JP2010278236A - 電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 素子をパッケージに気密に封止する電子部品の製造方法において、工程を簡略化し、生産性を向上させる。
【解決手段】 その一方の面に第１の封止金属膜１１を有するベース基板１０と、その一方の面に第２の封止金属膜２１を有する蓋２０と、開口部３４を有し、第１の封止金属膜１１および第２の封止金属膜２１と対向する箇所にそれぞれ第３の封止金属膜３１および第４の封止金属膜３２を備え、第３の封止金属膜３１および前記第４の封止金属膜３２上にそれぞれ接合材３３が付着された板材３０とを準備し、第１の封止金属膜１１と第３の封止金属膜３１、および第２の封止金属膜２１と第４の封止金属膜３２がそれぞれ接合材３３を介して当接するようにベース基板１０の上に蓋２０と板材３０を載置し、ベース基板１０と蓋２０と板材３０を同時に一体化させる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、圧電素子などをパッケージに気密に封止する圧電デバイスなどの電子部品の製造方法に関する。

従来より電子機器の小型化・薄型化に伴い、圧電デバイスなどの電子部品はより一層の小型化・薄型化が要求されると共に、回路基板等への実装に適した表面実装型のものが多用されている。一般に表面実装型の電子部品は、セラミックなどの絶縁材料で形成したパッケージに素子を実装し、セラミックなどの絶縁材料で形成した蓋を接合材で接着することにより封止する構造が採用されている。特許文献１には、図８に示すような、表面実装型の電子部品の製造方法が開示されている。

図８に記載の電子部品の製造方法では、まず所定の配線パターン８３を有するベース基板８０を用意する。このベース基板８０上に形成された封止金属膜８１に接合材８２を供給し、貫通した開口部１０１を有する板材１００を接合材８２を介してベース基板８０上に載置する。続いて、板材１００をベース基板８０に押圧しつつ、レーザビーム溶接により、接合材８２を溶融させてベース基板８０に板材１００を接合する。ベース基板８０と板材１００を接合した後、板材１００の開口部１０１内に、例えば圧電素子１１０を固定しかつ電気的に配線パターン８３に接続する。

次に、蓋９０に備わる封止金属膜９１に接合材９２を供給し、接合材９２を介して蓋９０を板材１００上に載置し、蓋９０を板材１００に押圧しつつ、例えばレーザビーム溶接により、接合材９２を溶融させて板材１００に蓋９０を接合する。これら一体化されたベース基板８０と板材１００と蓋９０を切断し、分割することで個片化された電子部品が提供される。

特開２００５−３５３８８５号公報

しかしながら、上述した従来技術は封止金属膜８１へ接合材８２を供給してベース基板８０と板材１００を接合し、封止金属膜９１に接合材９２を供給して蓋９０と板材１００を接合するものである。したがって、ベース基板８０と蓋９０のそれぞれの封止金属膜に接合材を供給する必要があり、また、接合する工程が２回必要となる。このため、多大な手間及び労力を要し、生産性を低下させるという問題があった。

そこで、本発明は上記のような問題点を解決するものであり、圧電素子などをパッケージに気密に封止する圧電デバイスなど電子部品の製造方法において、工程を簡略化し、生産性を向上させることを目的とする。

本発明によれば、上記目的を達成するために、その一方の面に第１の封止金属膜を有するベース基板と、その一方の面に第２の封止金属膜を有する蓋と、開口部を有し、前記第１の封止金属膜および第２の封止金属膜と対向する箇所にそれぞれ第３の封止金属膜および第４の封止金属膜を備え、前記第３の封止金属膜および前記第４の封止金属膜上にそれぞれ接合材が付着された板材とを準備する工程と、前記第１の封止金属膜と前記第３の封止金属膜、および前記第２の封止金属膜と前記第４の封止金属膜がそれぞれ前記接合材を介して当接するように前記ベース基板の上に前記蓋と前記板材を載置し、前記ベース基板と前記蓋と前記板材を同時に一体化させる工程とを有する電子部品の製造方法が提供される。

また、本発明によれば、前記接合材の付着がめっきにて行われる電子部品の製造方法が提供される。

また、本発明によれば、前記第３の封止金属膜および前記第４の封止金属膜がＮｉを含有し、前記接合材がＢｉを含有している電子部品の製造方法が提供される。

また、本発明によれば、前記一体化させる工程の前に、前記ベース基板に素子を固定する工程を更に備える電子部品の製造方法が提供される。

また、本発明によれば、前記ベース基板と前記蓋と前記板材のうち少なくとも１つは集合基板であり、前記一体化させる工程の後に前記集合基板を分割することで電子部品を個片化する工程を有する電子部品の製造方法が提供される。

