(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易的に小型の圧電振動子を安定して正確に所定の位置でピックアップし、正確に所定の位置に圧電振動子を搬送することで、高精度に実装することが出来る圧電振動子の製造方法を提供する。【解決手段】圧電振動子の製造方法であって、実装工程において、圧電振動片を吸着治具で吸着する工程と、前記圧電振動片とスタッドバンプとを位置合わせする工程と、前記圧電振動片を前記スタッドバンプにフリップチップ接合する工程と、を有し、前記吸着治具は、前記圧電振動片を負圧によって保持する保持面と、前記保持面から前記保持面の反対側の面まで貫通し、前記負圧を発生する微細な複数の貫通孔８６と、を有し、前記吸着する工程において、少なくとも２つ以上の前記貫通孔が、前記圧電振動片と重なる。【選択図】図５
2014171043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部と、前記振動部に隣接する基部と、を有する圧電振動片と、前記圧電振動片を収容するキャビティを備えたパッケージと、を備えた圧電振動子の製造方法であって、
ワイヤボンダを使用して、前記パッケージに固着される台座部と、前記台座部から立設されるワイヤ部とを備えるスタッドバンプを形成するバンプ形成工程と、
前記圧電振動片を前記スタッドバンプにフリップチップ接合する実装工程と、を有し、
前記実装工程は、
前記圧電振動片を吸着治具で吸着する工程と、
前記圧電振動片と前記スタッドバンプとを位置合わせする工程と、
前記圧電振動片を前記スタッドバンプにフリップチップ接合する工程と、を有し、
前記吸着治具は、前記圧電振動片を負圧によって保持する保持面と、前記保持面から前記保持面の反対側の面まで貫通し、前記負圧を発生する微細な複数の貫通孔と、を有し、
前記吸着する工程において、少なくとも２つ以上の前記貫通孔が、前記圧電振動片と重なることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項２】
前記吸着治具は、
複数の前記貫通孔を有する平板と、
前記平板の外周部に沿うように設けられ、前記平板の前記外周部を保持するとともに、中央部を貫通し、複数の前記貫通孔と連通するスペーサー穴を有するスペーサーと、
前記スペーサーの前記平板の前記外周部を保持する面と反対側の面を保持するとともに、中央部を貫通し、前記スペーサー穴と連通する１つの吸引穴を有する本体とを備えることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
前記吸着する工程において、少なくとも１つ以上の前記貫通孔は前記基部と重なり、その他の少なくとも１つ以上の前記貫通孔は前記振動部と重なることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧電振動子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号のタイミング源、リファレンス信号源等として水晶等を利用した圧電振動子が用いられている。この種の圧電振動子は、様々なものが知られているが、その一つとして、２層構造タイプの表面実装型の圧電振動子が知られている。このタイプの圧電振動子は、ベース基板とリッド基板とが直接接合されることでパッケージ化された２層構造になっており、両基板の間に形成されたキャビティ内の内部電極に圧電振動片が実装されている。
【０００３】
圧電振動片を内部電極に実装する方法として、エポキシ系樹脂等からなる溶剤に銀等の粒子を混合した導電性接着剤を用いて、圧電振動片を内部電極に直接接合するダイボンディングが知られている。具体的には、内部電極に導電性接着剤を塗布した後、圧電振動片を導電性接着剤に重ねて導電性接着剤を加熱することによって接続している。
【０００４】
ここで、一般に、圧電振動片の周波数特性やインピーダンス特性等の電気的特性は、圧電振動片を封入しているキャビティ内が真空状態のほうが良い。しかし、エポキシ系樹脂等からなる溶剤は、高温になると蒸発してガスを発生する。このガスがキャビティ内に滞留することで、圧電振動片の発振周波数特性やインピーダンス特性等の電気的特性が悪化し、結果として圧電振動子の性能が悪化する虞がある。
【０００５】
そこで、導電性接着剤に代えて、台座部と、台座部から立設されるワイヤ部とを備える金属スタッドバンプを形成し、フリップチップ接合により圧電振動片を実装する方法が試みられている。具体的なフリップチップ接合の方法としては、フリップチップボンダの接合ヘッドの供給プローブで圧電振動片をピックアップし、その後、圧電振動片を実装プローブに受け渡し、実装プローブ上の圧電振動片を引き回し電極上に形成された金等の金属からなるスタッドバンプに押付け、圧電振動片に超音波を与えて振動させることにより、圧電振動片をスタッドバンプに接合する。
【０００６】
図８は従来の供給プローブを示す図である。図８（ａ）は圧電振動片の保持面を示す図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡＡ断面図である。供給プローブは、プローブ本体８１の中心に負圧の吸引穴８０が設けられている。図８に示すように、吸引穴８０から発生する負圧により、圧電振動片を供給プローブにピックアップする。
【０００７】
