(57)【要約】【課題】パッケージベースの共通化が可能な、圧電デバイスおよびその製造方法の提供を目的とする。【解決手段】圧電デバイス１は、絶縁テープ２２の表面に配線パターン３０を形成したＴＡＢテープ２０を介して、圧電振動片１０をパッケージベース４２に実装した構成とした。圧電デバイス１の製造方法は、ＴＡＢテープ２０に圧電振動片１０を実装する第１工程と、圧電振動片１０を実装したＴＡＢテープ２０をパッケージベース４２に装着する第２工程とを有する構成とした。【選択図】        図１
2004153408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動片をパッケージの内部に実装し、圧電振動片の励振電極とパッケージの外部端子とを導通可能とした圧電デバイスであって、
前記圧電振動片は、絶縁テープの表面に配線パターンを形成したＴＡＢテープを介して前記パッケージの内部に実装され、
前記配線パターンは、前記圧電振動片の励振電極と前記パッケージの外部端子とが導通可能となるように形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電デバイスにおいて、
前記配線パターンは、前記絶縁テープにおける前記パッケージとの対向面に形成され、
前記圧電振動片は、前記絶縁テープに形成した窓部を介して前記配線パターンに実装されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧電デバイスにおいて、
前記圧電振動片は、前記絶縁テープの表面から前記配線パターンの一部を立ち上げて形成した実装端子に実装されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載の圧電デバイスにおいて、
前記実装端子は、前記絶縁テープの中央部から周縁部上方に向かって立ち上げ形成され、
前記圧電振動片は、前記実装端子の上方に配置されて、前記実装端子の先端部に実装されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電デバイスにおいて、
前記パッケージに対する前記ＴＡＢテープの装着および／または前記ＴＡＢテープに対する前記圧電振動片の実装は、バンプを介して行われていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項６】
絶縁テープの表面に配線パターンを形成したＴＡＢテープを介して、圧電振動片をパッケージの内部に実装する圧電デバイスの製造方法であって、
前記ＴＡＢテープに前記圧電振動片を実装する第１工程と、
前記圧電振動片を実装した前記ＴＡＢテープをパッケージベースに装着する第２工程と、
を有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項７】
絶縁テープの表面に配線パターンを形成したＴＡＢテープを介して、圧電振動片をパッケージの内部に実装する圧電デバイスの製造方法であって、
前記ＴＡＢテープをパッケージベースに装着する第１工程と、
前記パッケージベースに装着された前記ＴＡＢテープに対して前記圧電振動片を実装する第２工程と、
を有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電デバイスおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４に、圧電デバイスの一例である弾性表面波（ＳＡＷ）共振子の説明図を示す。なお、図１４（１）はＳＡＷ共振子の蓋を除去した状態の平面図であり、図１４（２）は同図（１）のＭ−Ｍ線における側面断面図である。圧電デバイスは、電気回路において一定の周波数を得るためなどに広く利用されている。圧電デバイスの一例であるＳＡＷ共振子５００は、ＳＡＷ共振片５１０をパッケージ５４０の内部に実装したものである。そして、パッケージ５４０裏面の外部電極５５２から、ＳＡＷ共振片５１０のＩＤＴ電極５１２に対して通電できるようになっている。
【０００３】
ＳＡＷ共振片５１０の上面には、弾性表面波を励振する一組のＩＤＴ電極５１２が形成され、このＩＤＴ電極５１２と導通する電極パッド５１６が形成されている。一方のパッケージベース５４２は、ＳＡＷ共振片５１０を実装するキャビティ５４４を有し、その側壁が階段状に形成されている。その中段部上面には、複数のワイヤボンディング用パッド５５６が形成されている。このワイヤボンディング用パッド５５６は、ＳＡＷ共振片５１０の電極パッド５１６の個数に対応して、各電極パッド５１６の近傍に形成されている。また、ワイヤボンディング用パッド５５６から外部電極５５２にかけて、パッケージベース５４２上に配線パターンが形成されている。そして、ＩＤＴ電極に導通する電極パッド５１６と、外部端子に導通するワイヤボンディング用パッド５５６とが、ワイヤ５５０により接続されている。これにより、パッケージの外部電極５５２から、ＳＡＷ共振片５１０のＩＤＴ電極５１２に対して通電できるようになる。
