JP6192312B2 - 実装部材の製造方法および電子部品の製造方法。 - Google Patents

実装部材の製造方法および電子部品の製造方法。 Download PDF

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Description

枠体と基体を備える実装部材の製造方法に関する。
電子デバイスの配置領域を有する基体と、配置領域に対応した開口を有し、基体に接着された枠体とを備える実装部材が電子部品に用いられる。枠体に基体とは異なる材料を用いることができるため、電子部品の性能を向上することができる。
特許文献１には、配線基板（基体）に、配線基板よりも小さい熱膨張率（熱膨張率）を有する枠体を熱硬化型接着剤で結合することが記載されている。
特開２００７−２０８０４５号公報
特許文献１のように熱硬化型接着剤を用いる場合、基体および枠体の収縮時に枠体に反りが生じやすいという課題がある。枠体に生じた反りは、製造工程における歩留まりの低下や撮像装置の性能の低下につながる場合がある。
上記課題を解決するための手段は、電子デバイスの配置領域を有する基体と、前記配置領域に対応した開口を有し、前記基体の前記配置領域の周辺に接着された枠体と、を備える実装部材の製造方法であって、基体と、前記基体の熱膨張率とは異なる熱膨張率を有する枠体とを、前記基体と前記枠体との間に熱硬化性の接着剤が介在した状態で重ねる工程と、前記状態から前記基体と前記枠体と前記接着剤とを前記接着剤の硬化温度以上まで加熱することで、前記基体と前記枠体とを接着する工程と、前記硬化温度から前記基体および枠体を冷却する工程と、有し、前記状態において前記枠体は、前記状態において前記枠体が平坦である場合に比べて、前記冷却を経た前記枠体の平面度が小さくなるような反りを有することを特徴とする。
本発明によれば、平坦性の高い枠体を有する実装部材を提供することができる。
実装部材の一例の模式図。 枠体の一例の模式図。 実装部材の製造方法の一例の模式図。 実装部材の製造方法の一例の模式図。 枠体の一例の模式図。 枠体の一例の模式図。 電子部品の製造方法の一例の模式図。
本実施形態に係る実装部材の構成の一例を図１を用いて説明する。図１（ａ）は実装部材２４の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−ｘ線における実装部材２４の断面図である。実装部材２４は基体２０と枠体４０を備え、基体２０と枠体４０は、熱硬化性の接着剤が硬化してなる接合材５１を介して接着されている。
基体２０は、中央部分とその周辺にある周辺部分を有し、中央部分に電子デバイスの配置領域２１０を有している。配置領域２１０は周辺部分に対して凹んだ下段部２００に位置している。基体２０は下段部２００に対して段差部を介して出張った中段部２０２と、中段部２０２に対して段差部を介して出張った上段部２０４と、を周辺部分に有している。本例では、中段部２０２と上段部２０４とは、中央部分を囲む枠状を有する。中段部２０２には、配置領域２１０上に配置される電子デバイスの電極に接続される内部端子５が配列された端子領域が設けられている。内部端子５は、埋設部６を介して基体２０の裏面２０６に配列された外部端子７に接続されている。ここでは外部端子７をＬＧＡ端子としているが、リードフレームを用いて内部端子５をインナーリード、外部端子７をアウターリードとしてもよい。上段部２０４の接着領域には接合材５１を介して枠体４０が接着されている。ここでは、基体２０が、下段部２００、中段部２０２、および上段部２０４を有している。上段部２０４が接着領域を、中段部２０２が端子領域を、下段部２００が配置領域をそれぞれ有する構造を説明した。しかし、基体２０における配置領域２１０、端子領域、および接着領域の少なくとも２つが段差のない同一平面内に位置していてもよい。
枠体４０は、配置領域２１０に対応する位置に開口を有している。枠体４０は、内縁４０３と外縁４０５を有し、開口は枠体４０の内縁４０３で囲まれた領域である。ただし、開口は内縁４０３で完全に囲まれていなくてもよく、例えば枠体４０は周方向において周の長さの１０％未満の幅のスリットを有してもよい。枠体４０は、基体２０側の面である下面４０１とその反対面であり蓋体３０側の面である上面４０２を有している。
本例の枠体４０は四辺形を呈する。図２は、枠体４０の平面形状を模式的に表している。枠体４０が有する４つの辺は、第１辺４１１と、第２辺４１２と、第３辺４１３と、第４辺４１４である。各辺は四辺形である内縁４０３の各辺に対応する。各辺は、１つの帯部と２つの角部を有する。帯部は外縁４０５と四辺形を呈する内縁４０３で挟まれた、ある程度の幅を有する部分である。２つの角部は帯部の両側に位置し、帯部に連続する。隣接する辺同士は角部を共有する。枠体４０が有する４つの角部は、第１角部４２１と第２角部４２２と第３角部４２３と第４角部４２４である。第１辺４１１は第１角部４２１と第２角部４２２を含み、第２辺４１２は第３角部４２３と第４角部４２４を含む。第３辺４１３は第１角部４２１と第３角部４２３を含み、第４辺４１４は第２角部４２２と第４角部４２４を含む。また、各辺は２つの角部の間の中間部を、帯部の一部として含む。中間部は、その辺の２つの角部から等距離に位置する中間点を含み、その辺の２つの角部から離れている。第１辺４１１は第１角部４２１と第２角部４２２との間の第１中間部４３１を含み、第２辺４１２は第３角部４２３と第４角部４２４との間の第２中間部４３２を含む。以下の説明では、第１辺４１１および第２辺４１２が第３辺４１３および第４辺４１４よりも長い場合について説明するが、４辺の長さが等しくてもよいし、第１辺４１１および第２辺４１２が第３辺４１３および第４辺４１４よりも短くてもよい。また、本例は、第１辺４１１と第２辺４１２、第３辺４１３と第４辺４１４がそれぞれ互いに平行であるが、これらは平行でなくてもよい。また、角部を共有して隣接する辺同士が直角である例を示しているが、鋭角もしくは鈍角であってもよい。また、枠体４０の角部に対応する内縁４０３あるいは外縁４０５は、図１に示すように曲率を有していてもよい。
