JP2014158157A - Piezoelectric device - Google Patents

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Akira Iwasaki
彰 岩崎
Yuichi Kanayama
裕一 金山
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Asahi Kasei Electronics Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric device having less influence from parasitic impedance and having stable frequency.SOLUTION: A piezoelectric device comprises: a piezoelectric vibration piece 1 having one end portion 1a cantilevered with a predetermined space with respect to a substrate 50; a circuit section 51 formed in an inner surface of the substrate 50 and continually vibrating the piezoelectric vibration piece 1 by a specific frequency; a ground pad 85 provided on the substrate 50 and electrically connected to a ground GND of the circuit section 51; a lid 20 attached to the substrate 50 and having conductivity; a frame-shaped wiring pattern 80 provided along the junction surface of the substrate 50 and the lid 20; and a conductive bonding member 3b bonding the lid 20 and the frame-shaped wiring pattern 80. The ground pad 85 and the frame-shaped wiring pattern 80 are electrically connected by a linear and short-distance wiring pattern.

Description

本発明は、水晶発振子等の圧電デバイスに関し、より詳細には、シリコンウェハ(Wafer)上に形成されてシリコン、又はガラスの蓋で覆われた圧電デバイスに関する。   The present invention relates to a piezoelectric device such as a crystal oscillator, and more particularly to a piezoelectric device formed on a silicon wafer and covered with a silicon or glass lid.

近年、半導体の小型軽量化に伴い、実装される基板を高精度に加工できる技術が必要となっている。また、半導体パッケージの製造工程において、小型軽量化を目的とした製作技術に関し、「W−CSP(Wafer Level Chip Size Package)技術」が知られている。このW−CSP技術は、半導体ウェハ上での再配線加工を行う加工技術は、シリコンウェハ上の多数のチップに回路を形成した後、ウェハ上で電極形成・再配線・樹脂封止を行い、最後にチップ毎に切り分ける技術である。このW−CSP技術の特徴は、切断した半導体チップの大きさそのものがパッケージの大きさになるため小型軽量化できる点、及びウェハ単位ですべての製造工程を行うことにより、製造コストを低減できる点にある。   In recent years, with the reduction in size and weight of semiconductors, a technique capable of processing a substrate to be mounted with high accuracy is required. Also, “W-CSP (Wafer Level Chip Size Package) technology” is known as a manufacturing technology for the purpose of reducing the size and weight in the manufacturing process of a semiconductor package. This W-CSP technology is a processing technology for performing rewiring on a semiconductor wafer. After forming circuits on a large number of chips on a silicon wafer, electrode formation, rewiring, and resin sealing are performed on the wafer. Finally, it is a technology that separates each chip. The feature of this W-CSP technology is that the size of the cut semiconductor chip itself becomes the size of the package, so that it can be reduced in size and weight, and the manufacturing cost can be reduced by performing all the manufacturing processes in units of wafers. It is in.

従来、W−CSP技術の電極形成・再配線工程においては、乾式成膜法であるスパッタリングを用いる方法が主に用いられてきた。一方、大量処理に向いている湿式成膜法であるメッキ法も知られている。また、例えば、特許文献1に記載のものは、半導体の小型軽量化の点で、実質的な実装面積を小さくした圧電デバイスに関するものである。この圧電デバイスは、パッケージの内部に圧電振動片が収容してある。この圧電振動片は、励振電極に接続した一対の接続電極を有する。各接続電極は、パッケージに形成したマウント電極に接合される。また、この圧電デバイスは、パッケージの底部外面に4つの外部電極を備える。4つのうち、パッケージの長手方向側の短辺に沿って設けた外部電極は、圧電振動片の各接続電極が接続されたマウント電極と電気的に接続される構成である。   Conventionally, a method using sputtering, which is a dry film forming method, has been mainly used in the electrode formation / rewiring process of the W-CSP technology. On the other hand, a plating method which is a wet film forming method suitable for mass processing is also known. Further, for example, the device described in Patent Document 1 relates to a piezoelectric device in which a substantial mounting area is reduced in terms of reducing the size and weight of a semiconductor. In this piezoelectric device, a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package. This piezoelectric vibrating piece has a pair of connection electrodes connected to excitation electrodes. Each connection electrode is joined to a mount electrode formed on the package. This piezoelectric device also includes four external electrodes on the outer surface of the bottom of the package. Of the four, the external electrode provided along the short side of the package in the longitudinal direction is configured to be electrically connected to the mount electrode to which each connection electrode of the piezoelectric vibrating piece is connected.

