JP2013026949A - Piezoelectric device and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電デバイス、この圧電デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a piezoelectric device and a method for manufacturing the piezoelectric device.
水晶発振器等の圧電デバイスは、使用される電子機器の小型化に伴い、小型化・薄型化や、温度等の外部環境変化に対する信頼性の向上が要求されている。
そこで、外面に外部端子を有するパッケージの内部に圧電振動片を収容する圧電振動子と、圧電振動片を駆動するICチップと、一方の面にICチップが配置され、他方の面に圧電振動子が配置される配線基板とを備え、配線基板が、平面視において、圧電振動子の外部端子の少なくとも一部が露出する貫通孔を有し、一方の面に形成された内部接続端子と圧電振動子の外部端子とが、貫通孔を通して金属ワイヤーにより接続される圧電デバイスが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
Piezoelectric devices such as crystal oscillators are required to be smaller and thinner, and to be more reliable with respect to changes in the external environment such as temperature, as electronic devices used become smaller.
Therefore, a piezoelectric vibrator that houses a piezoelectric vibrating piece inside a package having external terminals on the outer surface, an IC chip that drives the piezoelectric vibrating piece, an IC chip is disposed on one surface, and a piezoelectric vibrator is disposed on the other surface. The wiring board has a through hole through which at least a part of the external terminal of the piezoelectric vibrator is exposed in plan view, and the internal connection terminal formed on one surface and the piezoelectric vibration A piezoelectric device in which a child external terminal is connected by a metal wire through a through hole has been proposed (for example, see Patent Document 1).
特許文献1によれば、ICチップの端子(パッド)と配線基板の上面側に設けられた内部接続端子とを金属ワイヤーで接続し、さらに内部接続端子と圧電振動子の外面に設けられた外部端子とを金属ワイヤーで接続することで、ICチップと圧電振動子とを接続している。よって、ICチップを配線基板に固定する工程に加え、2段階のワイヤーボンディング工程が必要となり、この工程の分は工数増となってしまう。 According to Patent Document 1, a terminal (pad) of an IC chip and an internal connection terminal provided on the upper surface side of the wiring board are connected by a metal wire, and further, the internal connection terminal and an external provided on the outer surface of the piezoelectric vibrator. The IC chip and the piezoelectric vibrator are connected by connecting the terminal with a metal wire. Therefore, in addition to the process of fixing the IC chip to the wiring board, a two-stage wire bonding process is required, and this process increases the number of steps.
また、貫通孔内でのボンディング作業は困難であり、キャピラリーを貫通孔内に通すため、金属ワイヤーを厚さ方向のループ形状にするために、貫通孔を大きくしなければならないこと、ICチップの端子と内部接続端子とを金属ワイヤーで接続することから、配線基板の平面サイズが大きくなること、等から小型化や薄型化に不利となっていた。 Also, bonding work in the through hole is difficult, and in order to pass the capillary through the through hole, the through hole must be enlarged in order to make the metal wire into a loop shape in the thickness direction. Since the terminal and the internal connection terminal are connected by a metal wire, the planar size of the wiring board is increased, which is disadvantageous for miniaturization and thinning.
さらに、ICチップと圧電振動子との接続を金属ワイヤーで行うため、両者間の熱伝導が悪く、ICチップと圧電振動子との温度差がでやすいことから、起動時の周波数の安定性が十分ではないという課題がある。 Furthermore, since the connection between the IC chip and the piezoelectric vibrator is made with a metal wire, the heat conduction between the two is poor, and the temperature difference between the IC chip and the piezoelectric vibrator is likely to occur, so the frequency stability at the time of start-up is improved. There is a problem that it is not enough.
本発明は、上述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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係る圧電デバイスは、圧電振動子と配線基板と回路素子とが順に積み重ねられて一体に構成される圧電デバイスであって、外底面に外部端子を有するパッケージ、及び前記パッケージ内に収容され前記外部端子に電気的に接続される圧電振動片を有する圧電振動子と、接続電極を有し、前記圧電振動子を駆動する回路素子と、前記外部端子の少なくとも一部、及び前記接続電極を露出させる貫通孔または切欠きを有する配線基板と、前記貫通孔または前記切欠きを貫通して、前記外部端子と前記接続電極とを接続する接続部材と、が備えられていることを特徴とする。
ここで、回路素子は、例えば発振回路を含むICチップであり、接続電極はパッドである。また、接続部材としては、例えば導電性と熱伝導性がよい金属材料が採用される。
[Application Example 1] A piezoelectric device according to this application example is a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrator, a wiring board, and a circuit element are sequentially stacked to be integrated, and a package having external terminals on an outer bottom surface, and A piezoelectric vibrator having a piezoelectric vibrating piece housed in the package and electrically connected to the external terminal, a circuit element having a connection electrode and driving the piezoelectric vibrator, and at least a part of the external terminal And a wiring board having a through hole or a notch for exposing the connection electrode, and a connection member that penetrates the through hole or the notch and connects the external terminal and the connection electrode. It is characterized by being.
Here, the circuit element is, for example, an IC chip including an oscillation circuit, and the connection electrode is a pad. In addition, as the connection member, for example, a metal material having good conductivity and thermal conductivity is employed.