図１に示すように、枠体４０は部分的に幅（内縁４０３と外縁４０５との距離）が広くなった拡張部４０４を有することができるが、拡張部４０４はなくてもよい。拡張部４０４には貫通穴４０６が設けられており、この貫通穴４０６は電子機器の筐体等に固定するためのねじ止め用の穴として用いたり、位置決め用の穴として用いたりすることができる。例えば、図１は拡張部４０４を第３辺４１３および第４辺４１４に設け、第１辺４１１および第２辺４１２には設けない構成を示している。
枠体４０の材料は、基体２０の熱膨張率とは異なる熱膨張率を有する材料を選択することができる。枠体４０の熱膨張率が基体２０の熱膨張率よりも低くてもよいが、枠体４０の熱膨張率が基体２０の熱膨張率よりも高いことが好ましい。枠体４０の材料として、熱膨張率以外の要因については、特に制限はない。枠体４０の材料として、例えば、導電体と絶縁体のどちらでもよいし、磁性体と非磁性体のどちらでもよいし、無機材料と有機材料のどちらでもよい。枠体４０の材料としては、金属材料や、セラミック材料、樹脂材料が挙げられる。例えば、金属材料の場合には、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、鉄、鉄合金などが挙げられる。また、電子デバイスを搭載する電子機器の屋外での使用を考えると、耐食性に優れるアルミニウムやアルミニウム合金、鉄合金が好適である。鉄合金としては、フェライト系ステンレスであるＳＵＳ４３０やオーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３０４を用いることが可能である。
次に、本実施形態に係る実装部材の製造方法を、製造工程の各々を図１（ａ）のＸ−ｘ線における断面に対応させた図３を用いて説明する。
図３（ａ）は、枠体４０に接着される前の基体２０を用意する工程である。基体２０は内部端子５や外部端子７を一体的に有している。このような基体２０は、例えば以下のように形成されるセラミック積層配線基板で構成することができる。まず、ドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形法を用いて形成されたグリーンシートに板型の打ち抜き加工を施し、これを複数枚積層して生セラミックの板材を形成する。また、同様に形成されたグリーンシートに枠型の打ち抜き加工を施し、これを複数枚積層して生セラミックの枠材を形成する。これらの板材と枠材を重ねて焼成することで、凹形状を有するセラミック積層体を作製し、これを基体２０として用いることができる。内部端子５、外部端子７およびそれらを電気的に接続する不図示の埋設部６は、グリーンシートを積層する過程でスクリーン印刷法等により形成された導電ペーストパターンを焼成することで形成することができる。
図３（ｂ）は基体２０に接着される前の枠体４０を用意する工程である。本例では、枠体４０の熱膨張率は基体２０の熱膨張率よりも高くなっている。図３（ｂ）は、枠体４０が反りを有していることを模式的に示している。このように反りを有する枠体４０は、材料が樹脂であれば射出成型法にて容易に反りを有する形状を得ることができる。また、枠体が金属の場合は、打ち抜き加工等で形成した枠状の板金に曲げ加工等を施すことで容易に反りを発生させることが可能である。反りの方向および量についての詳細は後述するが、枠体４０の辺のうち、少なくとも１辺が反りを有していれば、枠体４０は反りを有していると云える。
図３（ｃ）は基体２０と枠体４０との間に接着剤５１０が介在した状態で重ねる工程である。まず、基体２０と枠体４０の少なくとも一方に硬化性の接着剤５１０を塗布する。熱硬化性の接着剤５１０としては、加熱により硬化接着性が得られるエポキシ系等の樹脂接着剤を用いることができる。接着剤５１０の塗布には印刷法やディスペンス法等を用いることができる。本例では基体２０に接着剤５１０を塗布しているが、枠体４０に接着剤５１０を塗布することもできる。しかし、上述したように枠体４０は反っているため、接着剤５１０を均一に塗布することが若干困難になる可能性がある。そのため、接着剤５１０を基体２０に塗布する方がよい。
その後、例えば枠体４０を吸着ハンドリングによって保持し、接着剤５１０が塗布された接着領域を有する上段部２０４の上方に移動させる。枠体４０と基体２０との相互の位置が適切であることを確認して、接着剤５１０が枠体４０と基体２０の双方に接触するまで近接させる。この時、接着面の全周囲を確実にシールできるように適度に加圧することもできる。ただし、この際の加圧で、枠体４０の反りが不可逆的に消失することは避け、枠体４０の反りを維持できるように、圧力を調整する必要がある。この時点では接着剤５１０は未硬化で液体のままである。なお、ここでは重ね合わせる前に基体２０や枠体４０に接着剤５１０を塗布する例を挙げたが、基体２０と枠体４０とを重ね合わせた後に、基体２０と枠体４０との間に接着剤５１０を注入してもよい。上述した図３（ｂ）の工程で予め反りを有する枠体４０は、重ねあわせる工程を終了した後も、基体２０の上でも反りを有したままである。