また、例えば、特許文献2に記載のものは、フェイスダウンボンディング技術を用いて、セラミックパッケージに接合され、周波数変動が抑制されるように特性を安定させるとともに、消費電流を抑制するようにした圧電デバイスに関するものである。なお、フェイスダウンボンディングとは、部品又はチップを基板に取り付ける方法の一つで、チップをひっくり返し、チップの接点をミラーイメージ配置した基板上の接点にボンディングする方法である。この圧電発振器は電子部品用パッケージであるセラミックパッケージと、当該セラミックパッケージ内部に収納される集積回路素子および水晶振動板と、セラミックパッケージを気密封止するリッドとからなる。   Further, for example, the one described in Patent Document 2 is a piezoelectric material that is bonded to a ceramic package using a face-down bonding technique, stabilizes characteristics so as to suppress frequency fluctuations, and suppresses current consumption. It is about the device. The face-down bonding is a method of attaching a component or a chip to a substrate, and is a method in which the chip is turned over and the chip contact is bonded to a contact on a substrate on which a mirror image is arranged. The piezoelectric oscillator includes a ceramic package which is a package for electronic components, an integrated circuit element and a crystal diaphragm housed in the ceramic package, and a lid for hermetically sealing the ceramic package.

また、例えば、特許文献3に記載のものは、蓋をグランド電極と電気的に接続させ、電磁波の放射を大幅に抑制することを可能にした圧電デバイスに関するものである。この圧電デバイスは、略矩形状をなす基体の上面に水晶振動子を搭載するとともに、該水晶振動子を気密封止するように金属の蓋を基体の上面側に取着させ、基体の下面に水晶振動子に電気的に接続される入力電極及び出力電極と接地電位に接続されるグランド電極とを配設してなる高周波発振子において、蓋をグランド電極と電気的に接続させている。さらに基体の側面にグランド電極と電気的に接続されたグランド配線層を被着させ、かつ該グランド配線層の基体側面に対する被着面積を基体側面の全面積の30%以上にするというものである。   Further, for example, the device described in Patent Document 3 relates to a piezoelectric device in which a lid is electrically connected to a ground electrode and radiation of electromagnetic waves can be significantly suppressed. In this piezoelectric device, a crystal resonator is mounted on the upper surface of a substantially rectangular substrate, and a metal lid is attached to the upper surface side of the substrate so as to hermetically seal the crystal resonator. In a high-frequency oscillator including an input electrode and an output electrode that are electrically connected to a crystal resonator and a ground electrode that is connected to a ground potential, a lid is electrically connected to the ground electrode. Further, a ground wiring layer electrically connected to the ground electrode is deposited on the side surface of the substrate, and the area of the ground wiring layer applied to the substrate side surface is 30% or more of the total area of the substrate side surface. .

特開2005−198227号公報JP 2005-198227 A 特開2005−295249号公報JP 2005-295249 A 特開2006−295985号公報JP 2006-295985 A

特許文献1に記載の圧電デバイスは、小型軽量化させるため、実質的な実装面積を小さくした圧電デバイスである。しかしながら、外部の実装状態、すなわち、圧電デバイスを搭載する実装基板との関係によっては、発振周波数が期待値から外れることもあるという欠点は必ずしも根絶されていなかった。そして、外部の実装状態による寄生インピーダンスの影響を最小にすることと、圧電振動片の温度を、すぐ近くに配置された温度センサで正確に測定できるようにすることによって、発振特性を改善する余地が残されていた。   The piezoelectric device described in Patent Document 1 is a piezoelectric device having a substantial mounting area reduced in order to reduce the size and weight. However, the defect that the oscillation frequency may deviate from the expected value depending on the external mounting state, that is, the relationship with the mounting substrate on which the piezoelectric device is mounted, has not necessarily been eradicated. And there is room to improve the oscillation characteristics by minimizing the influence of the parasitic impedance due to the external mounting state and making it possible to accurately measure the temperature of the piezoelectric vibrating piece with a temperature sensor arranged in the immediate vicinity. Was left.

