JP2010165904A - 電子部品パッケージ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガラス製のベース材に搭載した電子部品と、ベース材の搭載した部品とは反対側に設けた外部電極と、ガラス軟化点温度以上の温度下で導電部材とベース材を溶着させる構造において、電子部品と外部電極との導通を確保すし、電子部品と外部電極での剥離を防止することを課題とする。
【解決手段】 ガラス製のベース材１０に搭載した電子部品４０と、ベース材１０の搭載した部品とは反対側に設けた外部電極を兼ねる導電部材２０を設ける構造にすることで、界面剥離を防止し、導通を確保する。
【選択図】 図１

Description

本発明は水晶振動子や圧電素子に代表される電子部品を収納するパッケージに関する。

水晶振動子は周波数特性に優れているため、デバイス、具体的にプリント基板実装部品の一つとして多用されている。ただし、水晶振動子の特性を安定させるには、外気の影響を遮断するため密封容器に入れることが望ましく、この様なパッケージ構造の例は、「ガラス−セラミック複合体およびそれを用いたフラットパッケージ型圧電部品」（特許文献１）などで提案されている。

特許文献１によれば、ベース部材に水晶片を納め、キャップ部材を被せてなるパッケージにおいて、水晶片とほぼ同じ熱膨張率の材料でパッケージを構成することを特徴とし、セラミックスにガラス粉末を混合したものでパッケージを構成するというものである。

しかし、特許文献１におけるパッケージはガラス−セラミック複合体であるため、１個のベース部材に水晶片を載せ、キャップ部材を被せるところの単品生産によっており、生産性が著しく低い。加えて、ガラス−セラミック複合体は加工が難しく、生産コストが嵩む。

これらの欠点を解消するべく、パッケージを加工容易なガラスで製造する方法が提案されており、「電子部品パッケージ」（特許文献２）などが提案されている。

図１０を用いて特許文献２の概要を説明する。特許文献２によれば、ベース材１１０に貫通孔を作製する工程（a）、貫通孔に低融点ガラスを流し込み、金属ピン１２０をはめ込む工程（ｂ）、金属ピン１２０を押し込む共に、ガラス板を凹状に加工する工程（ｃ）、電極１３０を印刷によって形成する工程（ｄ）、水晶振動子等の電子部品１４０を金属ピンに搭載する工程（ｅ）、封止材１５０を介してキャップ部材１６０とベース部材１１０を封止接合する工程（ｆ）を経て、電子部品パッケージ１００を製造する方法が提案されている。この中で（ｃ）の工程において、加熱温度をガラスの軟化点温度（約１０００℃）以上にすることで、ガラスを溶着させることで、ベース部材１１０に密着固定した金属ピン１２０を得ることができるため、工程（ｆ）で確実に機密性を保つことができ、低コストで製造できるというものである。

特開平１１−３０２０３４号公報 特開２００３−２０９１９８号公報

上述の電子部品パッケージ１００の製造方法の工程（ｃ）において、図１１に示す課題がある。即ち、（ｃ−１）に示すように金属ピン１２０が短い、あるいは、押し込み量が少ないと低融点ガラス１７０に包まれてしまうため、工程（ｄ）で形成する電極１３０と電気的接続が確保できない。また、（ｃ−２）に示すように、設計通りに金属ピン１２０を押し込めても、ベース部材１１０が軟化点以上の温度にさらされているため、ガラスが金属ピン１２０の先端をカバーすることが懸念される。さらには、（ｃ−３）に示すように、金属ピン１２０が約１０００℃の温度にさらされ、金属ピン１２０の周囲に酸化膜１８０が成長し、電極１３０と電子部品１４０とが、導通しなくなるという課題がある。

更には、基板へのはんだ実装後の応力により、金属ピン１２０と電極１３０が別個のものであるため、金属ピン１２０と電極１３０が剥離しやすいという課題もある。

上述した課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。

電子部品を載置するガラス製のベース材と、このベース材に被せるキャップ材と、ベース材に搭載させた電子部品並びにベース材の搭載した部品とは反対側に設ける外部電極を兼ねる導電部材とから構成し、ベース材と導電部材とを溶着された状態で研磨した後に、導電部材と電子部品を電気的に接続する接続部を形成する電子部品パッケージを提供する。このようにすることで、金属ピン１２０と電極１３０での導電不良や剥離等の課題を解決できる。

外部電極を兼ねる導電部材は、剣山形状の部品、あるいは、リードフレーム形状の部品を加工することで、提供する。

また、ベース材を加熱溶解し、冷却させるときに、外部電極を兼ねる導電部材を固着する構造を提供することで、ベース材と導電部材の接着剤を省くことができるため、低コスト化ができ、且つ、強度の強いものを提供する。

本発明によれば、導電部材と外部電極を同一部品で構成するために、電子部品と外部電極との導通を安定に保つ構造を製造できるという効果を奏する。更に、電子部品と外部電極との界面剥離が無くなるため、より安定した構造を提供できるという効果を奏する。

本発明に係る電子部品パッケージの1例を示す断面図である。 ベース材の部分断面図である。 外部電極を兼ねる導電部材の部分断面図である。 ベース材と導電部材とを低融点ガラスを用いて固着した部分断面図である。 電子部品を搭載した部分断面図である。 キャップ材とベース材とを接合した部分断面図である。 導電部材を加工して、個々の電極を形成した部分断面図である。 ベース材と外部電極を兼ねる導電部材とを固着した部分断面図である。 本発明に係る電子部品パッケージの1例を示す断面図である。 従来例の製造工程を示す図である。 従来例の金属ピン部の拡大断面図である。

