JPWO2011125414A1 - 電子部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

優れた信頼性を有する封止構造を有する電子部品及びその製造方法を提供する。電子部品１は、電子部品本体１０と、電子部品本体１０を封止している封止部材１１，１２と、電子部品本体１０と封止部材１１，１２とを接着している接着剤層１３ａ、１３ｂとを備えている。電子部品本体１０と封止部材１１，１２との間には、封止空間１ａ、１ｂが形成されている。接着剤層１３ａ、１３ｂは、有機フィラー１５と、無機フィラー１６とを含む。有機フィラー１５は、電子部品本体１０と、封止部材１１，１２との両方に接触している。無機フィラー１６は、接着剤層１３ａ、１３ｂの厚みよりも小さな最小粒子径を有する。接着剤層１３ａ、１３ｂの厚み方向から視たときに、有機フィラー１５と電子部品本体１０との間、及び有機フィラー１５と封止部材１１，１２との間に無機フィラー１６が介在している。

Description

本発明は、電子部品及びその製造方法に関する。特には、本発明は、封止構造を有する電子部品及びその製造方法に関する。

従来、例えば、圧電振動素子を備える圧電振動部品など、封止構造が必要な電子部品が種々用いられている。このような封止構造を有する電子部品では、一般的に、封止部材が、接着剤により電子部品本体に接着されている。

封止部材は、通常、金属などの通気性が低い材料からなる。しかしながら、接着剤は、比較的通気性が高い。このため、接着剤層を介して内部の気体がリークしたり、或いは、接着剤層を介して外部の空気や水分などが気密室内に流入したりする虞がある。よって、通気性の低い接着剤が強く求められるようになってきている。

例えば、下記の特許文献１には、電子部品の封止に用い得る接着剤組成物として、エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機フィラーと、ゴム成分とを必須成分として含む接着剤組成物が開示されている。

特開２００３−２７７７１１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているような、無機フィラーを含む接着剤組成物を用いたとしても、十分に高い気密性で電子部品を封止することは困難であるため、高い信頼性の電子部品を得ることは困難であった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、優れた信頼性を有する封止構造を有する電子部品及びその製造方法を提供することにある。

本発明に係る電子部品は、電子部品本体と、封止部材と、接着剤層とを備えている。封止部材は、電子部品本体を封止している。接着剤層は、電子部品本体と封止部材とを接着している。電子部品本体と封止部材との間には、封止空間が形成されている。接着剤層は、有機フィラーと、無機フィラーとを含む。有機フィラーは、電子部品本体と、封止部材との両方に接触している。無機フィラーは、接着剤層の厚みよりも小さな最小粒子径を有する。接着剤層の厚み方向から視たときに、有機フィラーと電子部品本体との間、及び有機フィラーと封止部材との間に無機フィラーが介在している。

本発明に係る電子部品のある特定の局面では、有機フィラーは、電子部品本体と封止部材との両方に圧接している。この場合、電子部品の気密性をより高めることができるため、より信頼性に優れた電子部品を得ることができる。

本発明に係る電子部品の他の特定の局面では、無機フィラーの最小粒子径の接着剤層の厚みに対する比（（無機フィラーの最小粒子径）／（接着剤層の厚み））が、０．００４〜０．６の範囲内にある。この構成によれば、電子部品の気密性をより高めることができる。従って、より信頼性に優れた電子部品を得ることができる。なお、無機フィラーが扁平形状を有するものである場合、「無機フィラーの最小粒子径」は、無機フィラーの厚みとなる。

本発明に係る電子部品の別の特定の局面では、接着剤層における有機フィラーの含有量は、５質量％〜３０質量％の範囲内にある。接着剤層における有機フィラーの含有量が多すぎると、接着強度が低下しすぎる場合がある。一方、接着剤層における有機フィラーの含有量が少なすぎると、封止不良が発生する場合がある。

本発明に係る電子部品のさらに他の特定の局面では、接着剤層における無機フィラーの含有量は、２０質量％〜４５質量％の範囲内にある。接着剤層における無機フィラーの含有量が多すぎると、接着強度が低下しすぎる場合がある。一方、接着剤層における無機フィラーの含有量が少なすぎると、封止不良が発生する場合がある。

本発明に係る電子部品のさらに別の特定の局面では、有機フィラーは、弾性体からなる。この場合、有機フィラーと電子部品本体及び封止部材との間にリークパスがより形成され難い。従って、より優れた信頼性を実現することができる。

