JP2002344278A - 圧電共振子 - Google Patents
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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Abstract
(57)【要約】
【課題】水晶振動子表面にＮｉ膜、Ａｕ膜、Ｎｉ膜、Ａ
ｇ膜の順に蒸着されて形成したパッド電極と、この振動
子のパッケージ内底面に形成された外部接続電極とをＡ
ｕバンプを介して接続すると、加熱、加圧、超音波印加
によって、水晶基板とその上に蒸着されたＮｉ膜、Ａｇ
膜とＮｉ膜との界面において剥離が生じる。 【解決手段】水晶基板上にＣｒ膜、Ａｕ膜を蒸着し、更
にその上にＡｇのスパッタ膜を成膜してパッド電極を形
成する。
ｇ膜の順に蒸着されて形成したパッド電極と、この振動
子のパッケージ内底面に形成された外部接続電極とをＡ
ｕバンプを介して接続すると、加熱、加圧、超音波印加
によって、水晶基板とその上に蒸着されたＮｉ膜、Ａｇ
膜とＮｉ膜との界面において剥離が生じる。 【解決手段】水晶基板上にＣｒ膜、Ａｕ膜を蒸着し、更
にその上にＡｇのスパッタ膜を成膜してパッド電極を形
成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電共振子に関
し、特に圧電振動素子をパッケージ内に接続する手段と
してＡｕバンプを用いた表面実装型圧電共振子に関す
る。
し、特に圧電振動素子をパッケージ内に接続する手段と
してＡｕバンプを用いた表面実装型圧電共振子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種伝送通信用機器あるいはＯＡ
機器の高速処理化・高性能化に伴い、その周波数制御デ
バイスである圧電共振子の高周波化、小型化、高信頼性
化が要求されている。図２は、従来の高周波化を目的と
した超薄肉部を有するＡＴカット水晶振動素子の二つの
主面の一例を示す斜視図である。この水晶振動素子は、
ＡＴカット水晶の基本波厚みすべり振動波を利用した振
動子であって、その共振周波数が板厚に反比例すること
から、機械的強度を保ちつつ高周波化を図るために、次
のようにして水晶基板の振動部を超薄型化している。即
ち、同図（ａ）に示されるように、水晶振動素子３を構
成する水晶基板の一方の主面をエッチングによって凹陥
せしめ、該凹陥部１１の底面を超薄肉の振動部１１ａと
するとともに、該振動部１１ａの外周を全周に亘って支
持する厚肉の環状囲繞部１２を一体化している。更に、
前記一方の主面（凹面）上には、Ｎｉを下地としたＡｕ
の蒸着によって主面電極３３と該主面電極３３より延出
するリード電極３４ａとパッド電極３５ａとが、マスク
蒸着またはフォトリソグラフィ等によって形成され、更
にパッド電極３５ｂが前記パッド電極３５ａに相対する
水晶基板端に形成される。
機器の高速処理化・高性能化に伴い、その周波数制御デ
バイスである圧電共振子の高周波化、小型化、高信頼性
化が要求されている。図２は、従来の高周波化を目的と
した超薄肉部を有するＡＴカット水晶振動素子の二つの
主面の一例を示す斜視図である。この水晶振動素子は、
ＡＴカット水晶の基本波厚みすべり振動波を利用した振
動子であって、その共振周波数が板厚に反比例すること
から、機械的強度を保ちつつ高周波化を図るために、次
のようにして水晶基板の振動部を超薄型化している。即
ち、同図（ａ）に示されるように、水晶振動素子３を構
成する水晶基板の一方の主面をエッチングによって凹陥
せしめ、該凹陥部１１の底面を超薄肉の振動部１１ａと
するとともに、該振動部１１ａの外周を全周に亘って支
持する厚肉の環状囲繞部１２を一体化している。更に、
前記一方の主面（凹面）上には、Ｎｉを下地としたＡｕ
の蒸着によって主面電極３３と該主面電極３３より延出
するリード電極３４ａとパッド電極３５ａとが、マスク
蒸着またはフォトリソグラフィ等によって形成され、更
にパッド電極３５ｂが前記パッド電極３５ａに相対する
水晶基板端に形成される。
