WO2013172443A1 - 電子部品及びその製造方法 - Google Patents

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cap
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vibrator
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齋藤　善史
開田　弘明
学 井林
雄一郎 長峰
勝馬 諸石
卓也 光野
三村　和弘
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株式会社村田製作所
東京電波株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic component and a manufacturing method thereof.
  • a crystal resonator using a crystal resonator element is known.
  • a crystal resonator element is disposed in a sealed space. Thereby, the influence of the disturbance applied to the crystal resonator element is reduced.
  • the sealing space is formed by joining the substrate and the cap via a bonding material (see, for example, Patent Document 1).
  • a bonding material is formed on the substrate by plating or the like, and then a cap is disposed on the bonding material.
  • the cap and the substrate are joined via a joining material by welding or the like.
  • the cap and the substrate are bonded while pressing the cap on the bonding material toward the substrate.
  • the surface of the bonding material formed by plating or the like has a rounded convex shape. For this reason, when the cap is pressed in the direction of the substrate from above the bonding material, the cap moves along the inclination of the surface of the bonding material, and the position of the cap tends to shift.
  • the main object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electronic component in which the vibration characteristics of the vibrator are hardly deteriorated.
  • the method of manufacturing an electronic component according to the present invention includes a dome-shaped cap having a concave portion on a substrate on which a vibrator and a rounded convex shape and a bonding material surrounding the vibrator are arranged. And a bonding step of bonding the cap and the substrate with a bonding material while pressing the cap relatively to the substrate side in a state where the concave portion is opened toward the substrate.
  • the outer end portion of the bonded portion to be bonded to the cap substrate is located inside the top portion of the bonding material, or the inner end portion of the bonded portion is positioned outside the top portion of the bonding material.
  • Arrange the bonding material as follows.
  • the bonding material is made of metal.
  • a crystal resonator element is used as a vibrator.
  • the electronic component of the present invention includes a substrate, a cap, a bonding material, and a vibrator.
  • the cap is disposed on the substrate.
  • the cap forms a sealed space together with the substrate.
  • the cap is a dome shape.
  • the bonding material bonds the substrate and the cap.
  • the vibrator is disposed on the substrate in the sealed space.
  • the portion of the cap to be joined to the joining material is located outside or inside the center in the width direction of the joining material.
  • the present invention it is possible to provide a method for manufacturing an electronic component in which the vibration characteristics of the vibrator are hardly deteriorated.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for manufacturing an electronic component according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for manufacturing an electronic component according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional method of manufacturing an electronic component.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an electronic component manufactured by the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for manufacturing an electronic component according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an electronic component manufactured by the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 and 2 are schematic cross-sectional views for explaining a method for manufacturing an electronic component according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional method of manufacturing an electronic component.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an electronic component manufactured by the manufacturing method according to the first embodiment. A method for manufacturing the electronic component 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
  • a substrate 10 is prepared.
  • the substrate 10 has a flat plate shape.
  • the material of the substrate 10 is not particularly limited.
  • the substrate 10 can be made of, for example, a metal such as iron or aluminum, an alloy such as stainless steel, or a ceramic such as alumina.
  • the support member 30 is disposed on the substrate 10.
  • the support member 30 can be made of, for example, an insulator such as ceramics or a conductive material such as a metal material. However, in the present invention, it is not always necessary to provide a support member for the electronic component.
  • the support member 30 can be disposed on the substrate 10 using a conductive adhesive, solder, or the like.
  • the vibrator 20 is mounted on the substrate 10. Specifically, a conductive adhesive is applied on the support member 30, and the vibrator 20 is disposed on the conductive adhesive. In the present invention, the vibrator may be supported on the substrate via a conductive adhesive.
  • the vibrator 20 is composed of a piezoelectric vibrator. Specifically, the vibrator 20 is configured by a crystal vibration element. However, in the present invention, the vibrator is not necessarily a piezoelectric vibrator.
  • the vibrator may be, for example, an acoustic wave element such as a surface acoustic wave element.
  • the vibrator 20 includes a piezoelectric substrate 22 made of quartz and a pair of electrodes 21 and 23.
