特許 5764355 電子部品およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5764355

(24)【登録日】2015年6月19日

(45)【発行日】2015年8月19日

(54)【発明の名称】電子部品およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/04 20060101AFI20150730BHJP

   H01L 23/02 20060101ALI20150730BHJP

   H01L 23/08 20060101ALI20150730BHJP

   H03H 3/02 20060101ALI20150730BHJP

   H03H 9/02 20060101ALI20150730BHJP

   H03H 9/10 20060101ALI20150730BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/04 Z

   H01L23/02 H

   H01L23/08 B

   H03H3/02 B

   H03H9/02 L

   H03H9/10

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2011-51247(P2011-51247)

(22)【出願日】2011年3月9日

(65)【公開番号】特開2012-190886(P2012-190886A)

(43)【公開日】2012年10月4日

【審査請求日】2014年1月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002325

【氏名又は名称】セイコーインスツル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100154863

【弁理士】

【氏名又は名称】久原 健太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100142837

【弁理士】

【氏名又は名称】内野 則彰

(74)【代理人】

【識別番号】100123685

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 信行

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 恵二

(72)【発明者】

【氏名】竹内 均

(72)【発明者】

【氏名】中村 敬彦

(72)【発明者】

【氏名】荒武 潔

(72)【発明者】

【氏名】沼田 理志

【審査官】 麻川 倫広

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１８５９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０６９３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３３４９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８５７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９３０２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｇ ４／００− ４／２２、 ４／２２８− ４／４０、

１３／００−１７／００、

Ｈ０１Ｌ ２１／５４、２３／００−２３／２６、

Ｈ０３Ｈ ３／００７− ３／０６、 ９／００− ９／１３５、

９／１５− ９／２４、 ９／３０− ９／４０、

９／４６− ９／６２、 ９／６６、 ９／７０、 ９／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

脆性材料で形成された基板と、前記基板を有するパッケージと、前記パッケージに設置された電子素子と、前記基板上に形成された外部電極と、を備える電子部品において、
前記外部電極は、前記基板上に形成された下地金属層と、前記下地金属層上に形成されたはんだ付け金属層と、前記はんだ付け金属層上に形成された保護金属層とで構成され、
前記はんだ付け金属層は、Ｎｉ及びＣｏの合金で形成されるとともに、Ｃｏの添加量が０．０１重量％から５重量％の範囲内であり、
前記下地金属層は、Ｃｒ、Ｔｉ、又はＣｒ及びＴｉの合金のいずれかで形成され、
前記はんだ付け金属層は、さらに前記下地金属層を構成する金属を含む合金であり、当該金属の含有量が５重量％から４０重量％の範囲内であることを特徴とする電子部品。

【請求項2】

前記はんだ付け金属層は、さらにＭｏ、Ｗ、Ｔａのうちの少なくとも１種以上の金属を含む合金であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。

【請求項3】

前記はんだ付け金属層において、前記下地金属層を構成する金属、及びＭｏ、Ｗ、Ｔａのうち少なくとも１種類以上の金属の合計の添加量は、５０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の電子部品。

【請求項4】

前記はんだ付け金属層の厚さは、０．１μｍから０．６μｍの範囲内であることを特徴とする請求項２又は３に記載の電子部品。

【請求項5】

前記基板は、ソーダガラスであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電子部品。

【請求項6】

前記電子素子が水晶振動片であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電子部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は表面実装型電子部品とその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

水晶振動子等の電子部品は、電子機器の基準発振源や、マイクロコンピュータのクロック源などとして用いられている。

【0003】

この水晶振動子は中空かつ真空に気密封止された小型の表面実装型パッケージに水晶振動片を封入して構成される表面実装型電子部品が中心となっている。

【0004】

従来の中空で気密封止された小型の表面実装型パッケージとしてセラミックス、ガラス、結晶化ガラスなどの脆性材料の容器にガラス・金属などの蓋を接合した表面実装型パッケージが製造されている。

【0005】

このようなパッケージを用いた水晶振動子は、基板にガラスまたは金属製の蓋が接合材で接合されており、外部電極と内部電極とは貫通電極により接続されている。また、内部電極は接続材により水晶振動片と接続されている。また、基板はセラミックス、ガラス、結晶化ガラスなどが使用される。

