JP2002261547A

JP2002261547A - 電子部品装置

Info

Publication number: JP2002261547A
Application number: JP2001055338A
Authority: JP
Inventors: Mitsutaka Touden; 光隆嶌田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2002-09-13

Abstract

(57)【要約】【課題】半田リフローなどの熱ストレスが加わったとき
にも蓋が基板から剥離することがなく、電子部品装置が
マザーボードへ実装された後で、電子部品装置とマザー
ボードとの間でショート不良を発生させず、半田リフロ
ー後の洗浄性を低下させない電子部品装置を提供するも
のである。【解決手段】一面が開口した断面凹部４を有する基板１
に、電子部品素子３を前記凹部４に収納するとともに該
凹部４の開口を封止用蓋体７で封止した電子部品装置で
ある。前記封止用蓋体７が平板状金属層７ａと、該金属
層７ａの両主面を被覆した樹脂層７ｂ、７ｃからなり、
前記封止用蓋体７の一方の樹脂層７ｃが樹脂系接着剤８
を介して前記基板１に接合している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子部品素子、例え
ば、ＳＡＷ素子などの圧電素子を基板に形成した凹部
（キャビティ）に収容し、気密封止した電子部品装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品装置は、近年、小型化、薄型
化、高機能化の要求が高まっており、これらの要求に対
応するために、セラミックなどの基板の一方主面に複数
の電子部品素子を搭載し、また、基板の他方主面に凹部
を形成し、この凹部内に電子部品素子を収容していた。
基板の一方主面に搭載する電子部品素子とは、コンデン
サ、抵抗、ダイオード、コイル、ＩＣやトランジスタ等
の半導体素子などの表面実装型電子部品素子などが例示
できる。また、凹部内に収容する電子部品素子は、圧電
素子などが例示でき、ＳＡＷ素子、セラミック振動子、
水晶振動子などで、対環境保護のための気密封止を必要
とする素子のことである。

【０００３】このような電子部品装置の小型化の観点か
ら、基板の一方主面を利用して表面実装型電子部品素子
を搭載し、基板の他方主面に凹部を形成し、この凹部内
に電子部品素子を収容していた。これにより、基板の平
面形状を小型化することができ、よって小型の電子部品
素子層装置が達成される。

【０００４】そして、電子部品装置の凹部に収納される
電子部品素子は、その周囲に空間を必要とする圧電素子
が配置された、凹部の開口を金属やセラミックなどの蓋
を接着して封止をしていた。

【０００５】代表的な封止方法は，はんだやＡｕ−Ｓｎ
合金を使ったソルダーシール法や開口周囲にシールリン
グをろう付け配置し、このシールリングに金属蓋体をシ
ーム溶接でシールするシームウエルド法、さらに、接合
部材として低融点ガラスを用いて、基板と蓋を接着する
ガラス封止方法が知られている。これらの封止方法は、
気密性が高く、信頼性に優れているが生産性に劣り高価
になる欠点がある。また、封止の際に与える熱を考える
と、シームウエルド法では凹部内の温度が１５０℃程度
程度であり、ソルターシール法では３２０〜３４０℃と
なり、更にガラスシール法では３８０〜４２０℃にな
る。このような高い温度では、凹部内に収容する電子部
品素子の特性が大きく変化してしまうことが考えられ、
特に、水晶振動子や弾性表面波素子等の熱に弱い素子で
は素子の特性が劣化するため採用することができない。
これらの問題を解決するために、従来より、接合材とし
て樹脂系接着剤を使用して基板と蓋を接着する方法が提
案されている（例えば特開平４−８５８５７号や特開平
７−２１２１６９号）。これらの封止構造では、蓋材と
して、プラスチック、セラミック、ガラス、金属の平板
部材及び金属箔体が用いられ、エポキシ樹脂などの樹脂
系接着剤で封止する例である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような電子部品装
置の第１の問題点は、近年小型化、低背化の要求に対
し、電子部品素子の低背化の為に蓋体を薄くする必要が
あるが、プラスチック、セラミック、ガラスは機械的強
度に問題があり、金属を採用する例が多い。金属を蓋体
とする場合は、錯や腐食が発生するため品位及び信頼性
が劣化するためメッキ処理等の腐食防止をする必要が生
じる。

