电子装置及其制造方法与流程

专利2022-05-09  117



1.本发明涉及电子装置及其制造方法。


背景技术:

2.作为具备具有机械振动部的电子部件的电子装置,例如列举作为定时器件、载荷传感器而利用的压电振子。压电振子包括压电振动元件和收纳该压电振动元件的保持器,该压电振动元件具有利用压电效果而将电振动变换为机械振动的机械振动部。
3.例如,在专利文献1中公开一种压电器件,包括:压电振动片,相对于周边部具有薄壁的振动部;中间膜,成膜于压电振动片的表面和背面,从振动部分离而与周边部接合;以及密封膜,成膜于中间膜的表面而层叠于中间膜。这样,根据专利文献1,能够提供通过以晶片级制成而能够实现低成本化且振动特性优异的压电器件。
4.专利文献1:日本特开2017

163613号公报
5.然而,在专利文献1所记载的压电器件中,由于以框状包围振动部的周边部与中间膜和密封膜接触,因此从外部作用的应力容易传递至振动部。因此,有可能产生由应力引起的频率变动变大这样的问题。


技术实现要素:

6.本发明是鉴于这样的情况而完成的,本发明的目的在于提供一种由应力引起的频率变动较小且能够小型化的电子装置及其制造方法。
7.本发明的一个方式的电子装置具备:电子部件,具有机械振动部;基底基板,搭载有电子部件;中间层,与基底基板之间形成收纳电子部件的内部空间,并且形成有将内部空间向外部开口的至少一个贯通孔;以及密封层,设置在中间层的外侧,封堵至少一个贯通孔来密封内部空间,在基底基板的搭载有电子部件的搭载面形成有与电子部件的一部分重叠的有底的开口部。
8.本发明的一个方式的电子装置的制造方法具备:基板准备工序,准备集合基板;牺牲层形成工序,在集合基板上设置第一牺牲层;搭载工序,使具有机械振动部的电子部件的一部分支承于第一牺牲层并且在集合基板搭载电子部件;牺牲层覆盖工序,用第二牺牲层覆盖电子部件;中间层形成工序,用中间层覆盖第二牺牲层,在中间层形成有将第二牺牲层侧向其相反侧开口的至少一个贯通孔;空间形成工序,通过至少一个贯通孔除去第一牺牲层和第二牺牲层,在集合基板与中间层之间形成内部空间;以及密封工序,用设置在中间层的外侧的密封层封堵至少一个贯通孔来密封内部空间。
9.根据本发明,能够提供由应力引起的频率变动较小且能够小型化的电子装置及其制造方法。
附图说明
10.图1是概略地表示第一实施方式的水晶振子的结构的分解立体图。
11.图2是概略地表示第一实施方式的水晶振子的结构的俯视图。
12.图3是概略地表示图2所示的水晶振子的沿着iii

iii线的剖面的结构的剖视图。
13.图4是概略地表示第一实施方式的水晶振子的制造方法的流程图。
14.图5是概略地表示准备集合基板的基板准备工序的俯视图。
15.图6是概略地表示搭载水晶振动元件的搭载工序的剖视图。
16.图7是概略地表示设置中间层的中间层形成工序的剖视图。
17.图8是概略地表示除去第一牺牲层和第二牺牲层的空间形成工序的剖视图。
18.图9是概略地表示设置密封层的密封工序的剖视图。
19.图10是概略地表示单片化的分割工序的俯视图。
20.图11是概略地表示第二实施方式的水晶振子的结构的俯视图。
21.图12是概略地表示第三实施方式的水晶振子的结构的俯视图。
22.图13是概略地表示第四实施方式的水晶振子的结构的俯视图。
具体实施方式
23.以下,一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。各实施方式的附图是例示,各部分的尺寸、形状是示意性的,不应将本申请发明的技术范围限定于该实施方式来理解。
24.在以下的说明中,作为压电振子(piezoelectric resonator unit)的一例,举例具备水晶振动元件(quartz crystal resonator)的水晶振子(quartz crystal resonator unit)为例来进行说明。水晶振动元件利用水晶片(quartz crystal element)来作为通过压电效果而被激励的压电体。
25.水晶振子相当于作为电子装置的一例的压电振子的一种,水晶振动元件相当于作为电子部件的一例的压电振动元件的一种,水晶片相当于压电片的一种。此外,本发明的一个实施方式的振动元件的振动(驱动)方式不限于压电驱动。例如,本发明的一个实施方式的振动元件除了是使用压电基板的压电驱动型的振动元件以外,也可以是使用静电力的静电驱动型或利用磁力的洛伦兹驱动型等的振动元件。另外,电子部件只要具有进行机械式振动的机械振动部,则不限于上述的振动元件。
26.此外,本发明的实施方式的压电片不限于水晶片。压电片也可以由压电单晶、压电陶瓷、压电薄膜或者压电高分子膜等任意的压电材料形成。作为一例,关于压电单晶,能够列举铌酸锂(linbo3)。同样地,关于压电陶瓷,能够列举钛酸钡(batio3)、钛酸铅(pbtio3)、锆钛酸铅(pb(zr
x
ti1‑
x
)o3;pzt)、氮化铝(aln)、铌酸锂(linbo3)、偏铌酸锂(linb2o6)、钛酸铋(bi4ti3o
12
)、钽酸锂(litao3)、四硼酸锂(li2b4o7)、硅酸镧(la3ga5sio
14
)或者五氧化钽(ta2o5)等。关于压电薄膜,能够列举通过溅射法等在水晶或者蓝宝石等基板上将上述的压电陶瓷成膜而得的结构。关于压电高分子膜,能够列举聚乳酸(pla)、聚偏二氟乙烯(pvdf)或者偏二氟乙烯/三氟乙烯(vdf/trfe)共聚体等。上述的各种压电材料可以相互层叠地使用,也可以层叠于其他的部件。
27.<第一实施方式>
28.首先,一边参照图1~图3,一边对本发明的第一实施方式的水晶振子1的结构进行说明。图1是概略地表示第一实施方式的水晶振子的结构的分解立体图。图2是概略地表示
第一实施方式的水晶振子的结构的俯视图。图3是概略地表示图2所示的水晶振子的沿着iii

