JP5337646B2 - Method for manufacturing piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器等に用いられる圧電デバイスの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric device used in an electronic apparatus or the like.
図7は、従来の圧電デバイスを示す断面図である。以下、圧電デバイスの一例として圧電振動子について説明する。
図7に示すように、従来の圧電振動子300は、その例として素子搭載部材310、圧電振動素子320、蓋部材330とから主に構成されている。
素子搭載部材310の一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッド311が設けられている。
また、素子搭載部材310は、シリコンからなる材料が用いられる。また、圧電振動素子搭載パッド311は、素子搭載部材310の他方の主面に設けられている外部接続用電極端子312とビア導体(図示せず)を介して接続している。
これら圧電振動素子搭載パッド311上には、導電性接着剤DSを介して電気的に接続される一対の励振用電極322を表裏主面に有した圧電振動素子320が搭載されている。
この圧電振動素子320を囲繞するように素子搭載部材310の主面には、封止部HBが設けられている。
また、蓋部材330は、蓋部本体330aと壁部330bと鍔部330cとで構成され、凹部空間K1が形成されている。
前記封止部HBの主面には前記蓋部材330が被せられ、鍔部330cと封止部HBが接合されている。これにより、凹部空間K1が気密封止されている。
段差部DBは、前記素子搭載部材310の封止部HBの内側に設けられている。この段差部DBは、蓋部材330が位置ずれを起こしてしまうことで、蓋部材330が圧電振動素子320に接触し、圧電振動素子320が割れてしまうことを防ぐ役割を果たす(例えば、特許文献1参照)。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional piezoelectric device. Hereinafter, a piezoelectric vibrator will be described as an example of a piezoelectric device.
As shown in FIG. 7, the conventional
On one main surface of the
The
On the piezoelectric vibration element mounting pads 311, a piezoelectric vibration element 320 having a pair of excitation electrodes 322 electrically connected via a conductive adhesive DS on the front and back main surfaces is mounted.
A sealing portion HB is provided on the main surface of the
The
The
The step portion DB is provided inside the sealing portion HB of the
また、このような圧電振動素子320は、圧電素板321の表裏主面にそれぞれ設けられた励振用電極322から一辺に延設された引き出し電極324を圧電振動素子搭載パッド311に導電性接着剤DSで固着することで片持ち固定されている。このときの引き出し電極324が設けられた一辺とは反対側の端辺を圧電振動素子320の自由端である先端部323とする(例えば、特許文献2参照)。
この圧電デバイス300は、例えば、特許文献1で開示されている蓋部材330の位置ずれの問題を解決している。
In addition, such a piezoelectric vibration element 320 has a lead adhesive electrode 324 extending from one side of the excitation electrode 322 provided on each of the front and back main surfaces of the
The
また、従来の圧電デバイスの製造方法は、シリコンからなる素子搭載部材310に圧電振動素子320を搭載する圧電振動素子搭載工程と、前記素子搭載部材310に設けられた封止部HBと蓋部材330の鍔部330cとを接合する蓋部材接合工程とを含む方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
In addition, the conventional piezoelectric device manufacturing method includes a piezoelectric vibration element mounting step of mounting the piezoelectric vibration element 320 on the
しかしながら、従来の圧電デバイス300は、封止部HBと段差部DBとを別々に設けている。これは、封止部HBが金属であり、段差部DBが絶縁性樹脂であるため、分けて設ける必要がある。そのため、工程が増えてしまい、圧電デバイス300の生産性を低下させる原因となる。
また、このように製造される圧電デバイス300は、段差部DBが、絶縁性樹脂を塗布や印刷することで形成するため、絶縁性樹脂の塗布位置や印刷位置のバラツキと、絶縁性樹脂の広がりによって、段差部DBの寸法バラツキや位置ずれが生じ、圧電振動素子320と段差部DBが接触してしまうことになり、圧電デバイス300の発振周波数が変動するといった課題があった。
However, the conventional
In addition, since the stepped portion DB is formed by applying or printing the insulating resin in the
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、圧電デバイスの発振周波数の変動を防ぎ、生産性を向上させる圧電デバイスの製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a piezoelectric device that prevents fluctuations in the oscillation frequency of the piezoelectric device and improves productivity.
