JPWO2010021267A1 - 電子部品装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

電子部品装置において、短時間で信頼性の高い気密封止構造が得られるようにする。主基板（１２）に形成される第１の封止枠（１６）および蓋基板（１３）に形成される第２の封止枠（１９）を、ともにＮｉ膜から構成する。たとえば、第１の封止枠（１６）上にＢｉ層（２６）を形成し、第２の封止枠（１９）上にＡｕ層（２７）を形成しておき、第１の封止枠（１６）と第２の封止枠（１９）とを互いに近接させる方向に加圧しながら、たとえば３００℃の温度で１０秒間加熱することによって、第１の封止枠（１６）と第２の封止枠（１９）とを互いに接合する接合部（２４）を形成する。接合部（２４）は、Ｎｉ‐Ｂｉ‐Ａｕ３元系合金とＡｕ２Ｂｉとが混在した合金を主成分とする混在層（２８）とをもって構成される。

Description

この発明は、電子部品装置およびその製造方法に関するもので、特に、たとえば気密封止のために封止枠となる導体膜同士を接合した構造を有する電子部品装置およびその製造方法に関するものである。

この発明にとって興味ある電子部品装置として、たとえばＢＡＷフィルタがある。ＢＡＷフィルタは、電子回路形成部分およびこの電子回路形成部分を取り囲む第１の封止枠がその一方主面上に形成された主基板と、上記第１の封止枠に接合されるべき第２の封止枠がその一方主面上に形成された蓋基板とを備えている。そして、主基板と蓋基板とを、各々の主面が対向するように配置し、その状態で第１の封止枠と第２の封止枠とを互いに接合することにより、上記電子回路形成部分を気密封止した構造が実現される。

上記のような第１の封止枠と第２の封止枠とを互いに接合して封止するための技術として、以下のようなものが提案されている。

まず、特開２００４−１９４２９０号公報（特許文献１）および特開２００６−１３５２６４号公報（特許文献２）では、Ｃｕ−Ｓｎ合金による封止技術が提案されている。この封止技術について、図８を参照して説明する。

図８には、互いに対向するように配置される主基板１および蓋基板２の各一部が図示されている。接合工程を実施する前の段階では、図８（１）に示すように、主基板１の上方主面上には第１の封止枠３が形成され、他方、蓋基板２の下方主面上には、第２の封止枠４が形成されている。第１および第２の封止枠３および４は、たとえばＣｕから構成される。第１の封止枠３上には、点線で示すように、必要に応じて、たとえばＡｕからなる酸化防止膜５が形成される。酸化防止膜５は、第１の封止枠３を構成するＣｕの酸化を防止するためのものであって、後述する接合に直接寄与するものではない。他方、第２の封止枠４上には、Ｃｕより融点の低いＳｎを主成分とするＳｎ層６が形成される。Ｓｎ層６は接合材として機能するものである。

第１の封止枠３と第２の封止枠４とを互いに接合した状態とするため、Ｓｎ層６を挟んで第１の封止枠３と第２の封止枠４とが互いに対向する密着状態に加圧保持しながら、加熱される。その結果、まず、酸化防止膜５を構成するＡｕがＳｎ層６中に溶解し、次いで、第１および第２の封止枠３および４を構成するＣｕがＳｎ層６中へと拡散して、ＣｕとＳｎとの金属間化合物が生成される。

より詳細には、上記の加圧状態での加熱を続けると、Ｓｎ層６が消失し、まず、図８（２）に示すように、融点４１５℃のＣｕ_６Ｓｎ_５を主成分とするＣｕ_６Ｓｎ_５層７が形成され、Ｃｕ_６Ｓｎ_５層７と第１および第２の封止枠３および４の各々との間に、融点６４０℃のＣｕ_３Ｓｎを主成分とするＣｕ_３Ｓｎ層８が形成され始める。

さらに、加圧状態での加熱を続けると、図８（３）に示すように、Ｃｕ_６Ｓｎ_５層７が消失し、第１の封止枠３と第２の封止枠４とを互いに接合する接合部９がＣｕ_３Ｓｎ層８をもって構成された接合構造が得られる。

以上のような接合構造において、Ｃｕ_６Ｓｎ_５層７が消失し、接合部９がＣｕ_３Ｓｎ層８をもって構成されていることが重要である。なぜなら、Ｃｕ_６Ｓｎ_５層７が残っていると、ユーザーリフローや高温環境に長時間さらされた場合、ＣｕとＳｎとの相互拡散がさらに進み、Ｃｕ_３Ｓｎ層８へ変化しようとするが、この相互拡散が進む間に、ＣｕとＳｎとの拡散係数の違いによりいわゆるカーケンダルボイドが発生し、封止不良が起こることがある。

Ｃｕ_６Ｓｎ_５層７が消失し、接合部９がＣｕ_３Ｓｎ層８をもって構成されるようにするには、ＳｎにＣｕを十分に拡散させる必要があるが、Ｃｕ_３Ｓｎの合金成長速度は、図９に示すように、極めて遅い。なお、図９は、３００℃における合金の成長速度を示している。したがって、Ｃｕ_３Ｓｎ層８をもって接合部９を構成する状態を得るためには、たとえば、８．２ＭＰａの加圧下で、３００℃の温度を６０分間保持するといった条件が必要となる。よって、生産性が低く、製造コストが高くなるという問題を招く。また、上記の条件は、電子部品装置に備える電子回路形成部分の品質を損なわせるほどの過酷な条件となる場合もある。