【0006】

セラミックスの場合、厚膜導体に電気めっきを施すのが一般的であるが、ガラス、結晶化ガラスなどでは厚膜導体を使用するような高温過程が行えない。また、ガラス、結晶ガラスは、脆く欠けやすいのでバレルめっきによる電気めっきが利用できない。このため外部電極は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕの３層構造をスパッタで形成するのが一般的である（特許文献１）。図６にこの３層構造の外部電極の構造を詳しく示す。

【0007】

外部電極は、ガラスなどで形成された基板１に対して密着性がよいＣｒ，Ｔｉなどから選ばれる下地金属層１２と、下地電極層１２上にはんだとの接続をなすＮｉ、Ｐｔなどから選ばれるはんだ付け金属層１３と、はんだ付け金属層１３上にはんだ付け金属層１３の酸化を防止し、はんだ付け時にすみやかにはんだに溶解するＡｕ、Ａｇ、Ｓｎなどで形成される保護金属層１４とから構成される。

【0008】

このとき、外部電極として、最も多く利用されるのはＣｒ−Ｎｉ−Ａｕの３層構造である。 この場合Ｎｉは、はんだ中のＳｎとの合金化で金属間化合物を形成することにより強固に接合できる。

【0009】

このような水晶振動子は、外部電極がはんだにより電子装置の回路基板のランドと接続・固定され回路基板とともに電子装置に実装される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特表２００７−５２８５９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

ところで、はんだ付け金属層をＮｉで形成した電極の場合、Ｎｉは、はんだを構成するＳｎやＣｕと金属間化合物を形成するが、この金属間化合物は脆いという課題がある。また、このとき、はんだと外部電極との界面が不規則な凸凹状の形態となり、電子部品が落下などの衝撃により破壊されやすい。また、電子部品が電子装置の回路基板より離脱する課題も生じる。

【0012】

特にＳｎ含有量の多い無鉛はんだでは、金属間化合物の形成、成長が著しいため、上記の課題が生じやすい。

【0013】

そこで、本発明は電子部品において、外部電極の耐衝撃性を向上させることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明に係る電子部品において、脆性材料で形成された基板と、前記基板を備えたパッケージと、前記パッケージに設置された電子素子と、前記基板上に形成された外部電極と、を備える電子部品であって、前記外部電極は、前記基板上に形成された下地金属層と、前記下地金属層上に形成されたはんだ付け金属層と、前記はんだ付け金属層上に形成された保護金属層とで構成され、前記はんだ付け金属層は、Ｎｉ及びＣｏの合金で形成されるとともに、Ｃｏの添加量が０．０１重量％から５重量％の範囲内であることを特徴とする。

【0015】

これにより、はんだと外部電極との接合面に形成される金属間化合物をねばくすることができる。また、はんだと外部電極の接合面を平滑で緻密な構造に形成することができる。これにより、電子部品の耐衝撃性を向上することができる。

【0016】

また、Ｃｏの添加量が０．０１重量％から５重量％の範囲の場合、はんだとの界面に、Ｎｉを主成分とし、Ｃｏをも含有するものとＳｎとの金属間化合物が生成することができる。この金属間化合物は、ＳｎとＮｉあるいはＳｎとＣｏとの金属間化合物に比べて、ねばくすることができる。また、はんだと外部電極の接合面を平滑で緻密な構造に形成することができる。 また、Ｎｉを主成分とし、Ｃｏを含有するものと、はんだを構成する金属との金属間化合物の界面での生成は、Ｎｉの金属間化合物の生成を抑制し、耐衝撃性の低下抑制やＣｒ−Ｎｉ間の接合力低下抑制に効果がある。

【0017】

また、本発明に係る電子部品において、前記下地金属層は、Ｃｒ、Ｔｉ、又はＣｒ及びＴｉの合金であることを特徴とする。

【0018】

これにより、はんだ、特にその主成分のＳｎとはんだ付け温度付近で反応あるいは溶解を生じず、かつ非金属無機材料で形成される基板１との密着性を向上することができる。

【0019】

また、本発明に係る電子部品において、前記はんだ付け金属層は、さらに前記下地金属層を構成する金属を含む合金であることを特徴とする。

【0020】

このように、はんだ付け金属層が、下地金属層を構成する金属との合金で形成することにより、下地金属層の金属のはんだ付け金属層への拡散が抑制され、下地金属層と基板との密着性の低下を低減できる。また、はんだとの反応も低減できる。

