JP2016178404A - Manufacturing method for vibrator and manufacturing method for oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動子および発振器の製造方法に関する。 The present invention relates to a vibrator and an oscillator manufacturing method.
各種電子機器には、水晶発振器に代表される振動デバイスが複数用いられている。この振動デバイスは、特許文献1に開示されているように、カバーによって気密保持されるキャビティ内に圧電振動片と、ICチップなどの電子部品素子と、が積層状態で収容された構成となっている。 In various electronic devices, a plurality of vibration devices represented by crystal oscillators are used. As disclosed in Patent Document 1, this vibrating device has a configuration in which a piezoelectric vibrating piece and an electronic component element such as an IC chip are accommodated in a stacked state in a cavity that is airtightly held by a cover. Yes.
特許文献1に開示された振動デバイスにおいて、振動片としての水晶片には、微量ではあるがその表面に異物が付着することがある。付着した異物は水晶片の振動特性を変動させる原因の一つであり、その除去方法として強励振(オーバードライブ)によって水晶片から異物を振るい落とすことが知られている。しかし特許文献1に開示された振動デバイスでは、強励振において付加される大きな電力が、電気的に接続された電子部品素子にも付加されることになり、電子部品素子の損傷につながる虞があった。 In the vibrating device disclosed in Patent Document 1, a small amount of foreign matter may adhere to the surface of the quartz piece as the vibrating piece. Adhering foreign matter is one of the causes of fluctuations in the vibration characteristics of the crystal piece, and as a method for removing it, it is known that the foreign matter is shaken off from the crystal piece by strong excitation (overdrive). However, in the vibrating device disclosed in Patent Document 1, a large amount of electric power applied in strong excitation is also applied to the electrically connected electronic component element, which may cause damage to the electronic component element. It was.
これに対して、特許文献2に示す圧電振動デバイスでは、キャビティ内に水晶振動片とICチップとを収納し、水晶振動片を強励振した後、水晶振動片とICチップとをワイヤボンディングによって電気的に接続することにより、強励振における大電力によってICチップが破損することを回避している。 On the other hand, in the piezoelectric vibrating device disclosed in Patent Document 2, a quartz crystal vibrating piece and an IC chip are accommodated in a cavity, and after the quartz vibrating piece is strongly excited, the quartz vibrating piece and the IC chip are electrically connected by wire bonding. Thus, the IC chip is prevented from being damaged by a large electric power in strong excitation.
しかし、特許文献2に示す圧電振動デバイスでは、キャビティ内に水晶振動片を収納した後に強励振を行うため、水晶振動片から振るい落とされた異物はキャビティ内に在留する場合がある。従って、キャビティ内に異物が残留している場合には、圧電振動デバイスに完成されたのちに、キャビティ内に残留している異物が水晶振動片に付着し、振動特性を劣化させることがあった。 However, in the piezoelectric vibration device disclosed in Patent Document 2, since strong excitation is performed after the quartz crystal vibrating piece is housed in the cavity, the foreign matter shaken off from the quartz crystal vibrating piece may stay in the cavity. Therefore, when foreign matter remains in the cavity, after the piezoelectric vibrating device is completed, the foreign matter remaining in the cavity may adhere to the crystal vibrating piece and deteriorate the vibration characteristics. .
そこで、キャビティ内への異物の残留を低減し、信頼性の高い振動子、あるいは発振器が得られる製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a manufacturing method capable of reducing a residue of foreign matters in a cavity and obtaining a highly reliable vibrator or oscillator.
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〕本適用例の振動子の製造方法は、基板に励振電極を有する第1の振動片を形成する振動片形成工程と、前記第1の振動片に、所定の動作電力より大きい電力を印加し、強励振させて第2の振動片を得る強励振工程と、前記第2の振動片を容器に収容する収容工程と、を含むことを特徴とする。 [Application Example 1] A vibrator manufacturing method according to this application example includes a vibration piece forming step of forming a first vibration piece having an excitation electrode on a substrate, and the first vibration piece is larger than a predetermined operating power. The method includes a strong excitation step of applying electric power and strong excitation to obtain a second vibrating piece, and an accommodating step of accommodating the second vibrating piece in a container.
