专利名称：压电器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及压电器件，特别涉及具备被TAB安装的压电振动片及IC芯片的压电器件。
背景技术：
在压电器件中，有检测角速度的陀螺传感器、输出希望的振荡频率的压电振子和压电振荡器、以及选择希望的频带的滤波器等。作为该压电器件，例如有如下结构的压电振荡器。即，压电振荡器具备封装件基座，该封装件基座在其内侧具备凹陷部。在该凹陷部中安装有TAB带，该TAB带在绝缘带的表面设置了连接IC芯片和压电振动片的配线图案。该TAB带构成为在绝缘带上设置有窗部，配线图案的一部分贯通该窗部而向上方弯折。而且，在TAB带的下表面安装有IC芯片，并且在配线图案向上方弯折的位置上安装有压电振动片。进而，在封装件基座的上表面接合盖，凹陷部被气密密封(例如，参照专利文献1的图12)。
并且，在将压电器件设为陀螺传感器的情况下，例如有如下结构的压电振动片。即，陀螺传感器的压电振动片的俯视图为H型，在压电振动片的中央部设置有与支持体连接的基部(安装位置)，从该基部的一端突出设置了一对驱动臂，并且从基部的与所述一端对置的另一端突出设置了一对检测臂。在驱动臂上设置有驱动电极，在检测臂上设置有检测电极，这些驱动电极和检测电极与设置在基部的电极焊盘导通(例如，参照专利文献2)。
日本特开2004-153408号公报[专利文献2]日本特开2004-226181号公报图8是在TAB带上安装了压电振动片以及IC芯片时的说明图。在使用突块在TAB带2上安装将安装的位置设置在中央部的压电振动片1的情况下，在TAB带2上，需要将在专利文献1中记载的那样的窗部3设置在TAB带2的中央部。在将IC芯片4安装到该TAB带2上的情况下，因为设置有窗部3，所以无法在压电振动片1的下方安装IC芯片4，所以将TAB带2向侧方延伸设置，在该延伸设置的位置上安装IC芯片4。但是，近年来，伴随着安装了压电器件的电子器件的小型化，对压电器件要求薄型化以及平面尺寸的小型化，但在上述的结构中压电器件的平面尺寸变大而无法达成小型化，压电器件的安装面积变大。
并且，当在TAB带上安装压电振动片而作为陀螺传感器的情况下，TAB带的配线图案和基板有可能由于压电振动片的弯曲振动而进行共振，所以将TAB带的形状设计成不会引起共振的形状。可以通过计算来求出这样的共振设计，但若在TAB带上安装IC芯片则计算变得非常复杂，计算的精度会下降。因此，由于压电振动片的弯曲振动，配线图案和基板共振。
并且，压电器件构成为将其封装件内部气密密封成真空或惰性气体氛围气，作为气密密封的方法存在如下的方法在封装件基座的底面设置密封孔，在封装件基座的上表面接合了盖之后，将封装件放置于真空中且使用密封材料对密封孔进行熔化密封。图9为设置在封装件基座上的密封孔的说明图。另外，图9(a)为示出设置在封装件基座上的密封孔和一个安装电极的概要俯视图，图9(b)为概要侧视图。封装件基座5在其背面设置有外部电极6，在内部的底面形成有用于安装TAB带、压电振动片、以及IC芯片的安装电极7和电路图案等。并且，密封孔8以直线状贯通了封装件基座5，所以构成为可以从封装件内部目视确认外部，外部电极6的位置和封装件的强度等限制了密封孔8在封装件基座5上设置的位置。因此，有时将密封孔8设置在安装电极7的附近，但是当在安装电极7上涂覆导电性粘接剂而安装TAB带等时，导电性粘接剂有可能从安装电极7流出而流入到密封孔8。而且，导电性粘接剂经由密封孔8流出到封装件基座5的背面，所以当使用密封材料9对密封孔8进行熔化密封时，阻碍了密封材料9和封装件基座5之间的接合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现平面尺寸的小型化、且能够容易地进行TAB带的共振设计的压电器件。并且，本发明的目的在于提供一种能够可靠地进行密封孔的密封的压电器件。