基体２０に対する枠体４０が有する反りの向きは、枠体４０と基体２０との熱膨張率の高低関係に基づいて決定される。本例のように枠体４０の熱膨張率が基体２０の熱膨張率よりも高い場合には、枠体４０が基体２０とは反対側へ凸になるように枠体４０と基体２０とを重ねる。一方、枠体４０の熱膨張率が基体２０の熱膨張率よりも低い場合には、枠体４０が基体２０側へ凸になるように枠体４０と基体２０とを重ねる。
図３（ｄ）は基体２０、枠体４０および接着剤５１０を加熱することにより接着剤５１０を硬化させる工程である。
図３（ｃ）の工程の後、低温（常温）から接着剤５１０が熱硬化する適切な温度（硬化温度）以上になるまで基体２０、接着剤５１０および枠体４０を加熱する。この熱硬化温度は常温よりも高く、例えば８０〜２００℃である。熱硬化性の接着剤５１０を硬化させる手段としては、オーブンやホットプレートを用いることができる。硬化温度に達して適当な時間が経過した時点で、液体であった接着剤５１０は固体の接合材５１となる。このため、硬化温度以上の温度で基体２０および枠体４０は相互に固定されることになる。硬化温度以上の温度（以下、「高温」と呼ぶ）では、加熱前の温度（以下、「低温」）に比べて基体２０および枠体４０の熱膨張率に応じた膨張が生じている。基体２０と枠体４０は熱膨張が生じた状態の位置関係で接合材５１により固定されることになる。なお、図３（ｃ）の工程と、図３（ｄ）の工程とは、同時に行われてもよい。例えば、接着剤５１０が枠体４０と基体２０の双方に接触するまで近接させた時点で、加熱を行ってもよい。熱硬化性の接着剤５１０および接合材５１の色見としては、白、黒、透明等特に限定は無く用いることが可能である。接着剤５１０および接合材５１は適度に無機あるいは有機のフィラーを含んでいてもよい。フィラーを含むことで耐湿性を向上することが可能である。接着剤５１０の硬化後の接合材５１の弾性率は特に限定は無いが、比較的柔らかい樹脂（低弾性率樹脂）が好ましく、例えば１ＭＰａ以上１００ＧＰａ以下の範囲が好適である。
図３（ｅ）は加熱された基体２０、枠体４０および接合材５１を冷却する工程である。冷却の方法は特に限定されず、自然冷却でもよいし空冷等を用いた強制冷却であってもよい。冷却温度は、例えば、常温であり、常温になった時点で冷却工程は完了する。この冷却工程では、枠体４０には、枠体４０の反りが小さくなる変形が生じる。ここで、「反りが小さくなる変形」は、「反り量が小さくなってより平坦に近づく過程を含む現象」を意味する。冷却時に枠体４０に生じる変形の方向とは反対側の方向に予め変形させておく（反らせておく）ことで、冷却時の変形分を吸収できる。これにより、平面度の小さい枠体４０を備えた実装部材２４を得ることができる。ここで「平面度」とはほ、使用面の幾何学的に正しい平面からの狂いの大きさであり、使用面を幾何学的に正しい平行二平面で挟んだとき、平行二平面の間隔が最小となる間隔の寸法で表される。従って、平面度が小さいほど、平坦性が高いことを意味する。接着前の枠体４０が有する反りは次のように設定される。第１の条件において、接着前の枠体４０の平面度をＡとし、接着後（冷却後）の枠体４０の平面度をＢとする。第２の条件において、接着前の枠体４０の平面度をＣとし、接着後（冷却後）の枠体４０の平面度をＤとする。ここで第１の条件では、枠体４０には、接着後（冷却後）の枠体４０の平面度Ｂが接着前の枠体４０の平面度Ａよりも小さくなる（Ａ＜Ｂ）ような変形が生じる。第２の条件では、枠体４０には、接着後（冷却後）の枠体４０の平面度Ｄが接着前の枠体４０の平面度Ｃよりも大きくなる（Ｃ＜Ｄ）ような変形が生じる。ここで第１の条件における平面度Ａは第２の条件における平面度Ｃより大きい（Ａ＞Ｃ）。つまり、接着前には第２の条件における枠体４０が第１の条件における枠体よりも平坦性が高い。そして、第１の条件における平面度Ｂは第２の条件における平面度Ｄより小さい（Ｂ＜Ｄ）。つまり、冷却後には第１の条件における枠体４０が第２の条件における枠体よりも平坦性が高い。このような関係における第１の条件を満たすように、接着前の枠体４０に反りを持たせておけばよい。
つまり、接着前の重ねた状態において枠体４０は、重ねた状態において枠体４０が平坦（平坦度がＣ）である第２の条件に比べて、冷却を経た枠体４０の平面度が小さくなる（平面度がＡとなる）ような反りを有する。
