電子部品、及び電子部品製造方法
【課題】電子部品と回路基板とのハンダ付け実装品質を向上させるなどする。
【解決手段】ベース３は、貫通電極７、１７が形成されたガラスによって構成されており、ベース３の底面には、水晶振動子６の電極と導通する外部電極８が形成されている。外部電極８は、ハンダ付けの際にハンダと接合する接合用電極膜３１と、その上に形成された酸化防止膜５１から構成されている。酸化防止膜５１は、Ａｕ層とＣｒ層を交互に重ねて構成されており、Ａｕ層の最上面は接合用電極膜３１に接合している。酸化防止膜５１を構成するＡｕ層の厚さの合計値は、３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下、好ましくは、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下となるように設定されており、接合用電極膜３１の酸化を効果的に防止するのに十分な厚さを確保すると共に、Ａｕが多すぎることによりハンダの脆弱化を防いでいる。
【解決手段】ベース３は、貫通電極７、１７が形成されたガラスによって構成されており、ベース３の底面には、水晶振動子６の電極と導通する外部電極８が形成されている。外部電極８は、ハンダ付けの際にハンダと接合する接合用電極膜３１と、その上に形成された酸化防止膜５１から構成されている。酸化防止膜５１は、Ａｕ層とＣｒ層を交互に重ねて構成されており、Ａｕ層の最上面は接合用電極膜３１に接合している。酸化防止膜５１を構成するＡｕ層の厚さの合計値は、３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下、好ましくは、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下となるように設定されており、接合用電極膜３１の酸化を効果的に防止するのに十分な厚さを確保すると共に、Ａｕが多すぎることによりハンダの脆弱化を防いでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品、及び電子部品製造方法に関し、例えば、回路基板とのハンダ付け実装品質を向上させるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、水晶振動子や半導体など、電子素子には、パッケージに封入されて提供されるものがある。
これらパッケージには外部電極が形成されており、電子素子は、当該外部電極をハンダ付けすることによりパッケージごと回路基板に電気的、及び物理的に接続される。
【０００３】
図６は、従来の外部電極８を説明するための図である。
外部電極８は、例えば、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕによる３層構造を有している。
Ｃｒ層はパッケージのベース３を構成するガラスとの密着性がよいため、ベース３の底面に形成されている。
そして、Ｃｒ層の表面には、ハンダの主成分であるＳｎとの金属間化合物を形成するＮｉ層が形成されており、更にその表面には、Ｎｉの酸化を防止するＡｕ層が形成されている。
【０００４】
このように構成された外部電極８を回路基板にハンダ付けすると、Ａｕ層はハンダ中に拡散すると共に、Ａｕ層が形成されていた側のＮｉがハンダのＳｎと金属間化合物層を構成し、Ｓｎとの金属間化合物を形成しなかったＮｉ層とＣｒ層が当該金属間化合物層とハンダを介して回路基板に接合する。
このように基材がガラスの場合にＣｒを用いる技術は、下の特許文献１、２に提案されている。
【０００５】
特許文献１では、基材がガラスなどの場合に、密着層としてＣｒ層を形成している。
特許文献２では、ガラスの上に外部電極をＣｒとＡｕ、あるいは、ＣｒとＮｉ合金−Ａｕの薄膜２層で形成する技術が提案されている。
また、基材がガラスでない場合には、Ｎｉを下地として酸化防止のためのＡｕを表層に覆ったものや、Ｃｕを下地として、その上にＳｎを形成するものなどが知られている。
【０００６】
ところで、ハンダ接合で加熱される際に、ハンダ中（または電極皮膜中）のＳｎとＣｕやＮｉが金属間化合物層を形成するが、金属間化合物層は、母材に比べ脆いので、外力が加わった時にクラックが入りやすいという問題があった。
また、高温化では、金属間化合物層が成長し、ＮｉやＣｕの層が完全に反応してしまうと、強度低下が発生するため、ある程度の厚さが必要になるという問題もあった。
そこで、特許文献２の技術を用いて、Ｎｉ層を含まない構造を、ＣｒとＡｕの薄膜による２層構造により構成した場合、Ａｕ層の厚さによっては強度が十分でないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００７−５２８５９１公報
【特許文献２】特開２００６−１９７２７８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、電子部品と回路基板とのハンダ付け実装品質を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、電子素子と、内部に形成された中空部に前記電子素子を収納する収納容器と、前記電子素子と電気的に接続し、前記収納容器の内部から外部にかけて形成された容器電極と、前記容器電極と電気的に接続し、前記収納容器の底面に形成された、ハンダと接合する接合用金属膜と、前記接合用金属膜の表面に形成された酸化防止膜と、を具備した電子部品であって、前記酸化防止膜は、合計の厚さが３００ｎｍ以上で１０００ｎｍ以下となる単数又は複数の金層を用いて構成されており、前記金層の最上面が前記接合用金属膜と接合していることを特徴とする電子部品を提供する。
請求項２に記載の発明では、前記金層の厚さの合計が、３００ｎｍ以上で４５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品を提供する。
請求項３に記載の発明では、前記酸化防止膜は、複数の金層と、当該金層の間に形成された所定の金属層から構成されていることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電子部品を提供する。
請求項４に記載の発明では、前記所定の金属層は、ハンダに溶解しない金属によって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の電子部品を提供する。
請求項５に記載の発明では、前記酸化防止膜は、単層からなる前記金層によって構成されていることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電子部品を提供する。
請求項６に記載の発明では、前記収納容器はガラスを用いて形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのうちの何れか１の請求項に記載の電子部品を提供する。
請求項７に記載の発明では、前記電子部品は、水晶振動子であることを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１の請求項に記載の電子部品を提供する。
請求項８に記載の発明では、ベースに、電子素子と、当該電子素子と電気的に接続する配線用の容器電極と、を設置する電子素子設置工程と、前記電子素子と前記容器電極を設置したベースに、リッドを接合することにより、前記電子素子を前記ベースと前記リッドからなる収納容器に封入する封入工程と、前記収納容器の底面にハンダと接合する接合用金属膜を形成する接合用金属膜形成工程と、前記形成した接合用金属膜の表面に、合計の厚さが３００ｎｍ以上で１０００ｎｍ以下となる単数又は複数の金層を用いて構成され、前記金層の最上面が前記接合用金属膜と接合している酸化防止膜を形成する酸化防止膜形成工程と、を用いて構成された電子部品製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、酸化防止膜における金層の厚さの合計を限定することにより、電子部品と回路基板とのハンダ付け実装品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電子部品の断面図などを示した図である。
【図２】酸化防止膜の各種変形例を説明するための図である。
