JP2012015754A - 圧電デバイスの製造方法 - Google Patents
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【解決手段】本発明の圧電デバイスの製造方法は、素子搭載部材の一方の主面に設けられている圧電振動素子搭載パッドと、圧電振動素子搭載パッドと素子搭載部材の一方の主面とに跨るように設けられているバンプを圧電振動素子搭載装置の認識手段により、バンプの位置を認識するバンプ位置認識工程と、認識したバンプに基づいてバンプから一定の間隔を設けて導電性接着剤を塗布する導電性接着剤塗布工程と、導電性接着剤によって、素子搭載部材に圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載工程と、導電性接着剤を加熱硬化させ、圧電振動素子搭載パッドと圧電振動素子とを導通固着する圧電振動素子固着工程と、圧電振動素子を気密封止するように、蓋部材と素子搭載部材とを接合するための蓋部材接合工程と、を含む。
【選択図】図3
Description
電子機器等に用いられる圧電デバイスの製造方法に関する。
従来の圧電振動子は、その例として素子搭載部材、圧電振動素子、蓋部材とから主に構成されている。
素子搭載部材の一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッドが設けられている。
また、素子搭載部材は、積層構造となっており、素子搭載部材の内層には、配線パターン等が設けられている。この配線パターンにより圧電振動素子搭載パッドは、素子搭載部材の他方の主面に設けられている外部接続用電極端子と接続している。
圧電振動素子搭載パッドの主面には、バンプが設けられている。また、この圧電振動素子搭載パッド上には、導電性接着剤を介して電気的に接続される2個一対の励振用電極を表裏主面に有した圧電振動素子が搭載されている。
この圧電振動素子を囲むように、素子搭載部材には金属製の蓋部材が被せられ、例えばエポキシ樹脂等の封止用樹脂にて接合されている。これにより、凹部空間が気密封止されている。
このような従来の圧電振動素子搭載装置は、第1の搬送手段と、第2の搬送手段と、認識手段と、搭載手段と、制御手段により構成されている。
第1の搬送手段は、圧電振動素子を配列した圧電振動素子配列治具を所定の位置に移動させ所定の位置で停止させる役割を果たす。
第2の搬送手段は、素子搭載部材を配列した素子搭載部材配列治具を所定の位置に移動させ所定の位置で停止させる役割を果たす。
認識手段は、カメラを備え、前記カメラによって保持台に配置された圧電振動素子配列治具に収容されている圧電振動素子や素子搭載部材配列治具に収容されている素子搭載部材の圧電振動素子搭載パッドを認識する役割を果たす。
搭載手段は、ノズルと稼動部とにより構成され、前記ノズルによって圧電振動素子を圧電振動素子配列治具から取り出し、取り出された圧電振動素子を、素子搭載部材整列治具の各素子搭載部材の圧電振動素子搭載パッドに搭載する役割を果たす。
制御手段は、認識手段から得た情報によって搭載手段を制御する役割を果たす。このような圧電振動素子搭載装置が知られている(例えば、特許文献3参照)。
また、認識手段により、バンプの位置を判別することができないため、バンプが位置ずれを起こした場合、塗布する導電性接着剤がバンプに跨って塗布することになり、その状態で圧電振動素子を搭載し、固着すると、圧電振動素子の先端部が蓋部材に接触してしまい、圧電デバイスの発振周波数が変動してしまうといった課題があった。
また、認識手段により、バンプの位置を判別することができるので、バンプが位置ずれを起こした場合、導電性接着剤をバンプから一定に間隔を設けるようにして塗布することになり、その状態で圧電振動素子を搭載し、固着すると、圧電振動素子の先端部が蓋部材に接触しない。よって、圧電デバイスの発振周波数が変動してしまうことを低減することができるので生産性を向上させることができる。
尚、説明を明りょうにするため説明に不必要な構造体の一部は図示していない。更に図示した寸法も一部誇張して示している。
圧電振動子100は、素子搭載部材110と圧電振動素子120と蓋部材130で主に構成されている。この圧電振動子100は、前記素子搭載部材110に形成されている凹部空間K1内に圧電振動素子120が搭載され、その凹部空間K1が蓋部材130により気密封止された構造となっている。
水晶素板121は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極122は、前記水晶素板121の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
このような圧電振動素子120は、その両主面に被着されている励振用電極122から延出する引き出し電極124と後述する凹部空間K1内底面に形成されている後述する2個一対の圧電振動素子搭載パッド111とを、導電性接着剤DSを介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間K1に搭載される。このときの引き出し電極124が設けられた一辺とは反対側の端辺を圧電振動素子120の自由端である先端部123とする。
この素子搭載部材110は、基板部110aの一方の主面に枠部110bが設けられて、凹部空間K1が形成されている。
尚、この素子搭載部材110を構成する基板部110aは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。また、基板部110aは、セラミック材が積層した構造となっている。
