JP2011205425A - 電子部品及び電子部品の製造方法 - Google Patents

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を提供する。
【解決手段】電子部品２は、第１の導電部３３、３４を有する基材３と、第２の導電部１２、１３を有する振動片１１と、前記第１の導電部３３、３４及び前記第２の導電部１２、１３に導電接触する第３の導電部２５、２６に覆われてなり、前記基材３と前記振動片１１との間に設けられた第１の部材１４と、前記基材３、前記振動片１１及び前記第１の部材１４に囲まれて設けられ、前記基材３及び前記振動片１１を保持する第２の部材１５と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子部品及び電子部品の製造方法に関するものである。

例えば、水晶振動子等の振動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、及び電子部品の製造方法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、本発明の電子部品は、第１の導電部を有する基材と、第２の導電部を有する振動片と、前記第１及び第２の導電部に導電接触する第３の導電部に覆われてなり、前記基材と前記振動片との間に設けられた第１の部材と、前記基材、前記振動片及び前記第１の部材に囲まれて設けられ、前記基材及び前記振動片を保持する第２の部材と、を備えることを特徴とする。

本発明の電子部品によれば、基材及び振動片を保持する第２の部材が、基材、振動片及び第１の部材に囲まれた領域に封止されるため、第２の部材から発生するアウトガスを基材、振動片及び第１の部材に囲まれた領域に封止することができる。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、本発明の電子部品においては、前記第１の部材は、前記基材及び前記振動片のうち一方に設けられ、前記第２の部材は、前記基材及び前記振動片のうち他方に設けられていることが好ましい。この構成によれば、第１の部材と第２の部材とを対向させるようにして実装することができ、基材に対する振動片の位置を容易に合わせることができる。

また、本発明の電子部品においては、前記第１の部材は、前記基材に設けられ、前記第２の部材は、前記振動片に設けられることが好ましい。この構成によれば、第１の導電部と第３の導電部とを一体に形成することができる。よって、第１の導電部と第３の導電部とを同じ工程で形成することができ、製造工程を簡略化することができる。

また、本発明の電子部品においては、前記第１の部材は、前記振動片に設けられ、前記第２の部材は、前記基材に設けられることが好ましい。この構成によれば、第２の導電部と第３の導電部とを一体に形成することができる。よって、第２の導電部と第３の導電部とを同じ工程で形成することができ、製造工程を簡略化することができる。

また、本発明の電子部品においては、前記第１の部材は、前記第３の導電部に覆われた樹脂部を備えることが好ましい。この構成によれば、第１の部材は弾性を有するため、外部から衝撃が加わった場合でも導電部への負荷を低減することができる。

本発明の電子部品の製造方法は、第１の導電部を有する基材と、第２の導電部を有する振動片とを導電接続してなる電子部品の製造方法であって、前記基材上に、環状の第１の部材を形成する工程と、前記振動片上に、第２の部材を形成する工程と、前記第１の部材を前記第１の導電部に導電接触する第３の導電部で覆う工程と、前記第２の部材が前記環内の領域に配置され、且つ、前記第２及び第３の導電部が互いに導電接触された状態で、前記第２の部材により前記基材及び前記振動片を保持する工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の電子部品の製造方法は、第１の導電部を有する基材と、第２の導電部を有する振動片とを導電接続してなる電子部品の製造方法であって、前記振動片上に、環状の第１の部材を形成する工程と、前記基材上に、第２の部材を形成する工程と、前記第１の部材を前記第２の導電部に導電接触する第３の導電部で覆う工程と、前記第２の部材が前記環内の領域に配置され、且つ、前記第１及び第３の導電部が互いに導電接触された状態で、前記第２の部材により前記基材及び前記振動片を保持する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の電子部品の製造方法によれば、基材及び振動片を保持する第２の部材を、基材、振動片及び第１の部材に囲まれた領域に封止することができる。よって、第２の部材から発生するアウトガスを基材、振動片及び第１の部材に囲まれた領域に封止することができ、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。

本発明に係る水晶振動子パッケージの断面構成を示す図である。 水晶振動子パッケージの平面図及び水晶振動子の実装構造を示す図である。 水晶振動子パッケージにおける水晶片の構成を示す図である。 水晶振動子パッケージにおける容器の構成を示す図である。 樹脂部の形成工程を示す図である。 水晶振動子の実装方法を説明する図である。 本発明に係る水晶振動子パッケージの変形例を示す断面図である。

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一例である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る。図２（ａ）は水晶振動子パッケージの平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ´線矢視に対応し、水晶振動子の実装構造を示す断面図である。また、図３（ａ）は水晶振動子パッケージにおける水晶片の平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ´線矢視に対応する断面図である。図４（ａ）は水晶振動子における容器の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＣ−Ｃ´線矢視に対応する断面図である。

水晶振動子パッケージ（電子部品）２は、図１、２に示すように、水晶振動子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及び図２に示すように、水晶片（振動片）１１と、水晶片１１を励振する一対の励振電極（第２の導電部）１２、１３と、バンプ電極（第１の部材）１４と、接着部（第２の部材）１５とを備えている。

