专利名称：晶体元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种晶体元件(crystal device),该晶体元件经由接合材料而接合有基底板(base plate)、盖板(lid plate)以及晶体器件。
背景技术：
如下的晶体元件已为人所知，该晶体元件包括晶体器件、与配置于晶体器件的表面及背面的基底板及盖板，所述晶体器件具有以规定的振动频率(vibration frequency)发生振动的激振部、以及将激振部予以包围的框部，晶体器件、基底板以及盖板彼此经由接合材料而接合。对于如上所述的晶体元件而言，由于接合材料与晶体器件、基底板及盖板之间的热膨胀系数的差异，当制作晶体元件时，应カ会施加于接合材料等。晶体元件会产生如下的问题，例如接合材料因如上所述的应力而从晶体器件、基底板及盖板上剥落，或晶体元 件破损。例如在专利文献I中，已有与可应对如下的问题的晶体振子相关的掲示，所述问题例如是指因如上所述的热膨胀系数的差异而产生的应カ所引起的接合材料的剥落等。所述晶体振子是藉由接合材料，将包含金属材料的盖与包含陶瓷(ceramics)的基底予以接合而形成，在专利文献I中掲示了如下的内容，即，将接合材料的热膨胀系数设为与盖及基底的热膨胀系数近似或相同的值，藉此，抑制将盖与基底予以接合时所产生的应力。现有技术文献专利文献专利文献I日本专利特开2008-259041号公报然而，对于如下的晶体元件而言，存在如下的情況，S卩，根据接合面的方向，晶体器件与基底板及盖板之间的接合面的热膨胀系数大不相同，所述晶体元件的晶体器件是包夹地形成在基底板与盖板之间，且由接合材料接合。在此种情况下，无法将接合材料的热膨胀系数设为与晶体器件、基底板及盖板的热膨胀系数近似或相同的值。
发明内容
因此，本发明提供如下的晶体元件，该晶体元件是藉由使用如下的接合材料来防止接合材料剥落，所述接合材料具有处于晶体器件的接合面的第一方向的热膨胀系数与第二方向的热膨胀系数之间的热膨胀系数。第一观点的晶体元件包括矩形形状的晶体器件，具有激振部与框部且由晶体材料形成，所述激振部因施加电压而发生振动，所述框部将激振部的周围予以包围，框部具有第一方向的边及与该第一方向交叉的第二方向的边；矩形形状的基底板，接合于框部的一个主面，且具有第一方向的边与第二方向的边；以及矩形形状的盖板，接合于框部的另ー个主面，且具有第一方向的边与第二方向的边，所述晶体元件涂布有接合材料，该接合材料具有处于晶体器件的第一方向的热膨胀系数与第二方向的热膨胀系数之间的热膨胀系数。根据第一观点，在第二观点的晶体元件中，晶体器件为AT切割晶体材料，基底板以及盖板为AT切割晶体材料、Z切割晶体材料或玻璃材料。根据第一观点，在第三观点的晶体元件中，晶体器件为Z切割晶体材料，基底以及盖为AT切割晶体材料、Z切割晶体材料或玻璃材料。根据第一观点至第三观点，在第四观点的晶体元件中，接合材料是聚酰亚胺树脂或熔点为500度以下的玻璃。根据第四观点，在第五观点的晶体元件中，接合材料的热膨胀系数为10. 5ppm/°C 13ppm/°C (从常温至200°C为止的范围)。发明的效果根据本发明，可提供如下的晶体元件，该晶体元件是藉由使用如下的接合材料来防止接合材料剥落，所述接合材料具有处于晶体器件的接合面的第一方向的热膨胀系数与 第二方向的热膨胀系数之间的热膨胀系数。
图I是晶体元件100的分解立体图。图2是图I的A-A剖面图。图3(a)是表示+Y^轴侧的面上所形成的电极的晶体器件130的平面图。图3 (b)是表示-V轴侧的面上所形成的电极的晶体器件130的平面图。图4(a)是表示+Y^轴侧的面上所形成的电极的基底板120的平面图。图4(b)是表示-V轴侧的面上所形成的电极的基底板120的平面图。图5是表示晶体材料的X轴方向、Y轴方向及t轴方向的热膨胀系数与温度的关系的曲线图。图6是表示晶体元件100的制作方法的流程图。图7是晶体晶圆W130的平面图。图8(a)是表示+Y^轴侧的面上所形成的电极的基底晶圆W120的平面图。图8 (b)是表示-Y'轴侧的面上所形成的电极的基底晶圆W120的平面图。图9是盖晶圆WllO的平面图。图10(a)是将晶体晶圆W130与基底晶圆W120予以接合而成的晶圆的V轴方向的剖面图。