また、特許文献2に記載の圧電デバイスは、フェイスダウンボンディング技術を用いて、セラミックパッケージに接合され、周波数変動が抑制されるように特性を安定させるとともに、消費電流を抑制するようにした圧電デバイスである。しかしながら、外部の実装状態による寄生インピーダンスの影響を最小にすることと、圧電振動片の温度を、すぐ近くに配置された温度センサで正確に測定できるようにすることによって、発振特性を改善する余地が残されていた。   In addition, the piezoelectric device described in Patent Document 2 is bonded to a ceramic package using a face-down bonding technique, stabilizes characteristics so as to suppress frequency fluctuations, and suppresses current consumption. It is. However, there is room to improve the oscillation characteristics by minimizing the influence of the parasitic impedance due to the external mounting state and allowing the temperature of the piezoelectric vibrating piece to be accurately measured by the temperature sensor disposed in the immediate vicinity. Was left.

また、特許文献3に記載の圧電デバイスは、蓋をグランド電極と電気的に接続させ、電磁波の放射を大幅に抑制することを可能にした圧電デバイスである。しかしながら、蓋とIC(半導体チップ)のグランド電極との接続に関して何ら記述が無く、蓋とIC(半導体チップ)のグランド電極との間に生じる寄生インピーダンスの影響により、ICのグランドと蓋との間に大きな電位差が生じるという問題があった。ICのグランドと蓋との間に大きな電位差が生じると、いくら蓋電位が安定していても安定した周波数を実現することが困難となる。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、寄生インピーダンスの影響が小さい、周波数の安定した圧電デバイスを提供することにある。
In addition, the piezoelectric device described in Patent Document 3 is a piezoelectric device in which a lid is electrically connected to a ground electrode and radiation of electromagnetic waves can be significantly suppressed. However, there is no description regarding the connection between the lid and the ground electrode of the IC (semiconductor chip), and due to the influence of the parasitic impedance generated between the lid and the ground electrode of the IC (semiconductor chip), there is no gap between the IC ground and the lid. There is a problem that a large potential difference occurs. If a large potential difference occurs between the ground of the IC and the lid, it becomes difficult to realize a stable frequency no matter how stable the lid potential is.
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric device having a stable frequency with little influence of parasitic impedance.

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、基板に対し所定隙間を保ちながら一方の端部が片持ち支持された圧電振動片と、前記基板の内面に形成されて前記圧電振動片を固有の周波数で持続的に振動させる回路部と、前記基板上に設けられ、前記回路部のグランドと電気的に接続するグランドパッドと、前記基板に取り付けられて導電性を有する蓋と、前記基板と前記蓋との接合面に沿って設けられる額縁状の配線パターンと、前記蓋と前記額縁状の配線パターンとを接合する導電性接合部材とを備え、前記グランドパッドと前記額縁状の配線パターンとが配線パターンにより電気的に接続されることを特徴とする。   The present invention was made in order to achieve such an object, and the invention according to claim 1 is a piezoelectric vibrating piece in which one end is cantilevered while maintaining a predetermined gap with respect to the substrate, A circuit unit that is formed on the inner surface of the substrate and continuously vibrates the piezoelectric vibrating piece at a specific frequency; a ground pad that is provided on the substrate and is electrically connected to a ground of the circuit unit; A conductive lid attached to the frame, a frame-shaped wiring pattern provided along a bonding surface between the substrate and the lid, and a conductive bonding member for bonding the lid and the frame-shaped wiring pattern The ground pad and the frame-like wiring pattern are electrically connected by a wiring pattern.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記グランドパッドと前記額縁状の配線パターンとが直線状の配線パターンで電気的に接続されることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記グランドパッドと前記額縁状の配線パターンとが最短距離の配線パターンで電気的に接続されることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the ground pad and the frame-like wiring pattern are electrically connected by a linear wiring pattern.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the ground pad and the frame-shaped wiring pattern are electrically connected by a wiring pattern having the shortest distance.

