WO2012011410A1 - 機能部品の製造方法及び機能部品 - Google Patents

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cap
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信一 埜本
鈴木　道雄
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    • H10W42/20—Arrangements for protection of devices protecting against electromagnetic or particle radiation, e.g. light, X-rays, gamma-rays or electrons

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a functional part and a functional part in which a lid is covered on a functional element fixed to a ceramic substrate for sealing.
  • solder is previously attached to the entire inner surface of a cap, which is an example of a lid, and the functional element die-bonded to the substrate is covered with the cap and heated to melt the solder on the inner surface of the cap.
  • the cap and the substrate are soldered to seal the functional element (see, for example, Patent Document 1).
  • the solder used at this time is a sealing solder, for example, a high temperature solder having a melting point of 260 degrees or more.
  • the high temperature solder is used because the functional element is sealed and then mounted on a printed circuit board or the like. That is, for solder for mounting a functional element on a printed circuit board, for example, Sn-3.0% Ag-0.5% Cu solder whose melting point is about 220 ° C. is generally used, and Sn-3.0% instead of high temperature solder for sealing When Ag-0.5% Cu solder is used, when the functional element is mounted on a printed circuit board, the solder is remelted.
  • the cap used for sealing is formed by attaching a sealing solder to a metal hoop substrate in advance, and then drawing it at the same time as punching by press processing or prior to press punching to form the shape of the cap Molding.
  • the sealing solder should be able to withstand drawing.
  • Bi-Sn-based solder which is a sealing solder (here, Bi-Sn-based solder means a solder composed of Bi and Sn, or a solder composed of Bi and Sn, Ag, Cu, Fe, Ni , Co, Sb, In, and Zn), which are hard and brittle, can crack or peel off from the cap due to drawing, because they are hard and brittle. There is sex. If cracking or peeling from the cap occurs, the amount of solder adhering to the cap may be reduced to form a gap between the cap and the substrate, which may cause sealing failure.
  • the present invention solves such problems, and it is possible to reliably shield (seal) a functional element from the outside using lead-free solder, and to manufacture a functional component having excellent productivity.
  • the purpose is to provide methods and functional parts.
  • the present inventors do not attach a Bi-Sn-based high-temperature solder to a metal hoop substrate in advance, but combine a cap whose surface is surface-treated and a foil-shaped Bi-Sn-based solder. It has been found that the desired sealing can be realized.
  • the method of manufacturing a functional component according to the present invention comprises: a first step of fixing a predetermined number of functional elements surrounded by the electrode portion on a ceramic substrate having an electrode portion formed at a predetermined position; and exposing the functional element A second step of forming a solder foil provided with a predetermined number of opening holes in a ceramic substrate, a third step of covering a functional element exposed by the opening holes of the solder foil with a lid opened at the bottom, And (4) heating the solder foil to a temperature higher than the melting temperature while pressing it toward the ceramic substrate.
  • a predetermined number of functional elements surrounded by the electrode portion are fixed to the ceramic substrate having the electrode portions formed at predetermined positions, and the fixed functional elements are exposed.
  • a solder foil provided with an open hole is formed on the ceramic substrate, the functional element exposed by the open hole of the solder foil is covered with a lid opened at the lower side, and the lid is pressed against the ceramic substrate, It heats above the temperature which solder foil fuses.
  • the solder foil is composed of Bi—Sn-based solder.
  • the molten solder foil gathers on the electrode portion formed on the ceramic substrate, and the ceramic substrate and the lid are fixed and can be soldered.
  • a first step of fixing a predetermined number of functional elements surrounded by the electrode portion on a ceramic substrate having the electrode portion formed at a predetermined position, and exposing the functional element A second step of forming a solder foil provided with a number of opening holes in the ceramic substrate, a third step of covering the functional element exposed by the opening holes of the solder foil with a lid opened at the bottom, It manufactures at the 4th process of heating above the temperature which solder foil fuses, pressurizing to a ceramic substrate.
  • the method for producing a functional part and the functional part according to the present invention even if hard and brittle Bi-Sn solder is used for the solder for bonding the ceramic substrate and the lid, the conventional crack is generated in the solder. No peeling from the cap occurs. As a result, a reduction in the amount of solder attached to the cap can be prevented, and a functional component with excellent productivity can be provided in which the functional element is shielded (sealed) from the outside.
  • FIG. 1 is a front cross-sectional view showing a configuration example of a SAW filter device 1; It is an explanatory view showing the manufacture example (the 1) of solder foil 5. It is an explanatory view showing the manufacture example (the 2) of solder foil 5.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing a production example (No. 1) of the SAW filter device 1; It is a disassembled perspective view which shows the manufacture example (the 2) of SAW filter apparatus 1.
