DE69418319T2

DE69418319T2 - Verfahren zum nachgiebigen zusammenbau eines piezoelektrischen bauelements

Info

Publication number: DE69418319T2
Application number: DE69418319T
Authority: DE
Inventors: Iyad Alhayek; Charles Zimnicki
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1993-12-23
Filing date: 1994-11-22
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2014-11-23
Also published as: AU1211295A; CN1118201A; JPH08507429A; US5406682A; EP0686310A4; EP0686310B1; ATE179833T1; EP0686310A1; DE69418319D1; CN1038626C; WO1995017769A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Verfahren zum Anbringen einer piezoelektrischen Vorrichtung an einem Substrat.

Hintergrund der Erfindung

Piezoelektrische Vorrichtungen, wie z. B. piezoelektrische Quarzfilter, piezoelektrische Quarzresonatoren und dergleichen, enthalten typischerweise ein Stück aus piezoelektrischem Material, was an einem Substrat angebracht ist. Bei Quarzvorrichtungen hat das notwendige Quarzelemente dünne metallische Elektroden daran angebracht, durch die elektrische Signale in und aus dem piezoelektrischen Quarzmaterial gekoppelt werden. Übliche Probleme bei piezoelektrischen Vorrichtungen sind hinreichende Isolation der piezoelektrischen Vorrichtung vor mechanischen Schocks und die Behandlung von Fehlanpassungen des thermischen Expansionskoeffizienten zwischen dem piezoelektrischen Material und dem Substratmaterial.
Ziemlich oft haben die piezoelektrischen Vorrichtungen, wie z. B. ein piezoelektrisches Quarzmaterial, und das Substrat fehlangepaßte thermische Ausdehnungskoeffizienten. Diese Fehlanpassung kann mechanische Spannungen verursachen, welche in den Quarz mit Verlauf der Zeit während der Lebensdauer solcher Vorrichtungen induziert werden können, wenn der Quarz und das Substrat sich mit Temperaturvariationen aufweiten und zusammenziehen. Weiterhin kann ein mechanischer Schock, der auf den Quarz über seine Anbringungsstruktur übertragen wird, mechanische Spannungen erhöhen, welche zusätzlich zu der thermischen Spannung in widriger Weise die Ausgangsfrequenz und die Genauigkeit dieser Vorrichtungen beeinflussen.
Verschiedene Ansätze wurden in den letzten Jahren in einem Versuch entwickelt, piezoelektrische Quarzvorrichtungen elastisch an einem Substrat anzubringen. Zum Zweck dieser Anmeldung ist eine elastische Anbringung für eine piezoelektrische Vorrichtung eine Anbringungsvorrichtung, -gerätschaft oder sonstige Anbringungseinrichtung, welche versucht, mechanische Spannungen an dem piezoelektrischen Quarzelement zu reduzieren oder zu minimieren. Einige elastische Anbringungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik haben Zungen aus dünner Folie verwendet, welche als federartige Anbringungsstrukturen wirken, welche das Quarzelement von seinem Substrat zu isolieren versuchen. Weitere Typen elastischer Anbringungsstrukturen haben versucht, Substratmaterialien mit thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu verwenden, welche enger an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Quarzmaterials selbst angepaßt sind.
Die meisten, falls nicht alle, der elastischen Anbringungsschemen nach dem Stand der Technik sind schwer verwendbar wegen der kleinen physikalischen Dimensionen, die moderne piezoelektrische Quarzelemente aufweisen. Die Verwendung von gebogenen Folienzungen allein, wie beispielsweise gezeigt im US-Patent Nr. 5,353,621 und der internationalen PCT-Anmeldung WO 92/05592, zum elastischen Anbringen eines kleinen Quarzsplitters auf ein Substrat ist nicht eine Struktur, welche sich für ökonomische Massenproduktion von Quarzkristallvorrichtungen eignet.
Eine Übertonkristall-Anbringungsstruktur nach dem Stand der Technik ist in Fig. 1 gezeigt. Die Kristallanbringungsstruktur 10 enthält ein Substrat 12, leitende Flächen 14, welche an einem externen Abschnitt des Substrats zur Verbindung mit dem Substrat 10 angebracht sind, ein Paar von C-förmigen An bringungen 16, ein piezoelektrisches Element 18 einschließlich einer linken herumgewickelten Elektrode 20 und einer rechten herumgewickelten Elektrode 22, welche mit den C- förmigen Anbringungen durch ein oberes Haftmittel 24 verbunden ist. Ein unteres Haftmittel 26 verbindet die C-förmigen Anbringungen 16 sicher mit den leitenden Wegen 14. Die Haftmittel 24 und 26 sind Epoxy.
Wenn eine Wechselspannung über die Flächen 14 angelegt wird, vibriert das piezoelektrische Element 18 akustisch mit einer bestimmten Versetzung. Die Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Elements 18 driftet um eine Nominalfrequenz, und zwar teilweise aufgrund von Änderungen der Temperatur, Spannungen, Aussetzungen gegenüber einem mechanischen Schock, Mikrorissen im Quarz und dergleichen.
Patent abstracts of Japan, Band 009, Nr. 023 (E293), 30. Januar 1985 und JP-A-59 168 713 offenbart die Bondierung eines piezoelektrischen Elements an ein Substrat mit einem leitenden Haftmittel. Patent abstracts of Japan, Band 012, Nr. 063 (E-585), 25. Februar 1988 und die JP-A-62 207 008 offenbaren ein flexibles leitendes Haftmittel, welches zur Anbringung eines piezoelektrischen Elements an ein Substrat verwendet wird.
Es gibt ein Bedürfnis nach einem verbesserten Verfahren zum Anbringen einer piezoelektrischen Vorrichtung an einem Substrat, um: (i) die mechanischen Spannungen zu minimieren, welche aufgrund der Fehlanpassungen der thermischen Ausdehnung zwischen den zwei induziert werden; (ii) eine mechanisch ausreichende Kopplung zu schaffen, so daß die Vorrichtung mechanischen Schocks widerstehen kann; und (iii) ein Verfahren der Kristallanbringung zu schaffen, welches für die Massenherstellung anpaßbar ist.
