膜と、当該下地PVD膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極PVD膜とからなる。
 水晶振動子10では、第2貫通孔45、第3貫通孔46及び接続用接合パターン453,463は、平面視で内部空間13の内方に形成されている。第2貫通孔45、第3貫通孔46及び接続用接合パターン453,463は、封止側第2接合パターン421とは電気的に接続されていない。また、一外部電極端子431、他外部電極端子432も、封止側第2接合パターン421とは電気的に接続されていない。
 上記の水晶振動板2、第1封止部材3、及び第2封止部材4を含む水晶振動子10では、従来の技術のように別途接着剤等の接合専用材を用いずに、水晶振動板2と第1封止部材3とが振動側第1接合パターン251及び封止側第1接合パターン321を重ね合わせた状態で拡散接合され、水晶振動板2と第2封止部材4とが振動側第2接合パターン252及び封止側第2接合パターン421を重ね合わせた状態で拡散接合されて、図1に示すサンドイッチ構造のパッケージ12が製造される。これにより、パッケージ12の内部空間13、つまり、振動部22の収容空間が気密封止される。
 そして、振動側第1接合パターン251及び封止側第1接合パターン321自身が拡散接合後に生成される接合材(封止用接合材)11aとなり、この接合材11aによって水晶振動板2と第1封止部材3とが接合される。振動側第2接合パターン252及び封止側第2接合パターン421自身が拡散接合後に生成される接合材(封止用接合材)11bとなり、この接合材11bによって水晶振動板2と第2封止部材4とが接合される。接合材11a,11bは、図8に示すように、平面視で環状に形成されており、外縁形状及び内縁形状が略八角形に形成されている。接合材11a,11bは、平面視で略一致する位置に設けられている。つまり、接合材11a,11bの内周縁が略一致する位置に設けられ、接合材11a,11bの外周縁が略一致する位置に設けられている。なお、各接合パターンの接合を加圧した状態で行うことによって、接合材11a,11bの接合強度を向上させることが可能である。
 本実施の形態では、図8に示すように、水晶振動板2の第1、第2励振電極221,222から一外部電極端子431、他外部電極端子432までの配線がいずれも、平面視で、封止部としての接合材(封止用接合材)11a,11bの内方に設けられている。接合材11a,11bは、平面視で、外縁形状及び内縁形状が略八角形に形成されており、パッケージ12の外周縁に近接するように形成されている。これにより、水晶振動板2の振動部22のサイズを大きくすることが可能になっている。なお、接合材11a,11bの内周縁と、振動部22及び外枠部23の間の空間22bとの距離は、パッケージ12の短辺側のほうが、長辺側よりも大きくなっている。
 また、この際、上述した接続用接合パターン同士も重ね合わせられた状態で拡散接合される。具体的には、水晶振動板2の接続用接合パターン264及び第1封止部材3の接続用接合パターン35が拡散接合される。水晶振動板2の接続用接合パターン27及び第1封止部材3の接続用接合パターン36が拡散接合される。また、水晶振動板2の接続用接合パターン265及び第2封止部材4の接続用接合パターン453が拡散接合される。水晶振動板2の接続用接合パターン28及び第2封止部材4の接続用接合パターン463が拡散接合される。
 そして、接続用接合パターン264及び接続用接合パターン35自身が拡散接合後に生成される接合材14aとなり、この接合材14aによって水晶振動板2と第1封止部材3とが接合される。接続用接合パターン27及び接続用接合パターン36自身が拡散接合後に生成される接合材14bとなり、この接合材14bによって水晶振動板2と第1封止部材3とが接合される。また、接続用接合パターン265及び接続用接合パターン453自身が拡散接合後に生成される接合材14cとなり、この接合材14cによって水晶振動板2と第2封止部材4とが接合される。接続用接合パターン28及び接続用接合パターン463自身が拡散接合後に生成される接合材14dとなり、この接合材14dによって水晶振動板2と第2封止部材4とが接合される。これらの接合材14a~14dは、貫通孔の貫通電極と接合材14a~14dとを導通させる役割、及び接合箇所を気密封止する役割を果たす。なお、接合材14a~14dは、平面視で封止部としての接合材11a,11bよりも内方に設けられるため、図1では破線で示している。
 そして、上述のようにして製造されたパッケージ12では、第1封止部材3と水晶振動板2とは、1.00μm以下のギャップを有し、第2封止部材4と水晶振動板2とは、1.00μm以下のギャップを有する。つまり、第1封止部材3と水晶振動板2との間の接合材11aの厚みが、1.00μm以下であり、第2封止部材4と水晶振動板2との間の接合材11bの厚みが、1.00μm以下(具体的には、本実施の形態のAu-Au接合では0.15μm~1.00μm)である。なお、比較として、Snを用いた従来の金属ペースト封止材では、5μm~20μmとなる。
 ここで、第1貫通孔26と第2貫通孔45とが平面視で重畳しないように配置されている。具体的には、図6に示すように、正面視では(図6のX軸方向から見ると)、第1貫通孔26と第2貫通孔45とは上下に一直線上に並んで配置されている。図6では、便宜上、第2封止部材4の上方に設けられる水晶振動板2に形成された第1貫通孔26を2点鎖線で示している。一方、側面視では(図6のZ´軸方向から見ると)、第1貫通孔26と第2貫通孔45とは上下に一直線上に並ばないようにオフセットされて配置されている。より詳細には、接合材14(接続用接合パターン265,453)の長手方向(X軸方向)の一端部に第1貫通孔26が接続され、接合材14の長手方向の他端部に第2貫通孔45が接続されている。そして、第1貫通孔26の貫通電極261と第2貫通孔45の貫通電極451とが接合材14を介して電気的に接続されている。このように、第1貫通孔26と第2貫通孔45とを平面視で重畳しないように配置することによって、第1貫通孔26の貫通部分262及び第2貫通孔45の貫通部分452を金属等で埋めなくても、水晶振動板2の振動部22を気密封止する内部空間13の気密性を確保することが可能になる。
 本実施の形態では、水晶振動子10において、圧電振動を行う振動部22を気密封止する封止部としての接合材(封止用接合材)11a,11bの内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bは、内周縁部111a,111bと外周縁部112a,112bとの間の中間部113a,113bに比べて、密な状態で形成されている。以下、この点について、図8、図9を参照して説明する。
 図8、図9に示すように、水晶振動板(第1部材)2と第1封止部材(第2部材)3との間には、環状の接合材11aが介在され、水晶振動板(第1部材)2と第2封止部材(第2部材)4との間には、環状の接合材11bが介在されている。上述したように、水晶振動板2と第1封止部材3との間のギャップは、1.00μm以下になっており、水晶振動板2と第2封止部材4との間のギャップは、1.00μm以下になっている。また、第1封止部材3及び第2封止部材4は、水晶のような脆性材料によって形成され、第1封止部材3及び第2封止部材4の厚さが、30μm~80μmになっている。
 接合材11a,11bは、平面視で、最も内側に位置する環状の内周縁部111a,111bと、最も外側に位置する環状の外周縁部112a,112bと、内周縁部111a,111bと外周縁部112a,112bとの間に位置する環状の中間部113a,113bとを備えている。内周縁部111a,111bの外周側に中間部113a,113bが隣接して設けられ、中間部113a,113bの外周側に外周縁部112a,112bが隣接して設けられている。
 接合材11a,11bの幅W10,W20は、30μm~60μmとなっている。内周縁部111a,111bの幅W11,W21、及び外周縁部112a,112bの幅W12,W22は、3μm~5μmとなっている。中間部113a,113bの幅W13,W23は、20μm~54μmとなっている。
 本実施の形態では、接合材11a,11bの内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bは、中間部113a,113bに比べて、密な状態で形成されており、言い換えれば、接合材の内部に発生するボイドが比較的少ない状態で形成されている。逆に言えば、中間部113a,113bは、内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bに比べて、疎な状態で形成されており、接合材の内部に発生するボイドが比較的多い状態で形成されている。
 このように、接合材11a,11bに、複数(この例では、2つ)の密な状態の接合領域、具体的には、内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bを設けることによって、圧電振動を行う振動部22を封止する接合材11a,11bの気密性を向上させることができる。以下、この点について説明する。
