CN103003935B - 功能部件的制造方法 - Google Patents

Abstract

能够使用无铅焊料从外部遮蔽（密封）SAW滤波元件（3）。将规定数量的SAW滤波元件（3）固定到在规定的位置上形成有电极部（2a）的陶瓷基板（2）上，将设有用于使该固定后的SAW滤波元件（3）暴露的规定数量的开口孔（5a）并且由Bi－Sn系焊料构成的焊料箔（5）形成到陶瓷基板（2）上，用下方开口的帽来覆盖从该开口孔（5a）暴露的SAW滤波元件（3），一边对该帽朝向陶瓷基板（2）进行加压，一边以焊料箔（5）熔融的温度以上的温度来进行加热。由此，熔融的焊料箔（5）聚集到形成在陶瓷基板（2）上的电极部（2a），能够将陶瓷基板（2）和帽粘着起来而进行密封。

Description

功能部件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种对粘着在陶瓷基板上的功能元件覆盖盖子而进行密封的功能部件的制造方法及功能部件。

背景技术

近年来，在移动设备例如移动电话等中，要求对内部的电子电路部进行小型化、薄型化。然而，由于对电子电路部进行小型化、薄型化，从而搭载于设备内部的IC芯片、石英晶体振子（quartzcrystalunit）和SAW（SurfaceAcousticWave：表面声波）滤波器等（以下，称作“功能元件”）在发送/接收所期望的频率的无线电波时容易受到除了该频率以外的频率成分的噪声的影响。

作为解决这种噪声的影响的问题的方法，想到了将功能元件密封在密闭空间内的方法。例如，预先使焊料附着于作为罩（盖子）的一个例子的帽的整个内表面，用该帽将通过粘片工序粘贴在基板上的功能元件覆盖并进行加热，从而使帽内表面的焊料熔融，将帽和基板锡焊起来而密封功能元件（例如，参照专利文献1）。

此时所使用的焊料为密封用的焊料，例如，熔点为260度以上的高温焊料。使用高温焊料的理由在于，在对功能元件进行了密封处理之后将该功能元件安装到印刷电路板等上。即，用于将功能元件安装到印刷电路板上的焊料通常使用焊料熔点为220℃左右的例如Sn－3.0％Ag－0.5％Cu焊料，若在密封时不使用高温焊料而使用Sn－3.0％Ag－0.5％Cu焊料，则在将功能元件安装到印刷电路板上时，该焊料将会再次熔融。

先行技术文献

专利文献1：日本特开2004－55774号公报

对于用于密封的帽，预先使密封用的焊料附着在金属制环带基材上之后，在通过冲压加工进行冲裁的同时，或者，在进行冲压冲裁之前先进行拉深加工，从而成形该帽的形状。在该情况下，密封用的焊料必须是能够承受得住拉深加工的焊料。

然而，在无铅焊料中，不存在能够承受得住上述的拉深加工那样的高温焊料（有铅焊料虽能够承受得住拉深加工，但是从环保这点上考虑不合适使用有铅焊料。）。由于作为密封用的焊料的Bi－Sn系的焊料（在此，Bi－Sn系的焊料是指由Bi及Sn构成的焊料、向该由Bi及Sn构成的焊料中少量添加了Ag、Cu、Fe、Ni、Co、Sb、In以及Zn之中的1种以上而成的焊料。）硬且脆，因此有可能由于拉深加工而在该焊料上产生裂纹、或者该焊料自帽剥离。若该焊料产生裂纹、该焊料自帽剥离，则有可能附着于帽的焊料的量减少而在帽与基板之间产生间隙，从而产生密封不良。

另外，能够取代Bi－Sn系的焊料而使用对80％Au－20％Sn的焊料进行预制而成的焊料，但是由于该焊料价格昂贵不适合大规模生产。

发明内容

本发明是解决了这种问题的发明，其目的在于提供一种能够使用无铅焊料从外部可靠地遮蔽（密封）功能元件、且生产率优异的功能部件的制造方法及功能部件。

本发明的发明人发现了：不预先使Bi－Sn系的高温焊料附着于金属制环带基材，而是将内表面被表面处理后的帽和箔形状的Bi－Sn系的焊料组合起来，由此，能够实现所期望的密封。

