功能部件的製造方法及功能部件的製作方法

2023-10-10 08:17:59 1

專利名稱：功能部件的製造方法及功能部件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種對粘著在陶瓷基板上的功能元件覆蓋蓋子而進行密封的功能部件的製造方法及功能部件。
背景技術：
近年來，在行動裝置例如行動電話等中，要求對內部的電子電路部進行小型化、薄型化。然而，由於對電子電路部進行小型化、薄型化，從而搭載於設備內部的IC晶片、石英晶體振子(quartz crystal unit)和 SAW (Surface Acoustic Wave :表面聲波)濾波器等(以下，稱作「功能元件」)在發送/接收所期望的頻率的無線電波時容易受到除了該頻率以 外的頻率成分的噪聲的影響。作為解決這種噪聲的影響的問題的方法，想到了將功能元件密封在密閉空間內的方法。例如，預先使焊料附著於作為罩(蓋子)的一個例子的帽的整個內表面，用該帽將通過粘片工序粘貼在基板上的功能元件覆蓋並進行加熱，從而使帽內表面的焊料熔融，將帽和基板錫焊起來而密封功能元件(例如，參照專利文獻I)。此時所使用的焊料為密封用的焊料，例如，熔點為260度以上的高溫焊料。使用高溫焊料的理由在於，在對功能元件進行了密封處理之後將該功能元件安裝到印刷電路板等上。即，用於將功能元件安裝到印刷電路板上的焊料通常使用焊料熔點為220°C左右的例如Sn — 3. 0% Ag — O. 5% Cu焊料，若在密封時不使用高溫焊料而使用Sn — 3. 0% Ag —O. 5% Cu焊料，則在將功能元件安裝到印刷電路板上時，該焊料將會再次熔融。先行技術文獻專利文獻1:日本特開2004 - 55774號公報對於用於密封的帽，預先使密封用的焊料附著在金屬制環帶基材上之後，在通過衝壓加工進行衝裁的同時，或者，在進行衝壓衝裁之前先進行拉深加工，從而成形該帽的形狀。在該情況下，密封用的焊料必須是能夠承受得住拉深加工的焊料。然而，在無鉛焊料中，不存在能夠承受得住上述的拉深加工那樣的高溫焊料(有鉛焊料雖能夠承受得住拉深加工，但是從環保這點上考慮不合適使用有鉛焊料。)。由於作為密封用的焊料的B1- Sn系的焊料(在此，B1- Sn系的焊料是指由Bi及Sn構成的焊料、向該由Bi及Sn構成的焊料中少量添加了 Ag、Cu、Fe、N1、Co、Sb、In以及Zn之中的I種以上而成的焊料。)硬且脆，因此有可能由於拉深加工而在該焊料上產生裂紋、或者該焊料自帽剝離。若該焊料產生裂紋、該焊料自帽剝離，則有可能附著於帽的焊料的量減少而在帽與基板之間產生間隙，從而產生密封不良。另外，能夠取代B1- Sn系的焊料而使用對80% Au — 20% Sn的焊料進行預製而成的焊料，但是由於該焊料價格昂貴不適合大規模生產。

發明內容
本發明是解決了這種問題的發明，其目的在於提供一種能夠使用無鉛焊料從外部可靠地遮蔽(密封)功能元件、且生產率優異的功能部件的製造方法及功能部件。本發明的發明人發現了 不預先使Bi — Sn系的高溫焊料附著於金屬制環帶基材，而是將內表面被表面處理後的帽和箔形狀的B1- Sn系的焊料組合起來，由此，能夠實現所期望的密封。本發明的功能部件的製造方法包括以下工序第I工序，將規定數量的功能元件以被電極部圍繞的方式固定到在規定的位置上形成有電極部的陶瓷基板上；第2工序，將設有用於使功能元件暴露的規定數量的開口孔的焊料箔形成到陶瓷基板上；第3工序，用下方開口的蓋子來覆蓋藉助焊料箔的開口 孔而暴露的功能元件；以及第4工序，一邊對蓋子朝向陶瓷基板進行加壓，一邊以焊料箔熔融的溫度以上的溫度來進行加熱。