(57)【要約】【課題】  フェースダウンボンディングにより圧電共振器が実装された電子部品において必要なダイシェア強度を確保する。【解決手段】  素子基板１１に形成されて圧電膜１５の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電共振器１０と、圧電共振器１０がＮ個のバンプ１８を介してフェースダウンボンディングにより実装された実装基板１９とを有する電子部品２２において、圧電共振器１０が実装基板１９に実装された状態におけるバンプ１８の最大直径をＤ（μｍ）としたとき、ダイシェア強度をＮＤ／６（ｇ）以上、望ましくはＮＤ／３．６（ｇ）以上とする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子基板上に形成されて圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電共振器と、
前記圧電共振器がＮ個の電気接合突起部を介してフェースダウンボンディングにより実装された実装基板とを有し、
前記圧電共振器が前記実装基板に実装された状態における前記電気接合突起部の最大直径をＤ（μｍ）としたとき、ダイシェア強度がＮＤ／６（ｇ）以上であることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
素子基板上に形成されて圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電共振器と、
前記圧電共振器がＮ個の電気接合突起部を介してフェースダウンボンディングにより実装された実装基板とを有し、
前記圧電共振器が前記実装基板に実装された状態における前記電気接合突起部の最大直径をＤ（μｍ）としたとき、ダイシェア強度がＮＤ／３．６（ｇ）以上であることを特徴とする電子部品。
【請求項３】
前記電気接合突起部は金で形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の電子部品。
【請求項４】
前記圧電共振器は、ＳＭＲ型の圧電共振器であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電子部品。
【請求項５】
前記圧電共振器は、前記素子基板と前記圧電膜との間に音響多層膜を有することを特徴とする請求項４記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品に関し、特に圧電膜内を伝搬するバルク波を利用した圧電共振器が用いられた電子部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば携帯型の無線通信機において送信信号と受信信号とを分配するデュプレクサには、小型化に有利な圧電共振器が用いられている。
【０００３】
従来における圧電共振器を用いたデュプレクサでは、送信側フィルタと受信側フィルタとをそれぞれワンパッケージ化し、これを電気回路基板用のパッケージに収めてデュプレクサとしているため、小型化の利点が十分に生かし切れずにサイズが大きくなる。
【０００４】
ここで、小型化を図るために、ワイヤボンディングに替えてバンプ（電気接合突起部）を用いたフリップチップによるフェースダウンボンディングで圧電共振器を実装することが考えられる。フリップチップでは、チップ面積内でパッケージとの電気的接続が可能なために二次元スペースが効率化できるとともに、ループを描くためにある程度の高さが必要とされるワイヤを用いないために低背化も可能になるからである。
【０００５】
圧電共振器をフリップチップで実装基板に実装する技術は、たとえば特開２００２−２３２２５３号公報や特開平１０−２７０９７９号公報に、また、２個の圧電共振器をフリップチップで実装基板に実装してデュプレクサを形成する技術は、たとえば特開平１１−８８１１１号公報や特開２００３−１７９５１８号公報に、それぞれ開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２３２２５３号公報
【特許文献２】特開平１０−２７０９７９号公報
【特許文献３】特開平１１−８８１１１号公報
【特許文献４】特開２００３−１７９５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した特許文献においては、何れもシェア強度、特にダイシェア強度に関しては言及されていない。
【０００７】
ダイシェア強度は、実装基板に電気接合突起部を介してボンディングされたＩＣチップ（ここでは、圧電共振器）をシェアツールで横から水平方向に押し、チップと実装基板との接合部分またはチップが破断されたときの荷重値をいい、このダイシェア強度がある程度以上でなければ、衝撃に対する信頼性が低下することになる。
【０００８】
そして、ダイシェア強度と密接に関係しているバンプの数や径は圧電共振器により区々であることから、信頼性を確保するにはどの程度のダイシェア強度があればよいかを規定するのは困難であった。
【０００９】
そこで、本発明は、フェースダウンボンディングにより圧電共振器が実装された電子部品において必要なダイシェア強度を確保することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る電子部品は、素子基板上に形成されて圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電共振器と、前記圧電共振器がＮ個の電気接合突起部を介してフェースダウンボンディングにより実装された実装基板とを有し、前記圧電共振器が前記実装基板に実装された状態における前記電気接合突起部の最大直径をＤ（μｍ）としたとき、ダイシェア強度がＮＤ／６（ｇ）以上であることを特徴とする。