本发明的功能部件的制造方法包括以下工序：第1工序，将规定数量的功能元件以被电极部围绕的方式固定到在规定的位置上形成有电极部的陶瓷基板上；第2工序，将设有用于使功能元件暴露的规定数量的开口孔的焊料箔形成到陶瓷基板上；第3工序，用下方开口的盖子来覆盖借助焊料箔的开口孔而暴露的功能元件；以及第4工序，一边对盖子朝向陶瓷基板进行加压，一边以焊料箔熔融的温度以上的温度来进行加热。

在本发明的功能部件的制造方法中，将规定数量的功能元件以被电极部围绕的方式固定到在规定的位置上形成有电极部的陶瓷基板上，将设有用于使该固定后的功能元件暴露的规定数量的开口孔的焊料箔形成到陶瓷基板上，用下方开口的盖子来覆盖借助该焊料箔的开口孔而暴露的功能元件，一边对该盖子朝向陶瓷基板进行加压，一边以焊料箔熔融的温度以上的温度进行加热。例如，焊料箔由Bi－Sn系焊料构成。

由此，熔融的焊料箔聚集到形成在陶瓷基板上的电极部，能够将陶瓷基板和盖子粘着起来而进行锡焊。

另外，本发明的功能部件的特征在于，该功能部件是通过以下工序制造的：第1工序，将规定数量的功能元件以被电极部围绕的方式固定到在规定的位置上形成有电极部的陶瓷基板上；第2工序，将设有用于使功能元件暴露的规定数量的开口孔的焊料箔形成到陶瓷基板上；第3工序，用下方开口的盖子来覆盖借助焊料箔的开口孔而暴露的功能元件；以及第4工序，一边对盖子朝向陶瓷基板进行加压，一边以焊料箔熔融的温度以上的温度来进行加热。

采用本发明的功能部件的制造方法及功能部件，即使用于将陶瓷基板和盖子粘着起来的焊料使用硬且脆的Bi－Sn系焊料，也不会在该焊料上产生像以往那样的裂纹，该焊料也不会自帽剥离。其结果，能够防止附着于帽的焊料的量减少，能够提供从外部遮蔽（密封）了功能元件的、生产率优异的功能部件。

附图说明

图1是表示SAW滤波装置1的结构例的主视剖视图。

图2是表示焊料箔5的制造例（其1）的说明图。

图3是表示焊料箔5的制造例（其2）的说明图。

图4是表示SAW滤波装置1的制造例（其1）的分解立体图。

图5是表示SAW滤波装置1的制造例（其2）的分解立体图。

图6是表示SAW滤波装置1的制造例（其3）的分解立体图。

具体实施方式

以下，参照附图说明作为本发明的功能部件的一个例子的SAW滤波装置。

SAW滤波装置1的结构例

如图1所示，作为本实施方式的功能部件的一个例子的SAW滤波装置1由陶瓷基板2、作为功能元件的一个例子的SAW滤波元件3、作为盖子的一个例子的帽4以及焊料箔5构成。

在SAW滤波装置1中，不在帽上预先形成焊料，而使由无铅焊料构成的箔形状的焊料箔5夹在陶瓷基板2与帽4之间来进行粘着，因此不会像以往在帽4上产生焊料的裂纹。SAW滤波装置1能够使用无铅焊料从外部遮蔽（密封）SAW滤波元件3，并且能够防止因焊料的裂纹引起的密封不良。