  • FIG. 18 is an exploded perspective view showing a production example (No. 3) of the SAW filter device 1;
  • a SAW filter device 1 which is an example of a functional component according to the present embodiment includes a ceramic substrate 2, a SAW filter element 3 which is an example of a functional element, a cap 4 which is an example of a lid, and a solder foil. It consists of five.
  • the SAW filter device 1 bites and fixes the foil-shaped solder foil 5 composed of lead-free solder between the ceramic substrate 2 and the cap 4 without forming the solder in advance in the cap, as in the prior art There are no cracks in the solder from the cap 4.
  • the SAW filter device 1 can shield (seal) the SAW filter element 3 from the outside using lead-free solder, and can prevent sealing failure caused by cracks in the solder.
  • the ceramic substrate 2 is made of a ceramic that is an electrically insulating material that can withstand the heating temperature at the time of melting the solder.
  • the ceramic is, for example, a material such as alumina, aluminum nitride, mullite and glass ceramic.
  • Electrode portions 2 a and 2 b are formed at predetermined positions on the surface of ceramic substrate 2.
  • the electrode portions 2a and 2b are formed, for example, by metalizing with a high melting point metal such as W or Mo, and then performing Ni plating and Au plating.
  • the electrode portion 2 a is formed so as to surround the periphery of the SAW filter element 3, and is for joining the ceramic substrate 2 and the cap 4.
  • the electrode portion 2 b is formed at a fixed position of the SAW filter element 3 and becomes a ground electrode of the SAW filter element 3.
  • the SAW filter element 3 is mounted on the ceramic substrate 2 by ultrasonic vibration or the like.
  • the SAW filter element 3 is also called a surface acoustic wave element, has a function of transmitting only radio waves of a predetermined frequency, and is used to remove noise that is a frequency component other than the frequency.
  • the solder foil 5 is formed on the ceramic substrate 2.
  • the solder foil 5 has a foil shape with a thickness of about 30 ⁇ m, is a lead-free solder, and is made of a Bi—Sn-based high-temperature solder.
  • the solder foil 5 is composed of 90% or more of Bi and the remainder of Sn, or 90% or more of Bi and 5% or less of Sn, and the remainder is Ag, Cu, Fe, Ni, Co, Sb, In, and Zn. And one or more of them.
  • the solder foil 5 is provided with a plurality of opening holes 5 a described later in FIG. 4.
  • the opening 5 a is slightly larger than the outer shape of the SAW filter 3 for exposing the SAW filter 3 (for example, the size of the opening 5 a may be the same size as the inner periphery of the electrode portion 2 a When the distance between the inner periphery and the outer periphery of the electrode portion 2a is a width, it may be a size that extends from the inner periphery of the electrode portion 2a to about 1/3 of the width.
  • the molten solder foils 5 are opened so as to be gathered only at the flanges at the outer peripheral portion. Incidentally, in the SAW filter device 1 of FIG. 1, the solder foil 5 is melted and soldered, so it is not exactly a foil shape.
  • the cap 4 is a lid (functional device lid) for the SAW filter device which is opened at the lower side and covers the SAW filter device 3. Further, a flange is provided on the outer peripheral portion of the cap 4, and the flange abuts on the solder foil 5. An electrode portion 2 a is formed below the solder foil 5, and the cap 4 is bonded to the ceramic substrate 2 via the electrode portion 2 a and the solder foil 5 to seal the SAW filter element 3.
  • the size of the cap 4 is about 2 mm in length, about 3 mm in width, about 0.5 mm in height, and less than 0.1 mm in thickness.
  • the cap 4 squeezes a flat plate which has been subjected to surface treatment (treatment to prevent surface oxidation) to make it easy to attach molten solder, and then punched out to a predetermined size, as shown in FIG. It forms in a shape like FIG. 6 mentioned later.
  • the material used for the cap 4 preferably has a thermal expansion coefficient close to that of the ceramic substrate 2.
  • 42 alloy Fe-42 Ni alloy
  • 45 alloy Fe-45 Ni alloy
  • Kovar Fe-29 Ni-17 Co alloy
  • the SAW filter device 1 configured as above seals the SAW filter element 3 by soldering the electrode portion 2a formed on the ceramic substrate 2 and the cap 4 with the solder foil 5 in a foil shape.
  • the SAW filter device 1 can prevent a reduction in the amount of solder adhering to the cap, and shield the SAW filter element 3 from the outside, thereby preventing sealing defects caused by cracks in the solder. .
  • solder foil manufacturing apparatus 50 includes a nozzle 51, a heater 52, a roller 53 and a scraper 54. These constituent members are accommodated in the solder foil manufacturing apparatus 50.
  • the nozzle 51 has a discharge part 51b discharging the molten solder at one end, and an intake part 51a taking in an inert gas such as solder, argon gas or nitrogen gas at the other end.
  • the nozzle 51 is made of, for example, a heat-resistant material such as quartz glass.
  • the discharge part 51b of the nozzle 51 has a narrowed shape, it is not limited to this.
