JP2011169607A - 圧電デバイス、振動ジャイロ - Google Patents

Abstract

【課題】実装基板に対する振動片の平行度を確保することができる圧電デバイス、振動ジ
ャイロを提供することを目的としている。
【解決手段】本発明の圧電デバイス１０は、第一の金属膜を表面に有する第一、第二及び
第三のバンプを含み、前記第一、第二及び第三のバンプを第一の面に有する半導体デバイ
ス４０と、第二の金属膜を有し、前記第二の金属膜を介して前記第一の金属膜に接続され
た圧電振動片６０と、を備え、前記第一、第二及び第三のバンプの前記第一の面から頂部
までの高さは、それぞれ同じであり、前記第三のバンプの重心は、前記第一のバンプの重
心と前記第二のバンプの重心とを結んだ場合に形成される直線から離間していることを特
徴としている。
【選択図】図４

Description

本発明は、特に圧電振動片と半導体デバイスを備え、加速度や角速度等を検出する圧電
デバイス、振動ジャイロに関する。

撮像手段の手振れ検出やカーナビゲーションの方向検出に利用される振動ジャイロなど
の圧電デバイスは、需要が様々な分野に拡大すると共に、小型化、高性能化などの要求が
なされている。

このような小型化が要求される圧電振動片を半導体デバイスに実装する際、圧電振動片
の支持部を強固に接合すると感度が低下してしまう。しかしながらデバイス全体に作用す
る落下衝撃に耐えうる構造でなくてはならない。
また角速度センサーなどの検出軸を持つ圧電振動片の場合、実装された圧電振動片の姿
勢は、検出感度などの性能に大きな影響を与えることが知られている。

図８は従来の振動ジャイロの説明図である。図８（１）に示す従来の振動ジャイロ１０
０は、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）基板１０２の複数のボ
ンディングリード１０４をオーバーハングさせ、ＴＡＢ基板１０２に形成したデバイスホ
ール１０６からボンディングリード１０４を上方に立ち上げたリードの先端部にジャイロ
振動片１０８を搭載し、かつ、ジャイロ振動片１０８が搭載されたＴＡＢ基板１０２をジ
ャイロ本体となるパッケージ基板１１０に電気的に接合させた構造である（例えば特許文
献１）。

また図８（２）に示すような圧電デバイス２００は、圧電振動片２０２を支持する支持
枠２０４を圧電振動片２０２の外周を囲むように同一平面上に形成している。支持枠２０
４には圧電振動片２０２の電極と電気的に接続させた端子電極が形成されている。そして
支持枠２０４をパッケージ２０６にＡｇ（銀）ペースト２０８などの接着手段を用いて電
気的に接合した構造である。

さらに特許文献２に示す電子部品は、水晶片に形成されたバンプ電極が、弾性を有する
コア部と、コア部の表面に設けられた導電膜とを有している。このバンプ電極をパッケー
ジ本体の接続電極に実装する際、コア部の弾性変形により導電膜と接続電極とが導電接触
する構造である。

特開２００８−５８２５８号公報 特開２００９−１１８４５０号公報

特許文献１のような振動ジャイロの場合、圧電デバイスの端子からＩＣ端子までの接続
の過程でＡｇペーストによる接続箇所が２箇所ある。接合工程では所定の公差範囲があり
、複数の接合工程を行うと公差範囲の誤差の積み重ねによって全体の実装精度が低下して
しまうという問題がある。

またボンディングリードと圧電振動片を接続するためにＡｕバンプが必要となる。この
Ａｕバンプを塑性変形して接続したときの圧電振動片の平行度は、振動片を実装するパッ
ケージ側の平行度に依存する。Ａｕバンプは塑性変形できるためパッケージ側の平行度の
狂いはそのままＡｕバンプに反映されてしまう。

図８（２）に示すような圧電デバイスの場合にも、振動片を支持する枠部はＡｇペース
トで接着させている。このため特許文献１と同様に複数の接合工程を行うと公差範囲の誤
差の積み重ねによって全体の実装精度が低下してしまうという問題がある。

特許文献２に示す電子部品の場合、機能片（デバイス）に設けられたバンプ電極を相手
側の接続電極に弾性変形させて接続されている。このため、このバンプ電極を塑性変形し
て接続したときの圧電振動片の平行度は、振動片を実装するパッケージ側の平行度に依存
する。バンプ電極は塑性変形できるためパッケージ側の平行度の狂いはそのままバンプ電
極に反映されてしまうという問題がある。
そこで本発明は、上記従来技術の問題点を解決するため、実装基板に対する振動片の平
行度を確保することができる圧電デバイス、振動ジャイロを提供することを目的としてい
る。

