JP2007013716A - 圧電発振器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化する圧電発振器や温度補償型発振器に実装する半導体集積部品回路（ＩＣ）の小型化に対応した圧電発振器の製造方法を実現することを目的とする。
【解決手段】 課題を解決するために本発明は、圧電素板に励振用電極を形成した圧電振動子と、発振回路を形成した半導体集積部品とから成る圧電発振器の製造方法において、前記圧電振動子に前記半導体集積部品を実装した後に、前記半導体集積部品の不要主面部を機械加工により研削することにより課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

小型化する圧電発振器や温度補償型発振器に実装する集積回路（ＩＣ）半導体集積部品の小型化に対応した圧電発振器の構造とその製造方法に関するものである。

水晶振動子などの圧電振動子を用いた圧電発振器は、携帯電話などの通信装置や、パーソナルコンピュータといった各種の電子機器で広く使用されている。そして、電子機器の小型化に伴い、他の種々の電子部品と同様、圧電発振器に関しても、プリント配線板における部品実装密度を高めるべく小型化の工夫が様々成されている。

従来から用いられる圧電発振器は、積層基板に発振回路用印刷パターンを配置し、この積層基板の同一平面上に発振回路を構成するコンデンサ、抵抗、集積回路などの半導体集積部品と気密封止された圧電振動子を搭載し圧電発振器を構成する形態（例えば、特許文献１）であったり、圧電振動子と圧電発振器を収納する容器基板の表裏に配置する形態（例えば、特許文献２）にした圧電発振器が使用されていた。

要するに、１つのパッケージ内に圧電振動子と半導体集積部品を収容する場合には、パッケージ内でそれらを横に並べて配置するよりも、上下に重ねて配置した方が小型化を実現する上で有利であることから、最近では基板の表裏に圧電振動子と半導体集積部品を配置する形態が主に成っているのが現状である。そして、昨今では、更に小型化を実現するために、半導体集積部品に圧電振動子を直接搭載し一体化し容器中に収納した形態（例えば、特許文献３）を持つ発明にも至っている現状にある。

しかし上述する従来の技術の基本となるのは、圧電振動子や収納容器、あるいは集積回路と言った要素部品の小型化があって初めて実現するものであるが、これらの要素部品を現状寸法より更に小型にすることは非常に難しい課題がある。一例としては圧電振動子の小型化は製造上と特性上の課題があり、容器についても同様に製造上の課題がある。また、集積回路に関しては、高機能と高精度化する発振器を構成する上で特に温度補償型発振器については周波数変動を極力低減するために、集積回路としての機能的な面と接続用電極の端子数を考えても集積回路の小型化が難しいのが現状にある。
特開２０００−０７７９４４号公報 特開平０７−１０６９０１号公報 特開２０００−１９６３６０号公報 なお、出願人は、本願明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件の出願時までに発見するに至らなかった。

しかしながら、上述する従来の圧電発振器で、特に圧電振動子と半導体集積部品を一体化しても、容器の外形寸法は圧電発振器の小型化の限界に近づきつつあるのが現状にある。

この背景には、特に昨今の携帯端末が極小型化、極薄型化になっているのが理由にある。今までは、携帯端末として代表されるのが携帯電話機であったが、現在ではパーソナルコンピュータも携帯して持ち運べるほどに小型化しており、そのコンピュータの通信端末として、カード状の通信ボードが普及している。

これらの通信ボードには、上述する携帯電話機より更に小型化、薄型化の要求を求められることから、これら通信ボードに搭載する圧電発振器にも同様に極小型化と極薄型化の要求が強まっており、従来の発想を超えた小型化と低背化を実現した圧電発振器が望まれている現状にある。

これらの要求を解決するために本発明は、圧電素板に励振用電極を形成した圧電振動子と、発振回路を形成した半導体集積部品とから成る圧電発振器の製造方法において、前記圧電振動子に前記半導体集積部品を実装した後に、前記半導体集積部品の不要主面部を機械加工により研削することを特徴とする圧電発振器の製造方法である。

また、前述する半導体集積部品は、単体形状のチップ素子あるいは、ベアチップ形状のいずれかであり、結果的には半導体集積部品の一部を機械加工により研削し全体の厚みを薄くすることを狙うものである。

本発明により圧電発振器を構成する部材のひとつである半導体集積部品２を直接研削することで、圧電発振器自体を小型化、低背化することができる。また、本発明の製造方法は複数同時に加工処理を行える工程であることから、圧電発振器の製造コストを低減することもできる。

