JP2009302995A - Method of manufacturing piezoelectric device - Google Patents

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JP2009302995A JP2008156294A JP2008156294A JP2009302995A JP 2009302995 A JP2009302995 A JP 2009302995A JP 2008156294 A JP2008156294 A JP 2008156294A JP 2008156294 A JP2008156294 A JP 2008156294A JP 2009302995 A JP2009302995 A JP 2009302995A
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Norio Nomura
記央 野村
Nobuhiro Kawabe
信宏 河邉
Kazuhiko Morita
和彦 森田
Toshiyuki Takebayashi
俊之 武林
Satoru Yoshikawa
了 由川
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Miyazaki Epson Corp
Original Assignee
Epson Toyocom Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a piezoelectric device, in which a piezoelectric vibration element and a bare chip IC are sealed together airtightly, the number of heating processes is small, and a potting agent for bare chip IC protection is not needed. <P>SOLUTION: A bottom of a first package body 1 mounted with a crystal vibration element 3 is embedded in a recess of a second package body 11 storing the bare chip IC 12. The bottom of the first package body 1 and a glass sealing material 21 applied to the second package body 11 come into contact with each other, so electrodes 7a to 7d of the first package body 1 and electrodes 20a to 20d of the second package body 11 come in contact with each other across a conductive polyimide-based resin. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電デバイスの製造方法に関し、特に加熱工程を減らし、使用する接着剤、
ＩＣへの熱ストレスを低減した圧電デバイスの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric device, particularly an adhesive that reduces and uses a heating step,
The present invention relates to a method of manufacturing a piezoelectric device that reduces thermal stress on an IC.

圧電デバイス、特に水晶デバイスは周波数安定度、小型軽量、低価格等により携帯電話
等の通信機器から水晶時計のような民生機器まで、多くの分野で用いられている。水晶振
動子の周波数温度特性を補償した温度補償型圧電発振器（ＴＣＸＯ）は、周波数安定度を
必要とする携帯電話等に広く用いられている。
特許文献１には、能動素子を実装したパッケージと、振動素子を実装したパッケージと
を積層して構成した発振器が開示されている。この発振器は、上面が開口し内部に能動素
子５２が実装された第１パッケージ本体５１と、振動素子６２が実装され第１パッケージ
本体５１よりも小さく上面が開口した第２パッケージ本体６１と、第２パッケージ本体６
１の上面開口部に装着された封止板６３と、を備え、第１パッケージ本体５１の上面に第
２パッケージ本体６１を接合し、第２パッケージ本体６１の接続電極と、第１パッケージ
本体５１の接続電極とを電気的に接続して構成される。 Piezoelectric devices, particularly quartz devices, are used in many fields from communication devices such as mobile phones to consumer devices such as quartz watches due to their frequency stability, small size and light weight, and low price. A temperature-compensated piezoelectric oscillator (TCXO) that compensates the frequency-temperature characteristics of a crystal resonator is widely used in mobile phones and the like that require frequency stability.
Patent Document 1 discloses an oscillator configured by stacking a package on which an active element is mounted and a package on which a vibration element is mounted. The oscillator includes a first package body 51 having an upper surface opened and an active element 52 mounted therein, a second package body 61 having a vibration element 62 mounted and a smaller upper surface than the first package body 51, and a second package body 61. 2 package body 6
A sealing plate 63 attached to the upper surface opening of the first package body, the second package body 61 is joined to the upper surface of the first package body 51, the connection electrode of the second package body 61, and the first package body 51 The connection electrode is electrically connected.

第１パッケージ本体５１はセラミックシートの積層体で形成され、その形状は図５（ｂ
）の断面図に示すように上面が開口した箱型に成形されている。この第１パッケージ本体
５１の内部には、ベアチップよりなる能動素子（ＩＣ）５２が接着剤により固定されて実
装されている。能動素子５２は、図に示すようにボンディングワイヤ５３により第１パッ
ケージ本体５１内に設けた電極端子と電気的に接続され、第１パッケージ本体５１の外周
壁の接続電極と接続されている。
振動ユニット６０は、図５（ａ）の断面図に示すようにセラミックシートの積層体で形
成され、上面が開口した第２パッケージ本体６１と、該第２パッケージ本体６１の内部に
実装された水晶振動素子６２と、第２パッケージ本体６１の開口部を気密封止する金属蓋
６３と、を備えている。第２パッケージ本体６１の外周壁の上に固定したシームリング６
４に金属蓋６３を溶接することによって振動素子６２を第２パッケージ本体６１の内部に
気密封止している。
図５（ｂ）に示すように、第１パッケージ本体５１の外周壁５４の上面内周部に凹状の
段差部５５を形成し、この段差部５５の上に第２パッケージ本体６１を支持させれば、第
１パッケージ本体５１における第２パッケージ本体６１の位置決めがなされ、第１、第２
の夫々の接続電極の相対位置も正しく設定され、両者の電気的接続が確実に行われると共
に、第１パッケージ本体５１の上面開口部は第２パッケージ本体６１で確実に封止される
。
特許２９７４６２２号公報 The first package body 51 is formed of a laminate of ceramic sheets, and the shape thereof is shown in FIG.
As shown in the cross-sectional view of FIG. Inside the first package body 51, an active element (IC) 52 made of a bare chip is mounted by being fixed with an adhesive. The active element 52 is electrically connected to an electrode terminal provided in the first package body 51 by a bonding wire 53 as shown in the drawing, and is connected to a connection electrode on the outer peripheral wall of the first package body 51.
As shown in the cross-sectional view of FIG. 5A, the vibration unit 60 is formed of a laminated body of ceramic sheets, and has a second package body 61 having an upper surface opened, and a crystal mounted inside the second package body 61. The vibration element 62 and a metal lid 63 that hermetically seals the opening of the second package body 61 are provided. Seam ring 6 fixed on the outer peripheral wall of the second package body 61
4, the vibration element 62 is hermetically sealed inside the second package body 61 by welding a metal lid 63.
As shown in FIG. 5B, a concave stepped portion 55 is formed on the inner peripheral portion of the upper surface of the outer peripheral wall 54 of the first package body 51, and the second package body 61 is supported on the stepped portion 55. For example, the positioning of the second package body 61 in the first package body 51 is performed, and the first and second
The relative positions of the respective connection electrodes are also set correctly so that the electrical connection between them is reliably performed, and the upper surface opening of the first package body 51 is reliably sealed by the second package body 61.
Japanese Patent No. 2974622