  • a heater 52 is provided in the vicinity of the discharge portion 51 b of the nozzle 51.
  • the heater 52 heats and melts the solder introduced into the nozzle 51. Therefore, the heater 52 has a heating capacity equal to or higher than the melting point of the solder.
  • a high frequency heating device, a halogen heater or the like can be mentioned.
  • a roller 53 is provided below the nozzle 51 and the heater 52.
  • the roller 53 rotates around the shaft 53a.
  • the roller 53 is made of a material having good thermal conductivity, and is made of, for example, copper or the like.
  • the roller 53 has a forming surface 53 b for forming the solder foil 5 on the outer peripheral surface. In order to make the thickness of the solder foil 5 constant, the formation surface 53 b is almost uniform without unevenness.
  • a scraper 54 is provided on the forming surface 53 b of the roller 53.
  • the scraper 54 is for scraping off the solder foil 5 generated on the forming surface 53 b with its tip 54 a.
  • the forming surface 53b and the scraper 54 are very close but not in contact with each other. The reason is that if the forming surface 53b and the scraper 54 come in contact with each other, the forming surface 53b may be damaged or the scraper 54 may be damaged, making it impossible to form the solder foil 5 of uniform thickness. It depends.
  • solder foil manufacturing apparatus 50 is depressurized and filled with an inert gas such as argon gas or nitrogen gas, and the Bi—Sn solder put into the intake portion 51 a of the nozzle 51 stands by in the vicinity of the discharge portion 51 b. It assumes that you are doing.
  • an inert gas such as argon gas or nitrogen gas
  • the roller 53 is rotated at high speed at a predetermined speed counterclockwise.
  • the heater 52 is turned on to heat the nozzle 51, and the solder in the nozzle is melted into a molten solder state.
  • the nozzle 51 is rapidly lowered to a predetermined position on the roller 53, and an inert gas of a predetermined flow rate is ejected from the intake portion 51a. Then, the molten solder waiting on the nozzle 51 is discharged from the discharge part 51b onto the roller 53 by being pushed by the inert gas from the intake part 51a, and forms a molten solder in a bowl shape called paddle 5b. Do.
  • the paddle 5b forms the solder foil 5 as shown in FIG. 3 continuously while rapidly cooling and solidifying the formation surface 53b of the roller 53 rotating at high speed.
  • the thickness of the solder foil 5 is determined by the pressure of the inert gas ejected to the intake portion 51 a of the nozzle 51 and the rotational speed of the roller 53.
  • the solder foil 5 formed on the forming surface 53 b reaches the scraper 54 by the rotation of the roller 53.
  • the roller 53 is made of a material having good thermal conductivity, it is cooled and becomes a foil-shaped solid.
  • the solder foil 5 that has reached the scraper 54 is scraped off by the tip end 54 a of the scraper 54 and collected in a not-shown solder foil recovery unit at the other end of the scraper 54.
  • the same number as the number of the SAW filter elements 3 fixed to the ceramic substrate 2 is used to form the opening holes 5a shown in FIG.
  • the solder foil 5 according to the invention is completed.
  • the electrode portion 2 a is formed on the ceramic substrate 2, and a predetermined number of SAW filter elements 3 are fixed to the ceramic substrate 2 by being surrounded by the electrode portion 2 a. It is assumed that a predetermined number of opening holes 5a for exposing the elements 3 are provided. Further, in order to solder the ceramic substrate 2 and the cap 4 without using a flux, the atmosphere is a low oxygen concentration atmosphere. Incidentally, the electrode portion 2a formed in the ceramic substrate 2, the SAW filter element 3 fixed in the ceramic substrate 2, and the opening hole 5a formed in the solder foil 5 are shown in FIGS. The number of has been omitted.
  • the solder foil 5 is placed from above on the ceramic substrate 2 on which the SAW filter element 3 is fixed at a predetermined position. At this time, the ceramic substrate 2 and the solder foil 5 are positioned so that the SAW filter element 3 is exposed from the opening 5 a of the solder foil 5. Thereby, the solder foil 5 is formed on the ceramic substrate 2.
  • each of the SAW filter elements 3 of the ceramic substrate 2 on which the solder foil 5 is placed is covered with a cap 4 whose lower side is opened.
  • the pressure device 60 is lowered from above the cap 4, and while heating the cap 4 toward the ceramic substrate (in the direction of the arrow), heating is performed at a temperature higher than the melting temperature of the solder foil.
  • This heating may be performed by a conveyor-type reflow furnace or a batch-type heating furnace.
  • the heating temperature is set to be equal to or higher than the melting point of the high temperature solder (in this example, the heating temperature is set to about 350 ° C.) because the solder foil is formed of a Bi—Sn based high temperature solder.
