封裝件的制造方法、壓電振動(dòng)器的制造方法、振蕩器、電子設(shè)備及電波鐘的制作方法

專利名稱：封裝件的制造方法、壓電振動(dòng)器的制造方法、振蕩器、電子設(shè)備及電波鐘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及封裝件(package)的制造方法、壓電振動(dòng)器的制造方法、具有壓電振 動(dòng)器的振蕩器、電子設(shè)備及電波鐘。
背景技術(shù)：
近年來，在便攜電話或便攜信息終端中，作為時(shí)刻源或控制信號(hào)等的定時(shí)源、參考 信號(hào)源等，使用利用水晶等的壓電振動(dòng)器。對于這種壓電振動(dòng)器已知有很多種，但作為其中 之一，已知有表面安裝型的壓電振動(dòng)器。作為這種壓電振動(dòng)器，已知有將形成有壓電振動(dòng)片 的壓電基板用基底基板與蓋基板從上下夾住而接合的3層構(gòu)造型的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，壓電振動(dòng) 器收納在形成于基底基板與蓋基板之間的空腔(密閉室)內(nèi)。另外，近些年來還在開發(fā)2層構(gòu)造型的結(jié)構(gòu)，而非所述的3層構(gòu)造型的結(jié)構(gòu)。這種 類型的壓電振動(dòng)器為通過直接接合基底基板與蓋基板而封裝的2層構(gòu)造，在形成于兩個(gè)基 板之間的空腔內(nèi)收納有壓電振動(dòng)片。該封裝件化的2層構(gòu)造型的壓電振動(dòng)器與3層構(gòu)造的 結(jié)構(gòu)相比，在可以謀求薄型化等方面較優(yōu)，從而適于使用。作為使由玻璃材料制成的基底基板與蓋基板直接接合的方法，提出了陽極接合。 陽極接合是通過在一個(gè)基板的內(nèi)表面固接接合材料，之后在該接合材料連接探針作為陽 極，在另一基板的外表面配置陰極并施加電壓，將接合材料與另一基板的內(nèi)表面進(jìn)行接合 (例如參照專利文獻(xiàn)1)。作為該接合材料的材料，采用Al。專利文獻(xiàn)1 日本特開2001-72433號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，存在的問題是若用于陽極接合的接合材料露出接合后的封裝件的外側(cè)，則 由Al形成的接合材料會(huì)腐蝕，封裝件的氣密性會(huì)下降。因此，最近，作為接合材料的材料，探討采用Si。然而，由于Si膜的薄層電阻較大，因此若用Si形成厚度較薄的接合材料，則電阻 值會(huì)變大。因此，若在陽極接合時(shí)在接合材料連接探針，則電壓降會(huì)與從探針連接點(diǎn)的距離 成比例地增大。據(jù)此，存在的問題是接合材料的電位變得不均勻，盡管在探針連接點(diǎn)附近 會(huì)進(jìn)行陽極接合，但在離開探針連接點(diǎn)的場所不會(huì)進(jìn)行陽極接合。另外，為了在離開探針連接點(diǎn)的場所也進(jìn)行陽極接合，需要施加高電壓來進(jìn)行陽 極接合，能量消耗量變大。另外，為了形成電阻值較低的Si膜，利用濺鍍或CVD等來形成Si膜需要在高溫 (800°C以上)進(jìn)行。然而，由于形成Si膜的玻璃基板的軟化點(diǎn)是600°C左右，因此難以在玻 璃基板上以高溫形成Si膜。本發(fā)明是鑒于如上所述的問題而完成的，其目的在于提供，即使在采用電阻值較 大的接合材料時(shí)，也能可靠地將接合材料與基板之間陽極接合的封裝件的制造方法及壓電振動(dòng)器的制造方法。為解決所述問題，本發(fā)明的封裝件的制造方法，通過將預(yù)先固接在由絕緣體制成 的第一基板的內(nèi)表面的接合材料和由絕緣體制成的第二基板的內(nèi)表面陽極接合，來制造封 裝件，其特征在于，具有陽極接合工序，在所述第一基板的外表面配置成為陽極的接合輔助 材料，在所述第二基板的外表面配置陰極并施加電壓；所述接合輔助材料由在所述陽極接 合工序中、在所述接合輔助材料與所述第一基板之間產(chǎn)生陽極接合反應(yīng)的材料形成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過在接合輔助材料與陰極之間施加電壓，在接合輔助材料與第一 基板的外表面之間產(chǎn)生陽極接合反應(yīng)，與此聯(lián)動(dòng)，接合材料與第二基板的內(nèi)表面之間被陽 極接合。據(jù)此，即使在采用電阻值較大的接合材料時(shí)，也能對接合材料的整個(gè)表面施加均 勻的電壓，可以使接合材料與第二基板的內(nèi)表面之間可靠地陽極接合。另外，由于接合輔助 材料的電阻值可以任意設(shè)定，因此通過采用電阻值較小的接合輔助材料，可以與在采用電 阻值較小的接合材料的情況的相同的條件下進(jìn)行陽極接合。另外，優(yōu)選的是所述接合材料由Al、Si膜或者Si塊(bulk)材料形成。特別優(yōu)選 的是所述接合材料由Si膜形成。由于Si膜的薄層電阻較大，因此若由Si形成厚度較薄的接合材料則電阻值會(huì)增 大，但根據(jù)本發(fā)明，可以使接合材料與第二基板的內(nèi)表面之間可靠地陽極接合。而且，即使 利用于陽極接合的接合材料露出接合后的封裝件的外側(cè)時(shí)，由Si形成的接合材料不會(huì)腐 蝕，因此可以防止封裝件的氣密性的下降。另外，優(yōu)選的是所述接合輔助材料由Al、Si塊材料、Cr或者C形成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以在接合輔助材料與第一基板的外表面之間確實(shí)產(chǎn)生陽極接合反 應(yīng)，因此與此聯(lián)動(dòng)，可以將接合材料與第二基板的內(nèi)表面之間可靠地陽極接合。另外，優(yōu)選的是所述接合輔助材料是鋁箔等薄膜。