JP2011204923A - 電子デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】アウトガスによる影響を防止することで電子部品特性の低下を防止可能な、電子デバイスを提供する。
【解決手段】少なくとも1つの凹部又は少なくとも1つの凸部からなる立体形状17を有する接続電極33,34を有する基材3に電子部品1を実装する電子部品1の実装構造体2である。電子部品1は、所定の機能を有する機能片11と、機能片11に電気的に接続される導電部を含む被覆膜25,26により表面が覆われてなる第1の樹脂突起部24と、第1の樹脂突起部24により囲まれる領域の内側に設けられ、少なくとも表面に接着性を有する第2の樹脂突起部15と、を有している。第2の樹脂突起部15は、第1の樹脂突起部24の弾性変形により被覆膜25,26における導電部を接続電極33,34に導電接触させ、立体形状17と接続電極33、34に倣った状態に電子部品1を前記基材3に実装する。
【選択図】図2
【解決手段】少なくとも1つの凹部又は少なくとも1つの凸部からなる立体形状17を有する接続電極33,34を有する基材3に電子部品1を実装する電子部品1の実装構造体2である。電子部品1は、所定の機能を有する機能片11と、機能片11に電気的に接続される導電部を含む被覆膜25,26により表面が覆われてなる第1の樹脂突起部24と、第1の樹脂突起部24により囲まれる領域の内側に設けられ、少なくとも表面に接着性を有する第2の樹脂突起部15と、を有している。第2の樹脂突起部15は、第1の樹脂突起部24の弾性変形により被覆膜25,26における導電部を接続電極33,34に導電接触させ、立体形状17と接続電極33、34に倣った状態に電子部品1を前記基材3に実装する。
【選択図】図2
Description
本発明は、電子部品デバイスに関するものである。
例えば、水晶振動子等の機能片を含む電子部品は、水晶振動子に設けられた励振電極と水晶振動子を駆動する駆動回路に接続するための接続電極がハンダ等の導電ペーストにより導電接触した状態で基材に固定される(例えば、特許文献1参照)。このような導電ペーストを用いる場合、例えば落下衝撃などの衝撃が加わった際、水晶振動子と接続電極との接続部が破損するおそれがあり、接続信頼性を低下させる要因となっていた。
そこで、弾性を有するコア部と、コア部の表面に設けられた導電膜と、から構成されるバンプ電極を上記励振電極に設け、接着剤を介してバンプ電極と接続電極とを導電接触させる電子部品の実装構造も考えられる。しかしながら、このようなバンプ電極を採用する場合においては、接着剤から発生したアウトガスにより水晶振動子の振動特性を変化させ、信頼性を低下させる虞がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、アウトガスによる影響を防止することで電子部品特性の低下を防止可能な、電子デバイスを提供することを一つの目的としている。
[適用例1]上記課題を解決するために、本発明の電子デバイスは、所定の機能を有する機能片と、少なくとも1つの凹部又は少なくとも1つの凸部を有する立体形状が形成された接続電極を有する基材と、前記接続電極に電気的に接続される導電部を含む被覆膜により表面が覆われてなる第1の樹脂突起部と、を有し、前記機能片は前記第1の樹脂突起部に囲まれる領域の内側に設けられた第2の樹脂突起部によって前記基材に保持され、前記導電部と前記接続電極とが接触し電気的に接続されており、前記被覆膜における前記導電部は、前記立体形状の前記凹部に接触する凸面又は前記凸部に接触する凹面を有することを特徴とする。
このような構成によれば、電子部品に形成され、導電膜を含む被覆膜に覆われた第1の樹脂突起部を電気的接点に用いるとともに、第2の樹脂突起部を接着剤として機能させることで良好な導通状態を保持するとともに電子部品を基材上に搭載した電子デバイスが得られる。ここで、第1の樹脂突起部は被覆膜に覆われているため、第1の樹脂から発生するアウトガスの機能片への影響を防止することができる。また、第2の樹脂突起部は第1の樹脂突起部により周囲が囲まれ、第1の樹脂突突起部上の被覆膜は接続電極に形成された少なくとも1つの凹部又は少なくとも1つの凸部からなる立体形状に追従し変形しているため、立体形状の近傍には樹脂の弾性変形により立体形状以外の領域より大きな接触圧が発生し、密閉状態とされる。これにより、第2樹脂突起部から発生するアウトガスの被覆膜と接続電極の間からのリークを抑え機能片への影響を防止できる。よって、アウトガスに起因する電子デバイスの特性の低下を防止することができる。また第1、第2の樹脂突起の何れも弾性体を有しているため、外部からの衝撃が加わった場合でも導通部への不可を低減することができ、優れた導通信頼性を得ることができる。
