JP5704231B2 - 電子部品及び電子部品の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、封止構造を有する電子部品及び電子部品の製造方法に関する。より詳細には、本発明は、封止空間内に電子部品本体が配置された電子部品及び電子部品の製造方法に関する。
従来、例えば、圧電振動素子を備える圧電振動部品など、封止構造が必要な電子部品が種々用いられている。このような封止構造を有する電子部品では、一般的に、キャップや蓋材のような封止部材を接着剤により基板上のケース材に接着することによって、封止構造が形成されている。例えば、下記の特許文献１には、積層セラミックパッケージと封止用キャップとが、エポキシ樹脂接着剤により樹脂封止された電子部品が開示されている。
特開平９−２４６８６７号公報
しかしながら、封止部材が樹脂接着剤により接着される電子部品では、樹脂接着剤が硬化する前に樹脂接着剤が側方へと広がる。このとき、樹脂接着剤の広がりが電子部品の周縁部にまで広がると、広がった樹脂接着剤が基板の実装用電極に付着して、実装時に半田のフィレットが形成できなくなることがある。その結果、電子部品の実装不良が起きやすいという問題がある。
本発明の目的は、封止部材が樹脂接着剤により接着される電子部品であって、硬化する前の樹脂接着剤の広がりが生じにくい電子部品、及び硬化する前の樹脂接着剤が広がりにくい電子部品の製造方法を提供することにある。
本発明に係る電子部品の製造方法は、主面を有する第１の封止部材と、第１の封止部材の主面と共に封止空間を形成するように、第１の封止部材の主面に接着された第２の封止部材と、第１の封止部材と第２の封止部材とを、第１の封止部材の主面上の枠状の接着領域において接着している樹脂接着剤層と、第１の封止部材の主面上において、前記枠状の接着領域の外周線と前記第１の封止部材の主面の周縁部との間に設けられた枠状のガラス層と、封止空間内に配置された電子部品本体とを備える電子部品の製造方法である。後工程により複数の前記第１の封止部材となるように切断される原封止部材を用意する工程と、原封止部材の主面の一部にガラス層を枠状に形成する工程と、切断部分が枠状のガラス層を形成した部分を含むように原封止部材を切断し、複数の第１の封止部材を得る工程と、切断の前または後に、第１の封止部材の主面上において枠状のガラス層により形成される枠内に、第２の封止部材を、樹脂接着剤により接着する工程とを備えている。
本発明に係る電子部品の製造方法のある特定の局面では、枠状のガラス層が、枠状の接着領域の外周線に接するように設けられている。その場合には、硬化する前の樹脂接着剤をより広がりにくくすることができる。
本発明に係る電子部品の製造方法の他の特定の局面では、枠状のガラス層の厚みが、樹脂接着剤層の厚みより大きくされている。その場合には、枠状のガラス層の厚みと樹脂接着剤層の厚みとの段差により、硬化する前の樹脂接着剤をより広がりにくくすることができる。
本発明に係る電子部品の製造方法の別の特定の局面では、第１の封止部材には、アルミナ基板を用いる。その場合には、アルミナ基板の表面は粗いため、アルミナ基板の表面粗さと、枠状のガラス層の表面粗さとの差が大きい。そのため、アルミナ基板を用いる際には、枠状のガラス層を設けることによって硬化する前の樹脂接着剤の広がりをより効果的に抑制することができる。
本発明に係る電子部品によれば、第１の封止部材の主面上において、前記枠状の接着領域の外周線と前記第１の封止部材の主面の周縁部との間に枠状のガラス層が設けられているため、枠状のガラス層が設けられている部分の表面粗さが小さくなる。そのため、樹脂接着剤の表面張力により樹脂接着剤が第１の封止部材の周縁部まで広がりにくい。従って、硬化する前の樹脂接着剤が広がりにくい電子部品を提供することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る電子部品の略図的分解斜視図である。 図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る電子部品の製造方法に用いる原封止部材の略図的平面図である。 図４は、樹脂接着剤を塗布したガラス表面の紫外線写真である。 図５は、樹脂接着剤を塗布したアルミナ基板表面の紫外線写真である。 図６は、ガラスを塗布したアルミナ基板表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した２０００倍拡大写真である。 図７は、実施例において作製した圧電振動装置の一部分を示す写真である。 図８は、比較例１において作製した圧電振動装置の一部分を示す写真である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