iii线的剖面的结构的剖视图。此外,图3并不是平面状的剖视图,而是表示包含后述的第一浇铸电极35a、第一基底布线34a、第一电极焊盘33a、第一导电性保持部件36a、第一连接电极16a、第一引出电极15a、第一激励电极14a以及第四浇铸电极35d的弯曲的剖面的图。
29.在各个附图中,为了使各个附图相互的关系明确,并帮助理解各部件的位置关系,有时为了方便而附加由x轴、y

轴和z

轴构成的正交坐标系。x轴、y

轴和z

轴在各附图中相互对应。x轴、y

轴和z

轴分别与后述的水晶片11的结晶轴(crystallographic axes)对应,x轴与电气轴(极性轴)对应,y轴与机械轴对应,z轴与光学轴对应。y

轴和z

轴分别是使y轴和z轴绕x轴从y轴向z轴的方向旋转35度15分
±
1分30秒而得的轴。在以下的说明中,将与x轴平行的方向称为“x轴方向”,将与y

轴平行的方向称为“y

轴方向”,将与z

轴平行的方向称为“z

轴方向”。另外,将x轴、y

轴和z

轴的箭头的前端方向称为“ (正)”,将与箭头相反的方向称为
“‑
(负)”。
30.如图1所示,水晶振子1具备水晶振动元件10、盖部件20以及基底基板30。盖部件20具备中间层40和密封层50。盖部件20和基底基板30构成用于收纳水晶振动元件10的保持器。在图1~图3所示的例子中,盖部件20和基底基板30的相互对置的一侧形成为凹状。具体而言,盖部件20在基底基板30侧具有收纳水晶振动元件10的有底的开口部,基底基板30在盖部件20侧具有与水晶振动元件10分离的有底的开口部。盖部件20和基底基板30的形状不限于上述形状,也可以基底基板30在盖部件20侧具有收纳水晶振动元件10的有底的开口部。另外,也可以盖部件20和基底基板30中的至少一方形成为平板状。
31.水晶振动元件10是通过压电效果使水晶振动,对电能和机械能进行变换的元件。水晶振动元件10具备:薄片状的水晶片11、构成一对激励电极的第一激励电极14a和第二激励电极14b、构成一对引出电极的第一引出电极15a和第二引出电极15b、以及构成一对连接电极的第一连接电极16a和第二连接电极16b。
32.水晶片11具有相互对置的上表面11a和下表面11b。上表面11a位于与基底基板30对置的一侧的相反侧、即位于与后述的中间层40的顶面部41对置的一侧。下表面11b位于与基底基板30对置的一侧。
33.水晶片11例如为at切割型的水晶片。at切割型的水晶片11形成为:在由相互交叉的x轴、y

轴和z

轴构成的正交坐标系中,与由x轴和z

轴确定的面平行的面(以下,称为“xz

面”。由其他的轴确定的面也同样。)为主面,与y

轴平行的方向成为厚度。例如,at切割型的水晶片11是通过对水晶基板(例如,水晶晶片)进行蚀刻加工而形成的,水晶基板是对人工水晶(synthetic quartz crystal)的结晶体进行切断和研磨加工而得的。
34.使用了at切割型的水晶片11的水晶振动元件10在较宽的温度范围内具有较高的频率稳定性。在at切割型的水晶振动元件10中,使用厚度切变振动模式(thickness shear vibration mode)作为主要振动。此外,at切割型的水晶片11中的y

轴和z

轴的旋转角度也可以从35度15分在

5度以上且15度以下的范围内倾斜。水晶片11的切割角度也可以应用at切割以外的不同的切割。例如也可以应用bt切割、gt切割、sc切割等。此外,水晶振动元件也可以是使用了被称为z板的切割角的水晶片的音叉型水晶振动元件。
35.at切割型的水晶片11是具有与x轴方向平行的长边延伸的长边方向、与z

轴方向平行的短边延伸的短边方向、以及与y

轴方向平行的厚度延伸的厚度方向的板状。水晶片
11在俯视上表面11a时呈矩形状,包含位于中央且有助于激励的激励部17、以及与激励部17相邻的周边部18、19。激励部17相当于机械振动部。周边部18是与激励部17相邻的周边部中的、从激励部17观察时位于

x轴方向侧的部分。周边部19是与激励部17相邻的周边部中的、从激励部17观察时位于 x轴方向侧的部分。激励部17和周边部18、19分别在水晶片11的z

轴方向上在从相互对置的一端到另一端的范围内形成为带状。如图2所示,在本实施方式中,激励部17和周边部18、19分别在俯视时呈矩形状。
36.此外,在俯视水晶片11的上表面11a时,激励部17的平面形状不限于上述形状。也可以省略周边部19,而激励部17在水晶片11中的 x轴方向侧的部分的大致整面的范围内形成。另外,激励部17也可以形成为整周被周边部包围的岛状。另外,激励部17的形状也可以是圆形状、椭圆形状、多边形状以及它们的组合。
37.激励部17比周边部18、19厚。水晶片11具有两面台面型构造。由此,能够抑制来自激励部17的振动泄漏。在图1和图3所示的例子中,在水晶片11的上表面11a侧和下表面11b侧双方,激励部17沿着y

