JP5123076B2 - 圧電発振器の製造方法 - Google Patents
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Description
従来の圧電発振器200は、容器体201、圧電振動素子207、集積回路素子209、蓋体208とから主に構成されている。
容器体201は、基板部201aと2つの枠部201b、201cで構成されている。
この容器体201は、基板部201aの一方の主面に枠部201bが設けられて第1の凹部空間202が形成され、基板部201aの他方の主面に枠部201cが設けられて第2の凹部空間204が形成される。
その第1の凹部空間202内に露出する基板部201aの一方の主面には、一対の圧電振動素子搭載パッド203が設けられている。
また、第2の凹部空間204内に露出する基板部201aの他方の主面には、集積回路素子搭載パッド205が設けられている。
また、基板部201aは、積層構造となっており、基板部201aの一方の主面から透過して示した内層には、配線パターン(図示せず)等が設けられている。
この圧電振動素子搭載パッド203a、203b上には、導電性接着剤206を介して電気的に接続される一対の励振用電極を表裏主面に有した圧電振動素子207が搭載されている。この圧電振動素子207を囲繞する容器体201の枠部201bの頂面には金属製の蓋体208を被せられ、接合されている。これにより第1の凹部空間202が気密封止されている。
また、集積回路素子搭載パッド205上には、半田やバンプ等の導電性接合材を介して接続される集積回路素子209が搭載されている。
前記一方の圧電振動素子搭載パッド203は、容器体201の基板部201aの内層に設けられたビア導体(図示せず)や配線パターン(図示せず)を介して、一方の圧電振動素子測定用パッドに接続されている。
また、前記他方の圧電振動素子搭載パッド203は、容器体201の基板部201aの内層に設けられたビア導体(図示せず)や配線パターン(図示せず)を介して、他方の圧電振動素子測定用パッドに接続されている構造が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
この電解メッキ法を用いる場合には、集積回路素子搭載パッド205や圧電振動素子測定パッド210a、210bが電解メッキ用配線パターンでそれぞれ接続されているため、シート基板の各容器体部の外周をハーフダイシングすることで、電解メッキ用配線パターンを切断し、搭載した圧電振動素子の特性の測定を行う方法が知られていた(例えば、特許文献2を参照)。
よって、圧電振動素子を測定するためのコンタクトピンを圧電振動素子測定用パッドに接触させるような衝撃がシート基板に加わっても、窪み部以外の捨代部は、十分な厚みを維持していることから、シート基板が容器体部ごとに割れることがなく、安定した圧電発振器を生産することが可能となる。
図1は、本発明の実施形態に係る圧電発振器を示す分解斜視図である。図2は、図1のA−A断面図である。
水晶素板21は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極22は、前記水晶素板21の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
このような圧電振動素子20は、その両主面に被着されている励振用電極22から延出する引き回し電極23と第1の凹部空間11内底面に形成されている圧電振動素子搭載パッド13とを、導電性接着剤40を介して電気的且つ機械的に接続することによって第1の凹部空間11に搭載される。
この容器体10は、基板部10aの一方の主面に枠部10bが設けられて、第1の凹部空間11が形成されている。また、容器体10の他方の主面に枠部10cが設けられて、第2の凹部空間14が形成されている。
尚、この容器体10を構成する基板部10a及び枠部10b、10cは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。また、基板部10aは、セラミック材が積層した構造となっている。
この容器体10の第1の凹部空間11を囲繞する枠部10bの開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターン12が形成されている。
第1の凹部空間11内で露出した基板部10aの主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッド13a、13bが設けられている。
また、図1及び図2に示すように容器体10は、基板部10aの他方の主面と枠部10cによって第2の凹部空間14が形成されている。
第2の凹部空間14内で露出した基板部10aの他方の主面には、複数の集積回路素子搭載パッド15と2個一対の圧電振動素子測定用パッド16a、16bが形成されている。
