JP2003188302A - 複合電子部品 - Google Patents
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Abstract
も、キャビティの気密性を保持し、電気特性が劣化しな
い複合電子部品を提供する。 【解決手段】積層体の外周面に形成した外部配線導体
は、Au、Cu、Agから選ばれる一種の金属成分10
0wt%に対して0.1〜1wt%のV2O5を含有して
いる。また、積層体内部に形成した内部配線導体はAg
金属成分を主成分とし、Ag金属成分100wt%に対
して有機マグネシウムと有機カルシウムから選ばれる有
機金属を0.1〜2wt%含有した導電性ペーストを焼
成することにより形成している。
Description
受信制御回路に使用される複合電子部品に関し、特に、
弾性表面波素子などの電子部品素子を積層体の主面に形
成したキャビティに収容し気密封止した複合電子部品に
関する。
に使われる複合電子部品においては、電子部品素子とし
て、例えば、LiTaO3、LiNbO3、Li2Nb4O
7等の圧電基板の表面に櫛歯状のAl電極を被着形成し
て成る弾性表面波素子を収容し、安定した電気特性を維
持するために気密封止していた。
に示す。図3において、 積層体31の主面にはキャビ
ティ32が形成されており、 キャビティ32の内部に
は電極パッド34が形成されており、この電極パッド3
4に弾性表面波素子などの電子部品素子33aがバンプ
35を介してフリップチップ実装されている。また、前
記 キャビティ32の開口部は封止部材を介して封止用
金属蓋体36が接合され気密封止されている。
ャビティ32内部において電極パッド34に接続し、他
方が積層体31の積層面方向や積層面厚み方向に沿って
積層体31の外周に延出されている。
デンサ素子等の電子部品素子33bが半田付け等によっ
て実装されるための表面電極41aや、マザーボード
(不図示)上の電極に接続固定されるための裏面電極4
1bや、積層体31端面の厚み方向に形成されている端
面電極41cなど外部配線導体41が形成されている。
これら外部配線導体41は 、積層体31の外周に延出
された内部配線導体40(内部配線層40a、ビアホー
ル導体40b)の露出端を覆うようにして内部配線導体
40の内部配線層40a、ビアホール導体40bのいず
れかと接続している。
31の材料として従来より、積層体基板の焼成温度を8
00〜1050℃と比較的低い温度で焼成可能な材料の
検討がなされてきた。これは、回路の高速化を図るため
配線材料としてAg系、Cu系、Au系などの融点の低
い低抵抗材料を使用するため、低い温度で配線材料と一
括同時焼成可能な 基板材料が望まれているためであ
る。従って、このような基板材料として、セラミック材
料が10〜60wt%、低融点ガラス成分が90〜40
wt%の比率で混合されたガラスセラミック材料が用い
られている。
1は、例えば、金属成分中約99wt%Ag系金属粉
末、金属成分中約1wt%Pt系金属粉末、ホウケイ酸
系低融点ガラス、有機バインダー、および有機溶剤を均
質に混合した導電ペーストを用いて、未焼成状態のセラ
ミックグリーンシート上に導体を形成し、積層体基板と
一括同時焼成することにより形成されていた。
程において生産性の向上のため積層体31多数個取りさ
れる集合積層体基板の状態で一括焼成され、電子部品素
子33a、33bの実装やキャビティ32の封止が行わ
れた後、ブレイクやカッティングの工程を経て個々の複
合電子部品30に分割されていた。
帯電話等に使用する場合、落下衝撃や振動等の外部から
の機械的応力に対し高い信頼性が要求される。また、複
合電子部品30は、積層体31が多数個取りされる集合
積層体基板の状態で一括焼成され、その後、ブレイクや
カッティングの工程を経て個々の複合電子部品30に分
割されるため、その製造工程において機械的応力が加わ
ることは避けられない。
波素子等を収納する場合、周波数精度を保ち安定した電
気特性を得るために、キャビティ32内はN2等の不活
性ガスにて気密封止を施しており、キャビティ32内の
気密性を保つことが重要となる。
は、一括焼成時において、内部配線導体40と積層体3
1の誘電体層との焼結挙動の差により、両者の焼結持に
