JP2013031133A - 圧電振動デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】小型化に対応するとともに接合信頼性が高い貫通電極を有する圧電振動デバイスを提供する。
【解決手段】水晶発振器１は、集積回路基板２の一主面２００に回路パターン５が形成され、他主面２０１に水晶振動素子４が蓋体３で気密封止されている。回路パターン５から他主面２０２までを貫く貫通孔の内壁面には導電膜が被着された中空状の貫通電極６が形成されている。貫通電極６の一端側には金属バンプＢ１が配されており、前記一端側から貫通電極６の内部に金属バンプＢ１の一部が埋没した状態で、樹脂接着材を介して金属バンプＢ１が水晶振動素子４と接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器等に用いられる表面実装型の水晶発振器等の圧電振動デバイスに関する。特に、本発明は圧電振動デバイスの小型化に関する。

近年、各種情報機器や各種移動体通信機器において薄型および小型化が急速に進んでいる。このため、これらに用いられる水晶発振器などの圧電振動デバイスにも更なる小型化が要求されている。

このような小型要求に対応した圧電振動デバイスとして、例えば表面実装型の水晶発振器がある。従来の表面実装型の水晶発振器の一例を図１８に示す。図１８において表面実装型の水晶発振器１は、セラミック材料からなるパッケージ（容器）２と、パッケージ２に形成された凹部２０に収容される電子部品素子５と、電子部品素子５と電気的に接続された圧電振動素子４と、パッケージ２の上面周縁と接合材８を介して接合された蓋３が主要構成部材となっている。蓋３がパッケージ２と接合されることによって圧電振動素子４が気密に封止される構造となっている。電子部品素子（例えばＩＣチップ）５は、凹部２０の内底面２０２に形成された各種電極上に、電子部品素子５の一主面に形成された各種電極パッド（図示省略）と接合された金属突起Ｂ（金属バンプ）が対応するように対向載置され、超音波による金属拡散によってパッケージ２と接合される（いわゆるフェイスダウンボンディング）。凹部２０の内底面２０２に形成された各種電極はパッケージ２の内部に配設された電極パターン（図示省略）を経由して圧電振動素子４およびパッケージ２の底面に形成された外部接続端子７と導通接続されている。

前記パッケージはセラミックシートを複数積層した後、焼成によって一体成形されるため、僅かな積層ずれが発生することがある。この積層ずれは水晶発振器の外形寸法が非常に小さくなってくると（例えば平面視矩形状の水晶発振器の外形寸法が２．０ｍｍ×１．６ｍｍ以下）無視できないレベルとなってくる。特に取扱いに優れ、生産性を考慮したシート工法（シート状の各構成部材を接合した後、ダイシング等で個片化する工法）と呼ばれる生産方法では前述の積層ずれによって位置決めが困難になり生産性に支障を来すことになる。

そこで超小型化に対応するため、圧電振動デバイスのパッケージをセラミックではなく、例えばシリコンやガラス等を用いたものが提案されている。例えば水晶発振器において小型化に対応するために半導体基板をパッケージとして利用し、半導体基板内の複数の水晶発振器形成領域の各々に凹部を形成し、各凹部中に圧電振動素子をそれぞれ接合して所望の調整等を行った後、前記各凹部を複数の蓋で一対一で気密に封止してから個片化することにより、一括で複数の水晶発振器を得る工法と、当該工法によって得られた水晶発振器が特許文献１乃至３に開示されている。

