JP2002344278A - Piezoelectric resonator - Google Patents
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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。
[PROBLEMS] To provide a Ni film, an Au film, a Ni film, and an A film on a surface of a crystal unit.
A pad electrode formed by vapor deposition in the order of the g film and an external connection electrode formed on the bottom surface inside the package of the vibrator are denoted by A.
When connected through a u-bump, a quartz substrate and a Ni film, Ag
Peeling occurs at the interface between the film and the Ni film. A pad electrode is formed by depositing a Cr film and an Au film on a quartz substrate, and further forming an Ag sputtered film thereon.
Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric resonator, and more particularly to a surface mount type piezoelectric resonator using an Au bump as a means for connecting a piezoelectric vibrating element in a package.
【0002】[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。2. Description of the Related Art In recent years, various types of transmission communication equipment or OA
2. Description of the Related Art Along with high-speed processing and high performance of equipment, a piezoelectric resonator as a frequency control device is required to have a higher frequency, a smaller size, and higher reliability. FIG. 2 is a perspective view showing one example of two main surfaces of a conventional AT-cut quartz crystal vibrating element having an ultra-thin portion for high frequency. This crystal vibrating element
This is a vibrator utilizing the fundamental shear vibration wave of the AT-cut quartz crystal. Since the resonance frequency is inversely proportional to the plate thickness, in order to increase the frequency while maintaining the mechanical strength, the following quartz crystal is used. The vibrating part of the substrate is ultra-thin. That is, as shown in FIG. 2A, one main surface of the quartz substrate constituting the quartz vibrating element 3 is recessed by etching, and the bottom surface of the recess 11 is formed as an ultra-thin vibrating portion 11a. A thick annular surrounding portion 12 that supports the outer periphery of the vibrating portion 11a over the entire periphery is integrated. Furthermore,
On the one main surface (concave surface), Au with Ni as a base is used.
A main surface electrode 33, a lead electrode 34a extending from the main surface electrode 33, and a pad electrode 35a are formed by mask vapor deposition or photolithography. It is formed on the edge of the substrate.
【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。Next, as shown in FIG. 1B, on the other main surface, that is, on the back surface (flat surface) of the main surface (concave surface), Au is formed by vapor deposition of Ni as a base. Back electrode 36 and a lead electrode 34 extending from the back electrode 36
b and the pad electrode 35c are formed. The pad electrode 35c and the pad electrode 35b are electrically connected via the through hole 37 at the end of the quartz substrate. Further, the pad electrodes 35a, 35b, 35c and the through-holes 37 are further increased in thickness by depositing Ag with Ni as a base on the Au film to increase the thickness of Au bumps 2a, 2b, 2c, 2d to be described later. This facilitates or improves the conductivity of the through hole 37. Au for connecting the signal of the vibrating element 3 to the outside is provided on each of the pad electrodes 35a and 35b.
The bumps 2a and 2b and the Au bumps 2c and 2d are formed. Here, the Au bumps 2a to 2d are bonded to the Ag film of the pad electrode by applying a wire bonding technique and by a diffusion phenomenon of Au by heating, pressurizing and applying ultrasonic waves.
【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。FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a surface-mount type crystal unit using the crystal unit 3. As shown in the figure, the present surface mount type crystal resonator has a structure in which the crystal resonator element 3 of FIG. 2 is housed in a ceramic package 4, and an opening thereof is hermetically sealed with a metal upper lid 5. . The ceramic package 4 is provided with a seam ring 41 fixed in an annular shape at the upper end of the opening of the ceramic package for seam welding the upper lid 5. Further, internal pad electrodes 42a, 42b formed by Au metallization are formed on the bottom surface inside the ceramic package 4.
Also, external pad electrodes 43a and 43b corresponding to the internal pad electrodes 42a and 42b are provided on the outer bottom surface of the ceramic package 4, and the corresponding internal and
An external pad electrode is connected (not shown).
