JP2006351810A - Ｉｃチップ収納容器及び圧電発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＩＣチップとパッケージの内底面との間に十分な量のアンダーフィル剤を注入することができるＩＣチップ収納容器を提供する。
【解決手段】 パッケージ１１の内部底面１２には、段差部１３が設けられており、この段差部１３の段面１４にＩＣチップ７を電気的に接続するためのボンディングパッド１５が配置されている。またパッケージ１１の底面には貫通孔１６が形成されており、この貫通孔１６を利用して上記ボンディングパッド１５上に金バンプ８などを用いてＩＣチップ７をフェイスダウンボンディングした後、ＩＣチップ７とパッケージ１１の内底面１２との間にできる空間１７にアンダーフィル剤９を充填するようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＩＣチップを収納するＩＣチップ収納容器と、そのＩＣチップ収納容器を用いて構成される圧電発振器に関するものである。

近年、携帯電話機等の移動体通信機器のさらなる小型化に伴い、移動体通信機器に使用される表面実装型の圧電発振器においてもより一層の小型化が求められている。このため、圧電振動子とＩＣチップ、それらを収納するパッケージにより構成するものが主流になってきている。
ところで、ＩＣチップを用いた圧電発振器では、ＩＣチップをパッケージ内にフェイスダウンボンディングにより接続（フリップチップ接続）した後、ＩＣチップとパッケージの内底面との間にアンダーフィル剤を充填してＩＣチップをパッケージに固定する必要があった。このため、従来の圧電発振器では、ＩＣチップの上方側面側からＩＣチップとパッケージの内底面との間にアンダーフィル剤を注入するようにしていた（特許文献１）。
しかしながら、この場合は、パッケージ側面とＩＣチップとの間にアンダーフィル剤を注入するためのノズルを挿入するスペースを確保しておく必要があるため、その分だけパッケージのサイズを大きくしておく必要があり、小型化の妨げになっていた。
そこで、ＩＣチップがフリップチップ接続されるパッケージの底面にアンダーフィル剤を注入するための注入孔を形成した表面実装型の水晶発振器が提案されている（特許文献２）。
特許文献２に提案されている水晶発振器は、図９（ａ）に示すようにパッケージ１００の底面１０１に形成した注入孔（貫通孔）１０２を利用してパッケージ１００の内底面１０３とＩＣチップ１１０との間、即ちＩＣチップ１１０とパッケージ１００の接続パッド（図示しない）との間を接続する金バンプ１０４によりできる間隙にアンダーフィル剤を注入するようにしていた。
このように構成した場合は、アンダーフィル剤をパッケージ１００の底面外側から注入することができるので、特許文献１のようにＩＣチップ１１０の側面からアンダーフィル剤を注入するタイプに比べてパッケージ１００を小型化することが出来る。
また、上記したようなパッケージ１００の底面１０１に貫通孔１０２を形成しないでアンダーフィル剤をＩＣチップ１１０とパッケージ内底面１０３との間に充填する他の方法としては、図９に示すパッケージ１００に於いて貫通孔１０２を備えないパッケージにＩＣチップ１１０を搭載する前に予めパッケージ内にアンダーフィル剤を滴下したうえで、ＩＣチップ１１０を実装する方法が知られており、このような方法によってもパッケージを小型化することができる（特許文献３）。
特開２００３−１０９９８２公報 特開２００３−１１０３６３公報 特開２００４−２４７５３１公報