以上のように本発明によれば、開口部を有する板材に接合材を供給し、ベース基板と蓋と板材を同時に一体化させるため、工程が簡略化され、生産性が向上する。

本発明の一実施形態による電子部品の製造方法を説明するためのもので、同図（Ａ）はベース基板の外観斜視図、同図（Ｂ）はその断面図である。 本発明の一実施形態による電子部品の製造方法を説明するためのもので、同図（Ａ）は蓋の外観斜視図、同図（Ｂ）はその断面図である。 本発明の一実施形態による電子部品の製造方法を説明するためのもので、同図（Ａ）は開口部を有する板材の外観斜視図、同図（Ｂ）はその断面図である。 図１に示したベース基板１０上に素子を実装し固定した状態を説明するためのもので、同図（Ａ）は外観斜視図、同図（Ｂ）は断面図である。 図２に示した蓋２０と図３に示した板材３０と図４に示したベース基板１０を一体化する製造工程を説明するための図である。 図５に示したベース基板１０と蓋２０と板材３０を一体化した後の状態を説明するためのもので、同図（Ａ）は外観斜視図、同図（Ｂ）は断面図である。 本発明の一実施形態によるベース基板と蓋と板材を一体化した後に個片化する要領を示す図であり、同図（Ａ）は外観斜視図、同図（Ｂ）は断面図である。 従来の素子を封止した電子部品を説明するための図である。

以下において、図面を参照しつつ本発明にかかる電子部品の製造方法について説明する。

図１にベース基板の外観斜視図と断面図を示す。ベース基板１０にはガラス基板を用いた。ベース基板１０上に、第１の封止金属膜１１と素子搭載用の電極１２がマスクを用いてめっきによって形成されている。第１の封止金属膜１１は素子搭載用の電極１２を取り囲むように、枠状に形成されている。第１の封止金属膜１１は、Ａｕ膜／Ｎｉ膜／Ｃｕ膜の３層構造で構成されている。ここでＡｕ膜は酸化防止層、Ｎｉ膜はバリア層、Ｃｕ膜は密着層として用いられているが、プロセス上不要な層があれば酸化防止層や密着層は省略してもよい。この他、封止金属膜には、Ｗ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｔｉなどが用いられてもよい。

また、第１の封止金属膜１１と素子搭載用の電極１２がめっきによって形成されているが、この他に蒸着やスパッタ、印刷などにより形成されてもよい。

ベース基板１０の素子搭載用の電極１２が形成されている面とは反対側の面には外部電極１３が設けられており、ビア電極１４を通じて素子搭載用の電極１２と接続されている。

図２に蓋の外観斜視図と断面図を示す。蓋２０としては、板材３０やベース基板１０の熱膨張係数に近い材料が望ましく、ガラス基板を用いた。蓋２０の一方の面には、第２の封止金属膜２１がめっきによって形成されている。この第２の封止金属膜２１は、前記第１の封止金属膜１１と同様にＡｕ膜／Ｎｉ膜／Ｃｕ膜の３層構造にて構成されており、フォトリソ工法を用いることで枠状に形成した。

なお、この実施形態では第２の封止金属膜２１を蓋２０の一方の面に枠状に形成したが、これに限らず、例えば全面に形成してもよい。この場合、接合材３３が濡れ広がるのを抑制するために、第２の封止金属膜２１の濡れ広がりを防ぎたい領域をソルダレジストなどで保護してもよい。あるいは、濡れ広がりを防ぎたい領域を強制的に酸化させて、酸化層としてもよい。

図３に開口部を有する板材の外観斜視図と断面図を示す。板材３０には、一方の面から反対側の面に貫通して開口部３４が形成されている。板材３０としては、ベース基板１０および蓋２０の熱膨張係数に近い材料が望ましく、本実施例では、加工しやすさと材料コストの観点から、Ｆｅ−Ｎｉ系合金を用いた。板の厚さは所望の封止高さが得られる厚さが選択される。

