JP2011193291A - パッケージ、およびパッケージ製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】互いに接合材35を介して陽極接合されるベース基板2、およびリッド基板3と、これらベース基板2とリッド基板3との間に形成されるキャビティCとを有し、このキャビティC内に圧電振動片4を封入可能なパッケージ9において、ベース基板2の接合面2aに、短側面2bに開口部を有する電極用凹部22を形成すると共に、電極用凹部22に取り出し電極24を形成し、取り出し電極24の外表面24aに絶縁部26が形成されている。
【選択図】図3
Description
また、ベース基板に貫通孔を形成するので、パッケージの強度が低下するという課題がある。
ここで、ガラスに代えてセラミックスや樹脂等により各基板を形成することも考えられるが、セラミックスを用いる場合、製造コストが増大すると共に小型化が困難である一方、樹脂を用いる場合、樹脂から発生するガスが圧電振動子の精度に影響を及ぼす虞がある。
また、第1ガラス基板、および第2ガラス基板に、従来のように貫通孔を形成することなく、キャビティ内の電子部品とパッケージの外側の外部電極とを取り出し電極によって電気的に接続することができる。このため、パッケージの強度の低下を防止できる。
さらに、パッケージをウエハ状態から形成することが可能になるので、製造コストを低減することができる。
また、第1ガラス基板、および第2ガラス基板に、従来のように貫通孔を形成することなく、キャビティ内の電子部品とパッケージの外側の外部電極とを取り出し電極によって電気的に接続することができる。このため、パッケージの強度の低下を防止できる。
そして、第1ガラス基板と第2ガラス基板との接合不良を確実に防止することができる。このため、キャビティ内の真空状態を確実に維持することが可能になり、信頼性の高いパッケージを提供できる。
(圧電振動子)
次に、この発明の第一実施形態を図1〜図6Fに基づいて説明する。
図1は、第一実施形態における圧電振動子1の外観斜視図、図2は、圧電振動子1のリッド基板3を取り外した状態の平面図、図3は、図2のA−A線に沿う縦断面図である。
なお、図1では、図面を見易くするために圧電振動子1を構成する後述の圧電振動片4を簡略して記載している。また、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
溝部18は、該振動腕部10,11の長手方向に沿って振動腕部10,11の基端側から略中間付近に至る間に形成されている。
励振電極15、マウント電極16,17、および引き出し電極19,20は、例えば、クロム(Cr)やニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、金(Au)などの導電性材料の被膜により形成されている。
さらに、一対の振動腕部10,11の先端には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整(周波数調整)を行うための重り金属膜21が被膜されている。この重り金属膜21は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜21aと、微小に調整する際に使用される微調膜21bとに分かれている。
一方、電極用凹部22,23の深さが深く設定されている場合(例えば、1μmよりも深く設定されている場合)には、スパッタ法、真空蒸着法、CVD法等により成膜した後、Ni、Agなどによりメッキ法等の塗装処理を行い、取り出し電極24,25を形成する。電極用凹部22,23の深さH1が深く設定されている場合、メッキ法等の塗装処理により取り出し電極24,25を形成することで、成膜方法により厚い膜を形成するよりも取り出し電極24,25の形成時間を短縮することが可能になる。
なお、面一とは、ベース基板2の接合面2aと各取り出し電極24,25の外表面24a,25aとの段差が約10nm未満であることが望ましい。
各取り出し電極24,25の外表面24a,25a上に形成されている絶縁部26には、一部に窓部27,28が形成されており、これら窓部27,28を介して各取り出し電極24,25が露出した状態になっている。
