(57)【要約】【課題】熱履歴に起因する応力を緩和することができると共に、圧電素子が不良であった場合、ＩＣチップやパッケージを捨てることが無く製造コストを低減する。【解決手段】回路パターンが印刷されたＴＡＢテープの片面に圧電素子を実装し、反対面に駆動用集積回路を実装する圧電デバイスの製造方法である。前記ＴＡＢテープに予め圧電素子を実装した後に、前記駆動用ＩＣチップを実装する。そして、前記片面に圧電素子を、反対面に駆動用ＩＣチップを実装したＴＡＢテープをセラミックパッケージに実装するようにすればよい。前記圧電素子の駆動用ＩＣチップはＴＡＢテープにＢＧＡによる加熱接合させるようにする。圧電素子には、水晶振動子、ＳＡＷデバイス、振動ジャイロセンサとすることができる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンが印刷されたＴＡＢテープの片面に圧電素子が加熱圧着接合され、反対面に前記圧電素子の駆動用ＩＣチップがＢＧＡにより加熱接合され、前記ＴＡＢテープを介してパッケージに実装されてなることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
回路パターンが印刷されたＴＡＢテープの片面に圧電素子を実装し、反対面に駆動用集積回路を実装する圧電デバイスの製造方法において、前記ＴＡＢテープに予め圧電素子を実装した後に前記駆動用ＩＣチップを実装することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記片面に圧電素子を、反対面に駆動用ＩＣチップを実装したＴＡＢテープをセラミックパッケージに実装することを特徴とする請求項２に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項４】
ＴＡＢテープに圧電素子を実装した後、圧電振動子の特性を検査し、良品のみに前記駆動用ＩＣチップを実装することを特徴とする請求項２または３記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記圧電素子の駆動用ＩＣチップはＴＡＢテープにＢＧＡによる加熱接合させることを特徴とする請求項２または３に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記圧電素子が水晶振動子であることを特徴とする請求項２または３に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記圧電素子がＳＡＷデバイスであることを特徴とする請求項２または３に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記圧電素子が振動ジャイロセンサであることを特徴とする請求項２または３に記載の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圧電デバイスの製造方法に係り、特に製造歩留まりを向上させるようにした圧電デバイスおよび圧電デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電気回路において一定の周波数信号を得るため、圧電素子を用いた圧電デバイスが広く利用されている。図９に、特許文献１に記載された発振器と同様の構成を有する圧電デバイスの製造方法の説明図を示す。圧電デバイス１は、升状に形成したセラミックパッケージ２に、発振回路を構成する集積回路素子（ＩＣチップ）３、および圧電素子４を実装して、上面の開口部にリッド７を装着したものである。
【０００３】
セラミックパッケージ２は、複数のセラミックシートを積層したもので、パッケージ２の中央部には、ＩＣチップ３および圧電素子４を実装するキャビティ５が形成されている。そして、キャビティ５内にＩＣチップ３が配置され、当該ＩＣチップ３の電極は、セラミックシートの上面に形成された電極パッドに対して、ワイヤボンディング６により接続されている。一方、圧電素子４は、ＩＣチップ３より上位に位置して設置され、セラミックシートに形成したマウント電極の上面に実装される。このような圧電デバイスでは、セラミックパッケージ２の外底面に形成された外部端子から、電極パッドを介してＩＣチップ３に通電可能とされ、さらにマウント電極を介して圧電素子４の励振電極に通電可能とされている。