例えば特許文献１では、圧電振動素子と回路パターンとを電気的に接続する手段としてスルーホールが用いられている。前記スルーホールはシリコンウエハの厚み方向に貫通孔を形成し、当該貫通孔の壁面に導電部材を形成し、前記導電部材の内側の領域に封止部材が充填された構造となっている。このようなスルーホールおよび導電性接着材を介してシリコンウエハの片面に形成された凹部（特許文献１においてキャビティと表記）内の圧電振動片と回路パターンとが電気的に接続されている。前記スルーホ−ル端部に形成されたマウント電極の上面と前記封止部材の端面とは同一面となっており、このような構造のマウント電極と導電性接着材との接合は、例えば落下等による外部衝撃が加わった際の水平方向の成分の応力に対して十分な接合強度を確保しているとは言い難い。つまり、前記応力に対して“楔”のように働く部位が存在しないため、大きな外部衝撃が働いた際には圧電振動片のはがれによる発振停止を招くおそれがある。また熱ストレスが加わったときに前記封止部材と貫通孔内壁の導電部材との間に空隙（ボイド）が発生することによって抵抗値が増大してしまうおそれがある。

特許４２２１７５６号 特開２００８−０９１９７０号 特開２００８−１０９６３６号

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、小型化に対応するとともに接合信頼性が高い貫通電極を有する圧電振動デバイスを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、集積回路基板の、一主面側に回路パターンが形成され、他主面側に圧電振動素子が蓋体で気密封止された圧電振動デバイスであって、
前記回路パターンから前記他主面側までを貫く貫通孔の、少なくとも内壁面に導電膜が被着された中空状の貫通電極を備え、前記貫通電極の少なくとも一端側に金属バンプが配されるとともに、前記一端側から前記貫通電極の内部に前記金属バンプの一部が埋没した状態で、前記圧電振動素子が前記金属バンプと接合された圧電振動デバイスとなっている。

前記構成によれば、圧電振動デバイスのパッケージと圧電振動素子との接合強度を向上させることができる。具体的に本発明の貫通電極は貫通孔の内壁面に導電膜が被着された中空構造となっている。このような構造により、金属バンプ（金属突起）を超音波による金属拡散によって貫通電極の一端側と接合する場合、金属バンプの一部が前記貫通電極の開口部分から貫通孔の内部に埋没するため、当該埋没部分が外部応力に対して“楔”のように機能する（いわゆるアンカー効果）。このように貫通電極の一端側と接合された金属バンプを圧電振動素子と接合することにより、落下等によって圧電振動デバイスに大きな外部衝撃が加わった場合であっても、金属バンプとパッケージとの十分な接合強度を確保することができる。

また、充填構造の貫通電極の場合、熱ストレスが加わった際に貫通孔内の充填材料と貫通孔内壁との間に空隙（いわゆるボイド）が発生することがある。さらにアスペクト比（貫通孔の直径に対する貫通孔の深さの比）が大きい貫通孔の場合は、貫通孔の内部に確実に充填材料を充填することが困難になってくる。これに対し、本発明における貫通電極は中空状であるため高アスペクト比の貫通孔であっても、貫通孔内部を完全充填する必要が無いため、前述の空隙や充填の不具合の発生を防止することができる。さらに本発明における貫通電極は貫通孔内壁面に導電膜が被着された中空構造あるため充填材料が不要となり製造コストを削減することができる。

また上記目的を達成するために、前記金属バンプが軟質金属からなってもよい。金属バンプに例えば金やアルミニウム等の軟質金属を用いることによって、金属バンプの一部を、中空状の貫通電極の一端側から内部のより深い位置まで埋没させやすくなるため、前述のアンカー効果の機能をより高めることができる。なお前記中空状の貫通電極の内部へ金属バンプの一部が埋没することにより、貫通電極の一端は閉栓されることになるが、一端側だけでなく両端が金属バンプによって閉栓されていてもよい。この場合、貫通電極の両端の各々に接合される金属バンプが同種であれば熱膨張係数差が発生しないため好ましい。

