晶體器件以及晶體器件的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種減少外部電極的含鉛量、并且將抗跌落性及抗彎曲性維持得較高的晶體器件以及晶體器件的制造方法。晶體器件(100)包含：晶體振動片(130)，以規(guī)定的頻率進行振動；以及基板(120)，由玻璃或晶體材料形成，在底面形成用來安裝晶體器件的外部電極(124)，在底面的相反側(cè)一面載置晶體振動片。而且，外部電極包含：金屬膜(151)，通過濺鍍而形成在基板的表面；以及無電鍍膜(153)，通過無電鍍而形成在金屬膜的表面；并且無電鍍膜包含含有鉛及鉍的鎳層(153b)。
【專利說明】晶體器件以及晶體器件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過無電鍍(electroless plating)形成外部電極的晶體器件(device)以及晶體器件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知有包括以規(guī)定的頻率進行振動的晶體振動片的表面安裝型晶體器件。在晶體器件的底面形成著外部電極，通過利用焊料(solder)將該外部電極與印刷(print)基板等接合，而將晶體器件接合到印刷基板。然而，由于外部電極直接接觸焊料，因此為了接合而被加熱的焊料的熱傳遞到外部電極，由此，有外部電極剝離或外部電極受到損傷的情況。而且，有因外部電極被焊料吸收而組成變化從而受到損傷的情況。
[0003]針對這種問題，例如專利文獻I中提出了，芯片(chip)型電子零件的外部電極包含鍍鎳等厚膜而形成。而且，提出了通過以這種方式將外部電極形成為厚膜而減輕外部電極受到的損傷。另一方面，專利文獻2中提出了通過無電鍍鎳而形成晶體器件的外部電極。
[0004]【背景技術(shù)】文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本專利特開2000-252375號公報
[0007]專利文獻2:日本專利特開2012-44105號公報
[0008]然而，如專利文獻I及專利文獻2所示的包含鍍鎳層的外部電極存在幾個問題。第一，在通常的無電鍍中，鍍層中包含鉛(Pb)。在作為歐洲聯(lián)盟(European Un1n，EU)的指令的RoHS指令中對鉛的使用進行了限制，外部電極中的含鉛量必須為100ppm以下。第二，晶體器件必須滿足抗跌落性及抗彎曲性的基準(zhǔn)，但當(dāng)單純地在外部電極的形成步驟中減少鉛的使用的情況下，難以滿足這種基準(zhǔn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種減少外部電極的含鉛量、并且將抗跌落性及抗彎曲性維持得較高的晶體器件以及晶體器件的制造方法。
[0010]第I發(fā)明的晶體器件是表面安裝型晶體器件，其包含:晶體振動片，以規(guī)定的頻率進行振動；以及基地(base)板，由玻璃(glass)或晶體材料形成，在底面形成用來安裝晶體器件的外部電極，在底面的相反側(cè)一面載置晶體振動片。而且，外部電極包含:金屬膜，通過濺鍍(spatter)形成在基板的表面；以及無電鍍膜，通過無電鍍而形成在金屬膜的表面；并且無電鍍膜包含含有鉛及鉍(bismuth)的鎳層。
[0011]第2發(fā)明的晶體器件是在第I發(fā)明中，鉛相對于鎳層整體的體積的含量為90ppm?470ppm,秘相對于鎳層整體的體積的含量為5600ppm?7000ppm。
[0012]第3發(fā)明的晶體器件是在第I發(fā)明及第2發(fā)明中，金屬膜至少包含鉻(Ch1mium)層、鎳鎢(nickel tungsten)層以及金層，其中該鉻層形成在基板的表面，該鎳鎢層形成在鉻層的表面，該金層形成在鎳鎢層的表面。
[0013]第4發(fā)明的晶體器件是在第I發(fā)明至第3發(fā)明中，無電鍍膜是通過以下方式形成，即，通過無電鍍而在金屬膜的表面形成鈀(palladium)層，在鈀層的表面形成鎳層，在鎳層的表面形成金層。
[0014]第5發(fā)明的晶體器件的制造方法是表面安裝型晶體器件的制造方法，其包括如下步驟:準(zhǔn)備多個晶體振動片；準(zhǔn)備包含形成為矩形形狀的多個基板的基底晶片(wafer);準(zhǔn)備包含多個蓋板(Iidplate)的蓋晶片；金屬膜形成步驟，在基底晶片的其中一個主面的區(qū)域通過濺鍍而形成金屬膜，其中該區(qū)域形成用來安裝晶體器件的外部電極；載置步驟，在基底晶片的另一個主面載置多個晶體振動片；接合步驟，將蓋晶片以密封晶體振動片的方式接合到基地晶片的另一個主面；以及無電鍍步驟，對基底晶片的其中一個主面實施無電鍍，從而在金屬膜的表面形成包含鎳層的無電鍍膜；并且鎳層的無電鍍是通過使基底晶片浸潰在含有鉛及鉍的電鍍液中而進行，電鍍液中所含的鉛的含量為0.05ml/L?0.20ml/L，鉍的含量為3.00ml/L。
