JP2005129735A - 電子部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】 リッドを効率的且つ確実に溶接すること可能な電子部品を提供する。
【解決手段】 ステム１ａの平坦部１ｃにＳＡＷ素子チップ１１０が固着されたＳＡＷデバイス１０において、パッケージの裏面側をガラス部６で気密性高く封止する。一方、パッケージの上面側に形成されたキャビティ２の開口部はシーム溶接を用いてリッド３で気密性高く封止する。ここで、ガラス部６はステム１ａにおける鍔部１ｂの下面に達するまで充填される。これにより、ローラ電極１２０の重さ等で鍔部１ｂが変形することを防止でき、溶接時に確実にリッド３と鍔部１ｂとを接触させておくことができる。更に、支持体が絶縁性のガラスであるため、電流が支持体（ガラス部６）を介して漏れだすことを防止でき、効率的且つ確実にリッド３と鍔部１ｂとを融着させることができる。
【選択図】 図３
【解決手段】 ステム１ａの平坦部１ｃにＳＡＷ素子チップ１１０が固着されたＳＡＷデバイス１０において、パッケージの裏面側をガラス部６で気密性高く封止する。一方、パッケージの上面側に形成されたキャビティ２の開口部はシーム溶接を用いてリッド３で気密性高く封止する。ここで、ガラス部６はステム１ａにおける鍔部１ｂの下面に達するまで充填される。これにより、ローラ電極１２０の重さ等で鍔部１ｂが変形することを防止でき、溶接時に確実にリッド３と鍔部１ｂとを接触させておくことができる。更に、支持体が絶縁性のガラスであるため、電流が支持体（ガラス部６）を介して漏れだすことを防止でき、効率的且つ確実にリッド３と鍔部１ｂとを融着させることができる。
【選択図】 図３
Description
本発明は、電子部品に関し、特に弾性表面波素子を有する電子部品に関する。
近年、電子機器の小型化及び高性能化に伴い、これに搭載された電子部品にも小型化及び高性能化が要求されている。例えば、電波を送信又は受信する電子機器におけるフィルタ，遅延線，発振器等の電子部品として使用される弾性表面波（Surface Acoustic Wave：以下、ＳＡＷと略す）デバイスにも、パッケージを含めて全体的な小型化及び高性能化が要求されている。
一般的なＳＡＷデバイスは、例えば圧電性素子基板（以下、圧電基板という）上に形成された櫛歯型電極部のインターディジタルトランスデューサ（InterDigital Transducer：以下、ＩＤＴと略す）を有するＳＡＷ素子チップが、キャビティ内に気密封止された構成を有している。この構成において、入力側のＩＤＴに電気信号を印加し、これをＳＡＷに変換して圧電基板上を伝播させることで、出力側のＩＤＴから所定の変調がなされた電気信号を得ることができる。
従来技術によるＳＡＷ素子チップ１１０の概略構成斜視図を図１に示す。図１に示すように、ＳＡＷ素子チップ１１０は、圧電基板１１１の一方の主面（これを第１の主面とする）上に、１つ以上のＩＤＴ１１３と、グランド用及び信号入出力用の電極パッド１１４と、これらを電気的に接続する配線パターン１１５とを含む金属パターンが形成された構成を有する。
このようなＳＡＷ素子チップ１１０は、キャビティを有するパッケージ内に気密性高く封止される（例えば特許文献１参照）。図２に、ＳＡＷデバイス１００の構成を示す。尚、図２において、（ａ）はＳＡＷデバイス１００の構成を示す内部透視図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
図２に示すように、ＳＡＷデバイス１００は、パッケージの一方の面（これを上面とする）に開口部を持つキャビティ１０２を有し、これにＳＡＷ素子チップ１１０がフェイスアップ状態で実装されている。ＳＡＷ素子チップ１１０における第１の主面と反対側の面（これを第２の主面とする）は接着剤１１６等を用いてキャビティ１０２の底面に固着される。
また、パッケージはステム１０１ａと電極パッド１０４とシグナルフットパターン１０５ａとグランドフットパターン１０５ｂとを有する。ステム１０１ａはパッケージの主要な骨組みであり、主としてパッケージの側壁とＳＡＷ素子チップ１１０を載置するための平坦部１０１ｃとを形成する。ＳＡＷ素子チップ１１０は平坦部１０１ｃに接着剤１１６を用いてフェイスアップ状態に固着される。
