JP2017059918A - Crystal resonator and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種の振動モードからなる水晶振動片を有する振動体と、この振動体を封止する一対の封止体とからなる水晶振動子及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a quartz crystal resonator including a vibrating body having a crystal vibrating piece having various vibration modes and a pair of sealing bodies that seal the vibrating body, and a method for manufacturing the same.
従来の一般的な水晶振動子は、所定の振動モード及び形状からなる水晶振動片と、この水晶振動片を収容するセラミック製のケース及び前記水晶振動片を封止する金属製の蓋体とによって形成されている。前記水晶振動片は、振動腕部を保持する基端部が前記ケース内に設けられている電極部に導電性の接合剤を介して電気的に接続される。 A conventional general crystal resonator includes a crystal resonator element having a predetermined vibration mode and shape, a ceramic case that accommodates the crystal resonator element, and a metal lid that seals the crystal resonator element. Is formed. In the quartz crystal resonator element, a base end portion that holds a vibrating arm portion is electrically connected to an electrode portion provided in the case via a conductive bonding agent.
一方、前記水晶振動片を水晶ウェハからエッチング等によって形成された振動体と、この振動体を挟持することによって前記水晶振動片を封入する一対のウェハ状の封止体とを一体的に形成するウェハレベルパッケージによって製造された水晶振動子が知られている。 On the other hand, a vibrating body formed by etching or the like from the quartz crystal wafer and a pair of wafer-like sealing bodies that enclose the quartz vibrating piece are formed integrally by sandwiching the vibrating body. A crystal resonator manufactured by a wafer level package is known.
特許文献1,2には上記ウェハレベルパッケージによって形成された水晶振動子が開示されている。このウェハレベルパッケージによる水晶振動子は、各種振動モードの水晶振動片及びこの水晶振動片を囲うようにして一端が支持される支持枠とからなる振動体と、前記水晶振動片を封入する一対の封止体とを水晶ウェハからエッチング等によって打ち抜き形成し、前記振動体を一対の封止体で挟み込んで積層することによって形成されている。
上記ウェハレベルパッケージによって形成される水晶振動子は、一枚の水晶ウェハから一括して大量の水晶振動子を製造できるので、製造工数及び製造コストの低廉化や水晶振動子自体の小型化及び薄型化が図られるといった利点を有したものとなっている。 Since the crystal resonator formed by the wafer level package can manufacture a large amount of crystal resonators from a single crystal wafer, the number of manufacturing steps and the manufacturing cost can be reduced, and the crystal resonator itself can be made smaller and thinner. It has the advantage of being realized.
このようなウェハレベルパッケージにあっては、振動体の支持枠に水晶振動片との電気的接続を図る内部電極が形成されるが、前記振動体を一対の封止体で挟み込んで形成されるため、前記内部電極の厚み分しか外部に露出しないこととなる。このため、外部に設けられる外部電極を介して前記内部電極との電気的接続を図る場合、従来の水晶振動子の構造では振動体の内部電極とスパッタリング等で形成された外部電極との接触部分が前記内部電極の厚みと略同じ1000Å〜2000Åほどしかないため、導通不良が発生したり、接続部分の電気抵抗値が高くなったりするなどの電気的特性に問題が生じる場合があった。 In such a wafer level package, an internal electrode for electrical connection with a crystal vibrating piece is formed on the support frame of the vibrating body, and is formed by sandwiching the vibrating body between a pair of sealing bodies. Therefore, only the thickness of the internal electrode is exposed to the outside. For this reason, when an electrical connection with the internal electrode is made via an external electrode provided outside, the contact portion between the internal electrode of the vibrator and the external electrode formed by sputtering or the like in the structure of the conventional crystal unit However, since the thickness is only about 1000 to 2000 mm which is substantially the same as the thickness of the internal electrode, there may be a problem in electrical characteristics such as poor conduction or an increase in the electrical resistance value of the connection portion.
前記内部電極の引き回しに関しては、従来であれば、基板にスルーホール配線を形成し、励振電極から延びた引出電極と外部端子を接続する方法がとられる。しかしながら、パッケージサイズが小さくなるにしたがって、スルーホールの形成が困難となる。このように、スルーホール形成の工程に時間とコストがかかると共に強度面において問題があった。 With respect to the routing of the internal electrode, conventionally, a method of forming a through-hole wiring on a substrate and connecting an extraction electrode extending from the excitation electrode and an external terminal is used. However, as the package size decreases, it becomes difficult to form a through hole. As described above, the process of forming a through hole takes time and cost, and there is a problem in strength.