  • the electrode 21 is formed on one main surface of the piezoelectric substrate 22, and the electrode 23 is formed on the other main surface of the piezoelectric substrate 22.
  • a voltage is applied to the piezoelectric substrate 22 by these electrodes 21 and 23.
  • the electrodes 21 and 23 can be formed of, for example, a metal such as aluminum, silver, copper, or gold, or an alloy containing one or more of these metals.
  • the conductive layer 14 is disposed on the substrate 10.
  • the conductive layer 14 is disposed on the substrate 10 so as to surround the vibrator 20.
  • the conductive layer 14 can be made of, for example, metal.
  • the bonding material 13 is disposed on the substrate 10. Specifically, the bonding material 13 is disposed on the conductive layer 14. When the bonding material 13 is formed by plating, the bonding material 13 has a rounded convex shape. The bonding material 13 surrounds the vibrator 20.
  • the bonding material 13 may be made of a metal such as an AuSn alloy or an AgCu alloy, and is preferably an AuSn alloy. In the present invention, it is not always necessary to dispose the conductive layer on the substrate, and the bonding material may be disposed directly on the substrate.
  • the cap 11 is disposed on the substrate 10.
  • the cap 11 is a dome shape having a recess.
  • the cap 11 and the substrate 10 are bonded by the bonding material 13 while the cap 11 is relatively pressed toward the substrate 10 in a state where the concave portion of the cap 11 is opened toward the substrate 10.
  • the central portion 11 c of the bonded portion 11 a to be bonded to the substrate 10 of the cap 11 becomes the top portion 13 a of the bonding material 13.
  • the bonding material 13 is disposed on the substrate 10 so as to be positioned. Therefore, when the cap 11 and the substrate 10 are bonded by the bonding material 13 while pressing the cap 11 relatively to the substrate 10 side, the cap 11 moves along the inclination of the surface of the bonding material 13, The position may shift.
  • the outer end portion 11 b of the cap 11 is positioned inside the top portion 13 a of the bonding material 13 in the bonding step of the cap 11 and the substrate 10.
  • the bonding material 13 is disposed on the substrate 10. Since the bonding material 13 has a rounded convex shape, when the cap 11 and the substrate 10 are bonded by the bonding material 13 while pressing the cap 11 relatively to the substrate 10 side, the bonded portion 11a of the cap 11 is bonded. A force directed toward the inside of the substrate 10 acts on the whole. For this reason, it is possible to suppress the displacement of the position of the cap 11 on the surface of the bonding material 13. Therefore, it is possible to manufacture the electronic component 1 in which the vibration characteristics of the vibrator 20 are hardly deteriorated.
  • the material of the cap 11 is not particularly limited.
  • the cap 11 can be made of the same material as the substrate 10.
  • the substrate 10 and the cap 11 may be made of different materials or may be made of the same material.
  • the substrate 10 and the cap 11 are bonded to each other through the bonding material 13 to form a sealed space 15 (see FIG. 4), and the vibrator 20 is sealed in the sealed space 15.
  • the joining can be performed by welding or the like.
  • the atmosphere in which the bonding is performed may be an air atmosphere or an inert gas atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere or an argon gas atmosphere.
  • the bonding material may wrap around the side surface of the cap 11.
  • An electronic component chip (not shown) may be disposed in the sealing space 15.
  • the thermistor etc. are mentioned as an electronic component chip
  • the electronic component 1 can be completed.
  • the electronic component 1 manufactured by the manufacturing method according to this embodiment includes a substrate 10, a cap 11, a bonding material 13, a conductive layer 14, and a vibrator 20. .
  • the cap 11 is disposed on the substrate 10 and forms a sealed space 15 together with the substrate 10.
  • the bonding material 13 bonds the substrate 10 and the cap 11 together.
  • the vibrator 20 is disposed on the substrate 10 in the sealed space 15.
  • the portion of the cap 11 to be bonded to the bonding material 13 is located inside the center of the bonding material 13 in the width direction (x direction).
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a method of manufacturing an electronic component according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an electronic component manufactured by the manufacturing method according to the second embodiment.
  • the bonding material 13 is arranged so that the inner end portion 11 d of the cap 11 is positioned outside the top portion 13 a of the bonding material 13. Arranged on the substrate 10.
