JP3428488B2 - 電子部品の製造方法 - Google Patents

電子部品の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面波素子や半導
体素子等の電子部品素子をバンプで接合してベース部材
に電気的・機械的に接続してなる電子部品素子の製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電子部品素子をバンプ接合し
てベース部材上に載置し、電子部品素子をベース部材と
キャップ部材とを接合してパッケージ内に気密封止した
構造の電子部品が知られている。この種の電子部品は、
電子部品素子をベース部材に対向させて、電子部品素子
の各電極パッドとこれに対応するベース部材の各電極ラ
ンドとをＡｕ等のバンプで接合して電子部品素子をベー
ス部材に支持固定するとともに電気的に接続し、その
後、ベース部材にキャップ部材をシーム溶接やはんだ等
のロウ材により接合して製造される。
【０００３】上記バンプ接合は、電子部品素子をベース
部材に対向させて、例えば超音波を加えながら加熱・押
圧することにより行われる。通常、このバンプ接合（超
音波印加、加熱押圧）の時間は約１秒以下で行われ、印
加する超音波出力、加圧（荷重）、温度等の接合条件は
より強い接合強度（シェア強度）を得るように設定され
る。例えば、特開平１０−１０７０７８では、超音波出
力が０．０４〜０．４２Ｗ／バンプ、加圧が１５０〜３
５０ｇｆ／バンプの範囲に設定してバンプ接合を行うこ
とにより、電極とバンプとの固相拡散領域が拡大して、
バンプ接合の接合強度の向上を図ることができるとされ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電子部品の製造方法では、バンプ接合時の接合条件
を変えることにより接合強度の向上を図ることができる
が、バンプ接合時の接合時間は非常に短く、固相拡散領
域の拡大には限界があり十分な接合強度が得られない場
合があった。すなわち、バンプ接合時にバンプ材料と電
極材料が相互拡散して固相拡散領域が形成され、これに
よりバンプと電極との接合を得ているが、バンプ接合時
の接合時間は短くバンプ接合のみでは十分な固相拡散領
域を得ることができない場合があった。また、構成部材
の材料、寸法のバラツキや接合条件の接合時のバラツキ
等により目的とする接合強度が得られないという問題が
あった。
【０００５】そこで、本発明の目的は、バンプとこれに
接合された電極との固相拡散領域を拡大してバンプ接合
の接合強度を向上することができ、よって、バンプ接合
部での接続不具合が生じがたい、信頼性に優れた表面波
装置の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電子部品素子をバンプで接合してベース
部材に電気的・機械的に接続し、電子部品素子を覆うよ
うにキャップ部材をベース部材に接合してなる電子部品
の製造方法において、前記電子部品素子を前記ベース部
材にバンプを固相拡散させて接合した後に高温エージン
グして該固相拡散領域を拡大させることを特徴とする。
【０００７】上記の製造方法によれば、高温エージング
により、バンプとこれに接合された電子部品素子の電極
及びベース部材の電極との固相拡散領域を拡大すること
ができ、かつバラツキの小さな安定した固相拡散領域を
得ることができ、バンプ接合の接合強度を向上すること
ができる。
【０００８】上記高温エージングはベース部材とキャッ
プ部材の接合の前または後のいずれに行ってもよく、バ
ンプ接合時に連続して行うようにしてもよい。
【０００９】また、ベース部材とキャップ部材の接合時
に同時に行なうようにしてもよい。この場合、高温エー
ジングに相当する時間を付加するだけでよいので、工数
を低減することができる。また、上記目的を達成するた
めに、本発明は、電子部品素子をバンプで接合してベー
ス部材に電気的・機械的に接続し、電子部品素子を覆う
ようにキャップ部材をベース部材に接合してなる電子部
品の製造方法において、前記電子部品素子を前記ベース
部材にバンプ接合した後に高温エージングし、前記高温
エージングを前記ベース部材と前記キャップ部材との接
合時に同時に行なうことを特徴とする。この製造方法に
よれば、別途高温エージングの工程を設ける必要がな
く、工数を低減することができ、上記実施形態に比べ製
造コストを低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電子部品の製
造方法を表面波装置を例にとって説明する。本実施形態
の表面波装置は、図１に示すように、表面波素子２０の
複数の電極パッド２５とベース部材１０の凹部内上面の
複数の電極ランド１２とがＡｕ等のバンプ５１でバンプ
接合され、表面波素子２０を覆うようにキャップ部材３
０がベース部材１０に高融点はんだ等のロウ材５２によ
