JP6538401B2 - Piezoelectric device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Description

本発明は、電子機器等に用いられる電子部品の一つである圧電デバイス及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric device which is one of electronic components used in electronic devices and the like, and a method of manufacturing the same.

圧電素子を内部に搭載した圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスは、電子部品の一つとして、コンピュータ,携帯電話又は小型情報機器などの電子機器内部に、基準信号源やクロック信号源として搭載され使用されている。この圧電デバイスについては小型化、特に薄型化の要求が強いものがある。以下に従来の圧電デバイスの一例として、圧電材料として水晶を用い、平面視形状が矩形の圧電素子と集積回路素子を内部に搭載した圧電発振器について説明する。   Piezoelectric devices such as piezoelectric vibrators and piezoelectric oscillators in which piezoelectric elements are internally mounted are mounted as reference signal sources or clock signal sources inside electronic devices such as computers, cellular phones, small information devices, etc. as one of electronic components. Being used. There is a strong demand for downsizing, particularly thinning, of this piezoelectric device. Hereinafter, as an example of a conventional piezoelectric device, a piezoelectric oscillator using quartz as a piezoelectric material and having a piezoelectric element having a rectangular shape in plan view and an integrated circuit element mounted inside will be described.

圧電発振器は、水晶等の圧電素子の圧電効果を利用して、特定の周波数の信号を発振させるものである。例えば、基板部と枠部によって基板部の上面に凹部空間が設けられた容器体と、凹部空間内に露出した基板部の上面に設けられた一対の圧電素子搭載パッドに搭載され、励振用電極が設けられている圧電素子と、基板部の下面に設けられた集積回路素子搭載パッドに搭載されている集積回路素子と、凹部空間を気密封止する蓋体と、基板部の下面に設けられた枠部接続用電極端子に接続されている枠部と、を備えた圧電発振器が提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。   The piezoelectric oscillator oscillates a signal of a specific frequency by utilizing the piezoelectric effect of a piezoelectric element such as quartz. For example, it is mounted on a container body provided with a recess space on the top surface of the substrate portion by the substrate portion and the frame portion, and a pair of piezoelectric element mounting pads provided on the top surface of the substrate portion exposed in the recess space Provided on the lower surface of the substrate portion, a lid for hermetically sealing the recess space, and an integrated circuit element mounted on the integrated circuit device mounting pad provided on the lower surface of the substrate portion; There has been proposed a piezoelectric oscillator including a frame connected to a frame connection electrode terminal (for example, see Patent Document 1 below).

特開2010−200102号公報JP, 2010-200102, A

前述した従来の圧電発振器は、平板状の枠部の上面に圧電素子を内部に搭載した容器体を接合導通した形態となっている。このような圧電発振器では、枠部が平板状のために、圧電発振器を搭載する電子機器の実装基板に曲げ等の応力が加わった場合、圧電発振器の枠部をも変形させてしまい、容器体と枠部との接合部分に接合導通不良が生じ、圧電発振器の出力信号が不安定となるおそれがある。又、前述した従来の圧電発振器では、容器体と枠部との接合導通部分が圧電発振器外部に露出した形態となっている。そのため、容器体と枠部との間に塵やホコリ等の異物が入り込み付着してしまい、圧電発振器の出力信号が不安定となるおそれがある。   The conventional piezoelectric oscillator described above has a form in which a container body having a piezoelectric element mounted therein is joined and conducted on the upper surface of a flat frame portion. In such a piezoelectric oscillator, since the frame portion is flat, when stress such as bending is applied to the mounting substrate of the electronic device on which the piezoelectric oscillator is mounted, the frame portion of the piezoelectric oscillator is also deformed. There is a possibility that a junction conduction failure occurs at the junction between the and the frame and the output signal of the piezoelectric oscillator becomes unstable. Moreover, in the conventional piezoelectric oscillator described above, the junction conduction portion between the container body and the frame portion is exposed to the outside of the piezoelectric oscillator. As a result, foreign matter such as dust or dust may enter between the container body and the frame portion and adhere thereto, which may make the output signal of the piezoelectric oscillator unstable.

又、前述した圧電発振器では、その製造方法において、平板状の枠部がマトリクス状に集合した枠部ウエハに圧電素子を内部に搭載した複数の容器体を接合導通した形態となっている。このような製造方法では、一つの容器体の搭載位置がズレた場合、枠部ウエハ全体で容器体の搭載位置のズレが生じてしまうおそれがある。又、前述した圧電発振器では、その製造方法において、各容器体と枠部ウエハとの接合導通部分が外部に露出した形態となっている。そのため、各容器体と枠部ウエハとの間に、枠部ウエハの切断加工の際に発生する金属を含む加工屑等の異物が入り込み付着してしまい、圧電発振器の出力信号が不安定となるおそれがある。   Further, in the piezoelectric oscillator described above, in the manufacturing method, a plurality of container bodies in which the piezoelectric elements are mounted are joined and conducted to a frame wafer in which flat frame members are gathered in a matrix. In such a manufacturing method, when the mounting position of one container body is shifted, there is a possibility that the mounting position of the container body may be shifted in the entire frame portion wafer. Further, in the piezoelectric oscillator described above, in the manufacturing method, the junction conduction portion between each container body and the frame wafer is exposed to the outside. Therefore, foreign substances such as machining chips containing metal generated during cutting of the frame wafer enter and adhere between each container body and frame wafer, and the output signal of the piezoelectric oscillator becomes unstable. There is a fear.

本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、圧電デバイスとして剛性を向上させつつ、外部からの異物の侵入付着を防止し、外部出力信号の不安定化を生じない圧電デバイス及びそ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 while improving the rigidity as a piezoelectric device, prevents entry and adhesion of foreign particles from the outside and prevents instability of an external output signal, and a method of manufacturing the same. The challenge is to provide

本発明の圧電デバイスは、貫通孔を有する第一基板と第一基板の上面の外周縁に沿って設けられた第一枠部とで形成された第一凹部を有する基体と、少なくとも第二基板を備えた素子搭載部材と、第二基板の上面に実装された圧電素子と、素子搭載部材に接合することで圧電素子を気密封止する蓋体とを有し、第一凹部内であって第一基板の上面に実装された振動子部と、貫通孔内であって、第二基板の下面に実装された電子部品素子と、を備えたことを特徴とするものである。   The piezoelectric device of the present invention comprises a base having a first recess formed by a first substrate having a through hole and a first frame provided along the outer peripheral edge of the upper surface of the first substrate, and at least a second substrate A piezoelectric element mounted on the upper surface of the second substrate, and a lid for airtightly sealing the piezoelectric element by being bonded to the element mounting member, and in the first recess, A vibrator unit mounted on the upper surface of the first substrate, and an electronic component element mounted in the through hole and mounted on the lower surface of the second substrate are provided.

本発明の圧電デバイスの製造方法は、貫通孔を有する第一基板を複数マトリクス状に集合した第一基板ウエハと、第一基板の上面の外周縁に沿って設けられる第一枠部を複数マトリクス状に集合した第一枠部ウエハとを接合し、第一凹部を有する基体を複数マトリクス状に集合した基体集合ウエハを形成する基体集合ウエハ形成工程と、第二基板を備えた素子搭載部材の第二基板の上面に圧電素子を実装し、蓋体を素子搭載部材に接合して圧電素子を気密封止して振動子部を形成する振動子部形成工程と、振動子部の第二基板の下面に電子部品素子を搭載する電子部品素子搭載工程と、電子部品素子を搭載した振動子部を、貫通孔内に電子部品素子を挿入しつつ基体集合ウエハの各第一凹部内にはめ込み、基体集合ウエハに複数の振動子部を搭載する振動子部搭載工程と、基体ごとに切断し個片化する個片化工程と、備えたことを特徴とするものである。   In the method of manufacturing a piezoelectric device according to the present invention, a first substrate wafer in which a plurality of first substrates having through holes are gathered in a matrix, and a plurality of first frame portions provided along the outer periphery of the upper surface of the first substrate A base assembly wafer forming step of joining a first frame portion wafer assembled in a matrix shape to form a base assembly wafer in which a plurality of substrates having first recesses are assembled in a matrix, and an element mounting member comprising a second substrate A vibrator portion forming step of mounting a piezoelectric element on the upper surface of a second substrate, bonding a lid to an element mounting member, and hermetically sealing the piezoelectric element to form a vibrator portion, and a second substrate of the vibrator portion The electronic component element mounting step of mounting the electronic component element on the lower surface of the substrate, and the vibrator portion mounting the electronic component element are inserted into the first recesses of the base assembly wafer while inserting the electronic component element into the through hole. Multiple vibrators on the base wafer A vibrator unit mounting step of mounting, the singulation step of cutting into pieces for each base, and is characterized in that it comprises.

本発明の圧電デバイスは、前記した手段を備えたことにより、外部からの曲げ等の応力に対する基体の剛性を、従来の圧電デバイスの枠部に比べて高くすることができる。よって、応力による圧電デバイスの基体の変形も著しく小さくなり、振動子部と基体との接合部分の接合導通不良の発生を防止でき、圧電デバイスの出力信号が安定する。又、前記した手段を備えたことにより、振動子部と基体との接合導通部分が圧電デバイス外部に露出していない形態となっている。そのため、振動子部と基体との間に塵やホコリ等の異物が入り込み電極等に付着して、例えば隣り合う電極間で短絡を起こすことを防止し、圧電デバイスの出力信号が安定する。   According to the piezoelectric device of the present invention, the provision of the above-described means makes it possible to increase the rigidity of the base against stress such as bending from the outside as compared with the frame portion of the conventional piezoelectric device. Therefore, the deformation of the base of the piezoelectric device due to the stress is also significantly reduced, so that the occurrence of junction conduction failure of the bonding portion between the vibrator portion and the base can be prevented, and the output signal of the piezoelectric device is stabilized. Further, by providing the above-described means, the junction conduction portion between the vibrator portion and the base is not exposed to the outside of the piezoelectric device. Therefore, foreign matter such as dust or dust intrudes between the vibrator portion and the base and adheres to the electrodes and the like, thereby preventing a short circuit between adjacent electrodes, for example, and the output signal of the piezoelectric device is stabilized.