【0021】

また、本発明に係る電子部品において、前記はんだ付け金属層は、さらにＭｏ、Ｗ、Ｔａのうちの少なくとも１種以上の金属を含む合金であることを特徴とする。

【0022】

これにより、Ｎｉ−Ｃｏ合金のはんだとの反応を低減することができる。また、熱膨張率を小さくしてガラスの熱膨張率に近づける効果が得られる。よって、Ｍｏ、Ｗ、ＴａはＣｒ、Ｔｉ同様にはんだ付け温度付近、つまり約３００℃以下では、ＳｎとＮｉの金属間化合物を形成せず、はんだ付け金属の金属間化合物形成を抑制することができる。

【0023】

また、本発明に係る電子部品において、前記はんだ付け金属層の厚さは、０．１μｍから０．６μｍの範囲内であることを特徴とする。

【0024】

上記厚みにすることにより、膜応力の低減が可能となり、衝撃、応力等による外部電極４の破壊を抑制することができる。

【0025】

また、本発明に係る電子部品において、前記基板は、ソーダガラスであることを特徴とする。これにより、パッケージの低コスト化が可能である。

【0026】

また、本発明に係る電子部品において、前記電子素子が水晶振動片であることを特徴とする。

【0027】

また、本発明に係る電子部品の製造方法において、脆性材料で形成された基板と、前記基板を備えたパッケージと、前記パッケージに設置された電子素子と、前記基板上に形成された外部電極と、を備える電子部品の製造方法において、基板上に下地金属層を形成する工程と、Ｃｏの添加量が０．０１重量％から５重量％の範囲内であり、Ｎｉ及びＣｏの合金であるはんだ付け金属層を前記下地金属層上にスパッタで形成する工程と、前記はんだ付け金属層上に保護金属層を形成する工程と、により外部電極を形成する工程を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、はんだと外部電極との接合面に形成される金属間化合物をねばくすることができる。また、はんだと外部電極の接合面を平滑で緻密な構造に形成することができる。これにより、電子部品の耐衝撃性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明に係る電子部品の外部電極構造の断面図である。

【図2】本発明に係る電子部品の断面図である。

【図3】本発明に係る電子部品を回路基板へ実装した状態を示す断面図である。

【図4】本発明に係る電子部品の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下に、本発明の第一実施形態に係る電子部品を図１から図３を用いて詳細に説明する。

【0031】

図１は本発明に係る電子部品の外部電極の断面を示す図である。また、図２は、図１の外部電極を備えた電子部品の断面を示す図である。また、図３は、図２の電子部品を回路基板に実装した状態の断面を示す図である。また、本発明において、電子部品は表面実装型の電子部品である。

【0032】

本実施形態において、電子素子８は、水晶振動片であり、電子部品１００は水晶振動子である。

【0033】

図２に示すように、電子部品１００は、脆性材料で形成された基板１と、基板１を備えたパッケージと、パッケージに設置された電子素子８と、基板１上に形成された外部電極４と、を備えている。

【0034】

本実施形態において、基板１と蓋２とで内部に中空構造を有する電子部品のパッケージを構成している。また、基板１と蓋２とは、接合部３を介して接合されている。

【0035】

また、基板１は、シリコン、ガラスなどの脆性材料で構成される。基板１がシリコンの場合、ＭＥＭＳと称されるエッチングを主体とする微小部品のパッケージ材料として使用される。この場合、パッケージとしてのシリコンは搭載する電子素子、機構素子等と一体化して加工が行われるため特にプロセス適合性のよいシリコンが利用される。一方、基板１がガラスの場合は、水晶振動子、ＳＡＷ素子などのパッケージに安価な基板材料として使用される。