おける収縮状態が異なるため、両者の接合界面に応力が
発生し、基板のそりが生じるとともに微少なクラックが
形成されていた。また、外部配線導体41と積層体31
の誘電体層表面との接合面においては、Ag粒子の基板
材料のガラス成分によるアンカー効果が弱く、その結果
接合強度が弱いため、落下衝撃や振動等の外部からの機
械的応力によって外部配線導体41が誘電体層表面から
剥離し、両者の接合界面に微少なクラックが生じる場合
があった。従って、内部配線導体40と積層体31の接
合界面でのクラック、および、外部配線導体41と積層
体31の接合界面でのクラックが接続されることによ
り、キャビティ32内と積層体31外部との間にスルー
パスが形成されることになり、その結果、キャビティ3
2内にリークが生じ気密性を保つことができず、特性不
良や信頼性性能の低下を招いていた。
たものであり、その目的は、内部配線導体と誘電体層と
の接合界面でのクラックの発生を防止するとともに、外
部配線導体と誘電体層との接合強度を高めることによ
り、製造工程中の衝撃や、落下衝撃、振動等の機械的応
力が加わっても、キャビティの気密性を保持し、電気特
性が劣化することなく、信頼性性能に優れた複合電子部
品を提供することにある。
ガラス成分とセラミック成分を含む誘電体層を複数積層
した積層体と、前記積層体の主面に形成したキャビティ
と、前記キャビティ内部に形成した電極パッドと、前記
キャビティの開口を封止する蓋体と、前記積層体の外周
面に形成した外部配線導体と、前記積層体内に形成した
内部配線導体と、前記キャビティ内の電極パッドに接続
するように該キャビティ内に収容される電子部品素子と
を有し、前記内部配線導体の一方が前記キャビティ内の
前記電極パッドに接続するとともに、他方が前記積層体
の外周面に露出し、該露出部を前記外部配線導体で被覆
して成る複合電子部品において、前記外部配線導体は、
Au、Cu、Agから選ばれる一種の金属成分100w
t%に対して0.1〜1wt%のV2O5を含有している
ことを特徴とする複合電子部品である。
線導体はAg金属成分を主成分とし、該Ag金属成分1
00wt%に対して、有機マグネシウムと有機カルシウ
ムから選ばれる少なくとも一種類の有機金属を0.1〜
2wt%含有した導電性ペーストを焼成することにより
形成していることを特徴とする第一の発明の複合電子部
品である。
に形成した外部配線導体は、Au、Cu、Agから選ば
れる一種の金属成分100wt%に対して0.1〜1w
t%のV2O5を含有している。
2O5がAg系導電性ペーストを構成するAg粒子と誘電
体層のガラス成分とのアンカー効果を助長し、Ag粒子
とガラス成分とのスパイク構造をより強固なものとする
ため、外部配線導体と積層体の誘電体層との接合強度が
向上し、製造工程中における集合 積層体の分割による
衝撃や、落下衝撃や振動等の外部からの機械的応力が加
わっても両者の界面での剥離現象を防止することができ
る。その結果、積層体の外周面に形成され、かつ、キャ
ビティ内部から延出され積層体外周面に露出する内部配
線導体を被覆してなる外部配線導体において、誘電体層
との接合界面でクラックやスルーパスが生じることがな
く、キャビティ内部の気密性は保たれる。
少なくなると外部配線導体と積層体の誘電体層との接合
強度の向上の効果が小さく、キャビティ内部の気密性の
確保が不十分となり、また、V2O5の含有量が1wt%
よりも多く含有すると、導体の半田濡れ性が劣化する。
そのため、含有量を0.1〜1wt%とすることにより
外部配線導体と誘電体層との接合界面で、クラックやス
ルーパスが生じることがなくキャビティ内部の気密性は
保たれる、と同時に、外部配線導体の半田濡れ性を阻害
することがなく、電子部品素子の半田による実装におい
ても問題をなくすることができる。よって、周波数変動
等の特性劣化が発生することがなく、信頼性性能が優
れ、かつ、電子部品素子の実装性に優れた複合電子部品
が得られる。
配線導体がAg金属成分100wt%に対して有機マグ
ネシウムと有機カルシウムから選ばれる少なくとも一種
類の有機金属を0.1〜2wt%含有した導電性ペース
トを焼成することにより形成している。
g粒子間に有機マグネシウムや有機カルシウムが拡散し
Ag粒子同士の接触を妨げるため、Agの焼結が抑制さ
