説明

圧電振動子及び圧電発振器

【課題】 引回しパターンの設計の自由度を確保しつつ、ウェハ状態での一括処理を行うことができ、従って製造効率を向上させることができる圧電振動子及び発振器を提供することを目的とする。
【解決手段】 セラミックからなり、圧電振動素子を搭載するための搭載領域を有する素子搭載部材と、素子搭載部材が有する前記搭載領域に搭載された圧電振動素子と、セラミックからなり、ポリイミドからなる接合材が一方の主面に設けられた蓋部材と、を備え、加熱しながら圧着するによって、素子搭載部材と蓋部材の接合材とが接合されて構成されることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子機器に用いられる圧電振動子及び圧電発振器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、圧電振動子の代表的なものとして、水晶を用いた種々の水晶振動子が開発されている。この水晶振動子は、例えば携帯電話機に搭載され、各回路が動作する際の基準となるクロック信号を生成する。なお、このような水晶振動子は、表面実装型の構造で用いられる場合がある。
【0003】
ところで、表面実装型の水晶振動子は、圧電振動素子である水晶片を収納し保護する素子搭載部材の形状の違いによって、大きく分けて2種類のものが開発されている。例えば、素子搭載部材に形成された凹部内に水晶片を搭載する水晶振動子と、平板状のベースと呼ばれる素子搭載部材に水晶片を搭載する水晶振動子とがある。
【0004】
具体的には、前者の水晶振動子は、水晶片を保護する容器として、凹部が形成された素子搭載部材を使用する。この素子搭載部材は、例えば、1層目として、セラミックからなる基板部を用意し、当該基板部の一方の主面に、2層目として、セラミックからなる枠部を積層することにより、凹部を形成する。
【0005】
この素子搭載部材に形成された凹部内に露出する基板部の表面上には、搭載パッドが配置されている。これにより、当該搭載パッドと、水晶片の両面に形成された励振電極とは、導電性接着材(図示せず)を介して接続されている。
【0006】
なお、素子搭載部材の凹部が設けられる側の主面には、メタライズ層(金属層)が形成されている。また、蓋部材の一方の主面には、素子搭載部材の上面に形成されたメタライズ層(金属層)に対応するように、封止材が塗布されている。これにより、水晶振動子は、これらメタライズ層及び封止材を接合することにより形成されている。
【0007】
後者の水晶振動子は、平板状のベースと呼ばれる素子搭載部材上に配置された搭載パッドと、水晶片の両面に形成された励振電極とを、導電性接着材(図示せず)を介して接続することにより、素子搭載部材上に水晶片が搭載された構成を有する。
【0008】
水晶片を保護するカバーとしての役割を果たす蓋部材には、凹部が形成されている。素子搭載部材及び蓋部材は、水晶片を収納するようにして、接合材を介して接合されている。なお、素子搭載部材及び蓋部材は、いずれも例えばセラミックからなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2007−324852号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ところで、近年では、水晶振動子の製造方法として、素子搭載部材に予め形成された複数の凹部に水晶片を一括して搭載し、陽極接合を用いて素子搭載部材及び蓋部材を接合した後に個片化する、いわゆるウェハ状態での一括処理による製造方法が提案されている。
【0011】
しかし、かかる製造方法では、セラミックからなる素子搭載部材を使用する場合、素子搭載部材に複数の凹部を形成した後に焼成すると、素子搭載部材が収縮する。この場合、素子搭載部材の位置によって収縮の度合いが異なることにより、凹部の寸法にばらつきが生じるため、ウェハ状態での一括処理を行う場合には、高精度な位置決めを行う必要があった。
【0012】
かかる問題を解決するため、素子搭載部材及び蓋部材の材料として、焼成の際に収縮の度合いが小さく、かつ、陽極接合を用いてウェハ状態で素子搭載部材及び蓋部材を接合することを考慮すると、イオン伝導性を有するガラスを使用することが提案されている。このガラスを用いて、セラミックの素子搭載部材のような多層構造の内部に引回しパターンを設けると、厚みがセラミックの場合と比較して厚くなるという問題があった。
【0013】
しかし、素子搭載部材及び蓋部材の材料としてガラスを使用すると、セラミックを使用する場合と比較して、異なる層間の接着や、異なる層間の導通を確保することが困難になり、複数の層を積層する際、引回しパターンを自由に設計することができなくなるという問題があった。また、異なる層毎に形状を変化させて凹部を形成することが困難になるという問題もあった。
【0014】