【図３】回路基板に接合した場合の電子部品の断面図などを示した図である。
【図４】実験結果を説明するための表などを表した図である。
【図５】実験結果を説明するための表などを表した図である。
【図６】従来例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（１）実施形態の概要
電子部品１（図１（ａ））は、ベース３とリッド２によって形成された空洞部１３に水晶振動子６を配置して構成されている。
ベース３は、貫通電極７、１７が形成されたガラスによって構成されており、ベース３の底面には、貫通電極７、１７を介して水晶振動子６の電極と導通する外部電極８が形成されている。
【００１３】
外部電極８は、ハンダ付けの際にハンダと接合するＣｒ層による接合用電極膜３１と、その表面（下面、即ち接合用電極膜３１と対向する側）に形成された酸化防止膜５１から構成されている。
酸化防止膜５１は、Ａｕ層とＣｒ層を交互に重ねて構成されており、Ａｕ層の最上面は接合用電極膜３１に接合している。
【００１４】
酸化防止膜５１を構成するＡｕ層の厚さの合計値は、３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下、好ましくは、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下となるように設定されており、接合用電極膜３１の酸化を効果的に防止するのに十分な厚さを確保すると共に、Ａｕが多すぎることによりハンダの脆弱化を防いでいる。
【００１５】
酸化防止膜５１によると接合用電極膜３１の酸化が効果的に防止できるため、外部電極８を大気中でハンダ付けして十分な接合強度を確保することができる。
そして、Ｃｒで構成された接合用電極膜３１の上に直接Ａｕ層を形成するため、ハンダとの金属間化合物を生成するＮｉなどの金属層を用いる必要がない。
なお、図１（ｃ）の例では、酸化防止膜５１をＡｕ層とＣｒ層による多層構造としたが、単一のＡｕ層によって構成することもできる。
【００１６】
（２）実施形態の詳細
図１（ａ）は、本実施の形態に係る電子部品１を示しており、回路基板に接合した場合に、当該回路基板の表面に平行な方向に電子部品１を見た場合の断面図である。
ただし、図を分かりやすくするため、図１（ｂ）では、図１（ａ）よりも貫通電極７、１７の直径を大きく描いている。
以下では、実装時に電子部品１の回路基板に面する側を底面側、これに対向する側を上面側とする。
【００１７】
電子部品１は、ベース３、リッド２、支持部５、水晶振動子６、内部電極４、１６、貫通電極７、１７、外部電極８、１８などを用いて構成されている。
水晶振動子６は、例えば、音叉型水晶振動子により構成された電子素子であって、音叉型の基部が支持部５によって保持されている。
図示しないが、水晶振動子６の音叉腕部には電極が設置してあり、この電極に所定のパルスを供給することにより、水晶振動子６を所定の周波数で発振させることができる。
【００１８】
支持部５は、水晶振動子６の音叉腕が空洞部１３内で振動できるように、水晶振動子６をベース３に対して所定の姿勢に片持ちで保持している。
なお、本実施の形態では、電子素子の一例として水晶振動子６を用いるが、半導体など、他の電子素子でもよい。
【００１９】
ベース３は、例えばガラスで構成された板状の部材であり、上面に支持部５が保持する水晶振動子６が取り付けられている。
ベース３の素材としては、例えば、安価で陽極接合可能などの利点を有するソーダガラスが用いられており、厚さは例えば、０．０５〜２［ｍｍ］、好ましくは０．１〜０．５［ｍｍ］程度である。
また、ソーダガラスの他に、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、結晶化ガラス（場合によっては強化処理したもの）などを用いることができる。
【００２０】
ベース３の上面部には、水晶振動子６の電極に電気的に接続する内部電極４、１６が形成されている。
また、ベース３には、上面部から底面部に貫通するスルーホールが形成されており、スルーホール内に貫通電極７、１７が形成されている。
内部電極４と貫通電極７、及び内部電極１６と貫通電極１７は、それぞれ電気的に接続している。
【００２１】
リッド（蓋）２は、ガラスや金属などで形成されており、ベース３に面する面の中央部がえぐられて水晶振動子６を収納するための凹部が形成されている。金属リッドの場合は、線膨張係数がガラスに近いものが望ましい。
リッド２の凹部のへこみ量は、例えば、０．０５〜１．５［ｍｍ］程度であり、エッチング、サンドブラスト、ホットプレス、レーザなどにより加工することができる。
【００２２】
リッド２の開口部は、陽極接合や接合材を用いてベース３に接合されており、ベース３の上面とリッド２の凹部により水晶振動子６を収納する空洞部１３が形成されている。
また、ベース３とリッド２の接合方法には、陽極接合の他に、直接接合、金属接合、低融点ガラス、ろう材、溶接、高融点ハンダによるものなどがある。
更に、ベース３とリッド２の間に中間材料を用いる場合もある。
【００２３】
空洞部１３は、リッド２とベース３によって密閉されて外気から遮断されており、例えば、真空が保たれたり、あるいは所定のガスを封入するなど、気密封止されている。
なお、電子部品１では、リッド２に凹部を設けて空洞部１３を形成したが、ベース３に凹部を設けると共に平板状のリッド２を接合して空洞部１３を形成してもよいし、あるいは、リッド２とベース３の両方に凹部を設けて形成してもよい。
【００２４】
このように、電子部品１では、ベース３とリッド２によりガラスケースによるパッケージが電子素子を収納している。
パッケージをガラスで構成すると、材料費が安価である上、電子部品１の下面の側の外部から水晶振動子６をレーザによってトリミング・接合・ゲッタリングすることができる。
ここで、ゲッタリングとは、真空封止を行う場合に、空間内に配置したＡｌパターンなどにレーザを照射して加熱することにより、Ａｌと周囲の空気（酸素）を反応させて消費させることにより真空度を向上させる技術である。
【００２５】
外部電極８は、ハンダなどで回路基板上の電極ランドに電気的、及び機械的に接合するための金属膜で構成された接合部であり、ベース３の底面上に形成され、貫通電極７と導通している。
外部電極１８も外部電極８と同様に構成され、貫通電極１７と導通している。
【００２６】
なお、電子部品１では、貫通電極７、１７により水晶振動子６の電極が外部電極８、１８と電気的に接続するが、例えば、内部電極４、１６がリッド２とベース３の接合部を介して電子部品１の外部に引き出され、更に、引き出された内部電極４、１６をベース３の側面から底面に至るまで延設し、ベース３の底面にて内部電極４、１６が外部電極８、１８と電気的に接続するように構成することもできる。
この場合、ベース３に貫通電極７、１７を形成する必要はない。
【００２７】
図１（ｃ）は、外部電極８の構成を詳細に示した図である。
外部電極８は、ベース３の表面に形成された接合用電極膜３１と、接合用電極膜３１を酸化から保護する酸化防止膜５１から構成されている。
接合用電極膜３１は、ガラスと密着性のよい金属類、例えば、Ｃｒで構成されている。この他に、接合用電極膜３１の材質としては、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａなども可能である。
酸化防止膜５１は、３つのＡｕ層と２つのＣｒ層を交互に重ね合わせて形成されており、Ａｕ層の最上層は接合用電極膜３１に接合している。
【００２８】
酸化防止膜５１の各Ａｕ層の厚さは、その合計値が、３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下、好ましくは、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下となるように設定されている。
図の例では、各Ａｕ層の厚さは均等となっているが、これは均等である必要はなく、Ａｕ層の厚さの合計値が当該値の範囲となればよい。
【００２９】
Ｃｒは、ハンダ（Ｓｎが主成分）との金属間化合物を形成せず、ハンダ中に溶解しないという性質を有しており、Ｃｒ層は、このような性質を有するＴｉ層、Ｗ層、Ｔａ層によって代替可能である。
一方、Ａｕは、ハンダ付けをする際に、ＡｕＳｎ２や、ＡｕＳｎ４などの金属間化合物（合金）を生成してハンダ中に拡散しやすいという性質がある。