 ボイドが比較的少ない密な状態の接合領域である内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bが、環状に形成されているので、内外2重のシールによって振動部22が封止されることになる。このため、本実施の形態によれば、密な状態の接合領域が設けられていない場合や、密な状態の接合領域が環状に形成されていない場合、密な状態の環状の接合領域が1つだけ形成されている場合に比べて、接合材11a,11bの気密性を向上させることができる。特に、本実施の形態のように、接合材11a,11bのうち、パッケージ12の内外の空間(具体的には、パッケージ12の内部空間13、及びパッケージ12の外方の空間)に直接接触する領域である内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bを密な状態とすることは、少ない接合面積であってもより気密性を向上させるにあたって有効な構成となる。なお、接合材11a,11bの中間部113a,113bの幅W13,W23を大きくすることによって、接合面積を大きくすることができ、接合材11a,11bの接合強度を向上させることができる。
 ここで、接合材11a,11bの形成を加圧した状態で行うことによって、加圧を行わない場合に比べて、接合材11a,11bの内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bを、より密な状態、言い換えれば、ボイドがより少ない状態で形成することが可能であり、接合材11a,11bの気密性をより向上させることができる。また、本実施の形態では、水晶振動板2と第1封止部材3との間のギャップ(1.00μm以下)、及び、水晶振動板2と第2封止部材4との間のギャップ(1.00μm以下)が、第1封止部材3及び第2封止部材4の厚さ(30μm~80μm)の0.1倍以下に設定されている。これにより、上述した加圧状態での接合の際、接合材11a,11bの内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bを、より密な状態で形成することができ、接合材11a,11bの気密性をより向上させることができる。
 なお、水晶振動板2の振動側第1接合パターン251の外周縁と、第1封止部材3の封止側第1接合パターン321との外周縁との平面視での位置が異なっていてもよい。また、水晶振動板2の振動側第2接合パターン252の外周縁と、第2封止部材4の封止側第2接合パターン421との外周縁との平面視での位置が異なっていてもよい。同様に、水晶振動板2の振動側第1接合パターン251の内周縁と、第1封止部材3の封止側第1接合パターン321との内周縁との平面視での位置が異なっていてもよい。また、水晶振動板2の振動側第2接合パターン252の内周縁と、第2封止部材4の封止側第2接合パターン421との内周縁との平面視での位置が異なっていてもよい。これらの場合、水晶振動板2の振動側第1接合パターン251の幅と、第1封止部材3の封止側第1接合パターン321の幅とが異なっていてもよい。また、水晶振動板2の振動側第2接合パターン252の幅と、第2封止部材4の封止側第2接合パターン421の幅とが異なっていてもよい。
 このようにすれば、水晶振動板2、第1封止部材3、及び第2封止部材4を積層して接合する際に発生する積層ずれ(位置ずれ)を吸収することができ、そのような積層ずれが発生したとしても、接合材11a,11bの内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bを密な状態で形成することができる。なお、水晶振動板2には、第1、第2励振電極221,222や、第1、第2引出電極223,224等を設ける領域を確保する必要があるため、パターン形成の容易性や、パッケージ12の小型化等の観点からは、水晶振動板2の振動側第1接合パターン251の幅を、第1封止部材3の封止側第1接合パターン321の幅よりも大きくすることが好ましい。同様に、水晶振動板2の振動側第2接合パターン252の幅を、第2封止部材4の封止側第2接合パターン421の幅よりも大きくすることが好ましい。
 なお、第1封止部材3及び第2封止部材4を水晶で構成することによって、水晶振動板2、第1封止部材3、及び第2封止部材4の熱膨張率が同一となり、水晶振動板2、第1封止部材3、及び第2封止部材4の熱膨張差に起因するパッケージ12の変形を抑制できるので、水晶振動板2の振動部22を気密封止した内部空間13の気密性を向上させることが可能になる。また、パッケージ12の変形による歪は、連結部24を介して第1励振電極221及び第2励振電極222に伝達され、周波数変動の要因となる可能性があるが、水晶振動板2、第1封止部材3、及び第2封止部材4を全て水晶で構成することによって、そのような周波数変動を抑制することができる。
 次に、本実施の形態にかかる水晶振動子の変形例について説明する。
 図10~図15に、変形例1にかかる水晶振動子10aを示し、図16に、変形例2にかかる水晶振動子10bを示し、図17に、変形例3にかかる水晶振動子10cを示す。
 まず、図10~図15に示す変形例1にかかる水晶振動子10aでは、圧電振動を行う振動部22を気密封止する封止部としての接合材(封止用接合材)15a,15bが、内周側接合材(内周側封止用接合材)151a,151b及び外周側接合材(外周側封止用接合材)152a,152bに分離して形成されている。接合材15a,15bが、内外2重の構造になっている。なお、便宜上、上記実施形態の水晶振動子10(図1~9参照)と共通の構成については、同一符号を付し、説明を省略する。以下では、本変形例にかかる水晶振動子10aについて、上記実施形態の水晶振動子10とは異なる構成ついて主に説明する。
 図11に示すように、水晶振動板2aの一主面211に形成された振動側第1接合パターン(第1金属膜)25aは、環状のスリット258によって、内振動側第1接合パターン(内周側金属膜)256及び外振動側第1接合パターン(外周側金属膜)257に分離して形成されている。図12に示すように、水晶振動板2aの他主面212に形成された振動側第2接合パターン(第1金属膜)26aは、環状のスリット268によって、内振動側第2接合パターン(内周側金属膜)266及び外振動側第2接合パターン(外周側金属膜)267に分離して形成されている。
 振動側第1接合パターン25a及び振動側第2接合パターン26aは、水晶振動板2aの外枠部23に設けられている。水晶振動板2aの一対の第1励振電極221、第2励振電極222は、振動側第1接合パターン25a及び振動側第2接合パターン26aとは電気的に接続されていない。振動側第1接合パターン25a及び振動側第2接合パターン26aは、上記実施形態の場合と同様、例えば、スパッタリングにより形成された下地PVD膜及び電極PVD膜とからなる。下地PVD膜はTi(もしくはCr)からなり、電極PVD膜はAuからなる。
 内振動側第1接合パターン256及び外振動側第1接合パターン257は、平面視で環状に形成されており、外縁形状及び内縁形状が略八角形に形成されている。内振動側第1接合パターン256及び外振動側第1接合パターン257は、全周で略同一の幅に形成されている。内振動側第2接合パターン266及び外振動側第1接合パターン267は、平面視で環状に形成されており、外縁形状及び内縁形状が略八角形に形成されている。内振動側第2接合パターン266及び外振動側第1接合パターン267は、全周で略同一の幅に形成されている。
 図10に示すように、第1封止部材3aの他主面312に形成された封止側第1接合パターン(第2金属膜)37aは、環状のスリット373によって、内封止側第1接合パターン(内周側金属膜)371及び外封止側第1接合パターン(外周側金属膜)372に分離して形成されている。内封止側第1接合パターン371及び外封止側第1接合パターン372は、上記実施形態の場合と同様、例えば、スパッタリングにより形成された下地PVD膜及び電極PVD膜とからなる。下地PVD膜はTi(もしくはCr)からなり、電極PVD膜はAuからなる。内封止側第1接合パターン371及び外封止側第1接合パターン372は、平面視で環状に形成されており、外縁形状及び内縁形状が略八角形に形成されている。内封止側第1接合パターン371及び外封止側第1接合パターン372は、全周で略同一の幅に形成されている。
 図13に示すように、第2封止部材4aの一主面411に形成された封止側第2接合パターン(第2金属膜)47aは、環状のスリット473によって、内封止側第2接合パターン(内周側金属膜)471及び外封止側第2接合パターン(外周側金属膜)472に分離して形成されている。内封止側第2接合パターン471及び外封止側第2接合パターン472は、上記実施形態の場合と同様、例えば、スパッタリングにより形成された下地PVD膜及び電極PVD膜とからなる。下地PVD膜はTi(もしくはCr)からなり、電極PVD膜はAuからなる。内封止側第2接合パターン471及び外封止側第2接合パターン472は、平面視で環状に形成されており、外縁形状及び内縁形状が略八角形に形成されている。内封止側第2接合パターン471及び外封止側第2接合パターン472は、全周で略同一の幅に形成されている。
 上記の水晶振動板2a、第1封止部材3a、及び第2封止部材4aを含む水晶振動子10aでは、上記実施形態の場合と同様、水晶振動板2aと第1封止部材3aとが振動側第1接合パターン25a及び封止側第1接合パターン37aを重ね合わせた状態で拡散接合され、水晶振動板2aと第2封止部材4aとが振動側第2接合パターン26a及び封止側第2接合パターン47aを重ね合わせた状態で拡散接合されて、サンドイッチ構造のパッケージ12が製造される。これにより、パッケージ12の内部空間13、つまり、振動部22の収容空間が気密封止される。