本発明の圧電デバイスの製造方法は、2個一対の圧電振動素子搭載パッドが一方の主面に設けられている素子搭載部材の一方の主面の外周を囲繞するように設けられている封止部と、前記封止部よりも内側を囲繞するように設けられている段差部とを感光性ポリマー材により形成する封止部・段差部形成工程と、導電性接着剤によって2個一対の圧電振動素子搭載パッドに圧電振動素子を搭載する圧電振動素子搭載工程と、硬化炉の内部空間に素子搭載部材を収容し、導電性接着剤を加熱硬化させ、圧電振動素子搭載パッドと圧電振動素子とを導通固着する圧電振動素子固着工程と、蓋部材と素子搭載部材の封止部とを接合する蓋部材接合工程とを含むことを特徴とするものである。 The method for manufacturing a piezoelectric device of the present invention is a sealing provided so as to surround the outer periphery of one main surface of an element mounting member in which two pairs of piezoelectric vibration element mounting pads are provided on one main surface. A step of forming a sealing portion and a step portion formed of a photosensitive polymer material, and a pair of piezoelectric elements using a conductive adhesive, and a step portion provided so as to surround the inside of the sealing portion. A piezoelectric vibration element mounting process for mounting the piezoelectric vibration element on the vibration element mounting pad, and an element mounting member is accommodated in the internal space of the curing furnace, the conductive adhesive is heated and cured, and the piezoelectric vibration element mounting pad and the piezoelectric vibration element And a lid member joining step for joining the lid member and the sealing portion of the element mounting member.
また、集積回路素子を素子搭載部材の集積回路素子搭載パッドに搭載する集積回路素子搭載工程を、蓋部材接合工程の後に行うことを特徴とするものである。 In addition, the integrated circuit element mounting step of mounting the integrated circuit element on the integrated circuit element mounting pad of the element mounting member is performed after the lid member joining step.
本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、2個一対の圧電振動素子搭載パッドが一方の主面に設けられている素子搭載部材の一方の主面の外周を囲繞するように設けられている封止部と、前記封止部よりも内側を囲繞するように設けられている段差部とをポリマー材により形成する封止部及び段差部形成工程により封止部と段差部を同時に形成することができる。よって、封止部と段差部とを分けて設ける必要がないので、圧電デバイスの生産性を向上させることができる。 According to the piezoelectric device manufacturing method of the present invention, two pairs of piezoelectric vibration element mounting pads are provided so as to surround the outer periphery of one main surface of the element mounting member provided on one main surface. Forming the sealing portion and the step portion at the same time by forming the sealing portion and the step portion provided so as to surround the inside of the sealing portion with a polymer material and the step portion forming step. Can do. Therefore, it is not necessary to provide the sealing part and the step part separately, so that the productivity of the piezoelectric device can be improved.
また、封止部及び段差部の感光性ポリマー材を露光し、封止部及び段差部以外の未露光箇所を現像することで、未露光箇所の感光性ポリマー材を除去し、封止部と段差部を同時に形成するため、段差部の長辺の長さ、段差部の短辺の長さ、段差部の厚みの調整を容易に行うことができる。これにより、段差部の寸法バラツキや位置ずれを防ぐことができる。よって、圧電振動素子が段差部に接触することがないため、発振周波数の変動を防ぐことができる。 Further, the photosensitive polymer material at the sealing portion and the stepped portion is exposed, and the unexposed portion other than the sealing portion and the stepped portion is developed to remove the photosensitive polymer material at the unexposed portion, and the sealing portion and Since the step portion is formed at the same time, the length of the long side of the step portion, the length of the short side of the step portion, and the thickness of the step portion can be easily adjusted. Thereby, the dimensional variation and position shift of a level difference part can be prevented. Therefore, since the piezoelectric vibration element does not come into contact with the stepped portion, fluctuations in the oscillation frequency can be prevented.
