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発明の名称 表面実装型圧電発振器、及びその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−60319(P2007−60319A)
公開日 平成19年3月8日(2007.3.8)
出願番号 特願2005−243485(P2005−243485)
出願日 平成17年8月24日(2005.8.24)
代理人 【識別番号】100085660
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 均
発明者 安齊 達也 / 松木 清孝
要約 課題
実装基板上に、圧電振動子と発振回路等を構成するワンチップIC部品とを上下に並置する場合、アンダーフィルレス構造、或いはキャビティレス構造を採用しても、構造の複雑化、製造手数の増大といった不具合を生じることがない表面実装型圧電発振器、及びその製造方法を提供する。

解決手段
実装基板2は、平板状の絶縁基板3と、絶縁基板底部に設けた実装電極4と、絶縁基板上面に設けた配線パターン5、6を備え、IC部品は、配線パターン5上に小バンプ7によってフリップチップ実装される。圧電振動子21は、絶縁基板3上面の他の配線パターン6上に固定した大径導体ポスト31上面に接続用導体32を介して実装され、絶縁基板上面から大径導体ポスト上面のレベルまでを被覆するモールド樹脂41によってIC部品全体を樹脂被覆する。
特許請求の範囲
【請求項1】
実装基板と、該実装基板上に搭載される圧電振動子及びIC部品と、を備えた表面実装型圧電発振器であって、
上記実装基板は、平板状の絶縁基板と、該絶縁基板底部に設けた実装電極と、該絶縁基板上面に設けた配線パターンと、を備え、
上記IC部品は、上記絶縁基板上面の配線パターン上に小バンプによってフリップチップ実装されたものにおいて、
上記圧電振動子は、上記絶縁基板上面の他の配線パターン上に固定した大径導体ポスト上面に接続用導体を介して実装され、
上記絶縁基板上面から上記大径導体ポスト上面のレベルまでを被覆するモールド樹脂によって上記IC部品全体を樹脂被覆したことを特徴とする表面実装型圧電発振器。
【請求項2】
上記モールド樹脂上面と上記圧電振動子下面との間隙に接着剤を充填して両者を一体化したことを特徴とする請求項1に記載の表面実装型圧電発振器。
【請求項3】
請求項1記載の表面実装型圧電発振器の製造方法であって、
上記実装基板上の上記他の配線パターン上に複数の上記大径導体ポストを搭載する大径導体ポスト搭載工程と、
上記実装基板上の上記配線パターン上に上記IC部品を上記小バンプによってフリップチップ実装するIC部品搭載工程と、
上記実装基板上面に、上記IC部品と、該IC部品よりも背高の上記大径導体ポストを埋設するモールド樹脂を被覆一体化するモールド樹脂被覆工程と、
上記モールド樹脂の上面を研磨して上記大径導体ポスト上面を露出させる研磨工程と、
各大径導体ポストの露出した各上面に接続用導体を介して上記圧電振動素子底部の電極を固定する圧電振動子搭載工程と、
から成ることを特徴とする表面実装型圧電発振器の製造方法。
【請求項4】
上記研磨工程の後に、研磨したモールド樹脂上面適所に接着剤を塗布する接着剤塗布工程を実施することを特徴とする請求項3に記載の表面実装型圧電発振器の製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、小型化の進展に伴って求められるアンダーフィルレス構造や、キャビティレス構造に対応できる表面実装型圧電発振器、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
移動体通信市場においては、各種電装部品の実装性、保守・取扱性、装置間での部品の共通性等を考慮して、各機能毎に部品群のモジュール化を推進するメーカーが増えている。また、モジュール化に伴って、小型化、低コスト化も強く求められている。
特に、基準発振回路、PLL回路、及びシンセサイザー回路等、機能及びハード構成が確立し、且つ高安定性、高性能化が要求される回路部品に関してモジュール化への傾向が強まっている。更に、これらの部品群をモジュールとしてパッケージ化することによりシールド構造を確立しやすくなるという利点がある。