次に、特開２００６−１０８１６２号公報（特許文献３）では、Ｎｉからなる濡れ層の間にＢｉからなる低融点材料層を配置し、加圧しながら加熱することにより、低融点材料層を構成するＢｉを溶かし、濡れ層同士を接合することによって封止することが提案されている。

特許文献３には、封止後において接合部に形成される合金状態についての記載がないが、接合部にＢｉが残る可能性が高いと推測される。Ｂｉは２７１℃で溶融するため、このような接合部を備える電子部品装置に対して、たとえばはんだリフロー工程が実施されると、Ｂｉが溶融することがあり、その結果、気密封止状態が阻害されることがある。

次に、特開２００４−１１１９３５号公報（特許文献４）では、ＢｉとＮｉとを固液拡散させて中間合金層を形成し、この中間合金層によって接合することが提案されている。ＮｉとＢｉとによって形成される合金としては、たとえばＮｉＢｉがある。しかしながら、ＮｉＢｉは、前述したＣｕ_３Ｓｎの場合と同様、合金成長速度が遅い。よって、生産性が低く、製造コストが高くなるという問題を招く。

特開２００４−１９４２９０号公報 特開２００６−１３５２６４号公報 特開２００６−１０８１６２号公報 特開２００４−１１１９３５号公報

そこで、この発明の目的は、上述した問題を解決し得る、電子部品装置およびその製造方法を提供しようとすることである。

この発明は、Ｎｉを主成分とする第１のＮｉ膜を形成した第１の部材と、Ｎｉを主成分とする第２のＮｉ膜を形成した第２の部材と、第１のＮｉ膜と第２のＮｉ膜とを互いに接合する接合部とを備える、電子部品装置の構造にまず向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、接合部は、Ｎｉ−Ｂｉ−Ａｕ３元系合金を主成分とする３元系合金層、Ｎｉ−Ｂｉ−Ａｕ３元系合金およびＡｕ_２Ｂｉが混在した合金を主成分とする混在層、または、Ａｕ_２Ｂｉを主成分とするＡｕ_２Ｂｉ層をもって構成されていることを特徴としている。

この発明に係る電子部品装置の好ましい実施態様では、上記第１の部材は、電子回路形成部分および電子回路形成部分を取り囲む第１の封止枠がその一方主面上に形成された主基板であり、上記第２の部材は、第１の封止枠に接合されるべき第２の封止枠がその一方主面上に形成された蓋基板であり、第１の封止枠が前述の第１のＮｉ膜によって与えられ、第２の封止枠が前述の第２のＮｉ膜によって与えられる。

上記の実施態様の場合、主基板の一方主面上であって、第１の封止枠によって取り囲まれた位置に、第１の接続用電極が形成され、蓋基板の一方主面上であって、第２の封止枠によって取り囲まれた位置に、第２の接続用電極が形成され、第１の接続用電極と第２の接続用電極とを互いに電気的に接続する電気的接続部を有し、電気的接続部は、接合部と同様の構成を有することが好ましい。

この発明は、また、上述したような電子部品装置を製造する方法にも向けられる。

この発明に係る電子部品装置の製造方法は、Ｎｉを主成分とする第１のＮｉ膜を形成した第１の部材を用意する工程と、Ｎｉを主成分とする第２のＮｉ膜を形成した第２の部材を用意する工程と、第１のＮｉ膜と第２のＮｉ膜との間に、Ｂｉを主成分とするＢｉ層とＡｕを主成分とするＡｕ層とを介在させた状態で、第１のＮｉ膜と第２のＮｉ膜とを互いに近接させて加熱することによって、第１のＮｉ膜と第２のＮｉ膜とを互いに接合する接合部を形成する、加熱接合工程とを備えることを特徴としている。

この発明に係る電子部品装置の製造方法の好ましい実施態様では、上記加熱接合工程において、Ａｕ−Ｂｉ共晶組成の融点以上かつＢｉの融点以下の温度での加熱が実施される。

また、この発明に係る電子部品装置の製造方法の好ましい実施態様では、上記加熱接合工程において、第１のＮｉ膜と第２のＮｉ膜とを互いに近接させる方向への加圧が実施される。

上述の加熱接合工程において形成される接合部は、Ｎｉ−Ｂｉ−Ａｕ３元系合金およびＡｕ_２Ｂｉが混在した合金を主成分とする混在層をもって構成される場合と、Ｎｉ−Ｂｉ−Ａｕ３元系合金を主成分とする３元系合金層をもって構成される場合と、Ａｕ_２Ｂｉを主成分とするＡｕ_２Ｂｉ層をもって構成される場合とがある。

この発明に係る電子部品装置の製造方法の好ましい実施態様では、上記第１の部材は、電子回路形成部分および電子回路形成部分を取り囲む第１の封止枠がその一方主面上に形成された主基板であり、上記第２の部材は、第１の封止枠に接合されるべき第２の封止枠がその一方主面上に形成された蓋基板であり、第１の封止枠は第１のＮｉ膜によって与えられ、第２の封止枠は第２のＮｉ膜によって与えられる。そして、この発明に係る電子部品装置の製造方法は、第１の封止枠と第２の封止枠とを互いに接合するために適用される。

