JP2005286896A - Piezoelectric vibrator and its fabricating method - Google Patents
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Description
本発明は圧電素板をバンプと導電性接着剤により導電性パッドの上に片持ちの状態で支持して気密封止する小型の圧電振動子、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a small piezoelectric vibrator in which a piezoelectric element plate is supported in a cantilever state on a conductive pad by a bump and a conductive adhesive and hermetically sealed, and a method for manufacturing the same.
近年、圧電振動子は圧電素板を圧電振動子内部において片持ち支持の状態で支持構造が構成され気密封止されたものが一般的になってきている。これは、圧電素板を圧電振動子の絶縁基板上に形成される導電性パッドの上に両持ち支持の状態で支持すると圧電素板の両端が固定されて、その周波数特性などの特性に悪影響を与えるおそれがあるからである。 In recent years, it has become common for piezoelectric vibrators to have a structure in which a piezoelectric base plate is cantilevered inside a piezoelectric vibrator and is hermetically sealed. This is because both ends of the piezoelectric element plate are fixed when the piezoelectric element plate is supported on a conductive pad formed on the insulating substrate of the piezoelectric vibrator in a state where both ends are supported, and this adversely affects characteristics such as frequency characteristics. It is because there is a possibility of giving.
一方、最近の傾向では通信分野の伝送系装置等を中核として、その搭載部品についての非常に急激な市場からの小型化や低背化、更に加えて軽量化や低価格化などの要求があるのが現状であるが、そのために先の圧電素板を圧電振動子の容器内部において片持ち支持の状態で支持構造を構成して気密封止した、外形形状をより小さく薄く出来る圧電振動子を製造することが一般的となってきている。 On the other hand, the recent trend is centered on transmission systems in the communication field, etc., and there is a demand for extremely small and low profile from the market, as well as weight reduction and price reduction. However, for this purpose, a piezoelectric vibrator capable of making the outer shape smaller and thinner is formed by hermetically sealing the previous piezoelectric element plate with a support structure in a cantilevered support state inside the container of the piezoelectric vibrator. Manufacturing has become common.
圧電振動子の製造方法の一例を挙げれば、セラミックス等の絶縁材で形成され、表面実装にも対応した形状の容器に設けられた凹部底面の容器の長さ方向の一方端に二つの導電性パッドが形成され、これらの導電性パッド上の任意の位置に金などから成る金属バンプ(以下バンプという)を形成し、その上に主面表裏面に励振電極と外部接続電極が形成された圧電素板を載置してコレット等の保持具で保持しながら、先の圧電振動子容器の凹部底面方向に加重を掛けながら保持具を容器の長さ方向に超音波振動させ、圧電素板の外部接続電極とバンプとを摩擦熱によって溶融接合し、その後に先の圧電素板から保持具を離して圧電振動子容器の凹部開口部を覆うように金属製の蓋を被せて容器内凹部を気密封止することにより圧電振動子を形成する。
なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに至らなかった。 In addition, the applicant did not find any prior art documents related to the present invention by the time of filing of the present application other than the prior art documents specified by the above prior art document information.
しかしながら、前述のように圧電振動子の外形形状が小型化し、それにつれてその内容積が小さくなるにつれて、導電性接着剤で保持される側の圧電素板端に対向する圧電素板の開放端と圧電振動子の蓋を含めた内壁との間隔もより小さくなり、その結果、圧電振動子を搭載する機器などの基板に変形が生じると、圧電素板が内部に搭載された圧電振動子の容器も変形するために、圧電振動子の内部に搭載された前述の圧電素板の開放端が圧電振動子の内壁、特に圧電素板の下方の圧電振動子内部の基板や、圧電素板の上方に搭載される蓋の内面に接触してしまうおそれがあるという問題があった。 However, as described above, as the outer shape of the piezoelectric vibrator becomes smaller and the inner volume thereof becomes smaller, the open end of the piezoelectric element plate facing the end of the piezoelectric element plate held by the conductive adhesive and The distance from the inner wall including the lid of the piezoelectric vibrator becomes smaller, and as a result, when deformation occurs in a substrate of a device or the like on which the piezoelectric vibrator is mounted, the piezoelectric vibrator container in which the piezoelectric element plate is mounted inside Therefore, the open end of the above-mentioned piezoelectric element plate mounted inside the piezoelectric vibrator is the inner wall of the piezoelectric vibrator, particularly the substrate inside the piezoelectric vibrator below the piezoelectric element plate, and the upper side of the piezoelectric element plate. There is a problem in that there is a risk of coming into contact with the inner surface of the lid mounted on the.