容器３は、水晶片１１との電気的接続に用いられる接続電極（第１の導電部）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、図３に示すように、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。

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、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やＳｉ（シリコン）で形成されている（本実施形態では、セラミックスを用いる）。そして、容器本体３１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（タングステン）膜上に形成されたＮｉ（ニッケル）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、箱状に形成されており、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やＳｉ（シリコン）で形成されている（本実施形態では、セラミックスを用いる）。そして、蓋体３２は、容器本体３１の外周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（領域）内に水晶振動子１を封止する。

バンプ電極１４は、図４に示すように、容器本体３１の上面に形成されており、接続電極３３、３４に電気的に接続された状態に設けられている。図１に示すように、バンプ電極１４は、突起状の樹脂部２４と、樹脂部２４の表面に形成された一対の導電膜（第３の導電部）２５、２６とを備えている。導電膜２５、２６は、樹脂部２４が腕部２２、２３に対して露出しないように形成されていればよく、樹脂部２４の表面全面に形成しなくてもよい。

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接続電極３３、３４と連続して形成されており、接続電極３３、３４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を水晶片１１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。また、導電膜２５、２６を同じ材料から構成してもよい。導電膜２５、２６を同じ材料から構成することで、同一の工程で形成することができ、製造工程を簡略化することができる。

図４に示すように、バンプ電極１４は、環状に構成される。本実施形態では、平面視円環形状に構成されており、樹脂部２４も平面視円環形状となっている。また、樹脂部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る）。

さらに、水晶片１１におけるバンプ電極１４（樹脂部２４）により構成される円環の内側に対応する領域には、突起状の接着部（第２の部材）１５が平面視円形形状に設けられている。本実施形態では、接着部１５は、容器本体３１、基部２１及びバンプ電極１４に囲まれて設けられており、容器本体３１、基部２１及びバンプ電極１４によって封止されている。これにより、接着部１５がバンプ電極１４に嵌り込むようにして水晶片１１と容器本体３１と実装することができる。

接着部１５は、バンプ電極１４を構成する樹脂部２４が励振電極１２、１３それぞれの表面形状に倣って弾性変形し、導電膜２５、２６を励振電極１２、１３に導電接触させた状態で水晶片１１を容器本体３１に実装（保持）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を樹脂部２４と同一材料（エポキシ樹脂）から構成している。

また、接着部１５の高さｈ２は、バンプ電極１４の高さｈ１よりも低く設定されている。ここでいう高さとは、容器本体３１の上面に直交する方向の長さである。ただし、容器本体３１の上面に凹凸面や傾斜面等が形成されている場合には、凹凸面や傾斜面以外の平面を容器本体３１の上面とする。

接着部１５の高さｈ２をバンプ電極１４の高さｈ１よりも低く設定することにより、容器３に水晶片１１を実装する際に、導電膜２５、２６が接続電極３３、３４及び励振電極１２、１３に密着した状態で基材及び振動片を保持することができ、確実に接着部１５を封止することができる。

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片１１を容器３に実装することができる。樹脂部２４は導電膜２５、２６によって覆われているため、樹脂部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。

また、接着部１５は、図１に示したように基部２１、容器本体３１及びバンプ電極１４に囲まれて設けられているため、接着部１５からアウトガスが発生したとしても、アウトガスを基部２１、容器本体３１及びバンプ電極１４に囲まれた領域に封止することができる。

さらに、接着部１５は図１に示したように樹脂部２４が励振電極１２、１３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は容器本体３１、基部２１及びバンプ電極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、接着部１５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ができ、信頼性の高いものを提供できる。また、樹脂部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、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。

次に、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及び接着部１５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、容器本体３１の上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材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５（ｂ）に示すように、樹脂部２４を構成する樹脂パターンＰに対応する開口部Ｈが形成されたフォトマスクＭを用いる。本実施形態では、ＵＶを透過する支持基板（図示略）にフォトマスクＭを張り合わせることにより、環状の開口部Ｈを構成している。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５（ｃ）に示すように、容器本体３１上には樹脂パターンＰが形成される。

このように本実施形態では、樹脂パターンＰを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５（ｄ）に示すように、樹脂パターンＰを加熱し、融解させることにより半円状の樹脂部２４を形成する。加熱方法としては、本実施形態では、例えば容器本体３１を加熱炉内に入れることで加熱処理を行った。

このようにして樹脂部２４を形成した後、容器本体３１上に接続電極３３、３４を形成する。接続電極３３、３４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、樹脂部２４を覆った状態にするようにＡｕ／Ｃｒ層をパターニングする。これにより接続電極３３、３４、樹脂部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、接続電極３３、３４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、接続電極３３、３４の接続部にバンプ電極１４を備えた容器３が製造できる。