图10(b)是将晶体晶圆W130与基底晶圆W120予以接合而成的晶圆的X轴方向的剖面图。图10(c)是基底晶圆W120的概略平面图。图11(a)是将晶体晶圆W130与盖晶圆WllO予以接合而成的晶圆的V轴方向的剖面图。图11(b)是将晶体晶圆W130与盖晶圆WllO予以接合而成的晶圆的X轴方向的剖面图。图12是表示晶体元件200的晶体器件130、基底板220以及盖板210的结晶轴方向的组合的图。图13(a)是将晶体晶圆W130与基底晶圆W220予以接合而成的晶圆的V轴方向的剖面图。图13(b)是将晶体晶圆W130与基底晶圆W220予以接合而成的晶圆的X轴方向的剖面图。图14(a)是将晶体晶圆W130与盖晶圆W210予以接合而成的晶圆的V轴方向的剖面图。图14(b)是将晶体晶圆W130与盖晶圆W210予以接合而成的晶圆的X轴方向的剖面图。附图标记100、200:晶体元件110、210:盖板111、121:凹部112、122:接合面120、220 :基底板 123:电极垫124 :安装端子125:城堡形部分电极126 :城堡形部分127 :贯通孔130:晶体器件131 :激振部132 :框部133 :连结部134 :激振电极135:引出电极136 :贯通槽137:侧面电极140 :接合材料150 :模腔151 :切割线160 :拉伸应力161 :压缩应力A-A、D-D、E-E :首Ij 面SlOl S106 :步骤W110、W210 :盖晶圆W120、W220 :基底晶圆Wl3O:晶体晶圆X、Y、Y'ヽτ、ν :轴
具体实施例方式以下，基于附图来详细地对本发明的实施方式进行说明。再者，在以下的说明中，只要无g在特别地对本发明进行限定的记载，则本发明的范围不限于这些方式。第一实施方式晶体元件100的构成图I是晶体元件100的分解立体图。晶体元件100是表面安装型的晶体元件，且安装于印刷基板等而被使用。晶体元件100主要包含盖板110、基底板120、以及晶体器件130。盖板110、基底板120以及晶体器件130中，例如使用有AT切割的晶体材料。AT切割的晶体材料的主面(YZ面)相对于结晶轴(XYZ)的Y轴，以X轴为中心，从Z轴向Y轴方向倾斜35度15分。在以下的说明中，以AT切割的晶体材料的轴方向为基准，使用倾斜的新的轴作为V轴以及Zi轴。即，将晶体元件100的长边方向作为X轴方向，将晶体元件100的高度方向作为Γ轴方向，将与X轴方向及Γ轴方向垂直的方向作为Z'轴方向，对晶体元件100进行说明。另外，在晶体元件100中，盖板110、基底板120、及晶体器件130的X轴方向、Y'轴方向、及t轴方向的各结晶轴方向一致。晶体器件130包括激振部131，以规定的振动频率发生振动；框部132，将激振部131予以包围；以及一对连结部133，连结着激振部131及框部132。另外，在激振部131与框部132之间形成有贯通槽136，该贯通槽136沿着Y'轴方向，将晶体器件130予以贯通。一对连结部133将激振部131的-X轴侧的边、与激振部131的-X轴侧所形成的框部132予以连结。在激振部131的+Y'轴侧及-Y'轴侧的主面上，分别形成有激振电极134。另外，在框部132上，形成有从各激振电极134引出的一对引出电极135。引出电极135是从形成 于4轴侧的面的激振电极134起，通过-Z'轴侧的连结部133，引出至框部132的-Y'轴侧的面的-X轴侧的边的-Z^轴侧的角为止。另外，引出电极135是从形成于+Y^轴侧的面的激振电极134起，通过+Z'轴侧的连结部133，经由贯通槽136的-X轴侧的—V轴侧的侧面及—V轴侧的框部132，引出至框部132的-Y'轴侧的面的+X轴侧的—V轴侧的角为止。在盖板110的-Y'轴侧的面上，形成有凹部111、与将凹部111予以包围的接合面112。该接合面112经由接合材料140 (参照图2)而接合于晶体器件130的框部132的+Y1轴侧的面。在基底板120的+Y'轴侧的面上，形成有凹部121、将凹部121予以包围的接合面122、以及配置于+Y'轴侧的面的四个角落的电极垫(electrode pad) 123。接合面122经由接合材料140 (参照图2)而接合于晶体器件130的框部132的-Y'轴侧的面。另外，在基底板120的-Y'轴侧的面上，形成有一对安装端子124。