JP2015103983A - 電子素子、振動デバイス、発振器、電子機器、移動体及び振動デバイスの製造方法 - Google Patents
電子素子、振動デバイス、発振器、電子機器、移動体及び振動デバイスの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】接合強度が確保され信頼性評価が高く、小型の電子素子を提供する。
【解決手段】電子素子1である振動片6は、水晶等の圧電材料で構成され、上面に設けられた電極端子32上にバンプ56が形成されたベース基板8と、振動片6の支持腕16の下面に形成されている貫通孔30を有する電極パッド22内に、ベース基板8のバンプ56が重なるようにベース基板8と振動片6とを配置し、レーザー装置90のレーザー光を支持腕16を透過させ、バンプ56へ照射することにより、レーザー光によって加熱されたバンプ56は溶融し電極パッド22と接触させ、その後、冷却してバンプ56を硬化させすることにより、電極パッド22と電極端子32とをバンプ56を介して接合させ、振動片6をベース基板8に実装する。
【選択図】図1
【解決手段】電子素子1である振動片6は、水晶等の圧電材料で構成され、上面に設けられた電極端子32上にバンプ56が形成されたベース基板8と、振動片6の支持腕16の下面に形成されている貫通孔30を有する電極パッド22内に、ベース基板8のバンプ56が重なるようにベース基板8と振動片6とを配置し、レーザー装置90のレーザー光を支持腕16を透過させ、バンプ56へ照射することにより、レーザー光によって加熱されたバンプ56は溶融し電極パッド22と接触させ、その後、冷却してバンプ56を硬化させすることにより、電極パッド22と電極端子32とをバンプ56を介して接合させ、振動片6をベース基板8に実装する。
【選択図】図1
Description
本発明は、電子素子、振動デバイス、発振器、電子機器、移動体及び振動デバイスの製造方法に関する。
パーソナルコンピューター、プリンター、又はDVDプレーヤー等の情報機器や、携帯電話、スマートフォン、又はタブレット端末等の移動体通信機器等において、小型軽量化が強く要求されており、それらに用いられている振動片をパッケージに搭載した振動デバイスについても小型化及び薄型化への対応が求められている。しかし、振動片の小型化に伴い、振動片をパッケージに固定する接着剤の塗布径が小さくなり接合強度を確保できないという問題があった。また、バンプを用いるフリップチップ実装においてもパッケージの小型化に伴い、振動片を保持する保持治具が入り込む領域をパッケージに確保できないという問題があった。そのため、特許文献1では、これを回避するために、バンプにレーザー光を照射し、バンプを溶着することで接合強度を向上させて、振動片を実装する方法が開示されている。
しかしながら、特許文献1のレーザー光を照射する実装方法では、レーザー光の光路上に振動片の電極があるため、電極でレーザー光が反射しバンプが溶着せず固定できないことや電極が溶けて振動片が剥離してしまうという問題があった。
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例に係る電子素子は、ベース基板上に設けられているバンプと重なり、且つ、平面視で前記バンプとが重なるように配置されている地肌が露出している領域を含む電極パッドを含むことを特徴とする。
本適用例によれば、ベース基板上に固定するための電子素子の電極パッドにレーザー光が透過するように電子素子の地肌が露出している領域である貫通孔が設けられているため、レーザー光によって電極パッドを溶かすことなく、ベース基板上に設けられているバンプを溶融することができ、その後硬化することで電極パッドとベース基板とを接合することができる。そのため、接合強度が確保され信頼性評価の高い電子素子を提供することができるという効果がある。
[適用例2]本適用例に係る振動デバイスは、基部、平面視で前記基部から延出され、励振電極が設けられている一対の振動腕、及び前記励振電極と接続され、地肌が露出している領域を含む電極パッド、を含む振動片と、バンプが設けられているベース基板と、を含み、前記電極パッドが設けられている第1の主面とは反対側の第2の主面には、前記振動片の基板材料の表面が露出している露出領域が設けられ、前記電極パッドが前記バンプに載置されている状態で、前記レーザー光が前記第2の主面から前記露出領域に入射し、前記領域から前記地肌が露出している前記第1の主面を出射して前記バンプを照射することにより、前記バンプが溶融し、その後硬化することで前記電極パッドと接合されることを特徴とする。
本適用例によれば、振動片に形成された電極パッドにレーザー光が透過するように振動片の地肌が露出している領域である貫通孔が設けられているため、レーザー光によって電極パッドを溶かすことなく、ベース基板上に設けられているバンプを溶融することができ、その後硬化することで電極パッドとベース基板とを接合することができる。そのため、接合強度が確保され信頼性評価の高い振動デバイスを提供することができるという効果がある。
[適用例3]上記適用例に記載の振動デバイスにおいて、前記振動片は、前記基部から延出されている支持腕を含み、前記電極パッドが前記支持腕に設けられていることを特徴とする。