なお、この冷却が終了した状態において、枠体４０が接着前の反りの向きとは逆向きの反りを有していてもよい。つまり、加熱前に基体２０とは反対側へ凸に反っていた枠体４０が、冷却後において、基体２０側へ凸に反っていてもよい。あるいは、加熱前に基体２０側へ凸に反っていた枠体４０が、冷却後において、基体２０側へ凸に反っていてもよい。この過程では、少なくとも常温より高いある温度で枠体４０は、反り量が小さくなって一旦平坦になり、そこからさらに冷却されることで逆向きの反りが枠体４０に生じることになる。後述する実装部材２４を用いた電子部品の製造工程においては、むしろ若干の逆向きの反りがあった方が好ましい場合がある。なお、このように接着後に枠体４０に逆向きの反りが生じる場合、接着後の逆向きの反り量が接着前の枠体４０の反り量より小さいことが好ましい。しかし、接着後の逆向きの反り量が、接着前の反り量よりも大きくなってもよい。なぜなら、このように逆向きの反りが生じるような場合には、枠体４０が接着前に反っていることが、枠体４０が接着前に反っていない場合に比べて、接着後の反り量を低減できるからである。ただし、接着前に極端に大きな反りを枠体４０に形成すると、冷却の過程でその反りが小さくなる変形を生じたとしても、依然として大きな反りが存在することになり、予め反らせる意義に乏しい結果となる。つまり、冷却を経た枠体４０の平面度が、平坦な枠体４０を用いる第２の条件に比べて、大きくなるような極端な反りを枠体４０に予め形成するようなことは避けるべきである。
枠体４０の反りの変化について説明する。冷却工程において、冷却の過程では加熱時の高温の状態から基体２０および枠体４０の熱膨張率に応じた収縮が生じる。上述したように、本例では枠体４０は基体２０よりも高い熱膨張率を有するため、枠体４０の収縮量が基体２０の収縮量よりも大きくなる。枠体４０と基体２０は高温の状態で相互に固定されているため、基体４０と枠体２０の収縮量の違いを緩和するように、枠体４０は平坦に近づく方向に変形する。基体４０と枠体２０の収縮量の違いが大きければ、枠体４０が逆向きの反りを生じる可能性は高くなる。なお、図３（ｅ）では基体２０は加熱前および冷却後でどちらも平坦になっているように示しているが、実際には、基体２０は枠体４０の反りの低減に追従して、反りを生じる可能性が高い。具体的には、加熱前の枠体４０の反りとは逆向きの反りが、冷却後の基体２０に生じる。例えば加熱前に枠体４０が基体２０とは反対側に凸に反っている場合には、冷却後には基体２０が枠体４０とは反対側に凸に反る可能性がある。
本例の比較として、参考としての実装部材の製造方法を、製造工程の各々を図１のＸ−Ｘ線における断面に対応させた図４を用いて説明する。図４（ａ）〜（ｅ）は、図３（ａ）〜（ｅ）に対応するもので、反っていない枠体４０を準備した場合を説明するための製造方法である。図４（ｂ）および図４（ｃ）、図４（ｄ）にあるように、は、接着剤５１０の硬化前に枠体４０が反っていない。そして、図４（ｅ）の冷却工程の後の状態において、基体２０および枠体４０に大きな反りが発生している。これは、冷却工程において反りが大きくなるからである。なお、基体２０および枠体４０と同じ形状であっても、図４に示した例とは、基体２０と枠体４０の熱膨張率の関係が逆である場合（基体の熱膨張率が枠体よりも高い）には、図４（ｅ）に示す状態と逆向きの反りが、図４（ｅ）に示す状態よりも大きい規模で生じ得る。基体２０の熱膨張率よりも高い熱膨張率を有する枠体４０の使用は、基体２０の熱膨張率よりも低い熱膨張率を有する枠体４０の使用よりも、基体２０と枠体４０の熱膨張率の差の実装部材２４への平坦性への影響を緩和する。従って、枠体４０の熱膨張率が基体２０の熱膨張率よりも高いことが実装部材２４の平坦性の向上に効果があると言える。
次に、枠体４０の有する反りについて、第１例を図５、第２例を図６を用いて詳細に説明する。図５（ａ）、図６（ａ）は図２のＡ−ａ線における第１辺４１１の断面図、図５（ｂ）、図６（ｂ）は図２のＢ−ｂ線における第１辺４１１および第２辺４１２の断面図を示している。図５（ｃ）、図６（ｃ）は図２（ｃ）のＣ−ｃ線における第３辺４１３の断面、図５（ｄ）、図６（ｄ）は図２のＤ−ｄ線における第３辺４１３および第４辺４１４の断面を示している。第１辺４１１と第２辺４１２は長辺であり、第３辺４１３と第４辺４１４は短辺である。なお、第２辺４１２は対向する第１辺４１１と等価な反りを有していてよく、第３辺４１３は対向する第４辺４１４と等価な反りを有していてよい。そのため、対向する２辺に対しては一方の辺のみを説明し、他方の辺については説明を省略する。
図５、６の各図の一点鎖線は、枠体４０の平坦性を評価するための仮想的な平面である基準面を示している。この基準面は平坦面を有する定盤などの台の上に枠体４０を置いた場合の上記平坦面に相当する。図５、６の各図の二点鎖線は、硬化前の接着剤５１０を介して、枠体４０が載せられた基体２０の接合面を模式的に平坦面で示している。つまり、図５、６における枠体４０と二点鎖線との距離は、硬化前の、基体２０と枠体４０とが接着剤５１０を介して重ねられた状態における、基体２０と枠体４０の各部との距離を示している。なお、接着剤５１０は図示していない。現実の基体２０の接着面には微小な凹凸やうねりがあってよいが、枠体４０の反りによって生じる枠体４０側の下面４０１よりは基体２０の接着面のうねりは小さい。
図５（ａ）に示すように、第１辺４１１は、第１中間部４３１と基体２０との距離ＤＭ１が、第１角部４２１と基体２０との距離ＤＣ１および第２角部４２２と基体２０との距離ＤＣ２よりも大きくなる向きの反りを有している。同様に、第２辺４１１は、第２中間部４３２と基体２０との距離が、第３角部４２３と基体２０との距離および第４角部４２４と基体２０との距離よりも大きくなる向きの反りを有している。つまり、第１辺４１１および第２辺４１２は、基体２０に対して基体２０とは反対側に凸状に反る形状を有している。そして加熱後の冷却工程において、この第１辺４１１および第２辺４１２の反りは小さくなる。