而且，在基底板120的侧面的四个角落形成有城堡形部分(castellation) 126,在城堡形部分126中形成有城堡形部分电极125。城堡形部分电极125将电极垫123与安装端子124予以电性连接。另外，-X轴侧的-V轴侧的角处所形成的电极垫123是电性连接于如下的引出电极135，该引出电极135形成于晶体器件130的-X轴侧的-Z,轴侧的角，+X轴侧的+Z,轴侧的角处所形成的电极垫123是电性连接于如下的引出电极135，该引出电极135形成于晶体器件130的+X轴侧的+Z'轴侧的角。图2是图I的A-A剖面图。晶体元件100在晶体器件130的+Y'轴侧配置有盖板110，且在-Y'轴侧配置有基底板120。另外，在晶体元件100的内部，藉由盖板110的凹部111与基底板120的凹部121而形成模腔(cavity) 150，在模腔150中配置有激振部
131。在盖板110的接合面112与框部132的+Yi轴侧的面之间、以及在基底板120的接合面122与框部132的-Y'轴侧的面之间，分别形成接合材料140，藉此，将模腔150予以密封。另外，形成于框部132的引出电极135与形成于基底板120的电极垫123形成电性连接，藉此，激振电极134与安装端子124形成电性连接。图3(a)是表示+Y'轴侧的面上所形成的电极的晶体器件130的平面图。晶体器件130包含激振部131、将激振部131予以包围的框部132、以及将激振部131与框部132予以连结的ー对连结部133。从激振电极134引出的引出电极135是通过+Z'轴侧的连结部133而连接于侧面电极137，所述激振电极134形成于激振部131的+Y'轴侧的面，所述侧面电极137形成于贯通槽136的-X轴侧的+V轴侧的端部的侧面。图3 (b)是表示-Y'轴侧的面上所形成的电极的晶体器件130的平面图。图3 (b)是表示为从+Y'轴侧向-Y'轴方向对晶体器件130进行观察所得的图。引出电极135是从形成于激振部131的-Y'轴侧的激振电极134起，通过-Z'轴侧的连结部133，引出至框部132的-Y'轴侧的面的-X轴侧的边的-Z'轴侧的角为止。另外，引出电极135是从形成于贯通槽136的侧面电极137起，通过+Z'轴侧的框部132，引出至框部132的-Y'轴侧的面的+X轴侧的+Z'轴侧的角为止。图4(a)是表示+Y'轴侧的面上所形成的电极的基底板120的平面图。在基底板120的+Y'轴侧的面上，形成有凹部121及将凹部121予以包围的接合面122。另外，在基底板120的四个角落的侧面形成有城堡形部分126，在城堡形部分126中形成有城堡形部分电极125。而且，在基底板120的+Y'轴侧的面的四个角落形成有电极垫123，各电极垫123电性连接于各城堡形部分电极125。图4(b)是表示-Y'轴侧的面上所形成的电极的基底板120的平面图。在基底板120的-V轴侧的面上，在+X轴侧及-X轴侧形成有一对安装端子124，各安装端子124电性连接于城堡形部分电极125，该城堡形部分电极125形成于基底板120的四个角落。晶体材料的热膨胀系数作为晶体材料的结晶轴的X轴与Y轴的热膨胀系数相等，Z轴方向的热膨胀系数小于X轴与Y轴的热膨胀系数。因此，一般认为X轴、Y'轴、Z'轴的各轴方向的热膨胀系数各不相同，所述X轴、Y'轴、Z'轴的各轴方向是相对于晶体材料的结晶轴(XYZ)的Y轴，以X轴为中心，从Z轴向Y轴方向倾斜35度15分地受到引导的AT切割的晶体材料的轴方向。以下，參照图5来对晶体材料的热膨胀系数进行说明。图5是表示晶体材料的X轴方向、Y轴方向及V轴方向的热膨胀系数与温度的关系的曲线图。曲线图的纵轴表示热膨胀系数(PPm)，曲线图的横轴表示温度(で)。热膨胀系数表示每1°C的如下的比例，该比例是物体的长度因温度的上升而发生膨胀时的比例。曲线图中的涂黑的四边形所表示的点是表示晶体材料的X轴及Y轴方向的热膨胀系数。另夕卜，曲线图中的涂黑的三角形所表示的点是表示晶体材料的Z'轴方向的热膨胀系数。V轴方向的热膨胀系数大于Z轴方向的热膨胀系数且小于X轴方向的热膨胀系数，且可由此些的值导出。V轴方向的热膨胀系数在-250°C时为5. 6ppm，随着温度上升，热膨胀系数也会上升，在573°C时，该热膨胀系数为18. 38ppm。X轴以及Y轴方向的热膨胀系数在-250°C时为8. 