上記の好ましい実施態様の場合において、主基板の一方主面上であって、第１の封止枠によって取り囲まれた位置に、第１の接続用電極が形成され、蓋基板の一方主面上であって、第２の封止枠によって取り囲まれた位置に、第２の接続用電極が形成されるとき、加熱接合工程と同時に、第１の接続用電極と第２の接続用電極とを互いに電気的に接続する工程が実施されることが好ましい。

また、上記の好ましい実施態様の場合、第１のＮｉ膜および第２のＮｉ膜の少なくとも一方の幅方向寸法は、Ｂｉ層の幅方向寸法より大きいことが好ましい。

この発明に係る電子部品装置の製造方法において、加熱接合工程の前に、第１のＮｉ膜および第２のＮｉ膜のいずれか一方上にＢｉ層を形成し、第１のＮｉ膜および第２のＮｉ膜のいずれか他方上にＡｕ層を形成しておくことが好ましい。

また、この発明に係る電子部品装置の製造方法において、加熱接合工程の前に、第１のＮｉ膜および第２のＮｉ膜のいずれか一方上に第１のＡｕ層を形成し、第１のＡｕ層上にＢｉ層を形成し、第１のＮｉ膜および第２のＮｉ膜のいずれか他方上に第２のＡｕ層を形成しておくことも好ましい。

この発明によれば、接合部において形成される、Ｎｉ−Ｂｉ−Ａｕ３元系合金、またはＮｉ−Ｂｉ−Ａｕ３元系合金およびＡｕ_２Ｂｉが混在した合金、またはＡｕ_２Ｂｉは、いずれも、前述したＣｕ_３ＳｎやＮｉＢｉと比較して、成長速度が速いため、接合部を短時間で形成でき、製造コストを安くすることができる。

また、この発明によれば、接合部において形成された合金は、２８０℃以上の高い融点を有しているため、たとえばはんだリフロー工程において溶融しないようにすることができる。したがって、この発明に係る電子部品装置が主基板と蓋基板とを備え、主基板の一方主面上に、電子回路形成部分およびこれを取り囲む第１の封止枠が形成され、蓋基板の一方主面上に、上記第１の封止枠に接合されるべき第２の封止枠が形成されていて、この発明が第１の封止枠と第２の封止枠との接合に適用されると、はんだリフロー工程後においても電子部品装置の気密性が損なわれることはない。

上述のように、この発明に係る電子部品装置が主基板と蓋基板とを備える場合であって、主基板の一方主面上の、第１の封止枠によって取り囲まれた位置に、第１の接続用電極が形成され、蓋基板の一方主面上の、第２の封止枠によって取り囲まれた位置に、第２の接続用電極が形成されているとき、第１の封止枠と第２の封止枠とに対する加熱接合工程と同時に、第１の接続用電極と第２の接続用電極とを互いに電気的に接続するようにすれば、封止と電気的接続とを同時に達成することができ、その結果、電子部品装置の製造のための工程数を減らすことができ、よって、製造コストを低減することができる。

この発明において、接合部が、３元系合金およびＡｕ_２Ｂｉの２種類の合金の混在層をもって構成されると、これら２種類の合金間の物性（線膨張係数等）の違いにより、歪みが生じ、耐環境性能を低下させることがあり得るが、３元系合金層またはＡｕ_２Ｂｉ層というように、単一合金層をもって構成されると、耐環境性能を向上させることができる。

この発明に係る電子部品の製造方法に備える加熱接合工程において、Ａｕ−Ｂｉ共晶組成の融点以上、Ｂｉの融点以下での加熱が実施されると、耐熱性の低い電子回路形成部分を備える電子部品装置であっても、電子回路形成部分の品質を損なわせることなく、気密封止状態を確保することができる。

この発明に係る電子部品の製造方法に備える加熱接合工程において、第１のＮｉ膜と第２のＮｉ膜とを互いに近接させる方向への加圧が実施されると、各金属間の相互拡散が進む間に各金属の拡散係数の違いにより発生するカーケンダルボイドが押しつぶされながら接合が進むので、接合部に残存したカーケンダルボイドに起因する封止不良を抑制することができる。

この発明に係る電子部品装置の製造方法において、第１のＮｉ膜および第２のＮｉ膜の少なくとも一方の幅方向寸法が、Ｂｉ層の幅方向寸法より大きくされると、加熱接合工程において、接合部からのＢｉのはみ出しを抑制することができ、その結果、Ｂｉのはみ出しによる不所望な電気的短絡を生じさせにくくすることができる。

この発明に係る電子部品装置の製造方法において、加熱接合工程の前に、第１のＮｉ膜および第２のＮｉ膜のいずれか一方上にＢｉ層を形成し、第１のＮｉ膜および第２のＮｉ膜のいずれか他方上にＡｕ層を形成しておけば、加熱接合工程において、第１の部材と第２の部材とを所定の配置にするだけで、第１のＮｉ膜と第２のＮｉ膜との間にＢｉ層とＡｕ層とを介在させた状態を得ることができ、電子部品装置の製造工程を能率的に進めることができる。

