(57)【要約】【課題】  金属バンプを介した容器と圧電振動素子や電子部品素子との接合信頼性を向上させた圧電振動デバイスと当該圧電振動デバイスの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  水晶発振器１は、水晶振動素子３と集積回路素子４を容器２に収容し、容器２に蓋５を接合することにより、水晶振動素子３および集積回路素子４を気密に封止した構成となっている。容器２の内底面２２には凹部を有する電極パッド１０が形成され、集積回路素子４の接続端子上には断面視凸状の金属バンプＢが配され、金属バンプＢの一部が前記凹部の壁面に対応するように埋入した状態で集積回路素子４と容器２とが接合されている。【選択図】  図１
2013098701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動素子と電子部品素子とを容器に収容し、当該容器に蓋を接合することにより、少なくとも圧電振動素子を気密に封止した圧電振動デバイスであって、
前記容器には、圧電振動素子と電子部品素子の各々に設けられた複数の接続端子に対応した複数の電極パッドが形成されてなり、
当該複数の電極パッドのうち、
圧電振動素子と対応した電極パッドと、電子部品素子と対応した電極パッドの、いずれか一方または両方の電極パッドに凹部がそれぞれ形成され、
前記複数の接続端子のうち、前記凹部が形成された電極パッドと対応した接続端子上に断面視凸状の金属バンプが配され、
前記金属バンプの一部が前記凹部の壁面に対応するように埋入した状態で、
圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方が容器と接合されていることを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項２】
圧電振動素子を容器に収容し、当該容器に蓋を接合することにより、圧電振動素子を気密に封止した圧電振動デバイスであって、
前記容器には圧電振動素子に設けられた複数の接続端子に対応した複数の電極パッドが形成され、当該複数の電極パッドに凹部が形成されてなり、
前記電極パッドと対応した接続端子上に断面視凸状の金属バンプが配され、
当該金属バンプの一部が前記凹部の壁面に対応するように埋入した状態で圧電振動素子と容器が接合されていることを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項３】
前記凹部が形成された電極パッドが台座部と土手部とで構成され、
前記土手部は前記台座部の上面中央の周囲に積層されるとともに、台座部の高さよりも高く形成され、前記台座部と前記土手部によって前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電振動デバイス。
【請求項４】
前記金属バンプが、前記凹部が形成された電極パッドよりも軟質の材料で構成され、前記凹部の側面の形状に対応するように金属バンプの一部が凹部に埋入していることを特徴とする請求項１乃至２または請求項３に記載の圧電振動デバイス。
【請求項５】
圧電振動素子と電子部品素子とを容器に収容し、当該容器に蓋を接合することにより、少なくとも圧電振動素子を気密に封止した圧電振動デバイスの製造方法であって、
前記容器には、圧電振動素子と電子部品素子の各々に設けられた複数の接続端子に対応した複数の電極パッドが形成されてなり、
当該複数の電極パッドのうち、圧電振動素子と対応した電極パッドと、電子部品素子と対応した電極パッドの、いずれか一方または両方の電極パッドに、台座部と土手部で構成される凹部をそれぞれ形成する電極パッド形成工程と、
前記複数の接続端子のうち、前記凹部が形成された電極パッドと対応した接続端子上に断面視凸状の金属バンプが配するバンプ形成工程と、
前記金属バンプの一部が前記凹部の壁面に対応して埋入するように圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方を、ＦＣＢ法によって容器と接合する接合工程とを含み、
前記電極パッド形成工程はさらに、台座部を形成する第１形成工程と、
台座部の周囲に、台座部の高さよりも高い土手部を積層することによって前記凹部を形成する第２形成工程と、
からなることを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動デバイスと当該圧電振動デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶発振器等の圧電振動デバイスは、これらが実装される各種電子機器の超小型化または薄型化の進行により、超小型（例えば平面視矩形の圧電振動デバイスの外形寸法が２．０ｍｍ×１．６ｍｍ以下）のものが求められるようになってきている。
