JP5093922B2 - 圧電デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は圧電デバイスの製造方法に関する。

最近の電子機器の多くは、その制御部にマイクロコントローラなどを有しており、その基準クロックを発生させるため、圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが必須の電子部品となっている。

電子機器の中でも特に携帯電話機は、小型化、高機能化のため電子回路基板の高密度実装が必要であるため、それに利用される圧電デバイス等の電子部品も絶え間ない小型化が要求されている。

例えば、圧電発振器は、圧電振動片と発振回路をセラミック製などのパッケージに収容し、金属あるいはガラスなどの蓋で気密封止した構造のものが一般的である。そのため、発振回路の小型化の限界、それを収納するパッケージ強度の確保などの制限により、現在の一般的な構成による小型化が限界に来つつある。

前述ような状況に鑑み、小型且つ低背化を実現する圧電振動子とその製造方法が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された発明は、ウェハ状基板に複数の圧電素子を実装し、各圧電素子に対応して凹部が形成されたウェハ状蓋基板を前記基板に接合した後、個片化して小型の圧電振動子を得るというものである。

図４は、従来の圧電振動子の製造工程を示す断面図である。まず、複数個の圧電素子１１が、基板ウェハ１２の一主面上に設けられた実装パターン１３上に実装される。実装パターン１３はスルーホール等からなる引き回しパターン（不図示）を介して外部実装パターン１４と電気的に接続されている。（図４（ａ））

圧電素子１１の実装後、複数個の凹部１５が形成された蓋ウェハ１６を準備し、前記圧電素子１１を前記凹部１５内に収納するようにして基板ウェハ１２と接合する。接合手段としては、接合面に施した金属膜を介して行う金属溶融接合や、基板ウェハと蓋ウェハを同一材料とし、各々の接合面を平坦化処理して行う直接接合等が用いられる。（図４（ｂ））

基板ウェハ１２と蓋ウェハ１６の接合後、所定の位置（図４（ｂ）中の切断ライン）でダイシングして個々に分割して圧電振動子１７が完成する。（図４（ｃ））

特開２００６−３３９８９６号公報

しかしながら、前述の従来の製造方法によってチップ化された圧電デバイス、特にシリコン材をパッケージとして構成された圧電デバイスは、外部応力に対し脆く、落下等によって加わる衝撃や外部基板への実装作業の際にパッケージ外周部のチッピングや欠け等が生じやすいものとなる。よって耐衝撃性に弱いという問題があり、製品としての信頼性の低下は否めない。

上記問題点に鑑み、本発明は、チッピングや欠け等を防止した構造を容易に得られる圧電デバイスの製造方法を提供しようとするものである。

複数の圧電素子を実装する実装基板と、該実装基板に接合され、前記複数の圧電素子各々を個別の空間内に収容封止する蓋基板とを有し、前記実装基板と前記蓋基板が接合された後、前記圧電素子毎に分割して個々の圧電デバイスを得る圧電デバイスの製造方法であって、
少なくとも、
前記実装基板に圧電素子を実装する圧電素子実装工程と、
前記実装基板に前記蓋基板を前記圧電素子各々を個別の空間内に収容封止するようにして接合する基板接合工程と、
前記実装基板及び前記蓋基板の表面上に、前記圧電素子毎に個片化するための分割溝を形成する分割溝形成工程と、
前記実装基板及び前記蓋基板の前記分割溝内を含む表面上に保護材を被覆する工程と、
前記分割溝を分断ラインとして分割して個片化する分割個片化工程と、
を備える圧電デバイスの製造方法とする。