[0015]第6發(fā)明的晶體器件的制造方法包括如下步驟:準(zhǔn)備包含多個晶體振動片的晶體晶片，該晶體振動片包含以規(guī)定的振動頻率振動的振動部、包圍振動部的框部、以及連結(jié)振動部與框部的連結(jié)部；準(zhǔn)備包含形成為矩形形狀的多個基板的基底晶片；準(zhǔn)備包含多個蓋板的蓋晶片；金屬膜形成步驟，在基底晶片的其中一個主面的區(qū)域通過濺鍍而形成金屬膜，其中該區(qū)域形成用來安裝晶體器件的外部電極；載置步驟，以在各基板的另一個主面分別載置晶體振動片的方式接合基底晶片與晶體晶片；接合步驟，將蓋晶片以密封振動部的方式接合到晶體晶片；及無電鍍步驟，對基底晶片實施無電鍍，從而在金屬膜的表面形成包含鎳層的無電鍍膜。鎳層的無電鍍是通過使基底晶片浸潰在含有鉛及鉍的電鍍液中而進行，電鍍液中所包含的鉛的含量為0.05ml/L?0.20ml/L，鉍的含量為3.00ml/L。
[0016]第7發(fā)明的晶體器件的制造方法是在第5發(fā)明及第6發(fā)明中，金屬膜至少包含鉻膜、鎳鎢膜以及金膜，其中該鉻膜形成在基底晶片的表面，該鎳鎢膜形成在鉻膜的表面，該金膜形成在鎳鎢膜的表面。
[0017]第8發(fā)明的晶體器件的制造方法是在第5發(fā)明至第7發(fā)明中，無電鍍步驟是在形成鎳層之前通過無電鍍而形成鈀層，并且在鎳層的表面通過無電鍍而形成金層。
[0018]發(fā)明的效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明的晶體器件以及晶體器件的制造方法，可以減少外部電極的含鉛量并且將抗跌落性及抗彎曲性維持得較高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是晶體器件100的分解立體圖。
[0021 ]圖2 (a)是圖1的A-A剖視圖。
[0022]圖2(b)是圖2(a)的虛線161的放大圖。
[0023]圖3是表示晶體器件100的制造方法的流程圖(flow chart)。
[0024]圖4(a)是基底晶片Wl20的+Y'軸側(cè)一面的俯視圖。
[0025]圖4(b)是基底晶片Wl20的-Y'軸側(cè)一面的俯視圖。
[0026]圖5是蓋晶片WllO的+Y^軸側(cè)一面的俯視圖。
[0027]圖6(a)是載置著晶體振動片130的基底晶片W120的局部首I]視圖。
[0028]圖6(b)是蓋晶片Wl 10、晶體振動片130、以及基底晶片W120的局部剖視圖。
[0029]圖6(c)是蓋晶片W110、晶體振動片130、以及形成著無電鍍膜153的基底晶片W120的局部剖視圖。
[0030]圖7(a)是表示作為穩(wěn)定劑的鉛(Pb)的添加量與跌落試驗及彎曲試驗中的不合格樣品(sample)數(shù)的關(guān)系的圖表(graph)。
[0031]圖7(b)是表示作為穩(wěn)定劑的鉍(Bi)的添加量與跌落試驗及彎曲試驗中的不合格樣品數(shù)的關(guān)系的圖表。
[0032]圖7(c)是表示在添加了鉍(Bi)作為穩(wěn)定劑的情況下，進而作為穩(wěn)定劑被添加的鉛(Pb)的添加量與跌落試驗及彎曲試驗中的不合格樣品數(shù)的關(guān)系的圖表。
[0033]圖8是晶體器件200的分解立體圖。
[0034]圖9 (a)是圖8的B-B剖視圖。
[0035]圖9(b)是圖9(a)的虛線163的放大圖。
[0036]圖10是表示晶體器件200的制造方法的流程圖。
[0037]圖11是晶體晶片W230的俯視圖。
[0038]圖12(a)是晶體晶片W230、蓋晶片W110、以及基底晶片W220的局部剖視圖。
[0039]圖12(b)是晶體晶片W230、蓋晶片Wl 10、以及形成著第2金屬膜152的基底晶片W220的局部剖視圖。
[0040]圖12(c)是晶體晶片W230、蓋晶片W110、以及形成著無電鍍膜153的基底晶片W220的局部剖視圖。
[0041]符號的說明:
[0042]100、200:晶體器件
[0043]101、201:空腔
[0044]110:蓋板
[0045]111:凹部
[0046]112:接合面
[0047]120、220:基板
[0048]121:凹部
[0049]122:接合面
[0050]123、223:連接電極
[0051]124、224:外部電極
[0052]125、225:側(cè)面電極
[0053]126:城堡型結(jié)構(gòu)
[0054]130、230:晶體振動片
[0055]131、231:激振電極
[0056]132、232:引出電極
[0057]134、234:振動部
[0058]141:導(dǎo)電性黏合劑
[0059]142:密封材
[0060]151:第I金屬膜
[0061]151a:第 I 層
[0062]151b:第 2 層
[0063]151c:第 3 層
[0064]152:第2金屬膜
[0065]152a:第 I 層
[0066]152b:第 2 層
[0067]152c:第 3 層
[0068]153:無電鍍膜
[0069]153a:第 I 層
[0070]153b:第 2 層
[0071]153c:第 3 層
[0072]161、163:虛線
[0073]171:劃線
[0074]172:貫通孔
[0075]235:框部
[0076]236:連結(jié)部
[0077]237:貫通溝
[0078]TN:厚度
[0079]WllO:蓋晶片
[0080]W120、W220:基底晶片
[0081]W230:晶體晶片
【具體實施方式】
[0082]下面，基于附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式詳細地進行說明。此外，只要在以下說明中無旨在限定本發(fā)明的記載，則本發(fā)明的范圍并不限于這些實施方式。