振動体の封止に関しては、水晶振動片を真空に近い状態にする必要がある。このため、上記特許文献1では、封止体の一部に通気孔を予め設けておき、減圧環境下で振動体を一対の封止体で接合した後に、前記通気孔を外側から閉塞することで前記水晶振動片を気密封止している。一方、上記特許文献2では、振動体や封止体の一部に通気孔を設け、前記封止体で振動体を接合した後に、前記通気孔を半田やスズ等で閉塞している。しかしながら、ウェハ状の振動体や封止体に対して直接通気孔を開設しようとすると、変形やクラック等が生じるといった問題があった。また、前記通気孔を後から閉塞させるための部材が必要となるなど、別途材料費や工数がかかるといった問題があった。
Regarding sealing of the vibrating body, it is necessary to make the crystal vibrating piece close to a vacuum. For this reason, in
また、従来のウェハレベルパッケージの製造工程にあっては、振動体及び一対の封止体をダイシングで小片に分割した後に端子形成を行い、外部電極によって振動体と封止体との導通を確保する際、ダイシングによるクラックや汚れあるいはダイシングカスによって、真空引き用の通気路や振動体と外部端子との導通部分が目詰まりするなど端子形成の際の真空度の確保が難しく、導通不良が起こりやすいといった問題がある。また、パッケージが小片に分割されてしまうため、後工程(スパッタリング、周波数調整)を小片で行う必要があり、製造工数が増加するといった問題もあった。 In addition, in the conventional wafer level package manufacturing process, the vibrating body and the pair of sealing bodies are divided into small pieces by dicing, and terminals are formed, and conduction between the vibrating body and the sealing body is ensured by external electrodes. When forming the terminal, it is difficult to secure the degree of vacuum when forming the terminal, such as clogging of the air passage for vacuuming or the conductive part between the vibrating body and the external terminal due to cracks, dirt or dicing residue due to dicing. There is a problem that it is easy. Further, since the package is divided into small pieces, it is necessary to perform the post-process (sputtering, frequency adjustment) with the small pieces, which increases the number of manufacturing steps.
そこで、本発明の目的は、各種の振動モードからなる水晶振動片を有する振動部を一対の封止体によって容易且つ確実に気密封止することができると共に、前記水晶振動片と外部との電気的接続の向上化を図ることのできる水晶振動子及びその製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to easily and reliably hermetically seal a vibrating portion having a quartz crystal vibrating piece having various vibration modes with a pair of sealing bodies, and to electrically connect the quartz vibrating piece and the outside. It is an object of the present invention to provide a crystal resonator and a method of manufacturing the same that can improve the general connection.
上記課題を解決するために、本発明の水晶振動子は、水晶振動片とこの水晶振動片の少なくとも一端を支持する支持枠とからなる振動体と、前記支持枠の上下面にそれぞれ接合される当接面及び内側に凹部を有する一対の封止体とを有し、前記支持枠の上下面にそれぞれに形成される導電層を介して前記一対の封止体の当接面が接合され、接合された前記振動体及び一対の封止体の側面に露出する前記導電層の側面を覆うようにして外部電極が被覆形成される水晶振動子であって、前記導電層の側面から上面及び下面の一端を露出するようにして前記一対の封止体の当接面を接合し、この導電層の側面から上面及び下面の一端を被覆するようにして前記外部電極が形成されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a crystal resonator according to the present invention is bonded to a vibrating body including a crystal vibrating piece and a support frame that supports at least one end of the crystal vibrating piece, and an upper surface and a lower surface of the support frame. A pair of sealing bodies having a contact surface and a concave portion on the inside, and the contact surfaces of the pair of sealing bodies are bonded to the upper and lower surfaces of the support frame via conductive layers formed respectively. A quartz resonator in which an external electrode is formed so as to cover the side surfaces of the conductive layer exposed on the side surfaces of the bonded vibrating body and the pair of sealing bodies, and includes an upper surface and a lower surface from the side surfaces of the conductive layer. The contact surfaces of the pair of sealing bodies are bonded so as to expose one end of the conductive layer, and the external electrode is formed so as to cover one end of the upper surface and the lower surface from the side surface of the conductive layer. To do.
