JP5083710B2 - 圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧電デバイス、及びその製造方法に係り、特に圧電振動子と、この圧電振動子に接続された回路素子とを厚さ方向に重ねる構成とした圧電デバイスおよびその製造方法に関する。

発振回路（例えばＩＣ等の集積回路）を有する圧電発振器の構造としては従来、図１７や図１８に示すような構造のものが知られている。具体的には、図１７に示す圧電発振器１は、圧電振動片４を収容するパッケージ２の内部を階段状に構成し、この１つのパッケージ２の内部にＩＣ３と圧電振動片４を上下に配置する構成としたものである。これに対して図１８に示す圧電発振器１ａは、圧電振動片４を収容するパッケージ２ａをＨ型構造とし、圧電振動片４とＩＣ３とをそれぞれ別のキャビティに収容する構成としたものである。このような構成の圧電発振器は小型化を進める上では優れており、近年における電子デバイスの小型化への要望に応える構造であるといえる。

しかし、上記のような構成の圧電発振器１，１ａは、１つのパッケージ２，２ａに対してＩＣ３と圧電振動片４の両方を実装するため、製造過程において圧電振動片４あるいはＩＣ３のいずれか一方のみが不良であると認識された場合、圧電振動片４およびＩＣ３の双方を含む圧電発振器全体を破棄する必要が生ずるのである。

このような実状を鑑み、小型化が可能で、製造過程における不良発生対応に無駄を生じさせない構造の圧電発振器が提案され、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている圧電発振器の構成の概略は図１９に示すようなものである。その構成とは、ＩＣ３とこのＩＣ３を実装するための配線基板６、および接続部材７を介して前記配線基板６に実装される圧電振動子５とを基本とする。そして、前記配線基板６の一方の面には前記ＩＣ３を実装するための端子（ボンディングパッド）６ｂと、前記接続部材７を配置するための端子（接続パッド）６ａとが備えられ、他方の面には圧電発振器１ｂを他の基板に実装するための実装用端子６ｃが備えられている。また、前記配線基板６に実装されたＩＣ３には、モールド材（絶縁性樹脂）８がポッティングされ、湿気や汚れ、および衝撃等から、ＩＣ３や実装用の金属ワイヤ９を保護するように構成されている。
特開２００４−１８００１２号公報

上記特許文献１に開示されているような構成の圧電発振器であれば、小型化が可能で、不良が発生した場合などには圧電振動子、ＩＣ共に個別に破棄することも可能となる。

しかし、上記のような構成の圧電発振器では、ＩＣを保護する部材がモールド材だけであるため、モールド材の薄い部分やモールド材と、モールド材で覆われる部品との境界から侵入する湿気（水分）が、モールド材内部のＩＣや金属部材に影響を与えることが懸念される。モールド材内部の電極等に水分が付着すると、電気的抵抗が変わってしまうため、発振周波数にずれを生じさせるといった不具合が起こり得る。

圧電振動子のリッド表面には、その発振周波数や製造ロット等の仕様を示す指標（マーキング）が刻まれており、このマーキングは目視での製品確認のために重要とされている。しかし、上記のように圧電発振器全体をモールド材で被覆した場合、当然にリッド表面もモールド材で覆われることとなり、製品化された圧電発振器では圧電振動子のリッドに記されたマーキングを確認することができなくなってしまう。

そこで本発明では、モールド材による保護硬化を十分に得られるとともに、圧電振動子のリッドに記されたマーキングを確認可能とする圧電デバイス、およびその製造方法を提供することを目的とする。

