JP2008141315A - 水晶振動子の電気的導通路の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、ウェーハ状部材で直接接合を用いて一括的に多数の水晶振動子を形成する場合の、効率的な水晶振動素子と外部接続端子のあいだの電気的導通路の形成方法を提供すること。
【解決手段】
上記目的を達成する為に本発明は、導電ペーストを、ウェーハ状に形成された水晶振動子のベース用シート状ウェーハの貫通孔に微粒子の状態で吹き付け、導電ペーストを貫通孔内部に密着、堆積させ、水晶振動素子から先の貫通孔内部を経てベース用シート状ウェーハの表面に至るまで詰め込み密着させる電気的導通路の形成方法であり、また、水晶振動素子の蓋体用シート状ウェーハ、及び／またはベース用シート状ウェーハがガラスから成る電気的導通路の形成方法により課題を解決するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウェーハ状部材で直接接合を用い一括的に多数の水晶振動子を形成する場合の、効率的な水晶振動素子と水晶振動子の外部接続端子のあいだの電気的導通路の形成方法に関する。

従来の水晶振動子や水晶発振器といった電子部品は、図４に示された一例のように開口部を有して底の有る空間を形成した個々の容器内底部側の絶縁された基板上に、水晶振動子や集積回路などの電子部品を搭載し、その容器開口部に一般的には金属から成るリッドを被せて気密封止されていた。

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、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の要求があり、水晶振動子や水晶発振器といった電子部品に関しても、その内部に水晶振動素子や集積回路部品を気密封止しながら、その外形サイズが例えば、２．５ｍｍ×２．０ｍｍといったように非常に小型なものと成って来ており、そのために従来から行われて来た個々の電子部品を個別に組み立てて製造する方法から、更に生産効率が向上された製造方法が必要とされ、このような背景の下、本発明の電気的導通路の形成方法が考え出された。

小型表面実装型の振動子のパッケージにはセラミックス、ガラス、金属、樹脂などが用いられ、パッケージの精度が要求されるものには、耐湿度性、気密性の良いセラミック、金属、ガラスが使用されている。一方、例えば携帯端末機器自体の大きさにも制約があるために、ここでも精度、気密性、耐湿性は従来のレヴェルを維持しつつも搭載される電子部品に対する小型低背化の要求は更に強くなっている。従来の特許文献には以下のようなものがある。

特許３３９０３４８号 特開２００１−２４４７６７号公報 特開２００２−２６１５７４号公報

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。

容器が金属製の缶で出来ているタイプ、及びセラミックで出来ているタイプともに電子部品の製造メーカ工場内での容器（パッケージ）の内製化には膨大な設備投資が必要となり、その為、先述の容器は外部から購入して使用することが一般的であるが、製品に対する市場のコストダウン要求は、先述の容器などの材料費価格を最低限まで圧縮したものに既になっているのが現状である。

容器の精度、気密性、耐湿性のどれも満足させるためには、ガラス、セラミック、金属といった材料を容器に使用するのが一般的だが、低背化を実現するには、製品である電子部品の底部基板、及び蓋体の厚みをより薄くする必要がある。しかしながら、セラミックからなる基板を有する部品には蓋体に金属リッドを用いることが多く、この場合、セラミックと金属リッドの熱膨張係数の違いによって、金属リッドの容器への溶接・封止時には過剰な熱ストレスが加わり、その結果、歪が残留して十分な容器強度を保つことが出来ず、更なる低背化は困難となるおそれがあった。

従来の容器に代えてベース（基板）、及び蓋体ともにガラス、若しくは水晶から形成された水晶振動子の場合、比較的安価なガラス材を大量に外部から購入するか、または、内製の水晶ウェーハをベース（基板）、及び蓋体に用いた場合、水晶またはガラスでできた蓋体用シート状ウェーハと、同じく水晶またはガラスから成り、貫通孔を有するベース用シート状ウェーハで、水晶振動素子が形成された水晶ウェーハを直接接合により挟み込み、一括的に多数の水晶振動子を形成する圧電振動子の生産方法が、先の低背化が困難とされる問題を解決すると考えられる。

しかしながら、直接接合を用いる場合、接合面に数ナノメータの凹凸があると密着せず接合が困難であり、挟み込まれるシート状部材に形成された水晶振動素子の信号出力が完成品の外部端子に至るまでの経路において、配線パターンの厚みから生まれる段差を避けるために、水晶振動素子から引き出される配線パターンは、直接接合されるシート状部材間の接合部分を避ける必要があるといった
問題があった。

