圧電デバイスの製造方法および圧電デバイス
【課題】低コスト化および小型化を図りつつ、優れた信頼性を有する圧電デバイスの製造方法および圧電デバイスを提供すること。
【解決手段】圧電振動片２を収納したパッケージ３を実装用基板４上にスペーサ５１〜５４を介して実装するとともに、スペーサ５１〜５４によってパッケージ３と実装用基板４との間に形成された間隙に収まるように、圧電振動片２を駆動する機能を有する電子部品６を実装用基板４上に実装した圧電デバイス１の製造方法であって、実装用基板４となるべき基板４Ａ上にスペーサ５１〜５４を形成する工程と、基板４Ａ上およびスペーサ５１〜５４上にこれらの間を跨るように配線パターン４２を形成する工程と、配線パターン４２に電気的に接続されるように、基板４Ａ上に電子部品６を実装する工程と、スペーサ５１〜５４上にパッケージ３を実装する工程とを有する。
【解決手段】圧電振動片２を収納したパッケージ３を実装用基板４上にスペーサ５１〜５４を介して実装するとともに、スペーサ５１〜５４によってパッケージ３と実装用基板４との間に形成された間隙に収まるように、圧電振動片２を駆動する機能を有する電子部品６を実装用基板４上に実装した圧電デバイス１の製造方法であって、実装用基板４となるべき基板４Ａ上にスペーサ５１〜５４を形成する工程と、基板４Ａ上およびスペーサ５１〜５４上にこれらの間を跨るように配線パターン４２を形成する工程と、配線パターン４２に電気的に接続されるように、基板４Ａ上に電子部品６を実装する工程と、スペーサ５１〜５４上にパッケージ３を実装する工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスの製造方法および圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶発振器等の圧電デバイスは、一般に、水晶振動片等の圧電振動片と、圧電振動片を駆動するＩＣ素子等の電子部品とを備えている。このような圧電デバイスとしては、従来、小型化を図る目的等から、圧電振動片と電子部品とを重ねるようにして基板上に実装した構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献２にかかる圧電デバイス（水晶発振器）では、水晶振動片を収納した容器体をスペーサ部材を介して実装用基体上に実装するとともに、ＩＣ素子を容器体と実装用基体との間に収めるように実装用基体上に実装している。
このような特許文献２にかかる圧電デバイスでは、実装用基体上に配線パターンが形成されており、この配線パターン上にスペーサ部材が設けられている。
【０００３】
このような圧電デバイスを製造するに際しては、予め配線パターンが形成された実装用基体を用意し、その配線パターンのスペーサ設置面上に適量の半田を塗布し、スペーサ部材を設置する。これにより、スペーサ設置面とスペーサ部材とが、半田を介して接続される。
そのため、配線パターンのスペーサ設置面上に半田を塗布する際、半田の量がばらつき、半田の量が少ないと、スペーサ設置面とスペーサ部材との間の電気的および機械的接続の信頼性が低下するおそれがある。
【０００４】
また、配線パターンのスペーサ設置面が小さいと、スペーサ部材を設置する際に位置ずれによって、接触不良を生じたり、スペーサ部材の設置位置の高さや形状が変動したりして、得られる圧電デバイスに悪影響を与えるおそれがある。また、スペーサ部材を設置する際に、複雑な工程や高価な位置決め装置が必要となり、圧電デバイスの高コスト化を招いてしまう。一方、配線パターンのスペーサ設置面が大きいと、圧電デバイスの大型化を招いてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０３４０８号公報
【特許文献２】特開２００４−１８００１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、低コスト化および小型化を図りつつ、優れた信頼性を有する圧電デバイスの製造方法および圧電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の圧電デバイスの製造方法は、圧電振動片を収納したパッケージを実装用基板上にスペーサを介して実装し、前記スペーサによって前記パッケージと前記実装用基板との間に形成された間隙に収まるように、前記圧電振動片を駆動する機能を有する電子部品を配置した圧電デバイスの製造方法であって、
前記実装用基板となる基板上に前記スペーサを形成する工程と、
前記基板上および前記スペーサ上にこれらの間を跨るように配線パターンを形成する工程と、
前記スペーサ上に前記パッケージを実装する工程とを有することを特徴とする。
これにより、低コスト化および小型化を図りつつ、優れた信頼性を有する圧電デバイスを製造することができる。
【０００８】
本発明の圧電デバイスの製造方法では、前記配線パターンを形成する工程では、導電性材料を含有する液体をインクジェット法により前記基板上に付与し、付与された前記液体を焼成することで前記配線パターンを形成することが好ましい。
これにより、比較的簡単かつ高精度に、配線パターンを形成することができる。
本発明の圧電デバイスの製造方法では、前記スペーサを形成する工程では、前記基板上にスペーサ層を形成し、前記スペーサ層の少なくとも前記スペーサとなる部分を残して不要部分を除去することにより、前記スペーサを形成することが好ましい。
これにより、比較的簡単に、高精度な高さでスペーサを形成することができる。
【０００９】
本発明の圧電デバイスの製造方法では、前記スペーサを形成する工程では、前記スペーサ層の前記不要部分をエッチングにより除去することが好ましい。
これにより、比較的簡単に、高精度な位置および寸法でスペーサを形成することができる。
本発明の圧電デバイスの製造方法では、前記スペーサを形成する工程における前記スペーサ層は導体層であることが好ましい。
これにより、スペーサを介してパッケージと基板（実装用基板）との間を導通させることができる。そのため、配線パターンとスペーサとの接触部位をスペーサの基板（実装用基板）との境界部付近にのみにすることができる。その結果、配線パターンの形成がより簡単となる。
【００１０】
本発明の圧電デバイスの製造方法では、前記スペーサを形成する工程では、金属層を前記基板上に熱圧着により接合することで、前記導体層を形成することが好ましい。
これにより、スペーサと基板（実装用基板）との接合強度を優れたものとするとともに、スペーサの寸法（高さや平坦性）をより高精度なものとし、得られる圧電デバイスの信頼性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の圧電デバイスの製造方法では、前記スペーサは、少なくとも前記基板との境界部付近で、横断面積が前記基板側に向けて漸増していることが好ましい。
これにより、配線パターンとスペーサとの接触不良を防止することができる。特に、配線パターンの形成方法としてインクジェット法を用いた場合、液体をスペーサ上に付与した際に、付与された液体をスペーサ上に留めやすくすることができる。その結果、スペーサと配線パターンとの接触不良を防止することができる。
【００１２】
本発明の圧電デバイスは、実装用基板と、
前記実装用基板に形成されたスペーサと、
前記スペーサを介して前記実装用基板上に実装され、圧電振動片を収納したパッケージと、
前記スペーサによって前記パッケージと前記実装用基板との間に形成された間隙に収まるように配置され、前記圧電振動片を駆動する機能を有する電子部品と、
前記実装用基板上および前記スペーサ上にこれらの間を跨るように形成され、前記電子部品に電気的に接続された配線パターンとを有することを特徴とする。
これにより、低コスト化および小型化を図りつつ、優れた信頼性を有する圧電デバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の圧電デバイスの実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す圧電デバイスが備えるパッケージの上面図および下面図である。
【図３】図１に示す圧電デバイスが備える実装用基板の上面図である。
【図４】図１に示す圧電デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図５】図１に示す圧電デバイスの製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の圧電デバイスの製造方法および圧電デバイスを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の圧電デバイスの実施形態を示す断面図、図２は、図１に示す圧電デバイスが備えるパッケージの上面図および下面図、図３は、図１に示す圧電デバイスが備える実装用基板の上面図、図４および図５は、それぞれ、図１に示す圧電デバイスの製造方法を説明するための図である。なお、図３については、後述する配線パターン４２の図示を省略している。また、以下の説明では、説明の便宜上、図１、図４、図５中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００１５】