通過采用處理容易且廉價(jià)的鋁箔等薄膜作為接合輔助材料，可以抑制制造成本的 上升。另外，由于鋁箔等薄膜的厚度較薄，因此在陽極接合工序之后可以簡單去除。另外，優(yōu)選的是在所述陽極接合工序之后具有去除所述接合輔助材料的工序。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以制造接合輔助材料沒有殘留的、與以往相同的封裝件。本發(fā)明的壓電振動(dòng)器的制造方法的特征在于，在使用權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中 任一項(xiàng)所述的封裝件的制造方法而制造的封裝件的內(nèi)部，通過將壓電振動(dòng)片真空密封，制 造壓電振動(dòng)器。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于包括接合材料與基板之間被可靠地陽極接合，氣密性較好的封 裝件，可以使壓電振動(dòng)片的真空密封的可靠度提高。據(jù)此，壓電振動(dòng)器的串聯(lián)諧振電阻值 (Rl)維持在較低的狀態(tài)，因此能以低功率使壓電振動(dòng)片振動(dòng)，可以制造能量效率較好的壓 電振動(dòng)器。本發(fā)明的振蕩器的特征在于，將所述壓電振動(dòng)器電連接至集成電路而作為振子。本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，使所述壓電振動(dòng)器電連接至計(jì)時(shí)部。本發(fā)明的電波鐘的特征在于，使所述壓電振動(dòng)器電連接至濾波部。根據(jù)本發(fā)明，由于包括能量效率較好的壓電振動(dòng)器，因此可以制造能量效率較好 的振蕩器、電子設(shè)備及電波鐘。(發(fā)明效果)
根據(jù)本發(fā)明的封裝件的制造方法，通過在接合輔助材料與陰極之間施加電壓，在 接合輔助材料與第一基板的外表面之間產(chǎn)生陽極接合反應(yīng)，與此聯(lián)動(dòng)，接合材料與第二基 板的內(nèi)表面之間被陽極接合。據(jù)此，即使在采用電阻值較大的接合材料時(shí)，也能對接合材料 的整個(gè)表面施加均勻的電壓，可以使接合材料與第二基板的內(nèi)表面之間可靠地陽極接合。 另外，由于接合輔助材料的電阻值可以任意設(shè)定，因此通過采用電阻值較小的接合輔助材 料，可以與在采用電阻值較小的接合材料的情況的相同的條件下進(jìn)行陽極接合。


圖1是實(shí)施方式所涉及的壓電振動(dòng)器的外觀斜視圖。圖2是將壓電振動(dòng)器的蓋基板拆下的狀態(tài)的俯視圖。圖3是沿著圖2的A-A線的側(cè)面剖視圖。圖4是壓電振動(dòng)器的分解斜視圖。圖5是壓電振動(dòng)片的俯視圖。圖6是壓電振動(dòng)片的仰視圖。圖7是沿著圖5的B-B線的剖視圖。圖8是實(shí)施方式所涉及的壓電振動(dòng)器的制造方法的流程圖。圖9是圓片(wafer)體的分解斜視圖。圖10是接合工序的說明圖，是沿著圖9的C-C線的截面的局部放大圖。圖11是接合反應(yīng)的說明圖。圖12是接合輔助材料去除工序的說明圖，是沿著圖9的C-C線的截面的局部放大 圖。圖13是實(shí)施方式所涉及的振蕩器的結(jié)構(gòu)圖。圖14是實(shí)施方式所涉及的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。圖15是實(shí)施方式所涉及的電波鐘的結(jié)構(gòu)圖。附圖標(biāo)記說明1...壓電振動(dòng)器；2...基底基板(第二基板)；3...蓋基板(第一基板)；4...壓 電振動(dòng)片；9...封裝件；35...接合材料；40...基底基板用圓片；50...蓋基板用圓片； 60...圓片體；71...電極(陰極)；72...接合輔助材料；100...振蕩器；101...振蕩器的 集成電路；110...便攜信息設(shè)備(電子設(shè)備)；113...電子設(shè)備的計(jì)時(shí)部；130...電波鐘； 131...電波鐘的濾波部。
具體實(shí)施例方式(壓電振動(dòng)器)接下來，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的壓電振動(dòng)器。圖1是實(shí)施方式 所涉及的壓電振動(dòng)器的外觀斜視圖。圖2是將壓電振動(dòng)器的蓋基板拆下的狀態(tài)的俯視圖。 圖3是沿著圖2的A-A線的側(cè)面剖視圖。圖4是壓電振動(dòng)器的分解斜視圖。另外，在圖4 中，為了易于看清附圖，省略后述的壓電振動(dòng)片4的激振電極15、引出電極19、20、裝配電 極16、17及重錘金屬膜21的圖示。如圖1至圖4所示，本實(shí)施方式的壓電振動(dòng)器1是包括基底基板2及蓋基板3通過接合材料35被陽極接合的封裝件9 ；以及收納在封裝件9的空腔C的壓電振動(dòng)片4的表 面安裝型的壓電振動(dòng)器1。圖5是壓電振動(dòng)片的俯視圖，圖6是仰視圖，圖7是沿著圖5的B-B線的剖視圖。如圖5至圖7所示，壓電振動(dòng)片4是由水晶或鉭酸鋰、鈮酸鋰等壓電材料形成的音 叉型的振動(dòng)片，在施加既定電壓時(shí)進(jìn)行振動(dòng)。該壓電振動(dòng)片4包括平行配置的一對振動(dòng)腕 部10、11 ；將該一對振動(dòng)腕部10、11的基端側(cè)一體固定的基部12 ；以及形成于一對振動(dòng)腕 部10、11的兩主面上的溝部18。該溝部18沿著該振動(dòng)腕部10、11的長邊方向，從振動(dòng)腕部 IOUl的基端側(cè)形成到大致中間附近。