枠部110bは、例えば、シールリングを用いている。この場合、枠部110bは、42アロイやコバール等の金属から成り、中心が打ち抜かれた枠状になっている。
また、枠部110bは、基板部110aの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止用導体膜113の主面にロウ付けなどにより接合される。
凹部空間K1内で露出した基板部110aの一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッド111が設けられている。
前記圧電振動素子搭載パッド111と素子搭載部材110の一方の主面とに跨るように設けられているバンプ112が設けられている。つまり、バンプ112は、基板部110aの主面から圧電振動素子搭載パッド111の表面上に跨って設けられる。言い換えれば、バンプ112は、圧電振動素子搭載パッド111からはみ出して設けられる。
素子搭載部材110の基板部110aの他方の主面の4隅には、外部接続用電極端子Gが設けられている。
基板部110aの内層には、配線パターン(図示せず)等が設けられている。この配線パターンにより圧電振動素子搭載パッド111は、素子搭載部材110の基板部110aの他方の主面に設けられている外部接続用電極端子Gと接続している。
尚、素子搭載部材110は、平板でも良い。つまり、枠部110bを除く基板部110aで構成しても良い。
尚、蓋部材130の一方の主面に、凹部を形成したものを用いても良い。
圧電振動素子搭載装置200は、図7に示すように、塗布ノズル231を有する塗布手段230と、吸着ノズル241を有する吸着手段240と、圧電振動素子搭載パッド111に設けられたバンプ112を認識するためのカメラ等を有する認識手段250と、認識手段250から得た画像データによって、バンプ112の位置ずれ幅を求め、この位置ずれに対して導電性接着剤DSの塗布位置を補正するために前記塗布手段230を制御する制御手段270と、を備えている。
前記塗布手段230は、塗布ノズル231(図7参照)と、塗布ノズル配置部232と、可動部233とで構成されている。
また、前記吸着手段240は、吸着ノズル241と、吸着ノズル配置部242と、可動部233とで構成されている。
また、可動部233は、X方向可動部233aと、Y方向可動部233bと、Z方向可動部233cとで構成されている。
前記吸着手段240は、吸着ノズル241と、吸着ノズル配置部242と、可動部233とで構成されている。
また、可動部233は、X方向可動部233aと、Y方向可動部233bと、Z方向可動部233cとで構成されている。
また、前記吸着手段240は、圧電振動素子配列治具XJに配列されている圧電振動素子120を吸着し、素子搭載部材配列治具TJに配列されている素子搭載部材110の凹部空間K1内に設けられた圧電振動素子搭載パッド111に搭載するための吸着ノズル241を有する。
吸着ノズル241は、吸着手段240のノズル配置部242に並列に配置されている。また、前記吸着ノズル241は、真空ポンプ(図示せず)と連結しており、前記真空ポンプ(図示せず)が動作することで、吸着ノズル241に設けられている吸着孔(図示せず)から空気が吸い込まれる。よって、圧電振動素子配列治具XJに配列されている圧電振動素子120は、吸着ノズル241に吸着される。
認識手段250は、図7に示すように、素子搭載部材110の圧電振動素子搭載パッド111に設けられているバンプ112の状態を示す画像データを撮影する役割を果たす。
また、認識手段250は、画像データを撮影後、吸着手段240と衝突しないように移動することができる。
認識手段250によって撮影された画像データは、記憶手段260に記憶される。
前記記憶手段260は、前記認識手段250のカメラ251から得た素子搭載部材110の圧電振動素子搭載パッド111に設けられているバンプ112の位置を示す画像データを記憶する役割を果たす。
また、第2のガイドレールR2が設けられており、支柱PLを介して第1のガイドレールR1が備えられている。
この圧電振動素子搭載パッド111には、導電性接着剤DSが付着されている。したがって、搭載手段230は、圧電振動素子搭載パッド111上の導電性接着剤DSに圧電振動素子120を載せることになる。これにより、素子搭載部材110に圧電振動素子120を搭載することができる。
また、認識手段250は、画像データを撮影後、吸着手段240と衝突しないように移動することができる。
認識手段250によって撮影された画像データは、記憶部260に記憶される。
つまり、前記制御手段270は、前記認識手段250から得た画像データによって、設けられているバンプ112と枠部110bとの間隔d3の数値データを求め、前記数値データを基にして、吸着手段240の吸着ノズル241の位置を補正するように制御する役割を果たす。
図3(a)に示すように、バンプ位置認識工程は、素子搭載部材110の一方の主面に設けられている2個一対の圧電振動素子搭載パッド111と、前記圧電振動素子搭載パッド111と素子搭載部材110の一方の主面とに跨るように設けられているバンプ112を圧電振動素子搭載装置200の認識手段250により、バンプ112の位置を認識する工程である。
圧電振動素子搭載装置200の認識手段250によって、素子搭載部材配列治具TJに配列されている素子搭載部材110の凹部空間K1側から撮影することで、素子搭載部材110の前記圧電振動素子搭載パッド111と前記素子搭載部材110の基板部110aの一方の主面とに跨るように設けられているバンプ112の位置を撮影する。