しかしながら、特許文献１に開示された積層型の発振器では、第２パッケージ本体６１
内に水晶振動素子６２を実装し、第２パッケージ本体６１のシームリング６４に金属蓋６
３を溶接して振動ユニット６０を構成する工程と、第１パッケージ本体５１の底面に導電
性接着剤を用いて能動素子５２を接着し、ボンディングワイヤで接続する実装工程と、第
１パッケージ本体５１の上面に第２パッケージ本体６１を接合して樹脂で封止すると共に
第１及び第２の接続電極を接続する工程と、が必要であり、工程が複雑であると共に加熱
工程の回数が多く、ＩＣ（能動素子）、接着剤への熱ストレスの回数が多いという問題が
あった。また、第１パッケージ本体５１が樹脂封止では気密性が保たれない虞があり、Ｉ
Ｃ（能動素子）を樹脂（ポッティング剤）で保護しなければならず、該樹脂によりＩＣ（
能動素子）の接着に用いる導電性接着剤、つまりＡｇペースト樹脂の剥離が生じるという
問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、加熱工程が少なく、ＩＣ保護用の
ポッティング剤を必要しない圧電デバイスの製造方法を提供することにある。 However, in the stacked oscillator disclosed in Patent Document 1, the second package body 61 is used.
A crystal resonator element 62 is mounted therein, and a metal lid 6 is attached to the seam ring 64 of the second package body 61.
3, forming a vibration unit 60, a mounting process in which an active element 52 is bonded to the bottom surface of the first package body 51 using a conductive adhesive, and connected by a bonding wire, and the first package body 51. A step of joining the second package body 61 to the upper surface and sealing with resin and connecting the first and second connection electrodes is necessary, the process is complicated and the number of heating steps is large, There has been a problem that the number of thermal stresses on the IC (active element) and the adhesive is large. Further, there is a possibility that the airtightness may not be maintained when the first package body 51 is sealed with resin.
C (active element) must be protected with a resin (potting agent), and the resin (IC (
There is a problem that peeling of the conductive adhesive used for bonding the active element), that is, the Ag paste resin occurs.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a piezoelectric device that requires few heating steps and does not require a potting agent for IC protection.

本発明は、上記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
形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

［適用例１］本発明に係る圧電デバイスの製造方法は、第１の絶縁基板の凹所内に圧電
振動素子を収容した第１パッケージ本体、又は第２の絶縁基板の凹所内にベアチップを収
容した第２パッケージ本体の何れか一方のパッケージ本体の開口部に他方のパッケージ本
体の底面を重ね合わせると共に、他方のパッケージ本体の開口部に蓋体を重ね合わせる工
程と、前記一方のパッケージ本体の開口部と他方のパッケージ本体の底面との間のガラス
部材と、前記他方のパッケージ本体の開口部と前記蓋体との間のガラス部材、及び前記一
方のパッケージ本体の開口部と他方のパッケージ本体の底面との間のポリイミド系の導電
性接着剤を加熱する工程と、備えることを特徴とする。 Application Example 1 In the piezoelectric device manufacturing method according to the present invention, the first package body in which the piezoelectric vibration element is accommodated in the recess of the first insulating substrate, or the bare chip is accommodated in the recess of the second insulating substrate. A step of superimposing a bottom surface of the other package main body on an opening of one of the second package main bodies and an overlap of a lid on the opening of the other package main body, and an opening of the one package main body And a glass member between the other package body, a glass member between the opening of the other package body and the lid, and an opening of the one package body and the bottom of the other package body And a step of heating a polyimide-based conductive adhesive therebetween.

以上のような圧電デバイスの製造方法を用いて圧電デバイスを製造すると、第１及び第
２パッケージ本体ともガラス封止により気密性は完全であり、ベアチップＩＣに樹脂でコ
ーティング（ポッティング剤）する必要もなく、第２パッケージ本体の内部底面にベアチ
ップＩＣの接着のために用いた導電性接着剤が、ポッティング剤により剥離（デラミネー
ション）するという虞も無くなる利点がある。
また、加熱工程は、圧電振動素子を第１パッケージ本体に導通固定する接着剤の加熱工
程と、ベアチップＩＣを第２パッケージ本体に導通固定する接着剤の加熱工程と、第１及
び第２パッケージ本体をガラス封止するための加熱工程と、の３回であり、加熱工程によ
る圧電振動素子、導電性接着剤、ベアチップＩＣ等への悪影響も減少させることができる
という効果がある。 When a piezoelectric device is manufactured using the above-described method for manufacturing a piezoelectric device, both the first and second package bodies are completely sealed by glass sealing, and the bare chip IC needs to be coated with a resin (potting agent). In addition, there is an advantage that there is no possibility that the conductive adhesive used for bonding the bare chip IC to the inner bottom surface of the second package body is peeled (delaminated) by the potting agent.
In addition, the heating process includes an adhesive heating process for electrically fixing the piezoelectric vibration element to the first package body, an adhesive heating process for electrically fixing the bare chip IC to the second package body, and the first and second package bodies. The heating process for sealing the glass with glass is three times, and there is an effect that adverse effects on the piezoelectric vibration element, conductive adhesive, bare chip IC and the like by the heating process can be reduced.

