JP5167870B2 - 電子部品実装用基板及び電子部品の実装構造並びに水晶振動子パッケージ - Google Patents
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Description
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかる水晶振動子パッケージは、接続電極を有する容器と、弾性を有するコア部、及び前記コア部の表面に設けられた導電膜を含み、前記接続電極に接続された状態で前記容器に設けられたバンプ電極と、前記バンプ電極に接続された励振電極を含む水晶振動子と、前記バンプ電極と前記励振電極との導電接触状態を保持する保持部と、を有することを特徴とするものである。また、本発明の水晶振動子パッケージでは、弾性を有しており、前記水晶振動子から離間した状態で前記容器に設けられた緩衝部を有する構成を好適に採用できる。さらに、本発明の水晶振動子パッケージでは、前記水晶振動子は、片持ちで支持される構成を好適に採用できる。
また、本発明にかかる電子部品実装用基板は、機能片に電極が形成された電子部品が実装される電子部品実装用基板であって、前記電極と導電接触するバンプ電極を有し、前記バンプ電極が、弾性を有するコア部と、該コア部の表面に設けられ該コア部の弾性変形により前記電極と導電接触する導電膜とを有することを特徴とするものである。
すなわち、電子部品の実装時においてバンプ電極を電極に対して押し付けた際、コア部が電極の表面形状に倣って弾性変形する。これに伴い、コア部の表面に形成された導電膜も、電極の表面形状に倣って変形する。このため、導電膜と電極との接触面積が増大する。このため、導電膜と接続電極との接続信頼性が向上する。ここで、バンプ電極と電極との接触位置に衝撃が加わっても、バンプ電極は、弾性変形することでこの衝撃が吸収される。これにより、バンプ電極と電極との接触位置における高い耐衝撃性が得られる。
これにより、本発明では、落下等により機能片が変位範囲外に変位して緩衝部に衝突した場合でも、緩衝部が衝撃を緩和するため、機能片に悪影響が及ぶことを抑制できる。
これにより、本発明では、バンプ電極に機能片を実装する際に、当該機能片が緩衝部と干渉することを防止できる。
これにより、本発明では、個別に材料を用意する必要がなく、また同一工程での製造が可能になり、生産性を向上させることが可能になる。
これにより、本発明では、コア部が弾性変形することで、導電膜と電極とが十分な接触面積で良好に導電接触することにより、導電膜と電極との間における高い接続信頼性が得られる。また、保持部により導電膜と電極との導電接触が保持される。また、保持部とバンプ電極とを別部材で形成することにより、それぞれに対して最適材料を選択することができる。これにより、バンプ電極と電極との高い接続信頼性が得られる。
また、本発明の電子部品は、前記機能片が、水晶片であることとしてもよい。
この発明では、機能片として水晶片を用いることで、水晶振動子を構成する。
これにより、本発明では、拘束される箇所が片側のみなので、機能片の機械的な自由度が大きくなり、エネルギーロス(振動の逃げ、漏れ等)を最小限に抑えることが可能になる。
これにより、本発明では、片側のみの接続なので、面接続や両端接続構造と比較して、導電膜を有する基板等と機能片との間に熱膨張係数に差がある場合でも、熱応力が接続部や機能片に伝わらないので、接続寿命が長くなり電子部品としての安定性を向上させることができるとともに、基板等に対しても余計な熱応力を生じさせない。さらに、接続部を介して機能片に伝わる機械変形や熱変形による応力の影響も抑制することができる。
これにより、本発明では、支持部において機能片の振動を減衰させず、電気・機械振動のQ値(変換効率)も向上させることが可能になる。
この発明では、接着層により導電膜と接続電極とを接着させることにより、導電膜と接続電極との間の導電接触を保持する。
この発明では、電子部品の実装時においてバンプ電極を電極に対して押し付けた際、接着層が押し出されることによって導電膜と電極とが導電接触する。
この発明では、電子部品の実装時においてバンプ電極を電極に対して押し付けた際、導電膜が接着層から露出しているため、接着層を押し出すことなく導電膜と電極とを容易に導電接触させることができる。したがって、導電膜と電極との接続信頼性がさらに向上する。
この発明では、電子部品の実装時においてバンプ電極を電極に対して押し付けた際、接着層が導電膜から離間して設けられているため、上述と同様に、導電膜と電極とを容易に導電接触させることができる。したがって、導電膜と電極との接続信頼性がさらに向上する。
これにより、本発明では、機能片の裏表を判別する工程を設けることなく、機能片を基板に実装することが可能になる。
以下、本発明における電子部品の第1の実施形態を、図面に基づいて説明する。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に縮尺を適宜変更している。ここで、図1は水晶振動子を備える水晶振動子パッケージを示す断面図、図2は図1の平面図、図3は水晶振動子を示す斜視図である。
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(電極)12、13とを備えている。