[適用例2]本発明の電子デバイスは、所定の機能を有する機能片と、前記機能片に電気的に接続される導電部を含む被覆膜により表面が覆われてなる第1の樹脂突起部と、少なくとも1つの凹部又は少なくとも1つの凸部を有する立体形状が形成された接続電極を有する基材と、を有し、前記機能片は前記第1の樹脂に囲まれる領域の内側に設けられた第2の樹脂突起部によって前記基材に保持され、前記導電部と前記接続電極とが接触し電気的に接続されており、前記被覆膜における前記導電部は、前記立体形状の前記凹部に接触する凸面又は前記凸部に接触する凹面を有することを特徴とする。
このような構成によれば、基材上に形成され、被覆膜により覆われた第1の樹脂突起部を電気的接点に用いるとともに、第2の樹脂突起部を接着剤として機能させることで良好な導通状態を保持するとともに電子部品を基材上に搭載した電子デバイスが得られる。ここで、第1の樹脂突起部は被覆膜に覆われているため、第1の樹脂から発生するアウトガスの機能片への影響を防止できる。また、第2の樹脂突起部は第1の樹脂突起部により周囲が囲まれ、第1の樹脂突起部上の被覆膜は接続電極に形成された少なくとも1つの凹部又は少なくとも1つの凸部からなる立体形状により変形しているため、立体形状の近傍には樹脂の弾性変形により立体形状以外の接触している領域とくらべ大きな接触圧が発生し密閉状態とされる。これにより、第2の樹脂突起部から発生するアウトガスの被覆膜と接続電極の間からのリークを抑え機能片への影響を防止できる。よって、アウトガスに起因する電子部品の特性の低下を防止することができる。また、第1、第2の樹脂突起部のいずれも弾性を有しているため、外部からの衝撃が加わった場合でも導通部への負荷を低減することができ、すぐれた導通信頼性を得ることができる。
[適用例3]上記電子デバイスであって、前記接続電極に形成された前記立体形状は複数の凹凸部からなることを特徴とする電子デバイス
このような構成によれば、複数の凹部又は少なくとも1つの凸部からなる立体形状によって高い接触圧が発生する接触領域を複数形成することができる。よって、第2の樹脂突起部から発生するアウトガスの漏洩をより低減できる。
[適用例4]上記電子デバイスであって、前記接続電極に形成された少なくとも1つの凸部からなる前記立体形状の、前記第1の樹脂突起により囲まれる領域の外側と内側との境界線を最短となるように結んだ方向における幅は、前記被覆膜と前記接続電極との接触面の前記方向における幅より小さいことを特徴とする。
このような構成によれば、使用環境などの熱により第1の樹脂突起が変形し立体形状以外の接触領域で被覆膜と接続電極の接触が緩んだ場合であっても、立体形状部にはまだ接触圧がかかるため、アウトガスの漏洩を低減することができる。
[適用例5]上記電子デバイスであって、前記接続電極に形成された少なくとも1つの凹部又は少なくとも1つの凸部からなる前記立体形状は、前記第1の樹脂突起形状の相似形状となっていることを特徴とする。
このような構成によれば、立体形状を第1の樹脂形状と相似形状とすることにより、接触領域全周にわたって大きな接触圧が生じる領域を形成でき、アウトガスの漏洩を抑制することができる。
[適用例6]上記電子デバイスであって、前記機能片が、水晶片であることを特徴とする。
このような構成によれば、電子部品が水晶片を備えた水晶振動子を構成する。よって、上述のようにアウトガスによる水晶振動子の振動特性の劣化が防止されるとともに高い導通信頼性を備えた水晶振動子となる。
[適用例7]上記電子デバイスであって、前記第1の樹脂突起部及び前記第2の樹脂突起部は、同一の感光性樹脂材料から構成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、例えばフォトリソ法により第1、第2の樹脂突起部を同時に形成することが可能とされる。よって、電子デバイスの製造工程が簡略化され、製造コストを低減できる。
[適用例8]上記電子デバイスであって、前記第1の樹脂突起部は前記第2の樹脂突起部より大きな圧縮変形をしていることを特徴とする。
このような構成によれば、あらかじめ第2の樹脂突起よりも高い第1の樹脂突起を形成することで、第2の樹脂突起が基材に接触するまでに第1の樹脂突起は樹脂の弾性により接触変形している。第2の樹脂突起が使用環境の温度変化により伸びた場合であっても、第1の樹脂には圧縮変形により蓄えられた弾性エネルギーがあるため被覆膜と接続電極との接触圧を維持することができ、アウトガスの漏洩を抑止することができる。
[適用例9]上記電子デバイスであって、前記第2の樹脂突起部の断面形状における幅が、前記第1の樹脂突起部の断面形状における幅よりも小さいことを特徴とする。