本適用例によれば、振動片の基部から延出している支持腕にベース基板へ固定するための電極パッドが設けられているため、振動腕から離れた位置で固定することができるので、振動腕からの振動漏れを低減することができる。そのため、高いQ値を有する振動デバイスを提供することができるという効果がある。
[適用例4]上記適用例に記載の振動デバイスにおいて、前記支持腕は、前記一対の振動腕の間に配置されていることを特徴とする。
本適用例によれば、支持腕を一対の振動腕の間に配置した構造の振動片とすることで、振動片の全長を小さくすることができ、より小型の振動デバイスを提供することができるという効果がある。
[適用例5]上記適用例に記載の振動デバイスにおいて、前記支持腕は、前記一対の振動腕を挟むように配置されている一対の支持腕からなることを特徴とする。
本適用例によれば、一対の支持腕が一対の振動腕を挟むように配置した構造の振動片とすることで、振動片の全長を小さくすることができ、耐衝撃特性も向上するので、小型で、且つ耐衝撃特性に優れた振動デバイスを提供することができるという効果がある。
[適用例6]本適用例に係る発振器は、上記適用例に記載の振動デバイスと、回路と、を含むことを特徴とする。
本適用例によれば、接合強度が確保され信頼性評価が高く、小型の振動デバイスを備えているため、信頼性評価が高く安定な発振特性を有する小型の発振器を構成することができるという効果がある。
[適用例7]本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする。
本適用例によれば、接合強度が確保され信頼性評価が高く、小型の振動デバイスを備えているため、安定な特性で高い信頼性評価を有する電子機器を構成することができるという効果がある。
[適用例8]本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする。
本適用例によれば、接合強度が確保され信頼性評価が高く、小型の振動デバイスを備えているため、高い信頼性評価を有する移動体を構成することができるという効果がある。
[適用例9]本適用例に係る振動デバイスの製造方法は、バンプが設けられているベース基板を準備する工程と、基部、平面視で前記基部から延出され、表面に励振電極が設けられている一対の振動腕、及び第1の主面に前記励振電極と接続され、地肌が露出している領域を含む電極パッドを含む振動片を準備する工程と、前記電極パッドを前記バンプ上に載置する工程と、レーザー光を前記第1の主面とは反対側の第2の主面から前記振動片の基板材料の表面が露出している露出領域に入射させ、前記領域から前記地肌が露出している前記第1の主面を出射させて前記バンプに照射させることにより、前記バンプを溶融させ、その後硬化させることにより、前記バンプと前記電極パッドとを接合する工程と、を含むことを特徴とする。
本適用例によれば、振動片に形成された電極パッドにレーザー光が透過するように振動片の地肌が露出している領域である貫通孔が設けられているため、レーザー光によって電極パッドを溶かすことなく、ベース基板上に設けられているバンプを溶融することができ、その後硬化することで電極パッドとベース基板とを接合することができる。そのため、接合強度が確保され信頼性評価が高く、小型の振動デバイスを製造することができるという効果がある。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
[電子素子]
先ず、本発明の一実施形態に係る電子素子1の一例として、音叉構造を有する振動片6を挙げ、図1(a)〜(c)を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電子素子の構成を示す概略図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は図1(a)に示すA−A線の断面図、図1(c)は図1(a)のS1部の拡大図である。また、各図では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸及びZ軸を図示している。更に、説明の便宜上、電子素子1(振動片6)をZ軸方向から見たときの平面視において、−Z軸方向の面を第1の主面又は下面、+Z軸方向の面を第2の主面又は上面として説明する。
先ず、本発明の一実施形態に係る電子素子1の一例として、音叉構造を有する振動片6を挙げ、図1(a)〜(c)を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電子素子の構成を示す概略図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は図1(a)に示すA−A線の断面図、図1(c)は図1(a)のS1部の拡大図である。また、各図では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸及びZ軸を図示している。更に、説明の便宜上、電子素子1(振動片6)をZ軸方向から見たときの平面視において、−Z軸方向の面を第1の主面又は下面、+Z軸方向の面を第2の主面又は上面として説明する。