【0036】

また、蓋２は、セラミック、シリコン、その他無機単結晶、ガラス、金属、合金などで形成されている。

【0037】

基板１あるいは蓋２をガラスで形成した場合、ガラスにはフロート法で製造した薄板のソーダガラスを利用すると低コスト化が可能である。ソーダガラスは、ソーダ石灰ガラスとも呼ばれ、シリカ（ＳｉＯ２）、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウムを主原料とするガラスである。また、ソーダガラスは、溶融Ｓｎ浴上に溶融したガラスを流し込むフロート法により薄板を低コストで製造することができる。また、フロート法では平滑度の良好な薄板ソーダガラスの製造が容易である。また、このソーダガラスは研磨性が良好で０．２ｍｍから０．５ｍｍの厚さの平滑な薄板ガラスが比較的容易に得られる。また、ソーダガラスは熱膨張率が水晶振動子に近く、振動特性において有利である。また、基板１にガラスを使用することにより、水晶振動子の周波数の微調整をレーザーにより外部から行うことが出来る。

【0038】

また、電子素子８は、基板１上に内部電極６及び接続部７を介して設置されている。また、内部電極６は、貫通電極５を介して外部電極４と電気的に接続されている。なお、電子素子８は、必ずしも基板に設置する必要はなく、蓋２上に設置されていてもよい。その際、引き回し電極により外部電極４と電気的に接続する。

【0039】

貫通電極５は、ＦｅＮｉ合金、コバール合金、ＦｅＮｉＣｒ合金、ジュメット線などの金属棒１５をガラス・フリット１６で封止した構造である。また、貫通電極５としては、ＡｇあるいはＡｇＰｄ、ＡｇＰｔなどの金属又は合金と、金属又は合金を封止するガラス・フリットよりなる厚膜ペーストを貫通孔に充填して焼成した厚膜電極でもよい。

【0040】

このガラス・フリットとしては無鉛の低融点ガラス、たとえば酸化ビスマスなどの使用により作業温度を低くした無鉛低融点ガラスが使用されるが、この無鉛低融点ガラスは非常に不安定なため溶液を使用しないスパッタが好都合である。なお、特に真空封止を必要としない場合は貫通電極５には導電樹脂なども利用できる。

【0041】

本発明に係る電子部品１００の製造方法を以下に説明する。

【0042】

本発明に係る電子部品１００は、基板１に形成された貫通孔に貫通電極５を形成する工程を行う。

【0043】

次に、基板１上に内部電極６を形成する工程を行う。内部電極６はめっき、スパッタなどで形成することができる。

【0044】

次に、内部電極６上に電子素子８を設置する工程を行う。電子素子８は、接続部７として有機導電性接着剤を使用する、接続部７としてＡｕ−２０重量％Ｓｎその他の高温はんだを使用する、接続部７としてＡｕバンプを使用して超音波接合を利用する、または接続部７としてバンプを用いて接続するなどにより内部電極６と接続する。

【0045】

その後、基板１上に蓋２を設置し、パッケージを形成する工程を行う。このとき、蓋２と基板１の電子素子８を設けた部分との間で外気と遮断された空洞部を形成する。この工程において、蓋２がガラスの場合、基板１との接合は陽極接合やガラスを直接溶融させるレーザー接合が可能である。また、蓋２と基板１との接合は、間に接合部３として低融点ガラスなどを介在させて接合させることができる。また、蓋２と基板１との接合は、接合部３としてレーザー光吸収材を介在させるレーザー接合が可能である。また、接合部３にＡｕ−２０重量％Ｓｎはんだなどの高温はんだを使用することもできる。また、接合部３に有機樹脂を用いて加熱・加圧接合などが可能である。また、蓋２が金属の場合はろう材を挟んでの溶接が可能である。

【0046】

なお、蓋２に空間を形成するための凹部を形成するには、ガラスのプレス成形を利用することができる。また、エッチングを利用して凹部を形成することもできる。また、サンドブラストを利用して凹部を形成することもできる。また、厚膜法により側壁を形成して蓋２を形成することもできる。また、蓋２の側壁としてガラスプリフォームを接合するなどの方法がある。なお、凹部は蓋２ではなく基板１に形成してもよい。

【0047】

次に基板１の内部電極６を形成した面と反対の面上に外部電極４を形成する工程を行う。これにより、電子部品１００を形成することができる。

【0048】

図３に示すように、以上のように形成した電子部品１００は、外部電極４とはんだ９を接合することにより、電子回路基板１１上のランド１０に接続される。このときはんだ９は、Ｐｂフリーはんだを用いることができる。なお、説明した製造方法は、一例であり、これに限定されるものではない。

