(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス製の絶縁性基板に形成した貫通孔に形成した電極膜を介して前記貫通孔内部を満たし、かつ突出した状態に形成された突起電極を有するバンプ形成基板と、前記電極膜に接合し外部回路と接続する表面電極と、前記バンプ形成基板の前記突起電極と一致する位置に配設され、前記突起電極と接合する取り出し電極を有する素子と、ガラス製の中ケースとふたを備え、前記突起電極と前記取り出し電極を接合し、前記中ケースとふたを前記バンプ形成基板に取り付け直接接合により封止接合した電子部品。
【請求項２】
ガラス製の絶縁性基板の素子の取り出し電極と一致する位置に貫通孔を設け、前記貫通孔を含む前記絶縁性基板の片面に電極膜を形成し、ついで前記絶縁性基板の貫通孔以外の電極膜を形成した面を絶縁体で覆い、前記貫通孔のみにメッキを行い、前記貫通孔を埋めるとともに前記絶縁性基板よりも突出した形状の突起電極を設けたバンプ形成基板を作成する工程と、前記バンプ形成基板上に前記素子の取り出し電極が前記突起電極と一致するように前記素子を位置合わせした後、加圧と加熱またはさらに超音波加工を併用して前記取り出し電極と前記突起電極との合金接続を行う工程と、ついで、ガラス製の中ケースとふたで封止する工程とを有する電子部品の製造方法。
【請求項３】
ガラス製の絶縁性基板とそれと同じガラス製の中ケースおよびふたとの接合をガラス同士の直接接合とした請求項２記載の電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各種電子機器に用いる半導体素子、表面弾性波素子もしくは水晶振動子等を組み込んだ電子部品およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下に従来の電子部品について説明する。
【０００３】
半導体素子や表面弾性波素子等を組み込むパッケージは、それらの素子に対する電磁気的な影響を防ぐとともに外気から気密を保ちつつ、それらの素子と連結しているリード線をパッケージの外部に取り出す構成としていた。図７および図８に示すように、アルミナ等製の第１絶縁板５１の端面部に設けられた接続端子５２と、第１絶縁板５１とアルミナ等製の第２絶縁板５３の間に設けられた第１導電パターン５４と、第２絶縁板５３の垂直部に形設したくぼみ部に設けられた導電層５５と、第２絶縁板５３の上面に設けられた第２導電パターン５６とからなるケースは、グリーンシート状のアルミナ板に導電体を印刷形成した後に、２枚のグリーンシート状のアルミナ板を張り合わせてから焼成して作成される。このケースの上に半導体素子や表面弾性波素子等の素子５７を接着固定し、ＡｕまたはＡｌ製のリード線５８で素子５７の電極部と第２導電パターン５６とを接続した後に、金属ふた５９を第２絶縁板５３の上に設けた金属層６０と半田付け、またはシーム溶接して封止した構成である。
【０００４】
このような構成では、素子５７と外部リードとの導電的な接続をリード線５８でワイヤボンド技術を用いて行っているので、素子５７の大きさに比べて電子部品の大きさが大きくなり、小型化が困難であった。
【０００５】
また、素子５７のワイヤボンド接続面とケースのワイヤボンド接続面との間の段差が大きくなると、良好なワイヤボンド接続が困難になるので、第２絶縁板５３の一部を切り欠き、この部分に素子５７を配置するようにして段差を無くしているが、このようなケースを作成することは複雑な工程を必要とし、ケースがコスト高となっていた。
【０００６】
さらに、素子５７が表面弾性波素子のときは、使用周波数が１ＧＨｚ近辺の高周波帯域になると、リード線５８の張り方やアース電極リード線と信号電極リード線の配置の仕方などによって、素子５７の周波数特性が影響されるようになる。これは、高周波帯域では、それらのリード線がインダクタとして作用し、それらのリード線の張り方によりインダクタンスが変動するために生じるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来の構成では、小型化が困難であるという問題点、また高周波帯域で使用する素子を組み込んだときは、インダクタンス変動による電気的特性の周波数変動が生じるという問題点、さらに製造工程が複雑でコスト高になるという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、小型化でき、高周波帯域で使用する素子を組み込んだときにインダクタンス変動による電気的特性の周波数変動が生じず、製造工程が簡単でコスト高にならない電子部品およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の電子部品は、ガラス製の絶縁性基板の貫通孔に形成した電極膜を介して設けた突起電極を有するバンプ形成基板と、電極膜に接合し外部回路と接続する表面電極と、突起電極と接続する取り出し電極を有する素子と、バンプ形成基板と接合するガラス製の中ケースとふたを備え、突起電極と取り出し電極を接合し、前記中ケースとふたをバンプ形成基板に取り付け封止接合した構成としたものである。
