JP2008153485A - Manufacturing method of electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パッケージに圧電振動片のような部品を収容した圧電デバイスなどの電子部品の製造方法の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a manufacturing method of an electronic component such as a piezoelectric device in which a component such as a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package.
HDD(ハード・ディスク・ドライブ)、モバイルコンピュータ、あるいはICカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器やジャイロセンサなどの計測機器においては、電子部品として気密なパッケージの内部に圧電振動片などの部品を収容した電子部品として、たとえば圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。 Electronic components are used in small information devices such as HDDs (hard disk drives), mobile computers, IC cards, mobile communication devices such as mobile phones, car phones, and paging systems, and measuring devices such as gyro sensors. For example, piezoelectric devices such as piezoelectric vibrators and piezoelectric oscillators are widely used as electronic components in which components such as a piezoelectric vibrating piece are accommodated in an airtight package.
すなわち、パッケージ内に電子部品を収容する構成は知られており、特に特許文献1では、パッケージを気密に封止するのに、次のような手法が用いられている。
すなわち、電子部品90を収容したパッケージ10の周縁部にリッド30を載置し、リッド30の全周にわたって、斜め方向からレーザ光を照射して該リッド30を溶接している(特許文献1、図3、図4参照)。
That is, a configuration in which an electronic component is accommodated in a package is known. In particular, in Patent Document 1, the following method is used to hermetically seal a package.
That is, the lid 30 is placed on the peripheral portion of the package 10 containing the electronic component 90, and the lid 30 is welded by irradiating laser light from an oblique direction over the entire circumference of the lid 30 (Patent Document 1, (See FIGS. 3 and 4).
しかしながら、このような手法では、リッド30の全周に沿ってレーザ光を照射しなければならないことから、長時間のレーザ光照射を継続するため、ムラが生じ、溶接が不十分になった箇所からリークを起こすという問題がある。 However, in such a method, since laser light must be irradiated along the entire circumference of the lid 30, the laser light irradiation is continued for a long time, and thus unevenness occurs and welding is insufficient. There is a problem of causing a leak.
そこで、特許文献2に示す方法も考えられる。
すなわち、特許文献2では、パッケージに対して蓋体39を接合する上で、信頼性の高いシーム溶接などを用いて行い、パッケージ本体36に予め形成しておいた貫通孔45から内部のガスを出して、しかる後、該貫通孔45に載せた金属球体48aをレーザ光のパルス照射で瞬時に溶融し、該貫通孔を塞ぐものである(特許文献2、図11参照)。
これにより、パッケージ本体36内の真空度を高くすることができるとともに、蓋体39も確実に接合でき、リークが生じにくい。
That is, in Patent Document 2, the lid 39 is joined to the package by using highly reliable seam welding or the like, and the internal gas is supplied from the through hole 45 formed in the
As a result, the degree of vacuum in the
ところが、特許文献2の手法では、大気中で蓋体をシーム溶接した後、真空中で上述のように貫通孔45を孔封止する工程を実行して、パッケージ内をガス出しし、パッケージ内を真空にし、金属球体を溶融して貫通孔45に充填する孔封止により気密に封止している。
このため、以下の不都合がある。
(1)前工程においては、パッケージに予め貫通孔を設けておく必要があり、パッケージ製造のコストが上昇する。
(2)孔封止で使用する金属球体は金−錫など高価なものが多く、そのため製造コストが上昇する。
(3)複雑な孔封止工程を実行するため、製造に要する時間が長くかかる。
However, in the method of Patent Document 2, after the lid is seam welded in the atmosphere, the process of sealing the through hole 45 in the vacuum as described above is performed to outgas the package, Is hermetically sealed by hole sealing in which the metal sphere is melted and filled into the through hole 45.
For this reason, there are the following disadvantages.
(1) In the previous step, it is necessary to provide a through hole in the package in advance, which increases the cost of package manufacture.
(2) Many metal spheres used for hole sealing, such as gold-tin, are expensive, which increases the manufacturing cost.
(3) Since a complicated hole sealing step is performed, it takes a long time for manufacturing.
この発明は、高い気密性を実現でき、安価に製造可能な電子部品の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electronic component that can realize high airtightness and can be manufactured at low cost.
上記の目的は、第1の発明によれば、パッケージ内に部品を収容して、蓋体により気密に封止する構成の電子部品の製造方法であって、少なくとも前記パッケージを形成する前工程と、前記パッケージ内部に前記部品を接合する実装工程と、前記パッケージに前記蓋体を溶接する蓋体溶接工程とを有しており、前記蓋体溶接工程では、前記蓋体の周縁の一部を残して、残り領域を前記パッケージに対してシーム溶接し、その後、真空雰囲気内で加熱して脱ガスし、前記蓋体溶接工程で溶接せずに残した前記一部領域に、加熱ビームを照射して、気密に封止する封止工程とを備える電子部品の製造方法により、達成される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electronic component having a configuration in which a component is accommodated in a package and hermetically sealed by a lid, and at least a pre-process for forming the package; A mounting step for joining the components inside the package, and a lid welding step for welding the lid to the package. In the lid welding step, a part of the periphery of the lid is formed. The remaining area is seam welded to the package, and then heated in a vacuum atmosphere to degas, and the heated beam is irradiated to the partial area left unwelded in the lid welding process. And it is achieved by the manufacturing method of an electronic component provided with the sealing process sealed airtightly.
