JP2007124589A

JP2007124589A - 電子部品

Info

Publication number: JP2007124589A
Application number: JP2005317675A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Fukiharu; 栄一吹春
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】
本発明の目的は、フリップチップ実装される半導体部品３７を収容するためのキャビティを有する容器１に半導体部品をモールドすべく、キャビティ内に、樹脂を被覆する電子部品である圧電発振器において、半導体部品の発熱による放熱を瞬時に行うことが可能な樹脂充填構造を提供することにある。
【解決手段】
フリップチップ実装される半導体部品３７を収容するためのキャビティ２０を有する容器１に、半導体部品３７をモールドすべく、キャビティ２０内に、第１の樹脂３８と、第１の樹脂３８を被覆する第２の樹脂３９とを充填して成る電子部品である圧電発振器において、第１の樹脂３８で半導体部品３７の周囲を覆い、第２の樹脂３９は第１の樹脂３８を覆うように、第１の樹脂３８よりも熱伝導効率の高い樹脂材料をキャビティ２０内側一杯に充填している。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる電子部品である圧電発振器に関するものである。

従来より携帯用の通信機器等の電子機器に電子部品である圧電発振器が用いられている。

かかる従来の電子部品である圧電発振器としては、例えば図５に示す如く、基板２の上下面にキャビティ１０、２０を有する容器１の上面のキャビティ１０内に、圧電振動子１２を実装して気密封止し、且つ前記キャビティ２０内に、圧電振動子１２の温度補償を行なうため半導体部品３７を収容してなる温度補償型の電子部品である圧電発振器であって、キャビティ２０の内表面に、半導体部品３７を保護するための第１の樹脂３８を充填した電子部品である圧電発振器が開示してある。図５はその断面図である。

上述の構造により、容器１の表面に圧電振動子１２を実装し、底面側に半導体部品３７を実装しているため、表面面積の小さい小型の電子部品である圧電発振器ができる。また、圧電振動子１２と半導体部品３７とを全く異なる領域に収容することができるため、圧電振動子１２の発振動作を長期にわたり安定化させることができる。また、圧電振動子１２の発振特性の不良を製造工程中に簡単に検出できるため、半導体部品３７の無駄な消費、無駄な製造工程の未実施により、安価な電子部品である圧電発振器となる。また、容器１の表面に圧電振動子１２を実装した後に、半導体部品３７を実装しているので、圧電振動子１２の周波数安定化のために行なう熱処理が、半導体部品３７に印加されず、半導体部品３７の動作信頼性や接続信頼性を高めることができる。（例えば、特許文献１、２参照）
特開２０００−１３８５３３号公報特開１９９９−３３３８５８号公報なお、出願人は前記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、上述した従来の電子部品である圧電発振器の場合、基板２の底面に半導体部品３７をフリップチップ実装し、半導体部品３７と枠部５の間に第１の樹脂３８を形成する構造において、第１の樹脂３８の形成のみでは半導体部品３７の放熱が不十分であり、半導体部品３７の発熱により、圧電発振器の発振周波数が変動する虞があった。即ち従来の第１の樹脂３８のみの構造では、半導体部品３７の発熱による放熱機能としては不完全となりやすい構造となっていた。

本発明は上記欠点に鑑み考え出されたものであり、従ってその目的は、フリップチップ実装される半導体部品を収容するためのキャビティを有する容器に前記半導体部品をモールドすべく、前記キャビティ内に、樹脂で被覆する半導体部品の発熱による放熱を瞬時に行うことが可能な樹脂充填構造を提供することにある。

本発明の電子部品は、フリップチップ実装される半導体部品を収容するためのキャビティを有する容器に、前記半導体部品をモールドすべく、前記キャビティ内に、第１の樹脂と、該第１の樹脂を被覆する第２の樹脂とを充填して成る電子部品において、
該第１の樹脂で前記半導体部品の周囲を覆い、該第２の樹脂は前記第１の樹脂を覆うように、前記第１の樹脂よりも熱伝導効率の高い樹脂材料を前記第２の樹脂は前記キャビティ内側一杯に充填していることを特徴とする。

また、本発明の電子部品は、上記構成において、第２の樹脂は、前記キャビティー内を充填し、前記電子部品の外部接続端子と半導体部品の表面は、前記第２の樹脂から露出した構造の電子部品である。
また、本発明の電子部品は、上記構成において、前記第２の樹脂材料には、銀ペーストを用いることを特徴とする。

本発明の電子部品である圧電発振器によれば、フリップチップ実装される半導体部品を収容するためのキャビティを有する容器に、前記半導体部品をモールドすべく、前記キャビティ内に、第１の樹脂と、該第１の樹脂を被覆する第２の樹脂とを充填して成る電子部品である圧電発振器において、
該第１の樹脂で前記半導体部品の周囲を覆い、該第２の樹脂は前記第１の樹脂を覆うように、前記第１の樹脂よりも熱伝導効率の高い樹脂材料を前記キャビティ内側一杯に充填していることから、熱伝導効率の高い第２の樹脂により、
半導体部品の放熱を瞬時に行うことが可能となる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。