ここで、ベース基板2に形成されている各電極用凹部22,23は、ベース基板2の一方の短側面(外側面)2b側にそれぞれ開口部22a,23aを有しているので、各電極用凹部22,23の短側面2b側も露出した状態になっている。これら電極用凹部22,23の短側面2b側に露出した部位には、不図示の外部電極が電気的に接続されている。
次に、図4〜図7に基づいて、圧電振動子1の製造方法について説明する。
図4は、圧電振動片4をキャビティC内に収容した状態で、ベース基板用ウエハ40とリッド基板用ウエハ50とが陽極接合されたウエハ接合体60の分解斜視図である。
ここで、同図に示すように、圧電振動子1を製造するにあたって、まず、後にベース基板2となるベース基板用ウエハ40と、後にリッド基板3となるリッド基板用ウエハ50とを、これらの間に複数の圧電振動片4を封止するように陽極接合する。そして、この後ベース基板用ウエハ40、およびリッド基板用ウエハ50をパッケージ9の形成領域毎に切断して個片化する。これにより、複数の圧電振動子1が同時に製造される。なお、図4に示す破線Mは、切断線を示す。
次に、ベース基板用ウエハ40との間の気密性を確保するために、ベース基板用ウエハ40の接合面50a側を少なくとも研磨し、接合面50aを鏡面加工する。これにより、リッド基板用ウエハ50の製造が完了する。
ここで、ベース基板用ウエハ40の各ベース基板2に対応する部位は、それぞれ同様の加工を施すので、説明を分かり易くするために、図6A〜図6Fにおいて、ベース基板用ウエハ40を個片化したうちの1つのベース基板2を示して説明する。
次いで、例えばエッチング、またはホットプレス等により、ベース基板用ウエハ40に複数の電極用凹部22,23を形成する(凹部形成工程、図5におけるST2、図6A参照)。
なお、電極用凹部22,23の深さH1が深く設定されている場合、メッキ法等の塗装処理によって取り出し電極24,25を形成するが、この形成方法の詳細は後述する。
続いて、絶縁部26の上に接合材35を形成する(接合材形成工程、図5におけるST5、図6C参照)。このとき、接合材35は、ベース基板用ウエハ40におけるキャビティCの形成領域以外の領域、すなわちリッド基板用ウエハ50の接合面50aとの接合領域の全域に亘って形成する。なお、ベース基板用ウエハ40に代わってリッド基板用ウエハ50の接合面50aに接合材35を形成してもよい。
そして、この状態でベース基板用ウエハ40とリッド基板用ウエハ50とを重ね合わせる。具体的には、図示しない基準マーク等を指標としながら、両ウエハ40,50を正しい位置にアライメントする。これにより、マウントされた圧電振動片5が、リッド基板用ウエハ50に形成された凹部50bとベース基板用ウエハ40とで囲まれるキャビティC内に収納された状態となる。
具体的には、接合材35とリッド基板用ウエハ50との間に、所定の電圧を印加する。すると、接合材35とリッド基板用ウエハ50との界面に電気化学的な反応が生じ、両者がそれぞれ強固に密着して陽極接合される。
図7(a)に示すように、両ウエハ40,50を陽極接合することにより、圧電振動片4をキャビティC内に封止することができる。そして、ベース基板用ウエハ40とリッド基板用ウエハ50とが接合したウエハ接合体60を得ることができる。
また、両ウエハ40,50同士を陽極接合することで、接着剤等で両ウエハ40,50を接合した場合に比べて、経年劣化や衝撃等によるずれや、ウエハ接合体60の反り等を防ぎ、両ウエハ40,50をより強固に接合することができる。
また、各取り出し電極24,25の外表面24a,25aがベース基板2の接合面2aと面一(同一平面)となるように形成されているので、両ウエハ40,50(両基板2,3)の陽極接合不良を確実に防止することができる。このため、キャビティC内の真空状態を確実に維持することが可能になり、信頼性の高い圧電振動子1を提供できる。
なお、上述の第一実施形態における圧電振動子1の製造方法では、ベース基板2に形成されている電極用凹部22,23の深さH1が浅く設定されている場合について、つまり、スパッタ法、真空蒸着法、CVD法等の成膜方法により取り出し電極24,25を形成した場合について説明した。
