圧電発振器の製造方法
【課題】 半田内にボイドが発生するのを防ぎ、作業性を向上させる。
【解決手段】 複数個の集積回路素子を配列して形成された集積回路素子ウェハにおける、それぞれの集積回路素子に形成された集積回路素子側パッドにＡｕバンプを設けるＡｕバンプ形成工程と、集積回路素子ウェハのＡｕバンプが形成された面に、Ａｕバンプより大きい貫通孔がＡｕバンプの位置に対応して設けられたメタルマスクを重ね、半田を印刷してＡｕバンプの表面に半田を設ける半田印刷工程と、Ａｕバンプの外面に半田を設けた後に加熱処理を行う第一の加熱処理工程と、第一の加熱処理工程の後に個々の集積回路素子に個片化する個片化工程と、加熱処理用のトレーに載置された容器に集積回路素子を載置し、加熱処理を行う第二の加熱処理工程と、容器と圧電振動子とを接合して圧電発振器とする圧電振動子接合工程とを含むことを特徴とする。
【解決手段】 複数個の集積回路素子を配列して形成された集積回路素子ウェハにおける、それぞれの集積回路素子に形成された集積回路素子側パッドにＡｕバンプを設けるＡｕバンプ形成工程と、集積回路素子ウェハのＡｕバンプが形成された面に、Ａｕバンプより大きい貫通孔がＡｕバンプの位置に対応して設けられたメタルマスクを重ね、半田を印刷してＡｕバンプの表面に半田を設ける半田印刷工程と、Ａｕバンプの外面に半田を設けた後に加熱処理を行う第一の加熱処理工程と、第一の加熱処理工程の後に個々の集積回路素子に個片化する個片化工程と、加熱処理用のトレーに載置された容器に集積回路素子を載置し、加熱処理を行う第二の加熱処理工程と、容器と圧電振動子とを接合して圧電発振器とする圧電振動子接合工程とを含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる圧電発振器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧電発振器２０としては、例えば図５に示すように、内部に圧電振動素子Ｑが収容されている圧電振動子２３を、凹形状の空間部２５内に前記圧電振動素子の振動に基づいて発振出力を制御する集積回路素子２６やコンデンサ等（図示せず）の電子部品素子が収容されている容器２１上に取着させた構造のものが知られている。かかる圧電発振器２０は、マザーボード等の外部配線基板（図示せず）上に載置され、容器２１の下面に設けられている外部端子を外部配線基板の配線に半田接合することにより外部配線基板上に実装される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、圧電振動子２３や容器２１は、通常、セラミック材料によって形成されており、その内部や表面には配線導体が形成され、従来周知のセラミックグリーンシート積層法等を採用することにより製作される。
【０００４】
また、前記集積回路素子２６の回路形成面（下面）には、圧電振動素子の温度特性に応じて作成された温度補償データに基づいて圧電発振器の発振周波数を補正するための温度補償回路が設けられており、集積回路素子２６と容器２１はＡｕバンプ２７により、電気的かつ機械的に接続されておりその間には集積回路素子２６の回路形成面を保護する目的で樹脂２８が被着されていた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−３６８１４号公報（段落００１３〜００３０、図２）
【特許文献２】特開平５−３６６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の圧電発振器２０の凹形状の空間部２５に集積回路素子２６を搭載する構造の圧電発振器の製造工程において、集積回路素子２６と容器２１との電気的接続に半田が必要である。そのため従来の製法においては集積回路素子２６のＡｕバンプ２７に半田を１点ずつ塗布するか集積回路素子２６を１個ずつ半田槽に浸蹟しなければならず作業性が悪かった。また、いずれの製法も半田塗布量のバラツキが大きく、半田内にボイドが発生する等の問題により容器２１とＡｕバンプ２７との接続状態を均一にするのが困難であった。また、メタルマスクを用いて半田をＡｕバンプに設けているが、集積回路素子２６を１個毎にメタルマスクを重ねていたので、作業性が悪く、また、半田内にボイドが発生するのを防ぐことができない。
また、ボイドが発生することにより、熱をかけた場合に、ボイド中の気体が膨張して集積回路素子を剥がすことがある。
【０００６】
そこで、本発明では、半田内にボイドが発生するのを防ぎ、作業性を向上させる圧電発振器の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明の圧電発振器の製造方法では、複数個の集積回路素子を配列して形成された集積回路素子ウェハにおける、それぞれの前記集積回路素子に形成された集積回路素子側パッドにＡｕバンプを設けるＡｕバンプ形成工程と、集積回路素子ウェハの前記Ａｕバンプが形成された面に、前記Ａｕバンプより大きく該Ａｕバンプの位置に対応して設けられた複数の貫通孔を有するメタルマスクを重ね、半田を印刷してＡｕバンプの表面に半田を設ける半田印刷工程と、前記Ａｕバンプの外面に半田を設けた後に真空雰囲気中で加熱処理を行う第一の加熱処理工程と、第一の加熱処理工程の後に前記集積回路素子ウェハを個々の集積回路素子に個片化する個片化工程と、加熱処理用のトレー上の容器に前記集積回路素子を載置し、加熱処理を行う第二の加熱処理工程と、前記容器と圧電振動子とを接合して圧電発振器とする圧電振動子接合工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の圧電発振器の製造方法は、両主面に凹部が形成され、一方の凹部内に圧電振動素子を気密封止した容器に集積回路素子を搭載してなる圧電発振器の製造方法であって、複数個の集積回路素子を配列して形成された集積回路素子ウェハにおける、それぞれの前記集積回路素子に形成された集積回路素子側パッドにＡｕバンプを設けるＡｕバンプ形成工程と、集積回路素子ウェハの前記Ａｕバンプが形成された面に、前記Ａｕバンプより大きく該Ａｕバンプの位置に対応して設けられた複数の貫通孔を有するメタルマスクを重ね、半田を印刷してＡｕバンプの表面に半田を設ける半田印刷工程と、前記Ａｕバンプの外面に半田を設けた後に真空雰囲気中で加熱処理を行う第一の加熱処理工程と、第一の加熱処理工程の後に前記集積回路素子ウェハを個々の集積回路素子に個片化する個片化工程と、一方の凹部に前記圧電振動素子を気密封止して圧電振動子部が形成され容器が加熱処理用のトレー上に載置されており、該容器に前記集積回路素子を載置し、加熱処理を行って圧電発振器とする第二の加熱処理工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
