JP2001308124A - Ｉｃチップの接合方法及びこれを用いた水晶発振器 - Google Patents
Ｉｃチップの接合方法及びこれを用いた水晶発振器Info
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- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ＩＣの内部回路に与える損傷を防止したＩＣチ
ップの接合方法及びこれを用いた生産性の高い水晶発振
器を提供する。 【構成】シリコン基板の表面にＰ型領域とＮ型領域とを
絶縁する酸化膜を外周に形成して前記酸化膜の表面及び
枠内に前記Ｐ型領域又はＮ型領域と電気的に接続する導
体膜を設けて端子電極とし、前記シリコン基板上に保護
膜を設けて前記端子電極の表面にバンプを接続し、前記
バンプを超音波熱圧着によって押し潰しながら基板の導
電端子部に接続してなるＩＣチップの接合方法におい
て、前記保護膜は前記酸化膜の枠を越えて前記端子電極
内に形成された構成とする。そして、、このＩＣチップ
の接合方法を用いて、容器本体の凹部にＩＣチップを接
続して、水晶片を収容した水晶発振器を構成する。
ップの接合方法及びこれを用いた生産性の高い水晶発振
器を提供する。 【構成】シリコン基板の表面にＰ型領域とＮ型領域とを
絶縁する酸化膜を外周に形成して前記酸化膜の表面及び
枠内に前記Ｐ型領域又はＮ型領域と電気的に接続する導
体膜を設けて端子電極とし、前記シリコン基板上に保護
膜を設けて前記端子電極の表面にバンプを接続し、前記
バンプを超音波熱圧着によって押し潰しながら基板の導
電端子部に接続してなるＩＣチップの接合方法におい
て、前記保護膜は前記酸化膜の枠を越えて前記端子電極
内に形成された構成とする。そして、、このＩＣチップ
の接合方法を用いて、容器本体の凹部にＩＣチップを接
続して、水晶片を収容した水晶発振器を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バンプを用いた超
音波熱圧着によるＩＣチップの接合方法及びこれを用い
た水晶発振器を産業上の技術分野とし、特にＩＣチップ
としてのシリコン基板に生ずるクラックを防止したＩＣ
チップの接合方法に関する。
音波熱圧着によるＩＣチップの接合方法及びこれを用い
た水晶発振器を産業上の技術分野とし、特にＩＣチップ
としてのシリコン基板に生ずるクラックを防止したＩＣ
チップの接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】（発明の背景）種々の電子回路を集積化
したＩＣチップは多くの電子機器に使用され、その小型
化の原動力となっている。近年では、ワイヤボンディン
グに比較して小型化をさらに促進することから、水晶発
振器においても端子電極の形成された一主面を基板に直
接に接合する所謂フェースダウンボンディングが採用さ
れている。このようなものの一つにバンプを用いた超音
波熱圧着による接合方法がある。
したＩＣチップは多くの電子機器に使用され、その小型
化の原動力となっている。近年では、ワイヤボンディン
グに比較して小型化をさらに促進することから、水晶発
振器においても端子電極の形成された一主面を基板に直
接に接合する所謂フェースダウンボンディングが採用さ
れている。このようなものの一つにバンプを用いた超音
波熱圧着による接合方法がある。
【０００３】（従来技術の一例）第３図は一従来例を説
明する水晶発振器の断面図である。水晶発振器は、積層
セラミックからなり凹部と段部を有する容器本体１にＩ
Ｃチップ２と水晶片３を収容し、カバー４を接合して密
閉する。容器本体１の凹部底面１aには、第４図に示し
たように回路パターンとしての導電路５が形成される。
また、段部には図示しない水晶端子が形成される。
明する水晶発振器の断面図である。水晶発振器は、積層
セラミックからなり凹部と段部を有する容器本体１にＩ
