JP2005252046A - 電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 封止部材の破れを防止することにより、不良品の発生頻度を低下させ歩留まりを高めることが可能な電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】 密閉系の加熱炉１０の温度と上昇させると、炉内１０Ａと炉外１０Ｂとは遮断されているため、炉内１０Ａの温度と空隙部５ａ，５ｂの温度とはほぼ同じ温度カーブを描きながら上昇する。よって、前記空隙部５ａ、５ｂ内の気体の体積Ｖ１と炉内１０Ａの気体の体積Ｖ２とはほぼ一緒の割合で膨張するため、空隙部５ａ，５ｂ内の気圧Ｐ１と炉内１０Ａの気圧Ｐ２の気圧差を小さくできる。よって、前記気圧差による封止部材６の膨張を抑えることができるため、封止部材６の破裂を防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば表面弾性波素子のように、基板上の素子が封止部材で封止される電子部品の製造方法に関する。

弾性表面波素子などの電子素子が基板上に実装される電子部品においては、前記電子素子に形成された接続電極と前記基板に形成された導体パターンとが接続される。

このような電子部品のうち、特に弾性表面波素子では、その素子表面に形成されている櫛形電極に水分や塵埃等の異物が付着しないようにする必要があるため、前記電子素子と前記基板との間に形成される空隙部を樹脂等の封止部材で封止するようにしている。

このような電子部品の製造工程に関する先行技術文献としては、例えば特許文献１が存在する。

前記特許文献１の製造方法は、減圧下において熱硬化性の樹脂フィルムを低温で加熱し、一旦軟化させた樹脂フィルムで前記基板と電子素子で覆った後、前記樹脂フィルムを加熱炉内で高温加熱することにより、樹脂フィルムを硬化させてその形状を固定させ、その後に常温に戻すというものである。
特開２００２−２１７２１９号公報

上記特許文献１に記載された電子部品の製造方法では、樹脂フィルムを基板および電子素子に密着させるために前記空隙部内を減圧する必要があるが、このような減圧下において炉内を加熱すると、軟化した樹脂フィルムが空隙部の内部に引っ張られてしまうため、前記樹脂フィルムに破れが生じるといった問題や、前記樹脂フィルムの一部が前記空隙部内に位置する弾性表面波素子の表面に侵入して前記櫛形電極に接触してしまうといった問題が発生しやすい。

また前記空隙部内と空隙部外（電子部品の周囲）とが同等の圧力下において、前記基板および電子素子を樹脂フィルムで覆った後、開放系の加熱炉（炉内と炉外との間で気体の出入りが自在な加熱炉）を用いて樹脂フィルムを熱硬化させる製造方法も考えられる。しかし、この方法では素子側の熱伝導率が電子部品の周囲よりも高いため、前記空隙部内の気体の体積が膨張して内部の圧力が前記空隙部外の圧力（加熱炉内の圧力）よりも大きくなる。すなわち、前記空隙部の内外の気圧差が大きくなるため、前記軟化した樹脂フィルムが前記気圧差に耐えきれずに破裂する可能性が高いという問題がある。

本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、簡単な工程で電子部品の空隙部の内外の気圧差を小さく抑えて樹脂フィルムの破れを防止することにより、不良品の発生頻度を低く抑えて歩留まりを高めた電子部品の製造方法を提供することを目的としている。

本発明は、導電パターンを備えた基板と、この導電パターンに対して電極を介して接続される電子素子とを備えた電子部品の製造方法であって、
大気圧下において前記基板と前記電子素子との間に形成される空隙部を封止部材によって覆う第１の工程と、気体の出入りの遮断が可能な密閉系の加熱炉の中に前記基板と電子素子とを設置した状態で加熱する第２の工程と、からなることを特徴とする。

本発明では、炉内の温度の上昇と共に電子部品内の空隙部の気体が膨張し、前記空隙部の気圧が高まるが、加熱炉も密封されているため、同時に炉内の気圧も高まるので前記空隙部と炉内の気圧差を小さくできる。よって、封止部材の表面および内面に均等な圧力を作用させることができるため、封止部材の破れを防止できる。