ステム１０１ａにおける上面側の縁は折り曲げられ、鍔１０１ｂが形成される。電極パッド１０４はキャビティ１０２内部に設けられたインナ端子として機能する。電極パッド１０４は金属ワイヤ１０７を用いてＳＡＷ素子チップ１１０の電極パッド１１４と電気的に接続される。すなわち、ＳＡＷ素子チップ１１０とパッケージとはワイヤボンディングされる。電極パッド１０４はコ字形状に折り曲げられ、一方の端がパッケージ裏面に露出される。パッケージ裏面に露出した電極パッド１０４はシグナルフットパターン１０５ａとして機能する。すなわち、ＳＡＷ素子チップ１１０の電極パッド１１４はパッケージ裏面まで電気的に引き回されている。ＳＡＷ素子チップ１１０への信号の入出力はこのシグナルフットパターン１０５ａを介して行われる。また、ステム１０１ａにはコ字形状に折り曲げられたグランドフットパターン１０５ｂが接続される。グランドフットパターン１０５ｂを接地することで、パッケージが帯電することを防止できる。
更に、パッケージの裏面側はガラス部１０６により気密性高く封止される。パッケージの上面側はリッド１０３により気密性高く封止される。パッケージとリッド１０３との接合には、一般的にシーム溶接が用いられる。シーム溶接とは、図２（ｂ）に示すように、円筒形のローラ電極１２０を用いる溶接方法である。リッド１０３が載置されたステム１０１ａの鍔１０１ｂを下側からジグ１２１で支持し、上側からローラ電極１２０でリッド１０３の縁をなぞる。この際、ローラ電極１２０を介して電流を流す。リッド１０３と鍔１０１ｂとの接点には接触抵抗が存在するため、ローラ電極１２０から流入した電流が接点を通る際に熱が発生する。リッド１０３と鍔１０１ｂとは、この発生した熱により溶接される。
また、以下に示す特許文献２には、同様な構成を有する電子部品が開示されている。
特開平７−３３６１８６号公報
特開２００１−６０８４２号公報
しかしながら、上記のようにジグ１２１で鍔１０１ｂを支えた状態で電流を流す方法では、この電流がジグ１２１を介して漏洩してしまい、発熱量が低下してしまったり、鍔１０１ｂとジグ１２１とが溶接してしまったりという問題が存在する。発熱量が低下すると、溶接効率が低下するだけでなく、溶接されない箇所が発生してしまうなど、製造効率や歩留りが低下するという問題を発生させる。
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、リッドを効率的且つ確実に溶接することが可能な電子部品を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために、本発明は、請求項１記載のように、キャビティの開口部が上面に形成され、当該開口部がリッドにより封止されたパッケージを有する電子部品であって、前記開口部の周囲に形成された鍔部と、前記鍔部の裏面に形成された絶縁性部材とを有して構成される。開口部の周囲を鍔形状とし、この鍔部の裏面に絶縁性の部材を設けたことで、鍔部にリッドを溶接する際に、鍔部を支持することが可能となる。これにより、例えばリッドをシーム溶接する場合、ローラ電極の重さ等で鍔部が変形することを防止でき、溶接時に確実にリッドと鍔部とを接触させておくことが可能となる。また、鍔部を絶縁性の部材で支持することで、シーム溶接時に支持部材を介して電流が漏れだすことを防止でき、効率的且つ確実にリッドと鍔部とを融着させることが可能となる。
また、請求項１記載の前記絶縁性部材は、例えば請求項２記載のように、熱軟化性材料で形成されていても良い。熱軟化性の材料を用いることで、絶縁性部材の形成を容易に行うことが可能となる。また、例えばパッケージの開口部をリッド以外の部材で封止する必要がある場合、熱軟化性の材料を用いることで、鍔部の支持部材と共に開口部の封止部材を作成することが可能となり、製造工程を簡略化することができる。
また、請求項１記載の前記絶縁性部材は、例えば請求項３記載のように、ガラスで形成されていても良い。ガラスは熱軟化性であり且つ絶縁性である。従って、これを用いることで、請求項２と同様の効果を得ることができる。更に、一般的にガラスは安価な素材であるため、これを用いることで、電子部品のコスト低減を図ることができる。
また、請求項１記載の前記絶縁性部材の端は、好ましくは請求項４記載のように、前記鍔部の端に対して前記鍔部の幅のマイナス２０％以上プラス２０％以内の位置に存在するように構成される。鍔部を十分な強度で下側から支えるためには、鍔部の縁からこれの幅の−２０％（マイナスとは縁より内側を指す）以上まで絶縁性部材を設けることが好ましい。但し、電子部品が大型化することを防止するために、絶縁性部材は鍔部の縁からこれの幅の＋２０％（プラスとは縁より外側を指す）以内までに設けることが好ましい。
