JP2005129735A - 電子部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】 リッドを効率的且つ確実に溶接すること可能な電子部品を提供する。
【解決手段】 ステム1aの平坦部1cにSAW素子チップ110が固着されたSAWデバイス10において、パッケージの裏面側をガラス部6で気密性高く封止する。一方、パッケージの上面側に形成されたキャビティ2の開口部はシーム溶接を用いてリッド3で気密性高く封止する。ここで、ガラス部6はステム1aにおける鍔部1bの下面に達するまで充填される。これにより、ローラ電極120の重さ等で鍔部1bが変形することを防止でき、溶接時に確実にリッド3と鍔部1bとを接触させておくことができる。更に、支持体が絶縁性のガラスであるため、電流が支持体(ガラス部6)を介して漏れだすことを防止でき、効率的且つ確実にリッド3と鍔部1bとを融着させることができる。
【選択図】 図3
【解決手段】 ステム1aの平坦部1cにSAW素子チップ110が固着されたSAWデバイス10において、パッケージの裏面側をガラス部6で気密性高く封止する。一方、パッケージの上面側に形成されたキャビティ2の開口部はシーム溶接を用いてリッド3で気密性高く封止する。ここで、ガラス部6はステム1aにおける鍔部1bの下面に達するまで充填される。これにより、ローラ電極120の重さ等で鍔部1bが変形することを防止でき、溶接時に確実にリッド3と鍔部1bとを接触させておくことができる。更に、支持体が絶縁性のガラスであるため、電流が支持体(ガラス部6)を介して漏れだすことを防止でき、効率的且つ確実にリッド3と鍔部1bとを融着させることができる。
【選択図】 図3
Description
本発明は、電子部品に関し、特に弾性表面波素子を有する電子部品に関する。
近年、電子機器の小型化及び高性能化に伴い、これに搭載された電子部品にも小型化及び高性能化が要求されている。例えば、電波を送信又は受信する電子機器におけるフィルタ,遅延線,発振器等の電子部品として使用される弾性表面波(Surface Acoustic Wave:以下、SAWと略す)デバイスにも、パッケージを含めて全体的な小型化及び高性能化が要求されている。
一般的なSAWデバイスは、例えば圧電性素子基板(以下、圧電基板という)上に形成された櫛歯型電極部のインターディジタルトランスデューサ(InterDigital Transducer:以下、IDTと略す)を有するSAW素子チップが、キャビティ内に気密封止された構成を有している。この構成において、入力側のIDTに電気信号を印加し、これをSAWに変換して圧電基板上を伝播させることで、出力側のIDTから所定の変調がなされた電気信号を得ることができる。
従来技術によるSAW素子チップ110の概略構成斜視図を図1に示す。図1に示すように、SAW素子チップ110は、圧電基板111の一方の主面(これを第1の主面とする)上に、1つ以上のIDT113と、グランド用及び信号入出力用の電極パッド114と、これらを電気的に接続する配線パターン115とを含む金属パターンが形成された構成を有する。
このようなSAW素子チップ110は、キャビティを有するパッケージ内に気密性高く封止される(例えば特許文献1参照)。図2に、SAWデバイス100の構成を示す。尚、図2において、(a)はSAWデバイス100の構成を示す内部透視図であり、(b)は(a)のC−C断面図である。
図2に示すように、SAWデバイス100は、パッケージの一方の面(これを上面とする)に開口部を持つキャビティ102を有し、これにSAW素子チップ110がフェイスアップ状態で実装されている。SAW素子チップ110における第1の主面と反対側の面(これを第2の主面とする)は接着剤116等を用いてキャビティ102の底面に固着される。
また、パッケージはステム101aと電極パッド104とシグナルフットパターン105aとグランドフットパターン105bとを有する。ステム101aはパッケージの主要な骨組みであり、主としてパッケージの側壁とSAW素子チップ110を載置するための平坦部101cとを形成する。SAW素子チップ110は平坦部101cに接着剤116を用いてフェイスアップ状態に固着される。