Dementsprechend wäre eine kostengünstige, leicht herstellbare, elastische Anbringung für eine piezoelektrische Vorrichtung eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik. Ein Verfahren, wodurch Quarzvorrichtungen leicht und bequem an ein Substrat angebracht werden können und welches das Quarzelement von mechanischen Spannungen isoliert, wäre ebenfalls eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Kristallanbringungsstruktur nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Obertonkristall- Anbringungsstruktur, welche von dem Anmelder ausprobiert wurde, um einen Obertonkristall an einem Substrat anzubringen;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer verbesserten, elastisch angebrachten piezoelektrischen Vorrichtung;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer elastisch angebrachten piezoelektrischen Obertonvorrichtung;
Fig. 5 und 6 eine obere und untere perspektivische Ansicht der elastisch angebrachten piezoelektrischen Vorrichtung in Form eines Kristalloszillators, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 7 und 8 eine obere und untere perspektivische Ansicht der elastisch angebrachten piezoelektrischen Vorrichtung in Form eines Filters, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht in einem Versuch, einen Obertonkristall direkt an einem Substrat in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung anzubringen. Insbesonders enthält die ausprobierte Obertonkristall-Anbringungsstruktur 40 ein Substrat 42 mit leitenden Flächen 44, ein piezoelektrisches Element 46, eine obere und eine untere herumgewickelte Elektrode 48 und 50 sowie ein elastisches leitendes Haftmittel 52, welches das piezoelektrische Element 46 elektrisch mit dem Substrat 42 verbindet und es mechanisch daran anbringt. Die obere und untere Elektrode 48 und 50 umfassen Aluminium. Das Aluminium oxidiert unmittelbar bei Freisetzen gegenüber Luft, was es schwierig macht, die Elektroden 48 und 50 elektrisch mit dem leitenden Haftmittel 52 zu verbinden. Insbesondere bilden sich Schichten aus Aluminiumoxid 54 und 56 auf den freigesetzten Elektrodenoberflächen. Da Aluminiumoxid ein dielektrisches Material hoher mechanischer Festigkeit ist, wird eine effektive elektrische Verbindung zwischen dem elastischen leitenden Haftmittel 52 und den Elektroden 48 und 50 nicht erreicht.
Das leitende Epoxy 24 und 26, welches in der Kristallstruktur von Fig. 1 verwendet wird, ist ein äußerst festes starres Material, welches sein Volumen in signifikanter Art und Weise erniedrigt, wenn es aushärtet. Dies induziert Spannungen in den bondierten Oberflächen. Falls solch ein Epoxy zum Bondieren oxidierten Aluminiums verwendet wird, übt das Epoxy Kräfte während des Aushärtens aus, welche die Oxidschicht durchbrechen, so daß eine elektrische Verbindung effizient zwi schen den Elektroden 20 und 22 und dem leitenden Epoxy 24 geschaffen werden kann.
Das elastische Haftmittel 52, welches in der Struktur in Fig. 2 verwendet wird, bleibt weich während des gesamten Aushärtungszyklus und ändert nicht in signifikanter Art und Weise sein Volumen. Deshalb werden die ungewollten Aluminiumoxidschichten 54 und 56 nicht während des Aushärtens zerbrochen. Obwohl in Fig. 1 eine akzeptable elektrische Verbindung erzielt wird, gibt es viele Nachteile bei der Struktur in Fig. 1. Die Anzahl von in der Vorrichtung verwendeten Teilen ist viel größer wegen der Metallfolien, welche notwendig sind, um die thermische Fehlanpassung zwischen dem piezoelektrischen Element 18 und dem Substrat 12 auszugleichen. Zusätzlichermaßen kann die Anzahl von Prozeßschritten zum Herstellen der Vorrichtung 10 größer oder zeitaufwendiger sein, beispielsweise muß das Epoxy verteilt und zweimal ausgehärtet werden. Insbesondere wird zunächst das Epoxy 24 aufgebracht, um das piezoelektrische Element 18 an den Folien 16 anzubringen, und dann als zweites wird das Epoxy 26 aufgebracht, um die Folien 16 an dem Substrat 12 anzuschließen und anzubringen. Zwei Aushärtungszyklen können notwendig sein.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht einer elastisch angebrachten piezoelektrischen Vorrichtung, welche ein verbessertes Anbringungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Die Vorrichtung 100 enthält ein Substrat 102, welches typischerweise aus einem keramischen Material hergestellt ist, leitende Flächen 104, welche an dem äußeren Abschnitt des Substrats 102 angekoppelt und damit verbunden sind, um eine elektrische Verbindung mit der Vorrichtung 10 zu schaffen. Die piezoelektrische Vorrichtung 106 hat eine obere und untere Elektrode 134 und 136, und zwar vorzugsweise aus Aluminium, welche an einen linken und rechten metallisierten äußeren Abschnitt 114 und 116 mittels der Umwicklungsstrukturen angekoppelt sind. Insbesondere enthält der linke metallisierte äußere Abschnitt 114 einen oberen, mittleren und unteren Abschnitt 118, 120 bzw. 122. In ähnlicher Weise enthält der rechte metallisierte äußere Abschnitt 116 einen oberen, mittleren und unteren Abschnitt 124, 126 bzw. 128. Die unteren Abschnitte 122 und 128 der Metallisierungen 114 und 116 sind elektrisch und mechanisch mit den leitenden Flächen 104 mittels einer leitenden elastischen Grenzschicht 112 und 112' verbunden.
Eine Abdeckung 130, typischerweise aus Metall und Keramik hergestellt, umgibt im wesentlichen die piezoelektrische Vorrichtung 106 und schließt sie ein, um eine innere inerte Umgebung 132 zu schaffen.
In Fig. 3 sind auf einem oberen und unteren Abschnitt oder einer Oberfläche der piezoelektrischen Vorrichtung 106 ein oberes und ein unteres Elektrodenmuster 134 bzw. 136. Das obere und untere Elektrodenmuster 134 und 136 sind elektrisch angeschlossen an dem linken und rechten metallisierten äußeren Abschnitt 114 und 116 zum Bilden eines oberen und unteren Kontaktbereichs 138 bzw. 140. Die Kontaktbereiche 138 und 140 sind hinreichend groß zum Schaffen elektrischer Verbindungen zwischen dem oberen und unteren Elektrodenmuster 134 und 136 mit dem linken und rechten metallisierten äußeren Abschnitt 114 bzw. 116. Es ist erwünscht, daß diese Kontaktbereiche einen sehr geringen Widerstand bieten.