【０００４】
なおＳＡＷ共振片５１０は、ＡｇペーストやＳｉ樹脂ペーストなどの接着剤５３８を介して、パッケージベース５４２のキャビティ５４４の底面に実装されている。さらに、キャビティ５４４の開口部にリッド５４８が装着されてパッケージ５４０が密閉封止され、ＳＡＷ共振片５１０が窒素雰囲気等に保持される。これにより、空気中の粒子等がＩＤＴ電極５１２に付着することがなくなり、ＳＡＷ共振子５００の共振周波数の経時変化が防止される。
【特許文献１】特開平１０−３２４５５号公報
【特許文献２】特開２０００−１６５１９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１５に、圧電デバイスの一例であるＳＡＷフィルタの説明図を示す。図１５（１）はＳＡＷフィルタの蓋を除去した状態の平面図であり、図１５（２）は同図（１）のＰ−Ｐ線における側面断面図である。ＳＡＷフィルタ６００におけるＳＡＷ共振片６１０の表面には、２組のＩＤＴ電極６１２，６１３が形成される場合がある。この他にも、圧電振動片の表面にはさまざまなパターンの励振電極が形成され、励振電極に導通する電極パッドの個数および位置も多様化している。そして、このように多様化した電極パッドに対応するワイヤボンディング用パッドを、パッケージベースに形成する必要がある。その結果、パッケージベースの種類が増加して、コスト削減が困難になるという問題がある。
【０００６】
また、図１４に示すＳＡＷ共振片５１０は、パッケージベース５４２に対し接着剤により強固に固定されている。このように、圧電振動片を強固に固定した圧電振動子に対して衝撃力が作用すると、圧電振動片の接着部に機械的な接続破壊が発生するという問題がある。一方、圧電振動子が加熱・冷却されると、圧電振動片およびパッケージがともに膨張・収縮する。ここで、圧電振動片とパッケージとは線膨張係数が異なるため、それぞれの膨張率・収縮率が異なることになる。その結果、圧電振動片の接着部にせん断応力が作用して、機械的な接続破壊が発生するという問題がある。また、接着部において電気的接続が行われている場合には、電気的な接続破壊も同時に発生することになる。なお、上述した特許文献１および２に記載された発明は、圧電振動片の接続破壊の発生を回避しうるものではあるが、パッケージの共通化を実現することはできない。
【０００７】
また圧電デバイスが加熱されると、パッケージの内部に実装されている圧電振動片とパッケージとを接合している接着剤に含まれる有機溶媒等が蒸発して、圧電振動片の励振電極等に付着する。これにより、圧電振動片の共振周波数がシフトするという問題がある。
【０００８】
本発明は上記問題点に着目し、パッケージベースの共通化が可能であり、圧電振動片の接続破壊が発生することなく、不純ガスの付着により共振周波数がシフトすることのない、圧電デバイスおよびその製造方法の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る圧電デバイスは、圧電振動片をパッケージの内部に実装し、圧電振動片の励振電極とパッケージの外部端子とを導通可能とした圧電デバイスであって、前記圧電振動片は、絶縁テープの表面に配線パターンを形成したＴＡＢテープを介して前記パッケージの内部に実装され、前記配線パターンは、前記圧電振動片の励振電極と前記パッケージの外部端子とが導通可能となるように形成されている構成とした。
【００１０】
ＴＡＢテープに配線パターンを形成するので、パッケージベースには配線パターンを形成する必要がない。これにより、電極構造の異なる圧電振動片を実装する場合でも、ＴＡＢテープの配線パターンを変更すれば、パッケージの外部電極との導通を確保することができる。したがって、パッケージを共通化することができる。
【００１１】
また前記配線パターンは、前記絶縁テープにおける前記パッケージとの対向面に形成され、前記圧電振動片は、前記絶縁テープに形成した窓部を介して前記配線パターンに実装されている構成としてもよい。この場合、絶縁テープの片面のみに配線パターンを形成すれば足りるので、コストを削減することができる。
【００１２】
また前記圧電振動片は、前記絶縁テープの表面から前記配線パターンの一部を立ち上げて形成した実装端子に実装されている構成としてもよい。この場合、圧電デバイスに衝撃力が作用しても、実装端子が緩衝材として機能するので、圧電振動片の接続破壊が発生することがない。一方、圧電振動片およびパッケージの線膨張係数の違いにより、それぞれの膨張率および収縮率が異なっても、実装端子が膨張率および収縮率の差を吸収する。したがって、接着部にせん断応力が作用することはなく、圧電振動片の接続破壊が発生することがない。
