JP5088657B2 - 表面実装型圧電デバイスの製造方法、圧電振動子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動子、或いは圧電発振器等の圧電デバイスを構成する圧電振動素子の
周波数特性を安定化させると共に、応力歪みを解消してエージング特性を向上することが
できる表面実装型圧電デバイスの製造方法に関する。

移動体通信市場においては、各種電装部品の実装性、保守・取扱性、装置間での部品の
共通性等を考慮して、各機能毎に部品群のモジュール化を推進するメーカーが増えている
。また、モジュール化に伴って、小型化、低コスト化も強く求められている。
特に、基準発振回路、ＰＬＬ回路、及びシンセサイザー回路等、機能及びハード構成が
確立し、且つ高安定性、高性能化が要求される回路部品に関してモジュール化への傾向が
強まっている。更に、これらの部品群をモジュールとしてパッケージ化することによりシ
ールド構造を確立しやすくなるという利点がある。
複数の関連部品をモジュール化、パッケージ化することにより構築される表面実装用の
電子部品としては、例えば圧電振動子、圧電発振器、ＳＡＷデバイス等を例示することが
できるが、これらの機能を高く維持しつつ、更なる小型化を図るために、例えは図７に示
した如き二階建て構造のモジュールが採用されている。

即ち、図７（ａ）は二階建て構造型（Ｈ型）モジュールとしての表面実装型圧電デバイ
ス（水晶発振器）の従来構成を示す平面図であり、（ｂ）は縦断面略図であり、（ｃ）は
その底面図である。この水晶発振器Ａは、セラミック製の容器（絶縁容器）１０１と金属
リッド１０２からなる容器の空所（上面側凹所）１０１ａ内に設けた素子搭載用パッド１
０４上に熱硬化性のシリコーン系導電性接着剤１０４ａにより水晶振動素子１０３を接続
した水晶振動子１００と、水晶基板１０３ａの表裏両面に夫々励振電極１０３ｂを形成し
た水晶振動素子１０３と、水晶振動子１００の底面に接合されるセラミック製の容器１０
５の空所（下面側凹所）１０５ａ内の天井面に設けたＩＣ部品実装パッド１０５ｃに発振
回路、温度補償回路などを構成するＩＣ部品１０６をベアチップ実装した底部構造体（Ｉ
Ｃ部品ユニット）１０７と、空所１０５ａの天井面に設けられると共に素子搭載用パッド
１０４と導通したモニター電極１１０と、を備えている。この水晶発振器Ａをプリント基
板上に実装する際には、容器１０５の底面に設けた実装端子１０５ｂを用いた半田付けが
行われる（例えば、特許文献１）。

図８はこの水晶発振器Ａを製造する工程を示すフロー図であり、ＩＣ部品実装パッド１
０５ｃ上にＩＣ部品１０６を搭載しない状態において、上面側凹所１０１ａ内の素子搭載
用パッド１０４上に水晶振動素子１０３を導電性接着剤１０４ａにより接続する水晶振動
素子搭載工程と、導電性接着剤１０４ａを硬化させたり、水晶振動素子の応力歪みを解消
させてエージング特性を高めるために加熱処理するアニール工程と、アニール終了後にア
ニール炉内を換気する工程と、モニター電極１１０に対して夫々プローブピン１２０を接
触させて水晶振動素子１０３の特性をチェックしながら水晶振動素子に対する周波数調整
を行ってゆく水晶振動素子の周波数調整工程と、リッド１０２を用いて上面側凹所１０１
ａを封止して水晶振動子１００を完成する封止工程と、水晶振動子１００の特性を検査す
る水晶振動子検査工程と、ＩＣ部品実装パッド１０５ｃに付着した異物を洗浄液を用いて
除去するためウェット洗浄を実施するウェット洗浄工程と、ＩＣ部品実装パッド１０５ｃ
上にＩＣ部品をフリップチップ実装により搭載するＩＣ部品搭載工程と、下面側凹所内に
図示しないアンダーフィルを充填するアンダーフィル充填工程と、から構成されている。

シリコーン系導電性接着剤１０４ａから発生するアウトガス成分（添加剤、シランカッ
プリング剤、シロキサン等）は、水晶振動素子１０３に付着することにより質量変化をも
たらして周波数を変動させる原因となる。水晶振動素子の共振周波数が高いほど、周波数
の変動量が増大する。
このため、水晶振動素子を封止する前に導電性接着剤中から可能な限りアウトガス成分
を除去することが好ましい。
このため、水晶振動素子搭載工程のあとに１８０℃程度の温度にて乾燥させる乾燥工程
を実施するが、この乾燥工程だけでは導電性接着剤中に含まれるアウトガス成分を全て除
去することは困難である。また、乾燥工程中に発生したアウトガス成分が水晶振動素子に
付着、堆積してゆく。