（圧電デバイス）
まず、本発明の圧電デバイス（本発明の圧電デバイスの製造方法によって製造された圧電デバイス）について説明する。
図１に示す圧電デバイス１は、圧電振動片２を収納するパッケージ（収容部）３と、４つのスペーサ（柱部材）５１、５２、５３、５４を介してパッケージ３を実装（固定・支持）した実装用基板４と、パッケージ３と実装用基板４の間に収められるように実装用基板４上に設けられた電子部品６とを有している。
【００１６】
以下、このような圧電デバイス１を構成する各部について、順次、詳細に説明する。
まず、圧電振動片２について説明する。
本実施形態では、圧電振動片２は、弾性表面波素子（ＳＡＷチップ）である。図２に示すように、圧電振動片２は、長手形状をなす圧電体基板２１と、圧電体基板２１上に設けられた励振電極としてのＩＤＴ（櫛歯電極）２２と、ＩＤＴ２２の両側に配置された一対の反射器２３ａ、２３ｂとを有している。
圧電体基板２１は、水晶で構成されている。なお、圧電体基板２１は、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム等の水晶以外の圧電材料で構成されていてもよい。
【００１７】
ＩＤＴ２２は、圧電体基板２１の中央部に設けられている。また、ＩＤＴ２２は、１対の電極２２ａ、２２ｂで構成され、電極２２ａの複数の電極指２２１ａと電極２２ｂの電極指２２１ｂとが互いに噛み合うように配置されている。また、電極指２２１ａ、２２１ｂは、圧電体基板２１の長手方向に配列されている。このようなＩＤＴ２２の電極２２ａ、２２ｂ間に周期的に変化する電圧が印加されると、圧電体基板２１の圧電効果によって、各電極指２２１ａ、２２１ｂ間に周期的なひずみが生じ、圧電体基板２１の上面付近に弾性表面波が励振される。励振した弾性表面波は、電極指２２１ａ、２２１ｂの配列方向（すなわち、圧電体基板２１の長手方向）に沿って伝搬する。
一対の反射器２３ａ、２３ｂは、前述した弾性表面波の伝搬方向において、ＩＤＴ２２を挟んでその両側に配置されている。このような反射器２３ａ、２３ｂは、圧電体基板２１に伝搬する弾性表面波を反射して、反射器２３ａと反射器２３ｂとの間に封じ込める機能を有する。
【００１８】
このようなＩＤＴ２２および反射器２３ａ、２３ｂは、全体的に、圧電体基板２１の長手方向の一端側（図２中右側の端側）にずれて形成されている。そして、圧電体基板２１の他端側（図２中左側の端側）には、一対の引出電極２４ａ、２４ｂが形成されている。引出電極２４ａ、２４ｂは、それぞれ、圧電体基板２１の上面（ＩＤＴ２２が形成されている面）から側面を介して下面に回り込むように形成されている。また、引出電極２４ａは電極２２ａと、引出電極２４ｂは電極２２ｂと、それぞれ、電気的に接続されている。
【００１９】
このようなＩＤＴ２２、反射器２３ａ、２３ｂおよび引出電極２４ａ、２４ｂは、それぞれ、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性の優れた金属材料により形成することができる。
このような圧電振動片２を備えることにより、圧電デバイス１は、ＳＡＷ共振子やＳＡＷ発振器等のＳＡＷデバイスを構成することができる。
【００２０】
次いで、圧電振動片２を収容・固定するパッケージ３について説明する。パッケージ３は、その平面視にて、略長方形状をなしている。図１に示すように、このようなパッケージ３は、板状のベース基板３１と、枠状の枠部材３２と、板状の蓋部材３３とを有している。ベース基板３１と、枠部材３２と、蓋部材３３とは、実装用基板４側からこの順で積層されており、ベース基板３１と枠部材３２および枠部材３２と蓋部材３３は、それぞれ、接着剤あるいはろう材等により接合されている。そして、パッケージ３は、ベース基板３１、枠部材３２および蓋部材３３で画成された内部空間Ｓに圧電振動片２を収納している。
このようなベース基板３１の構成材料としては、絶縁性（非導電性）を有しているものが好ましく、例えば、各種ガラス、酸化物セラミックス、窒化物セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックス、ポリイミド等の各種樹脂材料などを用いることができる。
【００２１】
また、枠部材３２および蓋部材３３の構成材料としては、例えば、ベース基板３１と同様の構成材料、Ａｌ、Ｃｕ等の各種金属材料、各種ガラス材料などを用いることができる。特に、蓋部材３３の構成材料として、ガラス材料等の光透過性を有するものを用いた場合、圧電体基板２１に予め金属被覆部（図示せず）を形成しておくと、圧電振動片２をパッケージ３内に収容した後であっても、蓋部材３３を介して前記金属被覆部にレーザを照射し、前記金属被覆部を除去して圧電体基板２１の質量を減少させることにより（質量削減方式により）、圧電振動片２の周波数調整を行うことができる。
【００２２】
図１および図２に示すように、ベース基板３１の上面には、一対の内部端子３４ａ、３４ｂが内部空間Ｓに露出するように形成されている。この内部端子３４ａ、３４ｂの上には、それぞれ、導電性粒子を含有するエポキシ系、ポリイミド系等の導電性接着剤３９ａ、３９ｂが塗布されて（盛られて）おり、さらに、この導電性接着剤３９ａ、３９ｂ上に、前述した圧電振動片２がＩＤＴ２２等が形成された面を上側（蓋部材３３側）にして載置されている。そして、導電性接着剤３９ａ、３９ｂを硬化することにより、圧電振動片２を内部端子３４ａ、３４ｂ（ベース基板３１）に固定する。
【００２３】
なお、この固定は、導電性接着剤３９ａが引出電極２４ａ（引出電極２４ａの圧電体基板２１の下面に位置する領域）に接触するとともに、導電性接着剤３９ｂが引出電極２４ｂ（引出電極２４ｂの圧電体基板２１の下面に位置する領域）に接触するように、圧電振動片２の引出電極２４ａ、２４ｂが形成された側の端部を導電性接着剤３９ａ、３９ｂ上に載置して行う。これにより、導電性接着剤３９ａ、３９ｂを介して、圧電振動片２がベース基板３１に固定されるとともに、引出電極２４ａと内部端子３４ａおよび引出電極２４ｂと内部端子３４ｂをそれぞれ電気的に接続することができる。
また、図１および図２に示すように、ベース基板３１の下面には、その四隅に位置するように４つの外部端子３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄが設けられている。また、外部端子３５ａ〜３５ｄは、それぞれ、実装用基板４上に設けられた後述する４つの接続端子４１ａ〜４１ｄに対向するように位置している。
【００２４】
これら４つの外部端子３５ａ〜３５ｄのうち、外部端子３５ａ、３５ｂは、それぞれ、ベース基板３１に形成されたビアホールに設けられた導体ポストを介して内部端子３４ａ、３４ｂに電気的に接続されたホット端子である。他の２つの外部端子３５ｃ、３５ｄは、それぞれ、パッケージ３を実装用基板４に実装するときに、接合強度（スペーサ５３、５４とパッケージ３との接合強度）を高めたり、パッケージ３と実装用基板４との間の距離を均一化するためのダミー端子である。
このような内部端子３４ａ、３４ｂおよび外部端子３５ａ〜３５ｄは、それぞれ、例えば、タングステンおよびニッケルメッキの下地層に、金メッキを施すことで形成することができる。
【００２５】
次いで、上記のようなパッケージ３を実装（固定する）した実装用基板４について説明する。図３に示すように、実装用基板４は、その平面視にて、略長方形状をなしており、前述したパッケージ３のベース基板３１よりも若干大きく形成されている。
このような実装用基板４は、リジッド基板、フレキシブル基板あるいはリジッドフレキシブル基板のいずれでもよい。また、実装用基板４の構成材料としては、絶縁性（非導電性）を有しているものが好ましく、例えば、各種ガラス、酸化物セラミックス、窒化物セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックス、ポリイミド等の各種樹脂材料などを用いることができる。
【００２６】
また、図１および図３に示すように、実装用基板４の上面（パッケージ３側の面）には、配線パターン４２が形成されている。
この配線パターン４２は、実装用基板４上および後述するスペーサ５１〜５４上にこれらの境界部を跨ぐように形成されている。このような配線パターン４２は、後に詳述するように、実装用基板４（基板４Ａ）上にスペーサ５１〜５４を形成した後に形成されたものである。これにより、低コスト化および小型化を図りつつ、優れた信頼性を有する圧電デバイス１を得ることができる。また、スペーサ５１〜５４上に配線パターン４２が直接形成されているため、スペーサ５１〜５４と配線パターン４２との間の電気的接続を確実に行うことができる。なお、本実施形態では、４つのスペーサ５１〜５４のそれぞれに配線パターン４２を接続しているが、例えば、圧電振動片２の励振電極に電気的に接続される２つのスペーサに配線パターン４２を接続し、他の２つのスペーサは配線パターン４２を接続しなくてもよい。
