KR100830269B1

KR100830269B1 - 압전 디바이스 및, 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100830269B1
Application number: KR1020060098763A
Authority: KR
Inventors: 요우지 나가노
Original assignee: 엡슨 토요콤 가부시키 가이샤
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2008-05-19
Also published as: KR20070040725A; JP2007135191A; US20070080758A1; JP4770643B2; CN1949664A; US7583162B2; CN100592625C

Abstract

도전성 접착제로는 실현할 수 없었던 소경 도포가 가능하고, 또한 금 범프에 의한 고정으로 문제가 되고 있었던 변형의 발생이 없어 목표로 하고 있는 특성을 얻을 수 있는 압전 디바이스를 제공한다.

표면 실장용 패키지(2)의 오목부(3) 내에 설치한 2개의 전극 패드(6, 6) 상에 압전 진동 소자(10)의 2개의 접속 패드(12b, 13b)를 접합 부재에 의해 접합하여 지지하는 동시에, 상기 오목부(3)를 덮개(4)에 의해 기밀하게 밀봉한 압전 디바이스에 있어서, 접합 부재로서 금속 구형 입자와 용제로 구성되는 금속 부재(7)를 이용하도록 하였다.

Description

압전 디바이스 및, 그 제조 방법{PIEZOELECTRIC DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE PIEZOELECTRIC DEVICE}

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 압전 진동자의 구성을 도시한 도면,

도 2는 디스펜서에 의해 전극 패드 상에 금속 부재를 도포하였을 때의 모양을 도시한 도면,

도 3은 소결 후의 금속 부재를 상세하게 관찰한 도면,

도 4는 금속 부재와 전극 패드의 금 도금 및 압전 진동 소자의 금 스퍼터 막의 접합 계면의 상세를 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 압전 발진기의 구성을 도시한 도면,

도 6은 각종 도전성 접착제의 디스펜스 방식에 의한 도포예를 도시한 도면,

도 7은 금 범프에 의한 압전 진동 소자의 고정 방법의 일례를 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1…압전 진동자 2…패키지

3…오목부 4…금속덮개

6…전극 패드 7…금속 부재

10…압전 진동 소자 11…압전 기판

12…여진 전극 12a…리드 단자

12b…접속 패드 13…여진 전극

13a…리드 단자 13b…접속 패드

14…구형 입자 30…IC 부품

31, 32, 33…압전 발진기

본 발명은, 표면 실장형의 압전 진동자, 압전 진동자를 구비한 압전 발진기, 및 압전 필터에 관한 것이다.

종래로부터 압전 진동자, 압전 진동자를 구비한 압전 발진기, 및 압전 필터 등의 압전 디바이스에 있어서는, 그러한 압전 진동 소자(압전 진동편)의 접속 패드를 도전성 접착제 또는 금 범프를 이용하여 패키지 상의 전극 패드에 접합(고정)하도록 하고 있었다.

예를 들면, 특허 문헌 1에는, 도전성 접착제가 압전 진동자의 여러 특성에 미치는 영향을 작게 하고, 또한, 와이어 본딩에 의한 접속을 행하는 데에 적합한 압전 디바이스의 구조에 관한 기술이 개시되어 있다.

또 특허 문헌 2에는, 수정 진동자에 설치한 Ag 접속 패드 상에 형성한 Au 범프를, 세라믹 패키지 내의 Au 내부 단자에 열 압착하여 고정할 때에, 과잉인 가열에 의해 수정 진동자를 구성하는 수정 소판에 열 변형에 의한 내부 응력이 발생하 거나, 접속 패드를 구성하는 Ag층이 산화함으로써 공진 주파수가 변동하거나, 패키지가 휘어져 수정 소판 내부에 응력이 발생하는 것과 같은 문제를 해소할 수 있는 표면 실장형 압전 공진자가 개시되어 있다.