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。
第１の形態の圧電デバイスは、圧電振動片と、前記圧電振動片を内部のキャビティに収容するパッケージと、前記パッケージの前記キャビティを気密に封止するリッドと、前記パッケージを構成するパッケージベースの底面に形成された外部端子と、を有する圧電振動子と、前記圧電振動子と重ねて配置され、前記圧電振動子に電気的に接続された回路素子と、一方の面に前記回路素子を搭載し、他方の面に実装用外部端子を備えた配線基板と、前記配線基板の一方の面に搭載された前記回路素子の周囲に配置され、前記配線基板と前記圧電振動子の前記外部端子とを電気的および機械的に接続する接続部材とを有し、前記接続部材は融点の異なる２種以上の部材から構成され、融点の高い部材を核として融点の低い部材を周囲に被覆し、少なくとも前記融点の低い部材を導電性部材とし、前記配線基板の一方の面から少なくとも前記圧電振動子の前記パッケージベースの上端面より上の高さまで形成されたモールド材からなるモールド部によって、前記配線基板の一方の面と、前記圧電振動子の前記パッケージベースと、前記パッケージベースの前記底面に形成された前記外部端子と、前記回路素子と、前記接続部材とが覆われ、前記リッドのマーキング領域の少なくとも一部を前記モールド部から露出させたことを特徴とする圧電デバイス。
このような構成の圧電デバイスであれば、配線基板の一方の面と、圧電振動子のパッケージベースと、パッケージベースに形成された外部端子と、回路素子と接続部材とがモールド材に覆われているため、湿気等に対する耐性を向上させることができるとともに、異物により圧電デバイスの金属部分と他の金属部分間でショートしてしまうことを防止できる。一方で、圧電振動子のリッドのマーキング領域の少なくとも一部はモールド部から露出する構成を採っているため、リッド部分に刻まれたマーキングを確認することが可能となる。また、接続部材をこのような構成とすることで、核とされる融点の高い部材は支持対象となる圧電振動子の高さを定めることができ、導電性部材である融点の低い部材は圧電振動子と配線基板との電気的導通を図ることができるようになる。
第２の形態の圧電デバイスは、第１の形態に記載の圧電デバイスであって、前記モールド材の側面部、前記パッケージベースの側面部、および前記配線基板の側面部のそれぞれが同一平面上に位置することで圧電デバイスの側面を構成することを特徴とする圧電デバイス。
このような構成とすることで、圧電振動子の外部端子、回路素子、および回路素子と基板とを接続する金属ワイヤをモールド材で覆いつつ、圧電デバイスの平面サイズ、すなわちダイサイズを小さくすることができる。
第３の形態の圧電デバイスは、圧電振動片と、前記圧電振動片を内部のキャビティに収容するパッケージと、前記パッケージの前記キャビティを気密に封止するリッドと、前記パッケージを構成するパッケージベースの底面に形成された外部端子と、を有する圧電振動子と、前記圧電振動子と重ねて配置され、前記圧電振動子に電気的に接続された回路素子と、一方の面に前記回路素子を搭載し、他方の面に実装用外部端子を備えた配線基板と、前記配線基板の一方の面に搭載された前記回路素子の周囲に配置され、前記配線基板と前記圧電振動子の前記外部端子とを電気的および機械的に接続する接続部材とを有し、前記配線基板の一方の面から少なくとも前記圧電振動子の前記パッケージベースの上端面より上の高さまで形成されたモールド材からなるモールド部によって、前記配線基板の一方の面と、前記圧電振動子の前記パッケージベースと、前記パッケージベースの前記底面に形成された前記外部端子と、前記回路素子と、前記接続部材とが覆われ、前記リッドのマーキング領域の少なくとも一部を前記モールド部から露出させると共に、前記モールド材の側面部、前記パッケージベースの側面部、および前記配線基板の側面部のそれぞれが同一平面上に位置することで圧電デバイスの側面を構成したことを特徴とする圧電デバイス。
このような構成の圧電デバイスであれば、配線基板の一方の面と、圧電振動子のパッケージベースと、パッケージベースに形成された外部端子と、回路素子と接続部材とがモールド材に覆われているため、湿気等に対する耐性を向上させることができるとともに、異物により圧電デバイスの金属部分と他の金属部分間でショートしてしまうことを防止できる。一方で、圧電振動子のリッドのマーキング領域の少なくとも一部はモールド部から露出する構成を採っているため、リッド部分に刻まれたマーキングを確認することが可能となる。また、このような構成とすることによれば、圧電振動子の外部端子、回路素子、および回路素子と基板とを接続する金属ワイヤをモールド材で覆いつつ、圧電デバイスの平面サイズ、すなわちダイサイズを小さくすることができる。
第４の形態の圧電デバイスは、第１乃至第３のいずれか１形態に記載の圧電デバイスであって、前記回路素子は、前記配線基板の一方の面に配置された実装端子に対して金属ワイヤを介して電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。
ワイヤボンディングにより回路素子と配線基板とを金属ワイヤで接続することにより、接続状態の確認が容易にでき、接続信頼性を向上させることができる。回路素子、例えばＩＣの実装形態としては、能動面を基板側に向けて実装するフリップチップボンディングを用いる形態も考えられるが、この場合、実際のボンディング状態やＩＣの能動面の状態等を知ることができない。
[適用例１]圧電振動片と、前記圧電振動片を内部のキャビティに収容するパッケージと、前記パッケージの前記キャビティを気密に封止するリッドと、前記パッケージを構成するパッケージベースの底面に形成された外部端子と、を有する圧電振動子と、前記圧電振動子と重ねて配置され、前記圧電振動子に電気的に接続された回路素子と、一方の面に前記回路素子を搭載し、他方の面に実装用外部端子を備えた配線基板と、前記配線基板の一方の面に搭載された前記回路素子の周囲に配置され、前記配線基板と前記圧電振動子の前記外部端子とを電気的および機械的に接続する接続部材とを有し、前記配線基板の一方の面から少なくとも前記圧電振動子の前記パッケージベースの上端面より上の高さまで形成されたモールド材からなるモールド部によって、前記配線基板の一方の面と、前記圧電振動子の前記パッケージベースと、前記パッケージベースの前記底面に形成された前記外部端子と、前記回路素子と、前記接続部材とが覆われ、前記リッドのマーキング領域の少なくとも一部を前記モールド部から露出させたことを特徴とする圧電デバイス。

このような構成の圧電デバイスであれば、配線基板の一方の面と、圧電振動子のパッケージベースと、パッケージベースに形成された外部端子と、回路素子と接続部材とがモールド材に覆われているため、湿気等に対する耐性を向上させることができるとともに、異物により圧電デバイスの金属部分と他の金属部分間でショートしてしまうことを防止できる。一方で、圧電振動子のリッドのマーキング領域の少なくとも一部はモールド部から露出する構成を採っているため、リッド部分に刻まれたマーキングを確認することが可能となる。