図１は、本実施形態に係る電子部品１の略図的分解斜視図である。図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。
図１に示すように、電子部品１は、第１及び第２の封止部材１０，１５を備えている。具体的には、第１の封止部材１０の主面上に、第１の封止部材１０の周縁部より内側の枠状の接着領域において、第２の封止部材１５が接着されている。それによって、第１及び第２の封止部材１０，１５は、封止空間１５ａを形成している。
本実施形態では、第１の封止部材１０は板状のアルミナ基板からなり、第２の封止部材１５は下方に開いた開口を有する金属キャップからなる。もっとも、第１及び第２の封止部材１０，１５の形状は、封止空間１５ａを形成し得る限り、特に限定されない。第１及び第２の封止部材１０，１５は、例えば、金属、セラミックス、樹脂などにより形成することができる。また、第１の封止部材１０を上方に開いた開口を有する形状とし、第２の
封止部材１５を板状としてもよい。また、第１及び第２の封止部材１０，１５の両方を開口縁同士で接合される形状としてもよい。
また、第１及び第２の封止部材１０，１５は、封止空間１５ａを形成する機能以外の機能を兼ね備えていてもよい。本実施形態では、第１の封止部材１０は、後述する電子部品本体２０を搭載し、電子部品本体２０の電極を外部に引き出す機能を兼ね備えている。
第１及び第２の封止部材１０，１５は、上記枠状の接着領域において、樹脂接着剤層１３により接着されている。樹脂接着剤層１３を形成する樹脂接着剤は、第１及び第２の封止部材１０，１５を接着できるものである限り特に限定されない。樹脂接着剤層１３は、熱硬化性樹脂を用いたものでもよく、光硬化性樹脂を用いたものであってもよい。樹脂接着剤層１３は、例えば、エポキシ系、シリコン系、ウレタン系またはイミド系の樹脂接着剤などにより形成することができる。
樹脂接着剤層１３と第２の封止部材１５の間には、枠状の絶縁層１４が配置されている。絶縁層１４は、第１及び第２の封止部材１０，１５を絶縁している。なお、本実施形態では、第２の封止部材１５が導電性を有するため、絶縁層１４を設けることが好ましいが、第２の封止部材１５が絶縁性を有する場合は、絶縁層１４は必須の構成部材ではなく、設けずともよい。絶縁層１４は、例えば、エポキシ系、シリコン系、ウレタン系またはイミド系の樹脂、または金属酸化物などにより形成することができる。
第１の封止部材１０の主面上において、第２の封止部材１５が接着されている上記枠状の接着領域の外周線と、第１の封止部材１０の主面の周縁部との間には、枠状のガラス層１１が設けられている。枠状のガラス層１１の表面粗さは、第１の封止部材１０の表面粗さよりも小さいことが好ましい。ガラス層１１は、例えば、酸化ケイ素や酸化亜鉛を含むガラスにより形成することができる。ガラス層１１は、例えば、半結晶質ガラスにより構成されていてもよい。
枠状のガラス層１１の厚みは、樹脂接着剤層１３の厚みよりも大きいことが好ましい。その場合には、枠状のガラス層１１の厚みと、樹脂接着剤層１３の厚みとの段差により、硬化する前の樹脂接着剤層１３の広がりを効果的に抑制することができる。
封止空間１５ａには、電子部品本体２０が配置されている。本実施形態では、電子部品本体２０は、第１の封止部材１０の上に搭載されている。
本実施形態では、電子部品本体２０は、圧電振動子からなる。もっとも、本発明において、電子部品本体２０は、圧電振動子である必要は必ずしもない。電子部品本体２０は、例えば、弾性表面波素子などの弾性波素子等であってもよい。