このような構成によれば、例えば、液体状の樹脂材料をスピンコート法等によって塗布、パターニングの後、樹脂を融解させることにより上記第1、第2の樹脂突起部を形成する場合、突起部の断面形状における幅を相対的に大きくすることで突起部の高さを相対的に高く形成することができる。よって、上述のような第2の樹脂突起部の高さを前記第1の樹脂突起部の高さよりも低く形成し、第1の樹脂突起を第2の樹脂突起より大きな圧縮変形させた状態で基材に電子部品を搭載することができる。
[適用例10]上記電子デバイスであって、前記機能片に設けられた電極層により前記被覆膜が構成されことを特徴とする。
このような構成によれば、電子部品の製造時に、電極層とともに被覆膜を形成することができ、製造工程を簡略化できる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
(第1の実施形態)
第1の実施形態について説明する。図1は第1の実施形態に係る電子デバイスを適用した水晶振動子パッケージを示す図である。図1は水晶振動子パッケージの断面構成を示す図であり、図2は図1の平面図、図3は水晶振動子を下方から視た図、図4は基材を上方から視た図である。また、図5(a)、(b)は図3におけるA−A´線矢視に対応する断面構成図であり、樹脂突起の形状を説明するための図である。
第1の実施形態について説明する。図1は第1の実施形態に係る電子デバイスを適用した水晶振動子パッケージを示す図である。図1は水晶振動子パッケージの断面構成を示す図であり、図2は図1の平面図、図3は水晶振動子を下方から視た図、図4は基材を上方から視た図である。また、図5(a)、(b)は図3におけるA−A´線矢視に対応する断面構成図であり、樹脂突起の形状を説明するための図である。
水晶振動子パッケージ(電子デバイス)2は、図1、2に示すように、水晶振動子(電子部品)1と、水晶振動子1との電気的接続に用いられ、1つの凸部からなる立体形状17、18が形成された接続電極33、34を有する水晶振動子1を搭載する基材3と、基材3に接合され水晶振動子を封止する蓋体4と、を備えている。水晶振動子1は、図1から図3に示すように、水晶片(機能片)11と、水晶片11を励振する一対の励振電極12、13と、バンプ電極14と、接着部15とを備えている。基材3は、図1から図2、図4に示すように、凸形状からなる立体形状17、18を有する接続電極33、34を備えている。
基材3は、ほぼ板状に形成されており、例えばセラミックスなどの絶縁材料で形成されている。そして、基材3の上面には、接続電極33、34が形成されている。また、基材3の下面には、回路基板(図示略)などに実装する際の端子電極35、36が形成されている。接続電極33、34それぞれは、例えばW膜上に形成されたNiめっき層上にAu膜を積層することで構成されており、基材3に形成された配線(図示略)を介して端子電極35、36それぞれに接続されている。
立体形状17、18は、例えば接続電極33、34を形成する際に使われるW(タングステン)ペーストやAg(銀)ペーストなどを印刷法やディスペンス法などで複数回塗布焼成することによって容易に形成できる。また、バンプ電極が接触した際に立体形状17、18が変形してしまう場合などにおいては、立体形状は接続電極33、34自体が凹凸をもつように形成してもよく、あらかじめ基材3に凹凸を形成し、その上に均一に接続電極33、34を形成することによって形成してもよい。あらかじめ基材3に凹凸を形成する方法としては、サンドブラスト法などの機械的加工方法などにより立体形状を形成することができる。なお、本実施形態では、立体形状17、18はバンプ電極14を平面視した場合に、バンプ電極14と相似形状に形成されている。
蓋体4は、基材3と同様に、例えばセラミックスなどの絶縁材料で形成されている。そして、蓋体4は、基材3の外周部にロウ付けなどにより接合されており、基材3との間に形成される空間内を真空状態や不活性ガス雰囲気などにした状態で水晶振動子1を封止する。
水晶片11は、平面視でほぼU字状であって、基部21から2つの腕部22、23が同一方向に並列して延びる音叉型の平面形状を有する板状部材である。一対の励振電極12、13それぞれは、例えばAl(アルミニウム)やAu(金)などの導電材料で形成されており、水晶片11の一面に形成されている。そして、励振電極12は、水晶片11の一面において基部21から腕部22にわたって形成されている。また、励振電極13は、水晶片11の一面において基部21から腕部23にわたって形成されている。
バンプ電極14は、基部21の一面に形成されており、上記励振電極12、13に電気的に接続された状態に設けられている。バンプ電極14は、図1及び図3に示すように、突起状の樹脂コア部(第1の樹脂突起部)24と、樹脂コア部24の表面に形成された一対の導電膜(被覆膜)25、26とを備えている。