電子素子1である振動片6は、水晶等の圧電材料で構成され、図1(a)に示すように、基部10と、基部10からY軸方向に延出されている一対の振動腕12と、基部10からY軸方向に延出され、一対の振動腕12の間に配置され、四角形状の電極パッド22が第1の主面に設けられている支持腕16と、から構成されている。また、導電層としての励振電極20が振動片6の第1の主面、第2の主面及び側面(X軸やY軸にそれぞれ略直交する面)に形成されている。更に、支持腕16の第1の主面には、貫通孔30を有する電極パッド22が2つ形成されており、励振電極20と電気的に接続されている。なお、一対の振動腕12の間に支持腕16を設けた構造とすることで、振動片6のY軸方向の長さを小さくすることができ、より小型の振動片6を提供することができるという効果がある。また、一対の振動腕12の基部10と連結する側とは反対側の先端に錘部14がそれぞれ設けられている。錘部14を設けることによって、振動片6の小型化を図ることができたり、一対の振動腕12の屈曲振動の周波数を低めたりすることができる。なお、錘部14は、必要に応じて複数の幅(X軸方向の長さ)を有していても良く、省略しても良い。
次に、本発明の一実施形態に係る電子素子1(振動片6)をベース基板8に実装する方法について、図1(b)と図1(c)を参照して説明する。
ベース基板8の上面に設けられた電極端子32上にバンプ56が形成されたベース基板8と、振動片6の支持腕16の第1の主面(下面)に形成されている電極パッド22の貫通孔30内にベース基板8のバンプ56が重なるようにベース基板8と振動片6とを、図1(c)に示すように、配置する。その後、図1(b)に示すように、レーザー装置90のレーザー光を支持腕16を透過させバンプ56へ照射する。その際、支持腕16の第2の主面(上面)は振動片6の基板材料の地肌が露出している露出領域であり、第1の主面(下面)は地肌が露出している貫通孔30が設けられているため、つまり、支持腕16のレーザー光が透過する領域に、レーザー光を反射又は遮断する電極等が形成されていないため、レーザー光は支持腕16を透過し、バンプ56へ到達することができる。レーザー光によって加熱されたバンプ56は溶融し、電極パッド22と接触する。その後、冷却するとバンプ56は硬化するので、電極パッド22と電極端子32とをバンプ56を介して接合でき、振動片6をベース基板8に実装することができる。
ベース基板8の上面に設けられた電極端子32上にバンプ56が形成されたベース基板8と、振動片6の支持腕16の第1の主面(下面)に形成されている電極パッド22の貫通孔30内にベース基板8のバンプ56が重なるようにベース基板8と振動片6とを、図1(c)に示すように、配置する。その後、図1(b)に示すように、レーザー装置90のレーザー光を支持腕16を透過させバンプ56へ照射する。その際、支持腕16の第2の主面(上面)は振動片6の基板材料の地肌が露出している露出領域であり、第1の主面(下面)は地肌が露出している貫通孔30が設けられているため、つまり、支持腕16のレーザー光が透過する領域に、レーザー光を反射又は遮断する電極等が形成されていないため、レーザー光は支持腕16を透過し、バンプ56へ到達することができる。レーザー光によって加熱されたバンプ56は溶融し、電極パッド22と接触する。その後、冷却するとバンプ56は硬化するので、電極パッド22と電極端子32とをバンプ56を介して接合でき、振動片6をベース基板8に実装することができる。
従って、振動片6に形成された電極パッド22にレーザー光が透過するように地肌が露出している領域である貫通孔30が設けられているため、レーザー光によって電極パッド22を溶かすことなく、ベース基板8の電極端子32上に設けられているバンプ56を溶融することができ、その後硬化することで電極パッド22とベース基板8の電極端子32とを接合することができる。そのため、接合強度が確保され信頼性評価の高い電子素子1(振動片6)を提供することができるという効果がある。なお、本実施形態では電極パッド22を2つの例を示して説明したが、3つ以上であっても構わない。電極パッド22の数が多いほど接合強度がより確保されるので、好ましい。尚、電極パッド22が有しているのは貫通孔30に限定されず、電極パッドに囲まれている領域に基板材料の地肌が露出している露出領域でもよい。
<変形例>
次に、図2(a)〜(c)は、変形例に係る電子素子1(振動片6)の構造のバリエーションの例を示す概略平面図である。なお、電極は省略してある。なお、説明の便宜上、電子素子1(振動片6)をZ軸方向から見たときの平面視において、−Z軸方向の面を第1の主面又は下面、+Z軸方向の面を第2の主面又は上面として説明する。また、図における電極パッド及び貫通孔は四角形で説明しているが、それぞれ略円形であっても良く、それぞれが四角形状や矩形や略円形の組み合わせでも良い。更に、前述したように、電極パッドの数は3つ以上であっても構わない。