また、この発明に係る電子部品装置の製造方法において、加熱接合工程の前に、第１のＮｉ膜および第２のＮｉ膜のいずれか一方上に第１のＡｕ層を形成し、第１のＡｕ層上にＢｉ層を形成し、第１のＮｉ膜および第２のＮｉ膜のいずれか他方上に第２のＡｕ層を形成しておけば、たとえばＮｉ層とＢｉ層の形成方法が異なり、Ｎｉ層の形成からＢｉ層の形成までに時間が経過してＮｉ層の表面に酸化膜が形成されることでＮｉとＢｉとの反応が阻害される可能性がある場合においても、接合を確実に行なうことができる。

この発明が適用され得る電子部品装置の一例としてのＢＡＷフィルタ１１を示す断面図である。 この発明の第１の実施形態を説明するためのもので、図１に示した第１および第２の封止枠１６および１９を拡大して示す断面図であり、（１）は接合前、（２）は接合後の状態を示す。 この発明の第２の実施形態を説明するための図２に対応する図である。 この発明の第３の実施形態を説明するための図２に対応する図である。 この発明の第４の実施形態を説明するための図２（１）に対応する図である。 この発明の第５の実施形態を説明するためのもので、電子部品装置４１に備える主基板４２と蓋基板４３とを互いに分離して示す斜視図である。 図６に示した主基板４２と蓋基板４３との接合部分を拡大して示す断面図である。 この発明にとって興味ある従来技術を説明するための接合工程を示す断面図である。 ３００℃における合金の成長速度を示す図であり、Ｎｉ‐Ｂｉ‐Ａｕ３元系合金およびＡｕ_２Ｂｉの場合の成長速度と、Ｃｕ_３Ｓｎの場合の成長速度とを示している。

図１は、この発明が適用され得る電子部品装置の一例としてのＢＡＷフィルタ１１を示す断面図である。

ＢＡＷフィルタ１１は、たとえばＳｉからなる主基板１２と、たとえばホウケイ酸ガラスからなる蓋基板１３とを備えている。主基板１２と蓋基板１３とは、所定の間隔を隔てて互いに対向している。

主基板１２の上方主面１４上には、ＢＡＷフィルタ回路を形成する電子回路形成部分１５（省略的に図示される。）および電子回路形成部分１５を取り囲む第１の封止枠１６が形成されている。また、主基板１２の上方主面１４上であって、第１の封止枠１６によって取り囲まれた位置には、電子回路形成部分１５から引き出されたいくつかの第１の接続用電極１７が形成されている。

他方、蓋基板１３の下方主面１８上には、第１の封止枠１６に接合されるべき第２の封止枠１９が形成されている。また、蓋基板１３の下方主面１８上であって、第２の封止枠１９によって取り囲まれた位置には、第１の接続用電極１７に対応するいくつかの第２の接続用電極２０が形成されている。蓋基板１３の上方主面２１上には、いくつかの端子電極２２が形成され、これら端子電極２２は、蓋基板１３を厚み方向に貫通するように設けられたスルーホール導体２３を介して第２の接続用電極４０と電気的に接続されている。

このようなＢＡＷフィルタ１１を製造するにあたって、第１の封止枠１６と第２の封止枠１９とが互いに接合される。この接合によって形成された接合部２４が図１に示されている。第１および第２の封止枠１６および１９は、たとえばほぼ矩形をなすように延びていて、これらが接合されたとき、電子回路形成部分１５等が気密封止される。好ましくは、第１の封止枠１６と第２の封止枠１９とを互いに接合する工程と同時に、第１の接続用電極１７と第２の接続用電極２０とを互いに電気的に接続する工程が実施される。この電気的接続によって得られた電気的接続部２５が図１に示されているが、この電気的接続部２５は、上述した接合部２４と同様の構成を有することが好ましい。

以下に、図１に示したＢＡＷフィルタ１１を対象として、この発明のいくつかの実施形態について説明する。

図２は、この発明の第１の実施形態を説明するためのもので、図１における第１および第２の封止枠１６および１９の部分を拡大して示している。図２において、（１）は接合前の状態を示し、（２）は接合後の状態を示している。

図２（１）を参照して、第１および第２の封止枠１６および１９は、ともに、Ｎｉを主成分とするＮｉ膜から構成される。第１および第２の封止枠１６および１９の各々の幅はたとえば５０μｍとされる。なお、Ｎｉ膜と主基板１２および蓋基板１３の各々との密着性を高めるため、Ｎｉ膜と主基板１２との間およびＮｉ膜と蓋基板１３との間に、図示しないが、Ｔｉ膜が形成されてもよい。

第１の封止枠１６上には、Ｂｉを主成分とするＢｉ層２６が形成される。他方、第２の封止枠１９上には、Ａｕを主成分とするＡｕ層２７が形成される。これら第１の封止枠１６および第２の封止枠１９の各々となるＮｉ膜、Ｂｉ層２６およびＡｕ層２７は、たとえば、蒸着、めっき等により形成される。

後述する図２（２）に示した構造を得るようにするため、第１および第２の封止枠１６および１９の各々を構成するＮｉ膜の厚みは、第１および第２の封止枠１６および１９によるＮｉの供給体積が、合計で、Ｂｉ層２６の供給体積の１６．５％以上となるようにされる。一例として、Ｂｉ層２６の厚みが５μｍの場合、第１および第２の封止枠１６および１９の各々を構成するＮｉ膜は、合計で、０．８３μｍ以上の厚みとなるようにされる。