【００２７】
一方、図１に示すように、実装用基板４の下面には、例えば、圧電デバイス１を実装する回路基板（図示しない）と電気的、機械的に接続される実装端子４３が複数形成されている。各実装端子４３は、実装用基板４に形成されたビアホールに設けられた導体ポストを介して配線パターン４２と電気的に接続されている。
なお、実装用基板４の下面には、必要に応じて、後述する電子部品６の特性検査や、電子部品６内の各種情報（例えば、圧電デバイスの温度補償情報）を書き換え（調整）を行うための書込端子が形成されていてもよい。
【００２８】
このような実装用基板４の上面の中央部には、電子部品６が実装（搭載）されている。電子部品６は、例えば集積回路素子（ＩＣ）であり、圧電振動片２を駆動する機能を有する。図１に示すように、このような電子部品６は、絶縁性（非導電性）の接着剤や、接着シート等の接着部材４４により実装用基板４に接合されており、さらに、例えばワイヤボンディングにより形成された金属ワイヤ４５（ボンディングワイヤー）により、配線パターン４２と電気的に接続されている。これにより、各実装端子４３と電子部品６とが、配線パターン４２を介して電気的に接続される。なお、接着部材４４および金属ワイヤ４５に代えて、いわゆるフェイスダウンボンディングにより電子部品６を実装用基板４条に固定するとともに配線パターン４２に電気的に接続してもよい。
【００２９】
このような実装用基板４は、その上面側にて、スペーサ（柱部材）５１〜５４を介してパッケージ３を実装（固定）している。スペーサ５１〜５４は、実装用基板４とパッケージ３の間に、電子部品６等を搭載するための間隙を形成する機能を有している。これにより、パッケージ３と電子部品６とを圧電デバイス１の高さ方向（厚さ方向）に重ねるように配置することができるため、圧電デバイス１の小型化を図ることができる。
本実施形態では、スペーサ５１〜５４は、前述したパッケージ３の外部端子３５ａ〜３５ｄに対応するように、実装用基板４の上面の四隅に位置するように設けられている。
そして、各スペーサ５１〜５４は、その下端が実装用基板４の上面に接合されるとともに、上端が半田（ろう材）等により外部端子３５ａ〜３５ｄに接合されている。
【００３０】
本実施形態では、各スペーサ５１〜５４は、導電性を有している。これにより、スペーサ５１、５２を介して、実装用基板４に形成された配線パターン４２と、パッケージ３に形成された外部端子３５ａ、３５ｂとを電気的に接続することができる（すなわち、スペーサ５１、５２を介して、電子部品６と圧電振動片２とを電気的に接続することができる）。これにより、配線パターン４２とスペーサ５１〜５４との接触部位をスペーサ５１〜５４の実装用基板４Ａとの境界部付近にのみにすることができる。その結果、後述する製造方法において、配線パターン４２の形成がより簡単となり、圧電デバイス１の低コスト化を図ることができる。
【００３１】
このような各スペーサ５１〜５４の構成材料としては、導電性を有するものであれば、特に限定されず、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属材料を用いることができる。なお、各スペーサ５１〜５４を各種樹脂材料、セラミックス等の絶縁性材料で形成することもできる。この場合、配線パターン４２をスペーサ５１〜５４の上端まで延びるように形成するか、あるいは、配線パターン４２と外部端子３５ａ、３５ｂとを電気的に接続する導体層やボンディングワイヤー等を別途形成すればよい。
【００３２】
各スペーサ５１〜５４は、その横断面が略正方形をなしている。なお、各スペーサ５１、５４の横断面形状は、これに限定されず、例えば、円形状、楕円形状、３角形状、５角形状等であってもよい。
また、各スペーサ５１〜５４は、その縦断面にて、実装用基板４との境界部付近（下端部）が上側から下側に向けて広がるように形成されている。すなわち、各スペーサ５１〜５４は、実装用基板４との境界部付近で、横断面積が実装用基板４側に向けて漸増している。これにより、配線パターン４２とスペーサ５１〜５４との接触不良を防止することができる。なお、各スペーサ５１〜５４の縦断面形状は、これに限定されず、例えば、各スペーサ５１〜５４の横断面積が上端から下端に向けて漸増するような形状をなしていてもよい。
なお、スペーサ５１〜５４は、前述したような機能を発揮することができれば、その形状や数について特に限定されない。例えば、スペーサとして、実装基板４の縁部全周に設けられた枠状の部材を用いてもよいし、１本〜３本あるいは５本以上の柱部材を用いてもよい。
【００３３】
以上説明したようなパッケージ３、実装用基板４、スペーサ５１〜５４および電子部品の部材間に形成される隙間を埋めるように、モールド材８が設けられている。本実施形態では、モールド材８は、パッケージ３の上面を露出するように設けられている。これにより、前述したように、パッケージ３の蓋部材３３が光透過性を有する場合に、圧電振動片２の周波数調整を行うことができる。なお、モールド材８は、パッケージ３の上面をも覆うように設けられていてもよい。また、モールド材８は、省略してもよい。
【００３４】
（圧電デバイスの製造方法）
次に、本発明の圧電デバイスの製造方法として、前述した圧電デバイス１の製造方法を例に説明する。
図４および図５に示す圧電デバイス１の製造方法は、［Ａ］スペーサ５１〜５４を形成する工程と、［Ｂ］配線パターン４２を形成する工程と、［Ｃ］電子部品６を実装する工程と、［Ｄ］パッケージ３を実装する工程と、［Ｅ］モールド材８を設ける工程とを有する。
【００３５】
以下、これらの各工程について順次説明する。
［Ａ］
−Ａ１−
まず、図４（ａ）に示すように、実装用基板４となるべき基板４Ａを用意する。
この基板４Ａは、後述する工程［Ｅ］におけるダイシングにより小片化することで、前述した実装用基板４となる基板である。この基板４Ａの下面には、前述した実装端子４３が形成されている。また、基板４Ａには、その厚さ方向に貫通するビアホールが形成され、このビアホールには、導体ポストが挿通されている。この導体ポストは、上端が基板４Ａ上面から露出し、下端が実装端子４３に電気的に接続されている。
【００３６】
−Ａ２−
次に、図４（ｂ）に示すように、基板４Ａ上に導体層（スペーサ層）５を形成する。
この導体層５は、前述したスペーサ５１〜５４となるべきものである。
したがって、導体層５の構成材料としては、前述したスペーサ５１〜５４の構成材料（金属材料）と同様の金属材料を用いることができる。
【００３７】
このように本工程Ａ２において導体層５を用いることで、前述したような導電性を有するスペーサ５１〜５４を形成することができる。これにより、得られる圧電デバイス１において、前述したように、スペーサ５１〜５４を介してパッケージ３と実装用基板４との間を導通させることができる。そのため、後述する工程Ｂにおいて、配線パターン４２とスペーサ５１〜５４との接触部位をスペーサ５１〜５４の基板４Ａとの境界部付近にのみにすることができる。その結果、配線パターン４２の形成がより簡単となる。
【００３８】
また、導体層５の形成方法としては、特に限定されず、例えば、ディッピング法、印刷法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射、導体層（導体箔）の接合等を用いることができるが、中でも、金属層（金属箔）の接合が好適に用いられる。
【００３９】
本工程Ａ２では、金属層を基板４Ａ上に熱圧着により接合することで導体層５を形成すると、導体層５（得られるスペーサ５１〜５４）と基板４Ａ（得られる実装用基板４）との接合強度を優れたものとするとともに、導体層５（得られるスペーサ５１〜５４）の寸法（高さや平坦性）をより高精度なものとし、得られる圧電デバイス１の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
−Ａ３−
次に、導体層５の少なくともスペーサ５１〜５４となる部分を残して不要部分を除去することにより、図４（ｃ）に示すように、スペーサ５１〜５４を形成する。これにより、比較的簡単に、高精度な高さでスペーサ５１〜５４を形成することができる。
導体層５の不要部分を除去する方法としては、特に限定されないが、機械加工、レーザー加工、エッチング等を用いることができる。
【００４１】
中でも、導体層５の不要部分を除去する方法としては、エッチングを用いるのが好ましい。これにより、比較的簡単に、高精度な位置および寸法でスペーサ５１〜５４を形成することができる。この場合、フォトリソグラフィー法により、スペーサ５１〜５４に対応する形状のレジスト層を形成し、このレジスト層をマスクとして用いてエッチングを行い、導体層５の不要部分を除去することにより、スペーサ５１〜５４を形成した後、レジスト層を除去する。
【００４２】