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、圧電振動素子に水晶を用いた場合について説明する。また、図示した寸法も一部誇張して示している。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. A case where quartz is used for the piezoelectric vibration element will be described. In addition, the illustrated dimensions are partially exaggerated.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法で形成された圧電デバイスを示す分解斜視図である。図2は、図1のA−A断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a piezoelectric device formed by a method for manufacturing a piezoelectric device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
本実施形態において、圧電デバイスの一例として、圧電振動子について説明する。
図1及び図2に示すように、本発明の第1の実施形態に係る圧電振動子100は、素子搭載部材110と圧電振動素子120と蓋部材130で主に構成されている。この圧電振動子100は、前記素子搭載部材110に圧電振動素子120が搭載され、凹部空間K1(図2参照)が設けられた蓋部材130により気密封止された構造となっている。
In the present embodiment, a piezoelectric vibrator will be described as an example of a piezoelectric device.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
圧電振動素子120は、図1及び図2に示すように、水晶素板121に励振用電極122を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極122を介して水晶素板121に印加されると、所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
水晶素板121は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極122は、前記水晶素板121の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
このような圧電振動素子120は、その両主面に被着されている励振用電極122から延出する引き出し電極124と後述する素子搭載部材110の主面に形成されている後述する圧電振動素子搭載パッド111とを、導電性接着剤DS(図2参照)を介して電気的且つ機械的に接続することによって搭載される。このときの引き出し電極124が設けられた一辺とは反対側の端辺を圧電振動素子120の自由端である先端部123とする。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
The
Such a
図1及び図2に示す素子搭載部材110は、シリコンからなり、また、平板状に形成されている。また、素子搭載部材110は、圧電振動素子搭載パッド111と、外部接続用電極端子112と、封止部HBと、段差部DBとが設けられている。
素子搭載部材110の一方の主面の外周縁を囲繞するように設けられた感光性ポリマー材の封止部HBと後述する蓋部材130の鍔部130cとが接合される。
段差部DBは、前記封止部HBよりも内側を囲繞するように、素子搭載部材110の一方の主面に設けられている。
また、2個一対の圧電振動素子搭載パッド111は、囲むように設けられている前記段差部DBよりも内側の素子搭載部材110の主面に設けられている。
また、素子搭載部材110の一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッド111が設けられ、素子搭載部材110の他方の主面の4隅には、外部接続用電極端子112が設けられている。
圧電振動素子搭載パッド111は、素子搭載部材110の他方の主面に設けられている外部接続用電極端子112とビア導体(図示せず)を介して接続している。
The
A sealing portion HB of a photosensitive polymer material provided so as to surround the outer peripheral edge of one main surface of the
The step portion DB is provided on one main surface of the
Further, the two pairs of piezoelectric vibration element mounting pads 111 are provided on the main surface of the
Further, two pairs of piezoelectric vibration element mounting pads 111 are provided on one main surface of the
The piezoelectric vibration element mounting pad 111 is connected to an external
図1及び図2に示すように、段差部DBは、封止部HBよりも内側を囲繞するように設けられている。つまり、段差部DBは、圧電振動素子搭載パッド111よりも外側で、封止部HBよりも内側を囲むようにして設けられている。
また、封止部HBの厚みは、例えば20〜30μmであり、段差部DBの厚みは、例えば35〜100μmである。つまり、段差部DBの厚みは、封止部HBの厚みよりも厚くなっている。
As shown in FIG.1 and FIG.2, level | step-difference part DB is provided so that the inner side may be enclosed rather than the sealing part HB. That is, the stepped portion DB is provided outside the piezoelectric vibration element mounting pad 111 and surrounding the sealing portion HB.
Moreover, the thickness of the sealing part HB is 20-30 micrometers, for example, and the thickness of level | step-difference part DB is 35-100 micrometers, for example. That is, the thickness of the stepped portion DB is larger than the thickness of the sealing portion HB.
蓋部材130は、図2に示すように、蓋本体部130aと壁部130bと鍔部130cから主に構成されており、前記圧電振動素子120を内包できるように、蓋本体部130aと壁部130bにより凹部空間K1が形成されている。
前記蓋部材130は、例えば、Fe−Ni合金(42アロイ)やFe−Ni−Co合金(コバール)または、シリコンなどからなる。
具体的には、蓋部材130は、素子搭載部材110の封止部HB上に載置され、例えば300〜400℃の雰囲気内の恒温槽内で荷重を加えることによって、封止部HBに接合される。
As shown in FIG. 2, the
The
Specifically, the
前記導電性接着剤DSは、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものであり、導電性粉末としては、例えばアルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ニッケル鉄(NiFe)、のうちのいずれかまたはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。 The conductive adhesive DS contains conductive powder as a conductive filler in a binder such as silicone resin. Examples of the conductive powder include aluminum (Al), molybdenum (Mo), tungsten ( W), platinum (Pt), palladium (Pd), silver (Ag), titanium (Ti), nickel (Ni), nickel iron (NiFe), or any combination thereof is used. Yes.
