CN102870208B - 电子部件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供具有具备卓越的可靠性的密封构造的电子部件及其制造方法。电子部件(1)具备：电子部件主体(10)、对电子部件主体(10)进行密封的密封构件(11、12)、以及对电子部件主体(10)和密封构件(11、12)进行粘接的粘接剂层(13a、13b)。在电子部件主体(10)与密封构件(11、12)之间形成有密封空间(1a、1b)。粘接剂层(13a、13b)包含有机填料(15)和无机填料(16)。有机填料(15)与电子部件主体(10)和密封构件(11、12)这两者接触。无机填料(16)具有比粘接剂层(13a、13b)的厚度小的最小粒子径。从粘接剂层(13a、13b)的厚度方向观察时，无机填料(16)介于有机填料(15)与电子部件主体(10)之间、以及有机填料(15)与密封构件(11、12)之间。
Description
技术领域
本发明涉及电子部件及其制造方法。特别地，本发明涉及具有密封构造的电子部件及其制造方法。
背景技术
现有技术中，例如使用了各种具备压电振动元件的压电振动部件等需要密封构造的电子部件。在具有这样的密封构造的电子部件中，密封构件一般是通过粘接剂而被粘接至电子部件主体。
密封构件通常由金属等通气性低的材料构成。而粘接剂的通气性较高。故而，存在内部的气体经由粘接剂层而泄漏、或外部的空气或水分等经由粘接剂层而流入气密室内的风险。因此，强烈需要通气性低的粘接剂。
例如，在下述专利文献1中，作为能用于电子部件的密封的粘接剂组合物，公开了一种以环氧树脂、硬化剂、无机填料、橡胶成分为必要成分而包含的粘接剂组合物。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-277711号公报
发明概要
发明要解决的课题
然而，即使使用了如上述专利文献1中所记载那样的包含无机填料的粘接剂组合物，也难以以足够高的气密性来密封电子部件，因此难以得到高可靠性的电子部件。
发明内容
本发明鉴于上述点而提出，其目的在于，提供具有具备卓越的可靠性的密封构造的电子部件及其制造方法。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的电子部件具备：电子部件主体、密封构件、以及粘接剂层。密封构件对电子部件主体进行密封。粘接剂层对电子部件主体和密封构件进行粘接。在电子部件主体与密封构件之间形成有密封空间。粘接剂层包含有机填料和无机填料。有机填料与电子部件主体和密封构件这两者接触。无机填料具有小于粘接剂层的厚度的最小粒子径。从粘接剂层的厚度方向观察时，无机填料介于有机填料与电子部件主体之间、以及有机填料与密封构件之间。
在本发明所涉及的电子部件的某特定的局面下，有机填料与电子部件主体和密封构件这两者压接。在此情况下，能进一步提高电子部件的气密性，因此能得到可靠性更卓越的电子部件。
在本发明所涉及的电子部件的其他的特定的局面下，无机填料的最小粒子径与粘接剂层的厚度之比((无机填料的最小粒子径)/(粘接剂层的厚度))处于0.004～0.6的范围内。根据该构成，能进一步提高电子部件的气密性。因此，能得到可靠性更卓越的电子部件。此外，在无机填料具有扁平形状的情况下，“无机填料的最小粒子径”变为无机填料的厚度。
在本发明所涉及的电子部件的另一特定的局面下，粘接剂层中的有机填料的含有量处于5质量％～30质量％的范围内。若粘接剂层中的有机填料的含有量过多，则存在粘接強度下降过多的情况。另一方面，若粘接剂层中的有机填料的含有量过少，则有产生密封不良的情况。
在本发明所涉及的电子部件的又一特定的局面下，粘接剂层中的无机填料的含有量处于20质量％～45质量％的范围内。若粘接剂层中的无机填料的含有量过多，则存在粘接強度下降过多的情况。另一方面，若粘接剂层中的无机填料的含有量过少，则存在产生密封不良的情况。
