JP2007235544A - Piezoelectric vibration device and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric vibration device capable of suppressing harmful impact, caused by output at the time of applying over-drive to a piezoelectric vibration chip, on other electronic component elements such as an integrated circuit element. <P>SOLUTION: An IC chip 5 is arranged at a cavity 6 of a base 2, and the IC chip 5 is mechanically connected to the cavity 6. After completing mechanical connection of the IC chip 5, a crystal vibration chip 4 is arranged at the cavity 6 of the base 2, and the crystal vibration chip 4 is electro-mechanically connected to a plurality of electrode pads 81. After completing electro-mechanical connection of the crystal vibration chip 4, over-drive is applied to the crystal vibration chip 4. After applying the over-drive to the crystal vibration chip 4 (piezoelectric vibration chip), a connection terminal 51 of the IC chip 5 is connected to the electrode pad 81 electrically using a wire 32. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電振動デバイスおよびその製造方法に関し、特に、複数の電子部品を1つのキャビティ内に配する圧電振動デバイスおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a piezoelectric vibration device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a piezoelectric vibration device in which a plurality of electronic components are arranged in one cavity and a manufacturing method thereof.
現在、OA機器、通信機器などの各種電子機器に使用される水晶発振器などの圧電振動デバイスの低背化が進められている。ここでいう圧電振動デバイスには、圧電振動片を含む複数の電子部品素子と、複数の電子部品素子を配置するベースと、ベースと接合してベースに配置した複数の電子部品素子を気密封止する蓋とが設けられている。そして、ベースと蓋との接合により圧電振動デバイスの本体筐体が成形される。また、圧電振動デバイスの本体筐体の内部には、複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成される。   Currently, the height of piezoelectric vibration devices such as crystal oscillators used in various electronic devices such as OA devices and communication devices is being reduced. The piezoelectric vibrating device here includes a plurality of electronic component elements including piezoelectric vibrating reeds, a base on which the plurality of electronic component elements are arranged, and a plurality of electronic component elements that are bonded to the base and arranged on the base. And a lid to be provided. And the main body housing | casing of a piezoelectric vibration device is shape | molded by joining of a base and a lid | cover. In addition, a cavity, which is an arrangement region for arranging a plurality of electronic component elements, is formed in the main body housing of the piezoelectric vibration device.
具体的に、キャビティ内において、その上方に圧電振動片(水晶振動片)が配され、その下方にICチップなどの電子部品素子が配された圧電振動デバイスが従来の技術として開示されている(例えば、下記する特許文献1ご参照。)。   Specifically, a piezoelectric vibrating device in which a piezoelectric vibrating piece (quartz crystal vibrating piece) is disposed above a cavity and an electronic component element such as an IC chip is disposed below the cavity is disclosed as a conventional technique ( For example, see Patent Document 1 below.)
下記する特許文献1に開示の圧電振動デバイス(水晶発振器)では、キャビティ内においてICチップと水晶振動片とが積層状態で配されている(具体的に、下位層にICチップが配され、上位層に水晶振動片が配されている)。   In the piezoelectric vibrating device (quartz oscillator) disclosed in Patent Document 1 described below, an IC chip and a quartz vibrating piece are disposed in a stacked state in a cavity (specifically, an IC chip is disposed in a lower layer, and an upper layer is disposed. Crystal resonator element is arranged on the layer).
さらに、キャビティ内における下位層のICチップは、キャビティ内のベース上にワイヤを用いて電気的に接合されている(以下、ワイヤボンディングともいう)。このワイヤは、その上位層に配された水晶振動片によってキャビティ内の平面視上隠れた状態となっている。   Further, the lower-layer IC chip in the cavity is electrically bonded to the base in the cavity using a wire (hereinafter also referred to as wire bonding). This wire is in a state of being hidden in a plan view in the cavity by the quartz crystal vibrating piece disposed in the upper layer.
上記したことから、下記する特許文献1に開示の水晶発振器では、まず、下位層にICチップを電気機械的に接合し、その後に上位層の水晶振動片を電気機械的に接合して蓋をベースに接合して、ベースに接合したICチップと水晶振動片との特性を測定して圧電振動デバイスを製造している。
特開2004−297737号公報
From the above, in the crystal oscillator disclosed in Patent Document 1 described below, first, the IC chip is electromechanically bonded to the lower layer, and then the upper layer crystal vibrating piece is electromechanically bonded to the lid. A piezoelectric vibration device is manufactured by bonding to a base and measuring the characteristics of the IC chip and the crystal vibrating piece bonded to the base.
JP 2004-297737 A
ところで、上記したような特許文献1に開示の水晶発振器では、ICチップと水晶振動片とが電気機械的に接合された状態でキャビティ内に配され、このことが原因となって以下に示す不具合が生じる。   By the way, in the crystal oscillator disclosed in Patent Document 1 as described above, the IC chip and the crystal vibrating piece are arranged in the cavity in an electromechanically bonded state, and this causes the following problems. Occurs.
すなわち、上記したような特許文献1に開示の水晶発振器で用いる水晶振動片にはその表面に異物が付着している。この水晶振動片の表面に付着した異物は、その製造工程において水晶振動片に強励振(オーバードライブ)をかけて除去する。   That is, foreign matter adheres to the surface of the quartz crystal vibrating piece used in the quartz oscillator disclosed in Patent Document 1 as described above. Foreign matter adhering to the surface of the quartz crystal vibrating piece is removed by applying strong excitation (overdrive) to the quartz crystal vibrating piece in the manufacturing process.
しかしながら、水晶振動片に強励振をかける場合、その出力が強く、水晶振動片と電気的に接合されて導通状態となっているICチップが破壊されるなど、他の電子部品素子に悪影響を与える。   However, when strong excitation is applied to the quartz crystal vibrating piece, the output is strong, and the IC chip that is electrically connected to the quartz crystal vibrating piece and is in a conductive state is destroyed, which adversely affects other electronic component elements. .
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、圧電振動デバイスにおいて、圧電振動片に強励振をかける際の出力により、集積回路素子などの他の電子部品素子に悪影響を与えるのを抑制する圧電振動デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, in order to solve the above-described problems, the present invention suppresses adverse effects on other electronic component elements such as integrated circuit elements due to an output when a piezoelectric vibrating piece is strongly excited in a piezoelectric vibrating device. An object of the present invention is to provide a piezoelectric vibration device and a manufacturing method thereof.
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスの製造方法は、蓋と、電極パッドが形成されたベースとの接合により成形される本体筐体の内部の前記ベース上に、少なくとも励振電極が形成された圧電振動片および接続端子が形成された集積回路素子を含む複数の電子部品を配置するとともにこれら圧電振動片および集積回路素子を前記本体筐体の内部に気密封止する圧電振動デバイスの製造方法において、前記ベースの電極パッドと前記圧電振動片の励振電極とを電気的に接続して導通状態とするとともに、前記ベースの電極パッドと前記集積回路素子の接続端子とを非導通状態として、前記圧電振動片に強励振(オーバードライブ)をかける工程を行い、前記圧電振動片に強励振をかける工程後に、前記ベースの電極パッドと前記集積回路素子の接続端子とをワイヤを用いて電気的に接続して導通状態とすることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a method of manufacturing a piezoelectric vibrating device according to the present invention includes at least an excitation on the base inside a main body casing formed by joining a lid and a base on which an electrode pad is formed. A plurality of electronic components including a piezoelectric vibrating piece having electrodes and an integrated circuit element having connection terminals are disposed, and the piezoelectric vibrating piece and the integrated circuit element are hermetically sealed inside the main body housing. In the device manufacturing method, the base electrode pad and the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece are electrically connected to be in a conductive state, and the base electrode pad and the connection terminal of the integrated circuit element are not conductive. As a state, a step of applying strong excitation (overdrive) to the piezoelectric vibrating piece is performed, and after the step of applying strong excitation to the piezoelectric vibrating piece, the electrode pad of the base is used. Characterized by a conductive state and a connection terminal electrically connected with the wires of the integrated circuit device and.
本発明にかかる圧電振動デバイスの製造方法によれば、前記ベースの電極パッドと前記圧電振動片の励振電極とを電気的に接続して導通状態とするとともに、前記ベースの電極パッドと前記集積回路素子の接続端子とを非導通状態として、前記圧電振動片に強励振をかける工程を行い、前記圧電振動片に強励振をかける工程後に、前記ベースの電極パッドと前記集積回路素子の接続端子とをワイヤを用いて電気的に接続して(ワイヤボンディング)導通状態とするので、前記圧電振動片に強励振をかける際の出力により前記他の電子部品素子に悪影響を与えるのを抑制することが可能となる。本発明では、前記圧電振動片の強励振(オーバードライブ)を行なう場合、前記圧電振動片に強励振をかけた後に前記集積回路素子を導通状態とするので、前記圧電振動片に強励振をかける出力が前記集積回路素子に伝わることはなく、前記圧電振動片に強励振をかける出力により前記集積回路素子が破壊するのを抑制することが可能となる。   According to the method of manufacturing a piezoelectric vibrating device according to the present invention, the base electrode pad and the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece are electrically connected to be in a conductive state, and the base electrode pad and the integrated circuit are connected. A step of applying strong excitation to the piezoelectric vibrating piece by setting the connection terminal of the element in a non-conductive state, and after applying the strong excitation to the piezoelectric vibrating piece, the electrode pad of the base and the connection terminal of the integrated circuit element; Are electrically connected using a wire (wire bonding) to be in a conductive state, so that it is possible to suppress adverse effects on the other electronic component elements due to the output when the piezoelectric vibrating piece is strongly excited. It becomes possible. In the present invention, when strong excitation (overdrive) of the piezoelectric vibrating piece is performed, the integrated circuit element is brought into a conductive state after applying strong excitation to the piezoelectric vibrating piece. Therefore, strong excitation is applied to the piezoelectric vibrating piece. The output is not transmitted to the integrated circuit element, and the integrated circuit element can be prevented from being broken by the output that applies strong excitation to the piezoelectric vibrating piece.
具体的に、本発明の場合、前記圧電振動片に強励振をかけると、前記圧電振動片の両主面などの表面に付する異物が外れ、前記圧電振動片の歪みを抑えて励振レベルによる周波数の変動や、周波数調整工程(ミーリングなど)による周波数のシフトの変動を抑えることが可能となる。   Specifically, in the case of the present invention, when strong excitation is applied to the piezoelectric vibrating piece, foreign matter attached to the surfaces such as both main surfaces of the piezoelectric vibrating piece is removed, and the distortion of the piezoelectric vibrating piece is suppressed to depend on the excitation level. It is possible to suppress frequency fluctuations and frequency shift fluctuations due to frequency adjustment processes (such as milling).
前記方法において、前記ベースに前記集積回路素子を高硬化性接合材により機械的接合を行い、前記ベースへの前記集積回路素子の機械的接合後に、前記ベースの電極パッドに前記圧電振動片を導電性接合材により電気機械的接合を行い、前記ベースの電極パッドへの前記圧電振動片の電気機械的接合後に、前記圧電振動片に強励振をかける工程を行い、前記圧電振動片に強励振をかける工程後に、前記ベースの電極パッドと前記集積回路素子の接続端子とをワイヤを用いて電気的に接続してもよい。   In the method, the integrated circuit element is mechanically bonded to the base with a highly curable bonding material, and after the integrated circuit element is mechanically bonded to the base, the piezoelectric vibrating piece is electrically connected to the electrode pad of the base. Electromechanical joining is performed using a conductive bonding material, and after the electromechanical joining of the piezoelectric vibrating piece to the electrode pad of the base, a step of applying strong excitation to the piezoelectric vibrating piece is performed, and strong excitation is applied to the piezoelectric vibrating piece. After the applying step, the electrode pad of the base and the connection terminal of the integrated circuit element may be electrically connected using a wire.