［適用例２］また、圧電デバイスの製造方法は、前記蓋体の裏面、及び前記一方のパッ
ケージ本体の上面に、前記ガラス部材が予め塗布されていることを特徴とする適用例１に
記載の圧電デバイスの製造方法である。 Application Example 2 In addition, in the method for manufacturing a piezoelectric device, the glass member is preliminarily applied to the back surface of the lid body and the upper surface of the one package body. It is a manufacturing method of a piezoelectric device.

以上のように、蓋体の一方の面と、一方のパッケージ本体の開口部の上面に予めガラス
部材を塗布しておくことにより、作業効率が改善されるという効果がある。 As described above, there is an effect that the working efficiency is improved by applying the glass member in advance to one surface of the lid and the upper surface of the opening of one package body.

［適用例３］また、圧電デバイスの製造方法は、前記一方のパッケージ本体の上面の一
部には、前記導電性接着剤が予め塗布されていることを特徴とする請求項１又は２に記載
の圧電デバイスの製造方法である。 Application Example 3 In the method for manufacturing a piezoelectric device, the conductive adhesive is preliminarily applied to a part of the upper surface of the one package body. This is a method for manufacturing the piezoelectric device.

以上のように、一方のパッケージ本体の端子電極に予め導電性のポリイミド樹脂を塗布
しておくことにより、作業効率が良くなると共に３５０℃という高温の工程を経ても、ポ
リイミド樹脂の特性により一方のパッケージ本体の端子電極と他方のパッケージ本体の端
子電極との導通が確実に行えるという利点がある。 As described above, by applying a conductive polyimide resin to the terminal electrode of one package body in advance, the working efficiency is improved and one of the characteristics of the polyimide resin is improved even after a high temperature process of 350 ° C. There is an advantage that conduction between the terminal electrode of the package body and the terminal electrode of the other package body can be reliably performed.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施の形態では
、圧電デバイスとして水晶発振器を例に挙げて説明する。
図１は、本発明に係る圧電デバイスの製造方法を用いて製造する圧電発振器の概略斜視
図である。圧電発振器は、圧電振動素子（水晶振動素子）３を実装した第１パッケージ本
体１と、ベアチップＩＣ１２を実装した第２パッケージ本体１１と、第１パッケージ本体
１の開口部を気密封止する蓋体９と、を備えている。
第１パッケージ本体１は、例えば複数のセラミックシートの積層体で形成され、その形
状は図１の斜視図に示すように上面が開口した箱型となっている。図１に示した例では、
第１パッケージ本体１はセラミックシート１ａ、１ｂ（図示せず）、１ｃ、１ｄより構成
されている。第１パッケージ本体１の開口部２に形成された段差部８に導電性接着剤、例
えばポリイミド系の接着剤を塗布し、この導電性接着剤の上に水晶振動素子３を載置し、
加熱硬化させて、固定及び導通を図る。水晶振動素子３は、例えば所定の厚さに仕上げた
ＡＴカット水晶基板４の両面に、励振電極５ａ、５ｂ（図示せず）と、励振電極５ａ、５
ｂから水晶基板４の端部に延在する引き出し電極６ａ、６ｂと、を真空蒸着法等を用いて
形成する。水晶振動素子３の引き出し電極６ａ、６ｂは、段差部８に形成した端子電極を
介してセラミックシート１ｃの裏面に設けた端子電極７ｂ、７ｃと導通している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, a crystal oscillator will be described as an example of a piezoelectric device.
FIG. 1 is a schematic perspective view of a piezoelectric oscillator manufactured using the method for manufacturing a piezoelectric device according to the present invention. The piezoelectric oscillator includes a first package body 1 on which a piezoelectric resonator element (crystal resonator element) 3 is mounted, a second package body 11 on which a bare chip IC 12 is mounted, and a lid that hermetically seals an opening of the first package body 1. 9.
The first package body 1 is formed of, for example, a laminated body of a plurality of ceramic sheets, and the shape thereof is a box shape with an upper surface opened as shown in the perspective view of FIG. In the example shown in FIG.
The first package body 1 is composed of ceramic sheets 1a, 1b (not shown), 1c, 1d. A conductive adhesive, for example, a polyimide-based adhesive is applied to the stepped portion 8 formed in the opening 2 of the first package body 1, and the crystal resonator element 3 is placed on the conductive adhesive,
Fix and conduct by heat curing. The quartz resonator element 3 includes, for example, excitation electrodes 5a and 5b (not shown) and excitation electrodes 5a and 5 on both surfaces of an AT-cut quartz substrate 4 finished to a predetermined thickness.
The extraction electrodes 6a and 6b extending from b to the end of the quartz crystal substrate 4 are formed using a vacuum deposition method or the like. The lead electrodes 6 a and 6 b of the crystal resonator element 3 are electrically connected to the terminal electrodes 7 b and 7 c provided on the back surface of the ceramic sheet 1 c through the terminal electrodes formed on the stepped portion 8.