他方の圧電振動素子搭載パッド13bは、容器体10の基板部10aの内層に設けられている配線パターン(図示せず)とビア導体(図示せず)を介して、一方の圧電振動素子測定用パッド16aと接続されている。
容器体10の枠部10cの圧電振動素子搭載パッド13が設けられている面とは反対側の主面の4隅には、外部接続用電極端子19が設けられている。
集積回路素子搭載パッド15と外部接続用電極端子19は、前記容器体10の第2の凹部空間14内の基板部10aに形成された部分を有する配線パターン(図示せず)と枠部10cの内部に形成されたビア導体(図示せず)により接続されている。
前記圧電振動素子測定用パッド16a、16bは、容器体10の第1の凹部空間11に搭載されている圧電振動素子20の発振周波数やクリスタルインピーダンス等の特性を測定するために用いられる。
また、このような封止部材31は、前記封止用導体パターン12表面の凹凸を緩和し、第1の凹部空間11の気密性の低下を防ぐことが可能となる。
図3(a)は、本発明の圧電発振器の製造方法のシート基板準備工程を示す断面図であり、図3(b)は、本発明の圧電発振器の製造方法の圧電振動素子搭載工程を示す断面図であり、図3(c)は、本発明の圧電発振器の製造方法の蓋体接合工程を示す断面図であり、図3(d)は、本発明の圧電発振器の製造方法の電解メッキ用配線パターン切断工程を示す断面図である。また、図4(a)は、本発明の圧電発振器の製造方法の圧電振動素子測定工程を示す断面図であり、図4(b)は、本発明の圧電発振器の製造方法の集積回路素子搭載工程を示す断面図であり、図4(c)は、本発明の圧電発振器の製造方法の個片化工程を示す断面図である。また、図5(a)は、本発明の圧電デバイスの製造方法で用いるシート基板の容器体部の枠部を取り外した状態を示す基板部の他方の主面を示す平面図であり、(b)は、本発明の圧電デバイスの製造方法で用いるシート基板の容器体部の基板部の他方の主面を示す平面図である。
図3(a)に示すように、シート基板準備工程は、基板部10aと枠部10bによって前記基板部10aの一方の主面に形成された第1の凹部空間11と、前記基板部10aと枠部10cによって前記基板部10aの他方の主面に形成された第2の凹部空間14が設けられた容器体部A1、A2と、マトリクス状に配列された複数個の前記容器体部A1、A2と隣接する捨代部Bを有し、前記捨代部Bに窪み部Cが設けられ、その窪み部C内に電解メッキ用配線パターン17が設けられているシート基板110を準備する工程である。
尚、図5は、4個の容器体部A1、A2、A3、A4を2行×2列のマトリクス状に配置させた上、隣接する容器体部間に捨代部Bを配置させた例について示したものである。
第1の凹部空間11内で露出した基板部10aの一方の主面には、圧電振動素子搭載パッド13が形成されている。
第2の凹部空間14内で露出した基板部10aの他方の主面には、複数の集積回路素子搭載パッド15と2個一対の圧電振動素子測定用パッド16a、16bが形成されている。
捨代部Bは、容器体部A1と容器体部A2の間に隣接するように設けられており、容器体部A1、A2を切断する際の余剰部としての役割を果たす。捨代部Bの厚みは、シート基板と同じ厚みであり、例えば、0.7mm〜1.2mmである。
窪み部Cは、捨代部Bの他方の主面側に設けられており、前記窪み部Cの底面に電解メッキ用配線パターン17の一部が露出している。
また、窪み部Cの長手方向の幅W1の割合が、捨代部Cの幅W2の30%〜60%となるように設けられている。つまり、捨代部Bから窪み部Cを引いた残りの割合が40%〜70%になるように設けられている。
このように窪み部Cの長手方向の幅W1の割合が、捨代部Cの幅W2の60%より大きい場合には、圧電振動素子20を測定するためのコンタクトピンPを圧電振動素子測定用パッド16a、16bに接触させるような衝撃がシート基板110に加わると、容器体部Aに沿って割れ易い。また、窪み部Cの長手方向の幅W1の割合が、捨代部Cの幅W2の30%より小さい場合には、電解メッキ用配線パターンの幅が確保できないため、断線してしまい電解メッキをすることができない。
電解メッキ用配線パターン17は、集積回路素子搭載パッド15と圧電振動素子測定用パッド16a、16bに電解メッキを施すために用いられる。
図3(b)に示すように、圧電振動素子搭載工程は、容器体部A1、A2の第1の凹部空間11内に露出する基板部10aの一方の主面には一対の圧電振動素子搭載パッド13a、13bが設けられており、前記圧電振動素子搭載パッド13a、13b上に導電性接着剤40を塗布し、この圧電振動素子搭載パッド13a、13bに塗布された導電性接着剤40に圧電振動素子20の表面に形成した励振用電極22から延設した引き出し電極を付着させる形態で圧電振動素子20を搭載する工程である。