また上記目的を達成するために、前記圧電振動素子が前記金属バンプ上に導電性の樹脂を介して接合されていてもよい。例えば前述した金属バンプの表面に導電性の接着材を塗布した後、圧電振動素子をその上に載置し、加熱雰囲気下で前記接着材を硬化させることによって圧電振動素子と貫通電極の一端側とを接合してもよい。この場合、前記金属バンプとして突起を有するスタッドバンプを使用すれば、圧電振動素子との接合前の状態において、突起部分によって電性樹脂接着材が保持され易くなるため好適である。

また上記目的を達成するために、集積回路基板の、一主面側に回路パターンが形成され、他主面側に圧電振動素子が蓋体で気密封止された圧電振動デバイスの製造方法であって、前記回路パターンから前記他主面側までを貫く貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、少なくとも前記貫通孔の内壁面に導電膜が被着された中空状の貫通電極を形成する貫通電極形成工程と、前記貫通電極の少なくとも一端側に金属バンプを配するバンプ形成工程と、前記一端側から前記貫通電極の内部に前記金属バンプの一部が埋没した状態で前記圧電振動素子を前記金属バンプと接合する圧電振動素子接合工程とを有する製造方法であってもよい。このような製造方法であれば、パッケージと圧電振動素子との接合強度を向上した圧電振動デバイスを得ることができる。具体的に本発明の圧電振動デバイスの製造方法によれば、貫通電極形成工程で得られる貫通電極は貫通孔の内壁面に導電膜が被着された中空構造となっている。さらに金属バンプ（金属突起）を例えば超音波による金属拡散によって貫通電極の一端側と接合する場合、金属バンプの一部が前記貫通電極の開口部分から貫通孔の内部に埋没するため、当該埋没部分が外部応力に対して“楔”のように機能する（いわゆるアンカー効果）。このように貫通電極の一端側と接合された金属バンプを圧電振動素子と接合することにより、落下等によって圧電振動デバイスに大きな外部衝撃が加わった場合であっても、金属バンプとパッケージとの十分な接合強度を確保することができる。また、集合基板である集積回路基板を用いることにより、一括で多数個の圧電振動デバイスを得ることができる。

本発明のパッケージは集積回路基板を用いているため、パッケージ素体への各種応力の伝播抑制の点から、パッケージの一主面側に外部接続用電極パッドを形成し、その上に半田ボール等の導電性部材を接合して前記半田ボール等を圧電振動デバイスの外部接続端子としてもよい。このような構成であれば、例えば圧電振動デバイスを外部基板（ユーザー基板）に実装した際に生じる応力の、圧電振動デバイスへの伝播を抑制することができる。これは前記半田ボール等が緩衝材として機能するためであり、パッケージ素体への応力伝播を抑制することができるため安定した特性の圧電振動デバイスを得ることができる。

以上のように、本発明によれば、小型化に対応するとともに接合信頼性が高い貫通電極を有する圧電振動デバイスを提供することができる。

本発明の実施形態に係る水晶発振器の断面図。 図１の上面から見た平面図。 図１のＡ部拡大図。 本発明の実施形態における製造方法を示す模式図。 本発明の実施形態における製造方法を示す模式図。 本発明の実施形態における製造方法を示す模式図。 本発明の実施形態における製造方法を示す模式図。 本発明の実施形態における製造方法を示す模式図。 本発明の実施形態における製造方法を示す模式図。 本発明の実施形態における製造方法を示す模式図。 本発明の実施形態における製造方法を示す模式図。 本発明の実施形態における製造方法を示す模式図。 本発明の実施形態における製造方法を示す模式図。 本発明の実施形態における製造方法を示す模式図。 本発明の実施形態における製造方法を示す模式図。 本発明の実施形態における製造方法を示す模式図。 本発明の実施形態の変形例に係る水晶発振器の断面図。 従来の水晶発振器の一例を示す断面図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態においては圧電振動デバイスとして表面実装型の水晶発振器に例に挙げて説明する。まず本発明の水晶発振器単体について説明した後（図１乃至３参照）、当該水晶発振器の製造方法の概要について説明する（図４乃至１６参照）。

