JP2002334943A - 電子部品 - Google Patents

電子部品

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JP2002334943A
JP2002334943A JP2001139107A JP2001139107A JP2002334943A JP 2002334943 A JP2002334943 A JP 2002334943A JP 2001139107 A JP2001139107 A JP 2001139107A JP 2001139107 A JP2001139107 A JP 2001139107A JP 2002334943 A JP2002334943 A JP 2002334943A
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package
coefficient
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Masato Higuchi
真人 日口
Koichi Jinryo
康一 神凉
Tetsuya Oda
哲也 小田
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

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Abstract

(57)【要約】 【課題】電子素子と電子素子を収納したパッケージとか
らなり、パッケージは、中空構造を有するパッケージ本
体と、パッケージ本体の上面に設けられ、パッケージ本
体の開口部を封止する蓋体と有し、パッケージ本体と蓋
体とが接合材により接合されている電子部品において、
クラックなどによる封止不良が起こる割合を低減した電
子部品を提供する。 【解決手段】蓋体の熱膨張係数をパッケージ本体の熱膨
張係数よりも大きくし、かつ、接合材の熱膨張係数を蓋
体の熱膨張係数よりも大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子素子をパッケ
ージに収納してなる電子部品に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、弾性表面波素子や半導体素子
などの電子素子をパッケージに収納してなる電子部品が
広く用いられている。このような電子部品のパッケージ
は、中空構造を有するパッケージ本体と、パッケージ本
体の上面に設けられ、パッケージ本体の開口部を封止す
る蓋体と有している。また、このような電子部品は、電
子素子をパッケージ本体内部に実装した後、パッケージ
本体と蓋体とをロウ材などの接合材による接合、または
溶接などの方法により接合することにより構成されてい
る。
【0003】このようなパッケージからなる電子部品に
おいて、接合信頼性を確保するために、蓋体とパッケー
ジ本体との熱膨張係数を考慮して両者の材料を選ぶ技術
が知られている。例えば、特開平11−176969号
公報には、セラミックスからなるパッケージ本体の熱膨
張係数と同様な熱膨張係数とするために、40〜45重
量%のNiを含有するFe−Ni系合金からなる蓋体を
用い、かつ、その蓋体に3μm以上の厚さを有するNi
メッキ層を設け、303〜573Kでの熱膨張係数を5
0〜55×10-7/Kの範囲にすることで、蓋体とパッ
ケージ本体との接合信頼性を高めた電子部品が開示され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パッケ
ージ本体と蓋体とを接合材により接合する電子部品にお
いては、引用した公報に記載されている技術を用いても
熱衝撃試験時にクラックが生じることがあった。これ
は、接合材の熱膨張係数を考慮していないため、不適当
な接合材を使った場合に、接合材とパッケージ本体、な
らびに接合材と蓋体の両者の間で熱応力が加わったこと
によるものである。
【0005】本発明は、上述の問題を鑑みてなされたも
のであり、これらの問題を解決し、パッケージ本体と蓋
体とを接合材により接合する電子部品において、クラッ
クなどによる封止不良が起こる割合を低減した電子部品
を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の請求項1に係る電子部品は、電子素子と、電子
素子を収納したパッケージとからなり、パッケージは、
中空構造を有するパッケージ本体と、パッケージ本体の
上面に設けられ、パッケージ本体の開口部を封止する蓋
体と有し、パッケージ本体と蓋体とが接合材により接合
