(57)【要約】【課題】              本発明の目的は、圧電素板をバンプを介し導電性パッドの上に直接載置して気密封止する小型の圧電振動子、及びその製造方法を提供することである。【解決手段】              上記目的を達成する為本発明は、圧電素板が容器内部の絶縁基板上の導電性パッド上にバンプを介して支持され気密封止される圧電振動子の製造方法において、圧電素板へ電極材料を蒸着する工程と、圧電素板を加熱処理する工程と、圧電素板電極に拡散され、圧電素板の電極表面に析出された下地電極材料を選択的にドライエッチングで除去する工程と、圧電振動子容器へバンプを介して下地電極材料を除去した箇所で圧電素板を搭載する工程と、圧電振動子を周波数調整する工程とで成ることを特徴とし、又、圧電素板電極表面に析出した下地電極材料析出層がドライエッチングで選択的に除去された箇所で電極材料とバンプが直接溶融接合されたことを特徴として目的を達成する。【選択図】  図１
2005318334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素板が圧電振動子容器内部の絶縁基板上の導電性パッド上にバンプを介して支持されて気密封止される構成の圧電振動子の製造方法において、
該圧電素板へ電極材料を蒸着する工程と、
該圧電素板を加熱処理する工程と、
該圧電素板の電極に拡散され、該圧電素板の該電極表面に析出された下地電極材料を選択的にドライエッチングにより除去する工程と、
該圧電振動子容器へ該バンプを介して、該下地電極材料を除去した箇所で該圧電素板を搭載する工程と、
該圧電振動子を周波数調整する工程とにより成ることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項２】
圧電素板が圧電振動子容器内部の絶縁基板上の導電性パッド上にバンプを介して支持されて気密封止される構成の圧電振動子において、
該圧電素板の電極の表面に析出した下地電極材料の析出層がドライエッチングにより選択的に除去された箇所で該電極の材料と該バンプが直接溶融接合されたことを特徴とする圧電振動子。
【請求項３】
該電極と溶融接合される該バンプが同じ材料から成ることを特徴とする請求項２に記載の圧電振動子。
【請求項４】
下地電極材料のドライエッチングがイオンビームエッチングかレーザービームエッチングかプラズマエッチングにより成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電素板をバンプを介して導電性パッドの上に直接載置して気密封止する小型の圧電振動子と、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧電振動子の種類には二本の金属サポートと呼ばれる金属片で圧電振動子内部の圧電素板の両端を支持する支持構造を持つものから、圧電素板を圧電振動子内部において圧電素板長手方向の片方の圧電素板端を保持した片持ち支持の状態でその支持構造が構成され気密封止されたものと、機械的な落下衝撃にも対応し得るように、圧電素板の長手方向の両端を保持して気密封止するものへと変化しており、この二つに大別されてきているのが実際である。また、圧電素板の圧電振動子内部における保持構造についても、収容容器の外形サイズが小さくなるに従って、圧電振動子内部の基板に直接圧電素板を搭載する支持構造と成っている傾向があり、先述の基板への圧電素板の直接の搭載においては、導電性接着剤、半田、或いは半導体集積部品と同様なリップチップ工法などの接着部材も導入されつつある。
【０００３】
一方、最近の傾向では通信分野の伝送系装置等を中核として、その高機能化、高精度化、小型化や軽量化に伴い、その搭載部品についても非常に急激な市場からの小型化や低背化、更に加えて軽量化や低価格化などの要求があるのが現状であり、圧電振動子といった部品の基板への実装も先述の従来のリード形状のものからDIP(Dual In-line Package)、ZIP(Zig-zag In-line Package) 、QFP(Quad Flat Package)のような半導体部品パッケージの端子形状を持ったものや、更には搭載する部品の基板側の面にメタライズ処理を施した電極を持った表面実装形状をしたものへと急速に展開している。
【０００４】
圧電振動子内部の基板への圧電素板の搭載方法の一例を挙げれば、セラミックス等の絶縁材で形成され、表面実装にも対応した形状の容器に設けられた凹部底面の容器の長さ方向一方端に二つの導電性パッドが形成され、これらの導電性パッド上任意の位置に金などから成る金属バンプ（以下バンプという）を形成し、その上に圧電素板の主面表裏面に励振電極と外部接続電極が形成された圧電素板を載置してコレット等の保持具で保持しながら、先の圧電振動子容器の凹部底面方向に加重を掛けながら保持具を容器の長辺方向に超音波振動させ、圧電素板の外部接続電極とバンプとを摩擦熱によって溶融接合するといった方法がある。その後に先の圧電素板から保持具を離して圧電振動子容器の凹部開口部を覆うように金属製の蓋を被せて容器内凹部を気密封止することにより圧電振動子を形成することが出来る。