この場合、上述の作用効果に加えて、前記ベースに前記集積回路素子を硬い高硬化性接合材により機械的接合を行なっているので、前記ベースの電極パッドに前記集積回路素子をより安定した状態でワイヤボンディングすることが可能となる。   In this case, in addition to the above-described effects, the integrated circuit element is mechanically bonded to the base with a hard, highly curable bonding material, so that the integrated circuit element is more stably placed on the electrode pad of the base. With this, wire bonding can be performed.
前記方法において、前記導電性接合材の硬化温度もしくは前記ベースの電極パッドに前記圧電振動片を接合する際の接合雰囲気は、前記高硬化性接合材の硬化温度に対して略同じ温度以下の温度に設定されてもよい。   In the method, a curing temperature of the conductive bonding material or a bonding atmosphere when bonding the piezoelectric vibrating piece to the electrode pad of the base is a temperature that is substantially equal to or lower than a curing temperature of the highly curable bonding material. May be set.
この場合、上述の作用効果に加えて、前記高硬化性接合材を先に接合(硬化)させ、後工程で接合(硬化)する前記導電性接合材の硬化温度もしくは前記ベースの電極パッドに前記圧電振動片を接合する際の接合雰囲気は、前記高硬化性接合材の硬化温度に対して略同じ温度以下の温度に設定されるので、当該圧電振動デバイスの製造において発生する不要なガスを極力抑えて前記圧電振動片や前記集積回路素子への不具合をなくすとともに、前記圧電振動片の接合の信頼性を確保することが可能となる。また、前記ベースに前記集積回路素子を機械的に接合する高硬化性接合材としてポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂が好適に挙げられ、また、前記ベースの電極パッドに前記圧電振動片を電気機械的に接合する導電性接合材として導電性シリコーン系樹脂や導電性ウレタン系樹脂、金属バンプが好適に挙げられる。例えば、前記高硬化性接合材として硬化温度が290度程度のポリイミド系樹脂を使用する場合、前記導電性接合材として、同じ290度程度の硬化温度のポリイミド系樹脂を用いるか、180度程度とより硬化温度の低い導電性シリコーン系樹脂を使用したり、150度程度の接合雰囲気となる金などの金属バンプを用いるとよい。   In this case, in addition to the above-described effects, the highly curable bonding material is bonded (cured) first, and the conductive bonding material to be bonded (cured) in a later step or the electrode pad of the base Since the bonding atmosphere when bonding the piezoelectric vibrating piece is set to a temperature substantially equal to or lower than the curing temperature of the highly curable bonding material, unnecessary gas generated in manufacturing the piezoelectric vibrating device is minimized. It is possible to suppress the defects to the piezoelectric vibrating piece and the integrated circuit element, and to ensure the reliability of the bonding of the piezoelectric vibrating piece. A polyimide resin or an epoxy resin is preferably cited as a highly curable bonding material for mechanically bonding the integrated circuit element to the base, and the piezoelectric vibrating piece is electromechanically attached to the electrode pad of the base. Preferred examples of the conductive bonding material to be bonded to each other include conductive silicone resins, conductive urethane resins, and metal bumps. For example, when a polyimide resin having a curing temperature of about 290 degrees is used as the highly curable bonding material, a polyimide resin having the same curing temperature of about 290 degrees is used as the conductive bonding material, or about 180 degrees A conductive silicone resin having a lower curing temperature may be used, or a metal bump such as gold that provides a bonding atmosphere of about 150 degrees may be used.
前記方法において、前記ベースの電極パッドに、前記圧電振動片の励振電極および前記集積回路素子の接続端子を電気的に接続して導通状態とした後に、前記ベースに前記蓋を接合して前記本体筐体の内部の前記ベースに配置した前記複数の電子部品を気密封止してもよい。   In the method, after the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece and the connection terminal of the integrated circuit element are electrically connected to the electrode pad of the base to be in a conductive state, the lid is joined to the base and the body The plurality of electronic components arranged on the base inside the housing may be hermetically sealed.
この場合、上述の作用効果に加えて、前記ベースの電極パッドに、前記圧電振動片の励振電極および前記集積回路素子の接続端子を電気的に接続して導通状態とした後に、前記ベースに前記蓋を接合して前記本体筐体の内部の前記ベースに配置した前記複数の電子部品を気密封止するので、気密封止前に前記他の電子部品への影響を気にせずに前記圧電振動片に強励振をかけることが可能となる。これに対して、従来の技術では、前記複数の電子部品を全て導通状態として前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品を気密封止し、その後に前記複数の電子部品のすべての特性を測定しており、前記圧電振動片に強励振をかける工程を行うことはできない。   In this case, in addition to the above-described operational effects, the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece and the connection terminal of the integrated circuit element are electrically connected to the electrode pad of the base to be in a conductive state, and then the base is connected to the base. Since the plurality of electronic components arranged on the base inside the main body housing are hermetically sealed by bonding a lid, the piezoelectric vibration can be performed without worrying about the influence on the other electronic components before the hermetic sealing. It becomes possible to apply strong excitation to the piece. On the other hand, in the conventional technique, all of the plurality of electronic components are brought into a conductive state and the plurality of electronic components are hermetically sealed inside the main body housing, and thereafter, all the characteristics of the plurality of electronic components are obtained. It is measured, and the step of applying strong excitation to the piezoelectric vibrating piece cannot be performed.
具体的に、本発明の場合、前記圧電振動片に強励振をかけると、前記圧電振動片の両主面などの表面に付する異物が外れ、前記圧電振動片の歪みを抑えて励振レベルによる周波数の変動や、周波数調整工程(ミーリングなど)による周波数のシフトの変動を抑えることが可能となる。これに対して、外部から水晶振動片単体の特性の測定を行うために、本体筐体に水晶振動片単体と独立して接続された外部端子(他の複数の電子部品とは電気的に接続されていない外部端子)が形成され、前記複数の電子部品を全て導通状態として前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品を気密封止し、その後に前記複数の電子部品のすべての特性を測定する場合、前記圧電振動片に強励振をかけると、前記圧電振動片の両主面などの表面に付する異物が外れるが、この異物が前記本体筐体の内部の前記ベースなどに再付着(異物が前記ベース上に落ちるなど)して当該圧電振動デバイスの特性に悪影響を与える。   Specifically, in the case of the present invention, when strong excitation is applied to the piezoelectric vibrating piece, foreign matter attached to the surfaces such as both main surfaces of the piezoelectric vibrating piece is removed, and the distortion of the piezoelectric vibrating piece is suppressed to depend on the excitation level. It is possible to suppress frequency fluctuations and frequency shift fluctuations due to frequency adjustment processes (such as milling). On the other hand, in order to measure the characteristics of a single crystal resonator element from the outside, external terminals connected to the main body independently of the crystal resonator element (electrically connected to other electronic components) External terminals) are formed, all the plurality of electronic components are made conductive, the plurality of electronic components are hermetically sealed inside the main body housing, and then all the characteristics of the plurality of electronic components are When measuring, if strong excitation is applied to the piezoelectric vibrating piece, foreign matter attached to the surfaces such as both main surfaces of the piezoelectric vibrating piece is removed, but this foreign matter is reattached to the base and the like inside the main body casing. (For example, foreign matter falls on the base) and adversely affects the characteristics of the piezoelectric vibration device.
また、上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、上記した圧電振動デバイスの製造方法によって製造されたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a piezoelectric vibration device according to the present invention is manufactured by the method for manufacturing a piezoelectric vibration device described above.
本発明にかかる圧電振動デバイスによれば、上記した圧電振動デバイスの製造方法による作用効果と同様の作用効果を有する。さらに、本発明にかかる圧電振動デバイスによれば、上記した圧電振動デバイスの製造方法によって製造されているので、前記圧電振動片と前記他の電子部品素子との接続状態を遮断して前記圧電振動片に強励振をかけるために新たに端子電極および電極パターン(端子電極と電極パッドをつなぐパターン)を前記本体筐体に形成する必要がなく、製造コストの抑制および電極パターン設計の簡略化を図ることが可能となる。特に電極パターン設計の簡略化を行うことは当該圧電振動デバイスの小型化を図るために好適である。また、本発明にかかる圧電振動デバイスによれば、前記圧電振動片に強励振をかけるために別途特別な端子を設ける必要がないため、前記本体筐体の構成の簡略化を図ることが可能となる。   The piezoelectric vibration device according to the present invention has the same effects as those of the piezoelectric vibration device manufacturing method described above. Furthermore, according to the piezoelectric vibration device according to the present invention, since the piezoelectric vibration device is manufactured by the above-described method of manufacturing a piezoelectric vibration device, the connection state between the piezoelectric vibration piece and the other electronic component element is cut off to thereby reduce the piezoelectric vibration. There is no need to newly form terminal electrodes and electrode patterns (patterns connecting terminal electrodes and electrode pads) in the main body housing in order to apply strong excitation to the piece, thereby reducing manufacturing costs and simplifying electrode pattern design. It becomes possible. In particular, simplification of the electrode pattern design is suitable for reducing the size of the piezoelectric vibration device. In addition, according to the piezoelectric vibrating device according to the present invention, it is not necessary to provide a special terminal separately for applying strong excitation to the piezoelectric vibrating piece, so that the configuration of the main body housing can be simplified. Become.
前記構成において、前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、前記圧電振動片と前記集積回路素子とは、前記キャビティ内の前記ベースの平面視上において重ならずに配置されてもよい。   In the above configuration, a cavity that is an arrangement region for arranging the plurality of electronic component elements is formed inside the main body casing, and the piezoelectric vibrating piece and the integrated circuit element are formed on the base in the cavity. You may arrange | position without overlapping on planar view.
この場合、上述の作用効果に加えて、前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するためのキャビティが形成され、前記圧電振動片と前記集積回路素子とは、前記キャビティ内の前記ベースの平面視上において重ならずに配置されるので、当該圧電振動デバイスの本体筐体の低背化を行うのに好ましい。   In this case, in addition to the above-described effects, a cavity for arranging the plurality of electronic component elements is formed inside the main body housing, and the piezoelectric vibrating piece and the integrated circuit element are arranged in the cavity. Since the bases are arranged without overlapping in a plan view, it is preferable for reducing the height of the main body housing of the piezoelectric vibration device.
前記構成において、前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、前記キャビティには、底面部とこの底面部より上層となる段部が設けられ、前記圧電振動片は前記段部上に配され、前記集積回路素子は前記底面部上に配されてもよい。   In the above configuration, a cavity which is an arrangement region for arranging the plurality of electronic component elements is formed inside the main body casing, and the cavity is provided with a bottom portion and a step portion which is an upper layer than the bottom portion. The piezoelectric vibrating piece may be disposed on the stepped portion, and the integrated circuit element may be disposed on the bottom surface portion.