本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］第一の金属膜を表面に有する第一、第二及び第三のバンプを含み、前記第
一、第二及び第三のバンプを第一の面に有する半導体デバイスと、第二の金属膜を有し、
前記第二の金属膜を介して前記第一の金属膜に接続された圧電振動片と、を備え、前記第
一、第二及び第三のバンプの前記第一の面から頂部までの高さは、それぞれ同じであり、
前記第三のバンプの重心は、前記第一のバンプの重心と前記第二のバンプの重心とを結ん
だ場合に形成される直線から離間していることを特徴とする圧電デバイス。

上記構成によれば、第三のバンプの重心は、第一のバンプの重心と第二のバンプの重心
とを結んだ場合に形成される直線から離間し、各バンプは第一の面からの高さが同じであ
るため、バンプの上面同士は実装基板と平行な平面を形成することができる。従って実装
対象となる半導体基板に対する圧電振動片の平行度を確保することができる。

第二の金属膜と、表面に第一の金属膜を備えたバンプによる金属同士の溶接により、樹
脂に比べて弾性変形することなく、圧電振動片と半導体デバイスの機械的な固定の強度を
高めることができる。
バンプと第二の金属膜の接着の際、有機系接着剤を用いることがないため、アウトガス
として発生する有機ガスの汚染による不具合のおそれがない。

［適用例２］前記第三のバンプは、前記第一のバンプと前記第二のバンプとを結んだ場
合に形成される直線から離間していることを特徴とする適用例１に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、第三のバンプは、第一のバンプと第二のバンプとを結んだ場合に形
成される直線から離間し、各バンプは第一の面からの高さが同じであるため、バンプの上
面同士は実装基板と平行な平面を形成することができる。従って実装対象となる半導体基
板に対する圧電振動片の平行度を確保することができる。

［適用例３］前記第一、第二及び第三のバンプは、前記第一の面を平面視した場合に直
線状に形成されていることを特徴とする適用例１又は適用例２に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、接合を直線上のいずれかの点で合わせることで圧電振動片を半導体
デバイス上に仮固定して平行度を調整しながら位置決めを確実に行なうことができる。従
って基板に対する平行度がでないなどの接着不良による歩留まりを低減することができる
。

［適用例４］前記第一、第二及び第三のバンプのうち少なくとも二つは、前記第一の面
を平面視した場合に長手方向が異なっていることを特徴とする適用例３に記載の圧電デバ
イス。

上記構成によれば、第一、第二及び第三のバンプのうち少なくとも二つは、第一の面を
平面視した場合に長手方向が異なっていることにより、複数のバンプが平面上に形成され
、同じ高さのバンプによって複数のバンプの上面が第一の面と平行な同一平面上に配置さ
れるため、実装された圧電振動片の支持部を中心として同一平面上を回転する方向の位置
ズレを防止して、実装基板に対する平行度を確保することができる。

［適用例５］前記第二の金属膜は、前記第一の面を平面視した場合に前記バンプの頂部
と重なる位置にスリットを有することを特徴とする適用例３又は適用例４に記載の圧電デ
バイス。

上記構成によれば圧電振動片を半導体デバイスに実装する際、第二の金属膜のスリット
がバンプの中心（頂部）と重なり易くなり、位置あわせの目安とすることができる。また
スリットにバンプの頂部が重なるとスリット内にバンプが収まって安定する。従って実装
の位置決めが容易となる。

［適用例６］前記半導体デバイスのパッドと前記圧電振動片の電極は電気的接続手段に
よって接続されていることを特徴とする適用例１乃至適用例５のいずれか一例に記載の圧
電デバイス。

上記構成によれば、圧電振動片と半導体デバイスをバンプと第二の金属膜の接着により
機械的に固定し、圧電振動片と半導体デバイスの電気的接続手段によって電気的に接続す
ることができ、電気的接続手段に機械的な応力がかかり難い構造となる。従って応力のか
かり難い構造で電気的な接続が確保でき、電気的接続手段の選択の自由度を拡張すること
ができる。

［適用例７］前記バンプは、樹脂を含み、前記第一の金属膜は、前記樹脂の表面に形成
されていることを特徴とする適用例１乃至適用例６のいずれか一例に記載の圧電デバイス
。
上記構成によればバンプの高さ、形状などの形成を容易に制御することができる。また
第一の金属膜で樹脂の表面を覆うことにより、機械的強度を高めることができる。