(특허 문헌 1) 일본 특개 2000-332572 공보

(특허 문헌 2) 일본 특개 2000-232332 공보

(특허 문헌 3) 일본 특개 2005-216508 공보

그런데, 도전성 접착제는 실리콘이나 에폭시 등의 유기계 수지와 은 입자로 구성되고, 그러한 유기계 수지가 경화 수축함으로써 패키지 상의 전극 패드에 압전 진동 소자가 접착되며, 또 유기계 수지의 체적 감소에 의해 은 입자끼리가 접촉하여 도통이 확보되고 있다. 도전성 접착제는, 종래로부터 일반적으로 디스펜스 방식에 의해 도포하고 있었지만, 압전 디바이스의 소형화, 저배화(低背化)에 따라, 압전 진동 소자를 탑재하는 패키지(기판)의 전극 패드의 치수(면적)가 작아져 왔다. 예를 들면, 2016 사이즈(즉, 2mm×1.6mm)의 압전 진동자의 경우, 전극 패드의 치수는 약 0.30mm×0.30mm 정도가 된다. 이 때문에, 도전성 접착제를 전극 패드에 도포할 때의 편차를 고려하면, 디스펜서에 의해 도포하는 도전성 접착제의 형상은 Φ0.20mm 이하의 소경으로 할 필요가 생겼다.

또한, 표면 실장형의 압전 진동자의 경우, 예를 들면 고주파화에 따라 압전 진동 소자가 얇아지면 기계적 충격에 대해서 파손되기 쉬워지기 때문에, 당해 충격을 흡수하도록 실리콘 수지를 포함하는 도전성 접착제(도전성 실리콘 접착제)를 이 용하여 패키지와 압전 진동 소자를 접합하는 것이 일반적이다.

그리고 도전성 실리콘 접착제의 성분은, 은 입자가 80∼90wt%, 수지분이 15∼25wt%, 용제분이 5∼15wt%를 함유하고, 점도가 200∼250dPa·s, 틱소비(thixotropic ratio)가 3.0∼6.0인 것이 일반적이다.

그러나, 도전성 접착제는, 수지분이 약 20wt%의 페이스트 상태이기 때문에, 도포한 후에 스며들어 전극 패드로부터 밀려 나와 소경 도포를 할 수 없다는 문제점이 있었다.

도 6은 각종 도전성 접착제의 디스펜스 방식에 의한 도포예를 도시한 도면으로, 이 도 6에 도시하는 바와 같이, 도전성 접착제 A, B, C, D 모두 패키지의 전극 패드 상에 도포한 도전성 접착제가 스며들어, 그 형상을 Φ 0.20mm 이하의 소경으로 할 수 없었다.

또 Φ0.20mm의 소경 도포를 행하는 경우는, 내경이 Φ0.10mm 정도인 니들을 사용하게 되지만, 은 입자가 니들의 분출 경로를 막아 버려 연속적으로 도포할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한 도전성 접착제는 경화 후에도 가열에 의해 유기물(가스)이 발생하고, 그 가스가 응축하여 압전 진동 소자의 소판면을 더럽히면 주파수가 변화한다.

특히, 최근, 압전 디바이스의 소형화, 저배화에 의해, 압전 진동 소자를 수용하는 영역의 체적이 작아지고 있기 때문에, 가스의 영향이 현저하게 나타나기 쉬운 구조가 되어, 목표로 하는 특성이 얻어지지 않는다는 문제점이 있었다.

즉, 도전성 접착제에 의한 압전 진동 소자의 접착은, 압전 디바이스의 소형 화, 저배화에 의해 디스펜스 방식으로는 소경 도포가 곤란한 상황이 되고, 또한 유기물(가스) 발생으로 목표로 하는 특성이 얻어지지 않는다는 문제점이 있었다.

그래서, 특허 문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이, 도전성 접착제 대신에, 금 와이어를 찌그러뜨린 금 범프에 의해 압전 진동 소자를 접합하는 방법이 제안되어 있다.

도 7은 금 범프에 의한 압전 진동 소자의 접합 방법의 일례를 도시한 도면으로, 이 도면에 나타내는 접합 방법은, 핫 플레이트(110)에 의해 스테이지 가열한 상태로, 패키지(100)의 내부 바닥면(101) 상의 전극 패드(102)에 금 범프(103)를 착석시키는 동시에, 도구(111)에 의해 소요의 하중으로 압전 진동 소자(104)를 위쪽에서 가압함으로써, 전극 패드(102)에 압전 진동 소자(104)를 접합하는 것이다.

이 경우의 금 범프(103)는, 밀도와 영률이 크고 비교적 딱딱한 재료이기 때문에 압전 진동 소자(104)의 접합부에 변형이 생긴다. 그래서, 변형을 제거하기 위해서 패키지(100)를 가열하는 열 처리를 실시하도록 하고 있었지만, 열 처리의 전후에 있어서 주파수나 크리스털 임피던스가 크게 변화하여, 목표로 하는 특성이 얻어지지 않는다는 문제점이 있었다.