次に前記圧電デバイスの製造方法について図3を用いて説明する。
図3(a)は、素子搭載部材の主面に感光性ポリマー材を形成した状態を示す断面図であり、図3(b)は、図3(a)の感光性ポリマー材から封止部及び段差部を形成した状態を示す断面図であり、図3(c)は、導電性接着剤を介して圧電振動素子搭載パッドに圧電振動素子を搭載する前の状態を示す断面図であり、図3(d)は、圧電振動素子搭載パッドに圧電振動素子を搭載し、導電性接着剤を固着した状態を示す断面図であり、図3(e)は、蓋部材と素子搭載部材とが接合した状態を示す断面図である。図4(a)は、本発明の圧電デバイスの製造方法の封止部・段差部形成工程を示す一例としてシリコンウエハを用いた斜視図であり、図4(b)は、図4(a)のシリコンウエハに感光性ポリマーを形成した状態を示した斜視図であり、図4(c)は、図4(b)のシリコンウエハに形成した感光性ポリマー材を除去し、封止部及び段差部を形成した状態を示した斜視図である。
Next, a method for manufacturing the piezoelectric device will be described with reference to FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional view showing a state in which a photosensitive polymer material is formed on the main surface of the element mounting member, and FIG. 3B shows a sealing portion from the photosensitive polymer material of FIG. And FIG. 3C is a cross-sectional view showing a state before the piezoelectric vibration element is mounted on the piezoelectric vibration element mounting pad via the conductive adhesive. FIG. 3D is a cross-sectional view illustrating a state in which the piezoelectric vibration element is mounted on the piezoelectric vibration element mounting pad and the conductive adhesive is fixed, and FIG. 3E illustrates the lid member and the element mounting member. It is sectional drawing which shows the state joined. FIG. 4A is a perspective view using a silicon wafer as an example showing a sealing part / step difference forming step of the piezoelectric device manufacturing method of the present invention, and FIG. 4B is a perspective view of FIG. FIG. 4C is a perspective view showing a state in which a photosensitive polymer is formed on the silicon wafer of FIG. 4C, and FIG. 4C is a perspective view showing a sealing portion and a step formed by removing the photosensitive polymer material formed on the silicon wafer of FIG. It is the perspective view which showed the state which formed the part.
(封止部・段差部形成工程)
図3(a)及び図3(b)に示すように、封止部・段差部形成工程は、2個一対の圧電振動素子搭載パッド111が一方の主面に設けられているシリコンからなる素子搭載部材110の一方の主面の外周を囲繞するように設けられている封止部HBと、封止部HBよりも内側を囲繞するように設けられている段差部DBとを感光性ポリマー材KPにより同時に形成する工程である。
(Sealing / step formation process)
As shown in FIGS. 3A and 3B, the sealing portion / step difference forming step is an element made of silicon in which two pairs of piezoelectric vibration element mounting pads 111 are provided on one main surface. A photosensitive polymer material includes a sealing portion HB provided so as to surround the outer periphery of one main surface of the mounting
図3(a)に示すように、シリコンからなる素子搭載部材110の主面に、感光性ポリマー材KPを印刷または塗布する。また、素子搭載部材110の主面に形成された感光性ポリマー材KPの厚みを、スピンコート法等により均一にする。この際の感光性ポリマー材KPの厚みは、例えば35〜100μmである。
感光性ポリマー材KPは、例えば、感光性ポリイミド等により構成されている。
次に、素子搭載部材110の主面にフォトマスク(図示せず)を被せた状態で封止部HB及び段差部DBを露光し、封止部HB及び段差部DB以外の未露光箇所を現像することで、未露光箇所の感光性ポリマー材KPを除去する。この際に、封止部HBの露光時間を調整することで、封止部HBの厚みを調整する。
このようにすることで、図3(b)に示すように、素子搭載部材110に封止部HB及び段差部DBを形成する。この際に、封止部HBの厚みは、例えば20〜30μmになり、段差部DBの厚みは、例えば35〜100μmとなる。
As shown in FIG. 3A, a photosensitive polymer material KP is printed or applied to the main surface of the
The photosensitive polymer material KP is made of, for example, photosensitive polyimide.
