JP2022183735A - 振動デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】優れた発振特性を有する振動デバイスを提供すること。【解決手段】振動デバイスは、振動素子と、表裏関係にある第１面および第２面を有し、前記第１面側に前記振動素子が配置されている半導体基板であるベースと、前記ベースに配置されている集積回路と、前記振動素子に対向する内面と、前記内面と表裏関係にある外面とを有し、前記振動素子を収容するように前記ベースに接合されている半導体基板であるリッドと、を有し、前記リッドの前記外面には、凹部が設けられており、前記リッドの前記内面と前記凹部の底面との間の厚みが１０μｍ以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、振動デバイスに関する。

特許文献１には、水晶振動子と、温度センサー、温度補償電圧発生回路および発振回路を１チップ化したＩＣと、を有し、水晶振動子とＩＣとがセラミックパッケージに収容されてなる温度補償型発振器が記載されている。また、セラミックパッケージは、上面に開口する凹部を有する箱状のセラミックベースと、凹部の開口を塞ぐようにしてセラミックベースの上面に接合されている金属蓋と、を有し、凹部の底面にＩＣが固定され、凹部の段差面に水晶振動子が固定されている。

特開２００４－３２０４１７号公報

しかしながら、特許文献１の温度補償型発振器では、セラミックベースの断熱性が高く、ＩＣからの発熱がセラミックパッケージ内に籠り易い。そのため、セラミックパッケージ内の水晶振動子の温度が安定せず、発振特性が劣化するという課題がある。

本発明の振動デバイスは、振動素子と、
表裏関係にある第１面および第２面を有し、前記第１面側に前記振動素子が配置されている半導体基板であるベースと、
前記ベースに配置されている集積回路と、
前記振動素子に対向する内面と、前記内面と表裏関係にある外面とを有し、前記振動素子を収容するように前記ベースに接合されている半導体基板であるリッドと、を有し、
前記リッドの前記外面には、凹部が設けられており、
前記リッドの前記内面と前記凹部の底面との間の厚みが１０μｍ以上であることを特徴とする。

第１実施形態に係る振動デバイスを示す断面図であり、図８中のＡ－Ａ線断面図である。 リッドの上面に形成された凹部を示す平面図である。 凹部の変形例を示す平面図である。 凹部の変形例を示す平面図である。 凹部の変形例を示す平面図である。 凹部の変形例を示す平面図である。 凹部の変形例を示す平面図である。 振動素子を示す平面図である。 振動デバイスの製造工程を示す工程図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 第２実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 第３実施形態に係る振動デバイスを示す平面図である。

以下、振動デバイスの好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、図１、図１０～図１９中の上側を「上」とも言い、下側を「下」とも言う。その場合、図２～図８および図２０では、紙面手前側が「上」であり、奥側が「下」である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る振動デバイスを示す断面図であり、図８中のＡ－Ａ線断面図である。図２は、リッドの上面に形成された凹部を示す平面図である。図３ないし図７は、それぞれ、凹部の変形例を示す平面図である。図８は、振動素子を示す平面図である。図９は、振動デバイスの製造工程を示す工程図である。図１０ないし図１８は、それぞれ、振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。

図１に示す振動デバイス１は、内部に気密な収容部Ｓを有する略直方体（正六面体）のパッケージ１０と、収容部Ｓに収容された振動素子４と、を有する。また、パッケージ１０は、一対の金属バンプ８１、８２を介して振動素子４が接合されたベース２と、振動素子４を覆ってベース２の上面２ａに接合されたリッド３と、を有する。また、ベース２の下面２ｂ側には振動素子４と電気的に接続された集積回路６が形成されている。

ベース２は、シリコン基板である。本実施形態では、特に、Ｐ型のシリコン基板を用いている。そのため、振動デバイス１の使用時には、ベース２は、定電位であるグランドに接続される。ただし、ベース２としては、特に限定されず、Ｎ型のシリコン基板であってもよい。また、シリコン以外の半導体基板、例えば、Ｇｅ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体基板を用いてもよい。

