(57)【要約】【課題】振動片チップ、圧電振動子、および振動片チップの製造方法を提供する。【解決手段】振動素子基板用ウェハに電極パターンを形成し、前記振動素子基板用ウェハと前記振動素子基板用ウェハの台座となる保持基板用ウェハとに固相接合１８の接合膜を形成し、前記振動素子基板用ウェハと前記保持基板用ウェハとを前記接合膜にて固相接合１８を行って一体化し、その後に前記格子状の固相接合１８部と少なくとも振動素子基板１２ａを片持ち状態にする領域を残してダイシングして振動片チップ１２を個片化させてなる。【選択図】図１
2009060406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台座となる保持基板に振動素子基板を片持ち状態で固相接合して一体化したことを特徴とする振動片チップ。
【請求項２】
前記保持基板に段差を設け、上段部に振動素子基板を片持ち状態で固相接合して一体化したことを特徴とする請求項１に記載の振動片チップ。
【請求項３】
前記振動素子基板のボンディングパッドと固相接合部とがボンディングパッドの法線方向で重なるように配置してなることを特徴とする請求項１または２に記載の振動片チップ。
【請求項４】
前記保持基板には片持ち支持された振動素子基板の自由端部を乗せることができる枕を設けてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の振動片チップ。
【請求項５】
台座となる保持基板に振動素子基板を片持ち状態で固相接合して一体化した振動片チップの前記保持基板をパッケージ容器に接着剤を介して接合して実装したことを特徴とする圧電振動子。
【請求項６】
前記接着剤は、前記振動素子基板に設けたボンディングパッドの法線方向で重なるように配置してなることを特徴とする請求項５に記載の圧電振動子。
【請求項７】
振動素子基板用ウェハに電極パターンを形成し、前記振動素子基板用ウェハと前記振動素子基板用ウェハの台座となる保持基板用ウェハとに固相接合の接合膜を形成し、前記振動素子基板用ウェハと前記保持基板用ウェハとを前記接合膜にて固相接合して一体化し、その後に前記格子状の固相接合部と少なくとも振動素子基板を片持ち状態にする領域を残してダイシングして振動片チップを個片化させることを特徴とする振動片チップの製造方法。
【請求項８】
前記接合膜は前記振動素子基板用ウェハに形成されている電極パターンを囲むように格子状に形成され、及び／もしくは、前記保持基板用ウェハの前記接合膜の外側領域に凹部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の振動片チップの製造方法。
【請求項９】
前記保持基板用ウェハは、前記保持基板用ウェハと前記振動素子基板用ウェハとを接合したのち、ダイシング前に前記保持基板ウェハ側をバックラップにより研磨し、薄肉化されることを特徴とする請求項７または８に記載の振動片チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装応力を緩和させ、かつ小型・低背化に適したＳＡＷ振動片チップ、これを実装した圧電振動子、及び前記振動片チップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、弾性表面波（Surface Acoustic Wave：以下、ＳＡＷ）デバイスは移動体通信用端末や車載用機器等の部品として幅広く利用されている。圧電基板をもとにしたＳＡＷ振動片チップの基本構造は、電気的交流電圧を加えて弾性表面波に変換する櫛歯状電極（交叉指電極：Inter Digital Transducer：以下、ＩＤＴ電極）を１つと、その両側に一対の反射器からなる構成が一般的である。このＳＡＷ振動片チップをパッケージへ実装した場合、チップを接着する接着剤の硬化収縮によりＩＤＴ電極に応力がかかり、またパッケージにリッドをシーム溶接等により接合するとパッケージ全体が反り曲がり、これにより接着剤を通じてＩＤＴ電極に応力がかかる。そして、これらの応力により、ＳＡＷ振動片チップの共振周波数が変動することが知られている。これを防止するため、ＩＤＴ電極へ直接応力がかからないようにＩＤＴ電極の真下にマウント用接着剤がくることを避け、マウント用接着剤をＩＤＴ電極から遠ざけた形で、ＳＡＷ振動片の長手方向一端の端部において片持ち式に固定されていることを特徴とするＳＡＷ発振器が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２６６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、チップの小型化が進むにつれ、ＩＤＴ電極の領域がチップ内で占める割合は増してきており、この場合、振動片チップ端部においてマウントしてもＩＤＴ電極の領域にマウント用接着剤が及ぶ可能性がある。また近年は、パッケージに対して小型化のみならず低背化が要求され、これに応じてチップも薄くする必要があるが、薄くするほどチップ下面からの応力が上面にあるＩＤＴ電極に及ぶ問題が顕著になる。そこで本発明は上記問題点に着目し、第１には小型化・低背化したパッケージに実装可能であり、ＩＤＴ電極への応力を緩和できる振動片チップを提供することを目的とする。第２には前記振動片チップのパッケージへの安定した接着、及び前記振動片チップに対するボンディングワイヤの安定したボンディングがなされた圧電振動子を提供することを目的とする。第３には前記振動片チップの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］台座となる保持基板に振動素子基板を片持ち状態で固相接合して一体化したことを特徴とする振動片チップ。