本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図1は本発明に係る電子部品パッケージの断面図である。電子部品パッケージ１は、ガラス製のベース材１０とキャップ材５０で囲まれた内部に電子部品４０が搭載され、電子部品４０は、接続部３０と外部電極を兼ねる導電部材２０を介して、基板に実装される端子である外部電極と電気的に接続されている。ベース材１０と外部電極を兼ねる導電部材２０は、低融点ガラス１１により固着されている。

接続部３０はベース材１０上の図示しない回路パターンを含むものであり、銀ペースト等の導電接着剤を焼成したものからなるが、電子部品４０の構成によっては、導電接着剤を用いなくても良い。

外部電極を兼ねる導電部材２０は、鉄-ニッケル合金、コバール合金、鉄-ニッケル-クロム合金等を用いる。これらの以外の金属でもよく、ベース材１０と熱膨張係数が近いものを用いて、熱履歴による破壊を防ぐ。また、図示はしないが、はんだ実装等を考慮し、無電解めっき等の表面処理を施しても良い。

図１の電子部品パッケージ１は１個の断面図であるが、製造方法としては個別パッケージでなく、ウェハーレベルで作製され、最後にダイシング等で切断されて、得られるものである。次に製造方法を図２−図７を用いて説明する。

図２はウェハ状のベース材１０の部分断面を示す図である。図２に示すように貫通穴を形成したガラス製のウェハを形成する。貫通孔は、サンドブラスト、レーザー加工、ドリル加工、熱プレス加工、等で製造する。

図３はウェハ状の外部電極を兼ねる導電部材２０の部分断面を示す図である。図３に示すものは、剣山形状の部品、あるいは、リードフレーム形状の部品であり、このような形状を形成する手段は、プレス加工、エッチング加工、切削加工等、適切な手段を用いて形成する。

図４はウェハ状で、ベース材１０と外部電極を兼ねる導電部材２０とを低融点ガラス１１を用いて固着したものの部分断面を示す図である。ガラス溶着させるためには、少なくとも低融点ガラスが溶ける温度である４００〜５００℃にする必要があり、低融点ガラス１１に覆われていない場所は、酸化膜が生成されるため、低融点ガラスを加熱固化した後に、導電部材２０の端面の酸化膜や、低融点ガラスを塗布したときにはみ出たものを除去するために、ベース材１０側の表面を研磨する。

図５は、ウェハ状で回路パターンを含む接続部３０を介して電子部品４０を搭載した部分断面を示す図である。この時点で、電子部品４０が搭載される側の導電部材２０は接続部３０で覆われるため、酸化膜の成長等の懸念がなくなり、導通が確保される。

図６は、ウェハ状で、凹上に加工したキャップ材５０とベース材１０とを接合したものの部分断面を示す図である。キャップ材５０の材質は、接合方法、電子部品４０に要求される仕様、例えば真空度等、コスト等を考慮して選択すればよい。例えば、電子部品４０が水晶振動子であり、ベース材１０とキャップ材５０の接合後に周波数調整をする場合には、キャップ材５０にはガラス製の部材を選択する。

図７は、ウェハ状で導電部材２０を加工して、個々の電極を形成した、部分断面を示す図である。個々の電極に切断する方法は、エッチング方法が適しているが、特に除去方法を限定するものではない。さらに個々の電極を形成した後に、実装性を考慮して、無電解めっき等の表面処理を施しても良い。この後、ダイシングや、レーザーカット等によりチップ状に切断し、図１に示す電子部品パッケージ１を形成する。

図４では低融点ガラス１１を用いた方法を示したが、低融点ガラス１１を用いない方法を図８に示す。図８はウェハ状で、ベース材１０と外部電極を兼ねる導電部材２０とを固着したものの部分断面を示す図である。このようにするためには、ベース材１０と外部電極を兼ねる導電部材２０とを重ねた状態でガラスの融点以上（約１０００℃）に加熱し、冷却することで得ることができる。このとき溶解したガラスが導電部材２０にかぶるやめ、あるいは、導電部材２０に酸化膜が生成されるため、冷却後に、ベース材１０側の表面を研磨する。このような構造にすることで低融点ガラスが不要になり、ガラスで導電部材２０を固定するために、より強固なものが形成できる。この後、先に示した作製方法を行うことで、図９に示す電子部品パッケージ１を形成できる。

１ 電子部品パッケージ
１０ ベース材
１１ 低融点ガラス
２０ 外部電極を兼ねる導電部材
３０ 接続部
４０ 電子部品
５０ キャップ材
１００ 電子部品パッケージ
１１０ ベース部材
１２０ 金属ピン
１３０ 電極
１４０ 電子部品
１５０ 封止材
１６０ キャップ部材
１７０ 低融点ガラス
１８０ 酸化膜

Claims (5)

1. 電子部品を載置するガラス製のベース材と、このベース材に被せるキャップ材と、ベース材に搭載させた電子部品と、ベース材を貫通する電極と外部電極を兼ねる導電部材からなる電子部品パッケージ。
2. 前記導電部材は剣山形状の部品を加工することによって形成される請求項１の電子部品パッケージ。
3. 前記導電部材はリードフレーム形状の部品を加工することによって形成する請求項１の電子部品パッケージ。
4. 前記導電部材と前記ベース材は、前記ベース材を加熱溶解後、冷却させることにより、一体化する請求項１の電子部品パッケージ。
5. 貫通穴を有する前記ベース材の前記貫通穴に、前記導電部材を挿入して固定する工程と、
   前記ベース材に挿入された前記導電部材の前記ベース材側の表面を研磨する工程と、
   前記導電部材と接続部を介して電子部品を接合、搭載する工程と、
   凹状に加工した前記キャップ材と、前記ベース材とを接合する工程と、
   チップ状に個別のパッケージを切り出す工程と、
   を有する、電子部品パッケージの製造方法。

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