  • the bonding material 13 has a rounded convex shape, when the cap 11 and the substrate 10 are bonded by the bonding material 13 while pressing the cap 11 relatively to the substrate 10 side, the bonded portion of the cap 11 A force toward the outside of the substrate 10 acts on 11a. For this reason, it is possible to suppress the displacement of the cap 11 on the surface of the bonding material 13.
  • the portion of the cap 11 to be bonded to the bonding material 13 is located outside the center in the width direction (x direction) of the bonding material 13.

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Abstract

　振動子の振動特性が劣化し難い電子部品の製造方法を提供する。　電子部品１の製造方法は、振動子２０と、丸みを帯びた凸状であり、振動子２０を包囲している接合材１３とが配された基板１０の上に、凹部を有するドーム型のキャップ１１を、凹部が基板１０に向かって開口するように配した状態で、キャップ１１を基板１０側に相対的に押圧しながら接合材１３によりキャップ１１と基板１０とを接合する接合工程を備える。接合工程において、キャップ１１の基板１０に接合される被接合部１１ａの外側端部１１ｂが接合材１３の頂部１３ａよりも内側に位置するか、または被接合部１１ａの内側端部１１ｄが接合材１３の頂部１３ａよりも外側に位置するように接合材１３を配する。

Description

電子部品及びその製造方法
　本発明は、電子部品及びその製造方法に関する。
　従来、水晶振動素子を用いた水晶振動子が知られている。水晶振動子では、一般に、水晶振動素子が封止空間内に配置されている。これにより、水晶振動素子に加わる外乱の影響が小さくされている。
　封止空間は、基板とキャップとを接合材を介して接合することなどにより形成される（例えば、特許文献１を参照）。
特開２０００－２２３６０４号公報
　封止空間を形成する工程においては、例えば、接合材をめっきなどによって基板の上に形成した後、接合材の上にキャップを配する。次に、溶接などによって、キャップと基板とを接合材を介して接合する。このとき、接合材の上のキャップを基板方向に押圧しながら、キャップと基板とを接合する。めっきなどによって形成された接合材の表面は、丸みを帯びた凸状となる。このため、キャップを接合材の上から基板方向に押圧すると、接合材の表面の傾斜に沿って、キャップが動き、キャップの位置がずれやすい。キャップの位置がずれると、封止空間が適切に形成されず、水晶振動素子の振動特性が劣化する場合がある。このような問題は、水晶振動子のみならず、振動子を備える電子部品全般における共通の課題である。
　本発明の主たる目的は、振動子の振動特性が劣化し難い電子部品の製造方法を提供することにある。
　本発明の電子部品の製造方法は、振動子と、丸みを帯びた凸状であり、振動子を包囲している接合材とが配された基板の上に、凹部を有するドーム型のキャップを、凹部が基板に向かって開口するように配した状態で、キャップを基板側に相対的に押圧しながら接合材によりキャップと基板とを接合する接合工程を備える。接合工程において、キャップの基板に接合される被接合部の外側端部が接合材の頂部よりも内側に位置するか、または被接合部の内側端部が接合材の頂部よりも外側に位置するように接合材を配する。
　本発明の電子部品の製造方法のある特定の局面では、接合材が金属製である。
　本発明の電子部品の製造方法の他の特定の局面では、振動子として水晶振動素子を用いる。
　本発明の電子部品は、基板と、キャップと、接合材と、振動子とを備える。キャップは、基板上に配されている。キャップは、基板と共に封止空間を形成している。キャップは、ドーム型である。接合材は、基板とキャップとを接合している。振動子は、封止空間内において、基板上に配置されている。キャップの接合材と接合される部分は、接合材の幅方向における中心よりも外側または内側に位置している。