한편, 특허 문헌 3에 개시되어 있는 바와 같이, 금속 범프로서 금속분을 이용하여 부드러운 범프를 형성하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 특허 문헌 3에 개시된 금속 범프는, 금속 페이스트를 건조와 소결하여 금속 범프를 형성한 후, 피접합물이 접합되는 것이다.

그리고 이러한 금속 범프에, 비접합물로서 압전 진동 소자(104)를 압착한 경 우, 금속 범프는 눌러 찌그러짐으로써 구조적으로 특허 문헌 2에 개시된 금 범프와 거의 같은 것이 된다.

따라서, 특허 문헌 3에 개시된 금속 범프를 사용한 경우에도 압전 진동 소자 탑재 후의 금속 범프의 밀도와 영률이 크기 때문에 압전 진동 소자(104)의 접합부에 변형이 생겨 버리는 것을 피할 수 없는 경우가 있다.

또한, 특허 문헌 3에 개시된 금속 범프는, 피접합물과의 접합 전에 용제를 비산시키도록 건조 처리한 것이다.

그 때문에, 금속 범프에 압전 진동 소자(104)를 한쪽에서 유지하도록 고정하기 위해서 금속 페이스트 상에 압전 진동 소자(104)의 일단부를 탑재해도 당해 금속 페이스트에는 압전 진동 소자(104)의 탑재 자세를 수평으로 유지할 만한 점착력(습윤성)이 얻어지지 않는다.

따라서, 금속 페이스트가 소결될 때까지 압전 진동 소자(104)의 자유 단부측이 패키지 내의 바닥면에 접촉하도록 경사져 버리므로, 수정 진동 소자로서 충분한 진동 특성이 얻어지지 않는 경우가 있다.

그래서, 본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 도전성 접착제로는 실현할 수 없었던 소경 도포가 가능하고, 또한 금 범프에 의한 고정으로 문제가 되고 있었던 변형의 발생이 없어 목표로 하고 있는 특성을 얻을 수 있는 압전 진동 소자, 압전 발진기, 및 압전 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 기재된 발명은, 접속 패드를 갖는 압전 기판과, 전극 패드를 갖는 패키지와, 상기 전극 패드와 상기 접속 패드를 접속하는 접합 부재를 구비하고, 상기 접합 부재가 복수의 금속 구형 입자를 소결 결합한 금속 부재를 이용한 것인 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 압전 디바이스에 있어서, 상기 금속 구형 입자는 금 입자인 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 압전 디바이스에 있어서, 상기 금속 부재가 다공성 구조를 갖는 것인 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 압전 디바이스에 있어서, 상기 금속 구형 입자의 입경이 0.2μm∼0.5μm의 범위 내인 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 발명은, 접속 패드를 갖는 압전 기판을 준비하는 공정과,

전극 패드를 갖는 패키지를 준비하는 공정과,

상기 전극 패드 상에 복수의 금속 구형 입자와 용제를 갖는 접합 부재를 도포하는 공정과,

상기 접합 부재에 압전 기판을 탑재하는 공정과,

상기 압전 기판을 탑재한 후, 상기 금속 구형 입자를 소결 결합하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 압전 디바이스의 제조 방법.

청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 5에 기재된 압전 디바이스의 제조 방법에 있어서, 상기 소결 결합시의 가열 온도가 200℃∼300℃의 범위 내인 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 5에 기재된 압전 디바이스의 제조 방법에 있어서, 상기 금속 구형 입자의 입경이 0.2μm∼0.5μm의 범위 내인 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태로서 압전 진동 소자의 구성을 도시한 도면으로, (a)는 그 내부 구성을 도시한 평면도, (b)는 (a)에 나타내는 화살표 A-A 방향에서 본 종단면도, (c)는 (b)의 파선의 원 B의 확대도이다.

이 도 1(a) (b)에 도시하는 압전 진동자(1)는 표면 실장용의 패키지(2)의 오목부(3) 내에 압전 진동 소자(수정 진동 소자)(10)를 수용한 후 오목부(3)를 금속 덮개(4)에 의해 밀봉한 구성을 구비하고 있다.

