JP4916874B2 - 圧電振動子の製造方法 - Google Patents
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Description
このような圧電振動子は、ウェハの状態で製造される。例えば、セラミックからなる基体はマトリックス状に配列されウェハとなっている。複数の基体が設けられたウェハには複数の凹部が形成されており、この凹部内に圧電振動素子を一つずつ搭載していく。その後、凹部を金属製の蓋体で塞ぎ、凹部を気密封止する(例えば、特許文献1参照)。
このように製造される圧電振動子は、電子機器の小型化に伴い、平面形状の小型化や低背化などが求められている。
また、配列基板体をアラミド基材にしたことにより、ガラスの膨張係数と近くすることができるので、接合の際の接合部に熱ストレスの影響を軽減することができる。
また、配列基板体及び配列蓋体にNiCr(ニッケルクロム)、Ni(ニッケル)、Cr(クロム)、Ti(チタン)のいずれか1つの下地層を設けたことで、成膜されるアルミニウム層との結合力を強固にすることができる。
また、この下地層の膜厚を30〜200オングストロームで成膜したので、アルミニウム層との接合状態を良好にすることができる。
図1は圧電振動子の一例を示す断面図である。
この基板体1はアラミド基材であるので、ガラスの膨張係数と近い膨張係数となっている。ここで、基板体1の一方の主面であって枠体2と接合する部分にアルミニウム層1Aが成膜されおり、アルミニウム層1Aで囲まれた内部には、圧電振動素子4を搭載されるための搭載パッドPが形成され、この搭載パッドPと引き回しパターンと外部接続端子Gとで配線パターンHが形成されている。アルミニウム層1Aが基板体1に成膜されていることにより、後述する枠体2と容易に陽極接合により接合することができる。
なお、引き回しパターンは、アルミニウム層1Aで囲まれた内部に設けられたスルーホールSを介して搭載パッドPと外部接続端子Gとに接続される。
この蓋体3はアラミド基材であるので、ガラスの膨張係数と近い膨張係数となっている。ここで、蓋体3の一方の主面にアルミニウム層3Aが成膜されている。アルミニウム層3Aが蓋体3に成膜されていることにより、後述する枠体2と容易に陽極接合により接合することができる。後述するが、この蓋体3は、枠体2に接合されることにより基板体1と枠部2とが接合されて形成された凹部を封止する役割を果たす。
また、基板体1をアラミド基材にしたことにより、ガラスの膨張係数と近くすることができるので、接合の際の接合部に熱ストレスの影響を軽減することができる。
図2は配列枠体の一例を示す斜視図である。図3は配列基板体の一例を示す斜視図である。図4は配列蓋体の一例を示す斜視図である。図5は配列枠体と配列蓋体とを接合した状態の一例を示す斜視図である。図6は配列蓋体が接合された配列枠体と圧電振動素子が搭載された配列基板体との一例を示す図である。図7は配列基板体に配列枠体を接合した状態の一例を示す図である。図8はカットラインの一例を示す図である。図9は個片化した状態の一例を示す斜視図である。図10は圧電振動子の製造過程を示すフローチャートである。
図2に示すように、配列枠体W2とは、前記した枠体2がマトリックス状に配列されてウェハの状態となっているものをいう。この配列枠体W2はガラスからなり、平板状のガラス板に矩形形状の開口部Kが所定の間隔を空けてマトリックス状に設け(図10、S1)、配列枠体W2を形成する(図10、S11)。なお、この開口部Kの間を切断することにより平面視矩形形状で環状形状の枠体2となる。
図3に示すように、配列基板体W1とは、前記した基板体1がマトリックス状に配列されてウェハの状態となっているものをいう。
この配列基板体W1は、枠体2に用いられるガラスの膨張係数と近い樹脂フィルムが用いられる。ここで、この樹脂フィルムをアラミド基材として説明する。配列基板体W1は配列枠体W2とウェハの状態で接合されるため、配列基板体W1であるこのアラミド基材の配列枠体W2と接合する部分にアルミニウム層1Aを成膜する。つまり、配列枠体W2のパターン(図2参照)に沿って配列基板体W1にアルミニウム層1Aが成膜される。このアルミニウム層1Aの成膜は、配列基板体W1の一方の主面にフォトリソグラフィにより行われる。このようにして配列基板体を形成する。