複数の圧電素子を実装する実装基板と、該実装基板に接合され、前記複数の圧電素子各々を個別の空間内に収容封止する蓋基板とを有し、前記実装基板と前記蓋基板が接合された後、前記圧電素子毎に分割して個々の圧電デバイスを得る圧電デバイスの製造方法であって、
少なくとも、
前記実装基板に圧電素子を実装する圧電素子実装工程と、
前記実装基板に前記蓋基板を前記圧電素子各々を個別の空間内に収容封止するようにして接合する基板接合工程と、
前記接合された基板の一表面をダイシング用シートに対向させて貼付する基板貼付工程と、
前記接合された基板を個々の圧電デバイスに分割するためのダイシング予定ライン上に断面略Ｖ字状の分割溝を形成する分割溝形成工程と、
前記断面略Ｖ字状の分割溝底部に沿って前記接合された基板の内部に集光点を合わせてレーザーを照射して切断起点領域を形成するレーザー照射工程と、
前記接合された基板の表面上に保護材を被覆する保護材被覆工程と、
前記ダイシング用シートを伸張させることにより、前記切断起点領域を起点として前記接合された基板を個々の圧電デバイスに分割して隣接する圧電デバイス間に隙間を形成する分割工程と、
前記保護材の一部を、前記分割工程によって露出する圧電デバイスの側面部に沿って流下させ前記側面部に保護材を被覆する保護材被覆工程と、
前記保護材を被覆した圧電デバイスをダイシング用シートから取り外す工程と、
を備える圧電デバイスの製造方法とする。

本発明によれば、パッケージ外周面に保護材を被覆した圧電デバイスを、工数やコストをかけることなく製作することができ、チッピングや欠け等を防止した構造の圧電デバイスが容易に得られる。

前記実装基板に圧電素子を実装する圧電素子実装工程と、前記実装基板に前記蓋基板を前記圧電素子各々を個別の空間内に収容封止するようにして接合する基板接合工程と、前記実装基板及び前記蓋基板の表面上に、前記圧電素子毎に個片化するための分割溝を形成する分割溝形成工程と、前記実装基板及び前記蓋基板の前記分割溝内を含む表面上に保護材を被覆する工程と、前記分割溝を分断ラインとして分割して個片化する分割個片化工程と、を備える圧電デバイスの製造方法とし、あらかじめ保護材被覆を行った後、個々に分割してチッピングや欠け等を防止した構造の圧電デバイスを得る。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は一実施例の圧電デバイスの製造工程を示す図で、（ａ）は実装基板と蓋基板が接合される前の状態を示し、（ｂ）は実装基板と蓋基板が接合された状態を示し、（ｃ）は、圧電素子ごとに分割した状態を示している。図２は一実施例の圧電デバイスの製造方法に係わる蓋基板の一部上面図である。

１は実装基板で、２は蓋基板である。実装基板１には複数の凹部１ａがマトリクス状に設けられており、圧電素子３を個々に収容配置するための領域となっている。圧電素子３は、その表裏面に励振電極（不図示）とこれに繋がる外部接続用の接続電極（不図示）が形成されている。これらの電極は金属蒸着等の手段によって形成される。前記圧電素子３を実装基板１に実装後、蓋基板２を接合し圧電素子３を凹部１ａ内に気密に封止する。最後に圧電素子３毎に分割して個々の圧電デバイスが完成する。製造工程の大まかな流れは従来技術と同様であるが、さらに本実施例の製造工程に沿って詳細に説明する。

まず、実装基板１及び蓋基板２を準備し、前記両基板に各々の接合面とは反対側の面に分割溝１ｂ、２ａを形成する。図２に示すごとく、分割溝２ａは個片化する際の分割ライン上に延在して設けられる。また、分割溝１ｂも分割溝２ａと対向する位置関係となるよう形成される。尚、図２中に破線で示す部分は実装基板１と接合した時の圧電素子３等の配置関係を示すものである。