【０００７】また、蓋体に金属部材を用いた場合、例え
ば図３に示すように、凹部４内で電子部品素子３をボン
ディングワイヤで接続するようと時に、金属蓋体とボン
ディングワイヤとの間でショートすることがあり、電子
部品装置の小型化が達成しにくい。また、凹部内に収容
する電子部品素子に接続方法に大きな制約が発生してし
まう。尚、図３において、１は基板であり、２は基板の
一方主面側に配置した電子部品素子であり、６はシール
ドケースであり、４は凹部であり、３は凹部４内に収容
された電子部品素子３であり、７０は金属蓋体であり、
８は樹脂系接着剤であり、９は外部端子電極であり、１
０はマザーボードであり、１１は外部端子電極用配線パ
ターンであり、１２は配線パターンであり、１３は半田
である。

【０００８】また、この電子部品装置をマザーボード１
０に実装した時に、金属蓋体７０とマザーボード１０の
配線パターン間とのショート不良が発生することであ
り、マザーボード１０の配線ハターンの引き回しを、金
属蓋体７０から避けなくてはならず、その制約が伴って
しまう。また、凹部４開口の周囲に、外部端子電極９が
配置されている場合には、電子部品装置の外部端子電極
９とマザーボード１０の配線パターン１１との半田１３
接合時に、金属蓋体７０と配線パターン１２との間で半
田ブリッジが形成されてしまう。また、洗浄性が低下し
て、半田ボールやフラックスが残留し易くなり、パター
ン間のショート不良や信頼性低下などの不具合となる。

【０００９】さらに、電子部品装置の基板の他方面から
金属蓋体７０が突出するような場合には、電子部品装置
をマザーボード１０に表面実装できなくなる。

【００１０】本発明は、上述の問題点に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、半田リフローなどの熱スト
レスが加わったときにも蓋が基板から剥離することがな
く、電子部品装置がマザーボードへ実装された後で、電
子部品装置とマザーボードとの間でショート不良を発生
させず、半田リフロー後の洗浄性を低下させない電子部
品装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、一面が開口し
た断面凹部を有する基板に、電子部品素子を前記凹部に
収納するとともに該凹部の開口を封止用蓋体で封止した
電子部品装置において、前記封止用蓋体が平板状金属層
と、該金属層の両主面を被覆した樹脂層からなり、前記
封止用蓋体の一方の樹脂層が樹脂系接着剤を介して前記
基板に接合して、前記凹部開口を閉塞することを特徴と
する電子部品装置である。

【００１２】このましくは、前記凹部開口の周囲には、
少なくとも前記封止用蓋体の厚み以上の窪みが周設され
ているとともに、前記窪み部の周囲の基板表面に外部端
子電極が配置されている。また、前記電子部品素子は圧
電素子である。

【作用】本発明によれば、封止用蓋体は両面を樹脂で被
覆した部材を用いている。この被覆した樹脂層と電子部
品装置の基板が樹脂系接着剤を介して接着されるか、も
しくは、蓋体として内面側に被覆した樹脂層を接着層と
して用いて基板に直接接着される。これにより、封止用
蓋体と電子部品装置の基板との接着力が高くなり、半田
リフローなどの熱ストレスが加わった場合でも封止用蓋
体が基板から剥離するということがなくなる。