第２パッケージ本体１１は、第１パッケージ本体１と同様に複数のセラミックシートを
積層して形成され、その形状は図１の斜視図に示すように上面が開口した箱型となってい
る。第２パッケージ本体１１の開口部１３の底面には階段状に段差１４、１５ａ、１５ｂ
、１６が形成されており、一番下の段差部１４の上面に導電性接着剤、例えばポリイミド
系の接着剤を塗布し、該導電性接着剤の上にベアチップＩＣ１２を載置し、加熱乾燥させ
て固定する。ベアチップＩＣ１２の端子電極と、段差部１５ａ、１５ｂ上に設けられた端
子電極と、をボンディングワイヤ１７で接続する。段差部１５ａ、１５ｂ上の端子電極は
、第２パッケージ本体１１の外周壁の接続電極（キャスタレーション）１８ａ、１８ｂ、
１８ｃ、１８ｄ及び１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄと導通している。また、第２パッケ
ージ本体１１の外周壁の上面には端子電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが形成されて
おり、これらは段差１５ａ、１５ｂ上の端子電極と導通している。
さらに、段差部１６上にはベアチップＩＣ１２の周囲を囲むように、ガラス封止材２１
が塗布されている。
なお、ベアチップＩＣ１２には、水晶振動素子３を駆動する発振回路、水晶振動素子３
の周波数補償に用いられる可変容量素子、該可変容量素子に電圧を供給する補償電圧発生
回路、データと記憶するメモリ回路等が構成されている。 The second package body 11 is formed by laminating a plurality of ceramic sheets in the same manner as the first package body 1, and the shape thereof is a box shape with an upper surface opened as shown in the perspective view of FIG. 1. Steps 14, 15 a, 15 b are stepped on the bottom surface of the opening 13 of the second package body 11.
, 16 is formed, a conductive adhesive, for example, a polyimide-based adhesive is applied to the upper surface of the lowermost stepped portion 14, and the bare chip IC 12 is placed on the conductive adhesive, followed by heat drying. Let it fix. The terminal electrode of the bare chip IC 12 and the terminal electrode provided on the step portions 15a and 15b are connected by the bonding wire 17. The terminal electrodes on the step portions 15a and 15b are connection electrodes (castellations) 18a and 18b on the outer peripheral wall of the second package body 11.
18c, 18d and 19a, 19b, 19c, 19d are electrically connected. Further, terminal electrodes 20a, 20b, 20c, and 20d are formed on the upper surface of the outer peripheral wall of the second package body 11, and these are electrically connected to the terminal electrodes on the steps 15a and 15b.
Further, the glass sealing material 21 is formed on the step portion 16 so as to surround the periphery of the bare chip IC 12.
Is applied.
The bare chip IC 12 includes an oscillation circuit for driving the crystal resonator element 3 and the crystal resonator element 3.
A variable capacitance element used for frequency compensation, a compensation voltage generation circuit for supplying a voltage to the variable capacitance element, a memory circuit for storing data, and the like are configured.

図１に示すように蓋体９の裏面には、該蓋体９の周縁に沿ってガラス封止材２２が塗布
されている。蓋体９の材質はセラミック材、ガラス材、金属材のいずれであってもよい。
第２パッケージ本体１１の開口部１３に第１パッケージ本体１の底部１ａを嵌め込み、第
１パッケージ本体１の開口部２の周縁１ｃに蓋体９を載置する。嵌合した第１及び第２パ
ッケージ本体１、１１と、第１パッケージ本体の上部に載置した蓋体９とを所定の温度の
加熱炉で所定の時間保持すことにより、ガラス封止材２１、２２は溶融し、水晶振動素子
３は第１パッケージ本体１と蓋体９により気密封止される。また、ベアチップＩＣ１２は
第１パッケージ本体１の底部１ａと、第２パッケージ本体１１の段差部１６とにより、気
密封止される。加熱炉を例えば窒素Ｎ2ガスで満たすことにより、第１及び第２パッケー
ジ本体１、１１内に窒素Ｎ2ガスを封入することが可能である。 As shown in FIG. 1, a glass sealing material 22 is applied to the back surface of the lid body 9 along the periphery of the lid body 9. The material of the lid body 9 may be any of a ceramic material, a glass material, and a metal material.
The bottom portion 1 a of the first package body 1 is fitted into the opening portion 13 of the second package body 11, and the lid body 9 is placed on the peripheral edge 1 c of the opening portion 2 of the first package body 1. The glass sealing material 21 is obtained by holding the fitted first and second package bodies 1 and 11 and the lid body 9 placed on the upper part of the first package body for a predetermined time in a heating furnace at a predetermined temperature. , 22 are melted, and the crystal resonator element 3 is hermetically sealed by the first package body 1 and the lid body 9. The bare chip IC 12 is hermetically sealed by the bottom 1 a of the first package body 1 and the stepped portion 16 of the second package body 11. By filling the heating furnace with, for example, nitrogen N 2 gas, the nitrogen N 2 gas can be enclosed in the first and second package bodies 1, 11.