また、請求項１記載の前記リッドは、請求項５記載のように、前記鍔部にシーム溶接されていてもよい。鍔部の下側に絶縁性部材を設けることで、シーム溶接に用いるローラ電極の重み等で鍔部が歪曲し、これがリッドと離れてしまうという不具合を防止できる。また、これを絶縁性の部材で実現することで、溶接時の電流が漏れだすことを防止でき、効率的且つ確実にリッドと鍔部とを融着させることが可能となる。
また、請求項１記載の前記電子部品は、例えば請求項６記載のように、圧電基板の第１の主面に櫛型電極を含む金属パターンが形成された弾性表面波素子を有し、前記弾性表面波素子が前記キャビティ内に実装されていてもよい。すなわち、本発明は弾性表面波フィルタ等の弾性表面波デバイスに適用することが可能である。但し、この他にも、例えば水晶振動子等の小型電子部品にも適用できることは言うまでもない。
本発明によれば、リッドを効率的且つ確実に溶接すること可能な電子部品が実現できる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
まず、本発明による実施例１について図面を用いて詳細に説明する。本実施例では弾性表面波（ＳＡＷ）素子チップがパッケージに実装されたＳＡＷデバイスを例に挙げる。但し、本発明はこれに限定されず、キャビティがリッド等の封止部材により封止された構成を有する電子部品であれば、如何なるものも適用することができる。
図３（ａ）は、本実施例による弾性表面波（ＳＡＷ）デバイス１０の構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＳＡＷデバイス１０は、パッケージの一方の面（上面）に開口部を持つキャビティ２を有し、これにＳＡＷ素子チップ１１０がフェイスアップ状態で実装されている。ＳＡＷ素子チップ１１０における第１の主面と反対側の面（第２の主面）は接着剤１１６等を用いてキャビティ２の底面に固着されている。ここで、ＳＡＷ素子チップとはチップ化したＳＡＷ素子を指し、フェイスアップ状態とはＩＤＴや配線パターンや電極パッド等の金属パターンが形成された面がパッケージとの接着面に対して上を向いた状態を指す。
ＳＡＷ素子チップ１１０は、例えば切り出し角が回転Ｙカットである４２°ＹカットＸ伝搬リチウムタンタレート（ＳＡＷの伝搬方向Ｘの線膨張係数が１６．１ｐｐｍ／℃）の圧電基板（以下、ＬＴ基板という）１１１の第１の主面上に、ＩＤＴ１１３と電極パッド１１４と配線パターン１１５とを含む金属パターンが形成された構成を有する。但し、圧電基板１１１には、上記したＬＴ基板の他に、例えばリチウムナイオベートの圧電基板（以下、ＬＮ基板という）や水晶等の圧電材料基板を使用することができる。また、金属パターンは例えばアルミニウム（Ａｌ）を含む金属膜で形成される。但し、この他にも、例えば銅（Ｃｕ），金（Ａｕ），モリブデン（Ｍｏ），タングステン（Ｗ），タンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ），チタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ），ルテニウム（Ｒｕ）又はロジウム（Ｒｈ）等を含む金属膜で形成することもできる。更に、金属パターンは単層膜として形成されても良いが、複数の金属膜を含んで成る多層膜として形成されても良い。この際、異なる材料の金属膜を積層しても良い。
また、パッケージはステム１ａと電極パッド４とシグナルフットパターン５ａとグランドフットパターン５ｂとを有する。ステム１ａはパッケージの主要な骨組みであり、主としてパッケージの側面とＳＡＷ素子チップ１１０を載置するための平坦部１ｃとを形成する。このステム１ａは例えば４２アロイ等の金属材料を用いて作成される。但し、この他にも力学的及び熱的に十分な強度を得ることができる導電性の材料であれば如何なるものを用いて作成しても良い。また、電極パッド４とシグナルフットパターン５ａとグランドフットパターン５ｂとを形成する金属部材は例えば４２アロイ等の金属材料を用いて形成される。但し、この他にも電極として機能することができる金属材料であれば如何なるものを適用しても良い。
ステム１ａにおける上面側の縁は折り曲げられ、鍔部１ｂが形成される。すなわち、キャビティ２の開口部周囲は鍔形状を成している。本実施例では鍔部１ｂの幅を例えば３００μｍとする。尚、鍔部１ｂの幅とはステム１ａとの連結部分から鍔部１ｂの縁までを指す（図４参照）。