【００１３】電子部品装置の凹部開口を封止する封止用
蓋体は、金属層の両主面に樹脂層が被覆されており、金
属層の露出面に露出することはない。従って、凹部内部
において、電子部品素子と基板との電気的な接合方法
が、例えばボンディングワイヤであっても、この蓋体の
表面が絶縁材料であることから、ボンディングワイヤの
ショートが発生しない。また、封止用蓋体の外面側にお
いては、樹脂層が被覆されているため、電子部品装置を
マザーボードに実装した後で、封止用蓋体と電子部品装
置の外部端子電極の間で半田ブリッジが形成されなくな
る。また、電子部品装置とマザーボード間の隙間に半田
ボールが侵入しても、封止用蓋体とマザーボードの配線
パターン間が半田ボールを介してショートすることがな
くなる。また、樹脂被覆されているため、錆、腐食を有
効に防止することができる。

【００１４】封止用蓋体が、電子部品装置の基板面から
突出することがないため、電子部品装置とマザーボード
との隙間が、実質的に基板とマザーボード間の隙間と同
等になり、半田リフローでの実装性が良く、洗浄時に電
子部品装置とマザーボード間に洗浄液が回り込み易くな
り、洗浄性が向上する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の電子部品装置に
ついて図面を基づいて説明する。

【００１６】図１は、本発明の電子部品素子層装置の断
面図であり、図２は、本発明の電子部品装置の底面側の
平面図である。尚、図３と同一箇所は同一番号を付す。

【００１７】図において、１は基板であり、２は基板の
一方主面に配置した電子部品素子であり、４は凹部であ
り、３は凹部４内に収容された電子部品素子であり、７
は凹部４の開口を封止する封止用蓋体であり、８は樹脂
接着剤であり、９は外部端子電極である。

【００１８】基板１は、セラミック、ガラスセラミック
材料、ガラスエポキシなどの樹脂系材料が挙げられる。

【００１９】基板１の一方主面には所定配線導体が形成
されており、その配線導体上に電子部品素子２が搭載さ
れている。尚、この電子部品素子２は、コンデンサ、抵
抗、ダイオード、コイル、ＩＣやトランジスタ等の半導
体素子などの表面実装型電子部品素子などが例示でき
る。基板１の電子部品素子の２を被覆するようにシール
ドケース６が被覆されている。

【００２０】また、基板１の他方主面に、所定深さで、
所定平面形状を有する凹部４が形成されている。そし
て、この凹部４の底面には、図示されていないが、電極
パッドが形成されている。そして、この凹部４内には、
電子部品素子３が収容されている。この電子部品素子３
は、上述の電子部品素子２のようにコンデンサ、抵抗、
ダイオード、コイル、ＩＣやトランジスタ等の半導体素
子などを配置してもよいが、とりわけ、ＳＡＷ素子、セ
ラミック振動子、水晶振動子などの圧電部品が有利であ
る。このように圧電部品は、凹部４に収容され、蓋体７
で封止しているため圧電部品（電子部品素子３）を確実
に気密的に封止でき、機能的に圧電部品３の周囲に空間
を形成することができる。例えば、圧電部品の特性に大
きく影響する振動や弾性波を安定して発生させることが
できる。

【００２１】このような基板１の配線導体や電極パッ
ド、さらには後述する外部端子電極９は、従来周知の方
法で形成される。例えば、基板がセラミックやガラスセ
ラミックである場合、多層回路基板の形成と同様、各導
体膜を基板材料の焼成時に、同時焼成して形成したり、
また、焼成した後の基板に導体膜の焼き付けにより形成
される。また、基板材料がガラスエポキシ材料である場
合でも、従来のように銅箔のエッチングなどにより所定
形状に形成される。

【００２２】このような基板１の凹部４の開口周囲に
は、基板１の他方主面から一段窪んだ窪み部５が周設さ
れている。この窪み部５の全体の形状、深さは、蓋体７
の形状、厚みに応じて設計され、この窪み部５内に、樹
脂系接着剤８を介して蓋体７を配置しても、基板１の他
方主面から蓋体が突出しないような寸法となっている。
尚、窪み部５の深さは、例えば１００μｍ程度となって
いる。