本発明に係る電子部品のまたさらに他の特定の局面では、有機フィラーは、シリコーンゴムからなる。

本発明に係る電子部品のまたさらに別の特定の局面では、有機フィラーは、アクリル系樹脂組成物、塩化ビニル系樹脂組成物、またはポリアミドからなる。

本発明に係る電子部品のさらにまた他の特定の局面では、無機フィラーは、アルミナ、シリカ、タルク、炭酸カルシウムまたは窒化アルミニウムからなる。

本発明に係る電子部品のさらにまた別の特定の局面では、接着剤層は、有機フィラーと無機フィラーとを含む熱硬化性樹脂が硬化してなるものである。

本発明に係る電子部品の製造方法は、上記本発明に係る電子部品の製造方法に関する。本発明に係る電子部品の製造方法は、電子部品本体と封止部材との間に、有機フィラーと無機フィラーとを含む接着剤を配置する工程と、電子部品本体と封止部材とを、互いに近づく方向に加圧しながら、接着剤を熱硬化させることにより接着剤層を形成する硬化工程とを備えている。

本発明に係る電子部品の製造方法のある特定の局面では、硬化工程において、接着剤を硬化させる際に、電子部品本体と封止部材とを、有機フィラーが電子部品本体と封止部材とにより押圧されて変形するように加圧する。

本発明では、有機フィラーは、電子部品本体と、封止部材との両方に接触している。また、接着剤層の厚み方向から視たときに、有機フィラーと電子部品本体との間、及び有機フィラーと封止部材との間に無機フィラーが介在している。このため、優れた信頼性を実現することができる。

図１は、本発明を実施した一実施形態に係る電子部品の略図的分解斜視図である。 図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。 図３は、参考例に係る電子部品の一部分の略図的断面図である。 図４は、実施例１の電子部品の拡大断面写真である。 図５は、比較例１の電子部品の拡大断面写真である。

以下、本発明を実施した好ましい形態について、図１に示す電子部品１を例に挙げて説明する。但し、電子部品１は、単なる例示である。本発明は、電子部品１に何ら限定されない。

図１は、本実施形態に係る電子部品の略図的分解斜視図である。図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。

図１に示すように、電子部品１は、電子部品本体１０を備えている。本実施形態では、電子部品本体１０は、圧電振動子１０ａと、圧電振動子１０ａを保持する保持部材１０ｂ、１０ｃとを備えている。但し、電子部品本体１０の種類や形状寸法は、気密空間を要するものである限りにおいて特に限定されない。電子部品本体１０は、例えば、弾性表面波素子やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子などを有するものであってもよい。

本実施形態では、電子部品本体１０は、板状に形成されているが、電子部品本体１０の形状は、板状に限定されない。

電子部品１には、電子部品本体１０を封止する封止部材１１，１２が設けられている。この封止部材１１，１２と電子部品本体１０とによって、封止空間１ａ、１ｂが形成されている。

封止部材１１，１２は、通気性の低い材料からなるものであることが好ましい。封止部材１１，１２は、例えば、金属、セラミックス、樹脂などにより形成することができる。

封止部材１１，１２と、電子部品本体１０とは、接着剤層１３ａ、１３ｂにより接着されている。接着剤層１３ａ、１３ｂは、図２に示す有機フィラー１５と、無機フィラー１６とを含む、例えば熱硬化型樹脂接着剤などの樹脂接着剤が硬化してなるものである。このため、接着剤層１３ａ、１３ｂは、有機フィラー１５と、無機フィラー１６とを含む樹脂接着剤硬化物１４からなる。より具体的には、本実施形態では、接着剤層１３ａ、１３ｂは、有機フィラー１５と、無機フィラー１６とを含む熱硬化型樹脂接着剤硬化物１４からなる。

有機フィラー１５は、弾性を有する弾性体からなることが好ましい。具体的には、有機フィラー１５は、例えば、シリコーンゴムなどの弾性を有する材料により形成されていることが好ましい。

また、有機フィラー１５は、例えば、アクリル系樹脂組成物、塩化ビニル系樹脂組成物、またはポリアミドからなるものであってもよい。有機フィラー１５は、電子部品本体１０と封止部材１１，１２との両方に接触している。具体的には、有機フィラー１５は、電子部品本体１０と封止部材１１，１２との両方に圧接している。

無機フィラー１６は、接着剤層１３ａ、１３ｂの厚みよりも小さな最小粒子径を有する。無機フィラー１６の一部は、接着剤層１３ａ、１３ｂの厚み方向ｚから視たときに、有機フィラー１５と電子部品本体１０との間、及び有機フィラー１５と封止部材１１，１２との間に介在している。