図１に示すように、ベース２は、板状であり、表裏関係にある第１面としての上面２ａおよび第２面としての下面２ｂを有する。また、上面２ａおよび下面２ｂにはそれぞれ絶縁膜２６が形成されている。絶縁膜２６は、例えば、ベース２の表面を熱酸化して形成したシリコン酸化膜である。ただし、絶縁膜２６としては、特に限定されず、例えば、シリコン窒化膜であってもよい。また、絶縁膜２６の形成方法としては、熱酸化に限定されず、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）であってもよい。

また、ベース２の下面２ｂ側には振動素子４と電気的に接続された集積回路６が形成されている。このように、ベース２に集積回路６を形成することにより、ベース２を有効活用することができる。特に、下面２ｂ側に集積回路６を形成することにより、後述する第２実施形態のように上面２ａ側に集積回路６を形成する場合と比べて、リッド３との接合領域がない分、集積回路６の形成スペースを広く確保することができる。

また、集積回路６には、例えば、振動素子４の温度を検知する温度センサー６Ａと、温度センサー６Ａの検知結果に基づいて振動素子４固有の周波数温度特性を補償する温度補償回路６Ｂと、振動素子４を発振させてクロック信号等の発振信号を生成する発振回路６Ｃと、が含まれている。つまり、本実施形態の振動デバイス１は、温度補償型の振動デバイスである。これにより、高い周波数安定性を有する振動デバイス１となる。また、集積回路６には、その他、電源回路、出力バッファ等が含まれている。ただし、集積回路６の構成としては、特に限定されない。

下面２ｂには、配線層６２、絶縁層６３、パッシベーション膜６４および端子層６５が積層してなる積層体６０が形成されている。そして、配線層６２に含まれる配線を介して下面２ｂに形成された図示しない複数の能動素子が電気的に接続されて集積回路６が構成される。また、端子層６５は、集積回路６と電気的に接続された複数の実装端子６５０を有する。振動デバイス１では、この実装端子６５０を介して集積回路６と外部装置との接続が行われる。

なお、図示の構成では、積層体６０に１つの配線層６２が含まれているが、これに限定されず、複数の配線層６２が絶縁層６３を介して積層されていてもよい。つまり、配線層６２と絶縁層６３とが交互に複数回積層されていてもよい。これにより、例えば、集積回路６内の配線の引き回し、複数の実装端子６５０の設置の自由度を高めることができる。

また、ベース２には、ベース２を厚さ方向に貫通する一対の貫通孔２１、２２が形成されている。各貫通孔２１、２２内には金属材料等の導電性材料が充填され、貫通電極２１０、２２０が形成されている。また、ベース２の上面２ａには、振動素子４と電気的に接続された一対の配線２８、２９が配置されている。配線２８は、貫通電極２１０を介して集積回路６と電気的に接続され、配線２９は、貫通電極２２０を介して集積回路６と電気的に接続されている。

リッド３は、ベース２と同様、シリコン基板である。これにより、ベース２とリッド３との線膨張係数が等しくなり、熱膨張に起因する熱応力の発生が抑えられ、優れた振動特性を有する振動デバイス１となる。また、振動デバイス１を半導体プロセスによって形成することができるため、振動デバイス１を精度よく製造することができると共に、その小型化を図ることができる。ただし、リッド３としては、特に限定されず、シリコン以外の半導体基板、例えば、Ｇｅ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体基板を用いてもよい。

また、図２に示すように、リッド３は、上面３ａの平面視で矩形である。特に、本実施形態では、長方形である。また、リッド３の長さＬすなわち一方の対向する２辺の長さは、それぞれ、１．６ｍｍ以下であることが好ましく、リッド３の幅Ｗすなわち他方の対向する２辺の長さは、それぞれ、１．２ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、十分に小さい振動デバイス１となる。