しかしながら、上記特許文献２の場合は、ＩＣチップ１１０とパッケージ１０１の内底面１０３の間隔が狭いため、図９（ｂ）に示すようにＩＣチップ１１０とパッケージ１００の内底面１０３との間に十分な量のアンダーフィル剤１２１を充填することが出来ない場合があり、これによりＩＣチップ１１０とパッケージ１０１との間で固着強度が得られないという問題が生じるおそれがあった。
またＩＣチップ１１０とパッケージ１００の内底面１０３との間隔が狭くアンダーフィル剤１２１の充填し難いため、量産時においては機器間で充填されたアンダーフィル剤の量にばらつきが生じる可能性がある。その場合、例えばＩＣチップ１１０に発振器回路が構成されていると、ＩＣチップ１１０の回路面（ＩＣチップの搭載面）と当該回路面の下方に配置されたパッケージ１００の回路配線（ベタアースパターンも含む）との間で発生する寄生容量値がアンダーフィル剤１２１の量の影響を受けるため、量産時において発振器の特性にばらつきが発生し、ばらつきを補正するために電気的特性の調整工程が複雑化するという問題があった。
また、パッケージにＩＣチップを搭載する前に予めパッケージ内にアンダーフィル剤を滴下した上でＩＣチップを実装する方法の場合では、パッケージのアンダーフィル剤を乗せ、内底面とＩＣチップが実装されるパッケージ内底面に設けたパッド電極の面とが同一面である為にパッド電極がアンダーフィル剤にて汚染されてしまい、金バンプ１０４とパッド電極との接触不良が発生する場合がある。
更に、アンダーフィル剤を塗布する前に金バンプ１０４をパッド電極に接続した場合、金バンプ１０４に高さがあるので、金バンプ１０４がＩＣチップの搭載時にＩＣチップにより押し流されてきたアンダーフィル剤により覆われることを免れるようにも思われるが、金バンプ１０４の径は極めて小さいのでアンダーフィル剤によって金バンプ１０４は容易に覆われてしまいその表面は汚染されるので金バンプとＩＣチップのパッド電極との接触不良が発生する。
尚、金バンプを２段または大径にすることで金バンプのＩＣチップとの接続面がアンダーフィル剤にて覆われることを防ぐこともできるが、金バンプを２段重ねる場合は製造工程が複雑化するという問題があり、また大径の金バンプを使用する場合は、ＩＣチップ側のパッド電極及びパッケージ側のパッド電極に広面積のものを用意する必要があるのでデバイスの大型化が避けられないという問題が生じる。
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、ＩＣチップとパッケージの内底面との間に十分な量のアンダーフィル剤を注入することができるＩＣチップ収納容器と、そのようなＩＣチップ収納容器を備えて構成される圧電発振器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、圧電発振器に用いられ、少なくとも発振回路が形成されたＩＣチップを収納するＩＣチップ収納容器であって、容器内底面に段差部を設け、前記段差部に前記ＩＣチップと電気的に接続される接続パッドを配置したことを特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＩＣチップ収納容器において、前記段差部を櫛歯状に形成したことを特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のＩＣチップ収納容器において、前記段差部を島状に形成したことを特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＩＣチップ収納容器において、前記容器底面に前記ＩＣチップを固着するためのアンダーフィル剤を注入するための注入孔を形成したことを特徴とする。
また請求項５に記載の発明は、圧電発振器に用いられ、少なくとも発振回路が形成されたＩＣチップを収納するＩＣチップ収納容器であって、容器内底面に前記ＩＣチップを固着するためのアンダーフィル剤を滴下しておくための溝部を設けたことを特徴とするＩＣチップ収納容器。
また請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のＩＣチップ収納容器を用いて構成した圧電発振器であることを特徴とする。

本発明によれば、容器内底面に段差部を設け、段差部にＩＣチップと電気的に接続される接続パッドを配置するように構成したことで、ＩＣチップとパッケージ内底面との間に広い空間を設けることができるので、ＩＣチップとパッケージの内底面との間に十分な量のアンダーフィル剤を充填することが可能になる。これによりＩＣチップとパッケージとの間の固着強度を確実に得ることができるようになる。
また量産時においては、アンダーフィル剤の充填作業がスムーズであり、且つ、段差部によって予めアンダーフィル剤を充填する必要領域を設定することができるので、アンダーフィル剤の量を個体間で均一に保つことができる。これにより、発振器の特性のばらつきを低減することができるので、ばらつきを補正するための調整工程を簡略化することができ、それだけ生産コストを削減することができる。