本発明によれば、寄生インピーダンスの影響が小さい、周波数の安定した圧電デバイスを提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric device having a stable frequency with little influence of parasitic impedance.

本発明に係る圧電デバイスの一実施形態を説明するために蓋を外した状態の概略平面図である。1 is a schematic plan view of a state in which a lid is removed to describe an embodiment of a piezoelectric device according to the present invention. 図1の圧電デバイスのA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of the piezoelectric device of FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明に係る圧電デバイスの一実施形態を説明するために蓋を外した状態の概略平面図である。本発明の圧電デバイス100は、薄片状の圧電振動片1が、IC基板50の表層の絶縁膜7に対面する状態で、規定の隙間dを保ちながら長辺方向の一方の端部1aを、片持ち支持されている。圧電振動片1の両面には、一方の端部1aから他方の端部1bまでの半分以上に亘って金メッキによる励振電極2a,2bが形成されている。この励振電極2a,2bは、導電性の接着材(以下、銀ペーストという)3aにより、IC基板50の表層に配置されたバンプ4及び電極6aを介して回路部51に電気的接続されている。上述したように、圧電デバイス100は、圧電振動片1の励振電極2aと、IC基板50の表層の絶縁膜7との間は、概ね規定の隙間dを保って片持ち支持される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic plan view of a state in which a lid is removed to describe an embodiment of a piezoelectric device according to the present invention. In the piezoelectric device 100 of the present invention, in the state where the flaky piezoelectric vibrating reed 1 faces the insulating film 7 on the surface layer of the IC substrate 50, one end 1a in the long side direction is maintained while maintaining a predetermined gap d. Cantilevered. Excitation electrodes 2a and 2b by gold plating are formed on both surfaces of the piezoelectric vibrating reed 1 over more than half from one end 1a to the other end 1b. The excitation electrodes 2a and 2b are electrically connected to the circuit portion 51 via a bump 4 and an electrode 6a arranged on the surface layer of the IC substrate 50 by a conductive adhesive (hereinafter referred to as silver paste) 3a. . As described above, the piezoelectric device 100 is cantilevered between the excitation electrode 2 a of the piezoelectric vibrating piece 1 and the insulating film 7 on the surface layer of the IC substrate 50 with a generally defined gap d.

完成した圧電デバイス100における圧電振動片1は、回路部51から適切な電気信号を、励振電極2a,2bに与えられることにより、固有の周波数で持続的に振動することが可能である。なお、圧電振動片1として、薄片状の水晶振動素子が用いられている。また、圧電デバイス100を構成するIC基板50の回路部51には、発振回路、温度補償回路、温度センサ及びその他の回路素子が含まれており、全体としてTCXO(temperature−compensated crystal oscillator:温度補償型水晶発振器)を構成している。なお、温度センサにはサーミスタ等が用いられる。   The piezoelectric vibrating reed 1 in the completed piezoelectric device 100 can continuously vibrate at a specific frequency by applying an appropriate electrical signal from the circuit unit 51 to the excitation electrodes 2a and 2b. As the piezoelectric vibrating piece 1, a flaky crystal vibrating element is used. The circuit unit 51 of the IC substrate 50 constituting the piezoelectric device 100 includes an oscillation circuit, a temperature compensation circuit, a temperature sensor, and other circuit elements, and as a whole, a TCXO (temperature-compensated crystal oscillator: temperature compensation). Type crystal oscillator). A thermistor or the like is used for the temperature sensor.