無機フィラー１６の形状は、特に限定されない。本実施形態では、具体的には、無機フィラー１６の形状は、略球状である。

次に、本実施形態の電子部品１の製造方法について説明する。

大略的には、電子部品１は、電子部品本体１０と封止部材１１，１２との間に、有機フィラー１５と無機フィラー１６とを含む接着剤を配置した後に、電子部品本体１０と封止部材１１，１２とを互いに近づく方向に加圧しながら接着剤を硬化させることにより製造することができる。

以下、電子部品１の製造方法の一例について詳細に説明する。

まず、電子部品本体１０と封止部材１１，１２とを用意する。次に、電子部品本体１０と封止部材１１，１２とのうちの一方に、有機フィラー１５と無機フィラー１６とを含む接着剤を塗布する。接着剤の塗布は、例えば、スクリーン印刷法や、インクジェット印刷法等の各種印刷法により行うことができる。

次に、電子部品本体１０と封止部材１１，１２とのうちの接着剤を塗布していない方を、予熱する。予熱温度は、例えば、５０℃〜１００℃程度とすることができる。

次に、電子部品本体１０と封止部材１１，１２とを接着剤を介して対向させ、電子部品本体１０と封止部材１１，１２とを、互いに近づく方向に加圧した状態で、加熱することにより、接着剤を硬化し、接着剤層１３ａ、１３ｂを形成することにより、電子部品１を完成させることができる。

なお、電子部品本体１０と封止部材１１，１２との加圧は、有機フィラー１５が電子部品本体１０と封止部材１１，１２とにより押圧されて変形する程度に行うことが好ましい。

本実施形態では、硬化前の熱硬化型接着剤に含まれる有機フィラー１５の最大粒子径は、電子部品１における接着剤層１３ａ、１３ｂの厚みよりも大きい。この限りにおいて、有機フィラー１５の形状は、特に限定されない。有機フィラー１５は、例えば、球状であってもよいし、扁平状であってもよい。

ところで、図３に示すように、例えば、無機フィラー１１６のみを含む熱硬化型樹脂接着剤を用いて電子部品本体１１０と封止部材１１１とを接着した場合、接着剤を熱硬化させるときに、電子部品本体１１０と封止部材１１１との間に形成される空間の空気も加熱され、熱膨張する。この熱膨張した空気が、未硬化の接着剤を通じて外部に流出する。このため、例えば、形成された接着剤層１１３ａに、リークパスと呼ばれる貫通孔１００が形成されてしまう場合がある。よって、この貫通孔１００を経由して電子部品１の内部空間に、水分や、空気、腐食性ガスなどが刺入可能となり、電子部品の気密性が損なわれてしまい、電子部品の信頼性が低下する場合がある。

それに対して本実施形態では、上述のように、接着剤層１３ａ、１３ｂに、無機フィラー１６と共に、有機フィラー１５が含まれている。そして、有機フィラー１５が電子部品本体１０と封止部材１１，１２との両方に接触するように、電子部品本体１０と封止部材１１，１２とを互いに近づく方向に加圧しながら接着剤を硬化させる。また、無機フィラー１６は、接着剤層１３ａ、１３ｂの厚み方向ｚから視たときに、有機フィラー１５と電子部品本体１０との間、及び有機フィラー１５と封止部材１１，１２との間に介在している。

このため、接着剤層１３ａ、１３ｂを気体が通過しようとしても、有機フィラー１５及び無機フィラー１６により遮られ、リークパスが形成され難い。従って、本実施形態では、優れた信頼性の電子部品１を得ることができる。また、本実施形態では、リークパスが形成され難いため、リークパスが形成された電子部品の選別工程を行う必要がない。

特に、本実施形態では、有機フィラー１５は、電子部品本体１０と封止部材１１，１２との両方に圧接している。従って、より優れた信頼性を実現することができる。さらに、有機フィラー１５が弾性を有する弾性体からなる場合は、有機フィラー１５と、電子部品本体１０及び封止部材１１，１２との間にリークパスがさらに形成され難い。従って、さらに優れた信頼性を実現することができる。

なお、電子部品本体と封止部材との両方に接触するような形状寸法の有機フィラーのみを含む接着剤を用いた場合は、有機フィラーと、電子部品本体や封止部材との間の隙間にリークパスが形成されやすい。従って、十分に優れた信頼性を実現することは困難である。

また、最小粒子径の比較的小さな無機フィラーは、接着剤の粘度を高める機能も有しており、無機フィラーを含ませることにより、リークパスが形成され難い粘度にまで接着剤の粘度を高めることができる。すなわち、接着剤に無機フィラーが含まれていない場合は、接着剤の粘度が低くなりすぎ、リークパスが形成されやすくなる。接着剤に、有機フィラーと共に、無機フィラーを含ませることにより、接着剤の粘度を効果的に高めることができ、有機フィラーと、電子部品本体や封止部材との間の隙間にリークパスが形成されることを効果的に抑制することができる。