また、このようにエッチングを用いて導体層５の不要部分を除去することにより、比較的簡単に、前述したような下端に向けて横断面積が漸増するスペーサ５１〜５４を形成することができる。これにより、後述する工程［Ｂ］において、液体をスペーサ５１〜５４上に付与した際に、付与された液体をスペーサ５１〜５４上に留めやすくすることができる。その結果、スペーサ５１〜５４と配線パターン４２との接触不良を防止することができる。
【００４３】
［Ｂ］
次に、図４（ｄ）に示すように、基板４Ａ上およびスペーサ５１〜５４上にこれらの境界部に跨るように、配線パターン４２を形成する。
配線パターン４２を形成する方法としては、特に限定されないが、導電性材料を含有する液体（インク）をインクジェット法により基板４Ａ上に付与し、付与された液体を乾燥、焼成する方法を用いるのが好ましい。これにより、比較的簡単かつ高精度に、配線パターン４２を形成することができる。
この場合、導電性材料を含有する液体（インク）としては、金属粒子を水系分散媒に分散してなる分散液が好適に用いられる。
【００４４】
金属粒子の構成材料としては、例えば、銀、銅、パラジウム、白金、金、または、これらの合金等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、銀を用いるのが好ましい。
水系分散媒の具体例としては、例えば水、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等のエーテル系溶媒、ピリジン、ピラジン、ピロール等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、アセトアルデヒド等のアルデヒド系溶媒等が挙げられ、これらのうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４５】
金属粒子の平均粒径（体積平均粒径）は、特に限定されないが、１〜１００ｎｍであるのが好ましく、１０〜３０ｎｍであるのがより好ましい。これにより、液体（インク）の吐出安定性を優れたものとすることができるとともに、微細な配線パターン４２を容易に形成することができる。
また、上記の液体（インク）中に含まれる金属粒子の含有量は、特に限定されないが、０．５〜６０ｗｔ％であるのが好ましく、１０〜４５ｗｔ％であるのがより好ましい。これにより、配線パターン４２の断線をより効果的に防止することができ、より信頼性の高い配線パターン４２を形成することができる。
また、金属粒子は、その表面に分散剤が付着した金属コロイド粒子として、水系分散媒中に分散していることが好ましい。これにより、金属粒子の水系分散媒への分散性が特に優れたものとなり、液体（インク）の吐出安定性が特に優れたものとなる。
【００４６】
また、上記の液体（インク）は、有機バインダーを含んでいてもよい。
また、インクジェット法（液滴吐出方式）としては、圧電体素子であるピエゾ素子を用いてインクを吐出させるピエゾ方式や、インクを加熱して発生した泡（バブル）によりインクを吐出させる方式など、公知の種々の技術を適用することができる。
また、基板４Ａ上およびスペーサ５１〜５４上に付与された液体の乾燥温度、焼成温度は、特に限定されず、用いる基板４Ａや液体の構成材料に応じて適宜設定される。
【００４７】
［Ｃ］
次に、図５（ａ）に示すように、基板４Ａ上に電子部品６を実装する。
より具体的には、絶縁性（非導電性）の接着剤や、接着シート等の接着部材４４により電子部品６を実装用基板４に接合する。そして、例えばワイヤボンディングにより、金属ワイヤ４５（ボンディングワイヤー）を形成する。
【００４８】
［Ｄ］
次に、図５（ｂ）に示すように、スペーサ５１〜５４上にパッケージ３を実装する。
より具体的には、各スペーサ５１〜５４の上端面に半田ペースト（ペースト状のろう材）を塗布した後に、スペーサ５１〜５４の上端面にパッケージ３を載置し、スペーサ５１〜５４の上端面とパッケージ３（外部端子３５ａ〜３５ｄ）とを半田ペーストにより接合する。
【００４９】
［Ｅ］
次に、パッケージ３、基板４Ａ、スペーサ５１〜５４および電子部品６の部材間に形成される隙間を埋めるように、モールド材を流し込んで硬化または固化させた後に、ダイシングにより小片化する。これにより、図５（ｃ）に示すように、小片化された実装陽基板４およびモールド材８を備える圧電デバイス１を得る。
【００５０】
以上説明したような圧電デバイス１の製造方法によれば、ので、低コスト化および小型化を図りつつ、優れた信頼性を有する圧電デバイスを製造することができる。
これに対し、従来のように、仮に基板４Ａ上に配線パターン４２を形成した後にスペーサ５１〜５４を形成した場合、配線パターン４２にスペーサ５１〜５４を設置するためのスペーサ設置面を設けなければならず、このスペーサ設置面が小さいと、スペーサ５１〜５４を設置する際に位置ずれによって接触不良を生じたり、スペーサ５１〜５４の設置位置の高さや形状が変動して、得られる圧電デバイスに悪影響を与えるおそれがある。また、スペーサ５１〜５４を設置する際に、複雑な工程や高価な位置決め装置が必要となり、圧電デバイスの高コスト化を招いてしまう。一方、配線パターン４２のスペーサ設置面が大きいと、圧電デバイスの大型化を招いてしまう。
【００５１】
以上説明したような圧電デバイス１は、各種の電子機器に適用することができ、得られる電子機器は、信頼性の高いものとなる。
本発明の圧電デバイスを備える電子機器としては、特に限定されないが、例えば、パーソナルコンピュータ（モバイル型パーソナルコンピュータ）、携帯電話機、ディジタルスチルカメラ、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンタ）、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレータ等が挙げられる。
【００５２】
以上、本発明の圧電デバイスの製造方法および圧電デバイスについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、圧電振動片２が厚みすべり型振動片、音叉型振動片等の振動片である場合にも、本発明は適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１‥‥圧電デバイス ２‥‥圧電振動片 ２１‥‥圧電体基板 ２２‥‥ＩＤＴ ２２ａ、２２ｂ‥‥電極 ２２１ａ、２２１ｂ‥‥電極指 ２３ａ、２３ｂ‥‥反射器 ２４ａ、２４ｂ‥‥引出電極 ３‥‥パッケージ ３１‥‥ベース基板 ３２‥‥枠部材 ３３‥‥蓋部材 ３４ａ、３４ｂ‥‥内部端子 ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ‥‥外部端子 ３９ａ、３９ｂ‥‥導電性接着剤 ４‥‥実装用基板 ４Ａ‥‥基板 ４２‥‥配線パターン ４３‥‥実装端子 ４４‥‥接着部材 ４５‥‥金属ワイヤ ５‥‥導体層 ５１〜５４‥‥スペーサ ６‥‥電子部品 ８‥‥モールド材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスの製造方法および圧電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶発振器等の圧電デバイスは、一般に、水晶振動片等の圧電振動片と、圧電振動片を駆動するＩＣ素子等の電子部品とを備えている。このような圧電デバイスとしては、従来、小型化を図る目的等から、圧電振動片と電子部品とを重ねるようにして基板上に実装した構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献２にかかる圧電デバイス（水晶発振器）では、水晶振動片を収納した容器体をスペーサ部材を介して実装用基体上に実装するとともに、ＩＣ素子を容器体と実装用基体との間に収めるように実装用基体上に実装している。
このような特許文献２にかかる圧電デバイスでは、実装用基体上に配線パターンが形成されており、この配線パターン上にスペーサ部材が設けられている。
【０００３】
このような圧電デバイスを製造するに際しては、予め配線パターンが形成された実装用基体を用意し、その配線パターンのスペーサ設置面上に適量の半田を塗布し、スペーサ部材を設置する。これにより、スペーサ設置面とスペーサ部材とが、半田を介して接続される。
そのため、配線パターンのスペーサ設置面上に半田を塗布する際、半田の量がばらつき、半田の量が少ないと、スペーサ設置面とスペーサ部材との間の電気的および機械的接続の信頼性が低下するおそれがある。
【０００４】
また、配線パターンのスペーサ設置面が小さいと、スペーサ部材を設置する際に位置ずれによって、接触不良を生じたり、スペーサ部材の設置位置の高さや形状が変動したりして、得られる圧電デバイスに悪影響を与えるおそれがある。また、スペーサ部材を設置する際に、複雑な工程や高価な位置決め装置が必要となり、圧電デバイスの高コスト化を招いてしまう。一方、配線パターンのスペーサ設置面が大きいと、圧電デバイスの大型化を招いてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０３４０８号公報