【００１３】
また前記実装端子は、前記絶縁テープの中央部から周縁部上方に向かって立ち上げ形成され、前記圧電振動片は、前記実装端子の上方に配置されて、前記実装端子の先端部に実装されている構成としてもよい。絶縁テープの周縁部から中央部に向かって実装端子を立ち上げ形成する場合と比較して、上記の場合にはスペースを有効に利用することができる。したがって、圧電デバイスを小型化することができる。
【００１４】
また、前記パッケージに対する前記ＴＡＢテープの装着および／または前記ＴＡＢテープに対する前記圧電振動片の実装は、バンプを介して行われている構成としてもよい。この場合、ワイヤボンディングを行わないので工程を簡略化できる。また、バンプは不純ガスを発生させないので、不純ガスの付着により共振周波数がシフトすることはない。
【００１５】
一方、本発明に係る圧電デバイスの製造方法は、絶縁テープの表面に配線パターンを形成したＴＡＢテープを介して、圧電振動片をパッケージの内部に実装する圧電デバイスの製造方法であって、前記ＴＡＢテープに前記圧電振動片を実装する第１工程と、前記圧電振動片を実装した前記ＴＡＢテープをパッケージベースに装着する第２工程と、を有する構成とした。この場合、長尺のＴＡＢテープに対して連続的に圧電振動片を実装することが可能となり、効率的に圧電デバイスを製造することができる。
【００１６】
また、絶縁テープの表面に配線パターンを形成したＴＡＢテープを介して、圧電振動片をパッケージの内部に実装する圧電デバイスの製造方法であって、前記ＴＡＢテープをパッケージベースに装着する第１工程と、前記パッケージベースに装着された前記ＴＡＢテープに対して前記圧電振動片を実装する第２工程と、を有する構成とした。圧電振動片を実装する前に、ＴＡＢテープをパッケージベースに装着するので、ＴＡＢテープの外形を圧電振動片の外形より大きく形成する必要はない。その結果、ＴＡＢテープの外形は圧電振動片の外形と同等に形成すれば足り、いわゆるチップサイズパッケージを実現することが可能となる。したがって、圧電デバイスを小型化することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る圧電デバイスおよびその製造方法の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。なお、以下にはＳＡＷ共振子の場合を例にして説明するが、本発明に係る圧電デバイスおよびその製造方法は、他の圧電デバイスについても同様に適用することができる。
【００１８】
最初に、第１実施形態について説明する。
図１に、第１実施形態に係る圧電デバイスの説明図を示す。図１（１）は平面図であり、図１（２）は同図（１）のＡ−Ａ線における側面断面図である。第１実施形態に係る圧電デバイス１は、絶縁テープ２２の表面に配線パターン３０を形成したＴＡＢテープ２０を介して、ＳＡＷ共振片１０をパッケージベース４２に実装したものであって、ＴＡＢテープ２０にＳＡＷ共振片１０を実装する第１工程と、ＳＡＷ共振片１０を実装したＴＡＢテープ２０をパッケージベース４２に装着する第２工程とを経て製造したものである。
【００１９】
図２に、ＳＡＷ共振片の説明図を示す。図２（１）は同図（２）のＣ−Ｃ線における側面断面図であり、図２（２）は底面図である。ＳＡＷ共振片１０は、ＳＴカット水晶平板１１等の主表面に、Ａｌ材料等からなる電極を形成したものである。電極として、一組のくし歯状電極を交互に組み合わせたＩＤＴ電極１２を中央部に形成し、はしご状の反射器電極１４をＩＤＴ電極１２の両端部に形成する。なお、各くし歯状電極に隣接して、各くし歯状電極と導通する電極パッド１６を形成する。
【００２０】
図３に、パッケージを構成するパッケージベースの説明図を示す。図３（１）は平面図であり、図３（２）は同図（１）のＤ−Ｄ線における側面断面図である。パッケージベース４２は、セラミック材料等からなる複数のシートを、所定の形状にブランクした後に、積層して形成する。パッケージベース４２には、ＳＡＷ共振片を実装するキャビティ４４を形成する。また、キャビティ４４の底面の中央部に、パッケージ内部の給排気に使用する貫通孔４６を設ける。一方、キャビティ４４の底面を構成するベースシート４５には、ＮｉメッキおよびＡｕメッキ等により電極パターンを形成する。具体的には、ベースシート４５の下面の四隅に外部電極５２を形成する。また、ベースシート４５の上面の四隅にマウント電極５４を形成する。そして、ベースシート４５の側面にも電極を形成し、外部電極５２とマウント電極５４との導通を確保する。
【００２１】