この場合、上述の作用効果に加えて、前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するためのキャビティが形成され、前記キャビティには、底面部とこの底面部より上層となる段部が設けられ、前記圧電振動片は前記段部上に配され、前記集積回路素子は前記底面部上に配されるので、前記キャビティの同一高さの位置(例えば前記底面部のみ)に前記圧電振動片と前記集積回路素子とが配された場合と比較して、前記圧電振動片と前記集積回路素子とはそれぞれ互いに他の位相ノイズ(輻射ノイズ)を考慮しないで電極パターンの設計を行うことが可能となり、電極パターン設計の簡略化を図ることが可能となる。   In this case, in addition to the above-described effects, a cavity for arranging the plurality of electronic component elements is formed inside the main body casing, and the cavity has a bottom surface and a step that is a layer above the bottom surface. A portion is provided, the piezoelectric vibrating piece is disposed on the stepped portion, and the integrated circuit element is disposed on the bottom surface portion, so that the cavity is located at the same height position (for example, only the bottom surface portion). Compared with the case where the piezoelectric vibrating piece and the integrated circuit element are arranged, the piezoelectric vibrating piece and the integrated circuit element each design an electrode pattern without considering other phase noise (radiation noise). Therefore, it is possible to simplify the electrode pattern design.
前記構成において、前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、前記ワイヤは、前記キャビティ内の前記ベースの平面視上において露出されてもよい。   In the configuration, a cavity that is an arrangement region for arranging the plurality of electronic component elements is formed inside the main body housing, and the wire may be exposed in a plan view of the base in the cavity. Good.
この場合、上述の作用効果に加えて、前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、前記ワイヤは、前記キャビティ内の前記ベースの平面視上において露出されたので、前記ベース(電極パッド)と前記圧電振動片(励振電極)とを電気的に接続して導通状態とした状態とし、前記圧電振動片に強励振をかけた後に、前記ベース(電極パッド)と前記集積回路素子(接続端子)とを前記ワイヤを用いて電気的に接続して導通状態とすることを容易に行うことが可能となる。この構成は、特に、前記キャビティ内の前記ベースの平面視において前記集積回路素子(前記集積回路素子の少なくとも一部)が前記圧電振動片に隠れている場合に有効であり、前記キャビティ内の前記ベースの平面視上において、前記ワイヤを露出した状態で前記複数の電子部品素子を重ね合わせた状態とすることで当該圧電振動デバイスの本体筐体の小型化を図ることが可能となる。   In this case, in addition to the above-described effects, a cavity that is an arrangement region for arranging the plurality of electronic component elements is formed inside the main body housing, and the wire is a plane of the base in the cavity. Since it was exposed visually, the base (electrode pad) and the piezoelectric vibrating piece (excitation electrode) were electrically connected to be in a conductive state, and after applying strong excitation to the piezoelectric vibrating piece, It is possible to easily connect the base (electrode pad) and the integrated circuit element (connection terminal) using the wire to be in a conductive state. This configuration is particularly effective when the integrated circuit element (at least a part of the integrated circuit element) is hidden by the piezoelectric vibrating piece in a plan view of the base in the cavity. In the plan view of the base, the main body housing of the piezoelectric vibration device can be reduced in size by overlapping the plurality of electronic component elements with the wires exposed.
前記構成において、前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、前記集積回路素子の電気的接続を行うための前記キャビティ内での前記ワイヤを接続する前記電極パッドの位置は、前記キャビティを構成する壁面から離れるように位置設定されてもよい。   In the above configuration, a cavity that is an arrangement region for arranging the plurality of electronic component elements is formed inside the main body casing, and the wires in the cavity for electrical connection of the integrated circuit elements are formed. The position of the electrode pad for connecting the electrode may be set so as to be separated from the wall surface constituting the cavity.
この場合、上述の作用効果に加えて、前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、前記集積回路素子の電気的接続を行うための前記キャビティ内での前記ワイヤを接続する前記電極パッドの位置は、前記キャビティを構成する壁面から離れるように位置設定されたので、前記キャビティ内の前記ベース上において前記ワイヤを接続する前記電極パッドの領域を確保することが可能となる。このため、前記集積回路素子を前記ベース(前記電極パッド)にワイヤボンディングする際にボンディングツール(キャピラリー)を用いるが、前記ベース上においてこのボンディングツールを挿入する領域が確保され、前記集積回路素子を前記電極パッドにワイヤボンディングする際の信頼性が高まる。この構成は、特に、前記キャビティ内の前記ベースの平面視同一面上であって同一高さの位置に前記圧電振動片と前記集積回路素子とが配置された場合に有効である。   In this case, in addition to the above-described operation and effect, a cavity that is an arrangement region for arranging the plurality of electronic component elements is formed inside the main body casing, and for electrically connecting the integrated circuit elements. The position of the electrode pad that connects the wire in the cavity is set so as to be away from the wall surface that constitutes the cavity, and thus the electrode pad that connects the wire on the base in the cavity. An area can be secured. For this reason, a bonding tool (capillary) is used when wire bonding the integrated circuit element to the base (electrode pad). A region for inserting the bonding tool is secured on the base, and the integrated circuit element is Reliability in wire bonding to the electrode pad is increased. This configuration is particularly effective when the piezoelectric vibrating reed and the integrated circuit element are arranged at the same height on the same plane in plan view of the base in the cavity.
前記構成において、前記複数の電子部品素子は、バンプを介して前記ベースに少なくとも機械的に接合されてもよい。   In the above configuration, the plurality of electronic component elements may be at least mechanically joined to the base via bumps.
この場合、上述の作用効果に加えて、前記複数の電子部品素子は、バンプを介して前記ベースに少なくとも機械的に接合されたので、当該圧電振動デバイスの小型化に好適である。すなわち、前記複数の電子部品素子を、導電性接着材を介して前記ベースに電気機械的に接合した場合と比較して、前記複数の電子部品素子と前記ベースとの接合領域を狭くすることができ、これらの接合領域の確保を容易とする。   In this case, in addition to the above-described effects, the plurality of electronic component elements are at least mechanically joined to the base via bumps, which is suitable for downsizing the piezoelectric vibration device. That is, compared with the case where the plurality of electronic component elements are electromechanically bonded to the base via a conductive adhesive, the bonding region between the plurality of electronic component elements and the base may be narrowed. This makes it easy to secure these joining regions.
本発明にかかる圧電振動デバイスおよびその製造方法によれば、圧電振動デバイスにおいて、圧電振動片に強励振をかける際の出力により、集積回路素子などの他の電子部品素子に悪影響を与えるのを抑制することが可能となる。   According to the piezoelectric vibrating device and the manufacturing method thereof according to the present invention, in the piezoelectric vibrating device, the output when the piezoelectric vibrating piece is strongly excited is prevented from adversely affecting other electronic component elements such as integrated circuit elements. It becomes possible to do.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施例では、圧電振動デバイスとして表面実装型水晶発振器(以下、水晶発振器という)に本発明を適用した場合を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the case where the present invention is applied to a surface-mount crystal oscillator (hereinafter referred to as a crystal oscillator) as a piezoelectric vibration device is shown.
本実施例にかかる表面実装型水晶発振器(図示省略)は、図1,2に示すように、2つの電子部品素子と、これら電子部品素子を配置して保持するベース2と、ベース2と接合してベース2に配置保持した電子部品素子を気密封止するための蓋(図示省略)と、含む構成とする。なお、本実施例では、電子部品素子として、水晶振動片4(本発明でいう圧電振動片)と、ICチップ5(本発明でいう集積回路素子)とを用いる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the surface-mount type crystal oscillator (not shown) according to the present embodiment includes two electronic component elements, a base 2 on which these electronic component elements are arranged and held, and a base 2 and a joint. Thus, the electronic component element arranged and held on the base 2 is configured to include a lid (not shown) for hermetically sealing. In this embodiment, a quartz crystal vibrating piece 4 (piezoelectric vibrating piece referred to in the present invention) and an IC chip 5 (integrated circuit element referred to in the present invention) are used as electronic component elements.
この水晶発振器では、ベース2と蓋とが接合されて本体筐体(図示省略)が成形され、本体筐体の内部のベース2上に水晶振動片4とICチップ5とが配される。またこの時、本体筐体の内部に水晶振動片4とICチップ5とを配するための配置領域であるキャビティ6(内部空間)が形成される。このキャビティ6は、蓋とベース2により気密封止されたベース2の内部空間である。また、キャビティ6には、底面部61とこの底面部61より上層となる段部62が設けられ、水晶振動片4は段部62上に配され、ICチップ5は底面部61(実質は底面部61に形成された凹部内底面)上に配されている。   In this crystal oscillator, the base 2 and the lid are joined to form a main body casing (not shown), and the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are arranged on the base 2 inside the main body casing. At this time, a cavity 6 (internal space) that is an arrangement region for arranging the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 is formed inside the main body casing. The cavity 6 is an internal space of the base 2 hermetically sealed by the lid and the base 2. Further, the cavity 6 is provided with a bottom surface portion 61 and a step portion 62 that is an upper layer than the bottom surface portion 61, the crystal vibrating piece 4 is disposed on the step portion 62, and the IC chip 5 has a bottom surface portion 61 (substantially a bottom surface). On the bottom surface of the recess formed in the portion 61.
次に、この水晶発振器の各構成について説明する。   Next, each configuration of the crystal oscillator will be described.
水晶振動片4は、図1に示すように、ATカットの水晶片(図示省略)からなり、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形されている。この水晶振動片4の両主面41,42には、それぞれ励振電極43と、これらの励振電極43を外部電極(図1では電極パッド81)と電気的に接続するための接続電極44と、励振電極43を接続電極に引き出すための引出電極45とが形成されている。そして、水晶振動片4は、導電性接着剤31(本発明でいう導電性接合材)を用いてベース2(キャビティ6の段部62)に形成された複数の電極パッド81に電気機械的に接合されている。なお、励振電極43,接続電極44,および引出電極45は、真空蒸着法やスパッタリング法により形成され、例えば、水晶振動板側からクロム、金の順に、あるいはクロム、金、クロムの順に、あるいはクロム、銀、クロムの順に積層して形成されている。なお、本実施例で用いる導電性接着剤31は、硬化温度が180度程度の導電性シリコーン系樹脂が用いられている。また、導電性接合材として導電性シリコーン系樹脂に限定されるものではなく、導電性ウレタン系樹脂などの他の樹脂であってもよく、また、金などの金属バンプであってもよい。具体的に、導電性接着剤31の硬化温度もしくはベース2の電極パッド81に水晶振動片4を接合する際のキャビティ6内の接合雰囲気は、下記する高硬化性接合材(ICチップ5の記載内容参照)の硬化温度に対して略同じ温度以下の温度に設定されている。例えば、高硬化性接合材として硬化温度が290度程度のポリイミド系樹脂を使用する場合、導電性接着剤31として、同じ290度程度の硬化温度のポリイミド系樹脂を用いるか、180度程度とより硬化温度の低い導電性シリコーン系樹脂を使用したり、150度程度のキャビティ6内の接合雰囲気となる金などの金属バンプを用いるとよい。   As shown in FIG. 1, the crystal vibrating piece 4 is made of an AT-cut crystal piece (not shown), and is formed into a single rectangular parallelepiped on a rectangular plan view. Both main surfaces 41, 42 of the quartz crystal vibrating piece 4 are respectively provided with excitation electrodes 43, connection electrodes 44 for electrically connecting these excitation electrodes 43 to external electrodes (electrode pads 81 in FIG. 1), An extraction electrode 45 for extracting the excitation electrode 43 to the connection electrode is formed. Then, the quartz crystal vibrating piece 4 is electromechanically attached to the plurality of electrode pads 81 formed on the base 2 (the stepped portion 62 of the cavity 6) using the conductive adhesive 31 (the conductive bonding material referred to in the present invention). It is joined. The excitation electrode 43, the connection electrode 44, and the extraction electrode 45 are formed by a vacuum evaporation method or a sputtering method. For example, from the quartz diaphragm side in the order of chromium and gold, or in the order of chromium, gold, and chromium, or chromium , Silver, and chromium are laminated in this order. The conductive adhesive 31 used in this embodiment is made of a conductive silicone resin having a curing temperature of about 180 degrees. Further, the conductive bonding material is not limited to the conductive silicone resin, and may be another resin such as a conductive urethane resin, or may be a metal bump such as gold. Specifically, the curing temperature of the conductive adhesive 31 or the bonding atmosphere in the cavity 6 when the crystal vibrating piece 4 is bonded to the electrode pad 81 of the base 2 is the following highly curable bonding material (description of the IC chip 5). The temperature is set to substantially the same temperature or lower than the curing temperature (see contents). For example, when a polyimide resin having a curing temperature of about 290 degrees is used as the highly curable bonding material, the same polyimide resin having a curing temperature of about 290 degrees is used as the conductive adhesive 31, or about 180 degrees. It is preferable to use a conductive silicone resin having a low curing temperature or a metal bump such as gold that provides a bonding atmosphere in the cavity 6 at about 150 degrees.