図２は、水晶振動素子３を実装した第１パッケージ本体１、ＩＣ１２を実装した第２パ
ッケージ本体１１及び蓋体９が、ガラス封止材２１、２２にて気密封止され、一体化した
圧電発振器の斜視図である。
以上説明したように、本発明の製造方法を用いて水晶発振器を製造すると、第１及び第
２パッケージ本体１、１１ともガラス封止により気密性は完全であり、ベアチップＩＣ１
２に樹脂でコーティング（ポッティング剤）する必要もなく、第２パッケージ本体の内部
底面にベアチップＩＣの接着のために用いた導電性接着剤が、ポッティング剤により剥離
（デラミネーション）するという虞も無くなる利点がある。
また、加熱工程は、圧電振動素子３を第１パッケージ本体１に導通固定する接着剤の加
熱工程と、ベアチップＩＣ１２を第２パッケージ本体に導通固定する接着剤の加熱工程と
、第１及び第２パッケージ本体１、１１をガラス封止するための加熱工程と、の３回であ
り、加熱工程による圧電振動素子３、導電性接着剤、ベアチップＩＣ１２等への悪影響も
減少させることができるという効果がある。
また、蓋体９の一方の面と、一方のパッケージ本体の開口部の上面にガラス部材を予め
塗布しておくことにより、作業効率が改善されるという効果がある。
また、一方のパッケージ本体の端子電極に予め導電性のポリイミド樹脂を塗布しておく
ことにより、作業効率が良くなると共に３５０℃という高温下でもポリイミド樹脂特性に
より一方のパッケージ本体端子電極と他方のパッケージ本体の端子電極との導通が確実に
行えるという利点がある。 FIG. 2 shows an integrated piezoelectric device in which a first package body 1 on which a crystal resonator element 3 is mounted, a second package body 11 on which an IC 12 is mounted, and a lid body 9 are hermetically sealed with glass sealing materials 21 and 22. It is a perspective view of an oscillator.
As described above, when the crystal oscillator is manufactured by using the manufacturing method of the present invention, the first and second package bodies 1 and 11 are completely sealed by glass sealing, and the bare chip IC1.
There is no need to coat (potting agent) 2 with resin, and there is no possibility that the conductive adhesive used for bonding the bare chip IC to the inner bottom surface of the second package body will be peeled off (delamination) by the potting agent. There are advantages.
The heating process includes an adhesive heating process for electrically fixing the piezoelectric vibration element 3 to the first package body 1, an adhesive heating process for electrically fixing the bare chip IC 12 to the second package body, and the first and second processes. The heating process for glass-sealing the package bodies 1 and 11 is performed three times, and the adverse effect on the piezoelectric vibration element 3, the conductive adhesive, the bare chip IC 12 and the like due to the heating process can be reduced. is there.
Moreover, there exists an effect that work efficiency is improved by apply | coating a glass member beforehand to the one surface of the cover body 9 and the upper surface of the opening part of one package main body.
Also, by applying a conductive polyimide resin to the terminal electrode of one package body in advance, the working efficiency is improved and the characteristics of one package body terminal electrode and the other package are improved due to the polyimide resin characteristics even at a high temperature of 350 ° C. There is an advantage that conduction with the terminal electrode of the main body can be reliably performed.

図３は、本発明に係る圧電デバイスの製造方法を用いて製造する他の圧電発振器の概略
断面図である。第１パッケージ本体１は複数のセラミックシート１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ
より構成されており、セラミックシート１ａは導体薄膜２５を内蔵し、該導体薄膜２５は
セラミックシート１ｃの裏面に形成した電極７ａと導通している。水晶振動素子３は第１
パッケージ本体１の段差部上に形成された端子電極１０に導電性接着剤Ｓ１、例えばポリ
イミド系の接着剤で接着、固定され、該端子電極１０はセラミックシート１ｃの裏面に形
成した電極７ｂ、７ｃ（図示せず）と導通している。セラミックシート１ｄの上部周縁に
はガラス封止材が塗布されている。
第２パッケージ本体１１は、複数のセラミックシート１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ
より構成されており、セラミックシート１１ａは導体薄膜２６を内蔵し、該導体薄膜２６
は第２パッケージ本体１１の外周壁の接続電極（キャスタレーション）１８ａ〜１８ｄ及
び１９ａ〜１９ｄの何れかと導通し、接地される。第２パッケージ本体１１の内底部（セ
ラミックシート１１ａの上面）に導電性接着剤Ｓ２、例えばポリイミド系の接着剤を塗布
し、該導電性接着剤Ｓ２上にベアチップＩＣ１２を載置する。ベアチップＩＣ１２の端子
電極と、セラミックシート１１ｂの上面に形成した端子電極（図示せず）と、をボンディ
ングワイヤ１７で接続すし、導電性接着剤Ｓ２を加熱炉内で硬化させて固定する。セラミ
ックシート１１ｃの上面にはベアチップＩＣ１２を囲むようにガラス封止材２２が塗布さ
れている。第２パッケージ本体１１の上部（セラミックシート１１ｄの上部）には端子電
極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ（図示せず）、２０ｄ（図示せず）が形成されおり、これらの
電極は外周壁の接続電極（キャスタレーション）１８ａ〜１８ｄ及び１９ａ〜１９ｄの何
れかと導通している。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of another piezoelectric oscillator manufactured using the method for manufacturing a piezoelectric device according to the present invention. The first package body 1 includes a plurality of ceramic sheets 1a, 1b, 1c, 1d.
The ceramic sheet 1a includes a conductive thin film 25, and the conductive thin film 25 is electrically connected to the electrode 7a formed on the back surface of the ceramic sheet 1c. The crystal resonator element 3 is the first
The terminal electrode 10 formed on the stepped portion of the package body 1 is adhered and fixed with a conductive adhesive S1, for example, a polyimide-based adhesive, and the terminal electrode 10 is formed on the back surface of the ceramic sheet 1c. (Not shown). A glass sealing material is applied to the upper peripheral edge of the ceramic sheet 1d.
The second package body 11 includes a plurality of ceramic sheets 11a, 11b, 11c, 11d.
The ceramic sheet 11a incorporates a conductive thin film 26, and the conductive thin film 26
Is electrically connected to one of the connection electrodes (castellation) 18a to 18d and 19a to 19d on the outer peripheral wall of the second package body 11, and is grounded. A conductive adhesive S2, for example, a polyimide-based adhesive, is applied to the inner bottom portion (the upper surface of the ceramic sheet 11a) of the second package body 11, and the bare chip IC 12 is placed on the conductive adhesive S2. The terminal electrode of the bare chip IC 12 and the terminal electrode (not shown) formed on the upper surface of the ceramic sheet 11b are connected by the bonding wire 17, and the conductive adhesive S2 is cured and fixed in a heating furnace. A glass sealing material 22 is applied to the upper surface of the ceramic sheet 11c so as to surround the bare chip IC12. Terminal electrodes 20a, 20b, 20c (not shown) and 20d (not shown) are formed on the upper part of the second package body 11 (upper part of the ceramic sheet 11d), and these electrodes are connected electrodes on the outer peripheral wall (not shown). Castellation) It is electrically connected to any one of 18a to 18d and 19a to 19d.

