(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面が開口した断面凹部を主面側に有する基板の前記凹部に圧電部品を収納するとともに、該凹部の開口を封止用蓋体で封止した電子部品装置において、
前記封止用蓋体が、基板接合面側の金属層と、該金属層の露出面を被覆する樹脂層との積層構造からなり、前記封止用蓋体と前記基板の凹部開口の周囲とを樹脂系接着剤を介して接合するとともに前記凹部開口の周囲に前記封止用蓋体の厚み以上の窪みを周設し、前記基板の主面で前記窪み部の周囲に、外部のマザーボードに半田接合される外部端子電極を配置し、前記封止用蓋体とマザーボートとの間に間隙が形成されるようにしたことを特徴とする電子部品装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品素子、例えば、ＳＡＷ素子などの圧電素子を基板に形成した凹部（キャビティ）に収容し、気密封止した電子部品装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品装置は、近年、小型化、薄型化、高機能化の要求が高まっており、これらの要求に対応するために、セラミックなどの基板の一方主面に複数の電子部品素子を搭載し、また、基板の他方主面に凹部を形成し、この凹部内に電子部品素子を収容していた。基板の一方主面に搭載する電子部品素子とは、コンデンサ、抵抗、ダイオード、コイル、ＩＣやトランジスタ等の半導体素子などの表面実装型電子部品素子などが例示できる。また、凹部内に収容する電子部品素子は、圧電素子などが例示でき、ＳＡＷ素子、セラミック振動子、水晶振動子などで、対環境保護のための気密封止を必要とする素子のことである。
【０００３】
このような電子部品装置は、基板の他方主面に凹部を形成し、この凹部内に電子部品素子を収容していた。そして、電子部品装置の凹部に収納される電子部品素子は、その周囲に空間を必要とする圧電素子が配置された、凹部の開口を金属やセラミックなどの蓋体を接着して封止をしていた。
【０００４】
代表的な封止方法は，はんだやＡｕ−Ｓｎ合金を使ったソルダーシール法や開口周囲にシールリングをろう付け配置し、このシールリングに金属蓋体をシーム溶接でシールするシームウエルド法、さらに、接合部材として低融点ガラスを用いて、基板と蓋体を接着するガラス封止方法が知られている。
【０００５】
これらの封止方法は、気密性が高く、信頼性に優れているが生産性に劣り高価になる欠点がある。また、封止の際に与える熱を考えると、シームウエルド法では凹部内の温度が１５０℃程度程度であり、ソルターシール法では３２０〜３４０℃となり、更にガラスシール法では３８０〜４２０℃になる。このような封止時の高い温度では、凹部内に収容する電子部品素子の特性が大きく変化してしまうことが考えられ、特に、水晶振動子や弾性表面波素子等の熱に弱い素子では素子の特性が劣化するため採用することができない。
【０００６】
これらの問題を解決するために、従来より、接合材として樹脂系接着剤を使
用して基板と蓋体を接着する方法が提案されている（例えば特開平４−８５８５７号や特開平７−２１２１６９号）。これらの封止構造では、図３に示すように部蓋体材として金属箔体が用いられ、エポキシ樹脂などの樹脂系接着剤で封止する例である。図３において、１は基板、２は基板の一方主面側に搭載した電子部品素子、４は凹部、３は凹部４内に収容した電子部品素子、７０は金属箔からなる蓋体であり、８は樹脂系接着剤、９は外部端子電極、１０はマザーボード、１１は外部端子電極用配線パターン、１２は配線パターン、１３は半田である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような金属箔体からなる蓋体７０をもちいた電子部品装置では、蓋体７０の露出面が、錆や腐食が発生するため品位及び信頼性が劣化してしまう。従って、その表面をメッキ処理等の腐食防止をする必要があった。
【０００８】
また、この電子部品装置をマザーボード１０に半田１３を介して実装した時に、蓋体７０とマザーボード１０の配線パターン１２間との間で、半田ブリッジが発生して短絡が発生してしまう。このため、マザーボード１０の配線パターン１２の引き回しを、蓋体７０から避けるように設計する必要があった。
【０００９】
また、マザーボード１０に表面実装すべく、電子部品装置の底面に外部端子電極９を形成して半田１３接合しても、電子部品装置とマザーボード１０との間隙が狭く、洗浄性が低下して、半田ボールやフラックスが残留し易くなる。