ここで、図8A〜図8Cに基づいて、電極用凹部22,23の深さH1が深く設定され、メッキ法により取り出し電極24,25を形成する場合について説明する。図8A〜図8Cは、第一実施形態の変形例におけるベース基板用ウエハ40の製造方法を示す概略説明図である。
続いて、図8Bに示すように、各電極用凹部22,23、および溝41に、メッキを施して取り出し電極24,25を形成すると共に、溝41に連結電極42を形成する(電極形成工程)。
その後、図8Cに示すように、所望の大きさの圧電振動子1(パッケージ9)を得るように、切断線Mに沿ってスクライブ、およびブレーキングを行い、ウエハ接合体60を複数の圧電振動子1に個片化する。すると、連結電極42が除去されると共に、パッケージ9の外部、つまり、ベース基板2の短側面2bから各取り出し電極24,25が露出した状態になる。
また、電極用凹部22,23の深さH1を深く設定する分、各取り出し電極24,25の肉厚化を図ることができる。これによって、抵抗を小さくできる分、各取り出し電極24,25による電圧降下を抑制することが可能になり、高性能な圧電振動子1を提供することが可能になる。
次に、この発明の第二実施形態を図9に基づいて説明する。
図9は、第二実施形態における圧電振動子101の縦断面図である。なお、第一実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する(以下の実施形態についても同様)。
この第二実施形態において、圧電振動子101は、ベース基板2、およびリッド基板3が接合材35を介して陽極接合されたパッケージ109と、パッケージ109のキャビティCに収納された圧電振動片4とを備えた表面実装型のものである点、リッド基板3は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる陽極接合可能な基板であって、ベース基板2との接合面3a側に、圧電振動片4を収容するキャビティC用の凹部3bが形成されている点、ベース基板2は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる基板であって、接合面2aに一対の電極用凹部22,23が形成されている点、これら電極用凹部22,23は、圧電振動片4のマウント電極16,17に対応する位置からベース基板2の一方の短側面(外側面)2bに至るまで形成されており、短側面2b側にそれぞれ開口部22a,23aが形成されている点等の基本的構成は、前述した第一実施形態と同様である(以下の実施形態についても同様)。
次に、この発明の第三実施形態を図10に基づいて説明する。
図10は、第三実施形態における圧電振動子201の縦断面図である。
同図に示すように、この第三実施形態の圧電振動子201(パッケージ209)と第二実施形態の圧電振動子101(パッケージ109)との相違点は、第二実施形態のパッケージ109の絶縁部26がベース基板2の取り出し電極24,25上にのみ形成されているのに対し、第三実施形態のパッケージ209の絶縁部26が取り出し電極24,25上であって、かつ接合材35に対応する位置にのみ形成されている点にある。
次に、この発明の第四実施形態を図11〜図12Cに基づいて説明する。
図11は、第四実施形態における圧電振動子301の外観斜視図である。
同図に示すように、この第四実施形態の圧電振動子301と第一実施形態の圧電振動子1との相違点は、第一実施形態の圧電振動子1のベース基板2には、短側面2bに取り出し電極24,25が露出しているだけなのに対し、第四実施形態の圧電振動子301のベース基板302には、短側面302bに取り出し電極24,25に接続された一対の側面電極71,72が設けられている点にある。
このような構成のもと、例えば、携帯電話機器や腕時計等の電子機器の基板上に圧電振動子301を実装する場合、電子機器の基板上に圧電振動子301を実装することにより、基板上に形成されている配線パターンと圧電振動子301におけるベース基板302の底面302cとを接触させることができる。このため、圧電振動子301の実装が容易になる。
次に、図12A〜図12Cに基づいて、第四実施形態における圧電振動子301の製造方法について説明する。
図12A〜図12Cは、ウエハ接合体360の縦断面図である。
