JP4542437B2 - 電子部品及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パッケージ内に搭載されたデバイスチップをロウ材付きの金属蓋で封止した電子部品及びその製造方法に関する。

図１に、電子部品１の構成の一例を示す。図１に示す電子部品１は、セラミックからなるパッケージ３内にデバイスチップ２が搭載されている。このデバイスチップ２を外気から保護するために、金属蓋５がロウ材４にてパッケージ３に接合され、デバイスチップ２が封止されている。金属蓋５のパッケージ３への接合は、図２に示すようにパッケージ３上にロウ材付きの金属蓋５を載せ、封止に必要な加圧や、加熱を行なって接合する。

ロウ材４には、一般的にＳｎ−Ａｇ系やＡｕ−Ｓｎ系の高温はんだが使用される。特に最近では電子部品のマザーボードへの実装にＳｎ−Ａｇを使用するため、それよりも融点の高い封止材料としてＡｕ−Ｓｎが主流となっている（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−１７０８１１号公報

デバイスチップ２を搭載するパッケージ３のセラミックは、ドクターブレード法等で形成されたグリーンシートを重ね合わせてから焼成するため、パッケージ表面が平坦化され難く、２．５ｍｍ×２．０ｍｍサイズ程度の電子部品では、１０〜２０μｍ程度の凹凸ができる。

この凹凸を吸収するために、ロウ材付きの金属蓋５をパッケージ３上に搭載し、上方から封止に必要な加圧が行なわれていたが、凹凸を吸収しようとするとロウ材の使用量が必然的に多くなり、従来技術では２５〜３０μｍの厚みを必要とした。ロウ材としてＡｕ−Ｓｎ合金を使用した場合、Ａｕ−Ｓｎ合金では８０％Ａｕ組成が最も多く使われるため、Ａｕ原材料費は高く、安価な製品の製造のための大きな障害となっていた。

またロウ材４の厚みが少ないと、図３のようにパッケージの凹凸を吸収することができず、リークパス９が残り気密封止ができないという問題が発生する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、信頼性が高く、低背で安価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の電子部品は、デバイスチップと、前記デバイスチップを内包するパッケージと、前記デバイスチップを前記パッケージ内に封止する金属蓋と、前記金属蓋を前記パッケージに接合するロウ材とを有し、前記金属蓋及び前記ロウ材の厚みを、前記パッケージの前記金属蓋との接合面の凹凸に追従する厚みとし、前記凹凸は、前記パッケージを形成する工程で生成され、前記金属蓋の前記ロウ材側とは反対側の面に、樹脂層を配し、前記樹脂層は、前記金属蓋と接する面において前記金属蓋の凹凸に追従する凹凸を有し、前記金属蓋と接する面とは反対側の面は、前記金属蓋と接する面よりも平坦である構成を備えている。このように本発明は、金属蓋及びロウ材の厚みをパッケージの接合面にできる凹凸に追従する厚みとしたため、金属蓋の取り付け時にリークパスを生じることがなく、封止に必要な金属蓋やロウ材の量を節約することができる。このため、信頼性が高く、低背で安価な電子部品を提供することができる。

上記構成の電子部品において、前記パッケージはセラミックからなり、前記凹凸は前記セラミックを焼成する工程で生成される。樹脂層を設けることで、金属蓋の補強効果を得られるだけでなく、パッケージにできる凹凸をこの樹脂層で吸収することができる。

上記構成の電子部品において、前記金属蓋の厚みを６０μｍ以下とするとよい。金属蓋の厚みを６０μｍ以下とすることで製品を低背化することができる。

上記構成の電子部品において、前記ロウ材の厚みを１０μｍ以下とするとよい。ロウ材の厚みを１０μｍ以下とすることで製品を低背化すると共に、原材料費を抑え、製品を安価に製造することができる。