 そして、振動側第1接合パターン25a及び封止側第1接合パターン37a自身が拡散接合後に生成される接合材15aとなり、この接合材15aによって水晶振動板2aと第1封止部材3aとが接合される。より詳細には、内振動側第1接合パターン256及び内封止側第1接合パターン371自身が拡散接合後に生成される環状の内周側接合材151aとなり、外振動側第1接合パターン257及び外封止側第1接合パターン372自身が拡散接合後に生成される環状の外周側接合材152aとなる。接合材151a,152aの間には、スリット258,373によって、環状の空間(スリット)153aが形成される。
 また、振動側第2接合パターン26a及び封止側第2接合パターン47a自身が拡散接合後に生成される接合材15bとなり、この接合材15bによって水晶振動板2aと第2封止部材4aとが接合される。より詳細には、内振動側第2接合パターン266及び内封止側第2接合パターン471自身が拡散接合後に生成される環状の内周側接合材151bとなり、外振動側第2接合パターン267及び外封止側第2接合パターン472自身が拡散接合後に生成される環状の外周側接合材152bとなる。接合材151b,152bの間には、スリット268,473によって、環状の空間(スリット)153bが形成される。
 接合材151a,151b,152a,152bは、平面視で環状に形成されており、外縁形状及び内縁形状が略八角形に形成されている。内周側接合材151a,151bは、平面視で略一致する位置に設けられ、外周側接合材152a,152bは、平面視で略一致する位置に設けられている。
 本変形例では、水晶振動子10aにおいて、図14、図15に示すように、水晶振動板2aと第1封止部材3aとの間には、環状の接合材151a,152aが介在され、水晶振動板2aと第2封止部材4aとの間には、環状の接合材151b,152bが介在されている。水晶振動板2aと第1封止部材3aとの間のギャップは、1.00μm以下になっており、水晶振動板2aと第2封止部材4aとの間のギャップは、1.00μm以下になっている。また、第1封止部材3a及び第2封止部材4aは、水晶のような脆性材料によって形成され、第1封止部材3a及び第2封止部材4aの厚さが、30μm~80μmになっている。
 内周側接合材151a,151bは、平面視で、最も内側に位置する環状の内周縁部154a,154bと、最も外側に位置する環状の外周縁部155a,155bと、内周縁部154a,154bと外周縁部155a,155bとの間に位置する環状の中間部156a,156bとを備えている。内周縁部154a,154bの外周側に中間部156a,156bが隣接して設けられ、中間部156a,156bの外周側に外周縁部155a,155bが隣接して設けられている。
 本変形例では、内周側接合材151a,151bの内周縁部154a,154b及び外周縁部155a,155bは、中間部156a,156bに比べて、密な状態で形成されており、言い換えれば、接合材の内部に発生するボイドが比較的少ない状態で形成されている。逆に言えば、中間部156a,156bは、内周縁部154a,154b及び外周縁部155a,155bに比べて、疎な状態で形成されており、接合材の内部に発生するボイドが比較的多い状態で形成されている。
 外周側接合材152a,152bは、平面視で、最も内側に位置する環状の内周縁部157a,157bと、最も外側に位置する環状の外周縁部158a,158bと、内周縁部157a,157bと外周縁部158a,158bとの間に位置する環状の中間部159a,159bとを備えている。内周縁部157a,157bの外周側に中間部159a,159bが隣接して設けられ、中間部159a,159bの外周側に外周縁部158a,158bが隣接して設けられている。
 本変形例では、外周側接合材152a,152bの内周縁部157a,157b及び外周縁部158a,158bは、中間部159a,159bに比べて、密な状態で形成されており、言い換えれば、接合材の内部に発生するボイドが比較的少ない状態で形成されている。逆に言えば、中間部159a,159bは、内周縁部157a,157b及び外周縁部158a,158bに比べて、疎な状態で形成されており、接合材の内部に発生するボイドが比較的多い状態で形成されている。
 このように、接合材15a,15b(内周側接合材151a,151b及び外周側接合材152a,152b)に、複数(この例では、4つ)の密な状態の接合領域、具体的には、内周縁部154a,154b,157a,157b及び外周縁部155a,155b,158a,158bを設けることによって、圧電振動を行う振動部22を封止する接合材15a,15bの気密性を向上させることができる。すなわち、ボイドが比較的少ない密な状態の接合領域である内周縁部154a,154b,157a,157b及び外周縁部155a,155b,158a,158bが、環状に形成されているので、4重のシールによって振動部22が封止されることになる。このように、本変形例によれば、密な状態の環状の接合領域を増加させることができ、接合材15a,15bの気密性をより一層向上させることができる。
 ここで、接合材15a,15bの形成を加圧した状態で行うことによって、加圧を行わない場合に比べて、接合材15a,15bの内周縁部154a,154b,157a,157b及び外周縁部155a,155b,158a,158bを、より密な状態、言い換えれば、ボイドがより少ない状態で形成することが可能であり、接合材15a,15bの気密性をより向上させることができる。また、本変形例では、水晶振動板2aと第1封止部材3aとの間のギャップ(1.00μm以下)、及び、水晶振動板2aと第2封止部材4aとの間のギャップ(1.00μm以下)が、第1封止部材3a及び第2封止部材4aの厚さ(30μm~80μm)の0.1倍以下に設定されている。これにより、上述した加圧状態での接合の際、接合材15a,15bの内周縁部154a,154b,157a,157b及び外周縁部155a,155b,158a,158bを、より密な状態で形成することができ、接合材15a,15bの気密性をより向上させることができる。
 次に、図16に示す変形例2にかかる水晶振動子10bでは、第1封止部材3bの他主面312に形成された封止側第1接合パターン(第2金属膜)が、変形例1の場合と同様の構成になっており(図10参照)、環状のスリット322によって、内封止側第1接合パターン(内周側金属膜)及び外封止側第1接合パターン(外周側金属膜)に分離して形成されており、2重の環状パターンになっている。また、第2封止部材4bの一主面411に形成された封止側第2接合パターン(第2金属膜)も、変形例1の場合と同様の構成になっており(図13参照)、環状のスリット422によって、内封止側第2接合パターン(内周側金属膜)及び外封止側第2接合パターン(外周側金属膜)に分離して形成されており、2重の環状パターンになっている。
 一方、水晶振動板2bの一主面211に形成された振動側第1接合パターン(第1金属膜)251b、及び、水晶振動板2bの他主面212に形成された振動側第2接合パターン(第1金属膜)252bは、上記実施形態の場合と同様の構成になっており(図4、図5参照)、環状のスリットを有しておらず、2重の環状パターンになっていない。
 このような変形例2にかかる水晶振動子10bにおいても、図16に示すように、水晶振動板2bと第1封止部材3bとの間には、環状の接合材16aが介在され、水晶振動板2bと第2封止部材4bとの間には、環状の接合材16bが介在されている。接合材16a,16bは、内周側接合材161a,161b及び外周側接合材162a,162bを有しており、内周側接合材161a,161b及び外周側接合材162a,162bは、接合しなかった(接合に寄与しなかった)振動側第1接合パターン251b、振動側第2接合パターン252bを介して接続された構成になっている。そして、内周側接合材161a,161bは、変形例1の場合と同様に、最も内側に位置する環状の内周縁部と、最も外側に位置する環状の外周縁部と、内周縁部と外周縁部との間に位置する環状の中間部とを備える構成になっている。外周側接合材162a,162bも、変形例1の場合と同様に、最も内側に位置する環状の内周縁部と、最も外側に位置する環状の外周縁部と、内周縁部と外周縁部との間に位置する環状の中間部とを備える構成になっている。
 このような変形例2にかかる水晶振動子10bにおいても、上述した変形例1にかかる水晶振動子10aと同様の効果が得られる。つまり、接合材16a,16b(内周側接合材161a,161b及び外周側接合材162a,162b)に、複数(この例では、4つ)の密な状態の接合領域(内周縁部及び外周縁部)を設けることによって、圧電振動を行う振動部22を封止する接合材16a,16bの気密性を向上させることができる。このように、本変形例によれば、密な状態の環状の接合領域を増加させることができ、接合材16a,16bの気密性をより一層向上させることができる。