　本発明によれば、振動子の振動特性が劣化し難い電子部品の製造方法を提供することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態における電子部品の製造方法を説明するための略図的断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態における電子部品の製造方法を説明するための略図的断面図である。 図３は、従来の電子部品の製造方法を説明するための略図的断面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る製造方法によって製造される電子部品の略図的断面図である。 図５は、本発明の第２の実施形態における電子部品の製造方法を説明するための略図的断面図である。 図６は、本発明の第２の実施形態に係る製造方法によって製造される電子部品の略図的断面図である。
　以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
　また、実施形態などにおいて参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率などが異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率などは、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
　（第１の実施形態）
　図１及び図２は、第１の実施形態における電子部品の製造方法を説明するための略図的断面図である。図３は、従来の電子部品の製造方法を説明するための略図的断面図である。図４は、第１の実施形態に係る製造方法によって製造される電子部品の略図的断面図である。図１～図４を参照しながら、本実施形態に係る電子部品１の製造方法について説明する。
　まず、図１に示されるように、基板１０を用意する。基板１０は、平板状である。基板１０の材質は、特に限定されない。基板１０は、例えば、鉄、アルミニウムなどの金属、ステンレスなどの合金、アルミナ等のセラミックなどにより構成することができる。
　次に、基板１０の上に支持部材３０を配置する。支持部材３０は、例えば、セラミックスなどの絶縁体、金属材などの導電材などにより構成することができる。但し、本発明において、電子部品には、支持部材を設ける必要は必ずしもない。支持部材３０は、導電性接着剤や半田などを用いて基板１０上に配置することができる。
　次に、基板１０に振動子２０を搭載する。具体的には、支持部材３０の上に、導電性接着剤を塗布し、導電性接着剤の上から振動子２０を配置する。なお、本発明において、振動子は、導電性接着剤を介して基板の上に支持されていてもよい。
　振動子２０は、圧電振動子により構成されている。具体的には、振動子２０は、水晶振動素子により構成されている。但し、本発明において、振動子は、圧電振動子である必要は必ずしもない。振動子は、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、振動子２０は、具体的には、水晶からなる圧電基板２２と、一対の電極２１，２３とを備えている。電極２１は、圧電基板２２の一主面の上に形成されており、電極２３は、圧電基板２２の他主面の上に形成されている。これら電極２１，２３により圧電基板２２に電圧が印加される。なお、電極２１，２３は、例えば、アルミニウム、銀、銅、金などの金属や、これらの金属のうちの一種以上を含む合金などにより形成することができる。
　次に、基板１０の上に導電層１４を配置する。導電層１４は、基板１０の上において、振動子２０を包囲するように配置されている。導電層１４は、例えば、金属などにより構成することができる。
　次に、基板１０の上に接合材１３を配する。具体的には、導電層１４の上に接合材１３を配置する。接合材１３は、めっき法により形成された場合、丸みを帯びた凸状である。接合材１３は、振動子２０を包囲している。接合材１３は、ＡｕＳｎ系合金、ＡｇＣｕ系合金などの金属を用いることができ、好ましくは、ＡｕＳｎ系合金である。なお、本発明において、基板の上に導電層を配置する必要は必ずしもなく、基板の上に直接、接合材を配置してもよい。
　次に、図２に示されるように、キャップ１１を基板１０の上に配置する。キャップ１１は、凹部を有するドーム型である。キャップ１１の凹部が基板１０に向かって開口するように配した状態で、キャップ１１を基板１０側に相対的に押圧しながら、接合材１３によりキャップ１１と基板１０とを接合する。
　ところで、図３に示されるように、従来、キャップ１１と基板１０との接合工程においては、キャップ１１の基板１０に接合される被接合部１１ａの中央部１１ｃが、接合材１３の頂部１３ａに位置するように、接合材１３を基板１０の上に配する。このため、キャップ１１を基板１０側に相対的に押圧しながら接合材１３によりキャップ１１と基板１０とを接合する際に、接合材１３の表面の傾斜に沿ってキャップ１１が動き、キャップ１１の位置がずれてしまうことがある。