このような圧電発振器の製造方法によれば、集積回路素子ウェハ状態で、各集積回路素子にＡｕバンプを設け、メタルマスクを用いてＡｕバンプに半田を設けて加熱処理を行うのでボイドのない状態でＡｕバンプに半田を設けることができる。その結果、半田塗布量バラツキを抑えることができ、容器と集積回路素子との接続不良を防止することができる。
また、メタルマスクを用いて一度に複数の集積回路素子に設けられたＡｕバンプに半田を設けるので作業性が良くなり、Ａｕバンプに半田を設けた後に真空雰囲気中で加熱処理を行うことでボイドの発生を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態に係る圧電発振器の製造方法及びその製造方法で作成された圧電発振器を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、
図１は、本発明の第一の実施形態に係る圧電発振器の製造方法で製造した圧電発振器の一形態を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は圧電発振器の容器に集積回路素子を搭載した状態の一例を示す平面図である。図１において、圧電発振器を模式的に示している。
【００１１】
（第一の実施形態）
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の第一の実施形態に係る圧電発振器１０は、凹部１Ｇ内に圧電振動素子１Ｃが搭載されて蓋体１Ｄで気密封止された圧電振動子１と、凹部２Ｇが設けられた容器２と、凹部２Ｇ内に搭載される集積回路素子３とから主に構成され、容器２の凹部２Ｇを覆うように、圧電振動子１が容器２に接合された構造となっている。
【００１２】
図１（ａ）に示すように、圧電振動子１は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る基板１Ａと、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成るシールリング１Ｂと、シールリング１Ｂと同様の金属から成る蓋体１Ｄと圧電振動素子１Ｃから成る。この圧電振動子１は、基板１Ａの一方の主面にシールリング１Ｂを取着させて凹部１Ｇが形成されており、この凹部１Ｇ内に圧電振動素子１Ｃが搭載されて、凹部１Ｇを塞ぐように蓋体２Ｄをシールリング１Ｂに接合された状態となっている。このように、蓋体１Ｄをシールリング１Ｂに接合することで凹部１Ｇを気密封止している。
なお、シールリング１Ｂは、凹部１Ｇを形成するための枠部としての役割を果たす。
【００１３】
また、基板１Ａとシールリング１Ｂとで形成した凹部１Ｇ内の基板１Ａの表面には、圧電振動素子１Ｃに設けられる振動電極と接続される一対の電極パッドが設けられている。また、基板１Ａの他方の主面には、後述する容器２に接続される複数個の容器接続用電極端子１Ｆがそれぞれ設けられている。これらの電極パッドや容器接続用電極端子は基板１Ａの表面や内部の配線パターン１Ｅや基板内部に埋設されているビアホール等を介して、対応する容器接続用電極端子１Ｆと相互に電気的に接続されている。
【００１４】
集積回路素子３は、一方の主面を回路形成面として、周囲の温度状態を検知する感温素子、圧電振動素子１Ｃの温度特性を補償する温度補償データを格納するメモリ、メモリ内の温度補償データに基づいて圧電振動素子１Ｃの振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、先の温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられている。この発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、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３はマトリクス状に配列されて集積回路素子ウェハ３Ｗから個片化されたものが用いられる。
【００１５】
この集積回路素子３の前記一方の主面には、容器２に搭載するための複数の集積回路素子側パッド３Ａが設けられている。この集積回路素子側パッド３Ａには、Ａｕバンプ（金バンプ）３Ｂが設けられ、さらに、Ａｕバンプ３Ｂの外表面に半田３Ｃが設けられている。Ａｕバンプ３Ｂは、先端の形状を曲面状に形成しているが、突起状に形成しても良い。また、半田３Ｃは、所定の厚さを有し、Ａｕバンプ３Ｂを包んで曲面状となる形状となっている。
【００１６】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、容器２は、絶縁性基体部２Ａと絶縁性基体部２Ａの一方の主面側に設けられる側壁部２Ｂとから主に構成され、絶縁性基体部２Ａと側壁部２Ｂとは一体で形成されている。この絶縁性基体部２Ａと側壁部２Ｂとで凹部２Ｇが形成される。
【００１７】
絶縁性基体部２Ａは、その一方の主面であって凹部２Ｇ内に集積回路素子接続用電極パッド２Ｃが設けられ、他方の主面の四隅部に外部端子２Ｆが設けられている。
【００１８】
側壁部２Ｂは、その頂面、つまり、凹部２Ｇが開口する方向と同一方向を向く面の四隅に圧電振動子接続用電極端子２Ｄが設けられている。この圧電振動子接続用電極端子２Ｄには圧電振動子１と接合するための接合材が設けられている。