本実施形態では、電子部品本体２０は、圧電基板２２と、一対の電極２１，２３とを備えている。具体的には、電極２１は、圧電基板２２の上面に形成されており、電極２３は、電極２１と対向するように圧電基板２２の下面に形成されている。また、電極２１は、圧電基板２２の側面を経て下面まで引き出されている。これら一対の電極２１，２３から、圧電基板２２に電圧を印加することができる。電極２１，２３は、適宜の導電性材料により形成することができる。このような導電性材料としては、例えば、アルミニウム、銀、銅、金等の金属や、これらの金属のうちの一種以上を含む合金等を挙げることができる。
本実施形態では、第１の封止部材１０の主面上には、配線電極１０ａが形成されている。配線電極１０ａは、電極２１，２３に接続されている。配線電極１０ａにより、電子部品本体２０の電極が外部に引き出される。配線電極１０ａは、端子電極１０ｂに接続されている。端子電極１０ｂは、第１の封止部材１０のコーナー部の切欠内に形成されている。配線電極１０ａ及び端子電極１０ｂは、適宜の導電性材料により形成することができる。このような導電性材料としては、例えば、アルミニウム、銀、銅、金等の金属や、これらの金属のうちの一種以上を含む合金等を挙げることができる。
本実施形態では、配線電極１０ａと、電極２１，２３とは、導電性接着剤層１２により接着されている。
次に、本実施形態の電子部品１の製造方法について説明する。
まず、枠状のガラス層１１が設けられた第１の封止部材１０を、原封止部材３０より作製する。図３は、本実施形態において、枠状のガラス層１１が形成された原封止部材３０の略図的平面図である。
具体的には、まず、原封止部材３０を用意する。原封止部材３０は、後述する工程により複数の前記第１の封止部材１０となるように切断される部材である。そのため、原封止部材３０は、第１の封止部材１０と同じ材質により構成される。本実施形態では、原封止部材３０は、アルミナ基板からなる第１の封止部材１０の板状のマザー基板である。そのため、原封止部材３０は、板状のアルミナからなる。
次に、原封止部材３０の主面上の一部に、ガラス層１１を枠状に形成する。枠状のガラス層１１の形成方法は特に限定されず、例えば、印刷した後に焼き付けにより形成することができる。
枠状のガラス層１１を形成する際には、第２の封止部材１５の外周縁に囲まれた領域の面積以上の枠内領域を備えるように枠状のガラス層１１を形成することが好ましい。それによって、後述する第１及び第２の封止部材１０，１５の接着時に、第２の封止部材１５を第１の封止部材１０の主面上に直接接着できる。原封止部材３０から複数の第１の封止部材１０を作製するため、上記大きさの枠内領域を複数備えるように、ガラス層を原封止部材３０上に格子状に形成することが好ましい。
枠状のガラス層１１の厚みが厚すぎると、後述の原封止部材３０の切断時に、ガラスの欠けが発生することがある。そのため、枠状のガラス層１１は、厚みが１０μｍ以下となるように形成することが好ましい。
次に、原封止部材３０を切断し、第１の封止部材１０を作製する。原封止部材３０を、枠状のガラス層１１が形成された部分を含むように切断する。これにより、得られる第１の封止部材１０の主面上の周縁部付近に枠状のガラス層１１が設けられる。
原封止部材３０の切断方法は、原封止部材３０及び枠状のガラス層１１を切断できる限り特に限定されない。原封止部材３０は、例えば、ダイシングブレードにより切断することができる。
次に、電子部品本体２０を用意する。第１の封止部材１０の上に、電子部品本体２０を実装する。本実施形態では、電子部品本体２０の実装は、導電性接着剤層１２を介して、第１の封止部材１０の主面上に形成された配線電極１０ａと接着することにより行われる。もっとも、電子部品本体２０の実装は、半田等を用いて行ってもよい。
次に、第２の封止部材１５を用意する。次に、第２の封止部材１５を、第１の封止部材１０の主面上において枠状のガラス層１１により形成される枠内に、樹脂接着剤層１３と絶縁層１４とを介して接着する。第１及び第２の封止部材１０，１５の接着方法は、樹脂接着剤層１３を介する接着方法である限り特に限定されず、例えば、ホットプレスにより行うことができる。
なお、第１及び第２の封止部材１０，１５を接着する際の雰囲気は、大気圧雰囲気であってもよく、減圧雰囲気であってもよい。上記雰囲気を減圧雰囲気とした場合には、封止空間１５ａを減圧雰囲気とすることができる。また、上記雰囲気は、空気雰囲気であってもよいし、窒素ガス雰囲気やアルゴンガス雰囲気等であってもよい。