例えば一般的な水晶発振器の場合、水晶振動片を励振させるための電極が形成された水晶振動素子や集積回路素子等の電子部品素子と、これらの電子部品素子を収容する凹部を備えた箱状の容器と、前記凹部を封止する薄板状の蓋が主要構成部材となっている。
【０００３】
例えば前記集積回路素子（以下、ＩＣと表記）を容器の前記凹部の内底面に接合する方法として、金属バンプ（以下、バンプと略記）を用いた接合方法が知られている。以下その一例を挙げる。まずＩＣの一主面側の複数の接続端子にバンプを配しておく。前記バンプは周知のスタッドバンプであり、曲面を有する台座部分とその上部の突起部分とからなっている。
【０００４】
一方、容器凹部の内底面に、ＩＣの複数の接続端子に対応した複数の電極パッドを形成する。電極パッドは例えばタングステン層をスクリーン印刷技術を用いて形成し、その表面にメッキ処理が施される。そしてＩＣの複数の接続端子上にワイヤボンダを用いて複数のバンプを一対一で形成しておき、前記電極パッド上に当該バンプが対向するようにしてＩＣを容器凹部の内底面上に位置決め載置する。そして加圧加熱しながら超音波を印加することにより、バンプと電極パッド間に金属拡散を生じさせてＩＣと容器凹部の内底面とが接合される。このような接合方法はいわゆるＦＣＢ法（Ｆｌｉｐ  Ｃｈｉｐ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）と呼ばれる工法である。このようにバンプを介してＩＣを容器の内底面に接合する形態の圧電振動デバイスは例えば特許文献１乃至２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１１２２６８号
【特許文献２】特許第３６７８１４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら前述のようにＩＣと電極パッドとを接合する場合、電極パッドの上面は巨視的には略平坦な状態であるが微視的には中央部分が僅かに盛り上がった形状となっているため、接合後のバンプと電極パッドの境界面のうち、バンプの周縁部分が接合されにくくなる。これを図示したものが図８である。図８に示すようにバンプの周縁部分と電極パッドとの間には接合されていない領域（隙間ｄ）が発生してしまう。これはＩＣと容器に形成された電極パッドとの接合に限られるものではなく、サーミスタやダイオード等の電子部品素子の各種接続端子にバンプを配し、容器に形成された電極パッドと接合する場合や、水晶振動素子の接続端子にバンプを配し、容器に形成された電極パッドと接合する場合においても同様に前記隙間が発生してしまう。このようにバンプの周縁部分と電極パッドとの間に前記隙間が発生すると、外部要因等によりバンプの剥がれ等の問題が生じるおそれがある。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、金属バンプを介した容器と圧電振動素子や電子部品素子との接合信頼性を向上させた圧電振動デバイスと当該圧電振動デバイスの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、圧電振動素子と電子部品素子とを容器に収容し、当該容器に蓋を接合することにより、少なくとも圧電振動素子を気密に封止した圧電振動デバイスであって、前記容器には、圧電振動素子と電子部品素子の各々に設けられた複数の接続端子に対応した複数の電極パッドが形成されてなり、当該複数の電極パッドのうち、圧電振動素子と対応した電極パッドと、電子部品素子と対応した電極パッドの、いずれか一方または両方の電極パッドに凹部がそれぞれ形成され、前記複数の接続端子のうち、前記凹部が形成された電極パッドと対応した接続端子上に断面視凸状の金属バンプが配され、前記金属バンプの一部が前記凹部の壁面に対応するように埋入した状態で、圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方が容器と接合された圧電振動デバイスとなっている。
【０００９】
前記圧電振動デバイスは、圧電振動素子と電子部品素子とを収容する容器に、圧電振動素子と電子部品素子の各々に設けられた複数の接続端子に対応した複数の電極パッドが形成され、当該複数の電極パッドのうち、圧電振動素子と対応した電極パッドと、電子部品素子と対応した電極パッドの、いずれか一方または両方の電極パッドに凹部がそれぞれ形成され、前記複数の接続端子のうち、前記凹部が形成された電極パッドと対応した接続端子上には断面視凸状の金属バンプが配され、前記凹部が形成された電極パッドに前記金属バンプが対向するように圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方を前記凹部が形成された電極パッドに位置決め載置した後、前記金属バンプの一部が前記凹部の壁面形状に対応し、かつ凹部内に埋入した状態で圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方を容器に接合し、水晶振動素子と電子部品素子を容器内に接合した後、容器に蓋を接合することによって少なくとも水晶振動素子を気密に封止した圧電振動デバイスである。
