JP2007013718A

JP2007013718A - 圧電発振器の製造方法

Info

Publication number: JP2007013718A
Application number: JP2005193007A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Kobayashi; 宏和小林
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-01-18

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を一体にする容器から成り、前記半導体集積部品を前記容器の凹部に収納する形態を有す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少なくとも一部側面を削る工程を有し、樹脂を塗布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半導体集積部品の周囲に塗布するアンダーフィル樹脂を供給する構造を実現するため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。

更に、上述する温度補償型発振器では発振周波数を安定にするための諸回路を構成した半導体集積部品であり、半導体集積部品を動作する電源端子、水晶振動子の接続端子、温度制御信号の調整端子、周波数出力端子など、半導体集積部品には多くの接続電極端子が設けられており、これらの半導体集積部品の電極端子は圧電発振器を構成する容器の一部に実装する形態が取られている。

そのため、容器に実装する半導体集積部品は昨今ではバンプ接続を多用化しているが、半導体集積部品の実装部分である電極端子の酸化防止や、半導体集積部品の実装強度を補強するために、アンダーフィル樹脂を半導体集積部品と容器の間、あるいは半導体集積部品の実装部分の周囲に塗布する手法が一般的に行われている。

ところが、上述するように昨今の圧電発振器の形状が、極小型化になっていることから、上述するアンダーフィル樹脂を塗布する半導体集積部品と容器の凹部との隙間（少なくとも０．０５ｍｍ以上の隙間が必要）すら確保することが難しいことから、従来から採られている電極端子の酸化防止や、半導体集積部品の実装強度を補強するたのアンダーフィル樹脂の塗布作業が困難になっているという課題がある。

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を一体にする容器から成り、前記半導体集積部品を前記容器の凹部に収納する形態を有する圧電発振器の製造方法において、前記半導体集積部品の少なくとも一部側面を削る工程を有し、樹脂を塗布することを特徴とする圧電発振器の製造方法である。

そして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の形態であり、圧電発振器自体の形態としては、水晶振動子と半導体集積部品が表裏に配置できる、いわゆるＨ型容器構造あるいは、半導体集積部品の上方に水晶振動子を載せる形態を特徴とした圧電発振器の製造方法である。

要するに、圧電発振器全体が極小型化になっている現状から、圧電発振器を構成する水晶振動子、半導体集積部品、容器などと組合せた場合に、例えばＨ型容器構造を有した圧電発振器にあっては、水晶振動子の実装方向と相反する反対側に半導体集積部品を実装することになり、半導体集積部品は圧電発振器をユーザ基板に搭載する側に面するため、容器構造の観点から言えば圧電発振器のユーザ基板に搭載する逆凹状の先端部分に接続電極を配置する格好となることから、半導体集積部品は実質上凹部の中に囲まれることになる。

そこで、上述するような圧電発振器の小型化と相まってアンダーフィル樹脂を塗布する半導体集積部品と容器の凹部との隙間の確保を、本発明により解消することで、課題を解決するものである。

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の少なくとも一部側面を直接研削することで、実装する容器の凹部と半導体集積部品との間にアンダーフィル樹脂を供給する隙間を確保することができ、課題にあげる電極端子の酸化防止や、半導体集積部品の実装強度を補強するたのアンダーフィル樹脂を従前と同様に塗布することが可能となり、圧電発振器自体の品質の維持と、製造工程後の品質特性の維持向上を実現することで、製造コストの低減をも実現する。

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。勿論、半導体集積部品の上方に水晶振動子を載せ一体的に形成された圧電発振器でも構わない。

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、前記圧電振動子に前記半導体集積部品２を実装した後に、前記半導体集積部品２の少なくとも一部側面を削る工程を有し、樹脂を塗布することを可能としたものである。

以上のように、本発明は容器に半導体集積部品２、圧電振動子１を搭載して一体化し、半導体集積部品２側から半導体部品の一部側面を機械的あるいは、化学的な加工により研削することである。ここで機械的加工については、サンドブラスト、ダイシングなどがあり、化学的な加工についてはエッチング手法などが考えられる。

半導体集積部品の少なくとも一部側面という表現については、上述する半導体集積部品を実装する箇所が圧電発振器をユーザ基板に搭載する側の面であることから、半導体集積部品は容器の凹状に見かけ上なることで、半導体集積部品の周囲にアンダーフィル樹脂が供給できるに足りる隙間の確保ができれば本発明の目的は達成できる。

なお、図２に示すのは上述する半導体集積部品に着目し、その一部側面を削った加工を施した後の概念図である。描画については、実際の圧電発振器の実装とは紙面上下を逆に表現している。図２（ａ）は半導体集積部品の一辺に亘り削った格好であり、図２（ｂ）は半導体集積部品の一部側面を削った格好である。このことにより容器（凹部）に対して半導体集積部品の横方向、高さ方向の隙間を確保することができ、前述の隙間からアンダーフィル樹脂を注入するようにアンダーフィル樹脂を形成することで、半導体集積部品の電極端子の酸化防止と、半導体集積部品を容器に搭載した後の実装強度を補強するたのアンダーフィル樹脂が十分に供給、塗布することが可能となり、圧電発振器自体の品質の維持と、製造工程後の品質特性の維持向上を実現できる。

なお、半導体集積部品２の一部側面を削る処理量については、半導体集積部品２の持つ機能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。また、半導体集積部品２を基板に実装し圧電振動子１を搭載する形態であっても、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。

また、半導体集積部品２の一部側面を削る順番としては、圧電発振器の形態となった状態であっても、半導体集積部品が単体であっても、また半導体集積部品がウエハ上のシート状態であってもその時期を問うものでは無い。

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。本発明で処理される半導体集積部品の一部側面を削ったときの概念図である。

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

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を一体にする容器から成り、前記半導体集積部品を前記容器の凹部に収納する形態を有する圧電発振器の製造方法において、
前記半導体集積部品の少なくとも一部側面を削る工程を有し、樹脂を塗布することを特徴とする圧電発振器の製造方法。
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。
請求項１記載の圧電発振器の形態は、水晶振動子と半導体集積部品が表裏に配置できるＨ型容器構造あるいは、半導体集積部品を実装する容器上に水晶振動子を搭載する形態を有する圧電発振器の製造方法。