［適用例８］第一の金属膜を表面に有する第一、第二及び第三のバンプを含み、前記第
一、第二及び第三のバンプを第一の面に有する半導体デバイスと、第二の金属膜を有し、
前記第二の金属膜を介して前記第一の金属膜に接続された圧電振動片と、を備え、前記第
一、第二及び第三のバンプの前記第一の面から頂部までの高さは、それぞれ同じであり、
前記第一、第二及び第三のバンプのそれぞれの重心は、前記第一の面を平面視した場合に
同一直線上に位置しないことを特徴とする圧電デバイス。

上記構成によれば、第一、第二及び第三のバンプのそれぞれの重心は、第一の面を平面
視した場合に同一直線上に位置しておらず、各バンプは第一の面からの高さが同じである
ため、バンプの上面同士は実装基板と平行な平面を形成することができる。従って実装対
象となる半導体基板に対する圧電振動片の平行度を確保することができる。

［適用例９］前記第一、第二及び第三のバンプは、前記同一直線上に位置しないことを
特徴とする適用例８に記載の圧電デバイス。
上記構成によれば、第一、第二及び第三のバンプは、第一の面を平面視した場合に同一
直線上に位置しておらず、各バンプは第一の面からの高さが同じであるため、バンプの上
面同士は実装基板と平行な平面を形成することができる。従って実装対象となる半導体基
板に対する圧電振動片の平行度を確保することができる。

［適用例１０］半導体デバイスと、前記半導体デバイスの第一の面上に形成され、表面
に第一の金属膜を有する第一、第二及び第三のバンプと、第二の金属膜を有し、前記第二
の金属膜を介して前記第一の金属膜に接続された圧電振動片と、を備え、前記第一、第二
及び第三のバンプの前記第一の面から頂部までの高さは、それぞれ同じであり、前記第一
、第二及び第三のバンプのそれぞれの重心は、前記第一の面を平面視した場合に同一直線
状に位置しないことを特徴とする圧電デバイス。

上記構成によれば、第一、第二及び第三のバンプのそれぞれの重心は、第一の面を平面
視した場合に同一直線上に位置しておらず、各バンプは第一の面からの高さが同じである
ため、バンプの上面同士は実装基板と平行な平面を形成することができる。従って実装対
象となる半導体基板に対する圧電振動片の平行度を確保することができる。

［適用例１１］第一の金属膜を表面に有する第一、第二及び第三のバンプを含み、前記
第一、第二及び第三のバンプを第一の面に有する半導体デバイスと、第二の金属膜を有し
、前記第二の金属膜を介して前記第一の金属膜に接続された圧電振動片と、を備え、前記
第一、第二及び第三のバンプの前記第一の面から頂部までの高さは、それぞれ同じであり
、前記第三のバンプの重心は、前記第一のバンプの重心と前記第二のバンプの重心とを結
んだ場合に形成される直線から離間していることを特徴とする振動ジャイロ。

上記構成によれば、第三のバンプの重心は、第一のバンプの重心と第二のバンプの重心
とを結んだ場合に形成される直線から離間し、各バンプは第一の面からの高さが同じであ
るため、バンプの上面同士は実装基板と平行な平面を形成することができる。従って実装
対象となる半導体基板に対する圧電振動片の平行度を確保した振動ジャイロが得られる。

本発明の圧電デバイスの構成概略を示す図であり、（１）は平面図を示し、（２）は（１）中のＡ−Ａ断面図を示している。 図２は振動ジャイロの回路部の平面図を示している。 圧電振動片との実装面側から見た半導体デバイスの斜視図である。 電極パターン及び固定バンプの部分拡大図である。 電極パターンの形成方法の説明図である。 半導体デバイスとの実装面側から見た圧電振動片の斜視図である。 圧電デバイスの製造方法の説明図である。 従来の圧電デバイスを示す説明図である。

本発明の圧電デバイス、振動ジャイロの実施形態を添付の図面を参照しながら以下詳細
に説明する。
図１は本発明の圧電デバイスの構成概略を示す図であり、（１）は平面図を示し、（２
）は（１）中のＡ−Ａ断面図を示している。図２は振動ジャイロの回路部の平面図を示し
ている。図３は圧電振動片との実装面側から見た半導体デバイスの斜視図である。なお図
１（１）、図２では、リッド及び接合材の図示を省略している。本発明の圧電デバイス１
０は、一例として振動ジャイロ１２に適用した場合について以下説明する。

振動ジャイロ１２は、段差を有する凹部２２が形成されたパッケージ２０の底部に接合
された半導体デバイス４０となるＩＣ素子４２と、ＩＣ素子４２の上方に固定された圧電
振動片６０となるジャイロ振動片６２とを主な基本構成としている。パッケージ２０の開
口２４の上面には、リッド１８が接合されてパッケージ２０内部を気密に封止させている
。