また、後述する図２（２）に示した構造を得るようにするため、Ａｕ層２７の厚みは、Ａｕ層２７によるＡｕの供給体積がＢｉ層２６の供給体積の１１．１％以上かつ２７％以下になるようにされる。一例として、Ｂｉ層２６の厚みが５μｍの場合、Ａｕ層２７の厚みは、０．５５μｍ以上かつ１．３５μｍ以下とされる。

なお、図２（１）に示した実施形態では、第１の封止枠１６上にＢｉ層２６が形成され、第２の封止枠１９上にＡｕ層２７が形成されたが、Ｂｉ層２６とＡｕ層２７との位置関係が逆にされてもよい。また、Ａｕ層２７を、Ｂｉ層２６上に形成しても、あるいは、Ｂｉ層２６上および第２の封止枠１９上の双方に形成してもよい。さらに、Ａｕ層２７をＢｉ層２６の下に形成してもよく、あるいはＢｉ層２６の下および第２の封止枠１９の上の双方に形成してもよい。

次に、第１の封止枠１６と第２の封止枠１９との間に、Ｂｉ層２６とＡｕ層２７とを介在させた状態で、第１の封止枠１６と第２の封止枠１９とを互いに近接させる方向に加圧しながら加熱することによって、第１の封止枠１６と第２の封止枠１９とを互いに接合する接合部２４を形成する、加熱接合工程が実施される。この加熱接合工程を実施した後の状態が図２（２）に示されている。

上記加熱接合工程では、たとえば酸素濃度１００ｐｐｍ以下の窒素雰囲気が適用される。なお、加熱接合工程での雰囲気は、窒素以外の不活性ガス雰囲気であっても、還元性雰囲気であっても、真空であってもよい。加熱接合工程における加圧は、Ｂｉ層２６に含まれるＢｉのＡｕ層２７ならびにＮｉ膜からなる第１および第２の封止枠１６および１９への濡れの促進、さらには合金形成時のボイド発生の抑制の効果があり、たとえば８ＭＰａの面圧が適用される。ただし、Ｎｉ膜の表面に形成された酸化膜をプラズマエッチングなどの物理的処理または化学的処理により除去し、その後は酸化性の雰囲気にさらさないようにして接合する場合は、無加圧で接合することも可能である。また、電子部品装置が備える電子回路形成部分の耐熱性が十分高ければ、加熱接合工程でのピーク温度は、Ｂｉが溶融する２７１℃以上とされてもよい。

たとえば、Ｂｉ層２６の厚みが５μｍの場合、ピーク温度３００℃で、わずか１０秒間保持するだけで、Ｂｉ層２６を、すべて、図２（２）に示すように、Ｎｉ‐Ｂｉ‐Ａｕ３元系合金およびＡｕ_２Ｂｉが混在した合金を主成分とする混在層２８をもって構成される接合部２４とすることができる。この接合部２４は、２８０℃以上の融点を有し、少なくとも２８０℃では溶融しないようにすることができる。

一方、電子部品装置が備える電子回路形成部分の耐熱性が懸念される場合、加熱接合工程でのピーク温度は、Ａｕ−Ｂｉ共晶組成が溶融する２４１℃以上、かつＢｉが溶融する２７１℃以下としてもよい。第１の封止枠１６と第２の封止枠１９との間にＢｉ層２６とＡｕ層２７とを介在させた状態で、第１の封止枠１６と第２の封止枠１９とを互いに近接させる方向に加圧し、Ｂｉ層２６とＡｕ層２７とを密着状態に保持しながら加熱することによって、Ｂｉ層２６とＡｕ層２７との接触界面でＢｉ層２６に含まれるＢｉとＡｕ層２７に含まれるＡｕとが相互拡散し、Ａｕ−Ｂｉ共晶組成の合金層が形成される。すなわち、加熱接合工程でのピーク温度をＢｉが溶融する２７１℃以下としても、Ａｕ−Ｂｉ共晶組成が溶融する２４１℃以上であれば、接触界面に形成されたＡｕ−Ｂｉ共晶組成の合金層が溶融し、第１および第２の封止枠１６および１９とを互いに接合する接合部２４を形成することができる。その結果、電子部品装置が備える電子回路形成部分の耐熱性が懸念される場合であっても、電子回路形成部分の品質を損なわせることなく、気密封止状態を確保することができる。

なお、混在層２８はＡｕが溶融したＢｉ中に溶解し、冷却過程で３元系合金中にＡｕ_２Ｂｉが析出する形で形成される。Ａｕ_２Ｂｉの析出位置は一義的ではなく、Ｎｉ膜に隣接して不連続な点線状に析出する場合、または３元系合金中に島状に点在して析出する場合などの種々の形態がある。すなわち、３元系合金とＡｕ_２Ｂｉとの境界は必ずしも明瞭に現れるものではないため、図２（２）では、上記境界を示さず、混在層２８を「（Ｎｉ‐Ｂｉ‐Ａｕ）＋Ａｕ_２Ｂｉ」として示している。