本発明の電子部品の製造方法は、所定の厚みのロウ材付き金属蓋を、デバイスチップを内包したパッケージ上に配置するステップと、前記パッケージの前記金属蓋との接合面の凹凸に前記金属蓋及びロウ材が追従するように、前記金属蓋全体を略均一に加圧し、前記パッケージと前記金属蓋とを接合するステップと、を有し、前記接合するステップは、前記金属蓋上に緩衝材を配し、前記緩衝材上から略均一に加圧するステップを含む。このように本発明は、所定の厚みのロウ材付き金属蓋をパッケージ上に配し、金属蓋全体を略均一に加圧することで、パッケージ表面に凹凸があってもロウ材付き金属蓋をこの凹凸に追従させ、リークパスを発生させない。このため封止に必要なロウ材の量や、蓋となる金属を節約し安価で低背な電子部品を提供することができる。

本発明の電子部品の製造方法は、所定の厚みのロウ材付き金属蓋を、デバイスチップを内包し複数連接されたパッケージ上に配置するステップと、前記パッケージの前記金属蓋との接合面の凹凸に前記金属蓋及びロウ材が追従するように、前記金属蓋全体を略均一に加圧し、前記パッケージと前記金属蓋とを接合するステップと、前記パッケージ及び前記ロウ材付きの金属蓋を切断し、個々の電子部品に切り分けるステップとを有し、前記接合するステップは、前記金属蓋上に緩衝材を配し、前記緩衝材上から略均一に加圧するステップを含む。このように本発明は、パッケージ表面に凹凸があってもロウ材付き金属蓋をこの凹凸に追従させ、リークパスを発生させない。さらに、接合時に余剰なロウ材が生じても、隣接する別のパッケージの封止に寄与することができ、ロウ材の量をさらに削減することができる。また、個々の部品の位置合わせを行なう必要がないので、製造時の手間を省くことができる。

上記電子部品の製造方法において、前記緩衝材は耐熱性樹脂からなる。このように耐熱性樹脂を緩衝材として設け、緩衝材上から略均一に加圧することでパッケージにできる凹凸をこの緩衝材でさらに吸収することができる。

上記電子部品の製造方法において、前記緩衝材は極細線上の金属からなる。このように極細線状の金属を緩衝材として設け、緩衝材上から略均一に加圧することでパッケージにできる凹凸をこの緩衝材でさらに吸収することができる。

上記電子部品の製造方法において、前記緩衝材は熱可塑性樹脂からなる。このように熱可塑性樹脂を緩衝材として設け、緩衝材上から略均一に加圧することでパッケージにできる凹凸をこの緩衝材でさらに吸収することができる。

本発明は、信頼性が高く、低背で安価な電子部品を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。

まず、図４を参照しながら本実施例の構成を説明する。本実施例の電子部品１は、デバイスチップ２と、セラミックからなるパッケージ３と、デバイスチップ２を外気から保護するための金属蓋５と、金属蓋５をパッケージ３に接合するためのロウ材４とを備えている。

本実施例では、デバイスチップ２として２．５×２．０ｍｍサイズのＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタを用い、これをパッケージ３内に搭載し、金属蓋５によって封止している。金属蓋５の厚みは、従来では１００μｍ〜１５０μｍ厚が主流であったが、本実施例では５０μｍのコバール材を使用している。

パッケージ３の金属蓋５との接合面には凹凸があるが、本実施例ではロウ材４及び金属蓋５の厚みを薄くして、パッケージの凹凸に追従させるようにした。このため、デバイスチップ２をパッケージ３内に気密封止することができ、リークパス９の発生を防止することができる。図５に、金属蓋５としてのコバール材とロウ材４との厚みを変えながら、その厚みでのリーク不良率について求めた実験結果を示す。また図６には金属蓋５として４２アロイを用いた場合のリーク不良率の実験結果を示す。ロウ材４は、従来では２５〜３０μｍ必要であったのに対し、本実施例では図５又は６から明らかなように５μｍまで十分な封止性を確保することができた。また、金属蓋５の厚みは、従来では１００μｍ〜１５０μｍ厚が主流であるが、図５又は図６から明らかなように６０μｍ以下であれば、リーク不良が問題とならない。このため、ロウ材４の材料費で４〜５分の１に削減することができ、また、製品の高さを７０〜１２０μｍ下げることができる。低背部品が好まれるＳＡＷフィルタ業界では大きなアドバンテージを得ることができた。