また、側壁部２Ｂは、絶縁性基体部２Ａと圧電振動子１との間に、集積回路素子３を配置させるのに必要な所定の深さを確保する。
また、絶縁性基体部２Ａと側壁部２Ｂとは、圧電振動子１の容器接続用電極端子１Ｆと電気的に接続する圧電振動子接続用電極端子２Ｄから回路素子接続用電極パッド２Ｃまで配線パターン（図示せず）により電気的に接続するのにも用いられる。なお、配線パターン２Ｅは、所定の集積回路素子接続用電極パッド２Ｃと外部端子２Ｆとを接続する際にも用いられる。
【００１９】
なお、外部端子２Ｆは、圧電発振器１０をマザーボード等の外部配線基板（図示せず）に接続するための端子として機能するものであり、圧電発振器１０を外部配線基板上に搭載する際、外部配線基板の回路配線と半田等の導電性接合材を介して電気的に接続されるようになっている。
更に、図示していないが、側壁部２Ｂの外側の側面には、複数個の書込制御端子が形成されている。書込制御端子は絶縁性基体部２Ａ及び側壁部２Ｂ内の配線パターンを介して所定の集積回路素子側パッド３Ａと電気的に接続されている。
【００２０】
このような容器２には、集積回路素子３に設けられたＡｕバンプ３Ｂを包む半田３Ｃが回路素子接続用電極パッド２Ｃに接合されることで、集積回路素子３が搭載される。
また、この容器２の圧電振動子用接続電極端子２Ｄと圧電振動子１の容器接続用電極端子１Ｆとを導電性接合剤で接合することで、圧電発振器１０とすることができる。
【００２１】
以下、本発明の圧電発振器の製造方法について図２〜図４の圧電発振器の製造方法を示す工程フロー図を用いて説明する。
図２は本発明の第一の実施形態に係る圧電発振器の製造方法を示す工程フロー図を示し、（ａ）は集積回路素子ウェハの一例を示す部分断面図であり、（ｂ）は集積回路素子ウェハの各集積回路素子にＡｕバンプを設けた状態を示す部分断面図であり、（ｃ）は集積回路素子ウェハにメタルマスクを重ねた状態を示す部分断面図であり、（ｄ）はメタルマスクの貫通孔に半田を設けた状態を示す部分断面図であり、（ｅ）は集積回路素子ウェハからメタルマスクをはずした状態を示す部分断面図であり、（ｆ）は集積回路素子ウェハを加熱処理した状態を示す部分断面図であり、（ｇ）は個々の集積回路素子に個片化した状態を示す図である。図３は、図２（ｆ）に続く工程フロー図であって、（ａ）はリフローキャリア上の容器に集積回路素子を実装する前の状態を示す部分断面図であり、（ｂ）は容器に集積回路素子を実装した状態を示す部分断面図である。図４は、図３（ｂ）に続く工程フロー図であって、（ａ）は圧電振動子を容器に設ける前の状態を示す部分断面図であり、（ｂ）は圧電振動子を容器に設けて圧電発振器とした部分断面図である。図２〜図４において、圧電発振器の製造工程を模式的に示している。
【００２２】
（Ａｕバンプ形成工程）
Ａｕバンプ形成工程は、図２（ａ）〜（ｂ）に示すように、複数個の集積回路素子３を配列して形成された集積回路素子ウェハ３Ｗにおける、それぞれの集積回路素子３に形成された集積回路素子側パッド３ＡにＡｕバンプ３Ｂを設ける工程である。
Ａｕバンプ３Ｂは、その先端が曲面状又は突起状となっている。
【００２３】
（半田印刷工程）
半田印刷工程は、図２（ｃ）〜（ｅ）に示すように、集積回路素子ウェハ３ＷのＡｕバンプ３Ｂが形成された面に、Ａｕバンプ３Ｂより大きくＡｕバンプ３Ｂの位置に対応して設けられた複数の貫通孔Ｈが設けられたメタルマスクＭを重ね、半田３Ｃを印刷してＡｕバンプ３Ｂの表面に半田３Ｃを設ける工程である。この状態で半田３ＣはＡｕバンプ３Ｂを包んで付着することとなる。なお、このときの半田３Ｃは、クリーム状の粘性のある状態となっている。この貫通孔Ｈは、その直径が、Ａｕバンプの直径より大きくなっている。例えば、Ａｇ−Ｓｎ−Ｃｕの鉛フリー半田が用いられ、それぞれの組成比率が、９６．５重量％−３重量％−０．５重量％となっている。
【００２４】
（第一の加熱処理工程）
第一の加熱処理工程は、図２（ｆ）に示すように、メタルマスクＭを除去した後、Ａｕバンプ３Ｂの外面に半田３Ｃを設けた後に真空雰囲気中で加熱処理を行う工程である。第一の加熱処理工程の加熱処理は、例えば、２６０℃程度に設定されたリフロー炉を通過させることにより行う。これにより半田３Ｃはクリーム状の粘性のある状態から、リフローの熱により固体となる。その際、リフロー炉を真空リフロー炉とすることで半田３Ｃ内のボイドの発生を防止することができる。
【００２５】
（個片化工程）
個片化工程は、図２（ｇ）に示すように、第一の加熱処理工程の後に個々の集積回路素子３に個片化する工程である。個片化は、集積回路素子ウェハ３Ｗをダイシングテープに貼り付けた状態でダイシングにより集積回路素子ウェハ３Ｗを個片の集積回路素子３に切断する。
【００２６】
（第二の加熱処理工程）
第二の加熱処理工程は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、加熱処理用のキャリアＣに載置された容器２に集積回路素子３を載置し、加熱処理を行う工程である。第二の加熱処理工程は、第一の加熱処理工程と同様に、例えば２６０℃程度に設定されたリフロー炉を通過させることにより行う。なお容器２の集積回路素子接続用電極パッド２Ｃには、別工程で事前にフラックス４を塗布しても良い。
この加熱処理により、集積回路素子３に設けられたＡｕバンプ３Ｂを包む半田３Ｃは、容器２に設けられた集積回路素子接続用電極パッド２Ｃと接合し、フラックス４は集積回路素子接続用電極パッド２Ｃからなくなる。
【００２７】
（圧電振動子接合工程）
圧電振動子接合工程は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、容器２と圧電振動子１とを接合して圧電発振器１０とする工程である。圧電振動子１側の容器接続用電極端子１Ｆと容器２側の圧電振動子接続用電極端子２Ｄとを接続することで容器２と圧電振動子１とが接合され、圧電発振器となる（図４（ａ）（ｂ）参照）。尚、圧電振動子接合工程は第二の加熱処理工程と同時に行っても良い。