ここで、第１角部４２１および第２角部４２２の少なくとも一方は、基体２０に接していてもよく、距離ＤＣ１および距離ＤＣ２は０であってよい。第１中間部４３１は基体２０から離れており、距離ＤＭ１は０よりも大きくなる。図５（ｂ）には、第３中間部４３３と基体２０との距離ＤＭ３と、第４中間部４３４と基体２０との距離ＤＭ４を示している。
図５（ｃ）に示すように第３辺４１３および第４辺４１４は反りを有しておらず平坦になっている。そのため、第３中間部４３３と基体２０との距離ＤＭ３は第１中間部４３１と基体２０との距離ＤＭ１よりも小さい。同様に第４中間部４３４と基体２０との距離は第３中間部４３４と基体２０との距離よりも小さい。
短辺である第３辺４１３および第４辺４１４は長辺である第１辺４１１および第２辺４１２の反りとは逆向きの反りを有していてもよい。つまり、第３辺４１３は、第３中間部４３３と基体２０との距離ＤＭ３が、第１角部４２１と基体２０との距離ＤＣ１および第３角部４２３と基体２０との距離ＤＣ３よりも小さくなる向きの反りを有していてもよい。このような場合も、距離ＤＭ３は距離ＤＭ１よりも小さくなりうる。同様に、第４辺４２４は、第４中間部４３４と基体２０との距離ＤＭ４が、第２角部４２２と基体２０との距離ＤＣ２および第４角部４２４と基体２０との距離ＤＣ４よりも小さくなる向きの反りを有していてもよい。
図６（ａ）に示す第２例でも、第１例と同様に、第１辺４１１は距離ＤＭ１が距離ＤＣ１および距離ＤＣ２よりも大きくなる向きの反りを有している。そして冷却工程において、第１辺４１１および第２辺４１２の反りは小さくなる。第２辺４１２についても同様である。図５（ｃ）に示すように、第３辺４１３は、第３中間部４３３と基体２０との距離ＤＭ３が、第１角部４２１と基体２０との距離ＤＣ１および第３角部４２３と基体２０との距離ＤＣ３よりも大きくなる向きの反りを有している。同様に、第４辺４２４は、第４中間部４３４と基体２０との距離ＤＭ４が、第２角部４２２と基体２０との距離ＤＣ２および第４角部４２４と基体２０との距離ＤＣ４よりも大きくなる向きの反りを有している。つまり、第２辺４１２および第４辺４１４もまた、基体２０に対して基体２０とは反対側に凸状に反る形状を有している。そして冷却工程において、第３辺４１３および第４辺４１４の反りも小さくなる。
本例でも第３中間部４３３と基体２０との距離ＤＭ３は第１中間部４３１と基体２０との距離ＤＭ１よりも小さい。同様に第４中間部４３４と基体２０との距離は第３中間部４３４と基体２０との距離よりも小さい。しかし、距離ＤＭ３と距離ＤＭ１は同じでもよいし、距離ＤＭ１が距離ＤＭ３よりも小さくてもよい。第４中間部４３４と基体２０との距離と第３中間部４３４と基体２０との距離についても同様である。
枠体４０の反り量は、厳密には、上記した一点鎖線で示された基準面からの、或る辺の中間部の高さとその辺が含む角部の高さの違いで表される。具体的には、例えば枠体４０を定盤上に載置し、上方からレーザー変位計等を用いて、各辺の任意の点を測定することにより、容易に測定可能である。具体的に、測定する位置を角部では点Ｃ１〜Ｃ４、中間部では点Ｍ１〜Ｍ４でそれぞれ示している。
実用上は、上記した二点鎖線で示される基体２０からの、或る辺の中間部までの距離とその辺が含む角部までの距離の違いを反り量とみなすことができる。各辺に二つある角部の高さは平均値を用いることができる。つまり、上述した第１辺４１１について言えば、第１辺４１１の反り量はＤＭ１−（ＤＣ１＋ＤＣ２）／２で表すことができる。
枠体４０の厚みについて説明する。各辺の厚みＴを２の角部と中間部の平均値とする。各部分の厚みは枠体４０への基体２０への接合面である下面４０１とその反対側の面である上面４０２との距離である。本例の枠体４０は角部と中間部とでほとんど厚みは異ならない。実用的な効果を得る上では反り量は厚みＴの１／１００以上とすることが好ましい。上述した反り量は枠体４０の厚みＴより小さくするとよい。反り量は厚みＴの１／１０以下であっても十分な効果が得られる。反り量が極端に大きいと、接着不良が生じる場合がある。
また、反り量としては、１０μｍ〜１００μｍであることが実用的であり、２０〜８０μｍが好ましい範囲である。接着前の反り量が２０μｍより小さい場合には、基体２０と貼り合わせた後に、実装部材２４の枠体４０に生じる逆向きの反り量が大きくなる可能性が高くなる。また、反り量が８０μｍより大きい場合には、基体２０と枠体４０の各辺の中間部を接合する為の接着剤５２０の塗布高さが必要となり、接着不良を起こしやすくなる。また、反り量が大きすぎると、枠体４０の吸着によるハンドリングが難しくなるなど、生産性が低下しやすくなる。さらに、反り量が大きすぎると、反りが小さくなった後でも、実装部材２４の枠体４０の上の反り量が十分に小さくならず、平坦性が低下するからである。
反りの形状は、特に限定されない。辺の長さ方向全体的に円弧状となっている形状であってもよく、これは、レベラー等を用いた矯正や、曲げ加工等の手法で形成可能である。円弧状ではなく、辺の角部から中央部までが直線状で、中央部が屈曲しているような形状であってもよく、これは例えば、辺の中央付近に支点を置いて、辺の両端から曲げ加工をすることで形成可能である。また、辺の中央部付近のみ凸形状に膨らんだ形状であってもよく、これは、辺の両端付近を抑えておいて、辺の中央付近を押し上げることで形成可能である。