一対の励振電極12、13それぞれは、例えばAl(アルミニウム)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(図1中、下面)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、バンプ電極14と、接着層(保持部)15と、緩衝部16と、接続配線33、34とが設けられている。
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。
また、樹脂コア24は、図4に示すように、水晶振動子1を容器本体31に実装する前において、ほぼ蒲鉾状に形成されており、水晶片11の基部21と対向する位置で、励振電極12、13の延在方向とほぼ直交する方向に沿って、且つ励振電極12、13に跨る長さで延在している。
ここで、ほぼ蒲鉾状とは、容器本体31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。
なお、樹脂コア24は、フォトリソグラフィ技術やエッチング技術によって形成されている。なお、樹脂コア24の材質(硬度)や形状については、励振電極12、13のそれぞれの形状などによって適宜選択、設計される。
そして、導電膜26は、接続配線34と連続して形成されており、接続配線34と導通している。また、導電膜26は、水晶振動子1を容器本体31に実装した後において、樹脂コア24が弾性変形することで励振電極13の表面形状に倣って変形しており、励振電極13と導電接触している。
ここで、導電膜25、26が積層構造を有する場合には、その最外層がAuで形成されていることが望ましい。
なお、バンプ電極14が容器本体31としては、複数の容器本体31を一枚のウエハで形成することが生産性を向上させる観点から好ましい。
より詳細には、水晶振動子1は、水晶片11の振動特性に基づき、当該水晶片11が振動した際の振幅が最小となる振動の節となる位置に、上記導電接触部が片持ち支持部として設けられた構成となっている。
まず、容器本体31に設けられたバンプ電極14に対して、水晶振動子1に形成された励振電極12、13を接触、押圧させる(図5(a)、図5(b))。
そして、導電膜25が樹脂コア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。また、導電膜25、26を被覆する接着層15が樹脂コア24の外周面に沿って押し出されていく。このため、接着層15により被覆されている導電膜25、26のそれぞれの少なくとも一部は、接着層15から露出して励振電極12、13のそれぞれと接触する。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。
そして、接着層15は、バンプ電極14と励振電極12、13とを接着し、導電膜25及び励振電極12と、導電膜26及び励振電極13とのそれぞれの接触状態を保持する。
ここで、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24が弾性変形してこの衝撃を吸収する。
次に、本発明における水晶振動子の第2の実施形態を、図面に基づいて説明する。ここで、図6は水晶片11を実装する前のバンプ電極14を示す斜視図、図7は水晶振動子を容器本体へ実装する前の状態を示す断面図である。なお、本実施形態では、上述した第1の実施形態と接着層の形状が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
このような構成の水晶振動子110においても、図7に示すように、容器本体31に設けられたバンプ電極14に、水晶片11に設けられた励振電極12、13を接触、押圧する。
そして、導電膜25が樹脂コア24の弾性変形に伴って接続電極33の形状に倣うと共に、導電膜26が接続電極34の形状に倣う。ここで、導電膜25、26それぞれの一部が接着層111から露出しているため、バンプ電極14を励振電極12、13に接触させたときに導電膜25、26のそれぞれと励振電極12、13のそれぞれとが接触する。
そして、接着層111は、バンプ電極14と励振電極12、13とを接着し、導電膜25及び励振電極12と導電膜26及び励振電極13とのそれぞれの接触状態を保持する。
以上のようにして、水晶振動子110を容器本体31内に実装する。
次に、本発明における水晶振動子の第3の実施形態を、図面に基づいて説明する。ここで、図8は水晶片11を実装する前のバンプ電極14を示す斜視図、図9は水晶振動子を容器本体へ実装する前の状態を示す断面図である。なお、本実施形態では、上述した第1の実施形態と接着層の形状が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
接着層121は、樹脂コア24の延在方向に対して直交する方向において樹脂コア24を挟んだ両側に、当該樹脂コア24と離間して一対形成されている。そして、接着層121は、四角柱状に形成されており、導電膜25、26それぞれの外周から離間した位置において樹脂コア24に沿って延在している。
このとき、樹脂コア24は、弾性変形して励振電極12、13のそれぞれの形状に倣う。