ＳＡＷ素子チップ１１０はステム１ａの平坦部１ｃに接着剤１１６を用いてフェイスアップ状態に固着される。電極パッド４はキャビティ２内部に設けられたインナ端子として機能する。電極パッド４は金属ワイヤ７を用いてＳＡＷ素子チップ１１０の電極パッド１１４と電気的に接続される。すなわち、ＳＡＷ素子チップ１１０とパッケージとはワイヤボンディングされる。電極パッド４はコ字形状に折り曲げられ、一方の端がパッケージ裏面に露出される。パッケージ裏面に露出した電極パッド４はシグナルフットパターン５ａとして機能する。すなわち、ＳＡＷ素子チップ１１０の電極パッド４はパッケージの裏面まで電気的に引き回されている。ＳＡＷ素子チップ１１０への信号の入出力はこのシグナルフットパターン５ａを介して行われる。また、ステム１ａにはコ字形状に折り曲げられたグランドフットパターン５ｂが接続される。グランドフットパターン５ｂを接地することで、パッケージが帯電することを防止でき、フィルタ特性を向上させることができる。
更に、パッケージの裏面側は絶縁性部材であるガラス部６により気密性高く封止される。ガラス部６は、例えばホウ素（Ｂ）を含有するホウ珪酸ガラス等を使用して形成することが可能であるが、この他にも例えばカリウム（Ｋ）やナトリウム（Ｎａ）等の何れかを含有するガラス等を用いて形成することもできる。また、ガラスに限定されず、絶縁性を有する材料であれば如何なるものも適用することができる。但し、充填時の容易性を考慮して、熱軟化性の材料を用いることが好ましい。ガラスを用いることは、これが安価な材料であり且つ熱軟化性を有することからも優位である。
一方、パッケージの上面側はリッド３により気密性高く封止される。パッケージとリッド３との接合には、一般的なシーム溶接を用いる。ここで本実施例では、ガラス部６をステム１ａにおける鍔部１ｂの下面に達するまで充填する。これにより、ローラ電極１２０の重さ等で鍔部１ｂが変形することを防止でき、溶接時に確実にリッド３と鍔部１ｂとを接触させておくことができる。更に、支持体が絶縁性のガラスであるため、電流が支持体（ガラス部６）を介して漏れだすことを防止でき、効率的且つ確実にリッド３と鍔部１ｂとを融着させることができる。
ガラス部６は、鍔部１ｂの縁から例えば２５μｍ内側まで充填される。但し、これに限定されず、鍔部１ｂを十分な強度で下側から支えることができる程度であれば、種々変形することが可能である。例えば図４に示すように、鍔部１ｂの幅をＷとした場合、鍔部１ｂの縁から幅Ｗの−２０％（マイナスとは縁より内側を指す）以上までガラス部６を設けることで、リッド３の溶接時に十分に鍔部１ｂを支持することができる。一方、ガラス部６が鍔部１ｂからはみ出すように形成する場合、ＳＡＷデバイス１０が大型化することを防止するために、図４に示すように、ガラス部６を鍔部１ｂの縁から幅Ｗの＋２０％（プラスとは縁より外側を指す）以内までに設けることが好ましい。
次に、シーム溶接を用いたＳＡＷデバイス１０の製造方法を図面と共に説明する。
図５及び図６は、ＳＡＷデバイス１０の製造方法を示すプロセス図である。先ず、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＳＡＷ素子チップ１１０を収納するためのキャビティ２を有するステム１ａを形成する。尚、図５（ａ）はステム１ａの上視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。キャビティ２内には、ＳＡＷ素子チップ１１０を載置するための平坦部１ｃが形成される。また、ステム１ａの底面には、金属部材を配置するための開口部１ｄが形成される。
次に図５（ｃ）に示すように、平坦部１ｃ下側にＬ字形状の金属部材を接触させ、また、開口部１ｄにＬ字形状の金属部材を配置する。平坦部１ｃ下側に設けた金属部材はグランドフットパターン５ｂとなる金属部材であり、後段のプロセスにおいてコ字状に折り曲げられる。また、開口部１ｄに設けた金属部材は電極パッド４及びシグナルフットパターン５ａとなる金属部材であり、後段のプロセスにおいてコ字形状に折り曲げられる。
上記のように金属部材を配置すると、次に図５（ｄ）に示すように、ステム１ａ下部にガラス製のブロック（ガラスブロック６Ａ）を配置し、これらを上下からカーボン治具２２，２３で挟み込む。その後、カーボン治具２２，２３を例えば９００℃程度に加熱することで、ガラスブロック６Ａを溶融する。溶融したガラスブロック６Ａはステム１ａの下側に隙間無く融着する。これにより、ステム１ａの下部がガラス部６により気密性高く封止されたパッケージが作成される。