  • the solder foil 5 When the solder foil 5 is heated, it will be in a molten solder state. The molten solder hardly gets wet to the ceramic substrate 2, and thus gathers to the electrode portion 2 a without being soldered to the ceramic substrate 2. Therefore, even if the size of the opening 5a of the solder foil 5 is not the same size as the inner circumference of the electrode section 2a, when the distance between the inner circumference and the outer circumference of the electrode section 2a is a width, It may be a size that extends from the inner periphery to about 1/3 of the width.
  • the ceramic substrate 2 and the cap 4 are fixed by the solder foil 5 (molten solder) through the electrode portion 2a, and sealing can be performed.
  • the SAW filter device 1 After sealing the SAW filter element 3 with the cap 4, various inspections (inspection of sealing, electrical inspection, etc.) are carried out, and dicing into individual pieces, the SAW filter device 1 is completed.
  • the ceramic substrate 2 in which the electrode portions 2a and 2b are formed at predetermined positions is surrounded by the electrode portions 2a and the predetermined number of SAWs
  • the filter element 3 is fixed, and a solder foil 5 provided with a predetermined number of opening holes 5a for exposing the fixed SAW filter element 3 is formed (placed) on the ceramic substrate 2, and the opening holes 5a of the solder foil 5 are formed.
  • the SAW filter element 3 exposed by the above is covered with a cap 4 opened at the lower side, and while pressing the cap 4 toward the ceramic substrate 2, heating is performed at a temperature at which the solder foil 5 melts.
  • the molten solder foil 5 gathers on the electrode portion 2a formed on the ceramic substrate 2, and the ceramic substrate 2 and the cap 4 are fixed and can be soldered.
  • the SAW filter device 1 As described above, according to the SAW filter device 1 according to the present embodiment, even if hard and brittle Bi-Sn solder is used for the solder for fixing the ceramic substrate 2 and the cap 4 as in the related art. Crack does not occur and peeling from the cap 4 does not occur. As a result, it is possible to prevent the amount of the solder attached to the cap 4 from being reduced, and to provide a functional component with excellent productivity in which the SAW filter element 3 is shielded (sealed) from the outside.