これにより、振動素子基板は固相接合された部分を除いて保持基板と接合していないため、保持基板にかかる応力が振動素子基板にまで及ばず、保持基板からの応力を緩和することができる。
【０００５】
［適用例２］前記保持基板に段差を設け、上段部に振動素子基板を片持ち状態で固相接合して一体化したことを特徴とする適用例１に記載の振動片チップ。
これにより、ダイシング時に振動素子基板と保持基板との間に切削水が入っても、切削水をただちに排出できるため、切削水が振動素子基板と保持基板との間に侵入して振動素子基板が変形した場合に、乾燥後も保持基板に貼りついたままとなり、これにより保持基板から応力を受け得る問題を回避することができる。
【０００６】
［適用例３］前記振動素子基板のボンディングパッドと固相接合部とがボンディングパッドの法線方向で重なるように配置してなることを特徴とする適用例１または２に記載の振動片チップ。
これにより、ボンディングパッドのボンディングワイヤを接合する部分の直下からパッケージ底面までの領域は一定の剛性が確保されるため、ボンディングワイヤ接合用の超音波のボンディングパッド直下からの漏れを軽減して前記振動片チップに対するボンディングワイヤのボンダビリティの低下を防ぐことができ、安定したボンディングを実現することができる。
【０００７】
［適用例４］前記保持基板には片持ち支持された振動素子基板の自由端部を乗せることができる枕を設けてなることを特徴とする適用例１乃至３いずれか１に記載の振動片チップ。
これにより、前記枕は前記振動素子基板の自由端部の上下振動を下から抑えることができるため、実装後に落下衝撃等によって生じた振動素子基板の撓み振動を抑制し、振動素子基板に対する撓み応力を軽減することができる。
【０００８】
［適用例５］台座となる保持基板に振動素子基板を片持ち状態で固相接合して一体化した振動片チップの前記保持基板をパッケージ容器に接着剤を介して接合して実装したことを特徴とする圧電振動子。
これにより、リッドをシーム溶接して生じるパッケージ容器からの応力、及び接着剤の硬化収縮による応力が振動片チップに及ぶことが軽減されるため、大きな接着面積をもちいてパッケージに接着剤で接着することができ、振動片チップの接着の安定した圧電振動子を形成することができる。
【０００９】
［適用例６］前記接着剤は、前記振動素子基板に設けたボンディングパッドの法線方向で重なるように配置してなることを特徴とする適用例５に記載の圧電振動子。
これにより、ボンディングパッドのボンディングワイヤを接合する部分の直下からパッケージ底面までの領域は一定の剛性が確保されるため、ボンディングワイヤ接合用の超音波のボンディングパッド直下からの漏れを軽減して前記振動片チップに対するボンディングワイヤのボンダビリティの低下を防ぐことができ、安定したボンディングを実現した圧電振動子を得ることができる。さらに適用例６においてはボンディングパッド、固相接合部、そして接着剤を設ける位置とが、ボンディングパッドの法線方向で重なることにより、ボンディングパッドからパッケージ底面までの剛性がさらに高まり、ボンダビリティの更なる向上が得られる。
【００１０】
［適用例７］振動素子基板用ウェハに電極パターンを形成し、前記振動素子基板用ウェハと前記振動素子基板用ウェハの台座となる保持基板用ウェハとに固相接合の接合膜を形成し、前記振動素子基板用ウェハと保持基板用ウェハとを前記接合膜にて固相接合して一体化し、その後に前記格子状の固相接合部と少なくとも振動素子基板を片持ち状態にする領域を残してダイシングして振動片チップを個片化させることを特徴とする振動片チップの製造方法。
【００１１】
これにより、電極パターンの境界においてダイシングができるため、振動素子基板と振動素子基板を片持ち状態で保持する保持基板からなる適用例１の振動片チップをパターンの数に応じて複数個同時に製造することができる。
【００１２】
［適用例８］前記接合膜は前記振動素子基板用ウェハに形成されている電極パターンを囲むように格子状に形成され、及び／もしくは、前記保持基板用ウェハの前記接合膜の外側領域に凹部が形成されていることを特徴とする適用例７に記載の振動片チップの製造方法。
【００１３】
これにより、振動素子基板用ウェハが保持基板用ウェハに対して接合された部分を常に含んでダイシングするので、振動素子基板と振動素子基板を片持ち状態で保持する保持基板からなる適用例１および適用例２に記載の振動片チップをパターンの数に応じて複数個同時に振動素子基板を製造することができる。
【００１４】
さらに前記接合膜は電極パターンを囲むように格子状に形成され、かつ前記保持基板用ウェハの前記接合膜の外側領域に凹部が形成されている場合には、振動素子基板と振動素子基板を片持ち状態で保持する保持基板からなる適用例１および適用例２に記載の振動片チップをパターンの数に応じて複数個同時に破損することなく振動素子基板を製造することができる。
【００１５】
［適用例９］前記保持基板ウェハは、前記保持基板ウェハと前記振動素子基板用ウェハとを接合したのち、ダイシング前に前記保持基板ウェハ側をバックラップにより研磨し、薄肉化されることを特徴とする適用例７または８に記載の振動片チップの製造方法。
