JP3042431B2 - 電子部品の封止構造および封止方法 - Google Patents
電子部品の封止構造および封止方法Info
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Description
および封止方法、特に表面実装型の電子部品に好適な封
止構造および封止方法に関するものである。
面実装型の電子部品として、上面に電極パターンが形成
された基板と、キャップと、基板とキャップとで形成さ
れる内部空間に配置される圧電素子とを備えたものが知
られている。圧電素子の電極は、基板上の電極パターン
に導電性接着剤によって接続固定される。キャップは圧
電素子を覆うように基板上に載置され、キャップの開口
部に塗布された封止用接着剤によって基板上に接着され
る。基板の電極パターンはキャップ接着部より外側へ延
長されており、この延長された電極部を外部電極とする
ことにより、表面実装型電子部品が得られる。
子部品の場合、プリント基板への半田実装後に実装ミス
等を発見した場合、リペア(取外し)〜再半田付け(手
付け)する場合がある。再半田付け時、半田ゴテで電極
付近を加熱するが、人が行うために電極部分以外にも熱
が伝わり、部分的に高温となることがある。一般に、封
止用接着剤は柔軟性,可撓性を必要とするため、ガラス
転移温度(Tg)の比較的低い樹脂系接着剤が用いられ
る。そのため、封止用接着剤にTgを越えた熱が加わる
と、接着強度が低下し、外部から力が加わるとキャップ
が外れたりずれたりする不具合が生じていた。
用いる方法が考えられるが、半田ゴテが当たることを想
定すると、非常に高いTgが必要となり、他の物性、例
えば熱衝撃試験などで部材の伸縮に追従できず、割れ、
剥がれ、クラック等の問題が発生する。また、無機系接
着剤など高耐熱の接着剤もあるが、このような接着剤で
は洗浄時に溶剤等が浸入しない程度の緻密な層は形成で
きず、封止性を確保することができない。
とを両立できる電子部品の封止構造および封止方法を提
供することにある。
め、請求項1に記載の発明は、電極パターンを形成した
基板上に電子部品素子を搭載し、この電子部品素子を覆
うキャップを基板上に接着封止してなる電子部品におい
て、上記キャップと基板とを接着する接着剤が異なるガ
ラス転移点を有する複数種類の接着剤で構成されること
を特徴とするものである。
接着剤と封止性に優れた低Tgの接着剤とを用いてキャ
ップと基板とを接着封止してある。この電子部品をプリ
ント基板などに半田実装した後、リペア〜再半田付けを
行う場合、半田ゴテがキャップなどに当たり、キャップ
の接着部が高温となることがあるが、高Tgの接着剤は
耐熱性を有するので、たとえ高温となっても接着力の劣
化が小さく、キャップのずれや外れを防止できる。ま
た、熱衝撃試験などでの封止性は、低Tg接着剤によっ
て確保されるので、封止性が損なわれることもない。
確保できるのであれば、特に限定されないが、高い耐熱
性を有する高Tg接着剤をキャップと基板との接合部に
部分的に塗布し、それを覆うように封止性に優れた低T
g接着剤を全周に塗布し、接着封止するのが望ましい。
この場合には、高Tgの接着剤が部分的に塗布されるの
で、キャップを接着した際に空気の出入り可能な隙間を
形成できる。
ーンを形成した基板上に電子部品素子を搭載し、この電
子部品素子を覆うキャップを基板上に接着封止する電子
部品の封止方法であって、異なるガラス転移点を有する
複数種類の接着剤を用意する工程と、基板のキャップ接
着部上に高ガラス転移点を持つ接着剤を塗布する工程
と、キャップの開口部に低ガラス転移点を持つ接着剤を
塗布する工程と、キャップの開口部を基板のキャップ接
着部に加圧載置する工程と、上記低ガラス転移点を持つ
接着剤を硬化させる工程と、上記高ガラス転移点を持つ
接着剤を硬化させる工程と、を含むものである。
布し、キャップの開口部に低Tg接着剤を塗布すると、
基板上にキャップをマウントした時、低Tg接着剤と高
Tg接着剤とがぶつかりあう。このとき、高Tg接着剤
の未硬化時の粘度を低Tg接着剤の未硬化時の粘度より
高くしておけば、低Tg接着剤が押し退けられ、キャッ
プの開口部が高Tg接着剤に食い込み、キャップを仮固
定できる。そして、低Tg接着剤は高Tg接着剤を包み
込むように広がるので、良好な封止性を得ることができ
る。
合、低Tg接着剤→高Tg接着剤の順で硬化されるが、
低Tg接着剤は加熱時一旦粘度が下がり、高Tg接着剤
を包み込むようにフィレットを形成できるので、より確
実な封止性が得られる。また、上記接着剤がUV硬化型
接着剤である場合、電子部品を加熱する必要がないの
で、接着剤にキャップ内部の空気膨張による空気抜け穴
が生じるのを防止できる。なお、接着剤は熱硬化型接着
剤とUV硬化型接着剤との組み合わせであってもよい。
再半田付け時に接着部にかかる温度)より高いTgを持