6ppm，随着温度上升，热膨胀系数也会上升，在573°C时，该热膨胀系数为25. 15ppm。晶体元件100的晶体器件130、盖板110、以及基底板120是由AT切割的晶体材料所形成，如图I所示，盖板110、基底板120、以及晶体器件130的结晶轴方向一致。另外，盖板110、基底板120、以及晶体器件130在包含X轴及Z'轴的平面内彼此接合，因此，当考虑接合材料140的剥落等时，可考虑晶体材料的X轴以及W轴方向的热膨胀系数。V轴方 向的热膨胀系数在30°C至200°C时约为8ppm。另外，根据图5已知30°C至200°C的X轴方向的热膨胀系数约为lOppm。根据后述的晶体元件100的制作方法中所说明的理由，使用如下的接合材料作为晶体元件100中所使用的接合材料140，所述接合材料具有晶体器件130的短边方向{V轴方向)的热膨胀系数与长边方向(X轴方向)的热膨胀系数之间的热膨胀系数。即，接合材料140具有IOppm 15ppm的热膨胀系数,该IOppm 15ppm的热膨胀系数大于晶体材料的Z'轴方向的热膨胀系数，且小于X轴方向的热膨胀系数。而且，优选使用热膨胀系数处于10. 5ppm 13ppm之间的接合材料140。另外,例如可使用低熔点玻璃作为接合材料140，该低熔点玻璃是熔点为500°C以下的玻璃。晶体元件100的制作方法图6是表示晶体元件100的制作方法的流程图。以下，根据图6的流程图，对晶体元件100的制作方法进行说明。在步骤(Step)SlOl中，准备晶体晶圆(wafer)W130。在晶体晶圆W130上形成有多个晶体器件130。以下，参照图7来对晶体晶圆Wl30进行说明。 图7是晶体晶圆W130的平面图。晶体晶圆W130是将AT切割的晶体材料作为基材而形成。另外，在晶体晶圆W130上形成有多个晶体器件130。在图7中，各晶体器件130是以被切割线(scribe line) 151包围的方式而被表示，所述切割线151是在后述的图6的步骤S 106中，将晶圆予以切断的线且由点划线表示。另外，在各晶体器件130中形成贯通槽136，藉此来形成激振部131、框部132、以及连结部133。在激振部131的+Y'轴侧的面以及-V轴侧的面上形成有激振电极134，在框部132上形成有引出电极135，该引出电极135从各激振电极134引出。在步骤S102中，准备基底晶圆W120。在基底晶圆W120上形成有多个基底板120。以下，参照图8(a)以及图8(b)来对基底晶圆W120进行说明。图8(a)是表示+Y^轴侧的面上所形成的电极的基底晶圆W120的平面图。基底晶圆W120将AT切割的晶体材料作为基材，形成有多个基底板120。另外，图8(a)中，在基底晶圆W120上标记有切割线151，各基底板120是以被切割线151包围的方式而形成。在各基底板120的+Y'轴侧的面上形成有凹部121，且以将凹部121予以包围的方式而形成有接合面122。另外，在切割线151的交点处形成有贯通孔127，该贯通孔127将基底晶圆W120予以贯通。贯通孔127成为各基底板120的城堡形部分126(参照图4(a))。另外，在基底晶圆W120的+Yi轴侧的面的贯通孔127的周围形成有电极垫123，在贯通孔127的侧面形成有城堡形部分电极125 (参照图I)。图8(b)是表示-Y'轴侧的面上所形成的电极的基底晶圆W120的平面图。在图8(b)中，表示从+Y'轴侧所见的基底晶圆W120，且表示-Y'轴侧的面上所形成的安装端子124。在基底晶圆W120上，各基底板120的安装端子124沿着Z'轴方向相连地形成，且电性连接于城堡形部分电极125 (参照图I)，该城堡形部分电极125 (参照图I)形成于贯通孔127的侧面。在步骤S103中，准备盖晶圆W110。在盖晶圆WllO上形成有多个盖板110。以下，参照图9来对盖晶圆WllO进行说明。图9是盖晶圆WllO的平面图。盖晶圆WllO将AT切割晶体材料作为基材，形成有多个盖板110。另外，图9中，在盖晶圆WllO上标记有切割线151，各盖板110是以被切割线151包围的方式而形成。在各盖板110的-Y'轴侧的面上形成有凹部111，且以将凹部111予以包围的方式而形成有接合部112。