しかも空隙部の封止を減圧下ではなく大気圧中で行なうことができるため、減圧のための真空ポンプなどを不要にできる。また加熱炉を密封するだけで、空隙部の圧力と炉内の圧力を調整することができるため、圧力調整のための特別な装置を不要にできる。

上記において、前記封止部材は熱硬化性の樹脂からなり、加熱することによって前記封止部材が硬化させられることにより、前記空隙部が封止させられるものであり、前記封止部材としては、前記電子素子を基板との間で覆うシート状の部材が好ましい。

上記手段では、電子素子を封止部材と基板との間に密封することにより、空隙部を容易に封止することができる。

熱硬化性樹脂は、硬化を開始する直前の段階では柔らかく容易に破れやすいが、上記のように空隙部と炉内の気圧差を小さくすることにより破れにくくすることができる。

例えば、前記電子素子は、表面弾性波素子とすることができる。

本発明では、加熱炉で電子部品を加熱したときに、電子部品の空隙部と炉内の気圧差を小さくすることができるため、密封部材の破れを防止することができる。

また空隙部の封止を減圧下ではなく大気圧中で行なうことができるため、軟化した樹脂フィルムの一部が前記空隙部内に侵入することによって起こる不良品の発生を防止できる。

図１は本発明の実施の形態として、電子部品の製造方法を示す第１の工程図、図２は図１に続く第２の工程図、図３は他の実施の形態を示す図２同様の工程図である。

図１以下に示す電子部品１において、符号２は電子素子を、符号３は前記電子素子２が実装される基板を示している。

前記電子素子２としては、例えばＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタやＳＡＷ共振器などの弾性表面波素子、あるいは振動子、高周波回路部品などである。前記電子素子２の図示下面側が表面２Ａであり、この表面２Ａに前記基板３と接続するための接続電極２ａ，２ｂが形成されている。

なお、前記電子素子２が弾性表面波素子である場合、ＬiＮｂO_３やＬiＴａO_３などからなる圧電基板の表面２Ａに、複数の平行な金属線から形成される櫛形電極（IDT；Inter Digital Transducer）４などが設けられた構造である。前記櫛形電極４を形成する前記金属線は、例えばホトエッジングや蒸着など手段を用いて形成されており、その線幅は例えば１μｍないし５μｍ程度である。

一方、基板３は、例えばガラス、ＦＲＰなどの合成樹脂あるいはセラミックなどで形成されている。なお、図１には、凹部３Ａを有する基板３を示しているが、後述するように平面基板であってもよい。

前記凹部３Ａ内の表面３Ｂには、銅箔などから形成された複数の導電パターンが形成されている。前記複数の導電パターンのうち、符号３ａ，３ｂで示す導体パターンが前記電子素子２の接続電極２ａ，２ｂに対向している。なお。前記電子素子２の接続電極２ａ，２ｂ間の幅寸法と基板３の導体パターン３ａ，３ｂ間の幅寸法は同寸法で形成されている。

前記電子素子２は、その表面２Ａを前記基板３の表面３Ｂに向けた状態で、前記凹部３Ａ内に埋設される。このとき、前記導体パターン３ａと接続電極２ａとが接続され、導体パターン３ｂと接続電極２ｂとが接続されることにより、前記電子素子２が前記基板３の凹部３Ａに対し位置決めされた状態で固定されている。なお、電極どうしの接続は例えばリフロー半田や導電性接着剤などの接続手段７，７によって行なうことができる。

図１に示すように、前記基板３の表面３Ｂと電子素子２の表面２Ａとが対向する部分に空隙部５ａが形成され、電子素子２の側面と凹部３Ａの側面との間に空隙部５ｂが形成されている。そして、前記空隙部５ａ内には、前記接続電極２ａ，２ｂ、導体パターン３ａ，３ｂ、櫛形電極４などが設けられている。