上記のように、本実施形態では、原封止部材３０を切断した後に、第１及び第２の封止部材１０，１５を接着している。もっとも、本発明の製造方法では、原封止部材３０を切断する前に、第１及び第２の封止部材１０，１５を接着してもよい。その場合には、原封止部材３０にガラス層１１を枠状に形成した後に、電子部品本体２０を実装し、続いて第１及び第２の封止部材１０，１５を接着する。その後、原封止部材３０を切断する。
その後、樹脂接着剤層１３を硬化させることにより、本実施形態の電子部品１を製造する。樹脂接着剤層１３を硬化させる方法は、特に限定されない。樹脂接着剤層１３は、例えば、加熱することにより硬化させてもよく、自然放置することにより硬化させてもよい。なお、硬化前の樹脂接着剤の広がりを抑制するためには、第１及び第２の封止部材１０，１５を接着させた後、樹脂接着剤層１３を速やかに硬化させることが好ましい。
本実施形態の電子部品１では、第１の封止部材１０の主面上において、第１の封止部材１０の周縁部と、樹脂接着剤層１３が設けられている枠状の接着領域との間に枠状のガラス層１１が設けられているため、硬化する前の樹脂接着剤が第１の封止部材１０の周縁部まで広がりにくい電子部品を提供することができる。以下、図４〜図６を参照しつつ、上記効果について説明する。
図４は、樹脂接着剤を塗布したガラス表面の紫外線写真である。図５は、樹脂接着剤を塗布したアルミナ基板表面の紫外線写真である。図４及び図５に示される紫外線写真において、明るい部分は樹脂接着剤が存在している部分を示している。図４及び図５の中央には、樹脂接着剤が略円形状に塗布されている。上記樹脂接着剤の外側には、塗布された樹脂接着剤のブリードが生じている。
図５に示されるように、アルミナ基板表面上では、塗布された樹脂接着剤が大きく広がっている。これに対し、図４に示されるように、ガラス表面上では、塗布された樹脂接着剤の広がりは、樹脂接着剤が塗布されている略円形状の近傍にとどまっている。すなわち、アルミナ基板表面上と比較して、ガラス表面上では、樹脂接着剤の広がりを大幅に抑制することができる。
図６は、ガラスを塗布したアルミナ基板表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した２０００倍拡大写真である。図６の上半分に見られる粗い表面は、ガラスを塗布していないアルミナ基板表面である。図６の下半分に見られる滑らかな表面は、アルミナ基板にガラスを塗布したガラス表面である。このように、ガラスを塗布することにより、アルミナ基板表面の表面粗さを小さくすることができる。表面粗さの小さいガラス表面上では、樹脂接着剤の表面張力が大きくなる。従って、アルミナ基板表面上と比較して、ガラスを塗布した基板表面上では、表面張力により樹脂接着剤が広がりにくくなる。
以下、本発明の具体的な実施例を挙げることにより、本発明を明らかにする。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例）
図１及び図２に示す電子部品１と実質的に同様の構成を有する圧電振動装置を、以下の要領で作製した。
まず、図３に示される原封止部材３０として、アルミナにより形成されたマザー基板を用意した。次に、マザー基板の主面上に、図３に示されるようにガラスを格子状に塗布することにより、厚さ１０〜１２μｍの枠状のガラス層を形成した。このとき、マザー基板の主面上には、後述する金属キャップの接着に必要な面積を、ガラスを塗布しなかった部分として残した。
次に、枠状のガラス層を塗布した部分を含むようにマザー基板を切断して、第１の封止部材１０としてのアルミナ基板を作製した。
次に、電子部品本体２０としての圧電振動子を、アルミナ基板の上に実装した。次に、４２ニッケルにより形成された第２の封止部材１５としての金属キャップを、アルミナ基板の主面上において、枠状のガラス層により形成される枠内に、エポキシ系樹脂接着剤を枠状に塗布し、ホットプレスすることにより接着した。
その後、オーブンにおいて加熱することにより樹脂接着剤を硬化させて、圧電振動装置を作製した。アルミナ基板と金属キャップとの接着面における樹脂接着剤の厚みは、約１０μｍであった。
（比較例１）