另外，本實(shí)施方式的壓電振動(dòng)片4具有形成于一對振動(dòng)腕部10、11的外表面上并 使一對振動(dòng)腕部10、11振動(dòng)的由第一激振電極13及第二激振電極14構(gòu)成的激振電極15 ； 以及與第一激振電極13及第二激振電極14電連接的裝配電極16、17。激振電極15、裝配 電極16、17及引出電極19、20例如由鉻(Cr)或鎳(Ni)、鋁(Al)、鈦(Ti)等導(dǎo)電材料的被 膜形成。激振電極15是使一對振動(dòng)腕部10、11以既定的諧振頻率在互相接近或者分離的 方向振動(dòng)的電極。構(gòu)成激振電極15的第一激振電極13及第二激振電極14，在一對振動(dòng)腕 部10、11的外表面以分別電切斷的狀態(tài)構(gòu)圖而形成。具體而言，第一激振電極13主要形成 于一個(gè)振動(dòng)腕部10的溝部18上與另一振動(dòng)腕部11的兩側(cè)面上，第二激振電極14主要形 成于一個(gè)振動(dòng)腕部10的兩側(cè)面上與另一振動(dòng)腕部11的溝部18上。另外，第一激振電極13 及第二激振電極14在基部12的兩個(gè)主面上，分別經(jīng)由引出電極19、20電連接至裝配電極 16、17。另外，在一對振動(dòng)腕部10、11的前端覆蓋有用于進(jìn)行調(diào)整(頻率調(diào)整)的重錘金 屬膜21，以使本身的振動(dòng)狀態(tài)在既定頻率的范圍內(nèi)振動(dòng)。該重錘金屬膜21分為粗略調(diào)整 頻率時(shí)使用的粗調(diào)膜21a、以及細(xì)微調(diào)整時(shí)使用的微調(diào)膜21b。如圖1、圖3及圖4所示，蓋基板3是由玻璃材料、例如堿石灰玻璃制成的可陽極接 合的基板，形成為大致板狀。在蓋基板3的與基底基板2的接合面一側(cè)，形成容納壓電振動(dòng) 片4的空腔C用的凹部3a。在蓋基板3的與基底基板2的整個(gè)接合面一側(cè)，形成陽極接合用的接合材料35。 即，接合材料35除了形成在凹部3a的整個(gè)內(nèi)表面，還形成于凹部3a的周圍的邊框區(qū)域。本 實(shí)施方式的接合材料35由Si膜形成，但接合材料35也可以由Al形成。另外，作為接合材 料，也可以為利用摻雜等而低電阻化的Si塊材料。然后，如后文所述，該接合材料35與基 底基板2陽極接合，空腔C被真空密封。基底基板2是由玻璃材料例如堿石灰玻璃制成的基板，如圖1至圖4所示，與蓋基 板3相同的外形形成為大致板狀。在基底基板2的上表面2a側(cè)(與蓋基板3的接合面?zhèn)?，如圖1至圖4所示，構(gòu)圖 有一對迂回電極36、37。各迂回電極36、37例如由下層為Cr膜、上層為Au膜的層疊體形 成。而且，如圖3、圖4所示，通過金等的凸點(diǎn)(bump)B，所述的壓電振動(dòng)片4的裝配電 極16、17被凸點(diǎn)接合在迂回電極36、37的表面。壓電振動(dòng)片4以使振動(dòng)腕部10、11從基底 基板2的上表面2a浮起的狀態(tài)被接合。
另外，在基底基板2形成貫通該基底基板2的一對貫通電極32、33。各貫通電極 32,33由不銹鋼或Ag、Al等具有導(dǎo)電性的金屬材料形成。一個(gè)貫通電極32形成于一個(gè)迂 回電極36的正下方。另一貫通電極33形成于振動(dòng)腕部11的前端附近，通過迂回布線與另 一迂回電極37連接。 另外，如圖1、圖3及圖4所示，在基底基板2的下表面2b形成有一對外部電極38、 39。一對外部電極38、39形成于基底基板2的長邊方向的兩端部，相對于一對貫通電極32、 33分別電連接。在使這樣構(gòu)成的壓電振動(dòng)器1工作時(shí)，對形成于基底基板2的外部電極38、39，施 加既定的驅(qū)動(dòng)電壓。這樣，從一個(gè)外部電極38，經(jīng)由一個(gè)貫通電極32及一個(gè)迂回電極36， 通電至壓電振動(dòng)片4的第一激振電極13。另外，從另一外部電極39，經(jīng)由另一貫通電極33 及另一迂回電極37，通電至壓電振動(dòng)片4的第二激振電極14。據(jù)此，可以使電流在壓電振 動(dòng)片4的由第一激振電極13及第二激振電極14構(gòu)成的激振電極15中流過，并能使一對振 動(dòng)腕部10、11以既定頻率在接近/分離的方向振動(dòng)。然后，利用該一對振動(dòng)腕部10、11的 振動(dòng)，可以用作時(shí)刻源、控制信號(hào)的定時(shí)源或參考信號(hào)源等。(壓電振動(dòng)器的制造方法)接下來，說明本實(shí)施方式的壓電振動(dòng)器的制造方法。圖8是本實(shí)施方式的壓電振 動(dòng)器的制造方法的流程圖。圖9是圓片體的分解斜視圖。下面，說明在基底基板用圓片40 與蓋基板用圓片50之間封入多個(gè)壓電振動(dòng)片4來形成圓片體60，通過切斷圓片體60來同 時(shí)制造多個(gè)壓電振動(dòng)器的方法。另外，圖9以下的各圖所示的虛線M是表示在切斷工序中 進(jìn)行切斷的切斷線。本實(shí)施方式的壓電振動(dòng)器的制造方法主要具有壓電振動(dòng)片制作工序(SlO)、蓋 基板用圓片制作工序(S20)、基底基板用圓片制作工序(S30)、以及組裝工序(S40以后)。 其中，壓電振動(dòng)片制作工序(SlO)、蓋基板用圓片制作工序(S20)及基底基板用圓片制作工 序(S30)可以并行實(shí)施。另外，本實(shí)施方式的壓電振動(dòng)器的制造方法包含蓋基板及基底基 板通過接合材料陽極接合而成的封裝件的制造方法。封裝件的制造方法主要具有接合材 料形成工序(S24)、接合工序(S60)、以及接合輔助材料去除工序(S65)。在壓電振動(dòng)片制作工序(SlO)中，制作圖5至圖7所示的壓電振動(dòng)片4。具體而 言，首先以既定的角度對水晶的朗伯(Lambert)原礦石進(jìn)行切片，得到一定厚度的圓片。