次に、図2(a)〜(c)は、変形例に係る電子素子1(振動片6)の構造のバリエーションの例を示す概略平面図である。なお、電極は省略してある。なお、説明の便宜上、電子素子1(振動片6)をZ軸方向から見たときの平面視において、−Z軸方向の面を第1の主面又は下面、+Z軸方向の面を第2の主面又は上面として説明する。また、図における電極パッド及び貫通孔は四角形で説明しているが、それぞれ略円形であっても良く、それぞれが四角形状や矩形や略円形の組み合わせでも良い。更に、前述したように、電極パッドの数は3つ以上であっても構わない。
図2(a)は、一対の振動腕12aの両側に一対の支持腕16aが配置され、基部10aにより連結された電子素子1a(振動片6a)の例である。一対の振動腕12aの両側に配置された一対の支持腕16aの第1の主面(下面)にそれぞれ貫通孔を有する電極パッド22aが形成されている。そのため、接合強度が確保され信頼性評価の高い振動片6aを提供することができるという効果がある。また、一対の支持腕16aが一対の振動腕12aを挟むように配置した構造とすることで、振動片6aのY軸方向の全長さを小さくすることができ、且つ支持腕16aを取り付ける2つの電極パッド22aのX軸方向の長さの間隔が広いため耐衝撃特性を向上させることができる。よって、小型で、且つ耐衝撃特性に優れた振動片6aを提供することができるという効果がある。
図2(b)は、基部10bからY軸方向に延出する一対の振動腕12bと反対側の基部10bの端部に連結された支持腕16bを有する電子素子1b(振動片6b)の例である。一対の振動腕12bと反対側の基部10bの端部に連結された支持腕16bの一対の振動腕12bの延出方向と交わる方向の両端の第1の主面(下面)にそれぞれ貫通孔を有する電極パッド22bが形成されている。そのため、接合強度が確保され信頼性評価の高い振動片6bを提供することができるという効果がある。
図2(c)は、図2(b)に示す電子素子1b(振動片6b)と同様に、基部10cからY軸方向に延出する一対の振動腕12cと反対側の基部10cの端部に連結された支持腕16cを有する電子素子1c(振動片6c)の例である。基部10cに連結された支持腕16cは、一対の振動腕12cの延出方向と交わる方向を長辺とする矩形状であり、一対の振動腕12cのX軸方向の中心に対し、+X軸方向が長くなるように配置されており、支持腕16cの第1の主面(下面)に貫通孔を有する電極パッド22cが2つ形成されている。そのため、接合強度が確保され信頼性評価の高い振動片6cを提供することができるという効果がある。
[振動デバイス]
次に、本発明の一実施形態に係る振動デバイスの一例として、前述した音叉構造の振動片6を実装した振動デバイス2を挙げ、図3(a),(b)と図4を参照して説明する。
図3は、本発明の一実施形態に係る振動デバイスの構成を示す概略図であり、図3(a)は平面図、図3(b)は図3(a)に示すB−B線の断面図である。図4は、図3(b)のS2部の拡大図である。なお、図3(a)において、振動デバイス2の内部の構成を説明する便宜上、蓋部材54を取り外した状態を図示している。また、各図では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸及びZ軸を図示している。更に、説明の便宜上、振動デバイス2をZ軸方向から見たときの平面視において、+Z軸方向の面を上面、−Z軸方向の面を下面として説明する。
次に、本発明の一実施形態に係る振動デバイスの一例として、前述した音叉構造の振動片6を実装した振動デバイス2を挙げ、図3(a),(b)と図4を参照して説明する。
図3は、本発明の一実施形態に係る振動デバイスの構成を示す概略図であり、図3(a)は平面図、図3(b)は図3(a)に示すB−B線の断面図である。図4は、図3(b)のS2部の拡大図である。なお、図3(a)において、振動デバイス2の内部の構成を説明する便宜上、蓋部材54を取り外した状態を図示している。また、各図では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸及びZ軸を図示している。更に、説明の便宜上、振動デバイス2をZ軸方向から見たときの平面視において、+Z軸方向の面を上面、−Z軸方向の面を下面として説明する。
振動デバイス2は、図3(a),(b)に示すように、励振電極20が形成された振動片6と、振動片6を収容するために矩形の箱状に形成されているパッケージ本体40と、ガラス、セラミック、金属等からなる蓋部材54と、から構成されている。なお、振動片6を収容するキャビティー60内は減圧雰囲気あるいは窒素等の不活性気体雰囲気に気密封止されている。
パッケージ本体40は、図3(b)に示すように、第1の基板42と、第2の基板44と、外部端子50と、封止材52と、を積層して形成されている。外部端子50は、第1の基板42の外部底面に複数形成されている。また、第1の基板42の上面の所定の位置には、図示しない貫通電極や層間配線を介して、外部端子50と電気的に導通する電極端子46とが設けられている。第2の基板44は中央部が除去された環状体であり、振動片6を収容するキャビティー60が形成されている。第2の基板44の上部周縁に、低融点ガラス等の封止材52が形成されている。