  • the functional element is described as the SAW filter element in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and can be applied to a quartz oscillator, an IC chip, and the like.
  • SAW filter device functional parts
  • 2 ceramic substrate 2a 2b electrode part 3
  • SAW filter element functional element
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 cap 5 solder foil 5a opening hole 5b paddle 50 solder foil manufacturing apparatus 51 nozzle 52 heater 53 roller 54 scraper 60 pressurization apparatus

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Abstract

　鉛フリーはんだを使用して、ＳＡＷフィルタ素子３を外部から遮蔽（封止）できるようにする。　所定の位置に電極部２ａが形成されるセラミック基板２に所定数のＳＡＷフィルタ素子３を固定し、この固定したＳＡＷフィルタ素子３を露出する開口孔５ａが所定数だけ設けられ、Bi-Sn系はんだで構成されたはんだ箔５をセラミック基板２に形成し、この開口孔５ａから露出したＳＡＷフィルタ素子３を下方が開口されたキャップで覆い、このキャップをセラミック基板２に向けて加圧しながら、はんだ箔５が溶融する温度以上で加熱する。これにより、溶融したはんだ箔５がセラミック基板２に形成された電極部２ａに集まって、セラミック基板２とキャップとが固着されて、封止することができるようになる。

Description

機能部品の製造方法及び機能部品
　本発明は、セラミック基板に固着されている機能素子に蓋を被せて封止する機能部品の製造方法及び機能部品に関するものである。
　近年、モバイル機器、例えば携帯電話等において、内部の電子回路部を小型・薄型化することが求められている。しかしながら、電子回路部を小型・薄型化することで、機器内部に搭載されるＩＣチップ、水晶振動子及びＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタ等（以下、「機能素子」という）が、所望の周波数の電波を送受信する際に、当該周波数以外の周波数成分であるノイズの影響を受けやすくなる。
　このようなノイズの影響の問題を解決する手段として、機能素子を密閉空間に封止することが考えられている。例えば、リッド（蓋）の一例であるキャップの内面全体にはんだを予め付着させておいて、基板にダイボンドされた機能素子を当該キャップで覆って加熱することで、キャップ内面のはんだが溶融して、キャップと基板とがはんだ付けされて機能素子が封止される（例えば、特許文献１参照）。
　このときに使用されるはんだは、封止用のはんだであり、例えば、融点が２６０度以上の高温はんだである。高温はんだが使用される理由は、機能素子を封止処理した後にこの機能素子をプリント基板等に実装することによる。つまり、機能素子をプリント基板に実装するはんだには、その融点が２２０℃程度の例えばSn-3.0%Ag-0.5%Cuはんだが一般に用いられていて、封止に高温はんだではなくSn-3.0%Ag-0.5%Cuはんだを用いると、機能素子をプリント基板に実装する際に、当該はんだが再溶融してしまう。
特開２００４－５５７７４号公報
　封止に用いられるキャップは、金属製フープ基材に封止用のはんだを予め付着させた後、プレス加工による打ち抜きと同時に、あるいは、プレス打ち抜きに先立って絞り加工を行って、当該キャップの形状を成形する。この場合、封止用のはんだは絞り加工に耐えうるものでなければならない。
　しかしながら、上述の絞り加工に耐えうるような高温はんだは、鉛フリーはんだでは存在しない（鉛入りのはんだは、絞り加工に耐えうるが、地球環境保護の点からその使用は適していない。）。封止用のはんだであるBi-Sn系のはんだ（ここで、Bi-Sn系のはんだとは、Bi及びSnからなるはんだや、このBi及びSnからなるはんだに、Ag、Cu、Fe、Ni、Co、Sb、In及びZnのうち１種以上が少量添加されたものをいう。）は、硬くて脆いために、絞り加工によって当該はんだにクラックが発生したり、キャップから剥離したりする可能性がある。クラックの発生やキャップからの剥離が生じると、キャップに付着するはんだの量が減少して、キャップと基板との間で隙間が生じて封止不良が生じる可能性がある。
　また、Bi-Sn系のはんだの代わりに、80%Au-20%Snのはんだをプリフォームしたものが使用可能であるが、このはんだは高価なために大量生産に適さない。
　本発明は、このような課題を解決したものであって、鉛フリーはんだを使用して、機能素子を外部から確実に遮蔽（封止）することができ、生産性に優れた機能部品の製造方法及び機能部品を提供することを目的とする。
　本発明者らは、金属製フープ基材にBi-Sn系の高温はんだを予め付着させるのではなく、内面を表面処理されたキャップと、箔形状のBi-Sn系のはんだとを組み合わせることにより、所望の封止が実現できることを見出した。