本発明の圧電デバイスの製造方法は、前記した手段を備えたことにより、基体集合ウエハの各第一凹部にそれぞれ振動子部をはめ込む形態となっており、隣り合う他の振動子部の搭載に影響をおよぼすような搭載位置ズレが発生しない。又、前記した手段を備えたことにより、各振動子部と基体集合ウエハとの接合導通部分が外部に露出していない形態となっている。そのため、各振動子部と基体集合ウエハとの間に、基体集合ウエハの切断加工の際に発生する金属を含む加工屑等の異物が入り込み電極等に付着して、例えば隣り合う電極間で短絡を起こすことを防止でき、圧電発振器の出力信号が安定する。   In the method of manufacturing a piezoelectric device according to the present invention, by providing the above-described means, the vibrator portion is fitted in each first concave portion of the base aggregate wafer, and mounting of other adjacent vibrator portions is possible. There is no mounting position shift that has an impact. Further, by providing the above-described means, the bonding conduction portion between each transducer portion and the base assembly wafer is not exposed to the outside. Therefore, foreign matter such as machining scraps generated during cutting of the substrate aggregate wafer enters between the vibrators and the substrate aggregate wafer, and adheres to the electrodes etc., for example, shorting between adjacent electrodes Can be prevented, and the output signal of the piezoelectric oscillator is stabilized.

よって、本発明は、圧電デバイスとして剛性を向上させつつ、外部からの異物の侵入付着を防止し、外部出力信号の不安定化を生じない圧電デバイス及びその製造方法を提供できる効果を奏する。   Therefore, the present invention has the effect of being able to provide a piezoelectric device and a method of manufacturing the same, which prevents the entry of foreign matter from the outside and prevents instability of the external output signal while improving the rigidity of the piezoelectric device.

本発明の第一の実施形態に係る一圧電デバイスを示した分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view showing a piezoelectric device according to a first embodiment of the present invention. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 本発明の第一の実施形態に係る他の圧電デバイスにおける、図1に示したA−Aと同位置における断面図である。It is a sectional view in the same position as AA shown in Drawing 1 in other piezoelectric devices concerning a first embodiment of the present invention. 本発明の第一の実施形態に係る他の圧電デバイスにおける、図1に示したA−Aと同位置における断面図である。It is a sectional view in the same position as AA shown in Drawing 1 in other piezoelectric devices concerning a first embodiment of the present invention. 本発明の第二の実施形態に係る圧電デバイスにおける、図1に示したA−Aと同位置における断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view at the same position as A-A shown in FIG. 1 in a piezoelectric device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第一の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の各工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the piezoelectric device which concerns on 1st embodiment of this invention.

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
尚、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。又、各図では、説明を平易とするため、図面が記載されている用紙上方を圧電デバイスの上方として記述する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In each of the drawings, a part of the structure is not shown and the dimensions are partially shown in an exaggerated manner for the sake of clarity. In each drawing, the upper side of the sheet on which the drawing is described is described as the upper side of the piezoelectric device in order to simplify the description.

(第一実施形態)
図1は、本発明の第一実施形態に係る圧電デバイスを示した分解斜視図である。図2は図1記載の仮想切断線A−Aで切断した場合の概略断面図である。以下の説明については、圧電デバイスの一つである圧電発振器について説明する。圧電発振器100は、図1及び図2に示すように、基体110と、振動子部120と、集積回路素子130とから主に構成されている。このような圧電発振器100は、電子機器等で使用する基準信号を生成出力するために用いられる。
First Embodiment
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a piezoelectric device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view in the case of cutting along the virtual cutting line A-A shown in FIG. The following description demonstrates the piezoelectric oscillator which is one of the piezoelectric devices. As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric oscillator 100 mainly includes a base 110, a vibrator unit 120, and an integrated circuit element 130. Such a piezoelectric oscillator 100 is used to generate and output a reference signal used in an electronic device or the like.

基体110は、後述する振動子部120を接合するためのものであると共に、後述する集積回路素子130を収容するためのものである。基体110は、第一基板111と第一枠部112と第一電極パッド113と外部端子114から構成されている。   The base 110 is for bonding a vibrator portion 120 described later, and for accommodating an integrated circuit element 130 described later. The base 110 is composed of a first substrate 111, a first frame 112, a first electrode pad 113, and an external terminal 114.

第一基板111は、平面視外形が矩形である平板状であり、振動子部120を実装するためのものである。第一基板110の上面には、第一電極パッド113が設けられており、下面には、外部端子114が設けられている。第一基板111の表面及び内部には、上面に設けられた第一電極パッド113と、第一基板111の下面に設けられた外部端子114とを電気的に接続するための配線パターン(図示せず)が設けられている。又、第一基板111の平面視中央には、後述する集積回路素子130を収めることが可能な大きさの貫通孔115が形成されている。第一基板111は、例えば、アルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料、又はガラス−エポキシである絶縁体から構成されている。   The first substrate 111 is a flat plate having a rectangular outer shape in plan view, and is for mounting the vibrator portion 120. The first electrode pad 113 is provided on the upper surface of the first substrate 110, and the external terminal 114 is provided on the lower surface. A wiring pattern (not shown) for electrically connecting the first electrode pad 113 provided on the upper surface and the external terminal 114 provided on the lower surface of the first substrate 111 on the surface and inside of the first substrate 111 Is provided. Further, at the center of the first substrate 111 in plan view, a through hole 115 of a size that can accommodate an integrated circuit element 130 described later is formed. The first substrate 111 is made of, for example, a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, or an insulator which is glass-epoxy.

第一枠部112は、第一基板111の上面の外周縁に沿って設けられており、第一基板111の上面に第一凹部116を形成するためのものである。第一枠部112は、例えば、アルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料、又はガラス−エポキシである絶縁体から構成されている。尚、この第一枠部112の内周の大きさ、つまり第一凹部116の開口部の大きさは、後述する振動子部120を構成する第二基板121の平面視外形とほぼ同じとなっている。又、第一基板111と第一枠部112は、一体として形成されていても良い。   The first frame portion 112 is provided along the outer peripheral edge of the upper surface of the first substrate 111, and is for forming the first recess 116 in the upper surface of the first substrate 111. The first frame portion 112 is made of, for example, a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, or an insulator which is glass-epoxy. The size of the inner periphery of the first frame 112, that is, the size of the opening of the first recess 116 is substantially the same as the outer shape of the second substrate 121 constituting the vibrator unit 120 described later. ing. Further, the first substrate 111 and the first frame portion 112 may be integrally formed.

また、第一枠部112の上面の位置は、第一基板111の上面に振動子部120を配置したときの第二基板121の下面の位置よりも高くなるように形成されている。このような形態により、第一電極パッド113に後述する振動子部120を接合導通した場合に、その接合部分が圧電発振器100の外部に直接露出することが無い。よって、圧電発振器100の製造時に発生する加工屑などの異物が外部から侵入し、第一電極パッド113等に付着することにより、第一電極パッド113を導通する各信号に悪影響を与えることを防止することができる。尚、圧電発振器100における第一枠部112の上面の位置は、第一基板111の上面に振動子部120を配置したときの第二基板121の下面の位置よりも高くあって、且つ、図3に示すように、蓋体124の外側主面の位置と同じ又は低くなる範囲内の所定の位置で形成されていても良い。   Further, the position of the upper surface of the first frame portion 112 is formed to be higher than the position of the lower surface of the second substrate 121 when the vibrator portion 120 is disposed on the upper surface of the first substrate 111. With such a configuration, when the first electrode pad 113 and a vibrator portion 120 described later are joined and conducted, the joint portion is not directly exposed to the outside of the piezoelectric oscillator 100. Therefore, foreign substances such as machining chips generated at the time of manufacturing the piezoelectric oscillator 100 enter from the outside and adhere to the first electrode pad 113 and the like, thereby preventing each signal conducting the first electrode pad 113 from being adversely affected. can do. The position of the upper surface of the first frame portion 112 in the piezoelectric oscillator 100 is higher than the position of the lower surface of the second substrate 121 when the vibrator portion 120 is disposed on the upper surface of the first substrate 111, and As shown in 3, it may be formed at a predetermined position within the range that is the same as or lower than the position of the outer main surface of the lid 124.

第一電極パッド113は、後述する振動子部120を接合導通するためのものである。第一電極パッド113は、第一凹部116内に露出した第一基板111の上面に設けられており、振動子部120の第二基板121の下面に設けられた第二電極パッド127に対応する個数及び位置に設けられている。例えば、振動子部120の第二基板121の下面四隅に第二電極パッド127が設けられていた場合、第一電極パッド113は、凹部116内に露出した第一基板111の上面の四隅に設けられることとなる。第一電極パッド113は、第一基板111に設けられた配線パターン(図示せず)を介して、第一基板110の下面に設けられた外部端子114と電気的に接続されている。   The first electrode pad 113 is for joining and conducting a vibrator portion 120 described later. The first electrode pad 113 is provided on the upper surface of the first substrate 111 exposed in the first recess 116, and corresponds to the second electrode pad 127 provided on the lower surface of the second substrate 121 of the vibrator portion 120. It is provided in the number and the position. For example, when the second electrode pads 127 are provided at the four corners of the lower surface of the second substrate 121 of the vibrator portion 120, the first electrode pads 113 are provided at the four corners of the upper surface of the first substrate 111 exposed in the recess 116. It will be The first electrode pad 113 is electrically connected to an external terminal 114 provided on the lower surface of the first substrate 110 via a wiring pattern (not shown) provided on the first substrate 111.

外部端子114は、圧電発振器100を電子機器等の実装基板に実装するためのものである。外部端子114は、第一基板111の下面に複数個設けられており、第一電極パッド113と個々に電気的に接続されている。外部端子114には、例えば、グランド電位と接続されている実装基板のパッドと接続される端子の他に、出力端子として用いられる端子、電源電圧端子として用いられる端子、後述する集積回路素子130へのデータ書込読込端子及び周波数制御端子として用いられる端子を備えている。   The external terminal 114 is for mounting the piezoelectric oscillator 100 on a mounting substrate such as an electronic device. A plurality of external terminals 114 are provided on the lower surface of the first substrate 111, and are electrically connected to the first electrode pads 113 individually. For example, to the external terminal 114, a terminal used as an output terminal, a terminal used as a power supply voltage terminal, and an integrated circuit element 130 described later in addition to a terminal connected to a pad of a mounting substrate connected to ground potential. And a terminal used as a data write / read terminal and a frequency control terminal.

(振動子部)
振動子部120は、素子搭載部材129と、素子搭載部材129の上面に接合された水晶素子123と、素子搭載部材129の上面に接合された蓋体124とを含んでいる。素子搭載部材129には、第二基板121の上面と第二枠部122の内側面によって囲まれた第二凹部128が形成されている。振動子部120は、基体110の第一凹部116内にはめ込まれており、振動子部120の第二電極パッド127と基体110の第一電極パッド113とを、導電性接着剤等の導電性接合剤により接合導通されている。
(Vibrator section)
The vibrator portion 120 includes an element mounting member 129, a quartz crystal element 123 bonded to the top surface of the element mounting member 129, and a lid 124 bonded to the top surface of the element mounting member 129. The element mounting member 129 is formed with a second concave portion 128 surrounded by the upper surface of the second substrate 121 and the inner side surface of the second frame portion 122. The vibrator portion 120 is fitted in the first concave portion 116 of the base 110, and the second electrode pad 127 of the vibrator portion 120 and the first electrode pad 113 of the base 110 are made of a conductive adhesive or the like. The bonding is conducted by the bonding agent.

