(57)【要約】【課題】水晶振動子に加わる衝撃を緩和する。【解決手段】振動片２に設けられた一対の電圧印加用電極２１，２２の各々に対して接続された接続端子４を備える水晶振動子１０と、該水晶振動子１０の上記接続端子４と導通される接続端子６０を有するとともに上記水晶振動子１０を駆動する半導体装置２０とを備える水晶発振器であって、上記水晶振動子１０と上記半導体装置２０との間に、上記水晶振動子１０の接続端子４と上記半導体装置２０の接続端子６０との導通を確保するととともに上記半導体装置２０から上記水晶振動子１０へ伝わる衝撃を吸収する衝撃吸収手段８０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動片に設けられた一対の電圧印加用電極の各々に対して接続された接続端子を備える水晶振動子と、該水晶振動子の前記接続端子と導通される接続端子を有するとともに前記水晶振動子を駆動する半導体装置とを備える水晶発振器であって、
前記水晶振動子と前記半導体装置との間に、前記水晶振動子の接続端子と前記半導体装置の接続端子との導通を確保するととともに前記半導体装置から前記水晶振動子へ伝わる衝撃を吸収する衝撃吸収手段を備えることを特徴とする水晶発振器。
【請求項２】
前記衝撃吸収手段は、前記半導体装置から前記水晶振動子へ伝わる衝撃を吸収可能な厚さを有する金バンプであることを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
【請求項３】
前記衝撃吸収手段は、前記半導体装置から前記水晶振動子へ伝わる衝撃を吸収可能な樹脂コアと該樹脂コアの周りに形成される導電層とを備える樹脂コアバンプであることを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
【請求項４】
前記衝撃吸収手段は、前記水晶振動子の接続端子と前記半導体装置の接続端子とを接続する導電部と、前記半導体装置と前記水晶振動子との間に形成される樹脂層と、を有することを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
【請求項５】
前記衝撃吸収手段は、異方性導電フィルムであることを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
【請求項６】
振動片に設けられた一対の電圧印加用電極の各々に対して接続された接続端子を備える水晶振動子と、該水晶振動子の前記接続端子と導通される接続端子を有するとともに前記水晶振動子を駆動する半導体装置とを備える水晶発振器の製造方法であって、
前記水晶振動子の接続端子と前記半導体装置の接続端子との導通を確保するととともに前記半導体装置から前記水晶振動子へ伝わる衝撃を吸収する衝撃吸収手段を介して前記水晶振動子と前記半導体装置とを接合する工程を有することを特徴とする水晶発振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水晶振動子として、例えば一対の電圧印加用電極が設けられた振動子片をガラスによって封止した構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、このような水晶振動子は、半導体装置（半導体装置）と組み合わされることによって水晶発振器として用いられる。
【０００３】
ところで、水晶発振器を製造する場合には、水晶振動子の接続端子と半導体装置の接続端子とを導通させた上で水晶振動子と半導体装置とが接合されている。具体的には、例えば、水晶振動子の接続端子と半導体装置の接続端子とをはんだによる合金接合によって接合することによって、水晶振動子と半導体装置とが接合される。
【特許文献１】特許第３３９０３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のように、水晶振動子の接続端子と半導体装置の接続端子とをはんだによる合金接合によって接合した場合には、水晶振動子と半導体装置とが剛に接合されてしまう。
このため、例えば、基板に直接実装された半導体装置側からくる衝撃が水晶振動子にダイレクトに伝達されてしまう。
水晶振動子は、衝撃に対して特に弱い。このため、水晶振動子にダイレクトに衝撃が伝わった場合には水晶振動子の特性が変化してしまい、水晶発振器が正常に作動しなくなる恐れがある。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、水晶振動子に加わる衝撃を緩和することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、振動片に設けられた一対の電圧印加用電極の各々に対して接続された接続端子を備える水晶振動子と、該水晶振動子の上記接続端子と導通される接続端子を有するとともに上記水晶振動子を駆動する半導体装置とを備える水晶発振器であって、上記水晶振動子と上記半導体装置との間に、上記水晶振動子の接続端子と上記半導体装置の接続端子との導通を確保するととともに上記半導体装置から上記水晶振動子へ伝わる衝撃を吸収する衝撃吸収手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