複数の関連部品をモジュール化、パッケージ化することにより構築される表面実装用の電子デバイスとしては、例えば圧電振動子、圧電発振器、SAWデバイス等を例示することができる。
ところで、従来の表面実装型発振器にあっては、発振回路、温度補償回路を構成するトランジスタ、抵抗、コンデンサ等の回路素子を個々のチップ部品として実装基板に搭載して使用していたため、小型化に限界があった。そこで、最近では、圧電発振器を小型化する為に、発振回路、温度補償回路等を構成する回路素子を固有の集積回路に集積したワンチップのIC部品が用いられている。
圧電発振器の機能を高く維持しつつ、更なる小型化を図るために、例えは図3に示した如き二階建て構造のモジュールが採用されている。
即ち、図3は二階建て構造型(H型)モジュールとしての表面実装型圧電デバイス(水晶発振器)の従来構成を示す縦断面略図であり、セラミック製の容器本体101と金属リッド102からなる容器の内部に水晶振動素子103を収容した水晶振動子100と、水晶振動子100の底面に接合される容器105の空所(キャビティ)105a内の天井面に発振回路、温度補償回路などを構成するベアチップとしてのIC部品106をフリップチップ実装した底部構造体(IC部品ユニット)107と、を備えている。空所105a内に収納されたIC部品106を保護するために、空所105a内に樹脂(アンダーフィル)110を充填してIC部品全体を被覆している。
【0003】
この水晶発振器をプリント基板上に実装する際には、容器105の底面に設けた実装端子105bを用いた半田付けが行われる(例えば特許文献1)。
上記従来のパッケージ構造にあっては、容器105の空所105a内にアンダーフィル110を充填する必要があるが、発振器の小型化が進むに連れて、アンダーフィルを注入するスペースの確保が困難となってきており、アンダーフィルレス構造、或いはキャビティレス構造のパッケージが必要とされてきている。
特許文献2にはアンダーフィルレス構造、或いはキャビティレス構造のパッケージの圧電発振器のパッケージ構造が開示されている。この従来例は発振回路基板上に回路素子(IC部品)を搭載してから、回路素子のみを樹脂にて被覆し、更に回路基板上の接続端子上に搭載した大径の導電体を介してパッケージ化された圧電振動子を搭載した構成を備えている。
しかし、この従来例には、回路素子を樹脂被覆するに際して近接位置にある接続端子上に樹脂が流入しないようにするための構成、製造方法が複雑化するという不具合がある。つまり、樹脂被覆する際に接続端子に樹脂が入り込まないようにダムを設けたりマスクを形成する必要があり、樹脂被覆以前の工程が複雑化して生産性が低下する。
【特許文献1】特開2000−278047公報
【特許文献2】特開2004−180012公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、実装基板上に、圧電振動子と、発振回路等を構成するワンチップIC部品とを上下位置関係で並置した表面実装型圧電発振器において、小型化の要請によってアンダーフィルを充填するためのキャビティを確保できないことに対応してアンダーフィルレス構造、或いはキャビティレス構造を採用した場合においても、構造の複雑化、製造手数の増大といった不具合を生じることがない表面実装型圧電発振器、及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、実装基板上に、実装基板と、該実装基板上に搭載される圧電振動子及びIC部品と、を備えた表面実装型圧電発振器であって、上記実装基板は、平板状の絶縁基板と、該絶縁基板底部に設けた実装電極と、該絶縁基板上面に設けた配線パターンと、を備え、上記IC部品は、上記絶縁基板上面の配線パターン上に小バンプによってフリップチップ実装されたものにおいて、上記圧電振動子は、上記絶縁基板上面の他の配線パターン上に固定した大径導体ポスト上面に接続用導体を介して実装され、上記絶縁基板上面から上記大径導体ポスト上面のレベルまでを被覆するモールド樹脂によって上記IC部品全体を樹脂被覆したことを特徴とする。
平板状の実装基板上の各配線パターン上にIC部品と大径導体ポストを搭載完了した後に樹脂被覆することが可能となるので、配線パターン上に樹脂が侵入することを防止するための構造を事前に形成する手間が省ける。従って、製造工数を簡略化し生産性を高め、製造コストを低減できる。大面積の実装基板母材を用いたバッチ処理にも適した発振器構造である。