れ焼結温度が高くなる。従って、Agと誘電体との焼結
温度差が小さくなり、従来両者の焼結収縮挙動差によっ
て発生していた内部配線導体と積層体の誘電体層との接
合界面でのクラックの発生が抑制される。
の含有量が0.1wt%よりも少なすぎるとAgの焼結
抑制効果が少なく、内部配線導体と積層体の誘電体層と
の接合界面でのクラックの発生、および気密性の低下に
つながり、また含有量が2wt%よりも多くなると、導
体抵抗が増加し電気特性が劣化してしまう。従って、含
有量を0.1〜2wt%とすることで、内部配線導体と
積層体の誘電体層との接合界面でのクラックの発生が抑
制することで気密性の低下を防ぎ、また電気特性の劣化
も招くことがない。よって、積層体の主面に形成された
キャビティ内部から延出され積層体外周面に露出する内
部配線導体において内部配線導体と積層体の誘電体層と
の接合界面で第一の発明と同様、気密性は保たれる。よ
って、周波数変動等の特性劣化が発生することがなく、
信頼性性能、電気特性の優れた複合電子部品が得られ
る。
基づいて詳説する。
面波装置1の外観斜視図を、図2に図1の略断面図を示
す。
子部品素子3a、3bからなる。
体層2aの任意の層間に形成した内部配線導体12と、
積層体2の主面に形成した電子部品素子3aを収納する
キャビティ4と、積層体2の主面、側面、端面からなる
外周面に形成する外部配線導体11からなる。
く、高周波モジュールとして適した性質をもつガラスセ
ラミックが用いられ、内部配線としてAgなどの低イン
ピーダンンス材料からなる内部配線導体12が形成され
ている。
素子が用いられ、LiTaO3等の圧電基板の表面に櫛
歯状のAl電極が形成されている。また、電子部品素子
3aの圧電基板の表面には接続パッド30aが形成され
ており、接続パッド30a上にAu線ワイヤボンディン
グによるAuバンプ6を形成し、そのAuバンプ6を介
して 積層体2のキャビティ4底面に形成された電極パ
ッド7に接続されている。
コンデンサ素子であり、後述する外部配線導体11の表
面電極11aに例えば、半田付けによって実装される。
12a、ビアホール導体12b、端面接続導体12cを
有しており、材料としてはAg金属成分を主成分とし、
そのAg金属成分100wt%に対して有機マグネシウ
ムと有機カルシウムから選ばれる少なくとも一種類の有
機金属を、0.1〜2wt%含有した導電性ペーストを
焼成することにより形成されている。
一方がキャビティ4内底面において電極パッド7に接続
し、他方が積層体2の積層面に沿って延出するとともに
端面接続導体12cの一方に接続し、かつ端面接続導体
12cの他方で積層体2の外周面に露出して端面端子電
極11cに接続する。この端面接続電極12cは内部配
線層12aよりも厚みが大きく成っており、端面端子電
極11cの接続性を良くしている。
ビティ4内底面において電極パッド7に接続し、他方が
積層体2の積層面に沿って延出するとともに積層体2の
積層面厚み方向に形成されたビアホール導体12bの一
方に接続し、かつビアホール導体12bの他方で積層体
2の外周面に露出して表面電極11aに接続されてい
る。
れ、キャビティ4の内部の底面には電極パッド7が形成
されており、この電極パッド7に電子部品素子3aがA
uバンプ6を介してフリップチップ実装される。このキ
ャビティ4の開口部はキャビティ4を密閉すべく金属製
の蓋体5で封止している。蓋体5は、例えば、Au−S
n合金等が用いられ、キャビティ4に電子部品素子3a
を収容した後、N2ガス等の不活性ガスを充填した状態
でろう付けにより気密封止が行われる。
抵抗やコンデンサ素子等の電子部品素子3bが実装され
る表面電極11a、マザーボード(不図示)上の電極に
接続固定されるための裏面端子電極11b及び積層体2
端面の厚み方向に形成されている端面端子電極11cな
どからなる。
してAu、Cu、Agから選ばれる一種の金属成分10
0wt%に対して0.1〜1wt%のV2O5を含有して
おり、積層体2の外周に延出された内部配線導体12の
露出端を覆うようにして内部配線導体12と接続してい
る。
製造される。
用意し、各グリーンシートにキャビティ4の形状を規定
する貫通穴やビアホール導体12bが形成されるビアホ
ールとなる貫通穴をパンチング法により形成する。その