在本發明的功能部件的製造方法中，將規定數量的功能元件以被電極部圍繞的方式固定到在規定的位置上形成有電極部的陶瓷基板上，將設有用於使該固定後的功能元件暴露的規定數量的開口孔的焊料箔形成到陶瓷基板上，用下方開口的蓋子來覆蓋藉助該焊料箔的開口孔而暴露的功能元件，一邊對該蓋子朝向陶瓷基板進行加壓，一邊以焊料箔熔融的溫度以上的溫度進行加熱。例如，焊料箔由B1- Sn系焊料構成。由此，熔融的焊料箔聚集到形成在陶瓷基板上的電極部，能夠將陶瓷基板和蓋子粘著起來而進行錫焊。另外，本發明的功能部件的特徵在於，該功能部件是通過以下工序製造的 第I工序，將規定數量的功能元件以被電極部圍繞的方式固定到在規定的位置上形成有電極部的陶瓷基板上;第2工序，將設有用於使功能元件暴露的規定數量的開口孔的焊料箔形成到陶瓷基板上；第3工序，用下方開口的蓋子來覆蓋藉助焊料箔的開口孔而暴露的功能元件；以及第4工序，一邊對蓋子朝向陶瓷基板進行加壓，一邊以焊料箔熔融的溫度以上的溫度來進行加熱。採用本發明的功能部件的製造方法及功能部件，即使用於將陶瓷基板和蓋子粘著起來的焊料使用硬且脆的B1- Sn系焊料，也不會在該焊料上產生像以往那樣的裂紋，該焊料也不會自帽剝離。其結果，能夠防止附著於帽的焊料的量減少，能夠提供從外部遮蔽(密封)了功能元件的、生產率優異的功能部件。


圖1是表示SAW濾波裝置I的結構例的主視剖視圖。圖2是表示焊料箔5的製造例(其I)的說明圖。圖3是表示焊料箔5的製造例(其2)的說明圖。圖4是表示SAW濾波裝置I的製造例(其I)的分解立體圖。圖5是表示SAW濾波裝置I的製造例(其2)的分解立體圖。圖6是表示SAW濾波裝置I的製造例(其3)的分解立體圖。
具體實施例方式以下，參照

作為本發明的功能部件的一個例子的SAW濾波裝置。SAff濾波裝置I的結構例如圖1所示，作為本實施方式的功能部件的一個例子的SAW濾波裝置I由陶瓷基板2、作為功能元件的一個例子的SAW濾波元件3、作為蓋子的一個例子的帽4以及焊料箔5構成。在SAW濾波裝置I中，不在帽上預先形成焊料，而使由無鉛焊料構成的箔形狀的焊料箔5夾在陶瓷基板2與帽4之間來進行粘著，因此不會像以往在帽4上產生焊料的裂紋。SAff濾波裝置I能夠使用無鉛焊料從外部遮蔽(密封)SAW濾波元件3，並且能夠防止因焊料的裂紋引起的密封不良。陶瓷基板2由能夠承受得住焊料熔融時的加熱溫度的、作為電絕緣性的材料的陶瓷構成。該陶瓷為例如氧化鋁、氮化鋁、莫來石(mullite)以及玻璃陶瓷等材料。在陶瓷基板2的表面的規定的位置上形成有電極部2a、2b。電極部2a、2b例如是通過以W、Mo等高熔點金屬進行了金屬噴鍍處理之後實施鍍Ni和鍍Au而形成的。電極部2a以圍繞SAW濾波元件3的周圍的方式形成，用於將陶瓷基板2和帽4接合起來。電極部2b形成在SAW濾波元件3的固定位置上，成為SAW濾波元件3的接地電極。 SAff濾波元件3通過超聲波振動等安裝在陶瓷基板2上。SAW濾波元件3又被稱作表面聲波元件，具有僅使規定的頻率的無線電波通過的功能，用於將除了該頻率以外的頻率成分、即噪聲去除。在陶瓷基板2上形成有焊料箔5。焊料箔5具有厚30 μ m左右的箔形狀，是無鉛焊料，且由B1- Sn系的高溫焊料構成。例如，焊料箔5以Bi為90%以上和其餘為Sn的方式構成，或者焊料箔5以Bi為90%以上、Sn為5%以下及其餘為Ag、Cu、Fe、N1、Co、Sb、In以及Zn之中的I種以上的材料的方式構成。