上述したＮｉ‐Ｂｉ‐Ａｕ３元系合金の平均組成比は、Ｎｉ：Ｂｉ：Ａｕ＝１１：７３：１６（重量％）である（組成比には、それぞれ、±３重量％程度の誤差がある。この発明の実施形態における供給体積はこの平均組成比をもとに算出しているが、実際は誤差も含めて各層の供給体積を決定している。）。なお、上述したピーク温度およびピーク温度保持時間は、Ｂｉ層２６の厚み、昇温速度および冷却速度によって各々の最適値が異なってくる。

Ｎｉ‐Ｂｉ‐Ａｕ３元系合金およびＡｕ_２Ｂｉの３００℃での合金成長速度が、図９の「（Ｎｉ‐Ｂｉ‐Ａｕ）＋Ａｕ_２Ｂｉ」によって示されている。この図９からわかるように、Ｎｉ‐Ｂｉ‐Ａｕ３元系合金およびＡｕ_２Ｂｉは、たとえばＣｕ_３Ｓｎと比較して、成長速度が速いため、合金を短時間で生成することができ、その結果、製造コストの低減を図ることができる。

また、Ｎｉ‐Ｂｉ‐Ａｕ３元系合金およびＡｕ_２Ｂｉは、はんだリフロー工程で溶融しないため、はんだリフロー工程を適用しても、ＢＡＷフィルタ１１の気密性を確保することができる。

図３は、この発明の第２の実施形態を説明するための図２に対応する図である。図３において、図２に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

第２の実施形態では、第１の実施形態と比較して、Ａｕ層２７をより薄く形成し、接合部２４においてＡｕ_２Ｂｉ層が形成されないようにしたことを特徴としている。すなわち、Ａｕ層２７の厚みは、Ａｕ層２７によるＡｕの供給体積がＢｉ層２６によるＢｉ供給体積の１１．１％となるようにされる。一例として、Ｂｉ層２６の厚みが５μｍの場合、Ａｕ層２７の厚みが０．５５μｍとされる。その結果、図３（２）に示すように、加熱接合工程の結果、接合部２４には、Ｎｉ‐Ｂｉ‐Ａｕ３元系合金を主成分とする３元系合金層２９のみが形成される。

図４は、この発明の第３の実施形態を説明するための図２に対応する図である。図４において、図２に示す要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

第３の実施形態は、第１の実施形態と比較して、Ａｕ層２７をより厚く形成し、接合部２４において、Ｎｉ‐Ｂｉ‐Ａｕ３元系合金を主成分とする３元系合金層が形成されないようにしたことを特徴としている。すなわち、Ａｕ層２７の厚みは、Ａｕ層２７によるＡｕの供給体積がＢｉ層２６によるＢｉ供給体積の２７％以上となるようにされる。一例として、Ｂｉ層２６の厚みが５μｍの場合、Ａｕ層２７の厚みが１．３５μｍ以上とされる。このようにＡｕ層２７の厚みを設定することにより、加熱接合工程を実施したとき、図４（２）に示すように、接合部２４ではＡｕ_２Ｂｉ層３０のみが形成される。

なお、Ａｕ層２７が、図示したように、第２の封止枠１９上にだけ形成されるのではなく、第１の封止枠１６側のＢｉ層２６上および第２の封止枠１９上の双方にそれぞれ形成される場合には、双方のＡｕ層２７の合計厚みが１．３５μｍ以上となるようにされる。

以上の第２および第３の各実施形態によれば、接合部２４が、３元系合金層２９およびＡｕ_２Ｂｉ層３０のいずれか一方というように、単一合金層をもって構成されるので、耐環境性能を第１の実施形態より向上させることができる。

図５は、この発明の第４の実施形態を説明するための図２（１）に対応する図である。図５において、図２（１）に示す要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

第４の実施形態は、第１の封止枠１６の幅方向寸法Ｗ１に比べて、第２の封止枠１９の幅方向寸法Ｗ２がより大きくされていることを特徴としている。これは、Ｂｉ層２６を構成するＢｉが、加熱接合工程での加圧により第１の封止枠１６からはみ出し、たとえば接続用電極２０との間で電気的短絡が生じることを抑制するためのものである。一例として、第２の封止枠１９の幅方向寸法Ｗ２が５０μｍであるとき、第１の封止枠１６の幅方向寸法Ｗ１は１５〜２５μｍ程度とされる。

なお、図５に示した実施形態では、第１の封止枠１６において、Ｎｉ膜３１を形成する前に、Ｃｕを主成分とするＣｕ膜３２が、厚膜形成技術によって、たとえばＮｉと合わせて７．５μｍ以上の厚みをもって形成されている。このように、比較的厚みのあるＣｕ膜３２を形成することにより、Ｂｉのはみ出し防止効果が高められる。また、Ｃｕ膜３２を厚く形成することにより、第１の部材と第２の部材の熱膨張係数の差によって生じる熱応力を緩和することが期待できる。しかしながら、このような利点を特に望まないならば、Ｃｕ膜３２を省略し、主基板１２上に、直接、Ｎｉ膜３１を形成してもよい。

図５に示した第４の実施形態は、図２に示した第１の実施形態だけでなく、図３および図４にそれぞれ示した第２および第３の実施形態、あるいは後述する図６および図７に示した第５の実施形態にも適用することができる。

