(57)【要約】【課題】耐落下衝撃特性に優れた振動子の製造方法を提供する。【解決手段】振動子１の製造方法は、ベース基板となるパッケージ本体４０を準備する工程と、コレット１００で振動片２を吸着する工程と、第１の電極パッド２２が第１のバンプ５６を介して前記ベース基板に取り付けられ、第２の電極パッド２４が第２のバンプ５８を介して前記ベース基板に取り付けられるように、振動片２をパッケージ本体４０にフリップチップ実装する工程と、を含み、振動片２を吸着する工程は、平面視で、コレット１００の振動片２と対向する面が、支持腕１６の第２の電極パッド２４と重ならないようにコレット１００を振動片２に配置する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
平面視で前記基部から延出されている一対の振動腕と、
平面視で前記基部から延出され、前記一対の振動腕と並んで配置され、前記基部側から順に第１の電極パッド、第２の電極パッドが表面に設けられている支持腕と、
を含む振動片をベース基板にフリップチップ実装する振動子の製造方法であって、
前記ベース基板を準備する工程と、
コレットで前記振動片を吸着する工程と、
前記第１の電極パッドが第１のバンプを介して前記ベース基板に取り付けられ、前記第２の電極パッドが第２のバンプを介して前記ベース基板に取り付けられるように、前記振動片を前記ベース基板にフリップチップ実装する工程と、
を含み、
前記振動片を吸着する工程は、
平面視で、前記コレットの前記振動片と対向する面が、前記支持腕の前記第２の電極パッドと重ならないように前記コレットを前記振動片に配置することを特徴とする振動子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
平面視で、前記コレットの孔部が、前記支持腕の前記第２の電極パッドと重なるように前記コレットを前記振動片に配置することを特徴とする振動子の製造方法。
【請求項３】
請求項１において、
平面視で、前記コレットの孔部が、前記第１の電極パッドよりも前記基部側の面と重なるように前記コレットを前記振動片に配置することを特徴とする振動子の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記ベース基板を準備する工程は、前記ベース基板に前記第１のバンプと前記第２のバンプが設けられていることを特徴とする振動子の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記支持腕は、前記一対の振動腕の間に配置されていることを特徴とする振動子の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
平面視で、前記支持腕と前記基部との間に括れ部があり、
前記括れ部と前記第２の電極パッドとの間に、前記第１の電極パッドが配置されていることを特徴とする振動子の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記バンプが金を含むことを特徴とする振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピューター、プリンター、又はＤＶＤプレーヤー等の情報機器や、携帯電話、スマートフォン、又はタブレット端末等の移動体通信機器等において、小型軽量化が強く要求されており、それらに用いられている振動子についても小型化及び薄型化への対応が求められている。近年では、特許文献１や特許文献２において提案されているように、１対の振動腕の間に支持部を設けた形状の音叉型振動片が全長を小さくすることができ、小型化が図られるとして、多用されている。しかし、支持部をパッケージ等の基板上に導電性の接着剤や金属のバンプで実装すると、落下衝撃を受けた場合、振動片の先端部が基板に接触し破損による不発や欠けて周波数が変動してしまうという問題があった。そのため、特許文献３では、これを回避するために、基板上に形成した導電性の接着剤や金属のバンプの上面を加圧して、その後、振動片の先端部を上方に傾斜させた実装治具を用いて、実装する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１４１７７０号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００６／０２７９１７５号明細書
【特許文献３】特開２００３−８３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、フリップチップボンダーにおいて、振動片の画像を認識する場合、実装治具の真下からカメラを使って画像認識を行うので、実装治具の吸着面に傾斜がついていると、画像の焦点が合わないため正確な画像補正が行うことができないという問題があった。