第二基板121は、平面視外形が矩形である平板状であり、水晶素子123を搭載するためのものである。第二基板121の上面には、水晶素子パッド125が設けられており、第二基板121の下面には、集積回路素子パッド126及び第二電極パッド127が設けられている。第二基板121の表面及び内部には、上面に設けられた水晶素子パッド125と、第二基板121の下面に設けられた集積回路素子パッド126及び第二電極パッド127と電気的に接続するための配線パターン(図示せず)が設けられている。また、第二基板121は、例えば、アルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料、又はガラス−エポキシである絶縁体から構成されている。   The second substrate 121 is a flat plate having a rectangular outer shape in plan view, and is for mounting the crystal element 123. The quartz crystal element pad 125 is provided on the upper surface of the second substrate 121, and the integrated circuit element pad 126 and the second electrode pad 127 are provided on the lower surface of the second substrate 121. In order to electrically connect the crystal element pad 125 provided on the upper surface and the integrated circuit element pad 126 and the second electrode pad 127 provided on the lower surface of the second substrate 121 on the surface and the inside of the second substrate 121 Wiring patterns (not shown) are provided. The second substrate 121 is made of, for example, a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, or an insulator which is glass-epoxy.

第二枠部122は、第二基板121の上面の外周縁に沿って設けられており、第二基板121の上面に第二凹部128を形成するためのものである。第二枠部122は、例えば、アルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料、又はガラス−エポキシである絶縁体から構成されている。尚、この第二枠部122の内周の大きさ、つまり第二凹部128の開口部の大きさは、後述する水晶素子123が横方向で搭載できる大きさとなっている。又、第二基板121と第二枠部122は、一体として形成されていても良い。   The second frame portion 122 is provided along the outer peripheral edge of the upper surface of the second substrate 121, and is for forming the second recess 128 on the upper surface of the second substrate 121. The second frame portion 122 is made of, for example, a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, or an insulator which is glass-epoxy. The size of the inner periphery of the second frame portion 122, that is, the size of the opening of the second recess 128 is such that a quartz crystal element 123 described later can be mounted in the lateral direction. In addition, the second substrate 121 and the second frame portion 122 may be integrally formed.

水晶パッド125は、水晶素子123を第二基板121の上面上に導電性接着剤などにより固定保持しつつ、水晶素子123に設けられた励振用電極に信号を入出力するためのものである。水晶パッド125は、第二凹部128に露出した第二基板121の上面の一方の短辺縁に沿って二個並んで設けられている。この水晶パッド125は、第二基板121内に設けられた配線パターン(図示せず)により所定の集積回路素子パッド126と電気的に接続されている。   The crystal pad 125 is for fixing and holding the crystal element 123 on the upper surface of the second substrate 121 with a conductive adhesive or the like, and inputting and outputting a signal to the excitation electrode provided in the crystal element 123. The two quartz pads 125 are provided side by side along one short side edge of the upper surface of the second substrate 121 exposed to the second recess 128. The crystal pad 125 is electrically connected to a predetermined integrated circuit element pad 126 by a wiring pattern (not shown) provided in the second substrate 121.

集積回路素子パッド126は、後述する集積回路素子130を接合導通するものであり、第二基板121の下面の中央部分に、集積回路素子130に設けられた複数個の接続パッド131に対応する個数及び位置に設けられている。例えば、集積回路素子130に接続パッド131が二列状に計六個設けられていた場合、集積回路素子パッド126は、第二基板121の下面の中央部に二列状に計六個設けられることとなる。集積回路素子パッド126のうち所定のパッドは、水晶素子パッド125と電気的に接続されている。また、残りの集積回路素子パッド126のうちの所定のパッドは、それぞれ第二電極パッド127と電気的に接続されている。   The integrated circuit element pad 126 is for joining and conducting the integrated circuit element 130 described later, and the number corresponding to the plurality of connection pads 131 provided on the integrated circuit element 130 in the central portion of the lower surface of the second substrate 121. And are provided. For example, in the case where a total of six connection pads 131 are provided in two rows on the integrated circuit element 130, a total of six integrated circuit element pads 126 are provided in the center of the lower surface of the second substrate 121 in two rows. It will be. A predetermined one of integrated circuit element pads 126 is electrically connected to crystal element pad 125. Also, predetermined ones of the remaining integrated circuit element pads 126 are electrically connected to the second electrode pads 127, respectively.

第二電極パッド127は、基体110に設けられた第一電極パッド113と接合し振動子部120を基体110の第一凹部116内に固定保持しつつ、振動子部120に搭載された集積回路素子130に信号を入出力するためのものである。第二電極パッド127は、第二基板121の下面に複数設けられている。例えば、図1及び2に示すように、第二電極パッド127が第二基板121の下面の四隅にそれぞれ一つずつ設けられており、所定の集積回路素子パッド126と電気的に接続されている。   The second electrode pad 127 is bonded to the first electrode pad 113 provided on the base 110, and the integrated circuit mounted on the vibrator 120 is fixedly held in the first recess 116 of the base 110. It is for inputting and outputting a signal to the element 130. A plurality of second electrode pads 127 are provided on the lower surface of the second substrate 121. For example, as shown in FIGS. 1 and 2, one second electrode pad 127 is provided at each of four corners of the lower surface of the second substrate 121, and is electrically connected to a predetermined integrated circuit element pad 126. .

水晶素子123は、図2に示されているように、導電性接着剤を介して水晶素子パッド125上に接合されている。水晶素子123は、安定した機械振動と圧電効果により、電子装置等の基準信号を発振する役割を果たしている。   The crystal element 123 is bonded onto the crystal element pad 125 via a conductive adhesive, as shown in FIG. The crystal element 123 plays a role of oscillating a reference signal of an electronic device or the like by stable mechanical vibration and piezoelectric effect.

水晶素子123は、水晶素板の上面及び下面のそれぞれに励振用電極及び引き出し電極を被着させたものである。励振用電極は、水晶素板の上面及び下面のそれぞれに金属を所定のパターンで被着形成したものである。引き出し電極は、励振用電極から水晶素板の一辺に向かってそれぞれ延出されている。水晶素子123は、第二凹部128内に露出した第二基板121の上面に設けられた水晶素子パッド125と接続されており、水晶素子123の一端を第二基板121の上面と接続した固定端とし、他端を第二基板121の上面と間を空けた自由端とした片持ち支持構造にて水晶素子123が第二基板121上に導電性接着剤などにて固定されている。   The quartz crystal element 123 is obtained by depositing the excitation electrode and the lead-out electrode on the upper surface and the lower surface of the quartz substrate. The excitation electrode is formed by depositing a metal in a predetermined pattern on each of the upper surface and the lower surface of the quartz plate. The extraction electrodes are extended respectively from the excitation electrode toward one side of the quartz substrate. The crystal element 123 is connected to a crystal element pad 125 provided on the upper surface of the second substrate 121 exposed in the second recess 128, and a fixed end in which one end of the crystal element 123 is connected to the upper surface of the second substrate 121 The quartz crystal element 123 is fixed on the second substrate 121 with a conductive adhesive or the like in a cantilever support structure in which the other end is a free end spaced apart from the upper surface of the second substrate 121.

蓋体124は、水晶素子123が搭載され真空状態にある第二凹部128又は窒素ガスなどが充填された第二凹部128を気密的に封止するためのものである。蓋体124は、例えば、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。   The lid 124 is for airtightly sealing the second concave portion 128 mounted with the quartz crystal element 123 and in a vacuum state or the second concave portion 128 filled with nitrogen gas or the like. The lid 124 is made of, for example, an alloy containing at least one of iron, nickel or cobalt.

尚、振動子部120の構成は前記したものに限定されず、例えば、第二枠部を除き、第二基板の上面に水晶素子を搭載し、その水晶素子を覆うように箱状の蓋体を被せ、蓋体と第二基板とを接合することで蓋体内の水晶素子を気密封止した形態の振動子部でも良い。   The configuration of the vibrator portion 120 is not limited to the one described above. For example, except for the second frame portion, a quartz crystal element is mounted on the upper surface of the second substrate, and a box-like lid is covered to cover the quartz crystal element. The vibrator portion may have a form in which the crystal element in the lid is hermetically sealed by covering the lid and bonding the lid and the second substrate.

集積回路素子130は、例えば、複数個の接続パッド131を有した平面視矩形のフリップチップ型集積回路素子が用いられ、その回路形成面(上面)には、例えば、水晶素子123の温度特性を補償する温度補償データを格納するための記憶素子部、温度補償データに基づいて水晶素子123の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路部、その温度補償回路部に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路部が設けられている。   As the integrated circuit element 130, for example, a flip chip type integrated circuit element having a rectangular shape in plan view having a plurality of connection pads 131 is used, and a temperature characteristic of the crystal element 123 is A storage element unit for storing temperature compensation data to be compensated, a temperature compensation circuit unit for correcting the vibration characteristic of the crystal element 123 according to a temperature change based on the temperature compensation data, and the temperature compensation circuit unit An oscillation circuit unit that generates an oscillation output is provided.

本実施形態における圧電発振器100は、振動子部120が、基体110の第一凹部116内にはめ込まれており、基体110の第一電極パッド113と振動子部120の第二電極パッド127とを、導電性接着剤等の導電性接合剤により接合導通されている。又、圧電発振器100は、基体110に搭載された振動子部120の第二基板121の下面には、集積回路素子130が、基体110の貫通孔115内に収納されつつ、振動子部120の集積回路素子パッド126と接合パッド131とを導電性接着剤又は半田等の導電性接合剤により接合導通することで搭載されている。   In the piezoelectric oscillator 100 in the present embodiment, the vibrator portion 120 is fitted in the first recess 116 of the base 110, and the first electrode pad 113 of the base 110 and the second electrode pad 127 of the vibrator portion 120 are The bonding is conducted by a conductive bonding agent such as a conductive adhesive. In the piezoelectric oscillator 100, the integrated circuit element 130 is accommodated in the through hole 115 of the base 110 on the lower surface of the second substrate 121 of the vibrator unit 120 mounted on the base 110. The integrated circuit element pad 126 and the bonding pad 131 are mounted by bonding and conducting them with a conductive bonding agent such as a conductive adhesive or a solder.

