JP2009088699A - Manufacturing method of piezoelectric device and piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は圧電デバイスの製造方法、及び圧電デバイスに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric device and a piezoelectric device.
最近の電子機器の多くは、その制御部にマイクロコントローラなどを有しており、その基準クロックを発生させるため、圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが必須の電子部品となっている。 Many of the recent electronic devices have a microcontroller or the like in their control unit, and a piezoelectric device such as a piezoelectric vibrator or a piezoelectric oscillator is an indispensable electronic component for generating the reference clock.
電子機器の中でも特に携帯電話機は、小型化、高機能化のため電子回路基板の高密度実装が必要であるため、それに利用される圧電デバイス等の電子部品も絶え間ない小型化が要求されている。 Among electronic devices, cellular phones, in particular, require high-density mounting of electronic circuit boards for miniaturization and high functionality, and electronic components such as piezoelectric devices used therefor are constantly required to be miniaturized. .
例えば、圧電発振器は、圧電振動片と発振回路をセラミック製などのパッケージに収容し、金属あるいはガラスなどの蓋で気密封止した構造のものが一般的である。そのため、発振回路の小型化の限界、それを収納するパッケージ強度の確保などの制限により、現在の一般的な構成による小型化が限界に来つつある。 For example, a piezoelectric oscillator generally has a structure in which a piezoelectric vibrating piece and an oscillation circuit are housed in a ceramic package and hermetically sealed with a lid made of metal or glass. For this reason, due to the limitation of the size reduction of the oscillation circuit and the restriction of the strength of the package for housing the oscillation circuit, the size reduction by the current general configuration is approaching the limit.
前述ような状況に鑑み、小型且つ低背化を実現する圧電振動子とその製造方法が特許文献1に開示されている。特許文献1に開示された発明は、ウェハ状基板に複数の圧電素子を実装し、各圧電素子に対応して凹部が形成されたウェハ状蓋基板を前記基板に接合した後、個片化して小型の圧電振動子を得るというものである。
In view of the situation as described above,
図3は、従来の圧電振動子の製造工程を示す断面図である。まず、複数個の圧電素子11が、基板ウェハ12の一主面上に設けられた実装パターン13上に実装される。実装パターン13はスルーホール等からなる引き回しパターン(不図示)を介して外部実装パターン14と電気的に接続されている。(図3(a))
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a conventional piezoelectric vibrator. First, a plurality of
圧電素子11の実装後、複数個の凹部15が形成された蓋ウェハ16を準備し、前記圧電素子11を前記凹部15内に収納するようにして基板ウェハ12と接合する。接合手段としては、接合面に施した金属膜を介して行う金属溶融接合や、基板ウェハと蓋ウェハを同一材料とし、各々の接合面を平坦化処理して行う直接接合等が用いられる。(図3(b))
After mounting the
基板ウェハ12と蓋ウェハ16の接合後、所定の位置(図3(b)中の切断ライン)でダイシングして個々に分割して圧電振動子17が完成する。(図3(c))
After the substrate wafer 12 and the
しかしながら、前述の従来の製造方法によって製造された圧電デバイスは、平面視矩形状の箱型チップとなり、その外周部位に角部を残して製造される。このような構成では、落下等によって加わる衝撃や外部基板への実装作業の際に角部におけるチッピングや欠け等が生じやすくなってしまい、製品としての信頼性の低下を招くこととなる。 However, the piezoelectric device manufactured by the above-described conventional manufacturing method is a box-shaped chip having a rectangular shape in plan view, and is manufactured while leaving corners on the outer peripheral portion thereof. In such a configuration, an impact applied by dropping or the like, and chipping or chipping at a corner portion are likely to occur during mounting on an external substrate, leading to a decrease in reliability as a product.
チッピングや欠けの対策としては、あらかじめチップ角部を加工し、面取り等しておけばよいが、チップ化されたデバイスは、非常に小さなものであり、チップ化後に角部の面取り加工等を行うことは非常に困難な作業を伴い、これを実施した場合には工数増、コストアップは避けられない。 As countermeasures against chipping and chipping, the chip corners may be processed and chamfered in advance, but the chiped device is very small, and chamfering of the corners is performed after the chip formation. This involves very difficult work, and if this is carried out, an increase in man-hours and an increase in cost are inevitable.