本発明は、引回しパターンの設計の自由度を確保しつつ、ウェハ状態での一括処理を行うことができ、従って製造効率を向上させることができる圧電振動子及び発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
前記課題を解決するため、本発明は、圧電振動子であって、セラミックからなり、圧電振動素子を搭載するための搭載領域を有する素子搭載部材と、前記素子搭載部材が有する前記搭載領域に搭載された圧電振動素子と、セラミックからなり、ポリイミドからなる接合材が一方の主面に設けられた蓋部材と、を備え、加熱しながら圧着するによって、前記素子搭載部材と蓋部材の接合材とが接合されて構成されることを特徴とする。
【0016】
また、本発明は、前記素子搭載部材が平板状に形成され、前記蓋部材が、前記素子搭載部材が有する前記搭載領域を囲う凹部を有して構成されても良い。
また、本発明は、前記素子搭載部材が一方の主面に凹部を有し、前記搭載領域が凹部内に設けられ、前記蓋部材が平板状に形成されて構成されても良い。
【0017】
前記課題を解決するため、本発明は、圧電発振器であって、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の圧電振動子に備えられた前記圧電振動素子と電気的に接続するように集積回路素子を設け、前記集積回路素子が少なくとも発振回路を有して構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明の圧電振動子によれば、蓋部材の一方の主面にポリイミドからなる接合材が設けられ、この接合材が素子搭載部材と接触した状態で加熱しながら圧着を行うので、陽極接合が行えるような高価な装置を用いなくとも容易に素子搭載部材と蓋部材とを接合することができる。
また、本発明の圧電振動子によれば、引回しパターンの設計の自由度を確保しつつ、ウェハ状態での一括処理を行うことができ、製造効率を向上させることができる。
また、本発明の圧電振動子によれば、蓋部材に熱と圧力とで接合可能なポリイミドからなる接合材を設けたので、素子搭載部材と蓋部材とを接合する際に、位置決めを行う必要がなくなり、生産効率を向上させることができる。
【0019】
また、本発明の圧電振動子によれば、素子搭載部材が平板状に形成され、蓋部材が、前記素子搭載部材が有する前記搭載領域を囲う凹部を有して構成されているので、蓋部材の凹部が形成される側の主面に設けられる接合材が素子搭載部材と接触した状態で加熱しながら圧着を行うことができる。これにより、本発明は、陽極接合を行うような高価な装置を用いなくとも容易に素子搭載部材と蓋部材とを接合することができる。
【0020】
また、本発明の圧電振動子によれば、素子搭載部材が一方の主面に凹部を有し、搭載領域が凹部内に設けられ、蓋部材が平板状に形成されて構成されているので、蓋部材の凹部が形成される側の主面に設けられる接合材が素子搭載部材と接触した状態で加熱しながら圧着を行うことができる。これにより、本発明は、陽極接合を行うような高価な装置を用いなくとも容易に素子搭載部材と蓋部材とを接合することができる。
【0021】
また、本発明の圧電発振器によれば、蓋部材の一方の主面にポリイミドからなる接合材が設けられ、この接合材が素子搭載部材と接触した状態で加熱しながら圧着を行うので、陽極接合が行えるような高価な装置を用いなくとも容易に素子搭載部材と蓋部材とを接合することができる。これにより、素子搭載部材に搭載された圧電振動素子と電気的に接続するように集積回路素子を設けたので、容易に圧電発振器を製造することができる。
また、本発明の圧電発振器によれば、蓋部材に熱と圧力とで接合可能なポリイミドからなる接合材を設けたので、素子搭載部材と蓋部材とを接合する際に、位置決めを行う必要がなくなり、生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の第一の実施形態にかかる圧電振動子の一例を示す模式図である。
【図2】(a)は蓋部材ウェハに接合材をラミネートする前の状態を示す模式図であり、(b)は、素子搭載部材ウェハの一例を示す模式図であり、(c)は素子搭載部材ウェハに圧電振動素子を搭載した状態の一例を示す模式図であり、(d)は素子搭載部材ウェハに蓋部材ウェハを接合する前の状態を示す模式図であり、(e)は素子搭載部材ウェハに蓋部材ウェハを接合した状態を示す模式図である。
【図3】本発明の第二の実施形態にかかる圧電振動子の一例を示す模式図である。
【図4】(a)は蓋部材ウェハに接合材をラミネートする前の状態を示す模式図であり、(b)は蓋部材ウェハに接合材をラミネートした後の状態を示す模式図であり、(c)は凹部にかかる接合材を除去した状態を示す模式図であり、(d)は、素子搭載部材ウェハの一例を示す模式図であり、(e)は素子搭載部材ウェハに圧電振動素子を搭載した状態の一例を示す模式図である。