次に、図７を用いて、前述の実装部材２４を用いた電子部品の製造方法を説明する。
図７（ａ）は、前述した製造方法に従って製造された実装部材２４を準備する。従って、枠体４０の平坦性の高い実装部材２４が準備されている。
図７（ｂ）は、実装部材２４の基体２０上に電子デバイス１０を固定する工程を示している。電子デバイス１０は、撮像デバイスや表示デバイスなどの光デバイスである場合に好適である。これらの光デバイスは、電子部品の平坦性が画質に影響するためである。電子デバイス１０は電極３を有している。基体２０の配置領域２１０と電子デバイス１０の裏面の少なくとも一方にダイボンドペーストなどの接着剤５２０を塗布して、双方を接着することにより、基体２０上に接着剤５２０が硬化してなる接合材５２を介して電子デバイス１０を固定する。また、固定した後、電子デバイス１０上の電極３と、内部端子５とを金属ワイヤー等の接続導体４で接続する。
図７（ｃ）は、蓋体３０を枠体４０に重ねる工程を示している。光硬化性の接着剤５３０を蓋体３０と枠体４０の少なくとも一方に塗布する。図７（ｃ）では、光硬化性の接着剤５３０を蓋体３０上に塗布しているが、枠体４０に接着剤５３０を塗布してもよい。また、接着剤５３０は熱硬化性の接着剤でもよい。蓋体３０とはガラスや水晶等の板材である。接着剤５３０を塗布した後、図７（ｄ）に示すように、蓋体３０を枠体４０に重ねる。蓋体３０の外周部の全周と枠体４０の上面４０２の間に接着剤５３０にて充填さる。
図７（ｄ）は、蓋体３０を枠体４０に接着する工程である。蓋体３０を介して紫外線などの光を接着剤５３０に照射することで接着剤５３０を光硬化することにより接合材５３が形成されて、接着が完了する。上述したように、実装部材２４は高い平坦性を有するため、枠体４０と蓋体３０を良好に接着することが可能である。光硬化性の接着剤５３０および接合材５１の色見としては、光硬化型樹脂の場合には、可視光、特に及び／又は紫外光に対して透明である。接着剤５３０および接合材５３には適度に無機あるいは有機のフィラーを含んでいてもよい。フィラーを含むことで耐湿性を向上することが可能である。接着剤の硬化後の接合材の弾性率は特に限定は無いが、比較的柔らかい樹脂（低弾性率樹脂）が好ましく、例えば１ＭＰａ以上１００ＧＰａ以下の範囲が好適である。
図３を用いて説明した製造方法に従って、セラミック製の基体２０と金属製の枠体４０を用いて実装部材Ａ〜Ｇを各２０個ずつ作製した。また、併せて比較する為の実装部材Ｈ〜Ｉを各２０個ずつ作製した。
まず、枠体４０としては、熱膨張率が１０．３ｐｐｍ／Ｋ（＝１０−６／℃）であるＳＵＳ４３０（１８クロムステンレス）を用い、金型打ち抜きによって、図１で示す四辺形を呈する枠体４０を作製した。枠体４０の厚みは０．８ｍｍ、Ｘ方向における外径は４２．０ｍｍ（うち、左右に設けた拡張部４０４の幅は各４．５ｍｍ）で開口部１１のサイズは２７．４ｍｍである。枠体４０のＹ方向における外径は２７．４ｍｍで開口部１１のサイズは２２．６ｍｍである。次に枠体４０を一旦平坦とするために、プレス工程を通した。
次に、上記枠体４０について、反り量の水準を変化させた枠体Ａ〜Ｉを２０個ずつ作製した。各枠体４０の反り量については、表１に示している。各枠体４０は、所望の反り量を有するように、ピン方式による高さ調整が可能なプレス治具を作製し、プレス工程にて変形加工を実施した。ピン高さの微調整によって、最終的には各水準が数マイクロメートルオーダーの精度で、ほぼ値通りに仕上がっていることを確認した。枠体Ａ〜Ｇは、蓋体３０が接着される上面４０２側に凸に反ったである枠体である。そして、比較の為に、枠体Ｈは平坦な枠体を作成し、枠体Ｉは基体２０が接着される下面４０１側に凸に反った枠体である。各枠体の各辺の反り量については、それぞれ表１に記載の通りである。なお、表１中において反り量に「−」を付した数値は、基体２０側に凸形状であったことを示しており、「−」を付しておらず０でない数値は基体２０とは反対側に凸形状であったことを示している。それぞれの反り量の値は、各２０個の測定値を平均し、５μｍ単位で表記したものであり、例えば２０μｍという値は、平均値が１７．５μｍ以上２２．５μｍ以下であったことを示している。
また、基体２０としては、熱膨張率が７．１ｐｐｍ／Ｋであるアルミナセラミックを３層積層した矩形凹状の基体２０を準備した。基体２０においては、３層の合計の厚みが１．４ｍｍで、下段２００から裏面２０６までの厚みが０．８ｍｍ、下段２００から中段２０２までの厚みが０．３８ｍｍ、中段２０２から上段２０４までの厚みが０．２２ｍｍである。基体２０のＸ方向における外径は３２．０ｍｍであり、Ｙ方向における外径は２６．４ｍｍである。
また、また、熱硬化性の接着剤５１０としては、エポキシ系接着剤を用いた。硬化に必要な温度として、１５０℃の温度を印加することで、熱硬化性接着剤を硬化し、基体２０と枠体４０とを接合し、実装部材２４を作製した。実装部材２４としての実装部材Ａ〜Ｉは、共通のアルファベットを有する枠体Ａ〜Ｉに対応している。例えば実装部材Ａは枠体Ａを用いて作製した実装部材である。
以上、完成した実装部材Ａ〜Ｉに対して、以下の評価を実施した。評価結果を表１内に合わせて示している。
