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TW201301756A - 壓電元件以及壓電元件的製造方法 - Google Patents

壓電元件以及壓電元件的製造方法 Download PDF

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TW201301756A
TW201301756A TW101123352A TW101123352A TW201301756A TW 201301756 A TW201301756 A TW 201301756A TW 101123352 A TW101123352 A TW 101123352A TW 101123352 A TW101123352 A TW 101123352A TW 201301756 A TW201301756 A TW 201301756A
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Mitoshi Umeki
Ryoichi Ichikawa
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Nihon Dempa Kogyo Co
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Abstract

一種壓電元件以及其製造方法，包括壓電振動板，具有壓電振動片、框體、及一對引出電極，壓電振動片形成有一對激振電極，框體包圍壓電振動片且與壓電振動片成為一體，且包含第一與第二主面，一對引出電極從激振電極引出至框體的第一主面；第一板具有第一與第二面，且第二面接合於第一主面，第一面具有一對外部電極，第二面具有與一對外部電極形成電性連接的一對連接電極；玻璃密封材料，以環繞框體的第一主面的周緣的方式而呈環狀地配置，將第一板與框體的第一主面接合；導電性粘接劑，將一對引出電極與一對連接電極電性連接。

Description

壓電元件以及壓電元件的製造方法
本發明關於一種壓電元件的製造方法以及壓電元件，該壓電元件的製造方法在以晶圓(wafer)單位來製造蓋(lid)、基底(base)及振動片時，不會使有害氣體(gas)殘留在封裝體(package)內。
壓電元件需要進一步實現小型化。在日本專利公開公報特開2010-109528中，提出以下的技術，作為實現量產化的技術。例如，該技術是利用，從在垂直方向將包括壓電振動片的夾於具有與壓電晶圓相類似形狀的蓋晶圓及基底晶圓之間，以將此三層基板彼此接合。
在上述技術中，為了將壓電晶圓與基底晶圓的電極連接一起，電極是形成在具有可撓性的樹脂突起部的表面上。這確保經由該突起狀的電極來進行導通。另外，對壓電晶圓、蓋晶圓以及基底晶圓是以等離子(plasma)接合來進行接合。
然而，等離子接合需要大設備，希望利用簡單的方法來將壓電晶圓、蓋晶圓以及基底晶圓予以接合。另外，該簡單方法也需要確保壓電晶圓與基底晶圓的電極之間的電性連接，而且為了確保壓電元件的產品穩定性，需要在壓電元件內，將有害氣體或水分予以除去。
因此，本發明的目的在於提供如下的壓電元件的製造 方法、及壓電元件，所述壓電元件的製造方法確實地將電極之間予以電性接合，並且使壓電元件內不包含有害氣體或水分。
第一觀點的壓電元件包括：壓電振動板，具有壓電振動片、框體、及一對引出電極，所述壓電振動片形成有一對激振電極，所述框體包圍壓電振動片且與壓電振動片形成為一體，且包含第一主面與第二主面，所述一對引出電極從激振電極引出至框體的第一主面為止；第一板，具有第一面與第二面，且第二面接合於第一主面，所述第一面具有一對外部電極，所述第二面具有與一對外部電極形成電性連接的一對連接電極；第一玻璃密封材料，以環繞框體的第一主面的周緣的方式而呈環狀地配置，用以將所述第一板與所述框體的所述第一主面予以接合；以及導電性粘接劑，將一對引出電極與一對連接電極予以電性連接。
第二觀點的壓電元件的製造方法準備包括多個壓電振動板的壓電晶圓，所述壓電振動板具有壓電振動片、框體、及一對引出電極，所述壓電振動片形成有一對激振電極，所述框體包圍壓電振動片且與壓電振動片形成為一體，且包含第一主面與第二主面，所述一對引出電極從激振電極引出至框體的第一主面為止。而且，製造方法包括如下的步驟：準備第一晶圓，所述第一晶圓包含多個第一板，且在相鄰的第一板之間形成有貫通孔與側面電極，所述第一板具有第一面及第二面，所述第一面包含一對外部電極，所述第二面包含一對連接電極且處於第一面的相反側，所 述貫通孔從第一面貫通至第二面為止，所述側面電極將外部電極與連接電極電性連接于貫通孔；將第一玻璃密封材料塗布至框體和第一板的周圍的至少一個，對塗布的第一玻璃密封材料進行預煅燒；對第一玻璃密封材料進行預煅燒之後，將導電性粘接劑塗布至引出電極和連接電極的至少一個；以及第一接合步驟，在導電性粘接劑的塗布步驟之後，將壓電晶圓與第一晶圓予以接合。