【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。[0005] The operation of housing the crystal vibrating element 3 in the package 4 and connecting them is performed by Au bumps 2a to 2d previously formed on the pad electrodes 35a and 35b of the crystal vibrating element 3 and the ceramic package. No. 4, the internal pad electrodes 42a and 42b are opposed to each other, and heating, pressurization and ultrasonic waves are applied by using a flip chip mounting technique, and the pad electrodes 35 are utilized by utilizing the diffusion phenomenon of the Au bumps 2a to 2d.
a, 35b and the internal pad electrodes 42a, 42b. Here, the reason for using the Au bumps for the connection is that the conductivity is improved, local bonding is possible, and the connection of the quartz vibrating element 3 is improved as compared with the case of using a conductive adhesive. It is a means that can reduce the occurrence of stress due to the occurrence and that there is no outgas, etc., and are means for contributing to higher frequency, smaller size, and higher reliability of the device.
【0006】[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。The deposited film thickness of the main surface electrode 33 on one main surface (concave surface) of the crystal vibrating element 3 determines the characteristics of the crystal vibrator, and depends on the characteristics. The main surface electrode 33 is formed of a deposited film of Au with Ni as a base. For example, in the case of a quartz oscillator having an oscillation frequency of 155 MHz, the thickness of the Ni film is about 7 nm, the thickness of the Au film is about 60 nm, and
In the case of a quartz oscillator having an oscillation frequency of 622 MHz, the thickness of the Ni film is about 7 nm, and the thickness of the Au film is about 30 nm.
It is. Therefore, when the lead electrode 34 a and the pad electrodes 35 a and 35 b are formed simultaneously and integrally with the main surface electrode 33, these electrodes have the same N as the main surface electrode 11.
It will be formed with a deposited film thickness of Au with i as a base. On the other hand, in the process of manufacturing the crystal resonator, as described above, the pad electrodes 35a and 35b are connected when the Au bumps are formed on the respective pad electrodes and when the crystal resonator element 3 and the ceramic package 4 are connected. Loads due to heating, pressurization and application of ultrasonic waves are applied twice, which causes cracks and peeling of the film layer. As described above, the pad electrodes 35a and 35b are formed in such a manner that the pad electrodes 35a and 35b are formed so as not to cause peeling when forming the Au bumps and to obtain a film thickness sufficient to withstand the load caused by heating, pressing and application of ultrasonic waves. Generally, the thickness is increased to 400 nm or more. On the surface of the Au film formed at the same time as the main surface electrode 11, an Ag vapor deposition film based on Ni is further formed to increase the thickness. For example, 155MH
In the case of a crystal oscillator having an oscillation frequency of z or 622 MHz, the thickness of the Ni film is generally about 7 nm, and the thickness of the Ag film is generally about 370 nm.
【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。However, as described above, in a structure in which an Ag film based on Ni is further evaporated on an Au evaporated film based on Ni on a quartz substrate, a sufficiently thick A
The formation of the Au bumps is facilitated by the g film, but since the adhesion between the Ni film and the quartz substrate or the Ag film is weak, an external force such as a drop impact is applied when the quartz vibrating element 3 is connected to the ceramic package 4. The quartz substrate and Ni
Separation occurs at the interface with the film or at the interface between the Ag film and the Ni film, resulting in a problem that the electrical performance of the crystal unit cannot be obtained. Further, even if the quartz vibrating element 3 and the ceramic package 4 can be connected without the separation of the pad electrodes 35a and 35b, the stress generated at the connection portion of the Au bump during the connection work is mainly on the main surface. There is a problem that the frequency temperature characteristics and the long-term aging characteristics of the crystal unit are deteriorated by being transmitted to the surface electrode 33. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has a high reliability of a piezoelectric resonator that reduces peeling of a vapor-deposited film that occurs when a piezoelectric vibration element is connected to a package using an Au bump. The purpose is to provide.
【0008】[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。According to one aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric resonator having a structure in which a piezoelectric vibrating element is sealed in a package, wherein the piezoelectric vibrating element is formed on a surface of the piezoelectric vibrating element. In a piezoelectric resonator in which electrical and mechanical connection between the pad electrode formed and an external connection electrode formed on the bottom surface of the package via an Au bump, the pad electrode has a Cr film and an Au film formed from the surface of the piezoelectric substrate. It is characterized by being formed of a metal multilayer film in which an Ag film and an Ag film are sequentially laminated.