ここで本実施例の製造手順を図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、デバイスチップ２をパッケージ３内に搭載する（ステップＳ１）。図４に示すデバイスチップ２は、金バンプによってパッケージ３内の配線に接続されている。次に、パッケージ３上にロウ材付きの金属蓋５を載せる（ステップＳ２）。例えば、金属蓋５の厚みを５０μｍ、ロウ材の厚みを５μｍ程度としている。

次に、金属蓋５の全体を均一に加圧し、加熱処理を施して金属蓋５をパッケージ３に固着する。パッケージ３の金属蓋５との接合面には凹凸があるが、ロウ材付き金属蓋５の厚みを薄くして、全体を略均一に加圧することで、ロウ材付き金属蓋５をパッケージ３の凹凸に追従させることができる。このとき、封止に際して略均一な加圧を助けるために、図８に示すように緩衝材６を金属蓋５上に配置してもよい（ステップＳ３）。本実施例では、緩衝材６としてスチールウールを用いている。このスチールウールの上に加圧板７を置いて略均等に圧力を加える（ステップＳ４）。パッケージ３接合面の凹凸をスチールウールによって平坦化することができるので、より均一な加圧が可能となる。また、加熱処理を行なって、ロウ材４をパッケージ３に接合させ、金属蓋５をパッケージ３に取り付ける。

このように本実施例では、ロウ材４及び金属蓋５の厚みを薄くして、パッケージ３の金属蓋５との接合面の凹凸に追従するようにした。このため、デバイスチップ２をパッケージ３内に気密封止することができる。また、スチールウール等の緩衝材６を金属蓋５上に載せることで圧力を均一にかけることができる。このためロウ材４と金属蓋５とをパッケージの凹凸面に精度よく追従させることができる。

なお、緩衝材６としてスチールウールを用いることで熱伝導を妨げることがなく、均一な加熱、加圧を行うことができるが、これ以外にも耐熱ゴム、熱可塑性樹脂や耐熱性樹脂を緩衝材として用いることができる。

また、複数の電子部品を同時に製造する場合には、図９に示すようにセラミックのパッケージ３を切断前の状態で封止し、封止の完了後、ダイシング装置にてパッケージ３や金属蓋５の切断を行なうとよい。個々に部品の位置合わせ等をする必要がなく製造コストの大幅な削減が可能となる。また、本実施例では均一な加圧により余剰なロウ材が生じた場合、隣接する別のパッケージの封止に寄与することができ、更なるロウ材料低減が可能となる。

また、パッケージ３は、図１０に示すようにさらに複数のパッケージを連接した状態で封止を行なってもよい。パッケージ３は、集合状態では大きくなればなるほど凹凸に加え大きな反りを持ってしまうが（図１０参照）、本実施例では、緩衝材６によって反りを吸収することができるので非常に少ないロウ材４で均一な封止を行なうことができる。

次に、本発明の第２実施例について説明する。図１１に示す本実施例は、図４に示す第１実施例と同様の構造を有しているが、金属蓋５としてのコバール材の厚みを３０μｍまで薄くしている。また、コバール材自体が薄くなるため、その強度を補強しつつ、かつ緩衝効果ももたせるためにポリイミド樹脂８を設けて補強している。

また、パッケージ３の材料としてはアルミナを使用したが、ガラスセラミックスや樹脂系のパッケージでも本発明の効果は期待できる。また金属蓋５の材料としてはコバール材以外でも鉄ニッケル合金等の一般的な材料も使用できる。さらに熱膨張率の異なるような材料でも金属蓋５が薄いため剛体として挙動しないので使用が可能となる。ロウ材４についてもＡｕ−Ｓｎ系だけでなくＳｎ−Ａｇ系等の他の高融点はんだでもかまわない。