図４に、ＴＡＢテープの説明図を示す。図４（１）は同図（２）のＥ−Ｅ線における側面断面図であり、図４（２）は底面図である。ＴＡＢテープ２０は、ポリイミド樹脂等からなる絶縁テープ２２の表面に、銅箔等により配線パターン３０を形成したものである。ポリイミド樹脂は、テトラカルボン酸とジアミンの縮重合で比較的容易に製造でき、各々の分子構造を変更することで、樹脂の物性（線膨張係数、ヤング率、熱融着性、吸湿率等）を可変することができる。したがって、前記絶縁テープの線膨張係数をパッケージ側の線膨張係数に近づけることで、パッケージと前記絶縁テープとの接着部にせん断応力が作用することはなく、前記絶縁テープの接続破壊が生じることがない。絶縁テープ２２の中央部には、パッケージ内部の給排気に使用する貫通孔２６を設ける。また絶縁テープ２２の四隅には、ＳＡＷ共振片を実装するための窓部２４を設ける。窓部２４は、ＴＡＢテープ２０に実装するＳＡＷ共振片１０の電極パッド１６（図２参照）に沿って、長方形状に形成する。
【００２２】
一方、各窓部２４の内側の長辺に沿って、配線パターン３０を形成する。配線パターン３０は、絶縁テープ２２の周縁部から中央部にかけて直線状に形成し、さらに絶縁テープ２２の中央部から前記窓部２４の内側の短辺にかけてＵ字状に形成する。そして窓部２４の内側の短辺から、窓部２４を貫通して絶縁テープ２２の裏側に配線パターンを立ち上げ、ＳＡＷ共振片の実装端子３４を形成する。
【００２３】
図５および図６に、ＴＡＢテープの製造方法の説明図を示す。なお、図５（１）、（２）および図６（１）は図４（２）と同様の底面図であり、図６（２）は同図（１）のＧ−Ｇ線における側面断面図である。ＴＡＢテープの具体的な製造方法は以下のとおりである。まず図５（１）に示すように、長尺の絶縁テープ２２の所定位置に、窓部２４および貫通孔２６のブランクを形成する。次に図５（２）に示すように、絶縁テープの表面全体に、スパッタ、蒸着、キャスティング、融着、接着剤による貼り付け等の方法により、銅箔等の金属箔３２を形成する。次に、フォトリソグラフィを行って、配線パターンの形状に対応するマスクを形成する。そして、そのマスクを介して金属箔をエッチングし、その後マスクを除去すれば、図６（１）に示すように、金属箔による配線パターン３０が形成される。次に図６（２）に示すように、窓部に形成された配線パターンを折り曲げて窓部を貫通させ、絶縁テープの裏側に立ち上げて実装端子３４を形成する。なお後述するように、第１実施形態では、この実装端子３４の形成工程を、ＳＡＷ共振片のＴＡＢテープに対する実装工程と同時に行うことができる。その際、実装用のボンディングツール６２を、配線パターンの折り曲げ治具として共用することができる。
【００２４】
そして、図１（２）に示すように、ＳＡＷ共振片１０をＴＡＢテープ２０に実装し、ＴＡＢテープ２０をパッケージベース４２に装着する。ＳＡＷ共振片１０は電極形成面を下にして配置し、電極パッド１６上に形成したバンプ１８をＴＡＢテープ２０の実装端子３４に接合する。一方、ＴＡＢテープ２０は配線パターン３０の形成面を下にして配置し、パッケージベース４２のマウント電極５４上に形成したバンプ５８に配線パターン３０の端部を接合する。バンプの材料として、Ａｕやはんだ等を使用する。接着剤とは異なり、バンプからは不純ガスが蒸発しないので、ＳＡＷ共振片への不純ガスの付着による共振周波数のシフトを防止することができる。以上により、パッケージベース４２の外部電極５２から、ＳＡＷ共振片１０のＩＤＴ電極１２（図２参照）に対して通電できるようになる。さらに、パッケージベース４２のキャビティ開口部にリッドを装着して、キャビティ内部を窒素雰囲気等に保持する。
【００２５】
図７および図８に、第１実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の説明図を示す。なお図７および図８の各図は、図１（１）のＡ−Ａ線に相当する部分における側面断面図である。第１実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の概略は、ＴＡＢテープ２０にＳＡＷ共振片１０を実装する第１工程と、ＳＡＷ共振片１０を実装したＴＡＢテープ２０をパッケージベース４２に装着する第２工程とを、順次行うものである。
【００２６】
第１工程として、図７（１）に示すように、ＴＡＢテープ２０にＳＡＷ共振片１０を実装する。具体的には、まずＳＡＷ共振片１０に形成した電極パッド１６（図２参照）の表面に、金属ワイヤを用いたスタッドバンプ形成装置によりバンプ１８を形成する。バンプ１８は、ＴＡＢテープ２０に形成した実装端子３４の先端部に相当する位置に形成する。次に、ＴＡＢテープ２０に形成した実装端子３４の先端部を、バンプ１８に接合する。具体的には、フリップチップボンディングで行う。フリップチップボンディングには、加熱加圧による圧着と超音波印加による圧着の２種類に大別することができる。加熱加圧で圧着する場合、ボンディングツール６２およびＳＡＷ共振片１０を載置したステージ６３により接合部を加熱しつつ、ボンディングツール６２により実装端子３４をバンプ１８に押圧して、実装端子３４をバンプ１８に加熱圧着する。