[0083](第I實施方式)<晶體器件100的構(gòu)成>
[0084]圖1是晶體器件100的分解立體圖。晶體器件100包括蓋板110、基板120、以及晶體振動片130。晶體振動片130例如使用AT切割(cut)的晶體振動片。AT切割的晶體振動片的主面(YZ面)相對于晶軸(XYZ)的Y軸以X軸為中心從Z軸向Y軸方向傾斜35度15分。在以下說明中，將以AT切割的晶體振動片的軸向為基準(zhǔn)傾斜所得的新軸用作Y'軸及Zi軸。也就是說，在晶體器件100中，將晶體器件100的長邊方向設(shè)為X軸方向、將晶體器件100的高度方向設(shè)為Y'軸方向、將與X及Γ軸方向垂直的方向設(shè)為Z'軸方向進行說明。
[0085]晶體振動片130包含:振動部134，以規(guī)定的頻率進行振動，且形成為矩形形狀；激振電極131，形成在振動部134的+Y'軸側(cè)一面及-Y'軸側(cè)一面；以及引出電極132，被從各激振電極131向-X軸側(cè)引出。被從形成在振動部134的+Y^軸側(cè)一面的激振電極131引出的引出電極132是被從激振電極131向振動部134的-X軸側(cè)的W軸側(cè)引出，進而經(jīng)由振動部134的+Z'軸側(cè)的側(cè)面被引出到振動部134的-Y'軸側(cè)一面。被從形成在振動部134的-Y'軸側(cè)一面的激振電極131引出的引出電極132是被從激振電極131引出到振動部134的-X軸側(cè)的-Z'軸側(cè)的角。
[0086]基板120是通過以晶體材料或玻璃為基材并且在該基材的表面形成電極而形成。在基板120的+Y'軸側(cè)一面的周圍，形成著用以隔著密封材142(參照圖2(a))而接合在蓋板110的接合面122。而且，在基板120的+Yi軸側(cè)一面的中央，形成著從接合面122向-Y'軸方向凹陷的凹部121。在凹部121形成著一對連接電極123，各連接電極123經(jīng)由導(dǎo)電性黏合劑141 (參照圖2 (a))而電連接在晶體振動片130的引出電極132。在基板120的-Y'軸側(cè)一面即底面，形成著用來將晶體器件100安裝到印刷基板等的外部電極124。而且，在基板120的側(cè)面的四角，形成著向基板120的內(nèi)側(cè)凹陷的城堡型結(jié)構(gòu)(castellat1n) 126,在城堡型結(jié)構(gòu)126的側(cè)面形成著側(cè)面電極125。外部電極124隔著側(cè)面電極125電連接在連接電極123。
[0087]蓋板110在-Y'軸側(cè)的面形成著向+Y'軸方向凹陷的凹部111。而且，以包圍凹部111的方式形成著接合面112。接合面112隔著密封材142 (參照圖2(a))而接合在基板120的接合面122。
[0088]圖2 (a)是圖1的A_A剖視圖。通過將基板120的接合面122與蓋板110的接合面112隔著密封材142接合，而在晶體器件100內(nèi)形成密閉的空腔(cavity) 101。晶體振動片130配置在空腔101內(nèi)，引出電極132經(jīng)由導(dǎo)電性黏合劑141而電接合在基板120的連接電極123。由此，激振電極131電連接在外部電極124。外部電極124包括第I金屬膜151及無電鍍膜153，其中該第I金屬膜151形成在基板120的基材的-Y'軸側(cè)一面的表面，該無電鍍膜153形成在第I金屬膜151的表面。
[0089]圖2(b)是圖2(a)的虛線161的放大圖。圖2(b)表示外部電極124的放大剖視圖。第I金屬膜151由第I層151a、第2層151b、以及第3層151c這3層形成。第I層151a是形成在基板120的基材的表面的層，并且由鉻(Cr)形成。鉻(Cr)能夠良好地密接在作為基板120的基材的晶體材料及玻璃上，因此被用作第I層151a的原材料。而且，形成在第I金屬膜151的表面的第3層151c由金(Au)形成。鉻(Cr)雖能良好地密接在晶體材料及玻璃上，但無法融合到焊料等中，因此第I金屬膜151的表面由能良好地融合到焊料等中的金(Au)覆蓋。進而，在第I金屬膜151中，在第I層151a與第3層151c之間形成第2層151b。構(gòu)成第I層151a的鉻(Cr)當(dāng)在制造步驟中施加熱等時會擴散到其他層，而使鉻(Cr)與基板120的密接變?nèi)?。而且，在鉻(Cr)擴散到第I金屬膜151的表面的情況下，鉻(Cr)發(fā)生氧化而難以成膜無電鍍膜153等。為了防止這種鉻(Cr)的擴散而設(shè)置第2層151b，以防止鉻(Cr)擴散到金(Au)層。
[0090]第2層151b例如由鎳鎢(N1-W)形成。而且，第2層151b也可以使用鉬(白金、Pt)等。包含無電鍍膜153的電極與不含無電鍍膜153的電極相比，由于基板120因無電鍍膜153所產(chǎn)生的應(yīng)力而產(chǎn)生變形，因此變得容易剝離。通過在第I金屬膜151中設(shè)置第2層151b來防止鉻(Cr)擴散，從而將第I金屬膜151與基板120的基材的密接保持得較強。由此，防止第I金屬膜151容易地剝離。