陶瓷基板2由能够承受得住焊料熔融时的加热温度的、作为电绝缘性的材料的陶瓷构成。该陶瓷为例如氧化铝、氮化铝、莫来石（mullite）以及玻璃陶瓷等材料。

在陶瓷基板2的表面的规定的位置上形成有电极部2a、2b。电极部2a、2b例如是通过以W、Mo等高熔点金属进行了金属喷镀处理之后实施镀Ni和镀Au而形成的。

电极部2a以围绕SAW滤波元件3的周围的方式形成，用于将陶瓷基板2和帽4接合起来。电极部2b形成在SAW滤波元件3的固定位置上，成为SAW滤波元件3的接地电极。

SAW滤波元件3通过超声波振动等安装在陶瓷基板2上。SAW滤波元件3又被称作表面声波元件，具有仅使规定的频率的无线电波通过的功能，用于将除了该频率以外的频率成分、即噪声去除。

在陶瓷基板2上形成有焊料箔5。焊料箔5具有厚30μm左右的箔形状，是无铅焊料，且由Bi－Sn系的高温焊料构成。例如，焊料箔5以Bi为90％以上和其余为Sn的方式构成，或者焊料箔5以Bi为90％以上、Sn为5％以下及其余为Ag、Cu、Fe、Ni、Co、Sb、In以及Zn之中的1种以上的材料的方式构成。

在焊料箔5上设有多个在后文利用图4说明的开口孔5a。该开口孔5a为了暴露SAW滤波元件3而比该SAW滤波元件3的外形略微大一些（例如，开口孔5a的大小可以是与电极部2a的内周相同的大小，也可以是如下的大小：当将电极部2a的内周与外周之间的距离设为宽度时，开口孔5a从电极部2a的内周向外周扩大了该宽度的1/3左右。），该开口孔5a以使得熔融的焊料箔5只在处于帽4的外周部的凸缘聚集的方式开口。顺便说一下，在图1的SAW滤波装置1中，焊料箔5熔融而被锡焊，因此准确地说不是箔形状。

帽4是下方开口、并用于覆盖SAW滤波元件3的SAW滤波元件用的盖子（功能元件用盖子）。另外，帽4在其外周部设有凸缘，该凸缘抵接于焊料箔5。在焊料箔5的下方形成有电极部2a，帽4借助电极部2a及焊料箔5接合于陶瓷基板2，从而密封SAW滤波元件3。顺便说一下，帽4的尺寸是：纵约2mm、横约3mm、高约0.5mm、厚度小于0.1mm。

对于帽4，对实施了用于使熔融的焊料容易附着的表面处理（用于防止表面的氧化的处理）的平板进行拉深加工，之后，冲裁为规定的尺寸，从而将该帽4形成为图1、后述的图6那样的形状。帽4所使用的材料优选热膨胀系数与陶瓷基板2的热膨胀系数相近的材料。例如，作为帽4的材料，能够列举出42合金（Fe－42Ni合金）、45合金（Fe－45Ni合金）、以及可伐合金（Kovar）（Fe－29Ni－17Co合金）等。

如此构成的SAW滤波装置1利用箔形状的焊料箔5对帽4和形成在陶瓷基板2上的电极部2a进行锡焊而密封SAW滤波元件3。由此，不需要像以往的SAW滤波装置那样在使高温焊料附着在帽的整个内表面上之后进行拉深加工等，因此不会产生焊料的裂纹、焊料从帽剥离。其结果，SAW滤波装置1能够防止附着于帽的焊料的量减少，从外部遮蔽SAW滤波元件3而能够防止因焊料的裂纹引起的密封不良。

焊料箔制造装置50的结构例

接着，说明焊料箔制造装置50的结构例。焊料箔5是利用图2所示的焊料箔制造装置50来制造的。焊料箔制造装置50由喷嘴51、加热器52、辊53以及刮板54构成。上述的构成构件被收容在该焊料箔制造装置50内。

喷嘴51在一端具有用于喷射熔融焊料的喷射部51b，在另一端具有用于导入焊料、氩气、氮气等非活性气体的导入部51a。喷嘴51例如由石英玻璃等具有耐热性的材料构成。喷嘴51的喷射部51b呈缩窄的形状，但是并不限定于此。