在焊料箔5上設有多個在後文利用圖4說明的開口孔5a。該開口孔5a為了暴露SAff濾波元件3而比該SAW濾波元件3的外形略微大一些(例如，開口孔5a的大小可以是與電極部2a的內周相同的大小，也可以是如下的大小當將電極部2a的內周與外周之間的距離設為寬度時，開口孔5a從電極部2a的內周向外周擴大了該寬度的1/3左右。)，該開口孔5a以使得熔融的焊料箔5隻在處於帽4的外周部的凸緣聚集的方式開口。順便說一下，在圖1的SAW濾波裝置I中，焊料箔5熔融而被錫焊，因此準確地說不是箔形狀。帽4是下方開口、並用於覆蓋SAW濾波元件3的SAW濾波元件用的蓋子(功能元件用蓋子)。另外，帽4在其外周部設有凸緣，該凸緣抵接於焊料箔5。在焊料箔5的下方形成有電極部2a，帽4藉助電極部2a及焊料箔5接合於陶瓷基板2，從而密封SAW濾波元件3。順便說一下，帽4的尺寸是縱約2mm、橫約3mm、高約O. 5mm、厚度小於O. 1mm。對於帽4，對實施了用於使熔融的焊料容易附著的表面處理(用於防止表面的氧化的處理)的平板進行拉深加工，之後，衝裁為規定的尺寸，從而將該帽4形成為圖1、後述的圖6那樣的形狀。帽4所使用的材料優選熱膨脹係數與陶瓷基板2的熱膨脹係數相近的材料。例如，作為帽4的材料，能夠列舉出42合金(Fe - 42Ν 合金)、45合金(Fe — 45Ν 合金)、以及可伐合金(Kovar) (Fe 一 29Ni 一 17Co合金)等。如此構成的SAW濾波裝置I利用箔形狀的焊料箔5對帽4和形成在陶瓷基板2上的電極部2a進行錫焊而密封SAW濾波元件3。由此，不需要像以往的SAW濾波裝置那樣在使高溫焊料附著在帽的整個內表面上之後進行拉深加工等，因此不會產生焊料的裂紋、焊料從帽剝離。其結果，SAW濾波裝置I能夠防止附著於帽的焊料的量減少，從外部遮蔽SAW濾波元件3而能夠防止因焊料的裂紋引起的密封不良。
焊料箔製造裝置50的結構例接著，說明焊料箔製造裝置50的結構例。焊料箔5是利用圖2所示的焊料箔製造裝置50來製造的。焊料箔製造裝置50由噴嘴51、加熱器52、輥53以及刮板54構成。上述的構成構件被收容在該焊料箔製造裝置50內。噴嘴51在一端具有用於噴射熔融焊料的噴射部51b,在另一端具有用於導入焊料、氬氣、氮氣等非活性氣體的導入部51a。噴嘴51例如由石英玻璃等具有耐熱性的材料構成。噴嘴51的噴射部51b呈縮窄的形狀，但是並不限定於此。在噴嘴51的噴射部51b附近設有加熱器52。加熱器52用於對被投入到噴嘴51中的焊料進行加熱而使該焊料熔融。因而，加熱器52具有加熱至焊料的熔點以上的加熱能力。例如，對於加熱器52，能夠列舉出高頻加熱裝置、滷素加熱器等。在噴嘴51和加熱器52的下方設有輥53。輥53以軸53a為中心進行旋轉。輥53 由導熱性良好的材料構成，例如，由銅等構成。輥53在外周面具有用於形成焊料箔5的形成面53b。形成面53b為了使焊料箔5的厚度保持恆定而幾乎沒有凹凸地均勻化。在輥53的形成面53b上設有刮板54。刮板54利用其頂端部54a將生成在形成面53b上的焊料箔5刮掉。形成面53b和刮板54非常地接近，但是並未接觸。其理由在於，若形成面53b和刮板54相接觸，則會對形成面53b造成損傷、或者損傷刮板54，從而變得不能形成均勻的厚度的焊料箔5。焊料箔5的製造方法接著，說明焊料箔5的製造方法。