蓋部材54は、好ましくは、光を通過する材料、例えば、ホウケイ酸ガラス等により形成されており、封止材52により接合されることで、パッケージ本体40のキャビティー60内を気密封止している。これにより、パッケージ本体40の蓋封止後において、外部からレーザー光を蓋部材54を介して振動片6の先端の錘部14に照射し、ここに設けた電極を一部蒸散させることにより、質量削減方式による周波数調整をすることができるようになっている。なお、このような周波数調整をしない場合には、蓋部材54をコバール合金等の金属材料で形成することができる。
パッケージ本体40のキャビティー60内に収容された振動片6は、支持腕16に形成された電極パッド22と、パッケージ本体40の第1の基板42の上面に形成された電極端子46と、がそれぞれ対応するように位置合わせされている。その後、図1(b)に示すように、レーザー装置90からのレーザー光をバンプ56に照射し、溶融後硬化させることで、図4に示すように、電極パッド22と電極端子46とがバンプ56を介して接合されている。
振動片6が収容されたパッケージ本体40のキャビティー60内は、パッケージ本体40の上面に形成した低融点ガラス等の封止材52上に、蓋部材54を載置し、減圧雰囲気中あるいは窒素等の不活性気体雰囲気中で、封止材52を溶融し密着することで気密封止されている。
なお、バンプ56の材料は、例えば、金あるいは半田等からなり、電気的な接続を図るとともに機械的な接合を兼ねている。なお、金は、半田や他の金属に比べ軟らかいため、接合がし易く高い信頼性品質を有する振動デバイス2を得ることができるので、より好ましい。
[振動デバイスの製造方法]
次に、振動片6を実装する振動デバイス2の製造方法について、図3(a),(b)と図1(b)を参照して説明する。
振動片6を実装する振動デバイス2の製造方法はフリップチップ実装と言われる方法の一種であり、本発明に係る製造方法では、電極端子46上に設けられたバンプ56にレーザー光を照射してバンプ56を溶融し、振動片6に設けられた電極パッド22とパッケージ本体40(第1の基板42)に設けられた電極端子46とを接合することで、パッケージ本体40(第1の基板42)上に振動片6を実装している。
次に、振動片6を実装する振動デバイス2の製造方法について、図3(a),(b)と図1(b)を参照して説明する。
振動片6を実装する振動デバイス2の製造方法はフリップチップ実装と言われる方法の一種であり、本発明に係る製造方法では、電極端子46上に設けられたバンプ56にレーザー光を照射してバンプ56を溶融し、振動片6に設けられた電極パッド22とパッケージ本体40(第1の基板42)に設けられた電極端子46とを接合することで、パッケージ本体40(第1の基板42)上に振動片6を実装している。
先ず、バンプボンダー装置等により、パッケージ本体40のキャビティー60内で第1の基板42上に設けられた電極端子46の上に、バンプ56が形成されたパッケージ本体40を準備する。
次に、基部10と、基部10からY軸方向に延出し表面に励振電極20が設けられている一対の振動腕12と、第1の主面(下面)に励振電極20と接続されている地肌が露出している領域である貫通孔30を有する電極パッド22と、を含む振動片6を準備する。
その後、フリップチップ実装装置のコレットを振動片6に近接させ、振動片6を吸着し、パッケージ本体40のキャビティー60上に移動させ、バンプ56上に電極パッド22の貫通孔30が配置されるように位置合わせし、載置する。
次に、図1(b)に示すように、レーザー装置90から出射したレーザー光を支持腕16の第1の主面(下面)とは反対側の第2の主面(上面)から振動片6の基板材料の地肌が露出している露出領域に入射させる。その後、支持腕16を透過したレーザー光を、電極パッド22に設けられた貫通孔30の地肌が露出している第1の主面から出射させて、バンプ56に照射する。レーザー光で加熱されたバンプ56は溶融し、その後硬化することで、バンプ56と電極パッド22とが接合される。
その後、振動片6の吸着を解除し、コレットをパッケージ本体40側から上昇させることで、振動片6のフリップチップ実装が完了する。
次に、パッケージ本体40の第2の基板44の上面に形成した低融点ガラス等の封止材52上に、蓋部材54を載置し、減圧雰囲気中あるいは窒素等の不活性気体雰囲気中で、封止材52を溶融し密着することで気密封止され、振動デバイス2が完成する。
以上、本発明の一実施形態に係る振動デバイス2の製造方法によれば、振動片6に形成された電極パッド22にレーザー光が透過するように地肌が露出している領域である貫通孔30が設けられているため、レーザー光によって電極パッド22を溶かすことなく、パッケージ本体40上に設けられているバンプ56を溶融することができ、その後硬化することで電極パッド22とパッケージ本体40に設けられた電極端子46とを接合することができる。そのため、接合強度が確保され信頼性評価が高く、小型の振動デバイス2を製造することができるという効果がある。
[発振器]
次に、本発明の振動デバイス2を適用した発振器3について説明する。
図5は、本発明の一実施形態に係る発振器3の構造を示す概略断面図である。
発振器3は、振動片6と、振動片6を収容するパッケージ本体70と、振動片6を駆動するための発振回路を有するICチップ(チップ部品)72と、ガラス、セラミック、金属等からなる蓋部材54等で構成されている。なお、振動片6を収容するキャビティー60内はほぼ真空の減圧空間となっている。