根據本發明第一觀點的壓電元件，因為不包含有害氣體或水分，故會高度穩定地振動或振盪。根據本發明第二觀點的製造方法，確保電極之間的電性連接，並且使壓電元件內不包含有害氣體或水分。
以下，一面參照附圖，一面對本發明的各實施方式進行說明。
在以下的各實施方式中，使用具有厚度剪力振動模式的AT切割的水晶振動片作為壓電振動片。此處，AT切割的水晶振動片的主面(XZ面)相對於結晶軸(XYZ)的Y軸，以X軸為中心，從Z軸向Y軸方向傾斜35度15分。因此，在第一實施方式中，將第一壓電元件100的長度方向作為X軸方向，將第一壓電元件100的高度方向作為Y'軸方向，將與X軸方向及Y'軸方向垂直的方向作為Z'軸來進行說明。以下，在第二實施方式、第三實施方式中也相同。
一面參照圖1及圖2A、圖2B及圖2C，一面對第一 壓電元件100的整體構成進行說明。
圖1是從第一壓電元件100的第一蓋12側所見的已分割的狀態的立體圖，圖2A是第一水晶框架(frame)10、第一基底11、以及第一蓋12經接合之後的圖1的A-A'剖面圖，圖2B是表示在第一基底11上形成有密封材料SLa時的狀態的平面圖，圖2C是圖2B的變形例，且是表示在第一基底11上形成有密封材料SLc時的狀態的平面圖。
如圖1及圖2A~C所示，第一壓電元件100包含：AT切割的第一水晶框架10、第一基底11、以及第一蓋12。第一基底11與第一蓋12包含水晶材料。另外，利用密封材料SLa來將第一水晶框架10與第一基底11予以接合，且利用密封材料SLb來將第一水晶框架10與第一蓋12予以接合。第一基底11與第一蓋12接合於第一水晶框架10，從而形成模腔(cavity)CT(參照圖2A)，模腔CT內處於真空狀態或充滿惰性氣體。
第一水晶框架10是由經AT切割的水晶材料形成。第一水晶框架10是包括-Y'軸側的水晶接合面M3與+Y'軸側的水晶接合面M4。第一水晶框架10包含水晶振動部101與外框102，該外框102將水晶振動部101予以包圍。另外，在水晶振動部101與外框102之間，形成有貫通第一水晶框架10的厚度方向的L字型的間隙部103，未形成有間隙部103的部分成為水晶振動部101與外框102的連結部109a、109b。在水晶振動部101的兩個主面上，分別形成有激振電極104a、104b(參照圖1、圖2A)。在外框102 的兩個面上，分別形成有與激振電極104a、104b連接的引出電極105a、105b(參照圖1)。
而且，在第一水晶框架10的X軸方向的兩側，形成有水晶城堡形部分1061a、106b。另外，在水晶城堡形部分106a中形成有水晶側面電極107a。該水晶側面電極107a連接於引出電極105a。同樣地，在水晶城堡形部分106b中形成有水晶側面電極107b。該水晶側面電極107b連接於引出電極105b。水晶城堡形部分106a、106b是在對圓角的長方形貫通孔BH1(參照圖4)進行切割時形成。
第一基底11包括安裝面M1以及接合面M2。另外，在第一基底11的安裝面M1上形成有一對外部電極115a、115b，在第一基底11的X軸方向的兩側形成有側面城堡形部分116a、116b。另外，在側面城堡形部分116a中，形成有與外部電極115a連接的側面電極117a，在側面城堡形部分116b中，形成有與外部電極115b連接的側面電極117b。在接合面M2上，形成有與側面電極117a連接的連接電極118a，在側面電極117b上形成有連接電極118b。再者，側面城堡形部分116a、116b是在對圓角的長方形貫通孔BH1(參照圖5)進行切割時形成。
第一蓋12包括接合面M5。在第一蓋12的X軸方向的兩側形成有側面城堡形部分126a、126b。該側面城堡形部分126a、126b是在對圓角的長方形貫通孔BH1(參照圖6)進行切割時形成。
密封材料SLa、SLb是包含釩等的低熔點玻璃。密封 材料SLa、SLb是以形成為片狀的狀態而被描繪，但也通過塗布密封材料來形成。即，所述密封材料Sla可以通過將密封材料塗布在第一基底11的接合面M2或水晶接合面M3的方式來形成。密封材料SLb可以通過將密封材料水晶塗布在接合面M4或第一蓋12的接合面M5的方式來形成。
作為密封材料SLa、SLb的低熔點玻璃的耐水性、耐濕性優異。藉此，可防止空氣中的水分進入至模腔內，或可防止模腔內的真空度變差。另外，低熔點玻璃是在350℃至400℃時熔融的無鉛的釩系玻璃。釩系玻璃為添加有粘合劑(binder)與溶劑的膏狀。釩系玻璃在經煆燒之後冷卻，借此，與其他構件粘接。另外，所述釩系玻璃的粘接時的氣密性與耐水性、耐濕性等的可靠性高。而且，也可對釩系玻璃的玻璃構造進行控制，借此來靈活地對熱膨脹係數進行控制。