In der Nähe dazu, wo die oberen und unteren Elektrodenmuster 134 und 136 sich mit dem linken und rechten metallisierten äußeren Abschnitten 114 bzw. 116 treffen, sind ein oberer und unterer Überlagerungsabschnitt 142 und 144, welche große Bereiche elektrischer Verbindungen bereitstellen.
Mit Bezug auf Fig. 4 enthalten bei einer Ausführungsform der linke und rechte metallisierte äußere Abschnitt 114 und 116 jeweils erste Schichten 146 und 152, zweite Schichten 148 und 154 und dritte Schichten 150 bzw. 156.
Fig. 5 und 6 zeigen obere und untere perspektivische Ansichten der piezoelektrischen Vorrichtung 106 zum Zeigen der oberen und unteren Elektrodenmuster 134 und 136 und linken und rechten metallisierten äußeren Abschnitte 114 und 116.
In Fig. 7 und 8 sind eine obere und untere perspektivische Ansicht der piezoelektrischen Vorrichtung 106 mit dem oberen und unteren Elektrodenmuster 134, 136 und 136' gezeigt. Die in Fig. 7 und 8 gezeigten Vorrichtung liegt in Form eines Kristallfilters vor, welcher die gesamte Struktur in den vorhergehenden Figuren enthält und drei elektrische Verbindungen aufweist.
Es gibt zwei Hauptanwendungen von piezoelektrischen Elementen, nämlich Kristallfilter Fig. 7 und 8 und Kristallresonatoren Fig. 5 und 6. Kristallfilter werden immer dann verwendet, wenn einlaufende elektrische Signale gefiltert werden müssen, um Signale zu unterdrücken, welche in einen ungewollten Frequenzbereich fallen, d. h. außerhalb des Durchlaßbandes dieses Filters. Die Signale, welche innerhalb des Frequenzbereichs des Durchlaßbandes solch eines Filters liegen, werden durch den Filter ohne signifikanten Signalverlust durchgelassen. Kristallresonatoren werden als Frequenzsteuervorrichtungen in Oszillationsschaltungen verwendet.
Das vorliegende Verfahren involviert in seiner einfachsten Form das elastische Anbringen einer piezoelektrischen Vorrichtung in den folgenden Schritten. Der erste Schritt involviert das selektive Metallisieren äußerer Abschnitte 114 und 116 eines piezoelektrischen Elements 106. Als nächstes wird ein vorbestimmtes Schichtmuster aus Aluminium selektivermaßen auf dem piezoelektrischen Element 106 abgeschieden, um ein bestimmtes erwünschtes Elektrodenmuster 134 und 136 in Kon takt mit den äußeren metallisierten Abschnitten 114 und 116 zu bilden, Danach wird ein nicht ausgehärtetes, leitendes, elastisches Material 112 und 112' selektivermaßen auf einem Substrat 102 verteilt. Als nächstes wird das piezoelektrische Element 106 plaziert und auf dem elastischen leitenden Material derart ausgerichtet, so daß beim Aushärten des leitenden elastischen Materials sich eine elastische Anbringung (oder Grenzfläche) bildet.
Dieses Verfahren der Anbringung ist insbesondere nützlich bei Verwendung bei einer Vorrichtung mit Aluminiumelektroden. Falls eine Vorrichtung mit Aluminiumelektroden an einem Substrat unter Verwendung des in Fig. 2 gezeigten Verfahrens bzw. der Struktur an einem Substrat angebracht wird, bildet sich Aluminiumoxid auf den Schichten 54 und 56, um so das Erstellen einer guten elektrischen Verbindung zu verhindern. Falls eine Vorrichtung in Übereinstimmung mit den in Fig. 3 und 4 gezeigten Verfahren konstruiert wird, und zwar mit äußeren Metallisierungsschichten 114 und 116, wird die auf den Aluminiumelektroden gebildete Oxidschicht nicht mit einem elektrischen Weg interferieren, welcher in diesen Vorrichtungen durch die metallisierten Abschnitte 114 und 116 verläuft. Die beim Prozeß der Herstellung der Schichten aus den metallisierten Abschnitten 114 und 116 verwendeten Metalle sind derart ausgewählt, daß sie nicht leicht oxidieren, wenn sie Luft gegenüber freigesetzt werden.
Der selektive Metallisierungsschritt kann die Bereitstellung einer Vielzahl von Metallschichten auf den äußeren Abschnitten 114 und 116 des piezoelektrischen Elements 106 zur verbesserten Anhaftung an dem piezoelektrischen Element 106 enthalten. Insbesondere kann der selektive Metallisierungsschritt folgende Bereitstellung enthalten: einer ersten Schicht 146 und 152 mit Chrom direkt auf einem äußeren Abschnitt des piezoelektrischen Elements 106; einer zweiten Schicht 148 und 154 mit einem Edelmetall auf der ersten Schicht 146 und 152; und einer dritten Schicht mit Chrom auf dem Edelmetall der zweiten Schicht zur verbesserten Haftung der metallisierten Abschnitte 114 und 116 an der elastischen Grenzfläche 112 und 112' und ebenfalls zur verbesserten Haftung an den Aluminiumelektroden in den Bereichen der Überlappung oder des Kontakts. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden alle Schichten der metallisierten Abschnitte 114 und 116 selektivermaßen in einer Vakuumumgebung aufgebracht. Die piezoelektrischen Vorrichtungen bleiben im Vakuum, wenn verschiedene Metalle aufgebracht werden, um Schichten aus Metallisierung auf der piezoelektrischen Vorrichtung zu bilden, welche die metallisierten Abschnitte in Fig. 4 enthalten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das ausgehärtete, leitende elastische Material hinreichend ausgehärtet, um eine leitende elastische Schnittstelle oder Montagestruktur zu bilden. Insbesondere wird das leitende elastische Material für eine vorbestimmte Zeit bei einer vorbestimmten Temperatur ausgehärtet, um sich auf eine Art und Weise auszubilden, welche eine erwünschte Elastizität ergibt.