図１は本発明の実施形態に係る水晶発振器の断面図であり、図２は図１において水晶発振器の上面側から見た平面図となっており、圧電振動素子（水晶振動素子）の表裏に形成された励振電極の記載は省略している。なお図２においては説明のため蓋体を除いた状態で表している。

図１において、水晶発振器１の構成部材の一つであるパッケージ２は、集積回路基板の一主面側２００に回路パターン５が形成されたシリコンを母材とする平面視矩形状の容器である。集積回路基板の一主面側２００は、回路パターン５を保護するための絶縁膜９が形成されており、回路パターン５の上面の周縁付近には回路パターンと電気的に接続された外部接続用電極パッド７が形成されている。この外部接続用電極パッド７の上面には導電性部材８が接合されており、当該導電性部材８が水晶発振器１の外部接続端子となっている。本実施形態では前記外部接続用電極パッド７にアルミニウムが使用されている。なお、外部接続端子となる導電性部材８に半田ボールを使用する場合、外部接続用電極パッド７はアルミニウムの上にニッケルや金の薄膜を積層した構成とすることで半田ボールとの密着性が向上する。

パッケージ２の他主面２０１側には水晶振動素子４を収容するための凹部２０が形成されている。そして凹部２０の内底面２０２の一端側には一対の圧電振動素子用電極パッド１０，１０が並列形成されている。前記圧電振動素子用電極パッド１０は、後述する貫通電極６を経由して回路パターン５と電気的に接続されている。

一方、凹部２０の内底面２０２（他主面２０１の一部）の一端側には、水晶振動素子４と電気的かつ機械的に接合するための一対の貫通電極６の一端が露出している。なお、本実施形態において凹部２０を環状に包囲する堤部２１の上面はシリコン素地のままとなっているが、前記堤部２１の上面に全周囲に亘ってタングステン、ニッケル等からなる金属層（図示省略）がメタライズ技術、メッキ技術を用いて形成してもよい。または前記金属層に代えてコバール材等の金属リングを用いてもよい。

図１および図３に示すようにパッケージ２には一対の貫通電極６，６が並列形成されている。貫通電極６は回路パターン５から集積回路基板（パッケージ２）の他主面側２０１までを貫く円筒状の貫通孔である。そして図３に示すように前記貫通孔の内壁面６００には絶縁膜６０（二酸化珪素）が形成され、さらにその上に導電性の薄膜（以下、導電膜６１と表記）が形成されている。本実施形態では導電膜６１に金が使用されている。なお、導電膜６１は貫通孔内壁６００から集積回路基板（パッケージ２）の一主面側２００の貫通孔の端部近傍までに亘って形成されており、貫通電極６の内部は空洞となっている。

図１において水晶振動素子４は、平面視矩形のＡＴカット水晶振動板の表裏面に水晶振動板を駆動させるための一対の励振電極（図示省略）が形成されたものであり、前記一対の励振電極はそれぞれ前述の一対の貫通電極６の端部と後述する導電性部材および樹脂接着材によって片持ち支持されるよう水晶振動素子４の一端側に導出されている（図２参照）。

図３において貫通電極６の両端の各々には導電性部材（本実施形態では金のスタッドバンプＢ１およびＢ２）が超音波による金属拡散（超音波接合と略）によって接合されている。なお、この超音波接合によって金属バンプＢ１は、中空構造の貫通電極６の内部にその一部が埋没した状態となって接合される。そして貫通電極６の他端側６３に接合された金属バンプＢ１上には、水晶振動素子４が樹脂接着材Ｓを介して電気機械的に接合されている。金属バンプＢ１と水晶振動素子４との接合は樹脂接着材Ｓを加熱雰囲気下で硬化させることによって行われる。