【０００５】
圧電振動子の長期的な特性の安定性を得るために、圧電振動子の内部に搭載される圧電素板には加熱処理が加えられ、この加熱処理によって圧電素板の下地電極の材料として用いられるクロム（Cr）、ニッケル（Ni）などの電極下地材料を金（Au）などの電極下地材料上層の電極材料に拡散させることが一般的に行われている。
【特許文献１】特開２０００−１５１３４５号公報              特開２００３−２２４４４２号公報
【０００６】
なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、先述の加熱処理により電極下地材料を金（Au）などの電極下地材料上層の電極材料に拡散させることにより、図３に示されるように電極下地材料上層の電極材料の表面にクロム（Cr）やニッケル（Ni）などの電極下地材料が析出した析出層が形成され、その結果金（Au）などから成るバンプと圧電素板の電極面との溶融接合界面に析出した電気的抵抗率の大きい先述の（Cr）やニッケル（Ni）などの電極下地材料の析出層形成により、圧電振動子の長期的な特性の安定性が損なわれるおそれがあるといった問題があった。
【０００８】
また、同時に先述の圧電素板の電極面との溶融接合界面に析出した電気的抵抗率の大きいクロム（Cr）やニッケル（Ni）などの電極下地材料の析出層形成により、金（Au）などから成るバンプと、圧電素板の電極との安定した溶融接合強度が得られないおそれがあるといった問題があった。
【０００９】
本発明は、以上のような技術的背景のもとでなされたものであり、従がってその目的は、圧電素板をバンプを介して導電性パッドの上に直接載置して気密封止する小型の圧電振動子、及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は、圧電素板が圧電振動子容器内部の絶縁基板上の導電性パッド上にバンプを介して支持されて気密封止される構成の圧電振動子の製造方法において、圧電素板へ電極材料を蒸着する工程と、圧電素板を加熱処理する工程と、圧電素板の電極に拡散され、圧電素板の電極表面に析出された下地電極材料を選択的にドライエッチングにより除去する工程と、圧電振動子容器へバンプを介して下地電極材料を除去した箇所で圧電素板を搭載する工程と、圧電振動子を周波数調整する工程とにより成ることを特徴とする。
【００１１】
また、圧電素板が圧電振動子容器内部の絶縁基板上の導電性パッド上にバンプを介して支持されて気密封止される構成の圧電振動子において、圧電素板の電極の表面に析出した下地電極材料の析出層がドライエッチングにより選択的に除去された箇所で、電極の材料とバンプが直接溶融接合されたことを特徴とする。
【００１２】
また、電極と溶融接合されるバンプが同じ材料から成ることを特徴とする。
【００１３】
また、下地電極材料のドライエッチングがイオンビームエッチングかレーザービームエッチングかプラズマエッチングにより成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の圧電振動子の製造方法によれば、圧電素板の電極表面に析出された下地電極材料を選択的にドライエッチングにより除去することにより、圧電素板の電極とバンプとの著しく安定した溶融接合強度を得ることが出来る。
【００１５】
また、本発明の圧電振動子の製造方法によれば、圧電素板の電極表面に析出された下地電極材料を、圧電素板の電極とバンプとの溶融接合部分に限り選択的にドライエッチングで除去し、溶融接合部分以外は電極表面に形成された下地電極の析出層を保持するために、圧電振動子の長期的な特性の安定性を得ることが出来る。
【００１６】
また、本発明の圧電振動子によれば、電極とバンプが同じ材料から成るために溶融接合部に界面層をもたず、長期間に渡り最も特性的に安定した溶融接合と、その溶融接合強度を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の一形態について説明する。
なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明の圧電振動子の製造方法を示したフローチャートである。即ち、本発明の圧電振動子の製造方法は、まず圧電素板１へ電極材料を蒸着する工程（S101）と、次に圧電素板１を加熱処理する工程（S102）と、圧電素板１の電極８に拡散され、圧電素板１の電極表面に析出された下地電極材料を溶融接合するバンプ５との溶融接合部分の下地電極材料の析出層１１だけを選択的にドライエッチングにより除去する工程（S103）と、続いて圧電振動子容器へバンプ５を介し、バンプ５と圧電素板１とを先の下地電極材料を除去した箇所で溶融接合して、圧電素板１を搭載する工程（S104）と、最後に圧電振動子を周波数調整する工程（S105）とにより成るものである。
【実施例２】
【００１９】