【００１０】
また上記目的を達成するために本発明は、圧電振動素子を容器に収容し、当該容器に蓋を接合することにより、圧電振動素子を気密に封止した圧電振動デバイスであって、
前記容器には圧電振動素子に設けられた複数の接続端子に対応した複数の電極パッドが形成され、当該複数の電極パッドに凹部が形成されてなり、前記電極パッドと対応した接続端子上に断面視凸状の金属バンプが配され、当該金属バンプの一部が前記凹部の壁面に対応するように埋入した状態で圧電振動素子と容器が接合された圧電振動デバイスとなっている。
【００１１】
上記した圧電振動デバイスによれば、前記凹部を有する電極パッドと断面視凸状の金属バンプとの接合前の状態において、当該金属バンプが電極パッドの凹部の壁面形状に対応していない状態であっても、接合後には金属バンプの一部が前記凹部の壁面に対応するように埋入した状態となっている。これにより、前記凹部を有しない電極パッドよりも金属バンプとの接触領域を拡大することができる。なお圧電振動素子以外に電子部品素子も容器に収容される圧電振動デバイスの場合、電子部品素子としては集積回路素子やサーミスタ、ダイオード、コンデンサ、抵抗等のチップ部品が該当し、これらの電子部品素子に設けられる複数の接続端子上に断面視凸状の金属バンプを配することができる。
【００１２】
また、上記圧電振動デバイスによれば、電極パッドと金属バンプとが嵌め合うようにして接合される。そして前記金属バンプの一部が前記凹部の壁面に対応するように埋入した状態で電極パッドと金属バンプとが接合されるため、金属バンプの周縁部分が接合されやすくなり、当該周縁部分と電極パッドとの間の接合されていない領域（隙間）の発生を防止することができる。これにより、外部要因等による金属バンプの剥がれ等を防止することができる。電極パッドと金属バンプとが接合されることによって容器と圧電振動素子とが、あるいは容器と圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方とが接合される。
【００１３】
また、圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方に配される金属バンプは、電極パッドの凹部の壁面に対応した断面視凸状となっているため、当該凹部の底面だけでなく側面も金属バンプとの接合に寄与することになる。例えば前記接合をＦＣＢ法を用いて行う場合は、前記凹部の側面が存在することによって、超音波のエネルギーの拡散が抑制される。これによって、より確実に圧電振動素子と容器とが、あるいは圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方と容器とが接合される。
【００１４】
さらに前述の構成によれば、前記金属バンプの一部が前記凹部の壁面に対応するように埋入することによって、圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方に水平方向の応力が働いた際に当該埋入部分が楔のように機能する，いわゆるアンカー効果が働く。
【００１５】
また上記目的を達成するために、前記凹部が形成された電極パッドが台座部と土手部とで構成され、前記土手部は前記台座部の上面中央の周囲に積層されるとともに、台座部の高さよりも高く形成され、前記台座部と前記土手部によって前記凹部が形成されていてもよい。
【００１６】
上記構成によれば、前記電極パッドの凹部を容易に形成することができる。例えば前記電極パッドの形状をセラミック基材の表面にメタライズ加工を施すことによって成形する場合、前記台座部を最初にスクリーン印刷技術を用いて容器基材（圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方が搭載される領域）に形成し、その後に台座部の高さ（厚み）よりも高くなる（厚くなる）土手部を台座部の上面中央の周囲にスクリーン印刷によって積層することで凹部を形成することができる。なお前記土手部の一部が台座部からはみ出して形成されていてもよい。つまり断面視において台座部の上面のうち、当該上面中央以外の領域から台座部の周縁に隣接する容器基材に跨って形成されていてもよい。本構成の場合、前記台座部の上面中央の領域が凹部の底面に相当し、台座部の上面中央の領域との境界面となる土手部が凹部の側面に相当することになる。