【００２８】
以上より、本発明の第一の実施形態になる圧電発振器の製造方法は、集積回路素子ウェハ３Ｗの各集積回路素子３にＡｕバンプ３Ｂを形成し、メタルマスクＭを集積回路素子ウェハ３Ｗ上にセットし、Ａｕバンプ３Ｂに半田３Ｃを印刷する。その後、メタルマスクＭを外し、半田３Ｃを第一の加熱処理工程で真空リフロー炉を用いて加熱処理することで半田３Ｃ内のボイド（気泡）を抜いている。これにより、Ａｕバンプ３Ｂ上にボイドのない均一の半田３Ｃを形成することが可能となる。その結果として、容器２と集積回路素子３との接続状態を均一にすることができる。
【００２９】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態になる圧電発振器の製造方法について説明する。
第一の実施形態では、容器２と圧電振動子１とを接合して圧電発振器１０としているのに対し、本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器の製造方法は、容器の両主面に凹部が形成され、その一方の凹部に圧電振動そしが気密封止され、他方に集積回路素子を搭載する点で第一の実施形態と異なる。
本発明の第二の実施形態になる圧電発振器の製造方法は、別途、両主面に設けられた凹部のうち、一方の凹部内に圧電振動素子を搭載し、蓋体で該凹部を気密封止して圧電振動子部を形成する工程を予め行う。
この工程とは別に、第一の実施形態と同様に、Ａｕバンプ形成工程、半田印刷工程、第一の加熱処理工程、個片化工程を行う。
【００３０】
ここで、個片化された集積回路素子が搭載される容器は、既に圧電振動素子が気密封止されているため、集積回路素子を容器の他方の凹部に載置した後に加熱処理を行い、容器と集積回路素子とを接合すれば、圧電発振器を得ることができる。この工程を第二の加熱処理工程としている。
このように構成しても、第一の実施形態と同様の効果を奏する。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、圧電振動素子は、水晶などの圧電体を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る圧電発振器の製造方法で製造した圧電発振器の一形態を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は圧電発振器の容器に集積回路素子を搭載した状態の一例を示す平面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る圧電発振器の製造方法を示す工程フロー図を示し、（ａ）は集積回路素子ウェハの一例を示す部分断面図であり、（ｂ）は集積回路素子ウェハの各集積回路素子にＡｕバンプを設けた状態を示す部分断面図であり、（ｃ）は集積回路素子ウェハにメタルマスクを重ねた状態を示す部分断面図であり、（ｄ）はメタルマスクの貫通孔に半田を設けた状態を示す部分断面図であり、（ｅ）は集積回路素子ウェハからメタルマスクをはずした状態を示す部分断面図であり、（ｆ）は集積回路素子ウェハを加熱処理した状態を示す部分断面図であり、（ｇ）は個々の集積回路素子に個片化した状態を示す図である。
【図３】図２（ｆ）に続く工程フロー図であって、（ａ）はリフローキャリア上の容器に集積回路素子を実装する前の状態を示す部分断面図であり、（ｂ）は容器に集積回路素子を実装した状態を示す部分断面図である。
【図４】図３（ｂ）に続く工程フロー図であって、（ａ）は圧電振動子を容器に設ける前の状態を示す部分断面図であり、（ｂ）は圧電振動子を容器に設けて圧電発振器とした部分断面図である。
【図５】従来の圧電発振器の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 圧電発振器
１ 圧電振動子
１Ａ 基板
１Ｂ シールリング
１Ｃ 圧電振動素子
１Ｄ 蓋体
１Ｅ 配線パターン
１Ｆ 容器接続用電極端子
１Ｇ 凹部
２ 容器
２Ａ 絶縁性基体部
２Ｂ 側壁部
２Ｃ 集積回路素子接続用電極パッド
２Ｄ 圧電振動子接続用電極端子
２Ｅ 配線パターン
２Ｆ 外部端子
２Ｇ 凹部
３ 集積回路素子
３Ａ 集積回路素子側パッド
３Ｂ Ａｕバンプ
３Ｃ 半田
３Ｗ 集積回路素子ウェハ
Ｍ メタルマスク
Ｈ 貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる圧電発振器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧電発振器２０としては、例えば図５に示すように、内部に圧電振動素子Ｑが収容されている圧電振動子２３を、凹形状の空間部２５内に前記圧電振動素子の振動に基づいて発振出力を制御する集積回路素子２６やコンデンサ等（図示せず）の電子部品素子が収容されている容器２１上に取着させた構造のものが知られている。かかる圧電発振器２０は、マザーボード等の外部配線基板（図示せず）上に載置され、容器２１の下面に設けられている外部端子を外部配線基板の配線に半田接合することにより外部配線基板上に実装される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、圧電振動子２３や容器２１は、通常、セラミック材料によって形成されており、その内部や表面には配線導体が形成され、従来周知のセラミックグリーンシート積層法等を採用することにより製作される。
【０００４】
また、前記集積回路素子２６の回路形成面（下面）には、圧電振動素子の温度特性に応じて作成された温度補償データに基づいて圧電発振器の発振周波数を補正するための温度補償回路が設けられており、集積回路素子２６と容器２１はＡｕバンプ２７により、電気的かつ機械的に接続されておりその間には集積回路素子２６の回路形成面を保護する目的で樹脂２８が被着されていた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−３６８１４号公報（段落００１３〜００３０、図２）