セラミック等で形成されたパッケージ２０は、平面視して矩形となる平板状の第１基板
２６と、開口部の大きさが異なる矩形の第２基板２８、第３基板３０とが下方から順に積
層され、段差を有する凹部２２が形成されている。第１基板２６上の略中央にはＡｕ（金
）などの金属からなるダイパッド３２が形成され、底面には複数の外部接続電極３４が形
成されている。第２基板２８の上面には、ＩＣ素子４２と電気的に接続される複数の回路
接続電極３６が形成されている。外部接続電極３４と回路接続電極３６は、図示しない内
部配線やスルーホール（貫通電極）などにより、回路配線を形成するように電気的に接続
されている。

パッケージ２０の凹部２２に形成されたダイパッド３２上には、振動ジャイロ１２の駆
動回路や検出回路などの集積回路が形成されたＩＣ素子４２が銀ペーストなどの導電性接
着剤（不図示）などにより電気的に接着固定されている。

ＩＣ素子４２の第一の面（ジャイロ素子の実装面）には複数のパッド４４と、第一〜第
六のバンプからなる固定バンプ４１（４１ａ〜４１ｆ）と電極パターン５０が形成されて
いる。図４は電極パターン及び固定バンプの部分拡大図である。

固定バンプ４１は、ジャイロ振動片６２をＩＣ素子４２上に機械的に固定支持する役割
をなしている。固定バンプ４１は、内部に樹脂となる第１の樹脂コア４５と、その表面に
被膜させた第一の金属膜となるＡｕ膜４９から構成されている。

固定バンプ４１の形成方法は、まずＩＣ素子４２の第一の面４３上のジャイロ振動片６
２の実装箇所に第１の樹脂コア４５を形成する。第１の樹脂コア４５は、一例としてポリ
イミド樹脂やアクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの感光性絶縁樹脂、熱硬
化性絶縁樹脂を用いることができる。第１の樹脂コア４５を第一の面４３上に平面視して
直線状となる矩形状に塗布した後、加熱すると略蒲鉾状、すなわちＩＣ素子４２との接触
面が平面状であり、非接触面が第一の面４３から曲線状に隆起し、断面形状が半円状、台
形状、半楕円状に形成される。なお樹脂を用いることにより、塗布量又は塗布面積を調整
することによってバンプの高さ、形状などの形成を制御することができる。

そしてＩＣ素子４２の基板上に形成された第１の樹脂コア４５の表面と、樹脂コア４５
の側面のＩＣ素子４２基板上に跨るようにＡｕ（金）材料で蒸着又はスパッタリングする
などしてＡｕ膜４９を形成する。

さらにＡｕ膜４９の被膜上にＣｕ（銅）で電界メッキ及びＡｕで電界メッキ（不図示）
を行う。なおＡｕメッキ処理の前処理としてＮｉ（ニッケル）でメッキ処理を施しても良
い。これにより所望の膜厚を有する第一の金属膜が形成される。このような固定バンプ４
１は第一の面４３を平面視した場合に直線状に形成されている。

本実施形態の固定バンプ４１は、図３に示すようにＩＣ素子４２上にＨ型状に６個配置
している。
上記複数の固定バンプ４１ａ〜４１ｆの位置関係は次のように特定することができる。

固定バンプ４１は、隣接する固定バンプ４１同士を結んで形成されるラインが互いに交
差する位置に形成されている。本実施形態の固定バンプ４１は、隣接する固定バンプ４１
ａと４１ｂ同士を結んで形成されるラインＬ１と、隣接する固定バンプ４１ｅと４１ｆ同
士を結んで形成されるラインＬ３が交差する位置に形成されている。また隣接する固定バ
ンプ４１ｃと４１ｄ同士を結んで形成されるラインＬ２と、隣接する固定バンプ４１ｅと
４１ｆ同士を結んで形成されるラインＬ３が交差する位置に形成されている。

また各固定バンプ４１ａ〜４１ｆは第一の面４３から頂部までの高さがそれぞれ同じで
あり、第三のバンプの重心は、第一のバンプの重心と第二のバンプの重心とを結んだ場合
に形成される直線から離間している。また第三のバンプは、第一のバンプと第二のバンプ
とを結んだ場合に形成される直線から離間している。例えば、第一及び第二のバンプが４
１ａ、４１ｂであり、第三のバンプが４１ｆの場合である。

また第一のバンプ、第二のバンプ及び第三のバンプのうち少なくとも二つは、第一の面
４３を平面視した場合に長手方向が異なっている。例えば第一、第二及び第三のバンプが
４１ａ、４１ｂ、４１ｅ又は４１ｃ、４１ｄ、４１ｆの場合である。