 なお、第1封止部材3bにおいて、内封止側第1接合パターンの幅と外封止側第1接合パターンの幅とが異なっていてもよく、例えば、内封止側第1接合パターンの幅を外封止側第1接合パターンの幅よりも大きくしてもよい。同様に、第2封止部材4bにおいて、内封止側第2接合パターンの幅と外封止側第2接合パターンの幅とが異なっていてもよく、例えば、内封止側第2接合パターンの幅を外封止側第2接合パターンの幅よりも大きくしてもよい。また、第1封止部材3bの封止側第1接合パターン、及び第2封止部材4bの封止側第2接合パターンを環状のスリットを有していない1重の環状パターンとする一方、水晶振動板2bの振動側第1接合パターン、及び振動側第2接合パターンを、環状のスリットを有する2重の環状パターンとしてもよい。なお、水晶振動板2bには、第1、第2励振電極221,222や、第1、第2引出電極223,224等を設ける領域を確保する必要があることから、パターン形成の容易性や、パッケージ12の小型化等の観点からは、水晶振動板2bの振動側第1接合パターン、及び振動側第2接合パターンを、環状のスリットを有していない1重の環状パターンとし、第1封止部材3bの封止側第1接合パターン、及び第2封止部材4bの封止側第2接合パターンを環状のスリットを有する2重の環状パターンとすることが好ましい。
 また、図17に示す変形例3にかかる水晶振動子10cでは、第1封止部材3cの他主面312に形成された封止側第1接合パターン(第2金属膜)321cが、変形例1の場合と同様の構成になっており(図10参照)、環状のスリット323によって、内封止側第1接合パターン(内周側金属膜)及び外封止側第1接合パターン(外周側金属膜)に分離して形成されており、2重の環状パターンになっている。また、第2封止部材4cの一主面411に形成された封止側第2接合パターン(第2金属膜)421cも、変形例1の場合と同様の構成になっており(図13参照)、環状のスリット423によって、内封止側第2接合パターン(内周側金属膜)及び外封止側第2接合パターン(外周側金属膜)に分離して形成されており、2重の環状パターンになっている。
 一方、水晶振動板2cの一主面211に形成された振動側第1接合パターン(第1金属膜)251cは、2つの環状のスリット253a,254aによって、内封止側第1接合パターン(内周側金属膜)と、中間封止側第1接合パターン(中間金属膜)と、外封止側第1接合パターン(外周側金属膜)に分離して形成されており、3重の環状パターンになっている。水晶振動板2cの他主面212に形成された振動側第2接合パターン(第1金属膜)252cも、2つの環状のスリット253b,254bによって、内封止側第2接合パターン(内周側金属膜)と、中間封止側第2接合パターン(中間金属膜)と、外封止側第2接合パターン(外周側金属膜)に分離して形成されており、3重の環状パターンになっている。
 このような変形例3にかかる水晶振動子10cにおいても、図17に示すように、水晶振動板2cと第1封止部材3cとの間には、環状の接合材17aが介在され、水晶振動板2cと第2封止部材4cとの間には、環状の接合材17bが介在されている。接合材17a,17bは、内周側接合材171a,171b及び外周側接合材172a,172bを有しており、さらに、中間接合材173a,173b,174a,174bを有している。内周側接合材171a,171b、外周側接合材172a,172b、及び中間接合材173a,173b,174a,174bは、接合しなかった(接合に寄与しなかった)振動側第1接合パターン251c、振動側第2接合パターン252c、封止側第1接合パターン321c、封止側第2接合パターン421cを介して接続された構成になっている。
 そして、内周側接合材171a,171bは、変形例1の場合と同様に、最も内側に位置する環状の内周縁部と、最も外側に位置する環状の外周縁部と、内周縁部と外周縁部との間に位置する環状の中間部とを備える構成になっている。外周側接合材172a,172bも、変形例1の場合と同様に、最も内側に位置する環状の内周縁部と、最も外側に位置する環状の外周縁部と、内周縁部と外周縁部との間に位置する環状の中間部とを備える構成になっている。さらに、中間接合材173a,173b,174a,174bも、同様に、最も内側に位置する環状の内周縁部と、最も外側に位置する環状の外周縁部と、内周縁部と外周縁部との間に位置する環状の中間部とを備える構成になっている。
 このような変形例3にかかる水晶振動子10cにおいても、上述した変形例1,2にかかる水晶振動子10a,10bと同様の効果が得られる。つまり、接合材17a,17b(内周側接合材171a,171b、外周側接合材172a,172b、及び中間接合材173a,173b,174a,174b)に、複数(この例では、8つ)の密な状態の接合領域(内周縁部及び外周縁部)を設けることによって、圧電振動を行う振動部22を封止する接合材17a,17bの気密性を向上させることができる。このように、本変形例によれば、密な状態の環状の接合領域を増加させることができ、接合材17a,17bの気密性をより一層向上させることができる。
 -水晶振動子の製造方法-
 次に、本実施の形態にかかる圧電振動デバイスの製造方法について、図18~図20を参照して説明する。ここでは、圧電振動デバイスの製造方法の一例として、上述した水晶振動子10(図1~図8参照)の製造方法について説明する。
 本実施の形態にかかる水晶振動子10の製造方法は、図18に示すように、第1封止部材用ウエハ形成工程(ST11)で形成された第1封止部材用ウエハと、水晶振動板用ウエハ形成工程(ST12)で形成された水晶振動板用ウエハと、第2封止部材用ウエハ形成工程(ST13)で形成された第2封止部材用ウエハとを積層することによって、図19に示すような水晶ウエハ(ウエハの積層体)100を形成する積層工程(ST14)と、水晶ウエハ100から水晶振動子10のパッケージ12の個片化を行う個片化工程(ST15)とを有する。なお、第1封止部材用ウエハ形成工程、水晶振動板用ウエハ形成工程、及び第2封止部材用ウエハ形成工程の順序は特に限定されない。第1封止部材用ウエハ形成工程、水晶振動板用ウエハ形成工程、及び第2封止部材用ウエハ形成工程を並行して行ってもよい。
 ここで、水晶ウエハ1について、図19、図20を参照して説明する。水晶ウエハ100は、図20に示すように、第1封止部材用ウエハ100Bと、水晶振動板用ウエハ100Aと、第2封止部材用ウエハ100Cとが積層された積層体として構成されている。
 水晶ウエハ100は、図19に示すように、水晶振動子10のパッケージ12が複数、集合された構成になっている。図19の例では、水晶ウエハ100において、平面視略矩形に形成された複数のパッケージ12がマトリックス状に配列されており、縦方向(図19のX軸方向)及び横方向(図19のZ´軸方向)にそれぞれ8つのパッケージ12が配列され、合計64のパッケージ12が備えられている。なお、パッケージ12の数は一例であって、上記の数に限定されるものではない。
 水晶ウエハ100は、複数のパッケージ12を支持するための支持部(桟部)101を備えている。支持部101は、水晶ウエハ100のZ´軸方向に沿って延びている。支持部101の両端部は、水晶ウエハ100のフレーム部(外枠部)102に一体的に連結されている。支持部101は、水晶ウエハ100のX軸方向に所定の間隔を隔てて複数(図19では8つ)設けられている。フレーム部102は、平面視で一辺が開放された略矩形の枠体であって、略「コ」字状に形成されている。フレーム部102の開放された一辺に対応する箇所に支持部101が設けられており、この支持部101とフレーム部102とによって環状の枠体が一体的に形成されるようになっている。
 支持部101には、複数(図19では8つ)のパッケージ12が支持されている。パッケージ12は、水晶ウエハ100のZ´軸方向に所定の間隔を隔てて配列されている。支持部101は、平面視でパッケージ12の一辺側(図19では、+X方向側)に設けられている。各パッケージ12は、2つの連結部(折り取り部)103,104を介して支持部101に連結されている。
 上述したように、水晶ウエハ100は、第1封止部材用ウエハ100Bと、水晶振動板用ウエハ100Aと、第2封止部材用ウエハ100Cとが積層された構成となっている(図20参照)。水晶振動板用ウエハ100A、第1封止部材用ウエハ100B、及び第2封止部材用ウエハ100Cは、平面視では、上述した水晶ウエハ100(図19参照)と同様の形状になっている。
 水晶振動板用ウエハ100Aは、図20に示すように、上述した水晶振動板2(図4、図5参照)が複数、集合された構成になっている。図20の例では、水晶振動板用ウエハ100Aにおいて、複数の水晶振動板2がマトリックス状に配列されており、縦方向(図20のX軸方向)及び横方向(図20のZ´軸方向)にそれぞれ8つの水晶振動板2が配列され、合計64の水晶振動板2が備えられている。そして、水晶振動板用ウエハ100Aにおいては、上述した水晶ウエハ100の場合と同様に、水晶振動板2が、第1、第2連結部103A,104Aによって支持部101Aに支持されている。支持部101Aの両端部は、フレーム部102Aに一体的に連結されている。
 第1封止部材用ウエハ100Bは、図20に示すように、上述した第1封止部材3(図2、図3参照)が複数、集合された構成になっている。図20の例では、第1封止部材用ウエハ100Bにおいて、複数の第1封止部材3がマトリックス状に配列されており、縦方向(図20のX軸方向)及び横方向(図20のZ´軸方向)にそれぞれ8つの第1封止部材3が配列され、合計64の第1封止部材3が備えられている。そして、第1封止部材用ウエハ100Bにおいては、上述した水晶ウエハ100の場合と同様に、第1封止部材3が、第1、第2連結部103B,104Bによって支持部101Bに支持されている。支持部101Bの両端部は、フレーム部102Bに一体的に連結されている。