このような特徴を有する本発明によれば、水晶振動子と半導体装置との間に衝撃吸収手段が備えられ、この衝撃吸収手段によって半導体装置から水晶振動子へ伝わる衝撃が吸収されるとともに水晶振動子の接続端子と半導体装置の接続端子との導通が確保される。
そして、衝撃吸収手段によって、半導体装置から水晶振動子へ伝わる衝撃が吸収されることによって、水晶振動子に加わる衝撃を緩和させることが可能となる。
【０００８】
なお、具体的には、上記衝撃吸収手段が、上記半導体装置から上記水晶振動子へ伝わる衝撃を吸収可能な厚さを有する金バンプであるという構成を採用することができる。
また、上記衝撃吸収手段が、上記半導体装置から上記水晶振動子へ伝わる衝撃を吸収可能な樹脂コアと該樹脂コアの周りに形成される導電層とを備える樹脂コアバンプであるという構成を採用することもできる。
また、上記衝撃吸収手段が、上記水晶振動子の接続端子と上記半導体装置の接続端子とを接続する導電部と、上記半導体装置と上記水晶振動子との間に形成される樹脂層と、を有するという構成を採用することもできる。
また、上記衝撃吸収手段が、異方性導電フィルムであるという構成を採用することもできる。
【０００９】
次に、本発明は、振動片に設けられた一対の電圧印加用電極の各々に対して接続された接続端子を備える水晶振動子と、該水晶振動子の上記接続端子と導通される接続端子を有するとともに上記水晶振動子を駆動する半導体装置とを備える水晶発振器の製造方法であって、上記水晶振動子の接続端子と上記半導体装置の接続端子との導通を確保するととともに上記半導体装置から上記水晶振動子へ伝わる衝撃を吸収する衝撃吸収手段を介して上記水晶振動子と上記半導体装置とを接合する工程を有することを特徴とする。
【００１０】
このような特徴を有する本発明によれば、水晶振動子と半導体装置とが衝撃吸収手段を介して接合される。そして、衝撃吸収手段は、水晶振動子の接続端子と半導体装置の接続端子との導通を確保するととともに半導体装置から水晶振動子へ伝わる衝撃を吸収するものである。したがって、半導体装置から水晶振動子へ伝わる衝撃が吸収されることによって、水晶振動子に加わる衝撃を緩和させることが可能な水晶発振器を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明に係る水晶発振器及びその製造方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の水晶発振器Ｓ１の概略構成を示した断面図である。
図１に示すように、本実施形態の水晶発振器Ｓ１は、水晶振動子１０と、半導体装置２０とを備えている。
【００１３】
水晶振動子１０は、一対の電圧印加用電極２１，２２が形成された振動子片２と、パッケージ３と、接続端子４とを備えている。
パッケージ３は、振動子片２の上側に位置する上側部３２と振動子片２の下側に位置する下側部３１とによって構成されている。このパッケージ３は、ガラスによって形成されている。そして、パッケージ３の上側部３２とパッケージ３の下側部３１とによって振動子片２が狭持されている。
また、振動子片２とパッケージ３との間には、金属からなる接合層５が形成されている。なお、図１においては、振動子片２とパッケージ３の下側部３１との間には、電圧印加用電極２１，２２が示されているが、これらの電圧印加用電極２１，２２がない部分においては、振動子片２とパッケージ３の下側部３１との間に金属からなる接合層５が形成されている。そして、振動子片２とパッケージ３とは、この接合層５を用いた陽極接合によって貼り合わされている。  
つまり、パッケージ３の上側部３２とパッケージ３の下側部３１との間に振動子片２が配置され、これらの上側部３２とパッケージ３と下側部３１とが接合層５を介して貼り合わされている。
このような構成によって、振動子片２がパッケージ３によって封止されている。
【００１４】
図１に示すように、パッケージ３の下側部３１の両側には、欠落部７が形成されている。この欠落部７は、振動子片２の電圧印加用電極２１，２２が露出されるように、下側部３１の上面３１３まで形成されている。
なお、図１に示すように、欠落部７の壁面７１は、傾斜して形成されている。
【００１５】
接続端子４は、欠落部７の壁面７１を介して、パッケージ３の下側部３１の下面３１１から振動子片２の電圧印加用電極２１，２２に繋がって形成されている。より詳細には、一方の接続端子４１が電圧印加用電極２１と繋がって形成されており、他方の接続端子４２が電圧印加用電極２２と繋がって形成されている。
【００１６】
半導体装置２０は、平面視矩形状のもので、その能動面３０側を外面側にして実装されたものである。この半導体装置２０は、シリコン基板４０の能動面３０側に、トランジスタやメモリ素子などの半導体素子からなる集積回路（図示せず）を形成したもので、能動面３０を外面側に向け、この外面側に外部接続端子５０を形成したものである。