【０００３】次に、同図（ｂ）に示されるように、他方
の主面、即ち前記主面（凹面）の裏面（平坦面）上に
は、Ｎｉを下地としたＡｕの蒸着により形成された裏面
電極３６と該裏面電極３６から延出したリード電極３４
ｂとパッド電極３５ｃとが形成される。そして、該パッ
ド電極３５ｃと前記パッド電極３５ｂとは、水晶基板端
の貫通孔３７を介して導通している。更に、前記パッド
電極３５ａ、３５ｂ、３５ｃ及び貫通孔３７は、Ａｕ膜
上に更にＮｉを下地としたＡｇを蒸着して厚みを増し
て、後述のＡｕバンプ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの形成を
容易にし、あるいは貫通孔３７の導通性の向上を図って
いる。また、前記パッド電極３５ａ、３５ｂ上には、そ
れぞれ該振動素子３の信号を外部に接続するためのＡｕ
バンプ２ａ、２ｂ及びＡｕバンプ２ｃ、２ｄが形成され
る。ここで、前記Ａｕバンプ２ａ〜２ｄは、ワイヤボン
ディングの技術を応用して、加熱、加圧および超音波印
加によるＡｕの拡散現象によりパッド電極のＡｇ膜に接
合されているものである。
の主面、即ち前記主面（凹面）の裏面（平坦面）上に
は、Ｎｉを下地としたＡｕの蒸着により形成された裏面
電極３６と該裏面電極３６から延出したリード電極３４
ｂとパッド電極３５ｃとが形成される。そして、該パッ
ド電極３５ｃと前記パッド電極３５ｂとは、水晶基板端
の貫通孔３７を介して導通している。更に、前記パッド
電極３５ａ、３５ｂ、３５ｃ及び貫通孔３７は、Ａｕ膜
上に更にＮｉを下地としたＡｇを蒸着して厚みを増し
て、後述のＡｕバンプ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの形成を
容易にし、あるいは貫通孔３７の導通性の向上を図って
いる。また、前記パッド電極３５ａ、３５ｂ上には、そ
れぞれ該振動素子３の信号を外部に接続するためのＡｕ
バンプ２ａ、２ｂ及びＡｕバンプ２ｃ、２ｄが形成され
る。ここで、前記Ａｕバンプ２ａ〜２ｄは、ワイヤボン
ディングの技術を応用して、加熱、加圧および超音波印
加によるＡｕの拡散現象によりパッド電極のＡｇ膜に接
合されているものである。
【０００４】図３は、上記水晶振動素子３を用いた表面
実装型水晶振動子の構造を示す断面図である。同図に示
すように、本表面実装型水晶振動子は、図２の水晶振動
素子３をセラミックパッケージ４内に収納し、その開口
部を金属の上蓋５で気密封止した構造を備えている。そ
して、前記セラミックパッケージ４には、前記上蓋５を
シーム溶接するために、セラミックパッケージ開口上端
に環状に固定されたシームリング４１を備えている。更
に、前記セラミックパッケージ４内部底面にはＡｕメタ
ライズにより形成された内部パッド電極４２ａ、４２ｂ
を、また、セラミックパッケージ４外部底面には前記内
部パッド電極４２ａ、４２ｂに対応した外部パッド電極
４３ａ、４３ｂを備えており、それぞれ対応した内部・
外部パッド電極とが接続（図示しない）されている。
実装型水晶振動子の構造を示す断面図である。同図に示
すように、本表面実装型水晶振動子は、図２の水晶振動
素子３をセラミックパッケージ４内に収納し、その開口
部を金属の上蓋５で気密封止した構造を備えている。そ
して、前記セラミックパッケージ４には、前記上蓋５を
シーム溶接するために、セラミックパッケージ開口上端
に環状に固定されたシームリング４１を備えている。更
に、前記セラミックパッケージ４内部底面にはＡｕメタ
ライズにより形成された内部パッド電極４２ａ、４２ｂ
を、また、セラミックパッケージ４外部底面には前記内
部パッド電極４２ａ、４２ｂに対応した外部パッド電極
４３ａ、４３ｂを備えており、それぞれ対応した内部・
外部パッド電極とが接続（図示しない）されている。
【０００５】前記水晶振動素子３をパッケージ４内に収
納して両者を接続する作業は、予め水晶振動素子３のパ
ッド電極３５ａ、３５ｂ上に形成しておいたＡｕバンプ
２ａ〜２ｄと、セラミックパッケージ４の内部パッド電
極４２ａ、４２ｂとを相対せしめ、フリップチップ実装