図2は、図1の圧電デバイスのA−A線断面図である。なお、A−A線は不等辺台形状に屈曲している。平面視した圧電デバイス100のほぼ中央部に、圧電振動片1が配置されている。図1に沿って詳述したように、この圧電振動片1は、励振電極2a,2bを含む長辺方向の一方の端部1aを、銀ペースト3aにより、IC基板50の表層に配置されたバンプ4及び電極6aを介して回路部51に電気的接続されている。一方、IC基板50の長辺において、電極6aと反対側に位置する電極6bは、励振電極2a,2bとは直接に接続されていないが、回路部51の発振回路等に電気的接続されているほか、配線基板30のグランドパターン31に低インピーダンスで接続されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the piezoelectric device of FIG. The AA line is bent in an unequal side trapezoidal shape. The piezoelectric vibrating reed 1 is disposed substantially at the center of the piezoelectric device 100 in plan view. As described in detail with reference to FIG. 1, in this piezoelectric vibrating piece 1, one end portion 1a in the long side direction including the excitation electrodes 2a and 2b is disposed on the surface layer of the IC substrate 50 by the silver paste 3a. It is electrically connected to the circuit unit 51 via the bump 4 and the electrode 6a. On the other hand, the electrode 6b located on the opposite side to the electrode 6a on the long side of the IC substrate 50 is not directly connected to the excitation electrodes 2a and 2b, but is electrically connected to the oscillation circuit or the like of the circuit unit 51. In addition, it is connected to the ground pattern 31 of the wiring board 30 with low impedance.

電極6a,6bは、シリコン貫通電極(through−silicon via:以下TSVという)により、IC基板50の表面から裏面に貫通して、別の配線基板30に設けられた回路部51に配線されている。なお、TSVとは、シリコン製半導体チップの内部を垂直に貫通する電極のことである。
回路部51の上層は、絶縁膜(Passivation:パッシベーション膜)7が被覆されている。その絶縁膜7の上層に、再配線で電極6a,6bを形成している。それら電極6a,6bのうち電極6aは、図1の楕円J及び図2の該当箇所で示すように、最短距離で圧電振動片1とパッド82,83とをつなげることにより、寄生インピーダンスが小さくなる。寄生インピーダンスを小さくすれば、圧電デバイス100の発振周波数を不安定にする要因が低減されるので、発振特性を向上させることができる。
The electrodes 6 a and 6 b are penetrated from the front surface to the back surface of the IC substrate 50 by a through-silicon via (hereinafter referred to as TSV) and wired to a circuit unit 51 provided on another wiring substrate 30. . TSV is an electrode that vertically penetrates the inside of a silicon semiconductor chip.
The upper layer of the circuit unit 51 is covered with an insulating film (Passivation film) 7. Over the insulating film 7, electrodes 6a and 6b are formed by rewiring. Of these electrodes 6a and 6b, the electrode 6a has a reduced parasitic impedance by connecting the piezoelectric vibrating reed 1 and the pads 82 and 83 at the shortest distance, as shown by the ellipse J in FIG. 1 and the corresponding portion in FIG. . If the parasitic impedance is reduced, the factor that makes the oscillation frequency of the piezoelectric device 100 unstable is reduced, so that the oscillation characteristics can be improved.

IC基板50の表面には、蓋20とIC基板50との接合面に沿って額縁状の配線パターン80(以下、蓋接合パターン80ともいう)が設けられている。本実施形態では、蓋接合パターン80は蓋20の縁部21とIC基板50の縁部52との間に額縁状の配線パターンとして設けられている。
そして、IC基板50の表面には、IC基板50の基準電位(以下、基板電位ともいう)に電気的に接続されるグランドパッド85が設けられている。
On the surface of the IC substrate 50, a frame-like wiring pattern 80 (hereinafter also referred to as a lid bonding pattern 80) is provided along the bonding surface between the lid 20 and the IC substrate 50. In the present embodiment, the lid bonding pattern 80 is provided as a frame-like wiring pattern between the edge portion 21 of the lid 20 and the edge portion 52 of the IC substrate 50.
A ground pad 85 that is electrically connected to a reference potential (hereinafter also referred to as a substrate potential) of the IC substrate 50 is provided on the surface of the IC substrate 50.