本発明の水晶振動子の製造方法は、水晶振動片及びこの水晶振動片の少なくとも一端を支持する支持枠からなる振動体を集合振動基板に複数形成する工程と、前記支持枠の上下面にそれぞれ接合される当接面と内側に凹部とを有する封止体を一対の集合封止基板に複数形成する工程と、前記集合振動基板に形成された各振動体の対向する一対の側面及び前記一対の集合封止基板に形成された各封止体の対向する一対の側面に沿ってそれぞれ貫通孔を設ける工程と、前記集合振動基板の上下面に前記一対の集合封止基板を位置合わせし、前記集合振動基板に形成された各振動体の支持枠と前記一対の集合封止基板に形成された各封止体の当接面とを導電層を介して接合する工程と、前記貫通孔の内壁面に沿って、前記集合振動基板に形成された各振動体の対向する一対の側面及び前記一対の集合封止基板に形成された各封止体の対向する一対の側面に外部電極を形成する工程と、前記接合された集合振動基板及び集合封止基板を所定方向にダイシングして個々の水晶振動子に分割する工程とを備えることを特徴とする。 The method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention includes a step of forming a plurality of vibrators on a collective vibration substrate including a crystal vibrating piece and a support frame that supports at least one end of the crystal vibrating piece, respectively on the upper and lower surfaces of the support frame. A step of forming a plurality of sealing bodies having a contact surface to be joined and a concave portion on the inside thereof on a pair of collective sealing substrates, a pair of opposing side surfaces of each vibrating body formed on the collective vibration substrate, and the pair A step of providing through holes along a pair of opposing side surfaces of each sealing body formed on the assembly sealing substrate, and positioning the pair of assembly sealing substrates on the upper and lower surfaces of the assembly vibration substrate, Bonding a support frame of each vibrating body formed on the collective vibration substrate and a contact surface of each sealing body formed on the pair of collective sealing substrates via a conductive layer; and Along the inner wall surface, formed on the collective vibration substrate Forming an external electrode on a pair of opposing side surfaces of the vibrating body and a pair of opposing side surfaces of each sealing body formed on the pair of collective sealing substrates; and the joined collective vibration substrate and collective sealing And a step of dicing the substrate in a predetermined direction to divide the substrate into individual crystal resonators.
本発明の水晶振動子によれば、振動体と一対の封止体とを導電層を介して接合させる際、前記導電層の側面及び上下面の一端が露出することで、この露出した部分を外部電極の電気的な接続面とすることができる。これによって、小型化及び薄型化が進む水晶振動子の外部電極形成が容易になると共に、前記振動体に対して良好な導電性を得ることができる。 According to the crystal resonator of the present invention, when the vibrating body and the pair of sealing bodies are bonded via the conductive layer, the side surface of the conductive layer and one end of the upper and lower surfaces are exposed, so that the exposed portion is It can be an electrical connection surface of the external electrode. This facilitates the formation of external electrodes for crystal resonators that are becoming smaller and thinner, and provides good conductivity for the vibrator.
また、前記振動体と一対の封止体とを接合する導電層に通気路を設けた場合にあっては、振動体や一対の封止体に孔部を設けるような加工を要することなく、一対の封止体によって接合された凹部内の空気を外部に抜くことができる。また、前記振動体及び封止体の一側面において前記通気路の一端部を閉塞することで、前記振動体や封止体に変形やクラック等を生じさせることなく、容易且つ確実に振動体を気密封止することができる。 In addition, in the case where a ventilation path is provided in the conductive layer that joins the vibrating body and the pair of sealing bodies, without requiring processing such as providing holes in the vibrating body or the pair of sealing bodies, The air in the recessed part joined by a pair of sealing bodies can be extracted outside. Further, by closing one end portion of the air passage on one side surface of the vibrating body and the sealing body, the vibrating body can be easily and reliably formed without causing deformation or cracking in the vibrating body or the sealing body. It can be hermetically sealed.