図１に示すように、リッド３は、箱状であり、上面３ａと、下面３ｂと、下面３ｂに開口し、内部に振動素子４を収容する有底の収容凹部３１と、を有する。また、上面３ａには凹部３２が形成されている。上面３ａに凹部３２を形成することにより、リッド３の表面積が増えて放熱性が高まり、例えば、集積回路６から発生する熱が速やかに放出され、内部に収容された振動素子４の温度変動が効果的に抑えられる。また、環境温度変化に伴う振動素子４の温度変動についても効果的に抑えられる。したがって、振動素子４の温度が安定するため、周波数偏差が小さく精度の高い発振特性を有する振動デバイス１となる。

以下、凹部３２について具体的に説明する。以下では、説明の便宜上、パッケージ１０の幅方向に沿う方向を第１方向とし、パッケージ１０の長手方向に沿う方向を第２方向とする。つまり、本実施形態では、第１方向と第２方向とが直交している。ただし、第１方向と第２方向とは、交差していればよく、直交する必要はない。

図２に示すように、凹部３２は、第１方向に沿って延在する複数の第１凹部３２１を有する。また、複数の第１凹部３２１は、第２方向に等間隔に並んで配置されている。さらに、凹部３２は、第２方向に沿って延在する複数の第２凹部３２２を有する。また、複数の第２凹部３２２は、第１方向に等間隔に並んで配置されている。そのため、凹部３２は、格子状をなす。このような構成によれば、簡単な構成でリッド３の表面積をより大きくすることができ、優れた放熱性を発揮することができる。そのため、振動素子４の温度がより安定し、より周波数偏差が小さく、より精度の高い発振特性を有する振動デバイス１となる。

また、各第１凹部３２１および各第２凹部３２２は、それぞれ、直線状である。これにより、後述するように、ダイシングブレードを用いて第１、第２凹部３２１、３２２を形成することができ、凹部３２の形成が容易となる。ただし、第１凹部３２１および第２凹部３２２の形状は、特に限定されず、例えば、波状に蛇行していてもよい。

ただし、凹部３２の構成としては、特に限定されない。例えば、図３に示すように、第２凹部３２２が１つであってもよい。また、図４に示すように、第２凹部３２２が省略され、凹部３２が複数の第１凹部３２１だけを有する構成であってもよい。また、図５に示すように、凹部３２が１つの第１凹部３２１だけを有する構成であってもよい。このような構成の凹部３２によっても、本実施形態と同様に、周波数偏差が小さく、精度の高い発振特性を有する振動デバイス１となる。

また、例えば、図６に示すように、凹部３２が同心的に配置された円環状の複数の凹部３２３を有する構成であってもよいし、図７に示すように、凹部３２が蛇行状の凹部３２４を有する構成であってもよい。

また、図１に示すように、リッド３の内面すなわち収容凹部３１の底面３１１と凹部３２の底面との間の部分３３の厚みＴは、１０μｍ以上である。これにより、部分３３がパッケージ１０のサイズに対して十分に厚くなり、パッケージ１０の内外の圧力差に起因する部分３３の撓みを抑制することができる。そのため、十分な機械的強度を有する振動デバイス１となる。なお、厚みＴは、パッケージ１０のサイズに応じて適宜設定することができる。

このようなリッド３は、その下面３ｂにおいて金属層７を介してベース２の上面２ａと接合されている。ベース２とリッド３とを金属層７を介して接合することにより、これらを強固にかつ密に接合することができる。そのため、パッケージ１０の強度を高めることができると共に、収容部Ｓの気密性を高めることができる。

また、リッド３は、金属層７を介してベース２と電気的に接続されている。前述したように、振動デバイス１の使用時にはベース２がグランドに接続されるため、リッド３も同じくグランドに接続される。そのため、パッケージ１０全体がシールドとして機能し、外部からの電磁ノイズの影響を低減することができる。したがって、信頼性の高い振動デバイス１となる。