この第四実施形態において、圧電振動子301は、後にベース基板302となるベース基板用ウエハ340と、後にリッド基板3となるリッド基板用ウエハ50とを、これらの間に複数の圧電振動片4を封止するように陽極接合し、この後ベース基板用ウエハ340、およびリッド基板用ウエハ50をパッケージ309の形成領域毎に切断して個片化することにより同時に複数個製造される点、リッド基板用ウエハ50の接合面50a(図12A〜図12Cにおける下面)に、エッチング等により行列方向にキャビティC用の凹部50bを複数形成しておく点、ベース基板用ウエハ340を製造するにあたって、複数の電極用凹部22,23を形成する凹部形成工程、各電極用凹部22,23に取り出し電極24,25を形成する電極形成工程、ベース基板用ウエハ340の接合面340aに絶縁部26を形成する絶縁部形成工程を経る点、ベース基板用ウエハ40の絶縁部26上、またはリッド基板用ウエハ50の接合面50a上の何れか一方に、接合材35を形成する接合材形成工程を行う点、これらの工程を行った後、ベース基板用ウエハ340とリッド基板用ウエハ50とを重ね合わせ、両者を陽極接合する接合工程を行う点は、前述の前述した第一実施形態と同様である。
すなわち、図12Aに示すように、ベース基板用ウエハ340には、凹部形成工程により形成された電極用凹部22,23に対応する位置であって、かつウエハ接合体360の切断線M(図4、図12C参照)に中心Pが位置するように、ベース基板用ウエハ340の厚さ方向に貫通するスルーホール75が形成される(スルーホール形成工程)。
ここで、側面電極71,72を導電性樹脂により形成する場合、各スルーホール75に導電性樹脂を充填する方法や、各スルーホール75の内周面に導電性樹脂を塗布する方法等が挙げられる。一方、側面電極71,72を金属膜により形成する場合、各スルーホール75の内周面にスパッタ法、真空蒸着法、CVD法等の成膜方法やメッキ法等の塗装処理を施す方法が挙げられる。
側面電極形成工程を行うタイミングとしては、取り出し電極24,25を形成する電極形成工程の前後で行ったり、電極形成工程と同時に行ったりすることが可能である。
ここで、スルーホール75は、ウエハ接合体360の切断線Mに中心Pが位置するように形成されている(図12A参照)。このため、ウエハ接合体360を個片化することにより、側面電極71,72がベース基板302の短側面302bに露出した状態になる。
例えば、上述の実施形態では、ベース基板2,302、およびリッド基板3により形成されるキャビティC内に圧電振動片4を封止し、圧電振動子1,101,201,301とした場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、一対のガラス基板(ベース基板2,302、およびリッド基板3)内に電子部品を封止するさまざまなパッケージに本実施形態の取り出し電極24,25、および側面電極71,72を適用することが可能である。
これに対し、他方の電極用凹部23’を、圧電振動片4のマウント電極17に対応する位置から他方の短側面(外側面)2b’(302b’)に至るまで形成する。すなわち、ベース基板2(302)の長手方向両側面に電極が引き出された状態になる。
ここで、短冊型の圧電振動片であるATカット型の圧電振動片404について、具体的に説明する。
図14は、圧電振動片404のリッド基板を取り外した状態の平面図である。
同図に示すように、圧電振動片404は、平面視略矩形の板状に加工された水晶板405と、水晶板405の両面に対向する位置で配置された一対の励振電極406,406と、励振電極406,406に電気的に接続された引き出し電極407,407と、引き出し電極407,407に電気的に接続されたマウント電極408,408と、を有している。そして、これらマウント電極408,408と金属バンプ32,33とが接続固定されている。
このような構造の圧電振動片104であっても、上述の実施形態を好適に用いることができる。
2,302 ベース基板(第1ガラス基板)
2a,3a,50a 接合面
2b302b,2b’,302b’ 短側面(外側面)
3 リッド基板(第2ガラス基板)
4 圧電振動片
9,109,209,309 パッケージ
22,23,23’ 電極用凹部
22a,23a 開口部
24,25,25’ 取り出し電極
24a,25a 外表面
26 絶縁部
27,28 窓部
32,33 金属バンプ
35 接合材