【特許文献２】特開平５−３６６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の圧電発振器２０の凹形状の空間部２５に集積回路素子２６を搭載する構造の圧電発振器の製造工程において、集積回路素子２６と容器２１との電気的接続に半田が必要である。そのため従来の製法においては集積回路素子２６のＡｕバンプ２７に半田を１点ずつ塗布するか集積回路素子２６を１個ずつ半田槽に浸蹟しなければならず作業性が悪かった。また、いずれの製法も半田塗布量のバラツキが大きく、半田内にボイドが発生する等の問題により容器２１とＡｕバンプ２７との接続状態を均一にするのが困難であった。また、メタルマスクを用いて半田をＡｕバンプに設けているが、集積回路素子２６を１個毎にメタルマスクを重ねていたので、作業性が悪く、また、半田内にボイドが発生するのを防ぐことができない。
また、ボイドが発生することにより、熱をかけた場合に、ボイド中の気体が膨張して集積回路素子を剥がすことがある。
【０００６】
そこで、本発明では、半田内にボイドが発生するのを防ぎ、作業性を向上させる圧電発振器の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明の圧電発振器の製造方法では、複数個の集積回路素子を配列して形成された集積回路素子ウェハにおける、それぞれの前記集積回路素子に形成された集積回路素子側パッドにＡｕバンプを設けるＡｕバンプ形成工程と、集積回路素子ウェハの前記Ａｕバンプが形成された面に、前記Ａｕバンプより大きく該Ａｕバンプの位置に対応して設けられた複数の貫通孔を有するメタルマスクを重ね、半田を印刷してＡｕバンプの表面に半田を設ける半田印刷工程と、前記Ａｕバンプの外面に半田を設けた後に真空雰囲気中で加熱処理を行う第一の加熱処理工程と、第一の加熱処理工程の後に前記集積回路素子ウェハを個々の集積回路素子に個片化する個片化工程と、加熱処理用のトレー上の容器に前記集積回路素子を載置し、加熱処理を行う第二の加熱処理工程と、前記容器と圧電振動子とを接合して圧電発振器とする圧電振動子接合工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の圧電発振器の製造方法は、両主面に凹部が形成され、一方の凹部内に圧電振動素子を気密封止した容器に集積回路素子を搭載してなる圧電発振器の製造方法であって、複数個の集積回路素子を配列して形成された集積回路素子ウェハにおける、それぞれの前記集積回路素子に形成された集積回路素子側パッドにＡｕバンプを設けるＡｕバンプ形成工程と、集積回路素子ウェハの前記Ａｕバンプが形成された面に、前記Ａｕバンプより大きく該Ａｕバンプの位置に対応して設けられた複数の貫通孔を有するメタルマスクを重ね、半田を印刷してＡｕバンプの表面に半田を設ける半田印刷工程と、前記Ａｕバンプの外面に半田を設けた後に真空雰囲気中で加熱処理を行う第一の加熱処理工程と、第一の加熱処理工程の後に前記集積回路素子ウェハを個々の集積回路素子に個片化する個片化工程と、一方の凹部に前記圧電振動素子を気密封止して圧電振動子部が形成され容器が加熱処理用のトレー上に載置されており、該容器に前記集積回路素子を載置し、加熱処理を行って圧電発振器とする第二の加熱処理工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
このような圧電発振器の製造方法によれば、集積回路素子ウェハ状態で、各集積回路素子にＡｕバンプを設け、メタルマスクを用いてＡｕバンプに半田を設けて加熱処理を行うのでボイドのない状態でＡｕバンプに半田を設けることができる。その結果、半田塗布量バラツキを抑えることができ、容器と集積回路素子との接続不良を防止することができる。
また、メタルマスクを用いて一度に複数の集積回路素子に設けられたＡｕバンプに半田を設けるので作業性が良くなり、Ａｕバンプに半田を設けた後に真空雰囲気中で加熱処理を行うことでボイドの発生を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態に係る圧電発振器の製造方法及びその製造方法で作成された圧電発振器を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、
図１は、本発明の第一の実施形態に係る圧電発振器の製造方法で製造した圧電発振器の一形態を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は圧電発振器の容器に集積回路素子を搭載した状態の一例を示す平面図である。図１において、圧電発振器を模式的に示している。
【００１１】
（第一の実施形態）
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の第一の実施形態に係る圧電発振器１０は、凹部１Ｇ内に圧電振動素子１Ｃが搭載されて蓋体１Ｄで気密封止された圧電振動子１と、凹部２Ｇが設けられた容器２と、凹部２Ｇ内に搭載される集積回路素子３とから主に構成され、容器２の凹部２Ｇを覆うように、圧電振動子１が容器２に接合された構造となっている。
【００１２】
図１（ａ）に示すように、圧電振動子１は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る基板１Ａと、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成るシールリング１Ｂと、シールリング１Ｂと同様の金属から成る蓋体１Ｄと圧電振動素子１Ｃから成る。この圧電振動子１は、基板１Ａの一方の主面にシールリング１Ｂを取着させて凹部１Ｇが形成されており、この凹部１Ｇ内に圧電振動素子１Ｃが搭載されて、凹部１Ｇを塞ぐように蓋体２Ｄをシールリング１Ｂに接合された状態となっている。このように、蓋体１Ｄをシールリング１Ｂに接合することで凹部１Ｇを気密封止している。
なお、シールリング１Ｂは、凹部１Ｇを形成するための枠部としての役割を果たす。
【００１３】