Ｃチップ２と水晶片３を収容し、カバー４を接合して密
閉する。容器本体１の凹部底面１aには、第４図に示し
たように回路パターンとしての導電路５が形成される。
また、段部には図示しない水晶端子が形成される。
【０００４】回路パターン（導電路５）は、下地電極と
しての一層目を印刷及び焼成によるタングステン（Ｗ）
として、その表面に電解メッキによる金が形成される。
通常では、導電路５の先端側となる黒点で示す接続端子
部（導電端子部とする）６を露出し、これ以外は図示し
ないアルミナ等の絶縁材で覆われる。導電端子部６は長
方形状として長さ方向に平行に形成される。
しての一層目を印刷及び焼成によるタングステン（Ｗ）
として、その表面に電解メッキによる金が形成される。
通常では、導電路５の先端側となる黒点で示す接続端子
部（導電端子部とする）６を露出し、これ以外は図示し
ないアルミナ等の絶縁材で覆われる。導電端子部６は長
方形状として長さ方向に平行に形成される。
【０００５】ＩＣチップ２はシリコン基板２aからな
り、図示しない発振回路を構成する増幅器や抵抗、コン
デンサ等を集積化してなる。第５図に示したように、シ
リコン基板２aの表面には、Ｐ型とＮ型領域を絶縁する
酸化膜（ＳiＯ2）２bを境界枠上に周回して形成する。
そして、酸化膜上及び酸化膜２ｂの枠内にＡl（アル
ミ）膜２cを設けて、Ｐ型又はＮ型領域と電気的に接続
する端子電極７を形成する。これにより、端子電極７は
外周に段部を有する凹状となる。これらは、ＩＣチップ
２の一主面における対向する一組の両辺側に設けられ
る。
り、図示しない発振回路を構成する増幅器や抵抗、コン
デンサ等を集積化してなる。第５図に示したように、シ
リコン基板２aの表面には、Ｐ型とＮ型領域を絶縁する
酸化膜（ＳiＯ2）２bを境界枠上に周回して形成する。
そして、酸化膜上及び酸化膜２ｂの枠内にＡl（アル
ミ）膜２cを設けて、Ｐ型又はＮ型領域と電気的に接続
する端子電極７を形成する。これにより、端子電極７は
外周に段部を有する凹状となる。これらは、ＩＣチップ
２の一主面における対向する一組の両辺側に設けられ
る。
【０００６】ＩＣチップ２の表面には、傷等を防止する
例えばポリイミドからなる保護膜８が端子電極７の段部
表面の外周にまたがって、全面的に形成される。そし
て、端子電極７（アルミ膜２c）の凹部底面に例えば金
粒とした球状の所謂バンプ９が二重にして形成される。
そして、ＩＣチップ２の一主面を容器本体１の凹部底面
に対向させ、バンプ９と導電端子部６とを位置決めして
当接する。
例えばポリイミドからなる保護膜８が端子電極７の段部
表面の外周にまたがって、全面的に形成される。そし
て、端子電極７（アルミ膜２c）の凹部底面に例えば金
粒とした球状の所謂バンプ９が二重にして形成される。
そして、ＩＣチップ２の一主面を容器本体１の凹部底面
に対向させ、バンプ９と導電端子部６とを位置決めして
当接する。
【０００７】次に、超音波熱圧着機によって、ＩＣチッ
プ２を熱圧着（押圧）しながら超音波によって導電端子
部６の長さ方向にバンプ９を振動させ、楕円状に押し潰
して導電端子部６と接続する。すなわち、金属（ここで
は金）の固相拡散によって接合される。なお、バンプ９
は押圧力が均等に分散するように例えば３：２以上とし
て配置され、各辺においてほぼ同間隔で配置される。
プ２を熱圧着（押圧）しながら超音波によって導電端子
部６の長さ方向にバンプ９を振動させ、楕円状に押し潰
して導電端子部６と接続する。すなわち、金属（ここで
は金）の固相拡散によって接合される。なお、バンプ９
は押圧力が均等に分散するように例えば３：２以上とし
て配置され、各辺においてほぼ同間隔で配置される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の水晶発振器では、超音波熱圧
着時の振動を伴う押圧力によって、シリコン基板２aの
表面から内部に向かってヒビや欠け等のクラックを生じ
る問題があった。すなわち、ＩＣチップ２における端子