在本发明所涉及的电子部件的又一特定的局面下，有机填料由弹性体构成。在此情况下，在有机填料与电子部件主体以及密封构件之间更难以形成泄漏通道(leak path)。因此，能实现更卓越的可靠性。
在本发明所涉及的电子部件的又一其他的特定的局面下，有机填料由硅橡胶构成。
在本发明所涉及的电子部件的又一其他的特定的局面下，有机填料由 丙烯酸系树脂组合物、氯乙烯系树脂组合物、或聚酰胺构成。
在本发明所涉及的电子部件的又一其他的特定的局面下，无机填料由矾土、硅土、滑石、碳酸钙、或氮化铝构成。
在本发明所涉及的电子部件的又一其他的特定的局面下，粘接剂层是对包含有机填料和无机填料在内的热硬化性树脂进行硬化而形成的。
本发明所涉及的电子部件的制造方法是关于上述本发明所涉及的电子部件的制造方法。本发明所涉及的电子部件的制造方法具备：在电子部件主体与密封构件之间，配置包含有机填料和无机填料在内的粘接剂的工序；以及通过在将电子部件主体和密封构件向着彼此靠近的方向进行加压的同时使粘接剂热硬化，来形成粘接剂层的硬化工序。
在本发明所涉及的电子部件的制造方法的某特定的局面下，在硬化工序中，在使粘接剂硬化时，按照有机填料被电子部件主体和密封构件按压而变形的方式来对电子部件主体和密封构件进行加压。
发明效果
在本发明中，有机填料与电子部件主体和密封构件这两者接触。另外，从粘接剂层的厚度方向观察时，无机填料介于有机填料与电子部件主体之间、以及有机填料与密封构件之间。故而，能实现卓越的可靠性。
附图说明
图1是实施本发明的一实施方式所涉及的电子部件的简图的分解立体图。
图2是图1的线II-II的简图的截面图。
图3是参考例所涉及的电子部件的一部分的简图的截面图。
图4是实施例1的电子部件的放大截面照片。
图5是比较例1的电子部件的放大截面照片。
具体实施方式
以下，针对实施本发明的优选方式，以图1所示的电子部件1为例进行说明。但电子部件1只是例示。本发明不受电子部件1任何限定。
图1是本实施方式所涉及的电子部件的简图的分解立体图。图2是图 1的线II-II的简图的截面图。
如图1所示，电子部件1具备电子部件主体10。在本实施方式中，电子部件主体10具备：压电振子10a、对压电振子10a进行保持的保持构件10b、10c。但是，电子部件主体10的种类或形状尺寸只要是需要气密空间就不受特别限定。电子部件主体10例如可以具有弹性表面波元件或MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)元件等。
在本实施方式中，电子部件主体10形成为板状，但电子部件主体10的形状不局限于板状。
在电子部件1中，设置有对电子部件主体10进行密封的密封构件11、12。通过该密封构件11、12和电子部件主体10，形成了密封空间1a、1b。
密封构件11、12优选由通气性低的材料构成。密封构件11、12例如能由金属、陶瓷、树脂等形成。
密封构件11、12与电子部件主体10由粘接剂层13a、13b粘接。粘接剂层13a、13b包含图2所示的有机填料15、以及无机填料16，例如由热硬化型树脂粘接剂等树脂粘接剂进行硬化而形成。故而，粘接剂层1 3a、13b由包含有机填料15和无机填料16在内的树脂粘接剂硬化物14构成。更具体而言，在本实施方式中，粘接剂层13a、13b由包含有机填料15和无机填料16在内的热硬化型树脂粘接剂硬化物14构成。
有机填料15优选由具有弹性的弹性体构成。具体而言，有机填料15优选例如由硅橡胶等具有弹性的材料来形成。
另外，有机填料15例如可以由丙烯酸系树脂组合物、氯乙烯系树脂组合物、或聚酰胺构成。有机填料15与电子部件主体10和密封构件11、12这两者接触。具体而言，有机填料15与电子部件主体10和密封构件11、12这两者压接。
无机填料16具有小于粘接剂层13a、13b的厚度的最小粒子径。从粘接剂层13a、13b的厚度方向z观察时，无机填料16的一部分介于有机填料15与电子部件主体10之间、以及有机填料15与密封构件11、12之间。
无机填料16的形状不作特别限定。在本实施方式中，具体而言，无机填料16的形状为类球状。
接下来，说明本实施方式的电子部件1的制造方法。