以下、図面を参照して本発明の圧電発振器の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態では圧電発振器の一例として水晶発振器を例に挙げて説明する。
図１は本発明の実施形態に係る表面実装型の水晶発振器の概略構成を示した図である。
この図１に示す水晶発振器１は、少なくとも発振回路が形成されたＩＣチップが収納される発振回路部１０と、その上面側に設けられた水晶振動部２とから構成される。水晶振動部２は、収納容器３の内部底面の接続パッド（図示しない）に導電性接着剤４により水晶振動子５を電気的、機械的に固定した後、その上面（開口面）には金属蓋６を取り付け、その内部を気密封止することにより構成される。なお、水晶振動部２の水晶振動子５は、後述する発振回路部１０の発振回路に接続されている。
図２は本発明の第１の実施形態に係る発振回路部の構成を示した図であり、（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）は組立後の発振回路部を（ａ）に示した破線Ａ−Ａで切断した断面図である。
この図２に示す発振回路部１０は、ＩＣチップ７と、ＩＣチップ７を収納可能なパッケージ１１により構成される。
パッケージ１１の内部底面１２には、段差部１３が設けられており、この段差部１３の段面１４にＩＣチップ７を電気的に接続するためのボンディングパッド１５が配置されている。またパッケージ１１の底面には貫通孔１６が形成されており、この貫通孔１６を利用して上記ボンディングパッド１５上に金バンプ８などを用いてＩＣチップ７をフェイスダウンボンディングした後、ＩＣチップ７とパッケージ１１の内底面１２との間にできる空間１７にアンダーフィル剤（樹脂接着剤）９を充填するようにしている。これにより、ＩＣチップ７をパッケージ１１に対して強固に固定するようにしている。
ＩＣチップ７は、少なくとも発振回路が構成されたベアチップであり、例えばシリコン基板の片面側に集積回路と、この集積回路に接続された電極とが露出配置されており、この電極が形成されている面をパッケージ１１の内底面１２に向けた状態（フェイスダウン状態）にして、金バンプ８などを用いて段面１４上に設けられているボンディングパッド１５に接続するようにしている。なお、ＩＣチップ７には温度補償回路などを構成することも可能である。
このように構成すれば、ＩＣチップ７とパッケージ１１の内底面１２との間に広い空間１７を形成することができるので、ＩＣチップ７とパッケージ１１の内底面１２との間に十分な量のアンダーフィル剤９を充填することが可能になる。これにより、ＩＣチップ７とパッケージ１１との間の固着強度を確実に得ることができるようになる。
また量産時においては、アンダーフィル剤９の充填作業をスムーズに行うことができ、且つ、段差部１３により予めアンダーフィル剤９を充填する必要領域を設定することができるので、アンダーフィル剤９の量を個体間で均一に保つことができる。この結果、圧電発振器の特性のばらつきを低減することができるので、ばらつきを補正するための調整工程を簡略化することができ、それだけ生産コストを削減することができる。

図３は第１の実施形態に係る発振回路部の他の構成を示した図であり、（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）は組立後の発振回路部を（ａ）に示した破線Ｂ−Ｂで切断した断面図である。なお、図２と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
この図３に示す発振回路部２０は、パッケージ１１の内部底面１２に設けられている段差部２１を櫛歯状（半島状）に形成し、この段差部２１の段面２２上にＩＣチップ７を電気的に接続するためのボンディングパッド１５を配置するようにしたものである。このように構成した場合も、図２に示した発振回路部１０と同様の効果を得ることができると共に、図２に示した発振回路部１０と比較して、隣り合うボンディングパッド１５の間にアンダーフィル剤が流れ込みやすくなるのでＩＣチップ７がより強固に固定される。
図４は第１の実施形態に係る発振回路部の他の構成を示した図であり、（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）は組立後の発振回路部を（ａ）に示した破線Ｃ−Ｃで切断した断面図である。なお、図２と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
この図４に示す発振回路部３０は、パッケージ１１の内部底面１２に設けられている段差部３１を島状に形成し、この段差部３１の段面３２にＩＣチップ７を電気的に接続するためのボンディングパッド１５を配置するようにしたものである。このように構成した場合も、図２、図３に示した発振回路部１０、２０と同様の効果を得ることができる。

図５は本発明の第２の実施形態に係る発振回路部の構成を示した図であり、（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した破線Ｄ−Ｄで切断した断面図である。なお、図２と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
この図５に示す発振回路部４０も、ＩＣチップ７とＩＣチップ７を収納可能なパッケージ１１により構成される。パッケージ１１の内部底面１２には、段差部１３が設けられており、この段差部１３の段面１４にＩＣチップ７を電気的に接続するためのボンディングパッド１５が配置されている。
パッケージ１１の内底面１２上にアンダーフィル剤（樹脂接着剤）９を塗布したうえで、上記ボンディングパッド１５上に金バンプ８などを用いてＩＣチップ７をフェイスダウンボンディングするようにしている。これにより、ＩＣチップ７をパッケージ１１に対して強固に固定するようにしている。
このように構成した場合も、ＩＣチップ７とパッケージ１１の内底面１２との間に広い空間１７を形成することができるので、ＩＣチップ７とパッケージ１１の内底面１２との間に十分な量のアンダーフィル剤９を充填することが可能になる。これにより、ＩＣチップ７とパッケージ１１との間の固着強度を確実に得ることができるようになる。
また量産時においては、アンダーフィル剤９の充填作業をスムーズに行うことができ、且つ、段差部１３により予めアンダーフィル剤９を充填する必要領域を設定することができるので、アンダーフィル剤９の量を個体間で均一に保つことができる。これにより、圧電発振器の特性のばらつきを低減することができるので、ばらつきを補正するための調整工程を簡略化することができ、それだけ生産コストを削減することができる。
またこの場合はパッケージ１１の底面１２に貫通孔を形成する必要がないため、例えばパッケージ１１に機械的歪み等の応力が加わった場合でも、貫通孔部分がネックポイントとなりパッケージ１１にクラックが生じるといったこともない。
また従来のパッケージでは、アンダーフィル剤を滴下した後、ＩＣチップをフェイスダウンボンディングすると、ボンディングパッド１５と金バンプ８との接続前に、これらの間にアンダーフィル剤９が流れ込んでしまい、ＩＣチップ７とパッケージ回路配線との導通不良が発生するおそれがあった。