そこで、乾燥工程において導電性接着剤中から除去し切れなかったアウトガス成分、及
び水晶振動素子に付着したアウトガス成分を除去するために、アニール工程を実施してい
る。このアニール工程では、例えばアニール炉内において２００〜３００℃の温度により
所要時間導電性接着剤及び水晶振動素子を加熱する。具体的には、２７０℃程度のピーク
温度で加熱する約２時間のピーク温度加熱処理を含めた合計４時間程度の加熱を行う。ま
た、アニール工程を実施することにより、水晶振動素子１０３に内在している応力歪みを
解消してエージング特性の安定化を図ることができる。

しかし、従来のように導電性接着剤の硬化、及びアウトガスの排出等を主目的としたア
ニール工程を一回実施するだけでは、導電性接着剤からのアウトガス成分の完全な排出、
及び水晶振動素子に付着したアウトガス成分の除去、更には水晶振動素子に内在した応力
歪みの解消は困難であった。従って、特性の安定しない発振器が製造されるケースが多々
あった。
また、水晶振動素子の周波数調整工程では励振電極１０３ｂに対して新たな金属膜を付
加する作業が行われるため、付加された金属膜に起因した新たな応力歪みが発生している
可能性があるにも拘わらず、これを解消するためのアニール工程は従来実施されていなか
った。
なお、上記問題は、水晶振動子等の圧電振動子単体の製造工程においても同様に生じる
問題である。
特開２０００−２７８０４７公報

以上のように従来の二階建て構造型（Ｈ型）モジュールとしての表面実装型圧電発振器
の製造工程においては、圧電振動素子をシリコーン系の導電性接着剤によって接続し、リ
ッドによって封止する前にアニール工程を実施しているが、このアニール工程によって導
電性接着剤中のアウトガス成分を完全に排出させることが困難であるばかりか、圧電振動
素子に内在する応力歪みを完全に解消することができなかった。このため、圧電振動素子
にアウトガス成分が付着することにより共振周波数が変動するという問題があった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、圧電振動素子をパッド上にシリコーン系の
導電性接着剤によって接続した状態で気密封止した構造を備えた圧電発振器や圧電振動子
において、導電性接着剤から発生したアウトガス成分が圧電振動素子に付着して周波数の
安定性を阻害させたり、水晶振動素子に内在する応力歪みが十分に解消されずにエージン
グ特性の不安定化を招くといった不具合を解消することができる表面実装型圧電デバイス
の製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明に係る表面実装型圧電デバイスの製造方法は、上面と
下面に夫々凹所を有し底面に実装端子を備えた容器本体と、圧電振動素子の各励振電極を
電気的に接続するために前記上面側凹所内に設けた２つの素子搭載用パッドと、該素子搭
載用パッド上に熱硬化性の導電性接着剤により接続された前記圧電振動素子と、該上面側
凹所を封止するリッドと、発振回路を構成するＩＣ部品を搭載するために下面側凹所内に
配置されたＩＣ部品実装パッドと、該ＩＣ部品実装パッド上に搭載される前記ＩＣ部品と
、記各実装端子と素子搭載用パッドとＩＣ部品実装パッドとの間に所定の配線を施すため
の配線パターンと、前記各素子搭載用パッドと夫々接続されたモニター電極と、を備えた
表面実装型圧電デバイスの製造方法であって、前記ＩＣ部品実装パッド上に前記ＩＣ部品
を搭載しない状態において、前記素子搭載用パッド上に前記圧電振動素子を前記導電性接
着剤により接続する圧電振動子搭載工程と、前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子を
アニール炉内で加熱処理する第１アニール工程と、前記アニール炉内を換気する換気工程
と、前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子をアニール炉内で加熱処理する第２アニー
ル工程と、前記モニター電極を用いて前記圧電振動素子の周波数特性を測定しつつ行う周
波数調整工程と、前記リッドを用いて前記上面側凹所を封止して圧電振動子を形成する封
止工程と、前記圧電振動子の特性を検査する圧電振動子検査工程と、前記ＩＣ部品実装パ
ッド上に前記ＩＣ部品を搭載するＩＣ部品搭載工程と、前記下面側凹所内にアンダーフィ
ルを充填するアンダーフィル充填工程と、を備えたことを特徴とする。

従来の製造工程においては、アニール工程は一度しか行われていなかったが、アニール
回数が少ない場合には、導電性接着剤からのアウトガスの排出不良、振動素子に付着した
アウトガス成分の除去不良、更には振動素子の応力歪みの解消が不十分となる。そこで、
本発明ではアニール回数を増大することにより、周波数安定性、エージング特性を高める
ことが可能とした。個々のアニール工程における加熱処理に要する時間を長くするのでは
なく、アニール処理回数を増やすと共に、ニール炉内に充満しているアウトガス成分を除
去する回数を増やすことによりで、結果として各種特性の向上を達成することが可能とな
る。