[適用例２] 適用例１に記載の圧電デバイスであって、前記接続部材は融点の異なる２種以上の部材から構成され、融点の高い部材を核として融点の低い部材を周囲に被覆し、少なくとも前記融点の低い部材を導電性部材としたことを特徴とする圧電デバイス。

接続部材をこのような構成とすることで、核とされる融点の高い部材は支持対象となる圧電振動子の高さを定めることができ、導電性部材である融点の低い部材は圧電振動子と配線基板との電気的導通を図ることができるようになる。

[適用例３] 適用例１または２に記載の圧電デバイスであって、前記回路素子は、前記配線基板の一方の面に配置された実装端子に対して金属ワイヤを介して電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。

ワイヤボンディングにより回路素子と配線基板とを金属ワイヤで接続することにより、接続状態の確認が容易にでき、接続信頼性を向上させることができる。回路素子、例えばＩＣの実装形態としては、能動面を基板側に向けて実装するフリップチップボンディングを用いる形態も考えられるが、この場合、実際のボンディング状態やＩＣの能動面の状態等を知ることができない。

[適用例４] 適用例１ないし３のいずれかに記載の圧電デバイスであって、前記モールド材の側面部、前記パッケージベースの側面部、および前記配線基板の側面部のそれぞれが同一平面上に位置することで圧電デバイスの側面を構成することを特徴とする圧電デバイス。

このような構成とすることで、圧電振動子の外部端子、回路素子、および回路素子と基板とを接続する金属ワイヤをモールド材で覆いつつ、圧電デバイスの平面サイズ、すなわちダイサイズを小さくすることができる。

[適用例５] 圧電振動子と当該圧電振動子に接続された回路素子とを重ねて配置し、前記圧電振動子および前記回路素子をモールド材で被覆した圧電デバイスの製造方法であって、前記圧電振動子と前記回路素子とを前記モールド材により被覆する工程の後、前記モールド材が硬化する前に、前記圧電振動子のリッド表面に付着したモールド材を取り除く工程を有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。

モールド材により圧電振動子と回路素子とを被覆した後に、リッド表面に付着したモールド材を取り除くようにすることで、モールド材による封止部分の面積は増やしつつ、リッド表面は外部に晒すことができる。よって、湿気等の水分に対する耐性を向上させつつ、マーキングの視認が可能となる。また、モールド材が硬化する前にリッドに付着したモールド材の取り除きをすることにより、リッド表面からモールド材を取り除く作業を容易に行うことができる。

[適用例６] 配線基板の一方の面に接続部材を配置する工程と、配線基板の一方の面に回路素子を実装する工程と、前記接続部材を介して前記配線基板に圧電振動子を実装する工程と、前記配線基板の一方の面に実装した回路素子および圧電振動子をモールド材で被覆する工程と、前記圧電振動子のリッド表面に付着したモールド材を取り除く工程とを有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。

このような方法であっても、モールド材による封止部分の面積は増やしつつ、リッド表面は外部に晒すことができる。よって、湿気等の水分に対する耐性を向上させつつ、マーキングの視認が可能となる。

[適用例７] 適用例６に記載の圧電デバイスの製造方法であって、前記モールド材は絶縁性の樹脂であり、前記モールド材が硬化する前に、前記リッド表面に付着したモールド材を取り除く工程を設けたことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。

モールド材が硬化する前にリッドに付着したモールド材の取り除きをすることにより、リッド表面からモールド材を取り除く作業を容易に行うことができるからである。

[適用例８] 適用例７に記載の圧電デバイスの製造方法であって、前記配線基板は枠内に配置されたシート状基板であり、前記回路素子および前記圧電振動子は前記シート状基板にそれぞれ複数並べて配置され、前記モールド材による被覆工程は前記枠内に対する流し込みにより行い、前記モールド材が硬化した後に前記シート状基板および前記モールド材をダイシングして個片化することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。

このようにして圧電デバイスを製造すれば、高価な金型を使用することなく、一度に複数の圧電デバイスを製造することができる。このため、トランスファーモールドのような金型を使用してモールドを行う圧電発振器に比べ、製造コストを大幅に削減することが可能となる。

[適用例９] 適用例７または８に記載の圧電デバイスの製造方法であって、前記ダイシングでは前記シート状基板およびモールド材に加え、前記圧電振動子におけるパッケージを構成するパッケージベースの外縁も切断することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。

ダイシングの幅はダイサーのブレード幅に依存するため、このような切断方法を採用することにより回路素子や圧電振動子をシート基板に配置する際の配置間隔を狭めることが可能となる。このため、１枚のシート基板に対してより多くの回路素子や圧電振動子を配置する事が可能となり、生産性が向上する。さらにダイシングの際、圧電振動子のパッケージベースの外縁をカットすることにより、圧電振動子内部の気密性は維持しつつ、圧電デバイスの平面サイズ、すなわちダイサイズは、構成部材である圧電振動子のダイサイズよりも小さくすることが可能となる。

[適用例１０] 適用例７ないし９のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法であって、前記リッド表面に付着した前記モールド材を取り除く前記工程は、掻き取りにより成すことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
このような手法で掻き取り作業を行うことが、最も確実にモールド材を取り除くことになるからである。