【００１７】
また、この半導体装置２０には、貫通電極６０（接続端子）が形成されている。この貫通電極６０は、シリコン基板４０の能動面３０側にて集積回路に電気的に接続し、さらにこの能動面３０側からその裏面側にまで貫通して形成されたものである。
【００１８】
そして、このような構成を有する水晶振動子１０と半導体装置２０とが金バンプ８０（衝撃吸収手段）を介して接合されている。
この金バンプ８０は、図１に示すように、水晶振動子１０の接続端子４と半導体装置２０の貫通電極６０と接触して設置されている。これによって水晶振動子１０の接続端子４と半導体装置２０の貫通電極６０との導通が確保されている。
また、金バンプ８０の厚さは、半導体装置２０側から水晶振動子１０へ伝わる衝撃を吸収する厚さとされている。具体的には、金バンプ８０の厚さは、２０〜３０μｍとされている。
【００１９】
このような構成を有する本実施形態の水晶発振器Ｓ１は、半導体装置２０に形成された外部接続端子５０を介して回路基板等に実装される。そして、半導体装置２０からの駆動電圧が、金バンプ８０、接続端子４を介して振動子片２の電圧印加用電極２１，２２に印加されることによって水晶振動子１０が駆動される。
【００２０】
このような本実施形態の水晶発振器Ｓ１によれば、金バンプ８０によって半導体装置２０から水晶振動子１０へ伝わる衝撃が吸収される。このため、水晶振動子１０に加わる衝撃を緩和させることが可能となる。
【００２１】
次に、本実施形態の水晶発振器Ｓ１の製造方法について、図２〜図１０を参照して説明する。
【００２２】
まず、水晶振動子１０の製造方法について説明する。水晶振動子は、図１に示した水晶振動子の上下をひっくり返した状態で製造されるため、図２〜図６においては、図１と上下が逆さまになって図示されている。
【００２３】
図２に示すように、振動子片２が所定間隔で複数形成された水晶基板１００と、パッケージ３の上側部３２が複数形成された上側ガラス基板２００と、パッケージ３の下側部３１が複数形成された下側ガラス基板３００とを用意する。なお、水晶基板１００には、後のダイシングによって切断されることによって一対の電圧印加用電極２１，２２となる電極層２３が形成されている。
また、振動子片２と上側部３２と下側部３１とは、各々の基板において同一の所定間隔で配列されている。このため、水晶基板１００と、上側ガラス基板２００と、下側ガラス基板３００とを重ね合わせることによって、各基板の振動子片２とパッケージ３の上側部３２とパッケージ３の下側部３１とが重なり合う。
【００２４】
次に、図３に示すように、下側ガラス基板３００に対して開口部５００をブラスト処理やエッチング処理等によって複数形成する。この開口部５００は、ダイシング後に欠落部７となる部位である。開口部５００は、水晶基板１００の電極層２３（振動子片２に設けられる各電圧印加用電極２１，２２）の位置に符合して形成される。
【００２５】
続いて、図４に示すように、水晶基板１００の一方の面１０１に上側ガラス基板２００を貼り合わせ、水晶基板のもう一方の面１０２に下側ガラス基板３００を貼り合わせる。
具体的には、各基板の間に接合層５の材料を配置した上で上側ガラス基板２００、水晶基板１００、下側ガラス基板３００の順に下側から重ね合わせ、接合層５を用いて、上側ガラス基板２００と水晶基板１００と下側ガラス基板３００とを陽極接合によって接合する。
このように、上側ガラス基板２００と水晶基板１００と下側ガラス基板３００とを陽極接合によって接合することによって、各振動子片２が封止される。
【００２６】
そして、図５に示すように、下側ガラス基板３００の表面に、例えばスパッタ処理やメッキ処理によって、一括して導電性薄膜６００を形成する。
ここで、下側ガラス基板３００には、各電極層２３に符合する開口部５００が形成されている。このため、各導電性薄膜６００は、開口部５００の内壁面５０１を介して、電極層２３に繋がって形成される。
【００２７】
続いて、図６に示すように、ダイシングブレード７００による切断加工によって、水晶基板１００、上側ガラス基板２００及び下側ガラス基板３００を、振動子片２を封止状態のまま分離する（ダイシング）。
なお、ダイシングの際に、開口部５００が２分化されることによって、２分化された開口部５００の一方側の内壁面５０１に付着形成された導電性薄膜６００が接続端子４１とされ、２分化された開口部５００の他方側の内壁面５０１に付着形成された導電性薄膜６００が接続端子４２とされる。また、ダイシングの際に、電極層２３が２分化されることによって、２分化された電極層２３の一方側が電圧印加用電極２１とされ、２分化された電極層２３の他方側が電圧印加用電極２２とされる。
【００２８】
以上の工程によって水晶振動子１０が製造される。
続いて、半導体装置２０に貫通電極６０を形成する工程について説明する。
【００２９】