大体上，电子部件1能通过在电子部件主体10与密封构件11、12之间配置了包含有机填料15和无机填料16在内的粘接剂后，将电子部件主体10和密封构件11、12向着彼此靠近的方向进行加压的同时使粘接剂硬化来制造。
以下，详细说明电子部件1的制造方法的一例。
首先，准备电子部件主体10和密封构件11、12。其次，对电子部件主体10和密封构件11、12中的一者涂敷包含有机填料15和无机填料16在内的粘接剂。粘接剂的涂敷例如能通过丝网印刷法、或喷墨印刷法等各种印刷法来进行。
接下来，对电子部件主体10和密封构件11、12中未涂敷粘接剂的一者进行预热。预热温度例如能设为50℃～100℃程度。
接下来，使电子部件主体10与密封构件11、12隔着粘接剂而对置，并通过在将电子部件主体10和密封构件11、12向着彼此靠近的方向进行加压的状态下进行加热，来硬化粘接剂，形成粘接剂层13a、13b，由此能使电子部件1完成。
此外，优选地，将电子部件主体10和密封构件11、12的加压进行到有机填料15被电子部件主体10和密封构件11、12按压而变形的程度。
在本实施方式中，硬化前的热硬化型粘接剂中所含的有机填料15的最大粒子径比电子部件1中的粘接剂层13a、13b的厚度大。只要满足此条件，有机填料15的形状就不作特别限定。有机填料15例如既可以是球状，也可以是扁平状。
而如图3所示，例如在使用仅包含无机填料116在内的热硬化型树脂粘接剂来对电子部件主体110与密封构件11 1进行粘接的情况下使粘接剂热硬化时，在电子部件主体110与密封构件111之间所形成的空间的空气也被加热而热膨胀。该热膨胀后的空气会穿过未硬化的粘接剂而流出到外部。故而，例如存在在所形成的粘接剂层113a中会形成被称为泄漏通道的贯通孔100的情况。由此，存在如下情况：水分、或空气、腐蚀性气体等可能会经由该贯通孔100而刺入电子部件1的内部空间，造成电子部件的气密性受损，电子部件的可靠性下降。
与此相对，在本实施方式中，如上述那样，在粘接剂层13a、13b中， 与无机填料16一起还含有有机填料15。而且，按照有机填料15与电子部件主体10和密封构件11、12这两者接触的方式，在将电子部件主体10和密封构件11、12向着彼此靠近的方向加压的同时使粘接剂硬化。另外，在从粘接剂层13a、13b的厚度方向z观察时，无机填料16介于有机填料15与电子部件主体10之间、以及有机填料15与密封构件11、12之间。
故而，即使气体想穿过粘接剂层13a、13b，也会被有机填料15以及无机填料16遮挡，从而难以形成泄漏通道。因此，在本实施方式中，能得到卓越的可靠性的电子部件1。另外，由于在本实施方式中难以形成泄漏通道，因此无需进行形成了泄漏通道后的电子部件的选择工序。
特别地，在本实施方式中，有机填料15与电子部件主体10和密封构件11、12这两者压接。因此，能实现更卓越的可靠性。进而，在有机填料15由具有弹性的弹性体构成的情况下，在有机填料15、与电子部件主体10以及密封构件11、12之间更加难以形成泄漏通道。因此，能实现更卓越的可靠性。
此外，在使用仅包含与电子部件主体和密封构件这两者接触那样的形状尺寸的有机填料在内的粘接剂的情况下，易于在有机填料、与电子部件主体或密封构件之间的间隙中形成泄漏通道。因此，难以实现足够卓越的可靠性。
另外，最小粒子径较小的无机填料还具有提高粘接剂的粘度的功能，通过使包含无机填料，能将粘接剂的粘度提高至难以形成泄漏通道的粘度。即，在粘接剂中未含有无机填料的情况下，粘接剂的粘度变得过低，泄漏通道变得易于形成。通过在粘接剂中不仅包含有机填料还包含无机填料，能有效地提高粘接剂的粘度，从而能有效地抑制在有机填料、与电子部件主体或密封构件之间的间隙中形成泄漏通道。
进而从实现卓越的可靠性的观点出发，优选使无机填料16的最小粒子径与粘接剂层13a、13b的厚度之比((无机填料16的最小粒子径)/(粘接剂层13a、13b的厚度))处于0.004～0.6的范围内。若(无机填料16的最小粒子径)/(粘接剂层13a、13b的厚度)过大，则存在会形成泄漏通道的情况。若(无机填料16的最小粒子径)/(粘接剂层13a、13b的厚度)过小，则存在会形成泄漏通道的情况。