さらに優れた信頼性を実現する観点からは、無機フィラー１６の最小粒子径の接着剤層１３ａ、１３ｂの厚みに対する比（（無機フィラー１６の最小粒子径）／（接着剤層１３ａ、１３ｂの厚み））が、０．００４〜０．６の範囲内にあることが好ましい。（無機フィラー１６の最小粒子径）／（接着剤層１３ａ、１３ｂの厚み）が大きすぎると、リークパスが形成されてしまう場合がある。（無機フィラー１６の最小粒子径）／（接着剤層１３ａ、１３ｂの厚み）が小さすぎると、リークパスが形成されてしまう場合がある。

接着剤層１３ａ、１３ｂにおける有機フィラー１５の含有量は、例えば、５質量％〜３０質量％の範囲内であることが好ましい。接着剤層１３ａ、１３ｂにおける有機フィラー１５の含有量が多すぎると、接着強度が低下してしまう場合がある。一方、接着剤層１３ａ、１３ｂにおける有機フィラー１５の含有量が少なすぎると、リークパスが形成されてしまう場合がある。

接着剤層１３ａ、１３ｂにおける無機フィラー１６の含有量は、２０質量％〜４５質量％の範囲内であることが好ましい。接着剤層１３ａ、１３ｂにおける無機フィラー１６の含有量が多すぎると、接着強度が低下してしまう場合がある。一方、接着剤層１３ａ、１３ｂにおける無機フィラー１６の含有量が少なすぎると、リークパスが形成されてしまう場合がある。

（実施例１）
本実施例では、上記実施形態に係る電子部品１を下記の要領で作製した。具体的には、まず、封止部材１１，１２に、接着剤を、スクリーン印刷法により塗布した。ここで使用した接着剤は、架橋アクリル樹脂からなる有機フィラー１５と、シリカからなる、扁平形状の無機フィラー及びアルミナからなる無機フィラー１６とを含む熱硬化型エポキシ樹脂からなるものであった。有機フィラー１５の平均粒子径は２０μｍであった。無機フィラーの最小厚みは、３μｍであり、無機フィラーの平面視における最大長さは１４μｍであった。アルミナからなる無機フィラー１６の平均粒子径は、０．１μｍであった。接着剤における有機フィラー１５の含有量は、１２．５質量％であった。接着剤における、シリカからなる無機フィラー１６の含有量は、５質量％であった。アルミナからなる無機フィラー１６の含有量は、２５質量％であった。

次に、電子部品本体１０を７５℃±１０℃まで予熱した。その後、電子部品本体１０と封止部材１１，１２とを貼り合わせ、９０ｋｇｆ±５ｋｇｆの加圧力で加圧した。その状態で、１２０℃±５℃まで加熱することにより、接着剤を固化させて接着剤層１３ａ、１３ｂを形成することにより、電子部品１を完成させた。

なお、接着剤層１３ａ、１３ｂの厚みは、７μｍであった。

作製した電子部品の断面写真を図４に示す。図４に示すように、有機フィラー１５は、電子部品本体１０と封止部材１１，１２との両方に接触していることが分かる。また、電子部品本体１０，封止部材１１，１２と、有機フィラー１５との間の隙間に、アルミナからなる無機フィラー１６が介在していることが分かる。

（比較例１）
有機フィラー１５を含まないこと以外は同様の構成を有する接着剤を用いたこと以外は、上記実施例１と同様にして電子部品を作製した。

（比較例２）
有機フィラー１５のみを含み、無機フィラーを含まない接着剤を用いたこと以外は、上記実施例１と同様にして電子部品の作製を試みた。しかしながら、無機フィラーを含まない接着剤は、粘度が低すぎたため、好適に塗布できず、電子部品本体と封止部材とを好適に接着することができなかった。

（評価）
上記実施例１及び比較例１のそれぞれにおいて作製した電子部品のリーク検査を行った。具体的には、１２５℃±５℃の不活性溶液に電子部品を浸漬し、電子部品から気泡が発生するか否かを目視検査することにより、リーク検査を行った。その結果、実施例１において作製した電子部品からは、気泡の発生は認められなかった。それに対して、比較例１において作製した電子部品からは、気泡が発生した。

また、図４及び図５に示す断面写真からも、実施例１の電子部品１には、リークパスが生じていないのに対して、比較例１の電子部品には、リークパスが生じていることが分かる。

