(57)【要約】  【課題】コスト削減が可能で電気的特性の低下も生じ難い封止構造をもった電子部品を提供すること。  【解決手段】電子部品１０は、順次に積層された、平板からなるベース部材１１、枠部材１３及び平板からなる蓋部材１５を具える。さらに、ベース部材及び枠部材を接合している金を含まない第１の多元系合金層１７ａを具える。さらに、枠部材及び前記蓋部材を接合している金を含まない第２の多元系合金層１７ｂを具える。さらに、これらベース部材、枠部材、蓋部材、第１の多元系合金層及び第２の多元系合金層で構成される封止構造内に収容された機能部材１９を具える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
順次に積層された、平板からなるベース部材、枠部材及び平板からなる蓋部材と、
前記ベース部材及び前記枠部材を接合している金を含まない第１の多元系合金層と、
前記枠部材及び前記蓋部材を接合している金を含まない第２の多元系合金層と、
前記ベース部材、前記枠部材、前記蓋部材、前記第１の多元系合金層及び前記第２の多元系合金層で構成される封止構造内に収容された機能部材と、
を具えることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記ベース部材はセラミック基板から成り、前記枠部材は金属材料から成り、前記蓋部材は金属材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記ベース部材はセラミック基板から成り、
前記枠部材は金属材料と、前記金を含まない第１の多元系合金層としての金を含まない多元系合金とのクラッド材から成り、
前記蓋部材は金属材料と、前記金を含まない第２の多元系合金層としての金を含まない多元系合金とのクラッド材から成ることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項４】
前記電子部品が水晶デバイスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子部品。
【請求項５】
平板で機能部材を実装できる配線パタンを有するベース部材を用意する工程と、
機能部材を内包できる空間を有し金属材料から成り前記空間がプレス又はエッチングによって形成された枠部材を用意する工程と、
平板で金属材料から成る蓋部材を用意する工程と、
前記ベース部材の前記配線パタンに機能部材を実装する工程と、
前記機能部材の実装が済んだベース部材と前記枠部材の一方の面とを、並びに、前記枠部材の他方の面と前記蓋部材とを、金を含まない多元系合金によって接合する工程と、
を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項６】
前記ベース部材はセラミック基板から成り、前記枠部材は金属材料から成り、前記蓋部材は金属材料から成ることを特徴とする請求項５に記載の電子部品の製造方法。
【請求項７】
前記ベース部材はセラミック基板から成り、
前記枠部材は金属材料と、金を含まない多元系合金とのクラッド材から成り、
前記蓋部材は金属材料と、金を含まない多元系合金とのクラッド材から成り、
前記接合工程は、これらクラッド材による接合であることを特徴とする請求項５に記載の電子部品の製造方法。
【請求項８】
前記電子部品が水晶デバイスであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封止構造を有する電子部品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の電子部品では、容器内の空間に機能素子を実装すると共に、機能素子を保護するため容器に封止構造を設けている。そのような電子部品の１種として、例えば、水晶振動子、水晶発振器、SAWデバイス等の水晶デバイスがある。例えば特許文献１の請求項１３等には、セラミック材料から成るベースと、凹部を有しているキャップと、これらベース及びキャップ各々の縁同士を金錫で接合した封止構造と、この封止構造内に実装された水晶振動片と、を具える水晶振動子が開示されている。
【０００３】
この水晶振動子は、封止を金錫合金で行っているため、封止を樹脂で行う場合に比べて、封止構造での耐湿性等が向上するので、周波数精度が高いという特性を持つ（特許文献１の例えば段落２０）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１３／１７２４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この従来技術の場合、封止構造は、金錫という金を含む材料で実現されているため、水晶振動子の材料費を高めてしまうという問題がある。
【０００６】