40,340 ベース基板用ウエハ(第一基板用ウエハ)
50 リッド基板用ウエハ(第二基板用ウエハ)
71,72 側面電極
73,74 外部電極
75 スルーホール
C キャビティ
Claims (10)
- 互いに接合材を介して陽極接合される第1ガラス基板、および第2ガラス基板と、
これら第1ガラス基板と第2ガラス基板との間に形成されるキャビティとを有し、
このキャビティ内に電子部品を封入可能なパッケージにおいて、
前記第1ガラス基板、および前記第2ガラス基板の何れか一方の接合面に、外側面側に開口部を有する電極用凹部を複数形成すると共に、これら電極用凹部に取り出し電極を形成し、
これら取り出し電極の他方の接合面側に面した外表面のうち、少なくとも前記接合材に対応する箇所に、絶縁部が形成されていることを特徴とするパッケージ。 - 前記取り出し電極の前記外表面のうち、少なくとも前記接合材に対応する面と、前記一方の接合面のうち、少なくとも前記接合材に対応する面とが同一平面上に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のパッケージ。
- 前記取り出し電極の前記外表面、および前記一方の接合面の全体に、前記絶縁部が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のパッケージ。
- 前記絶縁部に、前記電子部品と前記取り出し電極とを電気的に接続するための窓部を形成し、この窓部に金属バンプを設けたことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載のパッケージ。
- 複数の前記電極用凹部の前記開口部は、同一平面上に形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れかに記載のパッケージ。
- 前記第1ガラス基板、および前記第2ガラス基板の何れか一方には、前記開口部から前記一方の接合面とは反対側の面に至る間に側面電極が設けられ、
前記反対側の面に、前記側面電極に接続される外部電極が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項5の何れかに記載のパッケージ。 - 前記電子部品は、圧電振動片であることを特徴とする請求項1〜請求項6の何れかに記載のパッケージ。
- 互いに接合材を介して接合された第1ガラス基板と第2ガラス基板との間に、電子部品を封入したパッケージを製造するためのパッケージ製造方法において、
前記第1ガラス基板、および前記第2ガラス基板の何れか一方の接合面に、外側面側が開口された電極用凹部を複数形成する凹部形成工程と、
前記電極用凹部に取り出し電極を形成する電極形成工程と、
前記取り出し電極の他方の接合面側に面した外表面の少なくとも前記接合材に対応する箇所に、絶縁部を形成する絶縁部形成工程と、
前記絶縁部、および前記他方の接合面の何れか一方に、前記接合材を形成する接合材形成工程と、
この接合材形成工程の後、前記第1ガラス基板と前記第2ガラス基板とを陽極接合する接合工程とを有することを特徴とするパッケージ製造方法。 - 前記第1ガラス基板が複数含まれる第1基板用ウエハ、および前記第2ガラス基板が複数含まれる第2基板用ウエハの何れか一方に、前記凹部形成工程、前記電極形成工程、前記絶縁部形成工程を行い、
前記第1基板用ウエハ、および前記第2基板用ウエハの何れか一方に、前記接合材形成工程を行い、
これら前記凹部形成工程、前記電極形成工程、前記絶縁部形成工程、および前記接合材形成工程を経た後、前記第1基板用ウエハと前記第2基板用ウエハとを前記接合工程により接合し、
この接合工程の後、前記パッケージの形成領域毎に個片化することにより複数の前記パッケージを形成することを特徴とする請求項8に記載のパッケージ製造方法。 - 前記第1基板用ウエハ、および前記第2基板用ウエハの何れか一方における前記パッケージの外側面に対応する位置であって、かつ前記電極用凹部に対応する位置に、スルーホールを形成するスルーホール形成工程と、
前記スルーホール内に、側面電極を形成する側面電極形成工程とを有することを特徴とする請求項9に記載のパッケージ製造方法。
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