本適用例によれば、貫通孔または切欠きを貫通して接続部材によって回路素子の接続電極と圧電振動子とを電気的に接続すると共に、構造的に接合している。従って、従来技術に対して、回路素子を配線基板に接合する工程、及び2段階のワイヤーボンディング工程が不要であり、工数低減を図れる。 According to this application example, the connection electrode of the circuit element and the piezoelectric vibrator are electrically connected by the connection member through the through hole or the notch and are structurally joined. Therefore, compared with the prior art, the process of bonding the circuit element to the wiring board and the two-stage wire bonding process are not required, and the number of steps can be reduced.
また、接続部材によって回路素子の接続電極と圧電振動子とを貫通孔または切欠きの範囲内で直線的に接合することから、金属ワイヤーで接続する従来技術よりも、小型化・薄型化を実現できる。 In addition, since the connection electrode of the circuit element and the piezoelectric vibrator are linearly joined within the range of the through-hole or notch by the connection member, it is smaller and thinner than the conventional technology that connects with metal wires. it can.
さらに、回路素子と圧電振動子との接続を、導電性と熱伝導性がよく、金属ワイヤーよりも断面積が大きい接続部材で行えるため、両者間の熱伝導がよく、回路素子の発熱が圧電振動子に伝わりやすく、熱的に一体となるため、起動時の周波数の安定性がよく、信頼性が高くなるという効果がある。 In addition, since the connection between the circuit element and the piezoelectric vibrator can be performed with a connecting member having good conductivity and thermal conductivity and a cross-sectional area larger than that of the metal wire, heat conduction between the two is good, and the heat generation of the circuit element is piezoelectric. Since it is easy to be transmitted to the vibrator and is thermally integrated, there is an effect that the frequency stability at the time of starting is good and the reliability is high.
[適用例2]上記適用例に係る圧電デバイスにおいて、前記接続部材が、前記外部端子または/及び前記接続電極に形成されるバンプであること、が好ましい。
ここで、接続部材としてのバンプは、例えば、Auスタッドバンプ等を用いることができる。
Application Example 2 In the piezoelectric device according to the application example, it is preferable that the connection member is a bump formed on the external terminal and / or the connection electrode.
Here, as the bump as the connecting member, for example, an Au stud bump or the like can be used.
Auスタットバンプは、外部端子または接続電極の一方、または外部端子と接続端子の両方に形成することが可能であり、しかも、多段に形成できることから高さ調整が容易にでき、また、断面積も適切な大きさに選択できるという利点がある。 The Au stat bump can be formed on one of the external terminal or the connection electrode, or both the external terminal and the connection terminal, and since it can be formed in multiple stages, the height can be easily adjusted, and the cross-sectional area can also be increased. There is an advantage that an appropriate size can be selected.
[適用例3]本適用例に係る圧電デバイスの製造方法は、回路素子の接続電極に第1バンプを形成する工程と、外底面に外部端子を有するパッケージに圧電振動片が収容された圧電振動子の前記外底面と、貫通孔または切欠きを有する配線基板と、を接合する工程と、
前記貫通孔または前記切欠きによって露出された前記外部端子に前記第1バンプを前記貫通孔または前記切欠きの配設位置において接続することにより、前記外部端子と前記接続電極とを電気的に接続する工程と、を含むことを特徴とする。
Application Example 3 A method for manufacturing a piezoelectric device according to this application example includes a step of forming a first bump on a connection electrode of a circuit element, and a piezoelectric vibration in which a piezoelectric vibrating piece is housed in a package having an external terminal on an outer bottom surface. Bonding the outer bottom surface of the child and a wiring board having a through hole or notch;
The external terminal and the connection electrode are electrically connected by connecting the first bump to the external terminal exposed by the through hole or the notch at the position where the through hole or the notch is disposed. And a step of performing.
本適用例によれば、貫通孔または切欠きを貫通して回路素子に形成した第1バンプと、外部端子とを接合することにより、圧電振動片と回路素子とを構造的に接合し、かつ電気的に接続する。従って、前述した従来技術における金属ワイヤーによる接続方法に対して、回路素子を配線基板に接合する工程、及びワイヤーボンディング工程が不要であり、工数低減を図れる。
さらに、ワイヤーボンディング工程に必要な平面サイズ、金属ワイヤーのループを確保するための高さの余裕が必要ないため、従来技術よりも小型化・薄型化を実現できる。
According to this application example, the piezoelectric bump and the circuit element are structurally bonded by bonding the first bump formed in the circuit element through the through hole or notch and the external terminal, and Connect electrically. Therefore, compared with the above-described connection method using the metal wire in the prior art, the step of bonding the circuit element to the wiring board and the wire bonding step are unnecessary, and the number of steps can be reduced.
Furthermore, since there is no need for a plane size required for the wire bonding process and a height margin for securing a metal wire loop, it is possible to realize a smaller and thinner size than the conventional technology.
さらに、回路素子と圧電振動子との接続を、導電性と熱伝導性がよく、金属ワイヤーよりも断面積が大きい第1バンプで行うため、両者間の熱伝導がよく、回路素子の発熱が圧電振動子に伝わりやすく、熱的に一体となるため、起動時の周波数の安定性がよいという効果がある。 Furthermore, since the circuit element and the piezoelectric vibrator are connected by the first bump having good conductivity and thermal conductivity and a cross-sectional area larger than that of the metal wire, the heat conduction between the two is good and the circuit element generates heat. Since it is easily transmitted to the piezoelectric vibrator and is thermally integrated, there is an effect that the frequency stability at the start is good.