また、本発明は、上面に圧電振動素子の各励振電極を電気的に接続するための２つの素
子搭載用パッドを有すると共に、下面側凹所内に発振回路を構成するＩＣ部品を搭載する
ためのＩＣ部品実装パッドを有し且つ底面に実装端子を備えた絶縁基板と、前記素子搭載
用パッド上に熱硬化性の導電性接着剤により接続された前記圧電振動素子と、前記圧電振
動素子を含む前記絶縁基板の上部空間を封止するキャップと、該ＩＣ部品実装パッド上に
搭載される前記ＩＣ部品と、記各実装端子と素子搭載用パッドとＩＣ部品実装パッドとの
間に所定の配線を施すための配線パターンと、前記各素子搭載用パッドと夫々接続された
モニター電極と、を備えた表面実装型圧電デバイスの製造方法であって、前記ＩＣ部品実
装パッド上に前記ＩＣ部品を搭載しない状態において、前記素子搭載用パッド上に前記圧
電振動素子を前記導電性接着剤により接続する圧電振動素子搭載工程と、前記導電性接着
剤、及び前記圧電振動素子をアニール炉内で加熱処理する第１アニール工程と、前記アニ
ール炉内を換気する換気工程と、前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子をアニール炉
内で加熱処理する第２アニール工程と、前記モニター電極を用いて前記圧電振動素子の周
波数特性を測定しつつ行う周波数調整工程と、前記キャップを用いて前記絶縁基板の上部
空間を封止して圧電振動子を形成する封止工程と、前記圧電振動子の特性を検査する圧電
振動子検査工程と、前記ＩＣ部品実装パッド上に前記ＩＣ部品を搭載するＩＣ部品搭載工
程と、前記下面側凹所内にアンダーフィルを充填するアンダーフィル充填工程と、を備え
たことを特徴とする。
この発明は、上面側凹所を有しない絶縁基板を利用した圧電発振器に本発明方法を適用
した構成を示している。

また、本発明は、前記周波数調整工程の後に、前記圧電振動素子をアニール炉内で加熱
する第３アニール工程を実施することを特徴とする。
本発明の特徴はアニール工程数を２回以上としたものであり、３回目のアニールを実施
することにより、更に圧電デバイスの諸特性を向上することができる。

また、本発明は、前記各アニール工程のうちの少なくとも一工程を真空雰囲気中で行う
真空アニールとしたことを特徴とする。
真空アニールを行うことにより空気中の酸素が振動素子を酸化させることによるエージ
ング特性の不安定化という問題を解消できる。

また、本発明は、前記圧電振動子検査工程の後に前記ＩＣ部品実装パッドに付着した異
物を除去するためのドライ洗浄工程を実施し、該ドライ洗浄工程ではプラズマ洗浄、或い
はエキシマ洗浄を実施することを特徴とする。
下面側凹所内にＩＣ実装パッドを備えている場合には、アウトガス成分がＩＣ実装パッ
ドに付着してＩＣ部品の実装を妨げる要因となる。本発明では、ドライ洗浄工程を実施す
ることによりこのような不具合を解消する。

また、本発明は、上面に凹所を有し、底面に実装端子を備えた容器本体と、圧電振動素
子の各励振電極を電気的に接続するために前記凹所内に設けた２つの素子搭載用パッドと
、該素子搭載用パッド上に熱硬化性の導電性接着剤により接続された前記圧電振動素子と
、該凹所を封止するリッドと、前記各素子搭載用パッドと夫々接続されたモニター電極と
、を備えた圧電振動子の製造方法であって、前記素子搭載用パッド上に前記圧電振動素子
を前記導電性接着剤により接続する圧電振動子搭載工程と、前記導電性接着剤、及び前記
圧電振動素子をアニール炉内で加熱処理する第１アニール工程と、前記アニール炉内を換
気する換気工程と、前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子をアニール炉内で加熱処理
する第２アニール工程と、前記モニター電極を用いて前記圧電振動素子の周波数特性を測
定しつつ行う周波数調整工程と、前記リッドを用いて前記凹所を封止して圧電振動子を形
成する封止工程と、前記圧電振動子の特性を検査する圧電振動子検査工程と、を備えたこ
とを特徴とする。
本発明は圧電振動子の製造工程にも適用することができる。

また、本発明に係る表面実装型圧電デバイスの製造方法は、上面に圧電振動素子の各励
振電極を電気的に接続するための２つの素子搭載用パッドを有すると共に、下面に実装端
子を備えた絶縁基板と、前記素子搭載用パッド上に熱硬化性の導電性接着剤により接続さ
れた前記圧電振動素子と、前記圧電振動素子を含む前記絶縁基板の上部空間を封止するキ
ャップと、前記各素子搭載用パッドと夫々接続されたモニター電極と、を備えた圧電振動
子の製造方法であって、前記素子搭載用パッド上に前記圧電振動素子を前記導電性接着剤
により接続する圧電振動素子搭載工程と、前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子をア
ニール炉内で加熱処理する第１アニール工程と、前記アニール炉内を換気する換気工程と
、前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子をアニール炉内で加熱処理する第２アニール
工程と、前記モニター電極を用いた前記圧電振動素子の周波数調整工程と、前記キャップ
を用いて前記絶縁基板の上部空間を封止して圧電振動子を形成する封止工程と、前記圧電
振動子の特性を検査する圧電振動子検査工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明の製造方法は上面に凹所を有しないタイプの圧電振動子にも適用することができ
る。