本適用例の振動子の製造方法によれば、第1の振動片を強励振することで得られる第2の振動片が得られ、得られた第2の振動片が収容工程において容器に収容される。従って、第2の振動片は、付着している異物が強励振によって低減されるため、収容工程で得られる振動子の容器内に第2の振動片に付着していた異物が持ち込まれる可能性を低減できる。従って、安定した振動特性を備える振動子を得ることができる。 According to the method for manufacturing a vibrator of this application example, the second vibrating piece obtained by strongly exciting the first vibrating piece is obtained, and the obtained second vibrating piece is accommodated in the container in the accommodating step. Is done. Therefore, since the foreign matter adhering to the second vibrating piece is reduced by strong excitation, the foreign matter attached to the second vibrating piece may be brought into the container of the vibrator obtained in the housing process. Can be reduced. Accordingly, a vibrator having stable vibration characteristics can be obtained.
〔適用例2〕上述の適用例において、前記強励振工程は、前記第2の振動片を検査する検査工程を含むことを特徴とする。 Application Example 2 In the application example described above, the strong excitation process includes an inspection process for inspecting the second vibrating piece.
上述の適用例によれば、強励振工程中に検査工程を含ませることで、大電力が第1の振動片に印加されることで発生する不良振動片を、振動子完成品とする収容工程に送出させることを低減できる。従って、振動子完成品での不良率の減少を図ることができ、不良コスト低減が実現できる。 According to the application example described above, by including an inspection process in the strong excitation process, a housing process in which a defective vibration piece generated when a large amount of power is applied to the first vibration piece is a vibrator complete product. Can be reduced. Accordingly, it is possible to reduce the defect rate in the finished vibrator, and to realize a reduction in defect cost.
〔適用例3〕上述の適用例において、前記基板に前記第1の振動片が複数形成されていることを特徴とする。 Application Example 3 In the application example described above, a plurality of the first vibrating bars are formed on the substrate.
上述の適用例によれば、いわゆるウエハー基板によって振動片を形成することで、高い生産性を得ることができる。 According to the application example described above, high productivity can be obtained by forming the resonator element using a so-called wafer substrate.
〔適用例4〕本適用例の発振器の製造方法は、基板に励振電極を有する第1の振動片を形成する振動片形成工程と、前記第1の振動片に、所定の動作電力より大きい電力を印加し、強励振させて第2の振動片を得る強励振工程と、前記第2の振動片と、半導体装置と、を容器に収容する収容工程と、を含むことを特徴とする。 Application Example 4 An oscillator manufacturing method according to this application example includes a resonator element forming step of forming a first resonator element having an excitation electrode on a substrate, and a power greater than a predetermined operating power in the first resonator element. And a strong excitation process for obtaining a second vibration piece by strong excitation, and a housing process for housing the second vibration piece and the semiconductor device in a container.
本適用例の発振器の製造方法によれば、第1の振動片を強励振することで得られる第2の振動片が得られ、得られた第2の振動片が収容工程において容器に収容される。従って、第2の振動片は、付着している異物が強励振によって低減するため、収容工程で得られる発振器の容器内に第2の振動片に付着していた異物が持ち込まれる可能性を低減できる。従って、安定した振動特性を備える発振器を得ることができる。 According to the method for manufacturing an oscillator of this application example, the second vibration piece obtained by strongly exciting the first vibration piece is obtained, and the obtained second vibration piece is housed in the container in the housing step. The Therefore, since the foreign matter adhering to the second vibrating piece is reduced by strong excitation, the possibility that the foreign matter adhering to the second vibrating piece is brought into the container of the oscillator obtained in the housing process is reduced. it can. Therefore, an oscillator having stable vibration characteristics can be obtained.
〔適用例5〕上述の適用例において、前記強励振工程は、前記第2の振動片を検査する検査工程を含むことを特徴とする。 Application Example 5 In the application example described above, the strong excitation process includes an inspection process for inspecting the second vibrating piece.
上述の適用例によれば、強励振工程中に検査工程を含ませることで、大電力が第1の振動片に印加されることで発生する不良振動片を、発振器完成品とする収容工程に送出させることを低減できる。従って、振動片に加えて半導体装置も収容された発振器完成品での不良率の減少を図ることができ、不良コスト低減が実現できる。 According to the application example described above, by including the inspection process in the strong excitation process, the defective vibration piece generated when the large power is applied to the first vibration piece is included in the housing process in which the oscillator is a finished product. Sending can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the defect rate in the oscillator complete product in which the semiconductor device is accommodated in addition to the resonator element, and the defect cost can be reduced.
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は第1実施形態に係る振動子の製造方法によって得られる振動子の概略構成を示し、(a)はリッドを省略した外観平面図、(b)は(a)に示すA−A´部の断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a vibrator obtained by the vibrator manufacturing method according to the first embodiment, (a) is an external plan view in which a lid is omitted, and (b) is an AA ′ shown in (a). It is sectional drawing of a part.