導電膜25、26は、例えばスパッタ法などによる成膜後にパターニングすることで形成されている。本実施形態では、スパッタ法によって形成したAu/Cr層をパターニングすることで励振電極12、13と連続して形成されており、励振電極12、13と導通している。すなわち、水晶振動子パッケージ2は、バンプ電極14を水晶振動子1と基材3との電気的接点として利用している。
なお、導電膜25、26は、例えばAu(金)、Pt(プラチナ)、TiW(チタン/タングステン)、Cu(銅)、Cr(クロム)、Ni(ニッケル)、Ti、W、NiV(ニッケル/バナジウム)、Al、Pd(パラジウム)、鉛フリーハンダなどの金属や合金、これらの単層、或いは複数種を積層したもので形成してもよい。
図2に示すように、樹脂コア部24は、平面視略、円環形状から構成されており、樹脂コア部24を覆う導電膜25、26もそれぞれ円環形状となっている。また、樹脂コア部24は、後述するようにフォトリソグラフィ技術やエッチング技術によって樹脂材料をパターニングした後、樹脂パターンを融解させることで断面形状が略半円状とされている。
樹脂コア部24は上述のように導電膜25、26により覆われることから種々の樹脂材料を用いることができ、例えばポリイミド樹脂やアクリル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの感光性絶縁樹脂や熱硬化性絶縁樹脂で形成されている(本実施形態では、エポキシ樹脂を用いた)。
さらに、基部21の一面における上記樹脂コア部24(バンプ電極14)により囲まれる領域の内側には、突起状の接着部(第2の樹脂突起部)15が設けられている。接着部15は、図1に示されるように、バンプ電極14を構成する樹脂コア部24が後述する接続電極33、34それぞれの立体形状17、18に倣って弾性変形し、導電膜25、26を上記接続電極33、34に導電接触させた状態で水晶振動子1を基材3に実装(保持)可能となっている。図1に示すように、導電膜25、26は、立体形状17、18に接触する凹面が形成されている。導電膜に形成された凹面は、立体形状17、18を覆うように形成されており、凹面の縁が接続電極33、34に接触し、平面視において立体形状17、18と凹面とが重なって形成されている。水晶振動子1は、図1に示されるように基部21が基材3に支持された片持ち支持構造となっている。
接着部15は、少なくとも表面に接着性を有する材料であれば種々のものを用いることができ、具体的に本実施形態においては、接着部15を上記樹脂コア部24と同一材料(エポキシ樹脂)から構成している。このように樹脂コア部24及び接着部15を同一材料から構成することで、同一条件にてフォトリソ工程及びエッチング工程を行うことができ、製造工程を簡略化することができる。なお、接着部15は、接着剤として機能しない樹脂の表面に接着性を有する接着層を別途形成することで構成してもよい。
図5(a)に示されるように、接着部15の高さh1は、樹脂コア部24の高さh2よりも低く設定されている。これにより樹脂コア部24が上述のように弾性変形することで導電膜25、26と接続電極33、34とが密着し、接着部15を確実に封止状態とすることができる。
また、図5(b)に示されるように、接着部15の断面形状における幅Bが、樹脂コア部24の断面形状における幅Aよりも小さく設定されている。このように接着部15の幅Bを小さく設計することで、後述する製造工程において上述した接着部の高さh1を樹脂コア部24の高さh2よりも低くする形状を容易に得る事ができる。
(第2の実施形態)
第2の実施形態について説明する。図6は第2の実施形態に係る電子デバイスを適用した水晶振動子パッケージを示す図である。図6は水晶振動子パッケージの断面構成を示す図であり、図7は図6の平面図、図8は基材を上方から観た図、図9は水晶振動子を下方から視た図である。
第2の実施形態について説明する。図6は第2の実施形態に係る電子デバイスを適用した水晶振動子パッケージを示す図である。図6は水晶振動子パッケージの断面構成を示す図であり、図7は図6の平面図、図8は基材を上方から観た図、図9は水晶振動子を下方から視た図である。
水晶振動子パッケージ(電子デバイス)2は、図6、7に示すように、水晶振動子(電子部品)1と、水晶振動子1を搭載する基材3と、基材3に接合され水晶振動子を封止する蓋体4と、を備えている。水晶振動子1は、図6から図7、図9に示すように、水晶片(機能片11)と、水晶片11を励振する一対の励振電極12、13と、凸形状からなる立体形状17、18を備えた接続電極14とを備えている。基材3は、図6から図8に示すように、バンプ電極33、34と接着部15とを備えている。