配列蓋体W3とは、前記した蓋体3がマトリックス状に配列されてウェハの状態となっているもの(図4参照)をいう。
この配列蓋体W3は、枠体2に用いられるガラスの膨張係数と近い樹脂フィルムが用いられる。ここで、この樹脂フィルムをアラミド基材として説明する。配列蓋体W3は配列枠体W2とウェハの状態で接合されるため、配列蓋体W3の一方の主面にアルミニウム層3Aを成膜する(S31)。つまり、配列枠体W2のパターン(図2参照)に沿って配列蓋体W3にアルミニウム層3Aが成膜される。このアルミニウム層3Aの成膜は、配列蓋体W3の一方の主面にフォトリソグラフィにより行われる。このようにして配列蓋体を形成する(S32)。
図5に示すように、アルミニウム層3Aが配列枠体W2に接触するように配列蓋体W3と配列枠体W2とを重ね合わせて、陽極接合により配列蓋体W3と配列枠体W2とを接合する(S4)。これにより、図5及び図6に示すように、配列蓋体W3と配列枠体W2とを接合したことにより、配列枠体W2に形成されている各開口部Kがそれぞれ凹部となる。
図6に示すように、配列基板体W1の搭載パッドPに圧電振動子4を搭載する(S5)。この圧電振動子4は、凹部内に収納されることとなる。
この圧電振動素子4には励振電極4Bから圧電片4Aの端部まで引き回された引出しパターンが配列基板体W1に設けられた搭載パッドPと対応して形成されており、この搭載パッドPと引出しパターンとを導電性接着剤D(図1参照)により接合して搭載される。
図6及び図7に示すように、圧電振動素子4を搭載した配列基板体W1と、配列蓋体W3が接合している配列枠体W2とを陽極接合により接合する(S6)。
配列枠体W2と配列基板体W1とを接合する際に、配列枠体W2を配列基板体W1に形成、つまり、成膜したアルミニウム層1Aに接触させた状態で陽極接合を行うことにより配列基板体W1と配列枠体W2とを接合する。
この配列基板体W1を配列枠体W2に接合することにより、前記各凹部が気密封止される。
この配列基板体W1と配列枠体W2と配列蓋体W3とが接合されて圧電振動子10をマトリックス状に配列した状態で個片化(S7)する。個片化にはダイシング等により行われる。この個片化は、図8に示すようなカットラインに沿って切断される。つまり、配列枠体W2の隣り合う開口部K、Kの間を切断することによって個変化が行われる。いうまでもないが、端部側に位置する圧電振動子10となる部分は、配列枠体W2の接合代部分を切断する。
これにより個変化が完了し、圧電振動子10を得ることができる(図9参照)。
また、配列基板体W1及び配列蓋体W3をアラミド基材にしたことにより、ガラスの膨張係数と近くすることができるので、接合の際の接合部に熱ストレスの影響を軽減することができる。
また、配列枠体W2をガラスとし、配列基板体W1及び配列蓋体W3をガラスの膨張係数に近い樹脂フィルムとしたことにより、接合したときに接合部における熱ストレスが少なくなり、容器体の強度の低下を防ぐことができる。また、配列基板体W1及び配列蓋体W3をアラミド基材にしたことにより、ガラスの膨張係数と近くすることができるので、接合の際の接合部に熱ストレスの影響を軽減することができる。
ウェハの状態で一括で製造するため、ポケットが無く、接着剤塗布、圧電振動素子の実装にスペースの制約を受けることが無く、設備設計の自由度を向上させることができる。また、ウェハの状態で一括封止が可能となるため生産性が向上し、コストを低くすることができる。
さらに、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子20の製造方法を用いれば、例えば、周波数が24MHz以上のAT水晶振動子の厚さが最大で0.2mmとすることができる。
図11は本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子の一例を示す斜視図である。図12は本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子の製造過程を示すフローチャートである。