の技術を用いて加熱、加圧および超音波印加し、Ａｕバ
ンプ２ａ〜２ｄの拡散現象を利用して、パッド電極３５
ａ、３５ｂと内部パッド電極４２ａ、４２ｂとを接合す
るものである。ここで、接続にＡｕバンプを用いる理由
は、導電性接着剤を用いて接続する場合に比べて、導通
性が向上すること、局所的な接合が可能であること、水
晶振動素子３の接続に起因する応力の発生を低減できる
こと、アウトガスが無いこと等であり、デバイスの高周
波化、小型化、高信頼性化に寄与する手段である。
納して両者を接続する作業は、予め水晶振動素子３のパ
ッド電極３５ａ、３５ｂ上に形成しておいたＡｕバンプ
２ａ〜２ｄと、セラミックパッケージ４の内部パッド電
極４２ａ、４２ｂとを相対せしめ、フリップチップ実装
の技術を用いて加熱、加圧および超音波印加し、Ａｕバ
ンプ２ａ〜２ｄの拡散現象を利用して、パッド電極３５
ａ、３５ｂと内部パッド電極４２ａ、４２ｂとを接合す
るものである。ここで、接続にＡｕバンプを用いる理由
は、導電性接着剤を用いて接続する場合に比べて、導通
性が向上すること、局所的な接合が可能であること、水
晶振動素子３の接続に起因する応力の発生を低減できる
こと、アウトガスが無いこと等であり、デバイスの高周
波化、小型化、高信頼性化に寄与する手段である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記水晶振動素子３の
一方の主面（凹面）上の主面電極３３の蒸着膜厚は、水
晶振動子の特性を決定づけるものであって、その特性に
応じた膜厚で該主面電極３３がＮｉを下地としたＡｕの
蒸着膜で形成される。因みに、例えば、１５５ＭＨｚの
発振周波数の水晶振動子の場合、Ｎｉ膜の厚みはおよそ
７ｎｍ、Ａｕ膜の厚みはおよそ６０ｎｍであり、また、
６２２ＭＨｚの発振周波数の水晶振動子の場合、Ｎｉ膜
の厚みはおよそ７ｎｍ、Ａｕ膜の厚みはおよそ３０ｎｍ
である。そのため、前記主面電極３３と一体的に同時
に、リード電極３４ａ及びパッド電極３５ａ、３５ｂを
形成すると、これらの電極は前記主面電極１１と同じＮ
ｉを下地としたＡｕの蒸着膜厚で形成されることにな
る。一方、水晶振動子の製作過程において、前述のよう
に、前記パッド電極３５ａ、３５ｂには、それぞれのパ
ッド電極上にＡｕバンプを形成する時と、該水晶振動素
子３とセラミックパッケージ４とを接続する時の二度に
わたって、加熱、加圧および超音波印加による負荷が加
わることになり、膜層に亀裂・剥離等を起こす原因とな
っている。前記のように、Ａｕバンプを形成する際に剥
離を起こすことなく、かつ、加熱、加圧および超音波印
加による負荷に耐え得る十分な膜厚を得るために、前記
パッド電極３５ａ、３５ｂ部を４００ｎｍ以上に厚くす
るのが一般的であり、主面電極１１と同時に形成された
Ａｕ膜の表面に、更にＮｉを下地としたＡｇの蒸着膜を
形成して、より厚みを増している。例えば、１５５ＭＨ
ｚあるいは６２２ＭＨｚの発振周波数の水晶振動子の場
合、Ｎｉ膜の厚みはおよそ７ｎｍ、Ａｇ膜の厚みはおよ
そ３７０ｎｍとするのが一般的であった。
一方の主面（凹面）上の主面電極３３の蒸着膜厚は、水
晶振動子の特性を決定づけるものであって、その特性に
応じた膜厚で該主面電極３３がＮｉを下地としたＡｕの
蒸着膜で形成される。因みに、例えば、１５５ＭＨｚの
発振周波数の水晶振動子の場合、Ｎｉ膜の厚みはおよそ
７ｎｍ、Ａｕ膜の厚みはおよそ６０ｎｍであり、また、
６２２ＭＨｚの発振周波数の水晶振動子の場合、Ｎｉ膜
の厚みはおよそ７ｎｍ、Ａｕ膜の厚みはおよそ３０ｎｍ
である。そのため、前記主面電極３３と一体的に同時
に、リード電極３４ａ及びパッド電極３５ａ、３５ｂを
形成すると、これらの電極は前記主面電極１１と同じＮ
ｉを下地としたＡｕの蒸着膜厚で形成されることにな
る。一方、水晶振動子の製作過程において、前述のよう
に、前記パッド電極３５ａ、３５ｂには、それぞれのパ
ッド電極上にＡｕバンプを形成する時と、該水晶振動素
子３とセラミックパッケージ４とを接続する時の二度に
わたって、加熱、加圧および超音波印加による負荷が加