[適用例4]上記適用例に係る圧電デバイスの製造方法において、前記貫通孔または前記切欠きによって露出された前記外部端子に第2バンプを形成する工程と、前記貫通孔または前記切欠きの配設位置において、前記第1バンプと前記第2バンプを接合することにより、前記外部端子と前記接続電極とを電気的に接続する工程と、を含むことが好ましい。 Application Example 4 In the method of manufacturing a piezoelectric device according to the application example, a step of forming a second bump on the external terminal exposed by the through hole or the notch, and an arrangement of the through hole or the notch It is preferable to include a step of electrically connecting the external terminal and the connection electrode by bonding the first bump and the second bump at the installation position.
貫通孔または切欠きを貫通して回路素子に形成した第1バンプと、外部端子に形成した第2バンプとを接合することにより、圧電振動片と回路素子とを構造的に接合し、かつ電気的に接続する。従って、前述した従来技術における金属ワイヤーによる接続方法に対して、回路素子を配線基板に接合する工程、及びワイヤーボンディング工程が不要であり、工数低減を図ることができる。 By joining the first bump formed in the circuit element through the through hole or notch and the second bump formed in the external terminal, the piezoelectric vibrating piece and the circuit element are structurally joined, and the electric Connect. Therefore, in contrast to the above-described connection method using the metal wire in the prior art, the step of bonding the circuit element to the wiring board and the wire bonding step are unnecessary, and the number of steps can be reduced.
[適用例5]上記適用例に係る圧電デバイスの製造方法において、前記第2バンプの高さは、前記配線基板の厚さとほぼ同じ高さであること、が好ましい。 Application Example 5 In the piezoelectric device manufacturing method according to the application example, it is preferable that the height of the second bump is substantially the same as the thickness of the wiring board.
回路素子に形成する第1バンプには、外部端子と接続させるためのバンプと、例えば、外部機器等に接続するためのバンプと、が含まれる。よって、第1バンプを形成する際、これら全ての第1バンプを同じ条件でバンプ形成工程を行うことが好ましく、第1バンプサイズ(平面積及び高さ)はほぼ同じになる。このような場合には、配線基板を貫通し、第2バンプに接続するだけの高さが確保できなくなることが考えられる。そこで、外部端子側に形成する第2バンプの高さを配線基板の高さとほぼ同じに形成することで、第1バンプと第2バンプとの接合を確実に行うことができる。なお、第2バンプは第1バンプとは別工程で形成するため、任意に高さに形成することが可能である。 The first bump formed on the circuit element includes a bump for connecting to an external terminal and a bump for connecting to an external device or the like, for example. Therefore, when forming the first bump, it is preferable to perform the bump forming process under the same conditions for all the first bumps, and the first bump sizes (planar area and height) are substantially the same. In such a case, it is conceivable that a height sufficient to penetrate the wiring board and connect to the second bump cannot be secured. Therefore, by forming the second bump formed on the external terminal side substantially the same as the height of the wiring board, the first bump and the second bump can be reliably bonded. Since the second bump is formed in a separate process from the first bump, it can be arbitrarily formed at a height.
[適用例6]上記適用例に係る圧電デバイスの製造方法において、前記第2バンプを形成した後、前記第2バンプの上面を前記配線基板の上面とほぼ同じ高さに平坦化させる工程をさらに有していること、が好ましい。 Application Example 6 In the method for manufacturing a piezoelectric device according to the application example, after the second bump is formed, a step of flattening the upper surface of the second bump to substantially the same height as the upper surface of the wiring board is further performed. It is preferable to have it.
第1バンプ及び第2バンプは、共にスタッドバンプや半田バンプ等を用いることが可能であるが、これらのバンプは十面上面が平坦にはならない。そこで、第2バンプを平坦化することで、第1バンプとの接合面の面積を大きくして接合の信頼性を高めることができる。 Both the first bump and the second bump can be stud bumps, solder bumps or the like, but the upper surfaces of these bumps do not become flat. Therefore, by flattening the second bump, it is possible to increase the area of the bonding surface with the first bump and increase the bonding reliability.
[適用例7]上記適用例に係る圧電デバイスの製造方法において、前記第2バンプを形成する工程は、複数のバンプを積み重ねる多段バンプ形成工程であること、が好ましい。 Application Example 7 In the piezoelectric device manufacturing method according to the application example, it is preferable that the step of forming the second bump is a multi-step bump formation step of stacking a plurality of bumps.
本適用例は、第2バンプを多段形成し、第1バンプとの接合を行うものであって、第1バンプを全ての接続電極に対して一様な寸法で形成し、第2バンプを多段形成することで、バンプ高さを適切により容易に制御することができる。 In this application example, the second bump is formed in multiple stages and bonded to the first bump. The first bump is formed with uniform dimensions for all connection electrodes, and the second bump is formed in multiple stages. By forming, the bump height can be controlled more easily and appropriately.
[適用例8]上記適用例に係る圧電デバイスの製造方法において、前記貫通孔または前記切欠きの配設位置において、前記第1バンプと前記外部端子とを接合し、前記接続電極と前記外部端子とを電気的に接続する工程と、を含み、前記第1バンプを形成する工程は、複数のバンプを積み重ねる多段バンプ形成工程であること、が好ましい。 Application Example 8 In the method for manufacturing a piezoelectric device according to the application example, the first bump and the external terminal are joined at the position where the through hole or the notch is disposed, and the connection electrode and the external terminal are joined. And the step of forming the first bump is preferably a multi-stage bump forming step of stacking a plurality of bumps.