一方、セラミックパッケージ２の開口部に金属材料等からなるリッド７が装着され、キャビティ５の内部が窒素雰囲気等で気密に保持されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１６３６７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した圧電デバイスではＩＣチップ３の実装の後に圧電素子４を固定する工程が入るため、圧電素子４が不良であった場合、パッケージと共にＩＣチップ３も捨てなくてはならず、製造コストが増加してしまう。また、圧電素子を実装した後、熱処理を加えると、ワイヤボンディング６が金とアルミの接合であるため反応が進みすぎて接続強度が低下してしまう問題があった。同時に、圧電素子４の実装後に加熱処理を行うために、ＩＣチップ３にも熱が加わり、ＩＣチップ３がダメージを受けてしまうおそれもあった。特に、加熱に伴う応力によって歪みが発生し、導通接着箇所が剥離してしまう問題が生じていた。
【０００６】
このような観点から、図１０に示すように、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープ８にＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）実装によってＩＣチップ３を実装し、テープ反対面にてＴＡＢテープ８に設けたリード端子９に圧電素子４を熱圧着することにより実装することも考えられる。
【０００７】
しかし、ＴＡＢテープ８を用いて圧電素子の実装を行う場合であっても、ＩＣチップ３をＴＡＢテープ８に固定した後、反対面に圧電素子４を固定する方法を採用するために、セラミックパッケージへの実装の場合と同様に、圧電素子４が不良であった場合、パッケージと共にＩＣチップ３も捨てなくてはならないことは同じであり、製造コストが増加してしまう欠点を抱えていた。また、特に、ＩＣチップ３を実装する場合には、ＩＣチップ３とポリイミドフィルムからなるＴＡＢテープ８を加圧圧着しなければならず、ＩＣチップ３の実装に先立って圧電素子４を実装することができない。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来の問題点に着目してなされたもので、熱履歴に起因する応力を緩和することができると共に、圧電素子が不良であった場合、ＩＣチップやパッケージを捨てることが無く製造コストを低減できる圧電デバイスおよび圧電デバイスの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧電デバイスは、回路パターンが印刷されたＴＡＢテープの片面に圧電素子が加熱圧着接合され、反対面に前記圧電素子の駆動用ＩＣチップがＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）により加熱接合され、前記ＴＡＢテープを介してパッケージに実装されてなる構成とした。
【００１０】
また、本発明に係る圧電デバイスの製造方法は、回路パターンが印刷されたＴＡＢテープの片面に圧電素子を実装し、反対面に駆動用集積回路を実装する圧電デバイスの製造方法において、前記ＴＡＢテープに予め圧電素子を実装した後に前記駆動用ＩＣチップを実装することを特徴としている。この場合において、前記片面に圧電素子を、反対面に駆動用ＩＣチップを実装したＴＡＢテープをセラミックパッケージに実装するようにすればよい。また、ＴＡＢテープに圧電素子を実装した後、圧電振動子の特性を検査し、良品のみに前記駆動用ＩＣチップを実装する。前記圧電素子の駆動用ＩＣチップはＴＡＢテープにＢＧＡによる加熱接合させるようにすることが望ましい。
更に、上記構成において、前記圧電素子が水晶振動子であり、あるいはＳＡＷデバイスであり、または、振動ジャイロセンサとすることができる。
【００１１】
上記構成に拠れば、加熱圧着ではなく、加熱処理だけで接合する手段を採用しており、リードでもパッケージ側でもよいが、球状の半田ボールを形成しておいて、ＴＡＢに熱だけで接合するようにしているので、ポリイミドフィルムの両面にＩＣチップと圧電振動子を実装した構造とし、圧電振動子を固定した後にＩＣチップを固定する。圧電素子をポリイミドフィルムに固定した後、圧電素子の特性を検査してからＩＣチップを実装することにより圧電素子が不良であった場合には、ＩＣチップを実装せず、また、パッケージも捨てなくて済み、製造コストが低減される。
【００１２】