ICチップ5は、図1に示すように、水晶振動片4とともに発振回路を構成する1チップ集積回路素子であり、接続端子51が複数形成されている。本実施例では、ICチップ5にベアチップを採用している。ICチップ5は、高硬化性接合材によりベース2(キャビティ6)に機械的に接合される。なお、本実施例では、高硬化性接合材として硬化温度が290度程度のポリイミド系樹脂を用いている。また、高硬化性接合材としてポリイミド系樹脂が好ましいがポリイミド系樹脂に限定されるものではなく、エポキシ系樹脂(銀ペースト)であってもよい。そして、ICチップ5の複数の接続端子51は、ワイヤ32を用いて電極パッド81に電気的に接続されている。なお、図1では、2つの接続端子51についてワイヤ32を用いて電極パッド81に電気的に接続されている例を示し、他の接続端子51の電気的接続に関して図示を省略している。また、図1において省略したワイヤ32による電極パッド81への他の接続端子51の電気的接続は、水晶振動片4とICチップ5との導通状態の有無にかかわらず行ってもよく、例えば、水晶振動片4とICチップ5とを導通状態とする前に、ワイヤ32によりICチップ5の他の接続端子51が電極パッド81に電気的に接続されてもよい。また、ワイヤ32は、図1に示すように、キャビティ6内のベース2の平面視上において露出されている。   As shown in FIG. 1, the IC chip 5 is a one-chip integrated circuit element that forms an oscillation circuit together with the crystal vibrating piece 4, and a plurality of connection terminals 51 are formed. In this embodiment, a bare chip is adopted as the IC chip 5. The IC chip 5 is mechanically bonded to the base 2 (cavity 6) with a highly curable bonding material. In this embodiment, a polyimide resin having a curing temperature of about 290 degrees is used as the highly curable bonding material. Moreover, although a polyimide resin is preferable as the highly curable bonding material, the resin is not limited to the polyimide resin, and may be an epoxy resin (silver paste). The plurality of connection terminals 51 of the IC chip 5 are electrically connected to the electrode pads 81 using the wires 32. FIG. 1 shows an example in which the two connection terminals 51 are electrically connected to the electrode pads 81 using the wires 32, and the illustration of the electrical connection of the other connection terminals 51 is omitted. Further, the electrical connection of the other connection terminal 51 to the electrode pad 81 by the wire 32 omitted in FIG. 1 may be performed regardless of whether or not the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are in a conductive state. The other connection terminals 51 of the IC chip 5 may be electrically connected to the electrode pads 81 by the wires 32 before the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are brought into conduction. Further, as shown in FIG. 1, the wire 32 is exposed in the plan view of the base 2 in the cavity 6.
ベース2は、アルミナ等のセラミックとタングステン等の導電材料を適宜積層した構成からなる。このベース2は、図1,2に示すように、箱状体に形成され、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、所定形状からなる導電材料および中空を有するセラミック材料を2層積層して断面視略凹状に一体的に焼成されている。また、中空を有するセラミック材料は、平面視矩形状の一枚板のセラミック材料の表面外周に沿って成形されている。この中空を有するセラミック材料の上面は、蓋との接合領域21であり、この接合領域21には、蓋と接合するためのメタライズ層(図示省略)が設けられている。   The base 2 has a configuration in which a ceramic such as alumina and a conductive material such as tungsten are appropriately laminated. As shown in FIGS. 1 and 2, the base 2 is formed in a box-like body, and a conductive material having a predetermined shape and a ceramic material having a hollow shape are formed on a single rectangular plate in a plan view made of a ceramic material. The layers are laminated and fired integrally in a substantially concave shape in cross section. Moreover, the ceramic material which has a hollow is shape | molded along the outer periphery of the surface of the ceramic material of the single plate rectangular shape planar view. The upper surface of the hollow ceramic material is a bonding area 21 with the lid, and a metallized layer (not shown) for bonding with the lid is provided in the bonding area 21.
また、図1,2に示すように、ベース2の平面視外周には、その一つの長辺22に3つのキャスタレーション7が形成され、その一つの短辺23に2つのキャスタレーション7が形成され、及びその四隅にキャスタレーション7が形成されている。また、本実施例では、ベースの長辺22および短辺23に、それぞれキャスタレーション7がキャビティ6を挟んで対向して形成されている。また、キャスタレーション7は、ベース2の半円弧状の切り欠き(半円弧状の凹部)が本体筐体の表面から裏面にかけて形成されている。なお、このキャスタレーションには電極パターン8が形成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, on the outer periphery of the base 2 in plan view, three castellations 7 are formed on one long side 22 and two castellations 7 are formed on one short side 23 thereof. The castellations 7 are formed at the four corners. In this embodiment, the castellations 7 are formed on the long side 22 and the short side 23 of the base so as to face each other with the cavity 6 interposed therebetween. Further, the castellation 7 is formed with a semicircular arc-shaped notch (a semicircular arc-shaped recess) of the base 2 from the front surface to the back surface of the main body housing. An electrode pattern 8 is formed on this castellation.
また、図1に示すように、ベース2の表面24(キャビティ6の底面部61)には、ICチップ5の接続端子51と、外部(外部部品や外部機器)の電極とを電気的に接続するための複数の電極パターン8が形成されている。また、ベース2の表面24(キャビティ6の段部62)には、水晶振動片4の接続電極44と、外部(外部部品や外部機器)の電極とを電気的に接続するための複数の電極パターン8が形成されている。また、図2に示すように、ベース2の裏面25には、外部(外部部品や外部機器)の電極との接続(接合)の外部端子となる複数の端子電極9が形成されている。   As shown in FIG. 1, the connection terminal 51 of the IC chip 5 and an external (external component or external device) electrode are electrically connected to the surface 24 of the base 2 (the bottom surface 61 of the cavity 6). A plurality of electrode patterns 8 for this purpose are formed. A plurality of electrodes for electrically connecting the connection electrode 44 of the quartz crystal vibrating piece 4 and an external (external component or external device) electrode to the surface 24 of the base 2 (the stepped portion 62 of the cavity 6). A pattern 8 is formed. As shown in FIG. 2, a plurality of terminal electrodes 9 are formed on the back surface 25 of the base 2 and serve as external terminals for connection (bonding) with external (external parts or external devices) electrodes.
電極パターン8は、水晶振動片4およびICチップ5と少なくとも電気的に接続するための電極パッド81と、これら電極パッド81をそれぞれに対応したベース2の裏面25に形成される端子電極9に引き出すための引回電極82とから構成されている。複数の電極パターン8は、キャビティ6内からキャスタレーション7を介してベース2の裏面25に引き出され、水晶振動片4およびICチップ5(主にICチップ5)は端子電極9から外部(外部部品や外部機器)と接続(接合)される。なお、本実施例では、図1に示すように、電極パターン8(少なくとも引回電極82の一部)が、キャビティ6内の平面視上において露出形成されている。なお、本実施例でいう電極パターン8には、少なくとも、Gnd用電極パターンと、出力用電極パターンと、OE(Output Enable)用電極パターンと、VDD用電極パターンと、水晶測定端子用電極パターン(水晶検査端子用電極パターンも含む)等があり、それぞれ対応した端子電極9に接続されている。なお、端子電極のうち水晶測定端子についてはキャスタレーション7において外部機器(検査機器)と接続されるように設定してもよい。また、キャビティ6内でのICチップ5の電気的接続を行うためのワイヤ32を接続する電極パッド81の位置は、図1に示すように、キャビティ6を構成する壁面63から離れるように位置設定されている。なお、ここでいうワイヤ32を接続する電極パッド81の位置は、キャビティ6の壁面63(底面部61と連続する壁面63や段部62と連続する壁面63など)に接しないワイヤボンディングできる領域を確保できればよい。この図1に示すワイヤ32を接続する電極パッド81の位置は、壁面63に対してICチップ5近傍に設定されている。 The electrode pattern 8 is drawn out to the electrode pads 81 for at least electrical connection with the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 and to the terminal electrodes 9 formed on the back surface 25 of the base 2 corresponding to the electrode pads 81, respectively. And a routing electrode 82 for the purpose. The plurality of electrode patterns 8 are drawn from the cavity 6 through the castellation 7 to the back surface 25 of the base 2, and the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 (mainly IC chip 5) are externally connected from the terminal electrodes 9 (external parts). And external devices). In this embodiment, as shown in FIG. 1, the electrode pattern 8 (at least a part of the routing electrode 82) is exposed and formed in plan view in the cavity 6. The electrode pattern 8 in this embodiment includes at least a Gnd electrode pattern, an output electrode pattern, an OE (Output Enable) electrode pattern, a V DD electrode pattern, and a crystal measurement terminal electrode pattern. (Including an electrode pattern for a crystal inspection terminal) and the like, which are connected to the corresponding terminal electrodes 9 respectively. Note that the crystal measurement terminal of the terminal electrodes may be set to be connected to an external device (inspection device) in the castellation 7. Further, the position of the electrode pad 81 for connecting the wire 32 for electrical connection of the IC chip 5 in the cavity 6 is set so as to be away from the wall surface 63 constituting the cavity 6 as shown in FIG. Has been. The position of the electrode pad 81 to which the wire 32 is connected here is a region where the wire bonding can be performed without contacting the wall surface 63 of the cavity 6 (such as the wall surface 63 continuous with the bottom surface portion 61 or the wall surface 63 continuous with the step portion 62). It only needs to be secured. The position of the electrode pad 81 connecting the wire 32 shown in FIG. 1 is set in the vicinity of the IC chip 5 with respect to the wall surface 63.