如圖2A所示，密封材料SLa是塗布在第一基底11的接合面M2與第一水晶框架10的外框102的水晶接合面M3之間。密封材料SLa將第一水晶框架10與第一基底11予以接合。密封材料SLb是塗布在第一蓋12的接合面M5與第一水晶框架10的水晶接合面M4之間。密封材料SLb將第一水晶框架10與第一蓋12予以接合。如此，第一水晶框架10、第一基底11、以及第一蓋12接合。
如圖2B所示，第一基底11在接合面M2上包括連接電極118a以及連接電極118b。連接電極118a電性連接於 外部電極115a與側面電極117a。連接電極118b電性連接於外部電極115b與側面電極117b。另外，在連接電極118a、118b上形成有導電性粘接劑13。在圖2B中，載置有一個導電性粘接劑13，但也可載置有多個導電性粘接劑13。
如圖2A、圖2B所示，密封材料SLa是以將接合面M2的連接電極118a及連接電極118b的外周予以包圍的方式進行覆蓋，從而形成空間119，該空間119中封入有導電性粘接劑13。在氮氣中或真空中，將密封材料SLa以及導電性粘接劑13加熱至300℃~400℃，對第一基底11與第一水晶框架10進行按壓。密封材料Sla和導電性粘接劑13將第一水晶框架10與第一基底11予以接合，同時，使第一水晶框架10的引出電極105a、105b與連接電極118a、118b形成電性連接。藉此，模腔CT保持與外部之間的氣密性，防止導電性粘接劑13所產生的氣體侵入至模腔CT內部，所述模腔CT由第一水晶框架10、第一基底11、以及第一蓋12形成。
圖2C表示密封材料SL的變形例。密封材料SLc的空間119的區域變廣闊，所述空間119中封入有導電性粘接劑13。圖2B所示的密封材料SLa是沿著連接電極118a以及連接電極118b的外周而形成。相對地，圖2C所示的密封材料SLc是以將連接電極118a、連接電極118b以及這些連接電極的周圍予以包圍的方式而形成。
〈第一壓電元件100的製造方法〉
圖3是表示第一壓電元件100的製造的流程圖。另外，圖4是水晶晶圓10W的平面圖，圖5是基底晶圓11W的平面圖，圖6是蓋晶圓12W的平面圖。利用步驟(step)S10來製造第一水晶框架10。步驟S10包含步驟S101~步驟S104。
在步驟S101中，藉由蝕刻(etching)，在水晶晶圓10W(參照圖4)上形成多個第一水晶框架10的外形。即，形成水晶振動部101、外框102、以及間隙部103(參照圖1)。如圖4所示，以將水晶晶圓10W予以貫通的方式，在各第一水晶框架10的短邊上形成圓角的長方形貫通孔BH1。圓角的長方形形貫通孔BH1被一分為二之後，成為在各第一壓電元件100的一個城堡形部分106a或城堡形部分106b(參照圖1)。
在步驟S102中，藉由濺鍍(sputtering)或真空蒸鍍，在水晶晶圓10W的兩個面及圓角的長方形貫通孔BH1上依次形成鉻層及金層。此處，作為底層的鉻層的厚度例如為0.05 μm~0.1 μm，金層的厚度例如為0.2 μm~2 μm。
在步驟S103中，將光阻劑(photoresist)均一地塗布至金屬層的整個面。接著，使用曝光裝置(未圖示)，將光罩(photo mask)中所描繪的激振電極104a、激振電極104b、引出出極105a、引出出極105b、水晶側面電極107a、以及水晶側面電極107b的圖案(pattern)曝光至水晶晶圓10W。接著，對從光阻劑中露出的金屬層進行蝕刻。借此，如圖1及圖2所示，在水晶晶圓10W的兩個面上形成激振 電極104a、104b以及引出出極105a、105b，在圓角的長方形貫通孔BH1中形成水晶側面電極107a、107b。
在步驟S104中，在水晶晶圓10W的框部102的M3面(參照圖1)上均一地形成密封材料SLa。例如低熔點玻璃即密封材料SLa是利用網版印刷(screen printing)而形成在水晶晶圓10W的框部102的M3面上，接著經預煅燒(calcinate)。另外，密封材料SLa也可形成在基底晶圓11W的M2面(參照圖1)上。
利用步驟S11來製造第一基底11。步驟S11包含步驟S111~步驟S114。
在步驟S111中，準備基底晶圓11W。接著，藉由蝕刻，在基底晶圓11W的X軸方向的兩條邊上，以將基底晶圓11W予以貫通的方式，形成圓角的長方形貫通孔BH1(參照圖5)。圓角的長方形貫通孔BH1被一分為二之後，成為在各第一壓電元件100的一個城堡形部分116a或城堡形部分116b(參照圖1)。
