JP2006180169A

JP2006180169A - 振動子パッケージの製造方法

Info

Publication number: JP2006180169A
Application number: JP2004370769A
Authority: JP
Inventors: Akira Ito; 章伊藤
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】より小型な振動子パッケージが、ウエハレベルの貼り合わせで形成できるようにする。
【解決手段】水晶ウエハ１０１の接合膜１１４に、ガラスウエハ１０２及びガラスウエハ１０３が陽極接合された状態とする。このことにより、各チップ領域においては、振動子片１１２が、凹部１２２及び凹部１３２による空間内に封止された状態となる。この後、ガラスウエハ１０２及びガラスウエハ１０３の外側面を、例えば、サンドブラスト加工により削り、ガラスウエハ１０２及びガラスウエハ１０３を所定の厚さまで薄層化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラスなどから構成されたカバーに覆われた振動子パッケージの製造方法に関する。

水晶フィルタやＳＡＷフィルタなどの圧電素子は、周囲の温度や湿度の変化、あるいは微細な異物に影響されて特性が微妙に変化することや、機械的振動や衝撃によって破損しやすい。このため、上述した素子は、パッケージに封止して使用に供されている。パッケージの方式としては、気密封止方式と樹脂を用いた簡易封止方式とに分けられ、ＳＭＤ（Surface Mounted Device）タイプ気密封止方式では主にセラミックスや金属などの材料が用いられている。また、より安価な気密封止方式として、プラスチックを用いた気密封止方式のプラスチックパッケージも実現されている。

上述したパッケージでは、素子個別にパッケージを形成しているが、これらに対し、複数の素子が同時に形成されているウエハーレベルで、封止された状態とした後、個々の素子（チップ）に切り出してパッケージされたチップの状態とする技術も提案されている（特許文献１参照）。この技術では、図２の斜視図に概略を示すように、複数の水晶振動子本体が形成された水晶ウエハ２０１に、ガラスウエハ２０２，２０３を貼り合わせて水晶振動子本体の部分が封止された状態としている。水晶ウエハ２０１に形成された複数のチップ部は、図３の平面図に示すように、枠部２１０と周囲がくり抜かれて形成された水晶振動子片２１１とから構成されている。

チップの状態では、図４の断面図に示すように、枠部２１０に接合膜２１４を介し、ガラスからなるカバー２１５及びカバー２１６が接合され、これらで封止された空間内に水晶振動子片２１１が配置された状態となっている。なお、水晶振動子片２１１には、両方の面に電極２１２が形成され、図示していない配線により所定の信号が印加可能とされている。また、枠部２１０とカバー２１５及びカバー２１６との接合としては、アルミニウムなどの金属からなる接合膜２１４を用いた陽極接合が提案されている（特許文献２参照）。上述した形態のパッケージによれば、容易に量産が可能であるとともに、チップの小型化が容易である。

なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
特開２００３−１８８４３６号公報特許第３３９０３４８号公報

ところで、より小型なチップが要求される中では、チップがより薄く形成されていた方がよい。ここで、水晶振動子片と枠部とが一体に形成されている水晶ウエハは、製品の特性が決定される部分であり、ある程度以上には薄くすることができない。従って、より薄いチップとするためには、カバーをより薄くすることになる。ところが、量産効果を得るためにはより大きな面積のウエハを用いる方がよいが、ウエハの面積が大きくなるほど、薄くして用いることが困難になる。例えば、直径３インチのガラスウエハを用いる場合、貼り合わせなどの工程において破損が抑制された状態とするためには、厚さは０．２ｍｍ程度が限界である。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、より小型な振動子パッケージが、ウエハレベルの貼り合わせで形成できるようにすることを目的とする。

本発明に係る振動子パッケージの製造方法は、枠部とこの内側に配置された水晶振動子片とが一体に形成された略矩形の複数のチップ部を備えた水晶ウエハを用意する工程と、第１ガラスウエハが、水晶ウエハの第１主面に接合された状態とする工程と、第２ガラスウエハが、水晶ウエハの第１主面の裏側の第２主面に接合された状態とする工程と、第１ガラスウエハ及び第２ガラスウエハが水晶ウエハに接合された状態で、第１ガラスウエハ及び第２ガラスウエハの外側の表面を削って薄層化する工程と、複数のチップ部が個々に切り出された状態とする工程とを少なくとも備えるようにしたものである。板厚の厚いガラスウエハを用いても、チップの状態では、より小型化された状態が得られる。