また、図１に示すように、リッド３の内面すなわち収容凹部３１の底面３１１および側面３１２には、それぞれ、リッド３の放射率より高い放射率を有する放射層８が配置されている。これにより、放射層８が収容部Ｓ内の熱（主に、集積回路６からの輻射熱）を吸収し、吸収した熱をリッド３から外部に効率的に放出することができる。そのため、振動素子４の温度がより安定し、より周波数偏差が小さく、より精度の高い発振特性を有する振動デバイス１となる。このように、放射層８を配置することにより、凹部３２との協働によって、優れた放熱性を発揮することができ、より精度の高い発振特性を有する振動デバイス１となる。特に、底面３１１だけではなく、側面３１２にも放射層８を配置することにより、より高い放熱効果を発揮することができる。

本願明細書中の「放射率」の定義は、ＪＩＳ Ｚ８１１７に基づき、この放射率は、例えば、ＪＩＳ Ｒ１８０１に準拠したＦＴＩＲ（フーリエ変換型赤外分光光度計）による分光放射率測定方法により測定することができる。

なお、リッド３の構成材料であるシリコンの常温における放射率は、約０．２とされているため、放射層８の常温における放射率は、これよりも高ければよい。ただし、放射層８の常温における放射率は、０．５以上であることが好ましい。これにより、より効率的に、収容部Ｓ内の熱をリッド３から外部に放出することができ、より精度の高い発振特性を有する振動デバイス１となる。

このような放射層８の構成材料は、少なくとも、酸化銅（０．８７）、酸化チタン（０．５１～０．６１）、酸化シリコン（０．６５～０．９）、窒化シリコン（０．７５～０．９）、ガラス材料（０．９１～０．９４）、窒化アルミニウム（０．９３）、酸化ニッケル（０．３１～０．４６）、白金黒（０．９３）のいずれかを含んでいることが好ましい。なお、括弧内の数値は、それぞれの放射率を表している。これらの中でも、特に、酸化銅、酸化チタン、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウムは、それぞれ、半導体プロセスに用い易い材料であるため、これら材料を用いることにより、振動デバイス１の製造が容易となる。また、酸化ニッケル、白金黒は、それぞれ、スパッタに用い易い材料であるため、これら材料を用いることにより、振動デバイス１の製造が容易となる。

また、放射層８の構成材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン等のシリコン系材料よりも、酸化銅、酸化チタン、窒化アルミニウム、酸化ニッケル、白金黒等の金属系材料を用いることが好ましい。金属系材料の方がシリコン系材料よりも熱伝導率が高く、より高い放熱効果を発揮することができる。

なお、本実施形態では、収容凹部３１の底面３１１および側面３１２の両方に放射層８が配置されているが、これに限定されず、例えば、底面３１１だけに放射層８が配置されていてもよいし、側面３１２だけに放射層８が配置されていてもよい。また、放射層８は、省略してもよい。

パッケージ１０内の収容部Ｓは、気密であり、減圧状態、好ましくはより真空に近い状態である。これにより、粘性抵抗が減り、振動素子４の発振特性が向上する。ただし、収容部Ｓの雰囲気は、特に限定されず、例えば、窒素またはＡｒ等の不活性ガスを封入した雰囲気であってもよく、減圧状態でなく大気圧状態または加圧状態となっていてもよい。

図８に示すように、振動素子４は、振動基板４１と、振動基板４１の表面に配置された電極４２と、を有する。振動基板４１は、厚みすべり振動モードを有し、本実施形態ではＡＴカット水晶基板から形成されている。ＡＴカット水晶基板は、三次の周波数温度特性を有しているため、優れた温度特性を有する振動素子４となる。また、電極４２は、上面に配置された励振電極４２１と、下面に励振電極４２１と対向して配置された励振電極４２２と、を有する。また、電極４２は、振動基板４１の下面に配置された一対の端子４２３、４２４と、端子４２３と励振電極４２１とを電気的に接続する配線４２５と、端子４２４と励振電極４２２とを電気的に接続する配線４２６と、を有する。