上記問題点に鑑み、本発明は、チッピングや欠け等を防止した構造を容易に得られる圧電デバイスの製造方法及び圧電デバイスを提供しようとするものである。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a piezoelectric device manufacturing method and a piezoelectric device that can easily obtain a structure that prevents chipping, chipping, and the like.
複数の圧電素子を実装する実装基板と、該実装基板に接合され、前記複数の圧電素子各々を個別の空間内に収容封止する蓋基板とを有し、前記実装基板と前記蓋基板が接合された後、前記圧電素子毎に分割して個々の圧電デバイスを得る圧電デバイスの製造方法であって、少なくとも、前記実装基板に圧電素子を実装する圧電素子実装工程と、前記実装基板に前記蓋基板を前記圧電素子各々を個別の空間内に収容封止するようにして接合する基板接合工程と、前記実装基板及び前記蓋基板の表面上に、前記圧電素子毎に個片化するための断面略V字状の分割溝を形成する分割溝形成工程と、前記実装基板及び前記蓋基板の表面上に形成された前記一方の基板の分割溝底部から他方の基板の分割溝底部を結ぶ線で分割して個片化する分割個片化工程と、を備える圧電デバイスの製造方法とする。 A mounting substrate on which a plurality of piezoelectric elements are mounted; and a lid substrate that is bonded to the mounting substrate and accommodates and seals each of the plurality of piezoelectric elements in a separate space. The mounting substrate and the lid substrate are bonded to each other. After that, a piezoelectric device manufacturing method for obtaining individual piezoelectric devices by dividing each piezoelectric element, wherein at least a piezoelectric element mounting step for mounting the piezoelectric element on the mounting substrate, and the lid on the mounting substrate A substrate bonding step for bonding the substrate so that each of the piezoelectric elements is accommodated and sealed in a separate space, and a cross section for separating each piezoelectric element on the surface of the mounting substrate and the lid substrate A dividing groove forming step for forming a substantially V-shaped dividing groove, and a line connecting the dividing groove bottom of the one substrate and the dividing groove bottom of the other substrate formed on the surface of the mounting substrate and the lid substrate; Divide and divide into pieces And extent, the method for manufacturing a piezoelectric device comprising a.
前記分割溝形成工程は、前記実装基板側に対しては前記圧電振動素子実装工程前、前記蓋基板側に対しては前記基板接合工程前に行う圧電デバイスの製造方法とする。 The dividing groove forming step is a method for manufacturing a piezoelectric device that is performed before the piezoelectric vibrating element mounting step for the mounting substrate side and before the substrate bonding step for the lid substrate side.
前記分割溝形成工程は、前記実装基板側、前記蓋基板側共に前記基板接合工程後に行う圧電デバイスの製造方法とする。 The division groove forming step is a method for manufacturing a piezoelectric device that is performed after the substrate bonding step on both the mounting substrate side and the lid substrate side.
前記実装基板と前記蓋基板の材料はシリコンである圧電デバイスの製造方法とする。 The mounting substrate and the lid substrate are made of silicon, which is a piezoelectric device manufacturing method.
前記分割溝形成工程は、エッチングによって形成される圧電デバイスの製造方法とする。 The dividing groove forming step is a method for manufacturing a piezoelectric device formed by etching.
前記実装基板と前記蓋基板の何れか一方が平板状基板であり、他方が前記圧電素子を収容するための凹形状部を有する基板で構成され、その凹形状部空間に圧電デバイスが収容されるようにして接合される圧電デバイスの製造方法とする。 One of the mounting substrate and the lid substrate is a flat substrate, and the other is constituted by a substrate having a concave portion for accommodating the piezoelectric element, and the piezoelectric device is accommodated in the concave shape space. Thus, a manufacturing method of a piezoelectric device to be joined is provided.
前記製造方法によって製造される圧電デバイスであって、当該圧電デバイスの外周角部が面取りされて成る圧電デバイスとする。 A piezoelectric device manufactured by the manufacturing method, wherein the outer peripheral corner portion of the piezoelectric device is chamfered.