図1に示す振動子1000は、図1(b)に示すように、振動片100と、振動片100が収容可能な凹部空間200aを有するパッケージ200と、リッド300と、パッケージ200とリッド300とを接合して凹部空間200aを密閉するシール部材400と、を備えている。
As shown in FIG. 1B, the
振動片100は、圧電素子10と、圧電素子10の第1主面10aに形成された第1電極21と、圧電素子10の第2主面10bに形成された第2電極22と、を備えている。圧電素子10は、水晶、セラミックス、PZTなどの圧電性を備える材料であれば特に限定されないが、本実施形態では水晶を用いて説明する。以下、圧電素子10を水晶素子10という。
The
図1(a)に示すように、第1電極21は、第1主面10aに本実施形態では略矩形の平面形状を備える励振電極21aと、第1主面10aの裏面となる第2主面10bに形成された接続電極21bと、励振電極21aと接続電極21bとを繋ぐ延設部21cと、を備えている。また第2電極22は、第2主面10bに、第1主面10aに形成された励振電極21aに平面視で重なるように、本実施形態では略矩形状の平面形状を備える励振電極22aと、接続電極22bと、励振電極22aと接続電極22bとを繋ぐ延設部22cと、を備えている。
As shown in FIG. 1A, the
パッケージ200は絶縁性を備える、例えばセラミックや樹脂やガラスなどによって形成されている。パッケージ200の凹部空間200aの底部200bには、接続電極610が形成され、接続電極610と図示しないパッケージ200の内部に形成された配線によって電気的に接続された外部接続電極620a,620bが、パッケージ200の外部底面200cに形成されている。
The
振動片100は、パッケージ200の凹部空間200a内に、接続電極21b,22bが接続電極610と対向するように配設し、導電性を有する接合部材500によって接続、配設される。そして、パッケージ200の凹部空間200aの開口部側の枠形状の平面形状を有する上端面200dにシール部材400を介してリッド300が固着され、凹部空間200aが気密封止される。なお、凹部空間200aは、例えば真空封止、もしくは不活性ガスが充填されて気密封止されることが好ましい。
The
上述したように、本実施形態に係る振動子1000に備える振動片100は、図1に示すように、いわゆるAT振動片を例示しているが、これに限定されず、例えば音叉型振動片などであってもよく、ジャイロ素子であってもよい。
As described above, the
図2は、上述した振動子1000の製造方法を示すフローチャートである。図2(a)は、第1実施形態に係る振動子の製造方法を示し、図2(b)は図2(a)に示す強制励振工程(S20)の詳細を示し、図2(c)は図2(a)に示す収容工程(S40)の詳細を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing the above-described
図2(a)に示すように、本実施形態に係る振動子1000の製造方法では、振動片形成工程(S10)から開始される。
As shown in FIG. 2A, in the method for manufacturing the
(振動片形成工程)
振動片形成工程(S10)は、図3(a)に示すように、所望の厚みを有する円板状の水晶基板2000(基板の一例)、いわゆる水晶ウエハーが準備される。以下、水晶基板2000をウエハー2000という。
(Vibration piece forming process)
In the vibrating piece forming step (S10), as shown in FIG. 3A, a disc-shaped quartz substrate 2000 (an example of a substrate) having a desired thickness, a so-called quartz wafer is prepared. Hereinafter, the
図3(a)に示すB部の拡大図である図3(b)に示すように、ウエハー2000に、例えばフォトリソグラフィーによるパターニングとエッチングによって、複数の貫通部2010aを形成し、貫通部2010aが形成されることによって水晶素子部2010bと、ウエハー2000との接続部としての折り取り部2010cと、が複数形成された、振動素子ウエハー2010が得られる。
As shown in FIG. 3B, which is an enlarged view of a portion B shown in FIG. 3A, a plurality of through
得られた振動素子ウエハー2010の表面に、蒸着あるいはスパッタリングによって導電性の金属膜を形成し、フォトリソグラフィーによるパターニングと、エッチングによって、図3(c)に示すように、振動素子ウエハー2010に形成された水晶素子部2010bの一方の面には第1電極21が形成され、図3(d)に示すように、水晶素子部2010bの他方の面には第2電極22と、第1電極21の接続電極21bと、が形成された第1の振動片としての第1振動片部2110を複数有する第1振動片ウエハー2020を得る振動片形成工程(S10)が実行される。
A conductive metal film is formed on the surface of the obtained
(強励振工程)
図3(c),(d)に示すように、振動片形成工程(S10)によって得られた第1電極21と、第2電極22と、が形成された第1振動片部2110を複数備える第1振動片ウエハー2020は、強励振工程(S20)に移行される。強励振工程(S20)は、図2(b)に示すように、電力印加工程(S21)と、検査工程(S22)と、不良品除去工程(S23)と、を含む。
(Strong excitation process)
As shown in FIGS. 3C and 3D, a plurality of first vibrating
(電力印加工程)