【0049】

以下に、外部電極４について図１を用いて詳細に説明する。

【0050】

図１において、外部電極４は、貫通電極５上に形成された下地金属層１２と、下地電極１２上に形成されたはんだ付け金属層１３と、はんだ付け金属層１３上に形成された保護金属層１４とで構成される。

【0051】

下地金属層１２は、はんだ、特にその主成分のＳｎとはんだ付け温度付近で反応あるいは溶解を生じず、かつ非金属無機材料で形成される基板１との密着性のよいＣｒ、Ｔｉ、又はＣｒ及びＴｉの合金で形成される。Ｃｒは水晶振動子においては水晶振動片の励起電極用に使用されるので、プロセス的に適合性があり特に好ましい。

【0052】

下地金属層１２の厚さは、０．０１μｍ以上０．３μｍ以下が好ましい。下地金属層１２が、０．０１μｍ以下の場合、はんだ付け金属との拡散等によりガラスとの密着性が低くなる可能性がある。また、下地金属層１２が、０．３μｍ以上の場合、膜応力によりガラスとの密着性が低下する可能性がある。

【0053】

また、はんだ付け金属層１３は、Ｓｎと金属間化合物を形成するとともに、Ｓｎへの溶解量の少ないＮｉを主成分とし、Ｃｏを添加した合金から選ばれる。

【0054】

Ｃｏの添加量は、０．０１重量％から５重量％の範囲内である。以下本発明では、添加量ないし含有量はすべて重量％とする。

【0055】

Ｃｏの添加量は、０．０１重量％より少なくても、５重量％より多くても、金属間化合物において、平滑な構造でねばい特性が得られない。

【0056】

よって、Ｃｏの添加量が０．０１重量％から５重量％の範囲の場合、形成される金属間化合物は、ＳｎとＮｉあるいはＳｎとＣｏとの金属間化合物に比べて、ねばくすることができる。また、はんだと外部電極の接合面を平滑で緻密な構造に形成することができる。また、Ｎｉを主成分とし、Ｃｏを含有するものと、はんだ９を構成する金属との金属間化合物の界面での生成は、Ｎｉの金属間化合物の生成を抑制し、耐衝撃性の低下抑制やＣｒ−Ｎｉ間の接合力低下の抑制が向上する。

【0057】

更に好ましくは、はんだ付け金属層１５は、下地金属層１２を構成する金属を含む合金で形成される。

【0058】

下地金属層１２は、Ｃｒ、Ｔｉ、又はＣｒ及びＴｉの合金で形成されている。すなわち、はんだ付け金属層１３をＮｉ−Ｃｏ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｔｉ合金で形成する。

【0059】

このように、はんだ付け金属層１３が、下地金属層１２を構成する金属との合金で形成することにより、下地金属層１２の金属のはんだ付け金属層１３への拡散が抑制され、下地金属層１２と基板１との密着性の低下を低減できる。また、はんだとの反応も低減できる。

【0060】

また、はんだ付け金属層１３の下地金属層１２を構成する金属の含有量は、５重量％から４０重量％の範囲が好ましい。はんだ付け金属層１３の下地金属層１２を構成する金属の含有量は５％より少ない場合、上記の効果が得難く、４０％より多い場合、はんだとの接合強度が低下する。

【0061】

また、はんだ付け金属層１３は、Ｍｏ、Ｗ及びＴａのうち少なくとも１種類以上の金属を含む合金である。すなわち、はんだ付け金属層１３は、Ｍｏ、Ｗ及びＴａのうち少なくとも１種類以上の金属が添加されている。

【0062】

これにより、Ｎｉ−Ｃｏ合金のはんだとの反応を低減することができる。また、熱膨張率を小さくしてガラスの熱膨張率に近づける効果が得られる。

【0063】

すなわち、Ｍｏ、Ｗ、ＴａはＣｒ、Ｔｉ同様にはんだ付け温度付近、つまり約３００℃以下では、ＳｎとＮｉの金属間化合物を形成せず、はんだ付け金属の金属間化合物形成を抑制する。なお、はんだ付け金属層１３は、下地金属層１２を構成する金属を含まず、Ｍｏ、Ｗ及びＴａのうち少なくとも１種類以上の金属のみを含む合金であってもよい。