請求項2の発明によれば、請求項1において、モールド樹脂上面と上記圧電振動子下面との間隙に接着剤を充填して両者を一体化したことを特徴とする。
モールド樹脂上面とパッケージ化された圧電発振器底面との間の隙間に接着剤を充填することにより両者の接続強度を高めることが可能となる。
請求項3の発明によれば、請求項1記載の表面実装型圧電発振器の製造方法であって、上記実装基板上の上記他の配線パターン上に複数の上記大径導体ポストを搭載する大径導体ポスト搭載工程と、上記実装基板上の上記配線パターン上に上記IC部品を上記小バンプによってフリップチップ実装するIC部品搭載工程と、上記実装基板上面に、上記IC部品と、該IC部品よりも背高の上記大径導体ポストを埋設するモールド樹脂を被覆一体化するモールド樹脂被覆工程と、上記モールド樹脂の上面を研磨して上記大径導体ポスト上面を露出させる研磨工程と、各大径導体ポストの露出した各上面に接続用導体を介して上記圧電振動素子底部の電極を固定する圧電振動子搭載工程と、から成ることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項3において、上記研磨工程の後に、研磨したモールド樹脂上面適所に接着剤を塗布する接着剤塗布工程を実施することを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、IC部品とパッケージ化された圧電振動子を上下位置関係となるように実装基板上に搭載する際に、平板状の実装基板を使用することが可能となるためキャビティレス化による小型化を実現できる。また、実装基板母材を利用したバッチ処理において、配線パターンの一部に樹脂が流入することを防止するための堰き止め手段を設けるといった煩雑な工程を経ることなく、IC部品を樹脂被覆することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1(a)及び(b)は本発明の一実施形態に係る表面実装型圧電発振器の構成を示す外観斜視図、及び縦断面図であり、ここでは水晶発振器を一例として説明する。
この表面実装型圧電発振器1は、平板状の実装基板2と、実装基板2上に搭載されるIC部品10、及びパッケージ化された水晶振動子(圧電振動子)21と、を備えている。
実装基板2は、平板状の絶縁基板3と、絶縁基板底部に設けた実装電極4と、絶縁基板上面に設けた配線パターン(ランド)5、6と、を備えている。
IC部品10は、発振回路、温度補償回路等を構成する半導体ベアチップであり、絶縁基板3上面の配線パターン5上に高さの低い小バンプ7によってフリップチップ実装されている。更に、絶縁基板3の上面から配線パターン6上に固定した背高の大径導体ポスト31上面のレベルまでを被覆するモールド樹脂41によってIC部品全体を樹脂被覆する。なお、大径導体ポスト31上面はモールド樹脂41の上面に露出している。
水晶振動子21は、大径導体ポスト31上面に半田等の接続用導体32を介して実装される。水晶振動子21は、セラミック等から成る容器本体22の凹所22a内に設けた接続パッド22b上に導電性接着剤を用いて水晶振動素子23を支持し、該凹所22aを金属蓋24によって封止した構成を備える。容器本体22の底部には外部電極25を備え、この外部電極25と上記接続用導体32を接続することによって水晶振動子21は大径導体ポスト31上面に固定される。水晶振動素子23は、水晶基板の両主面に導体パターン(励振電極、及び各励振電極から引き出されたリード電極)を形成した構成を備えている。
【0008】
大径導体ポスト31は、実装基板2上にフリップチップ実装されたIC部品10よりも背高となるように寸法設定される。つまり、搭載後のIC部品10の上面の高さ位置よりも、大径導体ポスト31の平坦な上面の方が高い位置関係となるように設定する。大径導体ポスト31は半田ボールを配線パターン6上に固着するか、或いはメッキにより形成する。
なお、モールド樹脂41の上面と水晶振動子21下面との間隙に接着剤45を充填して両者を一体化してもよい。このようにモールド樹脂上面とパッケージ化された圧電発振器底面との間の隙間に接着剤を充填することにより両者の接続強度を高めることが可能となる。