本発明の水晶振動子の製造方法によれば、複数の振動体が形成される集合振動基板と、複数の封止体が形成される集合封止基板とによって、複数の水晶振動子を一括して形成することができる。また、前記集合振動基板に形成された各振動体の対向する一対の側面及び前記一対の集合封止基板に形成された各封止体の対向する一対の側面に沿ってそれぞれ貫通孔を設け、この貫通孔の内壁面に沿ってスパッタリングを施すことで、外部電極を一括して形成することができる。 According to the method for manufacturing a crystal resonator of the present invention, a plurality of crystal resonators are collectively formed by a collective vibration substrate on which a plurality of vibration bodies are formed and a collective sealing substrate on which a plurality of sealing bodies are formed. Can be formed. In addition, through holes are provided along a pair of opposing side surfaces of each vibrating body formed on the collective vibration substrate and a pair of opposing side surfaces of each sealing body formed on the pair of collective sealing substrates, By performing sputtering along the inner wall surface of the through hole, the external electrodes can be collectively formed.
また、前記集合振動基板と一対の集合封止基板とを接合させるための導電層の一部に通気路を設けておくことで、減圧環境下での気密封止作業を確実且つ容易にすることができる。 In addition, by providing an air passage in a part of the conductive layer for joining the collective vibration substrate and the pair of collective sealing substrates, the hermetic sealing operation in a reduced pressure environment is surely and easily performed. Can do.
以下、本発明の水晶振動子の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1乃至図6は、第1実施形態の水晶振動子11を示したものである。この水晶振動子11は、ウェハ状の振動体12と、この振動体12を表裏両面から挟み込んで封止する一対のウェハ状の封止体13,14との三層構造によって構成されている。この水晶振動子11は、後述するように所定のカット角で形成された水晶ウェハをエッチング及びダイシングすることによって、前記振動体12及び一対の封止体13,14を形成し、減圧環境下においてそれぞれが所定厚みの導電性の金属膜からなる導電層30を介して溶接接合されている。
Hereinafter, embodiments of the crystal resonator of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 6 show the
前記水晶ウェハは、電気軸をX軸、機械軸をY軸、光軸をZ軸とした水晶原石の直交座標系において、Z軸平面から約1°X軸回転させたカット角で板状に薄くスライスすることによって形成される。そして、この水晶ウェハに対してフォトリソ工程によってマスクパターンを形成し、水晶エッチングを施すことによって、基部18と、この基部18から平行に延びる一対の振動腕部19とからなる音叉型の水晶振動片15と、この水晶振動片15の外周を取り囲む四角形状の支持枠16と、この支持枠16の一端と前記基部18の一端とを連結する連結部17とからなる振動体12が形成される。前記振動腕部19は、厚みが50〜200μmで、振動周波数に応じて長さ及び幅が設定される。また、一対の封止体13,14も同様に、エッチングによって、四角形状の当接面21と、前記水晶振動片15を収容するための凹部23が形成される。なお、前記振動体12及び一対の封止体13,14の形状は、微細加工に適したレーザやパウダービームを用いた切断や打ち抜きによって形成することもできる。
The quartz wafer is shaped like a plate with a cut angle obtained by rotating the X axis about 1 ° from the Z axis plane in an orthogonal coordinate system of the rough crystal with the X axis as the electrical axis, the Y axis as the mechanical axis, and the Z axis as the optical axis. It is formed by thinly slicing. Then, a mask pattern is formed on the crystal wafer by a photolithography process, and crystal etching is performed, so that a tuning-fork type crystal vibrating piece including a
前記振動体12及び一対の封止体13,14の接合は、支持枠16の両面及び一対の当接面21の各全周面に形成された導電層30同士を当接した後、溶着することによって行われる。
The vibrating