在步驟S112中，藉由濺鍍或真空蒸鍍，在基底晶圓11W的安裝面M1及圓角的長方形貫通孔BH1上依次形成鉻層及金層。此處，作為底層的鉻層的厚度例如為0.05 μm~0.1 μm，金層的厚度例如為0.2 μm~2 μm。
在步驟S113中，將光阻劑均一地塗布至金屬層。接著，使用曝光裝置(未圖示)，將光罩中所描繪的外部電極115a、外部電極115b、側面電極117a、側面電極117b、連接電極118a、以及連接電極118b的圖案曝光至基底晶圓 11W。接著，對從光阻劑露出的金屬層進行蝕刻。借此，如圖1及圖2A~2C所示，在基底晶圓11W的安裝面M1上形成外部電極115a、115b，在圓角的長方形貫通孔BH1中形成側面電極117a、117b，在基底接合面M2上形成連接電極118a、118b。
在步驟S114中，將導電性粘接劑13塗布或載置於基底晶圓11W的連接電極118a、118b之後，進行預煅燒。藉由預煅燒來將導電性粘接劑13所產生的氣體予以除去。利用步驟S12來製造第一蓋12。步驟S12包含步驟S121~步驟S122。
在步驟S121中，準備蓋晶圓12W。接著，藉由蝕刻，在蓋晶圓12W的短邊上，以將蓋晶圓12W予以貫通的方式，形成圓角的長方形貫通孔BH1(參照圖6)。圓角的長方形貫通孔BH1被一分為二之後，成為在各第一壓電元件100的一個城堡形部分126a或城堡形部分126b(參照圖1)。
在步驟S122中，在“蓋晶圓12W的接合面M5(參照圖1)”上均一地形成密封材料SLb。例如“低熔點玻璃即密封材料SLb”是利用網版印刷而形成在與“第一水晶框架10的框部102”相對應的“蓋晶圓22W的接合面M5”上，接著經預煅燒。
在圖3中，第一水晶框架10的製造步驟S10、第一基底11的製造步驟S11、及第一蓋12 的製造步驟S12可分開地同時進行。
在步驟S131中，如圖4所示，在水晶晶圓10W的周 緣部的一部分形成有定向平面(orientation flat)OF，如圖5所示，在基底晶圓11W的周緣部的一部分形成有定向平面OF。因此，以定向平面OF為基準，使水晶晶圓10W與基底晶圓11W精密地重合。接著，將密封材料SLa加熱至350℃至400℃左右，對水晶晶圓10W與基底晶圓11W進行按壓。在所述加熱途中，導電性粘接劑13所產生的氣體不會殘留於模腔CT，而是被排出至真空腔室(未圖示)。若在密封材料SLa的溫度逐漸上升，且密封材料SLa開始熔融的狀態下，對水晶晶圓10W與基底晶圓11W進行按壓，則導電性粘接劑13會被封入至密封材料SLa所包圍的空間119(參照圖2A)。藉由所述步驟來將水晶晶圓10W與基底晶圓11W予以接合，基底晶圓11W的連接電極118a、118b與水晶晶圓10W的引出電極105a、105b由導電性粘接劑13接合且電性連接。接著，對各個水晶振動部101的振動頻率進行測定。
對激振電極104a(參照圖1)的厚度進行調整，以調整振動頻率。將金屬濺鍍於激振電極104a而使品質增加，從而降低頻率，或進行逆濺鍍，使金屬從激振電極104a上昇華而使品質減少，從而提高頻率。再者，只要振動頻率的測定結果處於規定範圍內，則不一定必須對振動頻率進行調整。
在水晶晶圓10W上形成有數百至數千個第一水晶框架10。也可在步驟S131中，對一個水晶振動部101的振動頻率進行測定之後，在步驟S142中，對一個水晶振動 部101的振動頻率進行調整。對水晶晶圓10W上的全部的水晶振動部101反復地進行所述步驟。另外，也可在步驟S131中，對水晶晶圓10W上的全部的水晶振動部101的振動頻率進行測定之後，在步驟S131中，逐個地對水晶振動部101的振動頻率進行調整。
在步驟S141中，以定向平面OF為基準，使接合有基底晶圓11W的水晶晶圓10W的M4面(參照圖1)與蓋晶圓12W精密地重合。將重合的晶圓配置於充滿惰性氣體的腔室(未圖示)或真空腔室(未圖示)。對於重合的晶圓而言，模腔CT內也充滿惰性氣體或處於真空狀態。
接著，將密封材料SLb加熱至350℃至400℃左右，對水晶晶圓10W與蓋晶圓12W進行按壓。在所述加熱途中，密封材料SLb所產生的氣體不會殘留於模腔CT，而是被排出至真空腔室(未圖示)。然後，若將密封材料SL冷卻至室溫為止，則水晶晶圓10W與蓋晶圓12W接合。
在步驟S142中，對第一壓電元件100的振動頻率進行測定。對激振電極104a(參照圖1)的厚度進行變更而調整振動頻率。只要振動頻率的測定結果處於規定範圍內，則不一定必須對振動頻率進行調整。
在步驟S143中，以第一壓電元件100為單位，將已接合的水晶晶圓10W、基底晶圓11W、以及蓋晶圓12W予以切斷。切斷步驟是使用利用鐳射(laser)的切割裝置、或利用刀片(blade)的切割裝置等，沿著圖4、圖5以及圖6所示的點劃線的切割線(scribe line)CL，以各第一壓電元件 100為單位而實現單片化。借此，製造數百至數千個調整至正確頻率的第一壓電元件100。