为了达成上述目的，本发明的压电器件的特征在于，IC芯片安装在封装件的内部底面，压电振动片电气地以及机械地连接到在树脂带的表面设置有导线的TAB带上，接合了所述压电振动片的所述TAB带安装在所述封装件的内部，所述压电振动片配置在所述IC芯片的上方。此时，所述IC芯片至少具备对所述压电振动片进行驱动的电路、以及检测从所述压电振动片输出的信号的电路。因为能够上下地配置压电振动片和IC芯片，所以能够使压电器件的平面尺寸小型化。从而，能够减小在安装基板上安装压电器件时的安装面积。
并且，本发明的压电器件的特征在于，所述TAB带在其中央部设置有器件孔，并且所述导线朝向所述器件孔的内部突出设置，所述导线的前端部和设置在所述压电振动片上的连接电极电气地以及机械地连接。即使在TAB带的中央部设置了器件孔，因为IC芯片安装在封装件的内部底面，所以能够上下地配置压电振动片和IC芯片，能够使压电器件的平面尺寸小型化。并且，TAB带仅与压电振动片接合，所以能够削减进行TAB带的共振设计时的计算的要素，能够准确地进行共振设计。
并且，本发明的压电器件的特征在于，所述压电振动片在其中央部具备形成了所述连接电极的基部，从所述基部突出设置了驱动臂以及角速度检测用的检测臂。由此，能够将压电器件设为检测角速度的陀螺传感器。并且，即使是在中央部设置了基部的压电振动片，也能够在TAB带的中央安装该压电振动片。从而，能够使压电器件的平面尺寸小型化。
并且，本发明的压电器件的特征在于，在所述封装件的底面设置了对所述封装件的内部进行气密密封的密封孔，所述密封孔具备弯曲部。在粘接剂从安装电极流出而流入密封孔的情况下，粘接剂通过密封孔的侧面流出。但是，能够通过设置在密封孔中的弯曲部，止住流出到封装件的背面的粘接剂。并且，即使配置在密封孔中的密封材料熔化，也可以通过弯曲部来止住密封材料流入到封装件内部的配置了IC芯片或TAB带的区域。
并且，本发明的压电器件的特征在于，所述密封孔具备相对于所述弯曲部处于封装件的外侧的外侧密封孔、和相对于所述弯曲部处于封装件的内侧的内侧密封孔，并且所述外侧密封孔和所述内侧密封孔在水平方向上相分离。因为外侧密封孔和内侧密封孔在水平方向上相分离，所以能够防止从内侧密封孔流出的粘接剂直接滴落到外侧密封孔。并且能够通过弯曲部来止住粘接剂的流出。并且，即使配置在密封孔中的密封材料熔化，也可以通过弯曲部来止住密封材料流入到封装件内部的配置了IC芯片或TAB带的区域。
图1是压电器件的说明图。
图2是密封孔的说明图。
图3是TAB带的说明图。
图4是压电振动片的说明图。
图5是在TAB带上接合压电振动片时的工序说明图。
图6是压电振动片的变形例的说明图。
图7是密封孔的变形例的说明图。
图8是以往技术的、在TAB带上安装了压电振动片以及IC芯片时的说明图。
图9是以往技术的、在封装件基座上设置的密封孔的说明图。
具体实施例方式
以下，说明压电器件的优选的实施方式。图1是压电器件的说明图，图1(a)是概要剖面图，图1(b)是取下了盖以及TAB带时的概要俯视图。图2是密封孔的说明图，图2(a)表示概要剖面图，图2(b)表示概要俯视图。图3是TAB带的说明图，图3(a)表示概要俯视图，图3(b)表示图3(a)的A-A线剖面图。图4是压电振动片的说明图。压电器件10构成为在封装件基座12的内部底面上安装了集成电路(IC)芯片14，并且安装有电气地以及机械地连接了压电振动片16的TAB带32，将压电振动片16配置在IC芯片14的上方，在封装件基座12的上表面接合了盖18。
所述封装件基座12在其内部设置有凹陷部20，层叠而形成了例如由陶瓷等构成的平面薄片以及框型薄片。凹陷部20的侧面形成为阶梯状，在凹陷部20的底面，安装有对压电振动片16进行驱动且对从压电振动片16输出的信号进行检测的IC芯片14。
并且，在凹陷部20的阶梯部分22的上表面设置有焊盘电极24，由电线28将该焊盘电极24和设置在IC芯片14上的焊盘26电连接，从而焊盘电极24和IC芯片14电连接。该焊盘电极24的一部分与设置在封装件基座12的背面的外部电极30电连接。进而，在所述阶梯部分22的上表面，设置了用于安装TAB带32的安装电极34。该安装电极34通过与焊盘电极24电连接，从而与IC芯片14电连接。而且，例如在封装件基座12上，在利用金属喷镀法印刷了钨等金属之后，实施镀镍以及镀金而形成安装电极34即可。另外，镀镍是为了增加金属喷镀图案和金之间的附着强度而实施的，但只要是具有该功能的金属，也可以镀其他的金属。