水晶片11は、平面視でほぼU字状であって、基部21から2つの腕部22、23が同一方向に並列して延びる音叉型の平面形状を有する板状部材である。一対の励振電極12、13それぞれは、例えばAl(アルミニウム)やAu(金)などの導電材料で形成されており、水晶片11の一面に形成されている。そして、励振電極12は、水晶片11の一面において基部21から腕部22にわたって形成されている。また、励振電極13は、水晶片11の一面において基部21から腕部23にわたって形成されている。
接続電極14は、基部21の一面に形成されており、上記励振電極12、13に電気的に接続された状態に設けられている。接続電極14は、図6および図8に示すように、立体形状17、18を備えている。
立体形状17、18は水晶片11に形成された凸部に接続電極14を均一な厚さとなるように形成することにより形成されている。凸部を形成する方法としては、研磨加工や切削加工などによる機械的な加工方法や、水晶片11を形成する際に使用するものと同等な方法を用いて形成することができる。また、平坦な水晶片11上に平坦な接続電極14を形成した後に、エッチング法やめっき法などの加工方法を用いて接続電極14に立体形状17、18を形成しても良い。本実施形態では、腕部22をエッチング法により形成すると同時に、ハーフエッチング法を用いて立体形状17、18を基部21に形成した。なお、本実施形態では、立体形状17、18はバンプ電極14を平面視した場合に、バンプ電極14と相似形状に形成されている。
蓋体4は、例えばセラミックスなどの絶縁材料などで形成されている。そして、蓋体4は、基材3の外周部にロウ付けなどにより接合されており、基材3との間に形成される空間内に水晶振動子1を封止する。
基材3は、ほぼ板状に形成されており、例えば酸化ケイ素などを表面に形成したシリコン基板などの材料で形成されている。そして、基材3の上面には、バンプ電極33、34が形成されている。また、基材3の下面には、回路基板(図示略)などに実装する際の端子電極35、36が形成されている。
バンプ電極33、34は基材3の一面に形成されており、端子接続電極35、36と電気的に接続された状態に設けられている。バンプ電極33、34は図6および図8に示すように、突起状の樹脂コア部(第1の樹脂突起部)24と、樹脂コア部24の表面に形成された一対の導電膜(被覆膜)25、26とを備えている。
導電膜25、26は、例えばスパッタ法などによる成膜後にパターニングすることで形成されている。本実施形態では、スパッタ法によって形成したAu/Cr層をパターニングし形成した。
なお、導電膜25、26は、例えばAu(金)、Pt(プラチナ)、TiW(チタン/タングステン)、Cu(銅)、Cr(クロム)、Ni(ニッケル)、Ti、W、NiV(ニッケル/バナジウム)、Al、Pd(パラジウム)、鉛フリーはんだなどの金属や合金、これらの単層、或いは複数種を積層したもので形成しても良い。
端子電極35、36は例えばめっき法などによる導電層形成方法を用いることで形成されている。本実施形態では、基板をドライエッチング法で貫通口(図示略)を形成したのちCVD法により酸化ケイ素からなる絶縁膜を貫通口側面に形成し、電解Cu(銅)めっき法によりバンプ電極33、34と導通させると同時に端子電極35、36を形成した。
図8に示すように、樹脂コア部24は、平面視略、円環形状から構成されており、樹脂コア部24を覆う導電膜25、26は接着剤15を配置する場所を円環形状にくりぬいた矩形パターンとなっている。また、樹脂コア部24は、後述するようにフォトリソグラフィ技術やエッチング技術によって樹脂材料をパターニングした後、樹脂パターンを溶解させることで断面形状が略半円形状とされている。
樹脂コア部24は上述のように導電膜25、26により覆われることから種々の樹脂材料を用いることができ、例えばポリイミド樹脂やアクリル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの感光性絶縁樹脂や熱硬化性絶縁樹脂で形成されている(本実施形態では、エポキシ樹脂を用いた)。
さらに、基材3の一面における上記樹脂コア部24(バンプ電極33,34)により囲まれる領域の内側には、突起状の接着部(第2の樹脂突起部)15が設けられている。接着部15は、図6に示されるように、バンプ電極33、34を構成する樹脂コア部24が後述する接続電極33、34それぞれの立体形状17、18に倣って弾性変形し、導電膜25、26を上記接続電極33、34に導電接触させた状態で水晶振動子1を基材3に実装(保持)可能となっている。図6に示すように、導電膜25、26は、立体形状17、18に接触する凹面が形成されている。導電膜に形成された凹面は、立体形状17、18を覆うように形成されており、凹面の縁が励振電極12、13に接触し、平面視において立体形状17、18と凹面とが重なって形成されている。水晶振動子1は、図6に示されるように基部21が基材3に支持された片持ち支持構造となっている。