【００１０】
さらに、電子部品装置の基板の他方面から金属箔蓋体７０が突出するような場合には、電子部品装置をマザーボード１０上に表面実装できなくなる。
【００１１】
本発明は、上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、マザーボードへの実装性が高い電子部品装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品装置は、一面が開口した断面凹部を主面側に有する基板の前記凹部に圧電部品を収納するとともに、該凹部の開口を封止用蓋体で封止した電子部品装置において、前記封止用蓋体が、基板接合面側の金属層と、該金属層の露出面を被覆する樹脂層との積層構造からなり、前記封止用蓋体と前記基板の凹部開口の周囲とを樹脂系接着剤を介して接合するとともに前記凹部開口の周囲に前記封止用蓋体の厚み以上の窪みを周設し、前記基板の主面で前記窪み部の周囲に、外部のマザーボードに半田接合される外部端子電極を配置し、前記封止用蓋体とマザーボートとの間に間隙が形成されるようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
電子部品装置の凹部の開口を封止する封止用蓋体の露出面が絶縁材料である樹脂層により被覆されているため、錆、腐食を有効に防止することができる。
【００１５】
この電子部品装置をマザーボードに半田を介して表面実装しても、マザーボードの配線パターンとの間に半田ブリッジが形成されなくなり、また、マザーボード間の隙間に半田ボールが侵入しても、容易に洗浄することができる。
【００１６】
また、開口の周囲の窪み部内に封止用蓋体が配置され、その周囲には外部端子電極が形成されている。即ち、電子部品装置の底面には、封止用蓋体が表面から突出することがないため、外部端子電極とマザーボードとの接合が安定し、これにより、電子部品装置を安定且つ確実にマザーボードに表面実装ができる。
【００１７】
また、基板の一方主面側と他方主面側に電子部品素子を夫々別々に配置できるため、気密封止の必要な電子部品素子を他方主面の凹部内に配置することができ、安定した気密が維持でき、しかも、電子部品素子が積層構造に位置しているため、電子部品装置の実装面積の小型化が達成できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の電子部品装置について図面を基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の電子部品素子層装置の断面図であり、図２は、本発明の電子部品装置の底面側の平面図である。尚、従来と同一箇所は同一番号付して説明する。
【００２０】
図において、１は基板であり、２は基板の一方主面に配置した電子部品素子であり、４は凹部であり、３は凹部４内に収容された電子部品素子であり、７は凹部４の開口を封止する封止用蓋体であり、８は樹脂接着材であり、９は外部端子電極である。
【００２１】
基板１は、セラミック、ガラスセラミック材料、ガラスエポキシなどの樹脂系材料が挙げられる。基板１の一方主面には所定配線導体が形成されており、その配線導体上に電子部品素子２が搭載されている。尚、この電子部品素子２は、コンデンサ、抵抗、ダイオード、コイル、ＩＣやトランジスタ等の半導体素子などの表面実装型電子部品素子などが例示できる。
また、基板１の他方主面に、所定深さで、所定平面形状を有する凹部４が形成されている。そして、この凹部４の底面には、図示されていないが、電極パッドが形成されている。そして、この凹部４内には、電子部品素子３が収容されている。この電子部品素子３は、上述の電子部品素子２のようにコンデンサ、抵抗、ダイオード、コイル、ＩＣやトランジスタ等の半導体素子などを配置してもよいが、とりわけ、ＳＡＷ素子、セラミック振動子、水晶振動子などの圧電部品が有利である。このように、凹部４に収容し、蓋体７で封止する構造から、電子部品素子を気密的に封止できること、機能的に電子部品素子の周囲に空間が形成されて、例えば、圧電部品の特性に大きく影響する振動や弾性波を安定して発生させることができるためである。
【００２２】
このような基板１の配線導体や電極パッド、さらに、外部端子電極９は、従来周知の方法で形成される。例えば、基板１がセラミックやガラスセラミックである場合、多層回路基板の形成と同様、各導体膜を基板材料の焼成時に、同時焼成して形成する。また、焼成した後の基板１に導体膜の焼き付けにより形成される。また、基板１がガラスエポキシ材料である場合でも、従来のように銅箔のエッチングなどにより所定形状に形成される。