そして、図1の楕円K及び図2の該当箇所で示すように、グランドパッド85は、直線状の配線パターン81により蓋接合パターン80と最短距離で電気的に接続されている。従って、額縁状の配線パターンである蓋接合パターン80は、IC基板50の基準電位を形成する。ここで、配線パターン81はIC基板50表面の再配線によって形成されているが、IC基板50内の半導体プロセスによって形成されてもよい。   As shown by the ellipse K in FIG. 1 and the corresponding portion in FIG. 2, the ground pad 85 is electrically connected to the lid bonding pattern 80 by the shortest distance by a linear wiring pattern 81. Therefore, the lid bonding pattern 80 which is a frame-like wiring pattern forms a reference potential of the IC substrate 50. Here, the wiring pattern 81 is formed by rewiring on the surface of the IC substrate 50, but may be formed by a semiconductor process in the IC substrate 50.

そして、蓋接合パターン80の上層に、導電性の接合部3bが形成され、この接合部3bを介して蓋20の縁部21が接合される。この蓋20及びその縁部21は、半導体のシリコンであり、導電性を有する。そのため、蓋20と、IC基板50の配線パターン81、蓋接合パターン80、グランドパッド85、電極6d(TSV)、及び配線基板30のグランドパターン31は、グランドパッド85を中心とする1点放射状のグランドGNDが形成されている。   And the conductive junction part 3b is formed in the upper layer of the lid | cover joint pattern 80, and the edge part 21 of the lid | cover 20 is joined via this junction part 3b. The lid 20 and its edge 21 are made of semiconductor silicon and have conductivity. Therefore, the lid 20, the wiring pattern 81 of the IC substrate 50, the lid bonding pattern 80, the ground pad 85, the electrode 6 d (TSV), and the ground pattern 31 of the wiring substrate 30 have a one-point radial shape centered on the ground pad 85. A ground GND is formed.

そして、蓋接合パターン80は額縁状の配線パターンとなっているため、グランドパッド85がどのような位置にあっても蓋接合パターン80とグランドパッド85とを最短距離で電気的に接続することが可能となる。つまり、IC基板50の配線パターン81,蓋接合パターン80と、配線基板30のグランドパターン31と、蓋20とを同一のグランドパッド85から、1点放射状に低インピーダンスで電気的に接続することが可能となる。そのため、蓋電位と、基板電位との間に生じる電位差が小さくなり、シールド効果が非常に高くなり、圧電振動片1の周波数が安定する。なお、蓋20の抵抗率は、0.02Ωcm以上0.2Ωcm以下が好ましい。また、本実施形態で使用する配線パターンは全て金属製であることが好ましい。   Since the lid bonding pattern 80 is a frame-like wiring pattern, the lid bonding pattern 80 and the ground pad 85 can be electrically connected at the shortest distance regardless of the position of the ground pad 85. It becomes possible. That is, it is possible to electrically connect the wiring pattern 81 of the IC substrate 50, the lid bonding pattern 80, the ground pattern 31 of the wiring substrate 30, and the lid 20 from the same ground pad 85 with a low impedance in one point. It becomes possible. Therefore, the potential difference generated between the lid potential and the substrate potential becomes small, the shielding effect becomes very high, and the frequency of the piezoelectric vibrating piece 1 is stabilized. The resistivity of the lid 20 is preferably 0.02 Ωcm or more and 0.2 Ωcm or less. Moreover, it is preferable that all the wiring patterns used in this embodiment are made of metal.