前記電子部品１では、前記空隙部５ａ，５ｂに水分や塵埃等が侵入すると、電子部品１が故障しやすくなる。このため、前記電子部品１では、基板３上に電子素子２が固定された状態において、前記空隙部５ａ、５ｂを封止部材６によって封止する必要がある。前記封止部材６としては、熱硬化性の樹脂フィルムシートが好ましく、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などからなるシート状の部材を用いることができる。

以下、前記空隙部を封止部材で封止する工程について説明する。
第１の工程では、図１に示すように前記樹脂フィルムシートからなる封止部材６を用いて電子素子２が埋設されている基板３の凹部３Ａの表面側全体が覆われる。この工程は、大気圧中または大気圧と同じ圧力からなる窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中において行なうことができる。よって、従来のように減圧下で行なう必要がないため、圧力を制御する真空ポンプなどの装置を不要にできる。なお、以下において気体とは、空気または窒素ガスなどの不活性ガスを意味する。

次に、第２の工程では、図２に示すように封止部材６で覆われた基板３が加熱炉１０の中に設置される。前記加熱炉１０は、炉内１０Ａの気圧を炉外１０Ｂの気圧から遮断すること、すなわち異なる圧力環境とすることができる密閉系の加熱炉（加圧加熱炉等）が用いられる。

ここで前記空隙部５ａ、５ｂの気圧をＰ１、炉内１０Ａの気圧（電子部品の周囲の気圧）をＰ２、炉外１０Ｂの気圧をＰ３とすると、設置当初においては加熱炉１０が開放状態となるため、Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３である。よって、前記加熱炉１０を開放した状態で前記第１の工程を行なうものであってもよい。

この状態から、加熱炉１０の蓋（図示せず）を閉じて密封状態に設定し且つ加熱炉１０を始動させて加熱すると、炉外１０Ｂの気圧Ｐ３は大気圧の状態のままであるが、炉内１０Ａの温度の上昇とともに炉内１０Ａの気圧Ｐ２および空隙部５ａ、５ｂの気圧Ｐ１がともに上昇させられる（Ｐ１，Ｐ２＞Ｐ３）。

前記加熱炉１０の温度を上げていくと、封止部材６が徐々に軟化するため、封止部材６が前記電子素子２の上面２Ｂと基板３の上端３Ｃに均一に密着する。そして、前記炉内１０Ａの温度が封止部材６の熱硬化開始温度に達すると、前記封止部材６が徐々に硬化するため、前記電子素子２を前記封止部材６と基板３との間に完全に封止することができる。

このとき、前記加熱炉１０の炉内１０Ａと炉外１０Ｂとは気体の出入りが遮断されているため、炉内１０Ａの温度と空隙部５ａ，５ｂの温度とをほぼ同じ温度カーブを描きながら上昇させることができる。よって、前記空隙部５ａ，５ｂ内の気体の体積Ｖ１と炉内１０Ａの気体の体積Ｖ２とはほぼ一緒の割合で膨張することができるため、空隙部５ａ，５ｂ内の気圧Ｐ１と炉内１０Ａの気圧Ｐ２の気圧差を小さく抑えることが可能である（Ｐ１−Ｐ２≒０）。

すなわち、従来の開放系の加熱炉の場合には、炉内１０Ａと炉外１０Ｂとの間で気体の出入りが自在である一方で、空隙部５ａ，５ｂと炉内１０Ａとの間の気体の出入りは封止部材６で遮断されている。このため、前記空隙部５ａ，５ｂが熱伝導率の高い電子部品２で形成されていると、炉内１０Ａの気体の温度上昇に比較して前記空隙部５ａ，５ｂ内の気体の温度上昇率が高くなる。よって、空隙部５ａ，５ｂ内の気体の体積Ｖ１の膨張率に比較して炉内１０Ａの気体の体積Ｖ２の膨張率は低くなり、空隙部５ａ，５ｂ内の気圧Ｐ１と炉内１０Ａの気圧Ｐ２の気圧差が大きくなって軟化状態にある封止部材６が破裂しやすかった。

