JP2018142967A - 電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】長期の使用においても高い信頼性を有する電子部品を提供する。【解決手段】電子部品２１は、基板２２と、基板２２上に設けられた機能部と、基板２２上に設けられて機能部を封止する封止体２７とを備える。封止体２７のガラス転移温度以上の最低温度を有する温度領域において基板２２の線膨張係数よりも封止体２７の線膨張係数が大きい。封止体２７のガラス転移温度より低い最高温度を有する温度領域において、基板２２の線膨張係数よりも封止体２７の線膨張係数が小さい。この様に構成された封止体２７により、電子部品２１は使用温度領域における温度変化による基板２２の破損を低減する。【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器に使用される電子部品に関する。

図１４Ａと図１４Ｂは弾性波装置である従来の電子部品１の模式断面図である。電子部品１は、圧電体単結晶からなる圧電基板２と、圧電基板２上に設けられた櫛形電極３と、圧電基板２上に設けられた配線４と、櫛形電極３が励振する空間５と、空間５を覆うカバー体６と、カバー体６の上から空間５を封止する封止体７と、封止体７上に設けられた端子電極８と、封止体７を貫通して配線４と端子電極８とを接続する接続電極９とを有する。

電子部品１では、長期にわたる使用により圧電基板２にクラック１１が入り、破損する場合がある。

電子部品１に類似する従来の電子部品が特許文献１に記載されている。

特開２００１−１８５９７６号公報

電子部品は、基板と、基板上に設けられた機能部と、基板上に設けられて機能部を封止する封止体とを備える。封止体のガラス転移温度以上の最低温度を有する温度領域において基板の線膨張係数よりも封止体の線膨張係数が大きい。封止体のガラス転移温度より低い最高温度を有する温度領域において、基板の線膨張係数よりも封止体の線膨張係数が小さい。

この電子部品は長期の使用においても高い信頼性を有する。

図１は本発明の実施の形態１における電子部品の模式断面図である。 図２は実施の形態１における電子部品の封止体の温度特性図である。 図３は実施の形態１における封止体の温度特性図である。 図４は実施の形態１における封止体の温度特性図である。 図５は実施の形態１における封止体の温度特性図である。 図６は本発明の実施の形態２における電子部品の模式断面図である。 図７は比較例の電子部品の模式断面図である。 図８は実施の形態２における電子部品の封止体の温度特性図である。 図９は実施の形態２における封止体の温度特性図である。 図１０は比較例の封止体の特性図である。 図１１は比較例の封止体の特性図である。 図１２は本発明の実施の形態３における電子部品の模式断面図である。 図１３は本発明の実施の形態４における電子部品の模式断面図である。 図１４Ａは従来の電子部品の模式断面図である。 図１４Ｂは従来の電子部品の模式断面図である。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における電子部品２１の模式断面図である。実施の形態１における電子部品２１は弾性波装置である。電子部品２１は、基板２２と、基板２２の上面２２Ａに設けられた櫛形電極２３と、基板２２の上面２２Ａに設けられた配線２４と、櫛形電極２３の上面２３Ａに位置する空間２５と、空間２５を上方から覆うカバー体２６と、カバー体２６の上面２６Ａから空間２５を覆う封止体２７と、封止体２７の上面２７Ａに設けられた端子電極２８と、封止体２７を貫通し配線２４と端子電極２８とを接続する接続電極２９とを有する。櫛形電極２３は空間２５を励振する。電子部品２１は基板２２と同等の占有面積を有して極めて小型であり、基板２２を個片に分離する前のウエハ状態で封止されて端子電極２８が形成されることから、ウエハレベルチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）と呼ばれる。

なお、電子部品２１は接続電極２９と端子電極２８を有しなくてもよい。その場合は、配線２４を取り出し電極として用いることで、櫛形電極２３からの信号を電子部品２１の外部に取り出すことができる。

実施の形態１では基板２２は圧電材料よりなり、具体的には回転ＹカットＸ伝播の単結晶タンタル酸リチウムからなる。基板２２の上面から下面２２Ｂまでの距離である板厚は１００μｍ〜３５０μｍ程度である。基板２２の上面２２Ａには弾性表面波が伝播する。図１に示すように、電子部品２１においてＸ軸とＹ軸とＺ軸とを定義する。上面２２Ａに沿って弾性表面波の伝播する方向をＸ軸の方向と定義する。上面２２Ａに沿ってＸ軸と直角の方向をＹ軸の方向と定義する。Ｘ軸とＹ軸とに直角の方向、すなわち基板２２の厚みの方向をＺ軸の方向と定義する。基板２２のＸ軸の方向の線膨張係数αＸは１６．２ｐｐｍ／℃であり、Ｙ軸の方向の線膨張係数αＹは９．７ｐｐｍ／℃である。基板２２は、Ｙ軸の方向と鋭角をなす方向に広がる劈開面３０を有する。

櫛形電極２３は基板２２の上面２２Ａに形成されたアルミニウムを主成分とする金属よりなり、櫛形電極２３に電圧を印加することにより基板２２の上面２２Ａに弾性表面波を励振する。櫛形電極２３の表面には酸化ケイ素などの誘電体からなる保護膜が形成されてもよい。このように、櫛形電極２３は、電子部品２１を弾性波装置として機能させるための部分である機能部である。