また第一、第二及び第三のバンプのそれぞれの重心は、第一の面４３を平面視した場合
に同一直線上に位置していない。また第一、第二及び第三のバンプは、第一の面４３を平
面視した場合に同一直線上に位置していない。例えば第一、第二及び第三のバンプが４１
ａ、４１ｅ、４１ｄの場合である。

パッド４４とジャイロ振動片６２の接続用電極パッド６４を電気的に接続させる電気的
接続手段として本実施形態では、一例として電極パターン５０を用いている。
電極パターン５０は、図４に示すようにＩＣ素子４２の第一の面４３から離反する方向
に立ち上がった屈曲部５２を備え、第一の面４３から立ち上がった自由端となる他方の端
部５０ｂ上でジャイロ振動片６２の接続用パッド６４と導電性接着剤９０を介して電気的
に接続している。

図５は電極パターンの形成方法の説明図である。
予めＩＣ素子４２の第一の面４３には、圧電振動片６０と電気的に接続させるための複
数のパッド４４が形成されている。パッド４４は材質に一例としてアルミニウムを用いる
ことができる。さらにパッド４４の外周に沿って表面の一部が露出するように基板上を絶
縁膜４７で被膜している。

ジャイロ振動片６２を実装するＩＣ素子４２の第一の面４３上の実装箇所に第２の樹脂
コア５３を形成する。第２の樹脂コア５３は、固定バンプ４１の第１の樹脂コア４５と同
一の材料を用いることができる。第２の樹脂コア５３を矩形状に塗布した後、加熱すると
略蒲鉾状、すなわちＩＣ素子４２との接触面が平面状であり、非接触面が曲線状に隆起し
、断面形状が半円状、台形状、半楕円状に形成される。また第２の樹脂コア５３は第一の
面４３からの高さが第１の樹脂コア４５の高さよりも低く設定している。これは、半導体
デバイス４０に圧電振動片６０を実装した際に、固定バンプ４１と固定金属膜８２の間で
機械的に支持させるためである。第２の樹脂コア５３の高さを低く設定することにより電
気的接続手段となる配線パターン５０と電極用接続パッド６４の間に隙間が生じる。この
間は導電性接着剤９０で接続させている。このような構成により圧電振動片に対する応力
は機械的に支持された固定パッド４１と固定金属膜８２の間に優先的に作用し、電気的接
続手段にかかる応力を低減することができる。

ＩＣ素子４２の第一の面４３の基板上をアルミニウムのパッド４４と接合性の良いＴｉ
Ｗ（チタン／タングステン）材料で蒸着又はスパッタリングするなどしてＴｉＷ膜５４を
形成する。そしてＩＣ素子４２の基板上に形成されたＴｉＷ膜５４の被膜上にＡｕ（金）
材料で蒸着又はスパッタリングするなどしてＡｕ膜５５を形成する。

さらにＡｕの被膜上にＣｕ（銅）で電界メッキ及びＡｕで電界メッキ（不図示）を行う
。なおＡｕメッキ処理の前処理としてＮｉ（ニッケル）メッキ処理を施しても良い。これ
により所望の膜厚を有する金属接合膜が形成される。

メッキ処理を行った後、図５（１）に示すように、電極パターン５０を形成する箇所に
レジスト材料をディップコーティングなどで塗布し、マスキングをして、感光し、露光・
現像することによりレジスト膜５６を形成する。電極パターン５０の一方の端部はパッド
４４と接続し、他方の端部５０ｂは搭載するジャイロ振動片６２の接続用電極パッド６４
と対向する箇所に形成するため、この領域を覆うようにレジスト膜５６を形成する。この
とき第２の樹脂コア５３上のレジスト膜５６の端部は略蒲鉾状の頂点位置と略重なる位置
となるように形成している。

そして図５（２）に示すように、Ａｕ膜のエッチング処理を行ってレジスト膜５６から
露出しているＡｕ膜５５を除去する。
次に図５（３）に示すようにＴｉＷ膜５４のエッチング処理を行う。これによりレジス
ト膜５６で覆われた電極パターン５０が形成され、円弧状の第２の樹脂コア５３の一部が
露出する。

ついで図５（４）に示すように一部露出した第２の樹脂コア５３に対して等方性プラズ
マを用いてエッチングしていく。このとき、電極パターン５０の屈曲部５２と接触する第
２の樹脂コア５３の一部が残るようにエッチングする。これにより、第一の面４３と電極
パターン５０の間の屈曲部５２に樹脂５７が形成されて屈曲部５２を補強することができ
る。
最後に図５（５）に示すように電極パターン５０上のレジスト膜５６を剥離して電極パ
ターン５０を露出させる。