패키지(2)는, 세라믹 등의 절연 재료로 이루어지는 절연 기판의 외부 바닥면에 표면 실장용의 실장 단자를 구비하는 동시에, 오목부(3)의 내부 바닥면에 압전 진동 소자(10)를, 본 발명의 특징인 접합 부재로서 금속 부재(7)를 이용하여 전기적 및 기계적으로 접합하기 위한 전극 패드(6)가 2개 근접 배치되어 있다. 또한, 금속 부재(7)의 상세한 설명은 후술한다.

압전 진동 소자(10)는, 수정 기판 등의 압전 기판(11)과, 이 압전 기판(11)의 양 주면에 각각 형성한 여진 전극(12, 13)과 ,각 여진 전극(12, 13)으로부터 압전 기판(11)의 일단 가장자리(11a)를 향해 각각 인출된 리드 단자(12a, 13a)와, 각 리드 단자(12a, 13a)의 단부에 연결된 접속 패드(12b, 13b)를 구비하고 있다.

압전 기판(11)의 한 방향의 면에 형성된 여진 전극(12)에서 신장되는 리드 단자(12a)는 압전 기판의 동일면에 형성된 접속 패드(12b)와 도통하고 있다. 또 압전 기판(11)의 다른 방향의 면에 형성된 여진 전극(13)에서 신장되는 리드 단자(13a)는 상기 한 방향의 면의 단 가장자리(11a)를 따라 형성된 접속 패드(13b)와 도통하고 있다. 따라서, 양 접속 패드(12b, 13b)는 압전 기판(11)의 한 방향의 면의 일단 가장자리(11a)를 따라 근접 배치된 상태에 있다. 또 각 접속 패드(12b, 13b)는, 패키지측의 전극 패드(6, 6)와 일대 일로 대응할 수 있는 위치 관계가 되도록 배치되어 있다.

이 때의 압전 진동 소자(10)의 소판 두께(압전 기판(11)의 두께)는 약 35μm, 또 도 1(c)에 도시하는 바와 같이 압전 진동 소자(10)의 소판(20)(압전 기판(11))의 양면에 형성되어 있는 접속 패드(13b, 12b)는, 소판(20) 상에 두께 약 150Å의 니켈(Ni) 스퍼터 막(21)을 성막하는 동시에, 그 Ni 스퍼터 막(21) 상에 두께 약 850Å의 금(Au) 스퍼터 막(22)을 성막함으로써 형성되어 있다. 또 전극 패드(6)는 도시하지 않지만 예를 들면 패키지(2)의 내부 바닥면 상에 형성한 두께 약 10μm의 W 메탈라이즈 상에, 두께 약 4μm의 Ni 도금을 실시하고, 또한 그 위에 두께 약 0.5μm의 Au 도금을 실시함으로써 형성되어 있다.

이와 같이 구성되는 압전 진동자(1)는, 패키지(2)의 내부 바닥면에 설치한 2개의 전극 패드(6, 6)와 압전 진동 소자(10)의 2개의 접속 패드(12b, 13b)를 접합하는 접합 부재로서, 포러스 구조(다공성 구조)를 갖는 금속 부재(7)를 이용하도록 한 점에 특징이 있고, 금속 부재(7)는 복수의 금속 구형 입자로 구성된 것이다. 이에 따라, 종래의 도전성 접착제로는 실현할 수 없었던 소경 도포를 가능하게 하고, 또한 금속 부재(7)는 포러스 구조이기 때문에 금 범프에 의한 고정으로 문제가 되고 있었던 변형의 발생이 없어, 목표로 하고 있는 특성을 얻는 것이 가능해진다.

또한, 금 스퍼터 막(22)의 바닥에는, 니켈 스퍼터 막(21) 대신에 크롬을 사용해도 상관없다. 또, 금 스퍼터 막(22) 대신에 은을 사용해도 상관없다. 또한, 상술에서는 스퍼터 성막법으로 접속 패드(13b, 12b) 등의 금속막을 형성하여 본 발명을 설명하였지만, 증착 성막법이나 도금 성막법을 사용하여 금속막을 형성한 압전 진동 소자(10)여도 상관없다.

도 2는, 디스펜서에 의해 압전 진동 소자를 수용하는 패키지 내의 전극 패드 상에 금속 부재(7)를 도포했을 때의 모양을 도시한 도면이다.