配線２４は基板２２の上面２２Ａに形成された導体よりなり、櫛形電極２３に電気的に接続されている。

空間２５は、基板２２の上面２２Ａにおいて弾性表面波が励振するために櫛形電極２３の上面２３Ａ上に設けられた密封された空洞である。

カバー体２６は基板２２の上面２２Ａにおいて空間２５を介して櫛形電極２３を覆い、ポリイミド系の樹脂により形成されている。

封止体２７はカバー体２６の上から空間２５を覆う絶縁体であり、熱硬化性の樹脂と無機フィラーとを含有して熱硬化されている。

端子電極２８は電子部品２１の入出力端子またはグランド端子として使用される導体であり、封止体２７の上面２７Ａにフォトリソグラフにより形成されている。

接続電極２９は封止体２７を貫通して配線２４と端子電極２８とを接続する導体であり、例えば電気銅メッキにより形成されている。

なお、電子部品２１はカバー体２６、空間２５を有していなくてもよい。

実施の形態１における電子部品２１の封止体２７は、エポキシ系成分とゴム系成分を含有させた１０±２ｗｔ％の熱硬化性樹脂と、二酸化ケイ素を主成分とする９０±２ｗｔ％の無機充填材とを有する材料を熱硬化させて形成されている。封止体２７の硬化温度は１８０℃であり、封止体２７のガラス転移温度ＴｇＡはＤＭＡ装置で測定して５０℃になるように熱硬化性樹脂の成分が調整されている。このように封止体２７のガラス転移温度ＴｇＡは、電子部品２１の使用温度領域−５５℃〜１２５℃の範囲内になるよう調整されている。このように構成された封止体２７により、電子部品２１は−５５℃〜１２５℃の使用温度領域における温度変化による基板２２の破損を低減し、長期使用における信頼性が向上している。

図２から図５は封止体２７の特性図である。

図２は封止体２７のＸ軸の方向およびＹ軸の方向の線膨張係数αＡの温度に対する変化を、図１４Ａに示す従来の電子部品１の封止体７のＸ軸の方向およびＹ軸の方向の線膨張係数αＢの温度に対する変化と併せて示す。図２において、縦軸は線膨張係数を示し、横軸は温度を示す。ここで、図１に示す電子部品２１の封止体２７および図１４Ａに示す従来の電子部品１の封止体７は異方性を有さないので、Ｘ軸の方向の線膨張係数とＹ軸の方向の線膨張係数は等しい。図２は実施の形態１における電子部品２１の基板２２のＸ軸の方向の線膨張係数αＸとＹ軸の方向の線膨張係数αＹも示す。従来の電子部品１の基板２の線膨張係数は実施の形態１における基板２２と同じである。封止体７は一般的な熱硬化性樹脂により形成されている。

電子部品２１の封止体２７はガラス転移温度ＴｇＡを有し、従来の電子部品１の封止体７はガラス転移温度ＴｇＢを有する。ガラス転移温度ＴｇＢは１６１℃である。

単結晶タンタル酸リチウムからなる基板２、２２のＸ軸の方向の線膨張係数αＸは１６．２ｐｐｍ／℃であり、Ｙ軸の方向の線膨張係数αＹが９．７ｐｐｍ／℃である。Ｘ軸の方向の線膨張係数αＸが大きいので、温度の変化によるＸ軸の方向の寸法の変化が大きく、電子部品２１の電気特性は温度の変化で影響を受ける。

従来の電子部品１の封止体７のガラス転移温度ＴｇＢは１６１℃であり、電子部品１の使用温度領域−５５℃〜１２５℃よりも高く、電子部品に使用される一般的な熱硬化性樹脂のガラス転移温度である。従来の電子部品１の封止体７のガラス転移温度ＴｇＢ以下の温度における線膨張係数αＢは、基板２のＸ軸の方向の線膨張係数αＸに近い値に設定されている。したがって、基板２のＸ軸の方向の寸法の変化に追随して封止体７の寸法が変化し、基板２に加わる封止体７からのＸ軸の方向の応力は小さい。従来の電子部品１の封止体７の線膨張係数αＢはガラス転移温度ＴｇＢより高い温度において温度依存性を有するが、この温度依存性が従来の電子部品１の信頼性に及ぼす影響は小さく、図２では示されていない。

図２に示すように、実施の形態１における電子部品２１の封止体２７のガラス転移温度ＴｇＡは５０℃に設定されており、ガラス転移温度ＴｇＡよりも低い温度において線膨張係数αＡは基板２２の線膨張係数αＸ、αＹよりも小さい７ｐｐｍ／℃であり、ガラス転移温度ＴｇＡよりも高い温度において線膨張係数αＡは基板２２の線膨張係数αＸ、αＹよりも大きい２５ｐｐｍ／℃である。

すなわち、図２に示すように、温度について、最低温度ＬＢ１から最高温度ＵＢ１までの温度領域ＴＢ１と、最低温度ＬＢ２から最高温度ＵＢ２までの温度領域ＴＢ２を定義する。温度領域ＴＢ１の最低温度ＬＢ１は封止体２７のガラス転移温度ＴｇＡ以上である。温度領域ＴＢ２の最高温度ＵＢ２はガラス転移温度ＴｇＡより低い。温度領域ＴＢ１の最高温度ＵＢ１は電子部品２１を使用する使用温度範囲の最高温度以上であり、温度領域ＴＢ２の最低温度ＬＢ２は電子部品２１を使用する使用温度範囲の最低温度以下である。温度領域ＴＢ１において基板２２の線膨張係数αＸ、αＹのいずれか一方よりも封止体２７の線膨張係数αＡが大きく、温度領域ＴＢ２において基板２２の線膨張係数αＸ、αＹのいずれか一方よりも封止体２７の線膨張係数αＡが小さい。