Die leitende elastische Schnittstelle 112 und 112' kann einen breiten Bereich von Materialien aufweisen, solange sie beim Aushärten eine elastische Halterungsstruktur bildet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Grenzfläche 112 und 112' Silicon-basiertes haftmittelartiges Material. Solche Materialien sind relativ neu entwickelte Materialien, welche in Luft über einen breiten Temperaturbereich aushärten und nach einer geeigneten Aushärtung elastisch sind und dennoch eine bestimmte Schwellelastizität aufweisen.
Bei einer Ausführungsform umfaßt das Silicon-basierte Haftmittel ein metallisches Pulver, vorzugsweise ein Silberpulver, um die erforderliche Leitfähigkeit zu haben.
Der Silberpulvergehalt in dem Silicon kann weitläufig variieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Silbergehalt zwischen etwa 70% und etwa 85% an Gewichtsanteilen, wobei der untere Bereich ausreicht, um die erwünschte Leitfähigkeit zu haben, und der obere Bereich so begrenzt ist, daß er irgendwelche widrigen Effekte auf die Haftmitteleigenschaften minimiert, und höchst vorzugsweise etwa 75% bis etwa 80%, um den Widerstand (Leistungsverlust) zu minimieren und gleichzeitig verarbeitbar und reproduzierbar zu sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Schnittstelle 112 und 112' das silbergefüllte Silicon, welches geeignetermaßen ausgehärtet wird, um ein elastisches Gel aus Material zu bilden, welches das piezoelektrische Element 106 bezüglich des Substrats 102 verbindet. Dieses Material schafft eine zusätzliche Kissenwirkung und Isolation vor Schocks und enthält eine hinreichende Elastizität zum Ermöglichen einer Ausdehnung und Zusammenziehung des piezoelektrischen Elements 106 bezüglich des Substrats 102 mit minimalen Spannungen.
Der Aushärteschritt ist bedeutsam bei der Bildung einer Schnittstelle 112 und 112' mit einer hinreichenden Elastizität, um erwünschtermaßen: (i) das piezoelektrische Element 106 anzukoppeln; (ii) zu ermöglichen, daß das piezoelektrische Element (iv) sich etwas aufgrund seines thermischen Ausdehnungskoeffizienten bewegt; (iii) die Schockübertragung zu minimieren; (iv) die Ausgasung zu minimieren; (v) den elektrischen Widerstand zu minimieren; (vi) Frequenzverschiebungen über einen breiten Temperaturbereich zu minimieren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Aushärteschritt das Aushärten des Materials 112 und 112' für eine vorbestimmte Zeit und Temperatur zum Bilden einer Schnittstelle mit den obigen erwünschten Charakteristika. Insbesondere wenn die Schnittstelle 112 und 112' ein silbergefülltes Silicon aufweist, wird das unausgehärtete Material in einem Ofen bei etwa 80ºC bis etwa 180ºC ausgehärtet, und vorzugsweise bei etwa 120ºC bis etwa 160ºC für verbesserte Resultate während einer Dauer von etwa 30 Minuten bis etwa 4 Stunden, und zwar vorzugsweise bei etwa 150ºC während etwa 90 Minuten zum Minimieren der Ausgasung des Materials und für verbesserte Unversehrtheit. Insbesondere bietet bei einer bevorzugten Ausführungsform das Silicon-basierte Haftmaterial eine weiche und elastische Halterung und Kopplung, welche ermöglicht, daß das piezoelektrische Element 106 bezüglich des Substrates 102 schwebt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Aushärtungsschritt weiterhin einen Nachaushärtungs-Hochtemperatur- Konditionierungsschritt enthalten. Man glaubt, daß ein Hochtemperatur-Konditionierungsschritt weiterhin die Ausgasung der Schnittstelle 112 und 112' minimieren kann und die Querverbindung des Materials mit der Schnittstelle 112 und 112' sowie die Anhaftung an den Bondierungsorten verbessern kann.
Das Protokoll bezüglich des Konditionierungsschritts kann weitläufig variieren. Bei einer Ausführungsform variiert der Konditionierungsschritt von etwa 90 Minuten bis etwa 5 Minuten und liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 40 Minuten bis etwa 20 Minuten, um die Verarbeitungszeit und das Ausgasen zu minimieren und um die Querverbindung und die Elastizität zu verbessern. Die Temperatur für diesen Konditionierungsschritt kann weitläufig variieren. Bei einer Ausführungsform kann die Temperatur im Bereich von etwa 400ºC bis etwa 200ºC liegen, und liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 300ºC bis etwa 350ºC, was hinreichend hoch ist, um eine Querverbindung des Materials mit sich selbst und den Bondierungsorten zu schaffen, und hinreichend niedrig ist, um nicht das Material in einen Schock zu versetzen oder zu degradieren.
Wenn silbergefülltes Silicon verwendet wird, glaubt man, daß eine Hochtemperaturkonditionierung für etwa 30 Minuten zwischen 325ºC und 350ºC die besten Resultate hinsichtlich der Minimierung der Ausgasung, der Erniedrigung von Frequenzverschiebungen bei den interessanten Temperaturen (oder der Verbesserung der Ausgabegenauigkeit) und der Bereitstellung einer elastischen Kopplung liefern wird.
Bei einer Ausführungsform hat die Schnittstelle 112 und 112' eine Elastizität, welche gemessen durch den Young-Modul weitläufig variieren kann. Bei einer Ausführungsform beträgt der Young-Modul etwa 10 · 10&sup5; N/m² oder weniger, so daß sie keinen übermäßigen Grad von Festigkeit aufweist und nicht übermäßig gering ist, so daß eine Schnittstelle zum Widerstehen eines mechanischen Schocks mit hinreichender Unversehrtheit gebildet wird.
