JP2016152294A - 電子部品および電子部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子部品1は、素子30を収容するキャビティCと、キャビティCの内外を連通する貫通孔16と、を有するパッケージ10と、素子30とパッケージ10のリッド基板12との間に充填されるとともに貫通孔16を閉塞する充填剤40と、を備える。素子30は、実装面31を有し、充填剤40は、素子30における実装面31以外の部分に接している。
【選択図】図2
Description
また、中空パッケージに素子を収容した場合、素子の周囲は真空状態またはガスが充填された状態となる。このため、中空パッケージを備える電子部品においては、素子の発熱に対する放熱性が低く、素子の特性の悪化を引き起こす可能性がある。
したがって、従来の中空パッケージを備える電子部品にあっては、収容部の気密性の確保、および素子の放熱性の向上を両立するという点で、改善の余地がある。
例えば、パッケージの収容部がベース基板とリッド基板とを接合することで形成される場合には、ベース基板とリッド基板とを加熱して接合する際に、収容部内のガスが加熱されて膨張することがある。本発明によれば、パッケージが貫通孔を有するため、収容部を形成するにあたってパッケージを加熱する際に、収容部内のガスが加熱されて膨張しても、膨張したガスを貫通孔から放出することができる。このため、収容部の形成に際して設けられるパッケージの接合部に、収容部内のガスの膨張に伴ってエアパスが形成されることを防止できる。また、貫通孔は、充填剤により閉塞されるため、接合部を気密に接合した状態で収容部を封止できる。しかも、充填剤は、素子とパッケージとの間に充填されるため、素子において生じた熱を素子からパッケージの外部へ充填剤を介して逃がすことができる。したがって、気密性が確保されるとともに放熱性が向上する電子部品が得られる。
本発明によれば、充填剤が素子における実装面以外の部分に接するため、充填剤が素子の実装面に接触することで、素子の実装面に作用させる応力や樹脂剥離等により素子の特性の悪化させることを防止できる。
本発明によれば、パッケージが複数の貫通孔を有するため、一の貫通孔から充填剤を充填する際に、充填剤が収容部内で濡れ広がることで圧縮された収容部内の空気を、他の貫通孔から放出することができる。したがって、充填剤の充填を効率よく行うことができる。
また、素子に対する放熱性を高めるために充填剤の充填量を増やして充填剤と素子との接触面積を増加させる場合に、貫通孔が1個の場合では充填剤が素子とパッケージとの間で不意に濡れ広がるおそれがある。本発明によれば、パッケージが複数の貫通孔を有することで、充填剤の充填量を増やす際に、各貫通孔から充填剤を少量ずつ充填できる。このため、充填剤が素子とパッケージとの間で不意に濡れ広がることを抑制しつつ、充填剤の充填量を増やすことができる。したがって、電子部品の放熱性を高めることができる。
本発明によれば、充填剤は、少なくとも素子とパッケージとの間に充填される第1充填剤と、少なくとも貫通孔を閉塞する第2充填剤と、を有するため、第2充填剤により貫通孔を確実に閉塞でき、高い気密性を確保できる。
本発明によれば、第1充填剤は、第2充填剤よりも熱伝導率が高いため、貫通孔を閉塞する第2充填剤により気密性を確保しつつ、素子とパッケージとの間に充填される第1充填剤により素子に対する放熱性を向上させることができる。
本発明によれば、第2充填剤は、第1充填剤よりも粘度が低いため、流動性の高い第2充填剤により貫通孔を確実に閉塞でき、高い気密性を確保できる。
本発明によれば、第2充填剤は、第1充填剤よりも気体透過性が低いため、第2充填剤により貫通孔を閉塞することで高い気密性を長期に亘って確保できる。
本発明によれば、貫通孔が平面視で発熱部と重なる位置に形成されているため、充填剤を貫通孔から充填する際に、充填剤を発熱部に確実に接触させることができる。したがって、素子に対する放熱性を向上させることができる。
本発明によれば、貫通孔形成工程においてパッケージに貫通孔が形成されているため、接合工程においてパッケージを加熱する際に、ベース基板とリッド基板との間の空間内のガスが加熱されて膨張しても、膨張したガスを貫通孔から放出することができる。このため、接合工程においてベース基板とリッド基板との接合部にエアパスが形成されることを防止できる。また、充填工程では、充填剤により貫通孔を閉塞するため、ベース基板とリッド基板との接合部を気密に接合した状態で収容部を封止できる。しかも、充填工程では、充填剤を素子とパッケージとの間に充填するため、素子において生じた熱を素子からパッケージの外部へ充填剤を介して逃がしやすくすることができる。したがって、気密性が確保されるとともに放熱性が向上する電子部品の製造方法を提供できる。