近年の圧電振動片の小型化要求の高まりがある中で、小型の圧電振動片を小型のパッケージへ実装する必要があり、実装装置の小型化への対応が必要となってきている。この場合、圧電振動片の小型化により、従来の供給プローブでは、吸引穴８０に対して圧電振動片４が小さくなる。そのため、圧電振動片４が吸引穴に落ち込み、正しく吸着されない可能性がある。よって、圧電振動片が小型化した場合でも安定的に精度良く実装する必要があるためには、安定して正確に所定位置で圧電振動片を供給プローブにピックアップし、正確に所定の位置に実装プローブに搬送することが必要である。
【０００８】
そこで、特許文献1のように、電磁磁石のプローブを使用し、その磁力を利用することで、強磁性体材料が用いられた電極を形成された圧電振動片を搬送することが提案されている。しかしながら、圧電振振動片の電極材料を強磁性体材料と限定する必要があり、また、装置構成材料を電磁石の影響のない材料で構成するなどの必要があり、大掛かりな装置構成となる為、装置コスト増加につながる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２７１３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであって、簡易的に小型の圧電振動子を安定して正確に所定の位置でピックアップし、正確に所定の位置に圧電振動子を搬送することで、高精度に実装することが出来る圧電振動子の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
振動部と、前記振動部に隣接する基部と、を有する圧電振動片と、
前記圧電振動片を収容するキャビティを備えたパッケージと、
を備えた圧電振動子の製造方法であって、
ワイヤボンダを使用して、前記パッケージに固着される台座部と、前記台座部から立設されるワイヤ部とを備えるスタッドバンプを形成するバンプ形成工程と、
前記圧電振動片を前記スタッドバンプにフリップチップ接合する実装工程と、
を有し、
前記フリップチップする実装工程で使用する圧電振動片を負圧によって保持する吸着治具（供給プローブ）は、微細な穴が複数設けられたことを特徴とする。
【００１２】
一般に、圧電振動片を取り出す吸着治具は、その大きな吸着用の穴が一つだけ空けられており、その穴より負圧によって、個片化された圧電振動片を取り出す。しかしながら、圧電振動片が小型になってくると、穴に圧電振動片の一部だけ、場合によっては、半分以上が穴に落ち込むようにして、取り出されてしまうことになり、搬送時に不具合が生じてしまう。その対策として、穴の大きさを小さくすることが考えることが出来るが、吸着治具の穴は、一定の長さが必要であるため、機械的に加工することが大変困難である。
したがって、本発明では、微細な複数の穴が開けられるような薄い板を従来の吸着治具に圧着して取り付ける。または、埋め込むような形状としている。そのため、圧電振動片を所定の位置で安定的に取り出すことが出来きるため、実装用のプローブへ所定の位置へ受け渡すことが出来る。その結果、実装位置精度が出来るため、信頼性が確保できる。
【００１３】
また、微細な穴が複数設けられた吸着治具は、微細な穴が複数設けられた平板と、前記平板の外周部に沿うように設けられたフレームと、単一の大きな穴が設けられた本体とを圧着して、構成されたことを特徴とする。
微細な穴が複数設けられた平板を従来の吸着治具に直接取り付けずに、外周部に沿うように一定の厚みのあるフレームをつけることで、空間が生まれる。このようにすることで、
平板に広い面積で微細な穴が空けることが出来るため、圧電振動片の全体をバキュームすることが出来るため、取出しが安定化する。
【００１４】
また、本発明の圧電振動子は、上述した圧電振動子の製造方法により製造されたことを特徴とする。
本発明によれば、圧電振動片とパッケージとのクリアランスを確保しつつ、圧電振動片の実装強度を確保できるので、信頼性に優れた圧電振動子を提供することができる。
【００１５】
本発明の発振器は、上述した圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明の電子機器は、上述した圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明の電波時計は、上述した圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明にかかる発振器、電子機器および電波時計によれば、圧電振動片とパッケージとのクリアランスを確保しつつ、安定的に高い実装位置精度を確保できる、信頼性に優れた圧電振動子を備えているので、信頼性の高い発振器、電子機器および電波時計を製造することができる。
【発明の効果】
【００１６】
吸着治具（供給プローブ）は、圧電振動片より、十分小さな穴が複数設けられているため、圧電振動片を安定的に所定の位置で取り出すことが出来る。その結果、実装用吸着治具（実装プローブ）に正確に所定の位置に受け渡すことが可能であるため、安定的に高い精度で実装することが可能となる。したがって、圧電振動片とパッケージとのクリアランスを確保しつつ、安定的に高い実装位置精度を確保できる、信頼性に優れた圧電振動子を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】圧電振動子を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示す圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】圧電振動子の製造方法のフローチャートである。