【特許文献２】特開２００４−１８００１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、低コスト化および小型化を図りつつ、優れた信頼性を有する圧電デバイスの製造方法および圧電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の圧電デバイスの製造方法は、圧電振動片を収納したパッケージを実装用基板上にスペーサを介して実装し、前記スペーサによって前記パッケージと前記実装用基板との間に形成された間隙に収まるように、前記圧電振動片を駆動する機能を有する電子部品を配置した圧電デバイスの製造方法であって、
前記実装用基板となる基板上に前記スペーサを形成する工程と、
前記基板上および前記スペーサ上にこれらの間を跨るように配線パターンを形成する工程と、
前記スペーサ上に前記パッケージを実装する工程とを有することを特徴とする。
これにより、低コスト化および小型化を図りつつ、優れた信頼性を有する圧電デバイスを製造することができる。
【０００８】
本発明の圧電デバイスの製造方法では、前記配線パターンを形成する工程では、導電性材料を含有する液体をインクジェット法により前記基板上に付与し、付与された前記液体を焼成することで前記配線パターンを形成することが好ましい。
これにより、比較的簡単かつ高精度に、配線パターンを形成することができる。
本発明の圧電デバイスの製造方法では、前記スペーサを形成する工程では、前記基板上にスペーサ層を形成し、前記スペーサ層の少なくとも前記スペーサとなる部分を残して不要部分を除去することにより、前記スペーサを形成することが好ましい。
これにより、比較的簡単に、高精度な高さでスペーサを形成することができる。
【０００９】
本発明の圧電デバイスの製造方法では、前記スペーサを形成する工程では、前記スペーサ層の前記不要部分をエッチングにより除去することが好ましい。
これにより、比較的簡単に、高精度な位置および寸法でスペーサを形成することができる。
本発明の圧電デバイスの製造方法では、前記スペーサを形成する工程における前記スペーサ層は導体層であることが好ましい。
これにより、スペーサを介してパッケージと基板（実装用基板）との間を導通させることができる。そのため、配線パターンとスペーサとの接触部位をスペーサの基板（実装用基板）との境界部付近にのみにすることができる。その結果、配線パターンの形成がより簡単となる。
【００１０】
本発明の圧電デバイスの製造方法では、前記スペーサを形成する工程では、金属層を前記基板上に熱圧着により接合することで、前記導体層を形成することが好ましい。
これにより、スペーサと基板（実装用基板）との接合強度を優れたものとするとともに、スペーサの寸法（高さや平坦性）をより高精度なものとし、得られる圧電デバイスの信頼性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の圧電デバイスの製造方法では、前記スペーサは、少なくとも前記基板との境界部付近で、横断面積が前記基板側に向けて漸増していることが好ましい。
これにより、配線パターンとスペーサとの接触不良を防止することができる。特に、配線パターンの形成方法としてインクジェット法を用いた場合、液体をスペーサ上に付与した際に、付与された液体をスペーサ上に留めやすくすることができる。その結果、スペーサと配線パターンとの接触不良を防止することができる。
【００１２】
本発明の圧電デバイスは、実装用基板と、
前記実装用基板に形成されたスペーサと、
前記スペーサを介して前記実装用基板上に実装され、圧電振動片を収納したパッケージと、
前記スペーサによって前記パッケージと前記実装用基板との間に形成された間隙に収まるように配置され、前記圧電振動片を駆動する機能を有する電子部品と、
前記実装用基板上および前記スペーサ上にこれらの間を跨るように形成され、前記電子部品に電気的に接続された配線パターンとを有することを特徴とする。
これにより、低コスト化および小型化を図りつつ、優れた信頼性を有する圧電デバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の圧電デバイスの実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す圧電デバイスが備えるパッケージの上面図および下面図である。
【図３】図１に示す圧電デバイスが備える実装用基板の上面図である。
【図４】図１に示す圧電デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図５】図１に示す圧電デバイスの製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の圧電デバイスの製造方法および圧電デバイスを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の圧電デバイスの実施形態を示す断面図、図２は、図１に示す圧電デバイスが備えるパッケージの上面図および下面図、図３は、図１に示す圧電デバイスが備える実装用基板の上面図、図４および図５は、それぞれ、図１に示す圧電デバイスの製造方法を説明するための図である。なお、図３については、後述する配線パターン４２の図示を省略している。また、以下の説明では、説明の便宜上、図１、図４、図５中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００１５】
（圧電デバイス）
まず、本発明の圧電デバイス（本発明の圧電デバイスの製造方法によって製造された圧電デバイス）について説明する。
図１に示す圧電デバイス１は、圧電振動片２を収納するパッケージ（収容部）３と、４つのスペーサ（柱部材）５１、５２、５３、５４を介してパッケージ３を実装（固定・支持）した実装用基板４と、パッケージ３と実装用基板４の間に収められるように実装用基板４上に設けられた電子部品６とを有している。
【００１６】
以下、このような圧電デバイス１を構成する各部について、順次、詳細に説明する。
まず、圧電振動片２について説明する。
本実施形態では、圧電振動片２は、弾性表面波素子（ＳＡＷチップ）である。図２に示すように、圧電振動片２は、長手形状をなす圧電体基板２１と、圧電体基板２１上に設けられた励振電極としてのＩＤＴ（櫛歯電極）２２と、ＩＤＴ２２の両側に配置された一対の反射器２３ａ、２３ｂとを有している。
圧電体基板２１は、水晶で構成されている。なお、圧電体基板２１は、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム等の水晶以外の圧電材料で構成されていてもよい。
【００１７】
ＩＤＴ２２は、圧電体基板２１の中央部に設けられている。また、ＩＤＴ２２は、１対の電極２２ａ、２２ｂで構成され、電極２２ａの複数の電極指２２１ａと電極２２ｂの電極指２２１ｂとが互いに噛み合うように配置されている。また、電極指２２１ａ、２２１ｂは、圧電体基板２１の長手方向に配列されている。このようなＩＤＴ２２の電極２２ａ、２２ｂ間に周期的に変化する電圧が印加されると、圧電体基板２１の圧電効果によって、各電極指２２１ａ、２２１ｂ間に周期的なひずみが生じ、圧電体基板２１の上面付近に弾性表面波が励振される。励振した弾性表面波は、電極指２２１ａ、２２１ｂの配列方向（すなわち、圧電体基板２１の長手方向）に沿って伝搬する。
一対の反射器２３ａ、２３ｂは、前述した弾性表面波の伝搬方向において、ＩＤＴ２２を挟んでその両側に配置されている。このような反射器２３ａ、２３ｂは、圧電体基板２１に伝搬する弾性表面波を反射して、反射器２３ａと反射器２３ｂとの間に封じ込める機能を有する。
【００１８】
このようなＩＤＴ２２および反射器２３ａ、２３ｂは、全体的に、圧電体基板２１の長手方向の一端側（図２中右側の端側）にずれて形成されている。そして、圧電体基板２１の他端側（図２中左側の端側）には、一対の引出電極２４ａ、２４ｂが形成されている。引出電極２４ａ、２４ｂは、それぞれ、圧電体基板２１の上面（ＩＤＴ２２が形成されている面）から側面を介して下面に回り込むように形成されている。また、引出電極２４ａは電極２２ａと、引出電極２４ｂは電極２２ｂと、それぞれ、電気的に接続されている。
【００１９】
このようなＩＤＴ２２、反射器２３ａ、２３ｂおよび引出電極２４ａ、２４ｂは、それぞれ、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性の優れた金属材料により形成することができる。
このような圧電振動片２を備えることにより、圧電デバイス１は、ＳＡＷ共振子やＳＡＷ発振器等のＳＡＷデバイスを構成することができる。
【００２０】
次いで、圧電振動片２を収容・固定するパッケージ３について説明する。パッケージ３は、その平面視にて、略長方形状をなしている。図１に示すように、このようなパッケージ３は、板状のベース基板３１と、枠状の枠部材３２と、板状の蓋部材３３とを有している。ベース基板３１と、枠部材３２と、蓋部材３３とは、実装用基板４側からこの順で積層されており、ベース基板３１と枠部材３２および枠部材３２と蓋部材３３は、それぞれ、接着剤あるいはろう材等により接合されている。そして、パッケージ３は、ベース基板３１、枠部材３２および蓋部材３３で画成された内部空間Ｓに圧電振動片２を収納している。