また、基板１Ａとシールリング１Ｂとで形成した凹部１Ｇ内の基板１Ａの表面には、圧電振動素子１Ｃに設けられる振動電極と接続される一対の電極パッドが設けられている。また、基板１Ａの他方の主面には、後述する容器２に接続される複数個の容器接続用電極端子１Ｆがそれぞれ設けられている。これらの電極パッドや容器接続用電極端子は基板１Ａの表面や内部の配線パターン１Ｅや基板内部に埋設されているビアホール等を介して、対応する容器接続用電極端子１Ｆと相互に電気的に接続されている。
【００１４】
集積回路素子３は、一方の主面を回路形成面として、周囲の温度状態を検知する感温素子、圧電振動素子１Ｃの温度特性を補償する温度補償データを格納するメモリ、メモリ内の温度補償データに基づいて圧電振動素子１Ｃの振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、先の温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられている。この発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、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３はマトリクス状に配列されて集積回路素子ウェハ３Ｗから個片化されたものが用いられる。
【００１５】
この集積回路素子３の前記一方の主面には、容器２に搭載するための複数の集積回路素子側パッド３Ａが設けられている。この集積回路素子側パッド３Ａには、Ａｕバンプ（金バンプ）３Ｂが設けられ、さらに、Ａｕバンプ３Ｂの外表面に半田３Ｃが設けられている。Ａｕバンプ３Ｂは、先端の形状を曲面状に形成しているが、突起状に形成しても良い。また、半田３Ｃは、所定の厚さを有し、Ａｕバンプ３Ｂを包んで曲面状となる形状となっている。
【００１６】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、容器２は、絶縁性基体部２Ａと絶縁性基体部２Ａの一方の主面側に設けられる側壁部２Ｂとから主に構成され、絶縁性基体部２Ａと側壁部２Ｂとは一体で形成されている。この絶縁性基体部２Ａと側壁部２Ｂとで凹部２Ｇが形成される。
【００１７】
絶縁性基体部２Ａは、その一方の主面であって凹部２Ｇ内に集積回路素子接続用電極パッド２Ｃが設けられ、他方の主面の四隅部に外部端子２Ｆが設けられている。
【００１８】
側壁部２Ｂは、その頂面、つまり、凹部２Ｇが開口する方向と同一方向を向く面の四隅に圧電振動子接続用電極端子２Ｄが設けられている。この圧電振動子接続用電極端子２Ｄには圧電振動子１と接合するための接合材が設けられている。
また、側壁部２Ｂは、絶縁性基体部２Ａと圧電振動子１との間に、集積回路素子３を配置させるのに必要な所定の深さを確保する。
また、絶縁性基体部２Ａと側壁部２Ｂとは、圧電振動子１の容器接続用電極端子１Ｆと電気的に接続する圧電振動子接続用電極端子２Ｄから回路素子接続用電極パッド２Ｃまで配線パターン（図示せず）により電気的に接続するのにも用いられる。なお、配線パターン２Ｅは、所定の集積回路素子接続用電極パッド２Ｃと外部端子２Ｆとを接続する際にも用いられる。
【００１９】
なお、外部端子２Ｆは、圧電発振器１０をマザーボード等の外部配線基板（図示せず）に接続するための端子として機能するものであり、圧電発振器１０を外部配線基板上に搭載する際、外部配線基板の回路配線と半田等の導電性接合材を介して電気的に接続されるようになっている。
更に、図示していないが、側壁部２Ｂの外側の側面には、複数個の書込制御端子が形成されている。書込制御端子は絶縁性基体部２Ａ及び側壁部２Ｂ内の配線パターンを介して所定の集積回路素子側パッド３Ａと電気的に接続されている。
【００２０】
このような容器２には、集積回路素子３に設けられたＡｕバンプ３Ｂを包む半田３Ｃが回路素子接続用電極パッド２Ｃに接合されることで、集積回路素子３が搭載される。
また、この容器２の圧電振動子用接続電極端子２Ｄと圧電振動子１の容器接続用電極端子１Ｆとを導電性接合剤で接合することで、圧電発振器１０とすることができる。
【００２１】
以下、本発明の圧電発振器の製造方法について図２〜図４の圧電発振器の製造方法を示す工程フロー図を用いて説明する。
図２は本発明の第一の実施形態に係る圧電発振器の製造方法を示す工程フロー図を示し、（ａ）は集積回路素子ウェハの一例を示す部分断面図であり、（ｂ）は集積回路素子ウェハの各集積回路素子にＡｕバンプを設けた状態を示す部分断面図であり、（ｃ）は集積回路素子ウェハにメタルマスクを重ねた状態を示す部分断面図であり、（ｄ）はメタルマスクの貫通孔に半田を設けた状態を示す部分断面図であり、（ｅ）は集積回路素子ウェハからメタルマスクをはずした状態を示す部分断面図であり、（ｆ）は集積回路素子ウェハを加熱処理した状態を示す部分断面図であり、（ｇ）は個々の集積回路素子に個片化した状態を示す図である。図３は、図２（ｆ）に続く工程フロー図であって、（ａ）はリフローキャリア上の容器に集積回路素子を実装する前の状態を示す部分断面図であり、（ｂ）は容器に集積回路素子を実装した状態を示す部分断面図である。図４は、図３（ｂ）に続く工程フロー図であって、（ａ）は圧電振動子を容器に設ける前の状態を示す部分断面図であり、（ｂ）は圧電振動子を容器に設けて圧電発振器とした部分断面図である。図２〜図４において、圧電発振器の製造工程を模式的に示している。
【００２２】
（Ａｕバンプ形成工程）
Ａｕバンプ形成工程は、図２（ａ）〜（ｂ）に示すように、複数個の集積回路素子３を配列して形成された集積回路素子ウェハ３Ｗにおける、それぞれの集積回路素子３に形成された集積回路素子側パッド３ＡにＡｕバンプ３Ｂを設ける工程である。
Ａｕバンプ３Ｂは、その先端が曲面状又は突起状となっている。
【００２３】
（半田印刷工程）