接着部15は、少なくとも表面に接着性が発現する材料であれば種々のものを用いることができ、具体的に本実施形態においては、接着部15を上記樹脂コア部24と同一材料(エポキシ樹脂)から構成している。このように樹脂コア部24及び接着部15を同一材料から構成することで、同一条件にてフォトリソ工程及びエッチング工程を行うことができ、製造工程を簡略化することができる。なお、接着部15は、接着剤として機能しない樹脂の表面に接着性を有する接着層を別途形成することで構成してもよい。
図10(a)に示されるように、接着部15の高さh1は、樹脂コア部24の高さh2よりも低く設定されている。これにより樹脂コア部24が上述のように弾性変形することで導電膜25、26と接続電極33、34とが密着し、接着部15を確実に封止状態とすることができる。
また、図10(b)に示されるように、接着部15の断面形状における幅Bが、樹脂コア部24の断面形状における幅Aよりも小さく設定されている。このように接着部15の幅Bを小さく設計することで、後述する製造工程において上述した接着部の高さh1を樹脂コア部24の高さh2よりも低くする形状を容易に得る事ができる。
上述したように本実施形態に係る水晶振動子パッケージ2は、バンプ電極33、34を電気的接点として用い、接着部15により良好な導通状態を保持するとともに水晶振動子1を基材3上に実装することができる。樹脂コア部24は導電膜25、26によって覆われているため、樹脂コア部24から発生するアウトガスが水晶振動子1(水晶片11)の振動特性を低下させるといった不具合を防止できる。さらに、接着部15は図1に示したように樹脂コア部24が接続電極14の表面形状17、18に倣って弾性変形することで導電膜25,26が密着した状態となる。すなわち、接着部15はバンプ電極33、34により周囲が囲まれることで密閉状態とされる。これにより、接着部15から発生するアウトガスが水晶振動子1(水晶片11)の振動特性を低下させるといった不具合を防止できる。
このように本実施形態に係る水晶振動子パッケージ2によれば、樹脂材料から発生するアウトガスに起因する水晶振動子1(電子部品)の特性の低下を防止することができ、信頼性の高いものを提供できる。また、樹脂コア部24及び接着部15はいずれも弾性を有しているため、外部からの衝撃が加わった場合でもバンプ電極33、34及び接続電極14における導通部への付加を軽減することができ、優れた導通信頼性を得ることができる。また、フォトリソグラフィ技術によりバンプ電極を作製することができるため、従来の導電ペーストより電極を小型化することができる。
本発明の電子部品の製造方法の一実施形態として、請求項1に記載の上記水晶振動子パッケージ2(水晶振動子1)を製造する工程について説明する。本実施形態では、上記バンプ電極14、接着部15及び立体形状17を形成する工程に特徴を有している。そのため、以下ではバンプ電極14、接着部15及び立体形状17を製造する方法を中心に説明する。
まず、図11(a)に示すように、水晶片11の一面にスピンコート法により感光性樹脂材料50を塗布する。具体的に本実施形態では、後述の接着工程において接着剤としての機能を有するエポキシ樹脂を塗布した。続いて、露光及び現像工程を行う。具体的には、図11(b)に示すように、上記樹脂コア部24を構成する第1の樹脂パターンP1と、上記接着部15を構成する第2の樹脂パターンP2と、に対応する開口が形成されたフォトマスクMを用いる。このフォトマスクMは、第1の樹脂パターンP1に対応する第1の開口部H1の幅が、第2の樹脂パターンP2に対応する第2の開口部H2の幅よりも大きくなっている。なお、第2の開口部H2は、第1の開口部H1により囲まれる領域の内側に配置されている。
このようなフォトマスクMを用いて露光処理及び現像処理を行うことで、図11(c)に示すように、水晶片11上には第1の樹脂パターンP1及び第2の樹脂パターンP2が形成される。第1の樹脂パターンP1の断面形状における幅H11は、第2の樹脂パターンP2の断面形状における幅H12に比べ、大きくなっている。
このように本実施形態では、第1および第2の樹脂パターンP1、P2を同一の感光性樹脂材料から構成することで、同一のフォトリソプロセスによって形成することができる。これにより、製造プロセスの簡略化を図ることができる。また、第1および第2の樹脂パターンP1、P2はフォトリソ法によって形成するため、微細なパターンが形成可能である。
続いて、図10(d)に示すように、第1の樹脂パターンP1及び第2の樹脂パターンP2を加熱させ、融解させることにより半円状の樹脂コア部24及び接着部15を形成する。加熱方法としては種々の方法を例示することができ、本実施形態では、例えば水晶振動子1を加熱炉内に入れることで加熱処理を行った。