図３は実施の形態１における電子部品２１の封止体２７のヤング率ＥＡの温度に対する変化を、従来の電子部品１の封止体７のヤング率ＥＢの温度に対する変化と併せて示す。図３において、縦軸はヤング率を示し、横軸は温度を示す。単結晶タンタル酸リチウムからなる基板２、２２のヤング率は２７３ＧＰａ程度である。

従来の電子部品１の封止体７のヤング率ＥＢは、図３に示すように、温度がガラス転移温度ＴｇＢから低くなるにつれて徐々に増加し、１２５℃以下の温度でヤング率ＥＢが１０ＧＰａ以上であり、温度が−５５℃に向かうにつれてヤング率ＥＢは１５ＧＰａに近づく。

実施の形態１における電子部品２１の封止体２７のヤング率ＥＡは、図３に示すように、ガラス転移温度ＴｇＡよりも高い温度において極めて小さく、７５℃以上の温度でヤング率ＥＡは１ＧＰａ以下であり、１００℃以上の温度でヤング率ＥＡは０．５ＧＰａ以下である。ガラス転移温度ＴｇＡよりも低い温度においてはヤング率ＥＡは比較的大きく、０℃以下の温度でヤング率ＥＡは２０ＧＰａ以上であり、−２５℃以下の温度でヤング率ＥＡは３０ＧＰａ以上である。このようなヤング率ＥＡの特性は、熱硬化性樹脂と無機充填材の組成及び配合比により得られる。

図３に示すように、温度について、最低温度ＬＣ１から最高温度ＵＣ１までの温度領域ＴＣ１と、最低温度ＬＣ２から最高温度ＵＣ２までの温度領域ＴＣ２を定義する。温度領域ＴＣ１の最低温度ＬＣ１は封止体２７のガラス転移温度ＴｇＡ以上である。温度領域ＴＣ２の最高温度ＵＣ２はガラス転移温度ＴｇＡより低い。温度領域ＴＣ１の最高温度ＵＣ１は電子部品２１を使用する使用温度範囲の最高温度以上であり、温度領域ＴＣ２の最低温度ＬＣ２は電子部品２１を使用する使用温度範囲の最低温度以下である。温度領域ＴＣ１における封止体２７のヤング率は温度領域ＴＣ２における封止体２７のヤング率の１／１０以下である。

図４は、実施の形態１における電子部品２１の封止体２７が基板２２に及ぼすＸ軸の方向の応力の相対値σＡＸの温度による変化を示す。図４は、従来の電子部品１の封止体７が基板２に及ぼすＸ軸の方向の応力の相対値σＢＸの温度による変化を併せて示す。応力は線膨張係数とヤング率を用いてシミュレーションにより求められる。Ｘ軸の方向の応力の相対値σＡＸ、σＢＸが正の場合は、封止体７、２７が基板２、２２に比べてそれぞれＸ軸の方向により大きく収縮し、基板２、２２に対して引張応力を及ぼしている。応力の相対値σＡＸ、σＢＸが負の場合は、封止体７、２７が基板２、２２に比べてそれぞれＸ軸の方向により大きく膨張し、基板２、２２に対して圧縮応力を及ぼしている。

実施の形態１における電子部品２１の封止体２７の応力の相対値σＡＸは、図４に示すように、封止体２７の硬化温度１８０℃において０であり、温度が低下するにつれてわずかに大きくなり、ガラス転移温度ＴｇＡの近くで極大になり、さらにガラス転移温度ＴｇＡから低い温度では減少に転じて−５５℃において−１．８程度になる。このように電子部品２１の封止体２７の応力は、ガラス転移温度ＴｇＡよりも高温の使用温度領域５０℃〜１２５℃において極めて小さく０に近く、ガラス転移温度ＴｇＡよりも低温の使用温度領域−５５℃〜２５℃において基板２２に対して圧縮応力となる。電子部品２１では、低温において、封止体２７はＸ軸の方向の応力を発生する。しかし、その応力は圧縮応力であるので、劈開面３０で基板２２を引き剥がして破壊するようには基板２２に作用しない。すなわち、その応力は基板２２の劈開面３０で基板２２を圧縮するように基板２２に作用するので、基板２２の破壊を抑制し、電子部品２１の信頼性を向上することができる。

一方、従来の電子部品１の封止体７のＸ軸の方向の応力の相対値σＢＸは、図４に示すように、封止体７の硬化温度１８０℃において０であり、温度が低下するにつれて徐々に大きくなり、−５５℃において＋０．４程度になる。このように、従来の電子部品１では、封止体７のＸ軸の方向の応力は引張応力であるが、その大きさは比較的小さいので、電子部品１に対する影響は小さい。