半田印刷工程は、図２（ｃ）〜（ｅ）に示すように、集積回路素子ウェハ３ＷのＡｕバンプ３Ｂが形成された面に、Ａｕバンプ３Ｂより大きくＡｕバンプ３Ｂの位置に対応して設けられた複数の貫通孔Ｈが設けられたメタルマスクＭを重ね、半田３Ｃを印刷してＡｕバンプ３Ｂの表面に半田３Ｃを設ける工程である。この状態で半田３ＣはＡｕバンプ３Ｂを包んで付着することとなる。なお、このときの半田３Ｃは、クリーム状の粘性のある状態となっている。この貫通孔Ｈは、その直径が、Ａｕバンプの直径より大きくなっている。例えば、Ａｇ−Ｓｎ−Ｃｕの鉛フリー半田が用いられ、それぞれの組成比率が、９６．５重量％−３重量％−０．５重量％となっている。
【００２４】
（第一の加熱処理工程）
第一の加熱処理工程は、図２（ｆ）に示すように、メタルマスクＭを除去した後、Ａｕバンプ３Ｂの外面に半田３Ｃを設けた後に真空雰囲気中で加熱処理を行う工程である。第一の加熱処理工程の加熱処理は、例えば、２６０℃程度に設定されたリフロー炉を通過させることにより行う。これにより半田３Ｃはクリーム状の粘性のある状態から、リフローの熱により固体となる。その際、リフロー炉を真空リフロー炉とすることで半田３Ｃ内のボイドの発生を防止することができる。
【００２５】
（個片化工程）
個片化工程は、図２（ｇ）に示すように、第一の加熱処理工程の後に個々の集積回路素子３に個片化する工程である。個片化は、集積回路素子ウェハ３Ｗをダイシングテープに貼り付けた状態でダイシングにより集積回路素子ウェハ３Ｗを個片の集積回路素子３に切断する。
【００２６】
（第二の加熱処理工程）
第二の加熱処理工程は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、加熱処理用のキャリアＣに載置された容器２に集積回路素子３を載置し、加熱処理を行う工程である。第二の加熱処理工程は、第一の加熱処理工程と同様に、例えば２６０℃程度に設定されたリフロー炉を通過させることにより行う。なお容器２の集積回路素子接続用電極パッド２Ｃには、別工程で事前にフラックス４を塗布しても良い。
この加熱処理により、集積回路素子３に設けられたＡｕバンプ３Ｂを包む半田３Ｃは、容器２に設けられた集積回路素子接続用電極パッド２Ｃと接合し、フラックス４は集積回路素子接続用電極パッド２Ｃからなくなる。
【００２７】
（圧電振動子接合工程）
圧電振動子接合工程は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、容器２と圧電振動子１とを接合して圧電発振器１０とする工程である。圧電振動子１側の容器接続用電極端子１Ｆと容器２側の圧電振動子接続用電極端子２Ｄとを接続することで容器２と圧電振動子１とが接合され、圧電発振器となる（図４（ａ）（ｂ）参照）。尚、圧電振動子接合工程は第二の加熱処理工程と同時に行っても良い。
【００２８】
以上より、本発明の第一の実施形態になる圧電発振器の製造方法は、集積回路素子ウェハ３Ｗの各集積回路素子３にＡｕバンプ３Ｂを形成し、メタルマスクＭを集積回路素子ウェハ３Ｗ上にセットし、Ａｕバンプ３Ｂに半田３Ｃを印刷する。その後、メタルマスクＭを外し、半田３Ｃを第一の加熱処理工程で真空リフロー炉を用いて加熱処理することで半田３Ｃ内のボイド（気泡）を抜いている。これにより、Ａｕバンプ３Ｂ上にボイドのない均一の半田３Ｃを形成することが可能となる。その結果として、容器２と集積回路素子３との接続状態を均一にすることができる。
【００２９】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態になる圧電発振器の製造方法について説明する。
第一の実施形態では、容器２と圧電振動子１とを接合して圧電発振器１０としているのに対し、本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器の製造方法は、容器の両主面に凹部が形成され、その一方の凹部に圧電振動そしが気密封止され、他方に集積回路素子を搭載する点で第一の実施形態と異なる。
本発明の第二の実施形態になる圧電発振器の製造方法は、別途、両主面に設けられた凹部のうち、一方の凹部内に圧電振動素子を搭載し、蓋体で該凹部を気密封止して圧電振動子部を形成する工程を予め行う。
この工程とは別に、第一の実施形態と同様に、Ａｕバンプ形成工程、半田印刷工程、第一の加熱処理工程、個片化工程を行う。
【００３０】
ここで、個片化された集積回路素子が搭載される容器は、既に圧電振動素子が気密封止されているため、集積回路素子を容器の他方の凹部に載置した後に加熱処理を行い、容器と集積回路素子とを接合すれば、圧電発振器を得ることができる。この工程を第二の加熱処理工程としている。
このように構成しても、第一の実施形態と同様の効果を奏する。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、圧電振動素子は、水晶などの圧電体を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る圧電発振器の製造方法で製造した圧電発振器の一形態を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は圧電発振器の容器に集積回路素子を搭載した状態の一例を示す平面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る圧電発振器の製造方法を示す工程フロー図を示し、（ａ）は集積回路素子ウェハの一例を示す部分断面図であり、（ｂ）は集積回路素子ウェハの各集積回路素子にＡｕバンプを設けた状態を示す部分断面図であり、（ｃ）は集積回路素子ウェハにメタルマスクを重ねた状態を示す部分断面図であり、（ｄ）はメタルマスクの貫通孔に半田を設けた状態を示す部分断面図であり、（ｅ）は集積回路素子ウェハからメタルマスクをはずした状態を示す部分断面図であり、（ｆ）は集積回路素子ウェハを加熱処理した状態を示す部分断面図であり、（ｇ）は個々の集積回路素子に個片化した状態を示す図である。
【図３】図２（ｆ）に続く工程フロー図であって、（ａ）はリフローキャリア上の容器に集積回路素子を実装する前の状態を示す部分断面図であり、（ｂ）は容器に集積回路素子を実装した状態を示す部分断面図である。