蓋は、金属材料からなり、平面視矩形状の一枚板に成形されている。この蓋は、下面にろう材(図示省略)が形成されており、直接的シーム溶接やビーム溶接等の手法によりベース2に接合されて、蓋とベース2とによる水晶発振器の本体筐体が成形される。具体的に、蓋は、コバールからなるコア材に金属層としての金属ろう材が形成された構成であり、より詳しくは、例えば上面からニッケル層、コバールコア材、銅層、銀ろう層の順の多層構成である。ここでいう銀ろう層がベース2のメタライズ層と接合される。また、銀ろう層の一部がベース2のメタライズ層と接合するための溶接領域とされ、この溶接領域は蓋の平面視外周端部に沿って設定されている。蓋の平面視外形はベース2の外形とほぼ同じであるか、若干小さい構成となっている。   The lid is made of a metal material and formed into a single plate having a rectangular shape in plan view. This lid has a brazing material (not shown) formed on the lower surface, and is joined to the base 2 by a technique such as direct seam welding or beam welding to form a main body of the crystal oscillator by the lid and the base 2. Is done. Specifically, the lid has a structure in which a metal brazing material as a metal layer is formed on a core material made of Kovar. More specifically, for example, a nickel layer, a Kovar core material, a copper layer, and a silver brazing layer are arranged in this order from the upper surface. It has a multilayer structure. The silver brazing layer here is joined to the metallized layer of the base 2. Further, a part of the silver brazing layer is a welding region for joining to the metallized layer of the base 2, and this welding region is set along the outer peripheral end of the lid in plan view. The outer shape of the lid in plan view is substantially the same as or slightly smaller than the outer shape of the base 2.
上記した構成要件を含んだ水晶発振器では、ベース2のキャビティ6にICチップ5および水晶振動片4を配してそれぞれ上記したように電気機械的に接合し、これらICチップ5および水晶振動片4を蓋にて被覆し、ベース2のメタライズ層と蓋の銀ろう層の一部とを溶融硬化させて接合させ、キャビティ6内のICチップ5および水晶振動片4の気密封止を行う。また、この水晶発振器では、図1に示すように、キャビティ6内のベース2の平面視上において、ワイヤ32を露出した状態で水晶振動片4とICチップ5とが重ね合われている。具体的に、キャビティ6内のベース2の平面視上において水晶振動片4によってICチップ5の一部が覆われた状態となっている。   In the crystal oscillator including the above-described constituent elements, the IC chip 5 and the crystal vibrating piece 4 are arranged in the cavity 6 of the base 2 and are electromechanically joined as described above. Is covered with a lid, and the metallized layer of the base 2 and a part of the silver brazing layer of the lid are melt-cured and bonded together, and the IC chip 5 and the crystal vibrating piece 4 in the cavity 6 are hermetically sealed. Further, in this crystal oscillator, as shown in FIG. 1, the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are overlapped with the wire 32 exposed in a plan view of the base 2 in the cavity 6. Specifically, a part of the IC chip 5 is covered with the crystal vibrating piece 4 in a plan view of the base 2 in the cavity 6.
なお、本実施例では、封止用の金属リングを用いずに直接的シーム溶接による気密封止(直接的シーム封止)を行っており、蓋の長辺31と短辺32に沿ってシームローラ(図示省略)を走査させることで、蓋に形成された銀ろう層の一部とベース2のメタライズ層を接合して水晶発振器を製造する。   In this embodiment, hermetic sealing by direct seam welding (direct seam sealing) is performed without using a metal ring for sealing, and the seam roller is along the long side 31 and the short side 32 of the lid. By scanning (not shown), a part of the silver brazing layer formed on the lid and the metallized layer of the base 2 are joined to manufacture a crystal oscillator.
次に、上記した水晶発振器の製造について、図1を用いて説明する。   Next, the manufacture of the above-described crystal oscillator will be described with reference to FIG.
まず、ベース2のキャビティ6内にICチップ5を配し、ICチップ5を高硬化性接合材によりキャビティ6に機械的に接合する。なお、本実施例では、高硬化性接合材として硬化温度が290度程度のポリイミド系樹脂を用いている。また、高硬化性接合材としてポリイミド系樹脂が好ましいがポリイミド系樹脂に限定されるものではなく、上記したようにエポキシ系樹脂であってもよい。また、この段階において、ICチップ5の一部の接続端子51と電極パッド81とを電気的に接続してもよい。しかしながら、この段階におけるICチップ5の一部の接続端子51と電極パッド81との接続状態は、非導通状態となっている。ここでいう非導通状態とは、水晶振動片4からICチップ5への入出力回路が成立していない状態のことをいう。   First, the IC chip 5 is arranged in the cavity 6 of the base 2, and the IC chip 5 is mechanically bonded to the cavity 6 with a highly curable bonding material. In this embodiment, a polyimide resin having a curing temperature of about 290 degrees is used as the highly curable bonding material. Moreover, although a polyimide resin is preferable as the highly curable bonding material, it is not limited to the polyimide resin, and may be an epoxy resin as described above. At this stage, some of the connection terminals 51 of the IC chip 5 and the electrode pads 81 may be electrically connected. However, the connection state between some of the connection terminals 51 of the IC chip 5 and the electrode pads 81 at this stage is a non-conduction state. The non-conducting state here means a state in which an input / output circuit from the crystal vibrating piece 4 to the IC chip 5 is not established.
ICチップ5の機械的接合を終えた後に、ベース2のキャビティ6内の段部62上に水晶振動片4を配する。段部62に配した水晶振動片4を導電性接着剤31を用いて段部62に形成された複数の電極パッド81に電気機械的に接合する。すなわち、ベース2の電極パッド81と水晶振動片4の励振電極43とを電気的に接続して導通状態とする。ここでいう導通状態とは、水晶振動片4の入出力回路が成立している状態のことをいう。   After the mechanical bonding of the IC chip 5 is finished, the crystal vibrating piece 4 is arranged on the stepped portion 62 in the cavity 6 of the base 2. The crystal vibrating piece 4 disposed on the step portion 62 is electromechanically joined to the plurality of electrode pads 81 formed on the step portion 62 using the conductive adhesive 31. That is, the electrode pad 81 of the base 2 and the excitation electrode 43 of the crystal vibrating piece 4 are electrically connected to make a conductive state. The conduction state here means a state where the input / output circuit of the crystal vibrating piece 4 is established.
水晶振動片4の電気機械的接合を終えた後に、水晶振動片4単体に強励振をかける(本発明でいう圧電振動片に強励振をかける工程)。   After the electromechanical joining of the crystal vibrating piece 4 is finished, strong excitation is applied to the crystal vibrating piece 4 alone (step of applying strong excitation to the piezoelectric vibrating piece in the present invention).
水晶振動片4に強励振をかけた後に、ワイヤ32を用いてICチップ5の接続端子51と電極パッド81と電気的に接続する(ワイヤボンディングする)。すなわち、ベース2の電極パッド81とICチップ5の接続端子51とをワイヤ32を用いて電気的に接続して導通状態とする。ここでいう導通状態とは、水晶振動片4からICチップ5への入出力回路が成立している状態のことをいう。   After strong excitation is applied to the crystal vibrating piece 4, the connection terminal 51 of the IC chip 5 and the electrode pad 81 are electrically connected (wire bonding) using the wire 32. That is, the electrode pad 81 of the base 2 and the connection terminal 51 of the IC chip 5 are electrically connected using the wire 32 to make a conductive state. The conduction state here means a state in which an input / output circuit from the crystal vibrating piece 4 to the IC chip 5 is established.
水晶振動片4とICチップ5とのベース2のキャビティ6への電気機械的接合を終えた後に、水晶振動片4をミーリングして水晶振動片4の周波数調整を行う。   After the electromechanical joining of the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 to the cavity 6 of the base 2 is finished, the crystal vibrating piece 4 is milled to adjust the frequency of the crystal vibrating piece 4.
水晶振動片4へのミーリングによる周波数調整を終えた後に、水晶振動片4をアニールして加熱成形による歪みを除去する。   After the frequency adjustment by milling to the crystal vibrating piece 4 is finished, the crystal vibrating piece 4 is annealed to remove distortion caused by heat forming.
水晶振動片4のアニールを終えた後に、ベース2の開口に蓋を配して水晶振動片4とICチップ5とを蓋にて被覆する。そして、直接的シーム溶接によってベース2のメタライズ層と蓋の銀ろう層の一部とを溶融硬化させて接合させ、キャビティ6内のICチップ5および水晶振動片4の気密封止を行う。   After the annealing of the crystal vibrating piece 4 is finished, a lid is disposed on the opening of the base 2 to cover the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 with the lid. Then, the metallized layer of the base 2 and a part of the silver brazing layer of the lid are melt-cured and joined by direct seam welding, and the IC chip 5 and the crystal vibrating piece 4 in the cavity 6 are hermetically sealed.
直接的シーム溶接によってベース2と蓋との接合により水晶振動片4とICチップ5との気密封止を行なった後に、当該水晶発振器の特性を測定して水晶発振器を製造する。具体的に、当該水晶発振器の特性の測定では、水晶振動片4の周波数や直列共振抵抗値のレベル変動を測定し、水晶発振器の良品を判定する。   After the crystal resonator element 4 and the IC chip 5 are hermetically sealed by joining the base 2 and the lid by direct seam welding, the characteristics of the crystal oscillator are measured to manufacture the crystal oscillator. Specifically, in the measurement of the characteristics of the crystal oscillator, the frequency variation of the crystal resonator element 4 and the level fluctuation of the series resonance resistance value are measured, and a non-defective crystal oscillator is determined.
上記したように、本実施例にかかる水晶発振器の製造方法によれば、ベース2の電極パッド81と水晶振動片4の励振電極43とを電気的に接続して導通状態とするとともに、ベース2の電極パッド81とICチップ5の接続端子51とを非導通状態として、水晶振動片4に強励振(オーバードライブ)をかける工程を行い、水晶振動片4に強励振をかける工程後に、ベース2の電極パッド81とICチップ5の接続端子51とをワイヤ32を用いて電気的に接続して(ワイヤボンディング)導通状態とするので、水晶振動片4に強励振をかける際の出力により他の電子部品素子(本実施例ではICチップ5)に悪影響を与えるのを抑制することができる。本実施例では、水晶振動片4の強励振を行なう場合、水晶振動片4に強励振をかけた後にICチップ5を導通状態とするので、水晶振動片4に強励振をかける出力がICチップ5に伝わることはなく、水晶振動片4に強励振をかける出力によりICチップ5が破壊するのを抑制することができる。   As described above, according to the manufacturing method of the crystal oscillator according to the present embodiment, the electrode pad 81 of the base 2 and the excitation electrode 43 of the crystal vibrating piece 4 are electrically connected to be in a conductive state, and the base 2 The electrode pad 81 and the connection terminal 51 of the IC chip 5 are made non-conductive, and a step of applying strong excitation (overdrive) to the crystal vibrating piece 4 is performed. After the step of applying strong excitation to the crystal vibrating piece 4, the base 2 Since the electrode pad 81 and the connection terminal 51 of the IC chip 5 are electrically connected using the wire 32 (wire bonding) to be in a conductive state, other outputs are generated by applying strong excitation to the crystal vibrating piece 4. An adverse effect on the electronic component element (in this embodiment, the IC chip 5) can be suppressed. In this embodiment, when the crystal resonator element 4 is strongly excited, the IC chip 5 is brought into a conductive state after the crystal resonator element 4 is strongly excited. Therefore, the output for applying strong excitation to the crystal resonator element 4 is the IC chip. It is possible to prevent the IC chip 5 from being broken by the output that applies strong excitation to the crystal vibrating piece 4.