図５は、実施の形態１における電子部品２１の封止体２７が基板２２に及ぼすＹ軸の方向の応力の相対値σＡＹの温度による変化を示す。図５は、従来の電子部品１の封止体７が基板２に及ぼすＹ軸の方向の応力の相対値σＢＹの温度による変化を併せて示す。応力の相対値σＡＹ、σＢＹは線膨張係数とヤング率を用いてシミュレーションにより求められる。Ｙ軸の方向の応力の相対値σＡＹ、σＢＹが正の場合は、封止体７、２７が基板２、２２に比べてそれぞれＹ軸の方向により大きく収縮し、基板２、２２に対して引張応力を及ぼしている。Ｙ軸の方向の応力の相対値σＡＹ、σＢＹが負の場合は、封止体７、２７が基板２、２２に比べてそれぞれＹ軸の方向により大きく膨張し、基板２、２２に対して圧縮応力を及ぼしている。

従来の電子部品１の封止体７が基板２に及ぼすＹ軸の方向の応力の相対値σＢＹは、図５に示すように、封止体７の硬化温度１８０℃において０であり、この硬化温度から温度が低下するにつれて徐々に大きくなり、−５５℃において＋１．８程度になる。−５５℃では、従来の電子部品１の封止体７が基板２に引張応力１２がかかり、温度が低下するとともに引張応力１２は増大する。基板２はＹ軸の方向に対して鋭角をなす方向に劈開面１０を有するので、引張応力１２は劈開面１０に対して垂直方向に基板２を引き剥がすように基板２に作用し、図１４Ｂに示すように、基板２の端部を起点に劈開面１０に沿ってクラック１１が生じる場合がある。

実施の形態１における電子部品２１の封止体２７のＹ軸の方向の応力の相対値σＡＹは、図５に示すように、封止体２７の硬化温度１８０℃において０であり、温度が低下するにつれてわずかに大きくなるが、ガラス転移温度ＴｇＡの近くで極大になり、さらに低温では減少に転じて−５５℃において−０．４程度になる。このように電子部品２１の封止体２７では、ガラス転移温度ＴｇＡよりも高温の使用温度領域５０℃〜１２５℃においてＹ軸の方向の応力が極めて小さく０に近く、ガラス転移温度ＴｇＡよりも低温の使用温度領域−５５℃〜２５℃において比較的小さなＹ軸の方向の圧縮応力を有する。このように電子部品２１は、封止体２７のＹ軸の方向の応力が小さく、しかもその応力は圧縮応力であるので劈開面３０で基板２２を破壊するように基板２２に作用しない。したがって、応力の基板２２に及ぼす影響を小さくすることができ、電子部品２１の信頼性を向上することができる。

以上のように、実施の形態１における電子部品２１は、封止体２７のガラス転移温度ＴｇＡ以上の最低温度ＬＢ１を有する温度領域ＴＢ１において基板２２の線膨張係数αＸ、αＹのいずれか一方よりも封止体２７の線膨張係数αＡが大きく、ガラス転移温度ＴｇＡより低い最高温度ＵＢ２を有する温度領域ＴＢ２において、基板２２の線膨張係数αＸ、αＹのいずれか一方よりも封止体２７の線膨張係数αＡが小さい。これにより、封止体２７のガラス転移温度ＴｇＡの両側の温度で封止体２７が基板２２に及ぼす応力を引張応力から圧縮応力に反転させることができる。したがって、熱膨張または熱収縮による基板２２の破損を低減し、電子部品２１の長期にわたる信頼性を向上することができる。

上記の代わりに、実施の形態１における電子部品２１では、封止体２７のガラス転移温度ＴｇＡよりも高い最低温度ＬＣ１を有する温度領域ＴＣ１における封止体２７のヤング率は、転移温度ＴｇＡよりも低い最高温度ＵＣ２を有する温度領域ＴＣ２における封止体２７のヤング率の１／１０以下である。これにより、高温の温度領域ＴＣ１において封止体２７が基板２２に及ぼす応力を極めて小さくすることができるとともに、低温の温度領域ＴＣ２において封止体２７が基板２２に対して圧縮応力を及ぼすことができる。したがって、基板２２の破損を低減し、電子部品２１の長期にわたる信頼性を向上することができる。

また、実施の形態１における電子部品２１では封止体２７のガラス転移温度ＴｇＡは４０℃以上かつ９０℃以下であることが好ましい。これにより、電子部品２１の使用温度領域における封止体２７の基板２２に対する引張応力を小さくすることができる、基板２２の破損を低減でき、電子部品２１の長期にわたる信頼性を向上することができる。なお、封止体２７の基板２２に対する応力を低減する上において、封止体２７のガラス転移温度ＴｇＡは４０℃以上かつ６０℃以下であることがより好ましい。

なお、実施の形態１における電子部品２１の封止体２７での無機充填材の含有率は９０±２％である。好ましくは封止体２７は７５ｗｔ％〜９４ｗｔ％の無機充填材を含有する。これにより低温領域における線膨張係数とヤング率を好適な値に設定できる。

また、実施の形態１における電子部品２１では、封止体２７の樹脂は熱硬化性樹脂であり、エポキシ系成分とゴム系成分とを含有する。封止体２７の熱硬化性樹脂はエポキシ系成分を含有しゴム系成分を含有していなくてもよい。この場合でも、低温領域と高温領域における線膨張係数とヤング率を好適な値に設定できる。

（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２における電子部品４１の模式断面図である。図６において図１に示す実施の形態１における電子部品２１と同じ部分には同じ参照番号を付す。実施の形態２における電子部品４１は実施の形態１における電子部品２１と同様、弾性波装置である。