このような構成の圧電発振器100では、振動子部120に搭載された水晶素子123と集積回路素子130内に設けられている発振回路とが電気的に接続されており、この集積回路素子130内で生成された所定の周波数の出力信号が、所定の第二電極パッド127とその第二電極パッド127に導通接合している第一電極パッド113とを通り、その第一電極パッド113と電気的に接続している外部端子114から、圧電発振器100の外部へ出力される。   In the piezoelectric oscillator 100 having such a configuration, the quartz crystal element 123 mounted on the vibrator unit 120 and the oscillation circuit provided in the integrated circuit element 130 are electrically connected. The output signal of the predetermined frequency generated in the step passes through the predetermined second electrode pad 127 and the first electrode pad 113 conductively joined to the second electrode pad 127, and electrically connected to the first electrode pad 113. Is output to the outside of the piezoelectric oscillator 100 from an external terminal 114 connected thereto.

第一実施形態における圧電発振器100は、貫通孔115を有する第一基板111と第一基板111の上面の外周縁に沿って設けられた第一枠部112とで形成された第一凹部116を有する基体110と、少なくとも第二基板121を備えた素子搭載部材129と、第二基板121の上面に実装された水晶素子123と、素子搭載部材129に接合することで水晶素子123を気密封止する蓋体124とを有し、第一凹部116内であって第一基板111の上面に実装された振動子部120と、貫通孔115内であって、第二基板121の下面に実装された集積回路素子130を備えている。これにより、第一基板111の上面の外周縁に沿って設けた第一枠部112の厚みによる第一基板111の変形を抑える作用により、外部からの曲げやねじれ等の応力に対する基体110の剛性を、従来の圧電デバイスの枠部部分に比べて高くすることができる。よって、応力による圧電発振器100の基体110の変形も著しく小さくなり、振動子部120と基体110との接合部分の接合導通不良の発生を防止でき、圧電発振器100の出力信号が安定する。又、振動子部120と基体110との接合導通部分が圧電発振器100の外に露出していない形態となっているため、振動子部120と基体110との間に塵やホコリ等の異物が入り込みにくく、入り込んだ異物が第一電極パッドや第二電極パッドに付着して隣り合う電極間で短絡等を起こし正常な信号を阻害することを抑えつつ、圧電発振器100の出力信号が不安定となることを低減することができる。   The piezoelectric oscillator 100 in the first embodiment has a first recess 116 formed of a first substrate 111 having a through hole 115 and a first frame 112 provided along the outer peripheral edge of the upper surface of the first substrate 111. The quartz crystal element 123 is hermetically sealed by bonding it to the base 110 having the element mounting member 129 provided with at least the second substrate 121, the crystal element 123 mounted on the upper surface of the second substrate 121, and the element mounting member 129. The vibrator portion 120 mounted in the first recess 116 and mounted on the upper surface of the first substrate 111 and the through hole 115 mounted on the lower surface of the second substrate 121. The integrated circuit device 130 is provided. Thus, the action of suppressing the deformation of the first substrate 111 due to the thickness of the first frame portion 112 provided along the outer peripheral edge of the upper surface of the first substrate 111, the rigidity of the base 110 against stress such as bending and twisting from the outside. Can be made higher than the frame portion of a conventional piezoelectric device. Therefore, the deformation of the base 110 of the piezoelectric oscillator 100 due to the stress is also significantly reduced, and the occurrence of junction conduction failure at the bonding portion between the vibrator portion 120 and the base 110 can be prevented, and the output signal of the piezoelectric oscillator 100 is stabilized. In addition, since the junction conduction portion between the vibrator portion 120 and the base 110 is not exposed to the outside of the piezoelectric oscillator 100, foreign matter such as dust or dust is generated between the vibrator portion 120 and the base 110. The output signal of the piezoelectric oscillator 100 is considered to be unstable while suppressing entry of foreign matter into the first electrode pad or the second electrode pad and causing a short circuit or the like between adjacent electrodes and inhibiting normal signals. Can be reduced.

(変形例)
図4は、第一実施形態の変形例に係る圧電デバイスを示した概略断面図である。また、第一実施形態の変形例に係る圧電デバイスは、絶縁性樹脂140が貫通孔115内又は第一凹部116内に設けられている点において第一実施形態と異なる。
(Modification)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a piezoelectric device according to a modification of the first embodiment. The piezoelectric device according to the modification of the first embodiment is different from the first embodiment in that the insulating resin 140 is provided in the through hole 115 or in the first recess 116.

絶縁性樹脂140は、振動子部120と基体110との間に異物が入り込むことを更に低減するためのものである。絶縁性樹脂140は、貫通孔115内又は第一凹部116内に充填後、固化されるようにして設けられている。絶縁性樹脂140は、貫通孔115内に集積回路素子130を収納したとき、少なくとも集積回路素子130の回路形成面を覆う高さ以上となるまで設けられている。絶縁性樹脂140は、第一凹部116に振動子部120を収納したとき、少なくとも振動子部120の第二基板121の下面を覆う高さ以上となるまで設けられている。絶縁性樹脂140は、エポキシ樹脂又はポリイミド樹脂によって構成されている。   The insulating resin 140 is for further reducing the entry of foreign matter between the transducer portion 120 and the base 110. The insulating resin 140 is provided so as to be solidified after being filled in the through hole 115 or in the first recess 116. When the integrated circuit element 130 is accommodated in the through hole 115, the insulating resin 140 is provided to at least a height at which the circuit formation surface of the integrated circuit element 130 is covered. The insulating resin 140 is provided so as to cover at least the lower surface of the second substrate 121 of the vibrator portion 120 when the vibrator portion 120 is accommodated in the first concave portion 116. The insulating resin 140 is made of an epoxy resin or a polyimide resin.

第一実施形態の変形例に係る圧電デバイスは、この絶縁性樹脂140を備えることにより、基体110と振動子部120とがより強固に接合されるので、更に圧電発振器100全体としての剛性を高くすることができる。又、絶縁性樹脂140により振動子部120と基体110との間や振動子部120と集積回路素子130との間を覆うので、振動子部120と基体110との間や振動子部120と集積回路素子130との間に塵やホコリ等の異物が更に入り込みにくくなり、圧電発振器100の出力信号がより安定する効果を奏する。   In the piezoelectric device according to the modification of the first embodiment, the base 110 and the vibrator portion 120 are more firmly joined by including the insulating resin 140, so that the rigidity of the piezoelectric oscillator 100 as a whole is further increased. can do. In addition, since the space between the vibrator portion 120 and the base 110 and the space between the vibrator portion 120 and the integrated circuit element 130 are covered with the insulating resin 140, the space between the vibrator portion 120 and the base 110 and the vibrator portion 120 Foreign substances such as dust and dirt are less likely to enter between the integrated circuit element 130 and the integrated circuit element 130, so that the output signal of the piezoelectric oscillator 100 can be more stabilized.

(第二実施形態)
図5は、本発明の第二実施形態に係る圧電デバイスを示した、図1記載の仮想切断線A−Aと同じ位置で切断した場合の概略断面図である。以下の説明については、圧電デバイスの一つである圧電振動子について説明する。圧電振動子200は、図5に示すように、基体210と、振動子部220と、サーミスタ素子230とから構成されている。尚、第一の実施形態との相違点は、振動子部220の下部に搭載されている電子部品素子がサーミスタ素子230であることである。また、振動子部220内に搭載された水晶素子223とサーミスタ素子230とはそれぞれ異なる外部端子214とのみ電気的に導通しており、水晶素子223とサーミスタ素子230とは電気的に導通していないことで、第一実施形態とは異なっている。
Second Embodiment
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a piezoelectric device according to a second embodiment of the present invention cut at the same position as the virtual cutting line A-A shown in FIG. The following description demonstrates the piezoelectric vibrator which is one of the piezoelectric devices. As shown in FIG. 5, the piezoelectric vibrator 200 includes a base 210, a vibrator portion 220, and a thermistor element 230. The difference from the first embodiment is that the electronic component element mounted on the lower part of the vibrator unit 220 is a thermistor element 230. Further, the crystal element 223 and the thermistor element 230 mounted in the vibrator portion 220 are electrically conducted only to the different external terminals 214, and the crystal element 223 and the thermistor element 230 are electrically conducted. There is no difference from the first embodiment.

基体210は、後述する振動子部220を接合するためのものであると共に、後述するサーミスタ素子230を収容するためのものである。基体210は、第一基板211と第一枠部212と第一電極パッド213と外部端子214から構成されている。第一基板211は、第一基板210の上面には、第一電極パッド213が設けられており、下面には、外部端子214が設けられている。第一基板211の表面及び内部には、上面に設けられた第一電極パッド213と、第一基板211の下面に設けられた外部端子214とを電気的に接続するための配線パターン(図示せず)が設けられている。又、平面視外形が矩形であり平板状である。第一基板211の平面視中央には、後述するサーミスタ素子230を収めることが可能な大きさの貫通孔215が形成されている。第一基板211は、例えば、アルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料、又はガラス−エポキシである絶縁体から構成されている。   The base 210 is for joining a vibrator unit 220 described later, and for accommodating a thermistor element 230 described later. The base 210 is composed of a first substrate 211, a first frame 212, a first electrode pad 213, and an external terminal 214. The first substrate 211 is provided with a first electrode pad 213 on the upper surface of the first substrate 210 and an external terminal 214 on the lower surface. A wiring pattern (shown in the drawing) for electrically connecting the first electrode pad 213 provided on the upper surface and the external terminal 214 provided on the lower surface of the first substrate 211 on the surface and inside of the first substrate 211. Is provided. The outer shape in plan view is rectangular and flat. At the center of the first substrate 211 in plan view, a through hole 215 of a size capable of accommodating a thermistor element 230 described later is formed. The first substrate 211 is made of, for example, a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, or an insulator which is glass-epoxy.

第一枠部212は、第一基板211の上面の外周縁に沿って設けられており、第一基板211の上面に第一凹部216を形成するためのものである。第一枠部212は、例えば、アルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料、又はガラス−エポキシである絶縁体から構成されている。尚、この第一枠部212の内周の大きさ、つまり第一凹部216の開口部の大きさは、後述する振動子部220を構成する第二基板221の平面視外形とほぼ同じとなっている。又、第一基板211と第一枠部212は、一体として形成されていても良い。
The first frame portion 212 is provided along the outer peripheral edge of the upper surface of the first substrate 211, and is for forming the first recess 216 in the upper surface of the first substrate 211. The first frame portion 212 is made of, for example, a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, or an insulator which is glass-epoxy. The size of the inner periphery of the first frame portion 212, that is, the size of the opening of the first recess 216 is substantially the same as the outer shape of the second substrate 221 constituting the vibrator portion 220 described later. ing. Further, the first substrate 211 and the first frame portion 212 may be integrally formed.