优选地，粘接剂层13a、13b中的有机填料15的含有量例如处于5质量％～30质量％的范围内。若粘接剂层13a、13b中的有机填料15的含有量过多，则存在粘接強度会下降的情况。另一方面，若粘接剂层13a、13b中的有机填料15的含有量过少，则存在会形成泄漏通道的情况。
优选地，粘接剂层13a、13b中的无机填料16的含有量处于20质量％～45质量％的范围内。若粘接剂层13a、13b中的无机填料16的含有量过多，则存在粘接強度会下降的情况。另一方面，若粘接剂层13a、13b中的无机填料16的含有量过少，则存在会形成泄漏通道的情况。
(实施例1)
在本实施例中，以下述要领来制作了上述实施方式所涉及的电子部件1。具体而言，首先，通过丝网印刷法对密封构件11、12涂敷了粘接剂。在此使用的粘接剂由热硬化型环氧树脂构成，该热硬化型环氧树脂包含：由架桥丙烯酸树脂构成的有机填料15、和由硅土构成的扁平形状的无机填料以及由矾土构成的无机填料16。有机填料15的平均粒子径是20μm。无机填料的最小厚度是3μm，无机填料的俯视下的最大长度是14μm。由矾土构成的无机填料的平均粒子径是0.1μm。粘接剂中的有机填料15的含有量是12.5质量％。粘接剂中的、由硅土构成的无机填料的含有量是5质量％。由矾土构成的无机填料的含有量是25质量％。
接下来，将电子部件主体10预热至75℃±10℃。其后，对电子部件主体10与密封构件11、12进行粘贴，并以90kgf±5kgf的加压力进行了加压。通过在此状态下加热至120℃±5℃，使粘接剂硬化来形成粘接剂层13a、13b，由此使电子部件1得以完成。
此外，粘接剂层13a、13b的厚度是7μm。
所制作的电子部件的截面照片如图4所示。如图4所示可知，有机填料15与电子部件主体10和密封构件11、12这两者接触。另外可知，由矾土构成的无机填料16介于电子部件主体10、密封构件11、12、与有机填料15之间的间隙中。
(比较例1)
使用了除不包含有机填料15以外具有同样的构成的粘接剂，除了这一点以外，与上述实施例1同样地制作了电子部件。
(比较例2)
除了使用仅包含有机填料15而不包含无机填料的粘接剂以外，与上述实施例1同样地尝试了电子部件的制作。然而，不包含无机填料的粘接剂的粘度过低，因此不能适当地涂敷，不能适当地对电子部件主体与密封构件进行粘接。
(评价)
对在上述实施例1以及比较例1中各自所制作的电子部件进行了泄漏检查。具体而言，通过在125℃±5℃的非活性溶液中浸渍电子部件并目视检查是否从电子部件中产生气泡，来进行了泄漏检查。其结果是，认为从在实施例1中制作的电子部件中未产生气泡。与此相对，从在比较例1中制作的电子部件中产生了气泡。
另外，从图4以及图5所示的截面照片也可知，在实施例1的电子部件1中未产生泄漏通道，与此相对，在比较例1的电子部件中产生了泄漏通道。
根据该结果可知，通过使用包含遵循本发明的大小的有机填料以及无机填料在内的粘接剂来对电子部件主体与密封构件进行粘接，能抑制泄漏通道的发生，能得到可靠性卓越的电子部件。
(实施例2～4)
使用平均粒子径为20μm、且由丙烯酸树脂构成的粒子作为有机填料，使用平均粒子径为0.1μm的矾土粒子作为无机填料，粘接剂中的有机填料以及无机填料的含有率如下述的表1所示，除此以外，与上述实施例1同样地制作了200个电子部件。针对制作的200个电子部件，通过与上述检查方法同样的方法来进行了泄漏检查。其结果如下述的表1所示。
[表1]
| 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 有机填料的含有率(质量％) | 5 | 10 | 30 |
| 无机填料的含有率(质量％) | 30 | 30 | 30 |
| 泄漏不良率(％) | 0 | 0 | 0 |
根据表1所示的结果可知，在粘接剂中的无机填料的含有率处于5质量％～30质量％的范围内的实施例2～4中，不会产生泄漏不良。