また、本発明は、前記周波数調整工程の後に、前記圧電振動素子をアニール炉内で加熱
処理する第３アニール工程を実施することを特徴とする。
本発明の特徴はアニール工程数を２回以上としたものであり、３回目のアニールを実施
することにより、更に圧電デバイスの諸特性を向上することができる。

また、本発明は、前記各アニール工程のうちの少なくとも一工程を真空雰囲気中で行う
真空アニールとしたことを特徴とする。
真空アニールを行うことにより空気中の酸素が振動素子を酸化させることによるエージ
ング特性の不安定化という問題を解消できる。

以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る表面実装型圧電デバイスの一例としての水晶発振器の
製造方法を説明するためのフローチャートであり、図２は表面実装型圧電デバイスの一例
としての水晶発振器の構成を示す縦断面図である。
図２に示す表面実装型水晶発振器Ａは、セラミック製の容器１と金属リッド２からなる
パッケージの上面側凹所１ａ内に設けた素子搭載用パッド４上に熱硬化性のシリコーン系
導電性接着剤４ａにより水晶振動素子３を接続した構成を備えた水晶振動子（圧電振動子
）０と、水晶基板３ａの表裏両面に夫々励振電極３ｂを形成した水晶振動素子（圧電振動
素子）３と、水晶振動子０の底面に接合される容器５の下面側凹所５ａの内部適所（この
例では天井面）に設けたＩＣ部品実装パッド５ｃに発振回路、温度補償回路などを構成す
るＩＣ部品６をベアチップ実装した底部構造体（ＩＣ部品ユニット）７と、下面側凹所５
ａの天井面、その他の適所に設けられると共に素子搭載用パッド４と導通したモニター電
極１０と、下面側凹所５ａ内に充填されたアンダーフィル１２と、を備えている。この水
晶発振器Ａをプリント基板上に実装する際には、容器５の底面に設けた実装端子５ｂを用
いた半田付けが行われる。各実装端子５ｂと素子搭載用パッド４とＩＣ部品実装パッド５
ｃとの間は配線パターン１１により電気的に接続されている。
容器１と容器５は、容器本体を構成している。

上記の如き構成を備えた表面実装型水晶発振器Ａの製造方法を図１のフローに基づいて
説明する。
なお、以下の製造工程をバッチ処理で実施する場合には複数の容器本体をシート状に連
結した容器本体母材を用いて各工程が実施される。
ステップ１の水晶振動素子搭載工程では、ＩＣ部品実装パッド５ｃ上にＩＣ部品６を搭
載しない状態において、上面側凹所１ａ内に水晶振動素子３を導電性接着剤４ａにより接
続する作業を行う。
その後、１８０℃程度の温度雰囲気中で導電性接着剤４ａを所要時間乾燥させることに
より、導電性接着剤中に含まれる溶剤をできるだけ気化させる。この溶剤中にはシロキサ
ン等の接続阻害物質（有機物）が含まれているため、次工程に移行する前段階でできるだ
け除去しておくことが好ましい。

ステップ２の第１アニール工程では、真空雰囲気に保たれた図示しないアニール炉内で
導電性接着剤４ａを硬化させるために２００〜３００℃程度（通常は２７０℃）のピーク
加熱温度により所要時間アニールする作業を実施する。具体的には、ピーク加熱温度での
約２時間の加熱を含んだ合計約４時間の加熱工程を行う。この際、炉内には導電性接着剤
４ａから発生したアウトガス成分（添加剤、シロキサンガス、シランカップリング剤等）
の有機物が充満し、水晶振動素子３に付着して質量変化をもたらすとともに、下面側凹所
５ａ内のＩＣ部品実装パッド５ｃに有機物が付着する。この有機物は、ＩＣ部品実装パッ
ド５ｃとＩＣ部品の電極との間のバンプ接続を阻害する物質となる。なお、アニール工程
により水晶振動素子３の応力歪みを除去してエージング特性を安定させることができる。
なお、一般にアニールを実施する場合、アニール対象物を気体中に配置した方が、ヒー
タからの熱が気体を介して被加熱物に伝達されるので加熱効率を高く設定することができ
るが、水晶振動素子の場合は気体中で加熱すると、励振電極面が空気中の酸素により酸化
し、経時的にエージング特性が悪化する原因となる。そこで、アニールを真空アニールと
することにより、エージング特性の悪化を防止しつつ異物除去を実現することができる。

ステップ３では、第１アニール終了後に所定温度まで水晶振動素子を冷却した後で、ア
ニール炉を開放して換気する。
ステップ４の第２アニール工程では、第１アニール工程と同等の温度条件、時間条件に
て、水晶振動素子３を搭載した容器本体をアニール炉内に配置して加熱処理を行う。この
第２アニール工程によって、第１アニール工程によっては十分に除去できなかった導電性
接着剤中のアウトガス成分の排出と、水晶振動素子上に付着したアウトガス成分の除去を
行うと共に、第１アニール工程では完全に解消されなかった応力歪みを解消することがで
きる。