并且，在封装件基座12上，设置有从凹陷部20贯通到封装件基座12的背面的、且用于封装件内部的气密密封的密封孔36(36a、36b、以及36c)。该密封孔36的孔径在封装件基座12的背面侧和内部侧不同，形成为封装件基座12的背面侧的孔径比内部的孔径宽。而且，在封装件基座12的背面侧的密封孔36a的内壁实施了金属喷镀38。并且，密封孔36具备弯曲部40，该弯曲部40使从封装件基座12的背面向上方延伸的密封孔36a、36b沿水平方向弯折，使密封孔36c在凹陷部20的侧面开口。而且，密封孔36例如可以如下那样形成。即，在使多个陶瓷等的平面薄片以及框型薄片层叠而形成封装件基座12的情况下，使两个平面薄片层叠而形成封装件基座12的底面，在该底面上使框型薄片层叠。此时在两个平面薄片上，使中心位置相同，并且在成为封装件基座12的背面侧的平面薄片上设置比设置在成为封装件基座12的内部侧的平面薄片上的孔的孔径宽的孔即可。并且，在框型薄片上，设置有从成为凹陷部20的侧面的框部内壁朝向外壁的切口，该切口具有使设置在平面薄片上的孔开口的深度即可。另外，孔和切口的形状不限定于图2中记载的形状，也可以是四边形或椭圆形等。
在所述安装电极34上，使用导电性粘接剂42安装有TAB带32。该TAB带32为大致矩形形状，在由聚酰亚氨树脂等形成的绝缘带44的表面上接合了由铜箔等形成的导线46。并且，TAB带32在其中央部具备器件孔48，该器件孔48具有用于在导线46上接合压电振动片16的焊头可以通过的尺寸，从器件孔48的周边朝向内部突出设置了多个导线46。根据设置在压电振动片16上的连接端子50的数量来设置导线46，导线46从与安装电极34对应的位置延伸设置到器件孔48的内部。而且，突出设置在器件孔48中的导线46通过器件孔48而朝向绝缘带44侧弯曲。
在该导线46的前端部，使用突块52接合了压电振动片16。压电振动片16构成为在其中央部具备矩形的基部54，从该基部54突出设置了驱动臂56和角速度检测用的检测臂58。具体而言，压电振动片16具有从基部54的左右边的大致中央向左右方向突出设置的支持部60，在与沿支持部60的方向垂直的两个方向(图4的上下方向)上，从各支持部60的前端突出设置了驱动臂56。而且，从基部54的上下边的大致中央，与驱动臂56平行(图4的上下方向)地突出设置了检测臂58。并且，在驱动臂56上设置了驱动电极(未图示)，并且在检测臂58上设置了检测电极(未图示)，驱动电极以及检测电极与设置在基部54的连接电极50导通。该连接电极50与导线46电气地以及机械地连接。
并且，在封装件基座12的上表面，接合了盖18。由此，成为在封装件内部具备压电振动片16以及IC芯片14等的压电器件10。
这样的压电器件10成为陀螺传感器，其作用如下。即，通过从IC芯片14施加驱动电压，压电振动片16的驱动臂56的前端部进行左右(图4的左右方向)振动。此时，当旋转角速度绕基部54的中心的周围作用时，哥氏(Corioli)力在沿驱动臂56的方向上作用。所述振动经由支持部60以及基部54传递到检测臂58，检测臂58左右(图4的左右方向)振动。然后，将基于检测臂58的振动的电场作为信号取出，进行旋转角速度的检测。
接下来，说明压电器件10的制造方法。首先，在封装件基座12的凹陷部20的底面使用粘接剂等安装IC芯片14。此时，IC芯片14被安装为其有源面朝向上侧，对设置在有源面上的所述焊盘26和设置在封装件基座12上的焊盘电极24实施引线接合。另外，IC芯片14也可以是面朝下安装的状态。