次に、水晶振動子１の実装方法について、図６を参照しながら説明する。ここで、図６は水晶片１１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、水晶片１１に設けられた励振電極１２、１３を容器本体３１に形成されたバンプ電極１４に対して接触、押圧させ、接着部１５と接続電極３３、３４とを接触させる（図６（ａ）、図６（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、樹脂部２４は、弾性変形して励振電極１２、１３それぞれの形状に倣う。そして、導電膜２５が樹脂部２４の弾性変形に伴って励振電極１２の表面形状に倣うと共に、導電膜２６が励振電極１３の表面形状に倣う。これにより、導電膜２５及び励振電極１２と導電膜２６及び励振電極１３とが、それぞれ十分な接触面積で導電接触する。また、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。これにより、接着部１５は、樹脂部２４の弾性変形によりバンプ電極１４と励振電極１２、１３とを接着し、導電膜２５と励振電極１２との接触状態及び導電膜２６と励振電極１３との接触状態を保持することができる。

以上のようにして、水晶片１１を容器本体３１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、樹脂部２４は導電膜２５、２６によって覆われているため、樹脂部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は容器本体３１、基部２１及びバンプ電極１４により周囲が囲まれることで図５（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、接着部１５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、水晶片１１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、音叉型水晶振動子パッケージに本発明を適用した例を示したが、ＡＴ型水晶振動子パッケージや振動型ジャイロセンサー等の電子部品にも適用可能である。

また、上記実施形態では、平面視略円環形状のバンプ電極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、バンプ電極１４を平面視円環形状としたが、平面視において直線又は曲線を含む環形状であってもよく、直線及び曲線を含む環形状であってもよい。また、接着部１５は、バンプ電極１４を水晶片１１に密着させた状態で基材３及び水晶片１１を保持可能であればよく、上記実施形態では、接着部１５を平面視円形形状のものとしたが、平面視矩形形状としてもよい。また、蒲鉾状に形成してもよい。ここで、蒲鉾状とは、容器本体３１に接する部分（底面）が平面であると共に、容器本体３１に非接触である表面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。

また、上記実施形態では、容器３にバンプ電極１４を設ける構成としたが、図７に示すように、水晶片１１にバンプ電極１４を設ける構成としてもよい。この場合には、導電膜２５、２６と励振電極１２、１３とを同じ材料から構成し、導電膜２５、２６を励振電極１２、１３と連続して形成してもよい。導電膜２５、２６と励振電極１２、１３とを同じ材料から構成することで、導電膜２５、２６と励振電極１２、１３とを同じ工程で形成することができ、製造工程を簡略化することができる。

１…水晶振動子、２…水晶振動子パッケージ（電子部品）、３…容器（基材）、１１…水晶片（振動片）、１２，１３…励振電極（第２の導電部）、１４…バンプ電極（第１の部材）、１５…接着部（第２の部材）、２４…樹脂部、２５，２６…導電膜（第３の導電部）、３３，３４…接続電極（第１の導電部）、３５、３６…端子電極、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 (7)

1. 第１の導電部を有する基材と、
   第２の導電部を有する振動片と、
   前記第１及び第２の導電部に導電接触する第３の導電部に覆われてなり、前記基材と前記振動片との間に設けられた第１の部材と、
   前記基材、前記振動片及び前記第１の部材に囲まれて設けられ、前記基材及び前記振動片を保持する第２の部材と、
   を備えることを特徴とする電子部品。
2. 前記第１の部材は、前記基材及び前記振動片のうち一方に設けられ、
   前記第２の部材は、前記基材及び前記振動片のうち他方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
3. 前記第１の部材は、前記基材に設けられ、
   前記第２の部材は、前記振動片に設けられることを特徴とする請求項２に記載の電子部品。
4. 前記第１の部材は、前記振動片に設けられ、
   前記第２の部材は、前記基材に設けられることを特徴とする請求項２に記載の電子部品。
5. 前記第１の部材は、前記第３の導電部に覆われた樹脂部を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子部品。
6. 第１の導電部を有する基材と、第２の導電部を有する振動片とを導電接続してなる電子部品の製造方法であって、
   前記基材上に、環状の第１の部材を形成する工程と、
   前記振動片上に、第２の部材を形成する工程と、
   前記第１の部材を前記第１の導電部に導電接触する第３の導電部で覆う工程と、
   前記第２の部材が前記環内の領域に配置され、且つ、前記第２及び第３の導電部が互いに導電接触された状態で、前記第２の部材により前記基材及び前記振動片を保持する工程と、
   を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
7. 第１の導電部を有する基材と、第２の導電部を有する振動片とを導電接続してなる電子部品の製造方法であって、
   前記振動片上に、環状の第１の部材を形成する工程と、
   前記基材上に、第２の部材を形成する工程と、
   前記第１の部材を前記第２の導電部に導電接触する第３の導電部で覆う工程と、
   前記第２の部材が前記環内の領域に配置され、且つ、前記第１及び第３の導電部が互いに導電接触された状態で、前記第２の部材により前記基材及び前記振動片を保持する工程と、
   を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。

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