これに対して、本実施形態のようにパッケージ１１の内底面１２に段差部１３を設けるようにすると、ボンディングパッド１５とＩＣチップ７との間隔は狭いまま、ＩＣチップ７と内底面１２間の容積を大きく構成することができるのでＩＣチップ搭載時にＩＣチップ７により押し潰されたアンダーフィル剤９がパッケージ内底面１２を広がっていくスピードを遅くさせることができると共に段差からアンダーフィル剤９が溢れ出すまでに時間を要することでボンディングパッド１５と金バンプ８との間にアンダーフィル剤９が流れ込む前に、ボンディングパッド１５と金バンプ８とを接続することができるのでＩＣチップ７とパッケージ回路配線との間の導通不良の発生を防止することができるという利点もある。
図６は第２の実施形態に係る発振回路部の他の構成を示した図であり、（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）は組立後の発振回路部を（ａ）に示した破線Ｅ−Ｅで切断した断面図である。なお、図５と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
この図６に示す発振回路部５０は、パッケージ１１の内部底面１２に設けられている段差部２１を櫛歯状（半島状）に形成し、この段差部２１の段面２２にＩＣチップ７を電気的に接続するためのボンディングパッド１５を配置するようにしたものである。このように構成した場合も、図５に示した発振回路部４０と同様の効果を得ることができると共に、図５に示した発振回路部４０と比較して、段差部２１を櫛歯状にしたことでＩＣチップ７と内底面１２間の容積が大きいのでボンディングパッド１５の表面にアンダーフィル剤９が到達するまでの時間をより長くすることができ、より確実にボンディングパッド１５と金バンプ８との間にアンダーフィル剤９が流れ込む前にボンディングパッド１５と金バンプ８との接続を完了することができる。また、隣り合うボンディングパッド１５の間にアンダーフィル剤が流れ込みやすくなるのでＩＣチップ７がより強固に固定される。

図７は第２の実施形態に係る発振回路部の他の構成を示した図であり、（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）は組立後の発振回路部を（ａ）に示した破線Ｆ−Ｆで切断した断面図である。なお、図５と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
この図７に示す発振回路部６０は、パッケージ１１の内部底面１２に設けられている段差部３１を島状に形成し、この段差部３１の段面３２にＩＣチップ７を電気的に接続するためのボンディングパッド１５を配置するようにしたものである。このように構成した場合も、図５、図６に示した発振回路部４０、５０と同様の効果を得ることができると共に、図６に示した発振回路部４０と比較しても段差部３１を島状としたことによりＩＣチップ７と内底面１２間の容積が大きいのでボンディングパッド１５の表面にアンダーフィル剤９が到達するまでの時間をより長くすることができ、より確実にボンディングパッド１５と金バンプ８との間にアンダーフィル剤９が流れ込む前にボンディングパッド１５と金バンプ８との接続を完了することが出来る。