接 下來，對該圓片進(jìn)行研磨而粗加工后，用蝕刻去除加工變質(zhì)層，之后進(jìn)行拋光(polish)等 鏡面研磨加工，得到既定厚度的圓片。接下來，對圓片實(shí)施清洗等適當(dāng)?shù)奶幚砗螅霉饪?技術(shù)以壓電振動(dòng)片4的外形形狀對該圓片進(jìn)行構(gòu)圖，并且進(jìn)行金屬膜的成膜及構(gòu)圖，形成 激振電極15、引出電極19、20、裝配電極16、17、重錘金屬膜21。據(jù)此，可以制作多個(gè)壓電振 動(dòng)片4。接下來，進(jìn)行壓電振動(dòng)片4的諧振頻率的粗調(diào)。這是通過對重錘金屬膜21的粗調(diào) 膜21a照射激光使其一部分蒸發(fā)，使振動(dòng)腕部的重量發(fā)生變化來進(jìn)行的。在蓋基板用圓片制作工序(S20)中，制作后面成為蓋基板3的蓋基板用圓片50。 首先，將由堿石灰玻璃制成的圓板狀的蓋基板用圓片50，研磨加工至既定的厚度并清洗后， 利用蝕刻等去除最表面的加工變質(zhì)層(S21)。接下來，在蓋基板用圓片50的與基底基板用 圓片40的接合面形成多個(gè)空腔用的凹部3a(S22)。凹部3a的形成是通過加熱沖壓成形或 蝕刻加工等進(jìn)行的。接下來，研磨與基底基板用圓片40的接合面(S23)。
接下來，在與基底基板用圓片40的接合面形成接合材料35 (S24)。接合材料35除 了形成在與基底基板用圓片40的接合面，還可以形成于凹部3a的整個(gè)內(nèi)表面。據(jù)此，不需 要對接合材料35進(jìn)行構(gòu)圖，可以降低制造成本。接合材料35的形成可以利用濺射或CVD 等成膜方法進(jìn)行。另外，由于在接合材料形成工序(S24)之前進(jìn)行研磨工序(S23)，因此確 保接合材料35的表面的平面度，可以實(shí)現(xiàn)與基底基板用圓片40的穩(wěn)定的接合。在基底基板用圓片制作工序(S30)中，制作之后面成為基底基板2的基底基板用 圓片40。首先，將由堿石灰玻璃制成的圓板狀的基底基板用圓片40，研磨加工至既定的厚 度并清洗后，利用蝕刻等去除最表面的加工變質(zhì)層(S31)。接下來，進(jìn)行在基底基板用圓片 40形成一對貫通電極32、33的貫通電極形成工序(S32)。貫通電極32、33例如通過在基底 基板用圓片40形成貫通孔30、31，在貫通孔30、31內(nèi)填充銀膏等導(dǎo)電材料后燒結(jié)而形成。 接下來，進(jìn)行形成與一對貫通電極32、33電連接的迂回電極36、37的迂回電極形成工序 (S33)。然而，需要考慮在基底基板用圓片40的表面形成迂回電極36、37與接合材料35。 但是，在這種情況下，在形成迂回電極36、37后形成接合材料35，制造時(shí)間變長。另外，為 了防止兩者間的擴(kuò)散，需要邊遮蔽迂回電極36、37邊形成接合材料35，制造工序變得復(fù)雜。 與之相對，在本實(shí)施方式中，在蓋基板用圓片50形成接合材料35，在基底基板用圓片40形 成迂回電極36、37。據(jù)此，可以并行實(shí)施迂回電極36、37的形成與接合材料35的形成，可以 縮短制造時(shí)間。另外，由于不必考慮兩者間的擴(kuò)散，因此可以簡化制造工序。在裝配工序(S40)中，將制作的多個(gè)壓電振動(dòng)片4接合在基底基板用圓片40的迂 回電極36、37的上表面。具體而言，首先，在一對迂回電極36、37上分別形成金等凸點(diǎn)B。 接下來，將壓電振動(dòng)片4的基部12載放在凸點(diǎn)B上，邊將凸點(diǎn)B加熱至既定溫度邊將壓電 振動(dòng)片4按壓在凸點(diǎn)B。據(jù)此，以使壓電振動(dòng)片4的振動(dòng)腕部10、11從基底基板用圓片40 的上表面浮起的狀態(tài)，基部12機(jī)械地固接在凸點(diǎn)B。另外，裝配電極16、17和迂回電極36、 37處于電連接的狀態(tài)。在疊合工序(S50)中，對結(jié)束裝配壓電振動(dòng)片4的基底基板用圓片40，疊合蓋基板 用圓片50。具體而言，邊以未圖示的基準(zhǔn)標(biāo)記等為指標(biāo)，邊將兩個(gè)圓片40、50對準(zhǔn)到正確的 位置。據(jù)此，裝配在基底基板用圓片40的壓電振動(dòng)片4，處于容納在由蓋基板用圓片50的 凹部3a與基底基板用圓片40包圍的空腔C內(nèi)的狀態(tài)。(接合工序)圖10及圖11是接合工序的說明圖，是沿著圖9的C-C線的截面的局部放大圖。如圖10(a)所示，在接合工序(S60)中，在蓋基板用圓片50的上表面配置接合輔 助材料72。接合輔助材料72由在接合輔助材料72與蓋基板用圓片50之間產(chǎn)生陽極接合 反應(yīng)的材料形成。具體而言，接合材料是在將接合輔助材料與玻璃與電極疊合并加熱，同 時(shí)以接合輔助材料側(cè)為陽極、電極側(cè)為陰極施加電壓時(shí)，使玻璃所含有的鈉離子向陰極移 動(dòng)，在玻璃的接合輔助材料側(cè)產(chǎn)生負(fù)電荷層的材料。更具體而言，作為接合輔助材料72的 材料，可以采用鋁(Al)、硅(Si)塊材料、鉻(Cr)、碳(C)等的薄膜或塊材料。另外，塊材料 是指具有相當(dāng)厚度的基板狀的構(gòu)件。在圖10(a)所示的本實(shí)施方式中，采用鋁箔作為接合 輔助材料72。通過采用處理容易且廉價(jià)的鋁箔，可以抑制制造成本的增加。在接合工序(S60)中，在蓋基板用圓片50的上表面配置接合輔助材料72，并且在基底基板用圓片40的下表面配置電極71。電極71由不銹鋼或碳(C)等形成。接下來，使 用夾具(未圖示)按壓接合輔助材料72與電極71之間，對圓片體60施加壓力。接下來，每 個(gè)夾具將圓片體60放入陽極接合裝置的內(nèi)部。接下來，將陽極接合裝置的內(nèi)部保持在既定 溫度，加熱圓片體60。同時(shí)連接直流電源70，使接合輔助材料72為陽極、電極71為陰極， 對圓片體60施加電壓。