しかし、本願発明では、上記のように加熱炉１０が炉内１０Ａと炉外１０Ｂとの間の気体の出入りを遮断することにより、加熱中の炉内１０Ａの気体の温度と熱伝導率の高い前記空隙部５ａ，５ｂ内の気体の温度との差を小さくできる。よって、前記体積Ｖ１と前記体積Ｖ２の膨張の差も小さくできるため、空隙部５ａ，５ｂ内の気圧Ｐ１と炉内１０Ａの気圧Ｐ２の気圧差を小さく抑えることができる。よって、封止部材６の表面および内面にほぼ均等な圧力を作用させることができるため、前記気圧差による封止部材６の破裂を防止することができる。

また空隙部５ａ、５ｂ内の気圧Ｐ１と炉内１０Ａの気圧Ｐ２とをほぼ同じ大きさとすることができるため（Ｐ１≒Ｐ２）、封止部材６の一部が空隙部５ａ、５ｂの内部に侵入し、電子素子２の表面に設けられている櫛形電極４などに接触するような不具合を防止できる。よって、品質に優れた電子部品１を提供することができる。

前記封止部材６の硬化により、前記電子素子２が前記封止部材６と基板３と間に完全に封止されたのち、炉内１０Ａの温度が常温に戻され、炉内１０Ａから電子部品１が取り出される。

前記加熱炉１０の温度が、高温の状態から常温の状態に戻るときにも、炉内１０Ａの温度と空隙部５ａ，５ｂの温度とはほぼ同じ温度カーブを描く。よって、このときにも炉内１０Ａの気圧Ｐ２と空隙部５ａ，５ｂ内の気圧Ｐ１との気圧差を小さく維持することができる。よって、加熱炉１０の加熱を停止した後における封止部材６の破裂を防止することができる。

なお、上記実施の形態では、基板３の凹部３Ａ内に電子素子２が埋設された状態で封止される電子部品を用いて製造方法を示したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、図３に示すように封止部材６と平面状の基板１３との間に電子素子１２が封止される従来構造の電子部品１１を製造する場合にも有効であり、空隙部１５内の気圧Ｐ１と炉内１０Ａ内の気圧Ｐ２の気圧差を小さくして封止部材１６の破裂を防止することが可能である。

本発明の実施の形態として、電子部品の製造方法を示す第１の工程図、 図１に続く第２の工程図、 他の実施の形成を示す図２同様の工程図、

符号の説明

１，１１ 電子部品
２，１２ 電子素子（弾性表面波素子など）
３，１３ 基板
４ 櫛形電極
５ａ，５ｂ，１５ 空隙部
６，１６ 封止部材
１０ 密閉系の加熱炉
１０Ａ 炉内
１０Ｂ 炉外
Ｐ１ 空隙部の気圧
Ｐ２ 炉内の気圧
Ｐ３ 炉外の気圧

Claims (4)

1. 導電パターンを備えた基板と、この導電パターンに対して電極を介して接続される電子素子とを備えた電子部品の製造方法であって、
   大気圧下において前記基板と前記電子素子との間に形成される空隙部を封止部材によって覆う第１の工程と、気体の出入りの遮断が可能な密閉系の加熱炉の中に前記基板と電子素子とを設置した状態で加熱する第２の工程と、からなることを特徴とする電子部品の製造方法。
2. 前記封止部材は熱硬化性の樹脂からなり、加熱することによって前記封止部材が硬化させられることにより、前記空隙部が封止させられる請求項１記載の電子部品の製造方法。
3. 前記封止部材は、前記電子素子を基板との間で覆うシート状の部材である請求項１または２記載の電子部品の製造方法。
4. 前記電子素子は、表面弾性波素子である請求項１ないし３のいずれか記載の電子部品の製造方法。

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