ここで、導電性接着剤で保持される側の圧電素板端に対向する圧電素板の開放端が圧電振動子容器の内壁と接触すると、圧電素板にその接触の応力が発生してその結果、周波数ずれを起こす原因となる。 Here, when the open end of the piezoelectric element plate facing the end of the piezoelectric element plate held by the conductive adhesive comes into contact with the inner wall of the piezoelectric vibrator container, the contact stress is generated in the piezoelectric element plate, and As a result, it causes a frequency shift.
前述の周波数ずれを起こす圧電振動子は当然製品とは成り得ず、その結果、製品の生産歩留まりを落とし、またその圧電振動子の信頼性をも落としめることになるおそれがある為、従来から製造段階で圧電振動子の内部の圧電素板の開放端と圧電振動子の内壁とのギャップを確保するための様々な工夫が成されて来たが、未だ確実な方法が見出されてはいないのが実情であった。 The above-mentioned piezoelectric vibrator that causes a frequency shift cannot naturally be a product, and as a result, the production yield of the product may be lowered, and the reliability of the piezoelectric vibrator may be lowered. At the manufacturing stage, various ideas have been made to secure a gap between the open end of the piezoelectric element plate inside the piezoelectric vibrator and the inner wall of the piezoelectric vibrator, but a reliable method has not yet been found. There was no actual situation.
また、先述のバンプによる導電性パッド上での圧電素板の片持ち支持では無くバンプを用いない導電性接着剤だけによる導電性パッド上での片持ち支持では、導電性接着剤の塗布後、導電性接着剤が硬化収縮することで圧電素板がひっぱられて、その結果、圧電素板の開放端がずれるといった圧電素板の位置精度が悪くなるおそれがあるという様に、圧電振動子が小型になるにつれて導電性接着剤の量の管理が難しくなるという問題があった。 In addition, in the cantilever support on the conductive pad only by the conductive adhesive not using the bump instead of the cantilever support of the piezoelectric element plate on the conductive pad by the bump described above, after the application of the conductive adhesive, Piezoelectric vibrators have a risk that the position accuracy of the piezoelectric element plate may be deteriorated, such that the piezoelectric element plate is pulled due to the curing and shrinkage of the conductive adhesive, and as a result, the open end of the piezoelectric element plate is displaced. There is a problem that it becomes difficult to manage the amount of the conductive adhesive as the size is reduced.
即ち、表面実装型の圧電振動子ということでその機器の基板上への実装方法にはリフローによるものが採用されることが一般的であり、そのため圧電振動子の耐熱性を考慮してシリコン系の接着剤が使用されるが、このシリコン系の接着剤は圧電振動子内部の基板上の導電性パッドの上に形成される接続電極の一般的な表面材料である金(Au)とのなじみが悪くその接着強度が弱く、その結果圧電素板の外部接続電極と先の導電性パッドの上に形成される接続電極間の電気的な導通が確実にとれないおそれがあるという問題があった。 In other words, a surface-mount type piezoelectric vibrator is generally used by a reflow method for mounting the device on the substrate. Therefore, considering the heat resistance of the piezoelectric vibrator, a silicon-based This silicon-based adhesive is familiar with gold (Au), which is a common surface material for connection electrodes formed on conductive pads on the substrate inside the piezoelectric vibrator. There is a problem that the electrical connection between the external connection electrode of the piezoelectric element plate and the connection electrode formed on the previous conductive pad may not be ensured. .