【００１７】
また前述の構成によれば、圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方の素子の接続端子上に配される断面視凸状の金属バンプは、凹部が形成された電極パッドの凹部壁面に対応しているため、当該凹部の底面だけでなく側面である前記土手部も金属バンプとの接合に寄与することになる。例えば前記接合をＦＣＢ法を用いて行う場合、前記凹部の側面となる土手部が存在することによって、超音波のエネルギーの拡散が抑制される。これによって、より確実に圧電振動素子と容器とが、あるいは圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方と容器とが接合される。
【００１８】
また上記目的を達成するために、前記金属バンプが、前記凹部が形成された電極パッドよりも軟質の材料で構成され、前記凹部の側面の形状に対応するように金属バンプの一部が凹部に埋入した状態で圧電振動素子と容器とが、あるいは圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方と容器とが接合されていてもよい。
【００１９】
上記構成によれば、金属バンプが電極パッドよりも軟質の材料（例えば金のように延性・展性に富んだ金属）で構成されているため、例えばＦＣＢ法による接合の場合、金属バンプの一部が電極パッドの凹部の形状にならうようにして凹部に埋入されやすくなる。つまり凹部の底面だけでなく側面へも金属バンプの一部が埋入しやすくなる。これにより金属バンプの周縁部分が接合されやすくなり、当該周縁部分と電極パッドとの間の接合されていない領域（隙間）の発生を防止することができる。なお前記金属バンプの材料は金に限られるものではなく、電極パッドよりも軟質の，金以外の材料であってもよい。
【００２０】
上記目的を達成するために本発明は、圧電振動素子と電子部品素子とを容器に収容し、当該容器に蓋を接合することにより、少なくとも圧電振動素子を気密に封止した圧電振動デバイスの製造方法であって、前記容器には、圧電振動素子と電子部品素子の各々に設けられた複数の接続端子に対応した複数の電極パッドが形成されてなり、当該複数の電極パッドのうち、圧電振動素子と対応した電極パッドと、電子部品素子と対応した電極パッドの、いずれか一方または両方の電極パッドに、台座部と土手部で構成される凹部をそれぞれ形成する電極パッド形成工程と、前記複数の接続端子のうち、前記凹部が形成された電極パッドと対応した接続端子上に断面視凸状の金属バンプが配するバンプ形成工程と、前記金属バンプの一部が前記凹部の壁面に対応して埋入するように圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方を、ＦＣＢ法によって容器と接合する接合工程とを含み、前記電極パッド形成工程はさらに、台座部を形成する第１形成工程と、台座部の周囲に、台座部の高さよりも高い土手部を積層することによって前記凹部を形成する第２形成工程と、からなる圧電振動デバイスの製造方法となっている。
【００２１】
上記製造方法によれば、金属バンプと電極パッドとが嵌め合うようにして接合される。そして金属バンプの一部が前記凹部の壁面に対応して埋入するように金属バンプと電極パッドとが接合されるため、金属バンプの周縁部分が接合されやすくなり、当該周縁部分と電極パッドとの間の接合されていない領域（隙間）の発生を防止することができる。これにより、外部要因等による金属バンプの剥がれ等を防止することができる。
【００２２】
また、圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方に配される金属バンプは、電極パッドの凹部の壁面に対応した断面視凸状となっているため、当該凹部の底面だけでなく側面である前記土手部も金属バンプとの接合に寄与することになる。例えば前記接合をＦＣＢ法を用いて行う場合は、前記凹部の側面となる土手部が存在することによって、超音波のエネルギーの拡散が抑制される。これによって、より確実に圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方と容器とが接合される。
【００２３】
さらに上記製造方法によれば、前記金属バンプの一部が前記凹部の壁面に対応するように埋入することによって、圧電振動素子と電子部品素子のいずれか一方または両方に水平方向の応力が働いた際に当該埋入部分が前述のアンカー効果を有することになる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明によれば、金属バンプを介した容器と圧電振動素子や電子部品素子との接合信頼性を向上させた圧電振動デバイスと当該圧電振動デバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る水晶発振器の断面模式図