このようなベース基板３１の構成材料としては、絶縁性（非導電性）を有しているものが好ましく、例えば、各種ガラス、酸化物セラミックス、窒化物セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックス、ポリイミド等の各種樹脂材料などを用いることができる。
【００２１】
また、枠部材３２および蓋部材３３の構成材料としては、例えば、ベース基板３１と同様の構成材料、Ａｌ、Ｃｕ等の各種金属材料、各種ガラス材料などを用いることができる。特に、蓋部材３３の構成材料として、ガラス材料等の光透過性を有するものを用いた場合、圧電体基板２１に予め金属被覆部（図示せず）を形成しておくと、圧電振動片２をパッケージ３内に収容した後であっても、蓋部材３３を介して前記金属被覆部にレーザを照射し、前記金属被覆部を除去して圧電体基板２１の質量を減少させることにより（質量削減方式により）、圧電振動片２の周波数調整を行うことができる。
【００２２】
図１および図２に示すように、ベース基板３１の上面には、一対の内部端子３４ａ、３４ｂが内部空間Ｓに露出するように形成されている。この内部端子３４ａ、３４ｂの上には、それぞれ、導電性粒子を含有するエポキシ系、ポリイミド系等の導電性接着剤３９ａ、３９ｂが塗布されて（盛られて）おり、さらに、この導電性接着剤３９ａ、３９ｂ上に、前述した圧電振動片２がＩＤＴ２２等が形成された面を上側（蓋部材３３側）にして載置されている。そして、導電性接着剤３９ａ、３９ｂを硬化することにより、圧電振動片２を内部端子３４ａ、３４ｂ（ベース基板３１）に固定する。
【００２３】
なお、この固定は、導電性接着剤３９ａが引出電極２４ａ（引出電極２４ａの圧電体基板２１の下面に位置する領域）に接触するとともに、導電性接着剤３９ｂが引出電極２４ｂ（引出電極２４ｂの圧電体基板２１の下面に位置する領域）に接触するように、圧電振動片２の引出電極２４ａ、２４ｂが形成された側の端部を導電性接着剤３９ａ、３９ｂ上に載置して行う。これにより、導電性接着剤３９ａ、３９ｂを介して、圧電振動片２がベース基板３１に固定されるとともに、引出電極２４ａと内部端子３４ａおよび引出電極２４ｂと内部端子３４ｂをそれぞれ電気的に接続することができる。
また、図１および図２に示すように、ベース基板３１の下面には、その四隅に位置するように４つの外部端子３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄが設けられている。また、外部端子３５ａ〜３５ｄは、それぞれ、実装用基板４上に設けられた後述する４つの接続端子４１ａ〜４１ｄに対向するように位置している。
【００２４】
これら４つの外部端子３５ａ〜３５ｄのうち、外部端子３５ａ、３５ｂは、それぞれ、ベース基板３１に形成されたビアホールに設けられた導体ポストを介して内部端子３４ａ、３４ｂに電気的に接続されたホット端子である。他の２つの外部端子３５ｃ、３５ｄは、それぞれ、パッケージ３を実装用基板４に実装するときに、接合強度（スペーサ５３、５４とパッケージ３との接合強度）を高めたり、パッケージ３と実装用基板４との間の距離を均一化するためのダミー端子である。
このような内部端子３４ａ、３４ｂおよび外部端子３５ａ〜３５ｄは、それぞれ、例えば、タングステンおよびニッケルメッキの下地層に、金メッキを施すことで形成することができる。
【００２５】
次いで、上記のようなパッケージ３を実装（固定する）した実装用基板４について説明する。図３に示すように、実装用基板４は、その平面視にて、略長方形状をなしており、前述したパッケージ３のベース基板３１よりも若干大きく形成されている。
このような実装用基板４は、リジッド基板、フレキシブル基板あるいはリジッドフレキシブル基板のいずれでもよい。また、実装用基板４の構成材料としては、絶縁性（非導電性）を有しているものが好ましく、例えば、各種ガラス、酸化物セラミックス、窒化物セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックス、ポリイミド等の各種樹脂材料などを用いることができる。
【００２６】
また、図１および図３に示すように、実装用基板４の上面（パッケージ３側の面）には、配線パターン４２が形成されている。
この配線パターン４２は、実装用基板４上および後述するスペーサ５１〜５４上にこれらの境界部を跨ぐように形成されている。このような配線パターン４２は、後に詳述するように、実装用基板４（基板４Ａ）上にスペーサ５１〜５４を形成した後に形成されたものである。これにより、低コスト化および小型化を図りつつ、優れた信頼性を有する圧電デバイス１を得ることができる。また、スペーサ５１〜５４上に配線パターン４２が直接形成されているため、スペーサ５１〜５４と配線パターン４２との間の電気的接続を確実に行うことができる。なお、本実施形態では、４つのスペーサ５１〜５４のそれぞれに配線パターン４２を接続しているが、例えば、圧電振動片２の励振電極に電気的に接続される２つのスペーサに配線パターン４２を接続し、他の２つのスペーサは配線パターン４２を接続しなくてもよい。
【００２７】
一方、図１に示すように、実装用基板４の下面には、例えば、圧電デバイス１を実装する回路基板（図示しない）と電気的、機械的に接続される実装端子４３が複数形成されている。各実装端子４３は、実装用基板４に形成されたビアホールに設けられた導体ポストを介して配線パターン４２と電気的に接続されている。
なお、実装用基板４の下面には、必要に応じて、後述する電子部品６の特性検査や、電子部品６内の各種情報（例えば、圧電デバイスの温度補償情報）を書き換え（調整）を行うための書込端子が形成されていてもよい。
【００２８】
このような実装用基板４の上面の中央部には、電子部品６が実装（搭載）されている。電子部品６は、例えば集積回路素子（ＩＣ）であり、圧電振動片２を駆動する機能を有する。図１に示すように、このような電子部品６は、絶縁性（非導電性）の接着剤や、接着シート等の接着部材４４により実装用基板４に接合されており、さらに、例えばワイヤボンディングにより形成された金属ワイヤ４５（ボンディングワイヤー）により、配線パターン４２と電気的に接続されている。これにより、各実装端子４３と電子部品６とが、配線パターン４２を介して電気的に接続される。なお、接着部材４４および金属ワイヤ４５に代えて、いわゆるフェイスダウンボンディングにより電子部品６を実装用基板４条に固定するとともに配線パターン４２に電気的に接続してもよい。
【００２９】
このような実装用基板４は、その上面側にて、スペーサ（柱部材）５１〜５４を介してパッケージ３を実装（固定）している。スペーサ５１〜５４は、実装用基板４とパッケージ３の間に、電子部品６等を搭載するための間隙を形成する機能を有している。これにより、パッケージ３と電子部品６とを圧電デバイス１の高さ方向（厚さ方向）に重ねるように配置することができるため、圧電デバイス１の小型化を図ることができる。
本実施形態では、スペーサ５１〜５４は、前述したパッケージ３の外部端子３５ａ〜３５ｄに対応するように、実装用基板４の上面の四隅に位置するように設けられている。
そして、各スペーサ５１〜５４は、その下端が実装用基板４の上面に接合されるとともに、上端が半田（ろう材）等により外部端子３５ａ〜３５ｄに接合されている。
【００３０】
本実施形態では、各スペーサ５１〜５４は、導電性を有している。これにより、スペーサ５１、５２を介して、実装用基板４に形成された配線パターン４２と、パッケージ３に形成された外部端子３５ａ、３５ｂとを電気的に接続することができる（すなわち、スペーサ５１、５２を介して、電子部品６と圧電振動片２とを電気的に接続することができる）。これにより、配線パターン４２とスペーサ５１〜５４との接触部位をスペーサ５１〜５４の実装用基板４Ａとの境界部付近にのみにすることができる。その結果、後述する製造方法において、配線パターン４２の形成がより簡単となり、圧電デバイス１の低コスト化を図ることができる。
【００３１】
このような各スペーサ５１〜５４の構成材料としては、導電性を有するものであれば、特に限定されず、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属材料を用いることができる。なお、各スペーサ５１〜５４を各種樹脂材料、セラミックス等の絶縁性材料で形成することもできる。この場合、配線パターン４２をスペーサ５１〜５４の上端まで延びるように形成するか、あるいは、配線パターン４２と外部端子３５ａ、３５ｂとを電気的に接続する導体層やボンディングワイヤー等を別途形成すればよい。
【００３２】
各スペーサ５１〜５４は、その横断面が略正方形をなしている。なお、各スペーサ５１、５４の横断面形状は、これに限定されず、例えば、円形状、楕円形状、３角形状、５角形状等であってもよい。