轴方向从周边部18、19突出。换言之,在水晶片11的上表面11a侧和下表面11b侧双方,在激励部17与周边部18的边界、以及激励部17与周边部19的边界形成有台阶。激励部17与周边部18、19的边界处的台阶的形状例如是锥状,但也可以是多台阶状等其他的形状。
38.水晶片11的剖面形状不限于上述形状,例如也可以是激励部17仅在上表面11a和下表面11b的一侧从周边部18、19突出的单面台面型构造、或激励部17比周边部18、19薄的倒台面型构造等。水晶片11也可以是厚度的变化量在激励部17与周边部18、19之间连续地变化的凸面型构造或者斜面型构造。此外,水晶片11的形状不限于板状,例如也可以是具有基部和从基部并行地延伸出的振动臂部的音叉形状。水晶片11的形状也可以是激励部17的厚度与周边部18、19的厚度大致相等的平板状。出于抑制振动泄漏、应力传递的目的,也可以在周边部18形成有狭缝。
39.第一激励电极14a设置于激励部17的上表面11a侧。另外,第二激励电极14b设置于激励部17的下表面11b侧。换言之,第一激励电极14a设置于盖部件20侧,第二激励电极14b设置于基底基板30侧。第一激励电极14a和第二激励电极14b夹着水晶片11而相互对置。在俯视水晶片11的上表面11a时,第一激励电极14a和第二激励电极14b配置为分别大致整体重叠。第一激励电极14a和第二激励电极14b分别具有与x轴方向平行的长边、与z

轴方向平行的短边、以及与y

轴方向平行的厚度。
40.第一引出电极15a将第一激励电极14a和第一连接电极16a电连接。第二引出电极15b将第二激励电极14b和第二连接电极16b电连接。如图2所示,从第一激励电极14a引出的第一引出电极15a沿着x轴方向延伸,设置于激励部17与周边部18的边界的上表面11a侧的台阶以及周边部18的上表面11a。另外,从第二激励电极14b引出的第二引出电极15b沿着x轴方向延伸,设置于激励部17与周边部18的边界的下表面11b侧的台阶以及周边部18的下表面11b。从降低寄生电容的观点出发,在俯视水晶片11的上表面11a时,第一引出电极15a和第二引出电极15b相互分离,在从第二引出电极15b观察时,第一引出电极15a设置在 z

轴方向。
41.第一连接电极16a和第二连接电极16b分别是用于将第一激励电极14a和第二激励电极14b与基底基板30电连接的电极,设置在周边部18的下表面11b侧。如图2所示,第一连
接电极16a和第二连接电极16b在周边部18的

x轴方向侧的端部排列设置,第一连接电极16a设置在 z

轴方向侧的角部,第二连接电极16b设置在

z

轴方向侧的角部。
42.第一激励电极14a、第一引出电极15a和第一连接电极16a一体地形成。第二激励电极14b、第二引出电极15b和第二连接电极16b也同样。上述的水晶振动元件10的电极例如依次层叠铬(cr)和金(au)来设置。在与水晶片11的紧贴性方面,铬比金优异,在化学稳定性方面,金比铬优异。因此,在水晶振动元件10的电极是由铬和金构成的多层构造的情况下,能够提供一种能够抑制电极的剥离、氧化且可靠性较高的水晶振动元件10。
43.基底基板30可激励地保持水晶振动元件10。基底基板30具备基体31,该基体31具有相互对置的上表面31a和下表面31b。上表面31a位于水晶振动元件10和盖部件20侧,相当于搭载水晶振动元件10的搭载面。在基底基板30,在上表面31a侧形成有有底的开口部39。开口部39与电子部件的一部分重叠。如图2所示,在本实施方式中,基底基板30的开口部39与水晶振动元件10的激励部17和周边部19的整体以及周边部18的一部分重叠。在俯视上表面31a时,基体31的端面在四角朝向基体31的中心呈圆柱状地凹陷。基体31例如为绝缘性陶瓷(氧化铝)等的烧结材料。从抑制热应力的产生的观点出发,优选基体31由耐热性材料构成。从抑制由于热履历而对水晶振动元件10施加的应力的观点出发,基体31也可以由具有与水晶片11接近的热膨胀率的材料设置,例如也可以由水晶设置。
44.基底基板30具备设置于基体31的上表面31a的构成一对电极焊盘的第一电极焊盘33a和第二电极焊盘33b。第一电极焊盘33a和第二电极焊盘33b是用于将水晶振动元件10与基底基板30电连接的端子。如图2所示,第一电极焊盘33a的至少一部分与第一连接电极16a重叠,第二电极焊盘33b的至少一部分与第二连接电极16b重叠。
45.基底基板30具备在基体31的端面中的形成于四角的凹部的表面设置的第一浇铸电极35a、第二浇铸电极35b、第三浇铸电极35c以及第四浇铸电极35d。如图2所示,在俯视基底基板30的上表面31a时,在从第一浇铸电极35a观察时第二浇铸电极35b位于