ステップ５ではモニター電極（モニター端子）１０に対して図示しない測定装置のプロ
ーブを当接させることにより圧電振動素子の周波数調整が行われる。周波数調整作業にお
いては、ＩＣ部品搭載前に２本のプローブを各モニター電極１０に当接させて通電するこ
とにより水晶振動素子を励振させて出力される周波数を確認し、狙いの周波数と実際の周
波数との間に誤差がある場合には水晶振動素子上の励振電極膜厚を増減させる等の手法に
よって調整する。
ステップ６の第３アニール工程では、２００〜３００℃程度（通常は２７０℃）のピー
ク加熱温度での４５分間の加熱を含んだアニールを行う。この第３アニール工程によって
、第１、第２アニール工程によっては十分に除去できなかった導電性接着剤中のアウトガ
ス成分の排出と、水晶振動素子上に付着したアウトガス成分の除去を行うと共に、第１ア
ニール工程では完全に解消されなかった応力歪みを解消することができる。更に、先行す
る周波数調整工程において励振電極膜上に新たに金属膜を付加することによって新たに加
わった応力歪みを解消することができる。
なお、本発明者による研究によって、個々のアニール工程中における加熱処理時間を長
期化するよりは、アニール炉内での加熱処理と、アニール炉からの取出し（或いは換気）
を複数回繰り返すことにより、周波数特性の安定化、及びエージング特性の安定化がより
一層高まることが判明した。
なお、第３アニール工程は必須ではなく、第１、第２アニール工程のみであってもよい
。

ステップ７ではアニール炉から取り出した発振器の上面側凹所１ａをリッド２を用いて
封止する工程が行われる。
ステップ８では水晶振動子の特性を検査する水晶振動子検査工程を行う。この工程では
モニター電極１０にプローブを当接させて、ＤＬＤ特性やリーク試験等、水晶振動子とし
ての諸特性を測定する試験を実施する。
次いで、ステップ９のドライ洗浄工程では、電極プラズマ洗浄、或いはエキシマ光を使
用した洗浄を実施することにより、ＩＣ部品実装パッド５ｃに付着したアウトガス成分（
シロキサンガス成分等）、その他の接続阻害物質を除去するため電極プラズマ洗浄を実施
する。即ち、ＩＣ部品実装パッド５ｃはタングステンから成る基材面にニッケルメッキ膜
、金メッキ膜を順次積層した構成を備えており、金メッキ膜表面にシロキサン分子が付着
するとＩＣ部品６側の端子との間をフリップチップ接続した際に接続不良、或いは接続不
能となるが、ドライ洗浄工程を実施することにより付着物を除去することができる。

また、各アニール工程において加熱処理することによりＩＣ部品実装パッド５ｃのニッ
ケルメッキ膜の一部が金メッキ膜の表面に析出して染み出し、水酸化ニッケル膜に変化す
る。この水酸化ニッケル膜は、導体バンプによる接合を阻害して接触不良、接続不能をも
たらす。接触不良の状態が出現すると、下面側凹所内にアンダーフィルを充填した際の熱
膨張や、その他の取扱時に加わる衝撃等によりフリップチップ接続部が剥離し易くなる。
この水酸化ニッケル膜は、電極プラズマ洗浄、或いはエキシマ洗浄を実施することにより
除去することができる。
ＩＣ部品実装パッド５ｃ表面から主として有機物を除去する場合にはＤＰ（ダイレクト
プラズマ）方式のプラズマ洗浄を利用してＯ₂プラズマによる異物の除去を行うが、ＩＣ
部品実装パッド５ｃ表面から有機物、及び無機物を除去する場合にはＲＩＥ（リアクティ
ブイオンエッチング）方式のプラズマ洗浄によりアルゴンプラズマによる異物の除去を行
う。
なお、ドライ洗浄工程は必須ではなく、必要に応じて実施すれば足りる。
続くステップ１０では、ＩＣ部品実装パッド５ｃ上にＩＣ部品６を搭載するＩＣ部品搭
載工程を行い、ステップ１１では下面側凹所５ａ内にアンダーフィル１２を充填するアン
ダーフィル充填工程を行い、ステップ１２では図示しないＩＣモニター電極からＩＣ部品
内の制御回路にデータを入力することにより水晶発振器の周波数を調整する工程を行って
発振器を完成する。