前提是使焊料箔製造裝置50內減壓，充滿氬氣、氮氣等非活性氣體，被投入到噴嘴51的導入部51a中的B1- Sn系焊料在噴射部51b附近待機。如圖2所示，使輥53以規定的速度逆時針高速旋轉。打開(ON)加熱器52的電源而加熱噴嘴51，將噴嘴內的焊料熔化，使焊料成為熔融焊料的狀態。使噴嘴51急速下降至輥53上的規定的位置，從導入部51a噴出規定的流量的非活性氣體。於是，在噴嘴51中待機的熔融焊料被來自導入部51a的非活性氣體推擠，從而自噴射部51b噴出到輥53上而形成稱作膠泥(puddle)5b的水滴形狀的熔融焊料。膠泥5b一邊在高速旋轉的輥53的形成面53b上瞬間急速冷卻、凝固，一邊連續形成如圖3所示那樣的焊料箔5。該焊料箔5的厚度根據使噴嘴51的導入部51a噴出的非活性氣體的壓力和輥53的旋轉速度來決定。形成在形成面53b上的焊料箔5由於輥53的旋轉而到達刮板54。此時，輥53由導熱性良好的材料構成，因此使焊料箔5冷卻而成為箔形狀的固體。到達了刮板54的焊料箔5被刮板54的頂端部54a刮掉，被回收到處於刮板54的另一端的未圖示的焊料箔回收部中。之後，利用未圖示的打孔裝置在焊料箔5的規定的部位上開設與固定在陶瓷基板2上的SAW濾波元件3的數量相同的數量的圖4所示的開口孔5a，從而完成本發明的焊料箔5。SAff濾波裝置I的製造方法接著，說明本發明的SAW濾波裝置I的製造方法的一個例子。前提是如圖4所示，在陶瓷基板2上形成有電極部2a，規定數量的SAW濾波元件3以被電極部2a圍繞的方式固定在陶瓷基板2上，在焊料箔5的規定的部位上設有規定數量的用於使SAW濾波元件3暴露的開口孔5a。另外，由於不使用焊劑對陶瓷基板2和帽4進行錫焊，因此成為低氧濃度氣氛。此外，對於形成在陶瓷基板2上的電極部2a、固定在陶瓷基板2上的SAW濾波元件3以及形成在焊料箔5上的開口孔5a，在圖4至圖6中為了使圖易觀察而省略了上述電極部2a、SAW濾波元件3以及開口孔5a的數量。
從在規定的位置固定有SAW濾波元件3的陶瓷基板2的上方將焊料箔5載置於該陶瓷基板2。此時，為了使SAW濾波元件3從焊料箔5的開口孔5a暴露而預先將陶瓷基板2和焊料箔5定位。由此，在陶瓷基板2上形成焊料箔5。如圖5所示，用下方開口的帽4將載置有焊料箔5的陶瓷基板2的各個SAW濾波元件3覆蓋。之後，如圖6所示，一邊從帽4的上方降低加壓裝置60來對該帽4朝向陶瓷基板(箭頭方向)進行加壓，一邊以焊料箔熔融的溫度以上的溫度進行加熱。該加熱可以利用輸送帶式的回流焊爐來進行，也可以利用批量式(batch)的加熱爐來進行。其中，焊料箔由B1- Sn系的高溫焊料構成，因此將加熱溫度設為該高溫焊料的熔點以上(在本例子中將加熱溫度設定為約350度)的溫度。焊料箔5若被加熱則成為熔融焊料狀態。該熔融焊料相對於陶瓷基板2不易潤溼，因此，該熔融焊料不會錫焊到該陶瓷基板2上而會聚集到電極部2a上。因此，即使焊料箔5的開口孔5a的大小並不是與電極部2a的內周相同的大小，只要是如下的大小即可當將電極部2a的內周與外周之間的距離設為寬度時,該開口孔5a從電極部2a的內周向外周擴大了該寬度的1/3左右。由此，利用焊料箔5 (熔融焊料)將陶瓷基板2和帽4夾著電極部2a粘著起來，能夠進行密封。用帽4密封了 SAW濾波元件3之後，進行各種檢查(密封的檢查，電氣檢查)，並通過劃片而形成為單個，從而完成SAW濾波裝置I。