z

轴方向侧,在从第二浇铸电极35b观察时第三浇铸电极35c位于 x轴方向侧,在从第三浇铸电极35c观察时第四浇铸电极35d位于 z

轴方向侧。例如,通过对第一浇铸电极35a、第二浇铸电极35b、第三浇铸电极35c以及第四浇铸电极35d进行焊接来将水晶振子1搭载于未图示的外部的电路基板。此时,第一浇铸电极35a和第二浇铸电极35b是将用于未图示的外部的电路基板和水晶振子1电连接的端子。第三浇铸电极35c和第四浇铸电极35d是不输入输出电信号等的虚拟电极,但也可以是使盖部件20的至少一部分接地来提高盖部件20的电磁屏蔽功能的接地电极。此外,第一浇铸电极35a、第二浇铸电极35b、第三浇铸电极35c以及第四浇铸电极35d也可以是将基底基板30的上表面31a侧的电极和下表面31b侧的外部电极电连接的电极。这样的水晶振子1与外部的电路基板的焊接也可以通过下表面31b侧的外部电极来进行。
46.基底基板30具备设置于基体31的上表面31a的构成一对基底布线的第一基底布线34a和第二基底布线34b。第一基底布线34a将第一电极焊盘33a和第一浇铸电极35a电连接,第二基底布线34b将第二电极焊盘33b和第二浇铸电极35b电连接。
47.在基底基板30的上表面31a侧设置有构成一对导电性保持部件的第一导电性保持部件36a和第二导电性保持部件36b。具体而言,在第一电极焊盘33a上设置有第一导电性保持部件36a,在第二电极焊盘33b上设置有第二导电性保持部件36b。第一导电性保持部件
36a和第二导电性保持部件36b将水晶振动元件10搭载于基底基板30,将水晶振动元件10和基底基板30电连接。第一导电性保持部件36a与水晶振动元件10的第一连接电极16a接合,将第一电极焊盘33a和第一连接电极16a电连接。第二导电性保持部件36b与水晶振动元件10的第二连接电极16b接合,将第二电极焊盘33b和第二连接电极16b电连接。第一导电性保持部件36a和第二导电性保持部件36b与基底基板30隔开间隔地保持水晶振动元件10,以使激励部17能够激励。第一导电性保持部件36a和第二导电性保持部件36b例如是将硅类树脂作为主剂的包含热固化树脂、紫外线固化树脂等的导电性粘接剂,包含用于对粘接剂赋予导电性的导电性粒子等添加剂。作为导电性粒子,例如使用包含银(ag)的导电性粒子。导电性粘接剂的主剂也可以是环氧类树脂等。在涂覆作为前体的未固化的导电性粘接剂浆料之后,通过由加热、紫外线照射等引起的化学反应使导电性粘接剂浆料固化,从而设置第一导电性保持部件36a和第二导电性保持部件36b。并且,也可以将出于增加强度的目的、或保持基底基板30与水晶振动元件10的间隔的目的的填料添加到粘接剂。此外,也可以由焊料设置第一导电性保持部件36a和第二导电性保持部件36b。
48.中间层40与基底基板30之间形成收纳水晶振动元件10的内部空间49。中间层40具备:夹着水晶振动元件10而与基底基板30的开口部39对置的平板状的顶面部41、以及与顶面部41的外缘连接且在与顶面部41交叉的方向上延伸的侧壁部42。侧壁部42在z