本実施形態では、図1乃至図6に示したように、前記一対の封止体13,14の少なくとも一の側面13a,14aを振動体12に向かうように内側に向けて傾斜させた。これによって、前記側面13a,14a以外の他の側面を前記振動体12の支持枠16の側面に合わせて接合した際、前記封止体13の側面13a側には、導電層30の側面30aと、上面30bの一端を露出させることができる。また、前記封止体14の側面14a側には、導電層30の側面30aと、下面30cの一端を露出させることができる。その結果、図3及び図4に示したように、水晶振動子11の外周面に沿って一対の外部電極25a,25bをスパッタリング等によって形成する際、前記導電層30の側面30aから上面30b又は下面30cの一端に沿って被覆させることができる。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 to 6, at least one
前記導電層30の側面30aは、導電層30を形成する金属材料の厚みに依存するため、この厚み分だけでは外部電極25a,25bとの電気的接続が十分ではないが、前記封止体13,14の一部の側面13a,14aを傾斜させることによって、導電層30の上面30b及び下面30cの一端についても電気的接続面とすることが可能となった。これによって、外部電極25a,25bと導電層30との接触面積が増し、電気的な接触不良を防止することができると共に、この導電層30と電気的に接続される水晶振動片15に安定した電力を供給することができる。また、前記外部電極25a,25bと電気的な接合部分が導電層30の側面30aから上面30b及び下面30cの一端に広がるので、接合部分の電気抵抗が低減し、水晶振動片15における等価直列抵抗の低減効果も得られる。
Since the
前記一対の封止体13,14は、図8に示すように、一対の集合封止基板43,44からウェットエッチングによって抜き加工をする際に、エッチング速度の異方性を利用することができる。このエッチング速度の異方性によって、エッチングの深さ方向に対して傾斜した側面13a,14aを形成することができる。このウェットエッチングは、前記封止体13,14の傾斜したい側面に対して行えばよく、他の側面については、ダイシングによって切断することができる。
As shown in FIG. 8, the pair of sealing
前記ウェットエッチングによって傾斜加工した側面13a,14aに沿うようにスパッタリング、メッキあるいはハンダ等を施すことによって外部電極25a,25bを形成することができる。
The
前記導電層30は、一対の外部電極25a,25bと振動体12内の水晶振動片15に形成される一対の励振電極との電気的接続を図るための内部電極として形成されている。図5は前記内部電極の構成例を示したものであり、図6は前記内部電極の断面構成を示したものである。ここで、図5(a)は振動体12の支持枠16の上面と、この上面に対向する封止体13の当接面21とを見開きで示したものであり、図5(b)は振動体12の支持枠16の下面と、この下面に対向する封止体14の当接面21とを見開きで示したものである。前記振動体12における水晶振動片15の表面には、基部18から一対の振動腕部19にかけて一対の励振電極31a,31bがパターン形成されている。なお、この実施形態では支持枠16の上下面及びこの上下面に接合される一対の封止体13,14の各当接面21の両方に、それぞれ導電層30を設けているが、一対の封止体13,14のそれぞれの当接面21に形成される導電層30は支持枠16及び外部電極25a,25bとの接合に寄与するものであるので、前記導電層30は少なくとも支持枠16の上下面に形成されていればよい。
The
前記水晶振動片15を囲う支持枠16の上面には、前記それぞれの励振電極31a,31bと対応する第1の内部電極32a,第2の内部電極32bが支持枠16の一対の対向する側面に沿って設けられる絶縁部34を隔てて形成されている(図5(a))。なお、前記第2の内部電極32bは、支持枠16の一方の側面16bに露出させるためだけに設けられる。
A first
一方、前記支持枠16の裏面には、前記励振電極31a,31bと対応する第1の内部電極32a,第2の内部電極32bが支持枠16の一対の対向する側面に沿って設けられる絶縁部34を隔てて形成されている(図5(b))。なお、前記第1の内部電極32aは、支持枠16の他方の側面16aに露出させるためだけに設けられる。
On the other hand, on the back surface of the
図5(a)に示したように、前記支持枠16の表面に対応する封止体13の当接面21には、この支持枠16の表面に形成されている第1の内部電極32a,第2の内部電極32bと面対称となるような第1の内部電極33a,第2の内部電極33bがパターン形成される。また、図5(b)に示したように、前記支持枠16の裏面に対応する封止体14の当接面21には、支持枠16の裏面に形成されている第1の内部電極32a,第2の内部電極32bと面対称となるような第1の内部電極33a,第2の内部電極33bがパターン形成される。
As shown in FIG. 5A, the first
図7は、上記封止体13,14の他の実施形態を示したものである。この実施形態の水晶振動子は、封止体13,14の外形サイズを支持枠16よりも小さく形成することによって、側面13a,14a側に段差を有した状態で積層したものである。このような段差を設けたことで、前記導電層30の側面30aから上面30b及び下面30cの一端に接するようにして一対の外部電極25a,25bを被覆形成することができる。
FIG. 7 shows another embodiment of the sealing
振動体12と一対の封止体13,14との積層構造において、外周面に露出する導電層30の側面30aだけで外部電極25a,25bとの電気的接続を図ろうとすると、十分な導電性が得られないが、上記図1乃至図7に示したような構成にすることによって、外部電極25a,25bから導電層30を経て水晶振動片15の励振電極に至る間の導電性を向上させることが可能となる。また、前記一対の外部電極25a,25bと導電層30との機械的な接合強度が高まるので、外部からの衝撃や外部環境等による導電不良や導通不良なども起こり難くなる。
In the laminated structure of the vibrating