 第2封止部材用ウエハ100Cは、図20に示すように、上述した第2封止部材4(図6、図7参照)が複数、集合された構成になっている。図20の例では、第2封止部材用ウエハ100Cにおいて、複数の第2封止部材4がマトリックス状に配列されており、縦方向(図20のX軸方向)及び横方向(図20のZ´軸方向)にそれぞれ8つの第2封止部材4が配列され、合計64の第2封止部材4が備えられている。そして、第2封止部材用ウエハ100Cにおいては、上述した水晶ウエハ100の場合と同様に、第2封止部材4が、第1、第2連結部103C,104Cによって支持部101Cに支持されている。
 そして、第1封止部材用ウエハ100Bと第2封止部材用ウエハ100Cとが水晶振動板用ウエハ100Aを介して積層して接合されることによって、図19に示すように、サンドイッチ構造の水晶振動子10のパッケージ12が複数、集合された水晶ウエハ100が形成される。この場合、水晶ウエハ100の第1、第2連結部103,104は、第1封止部材用ウエハ100Bの第1、第2連結部103B,104Bと、水晶振動板用ウエハ100Aの第1、第2連結部103A,104Aと、第2封止部材用ウエハ100Cの第1、第2連結部103C,104Cとが積層された構成になっている。第1封止部材用ウエハ100Bの第1、第2連結部103B,104B、水晶振動板用ウエハ100Aの第1、第2連結部103A,104A、及び第2封止部材用ウエハ100Cの第1、第2連結部103C,104Cは、平面視で略一致する位置に設けられている。
 次に、図18に例示する水晶振動子10の製造方法の各工程について説明する。
 第1封止部材用ウエハ形成工程(ST11)は、図20に示すような第1封止部材用ウエハ100Bを形成する工程である。第1封止部材用ウエハ100Bは、上述したように、平面視略矩形の複数の第1封止部材3が集合された構成になっており、具体的には、各第1封止部材3が、平面視で第1封止部材3の一辺側に当該第1封止部材3とは離間して設けられた支持部101Bに、第1、第2連結部103B,104Bを介して連結された構成になっている。
 第1封止部材用ウエハ形成工程では、水晶素板(ATカット水晶板)に、例えば、ウェットエッチングを行うことによって、第1封止部材用ウエハ100Bの各第1封止部材3、支持部101B、フレーム部102B、及び第1、第2連結部103B,104Bを形成する。また、各第1封止部材3において、例えばスパッタリングなどのPVD法より下地PVD膜や電極PVD膜を形成することで、封止側第1接合パターン321、接続用接合パターン35,36、及び配線パターン33を形成する。ここで、各第1封止部材3の他主面312の封止側第1接合パターン321、接続用接合パターン35,36、及び配線パターン33を同一の構成とすることができ、この場合、同一のプロセスで封止側第1接合パターン321、接続用接合パターン35,36、及び配線パターン33を一括して形成することができる。
 水晶振動板用ウエハ形成工程(ST12)は、図20に示すような水晶振動板用ウエハ100Aを形成する工程である。水晶振動板用ウエハ100Aは、上述したように、平面視略矩形の複数の水晶振動板2が集合された構成になっており、具体的には、各水晶振動板2が、平面視で水晶振動板2の一辺側に当該水晶振動板2とは離間して設けられた支持部101Aに、第1、第2連結部103A,104Aを介して連結された構成になっている。
 水晶振動板用ウエハ形成工程では、水晶素板(ATカット水晶板)に、例えば、ウェットエッチングを行うことによって、水晶振動板用ウエハ100Aの各水晶振動板2、支持部101A、フレーム部102A、及び第1、第2連結部103A,104Aを形成する。各水晶振動板2において、例えば、ウェットエッチングを行うことによって、振動部22と外枠部23との間の空間22b、及び第1貫通孔26を形成する。
 また、各水晶振動板2において、例えばスパッタリングなどのPVD法により下地PVD膜や電極PVD膜を形成することで、第1励振電極221、第2励振電極222、第1引出電極223、第2引出電極224、振動側第1接合パターン251、振動側第2接合パターン252、及び接続用接合パターン27,28,264,265を形成する。ここで、各水晶振動板2の一主面211の第1励振電極221、第1引出電極223、振動側第1接合パターン251、及び接続用接合パターン27,264を同一の構成とすることができ、この場合、同一のプロセスで第1励振電極221、第1引出電極223、振動側第1接合パターン251、及び接続用接合パターン27,264を一括して形成することができる。同様に、各水晶振動板2の他主面212の第2励振電極222、第2引出電極224、振動側第2接合パターン252、及び接続用接合パターン28,265を同一の構成とすることができ、この場合、同一のプロセスで第2励振電極222、第2引出電極224、振動側第2接合パターン252、及び接続用接合パターン28,265を一括して形成することができる。なお、水晶振動板2の一主面211の第1励振電極221、第1引出電極223、及び各接合パターン251,27,264と、他主面212の第2励振電極222、第2引出電極224、及び各接合パターン252,28,265とを全て一括して形成することも可能である。
 第2封止部材用ウエハ形成工程(ST13)は、図20に示すような第2封止部材用ウエハ100Cを形成する工程である。第2封止部材用ウエハ100Cは、上述したように、平面視略矩形の複数の第2封止部材4が集合された構成になっており、具体的には、各第2封止部材4が、平面視で第2封止部材4の一辺側に当該第2封止部材4とは離間して設けられた支持部101Cに、第1、第2連結部103C,104Cを介して連結された構成になっている。
 第2封止部材用ウエハ形成工程では、水晶素板(ATカット水晶板)に、例えば、ウェットエッチングを行うことによって、第2封止部材用ウエハ100Cの各第2封止部材4、支持部101C、フレーム部102C、及び第1、第2連結部103C,104Cを形成する。各第2封止部材4において、例えば、ウェットエッチングを行うことによって、第2貫通孔45及び第3貫通孔46を形成する。
 また、各第2封止部材4において、例えばスパッタリングなどのPVD法により下地PVD膜や電極PVD膜を形成することで、封止側第2接合パターン421、一外部電極端子431、他外部電極端子432、及び接続用接合パターン453,463を形成する。ここで、各第2封止部材4の一主面411の封止側第2接合パターン421、及び接続用接合パターン453,463を同一の構成とすることができ、この場合、同一のプロセスで封止側第2接合パターン421、及び接続用接合パターン453,463を一括して形成することができる。
 積層工程(ST14)は、第1封止部材用ウエハ形成工程(ST11)で形成された第1封止部材用ウエハ100Bと、水晶振動板用ウエハ形成工程(ST12)で形成された水晶振動板用ウエハ100Aと、第2封止部材用ウエハ形成工程(ST13)で形成された第2封止部材用ウエハ100Cとを積層することによって、水晶ウエハ100を形成する工程である。つまり、積層工程では、第1封止部材用ウエハ100Bの各第1封止部材3と、水晶振動板用ウエハ100Aの各水晶振動板2と、第2封止部材用ウエハ100Cの各第2封止部材4とを積層する。
 具体的には、水晶振動板用ウエハ100Aの各水晶振動板2の振動側第1接合パターン251と、第1封止部材用ウエハ100Bの各第1封止部材3の封止側第1接合パターン321とを重ね合わせた状態で拡散接合させ、水晶振動板用ウエハ100Aの各水晶振動板2の振動側第2接合パターン252と、第2封止部材用ウエハ100Cの各第2封止部材4の封止側第2接合パターン421とを重ね合わせた状態で拡散接合させる。これにより、封止部としての接合材11a,11b(図8参照)が形成される。そして、接合材11aによって水晶振動板2と第1封止部材3とが接合され、接合材11bによって水晶振動板2と第2封止部材4とが接合される。つまり、水晶振動板2と第1封止部材3との間には、環状の接合材11aが介在され、水晶振動板2と第2封止部材4との間には、環状の接合材11bが介在される。水晶振動板2と第1封止部材3との間のギャップは、1.00μm以下になっており、水晶振動板2と第2封止部材4との間のギャップは、1.00μm以下になっている。
 また、水晶振動板用ウエハ100Aの各水晶振動板2の接続用接合パターン264と、第1封止部材用ウエハ100Bの各第1封止部材3の接続用接合パターン35とを拡散接合させる。水晶振動板用ウエハ100Aの各水晶振動板2の接続用接合パターン27と、第1封止部材用ウエハ100Bの各第1封止部材3の接続用接合パターン36とを拡散接合させる。水晶振動板用ウエハ100Aの各水晶振動板2の接続用接合パターン265と、第2封止部材用ウエハ100Cの各第2封止部材4の接続用接合パターン453とを拡散接合させる。水晶振動板用ウエハ100Aの各水晶振動板2の接続用接合パターン28と、第2封止部材用ウエハ100Cの各第2封止部材4の接続用接合パターン463とを拡散接合させる。