【図４】図３（ｂ）に続く工程フロー図であって、（ａ）は圧電振動子を容器に設ける前の状態を示す部分断面図であり、（ｂ）は圧電振動子を容器に設けて圧電発振器とした部分断面図である。
【図５】従来の圧電発振器の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 圧電発振器
１ 圧電振動子
１Ａ 基板
１Ｂ シールリング
１Ｃ 圧電振動素子
１Ｄ 蓋体
１Ｅ 配線パターン
１Ｆ 容器接続用電極端子
１Ｇ 凹部
２ 容器
２Ａ 絶縁性基体部
２Ｂ 側壁部
２Ｃ 集積回路素子接続用電極パッド
２Ｄ 圧電振動子接続用電極端子
２Ｅ 配線パターン
２Ｆ 外部端子
２Ｇ 凹部
３ 集積回路素子
３Ａ 集積回路素子側パッド
３Ｂ Ａｕバンプ
３Ｃ 半田
３Ｗ 集積回路素子ウェハ
Ｍ メタルマスク
Ｈ 貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の集積回路素子を配列して形成された集積回路素子ウェハにおける、それぞれの前記集積回路素子に形成された集積回路素子側パッドにＡｕバンプを設けるＡｕバンプ形成工程と、
集積回路素子ウェハの前記Ａｕバンプが形成された面に、前記Ａｕバンプより大きく該Ａｕバンプの位置に対応して設けられた複数の貫通孔を有するメタルマスクを重ね、半田を印刷してＡｕバンプの表面に半田を設ける半田印刷工程と、
前記Ａｕバンプの外面に半田を設けた後に真空雰囲気中で加熱処理を行う第一の加熱処理工程と、
第一の加熱処理工程の後に前記集積回路素子ウェハを個々の集積回路素子に個片化する個片化工程と、
加熱処理用のトレー上の容器に前記集積回路素子を載置し、加熱処理を行う第二の加熱処理工程と、
前記容器と圧電振動子とを接合して圧電発振器とする圧電振動子接合工程とを含むことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
【請求項２】
両主面に凹部が形成され、一方の凹部内に圧電振動素子を気密封止した容器に集積回路素子を搭載してなる圧電発振器の製造方法であって、
複数個の集積回路素子を配列して形成された集積回路素子ウェハにおける、それぞれの前記集積回路素子に形成された集積回路素子側パッドにＡｕバンプを設けるＡｕバンプ形成工程と、
集積回路素子ウェハの前記Ａｕバンプが形成された面に、前記Ａｕバンプより大きく該Ａｕバンプの位置に対応して設けられた複数の貫通孔を有するメタルマスクを重ね、半田を印刷してＡｕバンプの表面に半田を設ける半田印刷工程と、
前記Ａｕバンプの外面に半田を設けた後に真空雰囲気中で加熱処理を行う第一の加熱処理工程と、
第一の加熱処理工程の後に前記集積回路素子ウェハを個々の集積回路素子に個片化する個片化工程と、
一方の凹部に前記圧電振動素子を気密封止して圧電振動子部が形成され容器が加熱処理用のトレー上に載置されており、該容器に前記集積回路素子を載置し、加熱処理を行って圧電発振器とする第二の加熱処理工程と、
を含むことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
【請求項１】
複数個の集積回路素子を配列して形成された集積回路素子ウェハにおける、それぞれの前記集積回路素子に形成された集積回路素子側パッドにＡｕバンプを設けるＡｕバンプ形成工程と、
集積回路素子ウェハの前記Ａｕバンプが形成された面に、前記Ａｕバンプより大きく該Ａｕバンプの位置に対応して設けられた複数の貫通孔を有するメタルマスクを重ね、半田を印刷してＡｕバンプの表面に半田を設ける半田印刷工程と、
前記Ａｕバンプの外面に半田を設けた後に真空雰囲気中で加熱処理を行う第一の加熱処理工程と、
第一の加熱処理工程の後に前記集積回路素子ウェハを個々の集積回路素子に個片化する個片化工程と、
加熱処理用のトレー上の容器に前記集積回路素子を載置し、加熱処理を行う第二の加熱処理工程と、
前記容器と圧電振動子とを接合して圧電発振器とする圧電振動子接合工程とを含むことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
【請求項２】
両主面に凹部が形成され、一方の凹部内に圧電振動素子を気密封止した容器に集積回路素子を搭載してなる圧電発振器の製造方法であって、
複数個の集積回路素子を配列して形成された集積回路素子ウェハにおける、それぞれの前記集積回路素子に形成された集積回路素子側パッドにＡｕバンプを設けるＡｕバンプ形成工程と、
集積回路素子ウェハの前記Ａｕバンプが形成された面に、前記Ａｕバンプより大きく該Ａｕバンプの位置に対応して設けられた複数の貫通孔を有するメタルマスクを重ね、半田を印刷してＡｕバンプの表面に半田を設ける半田印刷工程と、
前記Ａｕバンプの外面に半田を設けた後に真空雰囲気中で加熱処理を行う第一の加熱処理工程と、
第一の加熱処理工程の後に前記集積回路素子ウェハを個々の集積回路素子に個片化する個片化工程と、
一方の凹部に前記圧電振動素子を気密封止して圧電振動子部が形成され容器が加熱処理用のトレー上に載置されており、該容器に前記集積回路素子を載置し、加熱処理を行って圧電発振器とする第二の加熱処理工程と、
を含むことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−３０１２６０（Ｐ２００８−３０１２６０Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４５９６２（Ｐ２００７−１４５９６２）
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラキンセキ株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラキンセキ株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
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