[0091]無電鍍膜153由形成在第I金屬膜151的表面的第I層153a、形成在第I層153a表面的第2層153b以及形成在第2層153b表面的第3層153c形成。第I層153a是鈕(Pd)層。第2層153b是鎳(Ni)層，第3層153c是金(Au)層。由鎳形成的第2層153b在形成外部電極124的層中形成得最厚，其厚度TN例如形成為約I μ m。
[0092]<晶體器件100的制造方法>
[0093]圖3是表示晶體器件100的制造方法的流程圖。下面，按照圖3的流程圖，對晶體器件100的制造方法進行說明。
[0094]在步驟(Step)SlOl中，準(zhǔn)備多個晶體振動片130。在步驟SlOl中，首先，通過蝕刻(etching)等在由晶體材料形成的晶體晶片(未圖示)形成多個晶體振動片130的外形。進而，通過濺鍍或真空蒸鍍等在各晶體振動片130形成激振電極131及引出電極132。通過如下操作而準(zhǔn)備多個晶體振動片130，S卩，將形成在晶體晶片的各晶體振動片130從晶體晶片折取或分離。
[0095]在步驟S201中，準(zhǔn)備基底晶片W120。在基底晶片W120上形成多個基板120?；拙琖120以晶體材料或玻璃為基材，在基底晶片W120上通過蝕刻切斷凹部121及晶片，從而形成成為城堡型結(jié)構(gòu)126的貫通孔172 (參照圖4(a))。
[0096]在步驟S202中，在基底晶片W120上形成第I金屬膜151。步驟S202是金屬膜形成步驟。如圖2(b)所示，形成在基底晶片W120的第I金屬膜151由構(gòu)成第I層151a的鉻(Cr)、構(gòu)成第2層151b的鎳鎢(N1-W)以及構(gòu)成第3層151c的金(Au)形成。這些層是通過濺鍍或真空蒸鍍而形成。在步驟S202中，通過形成第I金屬膜151，而在各基板120形成連接電極123、側(cè)面電極125的一部分、以及外部電極124的一部分。
[0097]圖4(a)是基底晶片W120的+Y^軸側(cè)一面的俯視圖。在圖4(a)所示的基底晶片W120形成著多個基板120，各基板120在X軸方向及Zi軸方向上排列形成。而且，圖4(a)中，在相互鄰接的基板120的邊界示出了劃線(scribe line) 171。劃線171是表示在下述步驟S404中切斷晶片的位置的線。在沿X軸方向延伸的劃線171與沿Z'軸方向延伸的劃線171交叉的位置，形成著在Y'軸方向上貫通基底晶片W120的貫通孔172。貫通孔172在下述步驟S404中切斷晶片之后成為城堡型結(jié)構(gòu)126。而且，在各基板120的+Y'軸側(cè)一面形成著凹部121，在各基板120的+Y'軸側(cè)一面形成著連接電極123。
[0098]圖4(b)是基底晶片W120的-Y'軸側(cè)一面的俯視圖。在基底晶片W120的-Y'軸側(cè)一面，形成著成為外部電極124的一部分的第I金屬膜151。第I金屬膜151以沿基底晶片W120的Zi軸方向延伸的方式形成。而且，第I金屬膜151也形成在貫通孔172內(nèi)。第I金屬膜151經(jīng)由形成在貫通孔172的側(cè)面電極125而電連接在連接電極123。
[0099]返回到圖3，在步驟S301中，準(zhǔn)備蓋晶片W110。在蓋晶片WllO形成多個蓋板110。在各蓋板110的-V軸側(cè)一面形成凹部111。
[0100]圖5是蓋晶片WllO的+Y'軸側(cè)一面的俯視圖。在蓋晶片WllO形成多個蓋板110，各蓋板110在X軸方向及廣軸方向上排列形成。在各蓋板110的-Y'軸側(cè)一面形成凹部111及接合面112。圖5中，鄰接的各蓋板110之間以兩點鏈線表示，該兩點鏈線成為劃線171。
[0101]在步驟S401中，將晶體振動片130載置在基底晶片W120。步驟S401是載置步驟。晶體振動片130經(jīng)由導(dǎo)電性黏合劑141而載置在基底晶片W120的各凹部121。
[0102]圖6(a)是載置著晶體振動片130的基底晶片W120的局部首I]視圖。圖6(a)表不包含相當(dāng)于圖1的A-A剖面的剖面的剖視圖。通過經(jīng)由導(dǎo)電性黏合劑141將引出電極132與連接電極123電連接，而將晶體振動片130載置在基底晶片W120的凹部121。而且，由此將激振電極131與形成在基底晶片W120的-Y'軸側(cè)一面的第I金屬膜151電連接。
[0103]在步驟3402中，將基底晶片1120與蓋晶片1110接合。步驟S402是接合步驟?；拙琖120與蓋晶片WllO以如下方式被接合，即，在將密封材142涂布在基底晶片W120的接合面122或蓋晶片WllO的接合面112之后，將基底晶片W120的接合面122與蓋晶片WllO的接合面112隔著密封材142而相互對向。
[0104]圖6(b)是蓋晶片W110、晶體振動片130及基底晶片W120的局部剖視圖。圖6 (b)表示包含與圖6(a)相同的剖面的剖視圖。通過經(jīng)由密封材142將蓋晶片WllO與基底晶片W120接合，而形成密封的空腔101。在空腔101中載置著晶體振動片130。
[0105]在步驟S403中，形成無電鍍膜153。步驟S403是無電鍍步驟。在步驟S403中，通過對形成在基底晶片W120的-Y'軸側(cè)一面的第I金屬膜151的表面實施無電鍍，而在蓋晶片WllO的-Y'軸側(cè)一面、基底晶片W120的-Y'軸側(cè)一面、以及貫通孔172的側(cè)面形成無電鍍膜153。