り接合されて、表面波素子２０がベース部材１０とキャ
ップ部材３０とで形成されたパッケージ内（空間内）に
気密封止されている。
【００１１】ベース部材１０はアルミナ等のセラミック
スを積層することにより凹部形状に形成され、凹部内の
上面にはＡｕからなる電極ランド１２が複数形成されて
いる。なお、図示省略しているが、ベース部材１０の下
面には電極ランド１２にスルーホール等により接続され
た端子電極が複数形成され、ベース部材１０の下面を実
装面として実装できるように構成されている。表面波素
子２０はＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3、水晶等の圧電基板
を備え、圧電基板上にはＡｌからなるＩＤＴ電極、ＩＤ
Ｔ電極に接続された電極パッド２５を含む電極パターン
が周知の薄膜形成法により形成されている。
【００１２】以下、本発明の一実施形態に係る表面波装
置の製造方法を説明する。まず、上記表面波素子２０の
各電極パッド２５上にＡｕまたはＡｕを主成分とするバ
ンプ５１をボールボンディング法により形成する。な
お、バンプ形成の方法はボールボンディング法に限るも
のではなく、例えば、メッキによるバンプ形成法等の他
のバンプ形成法を採用してもよい。また、ベース部材１
０の電極ランド１２上にバンプ５１を予め形成するよう
にしてもよい。
【００１３】次に、図２に示すように、ヒートステージ
６１上にベース部材１０を載せ、ベース部材１０上の各
電極ランド１２とこれに対応する表面波素子２０の各電
極パッド２５とをバンプ５１を介して対向させて表面波
素子を配置し、ヒートステージ６１によりベース部材１
０を加熱するとともに超音波ツール７０により超音波
（振動）を印加しながら押圧して、各電極パッド２５と
各電極ランド１２とをバンプ５１で接合する。このバン
プ接合時の加熱・押圧及び超音波印加の時間は約０．５
秒間、加熱温度は約２００℃で行なった。通常、超音波
と熱を同時に印加して上記バンプ接合（ＡｕとＡｕの接
合）を行う場合、加熱温度１００℃〜２００℃、超音波
印加時間約１秒以内で行われる。また、超音波を印加せ
ずに熱のみを印加する場合は、加熱温度３００℃〜４０
０℃で行われる。
【００１４】次に、図３に示すように、恒温槽等の加熱
装置６２内または加熱装置６２上に、表面波装置を置い
て、例えば３００℃の温度で約５分〜２０分間高温エー
ジングを行う。
【００１５】次に、図４に示すように、ベース部材１０
に予めロウ材５２となる高融点はんだを圧着したキャッ
プ部材３０を重ね合わせて載置し、リフロー炉等の加熱
装置６３により、ロウ材５２を加熱・溶融して、ベース
部材１０とキャップ部材３０とを接合する。この接合
は、リフロー温度２００℃〜３６０℃、リフロー時間約
２０秒間で行った。なお、ベース部材とキャップ部材の
接合は、シーム溶接や樹脂接着等他の接合方法で行うよ
うにしてもよい。ロウ材としては、はんだ以外にＡｕ−
Ｓｎ合金、低融点ガラスを用いることができる。また、
ベース部材にロウ材を予備形成するようにしてもよく、
また印刷により形成するようにしてもよい。
【００１６】本実施形態の表面波装置の製造方法では、
表面波素子２０をベース部材１０にバンプ接合した後に
高温エージングを行っているので、バンプ５１と電極パ
ッド２５及び電極ランド１２との固相拡散領域が拡大す
るとともに、バンプ接合時の接合条件のバラツキ等によ
る固相拡散領域のバラツキは大幅に低減されたものとな
る。すなわち、高温エージングを行うことにより、バン
プとこれに接合された電極間の固相拡散領域を拡大する
ことができ、かつバラツキの小さな安定した固相拡散領
域を得ることができ、バンプ接合の接合強度を向上する
ことができる。
【００１７】上記実施形態では、高温エージングをベー
ス部材とキャップ部材の接合の前に行ったもので説明し
たが、高温エージングをベース部材とキャップ部材の接
合工程と同時に行うようにしてもよい。すなわち、上記
図４に説明したリフロー炉によるベース部材１０とキャ
ップ部材３０との接合工程を、接合のための時間約２０
秒に、高温エージングの時間約５分〜２０分を付加した
条件で行うことににより、ベース部材１０とキャップ部
材３０の接合と高温エージングを同時に行うことができ
る。これにより、別途高温エージングの工程を設ける必
要がなく、工数を低減することができ、上記実施形態に
比べ製造コストを低減することができる。この場合、リ
フロー温度の最高値はロウ材の融点よりも１０℃〜１０
０℃高い温度に設定される。
【００１８】また、高温エージングをベース部材とキャ
ップ部材の接合の後に行うようにしてもよい。この場
合、高温エージングの温度はロウ材の融点よりも低い温
度で行うのが望ましい。
【００１９】また、高温エージングのための加熱装置は
恒温槽やリフロー炉に限るものではなく、ホットプレー
ト等の他の加熱装置を用いてもよい。加熱装置としてバ
ンプ接合時のヒートステージを用いれば、バンプ接合後