【図５】本発明の供給治具を示す図である。
【図６】本発明の供給治具を示す図である。
【図７】ウエハ体の分解斜視図である。
【図８】従来の吸着治具を示す図である
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（圧電振動子）
以下、本発明の実施形態に係る圧電振動子を、図面を参照して説明する。
なお、圧電振動子におけるベース基板のリッド基板との接合面を第１面Ｕとし、ベース基板の外側の面を第２面Ｌとして説明する。
図１は本実施形態における圧電振動子の外観斜視図である。図２は圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態の平面図である。図３は図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【００１９】
図１から図３に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、ベース基板２およびリッド基板３が接合膜３５を介して陽極接合されたパッケージ９と、パッケージ９のキャビティＣに収納された圧電振動片４と、を備えた表面実装型の圧電振動子１である。
【００２０】
（圧電振動片）
圧電振動片４は、水晶やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。圧電振動片４は、平行に配置された一対の振動腕部１０，１１からなる振動部と、前記一対の振動腕部１０，１１の基端側を一体的に固定する基部１２と、一対の振動腕部１０，１１の両主面上に形成された溝部１８とを備えている。この溝部１８は、該振動腕部１０，１１の長手方向に沿って振動腕部１０，１１の基端側から略中間付近まで形成されている。
【００２１】
本実施形態の圧電振動片４は、一対の振動腕部１０，１１の外表面上に形成されて一対の振動腕部１０，１１を振動させる第１の励振電極１３および第２の励振電極１４からなる励振電極１５と、圧電振動片４をパッケージに実装するために基部１２に形成されたマウント電極１６，１７と、第１の励振電極１３および第２の励振電極１４とマウント電極１６，１７とを電気的接続する引き出し電極１９，２０と、を有している。
【００２２】
本実施形態において、励振電極１５および引き出し電極１９，２０は、後述するマウント電極１６，１７の下地層と同じ材料のクロムにより単層膜が形成されている。これにより、マウント電極１６，１７の下地層を成膜するのと同時に、励振電極１５および引き出し電極１９，２０を成膜することができる。ただし、この場合に限られず、例えば、ニッケルやアルミニウム、チタン等により励振電極１５および引き出し電極１９，２０を成膜しても構わない。
【００２３】
励振電極１５は、一対の振動腕部１０，１１を互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる電極である。励振電極１５を構成する第１の励振電極１３および第２の励振電極１４は、一対の振動腕部１０，１１の外表面に、それぞれ電気的に切り離された状態でパターニングされて形成されている。具体的には、第１の励振電極１３が、一方の振動腕部１０の溝部１８上と他方の振動腕部１１の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極１４が、一方の振動腕部１０の両側面上と他方の振動腕部１１の溝部１８上とに主に形成されている。また、第１の励振電極１３および第２の励振電極１４は、基部１２の両主面上において、それぞれ引き出し電極１９，２０を介して、後述するマウント電極１６，１７に電気的に接続されている。
【００２４】
本実施形態のマウント電極１６，１７は、クロムと金との積層膜であり、水晶と密着性の良いクロム膜を下地層として成膜した後に、表面に金の薄膜を仕上げ層として成膜することにより形成される。ただし、この場合に限られず、例えば、クロムとニクロムを下地層として成膜した後に、表面にさらに金の薄膜を仕上げ層として成膜しても構わない。このようにマウント電極１６，１７の仕上げ層を金としているのは、後述するスタッドバンプと同じ材料にして、マウント電極１６，１７とスタッドバンプとの金属拡散を十分に実現するためである。
【００２５】
また、一対の振動腕部１０，１１の先端には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整（周波数調整）を行うための重り金属膜２１が被膜されている。この重り金属膜２１は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜２１ａと、微小に調整する際に使用される微調膜２１ｂとに分かれている。これら粗調膜２１ａおよび微調膜２１ｂを利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部１０，１１の周波数をデバイスの公称周波数の範囲内に収めることができる。
【００２６】
（パッケージ）
図１、図３に示すように、リッド基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる陽極接合可能な基板であり、略板状に形成されている。リッド基板３におけるベース基板２との接合面側には、圧電振動片４を収容するキャビティ用凹部３ａが形成されている。