本適用例は、回路素子側だけにバンプ(第1バンプを含む)を形成するものである。そして、第1バンプを、複数のバンプを積み重ねて多段形成することで、容易に配線基板の厚さよりも高くすることが可能であって、バンプの段数を選択することによって、配線基板の厚さに対応してバンプ高さを適切に制御することができるという効果がある。 In this application example, the bump (including the first bump) is formed only on the circuit element side. The first bump can be easily formed higher than the thickness of the wiring board by stacking a plurality of bumps, and the thickness of the wiring board can be selected by selecting the number of bumps. As a result, the bump height can be appropriately controlled.
[適用例9]上記適用例に係る圧電デバイスの製造方法において、前記貫通孔または前記切欠きの配設位置において、前記第1バンプと前記外部端子とを接合し、前記接続電極と前記外部端子とを接続する工程と、を含み、前記接続電極は、前記外部端子に接続される接続電極と他の端子に接続される接続電極と、を有し、前記第1バンプを形成する工程は、前記外部端子に接続する接続電極にバンプを形成する工程と、前記他の端子に接続される接続電極にバンプを形成する工程と、を含み、前記外部端子に接続する前記接続電極に形成されるバンプは、前記配線基板の厚さよりも高く形成すること、が好ましい。 Application Example 9 In the piezoelectric device manufacturing method according to the application example described above, the first bump and the external terminal are joined at the position where the through hole or the notch is disposed, and the connection electrode and the external terminal are joined. The connection electrode includes a connection electrode connected to the external terminal and a connection electrode connected to another terminal, and the step of forming the first bump includes: Forming a bump on the connection electrode connected to the external terminal; and forming a bump on the connection electrode connected to the other terminal; and forming the bump on the connection electrode connected to the external terminal. The bump is preferably formed to be higher than the thickness of the wiring board.
本適用例は、回路素子側だけにバンプ(第1バンプ)を形成するものである。そして、外部端子と接続する第1バンプを配線基板を貫通する高さとし、他の接続電極に形成するバンプは、配線基板の上面の電極に接合可能な高さにすることで、回路素子と外部端子、または回路素子と他の端子とを同じ工程で接合とすることができる。 In this application example, bumps (first bumps) are formed only on the circuit element side. Then, the first bump connected to the external terminal has a height penetrating the wiring board, and the bump formed on the other connection electrode has a height that can be joined to the electrode on the upper surface of the wiring board, so that the circuit element and the external A terminal or a circuit element and another terminal can be joined in the same process.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
なお、以下の説明で参照する図は、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
(実施形態1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drawings referred to in the following description are schematic views in which the vertical and horizontal scales of each member or part are different from actual ones in order to make each member a recognizable size.
(Embodiment 1)
まず、圧電デバイス10の構成について図1を参照して説明する。
図1は、実施形態1に係る圧電デバイスの主要構成の1例を示し、(a)は回路素子側から視認した平面図、(b)は図1のA−A切断面を示す断面図である。
図1に示すように、圧電デバイス10は、圧電振動子20と、配線基板60と、回路素子40とが順に積み重ねられて一体に構成されている。そして、圧電振動子20は、パッケージ21の内部に圧電振動片30を収納している。本実施形態では、圧電振動片30は水晶振動片であり、よって、圧電振動子20は水晶振動子である。圧電振動片30としては、例えば、音叉型水晶振動片、ATカット型水晶振動片等が用いられる。
First, the configuration of the
1A and 1B show an example of a main configuration of a piezoelectric device according to Embodiment 1, wherein FIG. 1A is a plan view viewed from a circuit element side, and FIG. 1B is a cross-sectional view showing a cross section taken along line AA in FIG. is there.
As shown in FIG. 1, the
圧電振動片30は、容器状のパッケージベース22の内底面23に形成された内部電極25,26に、導電性接着剤27を用いて接合固定され、開口部がリッド24で密閉されている。内部電極25,26の各々は、圧電振動片30に形成された励振電極(図示せず)に接続されている。パッケージベース22には、セラミックグリーンシートを成形して焼成した酸化アルミニウム質焼結体等が用いられる。また、リッド24にはガラス等が用いられる。
The piezoelectric vibrating
パッケージ21(パッケージベース22)の外底面22aには、外部端子50,51,52,53が形成されている。図示は省略するが、前述した圧電振動子20に形成されている内部電極25,26の各々は、外部端子50,53と電気的に接続されている。