ＴＡＢテープとＩＣチップの接続にＢＧＡを用いることにより、ＩＣチップが圧電素子よりも小さくても実装が可能になる。ＴＡＢテープの片面に圧電素子を実装し、特性検査を行った後、反対側の面にＩＣチップを実装してからＴＡＢテープをパッケージ内に固定する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る圧電デバイスおよび圧電デバイスの製造方法につき、図面を参照しつつ、具体的実施の形態を詳細に説明する。
本実施形態に係る圧電デバイスの完成断面構成を図１に示す。回路パターンを印刷したＴＡＢテープ１０があり、このテープ１０の片面（上面）に圧電素子１２が金バンプを介して加熱圧着接合されている。また、ＴＡＢテープ１０の反対面（下面）に前記圧電素子１２の駆動用ＩＣチップ１４がＢＧＡ１６により加熱接合されている。このような圧電素子１２と駆動用ＩＣチップ１４とをＴＡＢテープ１０に実装した上で、テープを切断して個片に分離されたデバイス素子が作製される。そして、このデバイス素子をセラミックパッケージ１８のキャビティに装着し、テープ端部に形成した回路端子をセラミックパッケージ１８側の段差部に形成した接続端子に対して導電性接着剤２０により接着し、最終的にリッド２２によって密閉することにより圧電デバイスが完成されるのである。
【００１４】
上述した圧電デバイスの製造方法の工程を図２に示している。本実施形態に係る製造方法では、まず、回路パターンを印刷したＴＡＢテープ１０を作製しておく（ステップ１００）。このＴＡＢテープ１０は、図３に示しているように、ポリイミドからなるフィルム２４に回路パターンを銅箔２６によって形成し、更に銅箔２６上に金メッキを施したものである。所定の形状に形成されたポリイミドテープ上に銅箔２６を貼り付けた後、フォトリソグラフィにより銅箔２６を所定の形状に整形することによりＴＡＢテープ１０が作成される。図３は１素子分のパターン例を示しているが、ポリイミドテープは同一形状の複数のパターンが図示しない連結部により連結されて形成されており、圧電素子１２とＩＣチップ１４が実装された後に個片に切断分離される。個片に分離されるフィルム２４には両端縁部に凹所が形成され、ここに圧電素子１２の励振電極と接続されるリード線２６ａが左右に延出した状態で設けられている。
【００１５】
このようなＴＡＢテープ１０の作製の後、駆動用ＩＣチップ１４の実装に先立って、最初に圧電素子１２を加熱圧着により実装するようにしている（ステップ１０２）。これは図４に示しているように、圧電素子１２を台座２８上に配列搭載して待機させておき、各圧電素子１２にＴＡＢテープ１０を位置整合させる（図４参照）。圧電素子１２は台座２８の上に置かれているので、台座２８を平面移動することにより位置が調整できる。圧電素子１２の電極上には金バンプが形成されており、図５に示しているように、ＴＡＢテープ１０から延出したリード線２６ａと圧電素子１２の電極をＴＡＢテープ１０の上面から接続用のツール３０で押え込み、リード線２６ａを成形すると同時に圧電素子１２とリード線２６ａの先端部を接合する。
【００１６】
このようにＴＡＢテープ１０への圧電素子１２の実装作業が終了した後、駆動用ＩＣチップ１４を実装する前に、複数の圧電素子１２が接合されたＴＡＢテープ１０のパターン上に検査プローブ３２を接触させ、測定器３４にて圧電素子１２の特性を検査し、良否判定を行う（ステップ１０４）。これは、図６に示しているように、圧電素子１２をＴＡＢテープ１０に接合した状態でＴＡＢテープ１０上の電極もしくは圧電素子１２の電極にプローブ３２を接触させ、圧電素子１２の特性を検査する。これにより、ＩＣチップ１４をＴＡＢテープ１０に実装する前に圧電素子１２の良否判定ができる。
【００１７】
この圧電素子１２の良否判定を行った後、あるいは同時並行して駆動用ＩＣチップ１４のパッド部に半球状の半田を形成する（ステップ１０６）。いわゆるＢＧＡ３６である。そして、図７に示しているように、圧電素子１２が接続された状態のＴＡＢテープ１０とＢＧＡ３６が形成されたＩＣチップ１４の位置を合わせる。これはＴＡＢテープ１０上のパターンとＩＣチップのパターンを認識し、位置を合わせてＩＣチップ１４をテープ１０上に載せて行う。次いで、これらを加熱することによりＩＣチップ上の半田ボールが溶融し、ＴＡＢテープ１０上の銅箔２６と接続され、ＩＣチップ１４と圧電素子１２がＴＡＢテープ１０を間に介在させて接続されたデバイス素子が得られる（ステップ１０８）。
【００１８】
