振动器件的制作方法

1.本发明涉及振动器件。


背景技术：

2.专利文献1记载了具有振荡电路和usb控制部的微控制器，usb控制部是基于来自振荡电路的振荡信号进行动作的传输控制部。另外，在专利文献1中，振子以外置的方式与振荡电路连接。另外，在包括usb控制部等基于来自振荡电路的振荡信号进行动作的应用电路的ic中，为了实现电路的稳定化等，通常需要电容器、芯片电阻器、电感器等作为外置部件，这些外置部件与ic一起安装在基板上。
3.专利文献1：日本特开2002-175127号公报


技术实现要素：

4.然而，由于从外部向外置部件和用于安装外置部件的安装焊盘施加的电磁噪声的影响，噪声叠加到与外置部件连接的布线上。此外，从外置部件或用于安装外置部件的安装焊盘辐射的电磁噪声对外部电路带来不良影响。
5.用于解决课题的手段
6.本发明的振动器件具备：封装，其具有作为半导体基板的底座和作为半导体基板的盖，并具有收纳部；振动元件和无源元件，它们被收纳在所述收纳部中，配置于所述底座；振荡电路，其配置于所述底座，与所述振动元件电连接；以及安装端子，其配置于所述封装，与所述无源元件电连接，所述底座和所述盖中的至少一方与恒定电位连接。
附图说明
7.图1是示出第1实施方式的振动器件的剖视图。
8.图2是示出图1的振动器件具有的振动元件以及无源元件的俯视图。
9.图3是示出搭载有图1的振动器件的电路基板的俯视图。
10.图4是图3的电路基板具有的电路的框图。
11.图5是示出第2实施方式的振动器件的剖视图。
12.图6是示出第3实施方式的振动器件的剖视图。
13.图7是示出第4实施方式的振动器件的剖视图。
14.标号说明
15.1：振动器件；2：底座；2a：上表面；2b：下表面；3：盖；4：振动元件；5：无源元件；6：集成电路；7：接合部件；8：石英基板；9：间隔件；10：封装；20：绝缘膜；21：贯通孔；31：凹部；41：振动基板；6a：振荡电路；60：层叠体；62：布线层；63：绝缘层；64：钝化膜；65：端子层；81：连结部；100：电路基板；110：印刷布线基板；120：电路元件；121、122：上游端子；123、124：下游端子；125：电源端子；126：负电源端子；130：稳压电路元件；140：无源元件；210：贯通电极；311、312：凹部；421、422：激励电极；423、424：端子；425、426：布线；651、651a：安装端子；b1、
b2：接合部件；c1～c5：电容器；c51：下部电极；c52：上部电极；c53：电介质层；i1～i4：电感器；s：收纳部；s1：第1收纳部；s2：第2收纳部；q1：上位终端；q2：外围终端。
具体实施方式
16.以下，根据附图所示的实施方式，对本应用例的振动器件进行详细说明。
17.《第1实施方式》
18.图1是示出第1实施方式的振动器件的剖视图。图2是示出图1的振动器件具有的振动元件以及无源元件的俯视图。图3是示出搭载了图1的振动器件的电路基板的俯视图。图4是图3的电路基板具有的电路的框图。
19.另外，图1是图2中的a-a线剖视图。另外，为了便于说明，在图1和图2的各图中，将相互正交的3个轴图示为x轴、y轴和z轴。另外，也将z轴方向的箭头所朝向的一侧称为“上”，将相反侧称为“下”。另外，将从z轴方向的俯视简称为“俯视”。另外，在以下的说明中，“配置在上表面”除了直接配置在上表面的情况以外，还包括配置在从上表面离开规定距离的位置的情况，即“配置在上表面侧”的情况。对于下表面也同样。
20.图1所示的振动器件1具有：在内部具有收纳部s的封装10；收纳在收纳部s内的振动元件4及无源元件5。并且，封装10具有：底座2，其配置有振动元件4和无源元件5；以及盖3，其覆盖振动元件4以及无源元件5并与底座2的上表面2a接合。另外，在底座2上形成有集成电路6。