Beispiele einiger bevorzugter Haftmittel, welche nützlich als Schnittstelle 112 und 112' sind, enthalten Emerson and Cuming, Inc.'s (ein Bereich von W. R. Grace), sogenannte elektrisch leitende Silicon-Dye-Anbringungsmaterialien, Produktnr. LE3355-35, LE4017-71 und LX-3739-98. Diese Materialien sind angenommenermaßen im wesentlichen einkomponentige, silbergefüllte Siliconhaftmittel und sind thermisch und elektrisch leitend. Man glaubt, daß die thermische Leitfähigkeit beiträgt zur Ableitung der Wärme und zur Dämpfung der thermischen Differenzen zwischen dem piezoelektrischen Element 106 und dem Substrat 102.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Material 112 und 112' das Emerson and Cuming, Inc.'s Produktnummern LE- 4017-71 und LX-3937-98, und zwar abhängig von der Anwendung. Die Rheologie dieser Materialien bietet eine Konsistenz, welche zur vereinfachten Aufbringung geeignet ist, welche ein piezoelektrisches Element vor der Aushärtung haltern kann und welche sich nicht unkontrolliert auf ungewollte Orte ausbrei ten kann. Jedoch können andere Materialien in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, solange sie die erwünschten Eigenschaften und Charakteristika aufweisen, die hier aufgeführt sind. Die bevorzugten Materialien werden zum Bilden einer physikalisch elastisch und elektrisch und thermisch leitenden Verbindung verwendet.
Nach dem Ausheilen kann das piezoelektrische Element 106 durch Einstellen der Masse des Elektrodenmusters 134 oder 136 frequenzabgestimmt werden, und zwar typischerweise des oberen Elektrodenmusters 134, da es besser zugänglich ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Frequenzabstimmung in einer Vakuumumgebung durchgeführt, wo Metall auf einem vorbestimmten Bereich auf dem oberen Elektrodenmuster 134 abgeschieden wird.
Nach dem Abstimmen enthält typischerweise die piezoelektrische Vorrichtung 100 einen Schritt des Einschließens des piezoelektrischen Elements 106 in einer inerten Umgebung, und zwar durch Anbringen eines Deckels 132 an dem Substrat 102. Typischerweise wird die Vorrichtung 100 in eine Vakuumumgebung zum Evakuieren aller Gase gesetzt, das kann jedoch verheerend für die Vorrichtung sein. Dann, ohne Freisetzen von Luft, wird die Vorrichtung in eine Inertgasatmosphäre, wie z. B. Stickstoff, gesetzt, wo sie hermetisch abgedichtet wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Obertonvorrichtung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt. Die folgenden Auszüge schaffen eine kurze Erläuterung vieler wichtiger Punkte, welche für die Erfindung vorgesehen sind und dabei betrachtet werden.
Es ist das Design-Ziel eines Resonator-Designers, einen piezoelektrischen Resonator zu bauen, welcher eine isolierte Resonanz an der erwünschten Frequenz zeigt. Diese Resonanz ist verantwortlich für die elektrischen Charakteristika des Kri stalls oder Filters, welcher entworfen wird. Ein Resonator hat andere mechanische Resonanzen, welche durch ein geeignetes Design der physikalischen Konstruktion der Einheit unterdrückt werden müssen. Diese ungewünschten Resonanzantworten sind ungewollte Antworten.
Die physikalischen Gesetze, welche das Design eines Resonators beherrschen, bestimmen, ob diese ungewollten Antworten in der fertiggestellten Einheit existieren werden. Die existierende Design-Theorie erkennt, daß die Anzahl und Intensität der ungewollten Antworten eine Funktion der Elektrodendimensionen (Fläche) und der Differenz in der Frequenz zwischen der metallisierten Elektrode und dem unmetallisierten Rohling ist. Diese Frequenzdifferenz wird verursacht durch die Hinzufügung von Masse, welche die Elektrode bildet. Diese Beschränkung ist beschrieben durch die "Welleneinfang"-Theorie, welche eine Beziehung zwischen der Existenz ungewollter Modi und den Dimensionen und der Masse der Elektrode liefert.
Es ist üblicherweise wünschenswert, die Elektroden eines Filterkristalls so groß wie praktisch zu machen. Dies wird gemacht, um die elektrische Impedanz des Filters zu erniedrigen, was erwünscht ist, da sie die umgebende elektrische Schaltung leichter zu entwerfen macht und da sie die Verwendung lockererer Dimensionstoleranzen beim Entwerfen der Elektrodenanordnung ermöglicht. Die Maximalgröße der Elektrode ist begrenzt durch den Welleneinfang, da, wenn die Elektrode größer wird, die erlaubte Masse, welche auf dem Elektrodenbereich abgeschieden werden, kleiner wird. Die Masse wird reduziert durch Dünnermachen der Metallisierungsdicke zum Erzielen der erwünschten Masse.
Der begrenzende Faktor, wie eine Elektrode gestaltet werden kann, ist die elektrische Leitfähigkeit des Films, welcher die Elektrode bildet. Wenn der Film dünner wird, steigt sein Widerstand. Unterhalb einer bestimmten Dicke, welche durch die verwendete Metallisierung bestimmt wird, wird die Elektrode bzw. werden die Elektroden nicht leitend und deshalb nicht verwendbar. Es gibt eine Minimaldicke, welche für irgendein vorgegebenes Material verwendet werden kann, wie z. B. Gold, Silber und Aluminium.
Aus diesen Gründen ist Aluminium das Metall der Wahl, welches bei Hochfrequenzfiltern, und insbesondere Obertonfiltern verwendet wird. Aluminium ist das mit der geringsten Dichte verfügbare Plattierungsmetall und ist hinreichend leitend bei geringen Filmdicken. Aluminium ermöglicht Elektroden aus größerem Bereich zu verwenden, was die Welleneinfangbedingungen erfüllt, die notwendig sind, um ungewollte Resonanzen zu unterdrücken.
Es ist ebenfalls vorteilhaft, flexible Haftmittel zu verwenden, wie z. B. ein Silicon-basiertes Haftmittel, welches bei dieser Erfindung verwendet wird, da die Anbringung, welche für den Kristall erforderlich ist, mechanisch einfacher, schockbeständiger und weniger anfällig gegenüber Spannungen, welche durch thermische Änderungen verursacht werden, gestaltet werden kann. Unglücklicherweise bildet Aluminium ein Oxid, wenn es der Atmosphäre gegenüber ausgesetzt wird, welches verhindert, daß das Siliconhaftmittel eine Verbindung mit geringem Widerstand mit dem Aluminiumelektrodenmetall bildet.
Die vorliegende Erfindung minimiert dieses Problem durch Bilden von Bondierungsschnittstellenbereichen, welche die direkte Aluminium-Siliconhaftmittel-Verbindung vermeiden. Bei diesem Verfahren bildet die Aluminiumelektrode eine Bondierung und eine elektrische Verbindung mit einem unterschiedlichen Metall (Chrom- und Goldbondierungsfläche). Das Siliconhaftmittel wird dann über das Metall gesetzt, beispielsweise eine Goldoberfläche der Bondierungsfläche, um die mechanische und elektrische Verbindung mit den Verpackungskontakten zu bil den. Dies vermeidet oder minimiert das Problem, da Gold inert ist und nicht oxidiert oder chemisch mit dem Siliconhaftmittel reagiert.