【００２３】
このような基板１の凹部４の開口周囲には、基板１の他方主面から一段窪んだ窪み部５が周設されている。この窪み部５の全体の形状、深さは、蓋体７の形状、厚みに応じて設計され、この窪み部５内に、樹脂系接着材８を介して蓋体７を配置しても、基板１の他方主面から蓋体が突出しないような寸法となっている。尚、窪み部５の深さは、例えば１００μｍ程度となっている。
【００２４】
また、基板１の凹部４に配置される電子部品素子３と凹部４の電極パッドとの接続は、バンプを介して接続されている。また、バンプによる接続以外に、凹部４の深さ次第でボンディングワイヤを用いることもできる。
【００２５】
例えば、凹部４に収容する電子部品素子３は、例えば、圧電基板上にインターデジタル電極を形成した弾性表面波素子が例示できる。この場合、インターデジタル電極を形成した面に、引き出し電極を形成して、その電極上に金などからなるバンプを形成しておく。そして、このインターデジタル電極を形成した圧電基板の表面側が凹部４の底面と対向するように配置し、超音波振動を用いてバンプ接続を行なう。
【００２６】
また、この凹部４の開口を封止する封止用蓋体７は、平板状の金属層７ａと、この金属層７ａの露出面を被覆した樹脂層７ｂとから構成されている。金属層７ａは、例えば鉄、ニッケル、銅、金、銀、アルミニウム、錫、ステンレス、鉛、及びこれらの合金等が挙げられる。これらのなかでも、薄型に加工でき、本体の基板と熱膨張係数が近く熱ストレスが発生しにくい材料が好ましい。金属層の厚さは、湿気の浸入を遮断できる厚みであればよく、２μｍから３００μｍの範囲が好ましい。具体的には、ステンレス（ＳＵＳ４３０）で３０μｍ程度である。また、樹脂層７ｂは、材質に特に制限は無いが、耐熱性、絶縁性、接着性に優れたものが、好ましく、例えばポリミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリヒドロキシフェニレンエーテル（ＰＰＯ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリケトンスルファイド（ＰＫＳ）、フッ素樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フエノール系樹脂、マレイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ジアリルフレタート樹脂などが挙げられる。各樹脂層の厚さは、金属層７ａに対する絶縁性を考慮して、適宜選定することができ、２〜３００μｍの範囲が好ましい。具体的には、ポリミド樹脂が用いられ、その厚みは、１２．５μｍである。このような積層構造の封止用蓋体７は、金属層７ａと樹脂層７ｂとはキャスト法で直接接合されて形成される。また、金属層７ａが数μｍの場合、例えば、樹脂層７ｂをベースに、その表面に金属層をメッキや蒸着などにより被覆するようにしてもよい。
【００２７】
接着剤８は、例えば、エポキシ系接着剤などが例示でき、封止用蓋体７と基板１の凹部４の周囲の窪み部５の底面とを接合するものである。接着剤８による接着層の厚みは１０μｍ〜６５μｍである。具体的には、封止用蓋体７の内面側に接着剤を印刷し、Ｂステージ化しておくことが望ましい。このような接着剤８の封止条件は、所定圧力を加えながら、温度１５０℃で２ｈｒの圧着する。これにより、Ｂステージ状態の接着剤８が溶融し、基板１と封止用蓋体７との強固な接合が得られる。
【００２８】
尚、樹脂系接着剤８の材料としては、特に制限はなく、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリミド系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエステル系樹脂などが挙げられ、このなかでも耐熱性や耐湿性に優れたエポキシ系樹脂が好ましい。
【００２９】
また、基板１の他方主面において、凹部４開口（窪み部５）の周囲には、外部端子電極９が形成されている。この外部端子電極９は、基板１の他方主面に導電性ペーストの印刷、焼き付けにより形成する。また、上述の配線導体の形成の際に、同時に外部端子電極を形成しても構わない。尚、各外部端子電極は、図示していないが、ビアホール導体や内部導体を介して、表面に搭載された各種電子部品素子２、凹部４内に収容された電子部品素子３と電気的に接続されている。そして、この外部端子電極９は、図３に示すようにマザーボード１０の配線パターン１１と半田１３接合され外部回路との接続される。