ステム101aにおける上面側の縁は折り曲げられ、鍔101bが形成される。電極パッド104はキャビティ102内部に設けられたインナ端子として機能する。電極パッド104は金属ワイヤ107を用いてSAW素子チップ110の電極パッド114と電気的に接続される。すなわち、SAW素子チップ110とパッケージとはワイヤボンディングされる。電極パッド104はコ字形状に折り曲げられ、一方の端がパッケージ裏面に露出される。パッケージ裏面に露出した電極パッド104はシグナルフットパターン105aとして機能する。すなわち、SAW素子チップ110の電極パッド114はパッケージ裏面まで電気的に引き回されている。SAW素子チップ110への信号の入出力はこのシグナルフットパターン105aを介して行われる。また、ステム101aにはコ字形状に折り曲げられたグランドフットパターン105bが接続される。グランドフットパターン105bを接地することで、パッケージが帯電することを防止できる。
更に、パッケージの裏面側はガラス部106により気密性高く封止される。パッケージの上面側はリッド103により気密性高く封止される。パッケージとリッド103との接合には、一般的にシーム溶接が用いられる。シーム溶接とは、図2(b)に示すように、円筒形のローラ電極120を用いる溶接方法である。リッド103が載置されたステム101aの鍔101bを下側からジグ121で支持し、上側からローラ電極120でリッド103の縁をなぞる。この際、ローラ電極120を介して電流を流す。リッド103と鍔101bとの接点には接触抵抗が存在するため、ローラ電極120から流入した電流が接点を通る際に熱が発生する。リッド103と鍔101bとは、この発生した熱により溶接される。
また、以下に示す特許文献2には、同様な構成を有する電子部品が開示されている。
特開平7−336186号公報
特開2001−60842号公報
しかしながら、上記のようにジグ121で鍔101bを支えた状態で電流を流す方法では、この電流がジグ121を介して漏洩してしまい、発熱量が低下してしまったり、鍔101bとジグ121とが溶接してしまったりという問題が存在する。発熱量が低下すると、溶接効率が低下するだけでなく、溶接されない箇所が発生してしまうなど、製造効率や歩留りが低下するという問題を発生させる。
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、リッドを効率的且つ確実に溶接することが可能な電子部品を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために、本発明は、請求項1記載のように、キャビティの開口部が上面に形成され、当該開口部がリッドにより封止されたパッケージを有する電子部品であって、前記開口部の周囲に形成された鍔部と、前記鍔部の裏面に形成された絶縁性部材とを有して構成される。開口部の周囲を鍔形状とし、この鍔部の裏面に絶縁性の部材を設けたことで、鍔部にリッドを溶接する際に、鍔部を支持することが可能となる。これにより、例えばリッドをシーム溶接する場合、ローラ電極の重さ等で鍔部が変形することを防止でき、溶接時に確実にリッドと鍔部とを接触させておくことが可能となる。また、鍔部を絶縁性の部材で支持することで、シーム溶接時に支持部材を介して電流が漏れだすことを防止でき、効率的且つ確実にリッドと鍔部とを融着させることが可能となる。
また、請求項1記載の前記絶縁性部材は、例えば請求項2記載のように、熱軟化性材料で形成されていても良い。熱軟化性の材料を用いることで、絶縁性部材の形成を容易に行うことが可能となる。また、例えばパッケージの開口部をリッド以外の部材で封止する必要がある場合、熱軟化性の材料を用いることで、鍔部の支持部材と共に開口部の封止部材を作成することが可能となり、製造工程を簡略化することができる。
また、請求項1記載の前記絶縁性部材は、例えば請求項3記載のように、ガラスで形成されていても良い。ガラスは熱軟化性であり且つ絶縁性である。従って、これを用いることで、請求項2と同様の効果を得ることができる。更に、一般的にガラスは安価な素材であるため、これを用いることで、電子部品のコスト低減を図ることができる。
また、請求項1記載の前記絶縁性部材の端は、好ましくは請求項4記載のように、前記鍔部の端に対して前記鍔部の幅のマイナス20%以上プラス20%以内の位置に存在するように構成される。鍔部を十分な強度で下側から支えるためには、鍔部の縁からこれの幅の−20%(マイナスとは縁より内側を指す)以上まで絶縁性部材を設けることが好ましい。但し、電子部品が大型化することを防止するために、絶縁性部材は鍔部の縁からこれの幅の+20%(プラスとは縁より外側を指す)以内までに設けることが好ましい。