Next, the sealing portion HB and the stepped portion DB are exposed while a main surface of the
By doing so, as shown in FIG. 3B, the sealing portion HB and the stepped portion DB are formed in the
(圧電振動素子搭載工程)
図3(c)に示すように、圧電振動素子搭載工程は、導電性接着剤DSによって2個一対の圧電振動素子搭載パッド111に圧電振動素子120を搭載する工程である。
(Piezoelectric vibrator mounting process)
As shown in FIG. 3C, the piezoelectric vibration element mounting process is a process of mounting the
素子搭載部材110の基板部110aには、2個一対の圧電振動素子搭載パッド111が設けられており、前記圧電振動素子搭載パッド111上に導電性接着剤DSを塗布し、この圧電振動素子搭載パッド111に塗布された導電性接着剤DSに圧電振動素子120の表面に形成した励振用電極122から延出した引き出し電極124を付着させる形態で圧電振動素子120を搭載する。
The substrate portion 110a of the
(圧電振動素子固着工程)
図3(d)に示すように、圧電振動素子固着工程は、前記導電性接着剤DSを加熱硬化させ、前記圧電振動素子搭載パッド111と前記圧電振動素子120とを導通固着する工程である。
(Piezoelectric vibration element fixing process)
As shown in FIG. 3D, the piezoelectric vibration element fixing step is a step in which the conductive adhesive DS is heated and cured, and the piezoelectric vibration element mounting pad 111 and the
硬化炉(図示せず)は、炉本体と、加熱部と、供給部、制御部によって構成されている。
炉本体は、内部空間を有し、前記素子搭載部材110を格納する役割を果たす。
加熱部は、前記内部空間を所定の温度に加熱する役割を果たす。加熱部は、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ等が用いられている。
供給部は、前記内部空間にガスを供給する役割を果たす。ガスは、例えば窒素等が用いられている。
制御部は、炉本体の内部空間の温度や酸素濃度、加熱部の昇温速度、供給部のガスの供給量の制御を行うものである。
硬化炉(図示せず)に前記素子搭載部材110を収容し、約250℃まで昇温することで、前記導電性接着剤DSを加熱硬化させる。
A curing furnace (not shown) includes a furnace body, a heating unit, a supply unit, and a control unit.
The furnace body has an internal space and serves to store the
The heating unit plays a role of heating the internal space to a predetermined temperature. For example, a halogen lamp or a xenon lamp is used as the heating unit.
The supply unit serves to supply gas to the internal space. For example, nitrogen is used as the gas.
The control unit controls the temperature and oxygen concentration of the internal space of the furnace body, the temperature increase rate of the heating unit, and the gas supply amount of the supply unit.