21.底座2是硅基板，特别是p型的硅基板。但是，底座2没有特别限定，也可以是n型的硅基板。另外，也可以使用硅以外的半导体基板，例如ge、gap、gaas、inp等的半导体基板。
22.另外，底座2为板状，具有处于正反关系的上表面2a及下表面2b。另外，底座2的表面被绝缘膜20覆盖。另外，在底座2的下表面2b形成有与振动元件4电连接的集成电路6。这样，通过在底座2上形成集成电路6，能够有效利用底座2的空间。特别是，通过在下表面2b形成集成电路6，与在上表面2a形成集成电路6的情况相比，没有与盖3接合的接合区域，相应地能够确保集成电路6的形成空间较宽。但是，集成电路6也可以不形成在底座2的下表面2b，而形成在上表面2a。
23.集成电路6包括振荡电路6a，该振荡电路6a与振动元件4电连接，使振动元件4振荡而生成时钟信号等振荡信号。在集成电路6中，除了振荡电路6a以外还可以包含电路。作为这样的电路，例如可以举出对来自振荡电路6a的输出信号进行处理的处理电路，作为这样的处理电路，例如可以举出pll电路。
24.另外，在底座2的下表面2b设有层叠布线层62、绝缘层63、钝化膜64及端子层65而成的层叠体60。形成在下表面2b的多个有源元件(未示出)经由布线层62包含的布线而电连接，从而构成集成电路6。另外，端子层65具有多个安装端子651。多个安装端子651与振荡电路6a、无源元件5电连接，包含与电源连接的端子、与“地”连接的端子、输出来自振荡电路6a的振荡信号的端子、与无源元件5电连接的端子等。特别地，以下，将与无源元件5电连接的端子也称为安装端子651a。
25.另外，绝缘层63由氧化硅(sio2)构成，布线层62和端子层65由导电性的多晶硅、钨(w)等导电性材料构成。但是，这些各部的构成材料只要能够发挥其功能，则没有特别限定。
26.另外，为了便于说明，采用了在层叠体60中包含一个布线层62的结构，但不限于
此，也可以隔着绝缘层63层叠多个布线层62。即，布线层62和绝缘层63可以交替地层叠多次。由此，例如能够提高电路内的布线的引绕、多个安装端子651的设置自由度。
27.另外，在底座2上形成有沿厚度方向贯通底座2的多个贯通孔21。而且，在各贯通孔21内填充导电性材料，由此，形成贯通电极210。并且，如图2所示，在底座2的上表面2a配置有与振动元件4以及无源元件5电连接的多个布线。这些布线中的与振动元件4电连接的布线经由贯通电极210与振荡电路6a电连接。此外，与无源元件5电连接的布线经由贯通电极210与安装端子651a电连接。
28.盖3与底座2同样是硅基板。由此，底座2与盖3的线膨胀系数相等，抑制了由热膨胀引起的热应力的产生，从而成为具有优异振动特性的振动器件1。另外，由于能够通过半导体工艺形成振动器件1，因此，能够高精度地制造振动器件1，并且能够实现其小型化。但是，盖3没有特别限定，也可以使用硅以外的半导体基板，例如ge、gap、gaas、inp等的半导体基板。
29.如图1所示，盖3具有有底的凹部31，该凹部31在盖3的下表面开口，在内部收纳振动元件4和无源元件5。并且，盖3在其下表面通过接合部件7与底座2的上表面2a直接接合。由此，在盖3与底座2之间形成收纳振动元件4和无源元件5的空间即收纳部s。在本实施方式中，在直接接合中也使用利用了金属彼此的扩散的扩散接合进行接合。但是，盖3和底座2的接合方法没有特别限定。
30.收纳部s为气密，处于减压状态，优选更接近真空的状态。由此，振动元件4的振荡特性提高。但是，收纳部s的气氛没有特别限定，例如可以是封入氮或ar等的惰性气体的气氛，也可以不是减压状态而是大气压状态或加压状态。