まず、図７に示すように、シリコン基板４０を用意する。そして、このシリコン基板４０の表面全体に、熱酸化等によって酸化シリコンからなる絶縁層９１を形成する。次に、絶縁層９１上に塗布したレジストを露光、現像処理により所定形状にパターニングし、このレジストをマスクとして、エッチング処理によりシリコン基板４０に複数の平面視円形状の溝部９２を形成する。
【００３０】
そして、シリコン基板４０に形成した溝部９２の内壁面を覆う絶縁層９１を熱酸化法等により形成し、その後、溝部９２の内部を含むシリコン基板４０の能動面にスパッタ法や真空蒸着法等によって下地層９３を形成する。
次いで、図８に示すように、シリコン基板４０の能動面３０上にメッキレジストを塗布し、さらにこのメッキレジストを溝部９２の周辺のシリコン基板４０が露出した開口部９４ａ（溝部９２の開口径より一回り大きい）を有するようにパターニングし、メッキレジストパターン９４を形成する。
【００３１】
続いて、メッキレジストパターン９４をマスクにしてＣｕ電解メッキ処理し、開口部９４ａを含む溝部９２の内部にＣｕを析出させる。これにより、溝部９２の内部にＣｕが充填され、溝部９２を含む開口部９４ａに金属端子９５が形成される。次いで、メッキレジストパターン９４をそのままマスクにして、金属端子９５上に無鉛はんだ等のろう材からなる接合材９６を形成する。
【００３２】
続いて、メッキレジストパターン９４をアッシングによりシリコン基板４０から除去する。その後、図９に示すように、シリコン基板４０をその裏面９０側（図示下面側）からバックグラインドし、シリコン基板４０の裏面９０に金属端子９５を露出させる。
これにより、金属端子９５と接合材９６とからなる複数の貫通電極６０を半導体装置２０に形成することができる。
【００３３】
次に、上述のようにして形成された水晶振動子１０と貫通電極６０が形成された半導体装置２０とを、金バンプ８０を介して接合する。
具体的には、図１０に示すように、水晶振動子１０の接続端子４上に、例えばスタッドバンプ法を用いて金バンプ８０を形成する。その後、半導体装置２０の貫通電極６０を金バンプ８０に接触させて接合する。
以上の工程によって、本実施形態の水晶発振器Ｓ１が製造される。
【００３４】
このように、本実施形態の水晶発振器の製造方法によれば、水晶振動子１０に加わる衝撃を緩和させることが可能な水晶発振器を製造することが可能となる。
【００３５】
なお、本実施形態の水晶発振器の製造方法においては、ダイシングによって水晶振動子１０を個別化した後に、水晶振動子１０と半導体装置２０とを接合した。しかしながら、水晶振動子１０を個別化する前に、金バンプ８０の形成及び半導体装置２０の接合を行い、その後、ダイシングによって水晶振動子１０を個別化しても良い。
【００３６】
また、本実施形態の水晶発振器及びその製造方法においては、水晶振動子１０と半導体装置２０との間に樹脂層を形成しても良い。このように樹脂層を形成することによって、水晶振動子１０へ伝わる衝撃をさらに低減させることが可能となる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００３８】
図１１は、本実施形態の水晶発振器Ｓ２の概略構成を示した断面図である。この図に示すように、本実施形態の水晶発振器Ｓ２は、上記第１実施形態の水晶発振器Ｓ１が備えた金バンプ８０の替わりに樹脂コアバンプ１１０（衝撃吸収手段）を備えている。
樹脂コアバンプ１１０は、半導体装置２０から水晶振動子１０へ伝わる衝撃を吸収可能な樹脂コア１１１と、樹脂コア１１１の周りに形成される導電層１１２とを備えている。
そして、樹脂コアバンプ１１０の導電層１１２によって、水晶振動子１０の接続端子４と半導体装置２０の貫通電極６０との導通が確保され、樹脂コアバンプ１１０の樹脂コア１１１によって、半導体装置２０から水晶振動子１０へ伝わる衝撃が吸収される。
【００３９】
このような構成の本実施形態の水晶発振器Ｓ２においても、上記第１実施形態の水晶発振器Ｓ１と同様に、半導体装置２０から水晶振動子１０へ伝わる衝撃を緩和することが可能となる。
【００４０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、本第３実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００４１】
図１２は、本実施形態の水晶発振器Ｓ３の概略構成を示した断面図である。この図に示すように、本実施形態の水晶発振器Ｓ３は、上記第１実施形態の水晶発振器Ｓ１が備えた金バンプ８０の替わりに、はんだバンプ１２０（導電部）と樹脂層１３０とを備えている。
そして、はんだバンプ１２０によって、水晶振動子１０の接続端子４と半導体装置２０の貫通電極６０との導通が確保され、樹脂層１３０によって、半導体装置２０から水晶振動子１０へ伝わる衝撃が吸収される。
【００４２】
このような構成の本実施形態の水晶発振器Ｓ３においても、上記第１実施形態の水晶発振器Ｓ１と同様に、半導体装置２０から水晶振動子１０へ伝わる衝撃を緩和することが可能となる。