図8及び図9は、上記実施形態の水晶振動子11の製造方法を示したものである。この水晶振動子11は、複数の振動体12が形成される集合振動基板42と、複数の封止体13,14が形成される一対の集合封止基板43,44とによって形成される。
8 and 9 show a method for manufacturing the
前記集合振動基板42には、四角形状の支持枠16と、この支持枠16の内側に連結部17を介して延びる音叉型の水晶振動片15とからなる振動体12が複数配列される。前記それぞれの振動体形成領域は、フォトリソ工程によって形成されたマスクパターンを介して水晶エッチングを施すことによって打ち抜き形成されると共に、前記水晶振動片15の表面に一対の励振電極が形成され、前記支持枠16の表裏面には前記一対の励振電極と電気的に接続される内部電極がパターン形成される。
On the
一方、一対の集合封止基板43,44には、前記支持枠16に対応する当接面21と、この当接面21の内部を所定の深さにエッチングして形成した凹部23とからなる封止体13,14が複数配列される。前記それぞれの封止体形成領域は、フォトリソ工程によって形成されたマスクパターンを介して水晶エッチングを施すことによって打ち抜き形成されている。
On the other hand, the pair of
また、前記集合振動基板42に形成される各支持枠16及び一対の集合封止基板43,44に形成される各当接面21の対向する辺の外側に沿って所定幅の貫通孔45がそれぞれ形成される。この貫通孔45は、積層された振動体12及び一対の封止体13,14の外周面に沿って外部電極25a,25bを形成するために設けられるものである。前記外部電極25a,25bは、スパッタリングによって形成される。
Further, through
図9は、真空度が1.0×10Pa以下の減圧環境下での製造工程を示したものである。このような減圧環境の下で図9(a)に示すように、前記支持枠16の両面と一対の当接面21とが重なるように位置合わせし、集合振動基板42を一対の集合封止基板43,44で挟み込むようにして積層し、導電層30を介して溶接接合する。なお、前記導電層30は、図5及び図6に示したように、一対の内部電極によってパターン形成されるが、ここではそれぞれの内部電極の形状を省略して示す。
FIG. 9 shows a manufacturing process in a reduced pressure environment with a degree of vacuum of 1.0 × 10 Pa or less. Under such a reduced pressure environment, as shown in FIG. 9 (a), both the
次に、図9(b)に示すように、前記積層された前記集合振動基板42及び一対の集合封止基板43,44の共通する貫通孔45に対してスパッタリングを施すことによって、支持枠16及び当接面21に沿って形成されている導電層30の側面及び上面あるいは下面の一端と電気的に接続される一対の外部電極25a,25bを形成する。この外部電極25a,25bを形成することによって、水晶振動片15を気密状態で封止することができる。
Next, as shown in FIG. 9B, the
最後に、前記集合振動基板42及び一対の集合封止基板43,44の積層体をダイシングライン46に沿ってダイシングすることで、図3に示した三層構造の水晶振動子11を一括して複数製造することができる。
Finally, by dicing the laminated body of the
次に、第2実施形態の水晶振動子51の実施形態を図10乃至図14に基づいて説明する。この実施形態は、振動体12に形成されている導電層30の少なくとも一箇所に、水晶振動片15が収容される凹部23を開放するスリット状の通気路22を形成したものである。図12及び図13に示したように、前記通気路22は、前記振動体12及び一対の封止体13,14の一対の対向する側面に設けられる外部電極25a,25bのうち一方の外部電極25aによって閉塞される。
Next, an embodiment of the
次に、前記水晶振動子51における導電層30の構成例を図14に示す。この実施形態では、振動体12の表面側の支持枠16に形成される第1の内部電極32aの一部を貫くようにスリット状の通気路22が設けられる。この通気路22は、支持枠16の水晶面の一部に筋状パターンが形成されたマスクを施して第1の内部電極32aをスパッタリングすることによって形成することができる。また、前記支持枠16の表面に第1の内部電極32aを形成するための薄膜状の金属材料を一様に形成しておいて、後からその金属材料の一部をスリット状に除去することによって形成することもできる。なお、前記通気路22は、前記振動体12を一対の封止体13,14によって封止した際にその一部が解放可能な位置であれば、前記支持枠16に形成される第1の内部電極32a,第2の内部電極32bあるいは当接面21に形成される内部電極33a,33bのどの位置に設けてもよく、また、複数設けてもよい。
Next, a configuration example of the
前記通気路22を設けることで、振動体12と一対の封止体13,14とを接合した際に、水晶振動片15が封止されている凹部23から外部に通じる空気の通り道を確保することができ、これによって、前記凹部23内を減圧させることができる。この減圧の下、図12に示したように、前記通気路22を外側から塞ぐようにして、一対の外部電極25a,25bを形成することで、前記水晶振動片15を高減圧環境の下で封止することが可能となる。
By providing the
前記通気路22を塞ぐ外部電極25a,25bは、前述したようにスパッタリングによって形成されるため、その金属成分の一部が通気路22内に入り込んで電気的及び機械的な接合をより一層高めることができる。
Since the
本実施形態では、前記通気路22を支持枠16の表面及び裏面のいずれか一方に設けたが、両方に対向させるなどして複数形成することができる。また、図15に示すように、前記通気路22を外部電極25a,25bが形成されていない長辺側の接合面に設けてもよい。この場合は、減圧を行う際に、別の金属膜や樹脂膜等の封止体材26によって、通気路22を塞ぐようにする必要がある。
In this embodiment, although the said