また、第一枠部212の上面の位置は、第一基板211の上面に振動子部220を配置したときの第二基板221の下面の位置よりも高くなるように形成されている。このような形態により、第一電極パッド213に後述する振動子部220を接合導通した場合に、その接合部分が圧電振動子200の外部に直接露出することが無い。よって、圧電振動子200の製造時に発生する加工屑などの異物が外部から侵入し、第一電極パッド213等に付着することにより、第一電極パッド213を導通する各信号に悪影響を与えることを防止することができる。尚、圧電振動子200における第一枠部213の上面の位置は、第一基板211の上面に振動子部220を配置したときの第二基板221の下面の位置よりも高くあって、且つ、蓋体224の外側主面の位置と同じ又は低くなる範囲内の所定の位置で形成されていても良い。   Further, the position of the upper surface of the first frame portion 212 is formed to be higher than the position of the lower surface of the second substrate 221 when the vibrator portion 220 is disposed on the upper surface of the first substrate 211. According to such a configuration, when the vibrator portion 220 described later is joined and conducted to the first electrode pad 213, the joint portion is not directly exposed to the outside of the piezoelectric vibrator 200. Therefore, foreign matter such as machining chips generated at the time of manufacturing the piezoelectric vibrator 200 intrudes from the outside and adheres to the first electrode pad 213 or the like to adversely affect each signal conducting the first electrode pad 213. It can be prevented. The position of the upper surface of the first frame portion 213 in the piezoelectric vibrator 200 is higher than the position of the lower surface of the second substrate 221 when the vibrator portion 220 is disposed on the upper surface of the first substrate 211, and It may be formed at a predetermined position within the range that is the same as or lower than the position of the outer main surface of the lid 224.

第一電極パッド213は、後述する振動子部220を接合導通するためのものである。第一電極パッドは、第一凹部216内に露出した第一基板211の上面に設けられており、振動子部220の第二基板221の下面に設けられた第二電極パッド227に対応する個数及び位置に設けられている。例えば、振動子部220の第二基板121の下面四隅に第二電極パッド227が設けられていた場合、第一電極パッド213は、凹部216内に露出した第一基板211の上面の四隅に設けられることとなる。第一電極パッド213は、第一基板211に設けられた配線パターン(図示せず)を介して、第一基板211の下面に設けられた外部端子214と電気的に接続されている。   The first electrode pad 213 is for joining and conducting a vibrator portion 220 described later. The first electrode pad is provided on the upper surface of the first substrate 211 exposed in the first recess 216, and the number of the first electrode pads corresponds to the second electrode pad 227 provided on the lower surface of the second substrate 221 of the vibrator portion 220. And are provided. For example, when the second electrode pads 227 are provided at the four corners of the lower surface of the second substrate 121 of the vibrator portion 220, the first electrode pads 213 are provided at the four corners of the upper surface of the first substrate 211 exposed in the recess 216. It will be The first electrode pad 213 is electrically connected to an external terminal 214 provided on the lower surface of the first substrate 211 via a wiring pattern (not shown) provided on the first substrate 211.

外部端子214は、圧電振動子200を電子機器等の実装基板に実装するためのものである。外部端子214は、第一基板211の下面に複数個設けられており、第一電極パッド213と個々に電気的に接続されている。外部端子214には、例えば、後述する水晶素子223の入力端子と出力端子、及び後述するサーミスタ素子230の入力端子と出力端子として用いられる端子を備えている。   The external terminal 214 is for mounting the piezoelectric vibrator 200 on a mounting substrate such as an electronic device. A plurality of external terminals 214 are provided on the lower surface of the first substrate 211 and are electrically connected to the first electrode pads 213 individually. The external terminal 214 includes, for example, an input terminal and an output terminal of a crystal element 223 described later, and a terminal used as an input terminal and an output terminal of a thermistor element 230 described later.

(振動子部)
振動子部220は、素子搭載部材229と、素子搭載部材229の上面に接合された水晶素子223と、素子搭載部材229の上面に接合された蓋体224とを含んでいる。素子搭載部材229には、第二基板221の上面と第二枠部222の内側面によって囲まれた第二凹部228が形成されている。振動子部220は、基体210の第一凹部216内にはめ込まれており、振動子部220の第二電極パッド227と基体210の第一電極パッド213とを、導電性接着剤や半田等の導電性接合剤により接合導通されている。
(Vibrator section)
The vibrator portion 220 includes an element mounting member 229, a quartz crystal element 223 joined to the top surface of the element mounting member 229, and a lid 224 joined to the top surface of the element mounting member 229. In the element mounting member 229, a second concave portion 228 surrounded by the upper surface of the second substrate 221 and the inner side surface of the second frame portion 222 is formed. The vibrator portion 220 is fitted in the first concave portion 216 of the base body 210, and the second electrode pad 227 of the vibrator portion 220 and the first electrode pad 213 of the base body 210 are made of a conductive adhesive, solder or the like. The bonding is conducted by a conductive bonding agent.

第二基板221は、平面視外形が矩形である平板状であり、水晶素子223を搭載するためのものである。第二基板221の上面には、水晶素子パッド225が設けられており、第二基板121の下面には、サーミスタ素子パッド226及び第二電極パッド227が設けられている。第二基板221の表面及び内部には、上面に設けられた水晶素子パッド225と、第二基板221の下面に設けられたサーミスタ素子パッド226及び第二電極パッド227と電気的に接続するための配線パターン(図示せず)が設けられている。また、第二基板221は、例えば、アルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料、又はガラス−エポキシからなる絶縁材料から構成されている。   The second substrate 221 is in the form of a flat plate whose outer shape in plan view is rectangular, and is for mounting the crystal element 223. A quartz crystal element pad 225 is provided on the upper surface of the second substrate 221, and a thermistor element pad 226 and a second electrode pad 227 are provided on the lower surface of the second substrate 121. In order to electrically connect the crystal element pad 225 provided on the upper surface and the thermistor element pad 226 and the second electrode pad 227 provided on the lower surface of the second substrate 221 on the surface and the inside of the second substrate 221. Wiring patterns (not shown) are provided. The second substrate 221 is made of, for example, a ceramic material such as alumina ceramic or glass-ceramics, or an insulating material made of glass-epoxy.

第二枠部222は、第二基板221の上面の外周縁に沿って設けられており、第二基板221の上面に第二凹部228を形成するためのものである。第二枠部222は、例えば、アルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料、又はガラス−エポキシからなる絶縁材料から構成されている。尚、この第二枠部222の内周の大きさ、つまり第二凹部228の開口部の大きさは、後述する水晶素子223が横方向で搭載できる大きさとなっている。又、第二基板221と第二枠部222は、一体として形成されていても良い。   The second frame portion 222 is provided along the outer peripheral edge of the upper surface of the second substrate 221, and is for forming the second recess 228 in the upper surface of the second substrate 221. The second frame portion 222 is made of, for example, a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, or an insulating material made of glass-epoxy. The size of the inner periphery of the second frame portion 222, that is, the size of the opening of the second recess 228 is such that a quartz crystal element 223 described later can be mounted in the lateral direction. In addition, the second substrate 221 and the second frame portion 222 may be integrally formed.

水晶パッド225は、水晶素子223を第二基板221の上面上に導電性接着剤などにより固定保持しつつ、水晶素子223に設けられた励振用電極に信号を入出力するためのものである。水晶パッド225は、第二凹部228に露出した第二基板221の上面の一方の短辺縁に沿って二個並んで設けられている。この水晶パッド225は、第二基板221内に設けられた配線パターン(図示せず)により所定の第二電極パッド227とのみ電気的に接続されている。   The crystal pad 225 is for fixing and holding the crystal element 223 on the upper surface of the second substrate 221 with a conductive adhesive or the like, and inputting / outputting a signal to an excitation electrode provided in the crystal element 223. The two quartz pads 225 are provided side by side along one short side edge of the upper surface of the second substrate 221 exposed to the second recess 228. The crystal pad 225 is electrically connected only to a predetermined second electrode pad 227 by a wiring pattern (not shown) provided in the second substrate 221.

サーミスタ素子パッド226は、後述するサーミスタ素子230を接合導通するものであり、第二基板221の下面の中央部分に、サーミスタ素子230の接続端子231に対応する個数及び位置に設けられている。例えば、サーミスタ素子230の接続端子231が二箇所の場合、サーミスタ素子パッド226は、第二基板221の下面の中央部に2箇所設けられることとなる。サーミスタ素子パッド226は、水晶素子223が電気的に接続されていない所定の第二電極パッド227と電気的に接続されている。   The thermistor element pad 226 is for joining and conducting the thermistor element 230 described later, and is provided at the center portion of the lower surface of the second substrate 221 in the number and the position corresponding to the connection terminal 231 of the thermistor element 230. For example, when there are two connection terminals 231 of the thermistor element 230, two thermistor element pads 226 are provided at the center of the lower surface of the second substrate 221. The thermistor element pad 226 is electrically connected to a predetermined second electrode pad 227 to which the crystal element 223 is not electrically connected.

第二電極パッド227は、基体210に設けられた第一電極パッド213と接合し振動子部220を基体210の第一凹部216内に固定保持しつつ、振動子部120に搭載された水晶素子223及びサーミスタ素子230に信号を入出力するためのものである。第二電極パッド227は、第二基板221の下面に複数設けられている。例えば、図1及び2に示すように、第二電極パッド227が第二基板221の下面の四隅にそれぞれ一つずつ設けられている。この第二電極パッドは、水晶素子223が所定の第二電極パッド227とが電気的に接続されており、サーミスタ素子230が、水晶素子223と電気的に接続していない第二電極パッド227と電気的に接続されている。   The second electrode pad 227 is joined to the first electrode pad 213 provided on the base body 210 to fix and hold the vibrator portion 220 in the first concave portion 216 of the base body 210, and the quartz crystal element mounted on the vibrator portion 120 H. 223 and for inputting / outputting signals to / from the thermistor element 230. A plurality of second electrode pads 227 are provided on the lower surface of the second substrate 221. For example, as shown in FIGS. 1 and 2, one second electrode pad 227 is provided at each of four corners of the lower surface of the second substrate 221. In the second electrode pad, the quartz crystal element 223 is electrically connected to a predetermined second electrode pad 227, and the thermistor element 230 is not electrically connected to the quartz crystal element 223 and the second electrode pad 227 It is electrically connected.

水晶素子223は、図5に示すように、導電性接着剤を介して水晶素子パッド225上に接合されている。水晶素子223は、安定した機械振動と圧電効果により、電子装置等の基準信号を発振する役割を果たしている。   The crystal element 223 is bonded onto the crystal element pad 225 via a conductive adhesive as shown in FIG. The crystal element 223 plays a role of oscillating a reference signal of an electronic device or the like by stable mechanical vibration and piezoelectric effect.