電極７の凹部底面に設けられたバンプ９は、超音波熱圧
着時の振動を伴う押圧力によって楕円方向に潰れる。こ
の場合、バンプ９は潰れながら段部のアルミ膜２cを押
圧し続け、第６図に示したように、凹状の端子電極７の
表面に倣った形状となる。
しかしながら、上記構成の水晶発振器では、超音波熱圧
着時の振動を伴う押圧力によって、シリコン基板２aの
表面から内部に向かってヒビや欠け等のクラックを生じ
る問題があった。すなわち、ＩＣチップ２における端子
電極７の凹部底面に設けられたバンプ９は、超音波熱圧
着時の振動を伴う押圧力によって楕円方向に潰れる。こ
の場合、バンプ９は潰れながら段部のアルミ膜２cを押
圧し続け、第６図に示したように、凹状の端子電極７の
表面に倣った形状となる。
【０００９】したがって、超音波熱圧着時には、段部の
下面にある酸化膜（ＳiＯ2）２bとアルミ膜２cとの矢印
Ｐで示す境界部が振動とともに押圧を受ける。そして、
酸化膜（ＳiＯ2）２bはアルミ膜２cに対して相対的に硬
性で、アルミ膜２cは軟性である。これにより、境界部
Ｐから、シリコン基板２の表面から内部に向かってクラ
ックを生じやすくなる。
下面にある酸化膜（ＳiＯ2）２bとアルミ膜２cとの矢印
Ｐで示す境界部が振動とともに押圧を受ける。そして、
酸化膜（ＳiＯ2）２bはアルミ膜２cに対して相対的に硬
性で、アルミ膜２cは軟性である。これにより、境界部
Ｐから、シリコン基板２の表面から内部に向かってクラ
ックを生じやすくなる。
【００１０】この場合、端子電極７の直下及び近傍にあ
るＩＣチップ２の内部回路に損傷を与えたり、導通（接
合）不良を引き起こす。これらのことから、高価なＩＣ
チップ２を無駄にして歩留まりも悪く、生産性を低下さ
せる問題があった。
るＩＣチップ２の内部回路に損傷を与えたり、導通（接
合）不良を引き起こす。これらのことから、高価なＩＣ
チップ２を無駄にして歩留まりも悪く、生産性を低下さ
せる問題があった。
【００１１】（発明の目的）本発明は、ＩＣの内部回路
に与える損傷を防止したＩＣチップの接合方法及びこれ
を用いた生産性の高い水晶発振器を提供することを目的
とする。
に与える損傷を防止したＩＣチップの接合方法及びこれ
を用いた生産性の高い水晶発振器を提供することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリコン基板
の保護膜を、端子電極７（アルミ膜２c）の外周下面に
設けられた酸化膜２bを越えて形成したことを基本的な
解決手段とする。
の保護膜を、端子電極７（アルミ膜２c）の外周下面に
設けられた酸化膜２bを越えて形成したことを基本的な
解決手段とする。
【００１３】
【作用】本発明では、端子電極７の酸化膜２bを越えて
保護膜８を形成したので、酸化膜２bとアルミ膜２cの境
界部上には保護膜８が存在する。したがって、超音波熱
圧着時にバンプ９が潰れると、バンプ９は保護膜８を介
在させて境界部を押圧する。これにより、保護膜８が緩
衝体となって境界部への押圧力を軽減する。以下、本発
明の一実施例を説明する。
保護膜８を形成したので、酸化膜２bとアルミ膜２cの境
界部上には保護膜８が存在する。したがって、超音波熱
圧着時にバンプ９が潰れると、バンプ９は保護膜８を介
在させて境界部を押圧する。これにより、保護膜８が緩
衝体となって境界部への押圧力を軽減する。以下、本発
明の一実施例を説明する。
【００１４】第１図は本発明の一実施例を説明する水晶
発振器特にＩＣチップの断面図である。なお、前従来例
図と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は
省略する。水晶発振器は、前述したように容器本体１の
回路パターンが形成された凹部底面にＩＣチップ２を、
水晶端子を有する段部に水晶片３を保持し、カバー４を
接合して密閉する（前第３図参照）。
発振器特にＩＣチップの断面図である。なお、前従来例