[0106]圖6(c)是蓋晶片W110、晶體振動片130、以及形成著無電鍍膜153的基底晶片W120的局部剖視圖。圖6(c)中表示與圖6(b)相同的剖面。無電鍍膜153的形成是通過以下方式進行的，即，首先如圖2(b)所示，通過無電鍍鈀(Pd)形成第I層153a，在第I層153a的表面通過無電鍍鎳(Ni)形成第2層153b，在第2層153b的表面通過無電鍍金(Au)形成第3層153c。
[0107]在步驟S404中，切斷蓋晶片WllO及基底晶片W120。通過切晶(dicing)等在劃線171將蓋晶片WllO及基底晶片W120切斷。
[0108]<通過無電鍍而形成的無電鍍膜的評價>
[0109]歐洲聯(lián)盟(EU)通過作為歐洲聯(lián)盟(EU)的指令的RoHS指令規(guī)定，晶體器件的外部電極的含鉛量必須為100ppm以下。晶體器件的無電鍍是通過將基底晶片浸潰在電鍍液中而進行的，但為了使電鍍液穩(wěn)定而在該電鍍液中加入穩(wěn)定劑。市售的穩(wěn)定劑使用鉛(Pb)或鉍(Bi)等，但在使用了鉛的穩(wěn)定劑的情況下，由于該鉛包含在無電鍍膜中，因此會從外部電極中檢測出鉛。在以往的無電鍍的方法中，含鉛量超過lOOOppm，而成為問題。
[0110]另一方面，在晶體器件中，要求即使在晶體器件跌落的情況下外部電極也不發(fā)生剝離。而且，在外部電極形成得較厚的情況下，有外部電極的收縮等的應(yīng)力施加給晶體器件而使晶體器件易產(chǎn)生裂痕(crack)等情況，但要求即使在彎曲應(yīng)力施加給晶體器件的情況下晶體器件也不會產(chǎn)生裂痕等。也就是說，對于晶體器件要求從外部電極中減少含鉛量并且滿足這種抗跌落性(drop-resistance)及抗彎曲性(bend_resistance)的標(biāo)準(zhǔn)。以下圖7(a)?圖7(c)中表示使作為穩(wěn)定劑的鉛或鉍的添加量產(chǎn)生變化而進行晶體器件的跌落試驗及彎曲試驗所得的結(jié)果。此處，跌落試驗是使晶體器件針對其6個面而分別跌落，將此設(shè)為I組，進行50組，最后確認晶體器件的外部電極是否發(fā)生剝離等不良情況。而且，在彎曲試驗中，在長90mm的晶體板形成與外部電極相同構(gòu)成的電極，并且將該晶體板彎曲3mm，由此確認晶體板是否出現(xiàn)裂痕。而且，圖中所示的鉛(Pb)或鉍(Bi)的添加量表示形成由鎳形成的第2層153b時所使用的作為穩(wěn)定劑的鉛(Pb)或鉍(Bi)添加到電鍍液中的量。
[0111]圖7(a)是表示作為穩(wěn)定劑的鉛(Pb)的添加量與跌落試驗及彎曲試驗中的不合格樣品數(shù)的關(guān)系的圖表。圖7(a)的試驗中所使用的穩(wěn)定劑使用了鉛(Pb)，但未使用鉍(Bi)。而且，跌落試驗及彎曲試驗是分別通過準(zhǔn)備10個樣品而進行的，并且對于各樣品判斷外部電極有無剝離及晶體板有無裂痕。在通過試驗而確認到外部電極的剝離及裂痕的情況下，該樣品不合格。而且，圖表的橫軸表示作為穩(wěn)定劑的鉛(Pb)的添加量。各試驗是以鉛的添加量成為0.25ml/L、0.5ml/L、l.0ml/L、2.0ml/L、以及3.0ml/L的方式進行。圖表的縱軸表示各試驗中不合格的樣品數(shù)。
[0112]在Pb添加量為0.25ml/L的情況下，在彎曲試驗中，10個樣品中有8個樣品不合格。而且，在彎曲試驗中，在Pb添加量為0.5ml/L的情況下，確認到10個不合格樣品，在Pb添加量為1.0ml/L的情況下，確認到4個不合格樣品。另一方面，在跌落試驗中，在Pb添加量為0.5ml/L的情況下，確認到I個不合格樣品。在使用Pb添加量為2.0ml/L及3.0ml/L的穩(wěn)定劑的情況下，未確認到不合格樣品。
[0113]如圖7(a)所示，在使用Pb添加量為3.0ml/L的穩(wěn)定劑的情況下，未確認到不合格樣品，因此以往使用Pb添加量為3.0ml/L的穩(wěn)定劑進行無電鍍。然而，利用電感耦合等離子體(Inductively Coupled Plasma, ICP)發(fā)射光譜分析或原子吸光法(Atomic absorpt1nspectrometry),從通過使用Pb添加量為3.0ml/L的穩(wěn)定劑時的無電鍍而形成的鎳層中檢測出6300ppm的鉛，超過了作為RoHS指令的基準(zhǔn)值的lOOOppm。而且，如果以該值為基礎(chǔ)計算由Pb添加量為2.0ml/L的穩(wěn)定劑形成鎳層時鎳層的含鉛量，則預(yù)計包含在鎳層中的含鉛量成為4200ppm，超過了 RoHS指令的基準(zhǔn)值。
[0114]圖7(b)是表示作為穩(wěn)定劑的鉍(Bi)的添加量與跌落試驗及彎曲試驗中的不合格樣品數(shù)的關(guān)系的圖表。在圖7(b)的試驗中添加了鉍(Bi)作為穩(wěn)定劑，但未添加鉛(Pb)。如圖7(b)所示，在彎曲試驗中，在圖7(b)所示的所有添加量的情況下均出現(xiàn)了不合格樣品。而且，在跌落試驗中，在Bi添加量為1.0ml/L的情況下也產(chǎn)生了 I個不合格樣品。
[0115]—般來說，有使用鉍作為穩(wěn)定劑以代替使用鉛的情況，但由于在晶體器件中彎曲試驗不合格，因此認為在晶體器件中不能使用代替鉛而使用了鉍的穩(wěn)定劑。