この第2実施形態の水晶振動子51によれば、通気路22を振動体12と一対の封止体13,14との電気的接続を図る導電層30に形成するため、外部電極25a,25bの形成工程と同時に前記通気路22を封止することができる。これによって、気密封止をより確実に行うことができると共に、水晶振動片15に形成されている一対の励振電極との電気的特性を良好に維持することができる。
According to the
また、前記導電層30の一部に通気路22を設けたことで、前記振動体12及び一対の封止体13,14に孔開け等の加工を加えることなく、減圧環境の下で容易且つ確実に気密封止を行うことができる。これによって、水晶振動片15を気密封止する際に、前記振動体12及び一対の封止体13,14に亀裂やクラック等が生じることがないので、所定の振動特性を備えた薄型の水晶振動子を安定的に量産することができる。
Further, by providing the
図16は様々な形状の支持枠62,72を有する振動体61,71の形成例を示したものである。この振動体61,71は、支持枠62,72がそれぞれ四角形状の外周部63,73と、水晶振動片15を囲う内周部64,74とを有し、前記内周部64,74を曲面形成することによって、前記水晶振動片15を封入するスペース65,75を規制するものである。図16(a)は水晶振動片15の上端側及び下端側のスペースに余裕を持たせる一方、水晶振動片15の中央側のスペース65をすぼめたひょうたん形に形成したものであり、図16(b)は水晶振動片15の中央部との間隔に余裕を持たせ、水晶振動片15の上端側及び下端側に向けて間隔を狭くした卵形に形成したものである。なお、前記振動体61,71を挟持する一対の封止体の封止枠に対しても、同様な対応する曲面形状に形成される。
FIG. 16 shows examples of forming the vibrating
上記図16(a),(b)に示した実施形態では、いずれも支持枠62,72の内周部64,74によって、水晶振動片15を囲うスペース65,75を図1乃至図15に示した振動体12に比べて狭くすることができる。これによって、特に、支持枠62,72の四隅の面積が広く確保することができるので、水晶振動子が受ける外部からの衝撃に対する変形や破壊を有効に防止することができ、安定した振動モードを維持することができる。また、前記支持枠と重なる一対の封止枠との密接面が広がることで、接合強度が増し、気密封止をより確実に行うことができる。
In the embodiment shown in FIGS. 16A and 16B, the
11 水晶振動子
12 振動体
13,14 封止体
13a,14a 側面
15 水晶振動片
16 支持枠
16a,16b 側面
17 連結部
18 基部
19 振動腕部
21 当接面
22 通気路
23 凹部
25a,25b 外部電極
26 封止部材
30 導電層
30a 側面
30b 上面
30c 下面
31a,31b 励振電極
32a,33a 第1の内部電極
32b,33b 第2の内部電極
34 絶縁部
42 集合振動基板
43,44 集合封止基板
45 貫通孔
46 ダイシングライン
51 水晶振動子
61,71 振動体
62,72 支持枠
63,73 外周部
64,74 内周部
65,75 スペース
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記支持枠の上下面にそれぞれ接合される当接面及び内側に凹部を有する一対の封止体とを有し、前記支持枠の上下面にそれぞれに形成される導電層を介して前記一対の封止体の当接面が接合され、接合された前記振動体及び一対の封止体の側面に露出する前記導電層の側面を覆うようにして外部電極が被覆形成される水晶振動子であって、
前記導電層の側面から上面及び下面の一端を露出するようにして前記一対の封止体の当接面を接合し、この導電層の側面から上面及び下面の一端を被覆するようにして前記外部電極が形成されることを特徴とする水晶振動子。 A vibrating body comprising a quartz crystal vibrating piece and a support frame that supports at least one end of the quartz crystal vibrating piece;
A pair of sealing bodies each having a contact surface joined to the upper and lower surfaces of the support frame and a concave portion on the inner side, and the pair of sealing members formed on the upper and lower surfaces of the support frame via conductive layers formed respectively. A crystal resonator in which an abutting surface of a sealing body is bonded and an external electrode is formed so as to cover a side surface of the conductive layer exposed to the side surfaces of the bonded vibrating body and a pair of sealing bodies. And
The contact surfaces of the pair of sealing bodies are joined so that one end of the upper surface and the lower surface is exposed from the side surface of the conductive layer, and the one end of the upper surface and the lower surface is covered from the side surface of the conductive layer. A crystal resonator in which an electrode is formed.