後、グリーンシート上に内部配線層12a、ビアホール
導体12b、端面接続導体12c、表面電極11a、裏
面端子電極11b、端面端子電極11cなどをスクリー
ン印刷法により形成する。そして、複数のグリーンシー
トを積層して積層体を形成し、一括同時焼成をおこなう
ことで集合積層体が形成される。その後、予めAuバン
プ6が形成された電子宇品素子3aをキャビティ4に収
容するとともに、N2ガス等の不活性ガスを充填した
後、蓋体5をろう付けにより接合される。そして、集合
積層体をブレイクやカッティング等の工法にて個々の積
層体2毎に分割することにより複合電子部品1が形成さ
れる。
積層体2に機械的応力が加わることは避けられない。
素子等を収納する場合、周波数精度を保ち安定した電気
特性を得るために、キャビティ4内はN2等の不活性ガ
スにて気密封止を施しており、キャビティ4内の気密性
を保つことが重要となる。
の外周面に形成した外部配線導体11は、Au、Cu、
Agから選ばれる一種の金属成分100wt%に対して
0.1〜1wt%、好ましくは0.3〜0.8wt%の
V2O5を含有していることが必要である。即ち、この範
囲のV2O5の金属酸化物の粉末は、Au、Cu、Agな
どの金属粉末とガラスセラミック材料のガラス成分との
アンカー効果のスパイク構造をより強固にすることがで
きる。これは、Au、Cu、Agなどの金属粒子の凹凸
表面に、ガラスセラミック材料のガラス成分を安定に付
着させることができ、これにより、強固なアンカー効果
を長期にわたり維持し、積層体2と外部配線導体11と
の接合強度を向上させるものである。
5は、主に積層体2と外部配線導体11との界面部分に
作用するため、外部配線導体11の表面に析出すること
が少なく、外部配線導体11の表面において半田の濡れ
性を阻害することがない。
部に形成した内部配線導体12はAg金属成分を主成分
とし、Ag金属成分100wt%に対して有機マグネシ
ウムと有機カルシウムから選ばれる少なくとも一種類の
有機金属を、0.1〜2wt%、好ましくは、0.5〜
1.5wt%含有した導電性ペーストを焼成することに
より形成していることである。
用いられる内部配線導体12を積層体2と一括同時焼成
する場合において、Ag粒子間に有機マグネシウムや有
機カルシウムが拡散しAg粒子同士の接触を妨げる働き
をもつ。その結果、Agの焼結が抑制され焼結温度が高
くなり、Agとガラスセラミックとの焼結温度差が小さ
くなる。これにより、従来、両者の焼結収縮挙動差によ
って発生していた内部配線導体12と誘電体層との接合
界面でのクラックの発生を防止することができる。ま
た、有機マグネシウムまたは有機カルシウムの含有量が
0.1〜2wt%であれば、内部配線導体12の導体抵
抗も大きく増加することもない。
にV2O5を含有することについて、その影響を調査し
た。まず、外部配線導体用ペーストにAgを金属成分と
するペーストを作成し、そのペーストにV2O5を表1に
示す量で含有させた。そして、基板材料であるガラスセ
ラミックからなる厚み200μmのグリーンシートに所
定の工法で印刷、積層、焼成、電子部品素子搭載、封
止、各積層体へのブレイクを行い8種類の試料を作成し
た。
ラックス溶液に浸漬した後、230℃の2%Ag入りS
n−Pb共晶半田浴中に浸漬し、外部配線導体11の表
面の半田濡れ性を調べた。半田濡れ性は、全表面面積に
対して90%以上の半田が付着しているものを「優良」
として、それ以下を「不可」とした。
部配線導体11に0.6mmφの半田メッキ導線を半田
接合し、ピール法にて接合強度を測定した。また、気密
性の評価としてHeリーク試験機によるHeリークテス
トを行った。以上の半田濡れ性、接合強度、Heリーク
テストの結果を表1に示す。なお、判定としては、半田
濡れ性が優良でHeリークテストで不良の発生のないも
のを○とし、そのうち特に臨界点の試料を除いた試料を
◎とした。また、半田濡れ性が不可もしくはHeリーク
テストで不良の発生した試料を×とした。
含有量が0.05wt%以下であると、強固な接合強度
が得られず機械的な応力が加わったとき積層体2と外部
配線導体11の界面での剥離現象を防止することができ
ず、キャビティ4の気密性を維持することが困難にな
る。また、V2O5粉末の含有量が金属成分に対して1.