【図２】本発明の実施形態に係る水晶発振器の容器の上面模式図
【図３】本発明の実施形態に係る電極パッドの断面模式図
【図４】本発明の実施形態に係る水晶発振器の製造方法を表す部分断面図
【図５】本発明の実施形態に係る水晶発振器の製造方法を表す部分断面図
【図６】本発明の実施形態の変形例を示す電極パッドの断面模式図
【図７】本発明のその他の適用例を示す水晶発振器の断面模式図
【図８】従来の実施形態に係る水晶発振器の部分断面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る圧電振動デバイスとして水晶発振器を例に挙げて説明する。まず水晶発振器の完成品について説明した後、本発明に係る水晶発振器の製造方法について説明する。
【００２７】
本発明の実施形態に係る水晶発振器の完成品について図１乃至２を用いて説明する。図１は本発明の実施形態に係る水晶発振器の断面模式図であり、図２は本発明の実施形態に係る水晶発振器の容器の上面模式図であり、図２では集積回路素子と水晶振動素子が搭載された状態を示すために点線と一点鎖線で各々を表示している。なお図１において水晶振動素子の表裏主面に形成される各種電極および、容器の内部配線導体、集積回路素子の各種接続端子と金属バンプを介して接合される容器の電極パターンの記載は省略している。
【００２８】
図１に示す水晶発振器１は表面実装型の水晶発振器であり、平面視では略矩形となっている。本実施形態において水晶発振器１の平面視の外形寸法は２．０ｍｍ×１．６ｍｍとなっている。水晶発振器１は、水晶振動素子３の収容空間９を有する箱状の容器２と、接合材Ｓを介して容器２の内部に接合される水晶振動素子３と、金属バンプＢを介して容器内底面２２に接合される集積回路素子４（ＩＣ）と、収容空間９を気密に封止する平板状の蓋５が主な構成部材となっている。
【００２９】
図１において容器２はアルミナからなる３層のセラミックグリーンシート（以下、単にシートと記載）の積層体であり、焼成によって一体成形されている。容器２は水晶振動素子３および集積回路素子４を収容するための収容空間９を有しており、収容空間９の周囲は環状の堤部２０が形成されている。そして収容空間９の上方に水晶振動素子３が収容され、水晶振動素子３の下方の空間に集積回路素子４が収容される。なお容器２のシートの積層数は３層以外であってもよい。また容器２の基材はセラミックに限定されるものではなく、セラミック以外の材料を使用してもよい。例えばガラスや水晶を用いることも可能である。
【００３０】
図２に示すように収容空間９には段部２１が平面視方形に形成されており、段部２１の一短辺側には一対の搭載パッド８，８が並列して形成されている。搭載パッド８はタングステンを印刷焼成した後、表面に金メッキ処理が施されている。また搭載パッド８は容器底面（裏面）に形成された外部接続端子７と、容器内部の内部配線導体（図示省略）を介して電気的に接続されている。なお、搭載パッド８と外部接続端子７との電気的接続は容器２の外周上下部の４角にキャスタレーションを形成することによって行ってもよい。
【００３１】
容器２の内底面２２には集積回路素子４の複数の各種接続端子（図示省略）と金属バンプＢを介して接合される各電極パッド１０が形成されている（図１参照）。電極パッド１０は図示しない電極パターンの端部となっている。集積回路素子４の各種接続端子のうち、２つの端子は前記電極パターンおよび前述の内部配線導体を経由して搭載パッド８と電気的に接続されており、接合材Ｓによって最終的に水晶振動素子３に形成された励振電極と導電接続される。また集積回路素子４の水晶振動素子との接続端子以外の端子は前記電極パターンおよび内部配線導体を経由して外部接続端子７と電気的に接続されている。
【００３２】
図１は集積回路素子４に形成された金からなる金属バンプＢが電極パッド１０上に接合された後の状態を示している。これは容器２に凹部を有する電極パッド１０が形成されており、集積回路素子４の接続端子上には前記凹部の壁面に対応した断面視凸状の金属バンプＢが配されており、これら電極パッド１０と金属バンプＢとがＦＣＢ法によって接合されている。そして図１に示すように前記凹部に金属バンプＢの一部が埋入した状態で集積回路素子４と容器２とが接合されている。
【００３３】