また、摩耗した実装治具の吸着面を研磨する場合、吸着面の傾斜に合わせた特殊な研磨装置が必要となるため、コスト高となり、低コストで耐落下衝撃特性に優れた実装を行うことが非常に難しいという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る振動子の製造方法は、基部と、平面視で前記基部から延出されている一対の振動腕と、平面視で前記基部から延出され、前記一対の振動腕と並んで配置され、前記基部側から順に第１の電極パッド、第２の電極パッドが表面に設けられている支持腕と、を含む振動片をベース基板にフリップチップ実装する振動子の製造方法であって、前記ベース基板を準備する工程と、コレットで前記振動片を吸着する工程と、前記第１の電極パッドが第１のバンプを介して前記ベース基板に取り付けられ、前記第２の電極パッドが第２のバンプを介して前記ベース基板に取り付けられるように、前記振動片を前記ベース基板にフリップチップ実装する工程と、を含み、前記振動片を吸着する工程は、平面視で、前記コレットの前記振動片と対向する面が、前記支持腕の前記第２の電極パッドと重ならないように前記コレットを前記振動片に配置することを特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、実装治具であるコレットの吸着面が水平であるためコレットの画像認識を容易に行うことができる。更に、コレットの略中央部に孔部を設けることで、コレットの振動片と対向する面が、支持腕の第２の電極パッドと重ならない状態とすることができる。そのため、コレットにより振動片を加圧する際に、第２の電極パッドと接合する第２のバンプへの加圧が弱められ、第２の電極パッドを接合する第２のバンプの高さを第１の電極パッドを接合する第１のバンプの高さより高くすることができる。よって、実装後、振動腕の基部と接続する側と反対側の先端、つまり錘部側が高くなり、振動腕の先端がパッケージ等の基板の上面に当接することで生じる振動片の破損や欠けによる不発や周波数ずれを低減することができるという効果がある。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に記載の振動子の製造方法において、平面視で、前記コレットの孔部が、前記支持腕の前記第２の電極パッドと重なるように前記コレットを前記振動片に配置することを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、コレットの振動片を吸着する孔部を支持腕の第２の電極パッドと重なるように配置することで、コレットの振動片と対向する面が、支持腕の第２の電極パッドと重ならない状態とすることができるため、実装後に振動腕の先端がパッケージ等の基板の上面に当接することで生じる振動片の破損や欠けによる不発や周波数ずれを低減することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に記載の振動子の製造方法において、平面視で、前記コレットの孔部が、前記第１の電極パッドよりも前記基部側の面と重なるように前記コレットを前記振動片に配置することを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、振動片を吸着する孔部が第１の電極パッドよりも基部側の面と重なるように配置され、コレットの振動片と対向する面が、支持腕の第２の電極パッドと重なっていないため、コレットにより振動片を加圧する際に、第２の電極パッドと接合する第２のバンプへの加圧が弱い。そのため、実装後に振動腕の先端側を高くできるため、振動腕の先端がパッケージ等の基板の上面に当接することで生じる振動片の破損や欠けによる不発や周波数ずれを低減することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に記載の振動子の製造方法において、前記ベース基板を準備する工程は、前記ベース基板に前記第１のバンプと前記第２のバンプが設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、ベース基板にバンプが設けられていると、バンプを用いて画像認識ができるようになるので、フリップチップ実装の位置精度を向上することができるという効果がある。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に記載の振動子の製造方法において、前記支持腕は、前記一対の振動腕の間に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、支持腕を一対の振動腕の間に配置した構造の振動片とすることで、振動片の全長を小さくすることができ、より小型の振動子を提供することができるという効果がある。
【００１６】
［適用例６］上記適用例に記載の振動子の製造方法において、平面視で、前記支持腕と前記基部との間に括れ部があり、前記括れ部と前記第２の電極パッドとの間に、前記第１の電極パッドが配置されていることを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、支持腕と前記基部との間に括れ部を設けることで、振動腕から基部へ伝わった振動漏れを支持腕まで伝わるのを低減することができるので、高いＱ値を有する振動子を提供することができるという効果がある。
【００１８】