第1の発明の構成によれば、パッケージに対する蓋体の溶接工程では、前記蓋体の周縁の一部を残して、残り領域を前記パッケージに対してシーム溶接している。この工程は例えば、大気中で行うことができるので、工程が容易であるだけでなく、リーク部分などを生じにくい、確実な手法で蓋体の接合を実現することができるものである。
また、この蓋体の溶接工程で溶接せずに残された前記周縁の一部の領域を利用して、真空雰囲気内で加熱することで、パッケージ内からの脱ガスが行われる。これにより、パッケージ内の真空度を高めることができ、真空内で動作する部品には最適なパッケージ環境が形成される。
さらに、溶接しないで残した前記周縁の一部の領域に加熱ビームを当てることにより、蓋体とパッケージとの間に残された僅かな隙間を完全にふさぐことができる。
かくして、蓋体の全周に沿ってレーザ光を照射して溶接する場合に比べて、より安定度の高いシーム溶接により該全周の大部分を溶接することから、リークが生じにくく、また、孔封止工程がない分、パッケージの製造工程や封止工程が簡略され、製造コストが低減される。
溶接しないで残した前記周縁の一部の領域は、一箇所で複数個所でもよいことは勿論である。
According to the configuration of the first invention, in the step of welding the lid to the package, the remaining area is seam welded to the package, leaving a part of the periphery of the lid. Since this process can be performed in the atmosphere, for example, not only the process is easy, but also it is possible to realize the joining of the lid body by a reliable method that is unlikely to cause a leak portion or the like.
Further, degassing from the inside of the package is performed by heating in a vacuum atmosphere using a part of the peripheral edge left unwelded in the lid welding process. As a result, the degree of vacuum in the package can be increased, and an optimum package environment is formed for components operating in the vacuum.
Furthermore, a slight gap left between the lid and the package can be completely closed by applying a heating beam to a part of the peripheral edge left without welding.
Thus, compared to the case where welding is performed by irradiating laser light along the entire circumference of the lid body, since most of the entire circumference is welded by seam welding with higher stability, leakage is less likely to occur. Since there is no hole sealing process, the manufacturing process and the sealing process of the package are simplified, and the manufacturing cost is reduced.
Of course, the partial region of the peripheral edge left without welding may be one place and a plurality of places.
第2の発明は、第1の発明の構成において、前記部品として圧電振動片を使用することにより、圧電デバイスを製造するようにしたことを特徴とする。
第2の発明の構成によれば、圧電振動片の振動環境に適したパッケージ封止の技術とすることができる。
According to a second invention, in the configuration of the first invention, a piezoelectric device is manufactured by using a piezoelectric vibrating piece as the component.
According to the structure of 2nd invention, it can be set as the package sealing technique suitable for the vibration environment of a piezoelectric vibrating piece.
第3の発明は、第1または2の発明の構成において、前記加熱ビームとしてレーザ光を使用することを特徴とする。
第3の発明の構成によれば、きわめて容易にスポット溶接をすることができる。
According to a third invention, in the configuration of the first or second invention, a laser beam is used as the heating beam.
According to the configuration of the third aspect of the invention, spot welding can be performed very easily.
第4の発明は、第1ないし3のいずれかの発明の構成において、前記溶接工程が前記蓋体に当接されて転動される電極ローラを使用したシーム溶接であり、かつ該シーム溶接において使用する少なくとも一対の前記電極ローラが、その進行方向に沿って前後にずらして配置されることにより、前記溶接しない一部領域を形成するようにしたことを特徴とする。
第4の発明の構成によれば、少なくとも一対の前記電極ローラが、その進行方向に沿って前後にずらして配置されているので、これらを平行配置して溶接すると、先行する電極ローラが終端に達した際に、他方の電極ローラの先には未溶接の領域が残るので、この残された領域が前記蓋体の前記周縁の一部の領域とすることができる。つまり、このような部分的な未溶接箇所を作るのが容易である。
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration according to any one of the first to third aspects, the welding process is a seam welding using an electrode roller that is rolled while being in contact with the lid body. At least a pair of the electrode rollers to be used are arranged so as to be shifted back and forth along the traveling direction thereof, thereby forming a partial region not to be welded.
According to the configuration of the fourth aspect of the invention, at least a pair of the electrode rollers are arranged to be shifted back and forth along the traveling direction thereof. When this is reached, an unwelded area remains at the tip of the other electrode roller, and this remaining area can be used as a partial area of the peripheral edge of the lid. That is, it is easy to make such a partial unwelded part.