図１において蓋３は、平板状の金属性の蓋である。蓋３のパッケージ２との接合面側の周縁には、前述の堤部２１の上面に対応して、金とシリコンの合金からなる金属層が形成されている。金とシリコンの合金は低融点の金属ロウ材であり、パッケージ２の母材であるシリコンと組み合わせることにより接合性が良好となる。なお、金とシリコンの合金以外の金属ロウ材を用いることも可能である。また、蓋３は金属板以外にセラミック板等を使用してもよい。

パッケージ２と蓋３とは、不活性ガス雰囲気中あるいは減圧雰囲気中で、前記堤部２１の上面に形成された金属層と前記蓋体周縁の金属層とを当接させた状態で溶融させることによって気密に接合される。接合方法は蓋３が金属板の場合、周知のシーム溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接等を用いることができる。また、蓋３がセラミック板の場合にはガラス封止や樹脂封止または金属ロウ材封止による接合方法が採用される。

前記構成によれば、圧電振動デバイスのパッケージと圧電振動素子との接合強度を向上させることができる。具体的に本発明の貫通電極６は貫通孔Ｈの内壁面６００に導電膜６１が被着された中空構造となっている。このような構造により、金属バンプ（金属突起）のような導電性部材を超音波による金属拡散によって貫通電極の一端側と接合する場合、金属バンプの一部が前記貫通電極の開口部分から貫通孔の内部に埋没するため、当該埋没部分が外部応力に対して“楔”のように機能する（いわゆるアンカー効果）。このように貫通電極の一端側と接合された金属バンプを圧電振動素子と接合することにより、落下等によって圧電振動デバイスに大きな外部衝撃が加わった場合であっても、金属バンプとパッケージとの十分な接合強度を確保することができる。

また、充填構造の貫通電極の場合、熱ストレスが加わった際に貫通孔内の充填材料と貫通孔内壁との間に空隙（いわゆるボイド）が発生することがある。さらにアスペクト比（貫通孔の直径に対する貫通孔の深さの比）が大きい貫通孔の場合は、貫通孔の内部に確実に充填材料を充填することが困難になってくる。これに対し、本発明における貫通電極は中空状であるため高アスペクト比の貫通孔であっても、貫通孔内部を完全充填する必要が無いため、前述の空隙や充填の不具合の発生を防止することができる。さらに本発明における貫通電極は貫通孔内壁面に導電膜が被着された中空構造あるため充填材料が不要となり製造コストを削減することができる。
以上が本発明の水晶発振器単体に関する説明である。以降、本発明の水晶発振器の製造方法の主要工程について図４乃至１６を参照しながら説明する。なお以下の説明で述べる前記製造方法は一枚のウエハから多数個の水晶発振器を一括で製造する工法であり、説明の便宜上１個の水晶発振器の形成領域を「一区画」として表示している。

図４は本発明の実施形態における製造方法を示す模式図である。まず一主面側２００に回路パターン５（回路素子および配線）が形成されたシリコンウエハ２１０（集積回路基板）の他主面側２０１を研磨加工によって所定の厚みまで薄板化する。なお、図４は前記薄板化された後の状態を表している。一主面側２００の表面上には、回路パターン５と電気的に接続された外部接続用電極パッド７と貫通電極用電極パッド６４が形成されている。そして回路パターン５を保護するための絶縁膜９が前記外部接続用電極パッド７と貫通電極用電極パッド６４の一部を覆うように一定の厚みで形成されている。

（レジスト形成工程）
次に図５に示すようにウエハ２１０の表裏面にレジストＲを形成する。なお本実施形態では前記レジストＲとしてフッ素系のドライエッチングガスに耐えうるレジストが用いられている。

（貫通孔形成工程）
次に貫通電極用電極パッド６４に対応する位置にフォトリソグラフィー技術を用いて所定のパターンをレジストＲに転写する（図６）。前記転写によってレジストＲには貫通電極用電極パッド６４に対応する位置が開口した状態となる。この状態にてドライエッチング法（フッ素系のエッチングガス使用）によって異方性エッチングを行いウエハ２１０に複数の貫通孔Ｈを穿孔する（図７）。