つ接着剤が望ましい。また、低Tg接着剤は、そのTg
が半田溶融温度より低くてもよいが、可撓性と柔軟性に
富み、洗浄時等に溶剤などが浸入しないような緻密な接
着層ができるものがよい。
一例である表面実装型の圧電発振子Aを示す。基板1は
アルミナセラミックスをシート成形した長方形状の薄板
であり、その厚みは例えば0.3〜0.7mmである。
勿論、基板材質に制限はなく、誘電体セラミックス、ガ
ラスエポキシなど、如何なる材料でもよい。基板1の上
面には電極2,3が形成されている。これら電極2,3
はスパッタリング,蒸着,印刷,溶射など公知の方法で
形成されるが、ここでは固着強度と半田付け性を考慮し
て、Ag/Pdの焼付けタイプの導電ペーストを50μ
m以下に印刷,焼成した。上記電極2,3の両端は、基
板1の長辺部側縁に形成された凹状のスルーホール1a
まで引き出され、スルーホール1a内面に形成された電
極を介して基板1の下面側の電極と接続されている。
導電性と接着性とを有する材料10によって、発振子素
子5が接着固定されている。なお、接続材料10として
は、同等な機能を有するものであれば、例えば半田や金
属端子などを用いてもよい。この実施例の発振子素子5
は、厚みすべり振動モードの発振子であり、圧電セラミ
ック基板6の表面の一端側から約2/3の領域に渡って
第1の電極7が形成され、裏面の他端側から約2/3の
領域に渡って第2電極8が形成されている。電極7,8
の一端部は圧電基板6を間にしてその中間部位で対向
し、振動部を構成している。なお、この実施例では、電
極7,8の他端部が圧電基板6の両端部に形成された保
護層9まで延びており、対向面に形成された補助電極7
a,8aと端面電極7b,8bを介して接続されてい
る。この端面電極7b,8bは保護層9と圧電基板6と
の間に形成されている。
よって基板1に接着固定することにより、基板1の電極
2,3と素子5の電極7,8とが電気的に接続される。
このとき、裏面側の電極8はそのまま電極2と接続され
るが、表面側の電極7は補助電極7aを介して電極3と
接続される。なお、接着の際、素子5の中央部と基板1
との間に僅かな振動空間を設けておく必要がある。
と電極2,3との絶縁性を確保しかつ電極2,3による
段差を平坦化するため、絶縁層4が枠形に形成されてい
る。この実施例では、絶縁層4としてガラスペーストを
用い、焼き付けたが、絶縁材料の材質は何ら制約されな
い。また、キャップ11として絶縁材料を用いた場合に
は、この絶縁層4は必ずしも必要ではない。
その開口部が基板1の絶縁層4の上に接着される。キャ
ップ11の材料としては、アルミナ等のセラミックス、
樹脂、金属があるが、この実施例では製品の小型化と寸
法精度を確保するため、横断面U字形にプレス成形した
金属材料を用いた。製品強度・接着性が得られれば金属
材料の選定は任意であり、例えばアルミニウム合金,洋
白,42Ni合金等を使用できる。
絶縁層4の上には複数箇所に高Tgの接着剤12が印
刷,ピン転写,ディスペンスなどの方法で部分的に塗布
されている。高Tgの接着剤12として、例えばTg=
198℃のエポキシ系接着剤を用いたが、被着物への固
着性と高いTg(150℃以上)があれば、品種に特に
制約はない。但し、硬化条件は後述する封止用接着剤1
3と合わせるか、または封止用接着剤13の硬化途中に
硬化が終了するものがよい。接着剤12の塗布面積、塗
布部位についても特に制約はないが、キャップ11を搭
載した際に空気の出入り可能な隙間を形成できるよう、
部分的に塗布するのがよい。今回は、長方形枠形の絶縁
層4の長辺上に合計4箇所塗布した。キャップ11を基
板1上に搭載する際、キャップ11を高Tg接着剤12
へ食い込ませるため、若干の加圧(例えば300gf/
個×0.2sec)を行った。なお、接着剤12の塗布
は、マザー基板状態で複数個同時に行えば、接着剤12
の塗布のための工数増加は僅かで済む。
剤13が転写などの方法で塗布され、基板1の絶縁層4
上に接着される。封止用接着剤13には柔軟性,可撓性
を持つ低Tg接着剤(Tg=50〜100℃)が用いら
れる。ここではTg=80℃のエポキシ系熱硬化型接着
剤を用いたが、その他にTg=60℃のエポキシアクリ
レート系UV接着剤でも同様の効果を有する。
後、圧電発振子Aは硬化炉に投入され、所定の温度プロ
ファイルで加熱処理することで、接着剤12,13を硬
化させる。加熱処理の際は、キャップ11内部の空気が
加熱による膨張により抜け、その反動でキャップ11が
動くことがあるので、硬化処理中、治具などでキャップ
11を加圧しておくとよい。なお、UV系接着剤を用い
た場合には、UV炉で所定光量照射により硬化させれば
よく、この場合には加熱処理時のような呼吸作用がない
ので、治具でキャップ11を加圧しておく必要はない。
す。図3(a)はキャップ11の搭載前の状態を示し、