以下、本発明の圧電デバイス、およびその製造方法に係る好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態については、圧電デバイスとして圧電発振器を例に挙げて説明することとする。
まず、図１を参照して本発明の圧電デバイスに係る第１の実施形態について説明する。なお、図１において図１（Ａ）は圧電発振器の側断面を示す概略図であり、図１（Ｂ）は平面図、および図１（Ｃ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面を示す図である。

本実施形態の圧電発振器１０は、圧電振動子１１と回路素子としての集積回路（ＩＣ）４２、および前記ＩＣ４２を実装する配線基板３０とを有することを基本とし、圧電振動子１１とＩＣ４２、および配線基板３０がそれぞれ厚さ方向に重ねて配置されている。

前記圧電振動子１１は、振動素子である圧電振動片１８と、この圧電振動片１８を収容するパッケージ１２とを基本として構成されている。圧電振動片１８の構成部材としては、水晶やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等、種々の圧電材料を挙げることができるが、温度特性等の観点からは、水晶により構成されたものが優れているとされている。また、水晶材料を用いた圧電振動片１８の具体的事例としては、ＡＴカット圧電振動片、ＢＴカット圧電振動片、音叉型圧電振動片、ＳＡＷ素子片等を挙げることができる。また、前記パッケージ１２は、上記圧電振動片１８を実装するためのパッケージベース１４と、このパッケージベース１４の上部開口部を封止するための蓋体であるリッド１６とを基本として構成される。

パッケージベース１４は、絶縁材料、例えば酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成型して形成される複数の基板を積層し、これを焼結して構成される。このようにして構成されるパッケージベース１４の場合、図１（Ａ）に示す形態のパッケージベースを製造するには少なくとも、底板を構成する基板と、側壁を構成する基板といった２つの基板が必要とされる。本実施形態のパッケージベース１４の場合、底板を構成する基板の一方の面に、前記圧電振動片１８を実装するための端子（実装パッド）２０が備えられ、他方の面すなわちパッケージベース１４の底面には実装用外部端子２２（２２ａ，２２ｂ）が備えられている。そして、実装用外部端子２２のうちの実装用外部端子２２ａは、ビアホール２４を介して前記実装パッド２０と電気的に接続される。

リッド１６は、上述したパッケージベース１４と熱膨張率が近い合金、例えばコバール等を母材として構成され、図示しないシームリング等のロウ材を介してパッケージベース１４の上端面１４ａに接合される。

上記のような構成のパッケージベース１４に対し、圧電振動片１８は導電性接着剤２６を介して実装される。実装工程の概略としては、次のようなものである。すなわち、パッケージベース１４における実装パッド２０上に導電性接着剤２６を塗布し、塗布した導電性接着剤２６の上部に圧電振動片１８の入出力電極（不図示）が位置するように圧電振動片１８を搭載する。圧電振動片１８の搭載終了後、パッケージベース１４の上部開口部をリッド１６で封止する。なお、パッケージ１２のキャビティ１５内部は、真空引きされていることが望ましい。

前記配線基板３０の一方の面には、圧電振動子１１とＩＣ４２、ＩＣ４２と実装用外部端子３６とを電気的に接続するための金属パターン（例えば３４ａ）が施されている。また、当該配線基板３０の他方の面（底面）には、圧電発振器１０を電子機器の基板（不図示）等に実装するための実装用外部端子３６が備えられている。なお、配線基板３０の他方の面には、必要に応じて、ＩＣの特性検査やＩＣ内部の情報の書き替え（特性調整）を行うための調整端子（不図示）を設けるようにしても良い。

配線基板３０の一方の面には、レジスト等の絶縁性コーティング材により構成された被膜４０が形成されており、配線基板３０の表面にはＩＣ４２と金属ワイヤを介して電気的に接続されるボンディングパッド３４、詳細を後述する接続部材５０を配置するための接続パッド３２のみが晒される構成としている。なお、前記ボンディングパッド３４と実装用外部端子３６とは、その一部を図示するように、ビアホール３８を介して電気的に接続されている。また、前記ＩＣ４２としては、発振回路としての機能の他、周波数−温度特性を補償する機能等を持たせるようにしても良い。なお、本発明でいう回路素子は、ＩＣに限らず、抵抗やコンデンサ等の電子部品により構成されるものであっても良い。

本実施形態のＩＣ４２は、上述した配線基板３０の一方の面における中央付近に、能動面を上側にして搭載される。ＩＣ４２の搭載には、非導電性の接着剤や、接着シート等の接着部材４４を用いることが望ましい。また、ＩＣ４２と配線基板３０との実装は、金属ワイヤ４８、具体的には金線等を介する、いわゆるワイヤボンディングによって成される。本実施形態の圧電発振器１０を製造する上でのワイヤボンディングは、配線基板３０側に配置されたボンディングパッド３４に対してボンディングを行う第１ボンディング工程の後、ＩＣ４２の能動面に配置されたパッド４６に対するボンディングを行う第２ボンディング工程を有する、いわゆる逆ボンディングによる工法が望ましい。このような順番でボンディングを行うことにより、配線基板３０側のボンディングパッド３４とＩＣ４２側のパッド４６との間の直線距離が短い場合であっても、ボンディングが可能となるからである。また、このようなボンディング方法であれば、ＩＣ４２側のパッド４６の上方に形成される金属ワイヤ４８のループ高さを抑えることが可能となる。なお、本実施形態の圧電発振器１０では、配線基板３０に配置されたボンディングパッド３４をそれぞれ接続パッド３２の間に配置することで、ＩＣ４２側のパッド４６とボンディングパッド３４との距離を稼ぐと共に、配線基板３０表面のスペースを有効に活用するようにしている。