前記分割溝１ａ、２ａは、ダイシングソー等を用いた機械加工により容易に形成することができる。また、エッチング手法によって形成することも可能である。

続いて、実装基板１及び蓋基板２に形成した分割溝１ｂ、２ａの形成面全面に保護材７を被覆する。該保護材７は、分割溝１ｂ、２ａ内を埋め込むよう充填し、一定の厚みを持って被覆しておく。この保護材７は、個片に分割後、圧電デバイスのパッケージ外表面部を成し、パッケージ外部からの影響に対する保護作用を成すものである。分割溝１ｂ、２ａ内の保護材７は、個片に分割後パッケージの側面部を覆う保護材７となる。したがって、保護面積を広く確保したい場合は、分割溝の深さをなるべく深く穿っておけば良い。ただし、製造工程進行中に基板割れ等を生じないように考慮する必要はある。

前記保護材７は、エポキシ、ポリイミドあるいはシリコンなどの樹脂、酸化シリコンあるいは酸化アルミニウムなどの無機膜、ニッケル、クロム、チタン、アルミニウム、金、銀あるいは銅などの金属膜の少なくとも一種類で構成することが可能である。

被覆方法としては、樹脂は主にスプレーコートあるいはスピンコート、無機膜や金属は主にスパッタ、蒸着、微粒子噴射（ガスデポジション法・エアロゾルデポジション法）などの成膜手法の少なくとも一手法を用いることで容易に行える。本工程において保護材７を成膜することによって、耐衝撃性が向上する。

また、保護材７として樹脂や無機膜を選択した場合は電気絶縁性が確保でき、金属膜を選択した場合は耐ノイズ性を確保できる。尚、保護材７として用いる材料は、前記の通り目的に合わせた選択が可能であるとともに、複数材料の組合せによって構成することも可能である。

続いて、前記圧電素子３を実装基板１の凹部１ａ内に実装する。前記凹部１ａ内には電極パッド４が設けられており、圧電素子３の接続電極（不図示）と前記電極パッド４が導電性接着剤５を介して固着される。尚、前記電極パッド４は、図示しないスルーホール等を介して実装基板１の外部に設けられた外部端子６と接続される構成である。尚、外部端子６表面上のみは、前記保護材７で被覆されない構成にしておく。また、保護材７を金属で構成する場合は、外部端子６との絶縁処理をしておく必要がある。

続いて、圧電素子３が実装された実装基板１上方に蓋基板２を前記圧電素子各々を個別の空間内に収容封止するようにして接合する。また、実装基板１に形成された分割溝１ｂと、蓋基板２に形成された分割溝２ａが対向した位置関係となるように位置合わせして接合する。接合手段は、接合面に施した金属膜を介して行う金属溶融接合や、各々の接合面を平坦化処理して行う直接接合等で行う。（図１（ｂ））

続いて、前記実装基板１及び前記蓋基板２の表面上に形成された分割溝１ｂ、２ａの溝幅中心位置を分断ライン（図１（ｂ）参照）として分割個片化する。分割個片化手段にはレーザーダイサー等を用いて行う。

前述の工程を経て製造される圧電デバイスは、図１（ｃ）に示すごとくその表面から側面の一部にかけて保護材７で覆われた構成で完成する。このようにして構成された圧電デバイスは、耐衝撃性が向上した構造となりチッピングや欠け等を防止できるものとなる。

前述の製造工程の分割溝形成は、前記実装基板１と前記蓋基板２を接合した後に行うことも可能である。さらに、保護材７の被覆、形成についても実装基板１と前記蓋基板２を接合した後に行う構成としても良い。この場合、保護材７として樹脂を採用すれのであれば、樹脂溶液へ浸漬させるディップ法により容易に保護材形成が行える。

また、前述の製造工程の説明で採用した実装基板１は凹形状部を有する基板とし、蓋基板２は平板状基板として説明したが、実装基板１を平板状基板とし、蓋基板２を凹形状部を有する基板としても良い。

図３は他の実施例による圧電デバイスの製造工程を示す図で、（ａ）〜（ｆ）は各工程における状態を示している。

１は実装基板で、２は蓋基板である。実装基板１には複数の凹部１ａがマトリクス状に設けられており、圧電素子３を個々に収容配置するための領域となっている。圧電素子３は、その表裏面に励振電極（不図示）とこれに繋がる外部接続用の外部端子（不図示）が形成されている。これらの電極は金属蒸着等の手段によって形成される。前記圧電素子３を実装基板１に実装後、蓋基板２を接合し圧電素子３を凹部１ａ内に気密に封止する。最後に圧電素子３毎に分割して個々の圧電デバイスが完成する。以下、本実施例の製造工程に沿って詳細に説明する。