【００１０】
また、その製造方法は、ガラス製の絶縁性基板の素子の取り出し電極と一致する位置に貫通孔を設け、この貫通孔を含む前記絶縁性基板の片面に電極膜を形成し、ついで、前記絶縁性基板の貫通孔以外の電極膜を形成した面を絶縁体で覆い、貫通孔のみにメッキを行い貫通孔を埋めるとともに、絶縁性基板よりも突出した形状の突起電極を設けたバンプ形成基板を作成し、このバンプ形成基板上に取り出し電極を突起電極と一致させて位置合わせした後、加圧と加熱して合金接続を行い、ついで、ガラス製の中ケースとふたで封止する方法である。
【００１１】
【作用】
この構成および方法において、素子と外部へのリードとの接続をＡｕやＡｌ製のリード線を用いずに行っているので、大きさを小さくでき、リード線によるインダクタンスの発生がなくて周波数の変動が生じず、基板の構造も単純となる。
【００１２】
【実施例】
（実施例１）
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１に示すように、絶縁性基板１に形設した貫通孔２の電極膜３を介して設けた突起電極４を有するバンプ形成基板５と、電極膜３に接合し外部回路に接続する表面電極６と、突起電極４と合金接合する取り出し電極７を有する素子８と、バンプ形成基板５と接合する中ケース９とふた１０を備えた構成である。本実施例では素子８に表面弾性波を励振・受信するインターディジタルトランスデューサ電極８ａを有する表面弾性波素子を用いた。
【００１４】
以下、上記構成の電子部品の製造方法について説明する。
まず、バンプ形成基板５の製造方法について図２を用いて説明する。
【００１５】
図２（ａ）に示すように、ソーダガラス製の絶縁性基板１の所定の位置に貫通孔２をサンドブラストにより形設し、ついで、図２（ｂ）に示すように、絶縁性基板１の片側面の全面およびその反対面の電極膜３を形成しない領域にマスク治具（１）１１およびマスク治具（２）１２をセットした後に、電極膜３を貫通孔２を含む領域に形成する。電極膜３の形成は、真空蒸着やスパッタリングで可能であり、本実施例ではスパッタリングを用い、下層にＣｒ膜（膜厚：３０ｎｍ）、上層にＣｕ膜（膜厚：２μｍ）を形成する。ついで、図２（ｃ）に示すように、絶縁性基板１の片側面に形成した電極膜３を覆うようにメッキ防止用カバー１３を張り付け、Ａｕメッキ液につけてＡｕメッキ膜を形成する。絶縁性基板１の電極膜３は、貫通孔２の部分のみしかメッキ液に露出していないことから、貫通孔２のみにメッキされ、メッキ時間の経過とともに貫通孔２はＡｕメッキ膜で満たされ、さらにメッキを継続することにより、図２（ｄ）に示すように、突出した状態のＡｕ製の突起電極４が形成される。この後、メッキ防止用のカバー１３を取り外すと、図２（ｅ）に示すように、バンプ形成基板５が得られる。
【００１６】
図３に示すように、バンプ形成基板５の突起電極４に素子８の取り出し電極７を位置合わせしてから、素子８を加圧と加熱を行うことで取り出し電極７と突起電極４の合金接合を行い、この後、中ケース９とふた１０をセットして封止接続した後に、外部回路のプリント基板に半田付けするための電極として表面電極６をスクリーン印刷により形成して電子部品を完成させる。
【００１７】
本実施例では、素子８として表面弾性波素子を用い、取り出し電極７の材料はＡｌとしたので、突起電極４のＡｕとはＡｕ−Ａｌの合金接合により接続した。
【００１８】
また、バンプ形成基板５と中ケース９とふた１０は同一材料であるソーダガラス製としたので、ソーダガラス同士の直接接合技術を用いて、封止接合は３００℃、５分間で完了した。
【００１９】
以上のように本実施例によれば、素子８の取り出し電極７をバンプ形成基板５の突起電極４と直接接合させているので、大きさを小型化でき、高周波帯域で使用する素子８を組み込んだときはインダクタンス変動による電気的特性の周波数変動が生じず、製造工程が簡単で製造コストを低減できる。
【００２０】
なお、本実施例では、素子８を表面弾性波素子としたが、半導体素子等の他の素子としてもよい。また、突起電極４のメッキ材料としてＡｕを用いたが、Ａｕに限定されるものではなく、素子８の取り出し電極７の材料を適当に選択することにより、各種メッキ材料も使用可能である。たとえば、素子８の取り出し電極７の表面を半田とするときには、突起電極４としてはＡｕ，Ｓｎ，半田が使用可能であり、取り出し電極７の表面をＡｕとしたときには、突起電極４としてはＡｕ，Ｓｎ，半田が少なくとも表面に形成されていれば使用可能であり、取り出し電極７の表面がＳｎであるときには、突起電極４としてはＡｕが使用可能である。
【００２１】
また、本実施例では電極膜３として、Ｃｕ／Ｃｒ２層積層膜を用いたが、メッキ可能な金属であればよく、Ｃｕ／Ｃｒ２層積層膜に限定されるものではない。
【００２２】