本発明によれば、充填工程が、充填剤を素子とパッケージとの間に充填する第1充填工程と、充填剤により貫通孔を閉塞する第2充填工程と、を有するため、第2充填工程において貫通孔を確実に閉塞でき、高い気密性を確保できる。
本発明によれば、第1充填工程で充填される第1充填剤と、第2充填工程で充填される第2充填剤と、が異なるため、例えば第1充填工程において熱伝導性の優れた第1充填剤を充填し、第2充填工程において高い気密性を確保できる第2充填剤を充填する等、第1充填工程および第2充填工程において、要求される電子部品の性能に応じて異なる特性を有する充填剤を使い分けることができる。したがって、所望の性能を有する電子部品を製造できる。
[第1実施形態]
(電子部品)
最初に、第1実施形態の電子部品1の構成について説明する。
図1は、第1実施形態に係る電子部品の外観斜視図である。図2は、第1実施形態に係る電子部品の縦断面図である。
図1および図2に示すように、電子部品1は、素子30と、素子30を収容するキャビティC(請求項の「収容部」に相当。)とキャビティCの内外を連通する貫通孔16とを有するパッケージ10と、素子30とパッケージ10との間に充填された充填剤40と、を備えている。
ベース基板11は、例えばアルミナや窒化アルミ、窒化ケイ素、ガラスセラミックス等の焼成材料や、樹脂、ガラス、シリコン等により形成された矩形状の板材である。ベース基板11の上面には、不図示の内部電極が形成されている。ベース基板11の下面には、不図示の外部電極が形成されている。内部電極と外部電極とは、ベース基板11を厚さ方向に貫通する不図示の貫通電極により接続されている。
次に、第1実施形態の電子部品1の製造方法について説明する。
図3は、第1実施形態に係る電子部品の製造方法を示すフローチャートである。図4から図7は、第1実施形態に係る電子部品の製造方法の工程図であり、電子部品の縦断面図である。
図3に示すように、本実施形態の電子部品1の製造方法は、リッド基板12に貫通孔16を形成する貫通孔形成工程S10と、ベース基板11に素子30を実装する実装工程S20と、ベース基板11とリッド基板12とを接合する接合工程S30と、貫通孔16から充填剤40を充填する充填工程S40と、を有する。
図4に示すように、貫通孔形成工程S10では、リッド基板12の凹部12bに対して、例えばプレス加工やドリル加工、レーザー加工、サンドブラスト加工等を行い、貫通孔16を形成する。なお、貫通孔16は、予めプレス加工等により凹形状に加工されたリッド基板に形成されてもよいし、凹形状に加工される前のリッド基板に形成されてもよい。また、貫通孔16は、リッド基板をプレス加工等により凹形状に加工する際に形成されてもよい。
図5に示すように、実装工程S20では、予め内部電極や外部電極、貫通電極等が形成されたベース基板11に対して、素子30をフリップチップボンディングにより接続させる。具体的には、ベース基板11の上面に素子30を載置する。このとき、素子30は、電子回路およびバンプ33が形成された実装面31がベース基板11に対向するように、かつバンプ33がベース基板11の上面に形成された内部電極と接触するように載置される。次いで、素子30に荷重をかけるとともに超音波振動を印加してバンプ33を溶融させ、バンプ33とベース基板11の内部電極とを超音波接合する。これにより、ベース基板11への素子30の実装が完了する。なお、バンプ33とベース基板11との接合は、超音波溶着に限定されず、例えば熱圧着やペーストを介した接合等であってもよい。
図6に示すように、接合工程S30では、ベース基板11とリッド基板12とを接合材18を挟んだ状態で接合する。具体的には、まずベース基板11の周縁部11aの上面に、例えば高融点はんだ等の接合材18をベース基板11の外周に沿って配置する。接合材18は、後述する充填工程S40において行われる充填剤40の加熱硬化時の熱への耐熱性を有している。次いで、ベース基板11の上面に、リッド基板12を位置合わせした状態で接合材18を挟んで重ね合わせる。この際、接合材18をリッド基板12の周縁部12aに接触させる。次いで、熱圧着や加熱炉を用いた加熱により接合材18を溶融させた後、接合材18を硬化させることで、ベース基板11とリッド基板12とが接合され、ベース基板11とリッド基板12との接合部が気密封止される。この際、キャビティC内のガスが加熱されて膨張しても、膨張したガスは貫通孔16から放出されるため、ベース基板11とリッド基板12との接合部においてエアパスが形成されることを防止できる。