わることになり、膜層に亀裂・剥離等を起こす原因とな
っている。前記のように、Ａｕバンプを形成する際に剥
離を起こすことなく、かつ、加熱、加圧および超音波印
加による負荷に耐え得る十分な膜厚を得るために、前記
パッド電極３５ａ、３５ｂ部を４００ｎｍ以上に厚くす
るのが一般的であり、主面電極１１と同時に形成された
Ａｕ膜の表面に、更にＮｉを下地としたＡｇの蒸着膜を
形成して、より厚みを増している。例えば、１５５ＭＨ
ｚあるいは６２２ＭＨｚの発振周波数の水晶振動子の場
合、Ｎｉ膜の厚みはおよそ７ｎｍ、Ａｇ膜の厚みはおよ
そ３７０ｎｍとするのが一般的であった。
【０００７】しかしながら、前述のように、水晶基板上
にＮｉを下地にしたＡｕ蒸着膜の上に、更にＮｉを下地
にしたＡｇ膜を蒸着した構造においては、十分に厚いＡ
ｇ膜によってＡｕバンプの形成は容易となるが、Ｎｉ膜
と水晶基板あるいはＡｇ膜との密着性が弱いため、水晶
振動素子３をセラミックパッケージ４へ接続する時、或
いは落下衝撃等の外力が加わった際に、水晶基板とＮｉ
膜との界面、或いはＡｇ膜とＮｉ膜との界面で剥離が発
生して、水晶振動子の電気的性能が得られないという問
題があった。また、パッド電極３５ａ、３５ｂに剥離が
発生することなく、水晶振動素子３とセラミックパッケ
ージ４とを接続できたとしても、接続作業時に、Ａｕバ
ンプの接続部で発生した応力が主面上の主面電極３３に
伝達されることによって、水晶振動子の周波数温度特性
や長期エージング特性等が劣化するという問題があっ
た。本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
であって、Ａｕバンプを用いて圧電振動素子をパッケー
ジに接続する際に発生する蒸着膜の剥離を低減する、信
頼性の高い圧電共振子を提供することを目的とする。
にＮｉを下地にしたＡｕ蒸着膜の上に、更にＮｉを下地
にしたＡｇ膜を蒸着した構造においては、十分に厚いＡ
ｇ膜によってＡｕバンプの形成は容易となるが、Ｎｉ膜
と水晶基板あるいはＡｇ膜との密着性が弱いため、水晶
振動素子３をセラミックパッケージ４へ接続する時、或
いは落下衝撃等の外力が加わった際に、水晶基板とＮｉ
膜との界面、或いはＡｇ膜とＮｉ膜との界面で剥離が発
生して、水晶振動子の電気的性能が得られないという問
題があった。また、パッド電極３５ａ、３５ｂに剥離が
発生することなく、水晶振動素子３とセラミックパッケ
ージ４とを接続できたとしても、接続作業時に、Ａｕバ
ンプの接続部で発生した応力が主面上の主面電極３３に
伝達されることによって、水晶振動子の周波数温度特性
や長期エージング特性等が劣化するという問題があっ
た。本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
であって、Ａｕバンプを用いて圧電振動素子をパッケー
ジに接続する際に発生する蒸着膜の剥離を低減する、信
頼性の高い圧電共振子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明においては、圧電振動素子をパッケ
ージに封入する構造の圧電共振子であって、前記圧電振
動素子の表面に形成されたパッド電極と前記パッケージ
内底面に形成された外部接続電極との電気的・機械的接
続をＡｕバンプを介して行う圧電共振子において、前記
パッド電極が圧電基板表面からＣｒ膜とＡｕ膜とＡｇ膜
とを順番に積層した金属多層膜で形成されることを特徴
とする。
に、請求項１の発明においては、圧電振動素子をパッケ
ージに封入する構造の圧電共振子であって、前記圧電振
動素子の表面に形成されたパッド電極と前記パッケージ
内底面に形成された外部接続電極との電気的・機械的接
続をＡｕバンプを介して行う圧電共振子において、前記
パッド電極が圧電基板表面からＣｒ膜とＡｕ膜とＡｇ膜
とを順番に積層した金属多層膜で形成されることを特徴
とする。
【０００９】請求項３の発明においては、請求項１また
は２記載の圧電共振子において、前記圧電振動素子を構
成する圧電基板として、超薄肉の振動部と、前記振動部