第２パッケージ本体１１の端子電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ（図示せず）、２０ｄ（図
示せず）に導電性接着剤（ポリイミド系樹脂）を塗布し、開口部１３に第１パッケージ本
体１の底部１ａ、１ｂを嵌め込む。嵌合した第１及び第２パッケージ本体１、１１と、第
１パッケージ本体の上部に載置した蓋体９とを所定の温度の加熱炉で所定の時間保持すこ
とにより、ガラス封止材２１、２２は溶融し、水晶振動素子３は第１パッケージ本体１と
蓋体９により気密封止される。
図１及び３ではベアチップＩＣ１２の端子電極と、第２パッケージ本体１１の端子電極
とをボンディングワイヤにより接続する例を示したが、ベアチップＩＣをフリップチップ
ボンディングで接続してもよい。 A conductive adhesive (polyimide resin) is applied to the terminal electrodes 20 a, 20 b, 20 c (not shown) and 20 d (not shown) of the second package body 11, and the bottom of the first package body 1 is opened in the opening 13. 1a and 1b are fitted. The glass sealing material 21 is obtained by holding the fitted first and second package bodies 1 and 11 and the lid body 9 placed on the upper part of the first package body for a predetermined time in a heating furnace at a predetermined temperature. , 22 are melted, and the crystal resonator element 3 is hermetically sealed by the first package body 1 and the lid body 9.
1 and 3 show an example in which the terminal electrode of the bare chip IC 12 and the terminal electrode of the second package body 11 are connected by bonding wires, the bare chip IC may be connected by flip chip bonding.

図４は、本発明に係る圧電発振器の製造フローを示す図である。なお、理解を容易にす
る為に、図１及び図３に付した符号を用いて説明する。始めに絶縁基板からなる第１及び
第２パッケージ本体１、１１と、励振電極５ａ、５ｂ及び引き出し電極６ａ、６ｂを形成
した水晶振動素子３と、ベアチップＩＣ１２と、裏面にガラス封止材を塗布した蓋体９と
、を用意する。
第１パッケージ本体１の凹所内（開口部２）の段差部８上に導電性接着剤を塗布し、そ
の上に水晶振動素子（圧電振動素子）３を載置（マウント）する。水晶振動素子３を載置
した第１パッケージ本体１を所定の温度の加熱炉内で所定の時間保持し、前記導電性接着
剤を乾燥し、その後、所定の温度のアニール装置内で所定の時間、アニール処理を行う。
アニール処理は水晶基板４（圧電基板）、電極薄膜５ａ、５ｂ、接着剤等に残留する歪を
緩和するためである。さらに、所定の周波数に仕上げるため、励振電極５ａ、５ｂ上に微
調整用の金属膜等を蒸着し、共振周波数を調整する。あるいは、励振電極から僅かに薄膜
を除去して周波数を調整してもよい。 FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing flow of the piezoelectric oscillator according to the present invention. In order to facilitate understanding, description will be made using the reference numerals attached to FIGS. First, the first and second package bodies 1 and 11 made of an insulating substrate, the crystal resonator element 3 on which the excitation electrodes 5a and 5b and the extraction electrodes 6a and 6b are formed, the bare chip IC 12, and a glass sealing material are applied to the back surface. The prepared lid body 9 is prepared.
A conductive adhesive is applied on the stepped portion 8 in the recess (opening 2) of the first package body 1, and a quartz crystal vibration element (piezoelectric vibration element) 3 is placed (mounted) thereon. The first package body 1 on which the crystal resonator element 3 is placed is held in a heating furnace at a predetermined temperature for a predetermined time, the conductive adhesive is dried, and then the predetermined time is kept in an annealing apparatus at a predetermined temperature. Annealing treatment is performed.
The annealing treatment is for relaxing strain remaining on the quartz substrate 4 (piezoelectric substrate), the electrode thin films 5a and 5b, the adhesive, and the like. Further, in order to finish to a predetermined frequency, a metal film for fine adjustment is deposited on the excitation electrodes 5a and 5b to adjust the resonance frequency. Alternatively, the frequency may be adjusted by slightly removing the thin film from the excitation electrode.