上記構成によれば、容器２に凹部を有する電極パッド１０が形成され、集積回路素子４の接続端子上には断面視凸状の金属バンプＢが配されるので、電極パッド１０と金属バンプＢとが嵌め合うようにして接合される。そして凹部に金属バンプＢの一部が前記凹部の壁面に対応するように埋入した状態で電極パッド１０と金属バンプＢとが接合されるため、金属バンプＢの周縁部分が接合されやすくなり、当該周縁部分と電極パッド１０との間の接合されていない領域（隙間）の発生を防止することができる。これにより、外部要因等による金属バンプの剥がれ等を防止することができる。
【００３４】
また、集積回路素子４に配される金属バンプＢは、電極パッド１０の凹部の壁面に対応した断面視凸状となっているため、凹部の底面だけでなく側面も金属バンプＢとの接合に寄与することになる。例えば前記接合をＦＣＢ法を用いて行う場合は、前記凹部の側面が存在することによって、超音波のエネルギーの拡散が抑制される。これによって、より確実に集積回路素子４と容器２とが接合される。
【００３５】
さらに前述の構成によれば、金属バンプＢの一部が凹部の壁面に対応するように埋入することによって、集積回路素子４に水平方向の応力が働いた際に当該埋入部分がアンカー効果を有することになる。
【００３６】
図２に示す容器２の堤部２０の上面２００は平坦面となっており、金属膜（図示省略）が周状に形成されている。そして後述する蓋の一主面側に形成されたロウ材と前記金属膜とが加熱溶融によって一体化される。図１はロウ材と金属膜とが一体化された状態を表しており、これをロウ材６として表記している。なお前記金属膜は３層で構成されており、下からタングステン、ニッケル、金の順で積層されている。タングステンはメタライズ技術により、セラミック焼成時に一体的に形成され、ニッケル、金の各層はメッキ技術により形成される。なお、前記タングステンの層にモリブデンを使用してもよい。
【００３７】
水晶振動素子３は平面視略矩形状のＡＴカット水晶振動板であり、その表裏面には水晶振動板３を駆動させるための励振電極（図示省略）と、当該励振電極から引き出される引き出し電極（図示省略）と、当該引き出し電極と接続し，水晶振動板の一端部両側に形成される一対の接続電極（図示省略）とが形成されている。これらの電極は水晶振動板上に下から順に、クロム，金，クロムの膜構成でスパッタ蒸着法によって成膜される。なお、前記電極の膜構成は上記構成に限定されるものではなく、その他の膜構成であってもよい。また前記各種電極の成膜方法はスパッタリングに限定されるものではなく、スパッタ蒸着法以外の成膜方法によって成膜してもよい。
【００３８】
図１において蓋５は略平板状の薄板であり、コバールを基材として上層にニッケルメッキ層（図示省略）、さらに上層に金フラッシュメッキ層（図示省略）が蓋の一主面と他主面の各々に形成されている。そして容器２との接合面となる主面の金フラッシュメッキ層の上部周縁にはロウ材（図示省略）が周状に形成されている。本実施形態では前記ロウ材に金錫合金が使用されている。
以上が水晶発振器１の完成品に関する説明である。
【００３９】
次に、本発明に係る水晶発振器１の製造方法のうち主要工程について図３乃至５を参照しながら説明する。
−電極パッド形成工程−
図３に示す電極パッド１０は、台座部１１と土手部１２の２つの部位とその表面を覆う２層からなるメッキ層１３、１４とで構成されている。電極パッド１０は図示しない電極パターンの端部に形成されている。以下、電極パッド１０の形成工程について台座部１１を形成する第１形成工程と、土手部１２を形成する第２形成工程とに分けて説明する。
【００４０】
（第１形成工程）
容器２の底板となる最下層（第１層目）のシートの上面に、図３の土手部１２の形状に対応したシルクスクリーンを用いて、スクリーン印刷技術によってタングステンからなるパターンを形成する（第１回目のスクリーン印刷）。この第１回目のスクリーン印刷時に台座部１１が形成される。なお前記タングステンからなるパターンの一部は容器の内部配線導体となる。また、前記パターンの材料としてタングステン以外にモリブデンを使用してもよい。
【００４１】
（第２形成工程）
次に台座部１１の周囲（上面中央を除いた領域）にタングステンが積層されるように第２回目のスクリーン印刷を行って土手部１２を形成する。土手部１２は台座部１１の上面中央の周囲に形成され、平面視では略方形となっており、台座部１１の高さよりも高く形成されている。
【００４２】
第１層目のシートに前述の２回のスクリーン印刷を行った後、第１層目のシート上に、段部２１に相当する厚みの第２層目のシートを積層する。そして段部２１の上面に搭載パッド８をスクリーン印刷によって形成する。そして第２層目の上に堤部２０に相当する厚みの第３層目のシートを積層する。これら３つのシートが積層された状態で高温焼成を行う。その後、容器２の内底面２２に露出したタングステンのパターン等の表面に電解メッキ法によってニッケルメッキ層１３を形成し、さらにその上に金メッキ層１４を形成する。このとき同時に前述の台座部１１と土手部１２の上面にもニッケルメッキ層１３と金メッキ層１４が積層される。これにより電極パッド１０と電極パターンが同時に形成される。なお上記説明において容器の高さ方向の電気的接続手段については説明を省略している。