前記圧電振動子１１は、接続パッド３２に配置された接続部材５０を介して前記ＩＣ４２の上方にて前記配線基板３０に実装される。接続部材５０は、配線基板３０に配置された接続パッド３２と圧電振動子１１のパッケージ１２の外部に配置された実装用外部端子２２とを電気的および機械的に接続する。なお、圧電振動片１８に接続された端子以外の端子である実装用外部端子２２ｂと接続パッド３２との接続は、圧電振動子１１の機械的安定性、および接続強度等を確保するための接続である。

ここで、接続部材５０としては、一般に知られているハンダボール等であっても良いが、本実施形態における接続部材５０は、次のような構成のものが望ましい。すなわち、融点の高い部材を核として、融点の低い導電性部材をコーティングするといった、融点の異なる２種以上の部材から成るものである。具体的には、銅や高融点の樹脂等を球形の核とし、この周囲にハンダをコーティングしたものである。このような構成の接続部材を用いることによれば、核の周囲にコーティングされたハンダにて電気的接続を行いつつ、核により支持対象物（本実施形態では圧電振動子１１）の支持高さを定めることができる。また、核を銅のような導電性部材で構成した場合には、当該部分でも電気的接続が成されることとなる。

そして、本実施形態の圧電発振器１０には、上記各構成要素の他、保護部材として絶縁性樹脂であるモールド材からなるモールド部５２が備えられる。モールド部５２は、配線基板３０のＩＣ４２が搭載されている側の面から圧電振動子１１のパッケージベース１４の上端面１４ａより上の高さまで形成されたモールド材からなる。そして、モールド部５２は、配線基板３０の一方の面に搭載されたＩＣ４２、接続部材５０、および圧電振動子１１におけるパッケージベース１４部分等を被覆する。モールド部５２による被覆形態をこのようにすることで、モールド部５２による被覆部分を増やしつつ、圧電振動子１１のリッド１６の表面に刻まれたマーキング（マーキング領域）６０を確認可能な状態とすることができる。つまり、湿気に対する耐性強化とマーキング６０の目視可能化とを両立させることが可能となるのである。また、圧電発振器１０が電子機器の実装基板に実装される際のリフロー工程において、圧電発振器１０が加熱され接続部材５０が溶融しても、接続部材５０がモールド部５２で覆われているため、溶融した接続部材５０が圧電発振器１０の外部に流出することが無い。また、本実施形態の圧電発振器１０は、リッド１６の上面と同じ高さまでモールド部５２が形成されている。すなわち、リッド１６の上面と配線基板３０の底面と配線基板３０の側面とを除き、樹脂封止されているため、モールド部５２による保護効果を得つつ、圧電発振器１０の低背化を実現できる。

図１（Ｃ）に示す破線１１ａは、圧電振動子１１の外形形状を示すものである。このように、圧電振動子１１は、配線基板３０の外形よりも内側に、所定の隙間を設けて配置されている。この隙間には、モールド材が配置され、圧電振動子１１の４つの側面全体がモールド材で被覆されることとなるため、圧電振動子１１がより強固に固定される。

また、上記構成の圧電発振器１０では、配線基板３０に圧電振動子１１を実装する前に、圧電振動子１１の動作チェックや周波数調整を行うことにより、圧電振動子を実装する前に不良を発見することができる。これにより、圧電振動子１１を実装した後に不良を発見し、ＩＣ４２と共に圧電発振器１０全体を破棄するという無駄を無くすことができ、製造コストを抑えることにつなげることができる。

なお、上記実施形態では、圧電振動子１１を構成するパッケージ１２のリッド１６を金属により構成し、パッケージベース１４をセラミック等の絶縁部材で構成する旨記載した。しかしながら、これらの構成は限定されるものではなく、例えばリッドをガラス等で構成するようにしても良いし、パッケージベース１４を金属等で構成するようにしても良い。ただし、パッケージベース１４を金属等の導電性部材で構成する場合には、実装パッド２０、ビアホール２４、および実装用外部端子２２ａと、パッケージベース１４との間に、絶縁部材を介在させるようにする必要がある。

次に、上記のような構成の圧電発振器の製造方法について説明する。まず、樹脂整形用の枠７０内に、一方の面を上にした状態でシート状の配線基板（シート状基板）３０ａを配置する（図２参照）。ここでいうシート状基板３０ａとは、構成を上述した圧電発振器１０における配線基板３０を個片化する前の状態の基板のことをいう。次に、シート状基板３０ａに配置された接続パッド３２のそれぞれに、接続部材５０を配置する（図３参照）。その後、シート状基板３０ａの所定の位置にそれぞれＩＣ４２を搭載する（図４参照）。ＩＣ４２を搭載した後、ＩＣ４２の能動面に配置されたパッド４６とシート状基板３０ａに配置されたボンディングパッド３４（不図示）とを金属ワイヤ４８で接続する（図５参照）。その後、予め製造された圧電振動子１１を接続部材５０を介してシート状基板３０ａに実装する（図６参照）。