（貫通電極形成工程）
前記複数の穿孔された貫通孔Ｈのそれぞれの内壁に絶縁層６０をスパッタ蒸着法によって形成した後、所定の工程を経て導電性の薄膜６１（以下、導電膜６１と略記）をスパッタ蒸着法によって被着することにより貫通電極６が形成される（図８）。前記絶縁層６０および導電膜６１の形成方法はスパッタ蒸着法以外にもＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やメッキ法（電解メッキ法または無電解メッキ法）、またはこれらの組み合わせによって形成してもよい。本実施形態において絶縁層６０には二酸化珪素（ＳｉＯ２）が、導電膜６１には金が用いられている。なお導電膜６１の材料は金に限定されるものではなく、金以外にも例えば銅や銀を用いてもよい。

（レジスト再形成工程）
次にウエハ２１０の表裏に形成されたレジストＲを除去した後、再度レジストＲをウエハ２１０の表裏に形成する（図９）。このときウエハの一主面２００側については、貫通孔Ｈの一端部Ｈ１も被覆するようにレジストＲが配される。一方、ウエハの他主面２０１側については貫通孔Ｈの他端部Ｈ２を含む凹部形成領域を除いた領域にレジストＲが配される。

（凹部形成工程）
前記レジスト再形成工程の後、反応性イオンエッチング法（いわゆるＲＩＥ法。Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）によって、複数の凹部２０，２０，・・・，２０を形成する（図１０）。凹部２０は水晶振動素子を収容可能の大きさと深さで形成され、凹部２０の内底面２０２には貫通電極６の他端側Ｈ２が露出している。なお貫通電極６の他端側は凹部２０の形成の際にシリコン（Ｓｉ）と同時に除去され、凹部形成工程後の貫通電極の他端部６３と凹部２０の内底面２０２とは略同一平面に加工されている。前述の工程を経ることにより、回路パターン５から他主面側２０１までを貫く貫通孔Ｈの内壁面（６００）に、導電膜６１が被着された中空状の貫通電極６が形成されることになる。

（バンプ形成工程）
貫通電極６の両端、すなわち一端部６２と他端部６３の各々に金バンプ（本実施形態では金のスタッドバンプＢ１およびＢ２）がワイヤボンダを用いて超音波による金属拡散（超音波接合と略）によって接合される（図１１）。貫通電極６の両端が金バンプによって閉栓されることにより、貫通電極の内部を保護することできる。このとき金属バンプＢ１およびＢ２は軟質金属からなる金属バンプであるため、前記超音波接合後には他端部６３から貫通電極６の内部に金属バンプＢ１の一部が埋没した状態となる（図１１参照）。同様にＢ２についても一端部６２から貫通電極６の内部に金属バンプＢ２の一部が埋没した状態となっている。以上のように金属バンプに例えば金やアルミニウム等の軟質金属を用いることによって、金属バンプＢ１の一部を、中空状の貫通電極６の他端部６３から貫通孔Ｈの内部のより深い位置まで埋没させやすくなるため、前述のアンカー効果の機能をより高めることができる。なお前記中空状の貫通電極６の内部へ金属バンプＢ１の一部が埋没することにより、貫通電極の一端（他端部６３）は閉栓されることになるが、一端側（他端部６３）だけでなく両端（一端部６２と他端部６３）が金属バンプによって閉栓されていてもよい。この場合、貫通電極の両端の各々に接合される金属バンプが同種であれば熱膨張係数差が発生しないため好ましい。

（圧電振動素子接合工程）
貫通電極６の他端部６３に形成された金属バンプＢ１上に、導電性の樹脂接着材Ｓを塗布する（図１２）。このとき導通不良防止の点から金属バンプＢ１の表面全体を覆わないように塗布する。本実施形態においては前記金属バンプＢ１および金属バンプＢ２には、突起を有する金のスタッドバンプが使用されており、当該突起を有することにより圧電振動素子との接合前の状態において樹脂接着材Ｓが保持され易くなっている。