図１は本発明の実施形態にかかる電子部品である圧電発振器の断面図である。図１に図示する電子部品である圧電発振器は大略的に言って、容器１と、枠部５、圧電振動子１２、半導体部品３７、第１の樹脂３８、第２の樹脂３９とで構成されている。図１に図示する電子部品である圧電発振器は、キャビティ１０に圧電振動子１２を収容した容器１に、枠部５の底面の四隅部に外部接続端子９が設けられている。外部接続端子９は枠部５と電気的および機械的に接続され、かつ固定されており、実装基板４０との接続用端子として機能している。また、半導体部品３７の外側位置に配置する枠部５と、半導体部品３７と枠部５とは第１の樹脂３８で被われており、第１の樹脂３８を被うように第２の樹脂３９が形成されている。

図２はシート状の母基板から切断された１個の基板領域を示したものである。また、図３は本発明の電子部品である圧電発振器を実装基板４０に搭載した状態を示す断面図である。

前記容器１は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る基板２、基板２と同様のセラミック材料から成る側壁３、４２アロイやコパール、リン青銅等から成る蓋体４から成り、前記基板２の上面に側壁３を取着させ、その上面に蓋体４を載置し固定させることによって容器１が構成され、側壁３の内側に位置する基板２の上面に導電性接着剤１３を介して圧電振動子１２が実装される。前記容器１はその内部に、具体的には、基板２の上面と側壁３の内面と蓋体４の下面とで囲まれるキャビティ１０内に圧電振動子１２を収容して気密封止するためのものである。

一方、前記容器１のキャビティ１０に収容される圧電振動子１２は、所定の結晶軸でカットした圧電片の両主面に一対の振動電極を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の振動電極を介して圧電片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。

また一方で図１、図２に図示するように、上述した基板２の下面には、枠部５が形成され、枠部５の四隅部には外部接続端子９が被着・形成されている。これら枠部５間に位置する基板２の下面には、矩形状に形成されたフリップチップ型の半導体部品３７が搭載されており、半導体部品３７は導電性接着剤３６を介して基板２に接続されている。また、半導体部品３７と枠部５とは第１の樹脂３８と第２の樹脂３９で覆われており、外部接続端子９の表面と半導体部品３の表面は、第２の樹脂３９表面から僅かに露出した構造となっている。なお、半導体部品３の表面とは、実装基板４０側を示すものである。

前記半導体部品３７はその回路形成面に、周囲の温度状態を検知する感温素子、圧電振動子１２の温度特性を補償する温度補償データを有し、温度補償データに基づいて前記圧電振動子１２の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられており、発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、例えばクロック信号等の基準信号として利用されることとなる。ここで圧電振動子１２と半導体部品３７は図１に図示する基板２の内層に設けられたメタライズ配線１５により接続されている。

次に上述した電子部品である圧電発振器の製造方法について、本発明の実施形態である図２、図３、を用いて説明する。まず、集合基板の状態で、縦ｍ列×横ｎ行（ｍ、ｎは２以上の自然数）のマトリクス状に配列された複数個のキャビティ１０、２０を有するシート状の母基板を準備する。次に、図１に図示するように各キャビティ１０に圧電振動子１２と圧電振動子１２を囲繞する側壁３とを搭載する。各キャビティ１０には、その上面側に一対の接続パッドと接合用の導体層が被着・形成されている。また、各キャビティ１０と相反する面の基板領域の四隅部には、外部接続端子９が先の図１に図示するように被着して形成されている。

このようなシート状の母基板は、例えば、アルミナセラミックス等から成るセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加し更に混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に、接続パッドや外部接続端子９等となる導体ペーストを所定のパターンに印刷して塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。

そして、キャビティ１０を有するシート状の母基板に形成される側壁３の内側に圧電振動子１２を１個ずつ搭載する。圧電振動子１２はその振動電極と基板２上面の対応する搭載パッドとを導電性接着剤１３を介して電気的・機械的に接続することによって基板２上に搭載される。

また、シート状の母基板のキャビティ１０と１対１に対応する複数個のカバー（蓋）領域を有する金属製の蓋体４を、圧電振動子１２が封止されるように側壁３上に載置・接合する。前記蓋体４としては、例えば、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る厚みが６０μｍ〜２００μｍの金属板が用いられる。

