JP2001351935A - 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

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film
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Tatsunobu Shibuya
龍伸 渋谷
Susumu Negishi
進 根岸
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Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
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Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
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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Al膜からなる端子電極上にバ
ンプを接続し、前記バンプを超音波熱圧着によって基板
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Al膜より厚みの大きい金属層を前記Al膜
上に設けた構成とする。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

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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(第4図)。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
(第5図)、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。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(SiO
2)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(厚み約
1.2μm)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。端子電極7としてのAl膜
は蒸着あるいはスパッタにより形成される。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】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。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】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、端子電極7にヒビや欠け等のクラックを生
じる。そして、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。
【0009】(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。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、端子電極とし
てのAl膜上に金属層を形成したことを基本的な解決手
段とする。
【0011】
【作用】本発明では、Al膜上に形成した金属層が緩衝
体として機能し、超音波熱圧着時の衝撃を吸収する。以
下、本発明の一実施例を説明する。
【0012】
【実施例】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。そして、この実施例では、ICチップ
2のAl膜(1.2μm)からなる端子電極上にAu層(約
10μm)を電解あるいは無電解メッキによって形成す
る。そして、バンプを設け、超音波熱圧着によって基板
の導電端子部に接続する。
【0013】このような構成であれば、メッキによって
Au層を形成するので、蒸着やスパッタよりも膜厚を大
きく形成できる。そして、超音波熱圧着時の押圧力(衝
撃)をAu層が吸収してクラックの発生及び内部回路の
損傷を防止する。これらのことから、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。
【0014】
【他の事項】上記実施例ではAl膜上にAu層を設けた
が、要は厚みを大きくすることによって衝撃を吸収する
のでAu層に換えて例えばAg、Alからなる金属層と
してもよい。但し、Au層の方が柔軟性に富んで衝撃を
吸収しやすいので、実際にはAu層が好ましいと考えら
れる。また、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、Al膜に
直接Au層を形成したが、AlがAuに拡散して接合強
度を低下させるので、両者間に拡散を防止する金属層を
介在させてもよい。
【0015】
【発明の効果】本発明は、端子電極としてのAl膜上に
Au層を形成したので、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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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、9
バンプ.

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコン基板のAl膜からなる端子電極上
    にバンプを接続し、前記バンプを超音波熱圧着によって
    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Al膜より厚みの大きい金属層を前記A
    l膜上に設けたことを特徴とするICチップの接合方
    法。
  2. 【請求項2】前記金属層はメッキによるAu層である請
    求項1のICチップの接合方法。
  3. 【請求項3】請求項1又は2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。
JP2000167736A 2000-04-06 2000-06-05 Icチップの接合方法及びこれを用いた水晶発振器 Pending JP2001351935A (ja)

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