Das Gold bildet ebenfalls eine gute Verbindung mit der Aluminiumplattierten Elektrode, da das Aluminium und die Goldmaterial-Legierung intermetallische Verbindungen bilden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Chromunterschicht verwendet, um eine gute mechanische Verbindung zwischen der Goldschicht und dem Quarzsubstrat zu bilden. Das Chrom bildet Oxide, welche sich mit der Siliciumdioxidstruktur des Quarzes verbinden. Das Chrom wird in die Goldschicht diffundieren gelassen, um eine gute elektrische und mechanische Verbindung zwischen der Chromschicht und der Goldschicht zu bilden.
Somit ermöglicht dieses Verfahren die Verwendung eines optimalen Elektrodenmaterials, welches Aluminium ist, mit einem flexiblen Anbringungssystem, welches ein Siliconhaftmittel ist, um gute Charakteristika und Eigenschaften zu erzielen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren das elastische Anbringen einer piezoelektrischen Obertonvorrichtung an einem Substrat, was die folgenden Schritte aufweist. Zunächst werden äußere Abschnitte 114 und 116 eines piezoelektrischen Elements 106 selektivermaßen metallisiert. Dies dient zum Bereitstellen von hinreichenden metallischen Kontaktbereichen mit der elastischen Schnittstelle 112 und 112'. Die Materialien, welche die äußeren Abschnitte 114 und 116 bilden, werden so ausgewählt, daß sie die Möglichkeit der Oxidierung minimieren, da geeignete Metalle ausgewählt werden, welche einer Oxidation widerstehen. Als nächstes wird eine Schicht aus Aluminium selektivermaßen auf dem piezoelektrischen Element abgeschieden, und zwar durch Bilden eines vorbestimmten Elektrodenmusters und Bilden eines Überlappabschnitts, welcher mit den metallisierten äußeren Abschnitten 114 und 116 verbunden ist. Der Überlapp 142 und 144 und Kon takte 138 und 140 sind wichtig, da sie eine gute elektrische Verbindung zwischen den Elektroden 134 und 136 und den metallisierten äußeren Abschnitten 114 und 116 schaffen. Der nächste Schritt involviert die Verteilung eines leitenden elastischen Materials 112 und 112' auf dem Substrat 102. Die elastische Schnittstelle 112 und 112' ist eine Einrichtung zum Bereitstellen eines elektrisch leitenden und mechanisch elastischen Anbringungssystems, welches verwendet wird für die Anbringung des piezoelektrischen Elements 106 an dem Substrat 102. Der nächste Schritt involviert die Involvierung des piezoelektrischen Elements 106 auf dem leitenden elastischen Haftmittel 112 und 112'. Dies dient zum physikalischen Anbringen des piezoelektrischen Elements 106 an dem Substrat 102. Bei diesem Schritt bildet das Haftmittel 112 und 112' einen Kontakt hauptsächlich mit den äußeren metallisierten Abschnitten 114 und 116, und zwar so gut die elektrischen Verbindungen gemacht werden können. Der nächste Schritt involviert das Aushärten des leitenden elastischen Haftmittels, so daß eine elastische Kopplung gebildet wird zum Verbinden der äußeren metallisierten Abschnitte des piezoelektrischen Elements mit dem Substrat. In diesem Schritt ändert das Haftmittel seinen Zustand von einer dicken Flüssigkeit zu einem festen, gummiartigen, elastischen Material (Schnittstelle bzw. Grenzfläche), welche das piezoelektrische Element 106 sicher an dem Substrat 102 hält.
Es sollte bemerkt werden, daß die selektiv metallisierten äußeren Abschnitte 114 und 116 derart konfiguriert sind, daß sie einen hinreichend großen Oberflächenbereich enthalten, um das Plazieren und die Ausrichtung mit dem leitenden elastischen Haftmittel 112 und 112' zu erleichtern und zu vereinfachen. Sie sind ebenfalls so konfiguriert, daß sie einen ebeneren und hinreichend großen Bereich bilden, um eine gute elektrische und mechanische Verbindung zu schaffen.
Bei einer Ausführungsform ist eine Vielzahl von Schichten von Metallen auf den äußeren Abschnitten 114 und 116 des piezoelektrischen Elements 106 enthalten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Schicht 146 und 152 ein Metall, typischerweise Chrom, zur verbesserten Anhaftung der zweiten Metallschicht 148 und 154, typischerweise Gold oder Silber, an dem piezoelektrischen Element 106. Die äußere Metallschicht 150 und 156, typischerweise Chrom, wird zum Erhöhen der Anhaftung der Aluminiumelektroden 134 und 136 (und 136' in Fig. 8) und des elastischen Materials 112 und 112' an dem Metall, welches als die zweite Schicht 148 und 154 verwendet wird, benutzt. Alle drei Metallschichten werden in einer Vakuumumgebung im selben Vakuumzyklus aufgebracht. Weiterhin werden sehr dünne Schichten aus Metall als erste und dritte Schicht aufgebracht, und zwar typischerweise zwischen 50 und 100 Ångström. Deshalb erhöht die Abscheidung der zwei zusätzlichen Schichten aus Metall die Prozeßzeit nicht in signifikanter Art und Weise.