実施の形態２における電子部品４１は、図１に示す実施の形態１における電子部品２１の封止体２７と接続電極２９の代わりに封止体４３と接続電極４４を備え、金属体４２をさらに備える。金属体４２は配線２４に接続され、カバー体２６の上面２６Ａに設けられている。金属体４２はカバー体２６の空間２５に面する面の反対側の面に配置されている。封止体４３は金属体４２の上面４２Ａから金属体４２を覆い、実施の形態１における封止体２７と同じ組成からなる。接続電極４４は封止体４３を貫通して端子電極２８と金属体４２とを接続する。金属体４２により電子部品４１の特に空間２５の機械的強度を確保することができる。金属体４２はカバー体２６の上面２６Ａに電解銅メッキにより形成され、金属銅を主成分とし、製造時の封止体４３の１８０℃の熱硬化処理工程において結晶化が進行して収縮する。電子部品４１の使用温度範囲の−５５℃〜１２５℃における金属体４２の線膨張係数は２０．５ｐｐｍ／℃であり、ヤング率は１２３ＧＰａである。実施の形態２における電子部品４１は、封止体４３と金属体４２の熱膨張・熱収縮の影響を受ける。

図７は比較例の電子部品５１の模式断面図である。図７において、図６に示す実施の形態２における電子部品４１と同じ部分には同じ参照番号を付す。比較例の電子部品５１は、図６に示す実施の形態２における電子部品４１の封止体４３の代わりに、図１４Ａと図１４Ｂに示す従来の電子部品１の封止体７と同じ組成よりなる封止体５２を備える。

実施の形態２における電子部品４１において、封止体４３と金属体４２が基板２２に対して及ぼす応力について図を用いて以下に説明する。

図８と図９は実施の形態２における電子部品４１の封止体４３の特性図である。

図８は実施の形態２における電子部品４１において、封止体４３が基板２２に及ぼすＸ軸の方向の応力の相対値σＡＸの温度に対する変化と、金属体４２が基板２２に及ぼすＸ軸の方向の応力の相対値σＭＸの温度に対する変化とを示す。図８において縦軸は応力の相対値を示し、横軸は温度を示す。応力の相対値σＡＸ、σＭＸは線膨張係数とヤング率を用いてシミュレーションにより求めることができる。図８は、封止体４３のＸ軸の方向の応力の相対値σＡＸと金属体４２のＸ軸の方向の応力の相対値σＭＸとを合成して得られた応力の相対値σＡＭＸの温度に対する変化を併せて示す。

図８に示すように、封止体４３と金属体４２のＸ軸の方向の応力の合成した相対値σＡＭＸは、２５℃以下の温度および１００℃以上の温度で圧縮応力になり、２５℃〜１００℃の温度で引張応力になり、引張応力は５０℃あたりで極大になる。このように、金属体４２の引張応力は温度が低くなるにつれて大きくなる。しかし、金属体４２を上面４２Ａから封止体４３が圧縮応力で押さえることにより、封止体２７と金属体４２全体として金属体４２の引張応力が相殺され、引張応力を小さくすることができる。したがって、基板２２の劈開面３０からの破壊を抑制することができる。

図９は実施の形態２における電子部品４１において、封止体４３が基板２２に及ぼすＹ軸の方向の応力の相対値σＡＹの温度による変化と、金属体４２が基板２２に及ぼすＹ軸の方向の応力の相対値σＭＹの温度による変化とを示す。図９において縦軸は応力の相対値を示し、横軸は温度を示す。応力の相対値σＡＹ、σＭＹは線膨張係数とヤング率を用いてシミュレーションにより求めることができる。図９は、封止体４３のＹ軸の方向の応力の相対値σＡＹと金属体４２のＹ軸の方向の応力の相対値σＭＹとを合成して得られた応力の相対値σＡＭＹの温度による変化を併せて示す。

図９に示すように、封止体４３と金属体４２のＹ軸の方向の応力の合成した相対値σＡＭＹは、１００℃以上の温度で圧縮応力となり、１００℃以下の温度で引張応力になり、引張応力は最大で０．６程度である。Ｙ軸の方向については、金属体４２の線膨張率と基板２２の線膨張率との差が大きいために温度が低くなるにつれて引張応力が大きくなっている。しかし、金属体４２を上面４２Ａから封止体４３が圧縮応力で押さえることにより、金属体４２と封止体４３全体として、基板２２に加える引張応力を小さくすることができ、金属体４２の引張応力による基板２２の劈開面３０からの破壊を抑制することができる。ここで、封止体４３のヤング率を低温領域において十分大きくすることにより、金属体４２の収縮による引張応力を抑制することができる。

図１０と図１１は比較例の電子部品５１の封止体５２の特性図である。

図１０は比較例の電子部品５１において、封止体５２が基板２２に及ぼすＸ軸の方向の応力の相対値σＢＸの温度による変化と、金属体４２が基板２２に及ぼすＸ軸の方向の応力の相対値σＭＸの温度による変化とを示す。図１０において縦軸は応力の相対値を示し、横軸は温度を示す。応力の相対値σＢＸ、σＭＸは、線膨張係数とヤング率を用いてシミュレーションにより求めることができる。図１０は、比較例の電子部品５１の封止体５２のＸ軸の方向の応力の相対値σＢＸと金属体４２のＸ軸の方向の応力の相対値σＭＸとを合成して得られた応力の相対値σＢＭＸの温度による変化を併せて示す。