在步骤S104中，将晶体晶圆W130与基底晶圆W120予以接合。以下，參照图10(a)、图10(b)以及图10(c)，对晶体晶圆W130与基底晶圆W120的接合进行说明。图10(a)是将晶体晶圆W130与基底晶圆W120予以接合而成的晶圆的V轴方向的剖面图。另外，图10(a)是包含图7、图8(a)、图8(b)、以及图10(c)的D-D剖面的剖面图。以使接合面122重叠于框部132的-Y'轴侧的面的方式，将晶体晶圆W130与基底晶圆W120对准，经由接合材料140，使所述晶体晶圆W130与基底晶圆W120彼此接合。当例如使用熔点为380°C以下的低熔点玻璃作为接合材料140时，将接合材料140涂布于晶体晶圆W130的框部132的-Y'轴侧的面或基底晶圆W120的接合面122，接着以使接合面122重叠于框部132的-Y'轴侧的面的方式，将晶体晶圆W130与基底晶圆W120对准，在晶圆及接合材料140的温度为380°C以上且接合材料140已熔融的状态下，将晶圆彼此予以接合，藉此来进行所述接合。晶圆在接合之后，被冷却至室温为止。当晶圆被冷却至室温为止时，在各晶圆以及接合材料140之间，因热膨胀系数的差异而产生应力。晶体元件100中所使用的接合材料140的热膨胀系数大于晶体材料的 V轴方向的热膨胀系数，因此，在晶体材料的W轴方向上，接合材料140的收缩大于晶体材料的收缩。因此，在Z'轴方向上，进行拉伸的应カ即拉伸应力160从晶体器件130以及基底板120，施加于接合材料140与晶体器件130及基底板120之间的接合面。所述拉伸应力160发挥将接合材料140在Zi轴方向上拉伸的作用。图10(b)是将晶体晶圆W130与基底晶圆W120予以接合而成的晶圆的X轴方向的剖面图。另外，图10(b)是包含图7、图8(a)、图8(b)、以及图10(c)的E-E剖面的剖面图。当晶体晶圆W130与基底晶圆W120接合且冷却至室温时，在各晶圆以及接合材料140之间，因热膨胀系数的差异而产生应力。晶体元件100中所使用的接合材料140的热膨胀系数小于晶体材料的X轴方向的热膨胀系数，因此，在晶体材料的X轴方向上，接合材料140的收縮小于晶体材料的收缩。因此，在X轴方向上，进行压缩的应カ即压缩应カ161从晶体器件130以及基底板120，施加于接合材料140与晶体器件130及基底板120之间的接合面。所述压缩应カ161发挥对接合材料140在X轴方向上进行压缩的作用。图10(c)是基底晶圆W120的概略平面图。在图10(c)中，以阴影表示了接合材料140，该接合材料140涂布于基底晶圆W120的+Y'轴侧的面的凹部121及贯通孔127以外的区域。在rV轴方向上，拉伸应力160施加于所述接合材料140与基底晶圆W120之间的接合面，在X轴方向上，压缩应力161施加于所述接合材料140与基底晶圆W120之间的接合面。返回至图6，在步骤S105中，藉由接合材料140来将晶体晶圆W130与盖晶圆WllO予以接合。以下，參照图11(a)以及图11(b)，对晶体晶圆W130与盖晶圆WllO的接合进行说明。图11(a)是将晶体晶圆W130与盖晶圆WllO予以接合而成的晶圆的V轴方向的剖面图。另外，图11 (a)是包含图7、图8(a)、图8(b)、以及图9的D-D剖面的剖面图。晶体晶圆W130与盖晶圆WllO经由接合材料140而接合。所述步骤S105中的接合是与在步骤S104中所说明的晶体晶圆W130与基底晶圆W120的接合相同。如步骤S104中所说明，在晶圆彼此经由接合材料140而接合之后，各晶圆以及接合材料140被冷却至室温为止。接合材料140的热膨胀系数大于晶体材料的Z'轴方向的热膨胀系数，在晶体材料的Z'轴方向上，接合材料140的收缩大于晶体材料的收缩。因此，在t轴方向上，进行拉伸的应力即拉伸应力160从晶体器件130以及盖板110，施加于接合材料140与晶体器件130及盖板110之间的接合面。所述拉伸应力160发挥将接合材料140在Zi轴方向上拉伸的作用。图11(b)是将晶体晶圆W130与盖晶圆WllO予以接合而成的晶圆的X轴方向的剖面图。另外，图11(b)是包含图7、图8(a)、图8(b)、以及图9的E-E剖面的剖面图。如图10 (b)中的说明所述，晶体元件100中所使用的接合材料140的热膨胀系数小于晶体材料的X轴方向的热膨胀系数，在晶体材料的X轴方向上，接合材料140的收缩小于晶体材料的收缩。因此，在X轴方向上，进行压缩的应力即压缩应力161从晶体器件130以及盖板110，施加于接合材料140与晶体器件130及盖板110之间的接合面。所述压缩应力161发挥对接合材料140在X轴方向上进行压缩的作用。返回至图6，在步骤S106中，藉由切割(dicing)来将晶圆予以切断。关于切割，沿着切割线151来将晶圆予以切断，藉此，制作各个晶体元件100。