【００１１】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る電子部品は、素子基板上に形成されて圧電膜の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号を得る圧電共振器と、前記圧電共振器がＮ個の電気接合突起部を介してフェースダウンボンディングにより実装された実装基板とを有し、前記圧電共振器が前記実装基板に実装された状態における前記電気接合突起部の最大直径をＤ（μｍ）としたとき、ダイシェア強度がＮＤ／３．６（ｇ）以上であることを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい形態において、前記電気接合突起部は金で形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明のさらに好ましい形態において、前記圧電共振器はＳＭＲ型の圧電共振器であることを特徴とする。
【００１４】
本発明のさらに好ましい形態において、前記圧電共振器は前記素子基板と前記圧電膜との間に音響多層膜を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００１６】
すなわち、ダイシェア強度をＮＤ／６（ｇ）以上、望ましくはＮＤ／３．６（ｇ）以上とすることにより、必要なダイシェア強度を確保することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００１８】
図１は本発明の一形態における電子部品に用いられた圧電共振器を示す断面図、図２は本発明の一形態である電子部品を示す断面図、図３は本発明の電子部品を構成する圧電共振器に形成されたバンプであり、（ａ）はバンプ形成直後で実装前の状態を、（ｂ）はフリップチップ実装された後の状態をそれぞれ示す説明図である。
【００１９】
図１に示す圧電共振器１０はＳＭＲ（Ｓｏｌｉｄｌｙ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）型圧電共振器と呼ばれるもので、たとえば単結晶シリコンからなる素子基板１１の上に、音響インピーダンスが高い薄膜と低い薄膜、たとえばＡｌＮ膜１２ａとＳｉＯ２膜１２ｂとが交互に各４層ずつ形成されてなる音響反射膜１２が形成されている。この音響反射膜１２上には密着層１３としてのＡｌＮ膜を介してＰｔ膜が真空蒸着法により成膜され、リソグラフィーによりパターニングされて下部電極１４が形成されている。
【００２０】
さらに、下部電極１４上には、スパッタリング法によりＺｎＯからなる圧電膜１５が成膜されている。そして、圧電膜１５上には、同じく密着層１６としてのＣｒ膜を介してスパッタリング法によりＡｌが成膜され、リソグラフィーによりパターニングされて上部電極１７が形成されている。なお、圧電膜１５の膜厚は通常１０μｍ以下であり、素子基板１１を用いずに圧電共振器１０を作製することは困難である。また、圧電膜１５には、下部電極１４を露出させるために、エッチング等により孔を設けてもよい。
【００２１】
このような圧電共振器１０は、下部電極１４と上部電極１７とにスタッドバンプやメッキバンプなどのバンプ（電気接合突起部）１８（図２、図３）が形成される。そして、後述する実装基板１９に実装して下部電極１４と上部電極１７とに交流電圧を印加すると、圧電効果により圧電膜１５の内部を伝搬するバルク波により所定の共振周波数の信号が得られる。
【００２２】
なお、音響反射膜１２は形成されていなくてもよく、この場合には素子基板１１上に直接下部電極１４が形成される。また、本形態においては音響反射膜１２は４層であるが、音響インピーダンスの異なる薄膜が積層されていれば、４層に限らない。さらに、各薄膜の膜質は上記のものに限定されるものではなく、一例に過ぎない。そして、バンプ１８には、はんだ、金、アルミニウム、銅などを適用することができる。
【００２３】
図２に示すように、圧電共振器１０はバンプ１８を介してフェースダウンボンディングにより実装基板１９に実装される。実装基板１９の外周部分には環状のスペーサ２０が固定されており、このスペーサ２０に蓋（封止部材）２１が固定されることで圧電共振器１０が封止されて電子部品２２が構成されている。なお、図示する場合には、実装基板１９と蓋２１とはスペーサ２０を介して固定されているが、実装基板１９の外周が立ち上がった形状にすることにより、あるいは蓋２１をキャップ状にすることにより、実装基板１９と蓋２１とを直接固定するようにしてもよい。
【００２４】
なお、バンプが接合される実装基板１９側の電極については、例えば電極にＣｕが使用されている場合、そのままではバンプを形成した圧電共振器１０を接合することはできない。すなわち、電極であるＣｕの上にＮｉ（３〜５μｍ）を、さらにその上にＡｕ（３００Å以上）を成膜する必要がある。その際、プラズマ処理を行う必要もある。実装基板１９としてセラミック基板（たとえばＬＴＣＣ：Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ：低温焼成セラミック）を用いる際も同様に、Ａｇ電極上にＮｉ（３〜５μｍ）を、さらにその上にＡｕ（３００Å以上）を成膜する必要がある。
【００２５】
ここで、本発明者は、圧電共振器１０が８個のバンプを介してフェースダウンボンディングにより実装基板１９に実装された電子部品２２を作成した。そして、このような電子部品２２におけるシェア強度について検討を行った。
【００２６】