また、この従来技術の場合、凹部を持つキャップを用いている。キャップは、典型的には絞り加工により製造される。このため、キャップ内の天井側のコーナーはＲ形状を持つものとなり易いので、キャップの水晶振動片を内包する空間が狭くなり易いという問題がある。キャップの水晶振動片を内包する空間が狭くなると、その分、水晶振動片を小さくしなければならない。水晶振動子の場合、水晶振動片が小さくなるほど設計が難しくなり、また、電気的特性も悪化する場合が多い。従って、キャップの水晶振動片を内包する空間が狭くなることは好ましくない。
【０００７】
また、キャップを絞り加工する工数もキャップのコスト高を招くので、この点でも水晶振動子の材料費を高めてしまうという問題がある。
この発明はこのような点に鑑みなされたものであり、従ってこの出願の目的は、従来に比べてコスト削減が可能で電気的特性の低下も生じ難い、新規な封止構造をもった電子部品及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的の達成を図るため、この発明による電子部品は、順次に積層された、平板からなるベース部材、枠部材及び平板からなる蓋部材と、
前記ベース部材及び前記枠部材を接合している金を含まない第１の多元系合金層と、
前記枠部材及び前記蓋部材を接合している金を含まない第２の多元系合金層と、
前記ベース部材、前記枠部材、前記蓋部材、前記第１の多元系合金層及び前記第２の多元系合金層で構成される封止構造内に収容された機能部材と、
を具えることを特徴とする。
なお、この発明を実施するに当たり、前記第１の多元系合金層と前記第２の多元系合金層とは、同じ材料で構成されていても良く、異なる材料で構成されていても良い。ただし、同じ材料の方が、環境変動に対する応答が同じである等、また、製造時の封止時に条件も同じに出来る等の利点があるので、好ましい。
【０００９】
また、この出願に係る電子部品の製造方法によれば、
平板で機能部材を実装できる配線パタンを有するベース部材を用意する工程と、
前記機能部材を内包できる空間を有し金属材料から成り前記空間がプレス又はエッチングによって形成された枠部材を用意する工程と、
平板で金属材料から成る蓋部材を用意する工程と、
前記ベース部材の前記配線パタンに機能部材を実装する工程と、
前記機能部材の実装が済んだベース部材と前記枠部材の一方の面とを、並びに、前記枠部材の他方の面と前記蓋部材とを、金を含まない多元系合金によって接合する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１０】
なお、上記の各発明において、機能部材とは、例えば水晶振動片、水晶以外の圧電振動片、ＳＡＷデバイス用の素子片等を初めとする、本発明の封止構造を適用できる全てのものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の電子部品によれば、封止構造部を構成する材料として金を含まない多元系合金を用いるので、金を含むものを用いる場合に比べ、電子部品の材料費を低減できる。
【００１２】
また、枠部材は、例えば平板の所定部分をその厚さ方向でプレス又はエッチングにより抜くことで形成できる。従って、この枠部材の機能部材を内包する空間の内壁は垂壁になり易いので、この枠部材の内壁と蓋部材の面とで構成されるコーナー部は、直角になり易い。すなわち、この発明では、機能部材を内包する空間は、絞り加工で形成する場合に比べて、空間のコーナー部がＲ形状になりにくく、むしろ直角になり易い。このため、機能部材例えば水晶振動片を内包する空間は、絞り加工の蓋部材を用いる場合に比べ、広くできるので、水晶振動片として大きな寸法のものを用いることができ、その結果、水晶振動子の設計自由度及び特性を高めることができる。
【００１３】
また、蓋部材及びベース部材は平板であり、かつ、枠部材の機能部材を内包する空間は例えば平板をその厚さ方向でプレス又はエッチングにより抜くことで形成でき、然も、これら蓋部材、枠部材及びベース部材を多元系合金で接合するので、絞り加工の蓋部材を用いていた従来構成に比べ、部材ごとの加工費と、各部材の組立費用とを安くできるので、電子部品のコスト低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は、この発明を適用した水晶振動子１０を説明する図である。
【図２】水晶振動子１０の分解斜視図である。
【図３】（Ａ）は水晶振動子１０の特にベース部材１１と水晶振動片１９とに着目した上面図、（Ｂ）はベース部材１１の底面図である。