第5の発明は、第1ないし3のいずれかの発明の構成において、前記溶接工程が前記蓋体に当接されて転動される電極ローラを使用したシーム溶接であり、かつ該シーム溶接において使用する前記電極ローラとして、該ローラ外周の一部が除去されているものを使用することにより、前記溶接しない一部領域を形成するようにしたことを特徴とする。
第5の発明の構成によれば、シーム溶接において使用する前記電極ローラとして、該ローラ外周の一部が除去されているものを使用することにより、溶接時にローラ外周の前記除去された部分は、蓋体に当接しない。この当接しない部分が溶接されずに残ることで、この残された領域が前記蓋体の前記周縁の一部の領域とすることができる。つまり、このような部分的な未溶接箇所を作るのが容易である。
According to a fifth aspect of the invention, in the configuration of any one of the first to third aspects, the welding process is a seam welding using an electrode roller that rolls in contact with the lid, and in the seam welding, As the electrode roller to be used, a part of the outer periphery of the roller is used to form a partial region not to be welded.
According to the configuration of the fifth invention, by using the electrode roller used in seam welding from which a part of the outer periphery of the roller is removed, the removed part of the outer periphery of the roller during welding is Does not touch the lid. By leaving this non-abutting part unwelded, this remaining area can be used as a partial area of the peripheral edge of the lid. That is, it is easy to make such a partial unwelded part.
図1及び図2は、本発明の実施形態が適用される電子部品の一例としての圧電デバイスを示しており、図1はその概略平面図、図2は図1のA−A線切断端面図である。
図において、圧電デバイス30は、水晶振動子を構成した例を示しており、この圧電デバイス30は、収容容器としてのパッケージ57内に(収容)部品としての圧電振動片32を収容している。パッケージ57は、例えば、図1および図2を参照して理解されるように、一方向にやや長い矩形の箱状のものである。
パッケージ57は、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板54,55,56を順次積層した後、焼結して形成されている。第3の基板56は、その内側の材料を除去して所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間Sを形成するようにされている。この内部空間Sが圧電振動片32を収容するための収容空間である。
1 and 2 show a piezoelectric device as an example of an electronic component to which an embodiment of the present invention is applied. FIG. 1 is a schematic plan view thereof, and FIG. 2 is an end view taken along line AA of FIG. It is.
In the figure, the piezoelectric device 30 shows an example in which a crystal resonator is configured. The piezoelectric device 30 accommodates a piezoelectric vibrating
The
また、第2の基板55については、後述する圧電振動片32の振動腕の先端部の下方に相当する領域について、該基板の材料を除去することで、矩形の凹部23を形成している。このため、外部からの衝撃などにより、該振動腕の先端が、図2の矢印に示すように、下方に振れた際に、パッケージ57の内側底面に衝突して損傷することを防止するようにしている。
In addition, with respect to the
このパッケージ57の内部には、圧電振動片32をマウントし、蓋体40で気密に封止するようにされている。ここで、蓋体40は、導電性を有する金属により形成されており、パッケージ57との熱膨張率が近似したものが適していて、好ましくは、鉄とコバルトの合金であるコバールの板体である。なお、蓋体40以外のパッケージ57のいずれかの箇所に、貫通孔を設けてコバールガラス(ホウ珪酸ガラス)などの窓を設け、光を透過する領域を形成して、外部からレーザ光がパッケージ内に照射できるようにすることもできる。この場合、該レーザ光で、後述する圧電振動片32の振動腕に形成した錘用金属膜を蒸散させると、質量削減方式による周波数が可能となる(図示せず)。
パッケージ57の底部には従来とは異なり、孔封止用の貫通孔27が設けられていない。
A piezoelectric vibrating
Unlike the conventional case, the bottom portion of the
図2に示すように、パッケージ57の内面の底部には内部空間Sに露出するようにして、2つの電極部31,31が形成されている。
この電極部31,31は、パッケージの幅方向の両端部において、それぞれ長さ方法に沿って長く延びている。この電極部31,31は、例えば、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成することができ、それぞれパッケージの外部に引き出されるか、図示しない導電スルーホールを設けることで、パッケージ57の底面に形成した実装端子41,41とそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 2, two electrode portions 31 are formed at the bottom of the inner surface of the
The electrode portions 31 extend long along the length method at both ends in the width direction of the package. The electrode portions 31 and 31 can be formed by, for example, nickel plating and gold plating on tungsten metallization, and are formed on the bottom surface of the
このように、電極部31,31は、外部と接続されて、駆動電圧を供給するものであり、各電極部31,31の上に、図1および2に示すように、例えば、導電性接着剤43,43が塗布され、この導電性接着剤43,43の上に、後述する圧電振動片の支持用アームが載置され、該導電性接着剤が硬化されることで、接合されるようになっている。
なお、導電性接着剤43,43としては、接合力を発揮する接着剤成分としての合成樹脂剤に、銀製の細粒等の導電性の粒子を含有させたものが使用でき、シリコーン系、エポキシ系またはポリイミド系導電性接着剤等を利用することができる。
あるいは、導電性接着剤を使用しない場合には、金バンプなどの金属バンプを利用して接合するようにしてもよい。
また、パッケージ57の接合面には、例えば、金属ロウ材としてのシームリング58がプリフォームされている。なお、シームリング58は蓋体40側にプリフォームされていてもよい。
Thus, the electrode parts 31 and 31 are connected to the outside and supply a driving voltage. As shown in FIGS. 1 and 2, for example, conductive bonding is performed on the electrode parts 31 and 31.