この際に、前記素子搭載部材110の中央側に寄るように前記素子搭載部材110の短辺方向に伸びるバンプ112が設けられている。
また、バンプ112は、圧電振動素子搭載パッド111と同様に、タングステン(W)等に金(Au)メッキ等を施すことにより設けられている。
図6に示すバンプ112の厚み方向の長さは、例えば5〜30μmであり、長辺方向の長さd2は、例えば300〜400μmであり、バンプ112の短辺方向の長さd1は、例えば80〜120μmである。また、図6に示す素子搭載部材110の主面に設けられているバンプ112の長辺方向の長さd3は、例えば80〜150μmである。
このように撮影することで、画像より、バンプ112の中心線Xと素子搭載部材110の枠部110bの内周側縁部との間隔d4を測定する。
また、図6に示すバンプ112の中心線Xと素子搭載部材110の枠部110bの内周側縁部との間隔d4は、例えば300〜400μmとなっている。
図3(b)に示すように、導電性接着剤塗布工程は、認識した前記バンプ112に基づいて前記バンプ112から一定の間隔を設けて導電性接着剤DSを塗布する工程である。
導電性接着剤DSは、塗布ノズル231で圧電振動素子搭載パッド111の主面に塗布される。
この際、図5及び図6に示すように、導電性接着剤DSは、圧電振動素子搭載パッド111上に、バンプ112の圧電振動素子搭載パッド111の中心に向いた側面の一部にかかるように塗布されている。
また、図5及び図6に示すように、導電性接着剤DSは、水晶振動素子120を搭載したときに前記バンプ112の上面の幅方向の半分まで形成されている。つまり、導電性接着剤DSは、水晶振動素子120を搭載したときに、バンプ112を2等分する2等分線Xよりも、素子搭載部材110の中心側を越えないように形成されている。
導電性接着剤DSの塗布径は、例えば、250〜350μmとなっている。
図3(c)に示すように、圧電振動素子搭載工程は、
前記導電性接着剤DSによって、素子搭載部材110に圧電振動素子120を搭載する工程である。
図4(a)に示すように、圧電振動素子固着工程は、前記導電性接着剤DSを加熱硬化させ、前記圧電振動素子搭載パッド111と前記圧電振動素子120とを導通固着する圧電振動素子固着工程である。
図4(b)に示すように、蓋部材接合工程は、前記圧電振動素子120を気密封止するように素子搭載部材110に蓋部材130を接合する工程である。
蓋部材130は、例えば、Fe−Ni合金(42アロイ)やFe−Ni−Co合金(コバール)が用いられ、圧電振動素子120を窒素ガス雰囲気中や真空雰囲気中などで気密封止する際に用いられる。
また、認識手段250により、バンプ112の位置を判別することができるので、バンプ112が位置ずれを起こした場合、導電性接着剤DSをバンプ112から一定に間隔を設けるようにして塗布することになり、その状態で圧電振動素子120を搭載し、固着すると、圧電振動素子120の先端部123が蓋部材130に接触しない。よって、圧電デバイス100の発振周波数が変動してしまうことを低減することができるので生産性を向上させることができる。
圧電発振器100は、素子搭載部材と、圧電振動素子と、蓋部材と、集積回路素子とで主に構成されている。この圧電発振器は、前記素子搭載部材の一方の主面に形成されている第1の凹部空間内に、圧電振動素子が搭載され、前記素子搭載部材の他方の主面に形成される第2の凹部空間内に集積回路素子が搭載された構造となっている。また、第1の凹部空間は、蓋部材により接合することで気密封止されている。
110a・・・基板部
110b・・・枠部
111・・・圧電振動素子搭載パッド
112・・・バンプ
120・・・圧電振動素子
130・・・蓋部材
100・・・圧電振動子
230・・・塗布手段
231・・・塗布ノズル
232・・・塗布ノズル配置部
240・・・吸着手段
241・・・吸着ノズル
242・・・吸着ノズル配置部
233・・・可動部
233a・・・X方向可動部
233b・・・Y方向可動部
233c・・・Z方向可動部
250・・・認識手段
260・・・記憶部
270・・・制御手段
200・・・圧電振動素子搭載装置
R1・・・第1のガイドライン
R2・・・第2のガイドライン
PL・・・支柱
XJ・・・圧電振動素子配列治具
TJ・・・素子搭載部材配列治具
K1・・・凹部空間
G・・・外部接続用電極端子
DS・・・導電性接着剤
Claims (1)
- 素子搭載部材の一方の主面に設けられている2個一対の圧電振動素子搭載パッドと、前記圧電振動素子搭載パッドと素子搭載部材の一方の主面とに跨るように設けられているバンプを圧電振動素子搭載装置の認識手段により、バンプの位置を認識するバンプ位置認識工程と、
認識した前記バンプに基づいて前記バンプから一定の間隔を設けて導電性接着剤を塗布する導電性接着剤塗布工程と、
前記導電性接着剤によって、素子搭載部材に圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載工程と、
前記導電性接着剤を加熱硬化させ、前記圧電振動素子搭載パッドと前記圧電振動素子とを導通固着する圧電振動素子固着工程と、
前記圧電振動素子を気密封止するように、蓋部材と前記素子搭載部材とを接合するための蓋部材接合工程と、を含むことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
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