【００１６】
これにより、肉厚の保持基板用ウェハと振動素子基板用ウェハとの固相接合を容易に行うことができるため、低背化されたパッケージに実装可能であり、振動素子基板と振動素子基板を片持ち状態で保持する保持基板からなる薄肉化された振動片チップを、パターンの数に応じて複数個同時に振動素子基板を破損することなく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る振動片チップ、前記振動片チップを実装した圧電振動子、前記振動片チップの製造方法についての最良の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
図１に第１実施形態に係る圧電振動子１０の概略図を示す。圧電振動子１０は振動片チップ１２、振動片チップ１２が実装される容器であるパッケージ２２から構成され、振動片チップ１２はパッケージ２２の底面においてマウント用接着剤２４により接合されている。
【００１９】
図２に第１実施形態に係る振動片チップの概略図を示す。振動片チップ１２は図２に示すように、水晶基板からなる振動素子基板１２ａと台座となる保持基板１２ｂとから構成されている。振動素子基板１２ａはＩＤＴ電極１２ｃ、反射器１２ｄ、ボンディングパッド１２ｅから構成されている。ＩＤＴ電極１２ｃは振動素子基板１２ａに配設された励振電極であり、その電極指が表面弾性波の伝播方向と直交する方向となるように配設される。また反射器１２ｄはＩＤＴ電極１２ｃで発生した表面弾性波を反射させるものであり、内部パターンがＩＤＴ電極１２ｃの電極指と平行になるようにして、ＩＤＴ電極１２ｃの両端側に一対配設される。ボンディングパッド１２ｅは振動素子基板１２ａをＳＡＷ振動片として励振させるための信号を入力し、励振された信号を出力するため、ボンディングワイヤ１２ｆ（図１参照）を介してＩＤＴ電極１２ｃと外部回路とを電気的に接続するものである。
【００２０】
さらに振動素子基板１２ａの長手方向の一端の端部において、ＩＤＴ電極１２ｃが存在しない領域の裏面で片持ち式に保持基板１２ｂと固相接合１８により接合することにより、振動素子基板１２ａと保持基板１２ｂとは一体構造を形成している。これにより、振動素子基板１２ａは固相接合１８された部分を除いて保持基板１２ｂと接合していないため、保持基板１２ｂにかかる応力が振動素子基板１２ａにまで及ばず、保持基板１２ｂからの応力を緩和することができる。
【００２１】
ここで固相接合１８とは接着剤を用いずに固相同士を接合する方法をいい、本実施形態において具体的には、直接接合１８ａ（不図示）、メタル接合１８ｂ（不図示）、陽極接合１８ｃ（不図示）が挙げられる。水晶基板に対する直接接合１８ａは、平坦性が確保された水晶基板の接合面に酸などの化学薬品を用いて表面をわずかに酸化させて薄い酸化膜を形成し、同時に表面に水酸基を付着させる親水化処理を行い、親水化処理された接合面同士を当接させて相対する水酸基どうしを水素結合により結合させ、その後の熱処理により水酸基を水の形態で系外に排出することにより行われるもの等があり、接合面において直接接合による新たな接合膜は形成されない。
【００２２】
メタル接合１８ｂは平坦性が確保された両方の接合面に厚さ０．１μｍ程度のＡｕ膜等の金属膜をスパッタ等により形成し、両方の金属膜の表面をプラズマ照射により活性化させ、活性化された金属膜表面同士を当接させ、加熱加圧して活性化された金属原子が当接面から互いに拡散して当接した膜同士が一体化することにより接合させるものであり、接合後は０．２μｍ程度の金属膜による接合膜が形成される。
【００２３】
陽極接合１８ｃは、接合界面にある金属が酸化されるという化学反応により成立し、水晶基板とガラス部材との陽極接合では、平坦性の確保された水晶部材の接合面にアルミニウムなどの金属膜をスパッタなどにより形成し、形成した金属膜の表面に平坦性の確保されたガラス部材の接合面を当接させる。ここで、一般には、ガラス部材中にはナトリウム等の金属イオンが含まれているため、ガラス部材の接合面近傍には接合に必要な金属が存在し、陽極接合を可能としている。陽極接合させるときには、金属膜を陽極とし、ガラス部材の接合面に対向する面に陰極を配置し、これらの間に電界を印加する。このことにより、ガラスに含まれているナトリウムなどの金属イオンが陰極側に移動し、これに伴い、接合面の近傍では、酸素イオンの量が増加し、電気的二重層が形成された状態となる。この結果、接合界面においてガラス部材に接触している金属膜が酸化され、両者が接合した状態が得られ、接合後は０．１μｍ程度の接合膜が形成される。
【００２４】
これらの接合は導電性ペーストに比べて遥かに少ない接合面積で充分な接合強度が得られ、本実施形態においては接合幅が１００μｍ〜３００μｍ程度でウェハ同士を充分な接合強度で接合できる。
【００２５】
次に上述の振動片チップ１２の製造方法について説明する。振動片チップ１２は水晶基板からなる振動素子基板用ウェハ１４に上述のＩＤＴ電極１２ｃ、反射器１２ｄ、ボンディングパッド１２ｅからなる電極パターンのパターニングを規則的に施し、前記振動素子基板用ウェハ１４のパターニングされていない面側と保持基板用ウェハ１６とを上述の固相接合１８をしたのち、ダイシングを行ってパターンごとに振動片チップ１２を個片化することにより得られる。
【００２６】