まず、電力印加工程(S21)が行われる、電力印加工程(S21)は、図4(a)に示すように強励振装置3000に備える強励振制御部3100に接続された接続端子3200a,3200bを、各々接続電極21b,22bに接触させ、強励振制御部3100より所定の大電力を第1電極21と、第2電極22と、に印加する。そして、励振電極21a,22aに供給された大電力により、第1振動片部2110は大きな振幅の振動が励起され、第1電極21および第2電極22に付着した異物の少なくとも一部が振るい落される。また、水晶素子10と、電極21,22と、の密着性を向上させることができる。
(Power application process)
First, the power application step (S21) is performed. In the power application step (S21), the
所定の時間、大電力を第1振動片部2110に印加した後、接続端子3200a,3200bを、接続電極21b,22bから離間させて、第1振動片部2110に対する電力印加工程(S21)が終了し、第2の振動片としての第2振動片部2120が形成される。そして、次の第1振動片部2110へ接続端子3200a,3200bを移動させ、電力印加工程(S21)を実行させ、順次、第1振動片ウエハー2020に備える第1振動片部2110のすべてに対して電力印加工程(S21)を実行し、複数の第2振動片部2120を備える第2振動片ウエハー2021が得られる。そして、検査工程(S22)に移行する。
After applying high power to the first vibrating
(検査工程)
検査工程(S22)は、電力印加工程(S21)において、第2振動片部2120の所定動作電力を超える電力が印加されることで、一部の第2振動片部2120に破損の発生が予測されるため、所定の動作が得られるかを検査する。検査工程(S22)は、図示しないが、接続電極21b,22bに検査装置に繋がれた検査端子を接触させ、所定の電力を印加して励振させ、得られる発振信号から、所望の品質、例えば周波数、投下直列抵抗値などを検出し、良否判定する。
(Inspection process)
In the inspection step (S22), in the power application step (S21), the occurrence of damage to some of the second vibrating
(不良品除去工程)
検査工程(S22)によって、個々の第2振動片部2120が良否判定された第2振動片ウエハー2021は、不良品除去工程(S23)に移行する。不良品除去工程(S23)は、図4(b)に示すように、不良と判定された不良振動片部2120Fが、折り取り部2010cから折り取られることで第2振動片ウエハー2021から除去される。不良振動片部2120Fは、上述の検査工程(S22)において不良と判定されると、図示しない検査装置に第2振動片ウエハー2021内の不良振動片部2120Fの振動片ウエハー2020内での位置情報が記憶され、図示しない押圧手段によって図示する矢印方向押圧Fが付加される。押圧Fが付加された不良振動片部2120Fは、最も強度の弱い折り取り部2010cが断裂し、第2振動片ウエハー2021から不良振動片部2120Fが離脱し、除去される。なお、不良品除去工程では、第2振動片ウエハーから不良振動片部2120Fを除去する代わりに、不良振動片部2120Fの表面にインクやレーザー等を用いて、画像認識方法で認識可能な印をつけておいてもよい。
(Defective product removal process)
The second vibrating
以上、電力印加工程(S21)と、検査工程(S22)と、不良品除去工程(S23)と、を含む強励振工程(S20)が実行され、良品の第2振動片部2120が複数形成された第2振動片ウエハー2022が得られ、次の個片化工程(S30)に移行される。
As described above, the strong excitation process (S20) including the power application process (S21), the inspection process (S22), and the defective product removal process (S23) is executed, and a plurality of good second
(個片化工程)
個片化工程(S30)は、上述した不良品除去工程(S23)と同様に、良品の第2振動片部2120を有する第2振動片ウエハー2022から、個々の第2振動片部2120に押圧Fを付加し、折り取り部2010cを断裂させて振動片100の個片を取り出す工程である。個片化工程(S30)において個片化された振動片100は収容工程(S40)に移行される。なお、不良品除去工程(S23)で不良振動片部2120Fの表面にインクやレーザー等を用いて、画像認識方法で認識可能な印をつけた場合には、個片化工程において画像認識を行って不良振動片部2120Fを取り出さないようにすればよい。
(Individualization process)
The singulation step (S30) is pressed from the second vibrating
(収容工程)
収容工程(S40)は、いわゆるパッケージングによって振動子1000(図1参照)を得る工程である。収容工程(S40)は、マウント工程(S41)と、周波数調整工程(S42)と、封止工程(S43)と、を含む工程である。図5は、収容工程(S40)の製造工程を示し、図1(a)に示すA−A´部に相当する部分の断面図であり、図1に示す振動子1000と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
(Containment process)
The housing step (S40) is a step of obtaining the vibrator 1000 (see FIG. 1) by so-called packaging. The housing step (S40) is a step including a mounting step (S41), a frequency adjustment step (S42), and a sealing step (S43). FIG. 5 is a cross-sectional view of a portion corresponding to the AA ′ portion shown in FIG. 1A, showing the manufacturing process of the housing step (S40). The same components as those of the