　これに対して、本実施形態においては、図２に示されるように、キャップ１１と基板１０との接合工程において、キャップ１１の外側端部１１ｂが接合材１３の頂部１３ａよりも内側に位置するように、接合材１３を基板１０の上に配する。接合材１３は、丸みを帯びた凸状であるため、キャップ１１を基板１０側に相対的に押圧しながら接合材１３によりキャップ１１と基板１０とを接合する際、キャップ１１の被接合部１１ａの全体に、基板１０の内側に向かう力が働く。このため、接合材１３の表面上において、キャップ１１の位置がずれることを抑制することができる。よって、振動子２０の振動特性が劣化し難い電子部品１を製造することができる。
　キャップ１１の材質は、特に限定されない。キャップ１１は、基板１０と同様の材質により構成することができる。基板１０と、キャップ１１とは、異なる材質により構成されてもよいし、同じ材質により構成されてもよい。
　次に、基板１０と、キャップ１１とを接合材１３を介して接合して、封止空間１５（図４を参照）を形成し、振動子２０を封止空間１５に封止する。接合は、溶接などにより行うことができる。接合を行う雰囲気は、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などの不活性ガス雰囲気であってもよい。なお、本発明において、接合材は、キャップ１１の側面に回り込んでいてもよい。
　封止空間１５内には、図示しない電子部品チップを配してもよい。電子部品チップとしては、サーミスタなどが挙げられる。
　以上のようにして、電子部品１を完成させることができる。
　図４に示されるように、本実施形態に係る製造方法によって製造される電子部品１は、基板１０と、キャップ１１と、接合材１３と、導電層１４と、振動子２０とを備えている。キャップ１１は、基板１０上に配されており、基板１０と共に封止空間１５を形成している。接合材１３は、基板１０とキャップ１１とを接合している。振動子２０は、封止空間１５内において、基板１０上に配置されている。本実施形態に係る電子部品１においては、キャップ１１の接合材１３と接合される部分が、接合材１３の幅方向（ｘ方向）における中心よりも内側に位置している。
　以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
　（第２の実施形態）
　図５は、第２の実施形態における電子部品の製造方法を説明するための略図的断面図である。図６は、第２の実施形態に係る製造方法によって製造される電子部品の略図的断面図である。図５に示すように、本実施形態においては、キャップ１１と基板１０の接合工程において、キャップ１１の内側端部１１ｄが接合材１３の頂部１３ａよりも外側に位置するように、接合材１３を基板１０の上に配する。接合材１３は、丸みを帯びた凸状であるため、キャップ１１を基板１０側に相対的に押圧しながら接合材１３によりキャップ１１と基板１０とを接合する際に、キャップ１１の被接合部１１ａには、基板１０の外側に向かう力が働く。このため、接合材１３の表面上においてキャップ１１の位置がずれることを抑制することができる。
　電子部品２においては、キャップ１１の接合材１３と接合される部分が、接合材１３の幅方向（ｘ方向）における中心よりも外側に位置している。
１，２…電子部品
１０…基板
１１…キャップ
１１ａ…被接合部
１１ｂ…外側端部
１１ｃ…中央部
１１ｄ…内側端部
１３…接合材
１３ａ…頂部
１４…導電層
１５…封止空間
２０…振動子
２１，２３…電極
２２…圧電基板
３０…支持部材

Claims (4)

  1. 　振動子と、丸みを帯びた凸状であり、前記振動子を包囲している接合材とが配された基板の上に、凹部を有するドーム型のキャップを、前記凹部が前記基板に向かって開口するように配した状態で、前記キャップを前記基板側に相対的に押圧しながら前記接合材により前記キャップと前記基板とを接合する接合工程を備え、
    　前記接合工程において、前記キャップの前記基板に接合される被接合部の外側端部が前記接合材の頂部よりも内側に位置するか、または前記被接合部の内側端部が前記接合材の頂部よりも外側に位置するように前記接合材を配する、電子部品の製造方法。
  2. 　前記接合材が金属製である、請求項１に記載の電子部品の製造方法。
  3. 　前記振動子として水晶振動素子を用いる、請求項１または２に記載の電子部品の製造方法。
  4. 　基板と、
    　前記基板上に配されており、前記基板と共に封止空間を形成しているドーム型のキャップと、
    　前記基板と前記キャップとを接合している接合材と、
    　前記封止空間内において、前記基板上に配置された振動子と、
    を備え、
    　前記キャップの前記接合材と接合される部分が、前記接合材の幅方向における中心よりも外側または内側に位置している、電子部品。
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