まず、実装基板１及び蓋基板２を準備する。前記蓋基板２に実装基板１との接合面とは反対側の面に分割溝２ａを形成する。分割溝２ａは個片化する際のダイシング予定ライン（切断ライン）上に延在して設けられるもので、図２に示した構成と同じである。分割溝部２ａの形成はブレードダイサー等による機械的加工手段や、エッチング手法を用いた化学的加工によって形成することが可能である。尚、図３に示す分割溝２ａは断面略Ｖ字形状に形成したものである。

続いて、実装基板１及び蓋基板２を接合して圧電素子３を実装基板１の凹部１ａ内に気密に封止する。封止方法は前述の通り、金属溶融接合や直接接合等種々の方法が選択可能である。ここで、前記分割溝２ａの形成工程と、実装基板１及び蓋基板２の接合工程は、各工程上が前後しても構わない。（図３（ａ））

次に、前記接合された実装基板１と蓋基板２をダイシング用シート８上に貼付する。このとき、外部端子（不図示）が形成された実装基板１側をダイシング用シート８に対向させて貼り付ける。このダイシング用シート８は、伸張性のあるエキスパンドテープ等である。（図４（ｂ））

続いて、前記圧電素子３を個々に分割して圧電デバイスを得るため、図３（ｂ）に示すダイシング予定ラインに沿ってレーザー光Ｌを照射する。レーザー光Ｌは、実装基板１と蓋基板２に対して透光性の波長のレーザー光を用い、前記接合された実装基板１と蓋基板２の内部の任意位置に集光点Ｐを合わせてレーザーを照射して切断起点領域を形成する。このレーザー照射工程において接合された各々の基板は個々の圧電デバイスには分割されず、分割のきっかけとなる切断起点領域を形成するのみであり、各圧電デバイスは連結した状態が維持されている。（図３（ｃ））

続いて、前記蓋基板２の表面状に保護材７を被覆する。保護材７は、エポキシ、ポリイミドあるいはシリコーンなどの樹脂で構成する。被覆方法としては、主にスプレーコートあるいはスピンコートを用いることで容易に行える。尚、このとき分割溝部２ａ内が保護材７で充分に満たされるよう樹脂等の塗布厚を管理して行うことが好ましい。（図３（ｄ））

続いて、前記ダイシング用シート８を図３（ｅ）に示す矢印方向に伸張させ、前記切断起点領域に引張応力を印加することにより、前記切断紀点領域を起点として前記圧電デバイスを個々に分割して隣接する圧電デバイス間に隙間を形成する。こうすることで、蓋基板２の表面上と分割溝２ａ内に塗布された保護材７の一部が、分割によって露出した前記圧電デバイスの分割側面部に沿って流れ落ち、圧電デバイスの表面（上面）のみならず側面部にも保護材７が被覆された状態となる。分割溝部７を形成しておくことにより、前記圧電デバイスの側面部を被覆すべき一定量の保護材７が確保されると共に、側面部への保護材７の被覆が確実なものとなる。（図３（ｅ））

前記各工程を経た後、前記保護材７を被覆した圧電デバイスをダイシング用シート８から取り外し、圧電デバイスが完成する。（図３（ｆ））

本実施例の圧電デバイスの製造方法によって製作される圧電デバイスは、保護材７により上面部及び側面部の全面が被覆された状態となり、下面部には、外部との接続をなすための接続端子（不図示）が露出した構成となる。このようにして構成された圧電デバイスは、保護材７で被覆されているため、特に脆性材料によって構成される圧電デバイスにおいては、耐衝撃性の向上と、製品特性の安定化が図れる。また、前述の工程を経て製造される圧電デバイスは、その蓋基板の外周部がＶ字状の分割溝部の傾斜部に対応する位置となるので、必然的に角部の面取りがなされた構成で完成する。このようにして構成された圧電デバイスは、チッピングや欠け等を防止する構造となる。