また、図５では、第１の封止枠１６の幅方向寸法Ｗ１に比べて、第２の封止枠１９の幅方向寸法Ｗ２をより大きくしたが、逆に、第１の封止枠１６の幅方向寸法Ｗ１を第２の封止枠１９の幅方向寸法Ｗ２より大きくしてもよい。ただし、Ｂｉ層２６の幅方向寸法は、Ｗ１とＷ２のいずれか小さい側の幅方向寸法に合わせる。Ｂｉ層２６の形成は、第１の封止枠１６上または第２の封止枠１９上のいずれでもよい。

また、上述のようにＢｉがはみ出そうとするとき、封止枠１６および１９のコーナー部分においてＢｉが凝集する傾向があるが、このような凝集を抑制するため、コーナー部分を円弧状にすることが好ましい。

以上説明した第１の封止枠１６と第２の封止枠１９との接合を図る接合部２４での構成は、第１の接続用電極１７と第２の接続用電極２０との電気的接続を図る電気的接続部２５においても同様に適用することができる。この場合、第１の封止枠１６と第２の封止枠１９とに対する加熱接合工程と同時に、第１の接続用電極１７と第２の接続用電極２０とを互いに電気的に接続する接続工程を実施するようにすれば、封止と電気的接続とを同時に達成することができ、その結果、ＢＡＷフィルタ１１の製造のための工程数を減らすことができ、よって、製造コストを低減することができる。

また、図５を参照して説明したＢｉのはみ出し抑制のための構成は、上述したような接続用電極１７および２０についても適用することができる。

また、この発明は、第１の封止枠１６が形成された主基板１２と第２の封止枠１９が形成された蓋基板１３とを備えるＢＡＷフィルタ１１だけでなく、同様の主基板および蓋基板を備える他の電子部品装置にも適用することができ、さらには、封止枠ではなく、単に、第１のＮｉ膜を形成した第１の部材と、第１のＮｉ膜に接合されるべき第２のＮｉ膜を形成した第２の部材とを備える電子部品装置にも適用することができる。

また、この発明に係る電子部品装置の製造方法において、複数の第１および第２の部材をそれぞれ与える第１および第２の集合基板が用意され、加熱接合工程が、第１および第２の集合基板の状態で実施されてもよい。この場合、加熱接合工程の後、個々の電子部品装置単位に、第１および第２の集合基板を分割する工程がさらに実施される。上記加熱接合工程では、第１および第２の集合基板を収容しながら、不活性ガスの導入または真空雰囲気の形成が可能なチャンバが用いられることが好ましい。このような製造方法によれば、複数の電子部品装置の製造を一括して行なうことができるので、電子部品装置の生産性の向上を期待することができる。

また、蓋基板には、図６に示すようなキャップ状のものを用いてもよい。図６は、この発明の第５の実施形態を説明するためのもので、電子部品装置４１に備える主基板４２と蓋基板４３とを互いに分離して示す斜視図である。図７は、図６に示した主基板４２と蓋基板４３との接合部分を拡大して示す断面図である。図６において、図２（１）に示す要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

主基板４２の上方主面１４上には、必要な回路を形成する素子４４が実装されるとともに、この素子４４を取り囲む第１の封止枠１６が形成されている。なお、素子４４から引き出されるべき接続用導体については図示が省略されている。

他方、キャップ状の蓋基板４３の下方主面には凹部４６（図７参照）が形成されるが、この凹部４６を規定する周縁部４７の下面には、第１の封止枠１６に接合されるべき第２の封止枠１９が形成されている。

図７を参照して、第１および第２の封止枠１６および１９は、ともに、Ｎｉを主成分とするＮｉ膜から構成される。

第１の封止枠１６上には、Ａｕを主成分とするＡｕ層２７が形成される。他方、第２の封止枠１９上には、Ａｕを主成分とするＡｕ層２７が形成されるとともに、さらにその上にＢｉを主成分とするＢｉ層２６が形成される。

なお、上記第１および第２の封止枠１６および１９の各々上でのＢｉ層２６およびＡｕ層２７等の配置は、他の実施形態のように変更されてもよい。たとえば、Ｂｉ層２６は、主基板４２側に形成されてもよい。

また、この実施形態の場合も、主基板４２は、複数の主基板４２を構成する集合基板の状態で用意され、この集合基板の状態で蓋基板４３と接合され、その後、個々の主基板４２となるように分割されても、あるいは、個々の主基板４２の状態で、蓋基板４３と接合されてもよい。

１１ ＢＡＷフィルタ（電子部品装置）
１２，４２ 主基板
１３，４３ 蓋基板
１５ 電子回路形成部分
１６ 第１の封止枠
１７ 第１の接続用電極
１９ 第２の封止枠
２０ 第２の接続用電極
２４ 接合部
２５ 電気的接続部
２６ Ｂｉ層
２７ Ａｕ層
２８ 混在層
２９ ３元系合金層
３０ Ａｕ_２Ｂｉ層
４１ 電子部品装置

Claims (14)