また、各スペーサ５１〜５４は、その縦断面にて、実装用基板４との境界部付近（下端部）が上側から下側に向けて広がるように形成されている。すなわち、各スペーサ５１〜５４は、実装用基板４との境界部付近で、横断面積が実装用基板４側に向けて漸増している。これにより、配線パターン４２とスペーサ５１〜５４との接触不良を防止することができる。なお、各スペーサ５１〜５４の縦断面形状は、これに限定されず、例えば、各スペーサ５１〜５４の横断面積が上端から下端に向けて漸増するような形状をなしていてもよい。
なお、スペーサ５１〜５４は、前述したような機能を発揮することができれば、その形状や数について特に限定されない。例えば、スペーサとして、実装基板４の縁部全周に設けられた枠状の部材を用いてもよいし、１本〜３本あるいは５本以上の柱部材を用いてもよい。
【００３３】
以上説明したようなパッケージ３、実装用基板４、スペーサ５１〜５４および電子部品の部材間に形成される隙間を埋めるように、モールド材８が設けられている。本実施形態では、モールド材８は、パッケージ３の上面を露出するように設けられている。これにより、前述したように、パッケージ３の蓋部材３３が光透過性を有する場合に、圧電振動片２の周波数調整を行うことができる。なお、モールド材８は、パッケージ３の上面をも覆うように設けられていてもよい。また、モールド材８は、省略してもよい。
【００３４】
（圧電デバイスの製造方法）
次に、本発明の圧電デバイスの製造方法として、前述した圧電デバイス１の製造方法を例に説明する。
図４および図５に示す圧電デバイス１の製造方法は、［Ａ］スペーサ５１〜５４を形成する工程と、［Ｂ］配線パターン４２を形成する工程と、［Ｃ］電子部品６を実装する工程と、［Ｄ］パッケージ３を実装する工程と、［Ｅ］モールド材８を設ける工程とを有する。
【００３５】
以下、これらの各工程について順次説明する。
［Ａ］
−Ａ１−
まず、図４（ａ）に示すように、実装用基板４となるべき基板４Ａを用意する。
この基板４Ａは、後述する工程［Ｅ］におけるダイシングにより小片化することで、前述した実装用基板４となる基板である。この基板４Ａの下面には、前述した実装端子４３が形成されている。また、基板４Ａには、その厚さ方向に貫通するビアホールが形成され、このビアホールには、導体ポストが挿通されている。この導体ポストは、上端が基板４Ａ上面から露出し、下端が実装端子４３に電気的に接続されている。
【００３６】
−Ａ２−
次に、図４（ｂ）に示すように、基板４Ａ上に導体層（スペーサ層）５を形成する。
この導体層５は、前述したスペーサ５１〜５４となるべきものである。
したがって、導体層５の構成材料としては、前述したスペーサ５１〜５４の構成材料（金属材料）と同様の金属材料を用いることができる。
【００３７】
このように本工程Ａ２において導体層５を用いることで、前述したような導電性を有するスペーサ５１〜５４を形成することができる。これにより、得られる圧電デバイス１において、前述したように、スペーサ５１〜５４を介してパッケージ３と実装用基板４との間を導通させることができる。そのため、後述する工程Ｂにおいて、配線パターン４２とスペーサ５１〜５４との接触部位をスペーサ５１〜５４の基板４Ａとの境界部付近にのみにすることができる。その結果、配線パターン４２の形成がより簡単となる。
【００３８】
また、導体層５の形成方法としては、特に限定されず、例えば、ディッピング法、印刷法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射、導体層（導体箔）の接合等を用いることができるが、中でも、金属層（金属箔）の接合が好適に用いられる。
【００３９】
本工程Ａ２では、金属層を基板４Ａ上に熱圧着により接合することで導体層５を形成すると、導体層５（得られるスペーサ５１〜５４）と基板４Ａ（得られる実装用基板４）との接合強度を優れたものとするとともに、導体層５（得られるスペーサ５１〜５４）の寸法（高さや平坦性）をより高精度なものとし、得られる圧電デバイス１の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
−Ａ３−
次に、導体層５の少なくともスペーサ５１〜５４となる部分を残して不要部分を除去することにより、図４（ｃ）に示すように、スペーサ５１〜５４を形成する。これにより、比較的簡単に、高精度な高さでスペーサ５１〜５４を形成することができる。
導体層５の不要部分を除去する方法としては、特に限定されないが、機械加工、レーザー加工、エッチング等を用いることができる。
【００４１】
中でも、導体層５の不要部分を除去する方法としては、エッチングを用いるのが好ましい。これにより、比較的簡単に、高精度な位置および寸法でスペーサ５１〜５４を形成することができる。この場合、フォトリソグラフィー法により、スペーサ５１〜５４に対応する形状のレジスト層を形成し、このレジスト層をマスクとして用いてエッチングを行い、導体層５の不要部分を除去することにより、スペーサ５１〜５４を形成した後、レジスト層を除去する。
【００４２】
また、このようにエッチングを用いて導体層５の不要部分を除去することにより、比較的簡単に、前述したような下端に向けて横断面積が漸増するスペーサ５１〜５４を形成することができる。これにより、後述する工程［Ｂ］において、液体をスペーサ５１〜５４上に付与した際に、付与された液体をスペーサ５１〜５４上に留めやすくすることができる。その結果、スペーサ５１〜５４と配線パターン４２との接触不良を防止することができる。
【００４３】
［Ｂ］
次に、図４（ｄ）に示すように、基板４Ａ上およびスペーサ５１〜５４上にこれらの境界部に跨るように、配線パターン４２を形成する。
配線パターン４２を形成する方法としては、特に限定されないが、導電性材料を含有する液体（インク）をインクジェット法により基板４Ａ上に付与し、付与された液体を乾燥、焼成する方法を用いるのが好ましい。これにより、比較的簡単かつ高精度に、配線パターン４２を形成することができる。
この場合、導電性材料を含有する液体（インク）としては、金属粒子を水系分散媒に分散してなる分散液が好適に用いられる。
【００４４】
金属粒子の構成材料としては、例えば、銀、銅、パラジウム、白金、金、または、これらの合金等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、銀を用いるのが好ましい。
水系分散媒の具体例としては、例えば水、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等のエーテル系溶媒、ピリジン、ピラジン、ピロール等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、アセトアルデヒド等のアルデヒド系溶媒等が挙げられ、これらのうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４５】
金属粒子の平均粒径（体積平均粒径）は、特に限定されないが、１〜１００ｎｍであるのが好ましく、１０〜３０ｎｍであるのがより好ましい。これにより、液体（インク）の吐出安定性を優れたものとすることができるとともに、微細な配線パターン４２を容易に形成することができる。
また、上記の液体（インク）中に含まれる金属粒子の含有量は、特に限定されないが、０．５〜６０ｗｔ％であるのが好ましく、１０〜４５ｗｔ％であるのがより好ましい。これにより、配線パターン４２の断線をより効果的に防止することができ、より信頼性の高い配線パターン４２を形成することができる。
また、金属粒子は、その表面に分散剤が付着した金属コロイド粒子として、水系分散媒中に分散していることが好ましい。これにより、金属粒子の水系分散媒への分散性が特に優れたものとなり、液体（インク）の吐出安定性が特に優れたものとなる。
【００４６】
また、上記の液体（インク）は、有機バインダーを含んでいてもよい。
また、インクジェット法（液滴吐出方式）としては、圧電体素子であるピエゾ素子を用いてインクを吐出させるピエゾ方式や、インクを加熱して発生した泡（バブル）によりインクを吐出させる方式など、公知の種々の技術を適用することができる。
また、基板４Ａ上およびスペーサ５１〜５４上に付与された液体の乾燥温度、焼成温度は、特に限定されず、用いる基板４Ａや液体の構成材料に応じて適宜設定される。
【００４７】
［Ｃ］
次に、図５（ａ）に示すように、基板４Ａ上に電子部品６を実装する。
より具体的には、絶縁性（非導電性）の接着剤や、接着シート等の接着部材４４により電子部品６を実装用基板４に接合する。そして、例えばワイヤボンディングにより、金属ワイヤ４５（ボンディングワイヤー）を形成する。
【００４８】
［Ｄ］
次に、図５（ｂ）に示すように、スペーサ５１〜５４上にパッケージ３を実装する。
より具体的には、各スペーサ５１〜５４の上端面に半田ペースト（ペースト状のろう材）を塗布した後に、スペーサ５１〜５４の上端面にパッケージ３を載置し、スペーサ５１〜５４の上端面とパッケージ３（外部端子３５ａ〜３５ｄ）とを半田ペーストにより接合する。
【００４９】
［Ｅ］