なお、本実施形態において、本発明の衝撃吸収手段は、はんだバンプ１２０及び樹脂層１３０によって構成されている。
また、本発明は、水晶振動子１０の接続端子４と半導体装置２０の貫通電極６０との導通が確保するものがはんだバンプ１２０に限られるものではなく、導電性材料全般を用いることができる。
【００４３】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、本第４実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００４４】
図１３は、本実施形態の水晶発振器Ｓ４の概略構成を示した断面図である。この図に示すように、本実施形態の水晶発振器Ｓ４は、上記第１実施形態の水晶発振器Ｓ１が備えた金バンプ８０の替わりに、異方性導電フィルム１４０（衝撃吸収手段）を備えている。
そして、異方性導電フィルム１４０に含まれる導電性微粒子よって、水晶振動子１０の接続端子４と半導体装置２０の貫通電極６０との導通が確保され、異方性導電フィルム１４０の樹脂層によって、半導体装置２０から水晶振動子１０へ伝わる衝撃が吸収される。
【００４５】
このような構成の本実施形態の水晶発振器Ｓ４においても、上記第１実施形態の水晶発振器Ｓ１と同様に、半導体装置２０から水晶振動子１０へ伝わる衝撃を緩和することが可能となる。
【００４６】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る水晶発振器及びその製造方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４７】
例えば、上記実施形態においては、ガラスからなるパッケージ３を有する水晶振動子を備えた水晶発振器について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばシリコンからなるパッケージを有する水晶振動子を備える水晶発振器であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態である水晶発振器の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態である水晶発振器の製造方法を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態である水晶発振器の製造方法を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態である水晶発振器の製造方法を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態である水晶発振器の製造方法を説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態である水晶発振器の製造方法を説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態である水晶発振器の製造方法を説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施形態である水晶発振器の製造方法を説明するための図である。
【図９】本発明の第１実施形態である水晶発振器の製造方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の第１実施形態である水晶発振器の製造方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の第２実施形態である水晶発振器の概略構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態である水晶発振器の概略構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態である水晶発振器の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
Ｓ１〜Ｓ４……水晶発振器、１０……水晶振動子、２０……半導体装置、２……振動子片、２１，２２……電圧印加用電極、２３……電極層、３……パッケージ、３１……下側部、３２……上側部、４，４１，４２……接続端子、６０……貫通電極（接続端子）、８０……金バンプ、１１０……樹脂コアバンプ、１１１……樹脂コア、１１２……導電層、１２０……はんだバンプ（導電部）、１３０……樹脂層、１４０……異方性導電フィルム
【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】
2007180900.tif 000009
【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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