なお、内部電極25,26及び外部端子50〜53は、タングステンなどのメタライズ層にNi、Auなどの各被膜をメッキなどにより積層した金属被膜によって形成されている。
圧電振動子20の外底面22a側には、配線基板60が接着剤等で固定されている。
The internal electrodes 25 and 26 and the
A
配線基板60は、ポリイミド系またはガラスエポキシ系の基板を用いており、圧電振動子20の平面形状とほぼ同様な形状を有している。そして、外部端子50の一部と交差する位置に貫通孔61が開設されており、外部端子53の一部と交差する位置に貫通孔62が開設されている。従って、貫通孔61は外部端子50の一部を、貫通孔62は外部端子53の一部を露出させている。
The
配線基板60の上面60aには、後述する回路素子40に設けられる接続電極41,43,46(図1(a)、参照)に接続される島状の接続端子55〜58が形成されている。また、配線基板60の4隅には外部接続端子65〜68が形成されている。
そして、配線基板60の上面60aには、回路素子40が配設されている。
On the
The
回路素子40は、発振回路を含むIC(Integrated Circuit)チップであって、配線基板60に向かい合う面が能動面40aであって、接続電極41〜46が設けられている。接続電極41〜46は、ICチップにおけるパッドである。これら接続電極のうち、接続電極42が配線基板60の貫通孔61の範囲内に、接続電極45が貫通孔62の範囲内に配設されている。そして、接続電極42と圧電振動子20に設けられている外部端子50とが接続部材70によって接続され、接続電極45と外部端子53とが接続部材70によって接続されている。なお、接続部材70は、回路素子40に形成される第1バンプ72,75(図2、参照)と圧電振動子20に設けられる第2バンプ77,78(図2、参照)とが接合された状態を表している。
The
また、回路素子40側に設けられる接続電極41,43,44,46は、それぞれ配線基板60に設けられる接続端子55,56,57,58とバンプ71,73,74,76によって接続される。具体的には、接続電極41と接続端子55とはバンプ71によって、接続電極43と接続端子56とはバンプ72によって、接続電極44と接続端子57とはバンプ73によって、接続電極46と接続端子58とはバンプ74によって、接続されている。なお、これらの接続は、電気的接続をすると共に構造的接合も行っている。
The
ここで、回路素子40の接続電極の機能を例示する。接続電極41はVAFC端子、接続電極43はGND端子、接続電極44はO/P端子、接続電極46はVDD端子であって、接続電極42,45は励振電極への入力端子である。これらの端子のうちの入力用、電源用などの端子は、配線基板60の配線パターン(図示せず)によって、それぞれ所定の外部接続端子65,66,67,68に接続されている。外部接続端子65,66,67,68は、実装端子80によって外部機器に接続される。例えば、外部接続端子65はGND、外部接続端子66はOUT、外部接続端子67はVDD、外部接続端子68はVCCに接続される。
Here, the function of the connection electrode of the
また、図示は省略するが、配線基板60と回路素子40との接合後の隙間は、樹脂によって充填されている。このことによって、回路素子40の能動面の水分等からの保護、バンプによる接合の補強等を行っている。
Although not shown, the gap after joining the
以上説明した本実施形態に係る圧電デバイス10は、貫通孔61,62を貫通する接続部材70によって回路素子40と圧電振動子20とを、電気的に接続すると共に構造的に接合している。従って、従来技術に対して、回路素子40を配線基板60に接合する工程、及び2段階のワイヤーボンディング工程が不要であり、工数低減を図れる。
In the
また、接続部材70によって回路素子40と圧電振動子20とを貫通孔61,62の範囲内で直線的に接合することから、金属ワイヤーで接続する従来技術よりも、小型化・薄型化を実現できる。
In addition, since the
さらに、回路素子40と圧電振動子20との接続を、導電性と熱伝導性がよく、金属ワイヤーよりも断面積が大きい接続部材70で行えるため、両者間の熱伝導がよく、回路素子40の発熱が圧電振動子20に伝わりやすく、熱的に一体となるため、起動時の周波数の安定性がよいという効果がある。
Furthermore, the connection between the
また、接続部材70は、回路素子40に形成される第1バンプ72,75と配線基板60に形成される第2バンプ77,78を接合して形成される。
第1バンプ72,75と第2バンプ77,78は、Auスタッドバンプ等を用いることができる。Auスタットバンプは、厚さ方向に多段に形成できることからバンプ高さの調整が容易にでき、また、断面積も適切な大きさに選択できるという利点がある。
The
Au stud bumps or the like can be used for the
続いて、本実施形態に係る圧電デバイス10の製造方法について説明する。以降説明する圧電デバイス10の製造方法は、回路素子40側の第1バンプ72,75、圧電振動子20側の第2バンプ77,78の形成方法に特徴を有している。
(圧電デバイスの製造方法・実施例1)
Then, the manufacturing method of the
(Piezoelectric Device Manufacturing Method / Example 1)
図2(a),(b),(c)は、実施例1に係る圧電デバイスの製造方法の主要工程を示す断面図である。なお、図2では、図1(b)に表した回路素子40と圧電振動子20との接続構造を例示している。図1(a)も参照して説明する。
2A, 2 </ b> B, and 2 </ b> C are cross-sectional views illustrating the main steps of the piezoelectric device manufacturing method according to the first embodiment. 2 illustrates a connection structure between the
図2(a)に示すように、回路素子40の接続電極41,42,43,44,45,46のそれぞれに、バンプ71,72,73,74,75,76を形成する。接続電極44,46、及びバンプ74,76は、図1(a)を参照する。
バンプ71〜76は、本実施例ではAuスタッドバンプによって、ほぼ同じ高さとなるように形成する。ここで、バンプ72,75を他と区別するために第1バンプ72,75とする。
As shown in FIG. 2A, bumps 71, 72, 73, 74, 75, and 76 are formed on the
In this embodiment, the
また、図2(b)に示すように、圧電振動子20に配線基板60を接着剤で接合し、その後、貫通孔61内に露出する外部端子50と、貫通孔62内に露出する外部端子53の各々に第2バンプ77,78を形成する。第2バンプ77,78は、Auスタッドバンプによって配線基板60の総厚さ(接続端子55,56,57,58を含む厚さ)とほぼ同じ高になるように形成する。
Further, as shown in FIG. 2B, the
続いて、図2(c)に示すように、回路素子40のバンプ形成側を配線基板60側に対向するように配置し、第1バンプ72,75と第2バンプ77,78とを接合する。この際、同じ接合工程で他のバンプ71,73,74,75の各々を配線基板60の接続端子55,56,57,58に接合する。これらの接合は、フリップチップ実装法を用いて行う。なお第1バンプ72,75と第2バンプ77,78とを接合した状態を接続部材70と表している。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, the bump formation side of the