の外周を支持する厚肉の環状囲繞部とを一体的に構成し
た圧電基板を用いたことを特徴とする。更に、請求項４
の発明においては、請求項１乃至３記載の圧電共振子に
おいて、前記パッド電極のＡｇ膜が少なくとも２００ｎ
ｍ以上の膜厚であり、且つパッド電極の全膜厚が４００
ｎｍ未満であることを特徴とする。
は２記載の圧電共振子において、前記圧電振動素子を構
成する圧電基板として、超薄肉の振動部と、前記振動部
の外周を支持する厚肉の環状囲繞部とを一体的に構成し
た圧電基板を用いたことを特徴とする。更に、請求項４
の発明においては、請求項１乃至３記載の圧電共振子に
おいて、前記パッド電極のＡｇ膜が少なくとも２００ｎ
ｍ以上の膜厚であり、且つパッド電極の全膜厚が４００
ｎｍ未満であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係
わるＡＴカット水晶振動素子の二つの主面の実施の一形
態例を示す斜視図である。同図（ａ）に示すように、本
発明の水晶振動素子１の一方の主面（凹面）は、水晶基
板の主面をエッチングによって凹陥せしめて形成した凹
陥部１１、前記凹陥部１１の底面の超薄肉の振動部１１
ａ、前記振動部１１ａの外周を支持する環状囲繞部１
２、主面電極１３、該主面電極１３より延出するリード
電極１４ａ、前記リード電極１４ａ端に形成されたパッ
ド電極１５ａ及び前記パッド電極１５ａに相対する水晶
基板端に形成されたパッド電極１５ｂで構成される。
の形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係
わるＡＴカット水晶振動素子の二つの主面の実施の一形
態例を示す斜視図である。同図（ａ）に示すように、本
発明の水晶振動素子１の一方の主面（凹面）は、水晶基
板の主面をエッチングによって凹陥せしめて形成した凹
陥部１１、前記凹陥部１１の底面の超薄肉の振動部１１
ａ、前記振動部１１ａの外周を支持する環状囲繞部１
２、主面電極１３、該主面電極１３より延出するリード
電極１４ａ、前記リード電極１４ａ端に形成されたパッ
ド電極１５ａ及び前記パッド電極１５ａに相対する水晶
基板端に形成されたパッド電極１５ｂで構成される。
【００１１】また、同図（ｂ）に示されるように、前記
主面（凹面）の裏面（平坦面）上には、裏面電極１６、
前記裏面電極１６から延出するリード電極１４ｂ、前記
リード電極１４ｂ端に形成されたパッド電極１５ｃとで
構成される。そして、前記パッド電極１５ｃと前記パッ
ド電極１５ｂは、水晶基板端の貫通孔１７を介して導通
している。更に、前記パッド電極１５ａ、１５ｂ上に
は、Ａｕバンプ２ａ、２ｂ及びＡｕバンプ２ｃ、２ｄが
形成されている。
主面（凹面）の裏面（平坦面）上には、裏面電極１６、
前記裏面電極１６から延出するリード電極１４ｂ、前記
リード電極１４ｂ端に形成されたパッド電極１５ｃとで
構成される。そして、前記パッド電極１５ｃと前記パッ
ド電極１５ｂは、水晶基板端の貫通孔１７を介して導通
している。更に、前記パッド電極１５ａ、１５ｂ上に
は、Ａｕバンプ２ａ、２ｂ及びＡｕバンプ２ｃ、２ｄが
形成されている。
【００１２】上記の本実施例の水晶振動素子１は、図４
における水晶振動素子３と同様にセラミックパッケージ
に組込まれて、表面実装型水晶振動子を構成するもので
あり、その各構成部位の形状及び機能は、パッド電極１
５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び貫通孔１７を除いて、図３の
水晶振動素子３の同一符号の構成部位と全く同一であ
る。
における水晶振動素子３と同様にセラミックパッケージ
に組込まれて、表面実装型水晶振動子を構成するもので
あり、その各構成部位の形状及び機能は、パッド電極１
５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び貫通孔１７を除いて、図３の
水晶振動素子３の同一符号の構成部位と全く同一であ
る。
【００１３】本実施例の水晶振動素子１の構造が従来例
の構造と異なる点は、水晶基板上に形成される前記パッ