なお、振動素子４の構成は、上述の構成に限定されない。例えば、振動素子４は、励振電極４２１、４２２に挟まれた振動領域がその周囲から突出したメサ型となっていてもよいし、逆に、振動領域がその周囲から凹没した逆メサ型となっていてもよい。また、振動基板４１の周囲を研削するベベル加工や、上面および下面を凸曲面とするコンベックス加工が施されていてもよい。

また、振動素子４としては、厚みすべり振動モードで振動するものに限定されず、例えば、音叉型の振動素子のように複数の振動腕が面内方向に屈曲振動するものであってもよい。つまり、振動基板４１は、ＡＴカット水晶基板から形成されたものに限定されず、ＡＴカット水晶基板以外の水晶基板、例えば、Ｘカット水晶基板、Ｙカット水晶基板、Ｚカット水晶基板、ＢＴカット水晶基板、ＳＣカット水晶基板、ＳＴカット水晶基板等から形成されていてもよい。

また、振動基板４１の構成材料としては、水晶に限定されず、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、四ホウ酸リチウム、ランガサイト、ニオブ酸カリウム、リン酸ガリウム等の圧電単結晶体により構成されていてもよいし、これら以外の圧電単結晶体で構成されていてもよい。更にまた、振動素子４は、圧電駆動型の振動片に限らず、静電気力を用いた静電駆動型の振動片であってもよい。

このような振動素子４は、一対の金属バンプ８１、８２を介してベース２の上面２ａに接合されていると共に配線２８、２９と電気的に接続されている。金属バンプ８１、８２は、例えば、スタッドバンプ、めっきバンプ等である。金属バンプ８１、８２は、例えば、超音波接合により配線２８、２９に接合され、熱圧着により端子４２３、４２４と接合されている。ただし、接合方法は、特に限定されない。例えば、一方の接続を金属バンプで行い、他方の接続を金属ワイヤーで行ってもよい。また、接合部材として、金属バンプ８１、８２に替えて導電性の接着剤を用いてもよい。

以上、振動デバイス１の構成について説明した。次に、振動デバイス１の製造方法について説明する。図９に示すように、振動デバイス１の製造工程は、準備工程Ｓ１１と、載置工程Ｓ１２と、接合工程Ｓ１３と、凹部形成工程Ｓ１４と、個片化工程Ｓ１５と、を含む。以下、これら各工程Ｓ１１～Ｓ１５について詳細に説明する。

［準備工程Ｓ１１］
まず、図１０に示すように、表裏関係にある上面２０ａおよび下面２０ｂを備え、複数の個片化領域Ｑすなわちベース２となる部分を含むベースウエハ２０を準備する。ベースウエハ２０は、ベース２の母材であり、シリコン基板である。次に、図１１に示すように、個片化領域Ｑ毎に、ベースウエハ２０の下面２０ｂ側に集積回路６を形成する。

次に、図１２に示すように、個片化領域Ｑ毎に、ベースウエハ２０の上面２０ａ側から集積回路６に到達する貫通孔２１、２２を形成する。次に、図１３に示すように、個片化領域Ｑ毎に、貫通電極２１０、２２０、配線２８、２９および第１金属層７１を形成する。

［載置工程Ｓ１２］
図１４に示すように、個片化領域Ｑ毎に、ベースウエハ２０の上面２０ａ側に振動素子４を配置する。具体的には、振動素子４を準備し、金属バンプ８１、８２を介して上面２０ａに接合する。また、金属バンプ８１を介して配線２８と振動素子４の端子４２３とを電気的に接続し、金属バンプ８２を介して配線２９と端子４２４とを電気的に接続する。これにより、振動素子４と集積回路６とが電気的に接続される。