 なお、積層工程では、第1封止部材用ウエハ100Bの各第1封止部材3と、水晶振動板用ウエハ100Aの各水晶振動板2とを接合した後に、水晶振動板用ウエハ100Aの各水晶振動板2と、第2封止部材用ウエハ100Cの各第2封止部材4とを接合してもよいし、あるいは、水晶振動板用ウエハ100Aの各水晶振動板2と、第2封止部材用ウエハ100Cの各第2封止部材4とを接合した後に、第1封止部材用ウエハ100Bの各第1封止部材3と、水晶振動板用ウエハ100Aの各水晶振動板2とを接合してもよい。
 上記の積層工程により、略直方体状の水晶振動子10のパッケージ12が複数、集合された水晶ウエハ100が形成される。各パッケージ12において、第1封止部材3と水晶振動板2とは、1.00μm以下のギャップを有し、第2封止部材4と水晶振動板2とは、1.00μm以下のギャップを有する。つまり、第1封止部材3と水晶振動板2との間の接合材11の厚みが、1.00μm以下であり、第2封止部材4と水晶振動板2との間の接合材11の厚みが、1.00μm以下(具体的には、本実施の形態のAu-Au接合では0.15μm~1.00μm)である。なお、比較として、Snを用いた従来の金属ペースト封止材では、5μm~20μmとなる。
 積層工程後の水晶ウエハ100では、第1封止部材用ウエハ100Bの各第1封止部材3の第1連結部103Bと、水晶振動板用ウエハ100Aの各水晶振動板2の第1連結部103Aと、第2封止部材用ウエハ100Cの各第2封止部材4の第1連結部103Cとが、平面視で略一致する位置に設けられている。第1封止部材用ウエハ100Bの各第1封止部材3の第2連結部104Bと、水晶振動板用ウエハ100Aの各水晶振動板2の第2連結部14Aと、第2封止部材用ウエハ100Cの各第2封止部材4の第2連結部104Cとが、平面視で略一致する位置に設けられている。
 個片化工程(ST15)では、水晶ウエハ100の各パッケージ12の第1封止部材3を、例えば棒状の押圧部材によって押圧することにより、水晶ウエハ100から各パッケージ12を折り取って(分離させて)、パッケージ12を個片化させる。この際、パッケージ12(第1封止部材3)の第1、第2連結部103,104が設けられた箇所とは反対側の箇所を押圧することが好ましい。
 本実施の形態では、第1封止部材用ウエハ形成工程(ST11)において、第1封止部材3に形成される封止側第1接合パターン321、及び接続用接合パターン35,36の各電極PVD膜が、Auからなる金属膜(Au層)となっており、各接合パターンがスパッタリングにより形成される。水晶振動板用ウエハ形成工程(ST12)において、水晶振動板2に形成される振動側第1接合パターン251、振動側第2接合パターン252、及び接続用接合パターン27,28,264,265の電極PVD膜が、Auからなる金属膜(Au層)となっており、各接合パターンがスパッタリングにより形成される。第2封止部材用ウエハ形成工程(ST13)において、第2封止部材4に形成される封止側第2接合パターン421、及び接続用接合パターン453,463の各電極PVD膜が、Auからなる金属膜(Au層)となっており、各接合パターンがスパッタリングにより形成される。
 そして、積層工程(ST14)において、各接合パターンの接合(この場合、Au-Au接合)、言い換えれば、封止部としての接合材11a,11b(封止用接合材)の形成が加圧した状態で行われる。つまり、接合材11a,11bが、加圧状態での拡散接合(加圧拡散接合)によって形成される。
 本実施の形態によれば、第1封止部材用ウエハ形成工程(ST11)、水晶振動板用ウエハ形成工程(ST12)、第2封止部材用ウエハ形成工程(ST13)において、スパッタリングによって各接合パターンを容易に形成することができる。また、積層工程(ST14)では、接合材11a,11bが加圧拡散接合(Au-Au接合)によって形成されるので、接合材11a,11bの接合力を強固なものとすることができる。
 これに加え、上述した水晶振動子10の場合と同様の効果が得られる。すなわち、図8、図9に示すように、接合材11a,11bの形成の際、接合材11a,11bの内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bは、内周縁部111a,111bと外周縁部112a,112bとの間の中間部113a,113bに比べて、密な状態で形成されるので、圧電振動を行う振動部22を封止する接合材11a,11bの気密性を向上させることができる。なお、「密な状態」で接合材が形成されているとは、接合材の内部に発生するボイドが比較的少ない状態で接合材が形成されていることを意味し、これとは逆に、接合材の内部に発生するボイドが比較的多い状態で接合材が形成されていることを、「疎な状態」で接合材が形成されていると言う。
 詳細には、図8、図9に示すように、接合材11a,11bは、平面視で、最も内側に位置する環状の内周縁部111a,111bと、最も外側に位置する環状の外周縁部112a,112bと、内周縁部111a,111bと外周縁部112a,112bとの間に位置する環状の中間部113a,113bとを備えている。内周縁部111a,111bの外周側に中間部113a,113bが隣接して設けられ、中間部113a,113bの外周側に外周縁部112a,112bが隣接して設けられている。接合材11a,11bの幅W10,W20は、30μm~60μmとなっている。内周縁部111a,111bの幅W11,W21、及び外周縁部112a,112bの幅W12,W22は、3μm~5μmとなっている。中間部113a,113bの幅W13,W23は、20μm~54μmとなっている。
 そして、接合材11a,11bの内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bは、中間部113a,113bに比べて、密な状態で形成されており、言い換えれば、接合材の内部に発生するボイドが比較的少ない状態で形成されている。逆に言えば、中間部113a,113bは、内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bに比べて、疎な状態で形成されており、接合材の内部に発生するボイドが比較的多い状態で形成されている。ここで、次のような理由によって、接合材11a,11bに、密な状態と疎な状態とが発生すると考えられる。
 上述した加圧の際、第1封止部材用ウエハ100B(第1封止部材3)が圧縮することによって、各接合パターンの内周縁部及び外周縁部には、内周縁部と外周縁部との間の中間部に比べて、大きな応力が作用する。詳細には、第1封止部材用ウエハ100B(第1封止部材3)のうち接合パターンが設けられた箇所(接合パターンが存在する箇所)は、接合パターンが設けられていない箇所(接合パターンが存在しない箇所)に比べて、加圧による圧縮量が大きくなる。このような圧縮量の違いにより、第1封止部材用ウエハ100B(第1封止部材3)のうち接合パターンが設けられた箇所に対し、接合パターンが設けられていない箇所が斜めに傾斜するように変形する。このような第1封止部材用ウエハ100B(第1封止部材3)の傾斜に起因して、接合パターンの内周縁部及び外周縁部に対し、内周縁部と外周縁部との間の中間部に比べて、大きな応力が作用する。同様に、第2封止部材用ウエハ100C(第2封止部材4)においても、各接合パターンの内周縁部及び外周縁部には、内周縁部と外周縁部との間の中間部に比べて、大きな応力が作用する。
 これにより、接合材11a,11bの形成の際、比較的大きな応力が作用する接合材11a,11bの内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bは、中間部113a,113bに比べて、密な状態で形成される。一方、比較的小さな応力しか作用しない接合材11a,11bの中間部113a,113bは、内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bに比べて、疎な状態で形成される。
 このように、接合材11a,11bに、複数(この例では、2つ)の密な状態の接合領域、具体的には、内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bが設けられるので、圧電振動を行う振動部22を封止する接合材11a,11bの気密性を向上させることができる。
 詳細には、ボイドが比較的少ない密な状態の接合領域である内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bが、環状に形成されるので、内外2重のシールによって振動部22が封止されることになる。このため、本実施の形態によれば、密な状態の接合領域が設けられていない場合や、密な状態の接合領域が環状に形成されていない場合、密な状態の環状の接合領域が1つだけ形成されている場合に比べて、接合材11a,11bの気密性を向上させることができる。特に、本実施の形態のように、接合材11a,11bのうち、パッケージ12の内外の空間(具体的には、パッケージ12の内部空間13、及びパッケージ12の外方の空間)に直接接触する領域である内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bを密な状態とすることは、少ない接合面積であってもより気密性を向上させるにあたって有効な構成となる。