In addition, as the
Or when not using a conductive adhesive, you may make it join using metal bumps, such as a gold bump.
Further, a
パッケージに収容される部品としての圧電振動片32は、本実施形態では、小型にして必要な性能を得るために図1に示すような形態とされている。
すなわち、圧電振動片32は、例えば水晶で形成されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム,ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。この圧電振動片32は、図1に示すように、基部51と、この基部51の一端(図において左端)から、右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕35,36を備えている。
各振動腕35,36の主面の表裏には、好ましくは、それぞれ長さ方向に延びる長溝33,34をそれぞれ形成し、この長溝内に駆動用の電極である励振電極37,38が設けられている。
In the present embodiment, the piezoelectric vibrating
That is, the piezoelectric vibrating
Long grooves 33 and 34 extending in the length direction are preferably formed on the front and back of the main surfaces of the vibrating
また、圧電振動片32は、その基部51の振動腕を形成した一端より、図1において、所定距離BL(基部長さ+切り込み部長さ)を隔てた他端(図において左端)において、基部51の幅方向に延長され、かつ振動腕35,36の両外側の位置で、各振動腕35,36の延びる方向(図1において右方向)に、これら振動腕35,36と平行に延びている支持用アーム61,62を備えている。
このような圧電振動片32の音叉状の外形と、各振動腕に設ける長溝は、後述するように、それぞれ例えば水晶ウエハなどの材料をフッ酸溶液などでウエットエッチングしたり、ドライエッチングすることにより精密に形成することができる。
Further, the piezoelectric vibrating
The tuning fork-shaped outer shape of the piezoelectric vibrating
励振電極37,38は、長溝33,34内と、各振動腕の側面とに形成され、各振動腕について長溝内の電極と、側面に設けた電極が対となるようにされている。そして、各励振電極37,38は、それぞれ引出し電極37a,38aとして、支持用アーム61,62に引き回されている。これにより、圧電デバイス30を実装基板などに実装した場合に、外部からの駆動電圧が、実装端子41,41から、電極部31,31を介して圧電振動片32の各支持用アーム61,62の引出し電極37a,38aに伝えられ、各励振電極37,38に伝えられるようになっている。
そして、長溝33,34内の励振電極に駆動電圧が印加されることによって、駆動時に、各振動腕の長溝が形成された領域の内部の電界効率を高めることができるようになっている。
The excitation electrodes 37 and 38 are formed in the long grooves 33 and 34 and on the side surfaces of the vibrating arms, and the electrodes in the long grooves and the electrodes provided on the side surfaces of each vibrating arm are paired. The excitation electrodes 37 and 38 are routed around the supporting arms 61 and 62 as
Then, by applying a driving voltage to the excitation electrodes in the long grooves 33 and 34, the electric field efficiency inside the region where the long grooves of the respective vibrating arms are formed can be increased during driving.
ここで、励振電極37,38は下地金属層の上に導通性に優れた金属で電極層を形成することで作られる。
この実施形態では、下地金属層として、クロム(Cr)層を成膜し、電極層として金(Au)層を成膜して、後述する製造工程において、フォトリソグラフィなどの手法により図1に示すような形状の電極に形成されている。
この場合、下地層と電極層(図示せず)の各成膜は、スパッタリングや蒸着により行われるが、水晶ウエハなどから多数の圧電振動片を形成するためのバッジ工程では、蒸着により成膜するのが好ましい。
Here, the excitation electrodes 37 and 38 are formed by forming an electrode layer with a metal having excellent conductivity on the base metal layer.
In this embodiment, a chromium (Cr) layer is formed as a base metal layer, and a gold (Au) layer is formed as an electrode layer, and the method shown in FIG. The electrode is formed in such a shape.
In this case, each film formation of the base layer and the electrode layer (not shown) is performed by sputtering or vapor deposition. In the badge process for forming a large number of piezoelectric vibrating pieces from a quartz wafer or the like, the film is formed by vapor deposition. Is preferred.