【図5】(a)は素子搭載部材ウェハに蓋部材ウェハを接合する前の状態を示す模式図であり、(b)は素子搭載部材ウェハに蓋部材ウェハを接合した状態を示す模式図である。
【図6】本発明の第三の実施形態にかかる圧電発振器の一例を示す模式図である。
【図7】(a)は発振器用枠部ウェハの一例を示す模式図であり、(b)は圧電振動子ウェハに発振器用枠部ウェハを接合する前の状態を示す模式図であり、(c)は圧電振動子ウェハに発振器用枠部ウェハを接合した後の状態を示す模式図であり、(d)は圧電振動子ウェハに集積回路素子を搭載した状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)について図面を参照して説明する。
【0024】
(第一の実施形態)
図1に示すように、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子101は、素子搭載部材10aと圧電振動素子20と蓋部材30aと接合材40とから主に構成され、表面実装型の構造となっている。
素子搭載部材10aは、例えば、所定の基準温度より低い900℃程度以下の低温で焼成することが可能な低温同時焼成セラミック(LTCC)からなる。この低温同時焼成セラミックは、イオン伝導性を有するガラスを含む。
なお、素子搭載部材10aには、前記低温同時焼成セラミックの他にガラスセラミックやアルミナセラミックなどの各種セラミックを用いることができる。
【0025】
また、この素子搭載部材10aは、平板状の基板部11aと枠部12と搭載パッドPと外部端子Gとから主に構成されている。
素子搭載部材10aは、基板部11aの一方の主面に枠部12が設けられて凹部13が形成されており、その凹部13内の基板部11aの表面が圧電振動素子20の搭載領域となる。この搭載領域となる基板部11aには、圧電振動素子20と電気的に接続するのに用いられる搭載パッドPが設けられる。
また、基板部10aの他方の主面の縁側に少なくとも2つの外部端子Gが設けられている。これら外部端子Gのうち所定の外部端子は、搭載パッドPと電気的に接続した状態となっている。
【0026】
図1(b)に示すように、圧電振動素子20は、例えば、圧電片である平面視矩形形状に形成されたATカットの水晶片21の両主面に励振電極22が設けられており、それぞれの主面に設けられた励振電極22からこの水晶片21の端部側に伸びる引回しパターン23が形成されて構成されている(図1参照)。
この圧電振動素子20は、励振電極22と接続している引回しパターン23と素子搭載部材10aに設けられた搭載パッドPに導電性接着材Dにより接合される。
これにより、圧電振動素子20は素子搭載部材10aに搭載される。
【0027】
蓋部材30aは、例えば、所定の基準温度より低い900℃程度以下の低温で焼成することが可能な低温同時焼成セラミック(LTCC)からなる。この低温同時焼成セラミックは、イオン伝導性を有するガラスを含む。
なお、蓋部材30aには、前記低温同時焼成セラミックの他にガラスセラミックやアルミナセラミックなどの各種セラミックを用いることができる。
また、蓋部材30aは、平板状に形成されており、一方の主面にポリイミドからなる接合材40が設けられている。
この接合材40は、シート状のポリイミドが蓋部材30aにラミネートされている。
このラミネートは、例えば、平板状の蓋部材30aにシート状の接合材を接着材料又は熱圧着により接合されることとする。
【0028】
このように構成される本発明の圧電振動子101は、蓋部材30aに設けられた接合材40を、圧電振動素子20を搭載した素子搭載部材10aの凹部13が形成されている側の主面に接触させた状態で加熱されながら圧力を印加されることで接合材40が素子搭載部材10aに接合されている。
つまり、加熱された雰囲気中において、接合材40を蓋部材30aと素子搭載部材10aとで挟んだ状態にして、蓋部材30a側から素子搭載部材10a側へ所定の圧力を印加することで、素子搭載部材10aと蓋部材30aとが接合される。
【0029】
このように、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子101によれば、蓋部材30aの一方の主面にポリイミドからなる接合材40が設けられ、この接合材40が素子搭載部材10aと接触した状態で加熱しながら圧着を行うので、陽極接合が行えるような高価な装置を用いなくとも容易に素子搭載部材10aと蓋部材30aとを接合することができる。
また、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子101によれば、蓋部材30aに熱と圧力とで接合可能なポリイミドからなる接合材40を設けたので、素子搭載部材10aと蓋部材30aとを接合する際に、位置決めを行う必要がなくなり、生産効率を向上させることができる。
【0030】