以下、図面に従ってこの発明の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとする。また、実際の圧電発振器の実装とは紙面上下を逆に描画している。図１は本発明による圧電発振器３の一例を示す断面図である。図１（ａ）は半導体集積部品２をバンプなどで基板に実装した状態を示した図で、図１（ｂ）は更に圧電振動子１を実装し合体した概念を示すものである。

図１（ｂ）に示すのは特にその詳細は図示していないが、圧電素板に励振用電極を形成した圧電振動子１と、発振回路を形成した半導体集積部品２とから成る圧電発振器３で、前記半導体集積部品２に前記圧電振動子１を電気的に接続する構成により圧電発振器３を構成したものである。

また図１（ｂ）に描画する圧電素板には、例えば水晶材料を用い、その主面には圧電材料を発振させ駆動するための励振電極が形成されている。一方、半導体集積部品２は例えばインバータや帰還抵抗、コンデンサを集積化した回路構成に加え、特に携帯電話機などの携帯端末に用いる圧電発振器３は、温度補償機能を有することが必須条件でもあることから、温度補償回路も集積している。

温度補償回路は、周囲の温度変化に対し、圧電振動子１の持つ本来の温度特性を平坦な特性に近似するために、三次関数発生回路の思想に基づき、温度補償が成されているのが主流となっている。また、この三次関数発生回路はアナログ回路部を多く持つことから、自ずと半導体集積部品２は圧電振動子１外形が小型化する速度に比べて、半導体集積部品２の外形寸法が小さく成りにくい傾向にある。

そこで図１（ｃ）に示すように、半導体集積部品２に圧電振動子１を載置して接続し、圧電振動子１上に載置する半導体集積部品２を直接機械加工により研削し、高さ方向の厚みを薄くして圧電発振器３の形態を成すものである。このとき、半導体集積部品２と圧電振動子１との間には電気的に接続する少なくとも電気的な接続と固着が必要であり、その手法としては導電性接着剤などが用いられている。

以上のように、本発明は半導体集積部品２に圧電振動子１を搭載して一体化し、半導体集積部品２側から半導体部品を機械的な加工により研削することで、全体的な高さ方向の厚み（低背化するための）を薄くすることにより圧電発振器３の小型化を実現するものである。これは、個々の半導体集積部品２の形態では半導体集積部品２があまりにも小さ過ぎることから、いかなる手段でも半導体集積部品２の厚み研削加工が行えないことから、圧電発振器３の形態である圧電振動子１との組み合わせを行った形態後の処理により実現するものである。

本実施例では、半導体集積部品２と圧電部品との電気的な接続に、導電性接着剤を用いているが、電気的な接続と固着を実現できるものであれば、フリップチップボンディングなど他の手法を用いても構わない。また半導体集積部品２の実装についてもフリップチップボンディングやバンプの手法が取られており、半導体集積部品２の実装箇所には必要に応じてアンダーフィル樹脂を注入することで耐湿改善と半導体集積部品２の固着強度の向上を行うこともできる。

なお、半導体集積部品２の一部を削除する量については、半導体集積部品２の持つ機能がや素子構成の密度により、個々の半導体集積部品２の研削量については一義的に決まるものでは無いが、半導体集積部品２の片方の面（図面では研削面）はシリコン基板であるために実質上研削は可能である。ここで、研削手段はサンドブラスや研磨と言った機械加工手段で行う。また、図２に示すように、半導体集積部品２に直接圧電振動子１を実装する形態であっても、その形態に限るものでは無い。

上述する内容を断面図で示したイメージ図としてフローで描画したものを図３と図４に示す。図３は図１に対応し、図４は図２に対応する。基本的な考え方として、半導体集積部品２を実装後にその主面部を研削することには変わりは無い。なお、図３と図４では半導体集積部品２は樹脂に被われた格好であり、半導体集積部品２から外部電極への引き回しにはバンプにより接続されている。

本発明の圧電発振器の概念図を説明する側面断面図である。 本発明の他の実施例を示す圧電発振器の概念図を説明する側面断面図である。 図１のイメージとして描画したフロー図である。 図２のイメージとして描画したフロー図である。

符号の説明

１ 圧電振動子
２ 半導体集積部品
３ 圧電発振器

Claims (2)

1. 圧電素板に励振用電極を形成した圧電振動子と、発振回路を形成した半導体集積部品とから成る圧電発振器の製造方法において、
   前記圧電振動子に前記半導体集積部品を実装した後に、前記半導体集積部品の不要主面部を機械加工により研削することを特徴とする圧電発振器の製造方法。
2. 請求項１記載の半導体集積部品は、単体形状のチップ素子あるいは、ベアチップ形状であることを特徴とする圧電発振器の製造方法。

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