以上説明したように、本発明によれば、ガラスウエハを水晶ウエハに貼り合わせた後で、ガラスウエハを薄層化するので、板厚の厚いガラスウエハを用いても、チップの状態では、より小型化された状態が得られるようになり、より小型な振動子パッケージが、ウエハレベルの貼り合わせで形成できるようになるという優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における振動子パッケージの製造方法例を説明する工程図である。図１は、各工程における状態を概略的に示す断面図である。まず、図１（ａ）に示すように、所定の厚さの水晶ウエハ１０１を用意し、複数のチップ領域１０１ａに、各々枠部１１１及び振動子片１１２が形成された状態とする。水晶ウエハ１０１は、例えば、厚みすべり振動にＡＴカットされたもの、もしくは、音叉屈曲振動用に＋２゜Ｘカットされたものである。公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより水晶ウエハ１０１を加工することで、チップ領域１０１ａ毎に、枠部１１１及び振動子片１１２が形成された状態とすることができる。

次に、図１（ｂ）に示すように、各々の振動子片１１２の表面に電極１１３が形成された状態とし、また、枠部１１１には接合膜１１４が形成された状態とする。例えば、水晶ウエハ１０１の両面に、スパッタ法などにより電極材料からなる金属膜が形成された状態とし、形成された金属膜を公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより加工することで、電極１１３が形成された状態とすることができる。同様に、水晶ウエハ１０１の両面に、スパッタ法などによりアルミニウム膜が形成された状態とし、形成されたアルミニウム膜を公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより加工することで、接合膜１１４が形成された状態とすることができる。なお、電極１１３及び接合膜１１４が形成された後、枠部１１１及び振動子片１１２が形成された状態としてもよい。

次に、図１（ｃ）に示すように、ガラスウエハ（第１ガラスウエハ）１０２を用意し、ついで、図１（ｄ）に示すように、ガラスウエハ１０２の一方の面に、接合面となる枠部１２１に囲われた領域に、複数の凹部１２２が形成された状態とする。枠部１２１は、格子状に形成され、この格子のますの部分に凹部１２２が形成され、凹部１２２は、前述したチップ領域１０１ａに対応して配置された状態とする。ここで、ガラスウエハ１０２は、凹部１２２が形成される側の面で接合が行われるため、この面は鏡面加工されている。なお、ガラスウエハ１０２としては、両面がポリッシュ加工されている板厚０．４ｍ程度のガラス板を用いればよい。このようにある程度の厚さのあるガラス板であれば、安価に入手可能であり、また、凹部１２２の加工による反りも少なく接合しやすいものとなる。

次に、図１（ｅ）に示すように、水晶ウエハ１０１の枠部１１１の一方の面（第１主面）に形成された接合膜１１４の表面と、ガラスウエハ１０２の枠部１２１の表面とが当接した状態とする。また、ガラスウエハ１０２と同様に形成されたガラスウエハ（第２ガラスウエハ）１０３の枠部１２１の表面も、水晶ウエハ１０１の枠部１１１の他方（第２主面）の面に形成された接合膜１１４の表面と当接された状態とする。なお、各ウエハを貼り合わせる前の段階では、図２に示した従来の状態とほぼ同様である。

上述したように各ウエハが当接された状態とした後、まず、ガラスウエハ１０２，ガラスウエハ１０３，及び水晶ウエハ１０１が例えば１５０℃程度に加熱された状態とする。ついで、接合膜１１４を陽極とした状態で、ガラスウエハ１０２及びガラスウエハ１０３の外側表面に各々陰極を配置し、所定の電界が印加された状態とし、接合膜１１４に、ガラスウエハ１０２及びガラスウエハ１０３が陽極接合された状態とする。このことにより、各チップ領域においては、振動子片１１２が、凹部１２２及び凹部１３２による空間内に封止された状態となる。