本實(shí)施方式的接合輔助材料72由于由電阻值較小的鋁形成，因此 在接合輔助材料72的內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生電壓降，可以對蓋基板用圓片50的整個(gè)表面施加均勻 的電壓。據(jù)此，如圖11所示，蓋基板用圓片50的玻璃材料所含有的鈉離子向接合材料35 移動(dòng)。與此聯(lián)動(dòng)，基底基板用圓片40的玻璃材料所含有的鈉離子也向電極71移動(dòng)，產(chǎn)生電 流。因此，在基底基板用圓片40的接合材料35 —側(cè)，形成缺乏鈉離子的負(fù)電荷層。在該負(fù) 電荷層與接合材料35之間產(chǎn)生靜電引力，基底基板用圓片40與接合材料35的界面F2被 陽極接合。另外，在蓋基板用圓片50的接合輔助材料72側(cè)也形成缺乏鈉離子的負(fù)電荷層。 因此，蓋基板用圓片50與接合輔助材料72的界面Fl也被陽極接合。另一方面，在圖10(b)所示的本實(shí)施方式的變形例中，采用Si膜作為接合輔助材 料76。另外，通過在由玻璃等絕緣材料制成的接合輔助基板77的表面形成Si膜，可以將Si 膜作為接合輔助材料76處理。在該變形例中，使用夾具按壓接合輔助基板77與電極71 之間，對圓片體60施加壓力。而且，在Si膜連接直流電源70，在與電極71之間施加電壓。 另外，若將Si膜的膜厚形成得較厚，則Si膜的電阻值變小，因此可以抑制在Si膜內(nèi)部的電 壓降。該變形例中也一樣，可以將基底基板用圓片40與接合材料35之間陽極接合。但是， 在變形例中，是處于與接合輔助基板77固接的狀態(tài)的接合輔助材料76，與蓋基板用圓片50 陽極接合。(接合輔助材料去除工序)圖12是接合輔助材料去除工序的說明圖，是沿著圖9的C-C線的截面的局部放大 圖。如圖12(a)所示，在接合輔助材料去除工序(S65)中，去除陽極接合在蓋基板用圓 片50的接合輔助材料72。在本實(shí)施方式中，由于在蓋基板用圓片50的上表面陽極接合鋁 箔作為接合輔助材料72，因此通過蝕刻來去除該鋁箔。鋁箔可以使用鹵素類的蝕刻氣體來 進(jìn)行蝕刻。由于鋁箔的厚度為幾十μ m，較薄，因此以短時(shí)間的蝕刻就可以去除鋁箔。另一方面，在圖12(b)所示的本實(shí)施方式的變形例中，在蓋基板用圓片50的上表 面，除了接合輔助材料76的Si膜，還固接有接合輔助基板77。因此，在該變形例中，通過磨 削去除接合輔助材料76及接合輔助基板77。具體而言，使用磨削機(jī)裝置等磨削至虛線79 所示的蓋基板用圓片50的表層。根據(jù)磨削，即使在固接有較厚的接合輔助基板77的情況 下，也可以在短時(shí)間去除接合輔助材料76與接合輔助基板77。另外，在圖12(a)所示的本實(shí)施方式中，也可以利用磨削或者研磨來去除鋁箔。在外部電極形成工序(S70)中，在基底基板用圓片的背面形成外部電極38、39。此處，優(yōu)選的是進(jìn)行吸氣工序。具體而言，對預(yù)先形成于空腔的內(nèi)表面的吸氣材 料照射激光。據(jù)此，由于吸氣材料蒸發(fā)并與空腔內(nèi)的氧結(jié)合，因此可以使空腔內(nèi)的真空度提 高。作為吸氣材料，可以采用鉻(Cr)或鋁(Al)等。在微調(diào)工序(S80)中，對各個(gè)壓電振動(dòng)器1的頻率進(jìn)行微調(diào)。具體而言，首先從外部電極38、39持續(xù)施加既定電壓，使壓電振動(dòng)片4振動(dòng)并測量頻率。在該狀態(tài)下，從基底基 板用圓片40的外部照射激光，使重錘金屬膜21的微調(diào)膜21b蒸發(fā)。據(jù)此，由于一對振動(dòng)腕 部10、11的前端側(cè)的重量下降，因此壓電振動(dòng)片4的頻率上升。據(jù)此，可以對壓電振動(dòng)器1 的頻率進(jìn)行微調(diào)，收在標(biāo)稱頻率的范圍內(nèi)。在切斷工序(S90)中，沿著切斷線M切斷已接合的圓片體60。具體而言，首先在圓 片體60的基底基板用圓片40的表面粘貼UV膠帶。接下來，從蓋基板用圓片50側(cè)沿著切 斷線M照射激光(劃線)。接下來，從UV膠帶的表面沿著切斷線M按下切斷刀，割斷圓片 體60(斷開)。之后，照射UV并剝離UV膠帶。據(jù)此，可以將圓片體60分離為多個(gè)壓電振動(dòng) 器。另外，也可以利用除此以外的切片等方法來切斷圓片體60。在電特性檢查工序(S100)中，測定壓電振動(dòng)器1的諧振頻率或諧振電阻值、驅(qū)動(dòng) 器電平特性(諧振頻率及諧振電阻值的激振電力相關(guān)性)等并進(jìn)行核對。另外，還一并核 對絕緣電阻特性等。最后，進(jìn)行壓電振動(dòng)器1的外觀檢查，最終核對尺寸或質(zhì)量等。如上所述，壓電振動(dòng)器1完成。如以上的詳細(xì)說明，本實(shí)施方式的封裝件的制造方法具有陽極接合工序，在蓋基 板用圓片50的內(nèi)表面形成接合材料35，之后在蓋基板用圓片50的外表面配置成為陽極的 接合輔助材料72，在基底基板用圓片40的外表面配置成為陰極的電極71并施加電壓；接 合輔助材料72由在陽極接合工序中在接合輔助材料72與蓋基板用圓片50之間產(chǎn)生陽極 接合反應(yīng)的材料形成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過在接合輔助材料72與電極71之間施加電壓，在接合輔助材料 72與蓋基板用圓片50的外表面之間發(fā)生陽極接合反應(yīng)，與此聯(lián)動(dòng)，接合材料35與基底基板 用圓片40的內(nèi)表面之間被陽極接合。據(jù)此，即使在采用電阻值較大的接合材料35時(shí)，也能 對接合材料35的整個(gè)表面施加均勻的電壓，可以使接合材料35與基底基板用圓片40的內(nèi) 表面之間可靠地陽極接合。