次に、パッケージ３、基板４Ａ、スペーサ５１〜５４および電子部品６の部材間に形成される隙間を埋めるように、モールド材を流し込んで硬化または固化させた後に、ダイシングにより小片化する。これにより、図５（ｃ）に示すように、小片化された実装陽基板４およびモールド材８を備える圧電デバイス１を得る。
【００５０】
以上説明したような圧電デバイス１の製造方法によれば、ので、低コスト化および小型化を図りつつ、優れた信頼性を有する圧電デバイスを製造することができる。
これに対し、従来のように、仮に基板４Ａ上に配線パターン４２を形成した後にスペーサ５１〜５４を形成した場合、配線パターン４２にスペーサ５１〜５４を設置するためのスペーサ設置面を設けなければならず、このスペーサ設置面が小さいと、スペーサ５１〜５４を設置する際に位置ずれによって接触不良を生じたり、スペーサ５１〜５４の設置位置の高さや形状が変動して、得られる圧電デバイスに悪影響を与えるおそれがある。また、スペーサ５１〜５４を設置する際に、複雑な工程や高価な位置決め装置が必要となり、圧電デバイスの高コスト化を招いてしまう。一方、配線パターン４２のスペーサ設置面が大きいと、圧電デバイスの大型化を招いてしまう。
【００５１】
以上説明したような圧電デバイス１は、各種の電子機器に適用することができ、得られる電子機器は、信頼性の高いものとなる。
本発明の圧電デバイスを備える電子機器としては、特に限定されないが、例えば、パーソナルコンピュータ（モバイル型パーソナルコンピュータ）、携帯電話機、ディジタルスチルカメラ、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンタ）、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレータ等が挙げられる。
【００５２】
以上、本発明の圧電デバイスの製造方法および圧電デバイスについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、圧電振動片２が厚みすべり型振動片、音叉型振動片等の振動片である場合にも、本発明は適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１‥‥圧電デバイス ２‥‥圧電振動片 ２１‥‥圧電体基板 ２２‥‥ＩＤＴ ２２ａ、２２ｂ‥‥電極 ２２１ａ、２２１ｂ‥‥電極指 ２３ａ、２３ｂ‥‥反射器 ２４ａ、２４ｂ‥‥引出電極 ３‥‥パッケージ ３１‥‥ベース基板 ３２‥‥枠部材 ３３‥‥蓋部材 ３４ａ、３４ｂ‥‥内部端子 ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ‥‥外部端子 ３９ａ、３９ｂ‥‥導電性接着剤 ４‥‥実装用基板 ４Ａ‥‥基板 ４２‥‥配線パターン ４３‥‥実装端子 ４４‥‥接着部材 ４５‥‥金属ワイヤ ５‥‥導体層 ５１〜５４‥‥スペーサ ６‥‥電子部品 ８‥‥モールド材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動片を収納したパッケージを実装用基板上にスペーサを介して実装し、前記スペーサによって前記パッケージと前記実装用基板との間に形成された間隙に収まるように、前記圧電振動片を駆動する機能を有する電子部品を配置した圧電デバイスの製造方法であって、
前記実装用基板となる基板上に前記スペーサを形成する工程と、
前記基板上および前記スペーサ上にこれらの間を跨るように配線パターンを形成する工程と、
前記スペーサ上に前記パッケージを実装する工程とを有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記配線パターンを形成する工程では、導電性材料を含有する液体をインクジェット法により前記基板上に付与し、付与された前記液体を焼成することで前記配線パターンを形成する請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記スペーサを形成する工程では、前記基板上にスペーサ層を形成し、前記スペーサ層の少なくとも前記スペーサとなる部分を残して不要部分を除去することにより、前記スペーサを形成する請求項１または２に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記スペーサを形成する工程では、前記スペーサ層の前記不要部分をエッチングにより除去する請求項３に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記スペーサを形成する工程における前記スペーサ層は導体層である請求項３または４に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記スペーサを形成する工程では、金属層を前記基板上に熱圧着により接合することで、前記導体層を形成する請求項５に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記スペーサは、少なくとも前記基板との境界部付近で、横断面積が前記基板側に向けて漸増している請求項１ないし６のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項８】
実装用基板と、
前記実装用基板に形成されたスペーサと、
前記スペーサを介して前記実装用基板上に実装され、圧電振動片を収納したパッケージと、
前記スペーサによって前記パッケージと前記実装用基板との間に形成された間隙に収まるように配置され、前記圧電振動片を駆動する機能を有する電子部品と、
前記実装用基板上および前記スペーサ上にこれらの間を跨るように形成され、前記電子部品に電気的に接続された配線パターンとを有することを特徴とする圧電デバイス。
【請求項１】
圧電振動片を収納したパッケージを実装用基板上にスペーサを介して実装し、前記スペーサによって前記パッケージと前記実装用基板との間に形成された間隙に収まるように、前記圧電振動片を駆動する機能を有する電子部品を配置した圧電デバイスの製造方法であって、
前記実装用基板となる基板上に前記スペーサを形成する工程と、
前記基板上および前記スペーサ上にこれらの間を跨るように配線パターンを形成する工程と、
前記スペーサ上に前記パッケージを実装する工程とを有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記配線パターンを形成する工程では、導電性材料を含有する液体をインクジェット法により前記基板上に付与し、付与された前記液体を焼成することで前記配線パターンを形成する請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記スペーサを形成する工程では、前記基板上にスペーサ層を形成し、前記スペーサ層の少なくとも前記スペーサとなる部分を残して不要部分を除去することにより、前記スペーサを形成する請求項１または２に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記スペーサを形成する工程では、前記スペーサ層の前記不要部分をエッチングにより除去する請求項３に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記スペーサを形成する工程における前記スペーサ層は導体層である請求項３または４に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記スペーサを形成する工程では、金属層を前記基板上に熱圧着により接合することで、前記導体層を形成する請求項５に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記スペーサは、少なくとも前記基板との境界部付近で、横断面積が前記基板側に向けて漸増している請求項１ないし６のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項８】
実装用基板と、
前記実装用基板に形成されたスペーサと、
前記スペーサを介して前記実装用基板上に実装され、圧電振動片を収納したパッケージと、
前記スペーサによって前記パッケージと前記実装用基板との間に形成された間隙に収まるように配置され、前記圧電振動片を駆動する機能を有する電子部品と、
前記実装用基板上および前記スペーサ上にこれらの間を跨るように形成され、前記電子部品に電気的に接続された配線パターンとを有することを特徴とする圧電デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１８７２３７（Ｐ２０１０−１８７２３７Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３０５４６（Ｐ２００９−３０５４６）
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
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