圧電振動子１１を実装した後、枠７０（図２参照）内に流動性を有する樹脂であるモールド材５２ａを流し込み、圧電振動子１１を含む圧電発振器全体をモールド材５２ａで覆う（図７参照）。流し込んだモールド材５２ａがモールド部５２として硬化する前に、ヘラ（スキージ）８０等を用いて圧電振動子１１のリッド１６表面を擦り、リッド１６表面を覆っているモールド材５２ａを掻きとる（図８参照）。このように、流し込んだモールド材５２ａが硬化する前に露出部分に付着したモールド材５２ａを掻きとるという工程を実施することで、リッド１６にダメージを与えることなく、かつ容易にリッド１６の表面に付着したモールド材５２ａを取り除くことが可能となるのである。

モールド材５２ａが硬化した後、図９中に破線で示す箇所をダイシングし、圧電発振器として個片化し、圧電発振器１０が完成する（図１０参照）。
このような工程で圧電発振器１０を製造することによれば、樹脂封止部を増やし、湿気等に対する耐性を向上させつつ、圧電振動子１１のリッド１６に記されたマーキング６０を目視することができる圧電発振器を製造することができる。

次に、本発明の圧電発振器に係る第２の実施形態について図１１を参照して説明する。本実施形態に係る圧電発振器の殆どの構成は、上述した第１の実施形態に係る圧電発振器１０と同じである。したがって、その構成を同一とする箇所には図面に１００を足した符号を付してその詳細な説明は省略することとする。

本実施形態の圧電発振器１１０の特徴部分は、圧電発振器１１０を覆うモールド部１５２を圧電振動子１１１におけるリッド１１６の表面縁部にまで配置したことにある。すなわち、上述した第１の実施形態に係る圧電発振器１０よりもさらに、樹脂封止部分を増やしたのである。このような構成とすることにより、上述した湿気等に対する耐性をさらに向上させることができる。また、モールド部１５２により圧電振動子１１１を覆う部分が増えるため、圧電振動子１１１を保持する効果も高められ、配線基板１３０、接続部材１５０、圧電振動子１１１の機械的接続の強度を高めることができる。その他の構成、作用、効果については、上述した第１の実施形態に係る圧電発振器と同様である。

なお、本実施形態に係る圧電発振器１１０の製造方法としては、次のようなものを挙げることができる。なお、圧電振動子１１１を配線基板１３０に実装するまでの工程は、上記第１の実施形態に係る圧電発振器１０の製造方法と同様なため、ここではモールド時の工程のみを説明する。第１の手法としては、表面張力を利用するものである。具体的には、予めリッド１１６の表面（マーキング１６０の周囲）にモールド材をはじく成分を塗布しておき、リッド表面に付着したモールド材を取り除く工程時に、薄皮一枚を残すような感じで掻き取りを行えば良い。もっとも、流し込むモールド材の量を調整し、単純に表面張力を効かせるようにしても同様である。この場合、リッド表面にモールド材をはじく成分を塗布しなくとも良い。また、リッド表面に付着したモールド材を取り除く工程時に、エア等の圧縮気体を用いることもできる。この場合でも、リッド表面のモールド材を部分的に吹き飛ばすこととなるため、本実施形態に示すモールド部を構成することとなる。

次に、本発明の圧電発振器に係る第３の実施形態について図１２を参照して説明する。本実施形態に係る圧電発振器の殆どの構成は、上述した第１、第２の実施形態に係る圧電発振器１０，１１０と同じである。したがって、その構成を同一とする箇所には図１に示す符号に２００を足した符号を付して図面に示し、その詳細な説明は省略することとする。

本実施形態に係る圧電発振器２１０の特徴部分は、圧電振動子２１１の構成にある。すなわち、上記第１、第２の実施形態に係る圧電発振器１０，１１０に示した圧電振動子はいずれも、いわゆる箱型のパッケージベースとリッドとを主な構成部材としてパッケージを構成し、当該パッケージ内に形成されたキャビティに圧電振動片を収容するというものであった。

これに対し本実施形態における圧電振動子２１１は、パッケージベース２１４の構成を平板状とし、この表裏面にそれぞれ実装パッド２２０や実装用外部端子２２２ａ，２２２ｂを形成している。そして、圧電振動片２１８を収容するためのキャビティ２１５を構成するために、パッケージベース２１４とリッド２１６との接合に用いられるシームリング２１７の厚みを利用することとした。従来より接合部材として用いられてきたシームリング２１７の厚みは、小型、薄型化が進められる近年の圧電振動片２１８を収容するために十分なスペースを確保することができるためである。

そして、前記シームリング２１７を用いて平板状のパッケージベース２１４とリッド２１６とを接合する構成とすることによれば、箱型のパッケージベースの上端開口部にシームリング（不図示）を配置し、その上にリッドを載せてパッケージの封止を行っている第１、第２の実施形態に係る圧電発振器１０，１１０の圧電振動子１１，１１１に比べ、その厚みを大幅に低減することができ、圧電発振器２１０全体としても低背化を図ることができる。