図と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は
省略する。水晶発振器は、前述したように容器本体１の
回路パターンが形成された凹部底面にＩＣチップ２を、
水晶端子を有する段部に水晶片３を保持し、カバー４を
接合して密閉する（前第３図参照）。
【００１５】そして、この実施例でのＩＣチップ２は、
凹状の端子電極７の凹部底面にまでポリイミドからなる
保護膜８を形成する。すなわち、保護膜８はシリコン基
板２ａの酸化膜２b（ＳiＯ2）を越えたアルミ膜２ｃ上
に形成される。そして、端子電極７の凹部底面に二重と
したバンプ９を接続し、超音波熱圧着によって容器本体
の導電端子部６に接続する。
凹状の端子電極７の凹部底面にまでポリイミドからなる
保護膜８を形成する。すなわち、保護膜８はシリコン基
板２ａの酸化膜２b（ＳiＯ2）を越えたアルミ膜２ｃ上
に形成される。そして、端子電極７の凹部底面に二重と
したバンプ９を接続し、超音波熱圧着によって容器本体
の導電端子部６に接続する。
【００１６】このようなものでは、超音波熱圧着時に振
動と押圧によってバンプ９が潰れると、バンプ９は端子
電極７及び保護膜８の形成する表面に倣った形状とな
る。そして、この場合は、保護膜８は酸化膜（ＳiＯ2）
２ｂを越えたアルミ膜２ｃ上に形成される。したがっ
て、バンプ９は振動及び圧着によって潰れながら、保護
膜８上からアルミ膜２ｃ及びその下の酸化膜２bを押圧
する。
動と押圧によってバンプ９が潰れると、バンプ９は端子
電極７及び保護膜８の形成する表面に倣った形状とな
る。そして、この場合は、保護膜８は酸化膜（ＳiＯ2）
２ｂを越えたアルミ膜２ｃ上に形成される。したがっ
て、バンプ９は振動及び圧着によって潰れながら、保護
膜８上からアルミ膜２ｃ及びその下の酸化膜２bを押圧
する。
【００１７】したがって、酸化膜（ＳiＯ2）２ｂとアル
ミ膜２ｃとの境界部には保護膜８を経て振動とともに押
圧力が加わる。これにより、保護膜８が緩衝体として作
用するので、境界部への押圧力は減じられる。これらの
ことから、境界部からシリコン基板２ａに発生するクラ
ックを防止し、水晶発振器の歩留まりを良好にして生産
性を向上できる。
ミ膜２ｃとの境界部には保護膜８を経て振動とともに押
圧力が加わる。これにより、保護膜８が緩衝体として作
用するので、境界部への押圧力は減じられる。これらの
ことから、境界部からシリコン基板２ａに発生するクラ
ックを防止し、水晶発振器の歩留まりを良好にして生産
性を向上できる。
【００１８】
【他の事項】上記実施例では、端子電極７の凹部底面に
形成するバンプ９は二重としたが、単一であってもよ
い。また、保護膜８はポリイミドとしたが、緩衝作用を
もたらすものであればよく、更には例えばシリコン基板
の保護膜８とは独立的にＡu（金）やＡl膜を境界部上に
設けてもよく、要は境界部への押圧力を弱める構成であ
ればよい。また、端子電極７はアルミ膜２ｃとしたが、
例えば金膜でもよく導体膜であればよい。
形成するバンプ９は二重としたが、単一であってもよ
い。また、保護膜８はポリイミドとしたが、緩衝作用を
もたらすものであればよく、更には例えばシリコン基板
の保護膜８とは独立的にＡu（金）やＡl膜を境界部上に
設けてもよく、要は境界部への押圧力を弱める構成であ
ればよい。また、端子電極７はアルミ膜２ｃとしたが、
例えば金膜でもよく導体膜であればよい。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、シリコン基板の保護膜を、端
子電極の外周下面に設けられた酸化膜を越えて形成した
ので、ＩＣの内部回路に与える損傷を防止したＩＣチッ
プの接合方法及びこれを用いた生産性の高い水晶発振器
を提供できる。
子電極の外周下面に設けられた酸化膜を越えて形成した
ので、ＩＣの内部回路に与える損傷を防止したＩＣチッ
プの接合方法及びこれを用いた生産性の高い水晶発振器