次に、本発明の振動デバイス2を適用した発振器3について説明する。
図5は、本発明の一実施形態に係る発振器3の構造を示す概略断面図である。
発振器3は、振動片6と、振動片6を収容するパッケージ本体70と、振動片6を駆動するための発振回路を有するICチップ(チップ部品)72と、ガラス、セラミック、金属等からなる蓋部材54等で構成されている。なお、振動片6を収容するキャビティー60内はほぼ真空の減圧空間となっている。
パッケージ本体70は、図5に示すように、第1の基板42と、第2の基板44と、第3の基板62と、第4の基板64と、外部端子50と、を積層して形成されている。また、パッケージ本体70は、上面に開放するキャビティー60と、下面に開放するキャビティー80とを有している。
外部端子50は、第4の基板64の外部底面に複数設けられている。また、外部端子50は、第1の基板42の上面に設けられた電極端子46や第3の基板62の下面に設けられた電極端子66と、図示しない貫通電極や層間配線を介して、電気的に接続されている。
パッケージ本体70のキャビティー60は、前述した本実施形態の振動デバイス2と同様に、振動片6に設けられた電極パッド22と、パッケージ本体70の第1の基板42の上面に設けられた電極端子46と、がそれぞれ対応するように位置合わせされている。そして、図1(b)に示すように、レーザー装置90からのレーザー光をバンプ56に照射し、溶融して硬化することで電極パッド22と電極端子46とがバンプ56を介して接合されている。次に、パッケージ本体70の上面に形成した低融点ガラス等の封止材52上に、蓋部材54を載置し、減圧雰囲気中あるいは窒素等の不活性気体雰囲気中で、封止材52を溶融し密着することで気密封止されている。
一方、パッケージ本体70のキャビティー80内には、ICチップ72が収容されており、このICチップ72は、ろう材あるいは接着剤等の接合部材74を介して第1の基板42の下面に固定されている。また、キャビティー80内には、少なくとも2つの電極端子66が設けられている。電極端子66は、ボンディングワイヤー78によってICチップ72と電気的に接続されている。また、キャビティー80内には樹脂材料76が充填されており、この樹脂材料76によって、ICチップ72が封止されている。
ICチップ72は、振動片6の駆動を制御するための駆動回路(発振回路)を有しており、このICチップ72によって振動片6を駆動すると、所定の周波数の信号を取り出すことができる。
上述したように、発振器3として接合強度が確保され信頼性評価が高く、小型の振動デバイス2が活用されることにより、信頼性評価が高く安定な発振特性を有する小型の発振器3を提供することができる。
[電子機器]
次に、本発明の一実施形態に係る電子部品としての振動デバイス2を適用した電子機器について、図6(a),(b)、図7に基づき説明する。
図6は、本発明の一実施形態に係る振動デバイス2を備える電子機器を示す概略図であり、図6(a)はモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューター1100の構成を示す斜視図、図6(b)は携帯電話機1200(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
次に、本発明の一実施形態に係る電子部品としての振動デバイス2を適用した電子機器について、図6(a),(b)、図7に基づき説明する。
図6は、本発明の一実施形態に係る振動デバイス2を備える電子機器を示す概略図であり、図6(a)はモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューター1100の構成を示す斜視図、図6(b)は携帯電話機1200(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
図6(a)において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1000を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する電子部品としての振動デバイス2が内蔵されている。
図6(b)において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204及び送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1000が配置されている。このような携帯電話機1200には、フィルター、共振器、角速度センサー等として機能する電子部品(タイミングデバイス)としての振動デバイス2が内蔵されている。
図7は、本発明の一実施形態に係る振動デバイス2を備える電子機器としてのデジタルカメラ1300の構成を示す斜視図である。なお、図7には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
デジタルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
デジタルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部1000が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行なう構成になっており、表示部1000は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCD等を含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部1000に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。また、このデジタルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1330が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1340が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1330や、パーソナルコンピューター1340に出力される構成になっている。このようなデジタルカメラ1300には、フィルター、共振器、角速度センサー等として機能する電子部品としての振動デバイス2が内蔵されている。
デジタルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
デジタルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部1000が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行なう構成になっており、表示部1000は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCD等を含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部1000に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。また、このデジタルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1330が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1340が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1330や、パーソナルコンピューター1340に出力される構成になっている。このようなデジタルカメラ1300には、フィルター、共振器、角速度センサー等として機能する電子部品としての振動デバイス2が内蔵されている。
上述したように、電子機器として接合強度が確保され信頼性評価が高く、小型の振動デバイス2が活用されることにより、高い信頼性評価を有する電子機器を提供することができる。
なお、本発明の一実施形態に係る電子部品としての振動デバイス2は、図6(a)のパーソナルコンピューター1100(モバイル型パーソナルコンピューター)、図6(b)の携帯電話機1200、図7のデジタルカメラ1300の他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。
[移動体]
次に、本発明の一実施形態に係る振動デバイス2を適用した移動体について、図8に基づき説明する。
図8は、本発明の一実施形態に係る振動デバイス2を備える移動体としての自動車1400の構成を示す斜視図である。
自動車1400には本発明に係る振動デバイス2を含んで構成されたジャイロセンサーが搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車1400には、タイヤ1401を制御する該ジャイロセンサーを内蔵した電子制御ユニット1402が搭載されている。また、他の例としては、振動デバイス2は、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。
次に、本発明の一実施形態に係る振動デバイス2を適用した移動体について、図8に基づき説明する。
図8は、本発明の一実施形態に係る振動デバイス2を備える移動体としての自動車1400の構成を示す斜視図である。
自動車1400には本発明に係る振動デバイス2を含んで構成されたジャイロセンサーが搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車1400には、タイヤ1401を制御する該ジャイロセンサーを内蔵した電子制御ユニット1402が搭載されている。また、他の例としては、振動デバイス2は、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。
上述したように、移動体として、接合強度が確保され信頼性評価が高く、小型の振動デバイス2が活用されることにより、高い信頼性評価を有する移動体を提供することができる。