この結果から、本発明に従う大きさの有機フィラー及び無機フィラーを含む接着剤を用いて電子部品本体と封止部材とを接着することにより、リークパスの発生を抑制でき、信頼性に優れた電子部品を得ることができることが分かる。

（実施例２〜４）
有機フィラーとして、平均粒子径が２０μｍであり、アクリル樹脂からなる粒子を用い、無機フィラーとして、平均粒子径が０．１μｍであるアルミナ粒子を用い、接着剤における有機フィラー及び無機フィラーの含有率を下記の表１に示す通りとしたこと以外は、上記実施例１と同様にして電子部品を２００個作製した。作製した２００個の電子部品につき、上記検査方法と同様の方法により、リーク検査を行った。その結果を下記の表１に示す。

表１に示す結果から、接着剤における無機フィラーの含有率が５質量％〜３０質量％の範囲内にある実施例２〜４においては、リーク不良率が発生しないことが分かる。

（実施例５〜８）
有機フィラーとして、平均粒子径が２０μｍであり、アクリル樹脂からなる粒子を用い、無機フィラーとして、平均粒子径が０．１μｍであるアルミナ粒子を用い、接着剤における有機フィラー及び無機フィラーの含有率を下記の表２に示す通りとしたこと以外は、上記実施例１と同様にして電子部品を２００個作製した。作製した２００個の電子部品につき、上記検査方法と同様の方法により、リーク検査を行った。その結果、を下記の表２に示す。

表２に示す結果から、有機フィラーの含有率が１０質量％である実施例５では、リーク不良率が１％であったのに対して、有機フィラーの含有率が２０〜４５質量％であった実施例６〜８では、リーク不良率が０％であった。この結果から、接着剤における有機フィラーの含有率は、２０〜４５質量％であることがより好ましいことが分かる。

１…電子部品
１ａ、１ｂ…封止空間
１０…電子部品本体
１０ａ…圧電振動子
１０ｂ、１０ｃ…保持部材
１１，１２…封止部材
１３ａ、１３ｂ…接着剤層
１４…樹脂接着剤硬化物
１５…有機フィラー
１６…無機フィラー

Claims (12)

1. 電子部品本体と、
   前記電子部品本体を封止する封止部材と、
   前記電子部品本体と前記封止部材とを接着している接着剤層とを備え、
   前記電子部品本体と前記封止部材との間に封止空間が形成されており、
   前記接着剤層は、前記電子部品本体と、前記封止部材との両方に接触している有機フィラーと、前記接着剤層の厚みよりも小さな最小粒子径を有する無機フィラーとを含み、
   前記接着剤層の厚み方向から視たときに、前記有機フィラーと前記電子部品本体との間、及び前記有機フィラーと前記封止部材との間に前記無機フィラーが介在している、電子部品。
2. 前記有機フィラーは、前記電子部品本体と前記封止部材との両方に圧接している、請求項１に記載の電子部品。
3. 前記無機フィラーの最小粒子径の前記接着剤層の厚みに対する比（（無機フィラーの最小粒子径）／（接着剤層の厚み））が、０．００４〜０．６の範囲内にある、請求項１または２に記載の電子部品。
4. 前記接着剤層における前記有機フィラーの含有量は、５質量％〜３０質量％の範囲内にある、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子部品。
5. 前記接着剤層における前記無機フィラーの含有量は、２０質量％〜４５質量％の範囲内にある、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子部品。
6. 前記有機フィラーは、弾性体からなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子部品。
7. 前記有機フィラーは、シリコーンゴムからなる、請求項６に記載の電子部品。
8. 前記有機フィラーは、アクリル系樹脂組成物、塩化ビニル系樹脂組成物、またはポリアミドからなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子部品。
9. 前記無機フィラーは、アルミナ、シリカ、タルク、炭酸カルシウムまたは窒化アルミニウムからなる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子部品。
10. 前記接着剤層は、前記有機フィラーと前記無機フィラーとを含む熱硬化性樹脂が硬化してなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電子部品。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電子部品の製造方法であって、
    前記電子部品本体と前記封止部材との間に、前記有機フィラーと前記無機フィラーとを含む接着剤を配置する工程と、
    前記電子部品本体と前記封止部材とを、互いに近づく方向に加圧しながら、前記接着剤を熱硬化させることにより前記接着剤層を形成する硬化工程とを備える、電子部品の製造方法。
12. 前記硬化工程において、前記接着剤を硬化させる際に、前記電子部品本体と前記封止部材とを、前記有機フィラーが前記電子部品本体と前記封止部材とにより押圧されて変形するように加圧する、請求項１１に記載の電子部品の製造方法。

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