The
(蓋部材接合工程)
図3(e)に示すように、蓋部材接合工程は、蓋部材130と素子搭載部材110の封止部HBとを接合する工程である。
蓋部材130に荷重をかけながら恒温槽(図示せず)に入れることによって、蓋部材130と素子搭載部材110の封止部HBとが接合する。これによって、蓋部材130の凹部空間K1内が気密封止されることになる。
(Cover member joining process)
As shown in FIG. 3E, the lid member joining step is a step of joining the
By putting the
蓋部材130にかける荷重としては、例えば9806.65Nである。また、恒温槽(図示せず)内の温度は、例えば300℃〜400℃である。
The load applied to the
尚、図4(a)に示すように、素子搭載部材110は、行列状に並べられているシリコンウエハWHになっているものでも構わない。
また、図4(b)に示すように、シリコンウエハWHを用いる場合には、各素子搭載部材110の主面に、感光性ポリマー材KPを印刷または塗布する。また、素子搭載部材110の主面に形成された感光性ポリマー材KPの厚みを、スピンコート法等により均一にする。
次に、素子搭載部材110の主面にフォトマスク(図示せず)を被せ、封止部HB及び段差部DBを露光し、封止部HB及び段差部DB以外の未露光箇所を現像することで、未露光箇所の感光性ポリマー材KPを除去する。このようにすることで、図4(c)に示すように、各素子搭載部材110に封止部HB及び段差部DBを形成する。
また、シリコンウエハWHは、各素子搭載部材110に圧電振動素子120を搭載し、蓋部材130を接合した後、ダイシングブレードやレーザ等により、各素子搭載部材110に分割する。このようにすることで、複数の圧電デバイス100を得ることができる。
As shown in FIG. 4A, the
Further, as shown in FIG. 4B, when the silicon wafer WH is used, a photosensitive polymer material KP is printed or applied to the main surface of each
Next, a main surface of the
Further, the silicon wafer WH is divided into each
このように、本発明の圧電デバイスの製造方法によれば、2個一対の圧電振動素子搭載パッド111が一方の主面に設けられている素子搭載部材110の一方の主面の外周を囲繞するように設けられている封止部HBと、前記封止部よりも内側を囲繞するように設けられている段差部DBとを感光性ポリマー材KPで形成する封止部・段差部形成工程により、封止部HBと段差部DBを同時に形成することができる。よって、封止部HBと段差部DBとを分けて設ける必要がないので、圧電デバイス100の生産性を向上させることができる。
Thus, according to the method for manufacturing a piezoelectric device of the present invention, two pairs of piezoelectric vibration element mounting pads 111 surround the outer periphery of one main surface of the
また、封止部HB及び段差部DBの感光性ポリマー材KPを露光し、封止部HB及び段差部DB以外の未露光箇所を現像することで、未露光箇所の感光性ポリマー材を除去し、封止部HBと段差部DBを同時に形成するため、段差部DBの長辺の長さ、段差部DBの短辺の長さ、段差部DBの厚みの調整を容易に行うことができる。これにより、段差部DBの寸法バラツキや位置ずれを防ぐことができる。よって、圧電振動素子120が段差部DBに接触することがないため、発振周波数の変動を防ぐことができる。
Moreover, the photosensitive polymer material KP of the sealing part HB and the step part DB is exposed, and the unexposed part other than the sealing part HB and the step part DB is developed to remove the photosensitive polymer material in the unexposed part. Since the sealing portion HB and the stepped portion DB are formed simultaneously, the length of the long side of the stepped portion DB, the length of the short side of the stepped portion DB, and the thickness of the stepped portion DB can be easily adjusted. Thereby, the dimension variation and position shift of level | step-difference part DB can be prevented. Therefore, since the
(第2の実施形態)
次に本発明の第2の実施形態に係る圧電デバイスについて説明する。本実施形態における圧電デバイスの一例として、圧電発振器について説明する。
図5は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法で形成された圧電デバイスの他の一例を示す分解斜視図である。図6は、図5のB−B断面図である。また、図示した寸法も一部誇張して示している。
本発明の第2の実施形態に係る圧電デバイス200は、素子搭載部材210の基板部210aと第2の枠部210cによって設けられた第2の凹部空間K2内に集積回路素子240が搭載されている点で第1の実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
Next, a piezoelectric device according to a second embodiment of the present invention will be described. A piezoelectric oscillator will be described as an example of the piezoelectric device in the present embodiment.
FIG. 5 is an exploded perspective view showing another example of the piezoelectric device formed by the piezoelectric device manufacturing method according to the embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. In addition, the illustrated dimensions are partially exaggerated.