図１０に示すように、比較例の電子部品５１では、封止体５２と金属体４２のＸ軸の方向の応力の合成した応力の相対値σＢＭＸは、１１０℃以上の温度で圧縮応力であり、１１０℃以下の温度で引張応力になり、−５５℃で０．７程度になる。したがって、比較例の電子部品５１では、低温になるにつれて封止体５２と金属体４２がＸ軸の方向の引張応力を強め合っている。しかし、引張応力の大きさは比較的小さく、基板２２が劈開面３０からＸ軸の方向に破壊する可能性は高くない。

図１１は、比較例の電子部品５１の封止体５２が基板２２に及ぼすＹ軸の方向の応力の相対値σＢＹの温度による変化と、金属体４２が基板２２に及ぼすＹ軸の方向の応力の相対値σＭＹの温度による変化とを示す。図１１において縦軸は応力の相対値を示し、横軸は温度を示す。応力の相対値σＢＹ、σＭＹは、線膨張係数とヤング率を用いてシミュレーションにより求めることができる。図１１は、比較例の電子部品５１の封止体５２のＹ軸の方向の応力の相対値σＢＹと金属体４２のＹ軸の方向の応力の相対値σＭＹとを合成して得られた応力の相対値σＢＭＹの温度による変化を併せて示す。

図１１に示すように、比較例の電子部品５１において、封止体５２と金属体４２のＹ軸の方向の応力の合成した応力の相対値σＢＭＹは、１３０℃以上の温度で圧縮応力となり、１３０℃以下の温度で引張応力になる。引張応力は温度が低くなるにつれて増大し、−５５℃で２．７程度になる。このように、比較例の電子部品５１では温度が低くなるにつれて封止体５２と金属体４２がＹ軸の方向の引張応力を強め合い、引張応力が大きくなるので、基板２２が劈開面３０から破壊する可能性は高い。

実施の形態２における電子部品４１では、図２に示す実施の形態１における電子部品２１の封止体２７と基板２２と同様に、封止体４３のガラス転移温度ＴｇＡ以上の最低温度ＬＢ１を有する温度領域ＴＢ１において基板２２の線膨張係数αＸ、αＹのいずれか一方よりも封止体４３の線膨張係数αＡが大きく、ガラス転移温度ＴｇＡより低い最高温度ＵＢ２を有する温度領域ＴＢ２において、基板２２の線膨張係数αＸ、αＹのいずれか一方よりも封止体４３の線膨張係数αＡが小さい。これにより、封止体４３が基板２２に及ぼす応力を高温側で引張応力にして低温側で圧縮応力にすることができる。したがって、金属体４２が基板２２に及ぼす応力を相殺することができ、基板２２の破損を低減することができるので、電子部品４１の長期にわたる信頼性を向上することができる。

実施の形態２における電子部品４１では、図３に示す実施の形態１における電子部品２１の封止体２７と同様に、封止体４３のガラス転移温度ＴｇＡよりも高い最低温度ＬＣ１を有する温度領域ＴＣ１における封止体４３のヤング率は、転移温度ＴｇＡよりも低い最高温度ＵＣ２を有する温度領域ＴＣ２における封止体４３のヤング率の１／１０以下である。これにより、高温側で封止体４３が基板２２に及ぼす応力を十分小さくすることができ、高温側で金属体４２が基板２２に及ぼす引張応力を減ずることができる。したがって基板２２の破損を低減し、電子部品４１の長期にわたる信頼性を向上することができる。

なお、実施の形態１、２における電子部品２１、４１は弾性波装置である。しかしながら、基板２２を封止体２７（４３）で覆う構造を有する電子部品であれば、基板２２と封止体２７（４３）の間の線膨張係数の差により基板２２もしくは封止体２７（４３）に相対的な応力が発生する。そして、その応力により基板２２に亀裂が生じ、電子部品２１、４１が破損する可能性がある。したがって、電子部品２１、４１の封止体２７、４３の温度係数を上記のように設定することは、電子部品２１、４１の高温時や低温時における内部応力を低減することができ、長期にわたる信頼性を向上することができ、弾性波装置の他の電子部品にも適用できる。

（実施の形態３）
図１２は本発明の実施の形態３における電子部品１２１の模式断面図である。図１２において図１に示す実施の形態１における電子部品２１と同じ部分には同じ参照番号を付す。実施の形態３における電子部品１２１は実施の形態１における電子部品２１と同様、弾性波装置である。

実施の形態３における電子部品１２１は、図１に示す実施の形態１における電子部品２１の封止体２７の代わりに封止体１２７を備える。封止体１２７は実施の形態１における封止体２７と同様の形状を有して、カバー体２６の上面２６Ａから空間２５を介して櫛形電極２３を覆う。

封止体１２７は実施の形態１における封止体２７と材料が異なる。封止体１２７は、３０ｗｔ％の熱硬化性樹脂と、７０ｗｔ％の負膨張材料とを含有する材料を熱硬化させて形成された絶縁体である。熱硬化性樹脂はエポキシ系成分とゴム系成分とを含有する。封止体１２７の硬化温度は１８０℃で、ガラス転移温度ＴｇＡがＤＭＡ装置で測定して５０℃になるように熱硬化性樹脂が調整されている。この構成により、電子部品１２１において、−５５℃〜１２５℃の使用温度領域における温度変化による基板２２の破損を低減し、長期使用における信頼性を向上することができる。