x面方向上包围水晶振动元件10。中间层40在内部空间49侧具有内表面44,在与内表面44相反侧具有外表面45。中间层40在侧壁部42的基底基板30侧的前端具备对置面43。如图2所示,在俯视基底基板30的上表面31a时,对置面43呈包围水晶振动元件10的矩形的框状,与基体31接合。另外,对置面43覆盖第一基底布线34a和第二基底布线34b各自的一部分。中间层40例如由多晶硅、硅氧化物等设置。
49.在中间层40形成有将内部空间49向外部开口的至少一个贯通孔46。贯通孔46形成于顶面部41,在内表面44和外表面45的两侧开口。如图2所示,在俯视基底基板30的上表面31a时,多个贯通孔46中的至少一部分形成于与基底基板30的开口部39重叠的区域。多个贯通孔46的一部分也可以位于开口部39的外侧。与基底基板30的开口部39重叠的多个贯通孔46中的一部分与水晶振动元件10重叠,一部分位于水晶振动元件10的外侧。通过使多个贯通孔46各自的位置分散,能够在制造工序中高效地除去牺牲层,能够抑制开口部39、内部空间49中的牺牲层的残渣的产生。
50.在从内部空间49观察时,密封层50设置在中间层40的外侧,封堵贯通孔46来密封内部空间49。密封层50覆盖中间层40,具备平板状的顶面部51、以及与顶面部51的外缘连接且在与顶面部51交叉的方向上延伸的侧壁部52。密封层50在中间层40侧具有内表面54,在与内表面54相反侧具有外表面55。密封层50在侧壁部52的基底基板30侧的前端具备对置面53。密封层50的内表面54与中间层40的外表面45接触,在顶面部51封堵贯通孔46。如图2所示,在俯视基底基板30的上表面31a时,对置面53呈包围水晶振动元件10的矩形的框状,与基体31接合。另外,对置面53覆盖第一基底布线34a和第二基底布线34b各自的一部分。密封层50例如由氮化硅等设置。密封层50例如也可以由金属等导电材料设置,此时,能够对密封层50赋予降低电磁波向内部空间49的出入的电磁屏蔽功能。另外,在利用导电材料设置密封层50的情况下,密封层50从第一基底布线34a和第二基底布线34b分离地设置。此时,密封层50也可以与第三浇铸电极35c或者第四浇铸电极35d电连接。
51.(制造方法)
52.接下来,一边参照图4~图10,一边对第一实施方式的水晶振子1的制造方法进行说明。图4是概略地表示第一实施方式的水晶振子的制造方法的流程图。图5是概略地表示准备集合基板的基板准备工序的俯视图。图6是概略地表示搭载水晶振动元件的搭载工序的剖视图。图7是概略地表示设置中间层的中间层形成工序的剖视图。图8是概略地表示除去第一牺牲层和第二牺牲层的空间形成工序的剖视图。图9是概略地表示设置密封层的密封工序的剖视图。图10概略地表示单片化的分割工序的俯视图。
53.首先,准备集合基板130(基板准备工序)。基板准备工序包括:准备母基体的工序s11、在母基体形成导通孔的工序s12、以及设置电极焊盘、导通孔电极和基底布线的工序s13。
54.在准备母基体的工序s11中,使用将氧化铝作为主原料的陶瓷粉末来成型生片。接下来,在母基体形成导通孔的工序s12中,在生片形成开口部39和导通孔vh。接下来,在设置电极焊盘、导通孔电极和基底布线的工序s13中,通过物理蒸镀(pvd:physical vapor deposition)、化学蒸镀(cvd:chemical vapor depositon)等气相沉积法在生片设置第一电极焊盘33a和第二电极焊盘33b、第一基底布线34a和第二基底布线34b、以及导通孔电极ve。导通孔电极ve设置为中空的筒状,以覆盖导通孔vh的内侧面。接下来,将该生片在氢气氛化中以约1600℃进行烧制。由此,如图5所示,形成由陶瓷(氧化铝)构成的母基体131,得到集合基板130。此时,母基体131通过烧制而收缩例如约20%。此外,第一电极焊盘33a和第二电极焊盘33b、第一基底布线34a和第二基底布线34b、以及导通孔电极ve也可以通过电镀法、印刷法等气相沉积以外的成膜方法来设置。此外,开口部39和导通孔vh也可以在生片的烧制后形成。此时,第一电极焊盘33a和第二电极焊盘33b、第一基底布线34a和第二基底布线34b、以及导通孔电极ve也可以在生片的烧制后形成。
55.接下来,设置第一牺牲层(牺牲层形成工序s14)。
56.如图6所示,第一牺牲层121设置在集合基板130的开口部39的内部。只要能够通过湿式蚀刻或者干式蚀刻除去,第一牺牲层121的材料就没有特别限定,例如,适当地选择硅氧化物、非晶体硅、光致抗蚀剂、其他聚合物材料等。
57.接下来,搭载水晶振动元件(搭载工序s15)。
58.在本工序中,如图6所示,首先,例如通过分配器将未固化且浆料状的导电性粘接剂137涂覆在第一电极焊盘33a和第二电极焊盘33b上。导电性粘接剂137的涂覆方法不限于上述,也可以通过凹版印刷方式、丝网印刷方式、喷墨方式等来设置。接下来,将水晶振动元件10的激励部17支承于第一牺牲层121,并且利用集合基板130和水晶振动元件10夹着导电性粘接剂137。接下来,如图7所示,在使水晶振动元件10的激励部17支承于第一牺牲层121的状态下使导电性粘接剂137固化。此外,由第一牺牲层121支承的部分只要是水晶振动元件10的一部分,则不限于激励部17,也可以是周边部18或者周边部19。
59.接下来,设置第二牺牲层(牺牲层覆盖工序s16)。
60.第二牺牲层122被设置为覆盖水晶振动元件10。第二牺牲层122从与第一牺牲层121相同的材料中适当地选择。
61.接下来,设置中间层(s17)。
62.如图7所示,中间层40覆盖第二牺牲层122,与集合基板130接触。中间层40成膜为
覆盖基底布线的一部分。中间层40的形成方法例如从pvd、cvd等中适当地选择。中间层40的膜厚设定为在除去第二牺牲层122后具有能够维持内部空间49的强度。
63.接下来,在中间层形成贯通孔(s18)。