并且，在TAB带32上接合压电振动片16。图5是在TAB带32上接合压电振动片16时的工序说明图。具体而言，首先在压电振动片16的连接电极50上设置突块52。然后，将连接电极50朝向上方而配置压电振动片16，并且在压电振动片16的上方配置TAB带32。此时，进行配置以使压电振动片16的连接电极50和TAB带32的前端部重叠。然后，在TAB带32的器件孔48上配置焊头62(参照图5(a))。之后，使焊头62下降，使用焊头62将TAB带32的导线46弯折，并且使导线46的前端部与压电振动片16的连接电极50接合(参照图5(b))。此时，在通过加热压焊对导线46和压电振动片16进行接合的情况下，加热接合部分，并且使用焊头62将导线46的前端向突块52按压即可。在使用超声波振动对导线46和压电振动片16进行接合的情况下，当使用焊头62将导线46的前端按压到了突块52上时，对焊头62施加超声波振动，将导线46和突块52之间的界面接合即可。
之后，在安装了IC芯片14的封装件基座12上，安装接合了压电振动片16的TAB带32。此时，在安装电极34上，使用例如银膏(paste)等导电性粘接剂42，来接合TAB带32的导线46。由此，压电振动片16和IC芯片14电连接。
然后，在封装件基座12的上表面上，接合对封装件基座12的凹陷部20进行密封的盖18。在盖18例如为金属制的情况下，使用焊缝焊接等将盖接合在封装件基座12上即可。
之后，使用密封材料64对设置在封装件基座12的底面的密封孔36进行气密密封。该密封材料64为由例如金-锡焊锡类或铅-锡焊锡类材料等形成的金属球。并且，除了上述材料之外，密封材料64的材料也可以是Sn焊锡类材料、银或铜的合金、或金属钎料等。并且，除了上述的形状之外，密封材料64的形状也可以是圆盘形状等。并且，具体而言，如下那样进行孔密封。首先，将孔密封前的压电器件10放置在真空中，并且在密封孔36的开口部配置密封材料64(参照图2(a))。此时，封装件基座12的背面侧的密封孔36a的孔径比内部的密封孔36b的孔径宽，所以当将密封材料64配置了在封装件基座12的背面侧的密封孔36a中时，能够通过封装件基座12的背面侧的密封孔36a的侧面来防止密封材料64移动。然后，通过照射电子束或激光、或通过使加热装置抵接密封材料64，而熔化密封材料64，通过将熔化的密封材料64附着在所述金属喷镀38上，从而将密封孔36密封。由此，凹陷部20被真空密封。
之后，在外部电极30等上抵接探针，将用于调整压电振动片16的检测灵敏度的放大率等数据写入IC芯片14。然后，在进行了特性检查等之后，压电器件10作为陀螺传感器出厂。
这样的压电器件10构成为IC芯片14安装在封装件基座12的凹陷部20的底面，在凹陷部20的阶梯部分22的上表面安装了TAB带32，所以压电振动片16配置在IC芯片14的上方。从而，即使构成为在压电振动片16的中央部形成了连接电极50，该连接电极50和TAB带32的导线46电气地以及机械地连接，也能够使压电器件10的平面尺寸小型化，所以能够削减将压电器件10安装在安装基板上时的安装面积。
并且，在压电器件10中，没有将IC芯片14安装在TAB带32上，所以能够削减进行TAB带32的共振设计时的计算的要素，能够准确地进行共振设计。从而，能够得到高精度的压电器件10。
并且，将IC芯片14安装在封装件基座12上，所以不会发生TAB带32的强度不足的问题。从而，能够得到可靠性高的压电器件10。另外，若将IC芯片安装在TAB带上，则附加到TAB带上的质量变大，所以会发生TAB带的强度不足的问题。
并且，设置在封装件基座12中的密封孔36具备弯曲部40，所以即使当接合TAB带32时涂覆在安装电极34上的导电性粘接剂42流出，也能够使用弯曲部40来止住导电性粘接剂42的流出。即，导电性粘接剂42不会从弯曲部40流出到封装件基座12的背面侧。由此，安装电极34和在密封孔36上施加的金属喷镀38不会短路。并且，金属喷镀38不会被流出的导电性粘接剂42覆盖，所以能够使用密封材料64可靠地对密封孔36进行密封。由此，能够得到可靠性高的压电器件10。
并且，即使密封材料64熔化，也可以通过弯曲部40而防止密封材料从密封孔36流入到安装了IC芯片14的部分和安装了TAB带32的部分。
另外，压电振动片16不限定于上述的方式，也可以是图6所示的那样的形状。即，压电振动片70可以构成为在其中央部设置基部72，从该基部72的一条边突出设置一对驱动臂74，并且从与所述一条边相反侧的边突出设置一对检测臂76。另外，在图6中，省略了连接电极、驱动电极、以及检测电极等而进行了记载。