【００２７】
リッド基板３におけるベース基板２との接合面側の全体に、陽極接合用の接合膜３５が形成されている。すなわち接合膜３５は、キャビティ用凹部３ａの内面全体に加えて、キャビティ用凹部３ａの周囲の額縁領域に形成されている。本実施形態の接合膜３５はシリコン膜で形成されているが、接合膜３５をアルミニウムで形成することも可能である。後述するように、この接合膜３５とベース基板２とが陽極接合されることにより、キャビティＣが真空封止されている。
【００２８】
ベース基板２は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる基板であり、図１から図３に示すように、リッド基板３と同等の外形で略板状に形成されている。また、このベース基板２には、ベース基板２を厚さ方向に貫通する一対の貫通孔３０，３１と、一対の貫通電極３２，３３とが形成されている。
【００２９】
図２および図３に示すように、貫通孔３０，３１は、圧電振動子１を形成したときにキャビティＣ内に収まるように形成される。より詳しく説明すると、本実施形態の貫通孔３０，３１は、後述する実装工程で実装される圧電振動片４の基部１２側に対応した位置に一方の貫通孔３０が形成され、振動腕部１０，１１の先端側に対応した位置に他方の貫通孔３１が形成される。図３に示すように、本実施形態の貫通孔３０，３１は、第１面Ｕ側から第２面Ｌ側にかけて、内形が次第に大きくなるように形成されており、貫通孔３０，３１の中心軸Ｏを含む断面形状がテーパ状となるように形成されている。なお、テーパ角度は中心軸Ｏに対して１０度から２０度程度となるように形成される。また、本実施形態では、貫通孔３０，３１の中心軸Ｏに垂直な方向の断面形状は、円形状となるように形成されている。
【００３０】
以下に貫通電極の説明をする。なお、以下には貫通電極３２を例にして説明するが、貫通電極３３についても同様である。
貫通電極３２は、図３に示すように、貫通孔３０の内部に配置されたガラスの筒体６および導電部材７によって形成されたものである。
【００３１】
本実施形態では、筒体６は、ペースト状のガラスフリットが焼成されたものである。筒体６は、両端が平坦で且つベース基板２と略同じ厚みに形成されている。筒体６の中心には、導電部材７が筒体６を貫通するように配されている。さらに、筒体６は、導電部材７および貫通孔３０に対して強固に固着している。そして、筒体６および導電部材７は、貫通孔３０を完全に塞いでキャビティＣ内の気密を維持している。
【００３２】
図２、図３に示すように、ベース基板２の第１面Ｕ側には、一対の引き回し電極３６，３７がパターニングされている。一対の引き回し電極３６，３７のうち、一方の引き回し電極３６は、一方の貫通電極３２の真上に位置するように形成されている。また、他方の引き回し電極３７は、一方の引き回し電極３６に隣接した位置から、振動腕部１０，１１に沿って前記振動腕部１０，１１の先端側に引き回しされた後、他方の貫通電極３３の真上に位置するように形成されている。引き回し電極３６，３７は、クロムと金との積層膜であり、クロム膜を下地層として成膜した後に、表面に金の薄膜を仕上げ層として成膜している。後述するスタッドバンプと同じ材料の金により引き回し電極３６，３７の仕上げ層を形成しているので、引き回し電極３６，３７上にスタッドバンプを接合する際に接合強度を確保できる。
【００３３】
圧電振動片４のマウント電極１６，１７は、前述したスタッドバンプを介してベース基板２に実装されている。これにより、圧電振動片４の一方のマウント電極１６が、一方の引き回し電極３６を介して一方の貫通電極３２に導通し、他方のマウント電極１７が、他方の引き回し電極３７を介して他方の貫通電極３３に導通するようになっている。
【００３４】
またベース基板２の第２面Ｌには、図１、図３に示すように、一対の外部電極３８，３９が形成されている。一対の外部電極３８，３９は、ベース基板２の長手方向の両端部に形成され、一対の貫通電極３２，３３に対してそれぞれ電気的に接続されている。
【００３５】
このように構成された圧電振動子１を作動させる場合には、ベース基板２に形成された外部電極３８，３９に対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、圧電振動片４の第１の励振電極１３および第２の励振電極１４からなる励振電極１５に電圧を印加することができるので、一対の振動腕部１０，１１を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。この一対の振動腕部１０，１１の振動を利用して、時刻源や制御信号のタイミング源、リファレンス信号源等として利用することができる。
【００３６】
（圧電振動子の製造方法）
次に、上述した圧電振動子の製造方法を、フローチャートを参照しながら説明する。
図４は本実施形態の圧電振動子の製造方法のフローチャートである。図７は、ウエハ体の分解斜視図である。なお、図７に示す点線は、後に行う切断工程で切断する切断線Ｍを図示している。
【００３７】
本実施形態に係る圧電振動子の製造方法は、主に、圧電振動片作製工程Ｓ１０と、リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０と、ベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０と、組立工程（Ｓ５０以降）を有している。そのうち、圧電振動片作製工程Ｓ１０、リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０およびベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０は、並行して実施することが可能である。