シェア強度とは、圧電共振器１０上に作製された１つのバンプ１８をシェアツールで横から水平方向に押し、バンプ１８が接合面で破断されたときの荷重値をいう。一方、ダイシェア強度とは、実装基板１９にバンプ１８を介してボンディングされた圧電共振器１０をシェアツールで横から水平方向に押し、圧電共振器１０と実装基板１９との接合面が破断されたときの荷重値をいい、全バンプについてとらえて圧電共振器１０における実装基板１９に対する接合強度でとらえたものである。したがって、ダイシェア強度は、多少の誤差はあるものの、（バンプ１個のシェア強度）×（バンプの個数）、で算出できることから、本明細書では、これに従っている。
【００２７】
なお、バンプのシェア強度は、バンプを圧電共振器１０であるダイ（チップ）に押し付けて固定する際の荷重、超音波出力、超音波印加時間およびダイの表面状態（プラズマ処理の有無）により、変えることができる。
【００２８】
バンプ径およびシェア強度とヒートサイクル試験の結果について表１に示す。
【表１】
2005136683.tif 000003
【００２９】
ここで、サンプルグループとは、相互に同一のバンプ径、シェア強度を有する複数個のサンプルで形成されたグループをいう。
【００３０】
また、バンプ径Ｒとは、バンプを圧電共振器１０に形成した直後で実装前の状態における最大直径をいい、バンプ径Ｄとは、フリップチップ実装された後の状態における最大直径をいう。これは、図３に示すように、実装前のバンプ（図３（ａ））の最大直径をＲとすると、フリップチップ接合する際にバンプには一定方向に超音波がかけられるために押しつぶされるように変形し、実装後のバンプ（図３（ｂ））の最大直径Ｄは、実装前のバンプの最大直径Ｒに対して最大１５〜２０％大きくなる。そこで、実装前後のバンプ径を区別するために、このような２種類の最大直径を用いた。変形後の２次元形状は、通常は長円あるいは楕円となる。なお、バンプ径は２次元投影形状で測定した。
【００３１】
さらに、シェア強度の項目における括弧内は、シェア強度とバンプ径Ｒとの関係を表している。
【００３２】
そして、ヒートサイクル試験結果の項目において、結果１とは、−４０℃〜８５℃のヒートサイクル試験（各３０分）で、１００時間経過後において問題が発生しなかったが、１００〜２００時間の間に少なくとも１個のバンプにクラックが入っているサンプルが所定パーセント確認されたとの試験結果をいう。なお、当該項目の括弧内の数値が、バンプにクラックが入っているサンプルの発生割合を表している。
【００３３】
結果２とは、−４０℃〜８５℃のヒートサイクル試験（各３０分）で、２００時間経過後において問題が発生しなかったとの試験結果をいう。結果３とは、−４０℃〜８５℃のヒートサイクル試験（各３０分）で、５０時間以内に１０％以上のサンプルで８個のバンプのうち最低１個にクラックが確認されたとの試験結果をいう。
【００３４】
表１に示すように、サンプルグループ番号１、３、５、７、９、１３、１４では結果１が、サンプルグループ番号２、４、６、８、１０では結果２が、そして、サンプルグループ番号１１、１２、１５、１６では結果３が、それぞれ得られた。
【００３５】
ここで、バンプ数をＮとした場合、バンプ数、バンプ径Ｄ、ダイシェア強度の関係について規定を行った。すると、結果１では（ダイシェア強度）＝ＮＤ／６（ｇ）、ＮＤ／４（ｇ）、ＮＤ／３．８（ｇ）、結果２では（ダイシェア強度）＝ＮＤ／３．６（ｇ）、そして、結果３では（ダイシェア強度）＝ＮＤ／８．１８（ｇ）、ＮＤ／７．２（ｇ）、ＮＤ／６．５（ｇ）、ＮＤ／６．３（ｇ）、となっていることが分かった。
【００３６】
これらより、ダイシェア強度がＮＤ／６（ｇ）以上であれば結果１が、ＮＤ／３．６（ｇ）以上であれば結果２が得られると考察される。そして、良好な結果は結果１、一層良好な結果は結果２であるから、ダイシェア強度をＮＤ／６（ｇ）以上、望ましくはＮＤ／３．６（ｇ）以上とすることにより、必要なダイシェア強度を確保することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上の説明においては、本発明をＳＭＲ型の圧電共振器に適用した場合について説明したが、上下電極に挟まれた圧電膜の上下方向を大気開放の状態にし、音響的に全反射させるダイヤフラム型および空隙型の圧電共振器など、圧電膜を用いた積層型の圧電共振器全般に適用することができる。但し、ダイヤフラム型の圧電共振器では、素子基板が撓んだり、超音波接合の際にクラックが入る等のおそれがあるが、ＳＭＲ型の圧電共振器ではそのようなおそれはないので、ＳＭＲ型の圧電共振器に適用するのが望ましい。
【００３８】
また、図２に示す電子部品では、圧電共振器が１個実装されているが、本発明は、例えば一方を送信側フィルタ、他方を受信側フィルタとしたデュプレクサなど、圧電共振器が複数個実装された電子部品に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一形態における電子部品に用いられた圧電共振器を示す断面図である。
【図２】本発明の一形態である電子部品を示す断面図である。
【図３】本発明の電子部品を構成する圧電共振器に形成されたバンプについて、（ａ）はバンプ形成直後で実装前の状態を、（ｂ）はフリップチップ実装された後の状態をそれぞれ示す説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  圧電共振器
１１  素子基板
１２  音響反射膜
１２ａ  ＡｌＮ膜
１２ｂ  ＳｉＯ２膜
１３  密着層
１４  下部電極
１５  圧電膜
１６  密着層
１７  上部電極
１８  バンプ（電気接合突起部）
１９  実装基板
２０  スペーサ
２１  蓋（封止部材）
２２  電子部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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