本発明は、以上のような技術的背景のもとでなされたものであり、従がってその目的は、圧電素板をバンプと導電性接着剤により導電性パッドの上に片持ちの状態で支持して気密封止することを特徴とする圧電振動子、及びその製造方法を提供することである。 The present invention has been made under the technical background as described above. Accordingly, the object of the present invention is to have a piezoelectric element plate cantilevered on a conductive pad by a bump and a conductive adhesive. And a method for manufacturing the piezoelectric vibrator.
上記の目的を達成するために、本発明は、圧電素板が圧電振動子容器内部の絶縁基板上の導電性パッドの上に接続電極を介在して片持ちの状態で支持されて気密封止される構成の圧電振動子の製造方法において、導電性パッド上にバンプを形成する工程と、このバンプ上への圧電素板の配置と、超音波振動によるバンプの圧電素板への溶融接合をする工程と、導電性接着剤による導電性パッドと圧電素板の外部接続端子とを接着する工程とにより成ることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a hermetic seal in which a piezoelectric element plate is supported in a cantilever state via a connection electrode on a conductive pad on an insulating substrate inside a piezoelectric vibrator container. In the method of manufacturing a piezoelectric vibrator having the structure described above, the step of forming a bump on the conductive pad, the placement of the piezoelectric element plate on the bump, and the fusion bonding of the bump to the piezoelectric element plate by ultrasonic vibration are performed. And a step of adhering the conductive pad and the external connection terminal of the piezoelectric base plate using a conductive adhesive.
また、圧電素板が圧電振動子容器内部の絶縁基板上の導電性パッドの上に接続電極を介在して片持ちの状態で支持されて気密封止される構成の圧電振動子において、圧電素板の主面表裏に形成された励振用電極が、先の導電性パッド上に形成されたバンプと、導電性パッドから圧電素板にかかるようにつけられた導電性接着剤により接続電極を介して外部接続端子に導通されて、圧電素板が支持されることを特徴とする。 In the piezoelectric vibrator having a structure in which the piezoelectric element plate is hermetically sealed by being supported in a cantilever manner on a conductive pad on an insulating substrate inside the piezoelectric vibrator container with a connection electrode interposed therebetween, Excitation electrodes formed on the front and back of the main surface of the plate are connected to the bumps formed on the previous conductive pad and a conductive adhesive attached to the piezoelectric element plate from the conductive pad via the connection electrode. The piezoelectric element plate is supported by being electrically connected to the external connection terminal.
本発明の圧電振動子の製造方法によれば、圧電振動子の内部に搭載された圧電素板の開放端が圧電振動子の内壁、特に圧電素板の下方の圧電振動子内部の基板や、圧電素板の上方に搭載される蓋の内面に接触してしまうおそれが無くなり圧電振動子の製造歩留まりを著しく高めることが出来る。 According to the method of manufacturing a piezoelectric vibrator of the present invention, the open end of the piezoelectric element plate mounted inside the piezoelectric vibrator is the inner wall of the piezoelectric vibrator, particularly the substrate inside the piezoelectric vibrator below the piezoelectric element plate, There is no possibility of coming into contact with the inner surface of the lid mounted above the piezoelectric element plate, and the manufacturing yield of the piezoelectric vibrator can be significantly increased.