【図４】（Ａ）は蓋部材の変形例を説明する斜視図、（Ｂ）は枠部材の変形例を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照してこの発明の電子部品及びその製造方法の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこれらの発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の説明中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１６】
１． 電子部品の実施形態
図１（Ａ）は、この発明の電子部品の実施形態としての、水晶振動子１０を示した斜視図である。
この水晶振動子１０は、ベース部材１１と、枠部材１３と、蓋部材１５と、金を含まない第１の多元系合金層１７ａと、金を含まない第２の多元系合金層１７ｂと、機能部材としての水晶振動片１９と、を具える。
【００１７】
ベース部材１１、枠部材１３及び蓋部材１５はこの順で積層されている。ただし、ベース部材１１と枠部材１３の一方の面との間の、各部材１１，１３の縁部の領域間に、金を含まない第１の多元系合金層１７ａを設けてある。また、蓋部材１５と、枠部材１３のベース部材１１とは反対側の面との間の、各部材１５，１３の縁部の領域間に、金を含まない第２の多元系合金層１７ｂを設けてある。ただし、実際は、第１の多元系合金層１７ａによって、ベース部材１１と枠部材１３とを接合してあり、また、第２の多元系合金層１７ｂによって、蓋部材１５と枠部材１３とを接合してある。
従って、ベース部材１１、枠部材１３、蓋部材１５、金を含まない第１の多元系合金層１７ａ、及び、金を含まない第２の多元系合金層１７ｂにより、封止構造を構成している。そして、この封止構造内の空間に水晶振動片１９を、実装してある。水晶振動片１９の実装構造については後述する。
【００１８】
次に、上記の各部材１１〜１９と、他の構成成分各々の実施形態について、図１（Ａ）に加えて、図１（Ｂ）、図２、図３を参照して説明する。なお、図１（Ｂ）は、枠部材１３に着目した斜視図である。図２は、図１（Ａ）に示した水晶振動子１０の分解斜視図である。また、図３（Ａ）は、ベース部材１１と、機能部材としての水晶振動片１９とに着目した上面図、図３（Ｂ）はその底面図である。
【００１９】
先ず、前記ベース部材１１は、平板から成り、機能部材としての水晶振動片１９を実装する面を持つものである。この場合のベース部材１１は、平面形状が略四角形状のもので、セラミック製の基板で構成してある。セラミック製基板は、種々の分野で使用され量産実績があるため、信頼性、コストの面で有利だからである。
このベース部材１１は、配線パタン１１ａと、実装端子１１ｂと、メタライズ層１１ｃと、枕部１１ｄとを具える。配線パタン１１ａは、水晶振動片１９の引出電極１９ｃと接続される配線パタンである。実装端子１９ｂは、ベース部材１１の、配線パタン１１ａが形成された面とは反対側の面に設けたもので、この水晶振動子１０を任意の電子装置と接続するための端子である。メタライズ層１１ｃは、第１の多元系合金１７ａとベース部材１１であるセラミックとを接合するための中間層の役割を持つものであり、例えば、ベース部材であるセラミック層表面に高融点金属等を焼結させ形成したものである。また、枕部１１ｄは、水晶振動片１９の先端が垂れることを防止するものである。なお、配線パタン１１ａと実装端子１１ｂとは、例えばビヤ配線又はキャスタレーション配線等の接続配線（図示せず）により互いに接続してある。
【００２０】
水晶振動片１９は、水晶片１９ａと、励振用電極１９ｂと、引出電極１９ｃとを具える。水晶片１９ａは任意の切断方位を持つもので良く、例えば平面形状が四角形状のＡＴカット水晶片である。励振用電極１９ｂは、水晶片１９ａの表裏面にそれぞれ設けてある。引出電極１９ｃは、この例の場合、励振用電極１９ａ各々から水晶片１９ａの一端の１つの辺側にそれぞれ引き出してある。
そして、この水晶振動片１９は、ベース部材１１に、引出電極１９ｃ及び配線パタン１１ａが接する状態で実装してある。詳細には、引出電極１９ｃ及び配線パタン１１ａを導電性接着剤２１で接続固定することにより、水晶振動片１９はベース部材１１に実装してある。
【００２１】
枠部材１３は、特に図１（Ｂ）に示すように、機能部材としての水晶振動片１９を内包する空間１３ａを有し、その空間の周囲が枠状１３ｂとなっているものである。この例の場合の枠部材１３は、平面形状が略四角形状のものであり、上記空間１３ａも平面視で四角形状としてある。
この枠部材１３は、金属材料で構成するのが良い。金属材料を用いると、プレス加工、ウエットエッチング加工等の加工方法で枠部材を容易に形成でき、枠部材のコスト低減等がし易いからである。また、枠部材１３を、プレス加工、またはウエットエッチング加工で形成した場合、枠部材の内壁１３ｃを垂壁にし易いからである。また、金属材料を用いると、第１の多元系合金層１７ａ、第２の多元系合金層１７ｂに対する接合に好適な材料を選択し易いこと、また、これら多元系金属層との接合に好適なメッキ等をし易い等の、利点が得られるからである。