【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。According to a third aspect of the present invention, in the piezoelectric resonator according to the first or second aspect, an ultra-thin vibrating portion and an outer periphery of the vibrating portion are supported as a piezoelectric substrate constituting the piezoelectric vibrating element. It is characterized by using a piezoelectric substrate integrally formed with a thick annular surrounding portion. Claim 4
In the piezoelectric resonator according to any one of claims 1 to 3, the Ag film of the pad electrode has a thickness of at least 200 nm.
m or more, and the total thickness of the pad electrode is 400
less than nm.
【0010】[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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of two main surfaces of an AT-cut quartz crystal resonator according to the present invention. As shown in FIG. 1A, one main surface (concave surface) of the quartz-crystal vibrating element 1 of the present invention includes a concave portion 11 formed by etching the main surface of a quartz substrate by etching, and a bottom surface of the concave portion 11. Ultra-thin vibrating part 11
a, an annular surrounding portion 1 for supporting the outer periphery of the vibrating portion 11a
2. The main surface electrode 13, a lead electrode 14a extending from the main surface electrode 13, a pad electrode 15a formed at the end of the lead electrode 14a, and a pad electrode 15b formed at the end of the quartz substrate facing the pad electrode 15a. It is composed of
【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。As shown in FIG. 1B, a back electrode 16 is provided on the back surface (flat surface) of the main surface (concave surface).
It comprises a lead electrode 14b extending from the back electrode 16 and a pad electrode 15c formed at an end of the lead electrode 14b. The pad electrode 15c and the pad electrode 15b are electrically connected via the through hole 17 at the end of the quartz substrate. Further, Au bumps 2a, 2b and Au bumps 2c, 2d are formed on the pad electrodes 15a, 15b.
【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。The quartz vibrating element 1 according to the present embodiment is shown in FIG.
Are assembled in a ceramic package in the same manner as the crystal resonator element 3 in the above, to constitute a surface-mount type crystal resonator.
Except for 5a, 15b, 15c and through-hole 17, the components are exactly the same as those of the crystal resonator element 3 of FIG.
【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。The structure of the crystal resonator element 1 of this embodiment is different from that of the conventional example in that the pad electrodes 15a, 15b, 15c and the through holes 17 formed on the quartz substrate are formed on the quartz substrate. Then, a Cr film is formed as an underlayer, and an Au film is deposited thereon. Then, in order to obtain a required film thickness, Ag is directly sputtered on the Au film without passing through an underlayer of Ni or the like. It is to form a film. The particles of the Cr film are denser than the particles of the Ni film, and the anchor effect on the quartz substrate is improved, and the adhesion to the quartz substrate can be enhanced. In general, when an Ag vapor deposition film is formed on an Au film using a Ni film or a Cr film as an underlayer, an anchor effect can be obtained.
It was found that r and Ag were not alloyed, so that the adhesion was weak. In this embodiment, since the alloy is formed by forming Ag on the Au film, the above-described disadvantage can be compensated and the adhesion can be enhanced. Further, when the Ag film is formed by sputtering, the particles become denser than in the case of vapor deposition, and the Ag film is easily alloyed.
【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。For example, in the case of a quartz oscillator having an oscillation frequency of 155 MHz, the thickness of the Ni film is about 7 nm, the thickness of the Au film is about 60 nm, and the thickness of the Ag film is about 200 n.
After bonding the pad electrodes 35a and 35b and the internal pad electrodes of the ceramic package by flip chip mounting as shown in FIG. 4 and visually confirming the bonding portion, the pad electrodes 35a and 35b were found to have cracks and peeling. No occurrence has been confirmed and normal operation has been confirmed. As described above, when the present vibration element 1 is connected to a ceramic package via an Au bump, or when external force such as a drop impact is applied, the occurrence of peeling of the pad electrode can be reduced, and the vibration occurs when the vibration element 1 is connected to the ceramic package. Deterioration of the frequency temperature characteristics and long-term aging characteristics of the crystal unit due to stress can be suppressed. In the case of a quartz oscillator having an oscillation frequency of 622 MHz, the thickness of the Ni film is set to about 7 n.
m, the thickness of the Au film was about 30 nm, and the thickness of the Ag film was about 200 nm.
No cracks, peeling, etc. occurred in a and 35b.