［接合工程Ｓ１３］
まず、図１５に示すように、複数の個片化領域Ｑすなわちリッド３となる部分を含むリッドウエハ３０を準備する。リッドウエハ３０には、個片化領域Ｑ毎に、下面３０ｂに開口する収容凹部３１と、収容凹部３１の内面すなわち底面３１１および側面３１２に配置された放射層８と、下面３０ｂに収容凹部３１を囲むように配置された第２金属層７２と、が形成されている。なお、第１、第２金属層７１、７２は、例えば、銅（Ｃｕ）の下地層上に、金（Ａｕ）の表面層を積層した構成とすることができる。

次に、第１、第２金属層７１、７２の表面にイオンビームやプラズマを照射し、第１、第２金属層７１、７２の表面を活性化させ、第１、第２金属層７１、７２の金属を拡散させることにより、図１６に示すように、ベースウエハ２０とリッドウエハ３０とを接合する。このような第１、第２金属層７１、７２同士の拡散により金属層７が形成される。これにより、個片化領域Ｑ毎に振動素子４を収容した収容部Ｓが形成されたデバイスウエハ１００が得られる。デバイスウエハ１００では、ベースウエハ２０とリッドウエハ３０とが金属層７を介して電気的に接続されている。

このような接合方法によれば、ベースウエハ２０とリッドウエハ３０とをより強固にかつ密に接合することができ、振動デバイス１の機械的強度および気密性を高めることができる。また、常温（第１、第２金属層７１、７２の融点よりも低い温度）でベース２とリッド３とを接合することができるため、パッケージ１０に内部応力が残留し難く、振動素子４への熱ダメージも低減される。

［凹部形成工程Ｓ１４］
図１７に示すように、個片化領域Ｑ毎に、リッドウエハ３０側から凹部３２を形成する。凹部３２の形成方法としては、特に限定されないが、本実施形態では、ダイシングブレードを用いたリッドウエハ３０の上面３０ａ側からのハーフダイシングにより形成されている。これにより、半導体プロセス中に凹部３２を形成することができるため、凹部３２の形成が容易となる。なお、ダイシングブレードを用いた形成方法の他にも、例えば、エッチング、サンドブラスト等によっても凹部３２を形成することができる。

［個片化工程Ｓ１５］
図１８に示すように、ダイシングブレードＤＢを用いて、デバイスウエハ１００を個片化領域Ｑ毎に個片化する。これにより、複数の振動デバイス１が一括して形成される。

以上、振動デバイス１について説明した。このような振動デバイス１は、前述したように、振動素子４と、表裏関係にある第１面としての上面２ａおよび第２面としての下面２ｂを有し、上面２ａ側に振動素子４が配置されている半導体基板であるベース２と、ベース２に配置されている集積回路６と、振動素子４に対向する内面としての底面３１１と、底面３１１と表裏関係にある外面としての上面３ａとを有し、振動素子４を収容するようにベース２に接合されている半導体基板であるリッド３と、を有し、リッド３の上面３ａには、凹部３２が設けられており、リッド３の内面である底面３１１と凹部３２の底面との間の厚みが１０μｍ以上である。

このように、上面３ａに凹部３２を形成することにより、リッド３の表面積が増大し、振動デバイス１の放熱性が高まる。そのため、例えば、集積回路６から発生する熱が速やかに放出され、内部に収容された振動素子４の温度変動が効果的に抑えられる。また、環境温度変化に伴う振動素子４の温度変動についても効果的に抑えられる。したがって、振動素子４の温度が安定し、周波数偏差が小さく精度の高い発振特性を有する振動デバイス１となる。

また、前述したように、上面３ａは、平面視で矩形状であり、一方の対向する２辺の長さがそれぞれ１．６ｍｍ以下であり、他方の対向する２辺の長さがそれぞれ１．２ｍｍ以下である。これにより、リッド３のサイズに対して厚みＴが十分に厚くなるため、リッド３の撓みを効果的に抑制することができ、十分な機械的強度を有するリッド３となる。

また、前述したように、凹部３２は、第１方向に沿って延在する直線状の第１凹部３２１を有する。これにより、ダイシングブレードにより凹部３２を容易に形成することができる。