31.在此，接合部件7具有导电性。因此，盖3通过接合部件7与底座2电连接。如上所述，底座2是p型的硅基板，所以，在振动器件1的驱动时接地。即，与恒定电位的gnd连接。因此，盖3也与gnd连接。由此，封装10整体与gnd连接，发挥屏蔽的功能，能够屏蔽来自外部的电磁噪声。因此，能够有效地抑制来自外部的电磁噪声叠加到收纳部s内的无源元件5或与无源元件5连接的布线上。另外，能够屏蔽从收纳部s内辐射的电磁噪声，能够有效地抑制该电磁噪声叠加到配置在封装10外的无源元件、布线。因此，电路特性稳定。此外，由于不易受到电磁噪声的影响，所以，能够将各种电路部件与封装10接近地配置，能够实现包含振动器件1的电路整体的小型化。
32.另外，在本实施方式中，如上所述，底座2以及盖3与gnd连接，但不限于此，底座2和盖3中的至少一方与gnd连接即可。由此，能够发挥上述的功能。
33.如图2所示，振动元件4具有振动基板41和配置在振动基板41的表面上的电极。振动基板41具有厚度剪切振动模式，在本实施方式中，由at切石英基板形成。at切石英基板具有三次频率温度特性，所以，成为具有优异温度特性的振动元件4。并且，电极具有：配置在振动基板41的上表面的激励电极421；和与激励电极421相对地配置在下表面的激励电极422。并且，电极具有：配置在振动基板41的下表面的一对端子423、424；将端子423和激励电极421电连接的布线425；以及将端子424和激励电极422电连接的布线426。
34.另外，振动元件4的结构不限于上述结构。例如，振动元件4可以是被激励电极421、422夹着的振动区域从其周围突出的台面型，相反，也可以是振动区域从其周围凹陷的倒台面型。另外，也可以实施对振动基板41的周围进行磨削的斜面加工、或将上表面及下表面形
成为凸曲面的凸面加工。
35.并且，振动元件4不限于以厚度剪切振动模式进行振动，例如也可以是多个振动臂在面内方向上进行弯曲振动的振动片。即，振动基板41不限于由at切石英基板形成，也可以由at切石英基板以外的石英基板例如x切石英基板、y切石英基板、z切石英基板、bt切石英基板、sc切石英基板、st切石英基板等形成。并且，在本实施方式中，振动基板41由石英构成，然而不限于此，例如也可以由铌酸锂、钽酸锂、四硼酸锂、硅酸镓镧、铌酸钾、磷酸镓等压电单晶体构成，也可以由它们以外的压电单晶体构成。此外，振动元件4不限于压电驱动型振动片，也可以是使用静电力的静电驱动型振动片。
36.这样的振动元件4通过一对导电性的接合部件b1固定在底座2的上表面2a，并且与配置在上表面2a的布线电连接。
37.无源元件5例如是电容器、电感器、电阻等消耗/蓄积/释放所提供的电力的元件。无源元件5的数量、无源元件5使用何种部件可以根据振动器件1的用途适当设定。这样的无源元件5是片状，通过导电性的接合部件b2固定在底座2的上表面2a，并且与对应的布线电连接。
38.接合部件b1、b2只要兼具导电性和接合性，则没有特别限定，例如，可以使用金凸块、银凸块、铜凸块、焊锡凸块等各种金属凸块、或者在聚酰亚胺类、环氧类、硅酮类、丙烯酸类的各种粘接剂中分散银填料等导电性填料而得到的导电性粘接剂等。如果使用前者的金属凸块作为接合部件b1、b2，则能够抑制从接合部件b1、b2产生气体，能够有效地抑制收纳部s的环境变化特别是压力的上升。另一方面，当使用后者的导电性粘接剂作为接合部件b1、b2时，接合部件b1、b2比金属凸块柔软，应力不易传递到振动元件4。
39.以上，对振动器件1进行了说明。接下来，对搭载了该振动器件1的电路基板100进行说明。如图3所示，电路基板100具有印刷布线基板110、搭载在印刷布线基板110上的电路元件120、稳压电路元件130、振动器件1以及多个无源元件140。
40.电路元件120是基于由振荡电路6a生成的振荡信号进行动作的电路。电路元件120没有特别限定，在本实施方式中，电路元件120是控制经由usb连接器的信号的收发的传输电路即usb控制器ic。通过这样地使用传输电路作为电路元件120，能够将振动器件1搭载于各种电子设备，振动器件1的便利性提高。稳压电路元件130向电路元件120和振动器件1提供稳定的电源。