在喷嘴51的喷射部51b附近设有加热器52。加热器52用于对被投入到喷嘴51中的焊料进行加热而使该焊料熔融。因而，加热器52具有加热至焊料的熔点以上的加热能力。例如，对于加热器52，能够列举出高频加热装置、卤素加热器等。

在喷嘴51和加热器52的下方设有辊53。辊53以轴53a为中心进行旋转。辊53由导热性良好的材料构成，例如，由铜等构成。辊53在外周面具有用于形成焊料箔5的形成面53b。形成面53b为了使焊料箔5的厚度保持恒定而几乎没有凹凸地均匀化。

在辊53的形成面53b上设有刮板54。刮板54利用其顶端部54a将生成在形成面53b上的焊料箔5刮掉。形成面53b和刮板54非常地接近，但是并未接触。其理由在于，若形成面53b和刮板54相接触，则会对形成面53b造成损伤、或者损伤刮板54，从而变得不能形成均匀的厚度的焊料箔5。

焊料箔5的制造方法

接着，说明焊料箔5的制造方法。前提是：使焊料箔制造装置50内减压，充满氩气、氮气等非活性气体，被投入到喷嘴51的导入部51a中的Bi－Sn系焊料在喷射部51b附近待机。

如图2所示，使辊53以规定的速度逆时针高速旋转。打开（ON）加热器52的电源而加热喷嘴51，将喷嘴内的焊料熔化，使焊料成为熔融焊料的状态。

使喷嘴51急速下降至辊53上的规定的位置，从导入部51a喷出规定的流量的非活性气体。于是，在喷嘴51中待机的熔融焊料被来自导入部51a的非活性气体推挤，从而自喷射部51b喷出到辊53上而形成称作胶泥（puddle）5b的水滴形状的熔融焊料。胶泥5b一边在高速旋转的辊53的形成面53b上瞬间急速冷却、凝固，一边连续形成如图3所示那样的焊料箔5。

该焊料箔5的厚度根据使喷嘴51的导入部51a喷出的非活性气体的压力和辊53的旋转速度来决定。形成在形成面53b上的焊料箔5由于辊53的旋转而到达刮板54。此时，辊53由导热性良好的材料构成，因此使焊料箔5冷却而成为箔形状的固体。到达了刮板54的焊料箔5被刮板54的顶端部54a刮掉，被回收到处于刮板54的另一端的未图示的焊料箔回收部中。

之后，利用未图示的打孔装置在焊料箔5的规定的部位上开设与固定在陶瓷基板2上的SAW滤波元件3的数量相同的数量的图4所示的开口孔5a，从而完成本发明的焊料箔5。

SAW滤波装置1的制造方法

接着，说明本发明的SAW滤波装置1的制造方法的一个例子。前提是：如图4所示，在陶瓷基板2上形成有电极部2a，规定数量的SAW滤波元件3以被电极部2a围绕的方式固定在陶瓷基板2上，在焊料箔5的规定的部位上设有规定数量的用于使SAW滤波元件3暴露的开口孔5a。另外，由于不使用焊剂对陶瓷基板2和帽4进行锡焊，因此成为低氧浓度气氛。此外，对于形成在陶瓷基板2上的电极部2a、固定在陶瓷基板2上的SAW滤波元件3以及形成在焊料箔5上的开口孔5a，在图4至图6中为了使图易观察而省略了上述电极部2a、SAW滤波元件3以及开口孔5a的数量。

从在规定的位置固定有SAW滤波元件3的陶瓷基板2的上方将焊料箔5载置于该陶瓷基板2。此时，为了使SAW滤波元件3从焊料箔5的开口孔5a暴露而预先将陶瓷基板2和焊料箔5定位。由此，在陶瓷基板2上形成焊料箔5。