図3(c)に示すように、蓋体接合工程は、蓋体30を圧電振動素子20が搭載された容器体部Aの第1の凹部空間11を覆う形態で搭載し、封止部材31を加熱溶融することにより、前記蓋体30と前記容器体部A1、A2とを接合する工程である。
加熱手段としては、キセノンランプやハロゲンランプ等を用い、これらの熱源から熱光線を、蓋体30が配置されたシート基板に照射することによって、蓋体30の封止部材31を溶融し、容器体部A1、A2の封止用導体パターン12に接合する。その後、溶融した封止部材31を冷却固着する。
図3(d)に示すように、電解メッキ用配線パターン切断工程は、シート基板110の前記捨代部Bの前記窪み部C内底面に露出するように設けられた前記電解メッキ用配線パターン17を切断する工程である。
前記シート基板110の捨代部Bの窪み部C内底面に設けられた電解メッキ用配線パターン17にレーザを間欠照射し、電解メッキ用配線パターン17を切断する。
レーザとしては、例えば、炭酸ガスレーザ、YAGレーザ、YVO4レーザ、半導体レーザ、エキシマレーザ等を用いる。
図4(a)に示すように、圧電振動素子測定工程は、前記シート基板110の容器体部A1、A2の第2の凹部空間14内に設けられ、前記圧電振動素子20と接続されている2個一対の圧電振動素子測定用パッド16a、16bを用いて、圧電振動素子20を測定する工程である。
図4(a)に示すように、圧電振動素子測定パッド16a、16bにコンタクトピンPを接触させることによって、圧電振動素子20の周波数特性を測定する。また、コンタクトピンPは、特性測定器(図示せず)に接続されている。
図4(b)に示すように、集積回路素子測定工程は、前記シート基板110の容器体部A1、A2の第2の凹部空間14内に設けられた集積回路素子搭載パッド15に集積回路素子50を搭載する工程である。
集積回路素子50は、半田やバンプ等の導電性接合材により前記集積回路素子搭載パッド15と電気的・機械的に接合される。
図4(c)に示すように、個片化工程は、前記シート基板110を各容器体部A1、A2の外周に沿って切断することにより、各容器体部A1、A2を捨代部Bより切り離す工程である。
前記シート基板110の切断は、ダイサーを用いたダイシングやレーザによる切断によって行なわれ、前記シート基板110が個々の容器体部A1、A2毎に分割される。これにより、複数個の圧電発振器が同時に得られる。
ダイサーとしては、例えば、ダイヤモンド砥粒等を電鋳により固定した円盤状の電鋳ブレードやダイヤモンド砥粒等を、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を結合材として使用したレジンブレードがある。
レーザとしては、YAGレーザの3倍波で、波長が例えば、300〜400nmのものを用いる。
例えば、前記した本実施形態では、圧電振動素子20を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電振動素子でも構わない。
10a、・・・基板部
10b、10c・・・枠部
11・・・第1の凹部空間
12・・・封止用導体パターン
13a、13b・・・圧電振動素子搭載パッド
14・・・第2の凹部空間
15・・・集積回路素子搭載パッド
16a、16b・・・圧電振動素子測定用パッド
17・・・電解メッキ用配線パターン
19・・・外部接続用電極端子
20・・・圧電振動素子
21・・・水晶素板
22・・・励振用電極
30・・・蓋体
31・・・封止部材
40・・・導電性接着剤
50・・・集積回路素子
100・・・圧電発振器
110・・・シート基板
A1、A2、A3、A4・・・容器体部
B・・・捨代部
C・・・窪み部
Claims (1)
- 基板部と枠部によって前記基板部の一方の主面に形成された第1の凹部空間と、前記基板部と枠部によって前記基板部の他方の主面に形成された第2の凹部空間が設けられた容器体部と、マトリクス状に配列された複数個の前記容器体部と隣接する捨代部を有し、前記捨代部に窪み部が設けられ、その窪み部内に電解メッキ用配線パターンが露出するように設けられているシート基板を準備するシート基板準備工程と、
前記第1の凹部空間に圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載工程と、
前記第1の凹部空間を塞ぐ蓋体と前記各容器体部とを接合する蓋体接合工程と
前記捨代部の前記窪み部に設けられた前記電解メッキ用配線パターンを切断する電解メッキ用配線パターン切断工程と、
前記第2の凹部空間内に設けられ、前記圧電振動素子と接続されている2個一対の圧電振動素子測定用パッドを用いて圧電振動素子を測定する圧電振動素子測定工程と、
前記第2の凹部空間に集積回路素子を搭載する集積回路素子搭載工程と、
前記シート基板を各容器体部の外周に沿って一括的に切断することにより複数個の圧電デバイスを同時に得る個片化工程と、を含む圧電発振器の製造方法。
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