また、超音波印加による圧着の場合、ボンディングツール６２により実装端子３４をバンプ１８に押圧した時、ボンディングツール６２に超音波振動を印加して、実装端子３４とバンプ１８の界面を接合する。この場合、加熱加圧時ほど高い温度は必要としないため、ＳＡＷ共振片１０およびＴＡＢテープ２０にかかるストレスを低減することができる。両者の実装方法は接続強度等の条件に応じて使い分けの選択をすることが可能である。このようにして、ＴＡＢテープ２０上に連続してＳＡＷ共振片１０を実装し、ＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）を形成する。
【００２７】
なお第１実施形態では、ＴＡＢテープ２０における実装端子３４の形成と同時に、実装端子３４をバンプ１８に接合することも可能である。具体的には、バンプ１８を形成したＳＡＷ共振片１０から所定間隔を置いてＴＡＢテープ２０を保持する。次に、ＴＡＢテープ２０の窓部に形成された配線パターンをボンディングツール６２により折り曲げて実装端子３４を成形する。これに続けて、ボンディングツール６２により実装端子３４をバンプ１８にフリップチップボンディングする。以上により、効率的にＴＣＰを形成することができる。
【００２８】
第２工程として、図７（２）に示すように、ＴＡＢテープ２０をパッケージベース４２のキャビティ底面に装着する。具体的には、まずパッケージベース４２に形成したマウント電極５４（図３参照）の表面に、金属ワイヤを用いたスタッドバンプ形成装置によりバンプ５８を形成する。バンプ５８は、ＴＡＢテープ２０に形成した配線パターン３０の端部に相当する位置に形成しておく。一方、第１工程で形成したＴＣＰをＴＡＢテープの個片２０に切断する。そして、ＴＡＢテープ２０に形成した配線パターン３０の端部を、バンプ５８に接合する。その際、ボンディングツール６４を使用し、ＴＡＢテープ２０の絶縁テープを押圧するとともに加熱して、配線パターン３０をバンプ５８にフリップチップボンディングする。
【００２９】
図９に、ボンディングツールの説明図を示す。図９（１）の（ｂ）は使用状態の斜視図であり、同図（１）の（ａ）は上下逆転させた状態の斜視図である。図９（１）に示すように、ボンディングツール６４は、升状の押圧部６５を有している。押圧部６５の外形は、パッケージベースのキャビティの内形より小さく形成し、押圧部６５の内形は、ＳＡＷ共振片の外形より大きく形成する。また押圧部６５の高さは、パッケージベースのキャビティの深さより高く形成する。このようなボンディングツールにより、ＴＡＢテープの周縁部を押圧して、配線パターンをバンプに接合することができる。その際、ボンディングツールがパッケージベースやＳＡＷ共振片と干渉することはない。なおＴＡＢテープの外形は、ＳＡＷ共振片の外形より大きく形成しておく必要がある。
【００３０】
また、図９（１）に示すボンディングツール６４以外にも、図９（２）に示すボンディングツール６６や、図９（３）に示すボンディングツール６８を使用することができる。ボンディングツール６６，６８は、配線パターンとバンプとの接合部分のみに押圧部６７，６９を形成したものである。この場合も、配線パターンをバンプに接合することが可能であり、その際ボンディングツールがパッケージベースやＳＡＷ共振片と干渉することはない。
【００３１】
第３工程として、図８（１）に示すように、パッケージベース４２のキャビティ開口部にリッド４８を装着する。リッド４８がガラス材料の場合には、リッドとパッケージベースとの間に配置した図示しない低融点ガラスを溶解させることにより両者を接合する。リッド４８が金属材料の場合には、パッケージベース４２に対してリッドをシーム溶接する。
【００３２】
第４工程として、図８（２）に示すように、パッケージ４０内部を窒素雰囲気等に密閉封止する。具体的には、パッケージ４０のベースシート４５に形成した貫通孔４６を通して、パッケージ４０内部のガスを窒素ガス等に置換する。その後、貫通孔４６を金属ロウ材４９で封止する。具体的には、Ａｕ／Ｓｎ材料等からなる球状の金属ロウ材４９を貫通孔４６の開口部に配置し、これにレーザ７０を照射して、溶解した金属ロウ材４９を貫通孔４６の内部に充填する。以上により、パッケージ４０の内部が窒素雰囲気等に密閉封止される。なお、前記第３工程を窒素雰囲気等で行うことにより、リッド４８の装着と同時にパッケージ４０内部を窒素雰囲気等に密閉封止してもよい。この場合には、パッケージ４０のベースシート４５に貫通孔４６を形成する必要はない。
【００３３】