負膨張材料は、特定の温度領域において温度の上昇とともに体積が小さくなる特性を有し、その温度領域で負の線膨張係数を有している。負膨張材料としては、例えば、タングステン酸ジルコニウム（ＺｒＷ_２Ｏ_８）やシリコン酸化物（Ｌｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−ｎＳｉＯ_２）、ＨｆＷ_２Ｏ_８、ＢｉＮｉＯ_３といった複合酸化物や、逆ペロブスカイト構造をもつマンガン窒化物（Ｍｎ_３ＸＮ）などを用いることができる。

負膨張材料は、電子部品１２１の使用温度領域全域で負の線膨張係数を有することが望ましい。さらに負膨張材料は１種類の成分で、電子部品１２１の使用温度領域全域において負の線膨張係数を有することが望ましい。しかし、負の線膨張係数を有する温度領域が狭い負膨張材料では、負の線膨張係数を有する温度領域が異なる複数の負膨張材料の成分を配合することにより、負膨張材料全体として電子部品１２１の使用温度領域ほぼ全域において負の線膨張係数を有していてもよい。

実施の形態３における電子部品１２１の封止体１２７は、図２から図５に示す実施の形態１における電子部品２１の封止体２７と同じ特性を有し、同じ効果を有する。

封止体１２７のヤング率において、負膨張材料の組成及び熱硬化性樹脂と負膨張材料の配合比を調整することにより、図３に示す実施の形態１における封止体２７のヤング率ＥＡと同じ温度特性を発現させることができる。

電子部品１２１の封止体１２７は負の線膨張係数を有する負膨張材料を含有することにより、実施の形態１における封止体２７と同様に、封止体１２７の線膨張係数を極めて小さくすることが可能になる。これにより、温度変化による電子部品１２１の内部応力を低減し、電子部品１２１の故障を低減することができる。

実施の形態３における封止体１２７における負膨張材料の含有率は７０％であるが、封止体１２７の負膨張材料の含有率は６５％〜８０％にすることで、温度領域ＴＢ１、ＴＢ２、ＴＣ１、ＴＣ２における線膨張係数とヤング率を好適な値に設定することができる。

封止体１２７は熱硬化性樹脂に充填される充填材として負膨張材料を含有する。封止体１２７の熱硬化性樹脂の充填材としてＳｉＯ_２などの無機材料を用いた場合、封止体１２７の線膨張係数を上述の条件にするためには８０％を超える充填率が必要となる。無機材料の充填率が高いと、封止体１２７をシート形状で扱う場合にもろくなり割れや亀裂が生じやすくなる。しかし、熱硬化性樹脂の充填材として負膨張材料を用いることで、充填率を８０％以下にすることができる。したがって、ＳｉＯ_２などの無機材料を用いる場合に比べて、シート形状の封止体１２７で割れや亀裂が生じにくくなり、シート形状で扱うことが可能となる。電子部品１２１の低背化が求められる場合には、封止体１２７がシート形状を有することにより、精度良く高さを制御できる。また、液体の封止材を用いて封止体１２７を形成する場合は、電子部品１２１の高さの制御のために研削工程が必要となる。しかし、封止体１２７をシート形状とすることにより、製造段階で封止体１２７を薄くするための研削工程を省くことができ、電子部品１２１の製造コストを削減することができる。

また、電子部品１２１の加工において、半導体ウエハの個片化やビアの穴あけ加工などにおいてレーザ加工が使われる。レーザ加工においては、封止体１２７の充填材の含有率が高く、レーザの照射部分に大きな量の充填材が存在すると、充填材の脱離による加工精度の低下や、加工のレートの低下を招き封止体１２７の加工が難しくなる。しかし、充填材として負膨張材料を用いることにより、封止体１２７の充填材の含有率を小さくすることができるので、容易にレーザ加工を行うことができる。

（実施の形態４）
図１３は本発明の実施の形態４における電子部品１４１の模式断面図である。図１３において、図６に示す実施の形態２における電子部品４１と同じ部分には同じ参照番号を付す。実施の形態４における電子部品１４１は実施の形態２における電子部品４１と同様、弾性波装置である。

実施の形態４における電子部品１４１は、図６に示す実施の形態２における電子部品４１の封止体４３の代わりに封止体１４３を備える。封止体１４３は実施の形態２における封止体４３と同様の形状を有して、金属体４２の上面４２Ａとカバー体２６の上面２６Ａから空間２５を介して櫛形電極２３を覆う。封止体１４３は実施の形態３における電子部品１２１の封止体１２７と同じ組成よりなり、負膨張材料を含有する。

実施の形態４における電子部品１４１の封止体１４３は、図８から図１１に示す実施の形態２における電子部品４１の封止体４３と同じ特性を有し、同じ効果を有する。

なお、実施の形態３、４における電子部品１２１、１４１は弾性波装置である。しかしながら、基板２２を封止体１２７（１４３）で覆う構造を有する電子部品であれば、基板２２と封止体１２７（１４３）の間の線膨張係数の差により基板２２もしくは封止体１２７（１４３）に相対的な応力が発生する。そして、その応力により基板２２に亀裂が生じ、電子部品１２１、１４１が破損する可能性がある。したがって、電子部品１２１、１４１の封止体１２７、１４３に負膨張材料を含有させることは、電子部品１２１、１４１の高温時や低温時における内部応力を低減することができ、長期にわたる信頼性を向上することができ、弾性波装置の他の電子部品にも適用できる。