なお、実装端子80は、圧電振動子20と回路素子40とを接合した後、外部接続端子65,66,67,68のみを露出するようにレジストで覆い、外部接続端子65,66,67,68の上部にCuなどの厚メッキを行い、レジストを除去し形成する。または、配線基板60に予め形成しておいてもよい。
The mounting
また、図示は省略するが、配線基板60と回路素子40との接合した後、両者の隙間に樹脂を充填する。このことによって、回路素子40の能動面40aを水分等から保護し、バンプによる接合の補強を行っている。
Although illustration is omitted, after the
上述した圧電デバイス10の製造方法によれば、貫通孔61,62を貫通して回路素子40に形成した第1バンプ72,75と、圧電振動子20に形成した第2バンプ77,78とを接合することにより、圧電振動片30と回路素子40とを電気的に接合し、かつ圧電振動子20と回路素子40とを構造的に接合する。従って、前述した従来技術における金属ワイヤーによる接続方法に対して、回路素子40を配線基板60に接合する工程、及び2段階のワイヤーボンディング工程が不要であり、工数低減を図ることができる。
According to the method for manufacturing the
また、回路素子40に形成するバンプには、外部端子50,53と接続させるための第1バンプ72,75と、他のバンプ71,73,74,76と、が含まれる。従って、全バンプを第1バンプ72,75と同じ条件でバンプ形成工程を行うことが好ましく、第1バンプ72,75はほぼ同じ形状になる。このような場合には、配線基板60を貫通し、第2バンプ77,78に接合するのに必要な高さが確保できなくなることが考えられる。そこで、外部端子側に形成する第2バンプ77,78の高さを配線基板60の厚さとほぼ同じに形成することで、第1バンプ72,75と第2バンプ77,78との接合を確実に行うことができる。なお、第2バンプ77,78は第1バンプ72,75とは別工程で形成するため、任意の適切な高さに形成することが可能である。
(圧電デバイスの製造方法・実施例2)
The bumps formed on the
(Piezoelectric Device Manufacturing Method, Example 2)
続いて、圧電デバイス10の製造方法・実施例2について図面を参照して説明する。実施例2は、前述した実施例1の工程に、第2バンプ77,78の上面を平坦化させる工程を加えていることに特徴を有する。よって、実施例1との相違箇所を中心に、同じ符号を付して説明する。
Next, a manufacturing method of the
図3(a)は、Auスタッドバンプを示す断面図、図3(b)は実施例2に係る平坦化工程を示す断面図である。図3(a)は、圧電振動子20に設けられた外部端子50に第2バンプ77を形成する場合を例示している。Auスタッドバンプの形成は、キャピラリ96を通してAuワイヤーを送り出し、Auワイヤーの先端を放電溶融させてボールを形成し、これを第2バンプ77の表面上に超音波によって接合させ、Auワイヤーを切断するものである。従って、図3(a)に示すように、第2バンプ77は、ボールをつぶしたようなバンプ本体77aとAuワイヤー切断部77bとを有する形状をしている。よって、第1バンプ72との接合面には、Auワイヤー切断部77bが突出している。そこで、第1バンプ72との接合条件を良好にするため、平坦化工程を加えている。
FIG. 3A is a cross-sectional view showing an Au stud bump, and FIG. 3B is a cross-sectional view showing a planarization process according to the second embodiment. FIG. 3A illustrates the case where the
平坦化工程では、Auスタッドバンプにより第2バンプ77を外部端子50の表面に形成した後、図3(b)に示すように、平坦化治具95を用いて上面を押圧して平坦化させる。Auスタッドバンプでは、Auワイヤー切断部77bが配線基板60よりも突出させている。従って、平坦化工程では、第2バンプ77の上面が配線基板60の総厚さとほぼ同じ高さになるように押圧することが好ましい。
In the flattening step, after the
このような実施例2によれば、第2バンプ77,78を平坦化することで、第1バンプ72.75との接合面の面積を大きくして接合の信頼性を高めることができる。
According to the second embodiment, by flattening the
なお、第1バンプ72,75の高さが、第2バンプ77,78との接合に十分な高さがあれば、第2バンプ77,78の平坦化後の高さは、配線基板60の総厚さよりも低くしてもよい。
(圧電デバイスの製造方法・実施例3)
If the heights of the
(Piezoelectric Device Manufacturing Method, Example 3)
続いて、圧電デバイス10の製造方法の実施例3について図面を参照して説明する。実施例3は、回路素子40に第1バンプ72,75を多段形成し、圧電振動子20側にはバンプを設けないことを特徴としている。よって、実施例1、実施例2との相違箇所を中心に、共通部分には同じ符号を付して説明する。なお、図1(a)も参照する。
Next, a third embodiment of the method for manufacturing the
図4は、実施例3に係る圧電デバイスの製造方法の一部を示す断面図である。なお、図4は、図1(a)のA−A切断面に相当する断面図である。回路素子40では、接続電極41,42,43,44,45,46のそれぞれに、バンプ71,72a,73,74,75,76を形成する。接続電極44,45,46、及びバンプ74,75,76は、図1(a)を参照する。バンプ71,72a,73,74,75,76は、Auスタッドバンプによって、ほぼ同じ高さとなるように形成する。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a part of the method for manufacturing the piezoelectric device according to the third embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view corresponding to the AA cut surface of FIG. In the
圧電振動子20側では、バンプ72aに重ねてバンプ72bをAuスタッドバンプによって形成する。バンプ72aとバンプ72bとが接合した状態のバンプを第1バンプ72とする。同様にバンプ75においてもバンプを2段重ねて第1バンプ75とする。圧電振動子20側においては、配線基板60の貫通孔61,62によって、外部端子50,53が露出されている。ここで、第1バンプ72,75の高さをh1、配線基板60の厚さをh2と表すと、h1>h2となるように、第1バンプ72,75の高さh1を設定する。なお、高さh1と厚さh2との差は、第1バンプ72,75と外部端子50,53との接合と、他のバンプ71,73,74,76と配線基板60の接続端子55,56,57,58との接合とが、同時に行うことが可能な差とする。
On the
なお、上述したように第1バンプ72,75の高さが2段バンプ構成で不足する場合には、さらに、3段以上の多段に構成としてもよい。また、2段目以降のバンプは、1段目のバンプ(72a)と同じサイズであることに限定されない。
As described above, when the height of the
上述した実施例3によれば、第1バンプ72,75を、複数のバンプを積み重ねて多段形成することで、容易に配線基板60の厚さよりも高くすることが可能であって、バンプの段数を選択することによって、配線基板60の厚さに対応してバンプ高さを適切に制御することができるという効果がある。
また、圧電振動子20にパンプを形成する必要がなく、よって、圧電振動子20の製造にとって、異質なAuスタッドバンプ工程や設備がいらなくなくという利点がある。