(マウント工程)
収容工程(S40)は、先ず、マウント工程(S41)が実行される。マウント工程(S41)は、図5(a)に示すように、パッケージ200の凹部空間200aの底部200bに形成された接続電極610に導電性を有する接合部材500を配設する。そして、接続電極610に対向させるように振動片100の形成された接続電極21b,22b部を接続電極610上の接合部材500上に載置して、振動片100を凹部空間200a内に配置させる。そして、接合部材500を硬化させ、接続電極610と振動片100の接続電極21b,22bと、を電気的に接続し、且つ振動片100がパッケージ200に固定されることでマウント工程(S41)が終了する。なお、接合部材500は、例えば導電性接着剤、半田、金属バンプなど特に限定はないが、生産性が高い導電性接着剤が好適に用いられる。
(Mounting process)
In the housing step (S40), first, the mounting step (S41) is performed. In the mounting step (S41), as shown in FIG. 5A, a conductive joining
(周波数調整工程)
マウント工程(S41)によって振動片100がパッケージ200の凹部空間200aに搭載されると、周波数調整工程(S42)に移行される。周波数調整工程(S42)は、図5(b)に示すように、パッケージ200の凹部空間200aの開口側から、第1電極21の励振電極21aに向けて図示しないレーザー照射装置からレーザーLが照射され、所望の振動周波数となるまで、励振電極21aの一部の電極金属がレーザーLによって蒸散、除去される。なお、周波数調整工程(S42)は、上述の方法以外にも、励振電極21aにイオンやプラズマ等を照射させて行ってもよいし、励振電極21aにAu、Ag、Alなどの部材を蒸着やスパッタなどの方法で励振電極21aに付加することで行ってもよい。
(Frequency adjustment process)
When the
(封止工程)
周波数調整工程(S42)によって所望の周波数に調整された振動片100を搭載したパッケージ200は、封止工程(S43)に移行される。封止工程(S43)は、図5(c)に示すように、先ず、パッケージ200の凹部空間200aの開口部側の枠形状の平面形状を有する上端面200dに、シール部材400が載置され、更にシール部材400上にリッド300が載置される。なおシール部材400は、パッケージ200の熱膨張係数により近い材料、例えばコバールが好適に用いられる。またリッド300も、パッケージ200およびシール部材400との熱膨張係数により近い、例えばコバールなどが好適に用いられる。なお、パッケージ200は、上端面200dにあらかじめシール部材400が載置されているものを用いてもよい。
(Sealing process)
The
そして、真空環境、もしくは不活性ガス雰囲気環境に維持された図示しない処理室(チャンバー)内において、シーム溶接などの接合方法によって、リッド300とパッケージ200と、が気密に接合されて、封止工程(S43)が終了し、収容工程(S40)を終え、振動子1000が得られる。そして検査工程(S50)に移行する。
Then, in a processing chamber (chamber) (not shown) maintained in a vacuum environment or an inert gas atmosphere environment, the
(検査工程)
検査工程(S50)では、完成品としての振動子1000の所定仕様に基づく検査が行われる。検査工程(S50)は、図示しないが、外部接続電極620a,620bに検査装置に備える端子を接触させて行う所定の機能品質検査、目視あるいは顕微鏡による外観検査などが行われ、良否判定が行われる。
(Inspection process)
In the inspection step (S50), an inspection based on a predetermined specification of the
従来の振動子においても、励振電極と素子片との密着性を向上させる目的で強励振、いわゆるオーバードライブを施すことは知られていたが、パッケージ内に振動片の封止後に強励振が行われることが一般的であった。しかし、この従来の方法では、強励振によって振動片に付着した異物が、密封されたパッケージ内部空間内に振るい落とされることとなり、パッケージ内部空間内に留まった異物が、振動片に付着と離脱とが繰り返され振動子の振動特性を変動させる要因となっていた。 Even in conventional vibrators, it has been known that strong excitation, so-called overdrive, is performed for the purpose of improving the adhesion between the excitation electrode and the element piece, but strong excitation is performed after sealing the vibration piece in the package. It was common that However, in this conventional method, the foreign matter adhering to the vibrating piece due to strong excitation is shaken off in the sealed package internal space, and the foreign matter remaining in the package internal space is attached to and detached from the vibrating piece. Has been repeated, causing the vibration characteristics of the vibrator to fluctuate.