このとき、第1の樹脂パターンP1及び第2の樹脂パターンP2は融解するに従い、幅H12の小さい第2の樹脂パターンP2が幅H11の大きい第1の樹脂パターンP1に比べて高さが低くなる。これにより、水晶片11上には樹脂コア部24及び該樹脂コア部24よりも高さの低い接着部15が形成される。
このようにして樹脂コア部24及び接着部15を形成した後、水晶片11上に励振電極12、13を構成する形成する。励振電極12、13は、例えばスパッタ法によりAu/Cr層を成膜した後、所望の形状にパターニングする。具体的には、樹脂コア部24を覆った状態にするとともに接着部15を露出させるようにAu/Cr層をパターニングする。これにより励振電極12、13及び樹脂コア部24を覆う導電膜25,26を形成することができる。このように本実施形態においては、励振電極12、13の一部によって導電膜25、26を形成することで、製造プロセスを簡略化することができる。以上の工程により、励振電極12、13の接続部に樹脂コア部24及び接着部15を備えた水晶振動子1が製造できる。
次に基材3に立体形状17を含む接続電極33、34を形成する工程について図12を参照しながら説明する。ここで図12は基材3の立体形状を形成する接続電極33、34を示す断面図である。図12(a)に示すように、基材3にはあらかじめW(タングステン)ペーストを塗布(図示略)焼成し、ほぼ平坦な接続電極33、34が形成する。
続いて、図12(b)に示すように開口を有する印刷マスクMを用いて接続電極33、34で用いたものと同じW(タングステン)ペーストをスクリーン印刷法を用いて塗布する。このときスクリーンMの開口部にスキージSを用いてWペーストが充填され、そののちスクリーンMを基材から離すと、図12(c)に示すように、接続電極33、34上にWペーストが塗布された状態となる。この状態で加熱処理することにより接続電極33、34に立体形状17が形成される。本実施形態では例えば基材3を加熱炉に入れることにより加熱処理を行った。さらにW(タングステン)ペースト状にNi(ニッケル)、Pd(パラジウム)及びAu(金)を順次めっきに積層(図示略)することによって立体形状17を有する接続電極33、34を形成した。
次に、水晶振動子1の実装方法について、図13を参照しながら説明する。ここで、図13は水晶振動子1の基材3への実装時におけるバンプ電極14を示す断面図である。まず、水晶振動子1に設けられたバンプ電極14及び接着部15を基材3に形成された接続電極33、34に対して接触、押圧させる(図13(a)、図13(b)参照)。なお、水晶振動子1の実装は加熱しながら行われる。
このとき、樹脂コア部24は、弾性変形して接続電極33、34および立体形状17、18の形状に倣う。そして、導電膜25が樹脂コア部24の弾性変形に伴って接続電極33の表面形状と立体形状17、18の表面形状に倣うと共に、導電膜26が接続電極34の表面形状と立体形状17、18の表面形状に倣う。これにより、導電膜25及び接続電極33と導電膜26及び接続電極34とが、それぞれ十分な接触面積で導電接触する。また、樹脂コア部24よりも高さの低い接着部15が接続電極33、34に接触する。そして、接着部15を硬化させる。よって、接着部15は、樹脂コア部24の弾性変形によりバンプ電極14と接続電極33、34とを接着し、導電膜25及び接続電極33と導電膜26及び接続電極34とのそれぞれの接触状態を保持することができる。
図13に示すように、導電膜25、26と接続電極33、34との接触面において、バンプ電極14により形成される円環を平面視した場合に、円環の外側の境界線と内側の境界線との間隔が最短となるように結んだ方向に関して、立体形状17、18の幅W2は、導電膜25、26と接続電極33、34との接触面の幅W1よりも小さくなるように形成されている。
以上のようにして、水晶振動子1を基材3に実装する。その後、基材3と蓋体4とを接合して水晶振動子1を封止する。このようにして、水晶振動子パッケージ2が形成される。このとき、樹脂コア部24は導電膜25、26によって覆われているため、樹脂コア部24から発生するアウトガスが水晶振動子1(水晶片11)の振動特性を低下させることが防止される。さらに、接着部15はバンプ電極14により周囲が囲まれることで図6(b)に示すように密閉状態となっており、接着部15から発生するアウトガスが水晶振動子1(水晶片11)の振動特性を低下させることが防止される。このようにして形成される水晶振動子パッケージ2によれば、樹脂材料から発生するアウトガスに起因する水晶振動子1の特性の低下を防止することで信頼性の高いものとなる。また、水晶振動子1と基材3との接続部分に例えば落下衝撃などの衝撃が加わった際、樹脂コア部24が弾性変形してこの衝撃を吸収する。