如此，採用本實施方式的SAW濾波裝置I的製造方法，將規定數量的SAW濾波元件3以被電極部2a圍繞的方式固定到在規定的位置上形成有電極部2a、2b的陶瓷基板2上，將設有用於使該固定後的SAW濾波元件3暴露的規定數量的開口孔5a的焊料箔5形成(載置)到陶瓷基板2上，用下方開口的帽4來覆蓋藉助該焊料箔5的開口孔5a而暴露的SAW濾波元件3，一邊對該帽4朝向陶瓷基板2進行加壓，一邊以焊料箔5熔融的溫度以上的溫度進行加熱。由此，熔融的焊料箔5聚集到形成在陶瓷基板2上的電極部2a，能夠將陶瓷基板2和帽4粘著起來而進行錫焊。如此，採用本實施方式的SAW濾波裝置1，即使用於將陶瓷基板2和帽4粘著起來的焊料使用硬且脆的B1- Sn系焊料，也不會在該焊料上產生像以往那樣的裂紋，該焊料也不會自帽4剝離。其結果，能夠防止附著於帽4的焊料的量減少，能夠提供從外部遮蔽(密封)了 SAW濾波元件3的、生產率優異的功能部件。此外，在本實施方式中利用SAW濾波元件說明了功能元件，但是並不限定於此，本發明也能夠應用於晶體振子、IC晶片等。附圖標記說明
1、SAW濾波裝置(功能部件);2、陶瓷基板；2a、2b、電極部；3、SAW濾波元件(功能元 件)；4、帽；5、焊料箔；5a、開口孔；5b、膠泥；50、焊料箔製造裝置；51、噴嘴；52、加熱器；53、輥；54、刮板；60、加壓裝置。
權利要求
1.一種功能部件的製造方法，其中，該功能部件的製造方法具有以下工序第I工序，將規定數量的功能元件以被電極部圍繞的方式固定到在規定的位置上形成有上述電極部的陶瓷基板上；第2工序，將設有用於使上述功能元件暴露的規定數量的開口孔的焊料箔形成到上述陶瓷基板上；第3工序，用下方開口的蓋子來覆蓋藉助上述焊料箔的開口孔而暴露的上述功能元件；以及第4工序，一邊對上述蓋子朝向上述陶瓷基板進行加壓，一邊以上述焊料箔熔融的溫度以上的溫度來進行加熱。
2.根據權利要求1所述的功能部件的製造方法，其特徵在於，上述焊料箔由B1- Sn系焊料構成。
3.根據權利要求1或2所述的功能部件的製造方法，其特徵在於，上述焊料箔以Bi為90%以上和其餘為Sn的方式構成。
4.根據權利要求1所述的功能部件的製造方法，其特徵在於，上述功能元件為表面聲波元件或晶體振子。
5.一種功能部件，其中，該功能部件是通過以下工序製造的第I工序，將規定數量的功能元件以被電極部圍繞的方式固定到在規定的位置上形成有上述電極部的陶瓷基板上；第2工序，將設有用於使上述功能元件暴露的規定數量的開口孔的焊料箔形成到上述陶瓷基板上；第3工序，用下方開口的蓋子來覆蓋藉助上述焊料箔的開口孔而暴露的上述功能元件；以及第4工序，一邊對上述蓋子朝向上述陶瓷基板進行加壓，一邊以上述焊料箔熔融的溫度以上的溫度來進行加熱。
全文摘要
能夠使用無鉛焊料從外部遮蔽(密封)SAW濾波元件(3)。將規定數量的SAW濾波元件(3)固定到在規定的位置上形成有電極部(2a)的陶瓷基板(2)上，將設有用於使該固定後的SAW濾波元件(3)暴露的規定數量的開口孔(5a)並且由Bi－Sn系焊料構成的焊料箔(5)形成到陶瓷基板(2)上，用下方開口的帽來覆蓋從該開口孔(5a)暴露的SAW濾波元件(3)，一邊對該帽朝向陶瓷基板(2)進行加壓，一邊以焊料箔(5)熔融的溫度以上的溫度來進行加熱。由此，熔融的焊料箔(5)聚集到形成在陶瓷基板(2)上的電極部(2a)，能夠將陶瓷基板(2)和帽粘著起來而進行密封。
文檔編號H03H9/25GK103003935SQ201180035099
公開日2013年3月27日 申請日期2011年7月12日 優先權日2010年7月20日
發明者埜本信一, 鈴木道雄 申請人:千住金屬工業株式會社