基板1のキャップ接着部上には絶縁層4が形成され、こ
の絶縁層4の上に高Tg接着剤12が部分的に塗布され
ている。一方、キャップ11の開口部全周には低Tg接
着剤13が塗布されている。図3(b)はキャップ11
を基板1に搭載した状態を示す。予め基板1上に塗布さ
れた高Tg接着剤12は、その厚みのために段差状に盛
り上がっており、その上にキャップ11を加圧載置する
と、キャップ11の開口部に塗布された低Tg接着剤1
3が両側へ押し退けられ、さらにキャップ11の開口部
が高Tg接着剤12に食い込む。このとき、高Tg接着
剤12の未硬化時の粘度が、低Tg接着剤13の未硬化
時の粘度より高くしてあり、未硬化時の粘度差が大きい
程、接着剤12,13の入れ代わりが確実になる。今回
では、高Tg接着剤12および低Tg接着剤13の未硬
化時の粘度をそれぞれ15,000cps、28,00
0cps(25℃,5rpm)とした。図3(c)は電
子部品Aを加熱処理した状態を示す。加熱時、接着剤1
2,13を低ガラス転移点から高ガラス転移点の順に加
熱硬化させるので、まず低Tg接着剤13の粘度が一旦
低下し、高Tg接着剤12を包み込むようにキャップ1
1の内外にフィレット13aが形成される。そのため、
確実な封止性が得られる。なお、低Tg接着剤13とし
てUV硬化系の接着剤を用いた場合には、常温での粘度
が適当なものを選定すれば、フィレット13aを形成す
ることが可能である。
ト基板への半田実装した後、実装ミス等を発見した場
合、リペア〜再半田付けすることがあり、再半田付け時
に半田ゴテがキャップ11に当たって封止性を損なうこ
とがある。しかし、たとえキャップ11が高温となって
も、高Tg接着剤12によって接着強度が確保されてい
るので、キャップ11の外れやずれを防止できる。その
ため、低Tg接着剤13によって確実な封止性を確保で
きる。
内蔵した圧電発振子に限らず、発振子素子とコンデンサ
素子とを有する容量内蔵型発振子や、容量部を基板上に
形成した容量内蔵型発振子にも適用できる。さらに、本
発明はフィルタ、回路モジュールなどの他の電子部品に
も適用できる。
よれば、基板とキャップとを接着する接着剤として高T
g接着剤と低Tg接着剤とを用いたので、低Tg接着剤
によって熱衝撃試験等での封止性を確保できるととも
に、半田ゴテなどが接触して高温となっても、高Tg接
着剤によってキャップのずれや外れを防止できるので、
耐熱性にも優れた電子部品を得ることができる。
ある。
のB−B線断面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】電極パターンを形成した基板上に電子部品
素子を搭載し、この電子部品素子を覆うキャップを基板
上に接着封止してなる電子部品において、 上記キャップと基板とを接着する接着剤が異なるガラス
転移点を有する複数種類の接着剤で構成されることを特
徴とする電子部品の封止構造。 - 【請求項2】上記接着剤のうち、高ガラス転移点を持つ
接着剤は基板とキャップとの間に部分的に設けられ、 低ガラス転移点を持つ接着剤は基板とキャップとの間に
全周に設けられていることを特徴とする請求項1に記載
の電子部品の封止構造。 - 【請求項3】電極パターンを形成した基板上に電子部品
素子を搭載し、この電子部品素子を覆うキャップを基板
上に接着封止する電子部品の封止方法であって、 異なるガラス転移点を有する複数種類の接着剤を用意す
る工程と、 基板のキャップ接着部上に高ガラス転移点を持つ接着剤
を塗布する工程と、 キャップの開口部に低ガラス転移点を持つ接着剤を塗布
する工程と、 キャップの開口部を基板のキャップ接着部に加圧載置す
る工程と、 上記低ガラス転移点を持つ接着剤を硬化させる工程と、 上記高ガラス転移点を持つ接着剤を硬化させる工程と、
を含む電子部品の封止方法。 - 【請求項4】上記高ガラス転移点を持つ接着剤は基板の
キャップ接着部上に部分塗布され、 上記低ガラス転移点を持つ接着剤はキャップの開口部全
周に塗布されることを特徴とする請求項3に記載の電子
部品の封止方法。 - 【請求項5】上記高ガラス転移点を持つ接着剤の未硬化
時の粘度は、低ガラス転移点を持つ接着剤の未硬化時の
粘度より高く、上記キャップの開口部を基板のキャップ
接着部に加圧載置した際に、キャップの開口部を高ガラ
ス転移点を持つ接着剤に食い込ませることを特徴とする
請求項3または4に記載の電子部品の封止方法。 - 【請求項6】上記接着剤の少なくとも一方は熱硬化型接
着剤であることを特徴とする請求項3ないし5のいずれ
かに記載の電子部品の封止方法。 - 【請求項7】上記接着剤の少なくとも一方はUV硬化型
接着剤であることを特徴とする請求項3ないし6のいず
れかに記載の電子部品の封止方法。
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