64.例如通过利用光刻法的干式蚀刻在一个中间层40形成至少一个贯通孔46。通过贯通孔46的形成,第二牺牲层122通过贯通孔46而露出到外部。贯通孔46的尺寸设定为在设置后述的密封层50的密封工序s20中,形成密封层50的材料不会通过贯通孔46而侵入到内部空间49。此外,也可以在与水晶振动元件10不重叠的位置形成贯通孔46,使得即使形成密封层50的材料侵入内部空间49也不会附着于水晶振动元件10而使谐振频率变化。
65.本实施方式的中间层形成工序包括工序s17和工序s18,但不限于此。中间层形成工序例如也可以先在形成贯通孔46的位置设置光致抗蚀剂,在第二牺牲层122和该光致抗蚀剂上成膜中间层,将该光致抗蚀剂与形成在其上的中间层一同除去,来形成形成有贯通孔46的中间层40。
66.接下来,除去第一牺牲层和第二牺牲层(空间形成工序s19)。
67.通过中间层40的贯通孔46,例如通过干式蚀刻或者湿式蚀刻等除去加工对第一牺牲层121和第二牺牲层122进行处理。如图8所示,通过第一牺牲层121的除去而集合基板130的开口部39成为空洞,通过第二牺牲层122的除去而中间层40的内部空间49成为空洞。在使用光致抗蚀剂作为第一牺牲层121和第二牺牲层122的情况下,例如适当地选择使光致抗蚀剂溶解但不与水晶振动元件10的水晶片11、各种电极反应的溶液。
68.接下来,设置密封层(密封工序s20)。
69.如图9所示,密封层50设置在中间层40的外侧以覆盖中间层40的整面,封堵贯通孔46来密封内部空间49和开口部39。密封层50成膜为与集合基板130接触并覆盖基底布线的一部分。密封层50的形成方法例如从pvd、cvd等中适当地选择。密封层50的膜厚设定为具有能够与中间层40一同维持基底基板30的开口部39和中间层40的内部空间49的强度。
70.此外,水晶振子1的制造方法也可以在密封工序s20之前,还包括加热中间层40来封堵贯通孔46的加热工序。这样的加热工序不限于将贯通孔46完全封堵的情况,也可以是使贯通孔46的尺寸缩小,而容易实施之后的密封工序s20。
71.最后,分割集合基板并单片化(分割工序s21)。
72.沿着刻痕线切断集合基板130,单片化成多个水晶振子1。在集合基板130的切断中,例如利用使用了激光、切割锯的切割装置。该刻痕线被设定为横穿导通孔vh,伴随着集合基板130的切断而分割导通孔电极ve。分割后的导通孔电极ve形成水晶振子1的浇铸电极。
73.像以上说明的那样,第一实施方式的水晶振子1具备:基底基板30,形成有与水晶振动元件10的一部分重叠的有底的开口部39;中间层40,与基底基板30接合,形成有至少一个贯通孔46;以及密封层50,设置于中间层40的外侧,封堵贯通孔46来密封内部空间49。另外,第一实施方式的水晶振子1的制造方法具备:基板准备工序,包括工序s11和工序s12和工序s13;牺牲层形成工序s14,在集合基板130上设置第一牺牲层121;搭载工序s15,使水晶振动元件10的一部分支承于第一牺牲层121并且搭载于集合基板130;牺牲层覆盖工序s16,用第二牺牲层122覆盖水晶振动元件10;中间层形成工序,包括用形成有至少一个贯通孔46的中间层40覆盖第二牺牲层122的工序s17和工序s18;空间形成工序s19,通过贯通孔466除
去第一牺牲层121和第二牺牲层122;密封工序s20,用密封层50封堵贯通孔46来密封内部空间49;以及分割工序s21,分割集合基板130形成浇铸电极。
74.由此,通过按照晶片级制成,能够提供低成本且小型的电子装置。另外,与包围机械振动部地利用基底基板、盖部件等固定电子部件的端部的整周的电子装置相比,能够降低应力向机械振动部的传递。因此,根据本实施方式,能够提供由应力引起的频率变动较小且能够小型化的电子装置及其制造方法。另外,在将电子部件搭载于基底基板时,由第一牺牲层支承电子部件的一部分直到导电性粘接剂固化为止,由此,电子部件的安装姿势稳定化,能够防止电子部件与基底基板的物理性的干扰。
75.以下,对本发明的其他的实施方式的应力传感器的结构进行说明。此外,在下述的实施方式中,关于与上述的第一实施方式共同的事项,省略记述,仅对不同点进行说明。特别是,关于基于相同的结构的相同的作用效果,没有依次提及。
76.<第二实施方式>
77.一边参照图11,一边对第二实施方式的水晶振子2的结构进行说明。图11是概略地表示第二实施方式的水晶振子的结构的剖视图。
78.第二实施方式与第一实施方式的不同点在于,在基底基板230的基体231未形成开口部,而在平面状的上表面231a搭载水晶振动元件210。水晶振动元件210以第一导电性保持部件236a为起点使周边部219比周边部218更远离基底基板230地倾斜地搭载。这样的水晶振子1例如通过使周边部219支承于第一牺牲层并且将水晶振动元件210搭载于基底基板230来实现。此外,关于在中间层240形成贯通孔246、密封层250封堵贯通孔246的方面,与第一实施方式相同。
79.根据本实施方式,能够使电子部件相对于基底基板以任意的角度保持。另外,在制造工序中,通过由第一牺牲层支承电子部件的前端,从而容易进行电子部件的搭载角度的微调。另外,即使基底基板的搭载面为平面状,也能够得到这些效果。
80.<第三实施方式>
81.一边参照图12,一边对第二实施方式的水晶振子3的结构进行说明。图12是概略地表示第三实施方式的水晶振子的结构的剖视图。
82.第三实施方式与第一实施方式的不同点在于,是水晶振动元件310通过周边部318和周边部319与基底基板330接合的、所谓的双支撑构造。周边部318通过第一导电性保持部件336a与基底基板330接合,周边部319通过第二导电性保持部件336b与基底基板330接合。此外,关于在基体331的上表面331a侧形成开口部339、在中间层340形成贯通孔346、密封层350封堵贯通孔346的方面,与第一实施方式相同。
83.在这样的实施方式中,也能够提供由应力引起的频率变动较小且能够小型化的电子装置及其制造方法,另外,能够使电子部件的安装姿势稳定化。
84.<第四实施方式>
