JP2011205429A - 電子部品 - 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に導通接続する第３の導電部２５、２６により覆われてなり、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により囲まれた領域に充填され、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）。電子部品を小型化した際に水晶振動子と同じ縮小率で接続電極面積を小型化した場合には、このような導電ペーストを用いる場合、塗布量が微量となるため毎回安定した塗布量で導電ペーストを供給できず、導電ペーストが硬化した際に水晶振動子に与える応力が毎回変化し電子部品と特性が毎回変化してしまい、電子部品の品質を均一にすることが困難であった。

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であり、接着剤の接着面積を安定化することによることによって、小型で均一な特性を有する電子部品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の導電部及び前記第２の導電部に導通接続する第３の導電部により覆われてなり、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の部材により囲まれた領域に充填され、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。

本発明の電子部品よれば、第２の部材は、基材、振動片及び第１の部材に囲まれて設けられるため、第２の部材から発生するアウトガスの影響防止できる。また第２の部材は基材、振動片及び第１の部材で規定された空間に充填されているため、第２の部材の量が規定でき、硬化した際に発生する応力を均一化することができる。

また、上記電子部品においては、前記基材及び前記振動片のうち一方は、前記領域に第１の凹部を有し、前記第２の部材は、前記基材、前記振動片、前記第１の凹部及び前記第１の部材により囲まれた領域に充填されていることを特徴とする。この構成によれば、基材及び振動片のうち第１の部材が形成された他方の接着面積を大きくとることができ、小型化した場合でも接着強度を十分確保することができる。

また、上記電子部品においては、前記第１の凹部を有する前記基材又は前記振動片のうち他方は、前記領域に第２の凹部を有し、前記第２の部材は、前記基材、前記振動片、前記第１の凹部、前記第２の凹部及び前記第１の部材により囲まれた領域に充填されていることを特徴とする。この構成によれば、さらに接着面積を確保でき、より小型化した場合でも接着強度を十分に確保することができる。

また、上記電子部品においては、前記第２の部材は導電性接着剤から構成されていることが好ましい。この構成によれば、第１の部材で振動片と基材との導通を完全に確保する必要がなくなり、第１の部材の幅を小さくできより接続面積を小型化することができる。

また、上記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突起から構成されているのが好ましい。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。

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。 バンプ電極及び接着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ための図である。 バンプ電極及び接着部の実施例の断面図である。

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）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から図３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、詳細については後述するように水晶片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、第１の凹部１７１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。

水晶片の一面には第２の凹部１７１が形成されている。第２の凹部１７２は、例えば、ウエットエッチングやドライエッチングにより形成することができる。本実施形態では、Ｃｒ（クロム）により構成される下地にＡｕ（金）を蒸着した金属膜をマスクとしてフッ酸溶液でウエットエッチングすることにより凹部１７１を形成する。

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、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。

図２に示すように、樹脂部２４は、平面視、円環形状から構成されており、バンプ電極１４も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、基部２１の一面における上記樹脂部２４（バンプ電極１４）により囲まれる領域の内側には、接着部１５が充填されて設けられている。接着部１５は、図１に示されるように、導電膜２５、２６およびバンプ電極１４及び接続電極３３、３４それぞれの表面接着された状態で水晶片１１を容器本体３１に実装（保持）している。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、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に熱硬化性シリコーン接着材を用いた。接着部１５をバンプ電極１４により囲まれる領域の内側に充填させる方法としては、ディスペンス法、インクジェット塗布法やスピンコート法などを用いることができる。具体的には本実施例においては、ディスペンス法により充填した。

また、接着部１５は、樹脂と導電性フィラーと混合した導電性接着材で構成してもよい。なお、導電性フィラーとして、例えば、Ａｕ、Ａｇ（銀）、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ等の金属を用いることができる。樹脂として、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性絶縁樹脂を用いることができる。