(第二實施方式) 〈第二壓電元件110的整體構成〉
一面參照圖7，一面對第二實施方式的第二壓電元件110的整體構成進行說明。圖7是從第二壓電元件110的第二蓋22側所見的分割狀態的立體圖。
對於第二壓電元件110與第一壓電元件100而言，城堡形部分的形狀及形成於第二基底21的連接電極218a、218b的位置、形狀不同。另外，第二壓電元件110中、代替第一壓電元件100的第一水晶框架10而安裝有第二水晶框架20。圖7、8、9中，對與第一實施方式相同的構成要件附上相同的符號，將說明予以省略，對不同點進行說明。第二壓電元件110包含：第二水晶框架20、第二基底21、以及第二蓋22。第二基底21與第二蓋22包含水晶材料。另外，利用密封材料SLe來將第二水晶框架20與第二基底21予以接合，且利用密封材料SLd來將第二水晶框架20與第二蓋22予以接合。模腔CT(未圖示)內處於真空狀態或處於充滿惰性氣體的狀態。
第二水晶框架20包括水晶接合面M3與水晶接合面M4。第二水晶框架20包括框部202，該框部202將水晶振動部201予以包圍。另外，在框部202的兩個面上分別形成有引出電極205a、205b，該引出電極205a、205b與激振電極104a、104b導電。而且，在第二水晶框架20的 四個角落形成有水晶城堡形部分206a、206b。另外，在一對水晶城堡形部分206a、206b中形成有水晶側面電極207a、207b，該水晶側面電極207a、207b分別連接於引出電極205a、205b。水晶城堡形部分206a、206b是在對圓形貫通孔BH2(參照圖8)進行切割時形成。
第二基底21包括安裝面M1以及接合面M2。另外，一對外部電極215a、215b分別形成在第二基底21的安裝面M1上，在第二基底21的四個角落形成有一對城堡形部分216a、216b。另外，在城堡形部分216a中，形成有外部電極215a以及與連接電極218a連接的側面電極217a，在城堡形部分216b中，形成有外部電極215b以及與連接電極218b連接的側面電極217b。城堡形部分216a、216b是在對圓形貫通孔BH2(參照圖9)進行切割時形成。
第二蓋22包括接合面M5。在第二蓋22的四個角落形成有一對城堡形部分226a、226b。城堡形部分226a、226b是在對圓形貫通孔BH2(未圖示)進行切割時形成。
〈第二壓電元件110的製造方法〉
圖7所示的第二壓電元件110的製造方法實質上，除了下述之不同點外，與第一實施方式中所說明的圖3的流程圖相同。圖8是水晶晶圓20W的平面圖，圖9是基底晶圓21W的平面圖。使用圖3所示的流程圖，對第二壓電元件110的製造方法的不同點進行追加說明。
使用圖3的流程圖的步驟，對第二壓電元件110的製造方法進行說明。利用第二水晶框架20的製造步驟S101、 第二基底21的製造步驟S111以及第二蓋22的製造步驟S121來形成圓形貫通孔BH2。
在步驟S101中，當藉由蝕刻來形成多個第二水晶框架20的外形時，如圖8所示，在各第二水晶框架20的四個角落，以將水晶晶圓20W予以貫通的方式而形成圓形貫通孔BH2。此處，圓形貫通孔BH2的四分之一成為各第二壓電元件110的一個城堡形部分206a或城堡形部分206b(參照圖7)。
在步驟S111中，如圖9所示，在第二基底21的四個角落，以將基底晶圓21W予以貫通的方式而形成圓形貫通孔BH2。此處，圓形貫通孔BH2的四分之一成為各個城堡形部分216a或城堡形部分216b(參照圖7)。
在步驟S121中，在第二蓋22的四個角落，以將蓋晶圓22W予以貫通的方式而形成圓形貫通孔BH2(未圖示)。此處，圓形貫通孔BH2的四分之一成為各第二壓電元件110的各個城堡形部分226a或城堡形部分226b(參照圖7)。
在步驟S104中，在水晶晶圓20W(參照圖8)的框部202的M3面(參照圖7)上均一地形成密封材料SLe。例如低熔點玻璃即密封材料SLe是利用網版印刷而形成在水晶晶圓20W的框部202的M3面上，接著經預煅燒。另外，密封材料SLe也可形成在基底晶圓21W的M2面(參照圖7)上。
在步驟S113中，在基底晶圓21W的安裝面M1上形成外部電極215a、215b，在圓形貫通孔BH2中形成側面電極217a、217b，在基底接合面M2上形成連接電極218a、 218b(參照圖9)。
在步驟S114中，將導電性粘接劑13載置於基底晶圓21W的連接電極218a、218b之後，進行預煅燒。藉由預煅燒來將導電性粘接劑13所產生的氣體予以除去。