また、請求項1記載の前記リッドは、請求項5記載のように、前記鍔部にシーム溶接されていてもよい。鍔部の下側に絶縁性部材を設けることで、シーム溶接に用いるローラ電極の重み等で鍔部が歪曲し、これがリッドと離れてしまうという不具合を防止できる。また、これを絶縁性の部材で実現することで、溶接時の電流が漏れだすことを防止でき、効率的且つ確実にリッドと鍔部とを融着させることが可能となる。
また、請求項1記載の前記電子部品は、例えば請求項6記載のように、圧電基板の第1の主面に櫛型電極を含む金属パターンが形成された弾性表面波素子を有し、前記弾性表面波素子が前記キャビティ内に実装されていてもよい。すなわち、本発明は弾性表面波フィルタ等の弾性表面波デバイスに適用することが可能である。但し、この他にも、例えば水晶振動子等の小型電子部品にも適用できることは言うまでもない。
本発明によれば、リッドを効率的且つ確実に溶接すること可能な電子部品が実現できる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
まず、本発明による実施例1について図面を用いて詳細に説明する。本実施例では弾性表面波(SAW)素子チップがパッケージに実装されたSAWデバイスを例に挙げる。但し、本発明はこれに限定されず、キャビティがリッド等の封止部材により封止された構成を有する電子部品であれば、如何なるものも適用することができる。
図3(a)は、本実施例による弾性表面波(SAW)デバイス10の構成を示す図であり、(b)は(a)のA−A断面図である。
図3(a)及び(b)に示すように、SAWデバイス10は、パッケージの一方の面(上面)に開口部を持つキャビティ2を有し、これにSAW素子チップ110がフェイスアップ状態で実装されている。SAW素子チップ110における第1の主面と反対側の面(第2の主面)は接着剤116等を用いてキャビティ2の底面に固着されている。ここで、SAW素子チップとはチップ化したSAW素子を指し、フェイスアップ状態とはIDTや配線パターンや電極パッド等の金属パターンが形成された面がパッケージとの接着面に対して上を向いた状態を指す。
SAW素子チップ110は、例えば切り出し角が回転Yカットである42°YカットX伝搬リチウムタンタレート(SAWの伝搬方向Xの線膨張係数が16.1ppm/℃)の圧電基板(以下、LT基板という)111の第1の主面上に、IDT113と電極パッド114と配線パターン115とを含む金属パターンが形成された構成を有する。但し、圧電基板111には、上記したLT基板の他に、例えばリチウムナイオベートの圧電基板(以下、LN基板という)や水晶等の圧電材料基板を使用することができる。また、金属パターンは例えばアルミニウム(Al)を含む金属膜で形成される。但し、この他にも、例えば銅(Cu),金(Au),モリブデン(Mo),タングステン(W),タンタル(Ta),クロム(Cr),チタン(Ti),白金(Pt),ルテニウム(Ru)又はロジウム(Rh)等を含む金属膜で形成することもできる。更に、金属パターンは単層膜として形成されても良いが、複数の金属膜を含んで成る多層膜として形成されても良い。この際、異なる材料の金属膜を積層しても良い。
また、パッケージはステム1aと電極パッド4とシグナルフットパターン5aとグランドフットパターン5bとを有する。ステム1aはパッケージの主要な骨組みであり、主としてパッケージの側面とSAW素子チップ110を載置するための平坦部1cとを形成する。このステム1aは例えば42アロイ等の金属材料を用いて作成される。但し、この他にも力学的及び熱的に十分な強度を得ることができる導電性の材料であれば如何なるものを用いて作成しても良い。また、電極パッド4とシグナルフットパターン5aとグランドフットパターン5bとを形成する金属部材は例えば42アロイ等の金属材料を用いて形成される。但し、この他にも電極として機能することができる金属材料であれば如何なるものを適用しても良い。
ステム1aにおける上面側の縁は折り曲げられ、鍔部1bが形成される。すなわち、キャビティ2の開口部周囲は鍔形状を成している。本実施例では鍔部1bの幅を例えば300μmとする。尚、鍔部1bの幅とはステム1aとの連結部分から鍔部1bの縁までを指す(図4参照)。