に連続して高温エージングを行うことができ、工数を低
減することができる。
【００２０】また、表面波素子の電極パッド、ベース部
材の電極ランド、バンプ材料は上記実施形態で示したも
のに限定されるものではない。例えばバンプ材料とし
て、はんだ等の金属材料、電極パッドとしてＡｌ電極上
にＡｕ等の電極を形成したもの、電極ランドとしてＷま
たはＭｏ等の電極上にＮｉメッキまたはＡｕメッキを施
したものを用いるようにしてもよい。
【００２１】高温エージングの条件（温度、時間）はこ
れら構成部材の材料、バンプ接合条件、ベース部材とキ
ャップ部材との接合条件を考慮して設定される。特に、
高温エージングの温度はバンプとこれに接合された電極
との固相拡散領域がより効率よく拡大する温度に設定さ
れる。
【００２２】次に、本発明の作用・効果を図５及び図６
を参照して説明する。図５は、高温エージングの時間と
固相拡散領域の関係を示す図であり、図６は高温エージ
ングの時間と接合強度の関係を示す図である。ベース部
材をアルミナ、電極ランドの材料をＡｕ、表面波素子の
圧電基板をＬｉＴａＯ3、電極パッドをＡｌ、バンプ材
料をＡｕとし、温度３００℃で高温エージングしたとき
の表面波素子の電極パッドとバンプとの接合部でのデー
タである。図５及び図６から、高温エージングを行うこ
とにより、固相拡散領域は増加し、接合強度が向上する
ことがわかる。また、エージング時間５分までは固相拡
散領域及び接合強度はほぼ時間に比例して増加すること
がわかる。これにより、高温エージングの時間は５分以
上が望ましい。
【００２３】なお、上記実施形態ではキャップ部材に金
属を用いたが、キャップ部材は金属に限るものではな
く、キャップ部材にセラミックを用いてもよい。また、
ベース部材及びキャップ部材の形状は上記実施形態に限
るものではなく、例えば平板状のベース部材と凹部状の
キャップ部材とでパッケージを構成してもよい。
【００２４】また、上記実施形態では表面波装置を例に
とって説明したが、例えば半導体素子をベース部材にバ
ンプ接合した半導体装置にも本発明を適用することがで
きる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
によれば、電子部品素子をベース部材にバンプ接合した
後に高温エージングを行うので、バンプとこれに接合さ
れた電子部品素子の電極及びベース部材の電極との固相
拡散領域を拡大することができ、かつ安定した固相拡散
領域を得ることができ、バンプ接合の接合強度を向上す
ることができる。
【００２６】ベース部材とキャップ部材の接合工程と高
温エージングを同時に行うことにより、別途高温エージ
ングの工程を設ける必要がなく、工数を低減することが
でき、製造コストの増加を招くこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態に係る表面波装置の断面図である。
【図２】一実施形態に係る表面波装置のバンプ接合時の
断面図である。
【図３】一実施形態に係る表面波装置の高温エージング
時の断面図である。
【図４】一実施形態に係る表面波装置のベース部材とキ
ャップ部材の接合時の断面図である。
【図５】本発明に係る表面波装置の高温エージングの時
間と固相拡散領域の関係を示す図である。
【図６】本発明に係る表面波装置の高温エージングの時
間と接合強度の関係を示す図である。
【符号の説明】
１０ ベース部材 １２ 電極ランド ２０ 表面波素子 ２５ 電極パッド ３０ キャップ部材 ５１ 金属バンプ ５２ ロウ材 ６１ ヒートステージ ６２，６３ 加熱装置 ７０ 超音波ツール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60 H03H 9/02 H03H 9/25

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子部品素子をバンプで接合してベー
    ス部材に電気的・機械的に接続し、電子部品素子を覆う
    ようにキャップ部材をベース部材に接合してなる電子部
    品の製造方法において、 前記電子部品素子を前記ベース部材にバンプを固相拡散
    させて接合した後に高温エージングして該固相拡散領域
    を拡大させることを特徴とする電子部品の製造方法。
  2. 【請求項２】 電子部品素子をバンプで接合してベー
    ス部材に電気的・機械的に接続し、電子部品素子を覆う
    ようにキャップ部材をベース部材に接合してなる電子部
    品の製造方法において、 前記電子部品素子を前記ベース部材にバンプ接合した後
    に高温エージングし、 前記高温エージングを前記ベース部材と前記キャップ部
    材との接合時に同時に行なうことを特徴とする電子部品
    の製造方法。
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