また、図1に示すように、好ましくは、基部51には、基部51の振動腕側の端部から十分離れた位置において、両側縁に、基部51の幅方向の寸法を部分的に縮幅して形成した凹部もしくは切り込み部71,72を設けている。
これにより、振動腕35,36が屈曲振動する際に振動漏れが基部51側に漏れ、支持用アーム61,62に伝搬することを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
なお、強度が許す場合には、基部51の例えば中心付近に図示しない貫通孔を形成し、該貫通孔周縁近傍に応力を集中させるようにすることで、振動漏れが、支持用アーム61,62に伝搬することを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
Further, as shown in FIG. 1, preferably, the
Thereby, when the vibrating
When the strength permits, a through hole (not shown) is formed near the center of the
図1において、支持用アーム61,62とパッケージ57との接合箇所は、例えば、一方の支持用アーム61に関して、圧電振動片32の長さ寸法の重心位置Gに相当する箇所とすることで、ひとつだけ選択することもできる。しかし、図1で示すように、上記重心位置Gを挟んで該重心位置から等距離離れた2点を選んで接合すると、より接合構造が強化され、安定するので好ましい。
パッケージ57の収容部品としての圧電振動片は、図示のような形態のものに限らず、例えば、基部から平行に一対の振動腕が延びるようにした、所謂音叉型圧電振動片を用いることもできるし、圧電材料を薄い板状にカットして、矩形または長方形にカットした形態の圧電振動片、コンベックスタイプの圧電振動片、メサ型、あるいは逆メサ型の圧電振動片、SAWチップ、ジャイロセンサ素子を形成するための圧電振動片などを用いることができる。
また、収容する部品はひとつに限らず、上記圧電振動片と組み合わせられる集積回路チップなどをひとつのパッケージに収容した圧電発振器を構成する場合にも、本発明を適用することができる。
In FIG. 1, the joint between the support arms 61 and 62 and the
The piezoelectric vibrating reed as the housing component of the
Further, the number of components to be accommodated is not limited to one, and the present invention can also be applied to a case where a piezoelectric oscillator in which an integrated circuit chip combined with the piezoelectric vibrating piece is accommodated in one package is configured.
(電子部品(圧電デバイス)の製造方法)
次に、電子部品の製造方法の一例として、圧電デバイス30の製造方法の実施形態を説明する。
図3は、本実施形態の圧電デバイス30の製造方法の実施形態を説明するための簡単なフローチャートである。
(前工程)
圧電デバイス30の圧電振動片32と、パッケージ57と、蓋体40は、前工程としてそれぞれ別々に製造される(ST11)。
蓋体40は、既に説明したように、導通性の金属により形成される。本実施形態では、例えば、コバールの板体を所定の大きさに加工し、ニッケルメッキすることにより得られる。
(Method for manufacturing electronic components (piezoelectric devices))
Next, an embodiment of a method for manufacturing the piezoelectric device 30 will be described as an example of a method for manufacturing an electronic component.
FIG. 3 is a simple flowchart for explaining an embodiment of the method for manufacturing the piezoelectric device 30 of the present embodiment.
(pre-process)
The piezoelectric vibrating
As already described, the
パッケージ57は、上述したように、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成されている。成形の際には、複数の各基板は、その内側に所定の孔をプレスなどによって形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間Sを形成することができる。
また、例えば、上記焼結前に導電ペーストにより、図2で説明した電極部31,31や実装端子41,41の領域に、銀ペーストなどの導電ペーストを適用し、焼結後、メッキによりこれら電極部等の金属膜を形成することができる。
As described above, the
Further, for example, a conductive paste such as silver paste is applied to the regions of the electrode portions 31 and 31 and the mounting
圧電振動片32は、水晶ウエハなどを用いて、音叉型の圧電振動片32を形成する場合には、例えば水晶の単結晶から該水晶ウエハが切り出される。
この水晶ウエハは、水晶の単結晶から切り出す際、電気軸であるX軸、機械軸であるY軸及び光軸であるZ軸からなる直交座標系において、Z軸を中心に時計回りに数度の範囲で回転して切り出した水晶Z板を所定の厚みに切断研磨して得られる。
When the tuning-fork type
When this quartz wafer is cut out from a single crystal of quartz, it is several degrees clockwise around the Z axis in an orthogonal coordinate system comprising an X axis that is an electrical axis, a Y axis that is a mechanical axis, and a Z axis that is an optical axis. It is obtained by cutting and polishing a crystal Z plate rotated and cut in a range of a predetermined thickness.
次に、各振動腕および基部を含む外形に適合するように図示しないマスクパターンを、例えば耐蝕膜により形成し、フッ酸溶液等を用いたウエットエッチングにより、圧電振動片32の外形を形成する(図1参照)。そして、必要な耐蝕膜(図示せず)を設けて、マスクとし、フッ酸溶液等を用いて、振動腕の長溝33,34の部分をハーフエッチングで形成する。
次に、駆動電極としての励振電極を形成する。
すなわち、エッチング後の外形表面に電極となる金属膜を成膜する。この金属膜は、例えば、クロムを下地として金を蒸着またはスパッタリング等の手法により成膜することにより形成できる。
その後フォトリソグラフィの手法により、図1で説明したような各電極を形成する。
つまり、圧電振動片32の振動腕35,36の各面に、フォトリソグラフィの手法により、励振電極を形成することにより、圧電振動片32が完成する。
なお、好ましくは、圧電振動片32の各振動腕35,36の先端部には、周波数調整用の錘としての金属被膜21,21を上記励振電極の形成時に、該励振電極と同じ構造で形成することができる。
Next, a mask pattern (not shown) is formed by, for example, a corrosion-resistant film so as to conform to the outer shape including each vibrating arm and base, and the outer shape of the piezoelectric vibrating
Next, an excitation electrode as a drive electrode is formed.