【００３０】
外部電極８を構成するこれらの各層は、例えば、スパッタリングを用いたスパッタ法でベース３の底面にこれら金属元素の膜を作成することにより形成することができる。
即ち、ベース３の底面にＣｒによる接合用電極膜３１を形成し、次いで、Ａｕの膜とＣｒの膜を交互に形成する。
または、メッキ法によってこれら各層を形成することも可能である。
【００３１】
以上のような構成を有する電子部品１は、次のようにして製造することができる。
ベース３にスルーホールを形成し、当該スルーホール内に貫通電極７、１７を形成する。
そして、ベース３に水晶振動子６を設置して貫通電極７、１７と接続し、その後、リッド２をベース３に陽極接合などにより接合して、パッケージを形成する。
次に、ベース３の底面にメッキなどで外部電極８、１８をスパッタ法で形成し、電子部品１が完成する。
【００３２】
なお、ベース３に外部電極８、１８を形成してからベース３にリッド２を接合するなど、工程順序を変更することも可能である。
また、ベース３を多数個取りできるベースウエハに貫通電極７、１７と水晶振動子６を設置し、これにリッド２を多数個取りできるリッドウエハを接合して、電子部品１が多数形成されたウエハを形成し、外部電極８、１８の形成後、これを切断して電子部品１を多数個取りするように構成することもできる。
【００３３】
図２の各図は、酸化防止膜５１の各種変形例を説明するための図である。
図２（ａ）は、酸化防止膜５１の２つのＡｕ層の間に１つのＣｒ層を形成した例であり、Ｃｒ層の下側のＡｕ層の厚さを上側のＡｕ層の厚さより厚くした例である。
これらＡｕ層の厚さの合計は、３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下、好ましくは、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下となるように設定されている。
【００３４】
図２（ｂ）も酸化防止膜５１の２つのＡｕ層の間に１つのＣｒ層を形成した例であり、Ｃｒ層の下側のＡｕ層の厚さを上側のＡｕ層の厚さより薄くした例である。
これらＡｕ層の厚さの合計は、３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下、好ましくは、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下となるように設定されている。
図２（ａ）、（ｂ）の例では、２つのＡｕ層の厚さが異なるが、これら２つのＡｕ層の厚さが同じになるように形成してもよい。
【００３５】
図３（ｃ）は、酸化防止膜５１を単一のＡｕ層によって構成した例であり、当該Ａｕ層の厚さは、３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下、好ましくは、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下となるように設定されている。
【００３６】
図３（ａ）は、電子部品１をハンダによって回路基板３６に接合したところの断面図を示した図である。
図に示したように、外部電極８は、ハンダ３３を介して回路基板３６上の基板配線３２と電気的、及び物理的に接合し、外部電極１８は、ハンダ３４を介して回路基板３６上の基板配線３５と電気的、及び物理的に接合し、これによって、電子部品１は、回路基板３６に電気的、及び物理的に接合する。
【００３７】
図３（ｂ）は、外部電極８のハンダ３３との接合面の詳細を示した図である。
接合用電極膜３１のＣｒは、ハンダとの金属間化合物を形成しないため、ベース３に接合した状態でハンダ３３と接合している。
一方、酸化防止膜５１は、ハンダ３３に拡散しており、そのため図示していない。
酸化防止膜５１がＣｒ層を含む場合、Ｃｒ層は、ハンダとの金属間化合物を形成しないため、Ａｕ層が拡散すると、外部電極８から離脱し、ハンダ３３の何れかの場所に存在する。
【００３８】
図４（ａ）は、外部電極８の剪断強度に関する実験結果を表にしてまとめたものである。
この実験に係る酸化防止膜５１は、図２（ｃ）に示したように、単層のＡｕ層によって構成されている。
項目「電極膜構成」は、Ｃｒ（接合用電極膜３１）とＡｕ（酸化防止膜５１）の膜厚を［Å］で表したものであり、例えば、「Ｃｒ６００−Ａｕ７５０」は、接合用電極膜３１のＣｒ層の厚さが６００［Å］（６０［ｎｍ］）であり、酸化防止膜５１のＡｕ層の厚さが７５０［Å］（７５［ｎｍ］）の場合を表している。
また、剪断試験方法は、ＪＩＳ Ｚ ３１９８−７に準拠し、剪断速度は、５［ｍｍ／ｍ］とした。
【００３９】
項目「Ａｕ層の厚さ」は、酸化防止膜５１を構成するＡｕ層の厚さを［ｎｍ］で表したものである。
項目「強度（指数）」は、Ａｕ層の厚さが１５０［ｎｍ］の場合の剪断強度を１として、他の剪断強度の比を表した指数である。
そして、図４（ｂ）は、この指数をグラフ化したものである。
【００４０】
この表・グラフから明らかなように、Ａｕ層の厚さが７５〜１５０［ｎｍ］の範囲では、剪断強度が１程度であるのに対し、３００〜９００［ｎｍ］では、２〜３程度の実用可能な値となっている。
Ａｕ層の厚さが１０００［ｎｍ］の場合の実験値は無いが、データの連続性から９００［ｎｍ］と同程度と考えられる。
なお、一般に、金が多くなると、ハンダ付け箇所が脆くなることが知られており、Ａｕ層が１０００［ｎｍ］以上になると、この脆弱性が表れてくると考えられる。
そのため、金層の厚さが３００［ｎｍ］以上１０００［ｎｍ］以下であることが実用に適した厚さとなる。
また、実験結果によると４５０［ｎｍ］にピークが現れているため、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下がより好ましい値となっている。
【００４１】
図５（ａ）は、外部電極８の剪断強度に関する更なる実験結果を表にしてまとめたものであり、図５（ｂ）は、これをグラフにしたものである。
この実験では、酸化防止膜５１の金層の厚さを１５０［ｎｍ］とし、単層（１層）、２層、３層とし、単層の場合の剪断強度を１として測定結果を指数化した。
Ａｕ層が２層、３層の場合、これらのＡｕ層の間にはＣｒ層が形成されている。
【００４２】
この実験結果によると、Ａｕ層の厚さの合計が３００［ｎｍ］以上となる場合、即ち、Ａｕ層が２層、３層の場合、剪断強度がそれぞれ１．９、及び２．１と、２程度となって実用水準となっている。
【００４３】
図５（ｃ）は、基板の曲げ耐性を表す実験結果を表として示したものである。
曲げ試験方法は、ＪＥＩＴＡ ＥＴ−７４０９／１０４に準拠し、１．６［ｍｍ］厚のガラスエポキシ回路基板を用い、押し込み量１、２、３［ｍｍ］で外観上のクラックの有無を判断することにより行った。
項目「電極仕様」は、電極の仕様であり、接合用電極膜３１のＣｒ層の厚さを０．０６［μｍ］（６００［Å］）とし、酸化防止膜５１のＡｕ層の厚さを０．１５［μｍ］（１５００［Å］）として当該Ａｕ層を３層に構成した場合（Ａｕ層を３層にした場合の外部電極８）、Ｃｒ層の厚さを０．０６［μｍ］、Ｃｕ層の厚さを１０．５［μｍ］、Ｓｎ層の厚さを１０［μｍ］として電極を構成した場合（第１の比較電極）、及びＣｒ層の厚さを０．０６［μｍ］、Ｃｕ層の厚さを０．５［μｍ］、Ｎｉ層の厚さを２［μｍ］、Ｓｎ層の厚さを１０［μｍ］として電極を構成した場合（第２の比較電極）を示している。
【００４４】
これらの電極を電子部品１に形成して回路基板３６に接合し、当該回路基板を押し込み機構により押し込んだところ、押し込み量が１［ｍｍ］の場合、外部電極８の場合は２０回中クラックが生じた回数は０回であり、第１の比較電極の場合は、５回中１回、第２の比較電極の場合は、５回中０回であった。
押し込み量が２［ｍｍ］の場合、それぞれ、２０回中０回、５回中４回、５回中２回であり、押し込み量が３［ｍｍ］の場合、それぞれ、２０回中０回、５回中４回、５回中４回であった。
当該外部電極８では、Ａｕ層の厚さの合計値が４５０［ｎｍ］となるが、この場合、優れた耐曲げ性が実現されている。
【００４５】
以上のように、酸化防止膜５１を構成するＡｕ層の厚さを３００［ｎｍ］以上１０００［ｎｍ］以下の場合、外部電極８の剪断強度などが向上するが、これは、Ａｕ層が厚くなることにより、接合用電極膜３１のＣｒの酸化防止能力が向上するためと考えられる。