そして、導電膜25が樹脂コア24の弾性変形に伴って励振電極12の形状に倣うと共に、導電膜26が励振電極13の形状に倣う。ここで、接着層121が導電膜25、26それぞれから離間して形成されているため、バンプ電極14を励振電極12、13に接触させたときに導電膜25、26のそれぞれと励振電極12、13のそれぞれとが接触する。
そして、接着層121は、バンプ電極14と励振電極12、13とを接着し、導電膜25及び励振電極12と導電膜26及び励振電極13とのそれぞれの接触状態を保持する。
以上のようにして、水晶振動子120を容器本体31内に実装する。
なお、本実施形態において、接着層121それぞれは、導電膜25、26から離間した位置に設けられていればよく、例えば環状など他の形状であってもよい。
そして、上述した水晶振動子1は、例えば図10に示すような携帯電話機100に用いられる。ここで、図10は、携帯電話機を示す斜視図である。
この携帯電話機100は、表示部101、複数の操作ボタン102、受話口103、送話口104及び上記表示部101を有する本体部を備えている。
このような電子機器にあっては、上述した水晶振動子1を備えているため、高い接続信頼性が得られるとともに、製造コストを低減できるという効果が得られる。
例えば、樹脂コアの形状は、蒲鉾状に限らず、台形状であってもよい。また、1つの樹脂コアに2つの導電膜が形成されているが、2つの導電膜それぞれに対応して2つの樹脂コアを形成してもよい。このとき、樹脂コアは、半球状など、他の形状であってもよい。
また、コア部は、弾性を有していれば、樹脂材料以外の他の材料で形成されてもよい。
そして、本実施例では、水晶振動子としては音さ型のものを使用して説明してきたがこれに限ることはなく、ATカット振動子やSAW振動子等どの水晶振動子を使用しても構わない。また、水晶片を機能片として用いることで水晶振動子を構成しているが、他の圧電材料を用いて水晶振動子以外の他の電歪素子を構成してもよい。
また、上記実施形態では、電子部品として電力が供給されたときに機能片に変位が生じる電歪素子を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば磁力により機能片に変位が生じる磁歪素子も適用可能である。
さらに、水晶振動子や電歪素子は、本実施例で説明してきたような、片持ち型の構造に限らず、面接続型、両持ち構造など他の構造であってもよい。
この場合、水晶振動子1を容器本体31に実装する際には、水晶片11の裏表判定工程を別途設けることなく、いずれの側であっても容器本体31に実装することが可能となり、実装時の作業効率を大幅に向上させることが可能になる。さらに、水晶片11の上面側に露出する励振電極を用いて電気的な検査工程を行うことにより、検査結果が不良であれば、その時点での水晶振動子1のリワークも可能になり、組み立て後の不良発生を著しく低下させることができる。
Claims (9)
- 容器と、
前記容器に形成されたバンプ電極と、
前記バンプ電極に導電接触された励振電極を有する水晶振動子と、
前記バンプ電極と前記励振電極との導電接触状態を保持する接着層と、を備え、
前記バンプ電極は、
前記励振電極の延在方向と直交する方向に延在する樹脂と、
前記樹脂の表面に形成され、前記励振電極と導電接触された導電膜と、を有し、
前記接着層は、
前記バンプ電極に接し、前記樹脂を挟んで対称に前記樹脂の延在方向に延在し、
前記樹脂の延在方向に垂直な断面において、前記励振電極と前記導電膜とが接する辺の長さより前記接着層と前記水晶振動子とが接する辺の長さの方が短いことを特徴とする水晶振動子パッケージ。 - 弾性を有しており、前記水晶振動子から離間した状態で前記容器に設けられた緩衝部を有することを特徴とする請求項1に記載の水晶振動子パッケージ。
- 前記水晶振動子は、片持ちで支持されることを特徴とする請求項1又は2に記載の水晶振動子パッケージ。
- 基板に形成されたバンプ電極と、
前記バンプ電極と導電接触された電極を有する電歪素子と、
前記バンプ電極と前記電極との導電接触状態を保持する接着層と、を備え、
前記バンプ電極は、
前記電極の延在方向と直交する方向に延在する樹脂と、
前記樹脂の表面に形成され、前記電極と導電接触された導電膜と、を有し、
前記接着層は、
前記バンプ電極に接し、前記樹脂を挟んで対称に前記樹脂の延在方向に延在し、
前記樹脂の延在方向に垂直な断面において、前記電極と前記導電膜とが接する長さより前記接着層と前記電歪素子とが接する辺の長さの方が短いことを特徴とする電子部品。 - 前記電歪素子は、片持ちで支持されることを特徴とする請求項4に記載の電子部品。
- 前記電歪素子は、前記導電膜と前記電極との導電接触部近傍で片持ち支持されることを特徴とする請求項5に記載の電子部品。
- 前記機能片は、当該機能片の振動の節となる位置で片持ち支持されることを特徴とする請求項5又は6に記載の電子部品。
- 前記接着層が、前記電極と前記導電膜との接触面を除いた前記導電膜の表面を被覆していることを特徴とする請求項4から7のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記電極は、前記電歪素子の両面に同一諸元でそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項4から8のいずれか一項に記載の電子部品。
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