That is, a metal film to be an electrode is formed on the outer surface after etching. This metal film can be formed, for example, by depositing gold with a technique such as vapor deposition or sputtering with chromium as a base.
Thereafter, each electrode as described in FIG. 1 is formed by a photolithography technique.
That is, the piezoelectric vibrating
Preferably,
(実装(マウント)工程)
以上の前工程を実行した後で、完成した圧電振動片32の接合を行う。
具体的には、図2の各電極部31,31上に導電性接着剤43,43を塗布する(4箇所)。これらの上に図1に示すように、対応する支持用アーム61,62を載置し、軽く荷重をかける。
この状態で、ベルト炉などで加熱して導電性接着剤を硬化することにより(ST12)、圧電振動片32が接合される。
(Mounting process)
After the above pre-process is executed, the completed piezoelectric vibrating
Specifically, the
In this state, the piezoelectric vibrating
なお、導電性接着剤ではなく、金属バンプなどにより圧電振動片32の接合を行ってもよく、その場合には硬化工程は不要である。
続いて、純水により洗浄し、その後、加熱炉などを通して全体を加熱することにより、水分を蒸発させ、導電性接着剤から溶剤を十分に揮発させる。
さらに、好ましくは、蓋体40が接合されない状態において、図1の上方からレーザ光を照射し圧電振動片32の各振動腕35,36の周波数調整用錘21,21の一部を蒸散させることにより、質量削減方式による周波数調整を行う(図示せず)。
Note that the piezoelectric vibrating
Subsequently, cleaning is performed with pure water, and then the whole is heated through a heating furnace or the like, thereby evaporating moisture and sufficiently evaporating the solvent from the conductive adhesive.
Further, preferably, in a state in which the
(蓋体溶接工程)
次にパッケージ57に蓋体40を接合する(ST13)。
図4は、蓋体の溶接手法を簡単に説明する図であり、パッケージ57内の圧電振動片の図示は省略されている。
図示されているように、パッケージ57の上に蓋体40が載置される。
パッケージ57と蓋体40の間には、金属ロウ材であるシームリング58が介在されている。
この状態で、蓋体40の一端部の両側には溶接電極となる一対の電極ローラ22,22を当てて、溶接電流を流す。そして、電極ローラ22,22を矢印方向に回転させながら、蓋体40の他端部まで転動させていく。この図では電極ローラ22,22は紙面の背後の方向に移動していく。これにより、各電極ローラ22,22からは、矢印方向(およびこれと逆方向)に溶接電流が印加され、その時の電気抵抗によるジュール熱により、シームリング58が溶融される。
これにより、蓋体40とパッケージ57の境界は、レーザ光だけによる溶接と比べると、全周にわたってムラなく溶接されるので、極めて高い気密シール性を得ることができる。
(Cover body welding process)
Next, the
FIG. 4 is a diagram for briefly explaining the lid welding method, and illustration of the piezoelectric vibrating piece in the
As illustrated, the
A
In this state, a pair of
As a result, the boundary between the
ここで、本実施形態では、図5に示すように、蓋体40の周縁の一部を残して、残り領域をパッケージ57に対してシーム溶接するようにしている。
つまり、部分的にシーム溶接をしない箇所を形成する。このようなシーム溶接しない箇所は、1箇所でも2箇所でもよく、それ以上でもよいが、あまり多いと、後の作業が煩雑になる。また、溶接されない箇所は、パッケージ57と外部とを通気できる程度に小さくすることが好ましい。
例えば、図5では、蓋体40の角部に対応したP1,P2の2箇所が、図4で説明した蓋体の溶接工程を終えても、シーム溶接されない箇所、すなわち未溶接箇所として残るようにされている。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, a part of the periphery of the
That is, a part where seam welding is not performed partially is formed. Such a place where seam welding is not performed may be one place, two places, or more, but if it is too many, subsequent operations become complicated. Moreover, it is preferable to make small the location which is not welded so that the
For example, in FIG. 5, two locations P <b> 1 and P <b> 2 corresponding to the corners of the
図6は、図5に示したような未溶接箇所を残す蓋体の溶接工程を実行するための手法のひとつを簡単に示した説明図である。
図において、電極ローラとしては、互いに平行に配置した一対の電極ローラ22−1,22−1を使用する。この場合、一方の電極ローラと他方の電極ローラは、矢印に示す進行方向に沿って、前後に少しずらして配置する。そうすると、開始端と終了端には、このずらし量に応じて未溶接箇所P1,P2ができる。
すなわち、進行方向に沿って、後に位置する電極ローラを開始端におけば、先行する電極ローラの該先行距離分だけ、未溶接箇所P1ができ、この先行する電極ローラが終端に達した際に、後ろの電極ローラの先には未溶接箇所P2が残る。このようにして、未溶接箇所P1,P2を作るのがきわめて容易である。
FIG. 6 is an explanatory diagram simply showing one of the techniques for performing the lid welding process for leaving an unwelded portion as shown in FIG.