【0064】

また、ソーダガラスは、熱膨張率が８〜９ｐｐｍ／℃であり、Ｃｒは６．２ｐｐｍ／℃、Ｔｉは８．４ｐｐｍ／℃である。

【0065】

一方、Ｎｉ、Ｃｏは、熱膨張率がそれぞれ１３．７ｐｐｍ／℃、１２．３ｐｐｍ／℃であり、ガラスや下地金属層１２の金属に比べて熱膨張率が大きい。

【0066】

ここで、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａは、いずれも５ｐｐｍ／℃以下の熱膨張率である。これらの金属をＮｉと合金化してはんだ付け金属層１３を形成することで、はんだ付け金属層１３の熱膨張率は、基板１、下地金属層１２に近くすることができる。

【0067】

また、はんだ付け金属層１３において、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａのうち少なくと１種類以上の金属を合金成分として添加することは、Ｎｉ−Ｃｏ合金の磁性を低下させることができる。そのため、はんだ付け金属層１３をスパッタにより形成する場合都合が良くなる。

【0068】

また、はんだ付け金属層１３において、下地金属層を構成する金属、及びＭｏ、Ｗ、Ｔａのうち少なくとも一種類以上の金属の合計の添加量は、５０％以下とすることが好ましい。５０％を超える場合、はんだとの接合強度の低下を招く。

【0069】

また、はんだ付け金属層１３において、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａの添加量は、それぞれ２０％以下、３０％以下、２２％以下とすることが好ましい。上記の範囲で、適切なはんだ接合強度を有することができる。

【0070】

このように、はんだ付け金属層１３とはんだとの反応を低減させる効果をもつＣｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａを、はんだ付け金属層１３に添加する場合、はんだ付け金属層１３の厚さを、上記金属を添加しない場合より薄くできる。具体的には、０．１μｍから０．６μｍの厚さにすることができる。従って、膜応力の低減が可能となり、衝撃、応力等による外部電極４の破壊を抑制することができる。

【0071】

なお、このとき、はんだ付け金属層１３の厚さが、０．１μｍより薄い場合は下地金属にも影響を及ぼし、パッケージの基板と下地金属の接着強度が低くなりやすい。一方、はんだ付け金属層１３の厚さが厚くなるに従い、はんだ付け時のはんだ付け強度は向上する。しかし、０．５μｍ付近でほとんど飽和し、０．６μｍより厚くなると膜応力が大きく、熱応力、衝撃等で破壊しやすくなる。

【0072】

よって、この場合において、はんだ付け金属層１３の厚さは、０．１μｍから０．６μｍの範囲内が好ましい。

【0073】

Ｓｎの含有量の多い無鉛はんだでは、ＳｎとＮｉの反応により脆い金属間化合物を形成しやすい。そのため、金属間化合物の成長でその形状が界面で凸凹となりやすく、機械的性質に悪影響を与えやすい。

【0074】

本発明では、はんだ付け金属層１３において、Ｎｉ−Ｃｏ合金化、更にＣｒやＭｏ、Ｗ、Ｔａとの合金化によりその傾向が大幅に抑制される。

【0075】

従って、Ｎｉ−Ｃｏ、例えば下地金属層１２を構成するＣｒ、および例えばＷを合金化したＮｉ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ合金をはんだ付け金属層１３とする。

【0076】

これにより、金属間化合物生成による問題、膜応力による問題、下地金属の拡散、はんだ付け電極のＳｎによる浸食といった問題を抑制する外部電極４を形成することが可能となる。

【0077】

また、酸化を防止し、はんだとの濡れを確保するために、はんだ金属層１３上の保護金属層１４が形成される。

【0078】

保護金属層１４は、Ｓｎに溶解しやすく酸化しにくい、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎが使用されるが、特に安定なＡｕが好ましい。