［適用例７］上記適用例に記載の振動子の製造方法において、前記バンプが金を含むことを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、バンプの材料として金を用いると、半田や他の金属に比べ軟らかいため、接合がし易く高い信頼性品質を有する振動子を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る振動子の製造方法における振動子の構成を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る振動子の製造方法を説明する概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線の断面図。
【図３】本発明の第１実施形態に係る振動子の製造方法を説明する概略断面図（加圧時）。
【図４】本発明の第１実施形態に係る振動子の製造方法を説明する概略断面図（加圧後）。
【図５】本発明の第２実施形態に係る振動子の製造方法を説明する概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ線の断面図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る振動子の製造方法を説明する概略断面図（加圧時）。
【図７】本発明の第３実施形態に係る振動子の製造方法を説明する概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＤ−Ｄ線の断面図。
【図８】本発明の第３実施形態に係る振動子の製造方法を説明する概略断面図（加圧時）。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
（振動子の製造方法）
＜第１実施形態＞
先ず、本発明の第１実施形態に係る振動子の製造方法における振動子の一例として、音叉型振動片を有する振動子を挙げ、図１（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動子の構成を示す概略図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。なお、図１（ａ）において、振動子１の内部の構成を説明する便宜上、蓋部材５４を取り外した状態を図示している。また、各図では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を図示している。更に、説明の便宜上、Ｚ軸方向から見たときの平面視において、＋Ｚ軸方向の面を上面、−Ｚ軸方向の面を下面として説明する。
【００２３】
振動子１は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、電極２０が形成された振動片２と、振動片２を収容するために矩形の箱状に形成されているパッケージ本体４０と、ガラス、セラミック、金属等からなる蓋部材５４と、を含み構成されている。なお、振動片２を収容するキャビティー６０内は減圧雰囲気あるいは窒素等の不活性気体雰囲気に気密封止されている。
【００２４】
振動片２は、水晶等の圧電材料で構成され、基部１０と、基部１０から延出されている一対の振動腕１２と、基部１０から延出され、一対の振動腕１２と並び、且つ一対の振動腕１２の間に配置され、基部側から順に第１の電極パッド２２、第２の電極パッド２４が裏側の表面（下面）に設けられている支持腕１６と、を含み構成されている。この構造の振動片２とすることで、振動片２の全長を小さくすることができ、より小型の振動子１を提供することができるという効果がある。また、基部１０と支持腕１６との間には、基部１０から支持腕１６へ伝わる振動漏れを低減するための括れ部１８が設けられており、括れ部１８と第２の電極パッド２４との間には、第１の電極パッド２２が配置されている。更に、一対の振動腕１２の基部１０が連結する側とは反対側の先端に錘部１４がそれぞれ設けられている。錘部１４を設けることによって、振動片２の小型化を図ることができたり、一対の振動腕１２の屈曲振動の周波数を低めたりすることができる。なお、錘部１４は、必要に応じて複数の幅（Ｘ軸方向の長さ）を有していても良く、省略しても良い。
【００２５】
パッケージ本体４０は、図１（ｂ）に示すように、第１の基板４２と、第２の基板４４と、実装端子５０と、封止材５２と、を積層して形成されている。実装端子５０は、第１の基板４２の外部底面に複数形成されている。また、第１の基板４２の上面の所定の位置には、図示しない貫通電極や層間配線を介して、実装端子５０と電気的に導通する第１の電極端子４６と第２の電極端子４８とが設けられている。第２の基板４４は中央部が除去された環状体であり、振動片２を収容するキャビティー６０が形成されている。第２の基板４４の上部周縁に、低融点ガラス等の封止材５２が形成されている。
【００２６】
蓋部材５４は、好ましくは、光を通過する材料、例えば、ホウケイ酸ガラス等により形成されており、封止材５２により接合されることで、パッケージ本体４０のキャビティー６０内を気密封止している。これにより、パッケージ本体４０の蓋封止後において、外部からレーザー光を蓋部材５４を介して振動片２の先端の錘部１４に照射し、ここに設けた電極を一部蒸散させることにより、質量削減方式による周波数調整をすることができるようになっている。なお、このような周波数調整をしない場合には、蓋部材５４をコバール合金等の金属材料で形成することができる。