 また、水晶振動板2と第1封止部材3との間のギャップ(1.00μm以下)、及び、水晶振動板2と第2封止部材4との間のギャップ(1.00μm以下)が、第1封止部材3及び第2封止部材4の厚さ(30μm~80μm)の0.1倍以下に設定されている。これにより、上述した加圧状態での接合(加圧拡散接合)の際、接合材11a,11bの内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bを、より密な状態で形成することができ、接合材11a,11bの気密性をより向上させることができる。また、第1封止部材3及び第2封止部材4を平板状に形成しているので、加工コストの低減や、構造の単純化を図ることができ、しかも、第1封止部材3、第2封止部材4及び水晶振動子10全体の剛性を確保することができる。
 なお、水晶振動板2の振動側第1接合パターン251の外周縁と、第1封止部材3の封止側第1接合パターン321との外周縁との平面視での位置が異なっていてもよい。また、水晶振動板2の振動側第2接合パターン252の外周縁と、第2封止部材4の封止側第2接合パターン421との外周縁との平面視での位置が異なっていてもよい。同様に、水晶振動板2の振動側第1接合パターン251の内周縁と、第1封止部材3の封止側第1接合パターン321との内周縁との平面視での位置が異なっていてもよい。また、水晶振動板2の振動側第2接合パターン252の内周縁と、第2封止部材4の封止側第2接合パターン421との内周縁との平面視での位置が異なっていてもよい。これらの場合、水晶振動板2の振動側第1接合パターン251の幅と、第1封止部材3の封止側第1接合パターン321の幅とが異なっていてもよい。また、水晶振動板2の振動側第2接合パターン252の幅と、第2封止部材4の封止側第2接合パターン421の幅とが異なっていてもよい。
 このようにすれば、水晶振動板2、第1封止部材3、及び第2封止部材4を積層して接合する際に発生する積層ずれ(位置ずれ)を吸収することができ、そのような積層ずれが発生したとしても、接合材11a,11bの内周縁部111a,111b及び外周縁部112a,112bを密な状態で形成することができる。なお、水晶振動板2には、第1、第2励振電極221,222や、第1、第2引出電極223,224等を設ける領域を確保する必要があるため、パターン形成の容易性や、パッケージ12の小型化等の観点からは、水晶振動板2の振動側第1接合パターン251の幅を、第1封止部材3の封止側第1接合パターン321の幅よりも小さくすることが好ましい。同様に、水晶振動板2の振動側第2接合パターン252の幅を、第2封止部材4の封止側第2接合パターン421の幅よりも小さくすることが好ましい。
 なお、第1封止部材3及び第2封止部材4を水晶で構成することによって、水晶振動板2、第1封止部材3、及び第2封止部材4の熱膨張率が同一となり、水晶振動板2、第1封止部材3、及び第2封止部材4の熱膨張差に起因するパッケージ12の変形を抑制できるので、水晶振動板2の振動部22を気密封止した内部空間13の気密性を向上させることが可能になる。また、パッケージ12の変形による歪は、連結部24を介して第1励振電極221及び第2励振電極222に伝達され、周波数変動の要因となる可能性があるが、水晶振動板2、第1封止部材3、及び第2封止部材4を全て水晶で構成することによって、そのような周波数変動を抑制することができる。
 なお、変形例1~3にかかる水晶振動子10a~10c(図10~図17参照)の製造方法についても、上述した水晶振動子10の製造方法と同様に、第1封止部材用ウエハ形成工程(ST11)と、水晶振動板用ウエハ形成工程(ST12)と、第2封止部材用ウエハ形成工程(ST13)と、積層工程(ST14)と、個片化工程(ST15)とを有する(図20参照)。ただし、変形例1~3にかかる水晶振動子10a~10cの製造方法では、第1封止部材用ウエハ形成工程(ST11)、水晶振動板用ウエハ形成工程(ST12)、及び第2封止部材用ウエハ形成工程(ST13)において、スパッタリングによって形成される各接合パターン(Auからなる金属膜(Au層))が、上述した水晶振動子10の製造方法とは異なる。
 本発明は、その精神や主旨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。
 水晶振動板の振動側第1接合パターン、振動側第2接合パターン、第1封止部材の封止側第1接合パターン、第2封止部材の封止側第2接合パターンのそれぞれの環状パターンの数は一例であって、それ以外の構成を採用してもよい。例えば、水晶振動板の振動側第1接合パターン、振動側第2接合パターン、第1封止部材の封止側第1接合パターン、第2封止部材の封止側第2接合パターンのそれぞれの環状パターンの数が、3つ以上であってもよい。また、水晶振動板の振動側第1接合パターンの環状パターンの数と、振動側第2接合パターンの環状パターンの数とが異なっていてもよい。第1封止部材の封止側第1接合パターンの環状パターンの数と、第2封止部材の封止側第2接合パターンの環状パターンの数とが異なっていてもよい。
 また、各環状パターンの内周縁及び外周縁の少なくとも一方に複数の凸部(突出部)を設けてもよい。図21に示す変形例4では、水晶振動板2の振動側第1接合パターン251及び第1封止部材3の封止側第1接合パターン321の各環状パターンの内周縁及び外周縁に、複数の凸部が設けられている。具体的には、水晶振動板2の振動側第1接合パターン251の内周縁及び外周縁に、矩形状の凸部251e,251fが所定の間隔で複数形成されている。凸部251e,251fは、振動側第1接合パターン251の内周縁及び外周縁の全周にわたって形成されている。また、図示はしないが、第1封止部材3の封止側第1接合パターン321の内周縁及び外周縁にも、振動側第1接合パターン251の凸部251e,251fと対応する位置に、同様の凸部が形成されている。このような複数の凸部を設けることによって、接合材11aの内周縁部111a及び外周縁部112a(図9参照)に凸部が形成されるので、接合材11aの内周縁部111a及び外周縁部112aの長さを大きく確保することができ、接合材11aの接合強度を向上させることができる。
 なお、水晶振動板2の振動側第1接合パターン251及び第1封止部材3の封止側第1接合パターン321の各環状パターンの内周縁または外周縁にのみ、複数の凸部を設けてもよい。凸部251e,251fの形状は、矩形状に限らず、三角形状であってもよいし、あるいは、円弧状であってもよい。また、水晶振動板2の振動側第2接合パターン252及び第2封止部材4の封止側第2接合パターン421の各環状パターンの内周縁や外周縁にも、同様に、複数の凸部を設ける構成としてもよい。さらには、各環状パターンの内周縁や外周縁の一部分にのみ、複数の凸部を設ける構成としてもよい。
 また、スリットの形状を環状以外の形状としてもよく、水晶振動板の振動側第1接合パターン、振動側第2接合パターン、第1封止部材の封止側第1接合パターン、第2封止部材の封止側第2接合パターンのそれぞれのパターンの一部にのみ、スリットを設ける構成としてもよい。つまり、それぞれのパターンの一部にのみスリットが設けられ、残りの部分にはスリットが設けられていない構成としてもよい。この場合、環状の封止用接合材の気密性を向上させる観点からは、それぞれのパターンのうち、パッケージ12の長辺に沿う部分にスリットを設けることが好ましい。
 以上では、本発明を水晶振動子に適用した場合について説明したが、水晶振動子以外の圧電振動デバイス(例えば水晶発振器)にも本発明を適用することが可能である。
 ここで、上述した水晶振動子10では、電極間の導通を図るための貫通孔(第1~第3貫通孔26,45,46)が、接合材11a,11bの内周側に設けられていたが、水晶発振器では、同様の貫通孔が、接合材11a,11bの外周側に設けられる場合がある。このような水晶発振器(変形例5)について、図22、図23を参照して説明する。
 図22に示すように、水晶振動板2の一主面211には、4つ貫通孔291~294が、振動側第1接合パターン251(環状パターン)の外周側に設けられている。貫通孔291~294の外周囲には、接続用接合パターン291a~294aが形成されている。また、水晶振動板2の一主面211には、振動側封止部25として、振動側第1接合パターン251に加え、振動側第3接合パターン253が形成されている。振動側第3接合パターン253は、水晶振動板2の一主面211の外周縁に近接し、平面視で環状に形成されている。つまり、振動側第3接合パターン253は、振動側第1接合パターン251及び接続用接合パターン291a~294aよりも外周側に設けられている。この振動側第3接合パターン253は、振動側第1接合パターン251と同一のプロセスで形成することが可能である。なお、図示はしないが、振動側第3接合パターン253と同様の環状パターンが、水晶振動板2の振動側第2接合パターン252の外周側、第1封止部材3の封止側第1接合パターン321の外周側、及び、第2封止部材4の封止側第2接合パターン421の外周側にも形成されている。
 そして、図23に示すように、第1封止部材3と水晶振動板2とを接合するときには、上述の環状パターン同士が拡散接合され、接合材18aとなる。同様に、水晶振動板2と第2封止部材4とを接合するときには、上述の環状パターン同士が拡散接合され、接合材18bとなる。接合材18a,18bは、平面視で、水晶発振器のパッケージ12の外周縁に近接し、平面視で環状に形成されている。つまり、接合材18a,18bは、接合材11a,11bよりも外周側に設けられている。