なお、上記実施形態では上下面に夫々凹所を備えたＨ型発振器について説明したが、本
発明方法は一つの容器本体の異なった部位に圧電振動素子とＩＣ部品を搭載するための構
成を備えた発振器一般に適用することができる。
例えば、図３に示した表面実装型水晶発振器Ａは、上面に圧電振動素子３の各励振電極
３ｂを電気的に接続するための２つの素子搭載用パッド４を有すると共に、下面側凹所２
０ａ内に発振回路を構成するＩＣ部品６を搭載するためのＩＣ部品実装パッド２０ｃを有
し、且つ底面に実装端子２０ｂを備えた絶縁基板２０と、素子搭載用パッド４上に熱硬化
性の導電性接着剤４ａにより接続された圧電振動素子３と、圧電振動素子を含む絶縁基板
２０の上部空間を封止するキャップ２５と、ＩＣ部品実装パッド２０ｃ上に搭載されるＩ
Ｃ部品６と、各実装端子２０ｂと素子搭載用パッド４とＩＣ部品実装パッド２０ｃとの間
に所定の配線を施すための配線パターン１１と、各素子搭載用パッド４と夫々接続された
モニター電極１０と、アンダーフィル１２と、を備えている。
このような構成を備えた水晶発振器Ａの製造工程においても導電性接着剤４ａから気化
する有機物がＩＣ部品実装パッド２０ｃに付着してＩＣ部品との間のバンプ接続を阻害す
る要因となるため、図１中のステップ８のプラズマ洗浄によるドライ洗浄工程を実施する
ことにより阻害物質を除去することが可能となる。

次に、上記各実施形態においては本発明による圧電デバイスの製造方法を圧電発振器に
適用した例を説明したが、上記の製造方法における第２アニール工程、第３アニール工程
は、何れも圧電振動素子、及び導電性接着剤に対する熱処理を主眼としているため、圧電
振動子単体の製造工程にも適用することが可能である。
即ち、図４は図２に示した水晶発振器Ａを構成する水晶振動子０と同タイプの水晶振動
子単体の構成を示す縦断面図である。
圧電デバイスとしての水晶振動子０は、セラミック製の容器１と金属リッド２からなる
パッケージの上面側凹所１ａ内に設けた素子搭載用パッド４上に熱硬化性のシリコーン系
導電性接着剤４ａにより水晶振動素子３を接続した構成を備え、パッケージ底面には実装
端子３０が形成されている。水晶振動素子３の励振電極３ｂと配線パターン３１を介して
導通した実装端子３０は水晶振動素子３の周波数を測定する際に使用するモニター電極を
兼ねる。

上記の如き構成を備えた表面実装型水晶振動子０の製造方法を図５のフローに基づいて
説明する。
なお、以下の製造工程をバッチ処理で実施する場合には複数のパッケージをシート状に
連結したパッケージ母材を用いて各工程が実施される。
また、以下の各製造工程のうちのステップ１乃至８までは図１のフローチャートの説明
と同等であるため簡単に説明する。

ステップ１の水晶振動素子搭載工程では、ＩＣ部品実装パッド５ｃ上にＩＣ部品６を搭
載しない状態において、上面側凹所１ａ内に水晶振動素子３を導電性接着剤４ａにより接
続する作業を行う。
その後、１８０℃程度の温度雰囲気中で導電性接着剤４ａを所要時間乾燥させる。
ステップ２の第１アニール工程では、真空雰囲気に保たれた図示しないアニール炉内で
導電性接着剤４ａを硬化させるために２００〜３００℃程度（通常は２７０℃）のピーク
加熱温度により所要時間アニールする作業を実施する。水晶振動素子の酸化によるエージ
ング特性の悪化を防止するためには真空雰囲気中で加熱処理する真空アニールを実施する
ことが好ましい。

ステップ３では、第１アニール終了後に所定温度まで水晶振動素子を冷却した後で、ア
ニール炉を開放して換気する。
ステップ４の第２アニール工程では、任意の加熱処理条件、例えば第１アニール工程と
同等の温度条件、時間条件にて、水晶振動素子３を搭載した容器本体をアニール炉内に配
置して加熱処理を行う。
ステップ５ではモニター電極（モニター端子）１０に対して図示しない測定装置のプロ
ーブを当接させることにより圧電振動素子の周波数調整が行われる。
ステップ６の第３アニール工程では、任意の加熱処理条件、例えば２００〜３００℃程
度（通常は２７０℃）のピーク加熱温度での４５分間の加熱を含んだアニールを行う。
なお、各アニール工程におけるアニール時間を長期化するよりは、アニール炉内でのア
ニールと、アニール炉からの取出し（或いは換気）を複数回繰り返すことにより、周波数
特性の安定化、及びエージング特性の安定化を図ることができる。
なお、第３アニール工程は必須ではなく、第１、第２アニール工程のみであってもよい
。

ステップ７ではアニール炉から取り出した発振器の上面側凹所１ａをリッド２を用いて
封止する工程が行われる。
ステップ８では水晶振動子の特性を検査する水晶振動子検査工程を行う。この工程では
モニター電極１０にプローブを当接させて、ＤＬＤ特性やリーク試験等、水晶振動子とし
ての諸特性を測定する試験を実施し、完成する。