次に、図2を用いて、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子101の製造方法について説明する。
本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子101の製造方法は、例えば、蓋部材ウェハ形成工程、素子搭載部材ウェハ形成工程、圧電振動素子搭載工程、接合工程、個片化工程を含んで構成されている。
【0031】
(蓋部材ウェハ形成工程)
図2(a)に示すように、蓋部材ウェハ形成工程は、まず、蓋部材ウェハ30awの本体を形成し、ポリイミドからなるシート状の接合材40を設ける工程である。
蓋部材ウェハ形成工程では、まず、蓋部材30aとなる部分が設定された蓋部材ウェハ30awの焼成を行う。この蓋部材ウェハ30awは、例えば、所定の基準温度より低い900℃程度以下の低温で焼成することが可能な低温同時焼成セラミック(LTCC)からなる。この低温同時焼成セラミックは、イオン伝導性を有するガラスを含む。
なお、蓋部材ウェハ30awは、後述する素子搭載部材ウェハ10awよりも平面積が大きく形成されるか同じ平面積で形成されるのが望ましい。
この焼成された蓋部材ウェハ30awにポリイミドからなるシート状の接合材40を従来周知のラミネート方法によりラミネートする。
【0032】
(素子搭載部材ウェハ形成工程)
図2(b)に示すように、素子搭載部材ウェハ形成工程は、素子搭載部材10aの基板部11aとなる部分が設定された基板部ウェハ(図示せず)と、素子搭載部材10aの枠部12となる部分が設けられた枠部ウェハ(図示せず)とを重ね合わせ、それぞれが接合した状態で焼成し、複数の素子搭載部材10aが配列された素子搭載部材ウェハ10awを形成する工程である。
ここで、基板部ウェハと枠部ウェハとは、例えば、所定の基準温度より低い900℃程度以下の低温で焼成することが可能な低温同時焼成セラミック(LTCC)からなる。この低温同時焼成セラミックは、イオン伝導性を有するガラスを含む。
なお、焼成を行う前であって、基板部ウェハに少なくとも搭載パッドPと外部端子Gを設けておく。
【0033】
(圧電振動素子搭載工程)
図2(c)に示すように、圧電振動素子搭載工程は、素子搭載部材ウェハ10awに圧電振動素子20を搭載する工程である。
この素子搭載部材ウェハ10awの凹部13となる部分、つまり、搭載領域に圧電振動素子20を搭載する。例えば、圧電振動素子20は、搭載領域に設けられた搭載パッドPに導電性接着材Dなどの導電材料で電気的に接続した状態で搭載される。
【0034】
(接合工程)
図2(d)及び(e)に示すように、接合工程は、素子搭載部材ウェハ10awと蓋部材ウェハ30awとを接合する工程である。
接合工程では、まず、素子搭載部材ウェハ10awに設けられた複数の凹部13内に圧電振動素子20を搭載した状態で蓋部材ウェハ30awを重ねる。このとき、蓋部材ウェハ30awに設けた接合材40が素子搭載部材ウェハ10awと接触するように、蓋部材ウェハ30awを素子搭載部材ウェハ10awに重ねる。
この状態で、所定の温度で加熱された雰囲気中で、例えば、蓋部材ウェハ30aw側から素子搭載部材ウェハ10aw側へ圧力を印加する。これにより、蓋部材ウェハ30awに設けられた接合材40は、素子搭載部材ウェハ10awと接合した状態となって複数の圧電振動子101が配列された圧電振動子ウェハ101wとなる。
【0035】
(個片化工程)
個片化工程は、この圧電振動子ウェハ101wにおいて、互いに隣り合う圧電振動子101の間を切断又は割断などで分離することで、個々の圧電振動子101(図1参照)とする工程である。
【0036】
このように、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子101を製造すれば、多層構造の内部に設けられる引回しパターンの設計の自由度を確保しつつ、ウェハ状態での一括処理を行うことができ、製造効率を向上させることができる。
また、本発明の第一の実施形態に係る圧電振動子101によれば、蓋部材30aに熱と圧力とで接合可能なポリイミドからなる接合材40を設けたので、素子搭載部材10aと蓋部材30aとを接合する際に、位置決めを行う必要がなくなり、生産効率を向上させることができる。
【0037】
(第二の実施形態)
図3に示すように、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子102は、素子搭載部材10bと圧電振動素子20と蓋部材30bと接合材40とから主に構成され、表面実装型の構造となっている。
素子搭載部材10bは、例えば、所定の基準温度より低い900℃程度以下の低温で焼成することが可能な低温同時焼成セラミック(LTCC)からなる。この低温同時焼成セラミックは、イオン伝導性を有するガラスを含む。