【００３８】
（圧電振動片作製工程）
圧電振動片作製工程Ｓ１０では、図２、図３に示す圧電振動片４を作製する。具体的には、まず水晶のランバート原石を所定の角度でスライスして一定の厚みのウエハとする。続いて、このウエハをラッピングして粗加工した後、加工変質層をエッチングで取り除き、その後ポリッシュなどの鏡面研磨加工を行って、所定の厚みのウエハとする。続いて、ウエハに洗浄などの適切な処理を施した後、該ウエハをフォトリソグラフィ技術によって圧電振動片４の外形形状にパターニングするとともに、金属膜の成膜およびパターニングを行って、励振電極１５、引き出し電極１９，２０、マウント電極１６，１７および重り金属膜２１を形成する。これにより、複数の圧電振動片４を作製することができる。次に、圧電振動片４の共振周波数の粗調を行う。これは、重り金属膜２１の粗調膜２１ａにレーザ光を照射して一部を蒸発させ、振動腕部１０，１１の重量を変化させることで行う。
【００３９】
（リッド基板用ウエハ作製工程）
リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０では、図７に示すように、後にリッド基板となるリッド基板用ウエハ５０を作製する。まず、ソーダ石灰ガラスからなる円板状のリッド基板用ウエハ５０を、所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチングなどにより最表面の加工変質層を除去する（Ｓ２１）。次いで、キャビティ形成工程Ｓ２２では、リッド基板用ウエハ５０におけるベース基板用ウエハ４０との接合面に、キャビティ用凹部３ａを複数形成する。キャビティ用凹部３ａの形成は、加熱プレス成型やエッチング加工などによって行う。次に、接合面研磨工程Ｓ２３では、ベース基板用ウエハ４０との接合面を研磨する。
【００４０】
次に、接合膜形成工程Ｓ２４では、ベース基板用ウエハ４０との接合面に、図１、図２に示す接合膜３５を形成する。接合膜３５は、ベース基板用ウエハ４０との接合面に加えて、キャビティＣの内面全体に形成してもよい。これにより、接合膜３５のパターニングが不要になり、製造コストを低減することができる。接合膜３５の形成は、スパッタやＣＶＤ等の成膜方法によって行うことができる。なお、接合膜形成工程Ｓ２４の前に接合面研磨工程Ｓ２３を行っているので、接合膜３５の表面の平面度が確保され、ベース基板用ウエハ４０との安定した接合を実現することができる。
【００４１】
（ベース基板用ウエハ作製工程）
ベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０では、図７に示すように、後にベース基板となるベース基板用ウエハ４０を作製する。まず、ソーダ石灰ガラスからなる円板状のベース基板用ウエハ４０を、所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチングなどにより最表面の加工変質層を除去する（Ｓ３１）。
【００４２】
（貫通電極形成工程）
次いで、ベース基板用ウエハ４０に、一対の貫通電極３２，３３を形成する貫通電極形成工程Ｓ３２を行う。以下に、この貫通電極形成工程Ｓ３２について説明する。なお、以下には貫通電極３２の形成工程を例にして説明するが、貫通電極３３の形成工程についても同様である。
【００４３】
まず、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌから第１面Ｕにかけて、プレス加工等により図３に示す貫通孔３０を成型する。次に、貫通孔３０内に導電部材７を挿入してガラスフリットからなるペースト材を充填する。続いて、ペースト材を焼成して、図３に示すガラスの筒体６、貫通孔３０および導電部材７を一体化させる。最後に、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕおよび第２面Ｌの両方を研磨して、第１面Ｕおよび第２面Ｌの両方に導電部材７を露出させつつ平坦面とすることにより、図３に示す貫通電極３２を貫通孔３０内に形成する。貫通電極３２により、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕ側と第２面Ｌ側との導電性が確保されると同時に、キャビティＣ内の気密性を確保することができる。
【００４４】
（電極パターン形成工程）
次に、図７に示すように、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕに引き回し電極３６，３７を形成する、電極パターン形成工程Ｓ３４を行う。引き回し電極３６，３７を同一の材料で形成するので、引き回し電極３６，３７を同時に形成することができる。引き回し電極３６，３７は、スパッタ法や真空蒸着法等により形成された被膜を、フォトリソグラフィ技術によりパターニングして形成される。
【００４５】
次に、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌに導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極３２，３３にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極３８，３９（図３参照）を形成する。この工程により、圧電振動片４は、貫通電極３２，３３を介して外部電極３８，３９と導通する。