実施の形態において、「上面」「下面」等の方向を示す用語は基板や封止体等の電子部品の構成部品の相対的な位置関係にのみ依存する相対的な方向を示し、鉛直方向等の絶対的な方向を示すものではない。

本発明に係る電子部品は、各種電子機器に使用される電子部品において有用であり、とりわけ、基板と電子部品の外寸がほぼ等しいウエハレベルパッケージと言われるハウジング技術を用いた電子部品や、主として移動体通信機器に用いられる高周波フィルタや分波器、共用器等の弾性波装置において有用となる。

２１ 電子部品
２２ 基板
２３ 櫛形電極（機能部）
２４ 配線
２５ 空間
２６ カバー体
２７ 封止体
２８ 端子電極
２９ 接続電極
４１ 電子部品
４３ 封止体
１２１ 電子部品
１２７ 封止体
１４１ 電子部品
１４３ 封止体
ＴＢ１ 温度領域（第１の温度領域）
ＴＢ２ 温度領域（第２の温度領域）
ＴＣ１ 温度領域（第１の温度領域）
ＴＣ２ 温度領域（第２の温度領域）
ＴｇＡ ガラス転移温度

Claims (20)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた機能部と、
   前記基板上に設けられて前記機能部を封止する封止体と
   を含み、
   前記基板は、−５５℃〜１２５℃の使用温度領域において使用され、
   前記封止体はガラス転移温度を有し、
   前記封止体の線膨張係数は、少なくとも前記ガラス転移温度以上の最低温度を有する第１の温度領域において前記基板の線膨張係数よりも大きく、前記ガラス転移温度より低い最高温度を有する第２の温度領域において、前記基板の線膨張係数よりも小さい、電子部品。
2. 前記基板は圧電材料よりなる、請求項１の電子部品。
3. 前記封止体は、樹脂と、負の線膨張係数を有する負膨張材料とを含有する、請求項１の電子部品。
4. 前記封止体は、樹脂と、７５ｗｔ％〜９４ｗｔ％の無機充填材とを含有する、請求項１の電子部品。
5. 圧電材料を含む基板と、
   前記基板上に設けられ、櫛形電極を含む機能部と、
   前記基板上に設けられ、前記機能部を前記櫛形電極上に設けられた空間に封止する封止体と
   を含み、
   前記基板は、−５５℃〜１２５℃の使用温度領域において使用され、
   前記封止体はガラス転移温度を有し、
   前記封止体の線膨張係数は、少なくとも前記ガラス転移温度以上の最低温度を有する第１の温度領域において前記基板の線膨張係数よりも大きく、前記ガラス転移温度より低い最高温度を有する第２の温度領域において前記基板の線膨張係数よりも小さい、電子部品。
6. 基板と、
   前記基板上に設けられた機能部と、
   前記基板上に設けられ、前記機能部を封止する封止体と
   を含み、
   前記基板は、前記基板と前記封止体との接触面に対して鋭角をなす劈開面を含み、
   前記基板は、−５５℃〜１２５℃の使用温度領域において使用され、
   前記封止体はガラス転移温度を有し、
   前記封止体の線膨張係数は、少なくとも前記ガラス転移温度以上の最低温度を有する第１の温度領域において前記基板の線膨張係数よりも大きく、前記ガラス転移温度より低い最高温度を有する第２の温度領域において前記基板の線膨張係数よりも小さい、電子部品。
7. 前記封止体は、前記封止体のガラス転移温度より低い使用温度領域における温度において前記基板に圧縮応力を与える、請求項１の電子部品。
8. 前記封止体は、前記封止体のガラス転移温度の両側での使用温度領域における温度において前記基板に圧縮応力を与える、請求項７の電子部品。
9. 前記機能部は、櫛形電極を含む、請求項２の電子部品。
10. 前記封止体は、前記櫛形電極の上の空間を画定し、前記櫛形電極を前記空間に封止する、請求項９の電子部品。
11. 前記空間を覆うカバー体をさらに含み、
    前記封止体は、前記空間に面する前記カバー体の面の反対側の前記カバー体の上面を覆う、請求項１０の電子部品。
12. それぞれ異なる温度領域を有する複数の負膨張材料をさらに含み、
    前記複数の負膨張材料のそれぞれ一つの線膨張係数は負である、請求項３の電子部品。
13. 前記樹脂は、エポキシ系成分と、ゴム系成分とを含有する、請求項４の電子部品。
14. 前記封止体のヤング率は、前記第１の温度領域において、前記第２の温度領域における前記封止体のヤング率の１／１０以下である、請求項５の電子部品。
15. 前記封止体は、樹脂と、９０±２ｗｔ％の無機充填材とを含有する、請求項５の電子部品。
16. 前記封止体のガラス転移温度は４０℃〜９０℃である、請求項１の電子部品。
17. 前記空間に面する面の反対側の前記カバー体の上面に配置された金属体をさらに含み、
    前記封止体は前記空間に面する前記金属体の面の反対側の前記金属体の面を覆う、請求項１１の電子部品。
18. 前記ガラス転移温度は４０℃〜９０℃である、請求項１４の電子部品。
19. 前記空間と前記封止体との間に配置された金属体をさらに含む、請求項１４の電子部品。
20. 前記金属体により引き起こされる引張応力が、前記封止体により引き起こされる圧縮応力によって相殺される請求項１７又は１９の電子部品。
    

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