なお、上記実施形態では上面に凹所を備えた容器を備えた水晶振動子について説明した
が、本発明方法は例えば、図６に示した如き他のタイプの水晶振動子にも適用することが
できる。
即ち、この水晶振動子０は、フラットな上面に圧電振動素子３の各励振電極３ｂを電気
的に接続するための２つの素子搭載用パッド４を有すると共に底面に実装端子３０を備え
た絶縁基板２０と、素子搭載用パッド４上に熱硬化性の導電性接着剤４ａにより接続され
た圧電振動素子３と、圧電振動素子を含む絶縁基板２０の上部空間を封止するキャップ２
５と、を備えている。水晶振動素子３の励振電極３ｂと配線パターン３１を介して導通し
た実装端子３０は水晶振動素子３の周波数を測定する際に使用するモニター電極を兼ねる
。
このタイプの水晶振動子の製造工程は図５に示したフローに準じるため、詳細な説明は
行わない。
以上では、水晶振動素子を備えた圧電デバイスの製造方法について説明してきたが、本
発明は水晶以外の圧電材料から成る圧電振動素子を用いた圧電デバイスについても適用す
ることができる。

本発明の一実施形態に係る表面実装型圧電デバイスの一例としての水晶発振器の製造方法を説明するためのフローチャートである。 表面実装型圧電デバイスの一例としての水晶発振器の構成を示す縦断面図である。 本発明方法を適用可能な表面実装型水晶発振器の構成を示す縦断面図である。 本発明方法を適用可能な表面実装型水晶振動子の構成を示す縦断面図である。 本発明方法を適用可能な表面実装型水晶振動子の製造方法を示すフローチャートである。 本発明方法を適用可能な他の表面実装型水晶振動子の構成を示す縦断面図である。 （ａ）は二階建て構造型（Ｈ型）モジュールとしての表面実装型圧電デバイス（水晶発振器）の従来構成を示す平面図、（ｂ）は縦断面略図、（ｃ）はその底面図である。 図７の発振器を製造する手順を示すフローチャートである。

符号の説明

０…水晶振動子、１…容器、１ａ…上面側凹所、２…金属リッド、３…水晶振動素子、
３ａ…水晶基板、３ｂ…励振電極、４…素子搭載用パッド、４ａ…導電性接着剤、５…容
器、５ａ…下面側凹所、５ｂ…実装端子、５ｃ…ＩＣ部品実装パッド、６…ＩＣ部品、１
０…モニター電極、１１…配線パターン、１２…アンダーフィル、２０…絶縁基板、２０
ａ…下面側凹所、２０ｂ…実装端子、２０ｃ…ＩＣ部品実装パッド、２５…キャップ、３
０…実装端子、３１…配線パターン。

Claims (9)