【００２３】また、基板１の凹部４に配置される電子部
品素子３と凹部４の電極パッドとの接続は、バンプを介
して接続されている。また、バンプによる接続以外にボ
ンディングワイヤを用いることもできる。

【００２４】例えば凹部４に収容する圧電部品（電子部
品素子）３は、例えば、圧電基板上にインターデジタル
電極を形成した弾性表面波素子が例示できる。この場
合、インターデジタル電極を形成した面に引き出し電極
を形成して、その電極上に金などからなるバンプを形成
しておく。そして、このインターデジタル電極を形成し
た圧電基板の表面側が凹部４の底面と対向するように配
置し、超音波振動を用いてバンプ接続を行なう。

【００２５】また、この凹部４の開口を封止する封止用
蓋体７は、平板状の金属層７ａと、この金属層７ａの両
主面を被覆した樹脂層７ｂ、７ｃとから構成されてい
る。金属層７ａは、例えば鉄、ニッケル、銅、金、銀、
アルミニウム、錫、ステンレス、鉛、及びこれらの合金
等が挙げられる。これらのなかでも、薄型に加工でき、
本体の基板と熱膨張係数が近く、熱ストレスが発生しに
くい材料が好ましい。金属層の厚さは、湿気の浸入を遮
断できる厚みであればよく、２μｍから３００μｍの範
囲が好ましい。具体的には、ステンレス（ＳＵＳ４３
０）で３０μｍ程度である。また、樹脂層７ｂ、７ｃ
は、材質に特に制限は無いが、耐熱性、絶縁性、接着性
に優れたものが、好ましく例えばポリミド（ＰＩ）、ポ
リフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルイミド、ポリス
ルホン、ポリエーテルスルホン、ポリヒドロキシフェニ
レンエーテル（ＰＰＯ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＥ
Ｋ）、ポリケトンスルファイド（ＰＫＳ）、フッ素樹
脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フェノール系
樹脂、マレイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ジアリルフ
レタート樹脂などが挙げられる。各樹脂層の厚さは、金
属層７ａに対する絶縁性を考慮して、適宜選定すること
ができ、２〜３００μｍの範囲が好ましい。具体的に
は、ポリミド樹脂が用いられ、その厚みは、１２．５μ
ｍである。このような積層構造の封止用蓋体７は、金属
層７ａと樹脂層７ｂ、７ｃとはキャスト法で直接接合さ
れて形成される。また、金属層７ａが数μｍの場合、例
えば、樹脂層７ｂをベースに、その表面に金属層をメッ
キや蒸着などにより形成し、さらに、金属層７ａ上に樹
脂層７ｃを被覆するようにしてもよい。

【００２６】接着剤８は、例えば、エポキシ系接着剤な
どが例示でき、封止用蓋体７と基板１の凹部４の周囲の
窪み部５の底面とを接続するものである。接着層の厚み
は１０μｍ〜６０μｍである。具体的には、封止用蓋体
７の内面側に接着剤を印刷し、Ｂステージ化しておくこ
とが望ましい。接着剤８は、蓋体７の内面側の樹脂層７
ｃ(樹脂をＢステージ化しておく)を接着剤としても構わ
ない。この場合、封止用蓋体７の内面側の周囲に位置す
る樹脂層（窪み部５の底面と接合する部位）は接着部材
として機能し、その他の樹脂層７ｃは、金属層７ａの内
面を絶縁被覆機能を有している。これにより、接着層８
を省略（封止用蓋体７の樹脂層７ｃを省略）することが
でき、封止用蓋体７自身の厚みを薄くすることができ、
電子部品装置の低背化に寄与できる。

【００２７】このような接着剤８の封止条件は、所定圧
力を加えながら、温度１５０℃で２ｈｒの圧着する。こ
れにより、Ｂステージ状態の接着剤８が溶融し、基板１
と封止用蓋体との強固な接合が得られる。