另外，由于接合輔助材料72的電阻值可以任意設(shè)定，因此通過 采用電阻值較小的接合輔助材料72，可以與在采用電阻值較小的接合材料的情況的相同的 條件下進(jìn)行陽極接合。若采用電阻值至少比接合材料35小的接合輔助材料72并在接合輔 助材料72連接直流電源70，則與在接合材料35連接直流電源的情況相比，能以平緩的條件 (低電壓)進(jìn)行陽極接合。另外，在本實(shí)施方式中，采用接合材料35由Si膜形成的構(gòu)成。由于Si膜的薄層電阻較大，因此若由Si形成厚度較薄的接合材料則電阻值會(huì)增 大，但根據(jù)本實(shí)施方式，可以使接合材料35與基底基板用圓片40的內(nèi)表面之間可靠地陽極 接合。而且如圖3所示，即使利用于陽極接合的接合材料35露出接合后的封裝件9的外側(cè) 的情況下，由于由Si形成的接合材料35不會(huì)腐蝕，因此可以防止封裝件9的氣密性下降。(振蕩器)接下來，參照圖13說明本發(fā)明所涉及的振蕩器的一個(gè)實(shí)施方式。本實(shí)施方式的振蕩器100如圖13所示，將壓電振動(dòng)器1構(gòu)成為電連接至集成電路 101的振子。該振蕩器100具備安裝了電容器等的電子部件102的基板103。在基板103 安裝有振蕩器用的上述集成電路101，在該集成電路101的附近安裝有壓電振動(dòng)器1。這些 電子部件102、集成電路101及壓電振動(dòng)器1通過未圖示的布線圖案分別電連接。此外，各 構(gòu)成部件通過未圖示的樹脂來模制(mould)。
在這樣構(gòu)成的振蕩器100中，對壓電振動(dòng)器1施加電壓時(shí)，該壓電振動(dòng)器1內(nèi)的壓 電振動(dòng)片4振動(dòng)。通過壓電振動(dòng)片4所具有的壓電特性，將該振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以電信號(hào) 方式輸入至集成電路101。通過集成電路101對輸入的電信號(hào)進(jìn)行各種處理，以頻率信號(hào) 的方式輸出。從而，壓電振動(dòng)器1作為振子起作用。此外，根據(jù)需求有選擇地設(shè)定集成電路101的結(jié)構(gòu)，例如RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)模塊等， 能夠附加鐘表用單功能振蕩器等的功能之外，還能附加控制該設(shè)備或外部設(shè)備的工作日期 或時(shí)刻，或者提供時(shí)刻或日歷等的功能。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的振蕩器100，由于包括基底基板2與蓋基板3被可靠 地陽極接合，可靠地確?？涨籆內(nèi)的氣密，成品率提高的高質(zhì)量的壓電振動(dòng)器1，因此振蕩 器100本身也同樣穩(wěn)定地確保導(dǎo)通性，可以提高工作的可靠度，謀求高質(zhì)量化。并且除此之 外，可以得到長期穩(wěn)定的高精度的頻率信號(hào)。(電子設(shè)備)接著，參照圖14，就本發(fā)明的電子設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。此外作為電子設(shè) 備，舉例說明了具有上述壓電振動(dòng)器1的便攜信息設(shè)備110。最初本實(shí)施方式的便攜信息設(shè)備110為例如以便攜電話為首的，發(fā)展并改良了現(xiàn) 有技術(shù)中的手表的設(shè)備。外觀類似于手表，在相當(dāng)于文字盤的部分配置液晶顯示器，能夠在 該畫面上顯示當(dāng)前的時(shí)刻等。此外，在用作通信機(jī)時(shí)，從手腕取下，通過內(nèi)置于表帶的內(nèi)側(cè) 部分的揚(yáng)聲器及麥克風(fēng)，可進(jìn)行與現(xiàn)有技術(shù)的便攜電話同樣的通信。但是，與現(xiàn)有的便攜電 話相比，明顯小型且輕量。下面，對本實(shí)施方式的便攜信息設(shè)備110的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如圖14所示，該便攜 信息設(shè)備110具備壓電振動(dòng)器1和供電用的電源部111。電源部111例如由鋰二次電池構(gòu) 成。進(jìn)行各種控制的控制部112、進(jìn)行時(shí)刻等的計(jì)數(shù)的計(jì)時(shí)部113、與外部進(jìn)行通信的通信 部114、顯示各種信息的顯示部115、和檢測各功能部的電壓的電壓檢測部116與該電源部 111并聯(lián)連接。而且，通過電源部111來對各功能部供電。控制部112控制各功能部，進(jìn)行聲音數(shù)據(jù)的發(fā)送及接收、當(dāng)前時(shí)刻的測量或顯示 等的整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)作控制。此外，控制部112具備預(yù)先寫入程序的ROM、讀取寫入到該ROM 的程序并執(zhí)行的CPU、和作為該CPU的工作區(qū)使用的RAM等。計(jì)時(shí)部113具備壓電振動(dòng)器1和內(nèi)置了振蕩電路、寄存器電路、計(jì)數(shù)器電路及接口 電路等的集成電路。對壓電振動(dòng)器1施加電壓時(shí)壓電振動(dòng)片4振動(dòng)，通過水晶所具有的壓電 特性，該振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以電信號(hào)的方式輸入到振蕩電路。振蕩電路的輸出被二值化， 通過寄存器電路和計(jì)數(shù)器電路來計(jì)數(shù)。然后，通過接口電路，與控制部112進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送 與接收，在顯示部115顯示當(dāng)前時(shí)刻或當(dāng)前日期或者日歷信息等。