水晶素子223は、水晶素板の上面及び下面のそれぞれに励振用電極及び引き出し電極を被着させたものである。励振用電極は、水晶素板の上面及び下面のそれぞれに金属を所定のパターンで被着形成したものである。引き出し電極は、励振用電極から水晶素板の一辺に向かってそれぞれ延出されている。水晶素子223は、第二凹部228内に露出した第二基板221の上面に設けられた水晶素子パッド225と接続されており、水晶素子223の一端を第二基板221の上面と接続した固定端とし、他端を第二基板221の上面と間を空けた自由端とした片持ち支持構造にて水晶素子223が第二基板221上に導電性接着剤などにて固定されている。尚、水晶素子パッド225は、それぞれ所定の第二電極パッド227と電気的に接続されている。   The quartz crystal element 223 is obtained by depositing the excitation electrode and the lead-out electrode on the upper surface and the lower surface of the quartz substrate. The excitation electrode is formed by depositing a metal in a predetermined pattern on each of the upper surface and the lower surface of the quartz plate. The extraction electrodes are extended respectively from the excitation electrode toward one side of the quartz substrate. The quartz crystal element 223 is connected to a quartz crystal element pad 225 provided on the upper surface of the second substrate 221 exposed in the second recess 228, and a fixed end where one end of the quartz crystal element 223 is connected to the upper surface of the second substrate 221 The quartz crystal element 223 is fixed on the second substrate 221 with a conductive adhesive or the like in a cantilever support structure in which the other end is a free end spaced apart from the upper surface of the second substrate 221. The quartz crystal element pads 225 are electrically connected to predetermined second electrode pads 227, respectively.

蓋体224は、水晶素子223が搭載され真空状態にある第二凹部228又は窒素ガスなどが充填された第二凹部228を気密的に封止するためのものである。蓋体224は、例えば、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。   The lid 224 is for airtightly sealing the second recess 228 in which the quartz crystal element 223 is mounted and in a vacuum state or the second recess 228 filled with nitrogen gas or the like. The lid 224 is made of, for example, an alloy containing at least one of iron, nickel or cobalt.

尚、振動子部220の構成は前記したものに限定されず、例えば、第二枠部を除き、第二基板の上面に水晶素子を搭載し、その水晶素子を覆うように箱状の蓋体を被せ、蓋体と第二基板とを接合することで蓋体内の水晶素子を気密封止した形態の振動子部でも良い。   The configuration of the vibrator unit 220 is not limited to that described above. For example, except for the second frame portion, a quartz crystal element is mounted on the upper surface of the second substrate, and a box-like lid is covered to cover the quartz crystal element. The vibrator portion may have a form in which the crystal element in the lid is hermetically sealed by covering the lid and bonding the lid and the second substrate.

サーミスタ素子230は、直方体形状であり、両端に接続端子231が設けられている。サーミスタ素子230は、素子周囲の温度変化によって電気抵抗が顕著な変化を示すものであり、この抵抗値の変化から電圧が変化するため、抵抗値と電圧との関係及び電圧と温度との関係により、出力された電圧から温度情報を得ることができる。尚、サーミスタ素子230に代えて、例えば、白金側温抵抗体又はダイオード等の温度情報を発生させる電子部品素子を用いても良い。   The thermistor element 230 has a rectangular parallelepiped shape, and connection terminals 231 are provided at both ends. In the thermistor element 230, the electric resistance shows a significant change due to the temperature change around the element, and the voltage changes from the change of the resistance value, so the resistance value and the voltage relation and the voltage and temperature relation The temperature information can be obtained from the output voltage. Note that, instead of the thermistor element 230, for example, an electronic component element that generates temperature information such as a platinum side temperature resistor or a diode may be used.

第二実施形態における圧電振動子200は、振動子部220が基体210の第一凹部216内にはめ込まれており、基体210の第一電極パッド213と振動子部220の第二電極パッド227とを、導電性接着剤等の導電性接合剤により接合導通されている。又、圧電振動子200は、基体210に搭載された振動子部220の第二基板121の下面に、サーミスタ素子230が、基体210の貫通孔215内に収納されつつ、振動子部220のサーミスタ素子パッド226と接合端子231とを導電性接着剤又は半田等の導電性接合剤により接合導通することで搭載されている。   In the piezoelectric vibrator 200 in the second embodiment, the vibrator portion 220 is fitted in the first recess 216 of the base 210, and the first electrode pad 213 of the base 210 and the second electrode pad 227 of the vibrator portion 220 Are connected by a conductive bonding agent such as a conductive adhesive. In the piezoelectric vibrator 200, the thermistor element 230 is accommodated in the through hole 215 of the base 210 on the lower surface of the second substrate 121 of the vibrator unit 220 mounted on the base 210, The element pad 226 and the bonding terminal 231 are mounted by bonding and conducting them with a conductive bonding agent such as a conductive adhesive or a solder.

このような構成の圧電振動子200では、振動子部220に搭載された水晶素子223とサーミスタ素子230とは電気的に接続されていない。つまり、サーミスタ素子230の接続端子231は、水晶素子223が電気的に接続されていない第二電極パッド227及び第一電極パッド213を介し、水晶素子223が電気的に接続されていない外部端子214に接続されている。又、水晶素子223が接続された水晶素子パッド225は、サーミスタ素子230が電気的に接続されていない第二電極パッド227及び第一電極パッド213を介し、サーミスタ素子230が電気的に接続されていない外部端子214に接続されている。これにより、サーミスタ素子230は、接続端子231間の電圧が、水晶素子223が電気的に接続されていない外部端子214を介して圧電振動子200の外へ出力されることにより、例えば、電子機器等のメインIC(図示せず)で出力された電圧を温度に換算することで温度情報を得ることができる。このようにサーミスタ素子230を水晶素子223の近くに配置して、これによって得られた水晶素子223の温度情報に応じて、メインICにより水晶素子223を駆動する電圧を制御し、いわゆる温度補償をすることができる。   In the piezoelectric vibrator 200 having such a configuration, the quartz crystal element 223 mounted on the vibrator portion 220 and the thermistor element 230 are not electrically connected. That is, the connection terminal 231 of the thermistor element 230 is an external terminal 214 to which the crystal element 223 is not electrically connected via the second electrode pad 227 and the first electrode pad 213 to which the crystal element 223 is not electrically connected. It is connected to the. The crystal element pad 225 to which the crystal element 223 is connected is electrically connected to the thermistor element 230 through the second electrode pad 227 and the first electrode pad 213 to which the thermistor element 230 is not electrically connected. Not connected to the external terminal 214. Thereby, the thermistor element 230 outputs the voltage between the connection terminals 231 to the outside of the piezoelectric vibrator 200 through the external terminal 214 to which the crystal element 223 is not electrically connected. The temperature information can be obtained by converting the voltage output from the main IC (not shown) such as to temperature. Thus, the thermistor element 230 is disposed near the quartz crystal element 223, and the main IC controls the voltage for driving the quartz crystal element 223 according to the temperature information of the quartz crystal element 223 obtained thereby, so-called temperature compensation can do.

第二実施形態における圧電振動子200は、貫通孔215を有する第一基板211と第一基板211の上面の外周縁に沿って設けられた第一枠部212とで形成された第一凹部216を有する基体210と、少なくとも第二基板221を備えた素子搭載部材229と、第二基板221の上面に実装された水晶素子223と、素子搭載部材229に接合することで水晶素子223を気密封止する蓋体224とを有し、第一凹部216内であって第一基板211の上面に実装された振動子部220と、貫通孔215内であって、第二基板221の下面に実装されたサーミスタ素子230とを備えている。これにより、第一基板211の上面の外周縁に沿って設けた第一枠部212の厚みによる第一基板211の変形を抑える作用により、外部からの曲げ等の応力に対する基体210の剛性を、従来の圧電デバイスの枠部部分に比べて高くすることができる。よって、応力による圧電振動子200の基体210の変形も著しく小さくなり、振動子部220と基体210との接合部分の接合導通不良の発生を防止でき、圧電振動子200の出力信号が安定する。振動子部220と基体210との接合導通部分が圧電振動子200の外に露出していない形態となっているため、振動子部220と基体210との間に塵やホコリ等の異物が入り込みにくく、入り込んだ異物が第一電極パッド213や第二電極パッド223に付着して隣り合う電極間で短絡等を起こし正常な信号を阻害することを抑えつつ、圧電振動子200の出力が不安定となることを低減することができる。   The piezoelectric vibrator 200 in the second embodiment has a first recess 216 formed by a first substrate 211 having a through hole 215 and a first frame 212 provided along the outer peripheral edge of the upper surface of the first substrate 211. The quartz crystal element 223 is hermetically sealed by bonding it to the element mounting member 229 provided with at least the second substrate 221, the crystal element 223 mounted on the upper surface of the second substrate 221, and the element mounting member 229. The vibrator portion 220 mounted in the first concave portion 216 and mounted on the upper surface of the first substrate 211 and having the lid 224 for stopping, and mounted in the lower surface of the second substrate 221 in the through hole 215 And the thermistor element 230. Thereby, the rigidity of the base 210 against the stress such as the bending from the outside is obtained by the action of suppressing the deformation of the first substrate 211 by the thickness of the first frame 212 provided along the outer periphery of the upper surface of the first substrate 211. It can be made higher than the frame portion of a conventional piezoelectric device. Therefore, the deformation of the base 210 of the piezoelectric vibrator 200 due to the stress is also significantly reduced, and the occurrence of junction conduction failure at the bonding portion between the vibrator portion 220 and the base 210 can be prevented, and the output signal of the piezoelectric vibrator 200 is stabilized. Since the junction conduction portion between the vibrator portion 220 and the base body 210 is not exposed outside the piezoelectric vibrator 200, foreign matter such as dust or dirt gets in between the vibrator portion 220 and the base body 210. It is difficult for the output of the piezoelectric vibrator 200 to be unstable while suppressing that the foreign substance which has entered it adheres to the first electrode pad 213 and the second electrode pad 223 and causes a short circuit etc. between adjacent electrodes and obstructs a normal signal. Can be reduced.

又、圧電振動子200においても、第一の実施形態における圧電発振器100と同じように、貫通孔215内又は第一凹部216内の少なくとも一方には、絶縁性樹脂240が充填固化されていても良い。この絶縁性樹脂240を備えることにより、更に圧電振動子200全体としての剛性を高くすることができ、又、振動子部220と基体210との間に塵やホコリ等の異物が更に入り込みにくくなり、圧電振動子200の出力がより安定する効果を奏する。   Also in the piezoelectric vibrator 200, as in the piezoelectric oscillator 100 according to the first embodiment, at least one of the through holes 215 or the first recess 216 may be filled and solidified with the insulating resin 240. good. By providing the insulating resin 240, the rigidity of the entire piezoelectric vibrator 200 can be further enhanced, and foreign substances such as dust and dirt are more difficult to enter between the vibrator portion 220 and the base 210. The output of the piezoelectric vibrator 200 is more stabilized.