一方、ステップ１０４での良否判定の結果、圧電素子１２が不良であった場合には、該当圧電素子１２にはＩＣチップ１４を接続しない非実装処理を行う（ステップ１１０）。すなわち、連続したＴＡＢテープ１０の不良圧電素子１２部分へのＩＣチップ１４を抜き取り処理、あるいは非加熱処理によって接続しない状態とするのである。この結果、不良圧電素子１２へ正常ＩＣチップ１４を接続するようなことが防止され、歩留まりを大幅に向上させることができる。
【００１９】
このようにして、ＴＡＢテープ１０に既に実装してある正常と判別された圧電素子１２に対してのみＩＣチップ１４を接続実装した後（ステップ１１２）、テープ１０を個片に分割した後、表裏反転し、セラミックパッケージ１８への搭載処理に移行する（ステップ１１４）。
【００２０】
図８は、圧電素子１２、ＩＣチップ１４が接続されたＴＡＢテープ１０をセラミックパッケージ１８内に固定した状態の断面図である。セラミックパッケージ１８に固定するときはＴＡＢテープ１０上に形成された電極とセラミックパッケージ１８に形成された電極とを、導電性接着剤（ＢＧＡ）３８を用いて加熱し、溶融固化させることで、固定と同時に電気的接続を取る。
【００２１】
上記工程を経てセラミックパッケージ１８内に固定、接続された圧電素子１２の周波数調整等の加工をした後、リッド２２により気密封止し（ステップ１１６）、特性検査を行って完成するのである。このように形成された圧電デバイスの構造は図１に示す形態となる。
上述したデバイスに用いられる圧電素子１２は音叉型水晶振動子、ＡＴカット水晶振動子、ＳＡＷデバイス、振動ジャイロ等の圧電性を利用した素子を意味する。
【００２２】
ＴＡＢテープ１０とセラミックパッケージ１８の固定は導電性接着剤に限らず、固体接合（加熱圧着）、溶接でも可能である。圧電素子１２よりもＩＣチップ１４のサイズが大きい場合には、ＩＣチップ１４をセラミックパッケージ１８に固定してワイヤーボンディングする構成を採用することができる。
【００２３】
このように本実施形態では、圧電素子１２の特性を確認後、ＩＣチップ１４の実装、セラミックパッケージ１８への固定を行うため、圧電素子１２が不良であった場合、ＩＣチップ１４、セラミックパッケージ１８を捨てることが無くなり、製造コストを低減できる。また、ＩＣチップ１４とＴＡＢテープ１０の接続にＢＧＡ３６を用いることにより加熱圧着ができない場合でも、ＩＣチップ１４をＴＡＢテープ１０に接続することが可能となり、圧電素子１２の実装後にＩＣチップ１４を接続・固定することができるという効果が得られる。
【００２４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、回路パターンが印刷されたＴＡＢテープの片面に圧電素子を実装し、反対面に駆動用集積回路を実装する圧電デバイスの製造方法において、前記ＴＡＢテープに予め圧電素子を実装した後に前記駆動用ＩＣチップを実装するように構成したので、ＴＡＢテープ１０の可撓性によって熱履歴に起因する応力を緩和することができる効果が得られ、また、圧電素子が不良であった場合、ＩＣチップやパッケージを捨てることが無く製造コストを低減できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る圧電デバイスの断面図である。
【図２】本実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図３】ＴＡＢテープの断面図と平面図である。
【図４】ＴＡＢテープに圧電素子を位置合わせした状態の断面図と平面図である。
【図５】ＴＡＢテープへ圧電素子を実装する作業状態の断面図と平面図である。
【図６】ＴＡＢテープに実装された圧電素子の検査状態の断面図と平面図である。
【図７】ＴＡＢテープにＩＣチップを実装する状態の断面図と平面図である。
【図８】セラミックパッケージへの実装状態の断面図と平面図である。
【図９】従来の一般的な圧電デバイスの製造工程の説明図である。
【図１０】圧電デバイスの他の製造工程の説明図である。
【符号の説明】
１０………ＴＡＢテープ、１２………圧電素子、１４………駆動用ＩＣチップ、１６………ＢＧＡ、１８………セラミックパッケージ、２０………導電性接着剤、２２………リッド、２４………ポリイミドフィルム、２６………銅箔、２６ａ………リード線、２８………台座、３０………加熱圧着ツール、３２………検査プローブ、３４………測定器、３６………ＢＧＡ、３８………導電性接着剤。
【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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