この工程では、蓋体４を各カバー（蓋）領域の内側に対応するキャビティ１０領域に圧電振動子１２が配されるようにしてシート状の母基板上面の側壁３上に載置させ、しかる後に両者を従来から周知の金すず封止等により接合することによって蓋体４が側壁３の上面に取着し固定される。なお、上述した一連の接合工程は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましく、これによって圧電振動子１２が収納される空間には不活性ガスが充満されるため、圧電振動子１２が酸素や大気中の水分等によって腐食して劣化するおそれを有効に防止することができる。

次にシート状の母基板下面の枠部５で囲まれる領域に半導体部品３７を１個ずつ搭載する。半導体部品３７は、その接続電極とシート状の母基板下面の対応する搭載パッドとを導電性接着剤３６を介して電気的・機械的に接続することによってシート状の母基板に搭載される。その後、第１の樹脂３８を注入硬化後、枠部５の全面が覆われるように第２の樹脂３９をシート状の母基板に塗布注入する。

そして、半導体部品３７は、その回路形成面に周囲の温度状態を検知する感温素子や圧電振動子１２の温度特性を補償する温度補償データを有し、温度補償データに基づいて圧電振動子１２の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路を有する半導体部品３７へ、電子部品である圧電発振器の仕様を所望の数値となるように、温度補償制御端子（不図示）よりビットデータを入力し温度補償データの書き込みを行う。

最後に、シート状の母基板を各基板領域の外周に沿って一括的に分割・切断（ダイシング）し、これによって複数個の電子部品である圧電発振器が同時に製作される。また、シート状の母基板の切断（ダイシング）は、例えば、ダイサー等を用いて、これらの部材を一括的に切断（ダイシング）することによって行われ、これによって複数個の電子部品である圧電発振器が同時に得られる。

ここで、本発明の特徴部分は図１に図示するように、第１の樹脂３８で半導体部品３７の周囲を覆い、第２の樹脂３９は第１の樹脂３８を覆うようにしたことにある。これにより、熱伝導効率の高い樹脂材料を第２の樹脂３９に用いることで、半導体部品３７の発熱による放熱を瞬時に行い、半導体部品３７の発熱による温度上昇を抑えることが可能となる。即ち半導体部品３７による発熱を熱伝導率の高い第２の樹脂３９で実装基板４０側に瞬時に放熱できるので半導体部品３７の発熱のよる温度上昇を抑えることが可能となる。

また、図４は第２の樹脂３９の無い場合の図５に示す従来例と図１に示す本発明の第２の樹脂３９が有る場合の電源オフ後、１０秒間放置し再度起動（電源オン）から１．５秒〜４０秒間の任意の１秒間に周波数変化量の最大値を示したものである。図４より、各サンプルとも、第２の樹脂３９の有る場合の方の周波数変化量が小さく半導体部品３７の発熱による温度上昇が小さいことが解る。尚ここでは第２の樹脂３９として、熱伝導性の高い銀ぺーストを用いている。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

例えば上述の実施形態においては、半導体部品３７の周囲を第１の樹脂３８，第２の樹脂３９の２種類の樹脂で被っているが、３種類以上の樹脂で被っても構わない。この場合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。また、伝導率の高い材料として、エポキシ樹脂にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やシリカ（ＳｉＯ_２）のような無機セラミックスのフィラ粉末を添加しても実現できる。

本発明の実施形態にかかる電子部品である圧電発振器の概略の断面図である。本発明のシート状基の母基板から切断された１個の基板領域の下面図である。本発明の実施形態にかかる電子部品である圧電発振器を実装基板に搭載した場合の断面図である。本発明と従来例との比較による周波数変動を示す図である。従来の電子部品である圧電発振器の概略の斜視図である。

符号の説明

１・・・容器
２・・・基板
３・・・側壁
４・・・蓋体
５・・・枠部
９・・・外部接続端子
１０・・・キャビティ
１２・・・圧電振動子
１３・・・導電性接着剤
１５・・・メタライズ配線
２０・・・キャビティ
３６・・・導電性接着剤
３７・・・半導体部品
３８・・・第１の樹脂
３９・・・第２の樹脂
４０・・・実装基板

Claims

フリップチップ実装される半導体部品を収容するためのキャビティを有する容器に、前記半導体部品をモールドすべく、前記キャビティ内に、第１の樹脂と、該第１の樹脂を被覆する第２の樹脂とを充填して成る電子部品において、
該第１の樹脂で前記半導体部品の周囲を覆い、該第２の樹脂は前記第１の樹脂を覆うように、前記第１の樹脂よりも熱伝導効率の高い樹脂材料を前記キャビティ内側一杯に充填していることを特徴とする電子部品。
請求項１記載の第２の樹脂は、前記キャビティー内を充填し、前記電子部品の外部接続端子と半導体部品の表面は、前記第２の樹脂から露出した構造を特徴とする電子部品。
前記第２の樹脂材料には、銀ペーストを用いることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。