이 도 2에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 디스펜서에 의해 금속 부재(7)를 Φ0.20mm 이하의 소경이 되도록 도포하기 위해서는, 도 2(c) (d)에 도시한 내경이 Φ0.18mm와 Φ0.15mm의 니들(53, 54)(무사시 엔지니어링사제 혹은 EFD사제의 30G 스트레이트 니들)을 이용하면, 전극 패드(6) 상에 Φ0.18mm∼Φ0.20mm의 도포 직경의 금속 부재(7)가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

또 예를 들면 금속 부재(7)를 Φ0.15mm 이하의 한층 더 소경이 되도록 도포하기 위해서는, 도 2(b)에 도시한 내경이 Φ0.10mm의 니들(52)(EFD사제의 미크로스 펜 타입의 32G 스트레이트 니들)을 이용하면, 전극 패드(6) 상에 Φ0.12mm의 도포 직경의 금속 부재(7)가 얻어지는 것을 알 수 있었다. 또한 도 2(a)에 도시한 니들 선단의 외경을 연마하여 작게 한 니들(51)(EFD사제의 33G 챔퍼 니들(내경 Φ0.10mm))을 이용하면, 전극 패드(6) 상에 Φ0.07mm의 도포 직경의 금속 부재(7)가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

또, 도 2(e)에 도시한 내경이 Φ0.15mm인 니들(55)(무사시 엔지니어링사제의 30G 스트레이트 니들)을 사용하여 금속 부재(7)를 도포하면, 전극 패드(6) 상에 Φ0.18mm∼Φ0.20mm의 도포 직경의 금속 부재(7)가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

그리고, 이러한 디스펜서 공정에 있어서 사용하는 금속 부재(7)로서는 1개의 금속 구형 입자의 입경이 0.01μm∼0.9μm의 범위 내, 금속 입자 함유량 90wt%, 용제 함유량 9wt%, 수지 함유량 1wt%이고, 소결 온도가 200℃∼300℃인 것이다.

또한, 금속 부재(7)로서는 도포량에 대한 금속 입자의 밀도를 높여 높은 도전률을 확보하기 위해서 금속 입자 표면에 피막을 형성하는 피복제나 피복제와 반응하는 물질을 함유하고 있지 않는 것이 바람직하다.

또한, 0.01μm∼0.1μm의 비교적 작은 입경의 금속 입자를 사용한 경우, 소결 온도를 낮게 할 수 있는 동시에, 소결 전의 금속 부재(7)의 틱소비를 낮게 억제할 수 있기 때문에 디스펜서의 분출구멍을 금속 입자가 막아 버리는 사고가 발생하기 어렵다는 메리트가 있다.

단, 이 경우, 금속 입자간의 소결이 일어나기 쉽기 때문에 포러스 구조가 되기 어려워 금속 부재(7)의 금속 밀도가 너무 높아져 버리는 경우가 있고, 금속 부재(7)의 금속 밀도나 영률이 금속 범프(본딩 볼)에 가까워져 버린다.

한편, 금속 입자의 입경이 클수록 소성 온도를 높게 할 필요가 있기 때문에, 압전 진동 소자로 주어지는 데미지가 커진다.

또, 금속 입자의 입경이 클수록 금속 부재(7)는, 낙하 충격 등의 외부 충격을 전달하기 쉽고, 또한, 금속 밀도나 영률이 부분적으로 높은 포러스 구조가 되어 버린다.

그래서, 비교적 금속 밀도, 영률이 적당히 낮은 포러스 구조를 안정적으로 재현하기 위해서는 입경이 0.20μm∼0.50μm인 금속 입자를 이용하여 금속 부재(7)를 구성하는 것이 바람직하다.

또한, Au 범프의 경우 영률은 약 78GPa인 것에 반해, 본 발명에 의거하는 금속 부재(7)의 영률은 9Gpa∼16Gpa로 Au 범프의 영률과 비교하여 작은 것이었다.

덧붙여서, 도 2(e)에 도시한 니들(55)을 이용하여 종래의 도전성 접착제를 도포하면, 평균 도포 직경이 Φ0.28mm(편차는 Φ0.24mm∼Φ0.32mm)였다.

이와 같이 본 실시 형태에서는 금속 구형 입자와 용제로 구성되는 금속 부재(7)를 압전 진동 소자(10)와 전극 패드(6)를 전기적 기계적으로 접합하기 위한 접합 부재로서 이용함으로써, 도전성 접착제로는 실현할 수 없었던 디스펜서에 의한 소경 도포가 가능해졌다.