以上、本発明に係る電子素子1(振動片6)、振動デバイス2、発振器3、電子機器、移動体及び振動デバイス2の製造方法について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていても良い。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせても良い。
1…電子素子、2…振動デバイス、3…発振器、6…振動片、8…ベース基板、10…基部、12…振動腕、14…錘部、16…支持腕、20…励振電極、22…電極パッド、30…貫通孔、32…電極端子、40…パッケージ本体、42…第1の基板、44…第2の基板、46…電極端子、50…外部端子、52…封止材、54…蓋部材、56…バンプ、60…キャビティー、62…第3の基板、64…第4の基板、66…電極端子、70…パッケージ本体、72…ICチップ、74…接合部材、76…樹脂材料、78…ボンディングワイヤー、80…キャビティー、90…レーザー装置、1000…表示部、1100…パーソナルコンピューター,1102…キーボード、1104…本体部、1106…表示ユニット、1200…携帯電話機、1202…操作ボタン、1204…受話口、1206…送話口、1300…デジタルカメラ、1302…ケース、1304…受光ユニット、1306…シャッターボタン、1308…メモリー、1312…ビデオ信号出力端子、1314…入出力端子、1330…テレビモニター、1340…パーソナルコンピューター、1400…自動車、1401…タイヤ、1402…電子制御ユニット。
Claims (9)
- ベース基板上に設けられているバンプと重なり、且つ、平面視で前記バンプとが重なるように配置されている地肌が露出している領域を含む電極パッドを含むことを特徴とする電子素子。
- 基部、
平面視で前記基部から延出され、励振電極が設けられている一対の振動腕、
及び前記励振電極と接続され、地肌が露出している領域を含む電極パッド、
を含む振動片と、
バンプが設けられているベース基板と、
を含み、
前記電極パッドが設けられている第1の主面とは反対側の第2の主面には、前記振動片の基板材料の表面が露出している露出領域が設けられ、
前記電極パッドが前記バンプに載置されている状態で、前記レーザー光が前記第2の主面から前記露出領域に入射し、前記領域から前記地肌が露出している前記第1の主面を出射して前記バンプを照射することにより、前記バンプが溶融し、その後硬化することで前記電極パッドと接合されることを特徴とする振動デバイス。 - 請求項2において、
前記振動片は、前記基部から延出されている支持腕を含み、
前記電極パッドが前記支持腕に設けられていることを特徴とする振動デバイス。 - 請求項3において、
前記支持腕は、前記一対の振動腕の間に配置されていることを特徴とする振動デバイス。 - 請求項3において、
前記支持腕は、前記一対の振動腕を挟むように配置されている一対の支持腕からなることを特徴とする振動デバイス。 - 請求項2乃至5のいずれか一項に記載の振動デバイスと、
回路と、を含むことを特徴とする発振器。 - 請求項2乃至5のいずれか一項に記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする電子機器。
- 請求項2乃至5のいずれか一項に記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする移動体。
- バンプが設けられているベース基板を準備する工程と、
基部、平面視で前記基部から延出され、表面に励振電極が設けられている一対の振動腕、及び第1の主面に前記励振電極と接続され、地肌が露出している領域を含む電極パッドを含む振動片を準備する工程と、
前記電極パッドを前記バンプ上に載置する工程と、
レーザー光を前記第1の主面とは反対側の第2の主面から前記振動片の基板材料の表面が露出している露出領域に入射させ、前記領域から前記地肌が露出している前記第1の主面を出射させて前記バンプに照射させることにより、前記バンプを溶融させ、その後硬化させることにより、前記バンプと前記電極パッドとを接合する工程と、
を含むことを特徴とする振動デバイスの製造方法。
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JP2013243599A JP2015103983A (ja) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | 電子素子、振動デバイス、発振器、電子機器、移動体及び振動デバイスの製造方法 |
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JP2022508129A (ja) * | 2018-12-29 | 2022-01-19 | 中芯集成電路(寧波)有限公司上海分公司 | 水晶共振器と制御回路との集積構造及びその集積方法 |
-
2013
- 2013-11-26 JP JP2013243599A patent/JP2015103983A/ja active Pending
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