Aluminium wird als das Elektrodenmaterial verwendet, und zwar insbesondere bei Hochfrequenzanwendungen, da das Aluminium hartnäckig am piezoelektrischen Element 106 oder Quarz anhaftet, und zwar wegen der Natur des Silicons zu Sauerstoff und zur Aluminiumbindung. Die akustische Impedanz von Aluminium stimmt eng überein mit derjenigen von den Quarzmaterialien, um so die Einflüsse der akustischen Reflexion der Quarz- Aluminium-Schnittstelle zu minimieren, was in minimalen Verlusten resultiert. Aluminium ist ebenfalls ein bevorzugtes Material für Elektroden bei vielen Quarzvorrichtungen wegen seiner geringen Masse. In vielen Fällen zeigt die Quarzvorrichtung übermäßige ungewollte Resonanzen und Seitenbänder, falls Elektroden mit hoher Masse in dem Design verwendet werden. In diesen Fällen ist es vorteilhaft, die Masse der Elektroden zu reduzieren. Ein Weg der Erniedrigung der Elektrodenmasse besteht in der Reduzierung der Dicke des angebrach ten Metalls. Jedoch können sehr dünne Elektroden geringere elektrische Leitfähigkeit aufweisen, was die Funktionstüchtigkeit der Vorrichtung verschlechtert. Deshalb ist es vorteilhaft, eine Elektrode mit einem Material zu verwenden, welche eine geringste Masse und eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Aluminium ist solch ein Material, da es ein hohes Verhältnis der elektrischen Leitfähigkeit zur Masse hat.
Das Aluminium ergibt ebenfalls eine gute elektrische Leitfähigkeit für eine vorgegebene geringe Dicke. Dementsprechend bietet es einen guten elektrischen Kontakt und minimiert dennoch die Massebelastung wegen seiner leichtgewichtigen Charakteristik. Zweitens stimmt Aluminium eng überein mit der akustischen Impedanz von Quarzmaterialien, um so in minimalen Signalverlusten zu resultieren. Aluminium bildet ebenfalls eine gute Anhaftung an dem piezoelektrischen Element.
Die metallisierten äußeren Abschnitte 114 und 116 sind hinreichend dick, um eine gute Leitfähigkeit bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform sind die metallisierten äußeren Abschnitte 114 und 116 etwa 70 nm (700 Å) oder mehr, und vorzugsweise etwa 150 nm (1500 Å), um eine minimale Metalldicke bereitzustellen, welche immer noch eine gute elektrische Leitfähigkeit des Metalls liefert. Man glaubt, daß Metalldicken oberhalb von 200 nm (2000 Å) den Verlust von Material in dem Prozeß erhöhen und die Metallisierungsprozeßzeit erhöhen, was die Vorrichtung teurer macht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform in Fig. 4 sind die erste und dritte Schicht aus Chrom im allgemeinen hinreichend dick zur Bereitstellung einer guten Anhaftung der in den äußeren Abschnitten 114 und 116 Verwenden Metalle an dem Quarz 106 und an den Aluminiumelektroden 134 bzw. 136. Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Chromschichten jeweils eine Dicke von etwa 40 nm (400 Å) oder darunter, und vorzugsweise 5 nm (50 Å) bis 10 nm (100 Å) für eine gute Anhaftung. Bei dieser Ausführungsform umfaßt die zweite Schicht 148 und 154 ein Edelmetall, vorzugsweise eine Schicht aus Gold oder Silber, welche hinreichend dick ist, um eine gute elektrische Leitfähigkeit zu schaffen. Das Edelmetall liegt im allgemeinen in Dickenbereichen von etwa 100 nm (1000 Å) bis etwa 200 nm (2000 Å), und vorzugsweise etwa 150 nm (1500 Å). Dicken geringer als 100 nm (1000 Å) können in möglicherweise schlechter Leitfähigkeit resultieren, und Dicken oberhalb von 200 nm (2000 Å) können in unnötiger Prozeßzeit und Materialverlust resultieren. Das bevorzugte Metall ist Gold oder Silber, weil diese Edelmetalle nicht signifikanterweise oxidieren, wenn sie gegenüber Luft freigesetzt werden, und höchst vorzugsweise Gold wegen seiner verbesserten Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Oxidation.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung 100 hermetisch versiegelt, um fortlaufende und ungewollte Aluminiumreaktionen zu minimieren, und zwar in Verbindung mit Sauerstoff zur Bildung von Al&sub2;O&sub3; oder Saphir beispielsweise. Somit minimiert die hermetische Abdichtung die Möglichkeit, daß die Aluminiumplattierten Einheiten schlechte Alterungscharakteristika aufweisen, wobei die Frequenz mit der Zeit abfällt.
Bei einer Anwendung, wo 73 MHz-Filter oder -Resonatoren erforderlich sind, umfassen die Elektroden 134, 136 und 136' Aluminium in einem Bereich von etwa 80 nm (800 Å) bis etwa 120 nm (1200 Å) für eine akzeptable Elektrodenleitfähigkeit und einen geringen ungewollten Antwortgehalt.
Bei der Anwendung für 45 MHz-Resonatoren oder -Filter liegen die Aluminiumelektroden 134, 136 und 136' üblicherweise im Dickenbereich von etwa 150 nm (1500 Å) bis etwa 240 nm (2400 Å) zum Maximieren der elektrischen Leitfähigkeit der Elektrode und zum Minimieren von ungewollten Antworten.
Das Folgende ist ein bevorzugter Prozeßablauf zum Herstellen einer elastisch angebrachten Obertonvorrichtung.
1) Selektive Metallisierung. Zunächst werden die äußeren Abschnitte 114 und 116 des piezoelektrischen Elements metallisiert. Die piezoelektrischen Elemente werden sicher in Metallmasken angebracht, welche äußere Abschnitte des piezoelektrischen Elements freilegen. Die Masken werden in eine Vakuumkammer eingesetzt, welche hermetisch geschlossen und evakuiert wird. Wenn der erwünschte Vakuumpegel erreicht ist, wird das Abscheidungsmetall in einem Schmelztiegel geschmolzen, welcher in der Vakuumkammer ruht. Metalldämpfe, welche in dem Prozeß erzeugt werden, setzen sich auf der freigelegten Oberfläche des piezoelektrischen Elements ab. Falls mehrere Schichten aus verschiedenen Metallen verwendet werden, dann werden sie in verschiedenen Schmelztiegeln geschmolzen und verdampft, und zwar eines zu einer Zeit, während das Vakuum in der Kammer zu allen Zeiten beibehalten wird.
2) Mehrere Schichten. Da die Edelmetalle nicht gut an der Quarzoberfläche anhaften, wird eine Unterschicht 146 und 152 aus Chrom abgeschieden, bevor das Edelmetall 148 und 154 verwendet wird. Eine obere Schicht aus Chrom 150 und 156 wird ebenfalls auf die gleiche Weise auf das Edelmetall abgeschieden, um die Anhaftung an der äußeren Oberfläche des Edelmetalls zu verbessern. Alle metallischen Schichten, die Unterschicht aus Chrom, die Schichten aus Edelmetall und die obere Schicht aus Chrom werden in demselben Vakuumzyklus abgeschieden, wie im Schritt 1 oben beschrieben.