According to the third embodiment described above, the
In addition, there is no need to form a pump on the
なお、実施例3に記載した第1バンプ72,75を多段バンプで形成する考え方は、実施例1の第2バンプ77,78にも応用できる。例えば、外部端子50,53の表面に2段または3段以上のバンプをAuスタッドバンプによって重ねて形成することができる。このようにすれば、配線基板60が、1段のバンプ構成では、第1バンプ72,75との接合ができない程度に厚い場合にも有効である。また、回路素子40に形成するバンプ71,72,73,74,75,76を一様な寸法(高さ)で形成し、第2バンプ77,78を多段形成することで、バンプ高さを適切により容易に制御することができる。
The concept of forming the
また、Auワイヤーの直径をバンプ72aとバンプ72bとで同じにすれば、同じ設備を使用して多段構成の第1バンプ72,75を形成することができる。
(圧電デバイスの製造方法・実施例4)
Further, if the Au wire has the same diameter for the
(Piezoelectric Device Manufacturing Method, Example 4)
次に、圧電デバイス10の製造方法の実施例4について図面を参照して説明する。実施例4は、回路素子40に形成されるバンプ71,72,73,74,75,76のうち、第1バンプ72,75を他のバンプよりも高く形成することを特徴とする。前述した実施例3との相違箇所を中心に、共通部分には同じ符号を付して説明する。
Next, a fourth embodiment of the method for manufacturing the
図5は、実施例4に係る第1バンプの製造方法を示す断面図である。図1(a)も参照する。まず、回路素子40にバンプ71,73,74,76を形成する。バンプ71,73,74,76は、Auスタッドバンプによって、ほぼ同じ高さとなるように形成する。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the first bump according to the fourth embodiment. Reference is also made to FIG. First, bumps 71, 73, 74 and 76 are formed on the
次に、第1バンプ72,75を形成する。第1バンプ72,75は、先に形成したバンプ71,73,74,76よりも高くする。第1バンプ72,75の形成は、AuスタッドバンプのAuワイヤーの直径を、パンプ71,73,74,76に用いるAuワイヤーの直径よりも大きくすること、加圧力を適切に調整することで、形成可能である。ここで、第1バンプ72,75の高さh1は、配線基板60の厚さをh2と表すと、h1>h2となるように、第1バンプ72,75の高さh1を設定する。なお、高さh1と厚さh2との差は、第1バンプ72,75と外部端子50,53との接合と、他のバンプ71,73,74,76と配線基板60の接続端子55,56,57,58との接合とが、同時に行うことが可能な差とする。
Next, first bumps 72 and 75 are formed. The first bumps 72 and 75 are made higher than the
実施例4は、回路素子40側だけにバンプを形成し、そのうちの第1バンプ72,75を他のバンプよりも高く形成するものであって、前述した実施例と同様な効果が得られる。なお、第1バンプ72,75はAuワイヤーを他のバンプよりも太いものを使用することで、接合断面積を大きくすることができ、導電性と熱伝導性をより高くすることができる。
In the fourth embodiment, bumps are formed only on the
以上説明した実施例1〜実施例4では、配線基板60に貫通孔61,62を開設して、この貫通孔61,62の範囲内で、回路素子40と圧電振動子20とをバンプによって接合しているが、貫通孔61,62の代わりに切欠きも設けてもよい。
図6は、配線基板に切欠きを設ける構造を示す圧電デバイスの平面図である。実施形態1(図1(a)、参照)と共通部分には同じ符号を付し、相違箇所を説明する。図6において、配線基板60には、前述した貫通孔61,62に相当する位置を含む切欠き63,64が形成されている。
In the first to fourth embodiments described above, the through
FIG. 6 is a plan view of the piezoelectric device showing a structure in which a notch is provided in the wiring board. The same parts as those in the first embodiment (see FIG. 1A) are denoted by the same reference numerals, and different points will be described. In FIG. 6,
切欠き63は外部端子50の一部を露出し、切欠き64は外部端子53の一部を露出させている。このように、貫通孔61,62の代わりに切欠き63,64を設ける構造でも、前述した圧電デバイス10を構成することが可能であり、実施例1〜実施例4に記載した圧電デバイスの製造方法を適合することが可能である。
また、切欠き63,64は、配線基板60と回路素子40との接合後の隙間を、樹脂によって充填する場合、気泡が抜けやすいという効果がある。
The
Further, the
10…圧電デバイス、20…圧電振動子、21…パッケージ、22a…外底面、30…圧電振動片、40…回路素子、41,42,43,44,45,46…接続電極、50,51,52,53…外部端子、60…配線基板、61,62…貫通孔、71,73,74,76…バンプ、72,75…第1バンプ、77,78…第2バンプ。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
外底面に外部端子を有するパッケージ、及び前記パッケージ内に収容され前記外部端子に電気的に接続される圧電振動片を有する圧電振動子と、
接続電極を有し、前記圧電振動子を駆動する回路素子と、
前記外部端子の少なくとも一部、及び前記接続電極を露出させる貫通孔または切欠きを有する配線基板と、
前記貫通孔または前記切欠きを貫通して、前記外部端子と前記接続電極とを接続する接続部材と、
が備えられていることを特徴とする圧電デバイス。 A piezoelectric device in which a piezoelectric vibrator, a wiring board, and a circuit element are stacked and integrated in order,
A package having an external terminal on the outer bottom surface, and a piezoelectric vibrator having a piezoelectric vibrating piece housed in the package and electrically connected to the external terminal;
A circuit element having a connection electrode and driving the piezoelectric vibrator;
A wiring board having a through hole or a notch exposing at least a part of the external terminal and the connection electrode;
A connection member that penetrates the through hole or the notch and connects the external terminal and the connection electrode;