また、酸化防止膜５１のＡｕ層を多層化した場合、これらのＡｕ層に挟まれていたＣｒ層がハンダ中に微細になって混入ないし包含されることにより強度などがより向上するものと考えられる。
【００４６】
なお、Ａｕ層が薄膜の場合、Ｃｒ層を大気中でハンダ付けするのは困難な場合があるが、Ａｕ層の厚さを３００［ｎｍ］以上とすると、Ｃｒ層の酸化防止機能が向上するので、大気中でのハンダ付け（リフロー）が可能となり、ハンダ付けのための特殊な雰囲気を用意する必要が無く、ハンダ付けコストを低減することができる。
【００４７】
以上に説明した本実施の形態により、電子素子（例えば、水晶振動子６、半導体なども可能）と、内部に形成された中空部（空洞部１３）に電子素子を収納する収納容器（リッド２とベース３から成るパッケージ）と、電子素子と電気的に接続し、前記収納容器の内部から外部にかけて形成された容器電極（内部電極４、１６、及び貫通電極７、１７など）と、容器電極と電気的に接続し、収納容器の底面に形成されたハンダと接合する接合用金属膜（接合用電極膜３１）と、接合用金属膜の表面に形成された酸化防止膜（酸化防止膜５１）と、を備えた電子部品を提供でき、酸化防止膜は、合計の厚さが３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下となる単数又は複数の金層（Ａｕ層）を用いて構成されており、酸化防止膜５１の最上層はＡｕ層で構成されているため、金層の最上面が前記接合用金属膜と接合している。
【００４８】
酸化防止膜５１のＡｕ層の厚さの合計は、好ましくは、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下となるようにすることができる。
酸化防止膜５１でＡｕ層が複数存在する場合、その間はＣｒ層など、例えば、ハンダに溶解しない金属層で構成することができるため、酸化防止膜は、複数の金層と、当該金層の間に形成された所定の金属層から構成することができ、当該所定の金属層は、ハンダに溶解しない金属によって構成することができる。
また、Ａｕ層は、単層にすることもでき、この場合、酸化防止膜は、単層からなる金層によって構成されている。
更に、ベース３は、ガラスにより構成可能であり、この場合、電子部品の収納容器はガラスを用いて形成されている
【００４９】
また、電子部品１は、回路基板３６に接合されて、容量やコイルなどの他の電子素子と共に発振回路を構成し、当該発振によりコンピュータが動作タイミングを取得したり、時計が時間を計測したりするのに用いられるため、電子部品を用いて発振する発振手段（発振回路）と、発振手段の発振により動作タイミングを取得して動作する動作手段（ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）など）を備えた各種の電子装置を提供することができる。
【００５０】
この場合、電子素子（水晶振動子６など）と、内部に形成された中空部に電子素子を収納する収納容器（リッド２とベース３から成るパッケージ）と、電子素子と電気的に接続し、収納容器の内部から外部にかけて形成された容器電極（貫通電極７、１７など）と、容器電極と電気的に接続し、前記収納容器の底面に形成され、ハンダと接合した接合用電極膜３１と、ハンダを介して当該接続用金属膜と接合され、他の電子素子が設けられた回路基板（回路基板３６）と、を備えた電子装置が構成されている。
【００５１】
また、ベース（ベース３）に、電子素子（水晶振動子６など）と、当該電子素子と電気的に接続する配線用の容器電極（貫通電極７、１７など）と、を設置する電子素子設置工程と、当該電子素子と容器電極を設置したベースに、リッド（リッド２）を接合することにより、電子素子をベースとリッドからなる収納容器に封入する封入工程と、収納容器の底面にスパッタ法などでハンダと接合する接合用金属膜（接合用電極膜３１）を形成する接合用金属膜形成工程と、形成した接合用金属膜の表面に、合計の厚さが３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下となる単数又は複数の金層（Ａｕ）を用いて構成され、当該金層の最上面が接合用金属膜と接合している酸化防止膜（酸化防止膜５１）を形成する酸化防止膜形成工程と、を用いて構成された電子部品製造方法を提供することができる。
【００５２】
以上に説明した本実施の形態により次のような効果を得ることができる。
（１）接合用電極膜３１の上にＡｕ層の厚みの合計値が所定の範囲となるように構成することにより接合用電極膜３１が酸化されにくくなると共に、Ａｕが多すぎることによるハンダの脆弱化を抑制することができ、電子部品１の実装強度が高まる。
（２）Ａｕ層の酸化防止機能が高いため、電子部品１を大気中でハンダ付けすることができる。
（３）Ａｕ層は、ハンダ中に均一に拡散し、外部電極８の接合界面はＣｒとＳｎになるが、ＣｒとＳｎは、リフローや高温試験の温度範囲（〜２６０℃）では合金の形成・成長が殆どなく、また、耐熱性・耐衝撃性に優れる。
（４）Ｃｒとハンダによる合金の成長がないため、Ｃｒ層を厚く形成する必要がなく、膜応力を小さく抑えられるので、耐基板曲げ性などが優れる。
（５）内部電極４、１６などにＣｒ−Ａｕが使用されている場合、外部電極８、１８の形成に際して装置を兼用化することができる。更に、各層の膜厚を内部と外部で同一にすれば、装置の条件変更も不要になり、設備投資を抑え、生産性を高めることができる。
（６）セラミックなどに比べ、脆く強度が低いが、コストが安く透明なガラスパッケージを採用することが可能である。
（７）外部電極８の形成領域に段差部が存在する場合、Ｃｒ層とＡｕ層を積層することによって断線のリスクを低減することができる。
（８）外部電極８をスパッタ法で形成することができるため、ドライ雰囲気で金属層が成膜可能であり、これによって、貫通電極７の溶出などを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 電子部品
２ リッド
３ ベース
４ 内部電極
５ 支持部
６ 水晶振動子
７ 貫通電極
８ 外部電極
１３ 空洞部
１６ 内部電極
１７ 貫通電極
１８ 外部電極
３１ 接合用電極膜
３２ 基板配線
３３ ハンダ
３４ ハンダ
３５ 基板配線
３６ 回路基板
５１ 酸化防止膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品、及び電子部品製造方法に関し、例えば、回路基板とのハンダ付け実装品質を向上させるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、水晶振動子や半導体など、電子素子には、パッケージに封入されて提供されるものがある。
これらパッケージには外部電極が形成されており、電子素子は、当該外部電極をハンダ付けすることによりパッケージごと回路基板に電気的、及び物理的に接続される。
【０００３】
図６は、従来の外部電極８を説明するための図である。
外部電極８は、例えば、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕによる３層構造を有している。
Ｃｒ層はパッケージのベース３を構成するガラスとの密着性がよいため、ベース３の底面に形成されている。
そして、Ｃｒ層の表面には、ハンダの主成分であるＳｎとの金属間化合物を形成するＮｉ層が形成されており、更にその表面には、Ｎｉの酸化を防止するＡｕ層が形成されている。
【０００４】
このように構成された外部電極８を回路基板にハンダ付けすると、Ａｕ層はハンダ中に拡散すると共に、Ａｕ層が形成されていた側のＮｉがハンダのＳｎと金属間化合物層を構成し、Ｓｎとの金属間化合物を形成しなかったＮｉ層とＣｒ層が当該金属間化合物層とハンダを介して回路基板に接合する。
このように基材がガラスの場合にＣｒを用いる技術は、下の特許文献１、２に提案されている。
【０００５】
特許文献１では、基材がガラスなどの場合に、密着層としてＣｒ層を形成している。
特許文献２では、ガラスの上に外部電極をＣｒとＡｕ、あるいは、ＣｒとＮｉ合金−Ａｕの薄膜２層で形成する技術が提案されている。
また、基材がガラスでない場合には、Ｎｉを下地として酸化防止のためのＡｕを表層に覆ったものや、Ｃｕを下地として、その上にＳｎを形成するものなどが知られている。