【００４３】
電極パッド１０は図３に示すような厚み（高さ）関係となっている。すなわち、台座部１１の厚み（高さ）ｔ１よりも、土手部１２の厚み（高さ）ｔ２が大きくなっており、土手部１２は台座部の上面中央を除く領域から台座部の周縁に隣接する容器凹部の底面に跨って形成されている。本構成の場合、電極パッドの最上層の金メッキ層のうち、台座部１１の上面中央の領域に対応する領域が凹部１５の底面（１５Ｂ）となり、土手部１２と台座部１１の上面中央の領域との境界面となる土手部が凹部の側面（１５Ｓ）となる。
【００４４】
−バンプ形成工程−
集積回路素子４の一主面側に形成された複数のアルミニウムからなる接続端子（図示省略）上に、ワイヤボンダを用いて金属バンプＢを形成する（図４）。金属バンプＢは突起を有する断面視凸状の金からなるバンプ（スタッドバンプ）であり、金ワイヤの先端を放電溶融させてボールを形成し、これを前記接続端子に超音波を用いて接合させ、ワイヤを切断することによって成形される。
【００４５】
−接合工程−
集積回路素子４の能動面が容器２の内底面２２上に対向するようにして集積回路素子４を内底面２２上に位置決め載置する。具体的には接続端子に形成された複数の金属バンプＢが、内底面２２上の複数の電極パターン１０に一対一で対応するように集積回路素子４が容器２の内底面２２上に位置決め載置される。
【００４６】
そしてフリップチップボンダを用いて加圧加熱しながら超音波を印加することにより、金からなる金属バンプＢと最上層に金メッキ層が形成された電極パッド１０との間に金属拡散を生じさせて金属バンプＢと電極パッド１０とが接合される（いわゆるＦＣＢ法）。これにより集積回路素子４が容器２の内底面２２に接合される。前記ＦＣＢ法による接合によって、図５に示すように電極パッド１０の凹部１５に金属バンプＢの一部が埋入した状態で金属バンプＢと電極パッド１０とが接合される。
【００４７】
本実施形態では、電極パッド１０の母材にタングステンが用いられ、金属バンプＢはタングステンよりも軟質の材料で，かつ延性・展性に富んだ金が用いられている。このように凹部を有する電極パッドよりも軟質の材料が金属バンプに使用されていることによって、例えばＦＣＢ法による接合の場合、金属バンプの一部が電極パッドの凹部の形状にならうよう（対応するように）に変形して凹部に埋入されやすくなる。つまり凹部１５の底面１５Ｂだけでなく側面１５Ｓへも金属バンプの一部が埋入しやすくなる。これにより金属バンプＢの周縁部分が接合されやすくなり、当該周縁部分と電極パッド１０との間の接合されていない領域（隙間）の発生を防止することができる。なお本実施形態では金属バンプＢにスタッドバンプが用いられているが、スタッドバンプ以外にメッキバンプを用いてもよい。メッキバンプの場合においても電極パッドよりも軟質の金属材料でメッキバンプを形成することによって、金属バンプの一部が電極パッドの凹部の形状にならうように変形して凹部に埋入されやすくなる。
【００４８】
−水晶振動素子搭載工程−
接合工程の後、水晶振動素子３の一端側両側に形成された一対の接続電極が、接合材Ｓが塗布された搭載パッド８に対向するよう、水晶振動素子３を接合材Ｓ上に位置決め載置する。本実施形態では接合材Ｓにシリコーン系の導電性樹脂接合材が使用されている。そして所定温度プロファイルに制御された雰囲気下で接合材Ｓを硬化させて水晶振動素子３を搭載パッド８上に接合する。なお接合材Ｓはシリコーン系の導電性樹脂接合材に限定されるものではなく、エポキシ系などの導電性樹脂接合材を使用してもよい。また、水晶振動素子と搭載パッドとの接合においても本発明を適用することが可能である。この場合、接合材Ｓとして金属バンプを使用する。つまり、水晶振動素子の一端部両側に形成される一対の接続電極（接続端子）上に金属バンプを配し、当該金属バンプと対応した凹部を有する一対の搭載パッド（電極パッド）を形成しておく。そして前記金属バンプと搭載パッドとを位置決めした後、ＦＣＢ法等によって接合する。
【００４９】
−封止工程−
容器２の堤部上面２００に形成された金属膜に、蓋５の容器との接合面側の周縁に形成されたロウ材が対応するように蓋と容器とを位置決めする。そして位置決めがされた状態で加熱雰囲気下でロウ材と金属膜とを溶融一体化させる。なお本発明の実施形態における蓋と容器との封止方法は金錫合金からなるロウ材と金の溶融によって行っているが、ガラスからなるロウ材を用いてもよい。あるいはシーム溶接やレーザー溶接等の封止手段を用いてもよい。前述した工程以外にも所定の工程が存在するがここでは説明を割愛する。以上により水晶発振器１が完成となる。