図３に固相接合された振動素子基板用ウェハ及び保持基板用ウェハのダイシング直前のパターンニングの概略図を示す。図３（ａ）において、保持基板用ウェハ１６は振動素子基板用ウェハ１４の裏に隠れている。図３（ｂ）においては、図面を見やすくするため保持基板用ウェハ１６のみ表され、その上面にある振動素子基板用ウェハ１４を省略してある。図３（ｃ）は断面方向から見た図である。図３において振動素子基板用ウェハ１４の上面にはＩＤＴ電極１２ｃ、反射器１２ｄ、ボンディングパッド１２ｅからなる電極パターンが規則的に振動素子基板１２ａが並ぶようにパターニングされている。ここで、ＩＤＴ電極１２ｃ及び反射器１２ｄはアルミ（Ａｌ）等の金属パターンによって形成するとよい。またボンディングパッド１２ｅは、例えばクロム（Ｃｒ）被覆した上に金（Ａｕ）を被覆したもの（Ｃｒ／Ａｕ）や、金と錫（Ｓｎ）との合金（ＡｕＳｎ）等の金属パターンによって形成するとよい。また前記電極パターン生成後はＳｉＯ２や陽極酸化等の薄膜により電極パターンの上に保護膜が形成される。
【００２７】
一方、振動素子基板用ウェハ１４のパターニングされていない面側と保持基板用ウェハ１６の上面との間では上述の固相接合１８がなされており、前記固相接合はパターニングされた振動片チップ１２の短辺同士の境界にて一本の短辺側接合ライン１８ｄを形成し、他の境界においても最初の短辺側接合ライン１８ｄと平行に短辺側接合ライン１８ｄを形成し、全体としてストライプ状になるようにパターニングを行う。前記固相接合１８の幅方向の位置決めは、一端がボンディングパッド１２ｅの端部の真下にくるようにし、他端がボンディングパッド１２ｅの端部の真下から隣の振動片チップ１２側にはみ出るように行う。前記パターニングは振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６の接合面に対して行い、其々のパターニングを整合して貼り合わせたのち前記固相接合１８を行う。これにより振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６は一体化される。
【００２８】
ダイシングは、振動素子基板１２ａを保持基板１２ｂに対して片持ち状態で保持されるように、固相接合１８の領域を残すようにダイシングして、前記振動素子基板１２ａを個片化させるように行う。まず振動素子基板１２ａ同士の境界で、かつ固相接合１８により形成される短辺側接合ライン１８ｄの方向と垂直な方向にダイシングを行い、その後、前記短辺側接合ライン１８ｄと平行にダイシングを行う。このときダイシング溝２０の幅方向の一端は、前記短辺側接合ライン１８ｄにおいてボンディングパッド１２ｅの端部の真下から隣の振動片チップ１２側にはみ出た部分を全て切削し、他端はボンディングパッド１２ｅを切削しない位置で行う。このようにダイシングすることにより振動素子基板１２ａと、これと固相接合１８により接合された保持基板１２ｂからなる振動片チップ１２は個片化される。このとき、前記振動素子基板１２ａは少なくともボンディングパッド１２ｅ端部の真下に残った固相接合１８の短辺側接合ライン１８ｄにより、保持基板１２ｂに片持ち状態で保持され、振動素子基板１２ａと保持基板１２ｂは一体構造を有することになる。そして振動片チップ１２はパターンの数に応じて複数個同時に製造することができる。
【００２９】
ここで、ダイシングの際には、パターニングされた振動素子基板１２ａの間隔、及び固相接合１８の幅に応じてダイシング用のブレードの幅を決めるか、逆にダイシング用のブレードの幅が決まっている場合には上述の振動素子基板１２ａが保持基板１２ｂに片持ち状態で保持される形になり、かつ振動保持基板の片持ち部分の反対側の部分を切削しないように、振動素子基板１２ａのパターニングの間隔、および固相接合１８の短辺側接合ライン１８ｄの幅を設計する必要がある。第１実施形態においては、電極パターンの境界においてダイシングができるため、振動素子基板１２ａと振動素子基板１２ａを片持ち状態で保持する保持基板１２ｂからなる振動片チップ１２をパターンの数に応じて複数個同時に製造することができる。なお第１実施形態において、固相接合１８はストライプ状に形成されているが、ダイシング後に保持基板１２ｂが固相接合１８により振動素子基板１２ａを片持ち状態にできる形態であればよく、電極パターンのパターニングの配列の仕方に応じて固相接合１８のパターニングを変えられることはいうまでもない。
【００３０】
このように個片化された振動片チップ１２を図１に示すようにパッケージ２２にマウント用接着剤２４を用いて実装して圧電振動子１０を形成する。前記実装によりリッド２２ａのシーム溶接等によりパッケージ２２への応力がかかることになり、前記応力がマウント用接着剤２４を介して振動片チップ１２の下部にある保持基板１２ｂに及ぶことになる。しかし振動素子基板１２ａはボンディングパッド１２ｅ端部の直下の部分のみで片持ち状態で保持基板１２ｂに支持されているため、振動素子基板１２ａに保持基板１２ｂを介してパッケージ２２からの前記応力を大幅に緩和することができる。上述のように振動素子基板１２ａに対してパッケージ２２からの応力が緩和されるため、図１に示すように保持基板１２ｂ下部の中央部分を接着面として振動片チップ１２をマウントしても振動素子基板１２ａは応力の影響を回避でき、このマウントにより振動片チップ１２の接着の安定性が確保された圧電振動子１０が形成される。また、上述同様の理由によりマウント用接着剤２４の硬化収縮等による応力も緩和できる構造であるため、接着剤選定の選択肢を拡げることもできるのみならず、振動片チップ１２は大きな接着面積を用いてパッケージにマウント用接着剤２４で接着することができ、これにより振動片チップ１２の接着の安定した圧電振動子１０を形成することができる。