In the
図5及び図6に示すように、本発明の第2の実施形態に係る圧電発振器200は、素子搭載部材210と圧電振動素子120と蓋部材130と集積回路素子240で主に構成されている。この圧電発振器200は、前記素子搭載部材210に圧電振動素子120が搭載され、前記素子搭載部材210に形成されている第2の凹部空間K2内に集積回路素子240が搭載され、その圧電振動素子120が蓋部材130により気密封止された構造となっている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
集積回路素子240は、図5及び図6に示すように、回路形成面に前記圧電振動素子120からの発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された出力信号は外部接続用電極端子212を介して圧電発振器200の外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
また、集積回路素子240には、可変容量素子に周囲温度に応じた制御電圧を印加して温度変化による発振回路の発振周波数の変動を補償するため、3次関数発生回路及び記憶素子部により温度補償回路部が設けられており、3次関数発生回路には、温度センサが接続されている。
この温度センサは、検出した温度と、温度センサに印加させる電圧値とに基づいて生成される温度データ信号(電圧値)が3次関数発生回路に出力される構成となっている。
集積回路素子240は、素子搭載部材210の第2の凹部空間K2内に露出した基板部210aに形成された集積回路素子搭載パッド213に半田等の導電性接合材を介して搭載されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
In addition, in the
This temperature sensor is configured to output a temperature data signal (voltage value) generated based on the detected temperature and a voltage value applied to the temperature sensor to a cubic function generation circuit.
The
図5及び図6示すように、素子搭載部材210は、基板部210aと、枠部210bと、圧電振動素子搭載パッド211と、外部接続用電極端子212と、集積回路素子搭載パッド213と、封止部HBと、段差部DBとで主に構成されている。また、素子搭載部材210はシリコンから構成されている。
素子搭載部材210の基板部210aの他方の主面に枠部210bが設けられて、第2の凹部空間K2が形成されている。
素子搭載部材210の基板部210aの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止部HBと後述する蓋部材130とが接合される。
段差部DBは、前記封止部HBよりも内側を囲繞するように、素子搭載部材210の基板部210aの一方の主面に設けられている。この段差部DB及び封止部HBは、第1の実施形態の封止部・段差部形成工程により設けられる。
また、2個一対の圧電振動素子搭載パッド211は、囲むように設けられている前記段差部DBよりも内側の素子搭載部材210の主面に設けられている。
また、素子搭載部材210の基板部210aの一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッド211が設けられ、前記素子搭載部材210の枠部210bの他方の主面の4隅には、外部接続用電極端子212が設けられている。
図5及び図6に示すように、第2の凹部空間K2内で露出した基板部210aの他方の主面には、複数の集積回路素子搭載パッド213と2個一対の圧電振動素子測定用パッド(図示せず)が形成されている。
この圧電振動素子120は、第1の実施形態の圧電振動素子搭載工程により、素子搭載部材210の圧電振動素子搭載パッド111に搭載される。
この状態で、第1の実施形態の圧電振動素子固着工程を行い、導電性接着剤DSを硬化させることで、圧電振動素子120を圧電振動素子搭載パッド211に固着させる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
A frame portion 210b is provided on the other main surface of the substrate portion 210a of the
A sealing portion HB provided so as to surround the outer periphery of one main surface of the substrate portion 210a of the
The step portion DB is provided on one main surface of the substrate portion 210a of the
The two pairs of piezoelectric vibration element mounting pads 211 are provided on the main surface of the
In addition, two pairs of piezoelectric vibration element mounting pads 211 are provided on one main surface of the substrate portion 210a of the
As shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of integrated circuit
The
In this state, the piezoelectric vibration element fixing step of the first embodiment is performed, and the conductive adhesive DS is cured to fix the
図5及び図6に示すように、段差部DBは、封止部HBよりも内側を囲繞するように設けられている。つまり、段差部DBは、圧電振動素子搭載パッド211よりも外側で、封止部HBよりも内側を囲むようにして設けられている。
また、封止部HBの厚みは、例えば20〜30μmであり、段差部DBの厚みは、例えば35〜100μmである。つまり、段差部DBの厚みは、封止部HBの厚みよりも厚くなっている。
また、蓋部材130は、第1の実施形態の蓋部材接合工程により、素子搭載部材210の基板部210aの封止部HBに接合される。その後、集積回路素子240を第2の凹部空間K2内の集積回路素子搭載パッド213に搭載する集積回路搭載工程を行う。これにより、発振回路を有した圧電デバイスを製造することができる。
As shown in FIG.5 and FIG.6, level | step difference part DB is provided so that the inner side may be enclosed rather than the sealing part HB. That is, the stepped portion DB is provided outside the piezoelectric vibration element mounting pad 211 and surrounding the inside of the sealing portion HB.