1. 上面と下面に夫々凹所を有し底面に実装端子を備えている容器本体と、圧電振動素子の励振電極を接続するために前記上面側凹所内に設けられている素子搭載用パッドと、該素子搭載用パッド上に接続されている前記圧電振動素子と、前記上面側凹所を封止しているリッドと、発振回路を構成しているＩＣ部品を搭載するために前記下面側凹所内に配置されているＩＣ部品実装パッドと、該ＩＣ部品実装パッド上に搭載されている前記ＩＣ部品と、前記素子搭載用パッドと接続されているモニター電極と、を備えている表面実装型圧電デバイスの製造方法であって、
   前記ＩＣ部品実装パッド上に前記ＩＣ部品を搭載しない状態において、前記素子搭載用パッド上に導電性接着剤を配置し、該導電性接着剤上に前記圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載工程と、
   前記導電性接着剤を加熱し乾燥させる乾燥工程と、
   前記乾燥工程後、乾燥した前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子をアニール炉内で加熱処理する第１アニール工程と、
   前記第１アニール工程後、前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子の温度を所定温度まで下げる工程と、
   前記導電性接着剤及び前記圧電振動素子の温度を所定温度まで下げる工程後、前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子を換気されているアニール炉内で加熱処理する第２アニール工程と、
   前記第２アニール工程後、前記モニター電極を用いて前記圧電振動素子の周波数特性を測定する工程と前記圧電振動素子の周波数を調整する工程とを含む周波数調整工程と、
   前記リッドにより前記上面側凹所を封止して圧電振動子を形成する封止工程と、
   前記ＩＣ部品実装パッド上に前記ＩＣ部品を搭載するＩＣ部品搭載工程と、
   を含むことを特徴とする表面実装型圧電デバイスの製造方法。
2. 上面に圧電振動素子の励振電極を接続するための素子搭載用パッドを有していると共に、下面に凹所を備え、該凹所内に発振回路を構成しているＩＣ部品を搭載するためのＩＣ部品実装パッドを有し且つ底面に実装端子を備えている絶縁基板と、前記素子搭載用パッド上に接続されている前記圧電振動素子と、前記圧電振動素子を含む前記絶縁基板の前記上面側を封止しているキャップと、前記ＩＣ部品実装パッド上に搭載されている前記ＩＣ部品と、前記素子搭載用パッドと接続されているモニター電極と、を備えている表面実装型圧電デバイスの製造方法であって、
   前記ＩＣ部品実装パッド上に前記ＩＣ部品を搭載しない状態において、前記素子搭載用パッド上に導電性接着剤を配置し、該導電性接着剤上に前記圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載工程と、
   前記導電性接着剤を加熱し乾燥させる乾燥工程と、
   前記乾燥工程後、乾燥した前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子をアニール炉内で加熱処理する第１アニール工程と、
   前記第１アニール工程後、前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子の温度を所定温度まで下げる工程と、
   前記導電性接着剤及び前記圧電振動素子の温度を所定温度まで下げる工程後、前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子を換気されているアニール炉内で加熱処理する第２アニール工程と、
   前記第２アニール工程後、前記モニター電極を用いて前記圧電振動素子の周波数特性を測定する工程と前記圧電振動素子の周波数を調整する工程とを含む周波数調整工程と、
   前記キャップにより前記絶縁基板の前記上面側を封止して圧電振動子を形成する封止工程と、
   前記ＩＣ部品実装パッド上に前記ＩＣ部品を搭載するＩＣ部品搭載工程と、
   を含むことを特徴とする表面実装型圧電デバイスの製造方法。
3. 前記周波数調整工程の後に、前記圧電振動素子をアニール炉内で加熱する第３アニール工程を実施することを特徴とする請求項１又は２の表面実装型圧電デバイスの製造方法。
4. 前記各アニール工程のうちの少なくとも一工程を真空雰囲気中で行う真空アニールとしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項の表面実装型圧電デバイスの製造方法。
5. 前記封止工程の後に、前記圧電振動子の特性を検査する圧電振動子検査工程を含み、前記圧電振動子検査工程の後に前記ＩＣ部品実装パッドに付着した異物を除去するためのドライ洗浄工程を実施し、該ドライ洗浄工程ではプラズマ洗浄、或いはエキシマ洗浄を実施することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項の表面実装型圧電デバイスの製造方法。
6. 上面に凹所を有し、底面に実装端子を備えている容器本体と、圧電振動素子の励振電極を接続するために前記凹所内に設けられている素子搭載用パッドと、該素子搭載用パッド上に接続されている前記圧電振動素子と、前記凹所を封止しているリッドと、前記素子搭載用パッドと接続されているモニター電極と、を備えている圧電振動子の製造方法であって、
   前記素子搭載用パッド上に導電性接着剤を配置し、該導電性接着剤上に前記圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載工程と、
   前記導電性接着剤を加熱し乾燥させる乾燥工程と、
   前記乾燥工程後、乾燥した前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子をアニール炉内で加熱処理する第１アニール工程と、
   前記第１アニール工程後、前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子の温度を所定温度まで下げる工程と、
   前記導電性接着剤及び前記圧電振動素子の温度を所定温度まで下げる工程後、前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子を換気されているアニール炉内で加熱処理する第２アニール工程と、
   第２アニール工程後、前記モニター電極を用いて前記圧電振動素子の周波数特性を測定する工程と前記圧電振動素子の周波数を調整する工程とを含む周波数調整工程と、
   前記リッドにより前記凹所を封止して圧電振動子を形成する封止工程と、
   を含むことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
7. 上面に圧電振動素子の励振電極を接続するための素子搭載用パッドを有していると共に、下面に実装端子を備えている絶縁基板と、前記素子搭載用パッド上に接続されている前記圧電振動素子と、前記圧電振動素子を含む前記絶縁基板の前記上面側を封止しているキャップと、前記素子搭載用パッドと接続されているモニター電極と、を備えている圧電振動子の製造方法であって、
   前記素子搭載用パッド上に導電性接着剤を配置し、該導電性接着剤上に前記圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載工程と、
   前記導電性接着剤を加熱し乾燥させる乾燥工程と、
   前記乾燥工程後、乾燥した前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子をアニール炉内で加熱処理する第１アニール工程と、
   前記第１アニール工程後、前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子の温度を所定温度まで下げる工程と、
   前記導電性接着剤及び前記圧電振動素子の温度を所定温度まで下げる工程後、前記導電性接着剤、及び前記圧電振動素子を換気されているアニール炉内で加熱処理する第２アニール工程と、
   前記第２アニール工程後、前記モニター電極を用いて前記圧電振動素子の周波数特性を測定する工程と前記圧電振動素子の周波数を調整する工程とを含む周波数調整工程と、
   前記キャップにより前記絶縁基板の前記上面側を封止して圧電振動子を形成する封止工程と、
   を含むことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
8. 前記周波数調整工程の後に、前記圧電振動素子をアニール炉内で加熱処理する第３アニール工程を実施することを特徴とする請求項６又は７の圧電振動子の製造方法。
9. 前記各アニール工程のうちの少なくとも一工程を真空雰囲気中で行う真空アニールとしたことを特徴とする請求項６乃至８の何れか一項の圧電振動子の製造方法。

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