ガラス部６を形成後、次に図６（ａ）に示すように、突出した金属部材を折り曲げる。これにより、これをシグナルフットパターン５ａ及びグランドフットパターン５ｂが形成される。
また、図６（ｂ）に示すように、ステム１ａにおける平坦部１ｃ上にＳＡＷ素子チップ１１０をフェイスアップ状態に固着する。この際、平坦部１ｃとＳＡＷ素子チップ１１０との接着には例えば樹脂製の接着剤１１６を使用することができる。また、ＳＡＷ素子チップ１１０の電極パッド１１４と電極パッド４とを金属ワイヤ７によりボンディングする。これにより、ＳＡＷ素子チップ１１０とパッケージとが電気的に接続される。
このようにＳＡＷ素子チップ１１０を実装後、パッケージはキャリアシート２１上に載置される。このようにキャリアシート２１で支持された状態で、鍔部１ｂにリッド３がシーム溶接される。これは、鍔部１ｂ上に位置するリッド３の外縁に沿って、２つのローラ電極１２０を転がすことで行われる。２つのローラ電極１２０にはリッド３を溶融させるために十分な程度の電流を流すための電位差が与えられている。このローラ電極１２０をステム１ａ上のリッド３に接触させることで、一方のローラ電極１２０から他方のローラ電極１２０までの間にリッド３及び鍔部１ｂを含む電流のパスが形成される。リッド３と鍔部１ｂとが接触する部分には接触抵抗が存在する。この接触抵抗が存在する部分に電流が流れることで発熱する。従って、ローラ電極１２０間を流れる電流により接触部分のリッド３が溶融し、これと鍔部１ｂとが融着する。この際、鍔部１ｂの下側はガラス部６により支持されているため、ローラ電極１２０の重さ等により鍔部１ｂが変形することを防止でき、溶接時に確実にリッド３と鍔部１ｂとを接触させておくことができる。更に、支持体が絶縁性のガラスであるため、電流が支持体（ガラス部６）を介して漏れだすことを防止でき、効率的且つ確実にリッド３と鍔部１ｂとを融着させることができる。
尚、以上では、ＳＡＷ素子チップ１１０がフェイスアップ状態でパッケージ内に実装されたＳＡＷデバイス１０を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えばＳＡＷ素子チップ１１０がフェイスダウン状態でパッケージ内に形成されたＳＡＷデバイスにも適用できる。
また、上記で説明した実施例１は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
１ａ ステム
１ｂ 鍔部
１ｃ 平坦部
１ｄ 開口部
２ キャビティ
３ リッド
４ 電極パッド
５ａ シグナルフットパターン
５ｂ グランドフットパターン
６ ガラス部
６Ａ ガラスブロック
７ 金属ワイヤ
１０ ＳＡＷデバイス
２１ キャリアシート
２２、２３ カーボン治具
１ｂ 鍔部
１ｃ 平坦部
１ｄ 開口部
２ キャビティ
３ リッド
４ 電極パッド
５ａ シグナルフットパターン
５ｂ グランドフットパターン
６ ガラス部
６Ａ ガラスブロック
７ 金属ワイヤ
１０ ＳＡＷデバイス
２１ キャリアシート
２２、２３ カーボン治具
Claims (6)
- キャビティの開口部が上面に形成され、当該開口部がリッドにより封止されたパッケージを有する電子部品であって、
前記開口部の周囲に形成された鍔部と、
前記鍔部の裏面に形成された絶縁性部材と
を有することを特徴とする電子部品。 - 前記絶縁性部材は熱軟化性材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品。
- 前記絶縁性部材はガラスで形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品。
- 前記絶縁性部材の端は、前記鍔部の端に対して前記鍔部の幅のマイナス２０％以上プラス２０％以内の位置に存在することを特徴とする請求項１記載の電子部品。
- 前記リッドは前記鍔部にシーム溶接されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品。
- 圧電基板の第１の主面に櫛型電極を含む金属パターンが形成された弾性表面波素子を有し、
前記弾性表面波素子が前記キャビティ内に実装されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品。
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