(实施例5～8)
使用平均粒子径为20μm、且由丙烯酸树脂构成的粒子来作为有机填料，使用平均粒子径为0.1μm的矾土粒子来作为无机填料，粘接剂中的有机填料以及无机填料的含有率如下述的表2所示，除此以外，与上述实施例1同样地制作了200个电子部件。针对制作的200个电子部件，通过与上述检查方法同样的方法来进行了泄漏检查。其结果如下述的表2所示。
[表2]
| 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | |
| 有机填料的含有率(质量％) | 10 | 20 | 35 | 45 |
| 无机填料的含有率(质量％) | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 泄漏不良率(％) | 1 | 0 | 0 | 0 |
根据表2所示的结果可知，在有机填料的含有率为10质量％的实施例5中，泄漏不良率为1％，与此相对，在有机填料的含有率为20～45质量％的实施例6～8中，泄漏不良率为0％。根据该结果可知，进一步优选使粘接剂中的有机填料的含有率为20～45质量％。
符号说明：
1…电子部件
1a、1b…密封空间
10…电子部件主体
10a…压电振子
10b，10c…保持构件
11、12…密封构件
13a、13b…粘接剂层
14…树脂粘接剂硬化物
15…有机填料
16…无机填料
Claims (12)
1.一种电子部件，具备：
电子部件主体；
对所述电子部件主体进行密封的密封构件；和
对所述电子部件主体和所述密封构件进行粘接的粘接剂层，
在所述电子部件主体与所述密封构件之间形成有密封空间，
所述粘接剂层包含：与所述电子部件主体和所述密封构件这两者接触的有机填料、以及具有小于所述粘接剂层的厚度的最小粒子径的无机填料，
从所述粘接剂层的厚度方向观察时，所述无机填料介于所述有机填料与所述电子部件主体之间、以及所述有机填料与所述密封构件之间。
2.根据权利要求1所述的电子部件，其中，
所述有机填料与所述电子部件主体和所述密封构件这两者压接。
3.根据权利要求1或2所述的电子部件，其中，
所述无机填料的最小粒子径与所述粘接剂层的厚度之比即(无机填料的最小粒子径)/(粘接剂层的厚度)处于0.004～0.6的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的电子部件，其中，
所述粘接剂层中的所述有机填料的含有量处于5质量％～30质量％的范围内。
5.根据权利要求1或2所述的电子部件，其中，
所述粘接剂层中的所述无机填料的含有量处于20质量％～45质量％的范围内。
6.根据权利要求1或2所述的电子部件，其中，
所述有机填料由弹性体构成。
7.根据权利要求6所述的电子部件，其中，
所述有机填料由硅橡胶构成。
8.根据权利要求1或2所述的电子部件，其中，
所述有机填料由丙烯酸系树脂组合物、氯乙烯系树脂组合物、或聚酰胺构成。
9.根据权利要求1或2所述的电子部件，其中，
所述无机填料由矾土、硅土、滑石、碳酸钙、或氮化铝构成。
10.根据权利要求1或2所述的电子部件，其中，
所述粘接剂层是对包含所述有机填料和所述无机填料在内的热硬化性树脂进行硬化而形成的。
11.一种电子部件的制造方法，该电子部件是权利要求1～10中任一项所述的电子部件，所述电子部件的制造方法具备：
在所述电子部件主体与所述密封构件之间，配置包含所述有机填料和所述无机填料在内的粘接剂的工序；以及
通过在将所述电子部件主体和所述密封构件向着彼此靠近的方向进行加压的同时使所述粘接剂热硬化，来形成所述粘接剂层的硬化工序。
12.根据权利要求11所述的电子部件的制造方法，其中，
在所述硬化工序中，在使所述粘接剂硬化时，按照所述有机填料被所述电子部件主体和所述密封构件按压而变形的方式来对所述电子部件主体和所述密封构件进行加压。
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