図11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20は、基板体1及び蓋体3にアルミニウム層1A、3Aを成膜する前に下地層1B、3Bを設けた点で第一の実施形態と異なる。
また、この下地層1B、3Bの膜厚を30〜200オングストロームで成膜したので、アルミニウム層1A、3Aとの接合状態を良好にすることができる。
本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子20は、図12に示すように、基板体1にアルミニウム層1Aの成膜の前に、このアルミニウム層1Aを成膜する位置にNiCr(ニッケルクロム)、Ni(ニッケル)、Cr(クロム)、Ti(チタン)のいずれか1つの下地層1B(図11参照)を設ける(S22の2)。下地層1Bを配列基板体W1に設けた後にアルミニウム層1Aを成膜し(S23)、配列基板体W1を形成する(S24)。
ウェハの状態で一括で製造するため、ポケットが無く、接着剤塗布、圧電振動素子の実装にスペースの制約を受けることが無く、設備設計の自由度を向上させることができる。また、ウェハの状態で一括封止が可能となるため生産性が向上し、コストを低くすることができる。
さらに、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動子20の製造方法を用いれば、例えば、周波数が24MHz以上のAT水晶振動子の厚さが最大で0.2mmとすることができる。
また、配列蓋体W3、蓋体3に設けられるアルミニウム層3Aは、蓋体3の一方の主面であって枠体2と接合する部分のみに成膜してもよい。
本発明の圧電振動子の製造は圧電振動子の大きさが、特に、2mm×1.6mm以下の場合のものを製造する際に有効である。
1 基板体
1A、3A アルミニウム層
1B、3B 下地層
2 枠体
3 蓋体
4 圧電振動素子
4A 圧電片
4B 励振電極
P 搭載パッド
S スルーホール
G 外部接続端子
H 配線パターン
K 開口部
W1 配列基板体
W2 配列枠部
W3 配列蓋体
Claims (6)
- 基板体に圧電振動素子が搭載され蓋体と枠体とで形成された凹部内に前記圧電振動素子が収納された圧電振動子の製造方法であって、
板状のガラスに複数の開口部を設けて配列枠体を形成し、ガラスの膨張係数に近い樹脂フィルムにこの配列枠体のパターンに沿ってアルミニウム層を形成しつつ前記開口部内に収まる位置に配線パターンを形成して配列基板体を形成し、ガラスの膨張係数に近い樹脂フィルムにアルミニウム層を成膜して配列蓋体を形成し、
前記配列蓋体と前記配列枠体とを陽極接合して凹部を形成し、
前記配列基板体に前記圧電振動素子を搭載し、
配列基板体に前記圧電振動素子が搭載された状態で、前記凹部内に前記圧電振動素子が収納されるように、配列蓋体が接合された配列枠体と配列基板とを陽極接合して気密封止し、
前記配列基板体と配列枠体と配列蓋体とが接合された状態で個片化することを特徴とする圧電振動子の製造方法。 - 前記配列枠体と前記配列基板体と前記配列蓋体とが同時又は別々に形成することを特徴とする請求項1に記載の圧電振動子の製造方法。
- 前記配列基板体に前記圧電振動素子を搭載した後に前記配列蓋体と前記配列枠体とを陽極接合して凹部を形成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の圧電振動子の製造方法。
- 前記ガラスの膨張係数に近い樹脂フィルムが、アラミド基材からなる樹脂フィルムであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の圧電振動子の製造方法。
- 樹脂フィルムにアルミニウム層を成膜する前にNiCr(ニッケルクロム)、Ni(ニッケル)、Cr(クロム)、Ti(チタン)のいずれか1つの下地層が成膜されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の圧電振動子の製造方法。
- 下地層が30〜200オングストロームの膜厚で成膜されることを特徴とする請求項5に記載の圧電振動子の製造方法。
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