在步驟S122中，在蓋晶圓22W的接合面M5(參照圖7)上均一地形成密封材料SLd。低熔點玻璃即密封材料SLd是利用網版印刷而形成在與第二水晶框架20的框部202相對應的蓋晶圓22W的接合面M5上，接著經預煅燒。步驟S131之後的步驟實質上，與第一實施方式中所說明的流程圖(參照圖3)相同。
(第三實施方式) 〈第三壓電元件120的構成〉
一面參照圖10，一面對第三實施方式的第三壓電元件120的整體構成進行說明。圖10是從第三壓電元件120的第二蓋22側所見的分割狀態的立體圖。
第三壓電元件120與第二壓電元件110的不同點在於：代替第二壓電元件110的第二水晶框架20而安裝有第三水晶框架30。在圖10與圖11中，對與第二實施方式相同的構成要件附上相同的符號，將說明予以省略，對不同點進行說明。
第三壓電元件120包含：第三水晶框架30、第二基底21、以及第二蓋22。第二基底21與第二蓋22包含水晶材料。另外，利用密封材料SLf來將第三水晶框架30與第二基底21予以接合，且利用密封材料SLd來將第三水晶框 架30與第二蓋22予以接合。模腔CT(未圖示)內處於真空狀態或處於充滿惰性氣體的狀態。
第三水晶框架30包括水晶接合面M3與水晶接合面M4。第三水晶框架30包括外框302，該外框302將水晶振動部301予以包圍。另外，在外框302的兩個面上分別形成有引出電極305a、305b，該引出電極305a、305b與激振電極104a、104b導電。而且，在第三水晶框架30的四個角落形成有水晶城堡形部分306a、306b。另外，在一對水晶城堡形部分306a、306b中形成有水晶側面電極307a、307b，該水晶側面電極307a、307b分別連接於引出電極305a、305b。水晶城堡形部分306a、306b是在對圓形貫通孔BH2(參照圖11)進行切割時形成。
第三水晶框架30包含AT切割的水晶片301，在該水晶片301的中央附近的兩個主面上，相向地配置有一對激振電極104a、104b。另外，引出電極305a連接於激振電極104a，所述引出電極305a延伸至外框302底面(-Y')的-X端側為止，引出電極305b連接於激振電極104b，所述引出電極305b延伸至外框302底面(-Y')的+X端側為止。引出電極305a形成於M3面(參照圖10)的X軸方向的一端，305b形成於M3面的X軸方向的另一端。第三水晶框架30藉由導電性粘接劑13(未圖示)而粘接於第二基底21的連接電極218a及連接電極218b。
〈第三壓電元件120的製造方法〉
圖10所示的第三壓電元件120的製造方法實質上，除 了下述之不同點外，與第一實施方式中所說明的圖3的流程圖相同。圖11是水晶晶圓30W的平面圖。使用圖3所示的流程圖，對第三壓電元件120的製造方法的不同點進行追加說明。
在步驟S101中，當藉由蝕刻來形成多個第三水晶框架30的外形時，如圖11所示，在各第三水晶框架30的四個角落，以將水晶晶圓30W予以貫通的方式而形成圓形貫通孔BH2。此處，圓形貫通孔BH2的四分之一成為各第三壓電元件120的一個城堡形部分306a或城堡形部分306b(參照圖10)。
在步驟S104中，在水晶晶圓30W(參照圖11)的框部302的M3面(參照圖10)上均一地形成密封材料SLf。例如低熔點玻璃即密封材料SLf是利用網版印刷而形成在水晶晶圓30W的框部302的M3面上，接著經預煅燒。另外，密封材料SLf也可形成在基底晶圓21W的M2面(參照圖10)上。之後的步驟實質上與第一實施方式中所說明的流程圖(參照圖3)相同。
[產業上的可利用性]
以上，已詳細地對本發明的最佳實施方式進行了說明，但本領域技術人員顯然瞭解：可在本發明的技術範圍內，對實施方式添加各種變更、變形來實施。例如，在本實施方式中使用了AT切割的水晶振動片，但也可應用包括一對振動片的音叉型的振動片。另外，在實施方式中使用了AT切割的水晶振動片，但除了水晶以外，還可利用 鉭酸鋰、鈮酸鋰等的壓電材料。而且，本發明也可應用如下的壓電振盪器作為壓電元件，該壓電振盪器是將積體電路(Integrated Circuit，IC)等配置在封裝體內而成，所述IC裝入有振盪電路。
10、20、30‧‧‧水晶框架
10W、20W、30W‧‧‧水晶晶圓
11、21‧‧‧基底
11W、21W‧‧‧基底晶圓
12、22‧‧‧蓋
12W、22W‧‧‧蓋晶圓
13‧‧‧導電性粘接劑
100、110、120‧‧‧壓電元件
101、201、301‧‧‧水晶振動部
102、202、302‧‧‧外框
103、103a、203、203a、303、303a‧‧‧間隙部
104a、104b‧‧‧激振電極
105a、105b、205a、205b、305a、305b‧‧‧引出電極