【００５０】
上記した本発明の製造方法によれば、容器２に凹部１５を有する電極パッド１０が形成され、集積回路素子４の接続端子上には断面視凸状の金属バンプＢが配されるので、電極パッド１０と金属バンプＢとが嵌め合うようにして接合される。そして金属バンプＢの一部が凹部１５の壁面に対応するように埋入した状態で電極パッド１０と金属バンプＢとが接合されるため、金属バンプＢの周縁部分が接合されやすくなり、当該周縁部分と電極パッド１０との間の接合されていない領域の発生を防止することができる。これにより、外部要因等による金属バンプの剥がれ等を防止することができる。
【００５１】
また、集積回路素子４に配される金属バンプＢは、電極パッド１０の凹部１５の壁面に対応した断面視凸状となっているため、凹部１５の底面１５Ｂだけでなく側面１５Ｓも金属バンプＢとの接合に寄与することになる。例えば前記接合をＦＣＢ法を用いて行う場合は、凹部１５の側面１５Ｓが存在することによって、超音波のエネルギーの拡散が抑制される。これによって、より確実に集積回路素子４と容器２とが接合される。
【００５２】
さらに上記製造方法によれば、金属バンプＢの一部が凹部１５の壁面に対応するように埋入することによって、集積回路素子４に水平方向の応力が働いた際に当該埋入部分が前述のアンカー効果を有することになる。
【００５３】
本発明の実施形態の変形例として容器の内底面に形成される電極パッドは図６に示す形状であってもよい（図６では前述の２層からなるメッキ層の記載は省略している）。すなわち、図６において台座部１１の周縁から上方へ延出した仮想線Ｅよりも内側に土手部１６が形成されていてもよい。このように土手部１６の全てが台座部１１上に重なった構成の場合、電極パッドの形成領域を微小領域とすることができるため電極パターンが多く形成される構成の水晶発振器の場合に効果的である。なお図６に示す形状は台座部と土手部のような積層構造に限定されるものではない。例えば図６における台座部１１よりも厚肉のタングステン層を単層で形成した後、これを仮硬化させ、凹部１７の開口径相当の金型を用いて前記タングステン層の上から部分的なプレス加工を行うことによって中央が窪んだ電極パッドを成形することも可能である。
【００５４】
また本発明のその他の適用例として、図７に示すような断面形状の容器にも本発明は適用可能である。図７において容器２’は中央部分の絶縁基材を挟んで上下に２つの凹部（上凹部２３と下凹部２４）を有している。上凹部２３には内底面２３０に形成された搭載パッド８上に接合材Ｓを介して水晶振動素子３（励振電極等の記載は省略）が接合されている。一方、下凹部２４には内底面２４０に形成された複数の電極パッド１０上に金属バンプＢを介して集積回路素子４が接合されている。複数の電極パッド１０のうち、一部は内部接続導体Ｍを経由して搭載パッド８に接続され、他の一部は内部接続導体Ｍを経由して容器２’の底面に形成された外部接続端子７に接続されている。図７における電極パッド１０は前述した電極パッドと同一の構成となっており、台座部と土手部とが形成されている（図示省略）。そして電極パッド１０の凹部に金属バンプＢの一部が埋入した状態で金属バンプＢと電極パッド１０とが接合されている。本構成においても前述した本発明の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００５５】
本実施形態では圧電振動デバイスとして水晶発振器を例に挙げ、電子部品素子として集積回路素子が用いられた実施例となっているが、本発明の適用はこのような水晶発振器に限定されるものではなく、例えば電子部品素子として温度センサ等を内蔵した水晶振動子や温度補償型の水晶発振器（ＴＣＸＯ）においても適用可能である。
【００５６】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
圧電振動デバイスの量産に適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１、１’    水晶発振器
２、２’    容器
３    水晶振動素子
４    集積回路素子
５    蓋
８    搭載パッド
１０    電極パッド
１１    台座部
１２、１６    土手部
１３、１４    メッキ層    
１５、１７    電極パッド凹部
Ｂ    金属バンプ
Ｓ    接合材
２２    容器内底面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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