【０００６】
ところで、ハンダ接合で加熱される際に、ハンダ中（または電極皮膜中）のＳｎとＣｕやＮｉが金属間化合物層を形成するが、金属間化合物層は、母材に比べ脆いので、外力が加わった時にクラックが入りやすいという問題があった。
また、高温化では、金属間化合物層が成長し、ＮｉやＣｕの層が完全に反応してしまうと、強度低下が発生するため、ある程度の厚さが必要になるという問題もあった。
そこで、特許文献２の技術を用いて、Ｎｉ層を含まない構造を、ＣｒとＡｕの薄膜による２層構造により構成した場合、Ａｕ層の厚さによっては強度が十分でないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００７−５２８５９１公報
【特許文献２】特開２００６−１９７２７８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、電子部品と回路基板とのハンダ付け実装品質を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、電子素子と、内部に形成された中空部に前記電子素子を収納する収納容器と、前記電子素子と電気的に接続し、前記収納容器の内部から外部にかけて形成された容器電極と、前記容器電極と電気的に接続し、前記収納容器の底面に形成された、ハンダと接合する接合用金属膜と、前記接合用金属膜の表面に形成された酸化防止膜と、を具備した電子部品であって、前記酸化防止膜は、合計の厚さが３００ｎｍ以上で１０００ｎｍ以下となる単数又は複数の金層を用いて構成されており、前記金層の最上面が前記接合用金属膜と接合していることを特徴とする電子部品を提供する。
請求項２に記載の発明では、前記金層の厚さの合計が、３００ｎｍ以上で４５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品を提供する。
請求項３に記載の発明では、前記酸化防止膜は、複数の金層と、当該金層の間に形成された所定の金属層から構成されていることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電子部品を提供する。
請求項４に記載の発明では、前記所定の金属層は、ハンダに溶解しない金属によって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の電子部品を提供する。
請求項５に記載の発明では、前記酸化防止膜は、単層からなる前記金層によって構成されていることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電子部品を提供する。
請求項６に記載の発明では、前記収納容器はガラスを用いて形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのうちの何れか１の請求項に記載の電子部品を提供する。
請求項７に記載の発明では、前記電子部品は、水晶振動子であることを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１の請求項に記載の電子部品を提供する。
請求項８に記載の発明では、ベースに、電子素子と、当該電子素子と電気的に接続する配線用の容器電極と、を設置する電子素子設置工程と、前記電子素子と前記容器電極を設置したベースに、リッドを接合することにより、前記電子素子を前記ベースと前記リッドからなる収納容器に封入する封入工程と、前記収納容器の底面にハンダと接合する接合用金属膜を形成する接合用金属膜形成工程と、前記形成した接合用金属膜の表面に、合計の厚さが３００ｎｍ以上で１０００ｎｍ以下となる単数又は複数の金層を用いて構成され、前記金層の最上面が前記接合用金属膜と接合している酸化防止膜を形成する酸化防止膜形成工程と、を用いて構成された電子部品製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、酸化防止膜における金層の厚さの合計を限定することにより、電子部品と回路基板とのハンダ付け実装品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電子部品の断面図などを示した図である。
【図２】酸化防止膜の各種変形例を説明するための図である。
【図３】回路基板に接合した場合の電子部品の断面図などを示した図である。
【図４】実験結果を説明するための表などを表した図である。
【図５】実験結果を説明するための表などを表した図である。
【図６】従来例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（１）実施形態の概要
電子部品１（図１（ａ））は、ベース３とリッド２によって形成された空洞部１３に水晶振動子６を配置して構成されている。
ベース３は、貫通電極７、１７が形成されたガラスによって構成されており、ベース３の底面には、貫通電極７、１７を介して水晶振動子６の電極と導通する外部電極８が形成されている。
【００１３】
外部電極８は、ハンダ付けの際にハンダと接合するＣｒ層による接合用電極膜３１と、その表面（下面、即ち接合用電極膜３１と対向する側）に形成された酸化防止膜５１から構成されている。
酸化防止膜５１は、Ａｕ層とＣｒ層を交互に重ねて構成されており、Ａｕ層の最上面は接合用電極膜３１に接合している。
【００１４】
酸化防止膜５１を構成するＡｕ層の厚さの合計値は、３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下、好ましくは、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下となるように設定されており、接合用電極膜３１の酸化を効果的に防止するのに十分な厚さを確保すると共に、Ａｕが多すぎることによりハンダの脆弱化を防いでいる。
【００１５】
酸化防止膜５１によると接合用電極膜３１の酸化が効果的に防止できるため、外部電極８を大気中でハンダ付けして十分な接合強度を確保することができる。
そして、Ｃｒで構成された接合用電極膜３１の上に直接Ａｕ層を形成するため、ハンダとの金属間化合物を生成するＮｉなどの金属層を用いる必要がない。
なお、図１（ｃ）の例では、酸化防止膜５１をＡｕ層とＣｒ層による多層構造としたが、単一のＡｕ層によって構成することもできる。
【００１６】
（２）実施形態の詳細
図１（ａ）は、本実施の形態に係る電子部品１を示しており、回路基板に接合した場合に、当該回路基板の表面に平行な方向に電子部品１を見た場合の断面図である。
ただし、図を分かりやすくするため、図１（ｂ）では、図１（ａ）よりも貫通電極７、１７の直径を大きく描いている。
以下では、実装時に電子部品１の回路基板に面する側を底面側、これに対向する側を上面側とする。
【００１７】
電子部品１は、ベース３、リッド２、支持部５、水晶振動子６、内部電極４、１６、貫通電極７、１７、外部電極８、１８などを用いて構成されている。
水晶振動子６は、例えば、音叉型水晶振動子により構成された電子素子であって、音叉型の基部が支持部５によって保持されている。
図示しないが、水晶振動子６の音叉腕部には電極が設置してあり、この電極に所定のパルスを供給することにより、水晶振動子６を所定の周波数で発振させることができる。
【００１８】
支持部５は、水晶振動子６の音叉腕が空洞部１３内で振動できるように、水晶振動子６をベース３に対して所定の姿勢に片持ちで保持している。
なお、本実施の形態では、電子素子の一例として水晶振動子６を用いるが、半導体など、他の電子素子でもよい。
【００１９】
ベース３は、例えばガラスで構成された板状の部材であり、上面に支持部５が保持する水晶振動子６が取り付けられている。
ベース３の素材としては、例えば、安価で陽極接合可能などの利点を有するソーダガラスが用いられており、厚さは例えば、０．０５〜２［ｍｍ］、好ましくは０．１〜０．５［ｍｍ］程度である。
また、ソーダガラスの他に、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、結晶化ガラス（場合によっては強化処理したもの）などを用いることができる。
【００２０】
ベース３の上面部には、水晶振動子６の電極に電気的に接続する内部電極４、１６が形成されている。