なお、素子搭載部材10bには、前記低温同時焼成セラミックの他にガラスセラミックやアルミナセラミックなどの各種セラミックを用いることができる。
【0038】
また、この素子搭載部材10bは、平板状に形成されており、2つ一対の搭載パッドPと外部端子Gとが設けられている。
素子搭載部材10bは、蓋部材30bが接合する部分を除いた領域を圧電振動素子20の搭載領域とし、この搭載領域に圧電振動素子20と電気的に接続するのに用いられる搭載パッドPが設けられる。
また、基板部10bの他方の主面の縁側に少なくとも2つの外部端子Gが設けられている。これら外部端子Gのうち、所定の1つが搭載パッドPと電気的に接続した状態となっている。
【0039】
圧電振動素子20は、第一の実施形態で用いた圧電振動素子と同様であり、例えば、圧電片である平面視矩形形状に形成されたATカットの水晶片21の両主面に励振電極22が設けられており、それぞれの主面に設けられた励振電極22からこの水晶片21の端部側に伸びる引回しパターン23が形成されて構成されている(図1参照)。
この圧電振動素子20は、励振電極22と接続している引回しパターン23と圧電振動素子搭載部材10Aに設けられた搭載パッドPに導電性接着材Dにより接合される。
これにより、圧電振動素子20は素子搭載部材10bに搭載される。
【0040】
蓋部材30bは、例えば、所定の基準温度より低い900℃程度以下の低温で焼成することが可能な低温同時焼成セラミック(LTCC)からなる。この低温同時焼成セラミックは、イオン伝導性を有するガラスを含む。
なお、蓋部材30bには、前記低温同時焼成セラミックの他にガラスセラミックやアルミナセラミックなどの各種セラミックを用いることができる。
また、この蓋部材30bは、平板状の蓋本体部31と枠部32とから構成されている。
蓋部材30bは、蓋本体部31の一方の主面に枠部32が設けられて凹部33が形成されており、その凹部33内に圧電振動素子が収納されるようになっている。
また、蓋部材30bの凹部33が設けられる側の主面にポリイミドからなる接合材40が設けられている。
この接合材40は、シート状のポリイミドが蓋部材30bにラミネートされている。
このラミネートは、例えば、平板状の蓋部材30bにシート状の接合材を接着材料又は熱圧着により接合されることとする。
【0041】
このように構成される本発明の圧電振動子102は、蓋部材30bに設けられた接合材40を、圧電振動素子20を搭載した素子搭載部材10bの主面に接触させた状態で加熱されながら圧力を印加されることで、接合材40が素子搭載部材10bに接合されている。
つまり、加熱された雰囲気中において、接合材40を蓋部材30bと素子搭載部材10bとで挟んだ状態にして、蓋部材30b側から素子搭載部材10b側へ所定の圧力を印加することで、素子搭載部材10bと蓋部材30bとが接合される。
【0042】
このように、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子102によれば、蓋部材30bの一方の主面にポリイミドからなる接合材40が設けられ、この接合材40が素子搭載部材10bと接触した状態で加熱しながら圧着を行うので、陽極接合が行えるような高価な装置を用いなくとも容易に素子搭載部材10bと蓋部材30bとを接合することができる。
また、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子102によれば、蓋部材30bに熱と圧力とで接合可能なポリイミドからなる接合材40を設けたので、素子搭載部材10bと蓋部材30bとを接合する際に、位置決めを行う必要がなくなり、生産効率を向上させることができる。
【0043】
次に、図4及び図5を用いて本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子102の製造方法について説明する。
本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子102の製造方法は、例えば、蓋部材ウェハ形成工程、素子搭載部材ウェハ形成工程、圧電振動素子搭載工程、接合工程、個片化工程を含んで構成されている。
【0044】
(蓋部材ウェハ形成工程)
図4(a)〜(c)に示すように、蓋部材ウェハ形成工程は、まず、蓋部材ウェハ30bwの本体を形成し、ポリイミドからなるシート状の接合材40を設ける工程である。
蓋部材ウェハ形成工程は、まず、蓋部材30bの蓋本体部31となる部分が設定された蓋本体部ウェハ(図示せず)と、蓋部材30bの枠部32となる部分が設けられた枠部ウェハ(図示せず)とを重ね合わせ、それぞれが接合した状態で焼成し、複数の蓋部材30bが配列された蓋部材ウェハ30bwを形成する工程を行う。
ここで、蓋本体部ウェハと枠部ウェハとは、例えば、所定の基準温度より低い900℃程度以下の低温で焼成することが可能な低温同時焼成セラミック(LTCC)からなる。この低温同時焼成セラミックは、イオン伝導性を有するガラスを含む。