A piezoelectric device comprising:
を特徴とする請求項1に記載の圧電デバイス。 The connection member is a bump formed on the external terminal or / and the connection electrode;
The piezoelectric device according to claim 1.
外底面に外部端子を有するパッケージに圧電振動片が収容された圧電振動子の前記外底面と、貫通孔または切欠きを有する配線基板と、を接合する工程と、
前記貫通孔または前記切欠きによって露出された前記外部端子に前記第1バンプを前記貫通孔または前記切欠きの配設位置において接続することにより、前記外部端子と前記接続電極とを電気的に接続する工程と、
を含むことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。 Forming a first bump on the connection electrode of the circuit element;
Bonding the outer bottom surface of the piezoelectric vibrator in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package having an external terminal on the outer bottom surface, and a wiring board having a through hole or a notch;
The external terminal and the connection electrode are electrically connected by connecting the first bump to the external terminal exposed by the through hole or the notch at the position where the through hole or the notch is disposed. And a process of
A method for manufacturing a piezoelectric device comprising:
前記貫通孔または前記切欠きの配設位置において、前記第1バンプと前記第2バンプを接合することにより、前記外部端子と前記接続電極とを電気的に接続する工程と、
を含むことを特徴とする請求項3に記載の圧電デバイスの製造方法。 Forming a second bump on the external terminal exposed by the through hole or the notch;
Electrically connecting the external terminal and the connection electrode by bonding the first bump and the second bump at a position where the through hole or the notch is disposed;
The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 3, comprising:
を特徴とする請求項4に記載の圧電デバイスの製造方法。 The height of the second bump is substantially the same as the thickness of the wiring board;
The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 4.
を特徴とする請求項4に記載の圧電デバイスの製造方法。 After the second bump is formed, the method further includes a step of flattening the upper surface of the second bump to be substantially the same height as the upper surface of the wiring board.
The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 4.
を特徴とする請求項4に記載の圧電デバイスの製造方法。 The step of forming the second bump is a multi-step bump forming step of stacking a plurality of bumps;
The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 4.
前記第1バンプを形成する工程は、複数のバンプを積み重ねる多段バンプ形成工程であること、
を特徴とする請求項3に記載の圧電デバイスの製造方法。 Bonding the first bump and the external terminal at the position where the through hole or the notch is disposed, and electrically connecting the connection electrode and the external terminal,
The step of forming the first bump is a multi-stage bump forming step of stacking a plurality of bumps,
The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 3.
前記接続電極は、前記外部端子に接続される接続電極と他の端子に接続される接続電極と、を有し、
前記第1バンプを形成する工程は、前記外部端子に接続する接続電極にバンプを形成する工程と、前記他の端子に接続される接続電極にバンプを形成する工程と、を含み、前記外部端子に接続する前記接続電極に形成されるバンプは、前記配線基板の厚さよりも高く形成すること、
を特徴とする請求項3に記載の圧電デバイスの製造方法。 Bonding the first bump and the external terminal at the arrangement position of the through-hole or the notch, and connecting the connection electrode and the external terminal,
The connection electrode has a connection electrode connected to the external terminal and a connection electrode connected to another terminal,
The step of forming the first bump includes a step of forming a bump on the connection electrode connected to the external terminal, and a step of forming a bump on the connection electrode connected to the other terminal. The bump formed on the connection electrode connected to the wiring board is formed higher than the thickness of the wiring board;
The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 3.
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