　本発明に係る機能部品の製造方法は、所定の位置に電極部が形成されるセラミック基板に、電極部に囲われて所定数の機能素子を固定する第１の工程と、機能素子を露出する所定数の開口孔が設けられたはんだ箔をセラミック基板に形成する第２の工程と、はんだ箔の開口孔によって露出した機能素子を、下方が開口された蓋で覆う第３の工程と、蓋をセラミック基板に向けて加圧しながら、はんだ箔が溶融する温度以上で加熱する第４の工程とを有するものである。
　本発明に係る機能部品の製造方法では、所定の位置に電極部が形成されるセラミック基板に、電極部に囲われて所定数の機能素子を固定し、この固定した機能素子を露出する所定数の開口孔が設けられたはんだ箔をセラミック基板に形成し、このはんだ箔の開口孔によって露出した機能素子を、下方が開口された蓋で覆い、この蓋をセラミック基板に向けて加圧しながら、はんだ箔が溶融する温度以上で加熱する。例えば、はんだ箔は、Bi-Sn系はんだで構成される。
　これにより、溶融したはんだ箔がセラミック基板に形成された電極部に集まって、セラミック基板と蓋とが固着されて、はんだ付けすることができるようになる。
　また、本発明に係る機能部品は、所定の位置に電極部が形成されるセラミック基板に、電極部に囲われて所定数の機能素子を固定する第１の工程と、機能素子を露出する所定数の開口孔が設けられたはんだ箔をセラミック基板に形成する第２の工程と、はんだ箔の開口孔によって露出した機能素子を、下方が開口された蓋で覆う第３の工程と、蓋をセラミック基板に向けて加圧しながら、はんだ箔が溶融する温度以上で加熱する第４の工程とで製造されることを特徴とするものである。
　本発明に係る機能部品の製造方法及び機能部品によれば、セラミック基板と蓋とを固着するはんだに硬くて脆いBi-Sn系はんだを使用しても、当該はんだに従来のようなクラックが発生せず、キャップからの剥離も生じない。この結果、キャップに付着するはんだの量が減少することを防止でき、機能素子を外部から遮蔽（封止）した、生産性に優れた機能部品を提供することができる。
ＳＡＷフィルタ装置１の構成例を示す正面断面図である。 はんだ箔５の製造例（その１）を示す説明図である。 はんだ箔５の製造例（その２）を示す説明図である。 ＳＡＷフィルタ装置１の製造例（その１）を示す分解斜視図である。 ＳＡＷフィルタ装置１の製造例（その２）を示す分解斜視図である。 ＳＡＷフィルタ装置１の製造例（その３）を示す分解斜視図である。
　以下、図面を参照して本発明の機能部品の一例としてＳＡＷフィルタ装置について説明する。　
　［ＳＡＷフィルタ装置１の構成例］　
　図１に示すように、本実施の形態に係る機能部品の一例であるＳＡＷフィルタ装置１は、セラミック基板２、機能素子の一例であるＳＡＷフィルタ素子３、蓋の一例であるキャップ４及びはんだ箔５で構成される。
　ＳＡＷフィルタ装置１は、キャップに予めはんだを形成せずに、セラミック基板２とキャップ４との間に鉛フリーはんだで構成された箔形状のはんだ箔５を噛ませて固着するので、従来のようにキャップ４からはんだのクラックが発生しない。ＳＡＷフィルタ装置１は、鉛フリーはんだを使用して、ＳＡＷフィルタ素子３を外部から遮蔽（封止）し、かつ、はんだのクラックに起因する封止不良を防止することができる。
　セラミック基板２は、はんだ溶融時の加熱温度に耐えることができる電気絶縁性の材料であるセラミックスで構成される。このセラミックスは、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト及びガラスセラミック等の材料である。
　セラミック基板２の表面の所定の位置に電極部２ａ，２ｂが形成される。電極部２ａ，２ｂは、例えば、WやMo等の高融点金属でメタライズ処理した後、Niめっき及びAuめっきを施すことにより形成される。
　電極部２ａは、ＳＡＷフィルタ素子３の周囲を囲うように形成され、セラミック基板２とキャップ４とを接合するためのものである。電極部２ｂは、ＳＡＷフィルタ素子３の固定位置に形成され、ＳＡＷフィルタ素子３のグランド電極になる。
　セラミック基板２にはＳＡＷフィルタ素子３が超音波振動等で実装される。ＳＡＷフィルタ素子３は、表面弾性波素子とも呼ばれ、所定の周波数の電波のみを通過させる機能を有し、当該周波数以外の周波数成分であるノイズを除去するために用いられる。
　セラミック基板２にははんだ箔５が形成される。はんだ箔５は、厚さ３０μｍ程度の箔形状を有し、鉛フリーはんだであって、Bi-Sn系の高温はんだで構成される。例えば、はんだ箔５は、Biが９０％以上、残りがSnで構成されたり、Biが９０％以上、Snが５％以下、残りがAg、Cu、Fe、Ni、Co、Sb、In及びZnのうち１種以上で構成されるものである。
　はんだ箔５には図４で後述する開口孔５ａが複数設けられる。この開口孔５ａは、ＳＡＷフィルタ素子３を露出するために当該ＳＡＷフィルタ素子３の外形よりもわずかに大きい（例えば、開口孔５ａの大きさは、電極部２ａの内周と同じ大きさでもよいし、電極部２ａの内周と外周との距離を幅としたとき、電極部２ａの内周から当該幅の１／３程度外周へ広がった大きさでもよい。）ものであり、キャップ４の外周部にあるフランジのみに溶融したはんだ箔５が集合されるように開口されている。因みに、図１のＳＡＷフィルタ装置１では、はんだ箔５は、溶融してはんだ付けされるので、正確には箔形状ではない。