このように本実施例は、ポリイミド樹脂８を金属蓋５上に配置することで、パッケージ３の金属蓋５との接合面にできる凹凸をこのポリイミド樹脂８で吸収することができる。従って、金属蓋５の取り付けの際には金属蓋５の全体を略均一に加圧することができ、デバイスチップ２を気密封止することができる。

上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

従来の電子部品の構成を示す図である。 金属蓋のパッケージへの取り付け方法を説明するための図である。 リークパスが発生した状態を示す図である。 本発明の第１実施例の構成を示す図である。 コバールとロウ材の厚みを変更していった時のリーク不良率を示す図である。 ４２アロイとロウ材の厚みを変更していった時のリーク不良率を示す図である。 電子部品の製造手順を示すフローチャートである。 製造途中の電子部品の構成を示す図である。 複数の電子部品を同時に製造する時の手順を説明するための図である。 複数の電子部品を同時に製造する時の手順を説明するための図である。 本発明の第２実施例の構成を示す図である。

符号の説明

１ 電子部品
２ デバイスチップ
３ パッケージ
４ ロウ材
５ 金属蓋
６ 緩衝材
７ 加圧板
８ ポリイミド樹脂
９ リークパス

Claims (9)

1. デバイスチップと、
   前記デバイスチップを内包するパッケージと、
   前記デバイスチップを前記パッケージ内に封止する金属蓋と、
   前記金属蓋を前記パッケージに接合するロウ材とを有し、
   前記金属蓋及び前記ロウ材の厚みを、前記パッケージの前記金属蓋との接合面の凹凸に追従する厚みとし、
   前記凹凸は、前記パッケージを形成する工程で生成され、
   前記金属蓋の前記ロウ材側とは反対側の面に、樹脂層を配し、
   前記樹脂層は、前記金属蓋と接する面において前記金属蓋の凹凸に追従する凹凸を有し、前記金属蓋と接する面とは反対側の面は、前記金属蓋と接する面よりも平坦であることを特徴とする電子部品。
2. 前記パッケージはセラミックからなり、
   前記凹凸は前記セラミックを焼成する工程で生成されることを特徴とする請求項１記載の電子部品。
3. 前記金属蓋の厚みを６０μｍ以下としたことを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品。
4. 前記ロウ材の厚みを１０μｍ以下としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の電子部品。
5. 所定の厚みのロウ材付き金属蓋を、デバイスチップを内包したパッケージ上に配置するステップと、
   前記パッケージの前記金属蓋との接合面の凹凸に前記金属蓋及びロウ材が追従するように、前記金属蓋全体を略均一に加圧し、前記パッケージと前記金属蓋とを接合するステップと、を有し、
   前記接合するステップは、前記金属蓋上に緩衝材を配し、前記緩衝材上から略均一に加圧するステップを含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
6. 所定の厚みのロウ材付き金属蓋を、デバイスチップを内包し複数連接されたパッケージ上に配置するステップと、
   前記パッケージの前記金属蓋との接合面の凹凸に前記金属蓋及びロウ材が追従するように、前記金属蓋全体を略均一に加圧し、前記パッケージと前記金属蓋とを接合するステップと、
   前記パッケージ及び前記ロウ材付きの金属蓋を切断し、個々の電子部品に切り分けるステップとを有し、
   前記接合するステップは、前記金属蓋上に緩衝材を配し、前記緩衝材上から略均一に加圧するステップを含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
7. 前記緩衝材は耐熱性樹脂からなることを特徴とする請求項５又は６記載の電子部品の製造方法。
8. 前記緩衝材は極細線上の金属からなることを特徴とする請求項５又は６記載の電子部品の製造方法。
9. 前記緩衝材は熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項５又は６記載の電子部品の製造方法。

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