前記支持枠の上下面にそれぞれ接合される当接面と内側に凹部とを有する封止体を一対の集合封止基板に複数形成する工程と、
前記集合振動基板に形成された各振動体の対向する一対の側面及び前記一対の集合封止基板に形成された各封止体の対向する一対の側面に沿ってそれぞれ貫通孔を設ける工程と、
前記集合振動基板の上下面に前記一対の集合封止基板を位置合わせし、前記集合振動基板に形成された各振動体の支持枠と前記一対の集合封止基板に形成された各封止体の当接面とを導電層を介して接合する工程と、
前記貫通孔の内壁面に沿って、前記集合振動基板に形成された各振動体の対向する一対の側面及び前記一対の集合封止基板に形成された各封止体の対向する一対の側面に外部電極を形成する工程と、
前記接合された集合振動基板及び集合封止基板を所定方向にダイシングして個々の水晶振動子に分割する工程と、
を備えることを特徴とする水晶振動子の製造方法。 Forming a plurality of vibrators comprising a quartz crystal vibrating piece and a support frame supporting at least one end of the quartz crystal vibrating piece on the collective vibrating substrate;
Forming a plurality of sealing bodies each having a contact surface to be bonded to the upper and lower surfaces of the support frame and a concave portion on the inside thereof on a pair of collective sealing substrates;
Providing a through hole along a pair of opposing side surfaces of each vibrating body formed on the collective vibration substrate and a pair of opposing side surfaces of each sealing body formed on the pair of collective sealing substrates;
The pair of collective sealing substrates are aligned with the upper and lower surfaces of the collective vibration substrate, and a support frame of each vibrator formed on the collective vibration substrate and each sealing body formed on the pair of collective sealing substrates A step of joining the contact surface of the two through a conductive layer;
Along the inner wall surface of the through hole, a pair of opposing side surfaces of each vibrating body formed on the collective vibration substrate and a pair of opposing side surfaces of each sealing body formed on the pair of collective sealing substrates Forming an external electrode;
Dicing the joined collective vibration substrate and collective sealing substrate in a predetermined direction and dividing them into individual crystal resonators;
A method for manufacturing a crystal resonator, comprising:
前記貫通孔の内壁面に沿って、前記集合振動基板に形成された各振動体の対向する一対の側面及び前記一対の集合封止基板に形成された各封止体の対向する一対の側面に外部電極を形成し、該一対の外部電極の少なくとも一方の外部電極によって前記導電層に設けられた通気路の一端部を閉塞する工程とを備える請求項7に記載の水晶振動子の製造方法。 The step of joining the support frame of each vibrating body formed on the collective vibration substrate and the contact surface of each sealing body formed on the pair of collective sealing substrates with a conductive layer having an air passage in at least one place When,
Along the inner wall surface of the through hole, a pair of opposing side surfaces of each vibrating body formed on the collective vibration substrate and a pair of opposing side surfaces of each sealing body formed on the pair of collective sealing substrates The method for manufacturing a crystal resonator according to claim 7, further comprising: forming an external electrode, and closing one end portion of the air passage provided in the conductive layer with at least one external electrode of the pair of external electrodes.
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