接着部１５を導電性接着材で構成することにより、バンプ電極１４及び接着部１５を水晶片１１と容器３との電気的接点とすることができる。よって、バンプ電極１４を小型化しより接続部面積を小型化した場合であっても接続の信頼性を高めることができる。なお、接続の信頼性を高める点では、接着部１５はエポキシ樹脂とＡｇとを混合したＡｇペーストであることが好ましい。

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。第１の凹部１７１は、例えばセラミック基板であれば焼成しセラミックとなる前の材料をパンチング法などにより機械的に加工したのち焼成することで形成することができる。本発明では、レーザー加工により基材３の材料を蒸発させ形成した。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、規定された空間に充填された接着部１５で水晶振動子１を容器３上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。さらに、接着部１５は図１に示したように、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。

また接着部１５は接続電極３３，３４およびバンプ電極１４で規定された空間で水晶振動子１を保持しているため、接着部１５が水晶振動子１へ与える影響を規定することができ、接着部１５の塗布量ばらつきにより水晶振動子１の振動特性を変動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、接着部１５は水晶振動子への接着面が規定されるため、従来の導電ペーストのみの構造より振動特性を安定することができる。

本発明の電子部品の製造方法の一実施形態として、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、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、上記樹脂部２４を構成する第１の樹脂パターン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の樹脂パターンが形成される。

このように本実施形態では、第１樹脂パターンを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、安定して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、第１の樹脂パターンを加熱させ収縮させることでテーパ断面をもつ第１の樹脂パターンを形成する。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。

このようにして樹脂部２４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。これにより励振電極１２、１３及び樹脂部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、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の接続部に樹脂部２４を備えた水晶振動子１が製造できる。

続いて、水晶振動子１のバンプ電極１４に囲まれた領域接着剤を充填する。接着剤を充填する方法としては、インクジェット法やディスペンス法など既存の技術を用いてバンプ電極１４に囲まれた領域に接着剤を塗布する。インクジェット法を用いれば精度よく充填できるが、ディスペンス法など十分な精度で塗布できない場合は、一度バンプ電極１４の高さよりも高く接着剤１５を一度塗布しスキージなどを用いてバンプ電極１４の高さまで接着剤１５をかき取ることによって充填することができる。本実施例では、ディスペンス法で一度塗布しスキージを用いて充填させた。

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。また接続電極３３、３４のバンプ電極１４が搭載される位置に凹部が形成されている場合は、あらかじめ水晶振動子１に接着部１５を充填した方法と同様な方法で凹部に接着部１５を充填し実装する。

このとき、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。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。

以上のようにして、水晶片１１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、図７に示すように、容器本体３１に凹部を形成し、水晶片１１には凹部を形成しない構成としてもよい。また、水晶片１１に凹部を形成し、容器本体３１には凹部を形成しない構成としてもよい。

また、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、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を保持することができればよく、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。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。

また、上記実施形態では、水晶片１１にバンプ電極１４及び接着部１５を設ける構成としたが、容器本体３１にバンプ電極１４及び接着部１５を設ける構成としてもよい。また、バンプ電極１４及び接着部１５のうち一方を容器３に設け、他方を水晶片１１に設ける構成としてもよい。

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）、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 (5)

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の導電部及び前記第２の導電部に導通接続する第３の導電部により覆われてなり、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の部材により囲まれた領域に充填され、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. 前記基材及び前記振動片のうち一方は、前記領域に第１の凹部を有し、
   前記第２の部材は、前記基材、前記振動片、前記第１の凹部及び前記第１の部材により囲まれた領域に充填さ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の凹部を有する前記基材又は前記振動片のうち他方は、前記領域に第２の凹部を有し、
   前記第２の部材は、前記基材、前記振動片、前記第１の凹部、前記第２の凹部及び前記第１の部材により囲まれた領域に充填されてい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２の部材は導電性接着剤からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子部品。
5. 前記第１の部材は前記第３の導電部に覆われた樹脂突起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。

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