并且，压电振动片16也可以是从基部突出设置了一对振动臂的音叉型压电振动片。进而，压电振动片16也可以是AT切(cut)等的压电振动片或表面声波共振片等。而且，压电器件10不限定于陀螺传感器，也可以是压电振荡器或表面声波振荡器等。
并且，密封孔64不限定于上述的形状，也可以是图7所示那样的形状。此处，图7(a)是密封孔的概要剖面图，图7(b)是密封孔的概要俯视图。该密封孔80构成为从封装件基座12的背面贯通到封装件基座12的阶梯部分22的上表面，从封装件基座12的背面朝向上方延伸，在途中向水平方向弯折之后，再次朝向上方延伸。从封装件基座12的背面侧朝向上方延伸的密封孔80a成为两级结构，形成为背面侧的孔径比内侧的孔径宽。在位于该背面侧的孔的内壁上实施了金属喷镀84。该密封孔80a的上端在沿水平方向延伸的密封孔80b上开口。该密封孔80b成为弯曲部82。该密封孔80b与从密封孔80b的上表面延伸到封装件基座12的阶梯部分22的上表面的密封孔80c连接。而且，封装件基座12的背面侧的密封孔80a(相对于弯曲部82处于封装件的外侧的外侧密封孔)和阶梯部分22侧的密封孔80c(相对于弯曲部82处于封装件的内侧的内侧密封孔)在水平方向上，以期望的距离分离设置。该期望的距离为密封孔80c和密封孔80a不上下重叠的距离、即当从上方观察密封孔80c时，在密封孔80c的孔内看不到密封孔80a的距离。当设为这样的密封孔80时，即使在将IC芯片接合到封装件基座12上时使用了导电性粘接剂的情况下，该导电性粘接剂也不会流入密封孔80。并且，即使涂覆在安装电极上的导电性粘接剂流入了密封孔80c，因为有沿水平方向延伸的密封孔80b，所以导电性粘接剂不会从密封孔80c直接滴落到密封孔80a。从而，IC芯片的背面和密封孔80的金属喷镀84不会短路，并且能够可靠地对封装件基座12的凹陷部进行气密密封。并且，即使设置在密封孔80的密封材料熔化，也可以使用密封孔80b(弯曲部82)防止密封材料从密封孔80a流入安装了IC芯片的部分和安装了TAB带的部分。
权利要求
1.一种压电器件，其特征在于，IC芯片安装在封装件的内部底面，压电振动片电气地以及机械地连接到在树脂带的表面设置有导线的TAB带上，接合了所述压电振动片的所述TAB带安装在所述封装件的内部，所述压电振动片配置在所述IC芯片的上方。
2.根据权利要求1所述的压电器件，其特征在于，所述TAB带在其中央部设置有器件孔，并且所述导线朝向所述器件孔的内部突出设置，所述导线的前端部与设置在所述压电振动片上的连接电极电气地以及机械地连接。
3.根据权利要求2所述的压电器件，其特征在于，所述压电振动片在其中央部具备形成了所述连接电极的基部，从所述基部突出设置有驱动臂以及角速度检测用的检测臂。
4.根据权利要求1所述的压电器件，其特征在于，在所述封装件的底面设置了对所述封装件的内部进行气密密封的密封孔，所述密封孔具备弯曲部。
5.根据权利要求4所述的压电器件，其特征在于，所述密封孔具备相对于所述弯曲部处于封装件的外侧的外侧密封孔、和相对于所述弯曲部处于封装件的内侧的内侧密封孔，所述外侧密封孔和所述内侧密封孔在水平方向上相分离。
全文摘要
本发明提供一种能够实现平面尺寸的小型化、并且能够容易地进行TAB带的共振设计的压电器件。并且，本发明提供一种能够可靠地进行密封孔的密封的压电器件。压电器件(10)构成为将IC芯片(14)安装在封装件的内部底面，压电振动片(16)电气地以及机械地连接到在树脂带的表面设置有导线的TAB带(32)上，将接合了所述压电振动片(16)的所述TAB带(32)安装在所述封装件的内部，将所述压电振动片(16)配置在所述IC芯片(14)的上方。
文档编号G01C19/56GK101044639SQ20058003583
公开日2007年9月26日 申请日期2005年10月19日 优先权日2004年10月19日
发明者木下裕介 申请人:精工爱普生株式会社