【００３０】
本発明の電子部品装置によれは、封止用蓋体７が、平板状金属層７ａの露出面側に樹脂層７ｂを被覆した部材を使用している。そして、封止用蓋体７と基板１とが樹脂系接着剤８で接着・封止されている。そして、例えば、マザーボードに半田リフロー処理を行なったとしても、安定した接合が維持できる。
【００３１】
また、基板１の一方主面に電子部品素子２が配置され、他方主面側に電子部品素子３が配置されているため、電子部品装置が小型化され、実装面積を小さくすることができる。尚、電子部品素子３は、シールドケース６によって被覆されており、安定した電子部品装置の動作が維持できる。
【００３２】
封止用蓋体7が、凹部4の周囲に形成された窪み部５内に接合されても、基板１の他方主面から突出することがないため、このためマザーボード１０上にこの電子部品装置を安定して表面実装することができる。
【００３３】
また、封止用蓋体７の露出面側が樹脂層７ｂとなるため、マザーボード１０上に搭載し、半田１３接合してもマザーボード１０の配線パターン１２と封止用蓋体７とがショートすることが一切ない。従って、マザーボード１０上の配線パターン１２の引き回しの自由度が向上する。
【００３４】
また、凹部４の開口周囲（蓋体の周囲）に外部端子電極９を配置し、マザーボード１０の配線パターン１１と半田１３接合しても、封止用蓋体７に半田ブリッジが形成されることがなく、また、半田フラックスを除去する洗浄性も向上することになる。
【００３５】
半田リフローなどの熱ストレスを加えた場合でも、金属層と樹脂層は、それぞれが剥離することがない高い密着力を得ることができる。
【００３６】
また、封止用蓋体７の全体の厚みは、高々１００μｍ前後またはそれ以下にすることができるため封止した後、さらに、マザーボード１０の実装時に凹部４内の内圧の変化が発生しても、その内圧の変化に封止用蓋体７自身が弾性変形し、内圧に追随されることになり、電子部品素子３の特性に変動をきたすことがない。
【００３７】
上述の封止用蓋体７は、ステンレスの金属層７ａとポリミド樹脂からなる樹脂層７ｂを夫々１２．５μｍの厚みで被覆している。そして金属層７ａと樹脂層７ｂとはキャスト法で直接接合されて形成される。
【００３８】
その他に、金属層７ａを圧延銅箔で、樹脂層７ｂをポリミド樹脂で構成することもできる。このときの金属層７ａの厚みは１８μｍで、樹脂層７ｂの厚みは１２．５μｍとしてもよい（封止用蓋体７全体の厚み３０．５μｍ）。そして、樹脂系接着剤８として１０μｍの熱可塑性ポリミドを用いても構わない。
【００３９】
さらに、封止用蓋体７の金属層７ａが電解銅箔で、樹脂層７ｂはポリミド樹脂で構成している。このときの金属層７ａの厚みは８μｍで、樹脂層７ｂの厚みは１２．５μｍであった。金属層７ａはポリミドフィイルムにメッキで形成した。厚さ約２０μｍの複合材であってもかまわない。
【００４０】
以上の構造の電子部品装置２２個を温度サイクル試験（−４０〜１００℃各３０分５００サイクル）高温高温試験（８５℃／８５％ＲＨ５００時間）にてフィルタ特性に異常ないことが確認した。また、封止用蓋体７の金属面が露出していないため、信頼性試験後、金属表面の腐食等の品位を落とすことがないことが確認された。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の電子部品装置によれば、気密性が高く信頼性が向上し、また、凹部内の内圧の変動に追随でき、電子部品装置をマザーボードに実装した後で、封止用蓋体と電子部品装置の外部端子の間での半田ブリッジの形成や、封止用蓋体と電子部品装置の外部端子電極やマザーボードの配線パターン間での半田ボールによるショート不良が発生することがなく、また、半田リフロー後の洗浄性を向上し、半田ボールやフラックス等が残留しない信頼性の高く、小型化の電子部品装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子部品装置の断面図である。
【図２】本発明による電子部品装置の底面側の平面図である。
【図３】従来の電子部品装置の実装断面図である。
【符号の説明】
１・・基板
２、３・・電子部品素子
４・・凹部
５・・窪み部
７・・封止用蓋体
７ａ・・平板状金属層
７ｂ・・樹脂層
８・・樹脂系接着剤
９・・外部端子電極
【図１】
0003677457.tif 000002
【図２】
0003677457.tif 000003
【図３】
0003677457.tif 000004