本発明の圧電デバイスの製造方法における各工程を、図6に示すように、本発明の第一実施形態である図1に開示の圧電発振器を用いて説明する。
本発明の圧電デバイスの製造方法は、基体集合ウエハ形成工程と、振動子部形成工程と、電子部品素子搭載工程と、振動子部搭載工程と、個片化工程と、備えている。

Each step in the method of manufacturing the piezoelectric device of the present invention will be described using the piezoelectric oscillator disclosed in FIG. 1 which is the first embodiment of the present invention as shown in FIG.
The method of manufacturing a piezoelectric device according to the present invention includes a base aggregate wafer forming step, a vibrator portion forming step, an electronic component element mounting step, a vibrator portion mounting step, and a singulation step.

(基体集合ウエハ形成工程)
基体集合ウエハ形成工程は、図6(a)に示すように、マトリクス状に配列集合された複数個の基体形成領域Bからなる基体集合ウエハ301を形成する工程である。図示するように、基体集合ウエハ301は、圧電発振器300の基体を構成する第一基板(図1では第一基板111)をマトリクス状に集合配列してなる第一基板ウエハ302の上面に、基体形成領域Bに合わせた形態の第一枠部(図1では第一枠部112)の形成領域を配列集合した第一枠部ウエハ303を結合し、各基体形成領域B内に第一凹部304を形成する。又、第一基板ウエハ302の各基体形成領域内の平面視中央に、後述する集積回路素子320等の電子部品素子を収めることが可能な大きさの貫通孔307が形成されている。尚、第一枠部ウエハ303の上面の位置は、第一基板ウエハ302の上面に後述する振動子部320を配置したときの第二基板311の下面の位置よりも高く、後述する蓋体316の外側主面の位置と同じ又は低くなる範囲内の所定の位置で形成されている。
(Step of forming a base wafer)
The base assembly wafer forming step is a step of forming a base assembly wafer 301 including a plurality of base forming regions B arranged and assembled in a matrix as shown in FIG. 6A. As shown, the base aggregate wafer 301 is a base on the upper surface of a first substrate wafer 302 in which a first base (first base 111 in FIG. 1) constituting the base of the piezoelectric oscillator 300 is arranged in a matrix. The first frame portion wafer 303 in which the formation regions of the first frame (the first frame 112 in FIG. 1) are aligned in the formation region B is joined, and the first concave portions 304 are formed in the respective substrate formation regions B. Form Further, a through hole 307 of a size capable of accommodating an electronic component element such as an integrated circuit element 320 described later is formed at the center in plan view in each base formation region of the first substrate wafer 302. Note that the position of the upper surface of the first frame portion wafer 303 is higher than the position of the lower surface of the second substrate 311 when the vibrator portion 320 described later is disposed on the upper surface of the first substrate wafer 302. It is formed in the predetermined | prescribed position in the range which becomes the same as the position of the outer main surface of, or becomes low.

又、各第一凹部304内に露出した第一基板ウエハ302の上面には、個々に複数個の第一電極パッド305がそれぞれ形成され、第一基板ウエハ302の下面の各基体形成領域Bの四隅角部に外部端子306が形成されている。   In addition, a plurality of first electrode pads 305 are individually formed on the upper surface of the first substrate wafer 302 exposed in each first concave portion 304, and each substrate forming region B of the lower surface of the first substrate wafer 302 is formed. External terminals 306 are formed at the four corners.

このような第一基板ウエハ302及び第一枠部ウエハ303等からなる基体集合ウエハ301は、例えば、アルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料、又はガラス−エポキシからなる絶縁材料で形成されている。アルミナセラミックスの場合は、アルミナセラミックス等から成るセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加し更に混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に、第一電極パッド305や外部端子306等となる導体ペーストを所定のパターンに印刷して塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。   The base aggregate wafer 301 including the first substrate wafer 302 and the first frame wafer 303 is formed of, for example, a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, or an insulating material made of glass-epoxy. . In the case of alumina ceramic, a conductor that becomes the first electrode pad 305, the external terminal 306, etc. on the surface etc. of the ceramic green sheet obtained by adding an appropriate organic solvent etc. to the ceramic material powder made of alumina ceramics etc. The paste is printed and applied in a predetermined pattern, and a plurality of sheets are laminated, press-formed, and fired at a high temperature.

(振動子部形成工程)
振動子部形成工程は、図6(b)に示すように、素子搭載部材である第二基板311の上面に第二枠部312を設けることにより第二凹部313を形成し、第二凹部313内に露出した第二基板311の上面に設けられた水晶素子パッド314に水晶素子315を実装する工程である。水晶素子315を実装した後、第二凹部313の開口部を覆うように蓋体316を第二枠部312上面に接合して、水晶素子315を内蔵し真空又は窒素が充填された第二凹部313を気密封止して振動子部310を形成する。この振動子部310を、基体集合ウエハ301に形成された第一凹部304の個数に対応する数で用意する。尚、この振動子部310を構成する第二基板311の下面には、第二電極パッド317と、集積回路素子パッド318が形成されている。
(Step of forming a vibrator)
In the vibrator portion forming step, as shown in FIG. 6B, the second recess portion 313 is formed by providing the second frame portion 312 on the upper surface of the second substrate 311 which is an element mounting member, and the second recess portion 313 is formed. This is a step of mounting the crystal element 315 on the crystal element pad 314 provided on the upper surface of the second substrate 311 exposed inside. After mounting the crystal element 315, the lid 316 is joined to the upper surface of the second frame 312 so as to cover the opening of the second recess 313, and the second element is embedded with the crystal element 315 and filled with vacuum or nitrogen. The vibrator 313 is hermetically sealed to form the vibrator portion 310. The vibrator portions 310 are prepared in a number corresponding to the number of first concave portions 304 formed in the base aggregate wafer 301. A second electrode pad 317 and an integrated circuit element pad 318 are formed on the lower surface of the second substrate 311 constituting the vibrator portion 310.

(電子部品素子搭載工程)
電子部品素子搭載工程は、図6(c)に示すように、前工程で形成した各振動子部310の第二基板311の下面に、電子部品素子の一つである集積回路素子320を搭載する工程である。集積回路素子320は、振動子部310を構成する第二基板311の下面に形成した集積回路素子パッド318と、集積回路素子320に形成された接合パッド321とを導電性接着剤又は半田等の導電性接合剤により接合導通することで搭載される。尚、本発明の第二実施形態である圧電振動子の製造方法の場合は、前工程で形成した各振動子部310の第二基板311の下面に、電子部品素子の一つであるサーミスタ素子が搭載される。
(Electronic component element mounting process)
In the electronic component element mounting step, as shown in FIG. 6C, the integrated circuit element 320 which is one of the electronic component elements is mounted on the lower surface of the second substrate 311 of each transducer portion 310 formed in the previous step. Process. The integrated circuit element 320 includes an integrated circuit element pad 318 formed on the lower surface of the second substrate 311 constituting the vibrator portion 310 and a bonding pad 321 formed on the integrated circuit element 320, such as a conductive adhesive or solder. It mounts by carrying out joining conduction with a conductive bonding agent. In the case of the method of manufacturing a piezoelectric vibrator according to the second embodiment of the present invention, a thermistor element which is one of electronic component elements on the lower surface of the second substrate 311 of each vibrator portion 310 formed in the previous step. Will be loaded.

(振動子部搭載工程)
振動子部搭載工程は、図6(d)に示すように、前工程で集積回路素子320を搭載した振動子部310を、基体集合ウエハ301の上方から、貫通孔307内に集積回路素子320を挿入しつつ基体集合ウエハ301の各第一凹部304内にはめ込み、基体集合ウエハ301に集積回路素子320を搭載した振動子部310を各第一凹部304及び貫通孔307内に配置し搭載する工程である。集積回路素子320を搭載した振動子部310は、各第一凹部304内に設けられた第一電極パッド305と振動子部310の第二電極パッド317とを、導電性接着剤等の導電性接合剤により接合導通することにより、基体集合ウエハ301に搭載されている。
(Step of mounting the vibrator part)
In the vibrator portion mounting step, as shown in FIG. 6D, the vibrator portion 310 having the integrated circuit element 320 mounted thereon in the previous step is integrated into the through hole 307 from above the substrate aggregate wafer 301. And insert the vibrator portion 310 having the integrated circuit element 320 mounted on the base assembly wafer 301 into the first recess 304 and the through holes 307. It is a process. The vibrator portion 310 having the integrated circuit element 320 mounted thereon is electrically conductive, such as a conductive adhesive, of the first electrode pad 305 provided in each first concave portion 304 and the second electrode pad 317 of the vibrator portion 310. It is mounted on the base aggregate wafer 301 by bonding and conduction with a bonding agent.

(個片化工程)
個片化工程は、前工程で集積回路素子320を搭載した複数の振動子部310を搭載した基体集合ウエハ301を、基体形成領域Bごとにダイシングやレーザなどにより切断し、個片化した圧電発振器300を複数個形成する工程である。
(Dividing process)
In the singulation step, the substrate aggregate wafer 301 carrying the plurality of vibrator portions 310 carrying the integrated circuit elements 320 in the previous step is cut into pieces by the dicing, laser or the like for each base formation region B This is a step of forming a plurality of oscillators 300.