[0116]圖7(c)是表示在添加了鉍(Bi)作為穩(wěn)定劑的情況下，進而作為穩(wěn)定劑被添加的鉛(Pb)的添加量與跌落試驗及彎曲試驗中的不合格樣品數(shù)的關(guān)系的圖表。在圖7(c)的試驗中，添加了 3.0ml/L的鉍(Bi)作為穩(wěn)定劑。圖7(c)中，在鉛(Pb)添加量為0.0ml/L的情況下，在跌落試驗中產(chǎn)生了 I個不合格樣品，在鉛(Pb)添加量為0.25ml/L的情況下，在彎曲試驗中產(chǎn)生了 5個不合格樣品。
[0117]另一方面，圖7 (C)中，在鉛(Pb)添加量為0.05ml/L?0.2ml/L的范圍內(nèi)，跌落試驗及彎曲試驗中未出現(xiàn)不合格樣品。因此，認為秘(Bi)添加量為3.0ml/L、鉛(Pb)添加量為0.05ml/L?0.2ml/L的范圍內(nèi)的穩(wěn)定劑可以用于晶體器件。而且，關(guān)于該情況下通過無電鍍而形成的鎳層中的含鉛量，如果根據(jù)使用了 3.0ml/L的鉛作為穩(wěn)定劑的情況下檢測出6300ppm的鉛來計算，則預(yù)測在作為穩(wěn)定劑的鉛(Pb)添加量為0.05ml/L的情況下成為105ppm,在作為穩(wěn)定劑的鉛(Pb)添加量為0.2ml/L的情況下成為420ppm。而且,如果考慮分析的誤差及樣品的批次(lot)間的誤差等，則認為數(shù)值可能會產(chǎn)生10%左右的誤差。通過這些內(nèi)容，預(yù)計鎳層中的鉛的檢測量在鉛(Pb)添加量為0.05ml/L?0.2ml/L的范圍內(nèi)包含約90ppm?約470ppm。該范圍可以充分滿足RoHS指令的外部電極的含鉛量為100ppm以下的范圍。
[0118]而且，關(guān)于鉍(Bi)的添加量，如果考慮鉛(Pb)與鉍(Bi)的比例，則認為從鎳層中檢測到約6300ppm的鉍。如果考慮到約10%左右的誤差，則認為從鎳層中檢測到的鉍添加量在約5600ppm?7000ppm的范圍內(nèi)。
[0119]根據(jù)以上所述，在添加了 3.0ml/L的鉍(Bi)作為穩(wěn)定劑，并且以0.05ml/L?
0.2ml/L的范圍添加了鉛(Pb)的情況下，可以經(jīng)受跌落試驗及彎曲試驗，因此優(yōu)選。而且，在該范圍內(nèi)從鎳層中檢測出的鉛的預(yù)計添加量為約90ppm?約470ppm之間，充分地控制在作為RoHS指令的基準(zhǔn)值的100ppm以內(nèi)，因此優(yōu)選。由于外部電極整體的90%以上是由通過無電鍍而形成的鎳層形成的，因此認為外部電極整體的含鉛量也充分地控制在100ppm以內(nèi)。
[0120](第2實施方式)
[0121]晶體振動片也可以使用以包圍振動部的周圍的方式形成框部的晶體振動片。下面，對使用了具有框部的晶體振動片的晶體器件200進行說明。而且，在以下說明中，對于與第I實施方式相同的部分附注相同的符號，并省略其說明。
[0122]<晶體器件200的構(gòu)成>
[0123]圖8是晶體器件200的分解立體圖。晶體器件200包括蓋板110、基板220、以及晶體振動片230。在晶體器件200中，與第I實施方式同樣地，晶體振動片230使用AT切割的晶體振動片。
[0124]晶體振動片230包含:振動部234，以規(guī)定的頻率進行振動，并且形成為矩形形狀；框部235，以包圍振動部234的周圍的方式形成；以及連結(jié)部236，連結(jié)振動部234與框部235。在振動部234與框部235之間形成著在Y1軸方向上貫通晶體振動片230的貫通槽237，并且以振動部234與框部235不直接接觸的方式形成。振動部234與框部235經(jīng)由連結(jié)在振動部234的-X軸側(cè)的+Z'軸側(cè)及-Z'軸側(cè)的連結(jié)部236而連結(jié)。而且，在振動部234的+Y'軸側(cè)一面及-Y'軸側(cè)一面形成著激振電極231，引出電極232分別被從各激振電極231引出到框部235。被從形成在振動部234的+Y'軸側(cè)一面的激振電極231引出的引出電極232經(jīng)由+Z ^軸側(cè)的連結(jié)部236被弓I出到框部235的-X軸側(cè)，進而被弓I出到框部235的-Y'軸側(cè)一面的+X軸側(cè)的+Z'軸側(cè)的角。被從形成在振動部234的-Y'軸側(cè)一面的激振電極231引出的引出電極232經(jīng)由-Z^軸側(cè)的連結(jié)部236被引出到框部235的-X軸側(cè)，且被弓I出到框部235的-Y'軸側(cè)一面的-X軸側(cè)的-Z'軸側(cè)的角。
[0125]在基板220的+Y'軸側(cè)一面的周圍形成著隔著密封材142(參照圖9)而接合在蓋板110的接合面122。而且，在基板220的+Yi軸側(cè)一面的中央，形成著從接合面122向-Y'軸方向凹陷的凹部121。在基板220的-Y'軸側(cè)一面形成著外部電極224，在基板220的側(cè)面的角形成著城堡型結(jié)構(gòu)126。而且，在接合面122的城堡型結(jié)構(gòu)126的周圍形成著連接電極223。連接電極223隔著形成在城堡型結(jié)構(gòu)126的側(cè)面電極225而電連接在外部電極224。