本発明によれば、圧電デバイスの外周角部が面取りされて成る圧電デバイスが工数やコストをかけずに製作可能で、チッピングや欠け等を防止した構造の圧電デバイスが容易に得られる。 According to the present invention, a piezoelectric device having a chamfered outer peripheral corner portion of the piezoelectric device can be manufactured without man-hours and costs, and a piezoelectric device having a structure that prevents chipping and chipping can be easily obtained.
実装基板に複数の圧電素子を実装する圧電素子実装工程と、前記実装基板に前記蓋基板を前記圧電素子各々を個別の空間内に収容封止するようにして接合する基板接合工程と、前記実装基板及び前記蓋基板の表面上に、前記圧電素子毎に個片化するための断面略V字状の分割溝を形成する分割溝形成工程と、前記実装基板及び前記蓋基板の表面上に形成された前記一方の基板の分割溝底部から他方の基板の分割溝底部を結ぶ線で分割して個片化する分割個片化工程と、を備える圧電デバイスの製造方法とする。これにより、チッピングや欠け等を防止した構造の圧電デバイスを得る。 A piezoelectric element mounting step of mounting a plurality of piezoelectric elements on a mounting substrate; a substrate bonding step of bonding the lid substrate to the mounting substrate so that each of the piezoelectric elements is housed and sealed in a separate space; and the mounting A split groove forming step of forming a split groove having a substantially V-shaped cross section for separating each piezoelectric element on the surface of the substrate and the lid substrate, and forming on the surface of the mounting substrate and the lid substrate And a divided singulation step of dividing the substrate into pieces by dividing the divided groove bottom of the one substrate from the divided groove bottom of the other substrate. As a result, a piezoelectric device having a structure in which chipping or chipping is prevented is obtained.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図1は本発明の圧電デバイスの製造工程を示す図で、(a)は実装基板と蓋基板が接合される前の状態を示し、(b)は実装基板と蓋基板が接合された状態を示し、(c)は、圧電素子ごとに分割した状態を示している。図2は発明の圧電デバイスの製造方法に係わる蓋基板の一部上面図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are diagrams showing a manufacturing process of a piezoelectric device according to the present invention, in which FIG. 1A shows a state before a mounting substrate and a lid substrate are joined, and FIG. 1B shows a state where the mounting substrate and the lid substrate are joined. (C) shows a state of being divided for each piezoelectric element. FIG. 2 is a partial top view of a lid substrate according to the method for manufacturing a piezoelectric device of the invention.
1は実装基板で、2は蓋基板である。実装基板1には複数の凹部1aがマトリクス状に設けられており、圧電素子3を個々に収容配置するための領域となっている。圧電素子3は、その表裏面に励振電極(不図示)とこれに繋がる外部接続用の接続電極(不図示)が形成されている。これらの電極は金属蒸着等の手段によって形成される。前記圧電素子3を実装基板1に実装後、蓋基板2を接合し圧電素素子3を凹部1a内に気密に封止する。最後に圧電素子3毎に分割して個々の圧電デバイスが完成する。製造工程の大まかな流れは従来技術と同様であるが、さらに製造工程に沿って詳細に説明する。
まず、実装基板1及び蓋基板2を準備し、前記両基板に各々の接合面とは反対側の面に断面V字状の分割溝1b、2aを形成する。図2に示すごとく、分割溝2aは個片化する際の分割ライン上に延在して設けられる。また、分割溝1bも分割溝2aと対向する位置関係となるよう形成される。尚、図2中に破線で示す部分は実装基板1と接合した時の圧電素子3等の配置関係を示すものである。
First, the
前記分割溝1a、2aは、ダイシングソー等を用いた機械加工やエッチングにより容易に形成することができる。エッチング手法を用いる場合は、実装基板1及び蓋基板2の材料をシリコンとし、例えば、結晶方位1.0.0面を用いたシリコンの結晶異方性エッチングにより頂角70°のV溝を容易に形成することができる。
The dividing
続いて、前記圧電素子3を実装基板1の凹部1a内に実装する。前記凹部1a内には電極パッド4が設けられており、圧電素子3の接続電極(不図示)と前記電極パッド4が導電性接着剤5を介して固着される。尚、前記電極パッド4は、図示しないスルーホール等を介して実装基板1の外部に設けられた外部端子6と接続される構成である。
Subsequently, the
続いて、圧電素子3が実装された実装基板1上方に蓋基板2を前記圧電素子3各々を個別の空間内に収容封止するようにして接合する。また、実装基板1に形成された分割溝1bと、蓋基板2に形成された分割溝2aが対向した位置関係となるように位置合わせして接合する。接合手段は、接合面に施した金属膜を介して行う金属溶融接合や、各々の接合面を平坦化処理して行う直接接合等で行う。