如图5所示，用下方开口的帽4将载置有焊料箔5的陶瓷基板2的各个SAW滤波元件3覆盖。

之后，如图6所示，一边从帽4的上方降低加压装置60来对该帽4朝向陶瓷基板（箭头方向）进行加压，一边以焊料箔熔融的温度以上的温度进行加热。该加热可以利用输送带式的回流焊炉来进行，也可以利用批量式（batch）的加热炉来进行。其中，焊料箔由Bi－Sn系的高温焊料构成，因此将加热温度设为该高温焊料的熔点以上（在本例子中将加热温度设定为约350度）的温度。

焊料箔5若被加热则成为熔融焊料状态。该熔融焊料相对于陶瓷基板2不易润湿，因此，该熔融焊料不会锡焊到该陶瓷基板2上而会聚集到电极部2a上。因此，即使焊料箔5的开口孔5a的大小并不是与电极部2a的内周相同的大小，只要是如下的大小即可：当将电极部2a的内周与外周之间的距离设为宽度时，该开口孔5a从电极部2a的内周向外周扩大了该宽度的1/3左右。

由此，利用焊料箔5（熔融焊料）将陶瓷基板2和帽4夹着电极部2a粘着起来，能够进行密封。

用帽4密封了SAW滤波元件3之后，进行各种检查（密封的检查，电气检查），并通过划片而形成为单个，从而完成SAW滤波装置1。

如此，采用本实施方式的SAW滤波装置1的制造方法，将规定数量的SAW滤波元件3以被电极部2a围绕的方式固定到在规定的位置上形成有电极部2a、2b的陶瓷基板2上，将设有用于使该固定后的SAW滤波元件3暴露的规定数量的开口孔5a的焊料箔5形成（载置）到陶瓷基板2上，用下方开口的帽4来覆盖借助该焊料箔5的开口孔5a而暴露的SAW滤波元件3，一边对该帽4朝向陶瓷基板2进行加压，一边以焊料箔5熔融的温度以上的温度进行加热。

由此，熔融的焊料箔5聚集到形成在陶瓷基板2上的电极部2a，能够将陶瓷基板2和帽4粘着起来而进行锡焊。

如此，采用本实施方式的SAW滤波装置1，即使用于将陶瓷基板2和帽4粘着起来的焊料使用硬且脆的Bi－Sn系焊料，也不会在该焊料上产生像以往那样的裂纹，该焊料也不会自帽4剥离。其结果，能够防止附着于帽4的焊料的量减少，能够提供从外部遮蔽（密封）了SAW滤波元件3的、生产率优异的功能部件。

此外，在本实施方式中利用SAW滤波元件说明了功能元件，但是并不限定于此，本发明也能够应用于晶体振子、IC芯片等。

附图标记说明

1、SAW滤波装置（功能部件）；2、陶瓷基板；2a、2b、电极部；3、SAW滤波元件（功能元件）；4、帽；5、焊料箔；5a、开口孔；5b、胶泥；50、焊料箔制造装置；51、喷嘴；52、加热器；53、辊；54、刮板；60、加压装置。

Claims (3)

1.一种功能部件的制造方法，其中，

该功能部件的制造方法具有以下工序：

第1工序，将各自被电极部围绕的多个功能元件固定到在规定的位置上形成有上述电极部的陶瓷基板上；

第2工序，将设有用于使上述功能元件暴露的多个开口孔的Bi－Sn系焊料箔载置于上述陶瓷基板；

第3工序，使用多个下方开口且在外周部具有凸缘的盖子，利用上述多个盖子，以该凸缘与上述电极部上的焊料箔的表面抵接的方式分别覆盖借助上述焊料箔的开口孔而暴露的上述功能元件；以及

第4工序，一边对上述盖子朝向上述陶瓷基板进行加压，一边将该陶瓷基板加热至上述焊料箔熔融的温度以上，将多个所述功能元件密封。

2.根据权利要求1所述的功能部件的制造方法，其特征在于，

上述焊料箔以Bi为90％以上和其余为Sn的方式构成。

3.根据权利要求1所述的功能部件的制造方法，其特征在于，

上述功能元件为表面声波元件或晶体振子。