【００４６】
（バンプ形成工程）
次に、電極パターン形成工程Ｓ３４で形成された引き回し電極上にスタッドバンプを形成するバンプ形成工程Ｓ３５を行う。
バンプ形成工程Ｓ３５では、ワイヤボンダを使用して、ベース基板用ウエハ４０に形成された引き回し電極３６，３７に固着されるスタッドバンプＢを形成する。なお、引き回し電極３６上にスタッドバンプＢを形成する場合と同様に、引き回し電極３７上にスタッドバンプＢを形成される。
まず、不図示の電極を用いてアーク放電を行い、金ワイヤの先端に電流を流して溶解する。これにより、金ワイヤＷの先端に、のちの台座部となる金ボールを形成する。
【００４７】
次に、金ボールを引き回し電極３６上に固着する。不図示のヒートステージ等により、予めベース基板用ウエハ４０を加熱しておく。その後、キャピラリを移動させ、金ボールを引き回し電極３６上に加圧して押付けつつ、超音波振動を印加して金ボールを引き回し電極３６上に固着する。
なお、図７では図面の見易さのためスタッドバンプの図示を省略している。この時点で、ベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０が終了する。
【００４８】
（実装工程Ｓ５０）
実装工程Ｓ５０では、引き回し電極３６，３７上に形成されたスタッドバンプＢに圧電振動片４をフリップチップ接合する。図５に示すように、実装工程Ｓ５０で用いる実装装置は、不図示のフリップチップボンダに設けられた供給プローブ８３（吸着治具）と、不図示の実装プローブ（実装用吸着治具）とを備え、さらにベース基板用ウエハ４０を載置する不図示のヒートステージと、を備えている。具体的な実装工程Ｓ５０は以下の通りである。
【００４９】
まず、ヒートステージにより予めスタッドバンプＢを加熱しておく。次に、フリップチップボンダの供給プローブ８３で圧電振動片４を真空吸着してピックアップする吸着工程を行う。その後、圧電振動片４を保持する面を下側に移動させてから、供給プローブ８３を実装プローブと対向する位置に移送する。次に、実装プローブの所定位置へ圧電振動片４を受け渡す。この際、実装プローブの所定位置への受け渡しは、供給プローブ上の圧電振動片４の位置を画像認識した後に行う。実装プローブは圧電振動片４を吸着する。その後、実装プローブをベース基板用ウエハ４０上に移動して圧電振動片４とスタッドバンプとを位置合わせする位置合わせ工程を行う。なお、圧電振動片４は実装プローブの所定位置に配置されているため、この位置合わせを容易に行うことができる。
【００５０】
次に、実装プローブを下降させ、圧電振動片４のマウント電極１６，１７をスタッドバンプＢに所定の力で加圧して押付け、潰しながらフリップチップ接合する工程を行う。本実施形態では、スタッドバンプＢの高さが１０μｍ程度になるまでスタッドバンプＢを潰している。
なお、供給プローブ８３は以下のような形態を特徴としている。
【００５１】
図５に、本発明の供給プローブを示す。図５（ａ）は圧電振動片の保持面を示す図であり、図５（ｂ）は図８（ａ）のＡＡ断面図である。
供給プローブは、圧電振動片４を負圧によって保持する保持面と、保持面から保持面の反対側の面まで貫通し、負圧を発生する微細な複数の貫通孔８６と、を有する。
また、上述の吸着する工程において、少なくとも２つ以上の貫通孔８６を、圧電振動片と重なるように吸着する。
【００５２】
また、供給プローブは、複数の貫通孔８６を有する平板８５と、平板８５の外周部に沿うように設けられ、平板８５の外周部を保持するとともに、中央部を貫通し、複数の貫通孔８６と連通するスペーサー穴を有するスペーサー８４と、スペーサー８４の平板８５の外周部を保持する面と反対側の面を保持するとともに、中央部を貫通し、スペーサー穴と連通する１つの吸引穴８２を有するプローブ本体８１（本体）とを備える。また、平板８５とスペーサー８４とプローブ本体８１とが圧着して構成される。
【００５３】
また、本実施形態において、スペーサー８４は、プローブ本体の端辺を取り囲んで形成され、フレーム状に形成される。また、本実施形態において、吸着する工程で、少なくとも１つ以上の貫通孔８６は圧電振動片の基部と重なり、その他の少なくとも１つ以上の貫通孔８６は圧電振動片の振動部と重なるように吸着する。
【００５４】
また、平板の広範囲で圧電振動片を吸着できるようにスペーサー８４を用いることで、供給プローブ本体８１と平板８５との間に空間が設けられる。そのため、吸着穴８０からの負圧のバキュームが、平板の広範囲に空けられた貫通孔８６を一様に負圧のバキュームをすることが可能である。その結果、小型の圧電振動片４が吸着穴８０へ落ち込むことがなく、貫通孔８６を介して、ピックアップすることが出来る。なお、供給プローブ本体８１とスペーサー８４と平板８５は、圧着して化学的に接続されている。
【００５５】
また、本実施形態において、複数の貫通孔８６は、平板８５の中央部に等間隔に配置されている。
プローブ本体８３は、端面が一辺２〜３ｍｍの矩形の柱状で構成される。また、吸引穴８２は開口部が円形に構成され、開口部の径が０．２〜０．３ｍｍで構成される。
【００５６】