通信部114具有與傳統(tǒng)的便攜電話相同的功能，具備無線電部117、聲音處理部 118、切換部119、放大部120、聲音輸入/輸出部121、電話號(hào)碼輸入部122、來電音發(fā)生部 123及呼叫控制存儲(chǔ)器部124。通過天線125，無線電部117與基站進(jìn)行收發(fā)聲音數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)的交換。聲音處 理部118對從無線電部117或放大部120輸入的聲音信號(hào)進(jìn)行編碼及解碼。放大部120將 從聲音處理部118或聲音輸入/輸出部121輸入的信號(hào)放大到既定電平。聲音輸入/輸出 部121由揚(yáng)聲器或麥克風(fēng)等構(gòu)成，擴(kuò)大來電音或受話聲音，或者將聲音集音。
此外，來電音發(fā)生部123響應(yīng)來自基站的呼叫而生成來電音。切換部119僅在來 電時(shí)，通過將連接在聲音處理部118的放大部120切換到來電音發(fā)生部123，在來電音發(fā)生 部123中生成的來電音經(jīng)由放大部120輸出至聲音輸入/輸出部121。此外，呼叫控制存儲(chǔ)器部124存放與通信的呼叫及來電控制相關(guān)的程序。此外，電 話號(hào)碼輸入部122具備例如0至9的號(hào)碼鍵及其它鍵，通過按壓這些號(hào)碼鍵等，輸入通話目 的地的電話號(hào)碼等。電壓檢測部116在通過電源部111對控制部112等的各功能部施加的電壓小于既 定值時(shí)，檢測其電壓降后通知控制部112。這時(shí)的既定電壓值是作為使通信部114穩(wěn)定動(dòng)作 所需的最低限的電壓而預(yù)先設(shè)定的值，例如，3V左右。從電壓檢測部116收到電壓降的通 知的控制部112禁止無線電部117、聲音處理部118、切換部119及來電音發(fā)生部123的動(dòng) 作。特別是，停止耗電較大的無線電部117的動(dòng)作是必需的。而且，顯示部115顯示通信部 114由于電池余量的不足而不能使用的提示。即，通過電壓檢測部116和控制部112，能夠禁止通信部114的動(dòng)作，并在顯示部 115做提示。該顯示可為文字消息，但作為更加直觀的顯示，也可以在顯示于顯示部115的 顯示面的上部的電話圖標(biāo)打“ X (叉)”標(biāo)記。此外，通過具備能夠有選擇地截?cái)嗯c通信部114的功能相關(guān)的部分的電源的電源 截?cái)嗖?26，能夠更加可靠地停止通信部114的功能。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的便攜信息設(shè)備110，由于包括基底基板2與蓋基板3 被可靠地陽極接合，可靠地確保空腔C內(nèi)的氣密，成品率提高的高質(zhì)量的壓電振動(dòng)器1，因 此便攜信息設(shè)備本身也同樣穩(wěn)定地確保導(dǎo)通性，可以提高工作的可靠度，謀求高質(zhì)量化。并 且除此之外，可以顯示長期穩(wěn)定的高精度的時(shí)鐘信息。(電波鐘)接著，參照圖15，就本發(fā)明的電波鐘的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。如圖15所示，本實(shí)施方式的電波鐘130具備電連接到濾波部131的壓電振動(dòng)器 1，是接收包含時(shí)鐘信息的標(biāo)準(zhǔn)電波，并具有自動(dòng)修正為正確的時(shí)刻并加以顯示的功能的鐘表。在日本國內(nèi)，在福島縣(40kHz)和佐賀縣(60kHz)有發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)電波的發(fā)送站(發(fā) 送局)，分別發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)電波。40kHz或60kHz這樣的長波兼有沿地表傳播的性質(zhì)和在電離層 和地表一邊反射一邊傳播的性質(zhì)，因此其傳播范圍寬，且由上述的兩個(gè)發(fā)送站覆蓋整個(gè)日 本國內(nèi)。以下，對電波鐘130的功能性結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。天線132接收40kHz或60kHz長波的標(biāo)準(zhǔn)電波。長波的標(biāo)準(zhǔn)電波將被稱為定時(shí)碼 的時(shí)刻信息AM調(diào)制為40kHz或60kHz的載波。所接收的長波的標(biāo)準(zhǔn)電波由放大器133放 大，由具有多個(gè)壓電振動(dòng)器1的濾波部131濾波并調(diào)諧。本實(shí)施方式中的壓電振動(dòng)器1分 別具備與上述載波頻率相同的40kHz及60kHz的諧振頻率的水晶振動(dòng)器部138、139。而且，濾波后的既定頻率的信號(hào)通過檢波、整流電路134來檢波并解調(diào)。接著，經(jīng) 由波形整形電路135而抽出定時(shí)碼，由CPU136計(jì)數(shù)。在CPU136中，讀取當(dāng)前的年、累積日、 星期、時(shí)刻等的信息。被讀取的信息反映于RTC137，顯示出準(zhǔn)確的時(shí)刻信息。由于載波為40kHz或60kHz，所以水晶振動(dòng)器部138、139優(yōu)選具有上述的音叉型結(jié)構(gòu)的振動(dòng)器。此外，雖然上述的說明由日本國內(nèi)的示例表示，但長波的標(biāo)準(zhǔn)電波的頻率在海外 是不同的。例如，在德國使用77.5KHZ的標(biāo)準(zhǔn)電波。所以，在將即使在海外也能夠?qū)?yīng)的電 波鐘130裝入便攜設(shè)備的情況下，還需要與日本的情況不同的頻率的壓電振動(dòng)器1。