第５工程として、ＳＡＷ共振片の周波数調整を行う。リッド４８がガラス材料の場合には、リッド４８越しにレーザを照射して、ＳＡＷ共振片１０に形成した電極膜をアブレーションすることにより、ＳＡＷ共振子１の共振周波数を目標値に一致させる。なお、レーザの焦点深度を調整することにより、ＳＡＷ共振片１０の裏側に形成した電極膜をアブレーションすることが可能である。このように、パッケージ封入後のＳＡＷ共振片に対して周波数調整を行うことにより、パッケージ封入にともなう共振周波数のシフトを回避することができる。一方、リッド４８が金属材料の場合には、第１工程の前にドライエッチング等を行うことにより、ＳＡＷ共振片１０の共振周波数を目標値に一致させておく。
【００３４】
以上に詳述した第１実施形態に係る圧電デバイスにより、パッケージを共通化することができる。
すなわち、第１実施形態に係る圧電デバイスでは、絶縁テープの表面に配線パターンを形成したＴＡＢテープを介して、ＳＡＷ共振片をパッケージベースに実装した構成とした。ＴＡＢテープに配線パターンを形成するので、パッケージベースには配線パターンを形成する必要がない。これにより、電極構造の異なるＳＡＷ共振片を実装する場合でも、ＴＡＢテープの配線パターンを変更すれば、パッケージの外部電極との導通を確保することができる。したがって、パッケージを共通化することができる。
【００３５】
パッケージを共通化することにより、新たなパッケージの設計が不要となり、パッケージ基板を作成するための金型費用を低減することができる。また、パッケージを分類する必要がなくなり、誤組み付けが減少する。一方、圧電デバイスの製造工程においても、製造品種の変更にともなう段取り換えの時間を短縮することが可能となり、製造コストを低減することができる。また、パッケージをセットするトレイサイズを統一化することが可能になるので、設備コストを低減することができる。なお、品種ごとに製造ラインを設定する必要もなくなる。加えて、出荷時に圧電振動子を梱包するリールやトレイを統一化することも可能となるので、設備コストを低減することができる。
【００３６】
また第１実施形態では、絶縁テープの表面から配線パターンの一部を立ち上げて形成した実装端子に、ＳＡＷ共振片を実装した構成とした。この場合、ＳＡＷ共振子に衝撃力が作用しても、実装端子が緩衝材として機能するので、接続破壊が発生することがない。一方、ＳＡＷ共振片およびパッケージの線膨張係数の違いにより、それぞれの膨張率および収縮率が異なっても、可撓性を有する実装端子が膨張率および収縮率の差を吸収する。したがって、接着部にせん断応力が作用することはなく、接続破壊が発生することがない。また、パッケージからＳＡＷ共振片に対して応力が作用することもなく、周波数特性が悪化することがない。
【００３７】
なお、ＴＡＢテープを構成する絶縁テープおよび金属箔の材料を変更し、ＴＡＢテープの剛性を変化させれば、ＳＡＷ共振片の支持条件を調整することができる。また、実装端子の形状を変更することによっても、ＳＡＷ共振片の支持条件を調整することができる。さらに、バンプの材質や形状を変更することによっても、ＳＡＷ共振片の支持条件を調整することができる。
【００３８】
また、パッケージベースに対するＴＡＢテープの装着およびＴＡＢテープに対するＳＡＷ共振片の実装は、バンプを介して行う構成とした。バンプは不純ガスを発生させないので、不純ガスの付着により共振周波数がシフトすることはない。
【００３９】
一方、第１実施形態に係る圧電デバイスの製造方法は、ＴＡＢテープにＳＡＷ共振片を実装する第１工程と、ＳＡＷ共振片を実装したＴＡＢテープをパッケージベースに装着する第２工程とを、順次行う構成とした。この場合、長尺のＴＡＢテープに対して連続的にＳＡＷ共振片を実装することが可能となり、効率的にＳＡＷ共振子を製造することができる。
【００４０】
なお第１実施形態では、ＳＡＷ共振片を実装したＳＡＷ共振子の場合を例にして説明した。もっとも本発明は、他の圧電振動片を実装した圧電デバイスにも適用することができる。例えば、ＳＡＷ共振片を実装したＳＡＷフィルタや、ＡＴカット圧電振動片を実装した圧電振動子、音叉型圧電振動片を実装した圧電振動子などに適用することができる。そこで、第１実施形態の変形例として、音叉型圧電振動片を実装した圧電振動子の場合について、以下に説明する。
【００４１】
図１０に、音叉型圧電振動片を実装した圧電デバイスの説明図を示す。図１０（１）は圧電デバイスの蓋を除去した状態の平面図であり、図１０（２）は同図（１）のＨ−Ｈ線における側面断面図である。音叉型圧電振動片１１０は、音叉基部１１５から伸びる２本の振動腕１１１を屈曲振動させるものであり、振動腕１１１の表面に励振電極１１２が形成され、その励振電極１１２と導通する接続電極１１６が音叉基部１１５の表面に形成されている。また、パッケージ１４０の構造は第１実施形態と同様である。なお、図１０では音叉型圧電振動片１１０の外形に合わせてパッケージベース１４２を小さく形成しているが、図３に示すパッケージベース４２をそのまま使用することも可能である。