Moreover, the thickness of the sealing part HB is 20-30 micrometers, for example, and the thickness of level | step-difference part DB is 35-100 micrometers, for example. That is, the thickness of the stepped portion DB is larger than the thickness of the sealing portion HB.
Further, the
このように本発明の第2の実施形態に係る圧電デバイス200を構成しても、第1の実施形態と同様に、圧電振動素子120が段差部DBに接触することがないため、発振周波数の変動を防ぐことができる。つまり、圧電発振器200でも実施することが可能である。
Even when the
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
例えば、前記した本実施形態では、圧電振動素子を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電振動素子でも構わない。
また、前記した本実施形態では、封止部HB及び段差部DBの感光性ポリマー材KPを露光し、封止部HB及び段差部DB以外の未露光箇所を現像することで、未露光箇所の感光性ポリマー材を除去し、封止部HBと段差部DBを同時に形成していたが、封止部HB及び段差部DB以外の感光性ポリマー材KPを露光し、封止部HB及び段差部DBとなる未露光箇所を現像することで、露光箇所の感光性ポリマー材を除去し、封止部HBと段差部DBを同時に形成するようにしても構わない。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where quartz is used as the piezoelectric material constituting the piezoelectric vibration element has been described. However, as other piezoelectric materials, lithium niobate, lithium tantalate, or piezoelectric ceramics is used as the piezoelectric material. The piezoelectric vibration element may be used.
Further, in the present embodiment described above, the photosensitive polymer material KP of the sealing portion HB and the stepped portion DB is exposed, and unexposed portions other than the sealing portion HB and the stepped portion DB are developed, so The photosensitive polymer material was removed and the sealing portion HB and the stepped portion DB were formed at the same time. However, the photosensitive polymer material KP other than the sealing portion HB and the stepped portion DB was exposed to expose the sealing portion HB and the stepped portion. By developing the unexposed portion that becomes DB, the photosensitive polymer material at the exposed portion may be removed, and the sealing portion HB and the stepped portion DB may be formed simultaneously.
110、210・・・素子搭載部材
210a・・・基板部
210b・・・枠部
K1・・・凹部空間(第1の凹部空間)
111、211・・・圧電振動素子搭載パッド
112、212・・・外部接続用電極端子
213・・・集積回路素子搭載パッド
K2・・・第2の凹部空間
120・・・圧電振動素子
121・・・水晶素板
122・・・励振用電極
123・・・先端部
124・・・引き出し電極
130・・・蓋部材
130a・・・蓋本体部
130b・・・壁部
130c・・・鍔部
240・・・集積回路素子
DS・・・導電性接着剤
100、200・・・圧電デバイス
HB・・・封止部
DB・・・段差部
KP・・・感光性ポリマー材
110, 210: Element mounting member 210a: Substrate part 210b: Frame part K1: Recessed space (first recessed space)
111, 211 ... Piezoelectric vibration element mounting pad 112,212 ... External
Claims (2)
導電性接着剤によって前記2個一対の圧電振動素子搭載パッド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、
硬化炉の内部空間に前記素子搭載部材を収容し、前記導電性接着剤を加熱硬化させ、前記圧電振動素子搭載パッドと前記圧電振動素子とを導通固着する圧電振動素子固着工程と、
蓋部材と前記素子搭載部材の前記封止部とを接合する蓋部材接合工程とを含むことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。 A sealing portion provided so as to surround the outer periphery of one main surface of the element mounting member provided with two pairs of piezoelectric vibration element mounting pads on one main surface, and inside the sealing portion And a stepped portion forming step for forming a stepped portion provided so as to surround the photosensitive polymer material,
A piezoelectric vibration element mounting step of mounting the piezoelectric vibration element on the two pairs of piezoelectric vibration element mounting pads by a conductive adhesive;
A piezoelectric vibration element fixing step of accommodating the element mounting member in an internal space of a curing furnace, heat-curing the conductive adhesive, and conductively fixing the piezoelectric vibration element mounting pad and the piezoelectric vibration element;
A method for manufacturing a piezoelectric device, comprising: a lid member joining step for joining the lid member and the sealing portion of the element mounting member.
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