ド電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び貫通孔１７の生成
が、水晶基板の上に下地層としてＣｒ膜を生成し、その
上にＡｕ膜を蒸着し、更に必要な膜厚を得るために前記
のＡｕ膜の上に、Ｎｉ等の下地層を介することなく、直
接Ａｇのスパッタ膜を成膜することにある。このＣｒ膜
は、Ｎｉ膜より粒子が緻密であり、水晶基板に対するア
ンカー効果が向上して水晶基板に対する密着性を強める
ことができる。一般に、Ｎｉ膜あるいはＣｒ膜を下地層
としてＡｕ膜の上層にＡｇの蒸着膜を成膜する場合、ア
ンカー効果は得ることができるが、ＮｉとＡｇ或いはＣ
ｒとＡｇとは合金化しないため密着性が弱いということ
が判明した。本実施例においては、Ａｕ膜上にＡｇを成
膜することによって合金化するので、前記の欠点を補っ
て密着性を強めることができる。更に、Ａｇ膜はスパッ
タにより成膜されると蒸着の場合に比べて粒子が緻密な
膜となり、合金化し易いので、更に剥離は起こり難くな
る。
の構造と異なる点は、水晶基板上に形成される前記パッ
ド電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び貫通孔１７の生成
が、水晶基板の上に下地層としてＣｒ膜を生成し、その
上にＡｕ膜を蒸着し、更に必要な膜厚を得るために前記
のＡｕ膜の上に、Ｎｉ等の下地層を介することなく、直
接Ａｇのスパッタ膜を成膜することにある。このＣｒ膜
は、Ｎｉ膜より粒子が緻密であり、水晶基板に対するア
ンカー効果が向上して水晶基板に対する密着性を強める
ことができる。一般に、Ｎｉ膜あるいはＣｒ膜を下地層
としてＡｕ膜の上層にＡｇの蒸着膜を成膜する場合、ア
ンカー効果は得ることができるが、ＮｉとＡｇ或いはＣ
ｒとＡｇとは合金化しないため密着性が弱いということ
が判明した。本実施例においては、Ａｕ膜上にＡｇを成
膜することによって合金化するので、前記の欠点を補っ
て密着性を強めることができる。更に、Ａｇ膜はスパッ
タにより成膜されると蒸着の場合に比べて粒子が緻密な
膜となり、合金化し易いので、更に剥離は起こり難くな
る。
【００１４】例えば、１５５ＭＨｚの発振周波数の水晶
振動子の場合、Ｎｉ膜の厚みをおよそ７ｎｍ、Ａｕ膜の
厚みをおよそ６０ｎｍ、Ａｇ膜の厚みをおよそ２００ｎ
ｍとし、パッド電極３５ａ、３５ｂとセラミックパッケ
ージの内部パッド電極とをフリップチップ実装によって
図４のように接合した後、その接合部を目視確認したと
ころ、パッド電極３５ａ、３５ｂにクラック・剥離等の
発生は確認されず、正常な動作が確認されている。以上
により、本振動素子１をＡｕバンプを介してセラミック
パッケージに接続するとき、或いは落下衝撃等の外力が
加わった時にパッド電極の剥離の発生を低減でき、且
つ、セラミックパッケージに接続するとき発生した応力
による水晶振動子の周波数温度特性や長期エージング特
性等の劣化を抑えることができる。６２２ＭＨｚの発振
周波数の水晶振動子の場合、Ｎｉ膜の厚みをおよそ７ｎ
ｍ、Ａｕ膜の厚みをおよそ３０ｎｍ、Ａｇ膜の厚みをお
よそ２００ｎｍとしたところ、同様にパッド電極３５
ａ、３５ｂにクラック・剥離等は発生しなかった。
振動子の場合、Ｎｉ膜の厚みをおよそ７ｎｍ、Ａｕ膜の
厚みをおよそ６０ｎｍ、Ａｇ膜の厚みをおよそ２００ｎ
ｍとし、パッド電極３５ａ、３５ｂとセラミックパッケ
ージの内部パッド電極とをフリップチップ実装によって
図４のように接合した後、その接合部を目視確認したと
ころ、パッド電極３５ａ、３５ｂにクラック・剥離等の
発生は確認されず、正常な動作が確認されている。以上
により、本振動素子１をＡｕバンプを介してセラミック
パッケージに接続するとき、或いは落下衝撃等の外力が
加わった時にパッド電極の剥離の発生を低減でき、且
つ、セラミックパッケージに接続するとき発生した応力
による水晶振動子の周波数温度特性や長期エージング特
性等の劣化を抑えることができる。６２２ＭＨｚの発振
周波数の水晶振動子の場合、Ｎｉ膜の厚みをおよそ７ｎ
ｍ、Ａｕ膜の厚みをおよそ３０ｎｍ、Ａｇ膜の厚みをお