本発明は上記の課題を解決するためのものであり、従ってその目的は、ウェーハ状部材で直接接合を用いて一括的に多数の水晶振動子を形成する場合の効率的な、水晶振動子内部の水晶振動素子と外部接続端子のあいだの電気的導通路の形成方法を提供することである。

上記の目的を達成するために本発明は、ベース用シート状ウェーハ貫通穴と水晶振動子ウェーハの信号引き出し配線を結線するために、導電ペーストをウェーハ状に形成された水晶振動子のベース用シート状ウェーハの貫通孔に吹き付けて、導電ペーストを貫通孔内部に堆積・密着させ、水晶振動素子から先の貫通孔内部を経てベース用シート状ウェーハの表面に至るまで詰め込み密着させる電気的導通路の形成方法である。

また、蓋体用シート状ウェーハ及び／またはベース用シート状ウェーハがガラスから成る電気的導通路の形成方法である。

本発明によれば、シート状部材を用い、直接接合で形成される水晶振動子の水晶振動素子と外部接続端子のあいだの電気的導通路を、完成品の水晶振動子の気密性や機械的強度を損なうこと無く形成することが出来、更に、外部端子を含めた電気的導通路の形成と同時にベース用シート状ウェーハの貫通孔を塞ぐことが出来、設備負担、排気施設を必要とするメッキといった溶剤を使用することが無く、常温・常圧の条件下で、環境負荷を軽くして著しく生産効率良く非常に小型の水晶振動子を生産することが出来る。

また、本発明によれば、ベース、及び蓋体が薄い水晶、及び／またはガラスから出来ていながら、機械的強度、及び気密性の信頼性を十分有する小型・低背化を実現した水晶振動子を得ることが出来る。

また、シート状の集合基板の状態で、導電ペーストをウェーハ状に形成された水晶振動子のベース用シート状ウェーハの貫通孔に吹き付けて、導電ペーストを先の貫通孔内部に密着、堆積させ、水晶振動素子から貫通孔内部を経てベース用シート状ウェーハの表面に至るまで詰め込み密着させて水晶振動子を生産することが出来るために、個々の容器にわかれた水晶振動子の作り込みで使用されるパレットといった搬送器を必要とせず、ここでも従来に比べて著しく生産効率良く、生産コストを抑えて水晶振動子を製造することが出来る。

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。また、それぞれの図においては、本発明を理解し易くするためにデフォルメされて図示されている。