41.另外，如图4所示，电路元件120具有一对上游端子121、122和一对下游端子123、124、电源端子125和负电源端子126。上位终端q1与一对上游端子121、122连接，并且外围终端q2与一对下游端子123、124连接。这样的电路元件120使用来自振荡电路6a的振荡信号，以便与来自上位终端q1和外围终端q2的传输信号同步动作。另外，在本实施方式中，设置了一对下游端子123、124，但也可以如usb-hub那样设置多对下游端子。
42.另外，多个无源元件140是用于实现电路元件120的特性稳定化的元件，例如是电容器、电感器、电阻等消耗/蓄积/释放所提供的电力的元件。
43.在本实施方式中，无源元件140包括连接至上游端子121的电容器c1和电感器i1、连接至上游端子122的电容器c2和电感器i2、连接至下游端子123的电容器c3和电感器i3、连接至下游端子124的电容器c4和电感器i4。由此，构成共模滤波器(降噪滤波器)，可以从经由电路元件120传输的信号中去除噪声，电路元件120的特性提高。
44.这里，振动器件1具有的无源元件5是与稳压电路元件130连接的电容器c5。由此，能够从由外部供给的电源电压中去除噪声，能够向振荡电路6a以及电路元件120供给稳定的电源电压。
45.如上所述，能够通过与gnd连接的封装10屏蔽来自外部的电磁噪声，所以，能够有效地抑制来自外部的电磁噪声叠加到收纳部s内的电容器c5或与电容器c5连接的布线上。另外，能够屏蔽从收纳部s内辐射的电磁噪声，能够有效地抑制该电磁噪声叠加到无源元件140或与其连接的布线上。因此，可以稳定地驱动电路元件120。另外，由于不易受到来自振动器件1的电磁噪声的影响，因此，能够将电路元件120、电容器c1～c4以及电感器i1～i4与振动器件1接近地配置，能够实现电路基板100的小型化。
46.另外，收纳在封装10中的无源元件5不限于电容器c5。例如，也可以是电容器c1～c4和电感器i1～i4中的至少一个。例如，也可以是电容器c1、c2以及电感器i1、i2，在该情况下，优选的是将由电容器c1和电感器i1构成的上游端子121用的共模滤波器与由电容器c2和电感器i2构成的上游端子122用的共模滤波器连同与上游端子121、122连接的布线对称地配置。
47.以上，对振动器件1进行了说明。如上所述，这种振动器件1具有：封装10，其具有作为半导体基板的底座2和作为半导体基板的盖3，并具有收纳部s；振动元件4和无源元件5，它们被收纳在收纳部s中，配置于底座2；振荡电路6a，其配置于底座2，与振动元件4电连接；以及安装端子651a，其配置于封装10，与无源元件5电连接。并且，底座2和盖3中的至少一方与作为恒定电位的gnd连接。
48.根据这样的结构，封装10发挥屏蔽的功能，能够屏蔽来自外部的电磁噪声。因此，能够有效地抑制来自外部的电磁噪声叠加到收纳部s内的无源元件5或与无源元件5连接的布线上。另外，能够屏蔽从收纳部s内辐射的电磁噪声，能够有效地抑制该电磁噪声叠加到配置在封装10外的无源元件或布线上。因此，电路特性稳定。此外，由于不易受到电磁噪声的影响，所以，能够将各种电路部件与封装10接近地配置，能够实现包含振动器件1的电路整体的小型化。
49.另外，如上所述，底座2及盖3分别与作为恒定电位的gnd连接。由此，封装10的屏蔽效果提高，能够更显着地发挥上述效果。
50.另外，如上所述，振荡电路6a配置在底座2的与收纳部s相反的面即下表面2b侧。这样，通过在底座2上形成振荡电路6a，能够有效利用底座2的空间。特别地，通过在下表面2b形成振荡电路6a，与在上表面2a形成振荡电路6a的情况相比，没有与盖3接合的接合区域，相应地能够确保振荡电路6a的形成空间较宽。
51.《第2实施方式》
52.图5是示出第2实施方式的振动器件的剖视图。