を提供できる。
【図１】本発明の一実施例を説明する水晶発振器に採用
されるＩＣチップの一部断面図である。
されるＩＣチップの一部断面図である。
【図２】本発明の一実施例を説明するバンプを潰した状
態のＩＣチップの一部断面図である。
態のＩＣチップの一部断面図である。
【図３】従来例及び本発明を説明する水晶発振器の断面
図である。
図である。
【図４】従来例を説明する容器本体の凹部底面に形成さ
れた回路パターンの図である。
れた回路パターンの図である。
【図５】従来例を説明するバンプを設けたＩＣチップの
一部断面図である。
一部断面図である。
【図６】従来例を説明するバンプを潰した状態のＩＣチ
ップの一部断面図である。
ップの一部断面図である。
１ 容器本体、２ ＩＣチップ、２ａ シリコン基板、
２ｂ 酸化膜、２ｃアルミ膜、３ 水晶片、４ カバ
ー、５ 導電路、６ 導電端子部、７ 端子電極、８
保護膜、９ バンプ、１０ 導電性接着剤．
２ｂ 酸化膜、２ｃアルミ膜、３ 水晶片、４ カバ
ー、５ 導電路、６ 導電端子部、７ 端子電極、８
保護膜、９ バンプ、１０ 導電性接着剤．
Claims (2)
- 【請求項１】シリコン基板の表面にＰ型領域とＮ型領域
との境界枠に両者を絶縁する酸化膜を形成して前記酸化
膜の表面及び境界枠内に前記Ｐ型領域又はＮ型領域と電
気的に接続する導体膜を設けて端子電極とし、前記シリ
コン基板上に保護膜を設けて前記端子電極の表面にバン
プを接続し、前記バンプを超音波熱圧着によって押し潰
しながら基板の導電端子部に接続してなるＩＣチップの
接合方法において、前記保護膜は前記酸化膜の枠を越え
て前記端子電極内に形成されたことを特徴とするＩＣチ
ップの接合方法。 - 【請求項２】請求項１におけるＩＣチップの接合方法を
用いて、容器本体の凹部にＩＣチップを接続して、水晶
片を収容したことを特徴とする水晶発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000118851A JP2001308124A (ja) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | Ｉｃチップの接合方法及びこれを用いた水晶発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000118851A JP2001308124A (ja) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | Ｉｃチップの接合方法及びこれを用いた水晶発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001308124A true JP2001308124A (ja) | 2001-11-02 |
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ID=18629920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000118851A Pending JP2001308124A (ja) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | Ｉｃチップの接合方法及びこれを用いた水晶発振器 |
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| Country | Link |
|---|---|
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2000
- 2000-04-20 JP JP2000118851A patent/JP2001308124A/ja active Pending
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