されている電子部品において、蓋体の熱膨張係数がパッ
ケージ本体の熱膨張係数よりも大きく、かつ、接合材の
熱膨張係数が蓋体の熱膨張係数よりも大きいことを特徴
とする電子部品である。
【0007】蓋体の熱膨張係数をパッケージ本体の熱膨
張係数よりも大きくし、かつ、接合材の熱膨張係数を蓋
体の熱膨張係数よりも大きくしたことで、クラックなど
による封止不良が起こる割合を大幅に低減することがで
きる。
【0008】また、本発明の請求項2に係る電子部品
は、パッケージ本体がセラミックスからなり、接合材が
エポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項1記載の
電子部品である。
【0009】パッケージ本体がセラミックスからなると
き、接合材としてエポキシ樹脂を用いることで封止不良
が起こる割合を最も低減することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例である電子
部品を、図1および図2に基づいて説明する。図1は、
本実施例の電子部品を示す側断面図である。図1に示す
ように、本実施例の電子部品1は、電子素子である弾性
表面波素子2と、弾性表面波素子2を収納したパッケー
ジ3とからなっている。パッケージ3は、中空構造を有
するパッケージ本体31と、パッケージ本体31の上面
に設けられ、パッケージ本体31の開口部を封止する蓋
体32とからなっている。
【0011】パッケージ本体31は、本実施例では、ア
ルミナセラミックス(熱膨張係数7.0ppm/K)か
らなり、幅3.80mm、奥行き3.80mm、高さ
1.20mm、中空部分の高さ0.70mm、中空部分
の側壁の厚み0.45mmのものを用いている。
【0012】弾性表面波素子2は、パッケージ本体31
の開口部の底部に設けられた電極6上に設けられた金属
バンプ5によりフリップチップ接続されている。また、
パッケージ本体31と蓋体32とが接合材4により接合
されている。
【0013】ここで本発明者は、パッケージ本体31、
接合材4および蓋体32の熱膨張係数と封止不良が起こ
る割合の関係を調べるため、接合材4と蓋体32の材料
を複数用意し、それらを組み合わせる実験を行った。
【0014】以下に、この実験で用いたパッケージ本体
31、接合材4および蓋体32の材料を示す。 パッケージ本体31: アルミナセラミックス(熱膨張係数7.0ppm/K) 接合材4: はんだ(熱膨張係数25ppm/K) エポキシ樹脂(熱膨張係数28ppm/K) ガラス(熱膨張係数10ppm/K) 蓋体32: 37.5重量%Ni−Fe合金(熱膨張係数1.2pp
m/K) 40.0重量%Ni−Fe合金(熱膨張係数3.0pp
m/K) 42.0重量%Ni−Fe合金(熱膨張係数4.5pp
m/K) 47.0重量%Ni−Fe合金(熱膨張係数7.3pp
m/K) 50.0重量%Ni−Fe合金(熱膨張係数9.0pp
m/K) 52.0重量%Ni−Fe合金(熱膨張係数10.1p
pm/K) 洋白(熱膨張係数16.0ppm/K) 以下に、上記に挙げた材料を適用した場合のパッケージ
3の組み立て工程をそれぞれ説明する。 1.接合材4にはんだを用いる場合 上記に掲げた数種のNi−Fe合金または洋白からなる
蓋体32を用意し、この蓋体32の両面に保護のためN
i層を数μm設ける。また、パッケージ本体31の蓋体
と接触する部分にメタライズ層を形成しておく。そし
て、蓋体32の片面のパッケージ本体31と接触する部
分に、20〜40μmのはんだ層を設け、パッケージ本
体31と蓋体32とを組み合わせる。そして、組み合わ
せたパッケージ3を公知のリフロー炉に入れ、リフロー
処理を行い、はんだ接合および封止を行った。この接合
においては、蓋体の浮きを防ぎ、さらに接合材の厚みを
薄くするために加圧することが望ましく、荷重は1.0
〜5.0N程度が好ましい。 2.接合材4にエポキシ樹脂を用いる場合 上記に掲げた数種のNi−Fe合金または洋白からなる
蓋体32を用意し、この蓋体32の両面に保護のためN
i層を数μm設ける。そして、蓋体32の片面のパッケ
ージ本体31と接触する部分に、溶剤により軟化させた
厚さ15μmのエポキシ樹脂層を設ける。溶剤が乾燥し
た後、パッケージ本体31と蓋体32とを組み合わせ、
200℃の環境で2時間放置し、エポキシ樹脂を固化さ
せてパッケージ本体31と蓋体32との接合および封止
を行った。この接合においては、蓋体の浮きを防ぎ、さ
らに接合材の厚みを薄くするために加圧することが望ま
しく、荷重は1.0〜5.0N程度が好ましい。 3.接合材4にガラスを用いる場合 上記に掲げた数種のNi−Fe合金または洋白からなる