金属材料の具体例としては、例えばステンレス、コバール、銅その他任意好適な材料を挙げることができる。ステンレスは、耐腐食性、製造工程の便宜等があるので、好ましい。また、これら金属製の枠部材に、ニッケルメッキ又はニッケルメッキと金メッキとの積層メッキ等の任意好適なメッキをしても良い。メッキをした方が、多元系合金層との接合を行い易い場合もあるからである。
この蓋部材１３は単層で良いし、一面又は両面に他の材料がクラッドされたクラッド材等の多層のものでも良い。クラッド材とする場合は、例えば、ステンレスと多元系合金とをクラッドさせたものなどを挙げることができる。
【００２２】
蓋部材１５は、平板から成り、金属材料で構成するのが良い。蓋部材の構成材料として金属材料を用いると、プレス加工、ウエットエッチング加工等の加工方法で蓋部材を容易に形成でき、蓋部材のコスト低減等がし易いからである。また、金属材料を用いると、第２の多元系合金層との接合に好適な材料を選択し易いこと、また、これら多元系金属層との接合に好適なメッキ等をし易い等の、利点が得られるからである。金属材料の具体例としては、例えばステンレス、コバール、銅その他任意好適な材料を挙げることができる。ステンレスは、耐腐食性、製造工程の便宜等があるので、好ましい。また、これら金属製の枠部材に、ニッケルメッキ又は、ニッケルメッキと金メッキとの積層メッキ等の任意好適なメッキをしても良い。メッキをした方が、多元系合金層との接合を行い易い場合もあるからである。
また、この蓋部材１５は単層で良いし、又は、クラッド材等の多層のものでも良い。クラッド材とする場合は、例えば、ステンレスと多元系合金とをクラッドさせたものなどを挙げることができる。
【００２３】
また、金を含まない第１の多元系合層１７ａ、第２の多元系合金層１７ｂは、同じ材料のものでも良いし、異なる材料のものでも良い。しかし、第１の多元系合層１７ａ、第２の多元系合金層１７ｂを同じ材料で構成した方が、環境変動に対する挙動が同じになるとか、製造時の溶融条件を管理し易い等の利点があるので、好ましい。
これら多元系合金層は１７ａ、１７ｂは、鉛を含まないものが好ましい。また、これら多元系合金層１７ａ，１７ｂは、本電子部品を外部の電子機器等に実装する際に用いるハンダ材料等の接合材料よりも融点が高いものとする。このような融点の関係としておけば、この発明の電子部品を電子機器に実装する際の温度においても、前記多元系合金層が溶融するのを防止できるかである。
【００２４】
金を含まないこの多元系合金層１７ａ、１７ｂを構成する材料の具体例として、これに限られないが、例えばこの出願の出願人に係る以下の（ａ）〜（ｄ）のものを挙げることができる。
（ａ）．特開２０１１−１４７９８２号に開示の、７質量％以上９質量％以下のＣｕと、０．００１質量％以上０．０５質量％以下のＳｉと、０，０１質量％以上０．０５質量％以下のＴｉとを含み、残部をＳｎとした第１のはんだ粉と、表面をＡｇで被覆したＣｕ粉と、前記第１のはんだ粉及びＣｕ粉と混合されるフラックスとを含む半田材料を溶融固化した多元系合金。
（ｂ）．特開２０１６−８７６７０号に開示の、Ｓｎを３２質量％以下、Ｓｂを１０〜１７質量％、Ｃｕを１〜４質量％、Ｉｎを１〜９．５質量％未満、残部としてＡｇ及び不可避の不純物を含む５元系合金。
（ｃ）．特開２０１７−１０９３号に開示の、Ｓｎを２５〜４５質量％、Ｓｂを３０〜４０質量％、Ｃｕを３〜８質量％、Ｉｎを３〜９質量％、残部としてＡｇ及び不可避の不純物を含む５元系合金。
（ｄ）．特開２０１８−４７４８９号に開示の、Ｓｎを２５〜４５質量％、Ｓｂを３０〜４０質量％、Ｃｕを３〜８質量％、Ａｇを２５質量％以下、Ｉｎを１．３〜６質量％含む５元系合金。
【００２５】
実施形態の水晶振動子１０によれば、ベース部材１１及び枠部材１３を接合している層と、枠部材１３及び蓋部材１５を接合している層各々を、金を含まない多元系合金層としているので、金を含むものを用いる場合に比べ、水晶振動子の材料費を低減できる。
【００２６】
また、枠部材１３は、例えば平板の所定部分をその厚さ方向でプレス又はエッチングにより抜くことで形成できる。従って、この枠部材１３の水晶振動片１９を内包する空間の内壁は垂壁になり易いので、この枠部材１３の内壁と蓋部材１５の面とで構成されるコーナー部は、直角になり易い。従って、水晶振動片１９を内包する空間は、蓋部材として絞り加工で形成されるキャップを用いる場合に比べて、空間のコーナー部がＲ形状になりにくく、むしろ直角になり易い。このため、水晶振動片１９を内包する空間は、絞り加工の蓋部材を用いる場合に比べ、広くできるので、水晶振動片１９として大きな寸法のものを用いることができ、その結果、水晶振動子１０の設計自由度及び特性を高めることができる。
【００２７】