다음에, 상기와 같이 전극 패드(6)에 금속 부재(7)를 도포한 후, 압전 진동 소자(10)를 금속 부재(7) 상에 탑재하여 예를 들면 클린 오븐 중에서 300℃ 이하(200℃∼300℃)의 가열 처리를 행한다. 그러면, 금속 부재(7)에 포함되어 있는 용제가 휘발하여 금속 입자가 소결하는 것과 동시에 압전 진동 소자(10)를 전극 패드(6)에 접합할 수 있었다.

또한, 클린 오븐 내의 가열 온도가 200℃ 이하의 설정에서는, 금속 구형 입자간의 소결이 불완전해질 가능성이 높고, 또 가열 온도가 300℃ 이상의 설정에서는, 금속 구형 입자가 너무 용융해 버려 포러스 구조가 얻어지기 어렵다.

한편, 금속 구형 입자의 입경이 0.2μm∼0.5μm인 경우에서는, 클린 오븐 내의 온도를 225℃∼275℃로 설정하여 가열 처리를 행하는 것이 바람직하다.

도 3(a)는 수정 진동 소자를 탑재 전의 전극 패드(6) 상의 금속 부재(7)를 나타낸 사진이고, 도 3(b)는 (a)에 나타낸 금속 부재(7)의 소결 후의 상태를 확대하여 나타낸 사진이다. 도 3(b)에 의해, 예를 들면 금속 부재(7)를 상세하게 관찰하면, 금속 부재(7) 중에 포함되어 있는 구형 입자(14)의 표면끼리가 소결하여, 서로 연결된 3차원 포러스 구조가 형성되어 있는 것을 간파할 수 있다.

또 도 4는 금속 부재(7)와 전극 패드(6)의 금 도금 및 압전 진동 소자(10)의 금 스퍼터 막(22)과의 접합 계면의 상세를 도시한 도면으로, (a)는 금속 부재(7)와 전극 패드(6)의 금 도금의 접합 계면을 확대하여 나타낸 사진, (b)는 금속 부재(7)와 압전 진동 소자(10)의 금 스퍼터 막(22)의 접합 계면을 확대하여 나타낸 사진이다.

금속 부재(7)의 구형 입자로서 금 입자를 사용한 경우는, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 금속 부재(7)의 구형 입자(14)가 압전 진동 소자(10) 상에 성막한 금 스퍼터 막(22)과 융착하는 동시에, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 압전 진동 소자(10)를 수용하는 패키지(2) 내의 전극 패드(6) 상에 형성한 금 도금(15)과 융착하는 것을 알 수 있었다. 요컨대, 압전 진동 소자(10)와 패키지(2)의 전극 패드(6)가 전기적으로 접속하는 것과 동시에, 그것들이 금속 결합에 의해 강고하게 접합되어 있는 것을 알 수 있었다.

여기에서, 금속 부재(7)의 금 입자가 서로 소결한 3차원 포러스 구조는, 금 범프의 밀도보다 작은 것은 분명하다. 또 금속 부재(7)는 포러스 구조를 갖기 때문에 영률도 작고, 접합부의 응력을 완화시킬 수 있다. 이것은 금속 부재(7)와 금 범프는 모두 금이라는 동일한 재료를 사용하고 있지만, 금속 부재(7)에서는 소결체가 포러스 구조를 형성하고 있으므로, 소결체의 밀도나 영률이 달라지기 때문이다.

또한, 순금의 밀도는 19.3(g/㎤), 순금의 영률은 78(Gpa)인 것에 반해, 230℃/1시간의 소결체인 금속 부재(7)의 밀도는 15.8(g/㎤), 금속 부재(7)의 영률은 9.5(Gpa)이고, 230℃/1시간의 소결체는, 순금에 대해서 밀도가 약 82%, 영률이 약 12%이다.