よそ２００ｎｍとしたところ、同様にパッド電極３５
ａ、３５ｂにクラック・剥離等は発生しなかった。
【００１５】種々の実験を行ったところ、Ｃｒ膜とＡｇ
膜の厚みにかかわらずＡｇの厚みを２００ｎｍ以上とす
れば、パッド電極の全膜厚が４００ｎｍ未満であっても
十分な強度が得られることを確認した。上述の実施例で
は、本発明を超薄肉の振動部を有するＡＴカット水晶振
動素子に適用したもので説明したが、本発明はこれのみ
に限定されるものではなく、水晶基板の片面上に形成す
る電極が分割電極の２重モードフィルタであっても良い
ことは明白である。また、超薄肉の振動部を有しない水
晶振動素子であっても良い。更に、水晶素材のカットア
ングルがＡＴカット以外の水晶基板あるいは水晶以外の
圧電基板であっても良い。
膜の厚みにかかわらずＡｇの厚みを２００ｎｍ以上とす
れば、パッド電極の全膜厚が４００ｎｍ未満であっても
十分な強度が得られることを確認した。上述の実施例で
は、本発明を超薄肉の振動部を有するＡＴカット水晶振
動素子に適用したもので説明したが、本発明はこれのみ
に限定されるものではなく、水晶基板の片面上に形成す
る電極が分割電極の２重モードフィルタであっても良い
ことは明白である。また、超薄肉の振動部を有しない水
晶振動素子であっても良い。更に、水晶素材のカットア
ングルがＡＴカット以外の水晶基板あるいは水晶以外の
圧電基板であっても良い。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、水晶基
板上に形成する電極膜をＣｒ、Ａｕ、及びＡｇとし、Ａ
ｇ膜はＡｕ膜に直接スパッタによって成膜するように構
成したので、Ａｇ膜上にＡｕバンプを形成するときや、
セラミックパッケージヘの接続時、或いは落下衝撃等の
外力が加わる際にパッド電極の剥離が発生したり、接続
に起因する応力の発生により周波数温度特性や長期エー
ジング特性等が劣化するという課題を解決することがで
きる。従って、小型・高周波の水晶振動子を、Ａｕバン
プを用いて製造する際に、Ａｕバンプの効果を十分に発
揮させることができる。その結果、本発明によれば、小
型で高信頼性の表面実装型圧電共振子を提供する上で著
しい効果を発揮することができる。また、Ａｇ膜を２０
０ｎｍ以上とすれば全膜厚が４００ｎｍ未満でもよいの
で、Ａｇの材料及び成膜時間を大幅に短縮することがで
きる。
板上に形成する電極膜をＣｒ、Ａｕ、及びＡｇとし、Ａ
ｇ膜はＡｕ膜に直接スパッタによって成膜するように構
成したので、Ａｇ膜上にＡｕバンプを形成するときや、
セラミックパッケージヘの接続時、或いは落下衝撃等の
外力が加わる際にパッド電極の剥離が発生したり、接続
に起因する応力の発生により周波数温度特性や長期エー
ジング特性等が劣化するという課題を解決することがで
きる。従って、小型・高周波の水晶振動子を、Ａｕバン
プを用いて製造する際に、Ａｕバンプの効果を十分に発
揮させることができる。その結果、本発明によれば、小
型で高信頼性の表面実装型圧電共振子を提供する上で著
しい効果を発揮することができる。また、Ａｇ膜を２０
０ｎｍ以上とすれば全膜厚が４００ｎｍ未満でもよいの
で、Ａｇの材料及び成膜時間を大幅に短縮することがで
きる。
【図１】本発明に係わるＡＴカット水晶振動素子の二つ
の主面の実施の一形態例を示す斜視図、（ａ）は、凹陥
部を有する主面（凹面）、（ｂ）は、（ａ）の主面の裏
面（平坦面）。
の主面の実施の一形態例を示す斜視図、（ａ）は、凹陥
部を有する主面（凹面）、（ｂ）は、（ａ）の主面の裏
面（平坦面）。
【図２】従来のＡＴカット水晶振動素子の二つの主面の
一例を示す斜視図、（ａ）は、凹陥部を有する主面（凹
面）、（ｂ）は、（ａ）の主面の裏面（平坦面）。
一例を示す斜視図、（ａ）は、凹陥部を有する主面（凹
面）、（ｂ）は、（ａ）の主面の裏面（平坦面）。
【図３】従来の水晶振動素子を用いた表面実装型水晶振
動子の構造の一例を示す断面図。
動子の構造の一例を示す断面図。
１・・水晶振動素子、 ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ・・