【００３１】
図４に振動片チップ１２を片持ちで実装した場合の概略図を示す。マウント後はボンディングパッド１２ｅにＡｌ等からなるボンディングワイヤ１２ｆを超音波により接合するが、超音波が漏れて接合が困難になる場合には図４に示すように、ボンディングパッド１２ｅ，固相接合１８部、及びマウント用接着剤２４とがボンディングパッド１２ｅの法線方向で重なるように配置して、振動片チップ１２はマウント用接着剤により片持ち状態でパッケージ２２に接合させることができる。これにより、ボンディングパッドのボンディングワイヤを接合する部分の直下からパッケージ底面までの領域は一定の剛性が確保される。したがって、超音波のボンディングパッド１２ｅの直下方向からの漏れを軽減し、前記振動片チップに対するボンディングワイヤのボンダビリティの低下を防ぐことができ、安定したボンディングを実現した圧電振動子１０を得ることができる。さらに、ボンディングパッド、固相接合部、そして接着剤を設ける位置とが、ボンディングパッドの法線方向で重なることにより、ボンディングパッドからパッケージ底面までの剛性がさらに高まり、ボンダビリティの更なる向上が得られる。もちろん保持基板１２ｂ全面がマウント用接着剤に載る態様で振動片チップ１２をパッケージ２２に接合してもよい。これにより上述の理由から安定したボンディングを実現し、かつ振動片チップ１２の接着の安定した圧電振動子１０を形成することができる。
【００３２】
また第１実施形態においては固相接合１８として直接接合１８ａとメタル接合１８ｂを用いることが可能である。しかし、直接接合１８ａを用いた場合は接合部分には接合膜が形成されないため、振動素子基板１２ａは保持基板１２ｂに当接するため、これにより振動素子基板１２ａは保持基板１２ｂからの応力を受けることも考えられる。一方、メタル接合１８ｂを用いた場合は厚さが０．２μｍ程度のＡｕ等による接合膜が形成されている。よって、振動素子基板１２ａのメタル接合１８ｂ部分以外の部分は保持基板１２ｂと当接しないため、直接接合１８ａを用いた場合に比べて保持基板１２ｂから受ける応力を格段に小さくすることができる。したがって、本実施形態においては固相接合１８としてはメタル接合１８ｂが適切である。
【００３３】
第１実施形態において、ダイシングはダイシング用のブレード及びウェハに切削水を供給しながら行う。このとき切削水が振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６との間の隙間に毛細管現象により侵入し、これにより振動素子基板用ウェハ１４が変形し、個片化後に乾燥させても変形が直らず、保持基板１２ｂに貼りついたままとなり、これにより振動素子基板１２ａに対する保持基板１２ｂからの応力を受け得る。これを解消するため、第２実施形態にかかるパターニングを行う。
【００３４】
図５に第２実施形態に係る保持基板用ウェハ１６のパターニングを示し、その断面図を図６に示す。第２実施形態においては、振動素子基板用ウェハ１４の形態は図３に示す第１実施形態と同様である。一方保持基板用ウェハ１６には幅の狭い上段部１６ａを残してフォトリソ加工により凹部となるライン状の下段部１６ｂを形成して、上段部１６ａとの間に下段部１６ｂが挟まれるように複数形成する。上段部１６ａと下段部１６ｂとの段差は切削水を容易に排出できる程度の高さがあれば充分である。振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６との固相接合１８は第１実施形態と同様に行うが、前記上段部１６ｂには固相接合１８の短辺側接合ライン１８ｄを行う領域に用い、その位置は第１実施形態における短辺側接合ライン１８ｄを包含する位置とし、その幅は短辺側接合ライン１８ｄの幅と同じか、やや幅広く設計する。すなわち保持基板用ウェハ１６の短辺側接合ライン１８ｄからなる接合膜の外側領域に凹部となる下段部１６ｂが形成されていることになる。ダイシングは第１実施形態の場合と同様であるが、固相接合１８の短辺側接合ライン１８ｄに沿って行うダイシングは、ダイシング溝２０の中に上段部１６ａがくるようにし、かつボンディングパッド１２ｅを切削しない位置で行う。
【００３５】
前記ダイシングにより固片化された振動片チップ１２において、振動素子基板１２ａと保持基板１２ｂとの間には上段部１６ａと下段部１６ｂにより形成される段差により水を排出できる程度の隙間が形成されているため、上述の振動素子基板１２ａが保持基板１２ｂに接触し、貼りつく問題を回避できる。しかし、前記振動片チップ１２の実装後にパッケージ２２の落下等による衝撃があった場合、振動素子基板１２ａが前記隙間を有することにより撓み振動が大きくなり、これによる撓み応力がＩＤＴ電極１２ｃに及ぶ虞がある。
【００３６】