また、蓋部材１５及びベース部材１１は平板であり、かつ、枠部材１３の水晶振動片１９を内包する空間は例えば平板をその厚さ方向でプレス又はエッチングにより抜くことで形成でき、然も、これら蓋部材１５、枠部材１３及びベース部材１１を多元系合金層１７ａ１７ｂで接合するので、絞り加工の蓋部材を用いていた従来構成に比べ、部材ごとの加工費と、各部材の組立費用とを安くできるので、水晶振動子のコスト低減が図れる。
【００２８】
２． 製造方法の実施形態
次に、製造方法の発明の実施形態として、本発明の方法を水晶振動子の製造に適用した例を説明する。
【００２９】
図２に示したように、平板で機能部材を実装できる配線パタン１１ａを有するベース部材として、上述したセラミック製のベース部材１１を用意する。また、水晶振動片を内包できる空間１３ａを有し金属材料から成り前記空間がプレス又はエッチングによって形成された枠部材として、上述した枠部材１３を用意する。また、平板で金属材料から成る蓋部材として、上述した蓋部材１５を用意する。
【００３０】
次に、ベース部材１１の配線パタン１１ａを形成した面上に水晶振動片１９を実装する。詳細には、水晶振動片１９をベース部材１１に対し、引出電極１９ｃと配線パタン１１ａとが接する状態で置き、引出電極１９ｃと配線パタン１１ａとを導電性接着剤２１で接続固定する。
【００３１】
次に、上記の様に水晶振動片１９の実装が済んだベース部材１１と枠部材１３の一方の面とを、並びに、枠部材１３の他方の面と蓋部材１５とを、金を含まない多元系合金によって接合する．これは例えば、枠部材１３の枠部分の上下面に予め金を含まない多元系合金層を形成しておき、この枠部材、ベース部材及び蓋部材を所定の通り積層し、この積層物を所定の加熱炉中に入れて、上下から加圧しながら加熱することで、多元系合金層を溶融させて、上記接合を行えばよい。加熱炉は、所望の封止ガス雰囲気や真空雰囲気を形成できるものを用いるのが良い。
上記の手順により、図１等に示したこの発明に係る電子部品である水晶振動子を形成することができる。
【００３２】
３． その他の実施形態
上述においては、枠部材や蓋部材を複数種の所定金属をクラッドさせたものでも良いと述べた。図４はその説明図であり、蓋部材や枠部材をクラッド材で構成した一例を説明する斜視図である。
【００３３】
特に図４（Ａ）は、蓋部材１５の主面のうちの枠部材と接合する面に、任意好適な他の金属材料として、例えば、金を含まない多元系金属１７ｘをクラッドさせた、クラッド材による蓋部材１５ｘを示した斜視図である。このような蓋部材１５ｘは、上記構成のクラッド材のシートから形成できるので、好ましい。
【００３４】
また、図４（Ｂ）は、枠部材１３の枠部分の上下面に、任意好適な他の金属材料として、例えば、金を含まない多元系金属１７ｙ、１７ｚをクラッドさせた、クラッド材による枠部材１３ｘを示した斜視図である。このような枠部材１７ｘは、上記構成のクラッド材のシートから形成できるので、好ましい。
このようなクラッド状の蓋部材１５ｘ、クラッド状の枠部材１３ｘを用いると、多元系合金を蓋部材や枠部材に個別に形成する工程を省けるので、この発明の製造方法の実施が容易になるという効果が得られる。
この発明の製造方法によれば、上述した電子部品を容易に製造できる。また、枠部材の厚みを変えることにより圧電部品の厚さを自由に変更することができる。
【００３５】
また、上述においてはベース部材としてセラミック製基板を用いた例を示したが、ベース部材の構成材料はこれに限られない。ベース部材をガラスから成る、または水晶から成る基板としても良い。
また、上述の製造方法の実施形態の説明においては、ベース部材、枠部材、蓋部材を各々個片状態で積層して接合する例を説明したが、各部材を多数有したシート状の部材を用いたシート工法であっても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１０：電子部品（水晶振動子）
１１:ベース部材、                      １３：枠部材
１３ａ：機能部材を収納する空間、       １３ｂ：枠
１３ｃ：内壁、                         １３ｘ：クラッド材による枠部材
１５：蓋部材、                          １５ｘ：クラッド材による蓋部材
１７ａ、１７ｂ：金を含まない多元系合金層
１７ｘ、１７ｙ、１７ｚ：金を含まない多元系金属
１９：水晶振動片、                      １９ａ：水晶片
１９ｂ：励振用電極、                    １９ｃ：引出電極
２１:導電性接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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