具体的に、本実施例の場合、水晶振動片4に強励振をかけると、水晶振動片4の両主面41,42などの表面に付する異物が外れ、水晶振動片4の歪みを抑えて励振レベルによる周波数の変動や、周波数調整工程(ミーリングなど)による周波数のシフトの変動を抑えることができる。   Specifically, in the case of the present embodiment, when strong excitation is applied to the crystal vibrating piece 4, foreign matters attached to the surfaces such as both main surfaces 41 and 42 of the crystal vibrating piece 4 are removed, and distortion of the crystal vibrating piece 4 is suppressed. Thus, fluctuations in frequency due to the excitation level and fluctuations in frequency shift due to frequency adjustment processes (such as milling) can be suppressed.
また、ベース2にICチップ5を硬い高硬化性接合材31により機械的接合を行なっているので、ベース2の電極パッド81にICチップ5をより安定した状態でワイヤボンディングすることができる。   In addition, since the IC chip 5 is mechanically bonded to the base 2 with the hard and highly curable bonding material 31, the IC chip 5 can be bonded to the electrode pad 81 of the base 2 in a more stable state.
また、高硬化性接合材を先に接合(硬化)させ、後工程で接合(硬化)する導電性接着剤31の硬化温度もしくはベース2の電極パッド81に水晶振動片4を接合する際のキャビティ6内の接合雰囲気は、高硬化性接合材の硬化温度に対して略同じ温度以下の温度に設定されるので、本実施例にかかる水晶発振器の製造において発生する不要なガスを極力抑えて水晶振動片4やICチップ5への不具合をなくすとともに、水晶振動片4の接合の信頼性を確保することができる。   Also, a cavity when the crystal oscillating piece 4 is bonded to the electrode pad 81 of the base 2 or the curing temperature of the conductive adhesive 31 that is bonded (cured) in advance and bonded (cured) in a later process. 6 is set to a temperature that is substantially equal to or lower than the curing temperature of the highly curable bonding material. Therefore, the unnecessary gas generated in the manufacture of the crystal oscillator according to the present embodiment is suppressed as much as possible. In addition to eliminating problems with the resonator element 4 and the IC chip 5, it is possible to ensure the reliability of bonding of the crystal resonator element 4.
また、ベース2の電極パッド81に、水晶振動片4の励振電極43およびICチップ5の接続端子51を電気的に接続して導通状態とした後に、ベース2に蓋を接合して本体筐体の内部のベース2に配置した水晶振動片4とICチップ5とを気密封止するので、気密封止前にICチップ5への影響を気にせずに水晶振動片4に強励振をかけることができる。これに対して、従来の技術では、水晶振動片4とICチップ5とを全て導通状態として本体筐体の内部に水晶振動片4とICチップ5とを気密封止し、その後に水晶振動片4とICチップ5とのすべての特性を測定しており、水晶振動片4に強励振をかけることはできない。   In addition, after electrically connecting the excitation electrode 43 of the crystal vibrating piece 4 and the connection terminal 51 of the IC chip 5 to the electrode pad 81 of the base 2 to make it conductive, the lid is joined to the base 2 and the main body housing Since the quartz crystal resonator element 4 and the IC chip 5 disposed on the base 2 inside the casing are hermetically sealed, strong excitation is applied to the quartz crystal oscillator piece 4 without worrying about the influence on the IC chip 5 before the hermetic sealing. Can do. On the other hand, in the prior art, the quartz crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are all in a conductive state, and the quartz crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are hermetically sealed inside the main body housing. 4 and all the characteristics of the IC chip 5 are measured, and the crystal vibrating piece 4 cannot be strongly excited.
具体的に、本実施例の場合、水晶振動片4に強励振をかけると、水晶振動片4の両主面などの表面に付する異物が外れ、水晶振動片4の歪みを抑えて励振レベルによる周波数の変動や、周波数調整工程(ミーリングなど)による周波数のシフトの変動を抑えることができる。これに対して、外部から水晶振動片単体の特性の測定を行うために、本体筐体に水晶振動片4単体と独立して接続(接合)された外部端子(ICチップ5とは電気的に接続されていない外部端子)が形成され、水晶振動片4とICチップ5とを全て導通状態として本体筐体の内部に水晶振動片4とICチップ5とを気密封止し、その後に水晶振動片4とICチップ5とのすべての特性を測定する場合、水晶振動片4に強励振をかけると、水晶振動片4の両主面などの表面に付する異物が外れるが、この異物が本体筐体の内部のベース2などに再付着(異物がベース2上に落ちるなど)して当該水晶発振器の特性に悪影響を与える。   Specifically, in the case of the present embodiment, when strong excitation is applied to the crystal vibrating piece 4, foreign matters attached to the surfaces such as both main surfaces of the crystal vibrating piece 4 come off, and the excitation level is suppressed by suppressing distortion of the crystal vibrating piece 4. Fluctuations in frequency due to, and fluctuations in frequency shift due to frequency adjustment processes (such as milling) can be suppressed. On the other hand, in order to measure the characteristics of the crystal vibrating piece alone from the outside, external terminals (electrically connected to the IC chip 5) connected (bonded) to the main body housing independently of the crystal vibrating piece 4 alone. External terminals are not connected), the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are all in a conductive state, and the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are hermetically sealed inside the main body housing. When all the characteristics of the piece 4 and the IC chip 5 are measured, if a strong excitation is applied to the crystal vibrating piece 4, foreign matters attached to the surfaces such as both main surfaces of the crystal vibrating piece 4 come off. Reattaching to the base 2 or the like inside the casing (foreign matter falls on the base 2 or the like) adversely affects the characteristics of the crystal oscillator.
また、上記したように、本実施例にかかる水晶発振器によれば、上記した水晶発振器の製造方法による作用効果と同様の作用効果を有する。さらに、本実施例にかかる水晶発振器によれば、上記した水晶発振器の製造方法によって製造されているので、水晶振動片4とICチップ5との接続状態を遮断して水晶振動片4に強励振をかけるために新たに端子電極および電極パターン8(端子電極9と電極パッド81をつなぐパターン)を本体筐体に形成する必要がなく、製造コストの抑制および電極パターン設計の簡略化を図ることができる。特に電極パターン8の設計の簡略化を行うことは当該水晶発振器の小型化を図るために好適である。また、本実施例にかかる水晶発振器によれば、水晶振動片4に強励振をかけるために別途特別な端子を設ける必要がないため、本体筐体の構成の簡略化を図ることができる。   Further, as described above, according to the crystal oscillator according to the present embodiment, the same function and effect as those of the crystal oscillator manufacturing method described above are obtained. Furthermore, since the crystal oscillator according to the present embodiment is manufactured by the above-described method for manufacturing a crystal oscillator, the connection state between the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 is cut off and the crystal vibrating piece 4 is strongly excited. Therefore, there is no need to newly form terminal electrodes and electrode patterns 8 (patterns connecting the terminal electrodes 9 and the electrode pads 81) on the main body housing, thereby reducing manufacturing costs and simplifying electrode pattern design. it can. In particular, simplifying the design of the electrode pattern 8 is suitable for reducing the size of the crystal oscillator. Further, according to the crystal oscillator according to the present embodiment, since it is not necessary to provide a special terminal separately for applying strong excitation to the crystal vibrating piece 4, the configuration of the main body housing can be simplified.
また、ベース2にICチップ5を高硬化性接合材(本実施例では硬化温度が290度程度のポリイミド系樹脂)により機械的接合を行い、ベース2へのICチップ5の機械的接合後に、ベース2の電極パッド81に水晶振動片4を導電性接合材(本実施例では硬化温度が240度の導電性シリコーン系樹脂)により電気機械的接合を行い、ベース2の電極パッド81への水晶振動片4の電気機械的接合後に、水晶振動片4に強励振をかける工程を行い、水晶振動片4に強励振をかける工程後に、ベース2の電極パッド81とICチップ5の接続端子51とをワイヤ32を用いて電気的に接続するので、ベース2の電極パッド81にICチップ5をワイヤボンディングするためにはポリイミド系樹脂などの硬い高硬化性接合材を用いる必要がある。ポリイミド系樹脂などの硬い高硬化性接合材は硬化温度がシリコーン樹脂などの耐衝撃性の優れた接合材より高いので先に硬化させることができ、水晶発振器の製造において発生する不要なガスを極力抑えて水晶振動片4やICチップ5への不具合をなくすとともに、水晶振動片4の接合の信頼性を確保することができる。   Further, the IC chip 5 is mechanically bonded to the base 2 with a highly curable bonding material (polyimide resin having a curing temperature of about 290 degrees in this embodiment), and after the IC chip 5 is mechanically bonded to the base 2, The crystal vibrating piece 4 is electromechanically bonded to the electrode pad 81 of the base 2 with a conductive bonding material (in this embodiment, a conductive silicone resin having a curing temperature of 240 degrees), and the crystal is bonded to the electrode pad 81 of the base 2. After the electromechanical joining of the resonator element 4, a step of applying strong excitation to the crystal resonator element 4 is performed, and after the step of applying strong excitation to the crystal resonator element 4, the electrode pads 81 of the base 2 and the connection terminals 51 of the IC chip 5 Is electrically connected using the wire 32, and in order to wire bond the IC chip 5 to the electrode pad 81 of the base 2, it is necessary to use a hard and highly curable bonding material such as polyimide resin. . Hard and hard-curing bonding materials such as polyimide resins have a higher curing temperature than bonding materials with excellent impact resistance such as silicone resins, so they can be cured first, and unnecessary gas generated in the manufacture of crystal oscillators is minimized. It is possible to suppress the defects to the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 and to ensure the reliability of the bonding of the crystal vibrating piece 4.
また、本体筐体の内部に水晶振動片4とICチップ5とを配するためのキャビティ6が形成され、キャビティ6には、底面部61とこの底面部61より上層となる段部62が設けられ、水晶振動片4は段部62上に配され、ICチップ5は底面部61上に配されるので、キャビティ6の同一高さの位置(例えば底面部61のみ)に水晶振動片4とICチップ5とが配された場合と比較して、水晶振動片4とICチップ5とはそれぞれ互いに他の位相ノイズ(輻射ノイズ)を考慮しないで電極パターン8の設計を行うことが可能となり、電極パターン8の設計の簡略化を図ることができる。   Further, a cavity 6 for arranging the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 is formed inside the main body casing, and the cavity 6 is provided with a bottom surface portion 61 and a step portion 62 that is an upper layer than the bottom surface portion 61. Since the crystal vibrating piece 4 is arranged on the step portion 62 and the IC chip 5 is arranged on the bottom surface portion 61, the crystal vibrating piece 4 and the crystal vibrating piece 4 are placed at the same height position of the cavity 6 (for example, only the bottom surface portion 61). Compared to the case where the IC chip 5 is arranged, the crystal resonator element 4 and the IC chip 5 can design the electrode pattern 8 without considering other phase noises (radiation noise), The design of the electrode pattern 8 can be simplified.