図１は本発明の水晶振動子６の電気的導通路７の形成方法の模様を示す、その側面方向からみた概略の模式図である。即ち、本発明の水晶振動子６の電気的導通路７の形成方法は、図１に示されるように、導電ペースト８をウェーハ状に形成された水晶振動子６のベース用シート状ウェーハ３に予め形成された貫通孔２に細かな微粒子状態で吹き付けて、その内部に導電ペースト８を堆積させながら、水晶振動素子４の表面と、貫通孔２との隙間を導電ペースト８埋めて、更に導電ペースト８を貫通孔２の内部に堆積させて、水晶振動子６の内部の水晶振動素子４から貫通孔２内部を経てベース用シート状ウェーハ３の表面に至るまで詰め込み密着させて電気的導通路７を形成する電気的導通路の形成方法である。導電ペースト８は貫通孔２に吹き付けられる際に、水晶振動素子４の表面と、貫通孔２との隙間を埋めて、導電ペースト８を貫通孔２の内部に密着、堆積させて水晶振動子６の内部の水晶振動素子４から貫通孔２内部を経てベース用シート状ウェーハ３の外側の表面に至るまで詰め込まれて密着される。ここで先の水晶振動子６のベース用シート状ウェーハ３の貫通孔２に導電ペースト８が吹き付けられた部分は、そのまま水晶振動素子４の出力信号を外部に出す外部端子とすることが出来る。外部端子形状を例えば略矩形とするには、導電ペースト８の吹き付けの後に、余分に吹き付けられた導電ペースト８の部分を削るか、若しくは、所望の外部端子形状のマスクを通して導電ペースト８を水晶振動子６のベース用シート状ウェーハ３に吹き付けても構わない。導電ペースト８が細かな微粒子状態で吹き付けられる際には、導電ペースト８の個々の粒径が大よそ１〜１０ミクロン程度のものを使用することが出来る。従来のディスペンサーを用いたポッティングを含む樹脂塗布の場合は、樹脂のなかに気泡が残るおそれがあったが、本発明においては導電ペーストを先述の粒径の微粒子の状態として吹き付けているので気泡が出来るおそれはない。ここで、貫通孔２の大きさは、直径が大よそ２０〜２００ミクロン程度の非常に微細なものであり、外部端子形状も略矩形ではなく図２（上側の図）に示されるような貫通孔２をベース用シート状ウェーハ３側からみた円形状でも全く構わない。図２（下側の図）は、本発明の方法を用いて作られた水晶振動子６をその側面方向からみた概略の側面断面図（下側の図）である。また、貫通孔２の形状は図１にあるような略円錐状でも略角錐状でも構わない。また、貫通孔２の内部、及びベース用シート状ウェーハ３の貫通孔２に吹き付けられた導電ペースト８を、更に固定し、形状を整えるために、所望の外部端子形状の孔をもつマスクを用いて別の導電性ペーストを水晶振動子６のベース用シート状ウェーハ３上に印刷処理をしても構わない。本発明によれば、シート状部材を用いて、直接接合で形成される水晶振動子６の水晶振動素子４の表面と貫通孔２との隙間を導電ペースト８で埋め、更に外部接続端子までの電気的導通路７を、完成品の水晶振動子６の気密性や機械的強度を損なうこと無く形成することが出来、更に、外部端子自体を含めた電気的導通路７の形成と同時にベース用シート状ウェーハ３の貫通孔２を塞ぐことが出来るといった効果を奏する。

図３は本発明の電気的導通路７の形成方法を用いて作られる水晶振動子６を、その斜め上方方向からみた概略の上面斜視模式図である。なお、図３中に点線で示された部分は、水晶振動子６内部に載置された水晶振動素子４の実装状態を示すために描かれたものである。

図４は従来からの開口部を有し底の有る空間を形成した個々の容器内の底部側の絶縁された基板上に、水晶素板を搭載し、その容器開口部に金属から成るリッドを被せて気密封止された水晶振動子４６をその側面方向からみた概略の側面断面模式図である。

本発明の水晶振動子の電気的導通路の形成方法の模様を示す、その側面方向からみた概略の模式図である。 本発明の水晶振動子の電気的導通路の形成方法で作られる水晶振動子をベース用シート状ウェーハ側からみた外部端子の概略の形状を示す図（上側図）と、側面方向からみた概略の側面断面図（下側図）である。 本発明の電気的導通路の形成方法を用いて作られる水晶振動子を斜め上方方向からみた概略の上面斜視模式図である。なお、図３中の点線で示された部分は、水晶振動子内部の水晶振動素子の実装状態を示すために描かれたものである。 従来からの開口部を有し底の有る空間を形成した個々の容器内の底部側の絶縁された基板上に、水晶素板を搭載し、その容器開口部に金属から成るリッドを被せて気密封止された水晶振動子をその側面方向からみた概略の側面断面模式図である。

符号の説明

１ 蓋体用シート状ウェーハ
２ 貫通孔
３ ベース用シート状ウェーハ
４ 水晶振動素子
５ 水晶ウェーハ
６ 水晶振動子
７ 電気的導通路
８ 導電ペースト

Claims (2)

1. 水晶から成る蓋体用シート状ウェーハと、同じく水晶から成り、貫通孔を有するベース用シート状ウェーハで、水晶振動素子が形成された水晶ウェーハを直接接合により挟み込み、一括的に多数の水晶振動子が形成される該水晶振動子の該ベース用シート状ウェーハと該水晶ウェーハとの電気的導通路の形成方法において、
   導電ペーストをウェーハ状に形成された該水晶振動子の該ベース用シート状ウェーハの該貫通孔に吹き付けて、該導電ペーストを該貫通孔内部に密着、堆積させ、該水晶振動素子から該貫通孔内部を経て該ベース用シート状ウェーハの表面に至るまで詰め込み密着させる電気的導通路の形成方法。
   
2. 該蓋体用シート状ウェーハ及び／または該ベース用シート状ウェーハがガラスから成る請求項１に記載の電気的導通路の形成方法。

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