また、前述の製造工程の説明で採用した実装基板１は凹形状部を有する基板とし、蓋基板２は平板状基板として説明したが、実装基板１を平板状基板とし、蓋基板２を凹形状部を有する基板としても良い。

一実施例の圧電デバイスの製造工程を示す断面図で、（ａ）は実装基板と蓋基板が接合される前の状態状態を示す図、（ｂ）は実装基板と蓋基板が接合された状態を示す図、（ｃ）は、圧電素子ごとに分割した状態を示す図。 図２は発明の圧電デバイスの製造方法に係わる蓋基板の一部上面図。 他の実施例の圧電デバイスの製造工程を示す断面図。 従来の圧電振動子の製造工程をを示す断面図。

符号の説明

１ 実装基板
１ａ 凹部
１ｂ 分割溝
２ 蓋基板
２ａ 分割溝
３ 圧電素子
４ 電極パッド
５ 導電性接着剤
６ 外部端子
７ 保護材
８ ダイシング用シート
１１ 圧電素子
１２ 基板ウェハ
１３ 実装パターン
１４ 外部実装パターン
１５ 凹部
１６ 蓋ウェハ
１７ 圧電振動子

Claims (2)

1. 複数の圧電素子を実装する実装基板と、該実装基板に接合され、前記複数の圧電素子各々を個別の空間内に収容封止する蓋基板とを有し、前記実装基板と前記蓋基板が接合された後、前記圧電素子毎に分割して個々の圧電デバ
   イスを得る圧電デバイスの製造方法であって、
   少なくとも、
   前記実装基板に圧電素子を実装する圧電素子実装工程と、
   前記実装基板に前記蓋基板を前記圧電素子各々を個別の空間内に収容封止するようにして接合する基板接合工程と、
   前記実装基板及び前記蓋基板の表面上に、前記圧電素子毎に個片化するための分割溝を形成する分割溝形成工程と、
   前記実装基板及び前記蓋基板の前記分割溝内を含む表面上に保護材を被覆する工程と、
   前記分割溝を分断ラインとして分割して個片化する分割個片化工程と、
   を備えることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
2. 複数の圧電素子を実装する実装基板と、該実装基板に接合され、前記複数の圧電素子各々を個別の空間内に収容封止する蓋基板とを有し、前記実装基板と前記蓋基板が接合された後、前記圧電素子毎に分割して個々の圧電デバイスを得る圧電デバイスの製造方法であって、
   少なくとも、
   前記実装基板に圧電素子を実装する圧電素子実装工程と、
   前記実装基板に前記蓋基板を前記圧電素子各々を個別の空間内に収容封止するようにして接合する基板接合工程と、
   前記接合された基板の一表面をダイシング用シートに対向させて貼付する基板貼付工程と、
   前記接合された基板を個々の圧電デバイスに分割するためのダイシング予定ライン上に断面略Ｖ字状の分割溝を形成する分割溝形成工程と、
   前記断面略Ｖ字状の分割溝底部に沿って前記接合された基板の内部に集光点を合わせてレーザーを照射して切断起点領域を形成するレーザー照射工程と、
   前記接合された基板の表面上に保護材を被覆する保護材被覆工程と、
   前記ダイシング用シートを伸張させることにより、前記切断起点領域を起点として前記接合された基板を個々の圧電デバイスに分割して隣接する圧電デバイス間に隙間を形成する分割工程と、
   前記保護材の一部を、前記分割工程によって露出する圧電デバイスの側面部に沿って流下させ前記側面部に保護材を被覆する保護材被覆工程と、
   前記保護材を被覆した圧電デバイスをダイシング用シートから取り外す工程と、
   を備えることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。

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