このような電極パターン５０はＩＣ素子４２の対向する短辺側のパッド４４から中心に
向かって形成されている。電極パターン５０は、ＩＣ素子４２を短辺方向に二等分する中
心線に対して線対称に形成されている。これにより本実施形態の複数の電極パターン５０
はそれぞれ中心点に対して点対称な対をなすとともに、所定の間隔を開けて３対形成され
ている。電極パターン５０は、端部のパッド４４から先端に向かう途中で屈曲させて形成
させている。各電極パターン５０のそれぞれの他方の端部５０ｂの先端部分は、ジャイロ
振動片６２の複数の接続用電極パッド６４のそれぞれと対応する位置に合わせて形成され
ている。

また電極パターン５０の各他方の端部５０ｂの上面は、ジャイロ振動片６２の支持部７
４に形成された対応する接続用電極パッド６４と接合されて、それぞれが電気的に接続さ
れている。

なお、ＩＣ素子４２上のパッド４４は、第一の面４３に形成した形態で説明したが、他
方の面に形成されたパッドと貫通電極を介して電極パターン５０と電気的に接続させた構
成であってもよい。

パッド４４とパッケージ２０の第２基板２８上に形成された複数の回路接続電極３６と
は、ボンディングワイヤ４６により接続され、回路部４８が形成されている。
パッケージ２０の第３基板３０の上面にシームリングなどの接合材１６を介してリッド
１８が接合される。

図６は半導体デバイスとの実装面側から見た圧電振動片の斜視図である。
図示のようにジャイロ振動片６２は、中心に支持部７４と、この支持部７４から一方に
伸びる一対の励振アーム６６ａ、６６ｂと、支持部７４から他方に延びる一対の検出アー
ム７０ａ、７０ｂを主な基本構成としている。ジャイロ振動片６２は、励振部としての一
対の励振アーム６６ａ、６６ｂと、検出部としての一対の検出アーム７０ａ、７０ｂを支
持部７４により一体に形成することで略Ｈ型の形状となる。一対の励振アーム６６ａ、６
６ｂは表面に駆動電圧を印加するための励振電極７６が形成されている。また一対の検出
アーム７０ａ、７０ｂは表面に検出電極８０が形成されている。励振電極７６および検出
電極８０はそれぞれ、支持部７４上に形成された接続用電極パッド６４と電気的に接続さ
せている。また支持部７４上には、駆動用の接続用電極パッド６４ａが一対形成されてい
る。駆動用の接続用電極パッド６４ａは、振動片の振動周波数調整を行うパッドである。

ジャイロ振動片６２は、圧電材料で形成されており、好ましくは単結晶の圧電材料で、
例えば、タンタル酸リチウム、水晶、ニオブ酸リチウム等を用いることができる。
上記構成によるジャイロ振動片６２は、励振アーム６６ａ、６６ｂに駆動電圧が印加さ
れると、先端同士が接近したり、離間したりするようにして、矢印Ａの方向（Ｘ方向）に
沿って音叉振動をさせるようになっている。このときＹ軸の周りに回転角速度ωが作用す
ると、励振アーム６６はＸ軸方向の振動の方向と、回転角速度ωとのベクトル積の方向に
働くコリオリ力を受けて、Ｚ軸に沿って振動する。この振動は、Ｙ方向の検出アーム７０
ａ、７０ｂに伝達されて検出される。

またジャイロ振動片６２は、半導体デバイス４０との実装面であって固定バンプ４１と
対向する箇所に第二の金属膜となる固定金属膜８２が形成されている。固定金属膜８２は
、対向する固定バンプ４１に沿って平面視で直線状に形成されている。本実施形態の固定
金属膜８２は、図６に示すようにジャイロ振動片６２上にＨ型状に６個配置している。

また固定金属膜８２は固定バンプ４１の中心線（半円状の固定バンプの場合は頂部）と
対向する位置（第一の面４３を平面視した場合に固定バンプ４１の頂部と重なる位置）に
金属膜が形成されておらず振動片が露出したスリット８４を形成している。

ジャイロ振動片６２に形成される励振電極７６と検出電極８０と固定金属膜８２は、ま
ずＡｕ材料で蒸着又はスパッタリングするなどしてＡｕ膜を形成し、ついでパターニング
されたレジスト膜によりＡｕ膜をエッジング処理して、同時に形成することができる。

次に上記構成による圧電デバイスの製造方法について以下説明する。図７は圧電デバイ
スの製造方法の説明図である。
パッケージ２０の凹部２２の上面に形成されたダイパッド３２にＡｇペーストなどの導
電性接着剤を塗布した後、ＩＣ素子４２を接着固定する。そしてワイヤボンディングによ
り、ＩＣ素子４２の上面に形成された複数のパッド４４と対応するパッケージ２０の回路
接続電極３６とをボンディングワイヤ４６を用いて電気的に接続して回路部４８を形成す
る。このときＩＣ素子４２の第一の面４３上には予め固定バンプ４１と電極パターン５０
が（電極パターン５０は図４の形成方法に従って形成）形成されている。