また、前述したように、凹部３２は、第１方向に直交する方向に並んで配置されている複数の第１凹部３２１を有する。これにより、簡単な構成で上面３ａの表面積をさらに大きくすることができる。

また、前述したように、凹部３２は、第１方向と異なる第２方向に沿って延在し、第１凹部３２１と交差する直線状の第２凹部３２２を有する。これにより、ダイシングブレードにより凹部３２を容易に形成することができる。

また、前述したように、凹部３２は、第２方向に直交する方向に並んで配置されている複数の第２凹部３２２を有する。これにより、簡単な構成で上面３ａの表面積をさらに大きくすることができる。

また、前述したように、振動デバイス１は、底面３１１に配置され、リッド３の放射率より高い放射率を有する放射層８を有する。これにより、放射層８が収容部Ｓ内の熱を吸収し、吸収した熱をリッド３から外部に効率的に放出することができる。そのため、振動素子４の温度がより安定し、より周波数偏差が小さく、より精度の高い発振特性を有する振動デバイス１となる。

また、前述したように、放射層８の常温における放射率は、０．５以上であることが好ましい。これにより、より効率的に、収容部Ｓ内の熱をリッド３から外部に放出することができ、より精度の高い発振特性を有する振動デバイス１となる。

また、前述したように、放射層８の構成材料は、少なくとも、酸化銅、酸化チタン、酸化シリコン、窒化シリコン、ガラス材料、窒化アルミニウム、酸化ニッケル、白金黒のいずれかを含む。これにより、放射層８の形成が容易となる。

また、前述したように、リッド３は、前記内面を底面３１１として振動素子４を収容している収容凹部３１を有し、放射層８は、収容凹部３１の側面３１２にも配置されている。これにより、放射層８の面積が増加し、放射層８の効果がより顕著となる。そのため、振動素子４の温度がより安定し、より周波数偏差が小さく、より精度の高い発振特性を有する振動デバイス１となる。

＜第２実施形態＞
図１９は、第２実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。

本実施形態は、主に、集積回路６の配置が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。以下の説明では、本実施形態に関し前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態における各図において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図１９に示すように、本実施形態の振動デバイス１では、集積回路６は、ベース２の上面２ａ側に配置されており、収容部Ｓに収容されている。このような構成とすることにより、集積回路６を水分や埃から保護することができる。そのため、振動デバイス１の信頼性を向上させることができる。本実施形態の場合、集積回路６上に振動素子４が搭載されており、端子層６５に、金属バンプ８１、８２を介して振動素子４と電気的に接続される配線６５１、６５２が含まれている。また、ベース２の下面２ｂ側に貫通電極２１０、２２０を介して集積回路６と電気的に接続された外部端子２５が配置されている。

このような構成では、前述した第１実施形態と比較して集積回路６の熱が収容部Ｓ内に籠り易いため、放射層８および凹部３２の効果がより顕著となる。

以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
図２０は、第３実施形態に係る振動デバイスを示す平面図である。

本実施形態は、主に、凹部３２が上面３ａの一部に形成されていること以外は、前述した第１実施形態と同様である。以下の説明では、本実施形態に関し前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態における各図において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図２０に示すように、本実施形態の振動デバイス１では、上面３ａの一部に凹部３２が形成されている。特に、図示の構成では、１つの角部３３Ａに偏って形成されている。これに対して集積回路６の特に発熱する部分Ｈ（例えば、電源回路、出力バッファー等）が、角部３３Ａの対角である角部３３Ｂに偏って配置されている。このように、振動デバイス１の平面視で、発熱源となる部分Ｈに重ならないように凹部３２を形成し、かつ、部分Ｈと凹部３２とをなるべく離間させることにより、矢印Ｃで示すような熱の流れが生まれ、これにより、振動デバイス１の温度ムラが減少する。そのため、振動素子４の温度を温度センサー６Ａによって精度よく検出することができる。