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的電波鐘130，由于包括基底基板2與蓋基板3被可靠 地陽極接合，可靠地確?？涨籆內(nèi)的氣密，成品率提高的高質(zhì)量的壓電振動(dòng)器1，因此電波 鐘本身也同樣穩(wěn)定地確保導(dǎo)通性，可以提高工作的可靠度，謀求高質(zhì)量化。并且除此之外， 可以長期穩(wěn)定地高精度對時(shí)刻進(jìn)行計(jì)數(shù)。另外，本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于上述實(shí)施方式，包括在不脫離本發(fā)明內(nèi)容的范圍 內(nèi)，對上述實(shí)施方式施加的各種變更。即，實(shí)施方式所例舉的具體材料或?qū)咏Y(jié)構(gòu)等不過是一 個(gè)例子，可以進(jìn)行適當(dāng)變更。例如，在上述實(shí)施方式中，作為接合材料的材料采用Si膜，但也可以采用Al。此 時(shí)，通過使用本發(fā)明所涉及的封裝件的制造方法，可以可靠地將接合材料與基底基板用圓 片之間陽極接合。另外，若采用Al作為接合材料的材料，則可以將配置在蓋基板的凹部的 底面的接合材料用作吸氣材料。這種情況下，由于不必形成與接合材料不同的吸氣材料， 因此可以降低制造成本。另外，在上述實(shí)施方式中，采用Al或者Si作為接合輔助材料，但也可以采用Cr或 者碳。在采用Cr或者碳時(shí)，即使在陽極接合工序中在接合輔助材料與第一基板之間產(chǎn)生陽 極接合反應(yīng)，接合輔助材料與第一基板也不會(huì)接合。因此，可以省略接合輔助材料去除工序。另外，在上述實(shí)施方式中，通過在蓋基板用圓片的內(nèi)表面形成接合材料，之后在蓋 基板用圓片的外表面配置成為陽極的接合輔助材料，在基底基板用圓片的外表面配置陰極 并施加電壓，將接合材料與基底基板用圓片的內(nèi)表面之間陽極接合，但與其相反，也可以通 過在基底基板用圓片的內(nèi)表面形成接合材料，之后在基底基板用圓片的外表面配置成為陽 極的接合輔助材料，在蓋基板用圓片的外表面配置陰極并施加電壓，將接合材料與蓋基板 用圓片的內(nèi)表面之間陽極接合。另外，在上述實(shí)施方式中，使用本發(fā)明的封裝件的制造方法，在封裝件的內(nèi)部封入 壓電振動(dòng)片來制造壓電振動(dòng)器，但也可以在封裝件的內(nèi)部封入壓電振動(dòng)片以外的物體，來 制造壓電振動(dòng)器以外的器件。
權(quán)利要求
一種封裝件的制造方法，通過將預(yù)先固接在由絕緣體制成的第一基板的內(nèi)表面的接合材料和由絕緣體制成的第二基板的內(nèi)表面陽極接合，來制造封裝件，其特征在于，具有陽極接合工序，在所述第一基板的外表面配置成為陽極的接合輔助材料，在所述第二基板的外表面配置陰極并施加電壓；所述接合輔助材料由在所述陽極接合工序中、在所述接合輔助材料與所述第一基板之間產(chǎn)生陽極接合反應(yīng)的材料形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝件的制造方法，其特征在于，所述接合材料由Al、Si膜或者Si塊材料形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的封裝件的制造方法，其特征在于，所述接合材料由Si膜形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的封裝件的制造方法，其特征在于，所述接合輔助材料由Al、Si塊材料、Cr或者C形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的封裝件的制造方法，其特征在于，所述接合輔助材料是鋁箔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的封裝件的制造方法，其特征在于，在所述陽極接合工序之后具有去除所述接合輔助材料的工序。
7.一種壓電振動(dòng)器的制造方法，其特征在于，在使用權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的封裝件的制造方法而制造的所述封裝件的內(nèi) 部，通過將壓電振動(dòng)片真空密封，制造壓電振動(dòng)器。
8.一種振蕩器，其特征在于，由權(quán)利要求7所述的制造方法制造的壓電振動(dòng)器作為振 子與集成電路電連接。
9.一種電子設(shè)備，其特征在于，由權(quán)利要求7所述的制造方法制造的壓電振動(dòng)器與計(jì) 時(shí)部電連接。
10.一種電波鐘，其特征在于，由權(quán)利要求7所述的制造方法制造的壓電振動(dòng)器與濾波 部電連接。
全文摘要
本發(fā)明提供即使在采用電阻值較大的接合材料(35)時(shí)，也能可靠地將接合材料(35)與基底基板用圓片(40)之間陽極接合的封裝件的制造方法。通過將預(yù)先固接在由絕緣體制成的蓋基板用圓片(50)的內(nèi)表面的接合材料(35)和由絕緣體制成的基底基板用圓片(40)的內(nèi)表面陽極接合來制造封裝件的方法，其特征在于，具有陽極接合工序，在蓋基板用圓片(50)的外表面配置成為陽極的接合輔助材料(72)，在基底基板用圓片(40)的外表面配置陰極(71)并施加電壓；接合輔助材料(72)由在所述陽極接合工序中在所述接合輔助材料與所述第一基板之間產(chǎn)生陽極接合反應(yīng)的材料形成。
文檔編號(hào)H03H3/02GK101997502SQ20101026926
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
發(fā)明者杉山剛 申請人:精工電子有限公司