次に図７（１）に示すように電極パターン５０の他方の端部５０ｂ上に導電性接着剤９
０を塗布する。なお導電性接着剤９０にはＡｇペーストなどを用いることができる。電極
パターン５０の他方の端部５０ｂ上に塗布された導電性接着剤９０は屈曲部５２から立ち
上がった円弧状の面に沿って下方へと濡れ広がり易く、振動片に対する濡れ面積を小さく
して接合させることができる。

そして図７（２）に示すようにＩＣ素子４２上にジャイロ振動片６２を実装する。具体
的にはジャイロ振動片６２の固定金属膜８２のスリット８４を固定バンプ４１の頂点に重
ねるように配置する。またジャイロ振動片６２の接続用電極パッド６４と、対応する電極
パターン５０の他方の端部５０ｂについても位置合わせを行なう。このときＩＣ素子４２
の第一の面４３上に形成した配線パターン５０は固定バンプ４１よりも低く設定されてい
るため、配線パターン５０の他方の端部５０ｂと電極用接続パッド６４の間には隙間が形
成されている。そこで配線パターン５０の他方の端部５０ｂと電極用接続パッド６４が接
触するまでジャイロ振動片６２の支持部に荷重をかける。これにより他方の端部５０ｂと
電極接続用パッド６４の間の導電性接着剤９０は濡れ広がり隙間が解消される。

図７（３）に示すようにジャイロ振動片６２の上面（実装面と反対面）からレーザ照射
手段（不図示）による光エネルギーを固定金属膜８２のスリット８４を目安として照射さ
せる。光エネルギーの照射によって、固定金属膜８２と固定パッド４１の金属間で溶融し
両者を溶接することができる。

このとき溶接を直線状に形成された固定パッド４１の直線上のいずれかの点で合わせる
ことで圧電振動片を半導体デバイス上に仮固定して平行度を調整しながら位置決めを確実
に行なうことができる。従って基板に対する平行度がでないなどの接着不良による歩留ま
りを低減することができる。

また固定バンプ４１同士を結んで形成されるラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３が互いに交差する
位置に形成されることにより、複数の固定バンプ４１ａ〜４１ｆが平面上に形成され、同
じ高さの固定バンプ４１によって複数の固定バンプ４１の上面が第一の面４３と平行な同
一平面上に配置されるため、実装されたジャイロ振動片６２の支持部７４を中心として同
一平面上を回転する方向の位置ズレを防止して、実装基板に対する平行度を確保すること
ができる。

そして図７（４）に示すように導電性接着剤９０を所定温度の加熱ツールで加熱するこ
とで硬化させて両者を接合することができる。このように固定バンプ４１を溶接した後に
導電性接着剤９０を硬化させることにより圧電振動片は半導体デバイスの基板に対して並
行かつ応力の少ない状態で電気的に接続することができる。

ついでパッケージ２０の上面開口２４を塞ぐようにシームリングなどの接合材１６を介
してリッド１８を位置決めして仮固定し、シーム溶接することなどによりリッド１８を固
定して、パッケージ２０内部を気密に封止する。このようにして圧電デバイス１０が形成
される。

このような本発明の圧電デバイスによれば、複数の固定バンプが同一直線上になく、高
さが同じであるため、固定バンプの上面同士は実装基板と平行な平面を形成することがで
きる。従って実装対象となる半導体基板に対する圧電振動片の平行度を確保することがで
きる。

また固定金属膜と、表面に金属膜を備えた固定バンプによる金属同士の溶接により、樹
脂に比べて弾性変形することなく、圧電振動片と半導体デバイスの機械的な固定の強度を
高めることができる。

さらに固定バンプと固定金属膜の接着の際、有機系接着剤を用いることがないため、ア
ウトガスとして発生する有機ガスの汚染による不具合のおそれがない。
また圧電デバイスは圧電振動片と半導体デバイスを固定バンプと固定金属膜の接着によ
り機械的に固定し、圧電振動片と半導体デバイスの電気的接続手段によって電気的に接着
することができ、電気的接着手段に機械的な応力がかかり難い構造となる。従って応力の
かかり難い構造で電気的な接続が確保できる接着手段の選択の自由度を拡張することがで
き、この他にもボンディングワイヤなどを用いることができる。