【００２８】尚、樹脂系接着剤８の材料としては、特に
制限はなくエポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリミ
ド系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエステル系樹脂など
が挙げられ、このなかでも耐熱性や耐湿性に優れたエポ
キシ系樹脂が好ましい。

【００２９】また、基板１の他方主面において、凹部４
開口（窪み部５）の周囲には、外部端子電極９が形成さ
れている。この外部端子電極９は、基板１の他方主面に
導電性ペーストの印刷、焼き付けにより形成する。ま
た、上述の配線導体の形成時、同時に外部端子電極を形
成しても構わない。尚、各外部端子電極は、図示してい
ないが、ビアホール導体や内部導体を介して、表面に搭
載された各種電子部品素子２、凹部４内に収容された電
子部品素子３と電気的に接続されている。そして、この
外部端子電極９は、マザーボード１０上に電子部品装置
を搭載する際に、マザーボード１０上の配線パターン１
１と半田１３接合され外部回路との接続される。

【００３０】本発明の電子部品装置によれば、封止用蓋
体７が、平板状金属層７ａの両主面に樹脂層７ｂ、７ｃ
を被覆した部材を用いる。そして、蓋体７と基板１とが
樹脂系接着剤８で接着・封止されている。このため、樹
脂系接着剤８が蓋体側では樹脂層７ｃと接合することが
でき、樹脂と樹脂との接合となり、なじみ性がよく、蓋
体7と樹脂系接着剤８との界面での剥離が発生しにくく
なる。そして、例えば、マザーボード１０に半田リフロ
ー処理を行なったとしても、安定した接合が維持でき
る。

【００３１】また、封止用蓋体7が、凹部４の周囲に形
成された窪み部５内に接合されても、基板１の表面によ
り突出することがないため、このためマザーボード１０
上にこの電子部品装置を安定して表面実装することがで
きる。尚、封止用蓋体７の露出面は、樹脂層７ｂで被覆
され絶縁性を有しているため、外部端子電極９の厚み
が、封止用蓋体7よりも厚い場合には、窪み部５を省略
してもよい。この場合であっても、電子部品装置を安定
してマザーボード１０に搭載することができる。

【００３２】また、封止用蓋体７の露出面（外面）側が
樹脂層７ｂとなるため、マザーボード１０上に搭載し、
半田１３接合してもマザーボード１０の配線パターン１
１と封止用蓋体７とがショートすることが一切ない。従
って、マザーボード１０上の配線パターン１２の引き回
しの自由度が向上する。

【００３３】また、凹部４の開口周囲（蓋体の周囲）に
外部端子電極９を配置し、マザーボード１０の配線パタ
ーン１１と半田１３接合しても、封止用蓋体７に半田ブ
リッジが形成されることがなく、また、半田フラックス
を除去する洗浄性も向上することになる。

【００３４】半田リフローなどの熱ストレスを加えた場
合でも、金属層７ａと樹脂層７ｂ、７ｃは、それぞれが
剥離することがない高い密着力を得ることができる。

【００３５】また、凹部４内に収容される電子部品素子
３が、ボンディングワイヤによって接続されても、封止
用蓋体７の内面が樹脂層７ｃで被覆されているため、ボ
ンディングワイヤと蓋体とのショートを防止することが
できる。

【００３６】また、前記の金属層７ａの両面に被覆した
樹脂層のうち、内面側に被覆された樹脂層７ｃをそのま
ま接着剤として使用しても良い。この場合は、接着剤８
の塗布工程が不要となるため、生産性が向上する。

【００３７】また、封止用蓋体７の全体の厚みは、高々
１００μｍ前後またはそれ以下にすることができるた
め、封止した後、さらに、マザーボード１０の実装時に
凹部４内の内圧の変化が発生しても、その内圧の変化に
封止用蓋体７自身が弾性変形し、内圧に追随されること
になり、電子部品素子３の特性に変動をきたすことがな
い。