また、ベース３には、上面部から底面部に貫通するスルーホールが形成されており、スルーホール内に貫通電極７、１７が形成されている。
内部電極４と貫通電極７、及び内部電極１６と貫通電極１７は、それぞれ電気的に接続している。
【００２１】
リッド（蓋）２は、ガラスや金属などで形成されており、ベース３に面する面の中央部がえぐられて水晶振動子６を収納するための凹部が形成されている。金属リッドの場合は、線膨張係数がガラスに近いものが望ましい。
リッド２の凹部のへこみ量は、例えば、０．０５〜１．５［ｍｍ］程度であり、エッチング、サンドブラスト、ホットプレス、レーザなどにより加工することができる。
【００２２】
リッド２の開口部は、陽極接合や接合材を用いてベース３に接合されており、ベース３の上面とリッド２の凹部により水晶振動子６を収納する空洞部１３が形成されている。
また、ベース３とリッド２の接合方法には、陽極接合の他に、直接接合、金属接合、低融点ガラス、ろう材、溶接、高融点ハンダによるものなどがある。
更に、ベース３とリッド２の間に中間材料を用いる場合もある。
【００２３】
空洞部１３は、リッド２とベース３によって密閉されて外気から遮断されており、例えば、真空が保たれたり、あるいは所定のガスを封入するなど、気密封止されている。
なお、電子部品１では、リッド２に凹部を設けて空洞部１３を形成したが、ベース３に凹部を設けると共に平板状のリッド２を接合して空洞部１３を形成してもよいし、あるいは、リッド２とベース３の両方に凹部を設けて形成してもよい。
【００２４】
このように、電子部品１では、ベース３とリッド２によりガラスケースによるパッケージが電子素子を収納している。
パッケージをガラスで構成すると、材料費が安価である上、電子部品１の下面の側の外部から水晶振動子６をレーザによってトリミング・接合・ゲッタリングすることができる。
ここで、ゲッタリングとは、真空封止を行う場合に、空間内に配置したＡｌパターンなどにレーザを照射して加熱することにより、Ａｌと周囲の空気（酸素）を反応させて消費させることにより真空度を向上させる技術である。
【００２５】
外部電極８は、ハンダなどで回路基板上の電極ランドに電気的、及び機械的に接合するための金属膜で構成された接合部であり、ベース３の底面上に形成され、貫通電極７と導通している。
外部電極１８も外部電極８と同様に構成され、貫通電極１７と導通している。
【００２６】
なお、電子部品１では、貫通電極７、１７により水晶振動子６の電極が外部電極８、１８と電気的に接続するが、例えば、内部電極４、１６がリッド２とベース３の接合部を介して電子部品１の外部に引き出され、更に、引き出された内部電極４、１６をベース３の側面から底面に至るまで延設し、ベース３の底面にて内部電極４、１６が外部電極８、１８と電気的に接続するように構成することもできる。
この場合、ベース３に貫通電極７、１７を形成する必要はない。
【００２７】
図１（ｃ）は、外部電極８の構成を詳細に示した図である。
外部電極８は、ベース３の表面に形成された接合用電極膜３１と、接合用電極膜３１を酸化から保護する酸化防止膜５１から構成されている。
接合用電極膜３１は、ガラスと密着性のよい金属類、例えば、Ｃｒで構成されている。この他に、接合用電極膜３１の材質としては、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａなども可能である。
酸化防止膜５１は、３つのＡｕ層と２つのＣｒ層を交互に重ね合わせて形成されており、Ａｕ層の最上層は接合用電極膜３１に接合している。
【００２８】
酸化防止膜５１の各Ａｕ層の厚さは、その合計値が、３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下、好ましくは、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下となるように設定されている。
図の例では、各Ａｕ層の厚さは均等となっているが、これは均等である必要はなく、Ａｕ層の厚さの合計値が当該値の範囲となればよい。
【００２９】
Ｃｒは、ハンダ（Ｓｎが主成分）との金属間化合物を形成せず、ハンダ中に溶解しないという性質を有しており、Ｃｒ層は、このような性質を有するＴｉ層、Ｗ層、Ｔａ層によって代替可能である。
一方、Ａｕは、ハンダ付けをする際に、ＡｕＳｎ２や、ＡｕＳｎ４などの金属間化合物（合金）を生成してハンダ中に拡散しやすいという性質がある。
【００３０】
外部電極８を構成するこれらの各層は、例えば、スパッタリングを用いたスパッタ法でベース３の底面にこれら金属元素の膜を作成することにより形成することができる。
即ち、ベース３の底面にＣｒによる接合用電極膜３１を形成し、次いで、Ａｕの膜とＣｒの膜を交互に形成する。
または、メッキ法によってこれら各層を形成することも可能である。
【００３１】
以上のような構成を有する電子部品１は、次のようにして製造することができる。
ベース３にスルーホールを形成し、当該スルーホール内に貫通電極７、１７を形成する。
そして、ベース３に水晶振動子６を設置して貫通電極７、１７と接続し、その後、リッド２をベース３に陽極接合などにより接合して、パッケージを形成する。
次に、ベース３の底面にメッキなどで外部電極８、１８をスパッタ法で形成し、電子部品１が完成する。
【００３２】
なお、ベース３に外部電極８、１８を形成してからベース３にリッド２を接合するなど、工程順序を変更することも可能である。
また、ベース３を多数個取りできるベースウエハに貫通電極７、１７と水晶振動子６を設置し、これにリッド２を多数個取りできるリッドウエハを接合して、電子部品１が多数形成されたウエハを形成し、外部電極８、１８の形成後、これを切断して電子部品１を多数個取りするように構成することもできる。
【００３３】
図２の各図は、酸化防止膜５１の各種変形例を説明するための図である。
図２（ａ）は、酸化防止膜５１の２つのＡｕ層の間に１つのＣｒ層を形成した例であり、Ｃｒ層の下側のＡｕ層の厚さを上側のＡｕ層の厚さより厚くした例である。
これらＡｕ層の厚さの合計は、３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下、好ましくは、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下となるように設定されている。
【００３４】
図２（ｂ）も酸化防止膜５１の２つのＡｕ層の間に１つのＣｒ層を形成した例であり、Ｃｒ層の下側のＡｕ層の厚さを上側のＡｕ層の厚さより薄くした例である。
これらＡｕ層の厚さの合計は、３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下、好ましくは、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下となるように設定されている。
図２（ａ）、（ｂ）の例では、２つのＡｕ層の厚さが異なるが、これら２つのＡｕ層の厚さが同じになるように形成してもよい。
【００３５】
図３（ｃ）は、酸化防止膜５１を単一のＡｕ層によって構成した例であり、当該Ａｕ層の厚さは、３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下、好ましくは、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下となるように設定されている。
【００３６】
図３（ａ）は、電子部品１をハンダによって回路基板３６に接合したところの断面図を示した図である。
図に示したように、外部電極８は、ハンダ３３を介して回路基板３６上の基板配線３２と電気的、及び物理的に接合し、外部電極１８は、ハンダ３４を介して回路基板３６上の基板配線３５と電気的、及び物理的に接合し、これによって、電子部品１は、回路基板３６に電気的、及び物理的に接合する。
【００３７】
図３（ｂ）は、外部電極８のハンダ３３との接合面の詳細を示した図である。
接合用電極膜３１のＣｒは、ハンダとの金属間化合物を形成しないため、ベース３に接合した状態でハンダ３３と接合している。
一方、酸化防止膜５１は、ハンダ３３に拡散しており、そのため図示していない。
酸化防止膜５１がＣｒ層を含む場合、Ｃｒ層は、ハンダとの金属間化合物を形成しないため、Ａｕ層が拡散すると、外部電極８から離脱し、ハンダ３３の何れかの場所に存在する。