在晶体元件100中，使用接合材料140来将晶圆彼此予以接合，所述接合材料140具有如下的热膨胀系数，该热膨胀系数的值处于晶体器件130的X轴方向的热膨胀系数与V轴方向的热膨胀系数之间。因此，压缩应力161以及拉伸应力160分别作用于接合材料140与各晶圆之间的接合面的X轴方向以及t轴方向。如此，晶体元件100处于如下的状态，即，施加于接合材料140的应力分为压缩应力161以及拉伸应力160，藉此，各应力的大小变小，大应力不会施加于特定的方向。另外，玻璃具有如下的特性，即，对于拉伸应力的耐受性弱，但对于压缩应力的耐受性强。而且，作用于接合材料140的应力是单位长度的应力与形成的接合材料140的长度的积，且预计与作为短边方向的V轴方向相比较，强应力更会作用于与晶体元件100的长边平行的X轴方向，因此，较为理想的是，与拉伸应力相比较，压缩应力更会施加于与晶体元件100的长边平行的X轴方向。在晶体元件100中，使接合材料140的热膨胀系数小于晶体材料的X轴方向的热膨胀系数，藉此，将压缩应力施加于接合材料140的X轴方向。考虑到所述内容，较为理想的是，接合材料140的热膨胀系数的大小为15ppm与IOppm之间的值,所述15ppm是晶体材料的X轴方向的热膨胀系数,所述IOppm是Z'轴方向的热膨胀系数。而且，由于拉伸应力施加于Z'轴方向，因此，较为理想的是，以使拉伸应力的大小变小的方式，将接合材料140的热膨胀系数设为接近于V轴方向的热膨胀系数的值，从而使拉伸应力的大小变小。另外，若压缩应力施加于低熔点玻璃，则与晶体材料之间的接合强度变强，因此，较为理想的是，低熔点玻璃的热膨胀系数小于晶体材料的热膨胀系数。然而，若使用热膨胀系数为IOppm 10. 5ppm以下的低熔点玻璃，则晶体材料的X轴方向的热膨胀系数与低熔点玻璃的热膨胀系数之差变大，因此，存在如下的情况，即，晶圆会弯曲，从而难以制作晶体元件，所述低熔点玻璃的热膨胀系数与X轴方向的热膨胀系数即15ppm大不相同。因此，接合材料140的热膨胀系数的大小为如下的值，该值比X轴方向的热膨胀系数更接近于由拉伸应力发挥作用的V轴方向的热膨胀系数，且所述接合材料140的热膨胀系数的大小优选为除IOppm 10. 5ppm以外的10. 5ppm 13ppm。另外，在晶体元件100中，晶体器件130、基底板120以及盖板110的结晶轴一致，藉此，晶体器件130、基底板120以及盖板110之间所产生的应力被抑制为小应力。因此，在晶体元件100的制作过程中，可防止因各晶圆之间的热膨胀系数的差异而使晶圆产生翘曲等。而且，藉由使用相同的基材作为基底板120以及盖板110，可使用具有相同的热膨胀系数的相同的接合材料作为接合材料140，因此优选，所述接合材料140用以将晶体器件130与基底板120予以接合，以及将晶体器件130与盖板110予以接合。第二实施方式在基底板以及盖板中，也可使用Z切割晶体材料或玻璃材料。Z切割晶体材料或玻璃材料具有价格低廉这ー优点。以下，对如下的晶体元件进行说明，该晶体元件在基底板以及盖板中使用有Z切割晶体材料或玻璃材料。另外，在以下的说明中，对与第一实施方式相同的部分使用相同的记号，且将该部分的说明予以省略，关于晶体元件的结晶轴的说明，使用晶体器件的结晶轴来进行说明。图12是表不晶体兀件200的晶体器件130、基底板220以及盖板210的结晶轴方向的组合的图。晶体元件200包含将Z切割晶体材料作为基材的盖板210及基底板220、与将AT切割的晶体材料作为基材的晶体器件130。盖板210以及基底板220将Z切割晶体材料作为基材，除此以外的构成分别与盖板110以及基底板120相同。由于将Z轴方向作 为晶圆的法线方向，对Z切割晶体材料进行切割，因此，将晶体器件130的X-Z'轴平面、与基底板220及盖板210的X-Y轴平面予以接合，藉此来构成晶体元件200。图12所示的第一例EXl是如下的组合的例子，在该组合中，晶体器件130的X轴、V轴、Z'轴与盖板210及基底板220的Y轴、Z轴、X轴分别平行。