【0079】

保護金属層１４の厚さは、Ａｕの場合０．０１μｍ以上０．５μｍ以下が好ましい。

【0080】

Ａｕの場合、０．０１μｍより薄くなると保護効果が不十分となり、はんだ付け性が大きく低下してしまう。また、０．５μｍ以上では、はんだ溶融時の粘度が大きくなるボイド発生の原因となる。

【0081】

保護金属層１４がＳｎの場合、無電解めっきなども利用できる。また、その厚さは０．１μｍ以上２．０μｍ以下が好ましい。Ｓｎの場合、厚くしてもボイドの発生等は起らない。ただし、２．０μｍ以上の場合、膜応力が大きくなってしまう。

【0082】

以下に外部電極４の製造方法を説明する。

【0083】

まず、基板１の内部電極を形成した面と反対の面に下地金属層１２を形成する工程を行う。下地金属層１２は、スパッタで形成される。

【0084】

次に、下地金属層１２上にはんだ付け金属層１３を形成する工程を行う。はんだ付け金属層１３の形成はスパッタにより行われる。

【0085】

次に、はんだ付け金属層１３上に保護金属層１４を形成する工程を行う。

【0086】

保護金属層１４は、スパッタでの形成が可能である。

【0087】

また、スパッタはガラスなどの非導電性物質にも金属層の形成が可能で、めっきなどのように溶液の使用もなく、ガラスなどとの反応も生じないという利点がある。

【0088】

また、スパッタは蒸着などに比べ密着性に優れており、融点の異なる金属の合金などでも比較的組成制御が行いやすい。

【0089】

スパッタでのパターン形成はフォトリソグラフィ法とマスク法があるが、特に厳しい精度が必要としない場合はマスク法が簡易である。

【0090】

なお、保護金属層１４は、スパッタではなく無電解めっきによる形成してもよいが、スパッタが好ましい。

【0091】

水晶振動子においては水晶振動片の形成される励起電極としてスパッタで形成したＣｒ、Ａｕを使用するので外部電極としてＣｒ、Ａｕを用いることがプロセス的に都合がよい。なお、説明した製造方法は、一例であり、これに限定されるものではない。

【0092】

以上の方法で作成した本発明の電子部品は、特に、落下衝撃性はＣｒ−Ｎｉ−Ａｕの構造による外部電極より非常に優れていた。

【0093】

図４は、本発明の第三実施形態の電子部品の断面図である。なお、第一実施形態と同様の構成については説明を省略する。

【0094】

本実施形態は、第一実施形態と異なり、光センサのような電子素子１７が基板１上の内部電極６にワイヤボンディング１８により接続されている点、電子素子１７の封止を蓋ではなく樹脂、ガラスなどの封止剤１９により封止している点で異なる。

【0095】

この場合、基板に側壁を形成し樹脂あるいはガラスを充填したような表面実装パッケージ形態、あるいは基板にチップ状電子素子を搭載し、樹脂封止ないし樹脂コートしたようなパッケージ形態の表面実装電子部品にも本発明は適用できる。

【0096】

なお上記では電子部品１００として水晶振動片を搭載した水晶振動子を例にのべたが、ＳＡＷフィルター、受・発光デバイスのような半導体やＩＣチップや加速度センサ、圧力センサその他のＭＥＭＳセンサ、光部品、高周波部品、マルチ・チップ・モジュールなどの複数のチップや要素からなる電子素子を封止した形態の表面実装パッケージをもつ電子部品、複合部品であっても同様に本発明は適用できるのは勿論である。この場合、気密封止は必ずしも真空でなくて、水分等に対する完全遮断のための封止であってもかまわない。

【0097】

この場合、基板に側壁を形成し樹脂あるいはガラスを充填したような表面実装パッケージ形態、あるいはベースにチップ状電子素子を搭載し、樹脂封止ないし樹脂コートしたパッケージ形態の表面実装電子部品にも本発明は適用できる。

【符号の説明】

【0098】

１ 基板
２ 蓋
３ 接合材
４ 外部電極
５ 貫通電極
６ 内部電極
７ 接続部
８ 電子素子
９ はんだ
１０ ランド
１１ 回路基板
１２ 下地金属層
１３ はんだ付け金属層
１４ 保護金属層
１５ 金属棒
１６ ガラス・フリット
１７ 電子素子
１８ ワイヤボンディング
１９ 封止剤
１００ 電子部品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】