しかし、第1実施形態に係る振動子1000の製造方法では、振動片ウエハー2020の状態で強励振工程(S20)が行われることにより、振動片100に付着した異物の少なくとも一部が振るい落されることで、振動片100に付着している異物をパッケージ200内に持ち込む可能性を低減する。従って、安定した振動特性を備える振動子1000を得ることができる。
However, in the method for manufacturing the
(第2実施形態)
図6は第2実施形態に係る発振器の製造方法によって得られる発振器の概略構成を示し、(a)はリッドを省略した外観平面図、(b)は(a)に示すC−C´部の断面図である。図6に示す発振器1100は、第1実施形態に係る振動子1000に備える振動片100と、振動片100の発振回路を含む半導体装置と、を含むものであり、第1実施形態に係る振動子1000、およびその製造方法と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows a schematic configuration of an oscillator obtained by the method for manufacturing an oscillator according to the second embodiment. FIG. 6A is an external plan view in which a lid is omitted, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along a line CC ′ shown in FIG. It is sectional drawing. An
図6に示す発振器1100は、図6(b)に示すように、振動片100と、半導体装置700(以下、IC700という)と、を、IC700が収容可能な第1凹部空間210aと、第1凹部空間210aにつながる振動片100が収容可能な第2凹部空間210bと、を有するパッケージ210と、リッド300と、パッケージ210とリッド300とを接合して凹部空間210a,210bを密閉するシール部材400と、を備えている。
As shown in FIG. 6B, the
IC700は、IC700の一方の面700aに形成され、図示しないIC700の内部に形成された電子回路と電気的に繋がれた外部電極700bを備えている。そして、パッケージ210の第1凹部空間210aの底部210dに形成されたIC接続電極612に、IC700の外部電極700bを対向配置させ、導電性を有する接合部材510によって接合させることでIC700はパッケージ210の第1凹部空間210a内に収容されている。
The
振動片100は、パッケージ210の第2凹部空間210bの底部となる段差部210cに形成された接続電極611に、接続電極21b,22bが対向するように配設し、導電性を有する接合部材500によって固定、配設される。そしてパッケージ210の内部に形成された図示しない引き回し配線によって、接続電極611と、IC接続電極612と、は電気的に繋がれている。さらに、IC接続電極612は、パッケージ210の内部に形成された図示しない引き回し配線によってパッケージ210の外部底面210eに形成された外部接続電極620a,620bと電気的に繋がれている。
The
次に、発振器1100の製造方法について説明する。本実施形態に係る発振器1100の製造方法は、第1実施形態に係る振動子1000の製造方法、すなわち図2に示すフローチャートと同じ工程を備えている。ただし、図2(c)に示す収容工程(S40)に含むマウント工程(S41)の構成が異なり、図7にそのマウント工程(S41)に含まれる工程のフローチャートを示す。なお上述した通り、第2実施形態に係る発振器1100の製造方法において、第1実施形態に係る振動子1000の製造方法と同じ工程は説明を省略する。
Next, a method for manufacturing the
(振動片形成工程から個片化工程まで)
本実施形態に係る製造方法によって得られる発振器1100は、第1実施形態に係る製造方法によって得られる振動子1000に備える振動片100を備える。従って、図2(a)に示す振動片形成工程(S10)から個片化工程(S30)までの工程は同じである。よって、説明は省略する。
(From vibrating piece formation process to individualization process)
The
(収容工程)
収容工程(S40)は、いわゆるパッケージングによって発振器1100(図6参照)を得る工程である。収容工程(S40)は、マウント工程(S41)と、周波数調整工程(S42)と、封止工程(S43)と、を含む工程である。更に、マウント工程(S41)は、ICマウント工程(S411)と、振動片マウント工程(S412)と、を含む工程である。図8は、収容工程(S40)に含むマウント工程(S41)の製造工程を示す図6(a)に示すC−C´部に相当する部分の断面図であり、図6に示す発振器1100と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
(Containment process)
The housing step (S40) is a step of obtaining the oscillator 1100 (see FIG. 6) by so-called packaging. The housing step (S40) is a step including a mounting step (S41), a frequency adjustment step (S42), and a sealing step (S43). Furthermore, the mounting step (S41) is a step including an IC mounting step (S411) and a vibration piece mounting step (S412). FIG. 8 is a cross-sectional view of a portion corresponding to the CC ′ portion shown in FIG. 6A showing the manufacturing process of the mounting process (S41) included in the housing process (S40), and the
(ICマウント工程)
マウント工程(S41)では、先ず、ICマウント工程(S411)が実行される。ICマウント工程(S411)は、図8(a)に示すように、パッケージ210の第1凹部空間210aの底部210dに形成されたIC接続電極612上に導電性を有する接合部材510を配設し、あらかじめ準備されたIC700の外部電極700bを、IC接続電極612に対向させるように接合部材510上に載置する。そして、接合部材510を硬化させ、IC接続電極612とIC700の外部電極700bと、を電気的に接続し、且つIC700がパッケージ210に固定されることでICマウント工程(S411)が終了する。なお、ICマウント工程(S411)では、接合部材510をIC700の外部電極700b上に配設して接合部材510とIC接続電極612とを接合することで、IC接続電極612と外部電極700bとを電気的に接続するようにしてもよい。また、上述の方法以外に、IC700を、外部電極700bが形成されていない面と、パッケージ210の第1凹部空間210aの底部210dとが対向するように配置した後、外部電極700bとIC接続電極612とをボンディングワイヤーで電気的に接続するようにしてもよい。