第二例EX2是如下的组合的例子，在该组合中，晶体器件130的X轴、Y'轴、Z'轴与盖板210及基底板220的X轴、Z轴、Y轴分别平行。第三例EX3是如下的组合的例子，在该组合中，晶体器件130的X轴、Y'轴、Z'轴与盖板210的X轴、Z轴、Y轴分别平行，而且，晶体器件130的X轴、Y'轴、Z'轴与基底板220的Y轴、Z轴、X轴分别平行。第四例EX4是如下的组合的例子，在该组合中，晶体器件130的X轴、Y'轴、Z'轴与盖板210的Y轴、Z轴、X轴分别平行，而且，晶体器件130的X轴、Y'轴、Z'轴与基底板220的X轴、Z轴、Y轴方向分别平行。在图12所示的四个例子中，晶体器件130的X轴及V轴是与盖板210及基底板220的X轴或Y轴平行。晶体材料的X轴方向的热膨胀系数大于Z'轴方向的热膨胀系数，如图5所示，晶体材料的X轴及Y轴方向的热膨胀系数相同。即，在晶体元件200中，在W轴方向上，晶体器件130与盖板210及基底板220的热膨胀系数不同。另外，由于X轴与Y轴的热膨胀系数相同，因此，盖板210及基底板220的轴方向可形成于如第一例EXl至第四例EX4所示的各种方向。也可藉由与图6所示的流程图相同的方法来制作晶体元件200。以下，以图12的第一例EXl的构成为基础，使用图13以及图14，尤其对步骤S104及步骤S105的使用接合材料140的步骤进行说明。图13(a)是将晶体晶圆W130与基底晶圆W220予以接合而成的晶圆的V轴方向的剖面图。基底晶圆W220为如下的晶圆，该晶圆形成有多个基底板220，且将Z切割晶体材料作为基材。在图13(a)中，对图6的步骤S104中的藉由接合材料140来将晶体晶圆与基底晶圆予以接合的步骤进行说明，另外，图13(a)是包含图7的D-D剖面的剖面图。以使框部132的-Y'轴侧的面与接合面122重叠，且使晶体晶圆W130的V轴与基底晶圆W220的X轴平行的方式，将晶体晶圆W130与基底晶圆W220对准，经由接合材料140，使晶体晶圆Wl30与基底晶圆W220彼此接合。如图10(a)中的说明所述，在图13(a)中，当对晶圆进行冷却时，在晶体元件200的Zi轴方向上，拉伸应力160也会施加于接合材料140与晶体晶圆W130之间的接合面。另外，由于晶体元件200的Zi轴方向为基底晶圆W220的X轴方向，因此，压缩应力161施加于接合材料140与基底晶圆W220之间的接合面。
图13(b)是将晶体晶圆W130与基底晶圆W220予以接合而成的晶圆的X轴方向的剖面图。图13(b)是包含图7的E-E剖面的剖面图。如图10(b)中的说明所述，当对晶圆进行冷却时，在晶体元件200的X轴方向上，压缩应力161会施加于接合材料140与晶体晶圆W130之间的接合面。另外，由于晶体材料的X轴方向与Y轴方向的热膨胀系数相等，因此，大小相等的压缩应力161施加于接合材料140与基底晶圆W220之间的接合面、以及接合材料140与晶体晶圆W130之间的接合面。图14(a)是将晶体晶圆W130与盖晶圆W210予以接合而成的晶圆的V轴方向的剖面图。盖晶圆W210为如下的晶圆，该晶圆形成有多个盖板210，且将Z切割晶体材料作为基材。另外，图14(a)是包含图7的D-D剖面的剖面图。在图14(a)中，对图6的步骤S105中的藉由接合材料140来将晶体晶圆与盖晶圆予以接合的步骤进行说明。晶体晶圆W130与盖晶圆W210经由接合材料140而接合。所述步骤S105中的接合方法是与图10(a)中所说明的步骤S104的晶体晶圆W130与基底晶圆W120的接合相同。由于接合材料140的热膨胀系数大于晶体材料的Z'轴方向的热膨胀系数，因此，在晶体材料的Z'轴方向上，接合材料140的收缩大于晶体材料的收缩。因此，在Z'轴方向上，进行拉伸的应力即拉伸应力160从晶体器件130，施加于接合材料140与晶体器件130之间的接合面。所述拉伸应力160作用于在V轴方向上，将接合材料140拉长时的方向。另外，由于接合材料140的热膨胀系数小于晶体材料的X轴方向的热膨胀系数，因此，在晶体材料的X轴方向上，接合材料140的收缩小于晶体材料的收缩。因此，在X方向上，进行压缩的应力即压缩应力161从盖板210，施加于接合材料140与盖板210之间的接合面。所述压缩应力161发挥对接合材料140在X轴方向上进行压缩的作用。