また、ワイヤ32は、キャビティ6内のベース2の平面視上において露出されたので、ベース2(電極パッド81)と水晶振動片4(励振電極43)とを電気的に接続して導通状態とした状態とし、水晶振動片4に強励振をかけた後に、ベース2(電極パッド81)とICチップ5(接続端子51)とをワイヤ32を用いて電気的に接続して導通状態とすることを容易に行うことができる。この構成は、特に、キャビティ6内のベース2の平面視においてICチップ5(ICチップ5の少なくとも一部)が水晶振動片4に隠れている場合に有効であり、キャビティ6内のベース2の平面視上において、ワイヤ32を露出した状態で水晶振動片4とICチップ5とを重ね合わせた状態とすることで当該水晶発振器の本体筐体の小型化を図ることができる。   Further, since the wire 32 is exposed in a plan view of the base 2 in the cavity 6, the base 2 (electrode pad 81) and the crystal vibrating piece 4 (excitation electrode 43) are electrically connected to be in a conductive state. After the crystal resonator element 4 is strongly excited, the base 2 (electrode pad 81) and the IC chip 5 (connection terminal 51) are electrically connected using the wire 32 to be in a conductive state. Can be easily performed. This configuration is particularly effective when the IC chip 5 (at least a part of the IC chip 5) is hidden by the crystal vibrating piece 4 in a plan view of the base 2 in the cavity 6. In plan view, the crystal resonator element 4 and the IC chip 5 are overlaid with the wire 32 exposed, so that the main body of the crystal oscillator can be downsized.
また、ICチップ5の電気的接続を行うためのキャビティ6内でのワイヤ32を接続する電極パッド81の位置は、キャビティ6を構成する壁面63から離れるように位置設定されたので、キャビティ6内のベース2上においてワイヤ32を接続する電極パッド81の領域を確保することができる。このため、ICチップ5をベース2(電極パッド81)にワイヤボンディングする際に図示しないボンディングツール(キャピラリー)を用いるが、ベース2上においてこのボンディングツールを挿入する領域が確保され、ICチップ5を電極パッド81にワイヤ接続する際の接合の信頼性が高まる。この構成は、特に、キャビティ6内のベース2の同一面(平面視)上であって同一高さの位置に水晶振動片4とICチップ5とが配置された場合に有効である。   Further, the position of the electrode pad 81 for connecting the wire 32 in the cavity 6 for electrical connection of the IC chip 5 is set so as to be away from the wall surface 63 constituting the cavity 6. A region of the electrode pad 81 to which the wire 32 is connected can be secured on the base 2. For this reason, a bonding tool (capillary) (not shown) is used when wire bonding the IC chip 5 to the base 2 (electrode pad 81). However, an area for inserting the bonding tool is secured on the base 2, and the IC chip 5 is mounted. The reliability of bonding at the time of wire connection to the electrode pad 81 is increased. This configuration is particularly effective when the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are arranged at the same height on the same surface (plan view) of the base 2 in the cavity 6.
また、上記した本実施例に示すようにベース2と蓋との接合を直接的シーム接合により行う場合、本実施例に示すように切り欠き部33が円弧状に形成されていることが好ましい。   Further, when the base 2 and the lid are joined by direct seam joining as shown in the present embodiment, it is preferable that the notch 33 is formed in an arc shape as shown in the present embodiment.
なお、上記した本実施例では、圧電振動デバイスとして表面実装型水晶発振器を用いたが、これに限定されるものではなく、水晶振動子や水晶振動片フィルタなどの他の圧電振動する他の圧電振動デバイスであってもよい。また、圧電材料の好適な例として水晶を用いているが、これに限定されるものではない。   In the above-described embodiment, the surface mount type crystal oscillator is used as the piezoelectric vibration device. However, the present invention is not limited to this, and other piezoelectric elements that vibrate other piezoelectric elements such as a crystal resonator and a crystal resonator element filter are used. It may be a vibrating device. Further, although quartz is used as a suitable example of the piezoelectric material, it is not limited to this.
また、上記した実施例では、水晶振動片4とICチップ5とのベース2のキャビティ6への電気機械的接合を終えた後に、水晶振動片4をミーリングして水晶振動片4の周波数調整を行なっているが、これに限定されるものではなく、水晶振動片4の周波数に基づいて他の周波数調整工程を行なってもよく、例えば水晶振動片4をパーシャルして水晶振動片4の周波数調整を行なってもよい。   In the above embodiment, after the electromechanical joining of the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 to the cavity 6 of the base 2 is finished, the crystal vibrating piece 4 is milled to adjust the frequency of the crystal vibrating piece 4. However, the present invention is not limited to this, and other frequency adjustment processes may be performed based on the frequency of the crystal vibrating piece 4. For example, the frequency adjustment of the crystal vibrating piece 4 is performed by partializing the crystal vibrating piece 4. May be performed.
また、上記した本実施例では、2つの電子部品素子を用いているが、電子部品素子の数は限定されるものではなく任意に設定可能である。   In the above-described embodiment, two electronic component elements are used. However, the number of electronic component elements is not limited and can be arbitrarily set.
また、上記したベース2と蓋との接合に関して、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えばビーム封止する構成を採用することができる。   Further, regarding the joining of the base 2 and the lid, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and, for example, a configuration of beam sealing can be adopted.
また、本実施例では、ベース2の形状を箱型形状(断面視凹状)とし、蓋の形状を平面視矩形状の一枚板としているが、これに限定されるものではなく、例えば、ベース2の形状を平面視矩形状の一枚板とし、蓋の形状を箱型形状(断面視凹状)としてもよい。この場合、蓋の側面にキャスタレーション7が形成されることとなる。すなわち、本実施例では、キャスタレーション7は、本体筐体の側面に形成されていればよい。   In this embodiment, the shape of the base 2 is a box shape (concave shape in sectional view) and the shape of the lid is a single plate having a rectangular shape in plan view. However, the present invention is not limited to this. The shape of 2 may be a single plate having a rectangular shape in plan view, and the shape of the lid may be a box shape (concave shape in sectional view). In this case, the castellation 7 is formed on the side surface of the lid. That is, in this embodiment, the castellation 7 only needs to be formed on the side surface of the main body housing.
また、本実施例では、水晶振動片4とICチップ5とが、図1に示すような、キャビティ6内のベース2の平面視上においてワイヤ32を露出した状態で水晶振動片4とICチップ5とを重ね合わせた状態としているが、水晶振動片4とICチップ5との重ね合わせ状態はこれに限定されるものではなく、ワイヤ32を露出した状態であればキャビティ6内のベース2の平面視上において更にICチップ5が水晶振動片4に隠れてもよい。   Further, in this embodiment, the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are exposed with the wires 32 exposed in a plan view of the base 2 in the cavity 6 as shown in FIG. 5 is superposed, however, the superposed state of the quartz crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 is not limited to this, and the wire 2 is exposed so long as the base 2 in the cavity 6 is exposed. The IC chip 5 may be hidden behind the crystal vibrating piece 4 in plan view.
また、本実施例では、水晶振動片4は、導電性接着剤31を用いてベース2(キャビティ6)に形成された複数の電極パッド81に電気機械的に接合されているが、これに限定されるものではなく、水晶振動片4は、水晶振動片4用の金属バンプ(図示省略)を用いてフリップチップボンディング(FCB)によりベース2(キャビティ6)に形成された複数の電極パッド81に電気機械的に接合されてもよい。この構成を採用した水晶発振器を図3に示す。   In the present embodiment, the quartz crystal vibrating piece 4 is electromechanically joined to the plurality of electrode pads 81 formed on the base 2 (cavity 6) using the conductive adhesive 31. However, the present invention is not limited to this. The crystal vibrating piece 4 is not attached to the electrode pads 81 formed on the base 2 (cavity 6) by flip chip bonding (FCB) using metal bumps (not shown) for the crystal vibrating piece 4. It may be joined electromechanically. A crystal oscillator employing this configuration is shown in FIG.
図3に示す水晶発振器は、上記した図1に示す水晶発振器に対して、水晶振動片4のベース2への接合、およびキャビティ6内での水晶振動片4とICチップ5の配置関係が異なる。そこで、この図3に示す水晶発振器では、上記した図1に示す水晶発振器と異なる構成についてのみ説明し、同一の構成についての説明を省略する。なお、図3に示す水晶発振器では、図1に示す水晶発振器と同一構成による作用効果及び変形例は、図1に示す水晶発振器と同様の作用効果及び変形例を有する。   The crystal oscillator shown in FIG. 3 differs from the crystal oscillator shown in FIG. 1 in the connection of the crystal vibrating piece 4 to the base 2 and the positional relationship between the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 in the cavity 6. . Therefore, in the crystal oscillator shown in FIG. 3, only the configuration different from the crystal oscillator shown in FIG. 1 will be described, and the description of the same configuration will be omitted. In the crystal oscillator shown in FIG. 3, the same effects and modifications as in the crystal oscillator shown in FIG. 1 are the same as those in the crystal oscillator shown in FIG.
図3に示すように、ベース2のキャビティ6内のベース2では、水晶振動片4とICチップ5とがキャビティ6内のベース2の平面視上において重ならずに配置されている。   As shown in FIG. 3, in the base 2 in the cavity 6 of the base 2, the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are arranged without overlapping in a plan view of the base 2 in the cavity 6.
また、図3に示す水晶振動片4は、水晶振動片4用の金属材料を含むバンプ(図示省略)を用いてフリップチップボンディング(FCB)によりベース2(キャビティ61の段部62)に形成された複数の電極パッド81に電気機械的に接合されている。   3 is formed on the base 2 (step 62 of the cavity 61) by flip chip bonding (FCB) using bumps (not shown) including a metal material for the crystal vibrating piece 4. The plurality of electrode pads 81 are electromechanically bonded.
また、図3に示すICチップ5は、水晶振動片4とともに発振回路を構成する1チップ集積回路素子であり、接続端子51が複数形成されている。また、ICチップ5は、ベース2(キャビティ6)に機械的に接合され、ICチップ5の複数の接続端子51は、ワイヤ32を用いて電極パッド81に電気的に接続されている。なお、図3では、2つの接続端子51についてワイヤ32を用いて電極パッド81に電気的に接続されている例を示し、他の接続端子51の電気的接続に関して図示を省略している。また、図3において省略したワイヤ32による電極パッド81への他の接続端子51の電気的接続は、水晶振動片4とICチップ5との導通状態の有無にかかわらず行ってもよく、例えば、水晶振動片4とICチップ5とを導通状態とする前に、ワイヤ32によりICチップ5の他の接続端子51が電極パッド81に電気的に接続されてもよい。また、ワイヤ32は、図3に示すように、キャビティ6内のベース2の平面視上において露出されている。   Further, the IC chip 5 shown in FIG. 3 is a one-chip integrated circuit element that constitutes an oscillation circuit together with the crystal vibrating piece 4, and a plurality of connection terminals 51 are formed. The IC chip 5 is mechanically joined to the base 2 (cavity 6), and the plurality of connection terminals 51 of the IC chip 5 are electrically connected to the electrode pads 81 using the wires 32. FIG. 3 shows an example in which the two connection terminals 51 are electrically connected to the electrode pad 81 using the wire 32, and the illustration of the electrical connection of the other connection terminals 51 is omitted. Further, the electrical connection of the other connection terminal 51 to the electrode pad 81 by the wire 32 omitted in FIG. 3 may be performed regardless of whether or not the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are in a conductive state. The other connection terminals 51 of the IC chip 5 may be electrically connected to the electrode pads 81 by the wires 32 before the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are brought into conduction. Further, as shown in FIG. 3, the wire 32 is exposed in a plan view of the base 2 in the cavity 6.