図２は本発明の圧電振動子の製造方法により、ドライエッチングでバンプが溶融接合する部分の下地電極材料の析出層１１を選択的に除去した加熱処理後の圧電素板１と、導電性パッド４上のバンプ５とを溶融接合する様子を示した概略の側面方向からみた模式図である。図２点線円内の、バンプ５と溶融接合する下地電極材料の析出層１１の部分だけをイオンビームやレーザービームの照射によりドライエッチングして除去した後、バンプ５上に先の下地電極材料の析出層１１を除去して圧電素板１の電極材料が露出した箇所をあてて溶融接合し、圧電素板１をバンプ５を介して搭載する。ここで、バンプの材料と圧電素板１の電極材料が同一の場合において、最もその溶融接合強度は高くなるが、バンプ５の材料と圧電素板１の電極材料は異なっていても構わず、この場合においても本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
【００２０】
図３は水晶から成る圧電素板１の表面に下地電極１２を付け、更にその上に電極８を付けた後に圧電素板１に加熱処理を加えると、電極８に下地電極材料が拡散して、その電極表面に下地電極材料の析出層１１が形成される様子を示す概略の側面方向からみた模式図である。ここでは下地電極材料としてクロム（Cr）とニッケル（Ni）の二例について示している。圧電素板１に加熱処理を加えることによりその特性の長期的な安定性を得る方法は、兼ねてから行われたものであったが、バンプ５を使用しそれを介して圧電素板１を搭載する場合、圧電素板１の加熱処理による下地電極材料の電極表面への析出層１１の形成は、析出層１１が大きな抵抗率を有する為に、圧電振動子の長期的な特性の安定性が損なわれるおそれがあり、また、圧電素板１の電極８との安定した溶融接合強度が得られないおそれがあるといった問題があった。
【００２１】
図４は本発明の、圧電素板１のバンプ５との溶融接合部分の選択的な析出層１１のドライエッチングを行うひとつの様子を示す斜め上方からみた概略の模式図である。ドライエッチングにより圧電素板１の水晶といった材料の特性には全く影響を与えること無く、下地電極材料の析出層１１のバンプ５と溶融接合する部分だけを選択的に除去することが出来る。
【００２２】
図５は従来の加熱処理後の圧電素板１と、導電性パッド４上のバンプ５とを溶融接合する様子を示した概略の側面方向からみた模式図である。電極８の上に析出した下地電極材料の析出層１１を挟むかたちでバンプ５と圧電素板１が溶融接合するために、結果的に圧電振動子の長期的な特性の安定性が損なわれるおそれがあり、また、圧電素板１の電極８とバンプ５との安定した溶融接合強度が得られないおそれがあるといった問題があった。なお、下地電極１２を持たず単層の電極構造を持つ圧電振動子も考えられ、水晶を材料とした圧電素板１の場合、電極材料として好ましく、また水晶素板から容易に剥離することのない剥離強度を持つ電極材料より成る電極膜を単層で使用することは、電極膜の高い機械的強度や長期的信頼性が得られるという利点がある。しかしながら、現在、主に電極材料として用いられている金（Au）や銀（Ag）などでは、それ自体の単層膜では水晶との十分な密着性が得られない為にニッケル（Ni）やクロム（Cr）の下地層が必要である。このような現状を鑑みて本発明の圧電振動子、及びその製造方法が考えられた。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の圧電振動子の製造方法を示したフローチャートである。
【図２】本発明の圧電振動子の製造方法により、ドライエッチングでバンプが溶融接合する部分の下地電極材料の析出層を選択的に除去した加熱処理後の圧電素板と、導電性パッド上のバンプとを溶融接合する様子を示した概略の側面方向からみた模式図である。
【図３】水晶から成る圧電素板の表面に下地電極を付け、更にその上に電極を付けた後に圧電素板に加熱処理を加えると、電極に下地電極材料が拡散して、その電極表面に下地電極材料の析出層が形成される様子を示す概略の側面方向からみた模式図である。下地電極材料としてクロム（Cr）とニッケル（Ni）が使用された二例について示している。
【図４】本発明の、圧電素板のバンプとの溶融接合部分の選択的な析出層のビーム照射によるドライエッチングを行うひとつの様子を示す斜め上方からみた概略の模式図である。
【図５】従来の加熱処理後の圧電素板と、導電性パッド上のバンプとを溶融接合する様子を示した概略の側面方向からみた模式図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  圧電素板
３  絶縁基板
４  導電性パッド
５  バンプ
８  電極
１１  析出層
１２  下地電極
【図１】
2005318334.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005318334.tif 000005
【図４】
2005318334.tif 000006
【図５】
2005318334.tif 000007