【0045】
なお、蓋部材ウェハ30bwは、後述する素子搭載部材ウェハ10bwよりも平面積が大きく形成されるか同じ平面積で形成されるのが望ましい。
図4(b)に示すように、この焼成された蓋部材ウェハ30bwにおいて、蓋本体部ウェハと枠ウェハとで形成された複数の凹部33側に、ポリイミドからなるシート状の接合材40を従来周知のラミネート方法によりラミネートする。
図4(c)に示すように、このラミネートされた接合材40は、凹部33内に入る部分が除去される。例えば、前記接合材40には、感光性のポリイミドを用いる。この接合材40は、凹部33内に入る部分が感光させられ、その後に現像されることで凹部33部分が除去される。このようにして蓋部材ウェハ形成工程が行われる。
【0046】
(素子搭載部材ウェハ形成工程)
図4(d)に示すように、素子搭載部材ウェハ形成工程では、まず、素子搭載部材10bとなる部分が設定された素子搭載部材ウェハ10bwの焼成を行う。この素子搭載部材ウェハ10bwは、例えば、所定の基準温度より低い900℃程度以下の低温で焼成することが可能な低温同時焼成セラミック(LTCC)からなる。この低温同時焼成セラミックは、イオン伝導性を有するガラスを含む。
なお、焼成を行う前であって、素子搭載部材ウェハ10bwの素子搭載部材10bとなる部分に少なくとも搭載パッドPと外部端子Gを設けておく。
【0047】
(圧電振動素子搭載工程)
図4(e)に示すように、圧電振動素子搭載工程は、素子搭載部材ウェハ10bwに圧電振動素子20を搭載する工程である。
この素子搭載部材ウェハ10bwの搭載領域に圧電振動素子20を搭載する。例えば、圧電振動素子20は、搭載領域に設けられた搭載パッドPに導電性接着材Dなどの導電材料で電気的に接続した状態で搭載される。
【0048】
(接合工程)
図5(a)〜(b)に示すように、接合工程は、素子搭載部材ウェハ1bwと蓋部材ウェハ30bwとを接合する工程である。
接合工程では、まず、素子搭載部材ウェハ10bwに圧電振動素子20を搭載した状態で、蓋部材ウェハ30bwを重ねる。このとき、蓋部材ウェハ30bwに設けた接合材40が素子搭載部材ウェハ10bwと接触するように、蓋部材ウェハ30bwを素子搭載部材ウェハ10bwに重ねる。
この状態で、所定の温度で加熱された雰囲気中で、例えば、蓋部材ウェハ30bw側から素子搭載部材ウェハ10bw側へ圧力を印加する。これにより、蓋部材ウェハ30bwに設けられた接合材40は、素子搭載部材ウェハ10bwと接合した状態となって複数の圧電振動子102が配列された圧電振動子ウェハ102wとなる。
【0049】
(個片化工程)
個片化工程は、この圧電振動子ウェハ102wにおいて、互いに隣り合う圧電振動子102の間を切断することで、個々の圧電振動子102(図3参照)とする工程である。
【0050】
このように、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子102を製造すれば、引回しパターンの設計の自由度を確保しつつ、ウェハ状態での一括処理を行うことができ、製造効率を向上させることができる。
また、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子102によれば、蓋部材30bに熱と圧力とで接合可能なポリイミドからなる接合材40を設けたので、素子搭載部材10bと蓋部材30bとを接合する際に、位置決めを行う必要がなくなり、生産効率を向上させることができる。
【0051】
また、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子102によれば、素子搭載部材10bが平板状に形成され、蓋部材30bが、素子搭載部材10bが有する搭載領域を囲う凹部33を有して構成されているので、蓋部材30bの凹部33が形成される側の主面に設けられる接合材40が素子搭載部材10bと接触した状態で加熱しながら圧着を行うことができる。これにより、本発明は、陽極接合を行うような高価な装置を用いなくとも容易に素子搭載部材と蓋部材とを接合することができる。
【0052】
(第三の実施形態)
図6に示すように、本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器103は、第一の実施形態に係る圧電振動子101又は第二の実施形態に係る圧電振動子102に、少なくとも発振回路を備えた集積回路素子50が接続されて構成され、表面実装型の構造となっている。
なお、本実施の形態において、第一の実施形態に係る圧電振動子101(図1参照)を例にして説明する。
本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器103は、圧電振動素子を備えた圧電振動子101とこの圧電振動子101の外部端子G側に設けられる発振器用枠部60と、集積回路素子50とから主に構成されている。