85.一边参照图13,一边对第四实施方式的水晶振子4的结构进行说明。图13是概略地表示第四实施方式的水晶振子的结构的剖视图。
86.第四实施方式与第一实施方式的不同点在于,在基底基板430的基体431形成贯通电极435a,在基底基板430的端面未设置浇铸电极。贯通电极435a贯通基体431,将基底基板430的上表面431a侧的电极焊盘433a和下表面431b侧的外部电极电连接。在俯视基底基板
430的上表面431a时,贯通电极435a与中间层440重叠。此外,关于在基体431的上表面431a侧形成开口部439、在中间层440形成贯通孔446、密封层450封堵贯通孔446的方面,与第一实施方式相同。
87.在本实施方式中,也能够得到与上述相同的效果。
88.以下,附记本发明的实施方式的一部分或者全部,对其效果进行说明。此外,本发明不限于以下的附记。
89.根据本发明的一个方式,提供一种电子装置,具备:电子部件,具有机械振动部;基底基板,搭载有电子部件;中间层,与基底基板之间形成收纳电子部件的内部空间,并且形成有将内部空间向外部开口的至少一个贯通孔;以及密封层,设置在中间层的外侧,封堵至少一个贯通孔来密封内部空间,在基底基板的搭载有电子部件的搭载面形成有与电子部件的一部分重叠的有底的开口部。
90.由此,通过按照晶片级制成,能够提供低成本且小型的电子装置。另外,与包围机械振动部地利用基底基板、盖部件等固定电子部件的端部的整周的电子装置相比,能够降低应力向机械振动部的传递。因此,根据本实施方式,能够提供由应力引起的频率变动较小且能够小型化的电子装置及其制造方法。另外,在将电子部件搭载于基底基板时,由第一牺牲层支承电子部件的一部分直到导电性粘接剂固化为止,由此,电子部件的安装姿势稳定化,能够防止电子部件与基底基板的物理性的干扰。
91.作为一个方式,基底基板具有:电极焊盘,设置于搭载面,与电子部件接合;浇铸电极,设置于端面;以及基底布线,将电极焊盘和浇铸电极电连接。
92.由此,与具备通过密封的内部空间的贯通电极的电子装置相比,由于没有通过贯通电极与基体的间隙的泄漏,因此能够得到较高的密封性。另外,能够省略贯通电极的形成,因此制造变得容易。
93.作为一个方式,密封层与基底基板接合,并且覆盖基底布线的一部分。
94.由此,能够降低通过基底布线与周围的间隙的泄漏,因此能够得到较高的密封性。
95.作为一个方式,在俯视基底基板的搭载面时,至少一个贯通孔形成于与开口部重叠的区域。
96.由此,能够高效地除去第一牺牲层和第二牺牲层。
97.作为一个方式,在俯视基底基板的搭载面时,至少一个贯通孔形成于与电子部件的机械振动部重叠的区域的外侧。
98.由此,能够在形成密封层时,抑制密封层的材料附着于机械振动部,抑制机械振动部的频率的变化。
99.作为一个方式,电子部件为水晶振动元件。
100.根据本发明的另一个方式,提供一种电子装置的制造方法,具备:基板准备工序,准备集合基板;牺牲层形成工序,在集合基板上设置第一牺牲层;搭载工序,使具有机械振动部的电子部件的一部分支承于第一牺牲层并且在集合基板搭载电子部件;牺牲层覆盖工序,用第二牺牲层覆盖电子部件;中间层形成工序,用中间层覆盖第二牺牲层,在中间层形成有将第二牺牲层侧向其相反侧开口的至少一个贯通孔;空间形成工序,通过至少一个贯通孔除去第一牺牲层和第二牺牲层,在集合基板与中间层之间形成内部空间;以及密封工序,用设置在中间层的外侧的密封层封堵至少一个贯通孔来密封内部空间。由此,通过按照
晶片级制成,能够提供低成本且小型的电子装置。另外,与包围机械振动部地利用基底基板、盖部件等固定电子部件的端部的整周的电子装置相比,能够降低应力向机械振动部的传递。因此,根据本实施方式,能够提供由应力引起的频率变动较小且能够小型化的电子装置及其制造方法。另外,在将电子部件搭载于基底基板时,由第一牺牲层支承电子部件的一部分直到导电性粘接剂固化为止,由此,电子部件的安装姿势稳定化,能够防止电子部件与基底基板的物理性的干扰。
101.作为一个方式,在集合基板的供电子部件搭载的搭载面形成与电子部件的一部分重叠的有底的开口部,第一牺牲层设置在开口部中。
102.由此,能够缩短电子部件与基底基板之间的距离,能够使电子装置低高度化。
103.作为一个方式,基板准备工序包括:准备母基体的工序;形成贯通母基体的导通孔的工序;以及设置覆盖导通孔的内侧面的导通孔电极的工序,电子装置的制造方法还具备分割工序,在分割工序中,在设置密封层之后,将集合基板单片化,用分割后的导通孔电极形成基底基板的端面的浇铸电极。由此,与设置通过密封的内部空间的贯通电极的电子装置的制造方法相比,由于没有通过贯通电极与基体的间隙的泄漏,因此能够制造密封性较高的电子装置。另外,能够省略贯通电极的形成,因此电子装置的制造变得容易。
104.作为一个方式,在集合基板设置与电子部件电连接的电极焊盘、以及将电极焊盘和导通孔电极电连接的基底布线,密封层与集合基板接合,并且覆盖基底布线的一部分。
105.由此,能够降低通过基底布线与周围的间隙的泄漏,因此能够制造密封性较高的电子装置。
106.作为一个方式,电子部件为水晶振动元件。
107.像以上说明的那样,根据本发明的一个方式,能够提供由应力引起的频率变动较小且能够小型化的电子装置及其制造方法。
108.此外,以上说明的实施方式是为了容易理解本发明,并不是用于限定地解释本发明。本发明能够在不脱离其主旨的情况下进行变更/改进,并且在本发明中还包含其等价物。即,本领域技术人员对各实施方式施加了适当的设计变更的方式只要具备本发明的特征,也包含在本发明的范围中。例如,各实施方式具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等并不限于例示的内容,也能够适当地变更。例如,本发明的振动元件和振子能够用于定时器件或者载荷传感器。另外,各实施方式具备的各要素在技术上可能的范围内能够进行组合,组合它们之后的方式只要包含本发明的特征,也包含在本发明的范围中。
109.附图标记说明:1