 本変形例では、接合材18a,18bは、上述した接合材11a,11bと同様に、圧電振動を行う振動部22を封止する環状の封止部(封止用接合材)として設けられており、圧電振動を行う振動部22が、内周側の接合材11a,11bと、外周側の接合材18a,18bとによって、2重に封止されている。そして、上述した接合材11a,11bと同様に、接合材18a,18bの内周縁部及び外周縁部が、内周縁部と外周縁部との間の中間部に比べて、密な状態で形成されている。これにより、接合材11a,11bの内周縁部及び外周縁部と、接合材18a,18bの内周縁部及び外周縁部とが、環状に形成されているので、4重のシールによって振動部22が封止されることになる。このように、本変形例によれば、密な状態の環状の接合領域を増加させることができ、振動部22の気密性をより一層向上させることができる。
 また、第1部材としての水晶振動板にATカット水晶を用いたが、これに限定されるものではなく、ATカット水晶以外の水晶を用いてもよい。また、第2部材としての第1封止部材及び第2封止部材にATカット水晶を用いたが、これに限定されるものではなく、ATカット水晶以外の水晶や、水晶以外の脆性材料(例えばガラス等)を用いてもよい。
 また、以上では、第1封止部材及び第2封止部材によって水晶振動板を挟む構成のサンドイッチ構造の圧電振動デバイスに本発明を適用した場合について説明したが、その他の構造の圧電振動デバイスにも本発明を適用することが可能である。例えば、ベース(第1部材)と、リッド(第2部材)とによって形成された内部空間に圧電振動片が収容された構成の圧電振動デバイスに対しても、本発明を適用することが可能である。この場合、ベース(第1部材)を底部の外周部に環状の壁部が設けられた箱型形状とし、環状の壁部の上面に第1金属膜を形成し、リッド(第2部材)の下面に環状の第2金属膜を形成し、第1金属膜及び第2金属膜を接合することによって、環状の封止用接合材を形成すればよい。なお、リッドは、平板状のものであってもよいし、平板状の部材の外周部に環状の壁部が設けられたキャップ状のものであってもよい。
 また、以上では、第1封止部材用ウエハと、水晶振動板用ウエハと、第2封止部材用ウエハとを積層することによって、水晶ウエハを形成し、当該水晶ウエハを個片化することによって、複数の水晶振動デバイスのパッケージを製造する製造方法について説明したが、これ以外の製造方法にも本発明を適用することが可能である。
 また、接合材11a,11b等の封止用接合材の外縁形状及び内縁形状を八角形としたが、これに限定されるものではなく、封止用接合材の外縁形状及び内縁形状を、例えば、矩形としてもよく、あるいは五角形や六角形等といった五角形以上の任意の多角形としてもよい。また、多角形に限られず、封止用接合材の外縁形状及び内縁形状を、湾曲部を含むような形状としてもよい。
 また、接合材11a,11b等の封止用接合材がパッケージ12の外周縁に対し、所定の間隔を隔てて配置されたが、パッケージ12の外周縁まで封止用接合材を形成するようにしてもよい。
 また、外部電極端子を、一外部電極端子431及び他外部電極端子432の2端子としたが、これに限定されるものではなく、外部電極端子を、例えば、4端子や、6端子、8端子等といった任意の数の端子としてもよい。
 本発明は、環状の封止用接合材によって圧電振動を行う振動部が気密封止された水晶振動子、水晶発振器等の圧電振動デバイス、及びそのような圧電振動デバイスの製造方法に利用可能である。
 10  水晶振動子
 11a,11b  接合材(封止用接合材)
 111a,111b  内周縁部
 112a,112b  外周縁部
 113a,113b  中間部
 12  パッケージ
 13  内部空間
 2  水晶振動板(第1部材)
 22  振動部
 221  第1励振電極
 222  第2励振電極
 251  振動側第1接合パターン(第1金属膜)
 252  振動側第2接合パターン(第1金属膜)
 3  第1封止部材(第2部材)
 321  封止側第1接合パターン(第2金属膜)
 4  第2封止部材(第2部材)
 421  封止側第2接合パターン(第2金属膜)
 

Claims (11)

  1.  第1部材に環状に形成された第1金属膜と、第2部材に環状に形成された第2金属膜とが接合されることによって、環状の封止用接合材が形成され、前記封止用接合材によって圧電振動を行う振動部が気密封止された圧電振動デバイスであって、
     前記封止用接合材の内周縁部及び外周縁部は、前記内周縁部と前記外周縁部との間の中間部に比べて、密な状態で形成されていることを特徴とする圧電振動デバイス。
  2.  請求項1に記載の圧電振動デバイスにおいて、
     前記第1、第2金属膜は、環状のスリットによって、それぞれ内周側金属膜及び外周側金属膜に分離して形成されており、
     前記封止用接合材が、内周側封止用接合材及び外周側封止用接合材に分離して形成されることを特徴とする圧電振動デバイス。
  3.  請求項1に記載の圧電振動デバイスにおいて、
     前記第1金属膜は、環状のスリットによって、内周側金属膜及び外周側金属膜に分離して形成されており、
     前記封止用接合材が、内周側封止用接合材及び外周側封止用接合材に分離して形成されることを特徴とする圧電振動デバイス。
  4.  請求項1に記載の圧電振動デバイスにおいて、
     前記第1、第2金属膜の外周縁の位置が平面視で異なっていることを特徴とする圧電振動デバイス。
  5.  請求項1~4のいずれか1つに記載の圧電振動デバイスにおいて、
     当該圧電振動デバイスは、基板の一主面に第1励振電極が形成され、前記基板の他主面に前記第1励振電極と対になる第2励振電極が形成された圧電振動板と、前記圧電振動板の前記第1励振電極を覆う第1封止部材と、前記圧電振動板の前記第2励振電極を覆う第2封止部材とを備えており、
     前記第1封止部材と前記圧電振動板との間、及び、前記圧電振動板と前記第2封止部材との間には、前記封止用接合材がそれぞれ介在される構成になっていることを特徴とする圧電振動デバイス。
  6.  請求項5に記載の圧電振動デバイスにおいて、
     前記第1、第2封止部材は、厚さが30μm~80μmの脆性材料で形成され、
     前記第1封止部材と前記圧電振動板との間のギャップ、及び、前記圧電振動板と前記第2封止部材との間のギャップが、前記第1、第2封止部材の厚さの0.1倍以下に設定されていることを特徴とする圧電振動デバイス。
  7.  第1部材に環状に形成された第1金属膜と、第2部材に環状に形成された第2金属膜とが接合されることによって、環状の封止用接合材が形成され、前記封止用接合材によって圧電振動を行う振動部が気密封止された圧電振動デバイスの製造方法であって、
     前記第1、第2金属膜は、ともにAuからなる金属膜であって、スパッタリングにより形成され、
     前記封止用接合材の形成が、加圧した状態で行われることを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。
  8.  請求項7に記載の圧電振動デバイスの製造方法において、
     前記第2部材は、厚さが30~80μmの脆性材料で形成され、
     前記第1、第2部材の間のギャップが、前記第2部材の厚さの0.1倍以下に設定されていることを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。
  9.  請求項7または8に記載の圧電振動デバイスの製造方法において、
     前記第1、第2金属膜のいずれか一方は、環状のスリットによって、内周側金属膜及び外周側金属膜に分離して形成されており、
     前記封止用接合材が、内周側封止用接合材及び外周側封止用接合材に分離して形成されることを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。
  10.  請求項7または8に記載の圧電振動デバイスの製造方法において、
     前記第1、第2金属膜は、環状のスリットによって、それぞれ内周側金属膜及び外周側金属膜に分離して形成されており、
     前記封止用接合材が、内周側封止用接合材及び外周側封止用接合材に分離して形成されることを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。
  11.  請求項7~10のいずれか1つに記載の圧電振動デバイスの製造方法において、
     前記圧電振動デバイスは、基板の一主面に第1励振電極が形成され、前記基板の他主面に前記第1励振電極と対になる第2励振電極が形成された圧電振動板と、前記圧電振動板の前記第1励振電極を覆う第1封止部材と、前記圧電振動板の前記第2励振電極を覆う第2封止部材とを備えており、
     前記第1封止部材と前記圧電振動板との間、及び、前記圧電振動板と前記第2封止部材との間には、前記封止用接合材がそれぞれ形成されることを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。
     
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