Subsequently, the
続いて、前記実装基板1及び前記蓋基板2の表面上に形成された前記一方の基板の分割溝底部から他方の基板の分割溝底部を結ぶ線(図1中の切断ライン)で分割して個片化する。分割個片化はレーザーダイサー等を用いて行うことが可能である。
Subsequently, the substrate is divided by a line (cut line in FIG. 1) connecting the divided groove bottom of the one substrate to the divided groove bottom of the other substrate formed on the surface of the
前述の工程を経て製造される圧電デバイスは、その外周部位がV字状の分割溝部の傾斜部に対応する位置となるので、必然的に角部の面取りがなされた構成で完成する。このようにして構成された圧電デバイスは、チッピングや欠け等を防止できる。 The piezoelectric device manufactured through the above-described steps is completed with a configuration in which corner portions are chamfered inevitably because the outer peripheral portion thereof is located at a position corresponding to the inclined portion of the V-shaped dividing groove. The piezoelectric device thus configured can prevent chipping, chipping, and the like.
尚、前述の製造工程の分割溝形成は、前記実装基板1と前記蓋基板2を接合した後に行うことも可能である。
Note that the formation of the dividing groove in the manufacturing process described above can also be performed after the mounting
また、前述の製造工程の説明で採用した実装基板1は凹形状部を有する基板とし、蓋基板2は平板状基板として説明したが、実装基板1を平板状基板とし、蓋基板2を凹形状部を有する基板としても良い。
Further, the mounting
1 実装基板
1a 凹部
1b 分割溝
2 蓋基板
2a 分割溝
3 圧電素子
4 電極パッド
5 導電性接着剤
6 外部端子
11 圧電素子
12 基板ウェハ
13 実装パターン
14 外部実装パターン
15 凹部
16 蓋ウェハ
17 圧電振動子
DESCRIPTION OF
Claims (7)
少なくとも、
前記実装基板に圧電素子を実装する圧電素子実装工程と、
前記実装基板に前記蓋基板を前記圧電素子各々を個別の空間内に収容封止するようにして接合する基板接合工程と、
前記実装基板及び前記蓋基板の表面上に、前記圧電素子毎に個片化するための断面略V字状の分割溝を形成する分割溝形成工程と、
前記実装基板及び前記蓋基板の表面上に形成された前記一方の基板の分割溝底部から他方の基板の分割溝底部を結ぶ線で分割して個片化する分割個片化工程と、
を備えることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。 A mounting substrate on which a plurality of piezoelectric elements are mounted; and a lid substrate that is bonded to the mounting substrate and accommodates and seals each of the plurality of piezoelectric elements in a separate space. The mounting substrate and the lid substrate are bonded to each other. After that, a piezoelectric device manufacturing method for obtaining individual piezoelectric devices by dividing each piezoelectric element,
at least,
A piezoelectric element mounting step of mounting a piezoelectric element on the mounting substrate;
A substrate bonding step of bonding the lid substrate to the mounting substrate so as to accommodate and seal each of the piezoelectric elements in a separate space;
On the surface of the mounting substrate and the lid substrate, a split groove forming step of forming a split groove having a substantially V-shaped cross section for individualization for each piezoelectric element;
A split singulation step for dividing and dividing into pieces by a line connecting a split groove bottom of the other substrate from a split groove bottom of the one substrate formed on the surface of the mounting substrate and the lid substrate;
A method for manufacturing a piezoelectric device comprising:
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JP2014143317A (en) * | 2013-01-24 | 2014-08-07 | Seiko Instruments Inc | Electronic component, and method of manufacturing the same |
JP2019175962A (en) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | セイコーインスツル株式会社 | Package and package manufacturing method |
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