以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明の振動デバイスを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よい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１…振動デバイス、１０…パッケージ、１００…デバイスウエハ、２…ベース、２ａ…上面、２ｂ…下面、２０…ベースウエハ、２０ａ…上面、２０ｂ…下面、２１…貫通孔、２１０…貫通電極、２２…貫通孔、２２０…貫通電極、２５…外部端子、２６…絶縁膜、２８…配線、２９…配線、３…リッド、３ａ…上面、３ｂ…下面、３０…リッドウエハ、３０ａ…上面、３０ｂ…下面、３１…収容凹部、３１１…底面、３１２…側面、３２…凹部、３２１…第１凹部、３２２…第２凹部、３３…部分、３３Ａ…角部、３３Ｂ…角部、３２３…凹部、３２４…凹部、４…振動素子、４１…振動基板、４２…電極、４２１…励振電極、４２２…励振電極、４２３…端子、４２４…端子、４２５…配線、４２６…配線、６…集積回路、６Ａ…温度センサー、６Ｂ…温度補償回路、６Ｃ…発振回路、６０…積層体、６２…配線層、６３…絶縁層、６４…パッシベーション膜、６５…端子層、７…金属層、７１…第１金属層、７２…第２金属層、８…放射層、８１…金属バンプ、８２…金属バンプ、６５０…実装端子、６５１…配線、６５２…配線、Ｃ…矢印、ＤＢ…ダイシングブレード、Ｈ…部分、Ｌ…長さ、Ｑ…個片化領域、Ｓ…収容部、Ｓ１１…準備工程、Ｓ１２…載置工程、Ｓ１３…接合工程、Ｓ１４…凹部形成工程、Ｓ１５…個片化工程、Ｔ…厚み、Ｗ…幅

Claims (10)

1. 振動素子と、
   表裏関係にある第１面および第２面を有し、前記第１面側に前記振動素子が配置されている半導体基板であるベースと、
   前記ベースに配置されている集積回路と、
   前記振動素子に対向する内面と、前記内面と表裏関係にある外面とを有し、前記振動素子を収容するように前記ベースに接合されている半導体基板であるリッドと、を有し、
   前記リッドの前記外面には、凹部が設けられており、
   前記リッドの前記内面と前記凹部の底面との間の厚みが１０μｍ以上であることを特徴とする振動デバイス。
2. 前記上面は、平面視で矩形状であり、一方の対向する２辺の長さがそれぞれ１．６ｍｍ以下であり、他方の対向する２辺の長さがそれぞれ１．２ｍｍ以下である請求項１に記載の振動デバイス。
3. 前記凹部は、第１方向に沿って延在する直線状の第１凹部を有する請求項１または２に記載の振動デバイス。
4. 前記凹部は、前記第１方向に直交する方向に並んで配置されている複数の前記第１凹部を有する請求項３に記載の振動デバイス。
5. 前記凹部は、第１方向と異なる第２方向に沿って延在し、前記第１凹部と交差する直線状の第２凹部を有する請求項３または４に記載の振動デバイス。
6. 前記凹部は、前記第２方向に直交する方向に並んで配置されている複数の前記第２凹部を有する請求項５に記載の振動デバイス。
7. 前記内面に配置され、前記リッドの放射率より高い放射率を有する放射層を有する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動デバイス。
8. 前記放射層の常温における放射率は、０．５以上である請求項７に記載の振動デバイス。
9. 前記放射層の構成材料は、少なくとも、酸化銅、酸化チタン、酸化シリコン、窒化シリコン、ガラス材料、窒化アルミニウム、酸化ニッケル、白金黒のいずれかを含む請求項７または８に記載の振動デバイス。
10. 前記リッドは、前記内面を底面として前記振動素子を収容している収容凹部を有し、
    前記放射層は、前記収容凹部の側面にも配置されている請求項７ないし９のいずれか１項に記載の振動デバイス。

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