また、パッケージベース２１４を形成する上では、壁部を構成する基板が不要となるため、生産性の向上、低コスト化を図ることも可能となる。
また、上記それぞれの実施形態に係る圧電発振器を製造する場合、図１３のような形態をとっても良い（図１３では一例として第１の実施形態に係る圧電発振器１０を例に挙げることとする）。すなわち、シート状基板３０ａにＩＣ４２や圧電振動子１１を配置する際、隣接する圧電振動子１１間の間隔ｄが、ダイシングを行う際のダイサーのブレード（不図示）の厚みｔよりも狭くなるように配置するのである。シート状基板３０ａに対してこのような形態で圧電振動子１１等を配置することにより、ダイシングにより圧電振動子１１のパッケージベース１４の外縁も切断されることとなり、個片化後の圧電発振器１０のダイサイズを、ダイシング前の圧電振動子１１のダイサイズよりも小さくすることができる。

また、シート状基板３０ａに対する圧電振動子１１等の配置間隔を狭めることができるため、１つのシート状基板３０ａに配置する事のできる圧電振動子１１等の数を増やすことができ、１つのシート状基板３０ａから製造される圧電発振器１０の数を増やすことができる。よって、生産性を向上させることができる。

このように、ダイシングによりパッケージベース１４の外縁を切断する場合、パッケージベース１４の底面に配置される実装用外部端子２２ａ，２２ｂは、図１４のような配置形態を採ると良い。具体的には、ダイサーによるダイシング位置を実装用外部端子２２（２２ａ，２２ｂ）と、パッケージベース１４の外縁との間の位置とする。そして、実装用外部端子２２が、ダイシング後であってもパッケージ１２の側面に晒される事とならないように、当該実装用外部端子２２をパッケージベース１４底面の内周側へ配置するというものである。このような構成とすることによれば、モールド部５２を形成した後には、前記実装用外部端子２２モールド材（モールド部５２を構成する部材）により覆われることとなり、外気に晒される事が無くなる。このため、水蒸気等が実装用外部端子２２に付着する事は無くなり、実装用外部端子２２に対する水蒸気等の付着を原因とする電気的抵抗の変化による発振周波数のズレも無くす事ができる。

なお、ダイシングによりパッケージベース１４の外縁を切断する場合、パッケージベース１４等には図１５（Ａ），（Ｂ）に示すような、キャスタレーション１４ｂを形成するようにすると良い。このような構成とすることで、パッケージベース１４の外縁を切断された後であってもキャスタレーション１４ｂに沿ってモールド部５２が残ることとなる。このため、パッケージベース１４の上端面１４ａに形成されたモールド部５２と圧電振動子１１（図１参照）と配線基板３０（図１参照）との間に形成されたモールド部５２（図１参照）とが物理的に連結された状態を保つ事ができる。よって、接続部材５０に対する圧電振動子１１の接合強度を保つことが可能となる。

上記のように、キャスタレーション１４ｂを設けたパッケージベース１４をしようした圧電振動子１１を採用し、モールド材とシート状基板３０ａ（図２等参照）の切断と共にパッケージベース１４の外縁も切断することによれば、図１６に示すように、圧電発振器１０の側面部は、モールド部５２の側面部と、パッケージベース１４の側面部、および配線基板３０の側面部により構成されることとなる。よって、上述したように、モールド材により周囲を被覆した圧電発振器１０であっても、そのダイサイズを構成要素の１つである圧電振動子１１のダイサイズ以下とすることができる。

第１の実施形態に係る圧電発振器の構成を示す図である。 本発明に係る圧電発振器を製造する上での第１の製造工程を示す図である。 本発明に係る圧電発振器を製造する上での第２の製造工程を示す図である。 本発明に係る圧電発振器を製造する上での第３の製造工程を示す図である。 本発明に係る圧電発振器を製造する上での第４の製造工程を示す図である。 本発明に係る圧電発振器を製造する上での第５の製造工程を示す図である。 本発明に係る圧電発振器を製造する上での第６の製造工程を示す図である。 本発明に係る圧電発振器を製造する上での第７の製造工程を示す図である。 本発明に係る圧電発振器を製造する上での第８の製造工程を示す図である。 本発明に係る圧電発振器を製造する上での第９の製造工程を示す図である。 第２の実施形態に係る圧電発振器の構成を示す図である。 第３の実施形態に係る圧電発振器の構成を示す図である。 本発明に係る圧電発振器を製造する上での応用例を示す図である。 応用例を実施する場合における圧電振動子の実装用外部端子の配置形態の例を示す図である。 キャスタレーションを設けたパッケージベースと、これをモールドした圧電発振器の例を示す図である。 キャスタレーションを設けたパッケージベースを使用した圧電振動子を採用し、モールド後にパッケージベースの外縁を含めて切断を行った圧電発振器の構成を示す斜視図である。 従来の圧電発振器の構成を示す図である。 他の構成から成る従来の圧電発振器の構成を示す図である。 直近の従来技術である圧電発振器の構成を示す図である。