【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。When various experiments were conducted, it was found that the Cr film and the Ag film
It was confirmed that sufficient strength could be obtained even if the total thickness of the pad electrode was less than 400 nm when the thickness of Ag was 200 nm or more regardless of the thickness of the film. In the above-described embodiment, the present invention has been described as applied to an AT-cut quartz-crystal vibrating element having an ultra-thin vibrating portion. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to one side of a quartz substrate. Obviously, the electrode to be formed may be a split-mode dual-mode filter. Further, a quartz vibrating element having no ultra-thin vibrating portion may be used. Further, the cut angle of the quartz material may be a quartz substrate other than the AT cut or a piezoelectric substrate other than the quartz.
【0016】[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。As described above, according to the present invention, the electrode film formed on the quartz substrate is made of Cr, Au and Ag,
Since the g film is configured to be formed directly on the Au film by sputtering, when forming an Au bump on the Ag film,
It solves the problem that the pad electrode peels off when connected to a ceramic package or when an external force such as a drop impact is applied, and the frequency temperature characteristics and long-term aging characteristics are deteriorated due to the generation of stress due to the connection. be able to. Therefore, when manufacturing a small and high-frequency crystal resonator using Au bumps, the effects of Au bumps can be sufficiently exhibited. As a result, according to the present invention, a remarkable effect can be exhibited in providing a small and highly reliable surface mount type piezoelectric resonator. Further, the Ag film is
If the thickness is 0 nm or more, the total film thickness may be less than 400 nm, so that the Ag material and the film formation time can be significantly reduced.
【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)。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of two main surfaces of an AT-cut quartz-crystal vibrating element according to the present invention, FIG. 1 (a) is a main surface (concave surface) having a concave portion, and FIG. The back surface (flat surface) of the main surface of a).
【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)。FIGS. 2A and 2B are perspective views showing an example of two main surfaces of a conventional AT-cut quartz-crystal vibrating element. FIG. 2A is a main surface (concave surface) having a concave portion, and FIG. Back side (flat side).
【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。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a surface-mount type crystal unit using a conventional crystal unit.
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1 ··· quartz oscillator, 2a, 2b, 2c, 2d ···
Au bump, 3 ・ ・ Crystal vibrating element, 4 ・ ・ Ceramic package, 5 ・ ・ ・ Top cover, 11 ・ ・ Recess
11a: vibrating part, 12: annular surrounding part, 13:
.Principal surface electrodes, 14a, 14b .. Lead electrodes, 1
5a, 15b, 15c pad electrode, 16
..Back surface electrode, 33..Main surface electrode, 34a, 34
b lead electrode, 35a, 35b, 35c pad electrode, 36 back electrode, 37 through hole,
41 seam ring, 42a, 42b internal pad electrode, 43a, 43b external pad electrode
───────────────────────────────────────────────────── 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/92 603A
Claims (4)
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。A piezoelectric resonator having a structure in which a piezoelectric vibrating element is sealed in a package, wherein an electric connection between a pad electrode formed on a surface of the piezoelectric vibrating element and an external connection electrode formed on a bottom surface of the package is provided. In a piezoelectric resonator that performs mechanical connection via Au bumps, the pad electrode is formed of a metal multilayer film in which a Cr film, an Au film, and an Ag film are sequentially stacked from the surface of the piezoelectric substrate. Piezoelectric resonator.
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。2. The piezoelectric resonator according to claim 1, wherein the Ag film of the pad electrode is formed on the Au film by sputtering.
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。3. A piezoelectric substrate in which an ultra-thin vibrating portion and a thick annular surrounding portion supporting an outer periphery of the vibrating portion are integrally formed as a piezoelectric substrate constituting the piezoelectric vibrating element. The piezoelectric resonator according to claim 1, wherein:
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。4. The pad electrode has an Ag film of at least 20.
0 nm or more, and the total thickness of the pad electrode is 4
The piezoelectric resonator according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness is less than 00 nm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001148333A JP2002344278A (en) | 2001-05-17 | 2001-05-17 | Piezoelectric resonator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001148333A JP2002344278A (en) | 2001-05-17 | 2001-05-17 | Piezoelectric resonator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2002344278A true JP2002344278A (en) | 2002-11-29 |
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ID=18993667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2001148333A Pending JP2002344278A (en) | 2001-05-17 | 2001-05-17 | Piezoelectric resonator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002344278A (en) |
-
2001
- 2001-05-17 JP JP2001148333A patent/JP2002344278A/en active Pending
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