53.本实施方式除了封装10的结构不同以外，与上述第1实施方式相同。另外，在以下的说明中，关于本实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，关于相同的事项省略其说明。并且，在图5中，关于与上述实施方式同样的结构，标注相同的标号。
54.如图5所示，在本实施方式的振动器件1中，盖3具有两个有底的凹部311、312。因此，收纳部s具有收纳振动元件4的第1收纳部s1和收纳无源元件5的第2收纳部s2。根据这样的结构，振动元件4和无源元件5之间被盖3分隔，所以，能够抑制振动元件4和无源元件5的
电磁耦合。
55.根据这样的第2实施方式，也能够发挥与上述第1实施方式同样的效果。
56.《第3实施方式》
57.图6是示出第3实施方式的振动器件的剖视图。
58.本实施方式除了封装10的结构不同以外，与上述第1实施方式相同。另外，在以下的说明中，关于本实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，关于相同的事项省略其说明。并且，在图6中，关于与上述实施方式同样的结构，标注相同的标号。
59.如图6所示，在本实施方式的振动器件1中，底座2及盖3分别为板状。并且，封装10具有间隔件9，该间隔件9介于这些板状的底座2和盖3之间，在底座2和盖3之间形成收纳部s。另外，间隔件9与振动元件4一体地形成。具体而言，振动器件1具有配置在底部2与盖3之间的石英基板8，振动基板41、包围该振动基板41的框状的间隔件9、连结振动基板41和间隔件9的连结部81一体地形成于该石英基板8。并且，间隔件9的上表面通过接合部件7与盖3接合，下表面通过接合部件7与底座2接合。根据这种结构，由于不需要在盖3上形成凹部31，因此，振动器件1的制造变得更容易。
60.如上所述，本实施方式的封装10具有间隔件9，该间隔件9介于底座2与盖3之间，与振动元件4一体地形成。由此，不需要在盖3上形成凹部31，因此，相应地，振动器件1的制造变得更容易。
61.根据这样的第3实施方式，也能够发挥与上述第1实施方式同样的效果。
62.《第4实施方式》
63.图7是示出第4实施方式的振动器件的剖视图。
64.本实施方式除了封装10的结构不同以外，与上述第1实施方式相同。另外，在以下的说明中，关于本实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，关于相同的事项省略其说明。并且，在图7中，关于与上述实施方式同样的结构，标注相同的标号。
65.如图7所示，在本实施方式的振动器件1中，与如所述第1实施方式那样无源元件5通过导电性的接合部件b2接合至底座2的上表面2a的情况不同，薄膜状的无源元件5在底座2的上表面2a与底座2一体地形成。更具体地说，作为无源元件5的电容器c5成为在下部电极c51和上部电极c52之间夹着电介质层c53的结构，它们依次层叠在上表面2a。根据这样的结构，不需要定位并安装无源元件5的工序，因此，振动器件1的制造变得容易。并且，由于抑制了无源元件5的厚度，因此，与所述第1实施方式相比，能够实现振动器件1的薄型化。
66.另外，在集成电路6形成于底座2的上表面2a的情况下，也可以在该集成电路6内形成无源元件5。
67.如上所述，本实施方式的无源元件5是与底座2的靠收纳部s侧的面即上表面2a一体地形成的薄膜状。根据这样的结构，不需要定位并安装无源元件5的工序，因此，振动器件1的制造变得容易。并且，由于抑制了无源元件5的厚度，因此，与所述第1实施方式相比，能够实现振动器件1的薄型化。
68.根据这样的第4实施方式，也能够发挥与上述第1实施方式同样的效果。
69.以上，根据图示的实施方式对本发明的振动器件进行了说明，但本发明并不限于此，各部的结构能够置换成具有相同功能的任意结构。另外，也可以在本发明中附加其他任意的构成物。另外，也可以适当组合各实施方式。