[0126]圖9(a)是圖8的B_B剖視圖。晶體器件200是將蓋板110的接合面112與框部235的+Yi軸側(cè)一面隔著密封材142而接合，并且將基板220的接合面122與框部235的-Y'軸側(cè)一面隔著密封材142而接合。而且，當(dāng)晶體振動片230與基板220接合時，引出電極232與連接電極223被電接合。由此，激振電極231電連接在外部電極224。外部電極224由形成在基板220的基材表面的第I金屬膜151、形成在第I金屬膜151表面的第2金屬膜152、以及形成在第2金屬膜152表面的無電鍍膜153而形成。
[0127]圖9(b)是圖9(a)的虛線163的放大圖。圖9 (b)表示外部電極224的放大剖視圖。第I金屬膜151由第I層151a、第2層151b及第3層151c這3層形成。如圖2(b)中所說明那樣，第I層151a由鉻(Cr)形成，第2層151b由鎳鎢(N1-W)等形成，第3層151c由金(Au)形成。
[0128]第2金屬膜152由形成在第I金屬膜151表面的第I層152a、形成在第I層152a表面的第2層152b、以及形成在第2層152b表面的第3層152c而形成。第I層152a、第2層152b、以及第3層152c分別由與第I金屬膜151的第I層151a、第2層151b、以及第3層151c相同的構(gòu)成形成。也就是說，第2金屬膜152與第I金屬膜151由相同的層構(gòu)成而形成。
[0129]無電鍍膜153由形成在第2金屬膜152表面的第I層153a、形成在第I層153a表面的第2層153b、以及形成在第2層153b表面的第3層153c而形成。第I層153a是鈕(Pd)層。第2層153b是鎳(Ni)層，其厚度TN例如形成為約I μ m。而且，為了確實地進行外部電極224與焊料等的連接，而在第2層153b的表面由金(Au)形成第3層153c。
[0130]<晶體器件200的制造方法>
[0131]圖11是表示晶體器件200的制造方法的流程圖。下面，按照圖11的流程圖，對晶體器件200的制造方法進行說明。
[0132]在步驟S501中，準(zhǔn)備晶體晶片W230。在晶體晶片W230形成著多個晶體振動片230。步驟S501是準(zhǔn)備晶體晶片的步驟。
[0133]圖11是晶體晶片W230的俯視圖。在晶體晶片W230形成著多個晶體振動片230。圖11中，在相互鄰接的晶體振動片230的邊界示出了劃線171。在晶體晶片W230，通過蝕刻形成貫通槽237，并且形成激振電極231及引出電極232，由此形成多個晶體振動片230。
[0134]在步驟S601中，準(zhǔn)備基底晶片W220。在基底晶片W220形成多個基板220。步驟S601是準(zhǔn)備基底晶片W220的步驟。
[0135]在步驟S602中，在基底晶片W220形成第I金屬膜151。如圖9 (a)所示，第I金屬膜151形成連接電極223及側(cè)面電極225與外部電極224的一部分。步驟S602是金屬膜形成步驟。
[0136]在步驟S701中，準(zhǔn)備蓋晶片W110。在蓋晶片WllO形成著多個蓋板110。步驟S701是形成蓋晶片WllO的步驟。
[0137]在步驟S801中，將晶體晶片W230載置在基底晶片W220。步驟S801是載置步驟，以晶體晶片W230的各晶體振動片230對應(yīng)地載置在基底晶片W220的各基板220的+Y'軸側(cè)一面的方式將基底晶片W220與晶體晶片W230接合。在該載置步驟中，基底晶片W220的接合面122隔著密封材142而接合在形成在晶體晶片W230的框部235的-Y'軸側(cè)一面。
[0138]在步驟S802中，將晶體晶片W230與蓋晶片WllO接合。步驟S802是接合步驟，以密封晶體振動片230的振動部234的方式將蓋晶片WllO隔著密封材142接合在晶體晶片W230的+Y'軸側(cè)一面。
[0139]圖12(a)是晶體晶片W230、蓋晶片WllO及基底晶片W220的局部剖視圖。圖12(a)是包含圖8的B-B剖面的剖視圖?；拙琖220隔著密封材142而接合在晶體晶片W230的框部235的-Y'軸側(cè)一面。而且，連接電極223電連接在引出電極232。蓋晶片WllO隔著密封材142而接合在晶體晶片W230的框部235的+Yi軸側(cè)一面。由此，在晶片中形成空腔201，振動部234被密封在該空腔201內(nèi)。
[0140]在步驟S803中，在蓋晶片WllO及基底晶片W220形成第2金屬膜152。
[0141]圖12(b)是晶體晶片W230、蓋晶片WllO及形成著第2金屬膜152的基底晶片W220的局部剖視圖。如圖9(b)所示，第2金屬膜152是通過從基板220的-Y'軸側(cè)起利用濺鍍或真空蒸鍍形成鉻(Cr)層、鎳鎢(N1-W)層及金(Au)層而形成。
[0142]步驟S804是在基底晶片W220形成無電鍍膜153。無電鍍膜153通過無電鍍形成于形成在基底晶片W220的第2金屬膜152的表面。
[0143]圖12(c)是晶體晶片W230、蓋晶片WllO及形成著無電鍍膜153的基底晶片W220的局部剖視圖。如圖9(b)所示，無電鍍膜153由第I層153a、第2層153b及第3層153c形成。在步驟S804中，通過分別利用無電鍍形成鈀(Pd)層、鎳(Ni)層及金(Au)層，而形成第I層153a、第2層153b及第3層153c。
[0144]在步驟S805中，按照劃線171切斷基底晶片W220、蓋晶片WllO及晶體晶片W230。由此,形成各個晶體器件200。