まず、完成した実装部材Ａ〜Ｉの枠体４０の上面４０２の平面度をレーザー変位計で測定した。なお平面度とは測定箇所の全ての点が、互いに平行な２つの平面間に位置する場合の、２つの平面間の距離で表される。測定箇所は、図２に示した角部Ｃ１〜Ｃ４および中間部Ｍ１〜Ｍ４である。このように８点の高さで求められるため、各辺の３点で規定される反り量とは算出手法が異なっている。なお、表１中において平面度に「−」を付した数値は、長辺である第１辺および第２辺が基体２０側に凸形状に反っていたことを示しており、「＋」を付した数値は、長辺である第１辺および第２辺が基体２０とは反対側に凸形状に反っていたことを示している。接着前に長辺が下面４０１側に凸形状に反っていた実装部材Ｉは、接着後に下面４０１側に凸形状に反っており、反り量は拡大していた。接着前に長辺が平坦であった実装部材Ｆ、Ｈについては、接着後に下面４０１側に凸形状に反っていた。これに対して、接着前に長辺が上面４０２側に長辺が比較的大きく凸形状に反っていた実装部材Ｃ，Ｄは、接着後も上面４０２側に凸形状に反っていたが、反り量は接着前より小さくなっていた。また、接着前に長辺が上面４０２側に比較的小さく凸形状に反っていた実装部材Ａは、接着後は下面４０１側に凸形状に反っており、反り量は接着前より大きくなっていた。接着前に長辺が上面４０２側に長辺が実装Ｃ，Ｄよりも小さく、実装部材Ａよりも大きく凸形状に反っていた実装部材Ｂ，Ｅ，Ｇは、接着後には上面４０２側に凸形状に反っており、反り量は接着前より小さくなっていた。短辺に関しては、接着前に下面４０１側に凸形状に反っていたものも、上面４０２側に凸形状に反っていたものも、接着後には下面４０１側に凸形状に反っていた。また、実装部材Ａ〜Ｉの基体２０を裏面２０６から観察したところ、第１辺および第２辺に沿った長手方向において、基体２０が裏面２０６側に凸形状に反っていることを確認した。実装部材Ｈ及びＩが７０〜８０μｍ程度の平面度を示したのに対し、実装部材Ａ〜Ｇについては、５０μｍ以下の値であった。よって、基体２０とは反対側に凸形状に反った枠体４０を用いることで、実装部材Ｈの平面度である７０μｍよりも小さい平面度が得られ、平坦性が向上することが確認できた。
また、作製した実装部材Ａ〜Ｉに対して、枠体４０と基体２０が確実に接着されているかどうかを超音波探傷走査計により測定した。その結果、枠体Ｄを用いた実装部材Ｄのみが、２０個中２個、未接着部分を有することが分かった。枠体Ｄについては、反り量が１００μｍと大きく、この程度の値になると、接着性にばらつきが出ることが明らかとなった。安定に電子部品１００を製造する上では、接着性のばらつきは小さくすることが望ましいため、接着前の枠体４０の反り量を８０μｍとすることがよいと言える。
また、加えて、実装部材ＥとＦを見ると、対向する２辺のみが上に凸形状である場合においても、平面度は５０μｍ以下の値を示しており、対向する２辺だけが上に凸形状である場合においても、効果が得られることがわかった。
さらに、実装部材Ｅ、Ｆ、Ｇを比較すると、長辺側の反り量が短辺側の反り量よりも大きい方が、平面度が向上しており、平面性に対して効果が高いことが判明した。
次に、上記で作製した、実装部材Ａ〜Ｉを使用して、図７を用いて説明した製造方法により電子部品１００として電子部品Ａ〜Ｉを作製した。電子部品Ａ〜Ｉは、共通のアルファベットを有する実装部材Ａ〜Ｉに対応している。例えば電子部品Ａは実装部材Ａを用いて作製した電子部品である。
電子デバイス１０として、平面寸法２４ｍｍ×１８ｍｍのいわゆるＡＰＳ−ＣサイズのＣＭＯＳイメージセンサーを準備した。この電子デバイス１０を、黒色のダイボンディング接着剤が固化してなる接合材５２を用いて、基体２０の配置領域２１０に固定した。その後、電子デバイス１０に設けられた電極３と内部端子５を、ワイヤーボンディング装置を用いて、金ワイヤーからなる接続導体４にて電気的接続を行った。
次に、蓋体３０として、α線対策された厚み０．５ｍｍのガラス板を用意した。蓋体３０のＸ方向における寸法は３１．８ｍｍ、Ｙ方向における寸法は２６．３ｍｍとし、基体２０の外径寸法とほぼ一致させた。蓋体３０の一方の面に光硬化性の接着剤５３０として紫外線硬化型樹脂をディスペンサで枠状に塗布し、接着剤５３０を塗布した面を枠体４０側にして、蓋体３０を枠体４０に戴置した。この時、接着剤５３０には直径３０μｍの球状粒子がスペーサとして混入されており、接着剤５３０の厚みは概ね３０μｍとなった。そして、蓋体３０を介して紫外線を照射して光硬化処理を行った。
このようにして、電子部品Ａ〜Ｉを作製した。
電子部品Ａ〜Ｉに対して、工程流動性と光硬化性の接着剤５３０のシール性の評価を実施した。工程流動性は、実施形態で示した図７の工程を流動し、平面性に起因する吸着ミス等のハンドリングエラーが出たものについて、発生個数を評価した。また、光硬化性の接着剤５３０のシール性については、接合材５３が、ガラス全周囲にわたってシールされているかどうかを目視検査にて評価した。
表２に、上記評価の結果を示しており、各電子部品２０個中の合格数を示している。電子部品Ａ〜Ｇについては、工程流動性、光硬化性の接着剤５３０のシール性ともに、全て合格であった。これは、実装部材Ａ〜Ｇにおける枠体面の平坦性が良好なものとなっている為、吸着エラーもなく、また、光硬化性の接着剤５３０も安定して気密シールができたものと考えられる。
一方、電子部品Ｈ、Ｉについては、実装部材Ｈ、Ｉの枠体上面の平面度が７０〜８０μｍと大きく平坦性に劣った為に、吸着エラーが発生したり、光硬化性の接着剤５３０によるシール性が十分でなかったりしたものと考えられる。
２０ 基体