前述の樹脂接着材Ｓが塗布された金属バンプＢ１の上に、水晶振動素子４を位置決め載置した後、加熱雰囲気下で樹脂接着材Ｓを硬化させて水晶振動素子４と金属バンプＢ１とを電気機械的に接合する（図１３）。そして水晶振動素子４と金属バンプＢ１とを接合した後、水晶振動素子に形成された励振電極の膜厚をイオンミリング法等の手段で調整することにより周波数調整を行う。

（気密封止工程）
圧電振動素子接合工程の後、凹部２０を前述の蓋３で気密に封止する（図１４）。具体的にはパッケージ２と蓋３とが、不活性ガス雰囲気中あるいは減圧雰囲気中で、堤部２１の上面に形成された金属層と前記蓋体周縁とを当接させた状態で前記金属層を溶融させることにより気密に接合される。接合方法は蓋３が金属板の場合、周知のシーム溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接等を用いることができる。また、蓋３がセラミック板の場合にはガラス封止や樹脂封止または金属ロウ材封止による接合方法が採用される。

（外部端子形成工程）
前記気密封止工程の後、外部接続用電極パッド７の上面に導電性部材８を接合する（図１５）。前記導電性部材８が水晶発振器１の外部接続端子となっている。前記外部接続端子の具体的構成としてＢＧＡ（Ball Grid Alley）技術による導電性部材を使用している。本実施形態では前記導電性部材８として金ボールが使用されている。このような導電性部材の外部接続端子であれば、外部接続端子の形成スペースが比較的狭い場合であってもパッケージに対する接続強度を十分に確保できる。なお、金ボール以外の他の球状体（例えば半田ボール）や、角柱状の導体（導体ブロック）や、スタッドバンプ、メッキバンプ、導電性接着材の硬化物等を用いることも可能である。またこれら以外にもセラミックや樹脂等で構成されるコア部材の表面を導電性材料で被覆したものを用いてもよい。この場合、導電性材料として金属メッキやペースト状導体等が採用可能である。以上のように外部接続端子として薄膜ではなく、ある程度厚肉（厚膜）状の導電性部材を使用することにより、当該導電性部材が緩衝材として機能するため圧電振動デバイスの外部接続端子が外部基板（ユーザー使用基板）に接合された際に生じる応力のパッケージへの伝播を緩和することができる。これにより安定した特性の圧電振動デバイスを得ることができる。

（個片化工程）
前記外部端子形成工程の後、隣接する水晶発振器の形成領域（図中に一区画と表記）間の領域をダイシング法によって縦横に切断して多数個の水晶発振器１，１，・・・，１を得ることができる(図１６)。なおダイシング法以外にドライエッチング法によって前述の個片化を行ってもよい。
以上が本発明の水晶発振器の製造方法の主要工程の説明である。

本発明の圧電振動デバイスの製造方法によると、パッケージ２と水晶振動素子４との接合強度を向上した水晶発振器１を得ることができる。具体的に本発明の圧電振動デバイスの製造方法によれば、貫通電極形成工程で得られる貫通電極６は貫通孔Ｈの内壁面６００に導電膜６１が被着された中空構造となっている。さらに金属バンプＢ１を例えば超音波による金属拡散によって貫通電極６の一端側（他端部６３）と接合する場合、金属バンプＢ１の一部が貫通電極６の開口部分（他端部６３）から貫通孔Ｈの内部に埋没するため、当該埋没部分が外部応力に対して“楔”のように機能する（いわゆるアンカー効果）。このように貫通電極の一端側（他端部６３）と接合された金属バンプＢ１を水晶振動素子４と接合することにより、落下等によって水晶発振器１に大きな外部衝撃が加わった場合であっても、金属バンプＢ１とパッケージ２との十分な接合強度を確保することができる。また、集合基板である集積回路基板を用いることにより、一括で多数個の圧電振動デバイスを得ることができる。