蓋体32を用意し、この蓋体32の少なくともパッケー
ジ本体31と接触する部分に、適宜の方法により酸化膜
を形成させておく。この蓋体32とパッケージ本体31
との間にガラスをはさみ、360℃の環境にてガラスを
固着させて、パッケージ本体31と蓋体32との接合お
よび封止を行った。この接合においては、蓋体の浮きを
防ぎ、さらに接合材の厚みを薄くするために加圧するこ
とが望ましく、荷重は1.0〜5.0N程度が好まし
い。
【0015】上記1.〜3.のようにして作成したパッ
ケージ3のサンプルに熱衝撃試験を行い、封止不良率を
調べた。なお、接合材4として、はんだまたはエポキシ
樹脂を用いた場合は、−55℃から150℃の熱衝撃を
2000サイクル実施し、接合材4として、ガラスを用
いた場合は、−55℃から125℃の熱衝撃を500サ
イクル実施した。この熱衝撃試験の結果を図2に示す。
【0016】図2は、熱衝撃試験後のパッケージの封止
不良率を示す表である。図2を参照すると、接合材4と
して、はんだ、エポキシ樹脂およびガラスを用いたと
き、アルミナセラミックス(熱膨張係数7.0ppm/
K)からなるパッケージ本体31よりも熱膨張係数が大
きい蓋体32を用い、かつ、蓋体32よりも熱膨張係数
が大きい接合材4を用いた場合に、封止不良率は0.1
〜0.2%と大幅に低いが、それ以外の場合には、封止
不良率はそれより高い値を示していることがわかる。
【0017】以上から、蓋体32としてパッケージ本体
31よりも熱膨張係数が大きいものを用い、かつ、接合
材4として蓋体32よりも熱膨張係数が大きいものを用
いた場合(図2において、*印のついた組み合わせのと
き)に、封止不良の起こる割合が低く、好ましいことが
わかる。
【0018】また、図2を参照すると、接合材4の材料
としては、他の材料と比較し、エポキシ樹脂が最も良好
な結果を示している。したがって、パッケージ本体31
として、アルミナセラミックスを用いた場合の接合材4
としては、エポキシ樹脂を採用するのがもっとも好まし
いことがわかる。
【0019】なお、本実施例では電子素子として弾性表
面波素子を用いる例を示したが、これに限るものではな
く、例えば半導体素子などの他の電子素子を用いてもよ
いことは勿論である。また、本実施例では、弾性表面波
素子をフリップチップ接続により接合したが、これに限
るものではなく、例えばワイヤーボンディングなどによ
り接合してもよい。また、パッケージの組み立て工程も
本実施例で示した例に限るものではなく、種々の変更が
可能である。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、蓋体の熱
膨張係数をパッケージ本体の熱膨張係数よりも大きく
し、かつ、接合材の熱膨張係数を蓋体の熱膨張係数より
も大きくしたことで、クラックなどによる封止不良が起
こる割合を大幅に低減することができる。
【0021】また、パッケージ本体がセラミックスから
なるとき、接合材としてエポキシ樹脂からなるものを用
いることで封止不良が起こる割合を最も低減することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の電子部品を示す側断面図
【図2】熱衝撃試験後のパッケージの封止不良率を示す
【符号の説明】
1 電子部品 2 弾性表面波素子 3 パッケージ 4 接合材 31 パッケージ本体 32 蓋体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子素子と、電子素子を収納したパッケー
    ジとからなり、パッケージは、中空構造を有するパッケ
    ージ本体と、パッケージ本体の上面に設けられ、パッケ
    ージ本体の開口部を封止する蓋体と有し、パッケージ本
    体と蓋体とが接合材により接合されている電子部品にお
    いて、 蓋体の熱膨張係数がパッケージ本体の熱膨張係数よりも
    大きく、かつ、接合材の熱膨張係数が蓋体の熱膨張係数
    よりも大きいことを特徴とする電子部品。
  2. 【請求項2】パッケージ本体がセラミックスからなり、
    接合材がエポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項
    1記載の電子部品。
JP2001139107A 2001-05-09 2001-05-09 電子部品 Pending JP2002334943A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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