【0053】
ここで、圧電振動子101の外部端子Gは、例えば、素子搭載部10aの四隅に設けられた状態とする。なお、この場合、4つの外部端子Gのうち、所定の2つの外部端子Gが搭載パッドPと接続しており、他の2つの外部端子Gは、搭載パッドPと接続していない状態となっている。また、この素子搭載部材10aには、後述する集積回路素子50を搭載するための、集積回路素子用搭載パッドICPが設けられている。
この集積回路素子用搭載パッドICPのうち、所定の2つの集積回路素子用搭載パッドICPが、搭載パッドPと接続している外部端子Gと電気的に接続した状態となっている。
また、残りの集積回路素子用搭載パッドICPのうち、他の所定の2つの集積回路素子用搭載パッドICPが、搭載パッドPと接続していない外部端子Gと電気的に接続した状態となっている。
【0054】
発振器用枠部60は、圧電振動子101の素子搭載部10aと同じ大きさであって、枠内部に集積回路素子50を囲える大きさで形成されている。
また、発振器用枠部60は、両主面側であってその四隅に接続端子61を有している。
このうち、所定の2つの接続端子61は、発振器用枠部60の両主面で電気的に接続しており、かつ、搭載パッドPと接続していない状態の2つの外部端子Gと接続している。
これにより、圧電振動子101の外部端子Gと電気的に接続することができる。
この発振器用枠部60は、圧電振動子101の素子搭載部材10aに導電材料を介して接続されている。
【0055】
集積回路素子50は、回路形成面に前記圧電振動素子20からの発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された出力信号は発振器用枠部60の接続端子を介して圧電発振器200の外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。また、集積回路素子50には、可変容量素子に周囲温度に応じた制御電圧を印加して温度変化による発振回路の発振周波数の変動を補償するため、3次関数発生回路及び記憶素子部により温度補償回路部が設けられており、3次関数発生回路には、温度センサが接続されている。この温度センサは、検出した温度と、温度センサに印加させる電圧値とに基づいて生成される温度データ信号(電圧値)が3次関数発生回路に出力される構成となっている。集積回路素子50は、素子搭載部材10aの集積回路素子用搭載パッドICPに半田等の導電性接合材を介して搭載されている。
【0056】
次に、図7を用いて本発明の第三の実施形態に係る圧電振動子103の製造方法について説明する。
本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器103の製造方法は、例えば、蓋部材ウェハ形成工程、素子搭載部材ウェハ形成工程、圧電振動素子搭載工程、接合工程、発振器用枠部ウェハ工程、発振器用枠部ウェハ接合工程、集積回路素子搭載工程、個片化工程を含んで構成されている。
【0057】
本発明の第三の実施形態に係る圧電振動子103の製造方法は、蓋部材ウェハ形成工程、素子搭載部材ウェハ形成工程、圧電振動素子搭載工程、接合工程までは、第一の実施形態と同様である(図2(a)〜(e)参照)。
なお、素子搭載部材ウェハ形成工程は、第一の実施形態の要素のほかに、所定の集積回路素子用搭載パッドICPと所定の外部端子へと引回される引回しパターンを設ける要素が含まれる。
【0058】
(発振器用枠部ウェハ工程)
発振器用枠部ウェハ工程は、複数の発振器用枠部60が設けられた発振器用枠部ウェハの製造を行う工程である(図7(a)参照)。
発振器用枠部ウェハ工程は、発振器用枠部ウェハ60wを形成し、接続端子61を形成する工程である。
発振器用枠部ウェハ60wは、例えば、所定の基準温度より低い900℃程度以下の低温で焼成することが可能な低温同時焼成セラミック(LTCC)からなる。この低温同時焼成セラミックは、イオン伝導性を有するガラスを含む。
発振器用枠部ウェハ60wは、発振器用枠部60となる部分を設定し、所定の部分を打ち抜き等で除去する。この状態で、例えば、発振器用枠部60となる部分の両主面の四隅に接続端子61を設ける。また、所定の2つの接続端子61を、例えば、側面を介して表裏主面同士を電気的に接続する。この状態で焼成して発振器用枠部ウェハ60wを形成する。
【0059】
(発振器用枠部ウェハ接合工程)
図7(b)〜(c)に示すように、発振器用枠部ウェハ接合工程は、発振器用枠部ウェハ60wを圧電振動子ウェハ101wに接合する工程である。
発振器用枠部ウェハ60wの一方の主面の接続端子61は、導電材料を介して既に設けられた圧電振動子ウェハ101wの外部端子Gと電気的に接続しつつ接合される。
【0060】
(集積回路素子搭載工程)