In the figure, a pair of electrode rollers 22-1 and 22-1 arranged in parallel with each other are used as the electrode rollers. In this case, one electrode roller and the other electrode roller are arranged slightly shifted back and forth along the traveling direction indicated by the arrow. Then, unwelded locations P1 and P2 are formed at the start end and the end end according to the shift amount.
That is, if the electrode roller positioned later in the traveling direction is placed at the start end, an unwelded portion P1 is formed by the preceding distance of the preceding electrode roller, and when the preceding electrode roller reaches the end, The unwelded portion P2 remains at the tip of the rear electrode roller. In this way, it is very easy to create unwelded locations P1, P2.
図7は、未溶接箇所を残す蓋体の溶接工程を実行するための手法の他のひとつを簡単に示した説明図である。
電極ローラは一つでも一対でもよい。使用する電極ローラ22−2には、外周の一部を除去した切欠き部25を形成している。切欠き部25は1箇所が好ましい。そして、図4に説明したように、電極ローラ22−2の外周を蓋体40の上端部に当接させて転動させると、切欠き部25に対応した箇所では、蓋体40への当接が行われない。これによって、当該未当接箇所に未溶接箇所P3が容易に形成される。
FIG. 7 is an explanatory view simply showing another one of the methods for executing the lid welding process for leaving an unwelded portion.
One or a pair of electrode rollers may be used. The electrode roller 22-2 to be used is formed with a
次に、溶接状態について、外観検査を行い(ST14)、気密チャンバーに移送される(ST15)。
ここで、蓋体溶接工程により蓋体40をシーム溶接したパッケージ57を、真空・加熱チャンバーなどに収容し、所定の温度プロファイルで加熱する(ST16)。
この熱によって、パッケージ57内面の水分や、導電性接着剤43の溶剤成分などが十分に気化する。この過程により生成したガスは、未溶接箇所P1,P2を介して外部に排出されることで、十分なガス出し、ないしは脱ガスがされ、パッケージ57内は、例えば、1×10−2Pa程度の高い真空度とされる。
Next, an appearance inspection is performed on the welded state (ST14), and the welded state is transferred to an airtight chamber (ST15).
Here, the
Due to this heat, moisture on the inner surface of the
続いて、図5に示すように、未溶接箇所P1,P2に加熱ビームを照射して、封止を行う(ST17)。
ここで加熱ビームは、蓋体40の未溶接箇所に照射して、スポット的に加熱することにより、ロウ材であるシームリング58の対応箇所を溶融して、僅かな隙間を埋めるために用いられる。したがって、このような用途に適していれば、電子ビームやハロゲン光ビームなどなんでも使用できるが、ここでは、照射位置のコントロールが可能で、局所的に高いエネルギーを集中するのに適しているレーザによる光ビームを用いる。また、レーザ光ビームは、周波数調整などにも使用できる。
Subsequently, as shown in FIG. 5, the unwelded locations P1 and P2 are irradiated with a heating beam to perform sealing (ST17).
Here, the heating beam is used to fill a slight gap by irradiating an unwelded portion of the
なお、ここで、蓋体40に部分的に光透過領域を形成しておくと、上記光ビームを用いて、圧電振動片32の各振動腕35,36の周波数調整用錘21,21の一部を蒸散させることにより、質量削減方式による周波数調整を行うことができる。これは封止後に行う周波数調整であるから、製品の周波数を最終的に高い精度に合わせることができるものである。
Here, if a light transmission region is partially formed in the
最後に、外観検査を行う(ST18)。
これにより、圧電デバイスが完成する。
以上説明したように、本実施形態によれば、パッケージ57に対する蓋体の溶接工程(ST13)では、蓋体40の周縁の一部を残して、残り領域をパッケージ57に対してシーム溶接している。この工程(ST13)は例えば、大気中で行うことができるので、工程が容易であるだけでなく、リーク部分などを生じにくい、確実な手法で蓋体の接合を実現することができるものである。
また、この蓋体40の溶接工程(ST13)で溶接せずに残された周縁の一部の領域P1、P2、P3を利用して、真空雰囲気内で加熱することで、パッケージ内からの脱ガスが行われる。これにより、パッケージ内の真空度を高めることができ、真空内で動作する部品には最適なパッケージ環境が形成される。
さらに、溶接しないで残した周縁の一部の領域P1、P2、P3に加熱ビームを当てることにより、蓋体40とパッケージ57との間に残された僅かな隙間を完全にふさぐことができる。
かくして、蓋体40の全周に沿ってレーザ光を照射して溶接する場合に比べて、より安定度の高いシーム溶接により該全周の大部分を溶接することから、リークが生じにくく、また、孔封止工程がない分、パッケージの製造工程や封止工程が簡略され、製造コストが低減される。
Finally, an appearance inspection is performed (ST18).