【００２７】
パッケージ本体４０のキャビティー６０内に収容された振動片２は、支持腕１６に形成された第１の電極パッド２２、第２の電極パッド２４とパッケージ本体４０の第１の基板４２の上面に形成された第１の電極端子４６、第２の電極端子４８とが位置合わせされ、第１の電極パッド２２と第１の電極端子４６とは第１のバンプ５６を介して、また、第２の電極パッド２４と第２の電極端子４８とは第２のバンプ５８を介して、それぞれ接合されることでパッケージ本体４０に取り付けられている。第１のバンプ５６や第２のバンプ５８の材料は、例えば、金あるいは半田等からなり、電気的な接続を図るとともに機械的な接合を兼ねている。なお、金は、半田や他の金属に比べ軟らかいため接合がし易く、高い信頼性品質を有する振動子１を得ることができるので、より好ましい。
【００２８】
次に、振動片２を実装する振動子１の製造方法について、図２〜図４を用いて説明する。
図２は、本発明の第１実施形態に係る振動子の製造方法を説明する概略図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＢ−Ｂ線の断面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る振動子の製造方法を説明する概略断面図であり、コレットにより振動片を加圧している状態である。図４は、本発明の第１実施形態に係る振動子の製造方法を説明する概略断面図であり、振動片を加圧した後にコレットを上昇させた状態である。
【００２９】
振動片２を実装する本発明の第１実施形態に係る振動子の製造方法はフリップチップ実装と言われる方法であり、振動片２を吸着し、ベース基板上に設けられたバンプと接合するためのコレット１００の構造に特徴がある。図２に示すように、本発明に係るコレット１００は、平面視でコレット１００の振動片２と対向する面の略中央部に孔部１１０が設けられているので、振動片２を吸着する工程において、コレット１００の振動片２と対向する面が支持腕１６の第２の電極パッド２４と重ならないように、コレット１００を振動片２に配置することができる。
【００３０】
先ず、ベース基板となるパッケージ本体４０を準備し、バンプボンダー等によりパッケージ本体４０のキャビティー６０内で、第１の基板４２上に設けられた第１の電極端子４６と第２の電極端子４８との上に、第１のバンプ５６と第２のバンプ５８とをそれぞれ形成する。パッケージ本体４０に第１のバンプ５６や第２のバンプ５８バンプが設けられていると、バンプを用いて画像認識ができるようになるので、フリップチップ実装の位置精度を向上することができるという効果がある。なお、第１実施形態において、ベース基板となるパッケージ本体４０に第１のバンプ５６と第２のバンプ５８とを設けているが、本発明はこれに限らず、振動片２の支持腕１６に第１のバンプ５６と第２のバンプ５８とを設けても構わない。
【００３１】
次に、平面視でコレット１００の外縁が振動片２の外縁を覆い、孔部１１０の縁部を振動片２の支持腕１６に設けられた第１の電極パッド２２と第２の電極パッド２４との間に配置する。その後、コレット１００を振動片２に近接し、振動片２を吸着する。
【００３２】
次に、第１の電極パッド２２を第１のバンプ５６に、第２の電極パッド２４を第２のバンプ５８にそれぞれ位置合わせし、当接する。その後、振動片２を吸着しているコレット１００をパッケージ本体４０側に下降させ、圧力を加えて、第１の電極パッド２２と第１のバンプ５６とを、また、第２の電極パッド２４と第２のバンプ５８とを接合する。
ここで、図３に示すように、支持腕１６の第２の電極パッド２４が設けられた面とは反対側の面（上面）は、孔部１１０があるため、支持腕１６が上方に反った状態となり、第２のバンプ５８を第１のバンプ５６のように押し潰すことができないため、第１のバンプと第２のバンプとの高さ（Ｚ軸方向の長さ）が異なり、第１のバンプ５６の高さに比べ、第２のバンプ５８の方が高くなる。
【００３３】
次に、振動片２の吸着を解除し、コレット１００をパッケージ本体４０側から上昇させることで、振動片２のフリップチップ実装が完了する。
【００３４】
なお、その後、図１（ｂ）に示すように、パッケージ本体４０の第２の基板４４の上面に形成した低融点ガラス等の封止材５２上に、蓋部材５４を載置し、減圧雰囲気中あるいは窒素等の不活性気体雰囲気中で、封止材５２を溶融し密着することでキャビティー６０内が気密封止され、振動子１が完成する。
【００３５】
ここで、図４に示すように、実装された振動片２は、第１のバンプ５６の高さに比べ、第２のバンプ５８の方が高いので、振動片２の振動腕１２の先端である錘部１４側が高くなり、落下衝撃等により振動片２の先端の錘部１４がパッケージ本体４０の第１の基板４２の上面に当接することで生じる振動片２の破損や欠けによる不発や周波数ずれを低減でき、耐落下衝撃特性に優れ安定な特性を有する振動子１を製造することができる。