따라서, 본 실시 형태와 같이, 금속 구형 입자(14)와 용제로 구성되고, 소결체가 포러스 구조를 갖는 금속 부재(7)를 이용하여 전극 패드(6)와 압전 진동 소자(10)를 전기적 기계적으로 접합하면, 예를 들면 접합 부재로서 금 범프를 이용한 경우에 문제가 되고 있었던 변형의 발생이 없어 목표로 하는 특성을 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 실시 형태에서는 금속 부재(7)를 디스펜서에 의해 전극 패드(6) 상에 도포한 후 압전 진동 소자(10)를 탑재하고, 그 후에 가열 처리하여 고정하는 경우를 설명하였지만, 이것은 어디까지나 일례이다. 예를 들면 디스펜서 혹은 그 밖의 방법에 의해 압전 진동 소자(10) 혹은 압전 진동 소자(10)를 수용하는 패키지(2) 내의 전극 패드(6)면 상에 페이스트 형상의 기둥 구조체를 형성하고, 그 후에 가열 처리하여 기둥 형상의 범프로 하여, 초음파를 병용 또는 병용하지 않고 압전 진동 소자(10)를 기둥 형상의 범프 형상으로 압착하면서 가열하여 접합하는 방법 등도 생각할 수 있다.

이 경우, 예를 들면, 금속 구형 입자에 입경이 0.5μm∼0.9μm인 비교적 큰 것을 사용하면, 금속 구형 입자의 강성이 비교적 높기 때문에, 기둥 형상의 범프에 압전 진동 소자(10)를 압착하였을 때에 포러스 구조체가 완전히 눌러 찌그러져 버리는 일이 일어나기 어려울 것이다.

또, 본 실시 형태에서는 압전 진동 소자를 예로 들어 설명하였지만, 이것은 어디까지나 일례이고, 예를 들면 도시하지 않지만, 표면 실장용 패키지의 오목부 내에 설치한 2의 전극 패드 상에 압전 진동 소자의 2개의 접속 패드를 접합 부재에 의해 접합하여 지지하는 동시에, 상기 오목부를 덮개에 의해 기밀하게 밀봉한 압전 필터에 있어서, 접합 부재로서 금속 구형 입자와 용제로 구성되는 금속 부재를 이용하도록 해도 된다. 또, 도 5(a)에 도시하는 바와 같이 본 실시 형태의 압전 진동자(1)와, IC 부품(30)을 수용한 발진 회로(31)를 조합하여 소위 이층 건물 구조의 압전 발진기나, 도 5(b)에 도시하는 바와 같은 압전 진동 소자(10)와 IC 부품(30)을 동일 패키지(32a) 내에 수용한 싱글 시일 구조의 압전 발진기(32), 혹은 도 5(c)에 도시하는 바와 같은 H형 패키지(33a)를 사용한 압전 발진기(33)를 구성하거나 하는 것도 가능하다.

본 발명에 의하면, 금속 구형 입자와 용제로 구성되는 금속 부재를 이용하여 2개의 전극 패드와 압전 진동 소자의 접속 패드를 접합함으로써, 도전성 접착제로는 실현할 수 없었던 소경 도포가 가능해지고, 또 금 와이어를 찌그러뜨린 금 범프 에 의한 접합으로 문제가 되고 있었던 변형 발생이 없어 목표로 하는 특성을 얻을 수 있다.

Claims

접속 패드를 갖는 압전 기판과, 전극 패드를 갖는 패키지와, 상기 전극 패드와 상기 접속 패드를 접속하는 접합 부재를 구비하고,

상기 접합 부재가 복수의 금속 구형 입자를 소결 결합한 금속 부재를 이용한 것인 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
청구항 1에 있어서,

상기 금속 구형 입자는 금 입자인 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
청구항 1에 있어서,

상기 금속 부재가 다공성 구조를 갖는 것인 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
청구항 1에 있어서,

상기 금속 구형 입자의 입경이 0.2μm∼0.5μm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
접속 패드를 갖는 압전 기판을 준비하는 공정과,

전극 패드를 갖는 패키지를 준비하는 공정과,

상기 전극 패드 상에 복수의 금속 구형 입자와 용제를 갖는 접합 부재를 도포하는 공정과,

상기 접합 부재에 압전 기판을 탑재하는 공정과,

상기 압전 기판을 탑재한 후, 상기 금속 구형 입자를 소결 결합하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 압전 디바이스의 제조 방법.
청구항 5에 있어서,

상기 소결 결합시의 가열 온도가 200℃∼300℃의 범위 내인 것을 특징으로 하는 압전 디바이스의 제조 방법.
청구항 5에 있어서,

상기 금속 구형 입자의 입경이 0.2μm∼0.5μm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 압전 디바이스의 제조 방법.