また、本発明の圧電振動子の製造方法によれば、バンプを用いることで圧電素板の位置精度が高まるために、圧電素板の圧電振動子の蓋を含めた内壁への接触の可能性を無くし、製造した圧電振動子の内部の圧電素板と内壁とのギャップを確実に保つことが出来、加えて圧電素板と圧電振動子内部の導電性パッドとの導通の確保といった信頼性をより高めることが出来る。 In addition, according to the method for manufacturing a piezoelectric vibrator of the present invention, since the positional accuracy of the piezoelectric element plate is increased by using the bump, the possibility of contact of the piezoelectric element plate with the inner wall including the lid of the piezoelectric vibrator is possible. The gap between the piezoelectric element plate inside the manufactured piezoelectric vibrator and the inner wall can be reliably maintained, and in addition, reliability such as ensuring conduction between the piezoelectric element plate and the conductive pad inside the piezoelectric vibrator can be ensured. It can be increased.
また、バンプだけでは無く、導電性接着剤も同時に使用する本発明の圧電振動子の製造方法では、バンプだけによる圧電素板の導電性パッドへの固着による水晶素板などの圧電素板に与えられるバンプ強度の強さによる圧電素板の破損や、圧電振動子特性の劣化を著しく軽減することが出来る。 In addition, in the method of manufacturing a piezoelectric vibrator of the present invention that uses not only bumps but also conductive adhesive, it is applied to a piezoelectric element plate such as a quartz element plate by fixing the piezoelectric element plate to the conductive pad only by the bumps. It is possible to remarkably reduce the damage to the piezoelectric element plate and the deterioration of the piezoelectric vibrator characteristics due to the strength of the bump strength.
以下に図面を参照しながら本発明の実施の一形態について説明する。
なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, the same code | symbol in each figure shall show the same object.
図1は本発明のバンプ9と導電性接着剤10で圧電素板1を片持ちの状態で導電性パッド5の上に支持する圧電振動子2の製造方法の工程図である。即ち、まず導電性パッド5上にバンプ9を形成する工程(S101)を行い、次にこのバンプ9上へ圧電素板1の保持具を用いて圧電素板1を配置し、続いて超音波振動にバンプ9と圧電素板1間に摩擦熱を発生させることによりバンプ9の圧電素板1への溶融接合をする工程(S102)を行い、最後に導電性接着剤10による導電性パッド5と圧電素板1の外部接続端子11とを接着する工程(S103)を行うことにより成るものである。本発明の圧電振動子2の製造方法によれば、まずバンプ9の圧電素板1への溶融接合により、圧電素板1の開放端の傾きを決めて、その圧電素板1主面の圧電振動子2容器内の底部絶縁基板4に対する平行度や位置を精度良く決め、次いで導電性接着剤10を用いて導電性パッド5と圧電素板1の外部接続端子11間を接着することにより、電気的な導通を確保することが出来る。導電性接着剤10を併用した本発明の圧電振動子2の製造方法によれば、バンプ9だけによる圧電素板1の導電性パッド5への固着による水晶素板などの圧電素板1に与えられるバンプ9強度の強さによる圧電素板1の破損や、圧電振動子2特性の劣化を著しく軽減することが出来るといった効果を奏する。
FIG. 1 is a process diagram of a method for manufacturing a piezoelectric vibrator 2 in which a piezoelectric element plate 1 is supported on a
図2は本発明の圧電振動子2の製造方法により、バンプ9と導電性接着剤10で圧電素板1が片持ちの状態で導電性パッド5の上に支持された様子を示す概略の側面模式図である。本図に示されるようにバンプ9の圧電素板1下面主面への溶融接合に加えて、圧電素板1の片持ち支持部の上面主面から、導電性パッド5に掛けて覆うように導電性接着剤10を塗布することにより圧電素板1の支持をより強固なものとすることが出来る。この導電性接着剤10は一般的なシリコン系のもので構わない。
FIG. 2 is a schematic side view showing a state in which the piezoelectric element plate 1 is supported on the
図3は本発明の圧電振動子2の製造方法により、バンプ9と導電性接着剤10で圧電素板1が片持ちの状態で導電性パッド5の上に支持された様子を示す概略の上面模式図である。
FIG. 3 is a schematic top view showing a state in which the piezoelectric element plate 1 is supported on the
図4は本発明の圧電振動子2の製造方法により、ひとつの導電性パッド5上に複数のバンプ9と導電性接着剤10で圧電素板1が片持ちの状態で導電性パッド5の上に支持された様子を示す概略の側面模式図である。バンプ9の数量はひとつの導電性パッド5上に複数でも構わず、本図にあるようにふたつやそれ以上の複数でも構わず、これらの場合においても本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。