スペーサー８４は、端面の大きさ及び形状はプローブ本体８３と同一である。またスペーサー穴は開口部が円形に構成され、径が吸引穴より大きく形成される。例えば、スペーサー穴の径は、１．６〜２．４ｍｍである。なお、スペーサー穴の径は、圧電振動片全体より大きく形成することが好ましい。これにより、圧電振動片全体に対して吸引することができる。また、スペーサー８４は、平板８５と同一材料で形成することができる。これにより、エッチング加工が可能になる。
【００５７】
平板８５は、プローブ本体８３と同一の大きさ及び形状に形成される。また、平板８５は、材質としては、エッチング加工で微細加工しやすい材質、ＳＵＳ３０４といったＳＵＳ材などを用いている。また、１つの貫通孔８６の径は、０．０５〜０．１ｍｍで形成される。貫通孔８６は、エッチング加工では０．０５ｍｍより小さい径に形成することが難しい。また、貫通孔８６が０．１ｍｍより大きい径の場合、平板８５をプローブ本体８３と同一の大きさで複数形成することが難しいため、平板８５が大きくなってしまう。
【００５８】
なお、貫通孔８６の径は、圧電振動片４の平板８５の保持面のうち、最も短い幅の部分より小さいことが好ましい。本実施形態の場合、貫通孔８６の径は、振動腕部の幅より小さく形成される。
また、吸着する工程において、３つ以上の貫通孔８６を圧電振動片４と重ねることが好ましい。これにより、平板８６の保持面に圧電振動片４が面で保持される。
【００５９】
本実施形態において、供給プローブは、圧電振動片より、十分小さな穴が複数設けられているため、圧電振動片を安定的に所定の位置で取り出すことが出来る。その結果、実装プローブに正確に所定の位置に受け渡すことが可能であるため、安定的に高い精度で実装することが可能となる。したがって、圧電振動片とパッケージとのクリアランスを確保しつつ、安定的に高い実装位置精度を確保できる、信頼性に優れた圧電振動子を製造することが可能である。
【００６０】
図６に供給プローブの変形例を示す。図６（ａ）は圧電振動片の保持面を示す図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡＡ断面図である。
変形例では、圧着という手法を取らず、供給プローブ本体８２に設けられた凹部に、スペーサー８４と平板８５とを埋め込む形態をとっている。
本体８２に設けられた凹部は、スペーサー８４と平板８５が丁度収まる大きさに設けられている。
【００６１】
すなわち、凹部は吸引穴より大きな径に形成され、凹部の底面が吸引穴の周の外側に形成される。また、スペーサー８４及び平板８５は凹部の底面と同一形状又は少し大きい大きさに形成される。この際、スペーサー８４のスペーサー穴の径は吸引穴の径と同一にしてもよい。この構成により、スペーサー８４は、凹部の底面に重なるようにプローブ本体８７に嵌合される。また、平板８４は、スペーサー８４に重なるようにプローブ本体８７に嵌合される。このとき、平板８５及びスペーサー８４の高さが、凹部の高さと同一になることが好ましい、これにより、供給プローブの端面が一面で構成される。
以上により、安定的に所定の位置に小型の圧電振動片４をピックアップすることが可能である。
【００６２】
また、本変形例においても、供給プローブは、複数の貫通孔８６を有する平板８５と、平板８５の外周部に沿うように設けられ、平板８５の外周部を保持するとともに、中央部を貫通し、複数の貫通孔８６と連通するスペーサー穴を有するスペーサー８４と、スペーサー８４の平板８５の外周部を保持する面と反対側の面を保持するとともに、中央部を貫通し、スペーサー穴と連通する１つの吸引穴８２を有するプローブ本体８７（本体）とを備える。
【００６３】
次に、所定の超音波出力および振動周波数で所定時間だけ実装プローブを超音波振動させて、圧電振動片４に超音波振動を印加する。本実施形態では、６００ｍＷ程度の超音波出力および１５ｋＨｚから２０ｋＨｚ程度の周波数で、水平方向および垂直方向に実装プローブを振動させて、圧電振動片４に超音波振動を印加する。これにより、マウント電極１６，１７とスタッドバンプＢとが金属拡散する。本実施形態では、フリップチップボンダの超音波出力を上述した６００ｍＷ程度としているので、スタッドバンプＢのほぼ全体が潰れて確実に金属拡散をすることができる。
【００６４】
続いて、さらに加圧しつつ超音波振動を印加すると、マウント電極１６，１７とがさらに金属拡散する。したがって、圧電振動片４とベース基板用ウエハ４０との間に、実装高さの１０μｍから１５μｍを確保した状態で、基部１２およびスタッドバンプＢが機械的に固着される。また、本実施形態では、超音波出力を６００ｍＷとしたので、マウント電極１６，１７とスタッドバンプＢとの金属拡散を十分に実現できる。このように本実施形態の実装工程Ｓ５０では、圧電振動片４とベース基板用ウエハ４０とのクリアランスを確保しつつ、圧電振動片４の実装強度を確保できる。この時点で、実装工程Ｓ５０が終了する。
【００６５】
次に、ウエハ体６０の状態で、キャビティＣ内に封止された個々の圧電振動子の周波数を微調整して所定の範囲内に収める微調工程Ｓ９０を行う。具体的には、図４に示す外部電極３８，３９から所定電圧を継続的に印加して、圧電振動片４を振動させつつ周波数を計測する。この状態で、ベース基板用ウエハ４０の外部からレーザ光を照射し、図５および図６に示す重り金属膜２１の微調膜２１ｂを蒸発させる。これにより、一対の振動腕部１０，１１の先端側の重量が低下するため、圧電振動片４の周波数が上昇する。これにより、圧電振動子の周波数を微調整して、公称周波数の範囲内に収めることができる。
【００６６】
（重ね合わせ工程Ｓ７０以降）