図7(d)に示すように、集積回路素子搭載工程は、発振器用枠部ウェハ60wの枠内部であって、素子搭載部材10aに設けられた集積回路素子用搭載パッドICPに搭載する工程である。
これにより、集積回路素子50が搭載され、接合した圧電振動子ウェハ101と発振器用枠部ウェハ60wとが圧電発振器ウェハ103wとなる。
【0061】
(個片化工程)
個片化工程は、集積回路素子50が搭載され、接合した圧電振動子ウェハ101wと発振器用枠部ウェハ60wとにおいて、互いに隣り合う圧電発振器103の間を切断することで、個々の圧電発振器103(図6参照)とする工程である。
【0062】
このような、本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器103によれば、第一の実施形態に係る圧電振動子101又は第二の実施形態に係る圧電振動子102を用いて、さらに、集積回路素子用搭載パッドICPを設けることで、容易に圧電発振器103を製造することができる。
【0063】
また、蓋部材30aの一方の主面にポリイミドからなる接合材40が設けられ、この接合材40が素子搭載部材10aと接触した状態で加熱しながら圧着を行うので、陽極接合が行えるような高価な装置を用いなくとも容易に素子搭載部材10aと蓋部材30aとを接合することができる。これにより、素子搭載部材10aに搭載された圧電振動素子20と電気的に接続するように集積回路素子50を設けたので、容易に圧電発振器103を製造することができる。
【0064】
また、本発明の第三の実施形態に係る圧電発振器103によれば、蓋部材30aに熱と圧力とで接合可能なポリイミドからなる接合材40を設けたので、素子搭載部材10aと蓋部材30aとを接合する際に、位置決めを行う必要がなくなり、生産効率を向上させることができる。
【0065】
なお、本発明に係る圧電発振器は、第三の実施形態に限定されず、例えば、素子搭載部材の両主面に凹部を形成し、一方の凹部内に圧電振動素子20が搭載できるよう搭載パッドを設け、他方の凹部内に集積回路素子50が搭載できるよう集積回路素子用搭載パッドを設けた構造としても良い。
また、発振器用枠部の両主面間の導通は、第三の実施形態で例示した場合のほかに、例えば、両主面の接続端子61が設けられる位置に、予め貫通孔を設けておき、その内部を導電材料で埋めた後に接続端子61を設けた構成としても良い。
また、圧電振動素子には、水晶や、圧電セラミックなどの圧電材料が適宜用いられることは言うまでもなく、その形状についても、平板型、凸部が形成された構造、凹部が形成された構造、音叉型等の形状のものを用いることができ、また、弾性表面波素子を用いても良い。
【符号の説明】
【0066】
101、102 圧電振動子
101w、102w 圧電振動子ウェハ
103 圧電発振器
103w 圧電発振器ウェハ
10a、10b 素子搭載部材
10aw、10bw 素子搭載部材ウェハ
20 圧電振動素子
30a、30b 蓋部材
30aw、30bw 蓋部材ウェハ
40 接合材
50 集積回路素子
60 発振器用枠部
60w 発振器用枠部ウェハ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
セラミックからなり、圧電振動素子を搭載するための搭載領域を有する素子搭載部材と、
前記素子搭載部材が有する前記搭載領域に搭載された圧電振動素子と、
セラミックからなり、ポリイミドからなる接合材が一方の主面に設けられた蓋部材と、
を備え、
加熱しながら圧着するによって、前記素子搭載部材と蓋部材の接合材とが接合されて構成されることを特徴とする圧電振動子。
【請求項2】
前記素子搭載部材が平板状に形成され、
前記蓋部材が、前記素子搭載部材が有する前記搭載領域を囲う凹部を有して構成されることを特徴とする請求項1に記載の圧電振動子。
【請求項3】
前記素子搭載部材が一方の主面に凹部を有し、前記搭載領域が凹部内に設けられ、
前記蓋部材が平板状に形成されて構成されることを特徴とする請求項1に記載の圧電振動子。
【請求項4】
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の圧電振動子に備えられた前記圧電振動素子と電気的に接続するように集積回路素子を設け、前記集積回路素子が少なくとも発振回路を有して構成されることを特徴とする圧電発振器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2011−114838(P2011−114838A)
【公開日】平成23年6月9日(2011.6.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−272304(P2009−272304)
【出願日】平成21年11月30日(2009.11.30)
【出願人】(000104722)京セラキンセキ株式会社 (870)
【Fターム(参考)】