以下、圧電デバイス100の製造工程を簡単に説明する。
まず、IC基板50を作成する。次に、IC基板50の表層の絶縁膜7の表面に再配線で電極6a,6bおよび蓋接合パターン80を形成する。次に、高さ調整用のバンプ4を電極6a,6b上に形成する。次に、銀ペースト3aをバンプ4上に塗布する。次に、圧電振動片1を搭載する。次に、電極6a,6bにICテスタのプローブを接触して実際の発振周波数を測定しながら、設定周波数からずれていれば調整する。ちなみに、圧電振動片1を薄く削るほど、周波数を高くすることができる。例えば、測定値が設定周波数から低い方にずれている場合、圧電振動片1にアルゴンイオンを照射するアルゴンイオンエッチングにより、圧電振動片1の表面を削って周波数を高い方に調整する。本発明の圧電デバイス100は、寄生インピーダンスを少なくする構成であるため、設定周波数に対するずれも少ないので、周波数調整の負担も軽減できる。
Hereinafter, the manufacturing process of the piezoelectric device 100 will be briefly described.
First, the IC substrate 50 is created. Next, the electrodes 6a and 6b and the lid bonding pattern 80 are formed on the surface of the insulating film 7 on the surface of the IC substrate 50 by rewiring. Next, bumps 4 for height adjustment are formed on the electrodes 6a and 6b. Next, a silver paste 3 a is applied on the bumps 4. Next, the piezoelectric vibrating piece 1 is mounted. Next, the probe of the IC tester is brought into contact with the electrodes 6a and 6b, and the actual oscillation frequency is measured. Incidentally, the frequency can be increased as the piezoelectric vibrating reed 1 is sharpened. For example, when the measured value deviates from the set frequency to the lower side, the surface of the piezoelectric vibrating piece 1 is shaved by argon ion etching that irradiates the piezoelectric vibrating piece 1 with argon ions, and the frequency is adjusted to the higher side. Since the piezoelectric device 100 of the present invention is configured to reduce the parasitic impedance, the deviation from the set frequency is small, and the burden of frequency adjustment can be reduced.

周波数調整が済んだ後、接合部3bが形成された蓋20の縁部21を蓋接合パターン80と一致させるように、蓋20をIC基板50に被せて接合する。この蓋20は、圧電振動片1に対して非接触状態を保持する。次に、調整研磨(grinding)加工により、IC基板50(ウェハ)を薄くする。次に、シリコン貫通電極(TSV)6c,6dを形成する。複数のチップ等が、1つのパッケージに収められている場合、このTSV6c,6dにより、階層で隔てられた別のチップ同士で配線接続を行なう。このように形成されたTSVに接続するように、IC基板50の裏面側に再配線により電極6c,6dが形成される。   After the frequency adjustment is completed, the lid 20 is put on the IC substrate 50 and joined so that the edge 21 of the lid 20 on which the joint 3b is formed coincides with the lid joining pattern 80. The lid 20 maintains a non-contact state with respect to the piezoelectric vibrating piece 1. Next, the IC substrate 50 (wafer) is thinned by adjusting grinding. Next, through silicon vias (TSV) 6c and 6d are formed. When a plurality of chips and the like are housed in one package, the TSVs 6c and 6d are used for wiring connection between different chips separated by a hierarchy. Electrodes 6c and 6d are formed on the back side of the IC substrate 50 by rewiring so as to be connected to the TSV formed in this way.

それから、蓋(キャップともいう)20を研磨してキャップ厚を薄くする。次にIC基板50の裏面側に再配線で形成された電極6c,6dに、それぞれ不図示の半田ボール等を電気的接続するように付着させる。次に、半完成状態の圧電デバイス100に対してプローブ検査する。次に、ウェハ上に多数連結状態で量産された多数の圧電デバイス100を、個別に切り離して完成させる。完成後の圧電デバイス100は、図2に示すように、IC基板50の裏面を、別の配線基板30の表面に合わせるように組み立てられる。   Then, the lid (also referred to as a cap) 20 is polished to reduce the cap thickness. Next, solder balls (not shown) are attached to the electrodes 6c and 6d formed by rewiring on the back side of the IC substrate 50 so as to be electrically connected to each other. Next, a probe inspection is performed on the semi-finished piezoelectric device 100. Next, a large number of piezoelectric devices 100 that are mass-produced in a connected state on the wafer are individually separated and completed. The completed piezoelectric device 100 is assembled so that the back surface of the IC substrate 50 is aligned with the surface of another wiring substrate 30 as shown in FIG.