【００４２】
図１１に、ＴＡＢテープの説明図を示す。図１１（１）は同図（２）のＫ−Ｋ線における側面断面図であり、図１１（２）は底面図である。図１１のＴＡＢテープ１２０も、図４のＴＡＢテープ２０と同様に、絶縁テープ１２２の表面に、配線パターン１３０を形成したものである。絶縁テープ１２２には、実装する音叉型圧電振動片の接続電極に沿って、長方形状の窓部１２４を設ける。また、各窓部１２４の外側の長辺に沿って、配線パターン１３０を形成する。配線パターン１３０は、絶縁テープ１２２の周縁部から中央部にかけて直線状に形成し、さらに前記窓部１２４の内側の短辺にかけてＵ字状に形成する。さらに、窓部１２４を貫通して絶縁テープ１２２の裏側に配線パターンを立ち上げ、実装端子１３４を形成する。なお、配線パターン１３０の具体的な形成方法は、第１実施形態と同様である。
【００４３】
上記のように構成した圧電振動片、パッケージベースおよびＴＡＢテープを使用して、図１０に示す圧電デバイス１００を形成する。その具体的な製造方法は、第１実施形態と同様である。すなわち第１工程として、音叉型圧電振動片１１０の接続電極にバンプ１１８を形成し、ＴＡＢテープ１２０に形成した実装端子１３４と接合する。次に第２工程として、パッケージベース１４２のマウント電極１５４にバンプ１５８を形成し、ＴＡＢテープ１２０に形成した配線パターン１３０の端部と接合する。
【００４４】
上述した第１実施形態の変形例に係る圧電デバイスでは、ＴＡＢテープ１２０の中央部から周縁部上方に向かって実装端子１３４を立ち上げ、圧電振動片１１０の端部に形成した接続電極１１６と実装端子１３４の先端部とを接合した。これにより、実装端子１３４の全体が圧電振動片１１０の下方に配置されるので、ＴＡＢテープ１２０の周縁部から中央部に向かって実装端子を立ち上げる場合と比較して、スペースを有効に利用することができる。したがって、圧電デバイス１００を小型化することができる。
【００４５】
図１２に、集積回路素子（ＩＣ）を備えた圧電発振器の説明図を示す。なお図１２は、図１０（２）と同様の側面断面図である。本発明は、集積回路素子２０６を備えた圧電発振器２０５にも適用することができる。図１２に示すＴＡＢテープ２２０には、圧電振動片２１０の接続電極２１６と集積回路素子２０６とを接続するとともに、パッケージベース２４２のマウント電極２５４と集積回路素子２０６とを接続する配線パターン２３０を形成する。この配線パターン２３０に対して、フリップチップボンディング等により集積回路素子２０６を実装すればよい。
【００４６】
具体的には、金属ワイヤを用いたスタッドバンプ形成装置を使用して集積回路素子２０６の電極パッド部にバンプを形成し、ＴＡＢテープ２２０の接続配線部に対しフリップチップボンディングを行って集積回路素子２０６を接続する。ここで、ＴＡＢテープ２２０には予め集積回路素子２０６を接続できる配線パターンが施されている。また、ＴＡＢテープ２２０の窓部に形成された配線パターンを折り曲げ、窓部を貫通させ絶縁テープの裏側に立ち上げて、圧電振動片２１０と接続する実装端子を形成する。一方、圧電振動片２１０の接続電極２１６にも金属ワイヤを用いたスタッドバンプ形成装置でバンプを形成し、ＴＡＢテープ２２０から伸びている実装端子に対しフリップチップボンディングを行って圧電振動片２１０を接続する。以上により、全体の接続が完了する。なおパッケージベース２４２には、集積回路素子２０６との干渉を防止するため、凹部２４３を設ける。
【００４７】
上記内容により、パッケージ内に集積回路素子２０６をも実装することが可能となり、圧電発振器２０５を製造することができる。また、圧電発振器２０５に設けた凹部２４３により、集積回路素子２０６とパッケージベース２４２との干渉を防止できるので、圧電発振器２０５の小型化のみならず低背化も実現できる。更に、ＴＡＢテープ２２０に圧電振動片２１０と集積回路素子２０６を搭載するので、圧電振動片２１０と集積回路素子２０６間の配線長を極小化できるとともに、印刷配線やボンディングワイヤを必要としないので、コストダウンを図ることもできる。
【００４８】
次に、第２実施形態について説明する。
図１３に、第２実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の説明図を示す。なお図１３の各図は、図７と同様の側面断面図である。第２実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の概略は、配線パターン３３０を形成したＴＡＢテープ３２０をパッケージベース３４２のキャビティ底面に装着する第１工程と、ＴＡＢテープ３２０に形成した実装端子３３４に圧電振動片３１０を実装する第２工程とを順次行うものである。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その説明を省略する。