立体形状17、18は図14に示すように、少なくとも1つの凹部又は少なくとも1つの凸部から形成される。また図15に示すように少なくともバンプ電極14と接続電極33、34との接触領域に立体形状17、18が配置されていれば本発明の効果を発揮できるため、例えば図15(d)のように接続電極33、34の全面に立体形状17、18を形成してもよい。このようにすることで、厳密に水晶振動子1と基材3の位置合わせを行わなくても本発明の効果が得られ、安価な装置で製造することが可能となる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では平面視円環状のバンプ電極14内に接着部15を一つだけ設ける構成としたが、接着部15を複数配置することで水晶振動子1における本体31への接着強度を向上させるようにしてもよい。また、上記実施形態では、接着部15が平面視円形形状のものとしたが、蒲鉾状に形成してもよい。蒲鉾状とは、水晶片11に接する内面(底面)が平面であると共に、非接触である外面側が湾曲面となっている柱状形状をいう。具体的に、ほぼ蒲鉾状とは、横断面がほぼ半円状やほぼ半楕円状、ほぼ台形状であるものが挙げられる。
1…水晶振動子(電子部品)、2…水晶振動子パッケージ(電子部品デバイス)、3…基材、4…蓋体、11…水晶片(機能片)、12,13…励振電極、15…接着部(第2の樹脂突起部)、17、18…立体形状、24…樹脂コア(第1の樹脂突起部)、25,26…導電膜(被覆膜、導電部)、33,34…接続電極、50…感光性樹脂材料、P1…第1の樹脂パターン、P2…第2の樹脂パターン。
Claims (10)
- 所定の機能を有する機能片と、
少なくとも1つの凹部又は少なくとも1つの凸部を有する立体形状が形成された接続電極を有する基材と、
前記接続電極に電気的に接続される導電部を含む被覆膜により表面が覆われてなる第1の樹脂突起部と、
を有し、
前記機能片は前記第1の樹脂突起部に囲まれる領域の内側に設けられた第2の樹脂突起部によって前記基材に保持され、
前記導電部と前記接続電極とが接触し電気的に接続されており、
前記被覆膜における前記導電部は、前記立体形状の前記凹部に接触する凸面又は前記凸部に接触する凹面を有することを特徴とする電子デバイス。 - 前記接続電極に形成された前記立体形状は複数の凹凸部を有することを特徴とする請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記接続電極に形成された少なくとも1つの凸部を有する前記立体形状の、前記第1の樹脂突起により囲まれる領域の外側と内側との境界線を最短となるように結んだ方向における幅は、
前記被覆膜と前記接続電極との接触面の前記方向における幅より小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載の電子デバイス。 - 前記接続電極に形成された少なくとも1つの凹部又は少なくとも1つの凸部からなる前記立体形状は、前記第1の樹脂突起形状の相似形状となっていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子デバイス。
- 前記機能片が、水晶片であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子デバイス。
- 前記第1の樹脂突起部及び前記第2の樹脂突起部は、同一の感光性樹脂材料から構成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電子デバイス。
- 前記第1の樹脂突起部は前記第2の樹脂突起部より大きな圧縮変形をしていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の電子デバイス。
- 前記第2の樹脂突起部の断面形状における幅が、前記第1の樹脂突起部の断面形状における幅よりも小さいことを特徴とする請求項7に記載の電子デバイス。
- 所定の機能を有する機能片と、
前記機能片に電気的に接続される導電部を含む被覆膜により表面が覆われてなる第1の樹脂突起部と、
少なくとも1つの凹部又は少なくとも1つの凸部を有する立体形状が形成された接続電極を有する基材と、を有し、
前記機能片は前記第1の樹脂に囲まれる領域の内側に設けられた第2の樹脂突起部によって前記基材に保持され、
前記導電部と前記接続電極とが接触し電気的に接続されており、
前記被覆膜における前記導電部は、前記立体形状の前記凹部に接触する凸面又は前記凸部に接触する凹面を有することを特徴とする電子デバイス。 - 前記機能片に設けられた電極層により前記被覆膜が構成されることを特徴とする請求項9に記載の電子デバイス。
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