１０………圧電デバイス、１２………振動ジャイロ、１６………接合材、１８………リッ
ド、２０………パッケージ、２２………凹部、２４………開口、２６………第１基板、２
８………第２基板、３０………第３基板、３２………ダイパッド、３４………外部接続電
極、３６………回路接続電極、４０………半導体デバイス、４１………固定バンプ、４２
………ＩＣ素子、４３………第一の面、４４………パッド、４５………第１の樹脂コア、
４６………ボンディングワイヤ、４７………絶縁膜、４８………回路部、４９………Ａｕ
膜、５０………電極パターン、５２………屈曲部、５３………第２の樹脂コア、５４……
…ＴｉＷ膜、５５………Ａｕ膜、５６………レジスト膜、５７………樹脂、６０………圧
電振動片、６２………ジャイロ振動片、６４………接続用電極パッド、６６ａ，６６ｂ…
……励振アーム、７０ａ，７０ｂ………検出アーム、７４………支持部、７６………励振
電極、８０………検出電極、８２………固定金属膜、８４………スリット、９０………導
電性接着剤、１００………振動ジャイロ、１０２………ＴＡＢ基板、１０４………ボンデ
ィングリード、１０６………デバイスホール、１０８………ジャイロ振動片、１１０……
…パッケージ基板、２００………圧電デバイス、２０２………圧電振動片、２０４………
支持枠、２０６………パッケージ、２０８………Ａｇペースト。

Claims (11)

1. 第一の金属膜を表面に有する第一、第二及び第三のバンプを含み、前記第一、第二及び
   第三のバンプを第一の面に有する半導体デバイスと、
   第二の金属膜を有し、前記第二の金属膜を介して前記第一の金属膜に接続された圧電振
   動片と、を備え、
   前記第一、第二及び第三のバンプの前記第一の面から頂部までの高さは、それぞれ同じ
   であり、
   前記第三のバンプの重心は、前記第一のバンプの重心と前記第二のバンプの重心とを結
   んだ場合に形成される直線から離間していることを特徴とする圧電デバイス。
2. 前記第三のバンプは、前記第一のバンプと前記第二のバンプとを結んだ場合に形成され
   る直線から離間していることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
3. 前記第一、第二及び第三のバンプは、前記第一の面を平面視した場合に直線状に形成さ
   れていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
4. 前記第一、第二及び第三のバンプのうち少なくとも二つは、前記第一の面を平面視した
   場合に長手方向が異なっていることを特徴とする請求項３に記載の圧電デバイス。
5. 前記第二の金属膜は、前記第一の面を平面視した場合に前記バンプの頂部と重なる位置
   にスリットを有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の圧電デバイス。
6. 前記半導体デバイスのパッドと前記圧電振動片の電極は電気的接続手段によって接続さ
   れていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
7. 前記バンプは、樹脂を含み、
   前記第一の金属膜は、前記樹脂の表面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至
   請求項６のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
8. 第一の金属膜を表面に有する第一、第二及び第三のバンプを含み、前記第一、第二及び
   第三のバンプを第一の面に有する半導体デバイスと、
   第二の金属膜を有し、前記第二の金属膜を介して前記第一の金属膜に接続された圧電振
   動片と、を備え、
   前記第一、第二及び第三のバンプの前記第一の面から頂部までの高さは、それぞれ同じ
   であり、
   前記第一、第二及び第三のバンプのそれぞれの重心は、前記第一の面を平面視した場合
   に同一直線上に位置しないことを特徴とする圧電デバイス。
9. 前記第一、第二及び第三のバンプは、前記同一直線上に位置しないことを特徴とする請
   求項８に記載の圧電デバイス。
10. 半導体デバイスと、
    前記半導体デバイスの第一の面上に形成され、表面に第一の金属膜を有する第一、第二
    及び第三のバンプと、
    第二の金属膜を有し、前記第二の金属膜を介して前記第一の金属膜に接続された圧電振
    動片と、を備え、
    前記第一、第二及び第三のバンプの前記第一の面から頂部までの高さは、それぞれ同じ
    であり、
    前記第一、第二及び第三のバンプのそれぞれの重心は、前記第一の面を平面視した場合
    に同一直線状に位置しないことを特徴とする圧電デバイス。
11. 第一の金属膜を表面に有する第一、第二及び第三のバンプを含み、前記第一、第二及び
    第三のバンプを第一の面に有する半導体デバイスと、
    第二の金属膜を有し、前記第二の金属膜を介して前記第一の金属膜に接続された圧電振
    動片と、を備え、
    前記第一、第二及び第三のバンプの前記第一の面から頂部までの高さは、それぞれ同じ
    であり、
    前記第三のバンプの重心は、前記第一のバンプの重心と前記第二のバンプの重心とを結
    んだ場合に形成される直線から離間していることを特徴とする振動ジャイロ。

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