図3に示す水晶発振器によれば、図1に示す水晶発振器の製造方法による作用効果と同様の作用効果を有するだけでなく、本体筐体の内部に水晶振動片4とICチップ5とを配するためのキャビティ6が形成され、水晶振動片4とICチップ5とはキャビティ6内のベース2の平面視上において重ならずに配置されるので、当該水晶発振器の本体筐体の低背化を行うのに好ましい。   The crystal oscillator shown in FIG. 3 not only has the same effects as those of the method for manufacturing the crystal oscillator shown in FIG. 1, but also the crystal resonator element 4 and the IC chip 5 are arranged inside the main body casing. And the crystal resonator element 4 and the IC chip 5 are arranged so as not to overlap each other in plan view of the base 2 in the cavity 6. It is preferable to carry out.
また、水晶振動片4とICチップ5とは、バンプを介してベース2に少なくとも機械的に接合されているので、当該水晶発振器の小型化に好適である。すなわち、水晶振動片4とICチップ5とを、導電性接着材を介してベース2に電気機械的に接合した場合と比較して、水晶振動片4およびICチップ5とベース2との接合領域を狭くすることができ、これらの接合領域の確保を容易とする。   Further, since the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are at least mechanically joined to the base 2 via bumps, it is suitable for miniaturization of the crystal oscillator. That is, compared to the case where the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are electromechanically bonded to the base 2 via the conductive adhesive, the bonding area between the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 and the base 2 is compared. This makes it easy to secure these joining regions.
なお、上記した図1,3に示す水晶発振器では、キャビティ6内において、水晶振動片4は段部62上に配され、ICチップ5は底面部61(底面部61に形成された凹部内底面)上に配されているが、これに限定されるものではなく、キャビティ6に段部62が設けられずに底面部61だけが設けられた場合、この底面部61に水晶振動片4とICチップ5とが配されてもよい。この場合、水晶振動片4とICチップ5とがキャビティ6内の同一平面である底面部61に配されているので、当該水晶発振器の本体筐体の低背化を行うのに好ましい。   In the crystal oscillator shown in FIGS. 1 and 3, the crystal resonator element 4 is disposed on the stepped portion 62 in the cavity 6, and the IC chip 5 has the bottom surface portion 61 (the bottom surface in the recess formed in the bottom surface portion 61). However, the present invention is not limited to this, and when the cavity 6 is not provided with the step portion 62 but only the bottom surface portion 61 is provided, the crystal vibrating piece 4 and the IC are provided on the bottom surface portion 61. The chip 5 may be arranged. In this case, the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are disposed on the bottom surface portion 61 that is the same plane in the cavity 6, which is preferable for reducing the height of the main body of the crystal oscillator.
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。   It should be noted that the present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit, gist, or main features. For this reason, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明は、圧電振動デバイスのうち特に圧電発振器に好適であるが、他に圧電振動子であっても適用できる。   The present invention is particularly suitable for a piezoelectric oscillator among piezoelectric vibrating devices, but can also be applied to other piezoelectric vibrators.
図1は、本実施例にかかる水晶発振器のベースの概略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view of the base of the crystal oscillator according to the present embodiment. 図2は、本実施例にかかる水晶発振器のベースの概略裏面図である。FIG. 2 is a schematic rear view of the base of the crystal oscillator according to the present embodiment. 図3は、本実施の他の例にかかる水晶発振器のベースの概略平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view of a base of a crystal oscillator according to another example of the present embodiment.
符号の説明Explanation of symbols
2 ベース
32 ワイヤ
4 水晶振動片
43 励振電極
5 ICチップ
51 接続端子
6 キャビティ
61 底面部
62 段部
63 壁面
81 電極パッド
2 Base 32 Wire 4 Crystal vibrating piece 43 Excitation electrode 5 IC chip 51 Connection terminal 6 Cavity 61 Bottom surface portion 62 Step portion 63 Wall surface 81 Electrode pad

Claims (10)

  1. 蓋と、電極パッドが形成されたベースとの接合により成形される本体筐体の内部の前記ベース上に、少なくとも励振電極が形成された圧電振動片および接続端子が形成された集積回路素子を含む複数の電子部品を配置するとともにこれら圧電振動片および集積回路素子を前記本体筐体の内部に気密封止する圧電振動デバイスの製造方法において、
    前記ベースの電極パッドと前記圧電振動片の励振電極とを電気的に接続して導通状態とするとともに、前記ベースの電極パッドと前記集積回路素子の接続端子とを非導通状態として、前記圧電振動片に強励振をかける工程を行い、
    前記圧電振動片に強励振をかける工程後に、前記ベースの電極パッドと前記集積回路素子の接続端子とをワイヤを用いて電気的に接続して導通状態とすることを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。
    An integrated circuit element including at least a piezoelectric vibrating piece on which an excitation electrode is formed and a connection terminal on the base in the main body casing formed by joining the lid and the base on which the electrode pad is formed; In the method of manufacturing a piezoelectric vibration device in which a plurality of electronic components are arranged and the piezoelectric vibration piece and the integrated circuit element are hermetically sealed inside the main body housing
    The base electrode pad and the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece are electrically connected to be in a conductive state, and the base electrode pad and the connection terminal of the integrated circuit element are in a non-conductive state to thereby generate the piezoelectric vibration. A process of applying strong excitation to the piece,
    After the step of applying strong excitation to the piezoelectric vibrating piece, the electrode pad of the base and the connection terminal of the integrated circuit element are electrically connected using a wire to be in a conductive state. Production method.
  2. 前記ベースに前記集積回路素子を高硬化性接合材により機械的接合を行い、
    前記ベースへの前記集積回路素子の機械的接合後に、前記ベースの電極パッドに前記圧電振動片を導電性接合材により電気機械的接合を行い、
    前記ベースの電極パッドへの前記圧電振動片の電気機械的接合後に、前記圧電振動片に強励振をかける工程を行い、
    前記圧電振動片に強励振をかける工程後に、前記ベースの電極パッドと前記集積回路素子の接続端子とをワイヤを用いて電気的に接続することを特徴とする請求項1に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
    Mechanically bonding the integrated circuit element to the base with a highly curable bonding material;
    After mechanical bonding of the integrated circuit element to the base, electromechanical bonding of the piezoelectric vibrating piece to the electrode pad of the base with a conductive bonding material,
    After the electromechanical joining of the piezoelectric vibrating piece to the electrode pad of the base, performing a step of applying strong excitation to the piezoelectric vibrating piece,
    2. The piezoelectric vibrating device according to claim 1, wherein after the step of applying strong excitation to the piezoelectric vibrating piece, the electrode pad of the base and the connection terminal of the integrated circuit element are electrically connected using a wire. Manufacturing method.
  3. 前記導電性接合材の硬化温度もしくは前記ベースの電極パッドに前記圧電振動片を接合する際の接合雰囲気は、前記高硬化性接合材の硬化温度に対して略同じ温度以下の温度に設定されたことを特徴とする請求項2に記載の圧電振動デバイスの製造方法。   The curing temperature of the conductive bonding material or the bonding atmosphere when bonding the piezoelectric vibrating piece to the electrode pad of the base was set to a temperature that is substantially equal to or lower than the curing temperature of the highly curable bonding material. The method for manufacturing a piezoelectric vibration device according to claim 2.
  4. 前記ベースの電極パッドに、前記圧電振動片の励振電極および前記集積回路素子の接続端子を電気的に接続して導通状態とした後に、前記ベースに前記蓋を接合して前記本体筐体の内部の前記ベースに配置した前記複数の電子部品を気密封止することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1つに記載の圧電振動デバイスの製造方法。   After electrically connecting the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece and the connection terminal of the integrated circuit element to the electrode pad of the base to make it conductive, the lid is joined to the base to The method of manufacturing a piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein the plurality of electronic components arranged on the base are hermetically sealed.
  5. 請求項1乃至4のうちいずれか1つに記載の圧電振動デバイスの製造方法によって製造されたことを特徴とする圧電振動デバイス。   A piezoelectric vibration device manufactured by the method for manufacturing a piezoelectric vibration device according to claim 1.
  6. 前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、
    前記前記圧電振動片と前記集積回路素子とは、前記キャビティ内の前記ベースの平面視上において重ならずに配置されたことを特徴とする請求項5に記載の圧電振動デバイス。
    A cavity that is an arrangement region for arranging the plurality of electronic component elements is formed inside the main body casing,
    6. The piezoelectric vibrating device according to claim 5, wherein the piezoelectric vibrating piece and the integrated circuit element are arranged so as not to overlap in a plan view of the base in the cavity.
  7. 前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、
    前記キャビティには、底面部とこの底面部より上層となる段部が設けられ、
    前記前記圧電振動片は前記段部上に配され、前記集積回路素子は前記底面部上に配されたことを特徴とする請求項5または6に記載の圧電振動デバイス。
    A cavity that is an arrangement region for arranging the plurality of electronic component elements is formed inside the main body casing,
    The cavity is provided with a bottom portion and a step portion that is an upper layer than the bottom portion,
    The piezoelectric vibrating device according to claim 5 or 6, wherein the piezoelectric vibrating piece is disposed on the stepped portion, and the integrated circuit element is disposed on the bottom surface portion.
  8. 前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、
    前記ワイヤは、前記キャビティ内の前記ベースの平面視上において露出されたことを特徴とする請求項5乃至7のうちいずれか1つに記載の圧電振動デバイス。
    A cavity that is an arrangement region for arranging the plurality of electronic component elements is formed inside the main body casing,
    The piezoelectric vibration device according to claim 5, wherein the wire is exposed in a plan view of the base in the cavity.
  9. 前記本体筐体の内部に前記複数の電子部品素子を配するための配置領域であるキャビティが形成され、
    前記集積回路素子の電気的接続を行うための前記キャビティ内での前記ワイヤを接続する前記電極パッドの位置は、前記キャビティを構成する壁面から離れるように位置設定されたことを特徴とする請求項5乃至8のうちいずれか1つに記載の圧電振動デバイス。
    A cavity that is an arrangement region for arranging the plurality of electronic component elements is formed inside the main body casing,
    The position of the electrode pad for connecting the wire in the cavity for electrical connection of the integrated circuit element is set so as to be separated from a wall surface constituting the cavity. The piezoelectric vibration device according to any one of 5 to 8.
  10. 前記複数の電子部品素子は、バンプを介して前記ベースに少なくとも機械的に接合されたことを特徴とする請求項5乃至9のうちいずれか1つに記載の圧電振動デバイス。   The piezoelectric vibration device according to claim 5, wherein the plurality of electronic component elements are at least mechanically joined to the base via bumps.
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