106a、106b、116a、116b、126a、126b、206a、206b、216a、216b、226a、226b、306a、306b‧‧‧城堡形部分
107a、107b、117a、117b、207a、207b、217a、217b、307a、307b‧‧‧側面電極
109a、109b、209a、209b、309a、309b‧‧‧連結部
115a、115b、215a、215b‧‧‧外部電極
118a、118b、218a、218b‧‧‧連接電極
119‧‧‧空間
A-A'‧‧‧剖面
BH1、BH2‧‧‧貫通孔
CL‧‧‧切割線
CT‧‧‧模腔
M1‧‧‧安裝面
M2‧‧‧基底接合面
M3、M4‧‧‧水晶接合面
M5‧‧‧蓋接合面
OF‧‧‧定向平面
SLa、SLb、SLc、SLd、SLe、SLf‧‧‧密封材料
S10~S12、S101~S104、S111~S114、S121、S122、S131、S141~S143‧‧‧步驟
X、Y'、Z'‧‧‧軸
圖1是第一壓電元件100的分解立體圖。
圖2A是第一水晶框架10、第一基底11、以及第一蓋12經接合之後的剖面圖，且是圖1的A-A'剖面圖。圖2B是在第一基底11上形成有密封材料SLa時的平面圖。圖2C是在第一基底11上形成有密封材料SLe時的平面圖。
圖3是表示第一壓電元件100的製造的流程圖。
圖4是水晶晶圓10W的平面圖。
圖5是基底晶圓11W的平面圖。
圖6是蓋晶圓12W的平面圖。
圖7是第二壓電元件110的分解立體圖。
圖8是水晶晶圓20W的平面圖。
圖9是基底晶圓21W的平面圖。
圖10是第三壓電元件120的分解立體圖。
圖11是水晶晶圓30W的平面圖。
10、20、30‧‧‧水晶框架
11‧‧‧基底
12‧‧‧蓋
13‧‧‧導電性粘接劑
100‧‧‧壓電元件
101‧‧‧水晶振動部
102‧‧‧外框
103、103a‧‧‧間隙部
104a、104b‧‧‧激振電極
105a、105b‧‧‧引出電極
106a、106b、116a、116b、126a、126b‧‧‧城堡形部分
107a、107b、117a、117b‧‧‧側面電極
109a、109b‧‧‧連結部
115a、115b‧‧‧外部電極
118a、118b‧‧‧連接電極
119‧‧‧空間
M1‧‧‧安裝面
M2‧‧‧基底接合面
M3、M4‧‧‧水晶接合面
M5‧‧‧蓋接合面
SLa、SLb‧‧‧密封材料

Claims (17)

  1. 一種壓電元件，包括：壓電振動板，具有壓電振動片、框體、及一對引出電極，所述壓電振動片形成有一對激振電極，所述框體包圍所述壓電振動片且與所述壓電振動片形成為一體，且包含第一主面與第二主面，所述一對引出電極從所述激振電極引出至所述框體的所述第一主面為止；第一板，具有第一面與第二面，且所述第二面接合於所述第一主面，所述第一面具有一對外部電極，所述第二面具有與所述一對外部電極形成電性連接的一對連接電極；第一玻璃密封材料，以環繞所述框體的所述第一主面的周緣的方式而呈環狀地配置，用以將所述第一板與所述框體的所述第一主面予以接合；以及導電性粘接劑，將所述一對引出電極與所述一對連接電極予以電性連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的壓電元件，其中：所述框體為包含四個邊的矩形形狀，所述第一玻璃密封材料是配置成在所述框體的一個邊的寬度內，將所述導電性粘接劑予以包圍。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的壓電元件，更包括：城堡形部分，在將所述第一面與所述第二面予以連結的側面，向所述第一板的中心方向凹陷；以及一對側面電極，形成於所述城堡形部分，且從所述一 對外部電極起，電性連接著所述一對連接電極。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的壓電元件，更包括：城堡形部分，在將所述第一面與所述第二面予以連結的側面，向所述第一板的中心方向凹陷；以及一對側面電極，形成於所述城堡形部分，且從所述一對外部電極起，電性連接著所述一對連接電極。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的壓電元件，更包括：第二板，接合於所述第二主面，所述第二主面將所述壓電振動片予以密閉；以及第二玻璃密封材料，以環繞所述框體的所述第二主面的周緣的方式而呈環狀地配置，用以將所述第二板與所述框體的所述第二主面予以接合。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的壓電元件，更包括：第二板，接合於所述第二主面，所述第二主面將所述壓電振動片予以密閉；以及第二玻璃密封材料，以環繞所述框體的所述第二主面的周緣的方式而呈環狀地配置，用以將所述第二板與所述框體的所述第二主面予以接合。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的壓電元件，更包括：第二板，接合於所述第二主面，所述第二主面將所述壓電振動片予以密閉；以及第二玻璃密封材料，以環繞所述框體的所述第二主面的周緣的方式而呈環狀地配置，用以將所述第二板與所述框體的所述第二主面予以接合。