並行して、第２パッケージ本体１１の凹所内（開口部１３）の底部に導電性接着剤を塗
布し、該導電性接着剤上にベアチップＩＣ１２を載置する。ベアチップＩＣ１２の端子電
極と、第２パッケージ本体１１の内底部に設けた端子電極と、をボンディングワイヤにて
接続する（ＩＣマウント）。
ベアチップＩＣ１２を搭載した第２パッケージ本体１１を、所定の温度の加熱炉内で所
定の時間保持し、前記導電性接着剤を乾燥する。乾燥処理が終了した第２パッケージ本体
１１を取り出し、その後、第２パッケージ本体１１の凹所内（開口部１３）の底部であっ
て、ベアチップＩＣ１２の周縁にガラス封止材２１を塗布する。あるいは、予めガラス封
止材２１を塗布した第２パッケージ本体１１を用意してもよい。その後、第２パッケージ
本体１１の外周壁の上に形成した電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ上に導電性のポリ
イミド系樹脂を塗布する。 In parallel, a conductive adhesive is applied to the bottom of the recess (opening 13) of the second package body 11, and the bare chip IC 12 is placed on the conductive adhesive. The terminal electrode of the bare chip IC 12 and the terminal electrode provided on the inner bottom portion of the second package body 11 are connected by a bonding wire (IC mount).
The second package body 11 on which the bare chip IC 12 is mounted is held for a predetermined time in a heating furnace at a predetermined temperature, and the conductive adhesive is dried. The second package main body 11 after the drying process is taken out, and then a glass sealing material 21 is applied to the periphery of the bare chip IC 12 at the bottom of the recess (opening 13) of the second package main body 11. Or you may prepare the 2nd package main body 11 which apply | coated the glass sealing material 21 previously. Thereafter, a conductive polyimide resin is applied on the electrodes 20a, 20b, 20c, and 20d formed on the outer peripheral wall of the second package body 11.

ベアチップＩＣ１２を収容（実装）した第２パッケージ本体１１の凹所（開口部１３）
に、水晶振動素子３を実装した第１パッケージ本体１の底部を嵌め込む。第１パッケージ
本体１の底部と、第２パッケージ本体に塗布したガラス封止材２１と、が接し、第１パッ
ケージ本体１のつば（図３の１ｃ）の裏面に形成した電極７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄと、第
２パッケージ本体１１の外周壁の上に形成した電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと、
が導電性のポリイミド系樹脂を介して接する。更に、ガラス封止材を塗布した蓋体９を第
１パッケージ本体１の開口部２に重ねる。嵌合した第１及び第２パッケージ本体１、１１
を所定の温度、例えば３５０℃の加熱炉で所定の時間保持すると、蓋体９と、第２パッケ
ージ本体１１の凹部底面と、に塗布したガラス封止材２１、２２が溶融して第１及び第２
パッケージ本体１、１１が気密封止されると共に、前記導電性のポリイミド系樹脂が硬化
して第１パッケージ本体１の電極７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄと、第２パッケージ本体の２０
ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄとが夫々導通する。ポリイミド系の導電性接着剤は３５０℃
の高温に耐用するように作られている。
その後、圧電発振器の特性検査、例えば電気的特性を従来の手法で検査する。 Recessed portion (opening 13) of second package body 11 accommodating (mounting) bare chip IC 12
The bottom portion of the first package body 1 on which the crystal resonator element 3 is mounted is fitted. The bottom of the first package body 1 and the glass sealing material 21 applied to the second package body are in contact with each other, and the electrodes 7a, 7b, 7c formed on the back surface of the collar (1c in FIG. 3) of the first package body 1. 7d, and electrodes 20a, 20b, 20c, 20d formed on the outer peripheral wall of the second package body 11,
Are in contact via a conductive polyimide resin. Further, the lid body 9 coated with the glass sealing material is overlaid on the opening 2 of the first package body 1. Fitted first and second package bodies 1 and 11
Is held in a heating furnace at a predetermined temperature, for example, 350 ° C. for a predetermined time, the glass sealing materials 21 and 22 applied to the lid body 9 and the bottom surface of the concave portion of the second package body 11 are melted and the first and Second
The package bodies 1 and 11 are hermetically sealed, and the conductive polyimide resin is cured, so that the electrodes 7a, 7b, 7c and 7d of the first package body 1 and 20 of the second package body.
a, 20b, 20c, and 20d are electrically connected. Polyimide conductive adhesive is 350 ° C
It is made to withstand high temperatures.
Thereafter, a characteristic inspection of the piezoelectric oscillator, for example, an electric characteristic is inspected by a conventional method.