(IC mounting process)
In the mounting step (S41), first, an IC mounting step (S411) is performed. In the IC mounting step (S411), as shown in FIG. 8A, a
(振動片マウント工程)
ICマウント工程(S411)の後、振動片マウント工程(S412)に移行される。振動片マウント工程(S412)は、図8(b)に示すように、先ず、パッケージ210の第2凹部空間210bの底部となる段差部210cに形成された接続電極611に導電性を有する接合部材500が配設される。次に、振動片100に備える接続電極21b,22bを接続電極611に対向させて振動片100を第2凹部空間210b内に収容し、接合部材500上に接続電極21b,22bが接触するように振動片100を段差部210c上に載置する。そして、接合部材500を硬化させ、接続電極611と振動片100の接続電極21b,22bと、を電気的に接続し、且つ振動片100がパッケージ210に固定されることで振動片マウント工程(S412)が終了する。
(Vibration piece mounting process)
After the IC mounting step (S411), the process proceeds to the resonator element mounting step (S412). In the resonator element mounting step (S412), as shown in FIG. 8B, first, a connection member having conductivity with the
ICマウント工程(S411)と、振動片マウント工程(S412)と、を含むマウント工程(S41)が行われ、次の周波数調整工程(S42)に移行される。 A mounting step (S41) including an IC mounting step (S411) and a resonator element mounting step (S412) is performed, and the process proceeds to the next frequency adjustment step (S42).
(周波数調整工程および封止工程)
周波数調整工程(S42)および封止工程(S43)は、第1実施形態に係る振動子1000の製造方法と同様の製造方法である。本実施形態に係る周波数調整工程(S42)は、図8(b)に示すように、パッケージ210に収容された振動片100の第1電極21の励振電極21aにレーザーLが照射され、励振電極21aの一部を蒸散、除去することで所望の周波数に調整される。
(Frequency adjustment process and sealing process)
The frequency adjustment step (S42) and the sealing step (S43) are the same manufacturing method as the method for manufacturing the
周波数調整工程(S42)の後、封止工程(S43)に移行される。封止工程(S43)は、図8(c)に示すように、先ず、パッケージ210の第2凹部空間210bの開口部側の枠形状の平面形状を有する上端面210fに、シール部材400が載置され、更にシール部材400上にリッド300が載置される。そして、真空環境、もしくは不活性ガス雰囲気環境に維持された図示しない処理室(チャンバー)内において、シーム溶接などの接合方法によって、リッド300とパッケージ210と、が気密に接合されて、封止工程(S43)が終了し発振器1100が得られる。そして、検査工程(S50)に移行する。
After the frequency adjustment step (S42), the process proceeds to the sealing step (S43). In the sealing step (S43), as shown in FIG. 8C, first, the sealing
(検査工程)
マウント工程(S41)、周波数調整工程(S42)、そして封止工程(S43)を含む収容工程(S40)の後、検査工程(S50)に移行される。検査工程(S50)では、完成品としての発振器1100の所定仕様に基づく検査が行われる。検査工程(S50)は、図示しないが、外部接続電極620a,620bに検査装置に備える端子を接触させて行う所定の機能品質検査、目視あるいは顕微鏡による外観検査などが行われ、良否判定が行われる。
(Inspection process)
After the housing process (S40) including the mounting process (S41), the frequency adjusting process (S42), and the sealing process (S43), the process proceeds to the inspection process (S50). In the inspection step (S50), an inspection based on a predetermined specification of the
上述の第2実施形態に係る発振器1100の製造方法は、振動片ウエハー2020の状態で強励振工程(S20)が行われることにより、振動片100に付着した異物の少なくとも一部が振るい落されることで、振動片100に付着した異物をパッケージ210内に持ち込む可能性が低減する。従って、安定した振動特性を備える発振器1100を得ることができる。
In the method of manufacturing the
また従来、一般的に行われたパッケージ内に半導体装置(IC)と、振動片と、を封止した後、強励振が行われる発振器の場合、半導体装置へも強励振の大電力が流れてしまい、半導体装置の破損となる虞があった。しかし、本実施形態に係る発振器1100の製造方法では、振動片100の部品段階で強励振工程(S20)が実行されるため、強励振工程(S20)の後の収容工程(S40)でマウントされるIC700には強励振による影響は全く及ぼすことがない、安定した品質の発振器1100を得ることができる。