次に、ガラスウエハ１０２及びガラスウエハ１０３の外側面を削り、ガラスウエハ１０２及びガラスウエハ１０３を所定の厚さまで薄層化することで、図１（ｆ）に示すように、所定の厚さとされたガラスウエハ１０２ａ及びガラスウエハ１０３ａが、水晶ウエハ１０１の接合膜１１４に接合された状態とする。例えば、サンドブラスト加工により、ガラスウエハ１０２及びガラスウエハ１０３の外側面を削ればよい。薄層化する段階までは、各ガラスウエハは厚い状態であり、凹部１２２，凹部１３２の形成や貼り合わせの工程などにおいて破損することが抑制される。また、薄層化するときには、水晶ウエハ１０１と貼り合わされているため、単独で薄層化する場合に比較し、破損などが発生し難い状態となっている。

この後、例えば、ガラスウエハ１０２の外側表面に、図示していない配線により電極１１３に接続する端子（外部電極）が形成された状態とする。端子は、各チップ領域毎に形成された状態とする。前述したサンドブラスト加工により外側表面は粗面となっているので、端子がより強く密着した状態が得られる。ついで、枠部１１１の領域に設けられている断裁領域を断裁して個々のチップに切り出すことにより、図１（ｇ）に示すように、カバー１２０及びカバー１３０が、接合膜１１４に陽極接合されて枠部１１１に固定された状態の振動子パッケージが得られる。

上述した振動子パッケージの製造方法によれば、より薄いカバーから構成されたより小型化された振動子パッケージが容易に得られるようになる。上述した方法によれば、例えば、カバー１２０の厚さを０．４ｍｍより薄くすることが容易である。このことは、パッケージの小型化に加え、次に示すことからも有用である。上述したように、水晶にガラスが貼り合わされた状態とする場合、素材の熱膨張率が異なるため、加熱して貼り合わせた後に内部に応力が残る。この残留応力は、２層構造の場合には反りが発生し、図１のような三層構造の場合には接合部分の剥離などの問題が生ずる。しかしながら、上述した製造方法によれば、カバーの厚さを０．４ｍｍより容易に薄くできるので、貼り合わせた後の残留応力の問題が解消されるようになる。

また、ガラスウエハ１０２とガラスウエハ１０３との間に圧力を加えて水晶ウエハ１０１の側に押し付けられた状態で、前述した接合を行うようにしてもよい。例えば、各ウエハを当接させ、加熱して電圧を印加して陽極接合し、常温程度にまで冷却するまでの間、加圧して押し付けられた状態とすればよい。このとき、熱膨張が抑制された材料から構成されたプレス板を用いて押し付けるようにすればよい。これらのことにより、熱による各部材の膨張が抑制されるようになり、位置ずれなどの問題も解消されるようになる。

また、上述した実施の形態によれば、接合の時点では、ガラスウエハがある程度の厚さを備えた状態であるため、加圧して押し付けられた状態としても、破損などがおきにくい状態となっている。言い換えると、上述した実施の形態によれば、加圧押し付けに耐えられる程度の厚さのガラスウエハを用いることができるので、陽極接合時に圧力を加えて押し付けることが可能となる。

本発明の実施の形態における振動子パッケージの製造方法例を説明する工程図である。従来よりある水晶振動子パッケージの構成を示す斜視図である。従来よりある水晶振動子パッケージの一部構成を示す平面図である。従来よりある水晶振動子パッケージの構成を示す断面図である。

符号の説明

１０１…水晶ウエハ、１０１ａ…チップ領域、１０２…ガラスウエハ、１０３…ガラスウエハ、１１１…枠部、１１２…振動子片、１１３…電極、１１４…接合膜、１２０…カバー、１２１…枠部、１２２…凹部、１３０…カバー、１３２…凹部。

Claims

枠部とこの内側に配置された水晶振動子片とが一体に形成された略矩形の複数のチップ部を備えた水晶ウエハを用意する工程と、
第１ガラスウエハが、前記水晶ウエハの第１主面に接合された状態とする工程と、
第２ガラスウエハが、前記水晶ウエハの前記第１主面の裏側の第２主面に接合された状態とする工程と、
前記第１ガラスウエハ及び前記第２ガラスウエハが前記水晶ウエハに接合された状態で、前記第１ガラスウエハ及び第２ガラスウエハの外側の表面を削って薄層化する工程と、
複数の前記チップ部が個々に切り出された状態とする工程と
を少なくとも備えたことを特徴とする振動子パッケージの製造方法。