Thereby, a piezoelectric device is completed.
As described above, according to this embodiment, in the lid welding process (ST13) to the
In addition, by using the regions P1, P2, and P3 of the peripheral edge left unwelded in the welding process (ST13) of the
Furthermore, a slight gap left between the
Thus, compared to the case where welding is performed by irradiating laser light along the entire circumference of the
上記したように、従来の工程と比較すると、パッケージの構造が簡単であり、金属ボールを使用しない分、本実施形態の方が、製造コストを約10パーセント程度低減できるだけでなく、以下の理由により製造工程の実施に要する時間大幅に短縮できるものである。
すなわち、図8は、図4との対比において、従来の製造方法における工程を示すフローチャートである。
本実施形態が、ST14とST18において、二回の外観検査をしているのに比して、従来工程では、ST4と、ST6と、ST9の三回の外観検査をしていたものである。しかも、ST5の「ボールセット」すなわち、孔封止用の貫通孔への金属ボールセット後の外観検査は、孔封止に先行してボールの確実なセットの確認を要するため、比較的長い時間がかかる。また、ST9における最後の外観検査では、溶融金属が貫通孔へ確実に充填されているか否か見るものであり、本実施形態のST18の外観検査と比べると、はるかに長い時間を要するものである。
このため、本実施形態では、従来要していたST3以降の工程に要していた時間が、ロット単位で平均179、2秒かかっていたものを、図4のST13以降の工程時間では、ロット単位で平均144秒とすることができ、約20パーセント低減できたものである。
As described above, compared with the conventional process, the package structure is simple, and the metal ball is not used, so that this embodiment can reduce the manufacturing cost by about 10%, for the following reason. The time required for carrying out the manufacturing process can be greatly reduced.
That is, FIG. 8 is a flowchart showing steps in the conventional manufacturing method in comparison with FIG.
In the present embodiment, the appearance inspection is performed three times in ST4, ST6, and ST9 in the conventional process as compared with the appearance inspection twice in ST14 and ST18. In addition, the “ball setting” of ST5, that is, the appearance inspection after setting the metal ball to the through hole for hole sealing requires confirmation of a certain set of balls prior to the hole sealing, and therefore it takes a relatively long time. It takes. Further, in the final appearance inspection in ST9, it is checked whether or not the molten metal is surely filled in the through-holes, and it takes much longer time than the appearance inspection in ST18 of this embodiment. .
For this reason, in this embodiment, the time required for the processes after ST3, which was conventionally required, took an average of 179, 2 seconds in units of lots, but the process time after ST13 in FIG. The average unit can be 144 seconds, which is about 20% reduction.
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、パッケージ内に種々の電気、電子部品、たとえば、IC素子や圧電振動片を収容するものであれば、半導体装置、水晶振動子、水晶発振器、水晶フィルタ、SAWデバイス、ジャイロ、角度センサ等の名称にかかわらず、全ての電子部品に適用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. Each configuration of each embodiment can be appropriately combined or omitted, and can be combined with other configurations not shown.
In addition, the present invention can be applied to semiconductor devices, crystal resonators, crystal oscillators, crystal filters, SAW devices, gyros, as long as various electrical and electronic components such as IC elements and piezoelectric vibrating pieces are accommodated in the package. It can be applied to all electronic components regardless of the name of the angle sensor or the like.
22・・・電極ローラ、30・・・圧電デバイス、32・・・圧電振動片、35,36・・・振動腕、40・・・蓋体、51・・・基部、57・・・パッケージ、58・・・シームリング(封止材)、61,62・・・支持用アーム、P1,P2,P3・・・未溶接箇所 22 ... Electrode roller, 30 ... Piezoelectric device, 32 ... Piezoelectric vibrating piece, 35, 36 ... Vibrating arm, 40 ... Lid, 51 ... Base, 57 ... Package, 58 ... Seam ring (sealing material), 61,62 ... Supporting arm, P1, P2, P3 ... Unwelded location
Claims (5)
少なくとも前記パッケージを形成する前工程と、
前記パッケージ内部に前記部品を接合する実装工程と、
前記パッケージに前記蓋体を溶接する蓋体溶接工程と
を有しており、
前記蓋体溶接工程では、前記蓋体の周縁の一部を残して、残り領域を前記パッケージに対してシーム溶接し、
その後、真空雰囲気内で加熱して脱ガスし、
前記蓋体溶接工程で溶接せずに残した前記一部領域に、加熱ビームを照射して、気密に封止する封止工程と
を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。 A method of manufacturing an electronic component configured to house a component in a package and hermetically seal with a lid,
At least a pre-process for forming the package;
A mounting step of bonding the component inside the package;
A lid welding process for welding the lid to the package,
In the lid welding process, leaving a part of the periphery of the lid, seam welding the remaining area to the package,
Then, degas by heating in a vacuum atmosphere,
A method of manufacturing an electronic component comprising: a sealing step of irradiating a heating beam to the partial region left unwelded in the lid welding step to hermetically seal.
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