[0145]上面，對本發(fā)明的最優(yōu)選的實施方式詳細地進行了說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明可以在其技術(shù)范圍內(nèi)對實施方式加以各種變更.變形而實施。
[0146]例如，也可以在晶體器件中組裝振蕩器而形成為晶體振蕩器。而且，在所述實施方式中，示出了晶體振動片為AT切割的晶體振動片的情況，但即使為以相同方式以厚度切變模式進行振動的BT切割的晶體振動片等，也可同樣地適用。
[0147]而且，在晶體器件100中，在步驟S202中，也可以在第I金屬膜151的表面進而形成第I金屬膜151從而形成多個金屬膜，也可以像晶體器件200 —樣,在形成無電鍍膜153之前形成第2金屬膜152。在晶體器件200中，基板220的外部電極224及側(cè)面電極225由第I金屬膜151、第2金屬膜152及無電鍍膜153形成，但也可以與晶體器件100同樣地，不含第2金屬膜152,而由第I金屬膜151及無電鍍膜153形成。
【權(quán)利要求】
1.一種晶體器件，其為表面安裝型晶體器件；其特征在于包含: 晶體振動片，以規(guī)定的頻率進行振動；以及 基板，由玻璃或晶體材料形成，在底面形成用來安裝所述晶體器件的外部電極，在所述底面的相反側(cè)一面載置所述晶體振動片；并且 所述外部電極包含:金屬膜，通過濺鍍而形成在所述基板的表面；及無電鍍膜，通過無電鍍而形成在所述金屬膜的表面；并且所述無電鍍膜包含含有鉛及鉍的鎳層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體器件，其特征在于: 相對于所述鎳層整體的體積的所述鉛的含量為90ppm?470ppm,所述秘的含量為5600ppm ?7000ppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體器件，其特征在于: 所述金屬膜至少包含鉻層、鎳鎢層及金層，其中該鉻層形成在所述基板的表面，該鎳鎢層形成在所述鉻層的表面，該金層形成在所述鎳鎢層的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體器件，其特征在于: 所述無電鍍膜通過以下方式形成，即，通過無電鍍在所述金屬膜的表面形成鈀層，在所述鈀層的表面形成所述鎳層，在所述鎳層的表面形成金層。
5.一種晶體器件的制造方法，所述晶體器件為表面安裝型晶體器件；所述晶體器件的制造方法的特征在于包括如下步驟: 準(zhǔn)備多個晶體振動片； 準(zhǔn)備包含形成為矩形形狀的多個基板的基底晶片； 準(zhǔn)備包含多個蓋板的蓋晶片； 金屬膜形成步驟，在所述基底晶片的其中一個主面的區(qū)域通過濺鍍而形成金屬膜，其中該區(qū)域形成用來安裝所述晶體器件的外部電極； 載置步驟，在所述基底晶片的另一個主面載置所述多個晶體振動片； 接合步驟，將所述蓋晶片以密封所述晶體振動片的方式接合在所述基底晶片的另一個主面；以及 無電鍍步驟，對所述基底晶片的其中一個主面實施無電鍍，從而在所述金屬膜的表面形成包含鎳層的無電鍍膜；并且 所述鎳層的無電鍍是通過使所述基底晶片浸潰在含有鉛及鉍的電鍍液中而進行， 所述電鍍液中所含的所述鉛的含量為0.05ml/L?0.20ml/L，所述鉍的含量為3.0Oml/L0
6.一種晶體器件的制造方法，其特征在于包括如下步驟: 準(zhǔn)備包含多個晶體振動片的晶體晶片，該晶體振動片包含以規(guī)定的振動頻率進行振動的振動部、包圍所述振動部的框部、以及連結(jié)所述振動部與所述框部的連結(jié)部； 準(zhǔn)備包含形成為矩形形狀的多個基板的基底晶片； 準(zhǔn)備包含多個蓋板的蓋晶片； 金屬膜形成步驟，在所述基底晶片的其中一個主面的區(qū)域通過濺鍍而形成金屬膜，其中該區(qū)域形成用來安裝所述晶體器件的外部電極； 載置步驟，以在所述各基板的另一個主面分別載置所述晶體振動片的方式接合所述基底晶片與所述晶體晶片； 接合步驟，將所述蓋晶片以密封所述振動部的方式接合在所述晶體晶片；以及無電鍍步驟，對所述基底晶片實施無電鍍，從而在所述金屬膜的表面形成包含鎳層的無電鍍膜；并且 所述鎳層的無電鍍是通過使所述基底晶片浸潰在含有鉛及鉍的電鍍液中而進行， 所述電鍍液中所含的所述鉛的含量為0.05ml/L?0.20ml/L，所述鉍的含量為3.0Oml/L0
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6中任一項所述的晶體器件的制造方法，其特征在于: 所述金屬膜至少包含鉻膜、鎳鎢膜及金膜，其中該鉻膜形成在所述基底晶片的表面，該鎳鎢膜形成在所述鉻膜的表面，該金膜形成在所述鎳鎢膜的表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6中任一項所述的晶體器件的制造方法，其特征在于: 所述無電鍍步驟是在形成所述鎳層之前通過無電鍍而形成鈀層，并且在所述鎳層的表面通過無電鍍而形成金層。
【文檔編號】H03H3/007GK104242861SQ201410253051
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月10日
【發(fā)明者】早坂太一, 水沢周一 申請人:日本電波工業(yè)株式會社