本発明の圧電デバイスの製造方法は、貫通孔を有する第一基板を複数マトリクス状に集合した第一基板ウエハと、第一基板の上面の外周縁に沿って設けられる第一枠部を複数マトリクス状に集合した第一枠部ウエハとを接合し、第一凹部を有する基体を複数マトリクス状に集合した基体集合ウエハを形成する基体集合ウエハ形成工程と、第二基板311を備えた素子搭載部材の第二基板311の上面に水晶素子315を実装し、蓋体316を素子搭載部材に接合して水晶素子315を気密封止して振動子部310を形成する振動子部形成工程と、振動子部310の第二基板311の下面に集積回路素子320等の電子部品素子を搭載する電子部品素子搭載工程と、集積回路素子320等の電子部品素子を搭載した振動子部310を、貫通孔307内に集積回路素子320等の電子部品素子を挿入しつつ基体集合ウエハ301の各第一凹部304内にはめ込み、基体集合ウエハ301に複数の振動子部310を搭載する振動子部搭載工程と、基体形成領域Bごとに切断し圧電発振器300を個片化する個片化工程と、を備えている。このような構成を備えることにより、基体集合ウエハ301の各第一凹部304にそれぞれ振動子部310をはめ込む形態となっており、隣り合う他の振動子部310の搭載に影響をおよぼすような搭載位置ズレが発生しない。又、各振動子部310と基体集合ウエハ301との接合導通部分が外部に露出していない形態となっている。そのため、各振動子部310と基体集合ウエハ301との間に、基体集合ウエハ301の切断加工の際に発生する金属を含む加工屑等の異物が入り込むことを抑えつつ、圧電デバイスの出力信号を安定して出力することができる。   In the method of manufacturing a piezoelectric device according to the present invention, a first substrate wafer in which a plurality of first substrates having through holes are gathered in a matrix, and a plurality of first frame portions provided along the outer periphery of the upper surface of the first substrate Base assembly wafer forming step of forming a base assembly wafer in which a plurality of bases having first recesses are assembled in a matrix form by bonding to the first frame portion wafer assembled in the shape of an element, and an element mounting member comprising the second substrate 311 Forming the crystal element 315 on the upper surface of the second substrate 311, bonding the lid 316 to the element mounting member, and hermetically sealing the crystal element 315 to form the vibrator section 310; Electronic component element mounting step of mounting an electronic component element such as an integrated circuit element 320 on the lower surface of the second substrate 311 of the child portion 310, and a vibrator portion 310 mounting an electronic component element such as an integrated circuit element 320 3 And a vibrator portion mounting step of inserting the electronic component elements such as the integrated circuit element 320 into the first concave portions 304 of the base aggregate wafer 301 while inserting electronic component elements such as integrated circuit elements 320 and mounting the plurality of vibrator portions 310 on the base aggregate wafer 301; And a singulation step of cutting the substrate in each of the substrate formation regions B to singulate the piezoelectric oscillator 300. By providing such a configuration, the vibrator portion 310 is fitted in each of the first concave portions 304 of the base aggregate wafer 301, and such mounting that affects the mounting of the other adjacent vibrator portions 310. Misalignment does not occur. In addition, a junction conduction portion between each transducer portion 310 and the substrate aggregation wafer 301 is not exposed to the outside. Therefore, the output signal of the piezoelectric device can be reduced while preventing foreign matter such as processing waste including metal generated during cutting processing of the base assembly wafer 301 from entering between the vibrators 310 and the base assembly wafer 301. It can output stably.

尚、前述した振動子部搭載工程と個片化工程との間に絶縁性樹脂充填工程を備えていても良い。絶縁性樹脂充填工程は、基体集合ウエハ301の各第一凹部304内又は各貫通孔307内の少なくともどちらか一方に絶縁性樹脂を充填固化する工程である。又、基体集合ウエハ301の各第一凹部304内に絶縁性樹脂を充填固化する絶縁性樹脂充填工程と、基体集合ウエハ301の各貫通孔307内に絶縁性樹脂を充填固化する絶縁性樹脂充填工程とを、別々の工程として前述した振動子部搭載工程と個片化工程との間に備えていても良い。この絶縁性樹脂工程により充填される絶縁性樹脂を備えることにより、振動子部310と基体集合ウエハ301との間に、基体集合ウエハ301の切断加工の際に発生する金属を含む加工屑等の異物が入り込むことを抑えることができる。よって、入り込んだ異物が第一電極パッドや第二電極パッドに付着して隣り合う電極間で短絡等を起こし正常な信号を阻害することがなく、圧電発振器の出力信号を安定して出力することができる。   In addition, an insulating resin filling process may be provided between the vibrator part mounting process and the singulation process described above. The insulating resin filling step is a step of filling and solidifying the insulating resin in at least one of the first concave portions 304 or the through holes 307 of the base aggregate wafer 301. Also, an insulating resin filling step of filling and solidifying the insulating resin in each first concave portion 304 of the base assembly wafer 301, and an insulating resin filling of filling and solidifying the insulating resin in each through hole 307 of the base assembly wafer 301. A process may be provided between the vibrator part mounting process and the singulation process described above as separate processes. By providing the insulating resin filled in this insulating resin step, processing scraps and the like containing metal generated during cutting processing of the base assembly wafer 301 between the vibrator portion 310 and the base assembly wafer 301 Foreign matter can be suppressed from entering. Therefore, it is possible to stably output the output signal of the piezoelectric oscillator without the foreign matter which has entered being attached to the first electrode pad or the second electrode pad causing a short circuit etc. between adjacent electrodes and inhibiting a normal signal. Can.

又、本発明は上述の各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、前述した実施形態においては、圧電素子の材料として水晶を用いた水晶素子を例示したが、圧電効果を奏するものであれば、水晶の他に、タンタル酸リチウム、ニオウブ酸リチウムや圧電セラミックを使用しても構わない。   Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes, improvements, and the like can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the embodiment described above, a quartz crystal element using quartz as the material of the piezoelectric element is exemplified, but lithium tantalate, lithium niobium oxide or piezoelectric ceramic may be used in addition to quartz if the piezoelectric effect is exhibited. You may use it.

100、300・・・圧電発振器(圧電デバイス)
110、210・・・基体
111、211・・・第一基板
112、212・・・第一枠部
115、215、307・・・貫通孔
116、216、304・・・第一凹部
120、220、310・・・振動子部
121、221、311・・・第二基板
123、223、315・・・水晶素子(圧電素子)
124、224、316・・・蓋体
129、229・・・素子搭載部材
130、320・・・集積回路素子(電子部品素子)
140、240・・・絶縁性樹脂
200・・・圧電振動子(圧電デバイス)
230・・・サーミスタ素子(電子部品素子)
301・・・基体集合ウエハ
100, 300 ... Piezoelectric oscillator (piezoelectric device)
110, 210 ... base 111, 211 ... first substrate 112, 212 ... first frame 115, 215, 307 ... through hole 116, 216, 304 ... first recess 120, 220 , 310: vibrator part 121, 221, 311 ... second substrate 123, 223, 315 ... crystal element (piezoelectric element)
124, 224, 316 ... lid 129, 229 ... element mounting member 130, 320 ... integrated circuit element (electronic component element)
140, 240 ··· Insulating resin 200 · · · Piezoelectric vibrator (piezoelectric device)
230 ... Thermistor element (electronic component element)
301: Substrate assembly wafer

Claims (6)

貫通孔を有する第一基板と前記第一基板の上面の外周縁に沿って設けられた第一枠部とで形成された第一凹部を有する基体と、
少なくとも第二基板を備えた素子搭載部材と、第二基板の上面に実装された圧電素子と、前記素子搭載部材に接合することで前記圧電素子を気密封止する蓋体とを有し、前記第一凹部内であって前記第一基板の上面に実装された振動子部と、
前記貫通孔内であって、前記第二基板の下面に実装された電子部品素子を備えたことを特徴とする圧電デバイス。
A base having a first recess formed by a first substrate having a through hole and a first frame portion provided along the outer peripheral edge of the upper surface of the first substrate;
It has an element mounting member provided with at least a second substrate, a piezoelectric element mounted on the upper surface of the second substrate, and a lid for airtightly sealing the piezoelectric element by bonding to the element mounting member, A transducer portion mounted in the first recess and mounted on the upper surface of the first substrate;
A piezoelectric device comprising an electronic component element mounted on the lower surface of the second substrate in the through hole.
前記第一枠部の上面の位置は、前記第一基板の上面に前記振動子部を配置したときの前記第二基板の下面の位置よりも高く、前記蓋体の外側主面の位置と同じ又は低くなる範囲内の所定の位置で形成されていることを特徴とする、請求項1に記載された圧電デバイス。   The position of the upper surface of the first frame portion is higher than the position of the lower surface of the second substrate when the vibrator portion is disposed on the upper surface of the first substrate, and is the same as the position of the outer main surface of the lid. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric device is formed at a predetermined position within a range of decreasing or decreasing. 前記貫通孔内と前記第一凹部内とのうち、少なくともどちらか一方に設けられた絶縁性樹脂を備えていることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載された圧電デバイス。   3. The piezoelectric device according to claim 1, further comprising an insulating resin provided in at least one of the through hole and the first recess. 貫通孔を有する第一基板を複数マトリクス状に集合した第一基板ウエハと、前記第一基板の上面の外周縁に沿って設けられる第一枠部を複数マトリクス状に集合した第一枠部ウエハとを接合し、第一凹部を有する基体を複数マトリクス状に集合した基体集合ウエハを形成する基体集合ウエハ形成工程と、
第二基板を備えた素子搭載部材の前記第二基板の上面に圧電素子を実装し、蓋体を前記素子搭載部材に接合して前記圧電素子を気密封止して振動子部を形成する振動子部形成工程と、
前記振動子部の前記第二基板の下面に電子部品素子を搭載する電子部品素子搭載工程と、
前記電子部品素子を搭載した前記振動子部を、前記貫通孔内に前記電子部品素子を挿入しつつ前記基体集合ウエハの各第一凹部内にはめ込み、前記基体集合ウエハに複数の前記振動子部を搭載する振動子部搭載工程と、
前記基体となる部分ごとに前記基体集合ウエハを切断し、個片化した圧電デバイスを複数形成する個片化工程と、
を備えたことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
A first substrate wafer in which a plurality of first substrates having through holes are gathered in a matrix, and a first frame wafer in which a plurality of first frames provided along the outer periphery of the upper surface of the first substrate are gathered in a matrix And a base assembly wafer forming step of forming a base assembly wafer in which a plurality of substrates having the first recess are assembled in a matrix form by bonding.
A piezoelectric element is mounted on the upper surface of the second substrate of an element mounting member provided with a second substrate, a lid is joined to the element mounting member, and the piezoelectric element is hermetically sealed to form a vibrator portion. Child part formation process,
An electronic component element mounting step of mounting an electronic component element on the lower surface of the second substrate of the vibrator portion;
The vibrator portion on which the electronic component element is mounted is inserted into each first recess of the base aggregate wafer while inserting the electronic component element into the through hole, and a plurality of the vibrator portions are inserted into the base aggregate wafer Vibrator mounting step for mounting the
A singulation step of cutting the base aggregate wafer for each part to be the base and forming a plurality of singulated piezoelectric devices;
A method of manufacturing a piezoelectric device, comprising:
前記振動子部搭載工程と個片化工程との間に、前記基体集合ウエハの各貫通孔内に絶縁性樹脂を充填する絶縁性樹脂充填工程を備えたことを特徴とする請求項4に記載された圧電デバイスの製造方法。   5. The method according to claim 4, further comprising: an insulating resin filling step of filling the insulating resin in each through hole of the base body aggregation wafer between the vibrator portion mounting step and the singulation step. Method of manufacturing a piezoelectric device. 前記振動子部搭載工程と前記個片化工程との間に、前記基体集合ウエハの各第一凹部内に第二絶縁性樹脂を充填する第二絶縁性樹脂充填工程を備えたことを特徴とする請求項4又は5に記載された圧電デバイスの製造方法。   A second insulating resin filling step of filling a second insulating resin in each first recess of the base aggregate wafer is provided between the vibrator portion mounting step and the singulation step. The manufacturing method of the piezoelectric device as described in Claim 4 or 5.
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