【００４９】
第１工程として、図１３（１）に示すように、ＴＡＢテープ３２０をパッケージベース３４２のキャビティ底面に装着する。すなわち第２実施形態では、圧電振動片３１０を実装する前に、ＴＡＢテープ３２０をパッケージベース３４２に装着する。具体的には、まずパッケージベース３４２に形成したマウント電極３５４の表面に、金属ワイヤを用いたスタッドバンプ形成装置によりバンプ３５８を形成する。バンプ３５８は、ＴＡＢテープ３２０に形成した配線パターン３３０の端部に相当する位置に形成しておく。次に、ＴＡＢテープ３２０に形成した配線パターン３３０の端部を、バンプ３５８に接合する。その際、ボンディングツール３６４を使用し、ＴＡＢテープ３２０の絶縁テープを押圧するとともに加熱して、配線パターン３３０をバンプ３５８にフリップチップボンディングする。その他の具体的な方法は、第１実施形態と同様である。
【００５０】
第２工程として、図１３（２）に示すように、ＴＡＢテープ３２０に形成した実装端子３３４にＳＡＷ共振片３１０を実装する。具体的には、まずＳＡＷ共振片３１０に形成した電極パッド１６（図２参照）の表面に、金属ワイヤを用いたスタッドバンプ形成装置によりバンプ３１８を形成する。バンプ３１８は、ＴＡＢテープ３２０に形成した実装端子３３４の先端部に相当する位置に形成する。次に、ＴＡＢテープ３２０に形成した実装端子３３４の先端部に、バンプ３１８を接合する。なお第２実施形態では、図７（１）に示すボンディングツール６２を使用して圧着することはできない。そこで、フリップチップボンディングにより、バンプ３１８を形成したＳＡＷ共振片を実装端子３３４に接合する。一方、実装端子３３４の位置に対応するパッケージベース３４２の表面に、凹部３４３を形成しておく。その上でＳＡＷ共振片３１０を実装すれば、実装端子３３４がパッケージベース３４２に押し付けられて変形することがなく、実装後の実装端子３３４を元の弾性支持形状に復帰させることができる。
なお第３工程以下は、第１実施形態と同様に行う。以上により、圧電デバイスが完成する。
【００５１】
上述した第１実施形態では、ＳＡＷ共振片を実装した後のＴＡＢテープをパッケージベースに装着するので、ＳＡＷ共振片の外形よりもＴＡＢテープの外形を大きく形成する必要があった。そのため、圧電デバイスの小型化には限界があった。この点、第２実施形態に係る圧電デバイスの製造方法によれば、圧電デバイスを小型化することができる。
【００５２】
すなわち、第２実施形態に係る圧電デバイスの製造方法では、配線パターンを形成したＴＡＢテープをパッケージベースのキャビティ底面に装着する第１工程と、ＴＡＢテープに形成した実装端子に圧電振動片を実装する第２工程とを、順次行う構成とした。ＳＡＷ共振片を実装する前に、ＴＡＢテープをパッケージベースに装着するので、ＴＡＢテープの外形をＳＡＷ共振片の外形より大きく形成する必要はない。その結果、ＴＡＢテープの外形はＳＡＷ共振片の外形と同等に形成すれば足り、いわゆるチップサイズパッケージを実現することが可能となる。したがって、ＳＡＷ共振子を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る圧電デバイスの説明図である。
【図２】ＳＡＷ共振片の説明図である。
【図３】パッケージベースの説明図である。
【図４】ＴＡＢテープの説明図である。
【図５】ＴＡＢテープの製造方法の説明図である。
【図６】ＴＡＢテープの製造方法の説明図である。
【図７】第１実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の説明図である。
【図８】第１実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の説明図である。
【図９】ボンディングツールの説明図である。
【図１０】第１実施形態の変形例に係る圧電デバイスの説明図である
【図１１】ＴＡＢテープの説明図である。
【図１２】圧電発振器の説明図である。
【図１３】第２実施形態に係る圧電デバイスの製造方法の説明図である。
【図１４】従来技術に係るＳＡＷ共振子の説明図である。
【図１５】従来技術に係るＳＡＷフィルタの説明図である。
【符号の説明】
１………圧電デバイス、１０………圧電振動片、１６………電極パッド、１８………バンプ、２０………ＴＡＢテープ、２２………絶縁テープ、３０………配線パターン、３４………実装端子、４２………パッケージベース、５２………外部電極、５４………マウント電極、５８………バンプ。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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