図１、図３の例では圧電振動素子を収容する第１パッケージ本体１で、セラミックシー
ト１ｃが他のセラミックシートより大きくした例を示したが、第２パッケージ本体１１の
ように外周壁は一様の幅寸法であってもよい。この場合は、第２の外周壁の上端と、第１
パッケージ本体の底部周縁とを接合するようにすればよい。また、第１の外周壁の上端と
、第２パッケージ本体の底部周縁とを接合するようにしてもよい。
ガラス封止材は、第１パッケージ本体１の上部周縁（セラミックシート１ｄ上）と、第
２パッケージ本体の段差部１６上と、に塗布してもよい。要は第１及び第２パッケージ本
体が共に気密封止できればよい。また、ガラス封止材は予め塗布しておいた方が作業の効
率がよくなる。
また、ガラス封止剤の代わりに樹脂封止剤を用いてもよい。 1 and 3 show an example in which the ceramic sheet 1c is larger than the other ceramic sheets in the first package main body 1 that accommodates the piezoelectric vibration element. Various width dimensions may be used. In this case, the upper end of the second outer peripheral wall and the first
What is necessary is just to join the bottom part periphery of a package main body. Further, the upper end of the first outer peripheral wall and the bottom peripheral edge of the second package body may be joined.
The glass sealing material may be applied to the upper peripheral edge (on the ceramic sheet 1d) of the first package body 1 and the step portion 16 of the second package body. The point is that both the first and second package bodies can be hermetically sealed. In addition, the efficiency of work is improved when the glass sealing material is applied in advance.
Further, a resin sealant may be used instead of the glass sealant.

本発明に係る圧電デバイスの製造方法を用いた圧電発振器の斜視図。The perspective view of the piezoelectric oscillator using the manufacturing method of the piezoelectric device which concerns on this invention. 圧電発振器の外観斜視図。The external appearance perspective view of a piezoelectric oscillator. 第２の実施例の製造方法を用いた圧電発振器の断面図。Sectional drawing of the piezoelectric oscillator using the manufacturing method of a 2nd Example. 本発明に係る圧電デバイスの製造方法のフロー図。The flowchart of the manufacturing method of the piezoelectric device which concerns on this invention. 従来の圧電発振器の断面図であり、（ａ）は振動ユニットの断面図、（ｂ）は能動素子を実装した第１パッケージ本体の断面図。It is sectional drawing of the conventional piezoelectric oscillator, (a) is sectional drawing of a vibration unit, (b) is sectional drawing of the 1st package main body which mounted the active element.

符号の説明Explanation of symbols

１…第１パッケージ本体、２、１３…開口部、３…圧電振動素子、４…圧電基板、５ａ
…励振電極、６ａ…引出電極、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ…端子電極、８…段差部、９…蓋
体、１１…第２パッケージ本体、１２…ベアチップＩＣ、１４、１５ａ、１５ｂ、１６…
段差部、１７…ボンディングワイヤ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ…外周壁電極（キ
ャスタレーション）、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ…外周壁電極（キャスタレーショ
ン）、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ…端子電極、２１、２２…ガラス封止材、Ｓ１、
Ｓ２…導電性接着剤、２５、２６…導体薄膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st package main body, 2, 13 ... Opening part, 3 ... Piezoelectric vibration element, 4 ... Piezoelectric substrate, 5a
... excitation electrode, 6a ... extraction electrode, 7a, 7b, 7c, 7d ... terminal electrode, 8 ... stepped portion, 9 ... lid body, 11 ... second package body, 12 ... bare chip IC, 14, 15a, 15b, 16 ...
Stepped portion, 17 ... bonding wire, 18a, 18b, 18c, 18d ... outer peripheral wall electrode (castellation), 19a, 19b, 19c, 19d ... outer peripheral wall electrode (castellation), 20a, 20b, 20c, 20d ... terminal electrode , 21, 22 ... Glass sealing material, S1,
S2: Conductive adhesive, 25, 26 ... Conductor thin film

Claims (3)

第１の絶縁基板の凹所内に圧電振動素子を収容した第１パッケージ本体、又は第２の絶
縁基板の凹所内にベアチップを収容した第２パッケージ本体の何れか一方のパッケージ本
体の開口部に他方のパッケージ本体の底面を重ね合わせると共に、他方のパッケージ本体
の開口部に蓋体を重ね合わせる工程と、
前記一方のパッケージ本体の開口部と他方のパッケージ本体の底面との間のガラス部材
と、前記他方のパッケージ本体の開口部と前記蓋体との間のガラス部材、及び前記一方の
パッケージ本体の開口部と他方のパッケージ本体の底面との間のポリイミド系の導電性接
着剤を加熱する工程と、
を備えることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。 One of the first package main body containing the piezoelectric vibration element in the recess of the first insulating substrate and the second package main body containing the bare chip in the recess of the second insulating substrate, and the other in the opening of the package main body. A process of superimposing the bottom surface of the package body and a cover body on the opening of the other package body;
A glass member between the opening of the one package body and the bottom surface of the other package body, a glass member between the opening of the other package body and the lid, and the opening of the one package body Heating a polyimide-based conductive adhesive between the portion and the bottom surface of the other package body,
A method for manufacturing a piezoelectric device comprising: 前記蓋体の裏面、及び前記一方のパッケージ本体の上面に、前記ガラス部材が予め塗布
されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。 The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 1, wherein the glass member is preliminarily applied to the back surface of the lid and the top surface of the one package body. 前記一方のパッケージ本体の上面の一部には、前記導電性接着剤が予め塗布されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電デバイスの製造方法。 3. The method of manufacturing a piezoelectric device according to claim 1, wherein the conductive adhesive is preliminarily applied to a part of an upper surface of the one package body. 4.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016195345A (en) * 2015-04-01 2016-11-17 京セラクリスタルデバイス株式会社 Piezoelectric device and manufacturing method thereof
CN115360149A (en) * 2022-07-07 2022-11-18 昆山翔宁芯研精密电子有限公司 Chip packaging structure and packaging process

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