【００３８】
図４（ａ）は、外部電極８の剪断強度に関する実験結果を表にしてまとめたものである。
この実験に係る酸化防止膜５１は、図２（ｃ）に示したように、単層のＡｕ層によって構成されている。
項目「電極膜構成」は、Ｃｒ（接合用電極膜３１）とＡｕ（酸化防止膜５１）の膜厚を［Å］で表したものであり、例えば、「Ｃｒ６００−Ａｕ７５０」は、接合用電極膜３１のＣｒ層の厚さが６００［Å］（６０［ｎｍ］）であり、酸化防止膜５１のＡｕ層の厚さが７５０［Å］（７５［ｎｍ］）の場合を表している。
また、剪断試験方法は、ＪＩＳ Ｚ ３１９８−７に準拠し、剪断速度は、５［ｍｍ／ｍ］とした。
【００３９】
項目「Ａｕ層の厚さ」は、酸化防止膜５１を構成するＡｕ層の厚さを［ｎｍ］で表したものである。
項目「強度（指数）」は、Ａｕ層の厚さが１５０［ｎｍ］の場合の剪断強度を１として、他の剪断強度の比を表した指数である。
そして、図４（ｂ）は、この指数をグラフ化したものである。
【００４０】
この表・グラフから明らかなように、Ａｕ層の厚さが７５〜１５０［ｎｍ］の範囲では、剪断強度が１程度であるのに対し、３００〜９００［ｎｍ］では、２〜３程度の実用可能な値となっている。
Ａｕ層の厚さが１０００［ｎｍ］の場合の実験値は無いが、データの連続性から９００［ｎｍ］と同程度と考えられる。
なお、一般に、金が多くなると、ハンダ付け箇所が脆くなることが知られており、Ａｕ層が１０００［ｎｍ］以上になると、この脆弱性が表れてくると考えられる。
そのため、金層の厚さが３００［ｎｍ］以上１０００［ｎｍ］以下であることが実用に適した厚さとなる。
また、実験結果によると４５０［ｎｍ］にピークが現れているため、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下がより好ましい値となっている。
【００４１】
図５（ａ）は、外部電極８の剪断強度に関する更なる実験結果を表にしてまとめたものであり、図５（ｂ）は、これをグラフにしたものである。
この実験では、酸化防止膜５１の金層の厚さを１５０［ｎｍ］とし、単層（１層）、２層、３層とし、単層の場合の剪断強度を１として測定結果を指数化した。
Ａｕ層が２層、３層の場合、これらのＡｕ層の間にはＣｒ層が形成されている。
【００４２】
この実験結果によると、Ａｕ層の厚さの合計が３００［ｎｍ］以上となる場合、即ち、Ａｕ層が２層、３層の場合、剪断強度がそれぞれ１．９、及び２．１と、２程度となって実用水準となっている。
【００４３】
図５（ｃ）は、基板の曲げ耐性を表す実験結果を表として示したものである。
曲げ試験方法は、ＪＥＩＴＡ ＥＴ−７４０９／１０４に準拠し、１．６［ｍｍ］厚のガラスエポキシ回路基板を用い、押し込み量１、２、３［ｍｍ］で外観上のクラックの有無を判断することにより行った。
項目「電極仕様」は、電極の仕様であり、接合用電極膜３１のＣｒ層の厚さを０．０６［μｍ］（６００［Å］）とし、酸化防止膜５１のＡｕ層の厚さを０．１５［μｍ］（１５００［Å］）として当該Ａｕ層を３層に構成した場合（Ａｕ層を３層にした場合の外部電極８）、Ｃｒ層の厚さを０．０６［μｍ］、Ｃｕ層の厚さを１０．５［μｍ］、Ｓｎ層の厚さを１０［μｍ］として電極を構成した場合（第１の比較電極）、及びＣｒ層の厚さを０．０６［μｍ］、Ｃｕ層の厚さを０．５［μｍ］、Ｎｉ層の厚さを２［μｍ］、Ｓｎ層の厚さを１０［μｍ］として電極を構成した場合（第２の比較電極）を示している。
【００４４】
これらの電極を電子部品１に形成して回路基板３６に接合し、当該回路基板を押し込み機構により押し込んだところ、押し込み量が１［ｍｍ］の場合、外部電極８の場合は２０回中クラックが生じた回数は０回であり、第１の比較電極の場合は、５回中１回、第２の比較電極の場合は、５回中０回であった。
押し込み量が２［ｍｍ］の場合、それぞれ、２０回中０回、５回中４回、５回中２回であり、押し込み量が３［ｍｍ］の場合、それぞれ、２０回中０回、５回中４回、５回中４回であった。
当該外部電極８では、Ａｕ層の厚さの合計値が４５０［ｎｍ］となるが、この場合、優れた耐曲げ性が実現されている。
【００４５】
以上のように、酸化防止膜５１を構成するＡｕ層の厚さを３００［ｎｍ］以上１０００［ｎｍ］以下の場合、外部電極８の剪断強度などが向上するが、これは、Ａｕ層が厚くなることにより、接合用電極膜３１のＣｒの酸化防止能力が向上するためと考えられる。
また、酸化防止膜５１のＡｕ層を多層化した場合、これらのＡｕ層に挟まれていたＣｒ層がハンダ中に微細になって混入ないし包含されることにより強度などがより向上するものと考えられる。
【００４６】
なお、Ａｕ層が薄膜の場合、Ｃｒ層を大気中でハンダ付けするのは困難な場合があるが、Ａｕ層の厚さを３００［ｎｍ］以上とすると、Ｃｒ層の酸化防止機能が向上するので、大気中でのハンダ付け（リフロー）が可能となり、ハンダ付けのための特殊な雰囲気を用意する必要が無く、ハンダ付けコストを低減することができる。
【００４７】
以上に説明した本実施の形態により、電子素子（例えば、水晶振動子６、半導体なども可能）と、内部に形成された中空部（空洞部１３）に電子素子を収納する収納容器（リッド２とベース３から成るパッケージ）と、電子素子と電気的に接続し、前記収納容器の内部から外部にかけて形成された容器電極（内部電極４、１６、及び貫通電極７、１７など）と、容器電極と電気的に接続し、収納容器の底面に形成されたハンダと接合する接合用金属膜（接合用電極膜３１）と、接合用金属膜の表面に形成された酸化防止膜（酸化防止膜５１）と、を備えた電子部品を提供でき、酸化防止膜は、合計の厚さが３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下となる単数又は複数の金層（Ａｕ層）を用いて構成されており、酸化防止膜５１の最上層はＡｕ層で構成されているため、金層の最上面が前記接合用金属膜と接合している。
【００４８】
酸化防止膜５１のＡｕ層の厚さの合計は、好ましくは、３００［ｎｍ］以上で４５０［ｎｍ］以下となるようにすることができる。
酸化防止膜５１でＡｕ層が複数存在する場合、その間はＣｒ層など、例えば、ハンダに溶解しない金属層で構成することができるため、酸化防止膜は、複数の金層と、当該金層の間に形成された所定の金属層から構成することができ、当該所定の金属層は、ハンダに溶解しない金属によって構成することができる。
また、Ａｕ層は、単層にすることもでき、この場合、酸化防止膜は、単層からなる金層によって構成されている。
更に、ベース３は、ガラスにより構成可能であり、この場合、電子部品の収納容器はガラスを用いて形成されている
【００４９】
また、電子部品１は、回路基板３６に接合されて、容量やコイルなどの他の電子素子と共に発振回路を構成し、当該発振によりコンピュータが動作タイミングを取得したり、時計が時間を計測したりするのに用いられるため、電子部品を用いて発振する発振手段（発振回路）と、発振手段の発振により動作タイミングを取得して動作する動作手段（ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）など）を備えた各種の電子装置を提供することができる。
【００５０】
この場合、電子素子（水晶振動子６など）と、内部に形成された中空部に電子素子を収納する収納容器（リッド２とベース３から成るパッケージ）と、電子素子と電気的に接続し、収納容器の内部から外部にかけて形成された容器電極（貫通電極７、１７など）と、容器電極と電気的に接続し、前記収納容器の底面に形成され、ハンダと接合した接合用電極膜３１と、ハンダを介して当該接続用金属膜と接合され、他の電子素子が設けられた回路基板（回路基板３６）と、を備えた電子装置が構成されている。
【００５１】
また、ベース（ベース３）に、電子素子（水晶振動子６など）と、当該電子素子と電気的に接続する配線用の容器電極（貫通電極７、１７など）と、を設置する電子素子設置工程と、当該電子素子と容器電極を設置したベースに、リッド（リッド２）を接合することにより、電子素子をベースとリッドからなる収納容器に封入する封入工程と、収納容器の底面にスパッタ法などでハンダと接合する接合用金属膜（接合用電極膜３１）を形成する接合用金属膜形成工程と、形成した接合用金属膜の表面に、合計の厚さが３００［ｎｍ］以上で１０００［ｎｍ］以下となる単数又は複数の金層（Ａｕ）を用いて構成され、当該金層の最上面が接合用金属膜と接合している酸化防止膜（酸化防止膜５１）を形成する酸化防止膜形成工程と、を用いて構成された電子部品製造方法を提供することができる。