SAW素子チップ110はステム1aの平坦部1cに接着剤116を用いてフェイスアップ状態に固着される。電極パッド4はキャビティ2内部に設けられたインナ端子として機能する。電極パッド4は金属ワイヤ7を用いてSAW素子チップ110の電極パッド114と電気的に接続される。すなわち、SAW素子チップ110とパッケージとはワイヤボンディングされる。電極パッド4はコ字形状に折り曲げられ、一方の端がパッケージ裏面に露出される。パッケージ裏面に露出した電極パッド4はシグナルフットパターン5aとして機能する。すなわち、SAW素子チップ110の電極パッド4はパッケージの裏面まで電気的に引き回されている。SAW素子チップ110への信号の入出力はこのシグナルフットパターン5aを介して行われる。また、ステム1aにはコ字形状に折り曲げられたグランドフットパターン5bが接続される。グランドフットパターン5bを接地することで、パッケージが帯電することを防止でき、フィルタ特性を向上させることができる。
更に、パッケージの裏面側は絶縁性部材であるガラス部6により気密性高く封止される。ガラス部6は、例えばホウ素(B)を含有するホウ珪酸ガラス等を使用して形成することが可能であるが、この他にも例えばカリウム(K)やナトリウム(Na)等の何れかを含有するガラス等を用いて形成することもできる。また、ガラスに限定されず、絶縁性を有する材料であれば如何なるものも適用することができる。但し、充填時の容易性を考慮して、熱軟化性の材料を用いることが好ましい。ガラスを用いることは、これが安価な材料であり且つ熱軟化性を有することからも優位である。
一方、パッケージの上面側はリッド3により気密性高く封止される。パッケージとリッド3との接合には、一般的なシーム溶接を用いる。ここで本実施例では、ガラス部6をステム1aにおける鍔部1bの下面に達するまで充填する。これにより、ローラ電極120の重さ等で鍔部1bが変形することを防止でき、溶接時に確実にリッド3と鍔部1bとを接触させておくことができる。更に、支持体が絶縁性のガラスであるため、電流が支持体(ガラス部6)を介して漏れだすことを防止でき、効率的且つ確実にリッド3と鍔部1bとを融着させることができる。
ガラス部6は、鍔部1bの縁から例えば25μm内側まで充填される。但し、これに限定されず、鍔部1bを十分な強度で下側から支えることができる程度であれば、種々変形することが可能である。例えば図4に示すように、鍔部1bの幅をWとした場合、鍔部1bの縁から幅Wの−20%(マイナスとは縁より内側を指す)以上までガラス部6を設けることで、リッド3の溶接時に十分に鍔部1bを支持することができる。一方、ガラス部6が鍔部1bからはみ出すように形成する場合、SAWデバイス10が大型化することを防止するために、図4に示すように、ガラス部6を鍔部1bの縁から幅Wの+20%(プラスとは縁より外側を指す)以内までに設けることが好ましい。
次に、シーム溶接を用いたSAWデバイス10の製造方法を図面と共に説明する。
図5及び図6は、SAWデバイス10の製造方法を示すプロセス図である。先ず、図5(a)及び(b)に示すように、SAW素子チップ110を収納するためのキャビティ2を有するステム1aを形成する。尚、図5(a)はステム1aの上視図であり、(b)は(a)のB−B断面図である。キャビティ2内には、SAW素子チップ110を載置するための平坦部1cが形成される。また、ステム1aの底面には、金属部材を配置するための開口部1dが形成される。
次に図5(c)に示すように、平坦部1c下側にL字形状の金属部材を接触させ、また、開口部1dにL字形状の金属部材を配置する。平坦部1c下側に設けた金属部材はグランドフットパターン5bとなる金属部材であり、後段のプロセスにおいてコ字状に折り曲げられる。また、開口部1dに設けた金属部材は電極パッド4及びシグナルフットパターン5aとなる金属部材であり、後段のプロセスにおいてコ字形状に折り曲げられる。
上記のように金属部材を配置すると、次に図5(d)に示すように、ステム1a下部にガラス製のブロック(ガラスブロック6A)を配置し、これらを上下からカーボン治具22,23で挟み込む。その後、カーボン治具22,23を例えば900℃程度に加熱することで、ガラスブロック6Aを溶融する。溶融したガラスブロック6Aはステム1aの下側に隙間無く融着する。これにより、ステム1aの下部がガラス部6により気密性高く封止されたパッケージが作成される。