また、取り出し電極７と突起電極４の合金接合には、加圧と加熱に超音波加工を併用してもよい。
【００２３】
さらに、本実施例の中ケース９とふた１０に代えて、中ケース９とふた１０を一体化したカバー（図示せず）に用いてもよい。
【００２４】
（実施例２）
以下本発明の第２の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図４に示すように、アルミナ板製の絶縁性基板２１に形設した貫通孔２２とその周辺の両面部とに設けた電極膜２３を有するパッケージ基板２４と、電極膜２３と合金接合する取り出し電極２５を有する素子２６と、パッケージ基板２４と接合する金属ふた２７を備えた構成である。本実施例では、素子２６に電極２６ａを有する半導体素子を用いた。
【００２６】
以下、上記構成の電子部品の製造方法について説明する。まず、図５に示したパッケージ基板２４は、以下のようにして作成した。アルミナ板製の絶縁性基板２１の所定の位置にサンドブラストにより貫通孔２２を形設し、絶縁性基板２１の両面部で電極膜２３を形成しない領域にメタルマスクを設置した後に、真空蒸着やスパッタリングにより、貫通孔２２を含むその周辺の両面部に電極膜２３を形成して、パッケージ基板２４を作成した。本実施例では、電極膜２３をスパッタリングにより成膜し、下層にＴｉ膜（膜厚：５０ｎｍ）、上層にＡｕ膜（膜厚：７μｍ）を形成した。次に、図６に示すように、パッケージ基板２４上に素子２６の取り出し電極２５を貫通孔２２と一致するように素子２６を位置合わせして、素子２６を加圧と加熱して取り出し電極２５のＡｌと電極膜２３のＡｕとを合金接合する。このとき、貫通孔２２の大きさは取り出し電極２５の大きさに比べて小さく構成してあり、取り出し電極２５と電極膜２３との接合領域で周辺を覆われることで外気との封止も達成される。この後、金属ふた２７をパッケージ基板２４と位置合わせして半田付けにより接合して、電子部品を完成させる。
【００２７】
以上のように本実施例によれば、電極膜２３の段差により突起させた電極を形成し、電極膜２３と取り出し電極２５の接合部が貫通孔２２を囲うようにすることで貫通孔２２を封止した構成により、前述実施例１の効果に加えて、メッキ加工が不要となるので、パッケージ基板２４の作成が簡単となり、製造コストがより低減できる。なお、本実施例では、素子２６を半導体素子としたが、表面弾性波素子等の他の素子であってもよい。また、パッケージ基板２４の電極膜２３としてＡｕ／Ｔｉ積層膜を用いたが、取り出し電極２５の材料との組み合わせで最適な構成を選択できることはいうまでもない。また、金属ふた２７に代えて、前述実施例１の中ケース９とふた１０もしくは中ケース９とふた１０を一体化したカバーを用いてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように本発明は、ガラス製の絶縁性基板の貫通孔に形成した電極膜を介して設けた突起電極を有するバンプ形成基板と、表面電極と、取り出し電極を有する素子と、ガラス製の中ケースとふたを備え、突起電極と取り出し電極を接合し、ふたをバンプ形成基板に取り付け封止接合した構成、また、前記絶縁性基板の素子の取り出し電極と一致する位置に、貫通孔を設け、この貫通孔を含む前記絶縁性基板の片面に電極層を形成し、ついで前記絶縁性基板の貫通孔以外の電極膜を形成した面を絶縁体で覆い、貫通孔のみにメッキを行い貫通孔を埋めるとともに、前記絶縁性基板よりも突出した形状の突起電極を設けたバンプ形成基板を作成し、バンプ形成基板上に取り出し電極を突起電極と一致させて位置合わせした後、加圧と加熱して合金接続を行い、ガラス製の中ケースとふたで封止する方法により、小型化でき、高周波帯域で使用する素子を組み込んだときに、インダクタンス変動による電気的特性の周波数変動が生じず、製造工程が簡単でコスト高にならない優れた電子部品およびその製造方法を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の電子部品の断面図
【図２】同電子部品のバンプ形成基板の製造方法を工程順に示した断面図
【図３】同電子部品のバンプ形成基板に素子を接合した状態の断面図
【図４】本発明の第２の実施例の電子部品の断面図
【図５】同電子部品のパッケージ基板の断面図
【図６】同電子部品のパッケージ基板に素子を接合した状態の断面図
【図７】従来の電子部品の一部を欠載して内部を示した外観斜視図
【図８】図７のＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
１  絶縁性基板
２  貫通孔
３  電極膜
４  突起電極
５  バンプ形成基板
６  表面電極
７  取り出し電極
８  素子
９  中ケース
１０  ふた
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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