Ａｕバンプ、３・・水晶振動素子、 ４・・セラミッ
クパッケージ、 ５・・上蓋、１１・・凹陥部、
１１ａ・・振動部、 １２・・環状囲繞部、１３・
・主面電極、 １４ａ、１４ｂ・・リード電極、１
５ａ、１５ｂ、１５ｃ・・パッド電極、 １６
・・裏面電極、３３・・主面電極、 ３４ａ、３４
ｂ・・リード電極、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・パッド
電極、 ３６・・裏面電極、３７・・貫通孔、
４１・・シームリング、４２ａ、４２ｂ・・内
部パッド電極、４３ａ、４３ｂ・・外部パッド電極
Ａｕバンプ、３・・水晶振動素子、 ４・・セラミッ
クパッケージ、 ５・・上蓋、１１・・凹陥部、
１１ａ・・振動部、 １２・・環状囲繞部、１３・
・主面電極、 １４ａ、１４ｂ・・リード電極、１
５ａ、１５ｂ、１５ｃ・・パッド電極、 １６
・・裏面電極、３３・・主面電極、 ３４ａ、３４
ｂ・・リード電極、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・パッド
電極、 ３６・・裏面電極、３７・・貫通孔、
４１・・シームリング、４２ａ、４２ｂ・・内
部パッド電極、４３ａ、４３ｂ・・外部パッド電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/92 ６０３Ａ
Claims (4)
- 【請求項１】圧電振動素子をパッケージに封入する構造
の圧電共振子であって、前記圧電振動素子の表面に形成
されたパッド電極と前記パッケージ内底面に形成された
外部接続電極との電気的・機械的接続をＡｕバンプを介
して行う圧電共振子において、前記パッド電極が圧電基
板表面からＣｒ膜とＡｕ膜とＡｇ膜とを順番に積層した
金属多層膜で形成されることを特徴とする圧電共振子。 - 【請求項２】前記パッド電極のＡｇ膜がスパッタにより
Ａｕ膜上に成膜されることを特徴とする請求項１記載の
圧電共振子。 - 【請求項３】前記圧電振動素子を構成する圧電基板とし
て、超薄肉の振動部と、前記振動部の外周を支持する厚
肉の環状囲繞部とを一体的に構成した圧電基板を用いた
ことを特徴とする請求項１または２記載の圧電共振子。 - 【請求項４】前記パッド電極のＡｇ膜が少なくとも２０
０ｎｍ以上の膜厚であり、且つパッド電極の全膜厚が４
００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１乃至３記
載の圧電共振子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001148333A JP2002344278A (ja) | 2001-05-17 | 2001-05-17 | 圧電共振子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001148333A JP2002344278A (ja) | 2001-05-17 | 2001-05-17 | 圧電共振子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002344278A true JP2002344278A (ja) | 2002-11-29 |
Family
ID=18993667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001148333A Pending JP2002344278A (ja) | 2001-05-17 | 2001-05-17 | 圧電共振子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002344278A (ja) |
-
2001
- 2001-05-17 JP JP2001148333A patent/JP2002344278A/ja active Pending
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