图14(b)是将晶体晶圆W130与盖晶圆W210予以接合而成的晶圆的X轴方向的剖面图。另外，图14(b)是包含图7的E-E剖面的剖面图。如图13(b)中的说明所述，晶体元件200中所使用的接合材料140的热膨胀系数小于晶体材料的X轴及Y轴方向的热膨胀系数，因此，在晶体材料的X轴及Y轴方向上，接合材料140的收缩小于晶体材料的收缩。因此，在晶体元件200的X轴方向上，进行压缩的应力即压缩应力161从晶体器件130以及盖板210，施加于接合材料140与晶体器件130及盖板210之间的接合面。所述压缩应力161发挥对接合材料140在晶体元件200的X轴方向上进行压缩的作用。在图13 (a)、图13(b)、图14(a)、以及图14(b)中表示了图12的第一例EXl的例子，但也可为第二例EX2至第四例EX4中的任一个例子。另外，也可利用玻璃材料来形成基底板以及盖板。此时，较为理想的是，玻璃材料具有处于晶体器件的X轴方向的热膨胀系数与Z'轴方向的热膨胀系数之间的热膨胀系数。以上，已详细地对本发明的最佳实施方式进行了说明，但本领域技术人员显然了解可在本发明的技术范围内，对实施方式添加各种变更、变形来实施。例如在所述实施方式中，说明了使用低熔点玻璃作为接合材料的情况，但也可使用聚酰亚胺树脂等树脂作为接合材料。在此情况下，仍与所述实施方式同样地，较为理想的是使用如下的树脂，聚酰亚胺树脂的热膨胀系数采用处于晶体器件的长边方向的热膨胀系数与短边方向的热膨胀系数之间的值。有时例如在将晶体元件安装于印刷基板的情况下，热会施加至晶体元件。在此种情况下，使聚酰亚胺树脂的热膨胀系数采用处于晶体器件的长边方向的热膨胀系数与短边方向的热膨胀系数之间的值，藉此，例如可防止因接合材料的剥落等而破坏模腔的密封状态。另外，已表示了在晶体器件中使用有AT切割晶体材料的情况，但也可在晶体器件中使用Z切割晶体材料或BT切割晶体材料等。而且，晶体器件不仅可使用晶体材料，而且 可使用包含钽酸锂或铌酸锂或者压电陶瓷的压电材料。
权利要求
1.一种晶体元件，其特征在于包括 矩形形状的晶体器件，具有激振部与框部且由晶体材料形成，所述激振部因施加电压而发生振动，所述框部将所述激振部的周围予以包围，所述框部具有第一方向的边及与该第一方向交叉的第二方向的边； 矩形形状的基底板，接合于所述框部的ー个主面，且具有所述第一方向的边与所述第二方向的边；以及 矩形形状的盖板，接合于所述框部的另ー个主面，且具有所述第一方向的边与所述第二方向的边， 所述晶体元件涂布有接合材料，该接合材料具有处于所述晶体器件的所述第一方向的热膨胀系数与所述第二方向的热膨胀系数之间的热膨胀系数。
2.根据权利要求I所述的晶体元件，其特征在于 所述晶体器件为AT切割晶体材料，所述基底板以及所述盖板为AT切割晶体材料、Z切割晶体材料或玻璃材料。
3.根据权利要求I所述的晶体元件，其特征在于 所述晶体器件为Z切割晶体材料，所述基底以及所述盖为AT切割晶体材料、Z切割晶体材料或玻璃材料。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的晶体元件，其特征在于 所述接合材料是聚酰亚胺树脂或熔点为500度以下的玻璃。
5.根据权利要求4所述的晶体元件，其特征在干 所述接合材料的热膨胀系数从常温至200°C为止的范围为10. 5ppm/°C 13ppm/°C。
全文摘要
本发明提供一种晶体元件，包括矩形形状的晶体器件，具有激振部与框部且由晶体材料形成，所述激振部因施加电压而发生振动，所述框部将激振部的周围予以包围，框部具有第一方向的边及与该第一方向交叉的第二方向的边；矩形形状的基底板，接合于框部的一个主面，且具有第一方向的边与第二方向的边；以及矩形形状的盖板，接合于框部的另一个主面，且具有第一方向的边与第二方向的边，所述晶体元件涂布有接合材料，该接合材料具有处于晶体器件的第一方向的热膨胀系数与第二方向的热膨胀系数之间的热膨胀系数。
文档编号H03H9/02GK102820869SQ20121018725
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月7日 优先权日2011年6月8日
发明者原田雅和, 有路巧, 高桥岳宽 申请人:日本电波工业株式会社