このため図５に示すように、保持基板用ウェハ１６表面のフォトリソ加工において下段部１６ｂを形成するとともに枕部１６ｃを一体形成する。これにより、前記枕部１６ｃは前記保持基板１２ｂの自由端部の上下振動を下から抑えることができるため、実装後に落下衝撃等によって生じた振動素子基板１２ａの撓み振動を抑制し、振動素子基板１２ａに対する撓み応力を軽減することができる。なお、枕部１６ｃは、平常時に振動素子基板１２ａと保持基板１２ｂが当接しないように上段部１６ａよりはやや低い位置にくるように設計する。また枕部１６ｃは下段部１６ｂのダイシングされる端部側においてダイシングにより切除されない位置及び幅をもって配設されるように、下段部１６ｂと同様にライン状に形成し、保持基板用ウェハ１６全体からみて下段部１６ｂと同様にストライプ状に形成するとよい。本実施形態において、前記隙間により振動素子基板１２ａと保持基板１２ｂは当接しないため、固相接合１８はメタル接合１８ｂのほか直接接合１８ａも用いることができる。
【００３７】
第１実施形態および第２実施形態において、振動素子基板用ウェハ１４は固相接合１８部分を除いて保持基板用ウェハ１６に対して浮いた状態になっているので、ダイシング中に振動素子基板用ウェハ１４がダイシング用のブレードからの応力により破損して飛び散る可能性がある。そこで、これを回避するために第３実施形態、及び第４実施形態に係るパターニングを行うことができる。
【００３８】
図７に第３実施形態に係る保持基板用ウェハ１６のパターニングを示す。第３実施形態に係るパターニングされた振動素子基板用ウェハ及び保持基板用ウェハをダイシングにより個片化すると、第１実施形態の振動片チップを得ることができる。第３実施形態のパターニングは図３に示す第１実施形態のパターニングに加えて、振動素子基板１２ａの長辺側の境界位置においても、振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６との間で固相接合１８を施し短辺側接合ライン１８ｄと垂直に長辺側接合ライン１８ｅを形成した形態をとっている。すなわち、振動素子基板１２に形成されている電極パターンを囲むような格子状の固相接合１８により、振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６とを接合して一体化させている。
【００３９】
このような形態にすることにより、振動素子基板用ウェハ１４が保持基板用ウェハ１６に対して接合された部分を常に含んでダイシングするので、振動素子基板用ウェハ１４のうち、保持基板用ウェハ１６との接合部分から遠い部分を切削することはなく、振動素子基板用ウェハ１４が破損して飛び散ることを大幅に回避することができ、振動素子基板１２ａと振動素子基板１２ａを片持ち状態で保持する保持基板１２ｂからなる振動片チップ１２をパターンの数に応じて破損することなく複数個同時に振動素子基板を製造することができる。ここで、短辺側接合ライン１８ｄのダイシングは第１実施形態と同様に行う。
【００４０】
一方、長辺側接合ライン１８ｅのライン幅はダイシング溝２０の幅よりも狭く設計している。このため、ダイシングはダイシング溝２０が長辺側接合ライン１８ｅを完全に覆うように行うことができる。これにより、長辺側接合ライン１８ｅはダイシング後には完全に切除されることになる。なお、固片化された振動片チップ１２がダイシングにより飛ばされないように、短辺側をダイシングしたのち長辺側をダイシングするほうがよい。
【００４１】
図８に第４実施形態に係る保持基板用ウェハのパターニングを示し、その断面図を図９に示す。第４実施形態に係るパターニングされた振動素子基板用ウェハ及び保持基板用ウェハをダイシングにより固片化すると、第２実施形態の振動片チップを得ることができる。第４実施形態においては、振動素子基板１２ａのパターンの境界にあわせて保持基板用ウェハ１６に格子状凸部１６ｄ、及び枕部１６ｅを形成するようにフォトリソ加工により矩形凹部１６ｆを形成する。格子状凸部１６ｄの短辺とこれにパターニングを整合して当接させた振動素子基板用ウェハ１４との間で行う固相接合１８により短辺側接合ライン１８ｄを格子状凸部１６ｄの短辺上に形成し、同様に格子状凸部１６ｄの長辺と平行な部分と振動素子基板用ウェハ１４との間で行う固相接合１８により長辺側接合ライン１８ｅを格子状凸部１６ｄの長辺上に形成する。このとき前記保持基板用ウェハ１６の短辺側接合ライン１８ｄと長辺側接合ライン１８ｅによって形成される接合膜の外側領域に矩形凹部１６ｆが形成されていることになる。よって固相接合１８は保持基板用ウェハ１６において全て格子状凸部１６ｄで行われ、これにより振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６は一体化される。
【００４２】
このような形態にすることにより、振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６とが接合した部分を常に含んでダイシングするので、振動素子基板用ウェハ１４のうち、保持基板用ウェハ１６との接合部分から遠い部分を切削することはない。したがって、振動素子基板用ウェハ１４が破損して飛び散ることを大幅に回避することができ、低背化されたパッケージに実装可能であり、薄肉化された第４実施形態に係る振動片チップ１２をパターンの数に応じて破損することなく複数個同時に製造することができる。
【００４３】