なお、接合材18は、印刷等により予めベース基板11またはリッド基板12に配置されていてもよい。
図7に示すように、充填工程S40では、充填剤40を素子30とリッド基板12との間に充填するとともに、充填剤40により貫通孔16を閉塞する。具体的には、まず貫通孔16からディスペンサーノズル50の先端をキャビティC内に挿入する。次いで、ディスペンサーノズル50から充填剤40を注入する。すると、充填剤40は、リッド基板12の凹部12bの下面と素子30の上面との間を濡れ広がるとともに貫通孔16内を埋めながら充填される。次いで、注入された充填剤40が貫通孔16を埋めた時点で充填剤40の注入を停止し、ディスペンサーノズル50を貫通孔16から引き抜く。
なお、パッケージ10を真空封止する場合には、充填工程S40を真空雰囲気下で行う。
以上により、内部が気密封止された電子部品1の製造が完了する。
この構成によれば、パッケージ10が貫通孔16を有するため、ベース基板11とリッド基板12とを接合するにあたってパッケージ10を加熱する際に、キャビティC内のガスが加熱されて膨張しても、膨張したガスを貫通孔16から放出することができる。このため、ベース基板11とリッド基板12との接合部に、キャビティC内のガスの膨張に伴ってエアパスが形成されることを防止できる。また、貫通孔16は、充填剤40により閉塞されるため、ベース基板11とリッド基板12と接合部を気密に接合した状態でキャビティCを封止できる。しかも、充填剤40は、素子30とリッド基板12との間に充填されるため、素子30において生じた熱を素子30からパッケージ10の外部へ充填剤40を介して逃がすことができる。したがって、気密性が確保されるとともに放熱性が向上する電子部品1が得られる。
図8に示すように、電子部品101のパッケージ110は、凹状のベース基板111と平板状のリッド基板112とを接合して形成されている。この場合であっても、リッド基板112に貫通孔16を形成し、充填剤40を素子30の上面およびリッド基板112の下面に接するとともに貫通孔16を閉塞するように配置することで、上述の作用効果を奏功させることができる。
(電子部品)
次に、第2実施形態の電子部品201の構成について説明する。
図9は、第2実施形態に係る電子部品の縦断面図である。
図2に示す第1実施形態では、リッド基板12に貫通孔16が1個形成されていた。これに対して、図9に示す第2実施形態では、リッド基板212に貫通孔16が複数形成されている点で、第1実施形態と異なっている。なお、図2に示す第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
各貫通孔16は、平面視で素子30と重なる位置に形成されている。
充填剤40は、素子30の上面およびリッド基板212の凹部212bの下面に接するとともに、凹部212bに形成された複数の貫通孔16を各別に閉塞するように配置されている。充填剤40は、複数の貫通孔16から各別に充填されている。各貫通孔16から充填された各充填剤40は、素子30とリッド基板212との間で、互いに離間して配置されている。なお、各貫通孔16から充填された各充填剤40は、素子30とリッド基板212との間で一体となっていてもよい。
また、素子30に対する放熱性を高めるために充填剤40の充填量を増やして充填剤40と素子30との接触面積を増加させる場合に、貫通孔16が1個の場合では素子30とリッド基板12との間で充填剤40が不意に濡れ広がるおそれがある。これに対して、リッド基板12が複数の貫通孔16を有することで、充填剤40の充填量を増やす際に、各貫通孔16から充填剤40を少量ずつ充填できる。このため、充填剤40が素子30とリッド基板12との間で不意に濡れ広がって実装面31に接触することを防止しつつ、充填剤40の充填量を増やすことができる。したがって、電子部品1の放熱性を高めることができる。
(電子部品)
次に、第3実施形態の電子部品301の構成について説明する。
図10は、第3実施形態に係る電子部品の縦断面図である。
図2に示す第1実施形態では、充填剤40が同一材料により一様に充填されていた。これに対して、図10に示す第3実施形態では、充填剤340が第1充填剤341と第2充填剤342とを有する点で、第1実施形態と異なっている。なお、図2に示す第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