  8. 如申請專利範圍第4項所述的壓電元件，更包括：第二板，接合於所述第二主面，所述第二主面將所述壓電振動片予以密閉；以及第二玻璃密封材料，以環繞所述框體的所述第二主面的周緣的方式而呈環狀地配置，用以將所述第二板與所述框體的所述第二主面予以接合。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的壓電元件，其中：所述壓電振動片是具有厚度剪力振動模式的壓電振動片。
  10. 一種壓電元件的製造方法，所述壓電元件為權利要求1所述的壓電元件，包括：準備包括多個壓電振動板的壓電晶圓，所述壓電振動板具有壓電振動片、框體、及一對引出電極，所述壓電振動片形成有一對激振電極，所述框體包圍所述壓電振動片且與所述壓電振動片形成為一體，且包含第一主面與第二主面，所述一對引出電極從所述激振電極引出至所述框體的所述第一主面為止；準備第一晶圓，所述第一晶圓包含多個第一板，且在相鄰的所述第一板之間形成有貫通孔與側面電極，所述第一板具有第一面及第二面，所述第一面包含一對外部電極，所述第二面包含一對連接電極且處於所述第一面的相反側，所述貫通孔從所述第一面貫通至所述第二面為止，所述側面電極將所述外部電極與所述連接電極電性連接於所述貫通孔； 將第一玻璃密封材料塗布至所述框體和所述第一板的周圍的至少一個；對塗布的所述第一玻璃密封材料進行預煅燒；對所述第一玻璃密封材料進行預煅燒之後，將導電性粘接劑塗布至所述引出電極和所述連接電極的至少一個；以及第一接合步驟，在所述導電性粘接劑的塗布步驟之後，將所述壓電晶圓與所述第一晶圓予以接合。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的壓電元件的製造方法，其中：所述框體為包含四個邊的矩形形狀，所述第一玻璃密封材料的塗布步驟是在所述四個邊中的一個邊的寬度內，以將所述導電性粘接劑的塗布區域予以包圍的方式而進行塗布。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的壓電元件的製造方法，其中：在所述導電性粘接劑的塗布步驟之後，且在所述第一接合步驟之前，對所述導電性粘接劑進行預煅燒。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的壓電元件的製造方法，其中：在所述導電性粘接劑的塗布步驟之後，且在所述第一接合步驟之前，對所述導電性粘接劑進行預煅燒。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的壓電元件的製造方法，更包括：準備第二晶圓，該第二晶圓包含多個第二板； 將第二玻璃密封材料塗布至所述框體或所述第二板的周圍的至少一個，對所述第二玻璃密封材料進行預煅燒；以及第二接合步驟，在所述第一接合步驟之後，將所述壓電晶圓與所述第二晶圓予以接合。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的壓電元件的製造方法，更包括：準備第二晶圓，該第二晶圓包含多個第二板；將第二玻璃密封材料塗布至所述框體或所述第二板的周圍的至少一個，對所述第二玻璃密封材料進行預煅燒；以及第二接合步驟，在所述第一接合步驟之後，將所述壓電晶圓與所述第二晶圓予以接合。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的壓電元件的製造方法，更包括：準備第二晶圓，該第二晶圓包含多個第二板；將第二玻璃密封材料塗布至所述框體或所述第二板的周圍的至少一個，對所述第二玻璃密封材料進行預煅燒；以及第二接合步驟，在所述第一接合步驟之後，將所述壓電晶圓與所述第二晶圓予以接合。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的壓電元件的製造方法，更包括：準備第二晶圓，該第二晶圓包含多個第二板； 將第二玻璃密封材料塗布至所述框體或所述第二板的周圍的至少一個，對所述第二玻璃密封材料進行預煅燒；以及第二接合步驟，在所述第一接合步驟之後，將所述壓電晶圓與所述第二晶圓予以接合。
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