開口部３４は開口を有さない板材にエッチングによって穴あけ加工を施すことで、板材３０の一方の面から反対側の面に貫通して形成される。開口部３４を形成した板材３０の全面にめっきが施され、第１の封止金属膜１１および第２の封止金属膜２１と対向する箇所をそれぞれ第３の封止金属膜３１および第４の封止金属膜３２とした。めっきにより第３の封止金属膜３１および第４の封止金属膜３２が形成されることによって、第３の封止金属膜３１および第４の封止金属膜３２が同時に形成されるので、好適である。第３の封止金属膜３１および第４の封止金属膜３２はＡｕ膜／Ｎｉ膜の２層構造とした。

なお、この実施形態では開口部３４の加工を加工精度と生産性の観点から、エッチングによって行ったが、打抜き加工等の他の加工方法が用いられてもよい。また、第３の封止金属膜３１および第４の封止金属膜３２は、めっき以外に蒸着やスパッタなどで形成されてもよい。また、第３の封止金属膜３１および第４の封止金属膜３２の材料はＡｕ／Ｎｉとしたが、他の金属として、Ｃｕ、Ｗ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｔｉなどが選択されてもよい。

本実施例では、板材への穴あけ加工後にめっきにて第３の封止金属膜３１および第４の封止金属膜３２が形成されたが、第３の封止金属膜３１および第４の封止金属膜３２の形成後にエッチング等により穴あけ加工が施されてもよい。

接合材３３は板材３０上に形成された第３の封止金属膜３１および第４の封止金属膜３２上にめっきにて付着させることで供給される。めっきにより接合材３３が供給されることで、第３の封止金属膜３１および第４の封止金属膜３２上に同時に形成されるので、工程が簡略化され好適である。接合材３３は、ベース基板１０と蓋２０と板材３０を一体化させる工程における加熱にて溶融する金属が望ましく、ここではＢｉを用いた。この他、ＳｎやＡｕなどを用いてもよい。

このように、本発明では接合材が板材上に供給されるため、ベース基板および蓋上に個々に供給される場合よりも工程が簡略化され、生産性が向上する。

なお、本実施例では接合材３３はめっきにて供給されたが、めっきの他に蒸着やスパッタ、印刷などにて供給されてもよい。

また、第１の封止金属膜１１あるいは第２の封止金属膜２１上に接合材が供給されてもよい。該接合材は接合材３３と同一の材料でも異なった材料でもよい。ただし、本実施例のように接合材を第３の封止金属膜３１および第４の封止金属膜３２上に形成することで、ベース基板１０および蓋２０の加工時に、接合材が酸化等で変質することがなく、好適である。

次に、図４に示すようにベース基板１０上に素子４０が供給され、素子搭載用の電極１２に接続して固定されることで実装される。素子４０はあらかじめ供給されたバンプ４１や接着剤等を介して、素子搭載用電極１２に接続される。素子４０の実装にはマウンタを用いた。本発明ではベース基板１０に素子４０が固定される工程が、ベース基板１０と蓋２０と板材３０が同時に一体化される工程の前に実施されるので、ベース基板１０に素子４０が固定化されるに際して、素子４０を搭載するためのマウンタのコレットが板材３０の開口部３４の壁と接触する危険性がなくなり、開口部３４のサイズを小さくすることも可能となり、電子部品の小型化が容易となる。

次に、ベース基板１０と蓋２０と板材３０が一体化される工程について図５を用いて説明する。図示していないが、ベース基板１０、蓋２０および板材３０にはアライメントマークが形成されている。位置合わせには加熱加圧機構付アライナーを用いた。まず、ベース基板１０をアライナーに固定する。続いて、ベース基板１０の上に、アライメントマークを合致させながら板材３０を載せ、接合材３３を介して第１の封止金属膜１１と第３の封止金属膜３１を当接させる。その上に、アライメントマークを合致させながら蓋２０を載せ、接合材３３を介して第２の封止金属膜２１と第４の封止金属膜３２を当接させる。このようにアライメントマークを合致させながらベース基板１０の上に板材３０と蓋２０を載せることで、ベース基板１０と蓋２０と板材３０の位置ずれを抑制できる。位置ずれを防止するために、ベース基板１０と板材３０、蓋２０と板材３０の間にそれぞれ接着剤を用いて仮固定させてもよい。また、アライメントマークを設けずに、位置決め用ガイドピンを貫通させる穴をベース基板１０、蓋２０および板材３０に設けてもよい。