ここで、短辺側接合ライン１８ｄのダイシングは第２実施形態と同様に行う。一方、長辺側接合ライン１８ｅ、及びこれを包含する格子状凸部１６ｄの長辺のライン幅はダイシング溝２０の幅よりも狭く設計している。このため、長辺側のダイシングはダイシング溝２０が長辺側接合ライン１８ｅを完全に覆うように行うことができる。これにより、長辺側接合ライン１８ｅとこれを包含する格子状凸部１６ｄの長辺はダイシング後には完全に切除されることになる。なお、固片化された振動片チップ１２がダイシングにより飛ばされないように、短辺側をダイシングしたのち長辺側をダイシングするほうがよい。なお第４実施形態においては、保持基板用ウェハ１６上に長辺側接合ライン１８ｅを形成せずに矩形凹部１６ｆを形成してもよい。
【００４４】
第１実施形態乃至第４実施形態に係る振動片チップは、振動素子基板１２ａが保持基板１２ｂの上に乗せられた形で接合して一体化した構造を有しているため、昨今要求されるデバイス全体の低背化に合致しない構造となっている。また、固相接合１８を行う際には、振動素子基板１２ａおよび保持基板１２ｂは高圧高熱に晒され破損するおそれがある。そこで、振動片チップを破損させずに薄肉化を行い低背化したパッケージへの実装を可能とするため、第５実施形態及び第６実施形態にかかる振動素子基板用ウェハ１４及び保持基板用ウェハ１６のラップ研磨を行う。
【００４５】
図１０に第５実施形態に係る振動素子基板用ウェハ１４及び保持基板用ウェハ１６の固相接合およびラップ研磨の工程図（（１）から（４）の順で行う。）を示す。振動素子基板用ウェハ１４及び保持基板用ウェハ１６が共に肉薄の状態で固相接合１８を行うと接合がしにくく、破損しやすいため、保持基板用ウェハ１６が肉厚の状態で保持基板用ウェハ１６の上に振動素子基板１２ａを積層した形で両者を固相接合１８により接合し、その後ラップ研磨により保持基板用ウェハを薄肉化する。
【００４６】
まず（１）電極パターンをパターニングしたのち電極パターンの反対側をバックラップにより研磨して薄肉化した振動素子基板用ウェハ１４を用意し、（２）振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６の接合面を固相接合１８により接合膜をパターニングする。ここで図１１に示すように、接合形態は第４実施形態を用いているが、第１実施形態乃至第３実施形態のいずれかに係る他の形態を用いてもよい。（３）そして、振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６のパターニングを整合させて固相接合１８により両者を接合する。（４）接合後、振動素子基板用ウェハ１４の電極面をワックス等により保護コーティングを施し、保持基板用ウェハ１６の接合面の反対側をバックラップにより研磨して保持基板用ウェハ１６を薄肉化し、その後ダイシングにより固片化する。
【００４７】
この工程により、振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６との固相接合１８を容易に行うことができるため、低背化されたパッケージ２２に実装可能であり、振動素子基板１２ａと振動素子基板１２ａを片持ち状態で保持する保持基板１２ｂからなり薄肉化された振動片チップ１２をパターンの数に応じて複数個同時に製造することができる。しかし、この工程においては固相接合１８のときの振動素子基板用ウェハ１４が破損するおそれを未だ回避することはできない。よって次の第６実施形態にかかる振動素子基板用ウェハ１４及び保持基板用ウェハ１６のバックラップによる研磨を行う。
【００４８】
図１１に第６実施形態に係る振動素子基板用ウェハ１４及び保持基板用ウェハ１６の固相接合及びラップ研磨の工程図（（１）から（４）の順で行う。）を示す。本実施形態においては肉厚の振動素子基板用ウェハ１４と薄肉化した保持基板用ウェハ１６とを固相接合１８により接合し、その後ラップ研磨により振動素子基板用ウェハ１４を薄肉化する。
【００４９】
まず（１）肉厚の振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６を固相接合１８による接合膜をパターニングする。（２）振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６のパターニングを整合して固相接合１８により両者を接合する。ここで接合形態は第４実施形態を用いているが、第１実施形態乃至第３実施形態のいずれかの他の形態を用いてもよい。（３）接合後、ラップ研磨により振動素子基板用ウェハ１４を薄肉化する。（４）そして、振動素子基板用ウェハ１４面上に電極パターンのパターニングを行い、電極面をワックス等により保護コーティングを施し、その後ダイシングにより固片化する。
【００５０】
この工程において、振動素子基板用ウェハ１４をラップ研磨により薄肉化する段階で振動素子基板用ウェハ１４に反りが発生し、その後行うパターニングの精度が劣化するおそれがある。しかし振動素子基板用ウェハ１４が肉厚の状態で固相接合１８により接合するため、接合が容易であるだけでなく振動素子基板用ウェハ１４が破損することを大幅に回避することができる。よって電極パターンのパターニングが微細なものでない場合には本実施形態は第５実施形態よりも高い歩留まりで振動片チップ１２を形成することができる。なお、振動素子基板用ウェハ１４をラップ研磨して薄肉化し、研磨した面に電極パターンのパターニングを行い、上述の固相接合１８を行ったのち、電極面をワックス等により保護コーティングを施し、保持基板用ウェハ１６をバックラップにより研磨して薄肉化してもよい。
【００５１】