上述した手順で製造された圧電デバイス100は、IC基板50のグランドパターン81,80と、配線基板30のグランドパターン31と、蓋20とは同一のグランドパッド85を中心とする1点放射状のグランドGNDが形成されている。そのグランドGNDから、低インピーダンスで1点放射状に接続されているため、グランドGNDに対する蓋電位と、基板電位との間には、電位差が生じ難くなる。その結果、圧電デバイス100は、蓋20とIC基板50とに囲まれた内外に対するシールド効果が非常に高くなる。
以上のように、本発明によれば、蓋電位と基板電位の間の電位差を最小にすることが可能となるため、シールド効果が非常に高く、周波数の安定した圧電デバイスを提供することが可能となる。
In the piezoelectric device 100 manufactured by the above-described procedure, the ground patterns 81 and 80 of the IC substrate 50, the ground pattern 31 of the wiring substrate 30, and the lid 20 have a one-point radial ground centered on the same ground pad 85. A GND is formed. Since the ground GND is connected in a one-point radial pattern with low impedance, a potential difference is unlikely to occur between the lid potential with respect to the ground GND and the substrate potential. As a result, the piezoelectric device 100 has a very high shielding effect on the inside and outside surrounded by the lid 20 and the IC substrate 50.
As described above, according to the present invention, since the potential difference between the lid potential and the substrate potential can be minimized, it is possible to provide a piezoelectric device having a very high shielding effect and a stable frequency. It becomes.

1 圧電振動片
1a 一方の端部
1b 他方の端部
2a,2b 励振電極
3a 導電性の接着材(銀ペースト)
3b 導電性の接合部
4 バンプ
6a,6b,6c,6d 電極
7 絶縁膜
8 パッド
20 蓋
30 配線基板
31 配線基板のグランドパターン
50 IC基板
51 回路部
80,配線パターン(蓋接合パターン)
81,配線パターン
82,83,84, パッド
85,グランドパッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric vibration piece 1a One edge part 1b The other edge part 2a, 2b Excitation electrode 3a Conductive adhesive material (silver paste)
3b Conductive bonding portion 4 Bumps 6a, 6b, 6c, 6d Electrode 7 Insulating film 8 Pad 20 Lid 30 Wiring substrate 31 Wiring substrate ground pattern 50 IC substrate 51 Circuit portion 80, Wiring pattern (lid bonding pattern)
81, wiring patterns 82, 83, 84, pad 85, ground pad

Claims (3)

基板に対し所定隙間を保ちながら一方の端部が片持ち支持された圧電振動片と、
前記基板の内面に形成されて前記圧電振動片を固有の周波数で持続的に振動させる回路部と、
前記基板上に設けられ、前記回路部のグランドと電気的に接続するグランドパッドと、
前記基板に取り付けられて導電性を有する蓋と、
前記基板と前記蓋との接合面に沿って設けられる額縁状の配線パターンと、
前記蓋と前記額縁状の配線パターンとを接合する導電性接合部材と、
を備え、
前記グランドパッドと前記額縁状の配線パターンとが配線パターンにより電気的に接続されることを特徴とする圧電デバイス。
A piezoelectric vibrating piece in which one end is cantilevered while maintaining a predetermined gap with respect to the substrate;
A circuit part formed on the inner surface of the substrate to continuously vibrate the piezoelectric vibrating piece at a specific frequency;
A ground pad provided on the substrate and electrically connected to the ground of the circuit unit;
A lid attached to the substrate and having conductivity;
A frame-like wiring pattern provided along the joint surface between the substrate and the lid;
A conductive bonding member for bonding the lid and the frame-shaped wiring pattern;
With
The piezoelectric device, wherein the ground pad and the frame-like wiring pattern are electrically connected by a wiring pattern.
前記グランドパッドと前記額縁状の配線パターンとが直線状の配線パターンで電気的に接続されることを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイス。   The piezoelectric device according to claim 1, wherein the ground pad and the frame-like wiring pattern are electrically connected by a linear wiring pattern. 前記グランドパッドと前記額縁状の配線パターンとが最短距離の配線パターンで電気的に接続されることを特徴とする請求項1又は2に記載の圧電デバイス。   3. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the ground pad and the frame-like wiring pattern are electrically connected by a wiring pattern having a shortest distance.
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