次に、第3実施形態の電子部品301の製造方法について説明する。
図11は、第3実施形態に係る電子部品の製造方法を示すフローチャートである。図12から図14は、第3実施形態に係る電子部品の製造方法の工程図であり、電子部品の縦断面図である。
図11に示すように、第3実施形態の電子部品301の製造方法は、充填工程S140が第1充填工程S141と第2充填工程S142とを有する点で、図3に示す第1実施形態と異なっている。なお、第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
以上により、内部が気密封止された電子部品301の製造が完了する。
なお、第1充填剤341の硬化は、第2充填工程S142において第2充填剤342が充填された後に、第2充填剤342の硬化と同時に行ってもよい。
また、第2充填剤342は、第1充填剤341よりも気体透過性が低いため、第2充填剤342により貫通孔16を閉塞することで高い気密性を長期に亘って確保できる。
例えば、上記実施形態においては、充填剤40,340の充填を、ディスペンサーノズルを用いて行ったが、これに限定されず、例えば、ジェットディスペンスや、インクジェット、スクリーン印刷等により行ってもよい。
また、上記実施形態においては、素子30としてボルテージレギュレータを例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば素子30はセンサや、センサおよびセンサ制御用回路を含む素子等であってもよい。
Claims (11)
- 素子を収容する収容部と、前記収容部の内外を連通する少なくとも1つの貫通孔と、を有するパッケージと、
前記素子と前記パッケージとの間に充填されるとともに前記貫通孔を閉塞する充填剤と、
を備えることを特徴とする電子部品。 - 前記素子は、実装面を有し、
前記充填剤は、前記素子における前記実装面以外の部分に接する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電子部品。 - 前記パッケージは、複数の前記貫通孔を有する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電子部品。 - 前記充填剤は、
少なくとも前記素子と前記パッケージとの間に充填される第1充填剤と、
少なくとも前記貫通孔を閉塞する第2充填剤と、
を有する、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電子部品。 - 前記第1充填剤は、前記第2充填剤よりも熱伝導率が高い、
ことを特徴とする請求項4に記載の電子部品。 - 前記第2充填剤は、前記第1充填剤よりも粘度が低い、
ことを特徴とする請求項4または5に記載の電子部品。 - 前記第2充填剤は、前記第1充填剤よりも気体透過性が低い、
ことを特徴とする請求項4から6のいずれか1項に記載の電子部品。 - 前記素子は、発熱部を備え、
前記貫通孔は、平面視で前記発熱部と重なる位置に形成されている、
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の電子部品。 - ベース基板およびリッド基板を備えるパッケージに素子が収容された電子部品の製造方法であって、
前記ベース基板および前記リッド基板のうち少なくとも一方に貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記ベース基板に前記素子を実装する実装工程と、
前記ベース基板と前記リッド基板とを接合する接合工程と、
前記貫通孔から充填剤を充填する充填工程と、
を有し、
前記充填工程では、前記接合工程後に、前記充填剤を前記素子と前記パッケージとの間に充填するとともに、前記充填剤により前記貫通孔を閉塞する、
ことを特徴とする電子部品の製造方法。 - 前記充填工程は、
前記充填剤を前記素子と前記パッケージとの間に充填する第1充填工程と、
前記充填剤により前記貫通孔を閉塞する第2充填工程と、
を有する、
ことを特徴とする請求項9に記載の電子部品の製造方法。 - 前記第1充填工程では、前記充填剤として第1充填剤を充填し、
前記第2充填工程では、前記充填剤として前記第1充填剤とは異なる第2充填剤を充填する、
ことを特徴とする請求項10に記載の電子部品の製造方法。
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