次に、図１０に戻り、ベース基板用ウエハ４０に対してリッド基板用ウエハ５０を重ね合わせる重ね合わせ工程Ｓ７０を行う。具体的には、図示しない基準マークなどを指標としながら、両ウエハ４０，５０を正しい位置にアライメントする。これにより、ベース基板用ウエハ４０に実装された圧電振動片４が、リッド基板用ウエハ５０のキャビティ用凹部３ａとベース基板用ウエハ４０とで囲まれるキャビティＣ内に収容された状態となる。
【００６７】
重ね合わせ工程Ｓ７０の後、重ね合わせた両ウエハ４０，５０を図示しない陽極接合装置に入れ、所定の温度雰囲気で所定の電圧を印加して陽極接合する接合工程Ｓ８０を行う。具体的には、接合膜３５とベース基板用ウエハ４０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜３５とベース基板用ウエハ４０との界面に電気化学的な反応が生じ、両者がそれぞれ強固に密着して陽極接合される。これにより、圧電振動片４をキャビティＣ内に封止することができ、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とが接合した、図１０に示すウエハ体６０を得ることができる。なお、図１０においては、図面を見易くするために、ウエハ体６０を分解した状態を図示しており、リッド基板用ウエハ５０から接合膜３５の図示を省略している。
【００６８】
接合工程Ｓ８０で接合されたウエハ体６０を図１０に示す切断線Ｍに沿って切断する切断工程Ｓ１００を行う。具体的には、まずウエハ体６０のベース基板用ウエハ４０の表面にＵＶテープを貼り付ける。次に、リッド基板用ウエハ５０側から切断線Ｍに沿ってレーザを照射する（スクライブ）。次に、ＵＶテープの表面から切断線Ｍに沿って切断刃を押し当て、ウエハ体６０を割断する（ブレーキング）。その後、ＵＶを照射してＵＶテープを剥離する。これにより、ウエハ体６０を複数の圧電振動子に分離することができる。なお、これ以外のダイシング等の方法によりウエハ体６０を切断してもよい。
【００６９】
なお、切断工程Ｓ１００を行って個々の圧電振動子にした後に、微調工程Ｓ９０を行う工程順序でも構わない。但し、上述したように、微調工程Ｓ９０を先に行うことで、ウエハ体６０の状態で微調を行うことができるため、複数の圧電振動子をより効率良く微調することができる。よって、スループットの向上化を図ることができるため好ましい。
【００７０】
その後、内部の電気特性検査Ｓ１１０を行う。即ち、圧電振動片４の共振周波数や共振抵抗値、ドライブレベル特性（共振周波数および共振抵抗値の励振電力依存性）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。最後に圧電振動子の外観検査を行って、寸法や品質等を最終的にチェックする。これをもって圧電振動子の製造が終了する。
【００７１】
従来、機械加工の限界より、供給プローブの吸着穴の大きさは、圧電振動片４より十分に小さくすることが困難である。本発明では、エッチング加工が容易な材料を用いて、圧電振動片４より、十分に小さい吸着穴を形成することが可能である。また、その吸着穴を複数、圧電振動片４全体に配置することで、所定の位置でピックアップする安定度が高まる。その結果、実装プローブへ所定の位置に圧電振動片４を受け渡すことが出来るため、位置精度を確保することができるとともに、圧電振動片４のマウント電極１６，１７とスタッドバンプＢとの金属拡散を十分に実現することができるので、圧電振動片４の実装強度を確保できる。
【００７２】
また、上述のように、圧電振動片４とベース基板とのクリアランスを確保できるので、圧電振動片４とベース基板との干渉を防止することができる。さらに、圧電振動片４の実装強度を確保できるので、圧電振動子の信頼性を向上させることができる。
なお、この発明は上述した実施の形態に限られるものではない。
【００７３】
本実施形態では、音叉型の圧電振動片を用いた圧電振動子を例に挙げて、パッケージの製造方法を説明した。しかし、例えばＡＴカット型の圧電振動片（厚み滑り振動片）を用いた圧電振動子に、上述した本発明のパッケージの製造方法を採用しても構わない。
【００７４】
本実施形態において、表面実装型の圧電振動子を例にしてパッケージの製造方法を説明した。しかし、これに限らず、例えばシリンダーパッケージタイプの圧電振動子に本発明のパッケージの製造方法を採用しても構わない。
【符号の説明】
【００７５】
１・・・圧電振動子  ４・・・圧電振動片  ９・・・パッケージ  １０，１１・・・振動腕部（振動部）  １２・・・基部  ８２・・・吸引穴  ８３・・・プローブ本体（本体）  ８４・・・スペーサー  ８５・・・平板  ８６・・・貫通孔  ８７・・・プローブ本体（本体）  １１０・・・発振器  １２０・・・携帯情報機器（電子機器）  １２３・・・計時部  １４０・・・電波時計  １４１・・・フィルタ部  Ｂ・・・スタッドバンプ  Ｃ・・・キャビティ  Ｓ３５・・・バンプ形成工程  Ｓ５０・・・実装工程
【図１】
2014171043.tif 000003
【図２】
2014171043.tif 000004
【図３】
2014171043.tif 000005
【図４】
2014171043.tif 000006
【図５】
2014171043.tif 000007
【図６】
2014171043.tif 000008
【図７】
2014171043.tif 000009
【図８】
2014171043.tif 000010