5wt%となると外部配線導体11の表面にV2O5が析
出し半田濡れ性を大きく阻害してしまうため外部配線導
体11として使用できなくなる。
%の範囲、望ましくは0.3〜0.8wt%の範囲であ
れば、安定して積層体2と外部配線導体11との接合強
度を向上することができ、キャビティ4の気密性を保持
することができる。同時に、外部配線導体11の表面に
おいて半田の濡れ性を阻害することがないため電子部品
素子3bの実装性においても問題無く使用できる。な
お、上述の実験例は外部配線導体11の金属成分として
Agを使用したもので評価しているが、金属成分がCu
やAuであっても同様の結果が得られたことを付け加え
ておく。
導体12に有機マグネシウムを含有する導電性ペースト
を使用することについて、その影響を調査した。まず、
内部配線導体用ペーストにAgを金属成分とするペース
トを作成し、そのペーストに有機マグネシウムを表2に
示す量で含有させた。そして、基板材料であるガラスセ
ラミックからなる厚み200μmのグリーンシートに所
定の工法で印刷、積層、焼成、電子部品素子搭載、封
止、各積層体へのブレイクを行い8種類の試料を作成し
た。
て、内部配線導体12の導体抵抗の測定、及びHeリー
ク試験機にてHeリーク試験を行なうとともに内部配線
導体12と積層体2接合界面のクラックの有無を調べ
た。その結果を表2に示す。なお、判定としては、導体
抵抗5mΩ/□以下の低い値を示し、かつ、クラックの
発生およびHeリークテストにて不良の発生がないもの
を○とし、そのうち臨界点の試料を除いた試料を◎とし
た。また、導体抵抗が5mΩ/□を越えるか、もしくは
クラックの発生またはHeリークテストにて不良の発生
のある試料を×とした。
ネシウムの含有量が0.05wt%以下ではHeリーク
不良が発生しているが、有機マグネシウムの含有量が
0.1〜2wt%であればHeリーク不良の発生はなく
クラックの発生もない。また、有機マグネシウムの含有
量が3wt%になると導体抵抗が増加し複合電子部品と
しての電気特性が劣化してしまう。従って有機マグネシ
ウムの含有量が0.1〜2wt%において電気特性の劣
化を招くことなく気密性が保たれていることが確認さ
れ、好ましくは、有機マグネシウムの含有量が0.5〜
1.5wt%において安定した効果が期待できる。
して有機マグネシウムを含有した導電ペーストにて評価
しているが、有機マグネシウムの代わりに有機カルシウ
ムを含有した導電ペーストにおいても同様の結果が得ら
れたことを付け加えておく。
れば、積層体の外周面に形成した外部配線導体は、A
u、Cu、Agから選ばれる一種の金属成分100wt
%に対して0.1〜1wt%のV2O5を含有している。
これにより外部配線導体と積層体の誘電体層との接合強
度が向上し、キャビティの気密性が保たれる。その結
果、電気特性が劣化することなく、信頼性性能が優れ、
かつ、電子部品素子の実装性に優れた複合電子部品が得
られる。
はAg金属成分を主成分とし、該Ag金属成分100w
t%に対して有機マグネシウムと有機カルシウムから選
ばれる少なくとも一種類の有機金属を0.1〜2wt%
含有した導電性ペーストを焼成することにより形成して
いる。これにより内部配線導体と積層体の誘電体層との
接合界面でのクラックの発生が無くなりキャビティの気
密性が保たれる。従って、電気特性が劣化することな
く、信頼性性能が優れた複合電子部品が得られる。
Claims (2)
- 【請求項1】ガラス成分とセラミック成分を含む誘電体
層を複数積層した積層体と、 前記積層体の主面に形成したキャビティと、 前記キャビティ内部に形成した電極パッドと、 前記キャビティの開口を封止する蓋体と、 前記積層体の外周面に形成した外部配線導体と、 前記積層体内に形成した内部配線導体と、 前記キャビティ内の電極パッドに接続するように該キャ
ビティ内に収容される電子部品素子とを有し、 前記内部配線導体の一方が前記キャビティ内の前記電極
パッドに接続するとともに、他方が前記積層体の外周面
に露出し、該露出部を前記外部配線導体で被覆して成る
複合電子部品において、 前記外部配線導体は、Au、Cu、Agから選ばれる一
種の金属成分100wt%に対して0.1〜1wt%の
V2O5を含有していることを特徴とする複合電子部品。 - 【請求項2】前記内部配線導体はAg金属成分を主成分
とし、該Ag金属成分100wt%に対して、有機マグ
ネシウムと有機カルシウムから選ばれる少なくとも一種
類の有機金属を0.1〜2wt%含有した導電性ペース
トを焼成することにより形成していることを特徴とする
請求項1記載の複合電子部品。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001388424A JP2003188302A (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 複合電子部品 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001388424A JP2003188302A (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 複合電子部品 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003188302A true JP2003188302A (ja) | 2003-07-04 |
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JP2009212420A (ja) * | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Kyocera Corp | 配線基板 |
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-
2001
- 2001-12-20 JP JP2001388424A patent/JP2003188302A/ja active Pending
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