次に、図５に示すように蓋２０と板材３０をベース基板１０に載せた状態で、加熱しながら加圧する。接合材３３の酸化を防ぐため、加熱は窒素などの不活性雰囲気中、あるいは真空雰囲気中で行われることが望ましい。加熱は少なくとも接合材３３の一部が溶融する温度以上に設定される。本実施例では加熱温度を３００℃とした。接合材３３が溶融すると、各々の封止金属膜１１，２１，３１，３２中の金属成分が接合材３３中に拡散し、図６に示すように第１封止金属膜１１と第３封止金属膜３１間、および第２封止金属膜２１と第４封止金属膜３２間にはＢｉ−Ｎｉ−Ａｕの３元金属間化合物６０が形成される。金属間化合物６０の融点は３００℃以上であるため、加熱状態を保持することで等温凝固し、封止が完了する。この金属間化合物６０は緻密であるため、パッケージ内は気密状態が維持される。

本実施例では、接合材３３にＢｉ、封止金属膜１１，２１，３１，３２にＡｕとＮｉを用いた。この組合せにおいて、金属間化合物６０は急速に成長するため、加熱保持時間を短くすることができる。この他の組合せとして、接合材にＳｎ、封止金属膜にＣｕあるいはＮｉを用いてもよい。また金属間化合物を形成させずに、ＡｕＳｎはんだのような高温はんだを用いてもよい。

このようにベース基板と蓋と板材が同時に一体化されることで、ベース基板と板材および蓋と板材がそれぞれ個別に一体化されていく場合と比較して工程が簡略化され、生産性が向上する。

その後、図７に示すように、一体化されたベース基板１０と蓋２０と板材３０をダイシングすることによって切断して個片化し、個々の電子部品７０が得られる。

なお、本実施例ではベース基板１０、蓋２０、板材３０が共に集合基板である場合を説明したが、個片化されたベース基板、蓋、板材が同時に一体化されてもよい。

また、本実施例ではベース基板１０としてガラス基板を用いたが、この他、セラミック基板やシリコン基板などを用いてもよい。蓋２０としてはガラス基板を用いたが、この他、Ｆｅ−Ｎｉ系合金や圧電基板などのセラミック基板、シリコン基板などを用いてもよい。開口部を有する板材３０としてはＦｅ−Ｎｉ系合金を用いたが、この他、セラミック基板やガラス基板を用いてもよい。

また、本実施例ではベース基板１０に素子４０が搭載される電子部品を説明したが、ベース基板として表面に電極が形成された圧電基板を用い、該電極を気密封止させる圧電デバイスなどの封止空間が必要な素子非搭載の電子部品に対しても本発明は適用できる。

また、本実施例では、ベース基板１０と蓋２０と板材３０が一体化される前にビア電極１４および外部電極１３が形成されているが、一体化した後に形成されてもよい。

１０，８０ ベース基板
１１ 第１の封止金属膜
１２ 素子搭載用の電極
２０，９０ 蓋
２１ 第２の封止金属膜
３０，１００ 板材
３１ 第３の封止金属膜
３２ 第４の封止金属膜
３３，８２，９２ 接合材
３４，１０１ 開口部
４０，１１０ 素子
４１，１１１ バンプ
５０，５１ 加圧ツール
６０ 金属間化合物
７０ 電子部品
８１ 封止金属膜
８３ 配線パターン

Claims (5)

1. その一方の面に第１の封止金属膜を有するベース基板と、
   その一方の面に第２の封止金属膜を有する蓋と、
   開口部を有し、前記第１の封止金属膜および第２の封止金属膜と対向する箇所にそれぞれ第３の封止金属膜および第４の封止金属膜を備え、前記第３の封止金属膜および前記第４の封止金属膜上にそれぞれ接合材が付着された板材とを準備する工程と、
   前記第１の封止金属膜と前記第３の封止金属膜、および前記第２の封止金属膜と前記第４の封止金属膜がそれぞれ前記接合材を介して当接するように前記ベース基板の上に前記蓋と前記板材を載置し、前記ベース基板と前記蓋と前記板材を同時に一体化させる工程とを有することを特徴とする電子部品の製造方法。
2. 前記接合材の付着がめっきにて行われることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の製造方法。
3. 前記第３の封止金属膜および前記第４の封止金属膜がＮｉを含有し、前記接合材がＢｉを含有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品の製造方法。
4. 前記一体化させる工程の前に、前記ベース基板に素子を固定する工程を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の電子部品の製造方法。
5. 前記ベース基板と前記蓋と前記板材のうち少なくとも１つは集合基板であり、前記一体化させる工程の後に前記集合基板を分割することで電子部品を個片化する工程を有することを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の電子部品の製造方法。