　キャップ４は、その下方が開口され、ＳＡＷフィルタ素子３を覆うＳＡＷフィルタ素子用の蓋（機能素子用蓋）である。また、キャップ４は、その外周部にフランジが設けられ、このフランジがはんだ箔５に当接する。はんだ箔５の下方には電極部２ａが形成されていて、キャップ４は、電極部２ａ及びはんだ箔５を介してセラミック基板２に接合することで、ＳＡＷフィルタ素子３を封止する。因みに、キャップ４のサイズは、縦：約2mm、横：約3mm、高さ：約0.5mm、厚さ：0.1mm未満である。
　キャップ４は、溶融したはんだを付着しやすくするための表面処理（表面の酸化を防止するための処理）を施した平板を絞り加工して、その後、所定のサイズに打ち抜くことで、図１や後述する図６のような形状に形成される。キャップ４に使用される材料は、その熱膨張係数がセラミック基板２の熱膨張係数に近いものが好ましい。例えば、キャップ４の材料としては、42アロイ（Fe-42Ni合金）、45アロイ（Fe-45Ni合金）及びコバール（Fe-29Ni-17Co合金）等が挙げられる。
　このように構成されたＳＡＷフィルタ装置１は、セラミック基板２に形成された電極部２ａとキャップ４とを箔形状のはんだ箔５ではんだ付けしてＳＡＷフィルタ素子３を封止する。これにより、従来のＳＡＷフィルタ装置のようにキャップの内面全体に高温はんだを付着させてから絞り加工等をする必要がないので、はんだのクラックやキャップからのはんだの剥離が発生しない。この結果、ＳＡＷフィルタ装置１は、キャップに付着するはんだの量が減少することを防止でき、ＳＡＷフィルタ素子３を外部から遮蔽して、はんだのクラックに起因する封止不良を防止することができる。
　［はんだ箔製造装置５０の構成例］　
　次に、はんだ箔製造装置５０の構成例について説明する。はんだ箔５は、図２に示すはんだ箔製造装置５０で製造される。はんだ箔製造装置５０は、ノズル５１、ヒータ５２、ローラ５３及びスクレーパ５４で構成される。これらの構成部材が当該はんだ箔製造装置５０内に収容される。
　ノズル５１は、一端に溶融はんだを吐出する吐出部５１ｂを有し、他端にはんだやアルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガスを取り入れる取入部５１ａを有する。ノズル５１は、例えば、石英ガラス等の耐熱性を有する材料で構成される。ノズル５１の吐出部５１ｂは、窄まった形状になっているが、これに限定されない。
　ノズル５１の吐出部５１ｂ近傍にはヒータ５２が設けられる。ヒータ５２は、ノズル５１に投入されるはんだを加熱して溶融させるものである。従って、ヒータ５２は、はんだの融点以上の加熱能力があるものである。例えば、ヒータ５２には、高周波加熱装置や、ハロゲンヒータ等が挙げられる。
　ノズル５１及びヒータ５２の下方にはローラ５３が設けられる。ローラ５３は、軸５３ａを中心にして回転する。ローラ５３は、熱伝導の良好な材料で構成され、例えば、銅等で構成される。ローラ５３は、外周面にはんだ箔５を形成する形成面５３ｂを有する。形成面５３ｂは、はんだ箔５の厚みを一定にするため、ほとんど凹凸がなく均一になっている。
　ローラ５３の形成面５３ｂにはスクレーパ５４が設けられる。スクレーパ５４は、形成面５３ｂで生成されたはんだ箔５をその先端部５４ａで掻き取るものである。形成面５３ｂとスクレーパ５４とは、非常に近接しているが、接してはいない。この理由は、形成面５３ｂとスクレーパ５４とが接してしまうと、形成面５３ｂに傷が付いたり、スクレーパ５４を傷めたりして、均一の厚みのはんだ箔５を形成することができなくなってしまうことによる。
　［はんだ箔５の製造方法］　
　次に、はんだ箔５の製造方法について説明する。はんだ箔製造装置５０内は、減圧されて、アルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガスが満たされていて、ノズル５１の取入部５１ａに投入されたBi-Sn系はんだが吐出部５１ｂ付近に待機していることを前提とする。
　図２に示すように、ローラ５３を反時計回りに所定の速度で高速回転させる。ヒータ５２をONにしてノズル５１を加熱し、ノズル内のはんだを溶解して、溶融はんだの状態にする。
　ノズル５１をローラ５３上の所定の位置まで急降下させて、取入部５１ａから所定の流量の不活性ガスを噴出する。すると、ノズル５１に待機している溶融はんだは、取入部５１ａからの不活性ガスに押されることにより、吐出部５１ｂからローラ５３上に吐出して、パドル５ｂと称す雫形状の溶融はんだを形成する。パドル５ｂは、高速回転しているローラ５３の形成面５３ｂで瞬時に急冷・凝固しながら、図３に示すようなはんだ箔５を連続的に形成する。
　このはんだ箔５は、ノズル５１の取入部５１ａに噴出させる不活性ガスの圧力とローラ５３の回転速度とにより、その厚みが決定される。形成面５３ｂに形成されたはんだ箔５は、ローラ５３の回転によりスクレーパ５４まで到達する。このとき、ローラ５３は熱伝導の良好な材料で構成されているので、冷却されて箔形状の固体になっている。スクレーパ５４まで到達したはんだ箔５は、スクレーパ５４の先端部５４ａで掻き取られて、スクレーパ５４の他端にある図示しないはんだ箔回収部に回収される。
　その後、図示しない穿設装置ではんだ箔５の所定の箇所に、図４で示す開口孔５ａを、セラミック基板２に固定されたＳＡＷフィルタ素子３の数と同じ数だけ穿設することにより、本発明に係るはんだ箔５が完成する。
　［ＳＡＷフィルタ装置１の製造方法］　