５１０ 接着剤
４０ 枠体
２４ 実装部材

Claims (13)

  1. 電子デバイスの配置領域を有する基体と、前記配置領域に対応した開口を有し、前記基体の前記配置領域の周辺に接着された枠体と、を備える実装部材の製造方法であって、
    基体と、前記基体の熱膨張率とは異なる熱膨張率を有する枠体とを、前記基体と前記枠体との間に熱硬化性の接着剤が介在した状態で重ねる工程と、
    前記状態から前記基体と前記枠体と前記接着剤とを前記接着剤の硬化温度以上まで加熱することで、前記基体と前記枠体とを接着する工程と、
    前記硬化温度から前記基体および枠体を冷却する工程と、有し、
    前記状態において前記枠体は、前記状態において前記枠体が平坦である場合に比べて、
    前記冷却を経た前記枠体の平面度が小さくなるような反りを有することを特徴とする実装部材の製造方法。
  2. 前記枠体の前記熱膨張率は前記基体の前記熱膨張率よりも高い、請求項１に記載の実装部材の製造方法。
  3. 前記冷却する工程では、前記枠体に前記枠体の反りが小さくなる変形が生じる、請求項１または２に記載の実装部材の製造方法。
  4. 前記枠体は、
    第１角部、第２角部、および前記第１角部と前記第２角部の間の第１中間部を含む第１辺と、
    第３角部、第４角部、および前記第３角部と前記第４角部の間の第２中間部を含む第２辺と、
    前記第１角部、前記第３角部、および前記第１角部と前記第３角部の間の第３中間部を含む第３辺と、
    前記第２角部、前記第４角部、および前記第２角部と前記第４角部の間の第４中間部を含む第４辺と、を有する四辺形を呈しており、
    前記状態において、前記第１辺は、前記第１中間部と前記基体との距離が、前記第１角部と前記基体との距離および前記第２角部と前記基体との距離よりも大きくなる向きの反りを有しており、前記第２辺は、前記第２中間部と前記基体との距離が、前記第３角部と前記基体との距離および前記第４角部と前記基体との距離よりも大きくなる向きの反りを有し、
    前記冷却する工程では、前記第１辺に前記第１辺の前記反りが小さくなる変形が生じ、前記第２辺に前記第２辺の前記反りが小さくなる変形が生じる、請求項３に記載の実装部材の製造方法。
  5. 前記状態において、前記第１中間部と前記基体との距離および前記第２中間部と前記基体との距離が、前記第３中間部と前記基体との距離および前記第４中間部と前記基体との距離よりも大きい、請求項４に記載の実装部材の製造方法。
  6. 前記状態において、前記第３辺は、前記第３中間部と前記基体との距離が、前記第１角部と前記基体との距離および前記第３角部と前記基体との距離よりも大きくなる向きの反りを有しており、前記第４辺は、前記第４中間部と前記基体との距離が、前記第２角部と前記基体との距離および前記第４角部と前記基体との距離よりも大きくなる向きの反りを有し、
    前記冷却する工程では、前記第３辺に前記第３辺の前記反りが小さくなる変形が生じ、前記第４辺に前記第４辺の前記反りが小さくなる変形が生じる、請求項４または５に記載の実装部材の製造方法。
  7. 前記状態において、前記第１中間部と前記基体との前記距離と、前記第１角部と前記基体との前記距離との差、および、前記第１中間部と前記基体との前記距離と、前記第２角部と前記基体との前記距離との差が、前記第１中間部の厚みよりも小さい、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の実装部材の製造方法。
  8. 前記状態において、前記第１中間部と前記基体との前記距離と、前記第１角部と前記基体との前記距離との差、および、前記第１中間部と前記基体との前記距離と、前記第２角部と前記基体との前記距離との差が、前記第１中間部の厚みの１／１００以上１／１０以下である、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の実装部材の製造方法。
  9. 前記冷却する工程において、前記枠体には、前記状態における前記枠体の反りとは逆向きの反りが生じる、請求項２乃至８のいずれか１項に記載の実装部材の製造方法。
  10. 前記枠体は金属製であり、前記基体はセラミック製である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の実装部材の製造方法。
  11. 前記枠体は貫通穴が設けられた拡張部を有し、前記基体に接着された前記枠体の前記貫通穴は前記基体に重ならない、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の実装部材の製造方法。
  12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の実装部材の製造方法により形成された実装部材を準備する工程と、
    前記基体に電子デバイスを固定する工程と、
    前記枠体に前記電子デバイスに対向する蓋体を接着する工程と、
    を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
  13. 前記蓋体を光硬化性の接着剤を用いて前記枠体に接着する、請求項１２に記載の電子部品の製造方法。
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