【００３６】
なお、第１実施形態において、支持腕が一対の振動腕の間に配置されている振動片を用いて説明したが、本発明はこれに限らず、支持腕が一対の振動腕の外側に配置されている振動片にも適用できることは言うまでもない。
【００３７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る振動子の製造方法について、図５及び図６を参照して説明する。
図５は、本発明の第２実施形態に係る振動子の製造方法を説明する概略図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すＣ−Ｃ線の断面図である。また、図６は、本発明の第２実施形態に係る振動子の製造方法を説明する概略断面図（加圧時）である。
以下、第２実施形態に係るコレット１００ａについて、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の構成や事項については、同符号を付して、その説明を省略する。
【００３８】
コレット１００ａには、第１実施形態のコレット１００に設けられた孔部１１０に比べ、直径の小さい孔部１１０ａが平面視で中央より＋Ｙ軸方向側の位置に設けられている。また、振動片２と接する側の面で、振動片２の支持腕１６を平面視で覆う位置に孔部１１０ａに向かい傾斜している傾斜部１２０が設けられている。更に、傾斜部１２０は平面視でＹ軸方向を長辺とする略矩形状であり、傾斜部１２０のＹ軸方向の一方の端部は孔部１１０ａに接しており、傾斜部１２０のＹ軸方向の他方の端部は第１の電極パッド２２と第２の電極パッド２４との間に位置している。
【００３９】
このような構成とすることにより、前述した第１実施形態のコレット１００と同様に、コレット１００ａで加圧し第１のバンプ５６と第２のバンプ５８とを押し潰し、接合を図ろうとした場合、図６に示すように、振動片２の支持腕１６の第２の電極パッド２４が形成された部分に傾斜部１２０による空間がある（図５（ｂ）参照）ため、第２のバンプ５８が十分に押し潰されない。そのため、第１のバンプ５６の高さに比べ、第２のバンプ５８の方が高くなり、コレット１００ａを取り外すと振動片２の振動腕１２の先端である錘部１４側を高くすることができ、耐落下衝撃特性に優れた振動子を製造することができる。
【００４０】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る振動子の製造方法について、図７及び図８を参照して説明する。
図７は、本発明の第３実施形態に係る振動子の製造方法を説明する概略図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すＤ−Ｄ線の断面図である。また、図８は、本発明の第３実施形態に係る振動子の製造方法を説明する概略断面図（加圧時）である。
以下、第３実施形態に係るコレット１００ｂについて、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の構成や事項については、同符号を付して、その説明を省略する。
【００４１】
コレット１００ｂは、第１実施形態に係るコレット１００に比べ、長辺方向（Ｙ軸方向）の長さが短く、孔部１１０ｂの直径が小さい。また、孔部１１０ｂは、振動片２を吸着する際に、振動片２の基部１０と第１の電極パッド２２との間に位置するように配置されている。更に、コレット１００ｂの振動片２と対向する面は、振動片２の基部１０、第１の電極パッド２２及び振動腕１２の一部を覆っている。
【００４２】
このような構成とすることにより、振動片２を吸着したコレット１００ｂを加圧し、第１のバンプ５６と第２のバンプ５８とを押し潰し、接合を図ろうとした場合、図８に示すように、振動片２の支持腕１６の第２の電極パッド２４が形成された部分の上部には、コレット１００ｂの振動片２と対向する面が存在しない（図７（ｂ）参照）ため、第２のバンプ５８が十分に押し潰されない（図８参照）。そのため、第１のバンプ５６の高さに比べ、第２のバンプ５８の方が高くなり、コレット１００ｂを取り外すと振動片２の振動腕１２の先端である錘部１４側を高くすることができ、耐落下衝撃特性に優れた振動子を製造することができる。
【００４３】
以上、本発明の振動子１の製造方法について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていても良い。
【符号の説明】
【００４４】
１…振動子、２…振動片、１０…基部、１２…振動腕、１４…錘部、１６…支持腕、１８…括れ部、２０…電極、２２…第１の電極パッド、２４…第２の電極パッド、４０…パッケージ本体、４２…第１の基板、４４…第２の基板、４６…第１の電極端子、４８…第２の電極端子、５０…外部端子、５２…封止材、５４…蓋部材、５６…第１のバンプ、５８…第２のバンプ、６０…キャビティー、１００…コレット、１１０…孔部、１２０…傾斜部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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