本発明の実施形態において、パッケージ２は他主面側に圧電振動素子を収容するための凹部を備えた構造となっているが、本発明の適用はこのような構造に限定されるものではない。例えば本発明の実施形態の変形例として示す図１７のような構造であってもよい。つまり、パッケージの他主面側に圧電振動素子を収容するための凹部を形成せず、平坦なパッケージの他主面２０１上に圧電振動素子４を接合し、圧電振動素子４を収容可能な空間を形成する環状の厚肉部３０を周縁に備えた蓋３で、圧電振動素子４を気密封止した構造にも本発明は適用可能である。前記構造の場合、シリコン基板のような脆性材料からなるパッケージに凹部を形成しないため、パッケージの強度確保の点から好ましい。

また本発明の実施形態では、金属バンプＢ１の上部に導電性の樹脂接着材Ｓを介して水晶振動素子４との接合を行っているが、パッケージ２と水晶振動素子４との接合は本構成に限定されるものではなく、金属バンプＢ１と水晶振動素子４との間に樹脂接着材Ｓを介在させず、金属バンプＢ１上に直接水晶振動素子４（励振電極から導出された電極）をボンディングツールで位置決め載置した状態で超音波を印加することによってパッケージ２（金属バンプＢ１）と水晶振動素子４とを接合してもよい。

本発明は、水晶に限らず、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどを使用した圧電振動素子を備えた圧電振動デバイスへの適用も可能である。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

圧電振動デバイスの量産に適用できる。

１ 水晶発振器
２ パッケージ
２０ 凹部
２００ 一主面（パッケージ）
２０１ 他主面（パッケージ）
３ 蓋
４ 水晶振動素子
５ 回路パターン
６ 貫通電極
６０ 絶縁層
６１ 導電膜
６２ 一端部（貫通電極）
６３ 他端部（貫通電極）
６４ 貫通電極用電極パッド
６００ 貫通電極内壁面
７ 外部接続用電極パッド
８ 導電性部材
９ 絶縁膜
１０ 圧電振動素子用電極パッド
Ｓ 樹脂接着材
Ｂ１、Ｂ２ 金属バンプ
Ｈ 貫通孔

Claims (4)

1. 集積回路基板の、一主面側に回路パターンが形成され、他主面側に圧電振動素子が蓋体で気密封止された圧電振動デバイスであって、
   前記回路パターンから前記他主面側までを貫く貫通孔の、少なくとも内壁面に導電膜が被着された中空状の貫通電極を備え、
   前記貫通電極の少なくとも一端側に金属バンプが配されるとともに、前記一端側から前記貫通電極の内部に前記金属バンプの一部が埋没した状態で、前記圧電振動素子が前記金属バンプと接合されていることを特徴とする圧電振動デバイス。
2. 前記金属バンプが軟質金属からなることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動デバイス。
3. 前記圧電振動素子が前記金属バンプ上に導電性の樹脂を介して接合されていることを特徴とする請求項１乃至２に記載の圧電振動デバイス。
4. 集積回路基板の、一主面側に回路パターンが形成され、他主面側に圧電振動素子が蓋体で気密封止された圧電振動デバイスの製造方法であって、
   前記回路パターンから前記他主面側までを貫く貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
   少なくとも前記貫通孔の内壁面に導電膜が被着された中空状の貫通電極を形成する貫通電極形成工程と、
   前記貫通電極の少なくとも一端側に金属バンプを配するバンプ形成工程と、
   前記一端側から前記貫通電極の内部に前記金属バンプの一部が埋没した状態で前記圧電振動素子を前記金属バンプと接合する圧電振動素子接合工程とを有することを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。

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