FIG. 4 shows a method of manufacturing the piezoelectric vibrator 2 according to the present invention. In the state where the piezoelectric element plate 1 is cantilevered by a plurality of
図5は本発明の圧電振動子2の製造方法により、バンプ9と非導電性接着剤で圧電素板1が片持ちの状態で導電性パッド5の上に支持された別の実施例の様子を示す概略の上面模式図である。本図に示されるように、ひとつの導電性パッド5の上に形成された複数個のバンプ9による溶融接合で、圧電素板1と導電性パッド5との接合強度と導通の信頼性を高め、接着剤に非導電性接着剤を使用して圧電素板1と導電性パッド5との接合強度を更に補強することも出来る。
FIG. 5 shows a state of another embodiment in which the piezoelectric element plate 1 is supported on the
図6は従来の導電性接着剤10だけにより圧電素板1が片持ちの状態で導電性パッド5の上に支持された様子を示す概略の側面模式図である。
FIG. 6 is a schematic side view showing a state in which the piezoelectric element plate 1 is supported on the
1 圧電素板
2 圧電振動子
3 圧電振動子容器
4 絶縁基板
5 導電性パッド
6 接続電極
7 圧電素板の主面
8 励振用電極
9 バンプ
10 導電性接着剤
11 外部接続端子
12 蓋
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric base plate 2 Piezoelectric vibrator 3 Piezoelectric vibrator container 4 Insulating
Claims (2)
該導電性パッド上にバンプを形成する工程と、
該バンプ上への該圧電素板の配置と、超音波振動による該バンプの該圧電素板への溶融接合を行う工程と、
導電性接着剤による該導電性パッドと該圧電素板の外部接続端子とを接着する工程とにより成ることを特徴とする圧電振動子の製造方法。 In the method of manufacturing a piezoelectric vibrator in which the piezoelectric element plate is hermetically sealed by being supported in a cantilever state via a connection electrode on a conductive pad on an insulating substrate inside the piezoelectric vibrator container,
Forming bumps on the conductive pads;
Disposing the piezoelectric element plate on the bump and performing fusion bonding of the bump to the piezoelectric element plate by ultrasonic vibration;
A method of manufacturing a piezoelectric vibrator, comprising: a step of bonding the conductive pad and an external connection terminal of the piezoelectric base plate with a conductive adhesive.
該圧電素板の主面表裏に形成された励振用電極が、該導電性パッド上に形成されたバンプと、該導電性パッドから該圧電素板にかかるようにつけられた導電性接着剤により、該接続電極を介して外部接続端子に導通されて、該圧電素板が支持されることを特徴とする圧電振動子。 In the piezoelectric vibrator having a structure in which the piezoelectric element plate is supported and hermetically sealed in a cantilever state via a connection electrode on a conductive pad on an insulating substrate inside the piezoelectric vibrator container,
Excitation electrodes formed on the front and back of the main surface of the piezoelectric base plate are bumps formed on the conductive pad, and a conductive adhesive attached to the piezoelectric base plate from the conductive pad. A piezoelectric vibrator characterized in that the piezoelectric element plate is supported by being electrically connected to an external connection terminal via the connection electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004100738A JP2005286896A (en) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | Piezoelectric vibrator and its fabricating method |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007274350A (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Kyocera Kinseki Corp | Method of manufacturing piezoelectric vibrator |
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2004
- 2004-03-30 JP JP2004100738A patent/JP2005286896A/en active Pending
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