JP2011205422A

JP2011205422A - 電子部品の実装構造体

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Publication number: JP2011205422A
Application number: JP2010071038A
Authority: JP
Inventors: Hideo Imai; 英生今井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2011-10-13

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、電子部品の実装構造体を提供する。
【解決手段】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により表面の一部が覆われてなる第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、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、電子部品の実装構造体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。

特開平１１−２６１３６０号公報

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、接着材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、接着材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、電子部品の実装構造体を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の電子部品の実装構造体は、接続電極を有する基材に電子部品を実装する電子部品の実装構造体であって、前記電子部品は、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の一部を覆われてなる第１の樹脂突起部と、該第１の樹脂突起部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の樹脂突起部と、を有し、前記第１の樹脂突起部の前記第２の樹脂突起側は垂直に形成され、前記第１の樹脂突起部の被覆膜は、前記第２の樹脂突起部の反対側の側面部に設けられ、前記第２の樹脂突起部は、前記第１の樹脂突起部の弾性変形により前記被覆膜における前記導電部を前記接続電極に導電接触させた状態に前記電子部品を前記基材に実装することを特徴とする。

本発明の電子部品の実装構造体によれば、被覆膜により一部を覆われた第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材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実装した構造体が得られる。ここで、第１の樹脂突起部は第２の樹脂突起部側を除き外側は被覆膜に覆われているため、樹脂から発生するアウトガス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ることで、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、更に第１樹脂突起部の第２樹脂突起側は垂直に形成されることで、第２樹脂突起部の接着材の領域が広がることで接着強度が増し、優れた導通信頼性を得ることができる。

また、上記電子部品の実装構造体においては、前記機能片が、水晶片であるのが好ましい。本発明は、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。

また、上記電子部品の実装構造体においては、前記第２の樹脂突起部の高さが前記第１の樹脂突起部の高さよりも低いのが好ましい。この構成によれば、第１の樹脂突起部が弾性変形することで導電部と接続電極とが密着し、第２の樹脂突起部を確実に封止状態とすることができる。

また、上記電子部品の実装構造体においては、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大きいのが好ましい。この構成によれば、第２の樹脂突起部の断面形状における幅が、第１の樹脂突起部の幅より大きいため、接着面積が増え接着強度を増すことができる。

また、上記電子部品の実装構造体においては、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のが好ましい。このようにすれば、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。

水晶振動子パッケージの断面構成を示す図である。図１の平面図である。水晶振動子を下方から視た図である。図３におけるＡ−Ａ´線矢視断面構成を示す図である。バンプ電極の形成工程を示す図である（ａ）〜（ｄ）。バンプ電極の形成工程を示す図である（ｅ）、（ｆ）。水晶振動子の実装方法を説明するための図である。

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。

図１は本発明に係る電子部品の実装構造体を適用した水晶振動子パッケージを示す図である。図１に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である。また、図４（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（電子部品の実装構造体）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を封止する容器（基材）３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。

容器３は、詳細については後述するように水晶振動子１との電気的接続に用いられる接続電極３３、３４と、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。

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の内側を除いた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と容器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）、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の内側を除き、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し導電膜を形成後、内側部分が除去される。

樹脂コア部２４は上述のように導電膜２５、２６により内側を除き外側が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、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それぞれの表面形状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を容器本体３１に実装（接着）可能となっている。水晶振動子１は、図１に示されるように基部２１が容器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る。接着部１５は、接着材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４（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４（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よりも大きく設定されている。このように接着部１５の幅Ｂを大きく設計することで、接着面積が増え、接続強度を向上することができる。

上記容器３は、容器本体３１と、容器本体３１を覆う蓋体３２とを備えている。容器本体３１は、ほぼ箱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、容器本体３１の底部の上面には、接続電極３３、３４が形成されている。また、容器本体３１の底部の下面には、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、容器本体３１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。蓋体３２は、容器本体３１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３２は、容器本体３１の開口部にロウ付けなどにより接合されており、容器本体３１との間に形成される空間内に水晶振動子１を封止する。

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１４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を容器３上に実装することができる。樹脂コア部２４の外側は導電膜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３３、３４の表面形状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１４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１４及び接続電極３３、３４における導通部への付加を軽減することができ、更に第１樹脂突起部の第２樹脂突起側は垂直に形成されることで、第２樹脂突起部の接着材の領域が広がることで接着強度が増し、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。なお、第１の樹脂突起部の第２の樹脂突起側は、略垂直に形成されていてもよい。

本発明の電子部品の製造方法の一実施形態として、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。以下ではバンプ電極１４及び接着部１５を製造する方法を中心に説明する。

まず、図５（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、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５（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５（ｃ）に示すように、水晶片１１上には第１の樹脂パターンＰ１が形成される。

続いて、図５（ｄ）に示すように、第１の樹脂パターンＰ１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。

続いて、樹脂コア部２４を形成した後、図６（ｅ）に示すように、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の内側を除いて覆った状態にし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の内側を除いて覆う導電膜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。

続いて、図６（f）に示すように、第１の樹脂パターンＰ１の内側の樹脂を除去する。本実施例では、例えばＡｕ／Ｃｒ層をマスクとしてドライエッチングにより除去した。次に、接着部１５を形成する。本実施例では感光性樹脂材料を使用し、エポキシ樹脂を使用した。スピンコート法により塗布し、フォトリソ法により形成した。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、水晶振動子１の実装方法について、図７を参照しながら説明する。ここで、図７は水晶振動子１の容器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を容器本体３１に形成された接続電極３３、３４に対して接触、押圧させる（図７（ａ）、図７（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それぞれの形状に倣う。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の表面形状に倣うと共に、導電膜２６が接続電極３４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。

以上のようにして、水晶振動子１を容器本体３１内に実装する。その後、容器本体３１と蓋体３２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の外側は導電膜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７（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と容器本体３１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。

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（電子部品の実装構造体）、３…容器（基材）、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）、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

接続電極を有する基材に電子部品を実装する電子部品の実装構造体であって、
前記電子部品は、
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の一部を覆われてなる第１の樹脂突起部と、
該第１の樹脂突起部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の樹脂突起部と、
を有し、
前記第１の樹脂突起部の前記第２の樹脂突起側は垂直に形成され、前記第１の樹脂突起部の被覆膜は、前記第２の樹脂突起部の反対側の側面部に設けられ、
前記第２の樹脂突起部は、前記第１の樹脂突起部の弾性変形により前記被覆膜における前記導電部を前記接続電極に導電接触させた状態に前記電子部品を前記基材に実装することを特徴とする電子部品の実装構造体。
前記機能片が、水晶片であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の実装構造体。
前記第２の樹脂突起部の高さが前記第１の樹脂突起部の高さよりも低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品の実装構造体。
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大きいことを特徴とする請求項３に記載の電子部品の実装構造体。
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１〜４のいずれか一項に記載の電子部品の実装構造体。