図８は本発明の第３の実施形態に係る発振回路部の構成を示した図であり、（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した破線Ｇ−Ｇで切断した断面図である。なお、図１と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
この図８に示す発振回路部７０は、ＩＣチップ７とＩＣチップ７を収納可能なパッケージ７１により構成される。パッケージ７１の内底面７２には、溝部７３が設けられており、この溝部７３により３つの底面領域７２ａ、７２ｂ、７２ｃに区分けされ、その両側の底面領域７２ｂ、７２ｃにＩＣチップ７を電気的に接続するためのボンディングパッド７４が配置されている。
この場合は、パッケージ７１の底面領域７２ａにアンダーフィル剤９を塗布したうえで、上記ボンディングパッド１５上に金バンプ８などを用いてＩＣチップ７をフェイスダウンボンディングするようにしている。これにより、ＩＣチップ７をパッケージ１１に対して強固に固定するようにしている。
この場合は、ＩＣチップ７とパッケージ７１の溝部７３との間に十分な量のアンダーフィル剤９を充填することが可能になる。これにより、ＩＣチップ７とパッケージ７１との間の固着強度を確実に得ることができるようになる。また量産時においては、アンダーフィル剤９の充填作業をスムーズに行うことができ、且つ、溝部７３により予めアンダーフィル剤９を充填する必要領域を設定することができるので、アンダーフィル剤９の量を個体間で均一に保つことができる。これにより、圧電発振器の特性のばらつきを低減することができるので、ばらつきを補正するための調整工程を簡略化することができ、それだけ生産コストを削減することができる。
またこの場合もパッケージ７１の底面に貫通孔を形成する必要がないため、例えばパッケージ７１に機械的歪み等の応力が加わった場合でも、貫通孔部分がネックポイントとなりパッケージ７１にクラックが生じるといったこともない。
またパッケージ７１の内底面７２に溝部７３を設けると、この溝部７３によりパッケージ７１の底面領域７２ａに塗布したアンダーフィル剤９が底面領域７２ｂ、７２ｃに到達するのを遅らせることができるので、底面領域７２ｂ、７２ｃのボンディングパッド７４にアンダーフィル剤９が到達する前にボンディングパッド７４と金バンプ８とを接続することができるようになる。これにより、ＩＣチップ７とパッケージ回路配線との間の導通不良の発生を防止することができる。
更に、上述した実施例の場合と比較して、パッケージの底板の薄い部分が少ないので剛性が高いパッケージを得ることが出来る。
なお、本実施の形態では圧電発振器が発振回路部と水晶振動部とから構成されている場合を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、例えば水晶振動子とＩＣチップとが同一パッケージに収納されている圧電発振器にも適用可能である。

本発明の実施形態に係る表面実装型水晶発振器の概略構成を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る発振回路部の構成を示した図であり、（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）は組立後の発振回路部を（ａ）に示した破線Ａ−Ａで切断した断面図である。 第１の実施形態に係る発振回路部の他の構成を示した図であり、（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）は組立後の発振回路部を（ａ）に示した破線Ｂ−Ｂで切断した断面図である。 第１の実施形態に係る発振回路部の他の構成を示した図であり、（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）は組立後の発振回路部を（ａ）に示した破線Ｃ−Ｃで切断した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る発振回路部の構成を示した図であり、（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した破線Ｄ−Ｄで切断した断面図である。 第２の実施形態に係る発振回路部の他の構成を示した図であり、（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）は組立後の発振回路部を（ａ）に示した破線Ｅ−Ｅで切断した断面図である。 第２の実施形態に係る発振回路部の他の構成を示した図であり、（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）は組立後の発振回路部を（ａ）に示した破線Ｆ−Ｆで切断した断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る発振回路部の構成を示した図であり、（ａ）はその分解斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した破線Ｇ−Ｇで切断した断面図である。 （ａ）（ｂ）は従来の水晶発振器の発振回路部のパッケージ構造と、その問題点を示した図である。

符号の説明

１…水晶発振器、２…水晶振動部、３…収納容器、４…導電性接着剤、５…水晶振動子、６…金属蓋、７…ＩＣチップ、８…金バンプ、９…アンダーフィル剤、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０…発振回路部、１１、７１…パッケージ、１２、７２…内部底面、１３、２１、３１ …段差部、１４、２２、３２…段面、１５、７４…ボンディングパッド、１６…貫通孔、１７…空間、７３…溝部

Claims (6)

1. 圧電発振器に用いられ、少なくとも発振回路が形成されたＩＣチップを収納するＩＣチップ収納容器であって、
   容器内底面に段差部を設け、前記段差部に前記ＩＣチップと電気的に接続される接続パッドを配置したことを特徴とするＩＣチップ収納容器。
2. 前記段差部を櫛歯状に形成したことを特徴とする請求項１に記載のＩＣチップ収納容器。
3. 前記段差部を島状に形成したことを特徴とする請求項１に記載のＩＣチップ収納容器。
4. 前記容器底面に前記ＩＣチップを固着するためのアンダーフィル剤を注入するための注入孔を形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＩＣチップ収納容器。
5. 圧電発振器に用いられ、少なくとも発振回路が形成されたＩＣチップを収納するＩＣチップ収納容器であって、
   容器内底面に前記ＩＣチップを固着するためのアンダーフィル剤を滴下しておくための溝部を設けたことを特徴とするＩＣチップ収納容器。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のＩＣチップ収納容器を用いて構成したことを特徴とする圧電発振器。

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