【００５２】
以上に説明した本実施の形態により次のような効果を得ることができる。
（１）接合用電極膜３１の上にＡｕ層の厚みの合計値が所定の範囲となるように構成することにより接合用電極膜３１が酸化されにくくなると共に、Ａｕが多すぎることによるハンダの脆弱化を抑制することができ、電子部品１の実装強度が高まる。
（２）Ａｕ層の酸化防止機能が高いため、電子部品１を大気中でハンダ付けすることができる。
（３）Ａｕ層は、ハンダ中に均一に拡散し、外部電極８の接合界面はＣｒとＳｎになるが、ＣｒとＳｎは、リフローや高温試験の温度範囲（〜２６０℃）では合金の形成・成長が殆どなく、また、耐熱性・耐衝撃性に優れる。
（４）Ｃｒとハンダによる合金の成長がないため、Ｃｒ層を厚く形成する必要がなく、膜応力を小さく抑えられるので、耐基板曲げ性などが優れる。
（５）内部電極４、１６などにＣｒ−Ａｕが使用されている場合、外部電極８、１８の形成に際して装置を兼用化することができる。更に、各層の膜厚を内部と外部で同一にすれば、装置の条件変更も不要になり、設備投資を抑え、生産性を高めることができる。
（６）セラミックなどに比べ、脆く強度が低いが、コストが安く透明なガラスパッケージを採用することが可能である。
（７）外部電極８の形成領域に段差部が存在する場合、Ｃｒ層とＡｕ層を積層することによって断線のリスクを低減することができる。
（８）外部電極８をスパッタ法で形成することができるため、ドライ雰囲気で金属層が成膜可能であり、これによって、貫通電極７の溶出などを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 電子部品
２ リッド
３ ベース
４ 内部電極
５ 支持部
６ 水晶振動子
７ 貫通電極
８ 外部電極
１３ 空洞部
１６ 内部電極
１７ 貫通電極
１８ 外部電極
３１ 接合用電極膜
３２ 基板配線
３３ ハンダ
３４ ハンダ
３５ 基板配線
３６ 回路基板
５１ 酸化防止膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子素子と、
内部に形成された中空部に前記電子素子を収納する収納容器と、
前記電子素子と電気的に接続し、前記収納容器の内部から外部にかけて形成された容器電極と、
前記容器電極と電気的に接続し、前記収納容器の底面に形成された、ハンダと接合する接合用金属膜と、
前記接合用金属膜の表面に形成された酸化防止膜と、
を具備した電子部品であって、
前記酸化防止膜は、合計の厚さが３００ｎｍ以上で１０００ｎｍ以下となる単数又は複数の金層を用いて構成されており、前記金層の最上面が前記接合用金属膜と接合していることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記金層の厚さの合計が、３００ｎｍ以上で４５０ｎｍ以下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】
前記酸化防止膜は、複数の金層と、当該金層の間に形成された所定の金属層から構成されていることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電子部品。
【請求項４】
前記所定の金属層は、ハンダに溶解しない金属によって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の電子部品。
【請求項５】
前記酸化防止膜は、単層からなる前記金層によって構成されていることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電子部品。
【請求項６】
前記収納容器はガラスを用いて形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのうちの何れか１の請求項に記載の電子部品。
【請求項７】
前記電子部品は、水晶振動子であることを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１の請求項に記載の電子部品。
【請求項８】
ベースに、電子素子と、当該電子素子と電気的に接続する配線用の容器電極と、を設置する電子素子設置工程と、
前記電子素子と前記容器電極を設置したベースに、リッドを接合することにより、前記電子素子を前記ベースと前記リッドからなる収納容器に封入する封入工程と、
前記収納容器の底面にハンダと接合する接合用金属膜を形成する接合用金属膜形成工程と、
前記形成した接合用金属膜の表面に、合計の厚さが３００ｎｍ以上で１０００ｎｍ以下となる単数又は複数の金層を用いて構成され、前記金層の最上面が前記接合用金属膜と接合している酸化防止膜を形成する酸化防止膜形成工程と、
を用いて構成された電子部品製造方法。
【請求項１】
電子素子と、
内部に形成された中空部に前記電子素子を収納する収納容器と、
前記電子素子と電気的に接続し、前記収納容器の内部から外部にかけて形成された容器電極と、
前記容器電極と電気的に接続し、前記収納容器の底面に形成された、ハンダと接合する接合用金属膜と、
前記接合用金属膜の表面に形成された酸化防止膜と、
を具備した電子部品であって、
前記酸化防止膜は、合計の厚さが３００ｎｍ以上で１０００ｎｍ以下となる単数又は複数の金層を用いて構成されており、前記金層の最上面が前記接合用金属膜と接合していることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記金層の厚さの合計が、３００ｎｍ以上で４５０ｎｍ以下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】
前記酸化防止膜は、複数の金層と、当該金層の間に形成された所定の金属層から構成されていることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電子部品。
【請求項４】
前記所定の金属層は、ハンダに溶解しない金属によって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の電子部品。
【請求項５】
前記酸化防止膜は、単層からなる前記金層によって構成されていることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電子部品。
【請求項６】
前記収納容器はガラスを用いて形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのうちの何れか１の請求項に記載の電子部品。
【請求項７】
前記電子部品は、水晶振動子であることを特徴とする請求項１から請求項６までのうちの何れか１の請求項に記載の電子部品。
【請求項８】
ベースに、電子素子と、当該電子素子と電気的に接続する配線用の容器電極と、を設置する電子素子設置工程と、
前記電子素子と前記容器電極を設置したベースに、リッドを接合することにより、前記電子素子を前記ベースと前記リッドからなる収納容器に封入する封入工程と、
前記収納容器の底面にハンダと接合する接合用金属膜を形成する接合用金属膜形成工程と、
前記形成した接合用金属膜の表面に、合計の厚さが３００ｎｍ以上で１０００ｎｍ以下となる単数又は複数の金層を用いて構成され、前記金層の最上面が前記接合用金属膜と接合している酸化防止膜を形成する酸化防止膜形成工程と、
を用いて構成された電子部品製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２６７７３９（Ｐ２０１０−２６７７３９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１６８８７（Ｐ２００９−１１６８８７）
【出願日】平成２１年５月１３日（２００９．５．１３）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１３日（２００９．５．１３）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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