第６実施形態にかかる工程により、肉厚の振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６との固相接合１８を容易に行うことができ、さらに振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６とが接合した部分を常に含んでダイシングするので、低背化されたパッケージに実装可能であり、薄肉化された第４実施形態に係る振動片チップ１２をパターンの数に応じて破損することなく複数個同時に製造することができる。
【００５２】
第２実施形態乃至第６実施形態においては、電極パターンのパターニングを固相接合１８の接合面に向けて振動素子基板用ウェハ１４と保持基板用ウェハ１６を固相接合１８により接合することができる。このとき振動素子基板用ウェハ１４はＩＤＴ電極１２ｃと外部回路とを電気的に接合するための経路、例えば、ボンディングワイヤ１２ｆを貫通させボンディングパッド１２ｅに当接させる貫通孔等を確保する必要がある。これによりボンディングワイヤ１２ｆの超音波による接合時において飛散したボンディングワイヤ１２ｆの屑が、静電気力により保護膜を貫通してＩＤＴ電極１２ｃに到達してＩＤＴ電極１２ｃをショートさせることを回避し、また実装後にリッドからのメッキが剥がれ、それが電極面に当接して振動片チップ１２の周波数特性等の特性に影響を及ぼすことを回避することができる。
【００５３】
いずれの実施形態においても保持基板用ウェハ１６は振動素子基板用ウェハ１４と同一素材である水晶を用いることにより、熱膨張係数の違いによる振動素子基板１２ａに対する応力の発生を抑制することができるが、他方、ガラスを用いることもできる。このとき固相接合１８として直接接合１８ａ、メタル接合１８ｂのほかに陽極接合１８ｃを行うことができ、固相接合１８の選択の幅を拡げることができる。さらに、振動素子基板１２ａと保持基板１２ｂとの接合を固相接合１８に代わってロウ材による接合を用いてもよい。
【００５４】
いずれの実施形態においても、ＳＡＷデバイスに用いられる振動素子基板材料のＳＴカット水晶基板を前提として述べてきたが、これに限定されることはなく、他の水晶基板、例えば、ＡＴカット、ＢＴカット、ＦＣカット、ＩＴカット、ＳＣカット、ＮＹカット等の水晶基板を片持ち状態でパッケージに実装する場合にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
小型化・低背化したパッケージに実装可能であり、ＩＤＴ電極への応力を緩和できる振動片チップ、前記振動片チップを実装した圧電振動子、及び前記振動片チップの製造方法として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】第１実施形態の圧電振動子の概略図である。
【図２】第１実施形態の圧電振動子に係る振動素子基板の概略図である。
【図３】第１実施形態の固相接合された振動素子基板用ウェハ及び保持基板用ウェハのダイシング直前の概略図である。
【図４】第１実施形態の振動片チップを片持ちで実装した場合の概略図である。
【図５】第２実施形態の保持基板用ウェハの上段部及び下段部のパターニングの概略図である。
【図６】第２実施形態の保持基板用ウェハの上段部及び下段部のパターニングのＡ−Ａ線断面図である。
【図７】第３実施形態の保持基板用ウェハの固相接合のパターニングの概略図である。
【図８】第４実施形態の保持基板用ウェハの上段部、下段部、枕部のパターニングの概略図である。
【図９】第４実施形態の保持基板用ウェハの上段部、下段部、枕部のパターニングのＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】第５実施形態の振動素子基板用ウェハ及び保持基板用ウェハの固相接合及びラップ研磨の工程図である。
【図１１】第６実施形態の振動素子基板用ウェハ及び保持基板用ウェハの固相接合及びラップ研磨の工程図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０………圧電振動子、１２………振動片チップ、１２ａ………振動素子基板、１２ｂ………保持基板、１２ｃ………ＩＤＴ電極、１２ｄ………反射器、１２ｅ………ボンディングパッド、１２ｆ………ボンディングワイヤ、１４………振動素子基板用ウェハ、１６………保持基板用ウェハ、１６ａ………上段部、１６ｂ………下段部、１６ｃ………枕部、１６ｄ………格子状凸部、１６ｅ………枕部、１６ｆ………矩形凹部、１８………固相接合、１８ａ………直接接合、１８ｂ………メタル接合、１８ｃ………陽極接合、１８ｄ………短辺側接合ライン、１８ｅ………長辺側接合ライン、２０………ダイシング溝、２２………パッケージ、２２ａ………リッド、２４………マウント用接着剤。
【図１】
2009060406.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009060406.tif 000006
【図５】
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【図６】
2009060406.tif 000008
【図７】
2009060406.tif 000009
【図８】
2009060406.tif 000010
【図９】
2009060406.tif 000011
【図１０】
2009060406.tif 000012
【図１１】
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