ガラス部6を形成後、次に図6(a)に示すように、突出した金属部材を折り曲げる。これにより、これをシグナルフットパターン5a及びグランドフットパターン5bが形成される。
また、図6(b)に示すように、ステム1aにおける平坦部1c上にSAW素子チップ110をフェイスアップ状態に固着する。この際、平坦部1cとSAW素子チップ110との接着には例えば樹脂製の接着剤116を使用することができる。また、SAW素子チップ110の電極パッド114と電極パッド4とを金属ワイヤ7によりボンディングする。これにより、SAW素子チップ110とパッケージとが電気的に接続される。
このようにSAW素子チップ110を実装後、パッケージはキャリアシート21上に載置される。このようにキャリアシート21で支持された状態で、鍔部1bにリッド3がシーム溶接される。これは、鍔部1b上に位置するリッド3の外縁に沿って、2つのローラ電極120を転がすことで行われる。2つのローラ電極120にはリッド3を溶融させるために十分な程度の電流を流すための電位差が与えられている。このローラ電極120をステム1a上のリッド3に接触させることで、一方のローラ電極120から他方のローラ電極120までの間にリッド3及び鍔部1bを含む電流のパスが形成される。リッド3と鍔部1bとが接触する部分には接触抵抗が存在する。この接触抵抗が存在する部分に電流が流れることで発熱する。従って、ローラ電極120間を流れる電流により接触部分のリッド3が溶融し、これと鍔部1bとが融着する。この際、鍔部1bの下側はガラス部6により支持されているため、ローラ電極120の重さ等により鍔部1bが変形することを防止でき、溶接時に確実にリッド3と鍔部1bとを接触させておくことができる。更に、支持体が絶縁性のガラスであるため、電流が支持体(ガラス部6)を介して漏れだすことを防止でき、効率的且つ確実にリッド3と鍔部1bとを融着させることができる。
尚、以上では、SAW素子チップ110がフェイスアップ状態でパッケージ内に実装されたSAWデバイス10を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えばSAW素子チップ110がフェイスダウン状態でパッケージ内に形成されたSAWデバイスにも適用できる。
また、上記で説明した実施例1は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
1a ステム
1b 鍔部
1c 平坦部
1d 開口部
2 キャビティ
3 リッド
4 電極パッド
5a シグナルフットパターン
5b グランドフットパターン
6 ガラス部
6A ガラスブロック
7 金属ワイヤ
10 SAWデバイス
21 キャリアシート
22、23 カーボン治具
1b 鍔部
1c 平坦部
1d 開口部
2 キャビティ
3 リッド
4 電極パッド
5a シグナルフットパターン
5b グランドフットパターン
6 ガラス部
6A ガラスブロック
7 金属ワイヤ
10 SAWデバイス
21 キャリアシート
22、23 カーボン治具
Claims (6)
- キャビティの開口部が上面に形成され、当該開口部がリッドにより封止されたパッケージを有する電子部品であって、
前記開口部の周囲に形成された鍔部と、
前記鍔部の裏面に形成された絶縁性部材と
を有することを特徴とする電子部品。 - 前記絶縁性部材は熱軟化性材料で形成されていることを特徴とする請求項1記載の電子部品。
- 前記絶縁性部材はガラスで形成されていることを特徴とする請求項1記載の電子部品。
- 前記絶縁性部材の端は、前記鍔部の端に対して前記鍔部の幅のマイナス20%以上プラス20%以内の位置に存在することを特徴とする請求項1記載の電子部品。
- 前記リッドは前記鍔部にシーム溶接されていることを特徴とする請求項1記載の電子部品。
- 圧電基板の第1の主面に櫛型電極を含む金属パターンが形成された弾性表面波素子を有し、
前記弾性表面波素子が前記キャビティ内に実装されていることを特徴とする請求項1記載の電子部品。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003363932A JP2005129735A (ja) | 2003-10-23 | 2003-10-23 | 電子部品 |
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