1. Ｎｉを主成分とする第１のＮｉ膜を形成した第１の部材と、
   Ｎｉを主成分とする第２のＮｉ膜を形成した第２の部材と、
   前記第１のＮｉ膜と前記第２のＮｉ膜とを互いに接合する接合部と
   を備え、
   前記接合部は、Ｎｉ−Ｂｉ−Ａｕ３元系合金を主成分とする３元系合金層、Ｎｉ−Ｂｉ−Ａｕ３元系合金およびＡｕ_２Ｂｉが混在した合金を主成分とする混在層、または、Ａｕ_２Ｂｉを主成分とするＡｕ_２Ｂｉ層をもって構成されている、
   電子部品装置。
2. 前記第１の部材は、電子回路形成部分および前記電子回路形成部分を取り囲む第１の封止枠がその一方主面上に形成された主基板であり、前記第２の部材は、前記第１の封止枠に接合されるべき第２の封止枠がその一方主面上に形成された蓋基板であり、
   前記第１の封止枠は前記第１のＮｉ膜によって与えられ、前記第２の封止枠は前記第２のＮｉ膜によって与えられる、
   請求項１に記載の電子部品装置。
3. 前記主基板の前記一方主面上であって、前記第１の封止枠によって取り囲まれた位置に、第１の接続用電極が形成され、前記蓋基板の前記一方主面上であって、前記第２の封止枠によって取り囲まれた位置に、第２の接続用電極が形成され、前記第１の接続用電極と前記第２の接続用電極とを互いに電気的に接続する電気的接続部を有し、前記電気的接続部は、前記接合部と同様の構成を有する、請求項２に記載の電子部品装置。
4. Ｎｉを主成分とする第１のＮｉ膜を形成した第１の部材を用意する工程と、
   Ｎｉを主成分とする第２のＮｉ膜を形成した第２の部材を用意する工程と、
   前記第１のＮｉ膜と前記第２のＮｉ膜との間に、Ｂｉを主成分とするＢｉ層とＡｕを主成分とするＡｕ層とを介在させた状態で、前記第１のＮｉ膜と前記第２のＮｉ膜とを互いに近接させて加熱することによって、前記第１のＮｉ膜と前記第２のＮｉ膜とを互いに接合する接合部を形成する、加熱接合工程と
   を備える、電子部品装置の製造方法。
5. 前記加熱接合工程において、Ａｕ−Ｂｉ共晶組成の融点以上かつＢｉの融点以下の温度での加熱が実施される、請求項４に記載の電子部品装置の製造方法。
6. 前記加熱接合工程において、前記第１のＮｉ膜と前記第２のＮｉ膜とを互いに近接させる方向への加圧が実施される、請求項４に記載の電子部品装置の製造方法。
7. 前記加熱接合工程において形成される前記接合部は、Ｎｉ−Ｂｉ−Ａｕ３元系合金およびＡｕ_２Ｂｉが混在した合金を主成分とする混在層をもって構成される、請求項４ないし６のいずれかに記載の電子部品装置の製造方法。
8. 前記加熱接合工程において形成される前記接合部は、Ｎｉ−Ｂｉ−Ａｕ３元系合金を主成分とする３元系合金層をもって構成される、請求項４ないし６のいずれかに記載の電子部品装置の製造方法。
9. 前記加熱接合工程において形成される前記接合部は、Ａｕ_２Ｂｉを主成分とするＡｕ_２Ｂｉ層をもって構成される、請求項４ないし６のいずれかに記載の電子部品装置の製造方法。
10. 前記第１の部材は、電子回路形成部分および前記電子回路形成部分を取り囲む第１の封止枠がその一方主面上に形成された主基板であり、前記第２の部材は、前記第１の封止枠に接合されるべき第２の封止枠がその一方主面上に形成された蓋基板であり、
    前記第１の封止枠は前記第１のＮｉ膜によって与えられ、前記第２の封止枠は前記第２のＮｉ膜によって与えられ、
    前記第１の封止枠と前記第２の封止枠とを互いに接合するために適用される、
    請求項４に記載の電子部品装置の製造方法。
11. 前記主基板の前記一方主面上であって、前記第１の封止枠によって取り囲まれた位置に、第１の接続用電極が形成され、前記蓋基板の前記一方主面上であって、前記第２の封止枠によって取り囲まれた位置に、第２の接続用電極が形成され、前記加熱接合工程と同時に、前記第１の接続用電極と前記第２の接続用電極とを互いに電気的に接続する工程が実施される、請求項１０に記載の電子部品装置の製造方法。
12. 前記第１のＮｉ膜および前記第２のＮｉ膜の少なくとも一方の幅方向寸法は、前記Ｂｉ層の幅方向寸法より大きい、請求項１１に記載の電子部品装置の製造方法。
13. 前記加熱接合工程の前に、前記第１のＮｉ膜および前記第２のＮｉ膜のいずれか一方上に前記Ｂｉ層を形成する工程と、前記第１のＮｉ膜および前記第２のＮｉ膜のいずれか他方上に前記Ａｕ層を形成する工程とをさらに備える、請求項４に記載の電子部品装置の製造方法。
14. 前記加熱接合工程の前に、前記第１のＮｉ膜および前記第２のＮｉ膜のいずれか一方上に第１のＡｕ層を形成する工程と、該Ａｕ層上に前記Ｂｉ層を形成する工程と、前記第１のＮｉ膜および前記第２のＮｉ膜のいずれか他方上に第２のＡｕ層を形成する工程とをさらに備える、請求項４に記載の電子部品装置の製造方法。

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