水晶振子;10

水晶振动元件;11

水晶片;11a

上表面;11b

下表面;14a、14b

激励电极;15a、15b

引出电极;16a、16b

连接电极;17

激励部;18、19

周边部;30

基底基板;31

基体;31a

上表面;31b

下表面;33a、33b

电极焊盘;34a、34b

基底布线;35a~35d

浇铸电极;36a、36b

导电性保持部件;39

开口部;40

中间层;46

贯通孔;49

内部空间;50

密封层。

技术特征:
1.一种电子装置,具备:电子部件,具有机械振动部;基底基板,搭载有所述电子部件;中间层,与所述基底基板之间形成收纳所述电子部件的内部空间,并且形成有将所述内部空间向外部开口的至少一个贯通孔;以及密封层,设置在所述中间层的外侧,封堵所述至少一个贯通孔来密封所述内部空间,在所述基底基板的搭载有所述电子部件的搭载面形成有与所述电子部件的一部分重叠的有底的开口部。2.根据权利要求1所述的电子装置,其中,所述基底基板具有:电极焊盘,设置于所述搭载面,与所述电子部件接合;浇铸电极,设置于端面;以及基底布线,将所述电极焊盘和所述浇铸电极电连接。3.根据权利要求2所述的电子装置,其中,所述密封层与所述基底基板接合,并且覆盖所述基底布线的一部分。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电子装置,其中,在俯视所述基底基板的搭载面时,所述至少一个贯通孔形成于与所述开口部重叠的区域。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电子装置,其中,所述电子部件为水晶振动元件。6.一种电子装置的制造方法,具备:基板准备工序,准备集合基板;牺牲层形成工序,在所述集合基板上设置第一牺牲层;搭载工序,使具有机械振动部的电子部件的一部分支承于所述第一牺牲层并且在所述集合基板搭载所述电子部件;牺牲层覆盖工序,用第二牺牲层覆盖所述电子部件;中间层形成工序,用中间层覆盖所述第二牺牲层,在所述中间层形成有将所述第二牺牲层侧向其相反侧开口的至少一个贯通孔;空间形成工序,通过所述至少一个贯通孔除去所述第一牺牲层和所述第二牺牲层,在所述集合基板与所述中间层之间形成内部空间;以及密封工序,用设置在所述中间层的外侧的密封层封堵所述至少一个贯通孔来密封所述内部空间。7.根据权利要求6所述的电子装置的制造方法,其中,在所述集合基板的供所述电子部件搭载的搭载面形成与所述电子部件的一部分重叠的有底的开口部,所述第一牺牲层设置在所述开口部中。8.根据权利要求6或7所述的电子装置的制造方法,其中,所述基板准备工序包括:准备母基体的工序;
形成贯通所述母基体的导通孔的工序;以及设置覆盖所述导通孔的内侧面的导通孔电极的工序,所述电子装置的制造方法还具备分割工序,在所述分割工序中,在设置所述密封层之后,将所述集合基板单片化,用分割后的所述导通孔电极形成基底基板的端面的浇铸电极。9.根据权利要求8所述的电子装置的制造方法,其中,在所述集合基板设置与所述电子部件电连接的电极焊盘、以及将所述电极焊盘和所述导通孔电极电连接的基底布线,所述密封层与所述集合基板接合,并且覆盖所述基底布线的一部分。10.根据权利要求6至9中的任一项所述的电子装置的制造方法,其中,所述电子部件为水晶振动元件。
技术总结
电子装置(1)具备:电子部件(10),具有机械振动部(17);基底基板(30),搭载有电子部件(10);中间层(40),与基底基板(30)之间形成收纳电子部件(10)的内部空间(49),并且形成有将内部空间(49)向外部开口的至少一个贯通孔(46);以及密封层(50),设置在中间层(40)的外侧,封堵至少一个贯通孔(46)来密封内部空间(49),在基底基板(30)的搭载有电子部件(10)的搭载面(31A)形成有与电子部件(10)的一部分重叠的有底的开口部(39)。叠的有底的开口部(39)。叠的有底的开口部(39)。


技术研发人员:尾岛茂夫 池田功 崔弘毅
受保护的技术使用者:株式会社村田制作所
技术研发日:2020.03.02
技术公布日:2021/6/29

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