符号の説明

１０………圧電発振器、１１………圧電振動子、１２………パッケージ、１４………パッケージベース、１６………リッド、１８………圧電振動片、３０………配線基板、４２………ＩＣ、５０………接続部材、５２………モールド部、６０………マーキング（マーキング領域）。

Claims (10)

1. 圧電振動片と、前記圧電振動片を内部のキャビティに収容するパッケージと、前記パッケージの前記キャビティを気密に封止するリッドと、前記パッケージを構成するパッケージベースの底面に形成された外部端子と、を有する圧電振動子と、
   前記圧電振動子と重ねて配置され、前記圧電振動子に電気的に接続された回路素子と、
   一方の面に前記回路素子を搭載し、他方の面に実装用外部端子を備えた配線基板と、
   前記配線基板の一方の面に搭載された前記回路素子の周囲に配置され、前記配線基板と前記圧電振動子の前記外部端子とを電気的および機械的に接続する接続部材とを有し、
   前記接続部材は融点の異なる２種以上の部材から構成され、融点の高い部材を核として融点の低い部材を周囲に被覆し、少なくとも前記融点の低い部材を導電性部材とし、
   前記配線基板の一方の面から少なくとも前記圧電振動子の前記パッケージベースの上端面より上の高さまで形成されたモールド材からなるモールド部によって、前記配線基板の一方の面と、前記圧電振動子の前記パッケージベースと、前記パッケージベースの前記底面に形成された前記外部端子と、前記回路素子と、前記接続部材とが覆われ、
   前記リッドのマーキング領域の少なくとも一部を前記モールド部から露出させたことを特徴とする圧電デバイス。
2. 請求項１に記載の圧電デバイスであって、
   前記モールド材の側面部、前記パッケージベースの側面部、および前記配線基板の側面部のそれぞれが同一平面上に位置することで圧電デバイスの側面を構成することを特徴とする圧電デバイス。
3. 圧電振動片と、前記圧電振動片を内部のキャビティに収容するパッケージと、前記パッケージの前記キャビティを気密に封止するリッドと、前記パッケージを構成するパッケージベースの底面に形成された外部端子と、を有する圧電振動子と、
   前記圧電振動子と重ねて配置され、前記圧電振動子に電気的に接続された回路素子と、
   一方の面に前記回路素子を搭載し、他方の面に実装用外部端子を備えた配線基板と、
   前記配線基板の一方の面に搭載された前記回路素子の周囲に配置され、前記配線基板と前記圧電振動子の前記外部端子とを電気的および機械的に接続する接続部材とを有し、
   前記配線基板の一方の面から少なくとも前記圧電振動子の前記パッケージベースの上端面より上の高さまで形成されたモールド材からなるモールド部によって、前記配線基板の一方の面と、前記圧電振動子の前記パッケージベースと、前記パッケージベースの前記底面に形成された前記外部端子と、前記回路素子と、前記接続部材とが覆われ、
   前記リッドのマーキング領域の少なくとも一部を前記モールド部から露出させると共に、
   前記モールド材の側面部、前記パッケージベースの側面部、および前記配線基板の側面部のそれぞれが同一平面上に位置することで圧電デバイスの側面を構成したことを特徴とする圧電デバイス。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電デバイスであって、
   前記回路素子は、前記配線基板の一方の面に配置された実装端子に対して金属ワイヤを介して電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。
5. 圧電振動子と当該圧電振動子に接続された回路素子とを重ねて配置し、前記圧電振動子および前記回路素子をモールド材で被覆した圧電デバイスの製造方法であって、
   前記圧電振動子と前記回路素子とを前記モールド材により被覆する工程の後、前記モールド材が硬化する前に、前記圧電振動子のリッド表面に付着したモールド材を取り除く工程を有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
6. 配線基板の一方の面に接続部材を配置する工程と、
   配線基板の一方の面に回路素子を実装する工程と、
   前記接続部材を介して前記配線基板に圧電振動子を実装する工程と、
   前記配線基板の一方の面に実装した回路素子および圧電振動子をモールド材で被覆する工程と、
   前記圧電振動子のリッド表面に付着したモールド材を取り除く工程とを有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
7. 請求項６に記載の圧電デバイスの製造方法であって、
   前記モールド材は絶縁性の樹脂であり、
   前記モールド材が硬化する前に、前記リッド表面に付着したモールド材を取り除く工程を設けたことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
8. 請求項７に記載の圧電デバイスの製造方法であって、
   前記配線基板は枠内に配置されたシート状基板であり、前記回路素子および前記圧電振動子は前記シート状基板にそれぞれ複数並べて配置され、
   前記モールド材による被覆工程は前記枠内に対する流し込みにより行い、
   前記モールド材が硬化した後に前記シート状基板および前記モールド材をダイシングして個片化することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
9. 請求項７または８に記載の圧電デバイスの製造方法であって、
   前記ダイシングでは前記シート状基板およびモールド材に加え、前記圧電振動子におけるパッケージを構成するパッケージベースの外縁も切断することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
10. 請求項７ないし９のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法であって、
    前記リッド表面に付着した前記モールド材を取り除く前記工程は、掻き取りにより成すことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。

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