3) Aluminium-Elektrodenabscheidung. Die piezoelektrischen Elemente werden zu verschiedenen Masken transferiert, welche selektivermaßen Bereiche des piezoelektrischen Elements freilegen, wo die Elektroden abzuscheiden sind. Wie in Schritt 1 beschrieben, werden die Masken mit den piezoelektrischen Elementen in eine Vakuumkammer gesetzt, welche evakuiert ist. Das Aluminium wird in einem Schmelztiegel geschmolzen, welcher das Metall abscheidet, das die Vorrichtungselektroden bildet.
4) Aufbringen des Haftmittels. Die Substrate, welche als die Basis dieser Vorrichtungen zu verwenden sind, werden in Befestigungen eingesetzt, welche die Teile in Anordnungen halten. Eine Nadel der Spritze mit dem unausgehärteten Haftmittel wird in dichte Nähe zum Substrat gebracht. Eine vorbestimmte Menge an Haftmittel wird unter Druck aus einer Spritze auf das Substrat ejiziert. Unter Verwendung dieses Prozesses wird Haftmittel auf die erwünschten Bereiche des Substrats aufgebracht, wie in den Figuren gezeigt.
5) Plazieren des piezoelektrischen Elements. Das piezoelektrische Element 106 wird auf das Substrat 102 derart gebracht, daß das unausgehärtete Haftmittel das piezoelektrische Element hauptsächlich in den äußeren Abschnitten 114 und 116 des Elements kontaktiert, welche zuvor metallisiert worden sind.
6) Aushärtung. Die piezoelektrischen Elemente, welche auf den Substraten angebracht sind, werden für eine vorbestimmte Zeit und Temperatur in Ofen gesetzt. Dies härtet das Haftmittel aus, welches den Zustand von einer dicken Flüssigkeit in ein elastisches festes Material oder eine Schnittstelle 112 und 112' ändert. Die piezoelektrischen Elemente werden sicher an dem Substrat befestigt.
7) Endplattierung. Die Vorrichtungen werden dann in eine Vakuumkammer gesetzt, wo die geringe Menge an Metall, typischerweise Gold, individuell auf jedes der piezoelektrischen Elemente abgeschieden wird. Das Endplattierungsmetall wird hauptsächlich auf den Bereich der piezoelektrischen Elemente abgeschieden, welcher durch eine äußere Aluminiumelektrode besetzt ist. Zur Zeit dieser Plattierung wird die Vorrichtung elektrisch mit einer geeigneten Ausrüstung zum Bewachen der Frequenz und weiterer Parameter der Vorrichtung angeschlossen. Die Abscheidung des Metalls wird gestoppt, wenn die Vorrichtung die erwünschten Parameter oder Frequenz erreicht.
8) Abdichtung. Die Deckel werden auf die Vorrichtungen derart gesetzt, daß sie nur das Substrat kontaktieren und nicht die piezoelektrischen Elemente. Die Vorrichtungen werden in eine Abdichtungskammer bzw. Versiegelungskammer gesetzt, von der die Luft evakuiert wird. Das Inertgas, typischerweise Stickstoff, wird in die Kammer injiziert. Die Teile werden unter Verwendung dieses Prozesses hermetisch abgedichtet, welcher von dem Modell der Vorrichtung abhängt. In manchen Fällen werden die Teile aufgewärmt, um das Lotmaterial aufzuschmelzen, welches das Substrat mit dem Deckel verbindet. In weiteren Fällen wird ein elektrischer Strom durch den Deckel geleitet, um ihn an der Substratbasis anzuschweißen.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, können verschiedenen Modifikationen und Variationen von den Fachleuten durchgeführt werden, ohne vom neuartigen Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die Patentansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zum elastischen Anbringen einer piezoelektrischen Vorrichtung (106) an einem Substrat (102) mit folgenden Schritten:

(a) selektives Metallisieren äußerer Abschnitte eines piezoelektrischen Elements (106) mit einem Metall, welches einer Oxidation widersteht, um metallisierte äußere Bereiche (114, 116) zu schaffen;

(b) selektives Abscheiden eines Schichtmusters aus Aluminium auf selektivermaßen freigelegten Bereichen des piezoelektrischen Elementes zum Bilden einer Elektrode (134) mit einem überlappenden Kontakt mit den metallisierten äußeren Abschnitten (114, 116),

(c) selektives Verteilen eines unausgehärteten, leitenden elastischen Materials (112, 112') auf einem Substrat (102); und

(d) Plazieren und Ausrichten des piezoelektrischen Elements auf dem leitenden elastischen Material (112, 112'), so daß beim Aushärten das leitende elastische Material eine elektrische Verbindung bildet und eine elastische Anbringung zum Verbinden der freigelegten metallisierten äußeren Abschnitte (114, 116) des piezoelektrischen Elements (106) mit dem Substrat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der selektive Metallisierungsschritt das Bereitstellen einer Vielzahl von Metallschichten (146, 148, 150, 152, 154, 156) auf den äußeren Abschnitten eines piezoelektrischen Elements enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der selektive Metallisierungsschritt enthält:

(a) Bereitstellen einer ersten Schicht (146, 152) mit Chrom direkt auf den äußeren Abschnitten des piezoelektrischen Elements;

(b) Bereitstellen einer zweiten Schicht (148, 154) mit einem Edelmetall auf der ersten Schicht; und

(c) Bereitstellen einer dritten Schicht (150, 156) mit Chrom auf der Edelmetallschicht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (148, 154) Gold aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aushärtungsschritt das Aussetzen des elastischen leitenden Haftmittels (112, 112') gegenüber einer vorbestimmten Temperatur während einer vorbestimmten Dauer zum Bilden einer elastischen Kopplung enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Abstimmens des piezoelektrischen Elements (106) zum Einstellen der Masse des Elektrodenmusters (134, 136) auf dem piezoelektrischen Element.

7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Einschließens des piezoelektrischen Elements (106) in einer inerten Umgebung.

8. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Bildens einer Obertonvorrichtung einschließlich eines Filters oder eines Kristalls.