マザー基板にガラスを塗布しなかったこと以外は、実施例と同様にして、圧電振動装置を作製した。
（比較例２）
マザー基板の全面にガラスを塗布し、アルミナ基板と金属キャップとをガラス層を介して接着したこと以外は、実施例と同様にして、圧電振動装置を作製した。
（樹脂接着剤の広がりについての評価）
実施例及び比較例１により作製した圧電振動装置について、樹脂接着剤の広がりを確認した。図７は、実施例において作成した圧電振動装置の一部分を示す蛍光顕微鏡写真である。図８は、比較例１において作成した圧電振動装置の一部分を示す蛍光顕微鏡写真である。図７及び図８に示される蛍光顕微鏡写真において、右下の暗い部分は金属キャップである。金属キャップの周囲に見られる明るい部分は、アルミナ基板と金属キャップの接着面から広がった樹脂接着剤である。
図７及び図８から明らかなように、比較例１の圧電振動装置と比べて、実施例の圧電振動装置では、樹脂接着剤の広がりが充分に抑えられている。これは、アルミナ基板の周縁部付近に形成された枠状のガラス層の表面粗さが小さいため、樹脂接着剤の表面張力が効果的に働いた結果と考えられる。また、枠状のガラス層の厚みが、樹脂接着剤の厚みよりも大きいため、枠状のガラス層の厚みと樹脂接着剤層の厚みとの段差により、樹脂接着剤の広がりが抑えられていることも考えられる。
（固着強度の評価）
実施例及び比較例２により作製した圧電振動装置の金属キャップに、上記金属キャップに対して水平な力を、ボールシェアテスター（ＲＨＥＳＣＡ社製、ボンディングテスタ、「ＰＴＲ−１０００」）によって徐々に加えた。上記金属キャップがアルミナ基板から剥がれたときの力を測定することによって、アルミナ基板と金属キャップとの固着強度を測定した。
上記測定の結果、比較例２の圧電振動装置では、実施例の圧電振動装置に比べて、上記固着強度が２０％低かった。これにより、アルミナ基板と金属キャップとをガラスを介して接着すると、固着強度が低下することがわかる。従って、本発明に従う実施例の圧電振動装置のように、アルミナ基板と金属キャップとの接着面にはガラス層を形成しないことにより、アルミナ基板と金属キャップとの固着強度を維持しつつ、樹脂接着剤の広がりを抑えることができる。
１…電子部品
１０…第１の封止部材
１０ａ…配線電極
１０ｂ…端子電極
１１…ガラス層
１２…導電性接着剤層
１３…樹脂接着剤層
１４…絶縁層
１５…第２の封止部材
１５ａ…封止空間
２０…電子部品本体
２１，２３…電極
２２…圧電基板
３０…原封止部材

Claims (4)

  1. 主面を有する第１の封止部材と、
    前記第１の封止部材の主面と共に封止空間を形成するように、前記第１の封止部材の主面に接着された第２の封止部材と、
    前記第１の封止部材と前記第２の封止部材とを、前記第１の封止部材の主面上の枠状の接着領域において接着している樹脂接着剤層と、
    前記第１の封止部材の主面上において、前記枠状の接着領域の外周線と前記第１の封止部材の主面の周縁部との間に設けられた枠状のガラス層と、
    前記封止空間内に配置された電子部品本体とを備える電子部品の製造方法において、
    後工程により複数の前記第１の封止部材となるように切断される原封止部材を用意する工程と、
    前記原封止部材の主面の一部にガラス層を枠状に形成する工程と、
    切断部分が枠状の前記ガラス層を形成した部分を含むように前記原封止部材を切断し、複数の前記第１の封止部材を得る工程と、
    前記切断の前または後に、前記第１の封止部材の主面上において枠状の前記ガラス層により形成される枠内に、前記第２の封止部材を、前記樹脂接着剤により接着する工程とを備える、電子部品の製造方法。
  2. 枠状の前記ガラス層が、前記枠状の接着領域の外周線に接するように設けられている、請求項１に記載の電子部品の製造方法。
  3. 枠状の前記ガラス層の厚みが前記樹脂接着剤層の厚みより大きい、請求項１または２に記載の電子部品の製造方法。
  4. 前記第１の封止部材がアルミナ基板である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子部品の製造方法。
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