【００３８】上述の封止用蓋体７は、ステンレスの金属
層７ａとポリミド樹脂からなる樹脂層７ｂ、７ｃを夫々
１２．５μｍの厚みで被覆している。そして金属層７ａ
と樹脂層７ｂ、７ｃとはキャスト法で直接接合されて形
成される。

【００３９】その他に、金属層７ａを圧延銅箔で、樹脂
層７ｂ、７ｃをポリミド樹脂で構成することもできる。
このときの金属層７ａの厚みは１８μｍで、樹脂層７
ｂ、７ｃの厚みは１２．５μｍとしてもよい（封止用蓋
体７全体の厚み５３μｍ）。そして、樹脂系接着剤８と
して１０μｍの熱可塑性ポリミドを用いても構わない。

【００４０】さらに、封止用蓋体７の金属層７ａが電解
銅箔で、樹脂層７ｂ、７ｃはポリミド樹脂で構成してい
る。このときの金属層７ａの厚みは８μｍで、樹脂層７
ｂ、７ｃの厚みは１２．５μｍであった。金属層７ａは
ポリミドフィイルムにメッキで形成した。厚さ３３μｍ
の複合材であってもかまわない。

【００４１】さらに、封止用蓋部材７の金属層７ａがＳ
ＵＳ４３０で樹脂層７ｂはポリミド樹脂、７ｃは変性ポ
リミト系接着剤をコートして構成している。このときの
金属層の厚みは３０μｍで、樹脂層７ｂ、７ｃの厚みは
１２．５μｍであって構わない。この時、樹脂層７ｃは
変性ポリミド系接着剤を基板面に接着し封止されてい
る。このときの封止条件は、所定圧力で、温度１８０℃
で５分の圧着であった。

【００４２】以上の条件にて作成したサンプル各２２個
を温度サイクル試験（−４０〜１００℃各３０分５００
サイクル）高温高温試験（８５℃／８５％ＲＨ５００時
間）にてフィルタ特性に異常ないことが確認した。ま
た、封止用蓋体７の金属面が露出していないため、信頼
性試験後、金属表面の腐食等の品位を落とすことがない
ことが確認された。

【００４３】

【発明の効果】本発明の電子部品装置によれば、封止用
蓋体と電子部品装置の基板との接着性が高くなり、気密
性が高く信頼性が向上し、電子部品装置をマザーボード
に実装した後で、封止用蓋体と電子部品装置の外部端子
の間での半田ブリッジの形成や、封止用蓋と電子部品装
置の外部端子電極やマザーボードの配線パターン間での
半田ボールによるショート不良が発生することがなく、
また、半田リフロー後の洗浄性を向上し、半田ボールや
フラックス等が残留しない信頼性の高い電子部品装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子部品装置の断面図である。

【図２】本発明による電子部品装置の底面側の平面図で
ある。

【図３】従来の電子部品装置の実装断面図である。

【符号の説明】

１・・基板２、３・・電子部品素子４・・凹部５・・窪み部７・・封止用蓋体７ａ・・平板状金属層７ｂ、７ｃ・・樹脂層８・・樹脂系接着剤９・・外部端子電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一面が開口した断面凹部を有する基板に、
電子部品素子を前記凹部に収納するとともに該凹部の開
口を封止用蓋体で封止した電子部品装置において、前記
封止用蓋体が平板状金属層と、該金属層の両主面を被覆
した樹脂層からなり、前記封止用蓋体の一方の樹脂層が
樹脂系接着剤を介して前記基板に接合して、前記凹部開
口を閉塞することを特徴とする電子部品装置。
【請求項２】前記凹部開口の周囲には、少なくとも前
記封止用蓋体の厚み以上の窪みが周設されているととも
に、前記窪み部の周囲の基板表面に外部端子電極が配置
されていることを特徴とする請求項１の電子部品装置。
【請求項３】前記電子部品素子は圧電素子であること
を特徴とする請求項１の電子部品装置。