Conventionally, in the case of an oscillator in which strong excitation is performed after sealing a semiconductor device (IC) and a resonator element in a package that has been generally performed, high power of strong excitation flows to the semiconductor device. As a result, the semiconductor device may be damaged. However, in the method for manufacturing the
また、第1実施形態に係る振動子1000、および第2実施形態に係る発振器1100の製造方法は、振動片ウエハー2020の形態で強励振のための大電力が第1振動片部2110に印加される(図4参照)。そして、強励振によって発生する不良振動片部2120Fは、図示されているように部品状態で検出することができる。
Further, in the method for manufacturing the
すなわち、従来技術で開示されるような、キャビティ内に振動片、あるいは振動片とICチップ、を配置させて、振動片を強励振させる形態では、強励振によって振動片またはICチップが機能不良となった場合、不良損失は振動片コストに加え、パッケージ、あるいはIC、などの振動片以外の部品コストと、そこまでの加工工数(加工コスト)までを含んで、大きな損失コストとなることを回避することができる。 That is, as disclosed in the prior art, in the form in which the resonator element or the resonator element and the IC chip are arranged in the cavity and the resonator element is strongly excited, the resonator element or the IC chip is defective due to the strong excitation. In this case, the defect loss avoids a large loss cost, including not only the vibration piece cost but also the cost of parts other than the vibration piece such as a package or IC and the processing man-hours (processing cost) up to that point. can do.
上述した各実施形態は一例であって、これらに限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態では、基板の一例として圧電性を備える材料としての水晶を用いているが、これに限定されず、シリコン半導体基板を用いてもよい。基板としてシリコン半導体基板を用いる場合には、励振手段としてクーロン力による静電駆動を用いてもよい。 Each embodiment mentioned above is an example, is not limited to these, A various deformation | transformation is possible. For example, in each of the above-described embodiments, quartz is used as a material having piezoelectricity as an example of the substrate. However, the present invention is not limited to this, and a silicon semiconductor substrate may be used. When a silicon semiconductor substrate is used as the substrate, electrostatic driving by Coulomb force may be used as the excitation means.
10…圧電素子(水晶素子)、21,22…電極、100…振動片、200…パッケージ、300…リッド、400…シール部材、500…接合部材、1000…振動子。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1の振動片に、所定の動作電力より大きい電力を印加し、強励振させて第2の振動片を得る強励振工程と、
前記第2の振動片を容器に収容する収容工程と、を含む、
ことを特徴とする振動子の製造方法。 A vibrating piece forming step of forming a first vibrating piece having an excitation electrode on a substrate;
A strong excitation step of applying a power greater than a predetermined operating power to the first vibrating piece to obtain a second vibrating piece by strong excitation;
Containing the second vibrating piece in a container,
A method of manufacturing a vibrator characterized by the above.
前記第1の振動片に、所定の動作電力より大きい電力を印加し、強励振させて第2の振動片を得る強励振工程と、
前記第2の振動片と、半導体装置と、を容器に収容する収容工程と、を含む、
ことを特徴とする発振器の製造方法。 A vibrating piece forming step of forming a first vibrating piece having an excitation electrode on a substrate;
A strong excitation step of applying a power greater than a predetermined operating power to the first vibrating piece to obtain a second vibrating piece by strong excitation;
A housing step of housing the second vibrating piece and the semiconductor device in a container;
An oscillator manufacturing method characterized by the above.
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