　次に、本発明に係るＳＡＷフィルタ装置１の製造方法の一例について説明する。図４に示すように、セラミック基板２に電極部２ａが形成され、電極部２ａに囲われて所定数のＳＡＷフィルタ素子３がセラミック基板２に固定され、はんだ箔５の所定の箇所にＳＡＷフィルタ素子３を露出する開口孔５ａが所定数だけ設けられていることを前提にする。また、セラミック基板２とキャップ４とをフラックスを使用しないではんだ付けするために、低酸素濃度雰囲気になっている。なお、セラミック基板２に形成された電極部２ａ、セラミック基板２に固定されたＳＡＷフィルタ素子３、はんだ箔５に形成された開口孔５ａについて、図４乃至図６では図を見易くするためにそれらの数を省略している。
　ＳＡＷフィルタ素子３が所定の位置に固定されたセラミック基板２に上方からはんだ箔５を載置する。このとき、はんだ箔５の開口孔５ａからＳＡＷフィルタ素子３が露出するように、セラミック基板２及びはんだ箔５を位置決めしておく。これにより、セラミック基板２にはんだ箔５が形成される。
　図５に示すように、はんだ箔５が載置されたセラミック基板２のＳＡＷフィルタ素子３の各々を、下方が開口されたキャップ４で覆う。
　その後、図６に示すように、キャップ４の上方から加圧装置６０を下ろして、当該キャップ４をセラミック基板に（矢印方向に）向けて加圧しながら、はんだ箔が溶融する温度以上で加熱する。この加熱は、コンベア式のリフロー炉で行っても良いし、バッチ式の加熱炉で行っても良い。但し、加熱温度は、はんだ箔がBi-Sn系の高温はんだで構成されるので、この高温はんだの融点以上（本例では加熱温度を約３５０度に設定している）にする。
　はんだ箔５が加熱されると溶融はんだ状態になる。この溶融はんだは、セラミック基板２に対して濡れ難いので、当該セラミック基板２にははんだ付けされずに電極部２ａに集まっていく。このため、はんだ箔５の開口孔５ａの大きさは、電極部２ａの内周と同じ大きさでなくとも、電極部２ａの内周と外周との距離を幅としたとき、電極部２ａの内周から当該幅の１／３程度外周へ広がった大きさであれば良い。
　これにより、電極部２ａを介してセラミック基板２とキャップ４とがはんだ箔５（溶融はんだ）により固着されて、封止することができるようになる。
　ＳＡＷフィルタ素子３をキャップ４で封止した後、各種検査（封止の検査や、電気的検査等）を行い、ダイシングにより個片にすることで、ＳＡＷフィルタ装置１が完成する。
　このように、本実施の形態に係るＳＡＷフィルタ装置１の製造方法によれば、所定の位置に電極部２ａ，２ｂが形成されるセラミック基板２に、電極部２ａに囲われて所定数のＳＡＷフィルタ素子３を固定し、この固定したＳＡＷフィルタ素子３を露出する所定数の開口孔５ａが設けられたはんだ箔５をセラミック基板２に形成（載置）し、このはんだ箔５の開口孔５ａによって露出したＳＡＷフィルタ素子３を、下方が開口されたキャップ４で覆い、このキャップ４をセラミック基板２に向けて加圧しながら、はんだ箔５が溶融する温度以上で加熱する。
　これにより、溶融したはんだ箔５がセラミック基板２に形成された電極部２ａに集まって、セラミック基板２とキャップ４とが固着されて、はんだ付けすることができるようになる。
　このように、本実施の形態に係るＳＡＷフィルタ装置１によれば、セラミック基板２とキャップ４とを固着するはんだに硬くて脆いBi-Sn系はんだを使用しても、当該はんだに従来のようなクラックが発生せず、キャップ４からの剥離も生じない。この結果、キャップ４に付着するはんだの量が減少することを防止でき、ＳＡＷフィルタ素子３を外部から遮蔽（封止）した、生産性に優れた機能部品を提供することができる。
　なお、本実施の形態では機能素子をＳＡＷフィルタ素子で説明したが、これに限定されず、水晶振動子やＩＣチップ等にも適用可能である。
１　ＳＡＷフィルタ装置（機能部品）
２　セラミック基板
２ａ，２ｂ　電極部
３　ＳＡＷフィルタ素子（機能素子）
４　キャップ
５　はんだ箔
５ａ　開口孔
５ｂ　パドル
５０　はんだ箔製造装置
５１　ノズル
５２　ヒータ
５３　ローラ
５４　スクレーパ
６０　加圧装置

Claims (5)

  1. 　所定の位置に電極部が形成されるセラミック基板に、前記電極部に囲われて所定数の機能素子を固定する第１の工程と、
    　前記機能素子を露出する所定数の開口孔が設けられたはんだ箔を前記セラミック基板に形成する第２の工程と、
    　前記はんだ箔の開口孔によって露出した前記機能素子を、下方が開口された蓋で覆う第３の工程と、
    　前記蓋を前記セラミック基板に向けて加圧しながら、前記はんだ箔が溶融する温度以上で加熱する第４の工程とを有する機能部品の製造方法。
  2. 　前記はんだ箔は、
    　Bi-Sn系はんだで構成されることを特徴とする請求項１に記載の機能部品の製造方法。
  3. 　前記はんだ箔は、
    　Biが９０％以上、残りがSnで構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の機能部品の製造方法。
  4. 　前記機能素子は、
    　表面弾性波素子又は水晶振動子であることを特徴とする請求項１に記載の機能部品の製造方法。
  5. 　所定の位置に電極部が形成されるセラミック基板に、前記電極部に囲われて所定数の機能素子を固定する第１の工程と、
    　前記機能素子を露出する所定数の開口孔が設けられたはんだ箔を前記セラミック基板に形成する第２の工程と、
    　前記はんだ箔の開口孔によって露出した前記機能素子を、下方が開口された蓋で覆う第３の工程と、
    　前記蓋を前記セラミック基板に向けて加圧しながら、前記はんだ箔が溶融する温度以上で加熱する第４の工程とで製造されることを特徴とする機能部品。
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