本発明の発振器1は、IC部品10のみならず、水晶振動子21を実装基板上に搭載する大径導体ポスト31も含めた基板上面をモールド樹脂41によって被覆した構造が特徴的であり、このようにIC部品10以外の部分も樹脂被覆する構成とすることにより構成がシンプル化し、後述するように製造工程を簡略化することが可能となる。
従って、本発明によれば、パッケージ化された水晶振動子とワンチップIC部品とを上下位置関係となるように実装基板上に搭載した表面実装型圧電発振器において、小型化の要請によってアンダーフィルを充填するためのキャビティを確保できないことに対応してアンダーフィルレス構造、或いはキャビティレス構造を採用した場合においても、構造の複雑化、製造手数の増大といった不具合を解消できる。
【0009】
次に、上記表面実装型圧電発振器の製造方法を図2に示した工程図により説明する。
なお、以下の工程は、多数の実装基板を縦横にシート状に連結した実装基板母材を用いたバッチ処理によって実施されるが、ここでは発振器個片毎の製造手順を明確化するために個片の断面図を用いて説明する。
図2(a)は大径導体ポスト搭載工程であり、実装基板2上の配線パターン6上に複数の大径導体ポスト31を搭載する。大径導体ポスト31の最上部の高さ位置は、後述するように実装基板2上に搭載したIC部品の上面よりも背高となるように構成される。大径導体ポスト31は、半田ボールを配線パターン6上に固着するか、或いはメッキによって形成する。
(b)のIC部品搭載工程では、実装基板2上の配線パターン5上にIC部品10を小バンプ7によってフリップチップ実装する。
(c)のモールド樹脂被覆工程では、実装基板2上面に、IC部品10と、IC部品10よりも背高の大径導体ポスト31を埋没させるモールド樹脂41を均一厚となるように被覆一体化する。多数の実装基板を縦横にシート状に連結した実装基板母材を用いたバッチ処理によって発振器を量産する場合には、このモールド樹脂被覆工程は、実装基板母材外周を枠体状の堰き止め部材により包囲した状態で、該堰き止め部材の内側に樹脂を注入した上で硬化させることによって実施される。つまり、この工程においては、実装基板個片上の特定部分に樹脂が侵入しないようにするための堤防やマスクを設ける等の煩雑な手法を採ることなく、単純にモールド樹脂を充填して固化させればよく、生産性を大幅に高めることができる。
なお、樹脂モールド前に任意の箇所にアンダーフィルを充填しておいてもよい。
【0010】
(d)の研磨工程では、モールド樹脂の硬化を待って前記堰き止め部材を実装基板母材から取り外し、その後モールド樹脂41の上面と大径導体ポスト31上部の一部を研磨して大径導体ポスト31の上面を露出させる。この工程では、各大径導体ポスト31の上部を研磨により一部除去することによって平坦な導体面31aを露出させる。
(e)の圧電振動子(水晶振動子)搭載工程では、各大径導体ポストの露出した各上面31aに接続用導体32を介して圧電振動素子底部の電極25を半田等によって固定する。
なお、必要に応じて、研磨工程(d)の後に、研磨したモールド樹脂上面適所に接着剤45を塗布する接着剤塗布工程を実施してもよい。
最後に個片間の境界線に沿ってダイシングすることによって個々の発振器を得る。
このように本発明の製造方法によれば、実装基板母材を用いたシンプルな工程によって生産性よく、超小型且つアンダーフィルレスタイプ、キャビティレスタイプの表面実装型圧電発振器を量産することができる。
なお、上記実施形態では、圧電発振器の代表例として水晶発振器を例示したが、本発明は圧電材料から成る圧電振動素子を使用した発振器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】(a)及び(b)は本発明の一実施形態に係る表面実装型圧電発振器の構成を示す外観斜視図、及び縦断面図。
【図2】(a)乃至(e)は、本発明の表面実装型圧電発振器の製造方法の工程図。
【図3】従来の圧電発振器の構成説明図。
【符号の説明】
【0012】
1…表面実装型圧電発振器、2…実装基板、3…絶縁基板、4…実装電極、5…配線パターン、6…配線パターン、7…小バンプ、10…IC部品、21…水晶振動子、22…容器本体、22a…凹所、22b…接続パッド、23…水晶振動素子、24…金属蓋、25…外部電極、31…各大径導体ポスト、31a…上面、32…接続用導体、41…モールド樹脂、45…接着剤。




 

 


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