JP2007201044A - 電子デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで製造される電子デバイスを提供する。また平面サイズの小型化をするとともに、薄型化した電子デバイスを提供する。
【解決手段】電子デバイスは、基板側パッド２４を並べて基板２０上に配設し、ＩＣ側パッド１４が上面に並べて設けられたＩＣチップ１２を、ＩＣ側パッド１４の並べられた方向と基板側パッド２４の並べられた方向とを交差させて基板２０上に設け、基板側パッド２４とＩＣ側パッド１４とをワイヤ３２で接合した構成である。このワイヤ３２は、逆ボンディング法を用いて接合されている。そして電子デバイスには、ＩＣ側パッド１４の並べられた方向に沿うＩＣチップ１２の側辺に隣接して電子部品が基板２０上に設けられ、複数の基板側パッド２４のうちの少なくとも一部と電子部品とが導通している。
【選択図】図１

Description

本発明は電子デバイスに係り、特に基板上に設けられた基板側パッドとこの基板上に搭載されたＩＣチップとをワイヤで導通させた電子デバイスに関する。

電子デバイスには、複数の部品を基板上に搭載したものがある。この電子デバイスの一例としては圧電デバイスがあり、具体的な構成は次のようになっている。すなわち圧電デバイスは、圧電振動子および集積回路（ＩＣ）チップを搭載するための基板を有している。この基板には、圧電振動子を搭載するための振動子用電極が設けられるとともに、複数の基板側パッドが２列に並べて設けられている。この基板側パッドは、ＩＣチップと導通するためのワイヤが接合される。また振動子用電極のうちの一部は、基板側パッドのうちの一部と導通している。

そして圧電振動子の裏面に外部端子が設けられており、この外部端子と振動子用電極が接合するように圧電振動子が基板上に搭載されている。またＩＣチップの上面に複数のＩＣ側パッドが設けられている。これらのＩＣ側パッドは、２列に平行に並べられている。そして各列は、ＩＣチップの上面を形成する辺のうち、対向している辺のそれぞれに沿って設けられている。このようなＩＣチップは、ＩＣ側パッドが並べられた方向と基板側パッドが並べられた方向とが同じになるようにして、２列に並べられている基板側パッドの列間に搭載されている。そしてＩＣ側パッドと基板側パッドがワイヤにより導通されている。なお、このような圧電デバイスを開示したものとしては特許文献１があげられる。
特開２０００−３１３２４号公報

前述した構成の圧電デバイス（電子デバイス）を新たに製造する場合、基板やＩＣチップ、圧電振動子等の部品を新たに設計・生産するのであれば、圧電デバイスの製造費用が高くなってしまう。例えば、新製品となる圧電デバイスの構成に応じて新たに基板を作る場合には、振動子用電極や基板側パッドの配置位置、これらを導通させる接続パターンの配置位置が従来の基板と変わるので、この新たな配置位置に応じた製造用部品（マスク等）が必要になり、この製造用部品を作製するための費用および管理するための費用が必要になる。また製造用部品も圧電デバイスの機種毎に必要になるので種類がとても多くなり、製造用部品の管理が大変なる。したがって新たに基板を製造する工程や費用が必要になり、基板の在庫管理も必要になるので、圧電デバイスの製造費用が高くなってしまうのである。

なお新たに圧電デバイス（電子デバイス）を製造する場合に、前述のように新たに基板等の部品を設計・生産するのではなく、この圧電デバイスの機能や性能を満たす既存の圧電振動子やＩＣチップ、基板を組み合わせて製造することも考えられる。ところが既存の部品を組み合わせると、例えばＩＣチップの上面に設けられているＩＣ側パッドに与えられた機能と、これに隣接して基板に設けられている基板側パッドの機能とが異なる場合がある。具体的な例示としては、図５に示すように、あるＩＣ側パッド１ａに圧電振動子のゲート側に接続するための機能が割り当てられている場合に、これに隣接して設けられている基板側パッド２ａは基板の裏面に設けられた実装端子と導通して電位が接地している場合である。これは前述したように、ＩＣチップ３の上面に設けられたＩＣ側パッド１の整列方向と基板側パッド２の整列方向が同じになっているために生じるのである。

このような場合には、ＩＣ側パッド１に与えられた機能と基板側パッド２に与えられた機能とが一致するようにワイヤ４を接合させなければならないが、対向しているＩＣ側パッドの列５を飛び越えてワイヤ４を接合させなければならいことが生じる。具体的な例示としては、図５に示すように、ＩＣチップ３において図面の左上に設けられたＩＣ側パッド１ａに圧電振動子のゲート側に接続するための機能が割り当てられている場合に、図面の下側中央に設けられた基板側パッド２ｂにこの機能が割り当てられた場合である。このときには、同じ機能が割り当てられたＩＣ側パッド１ａと基板側パッド２ｂを導通させるワイヤ４と、対向しているＩＣ側パッド（図５に示す場合では図面の下側に並んでいるＩＣ側パッド）の列５に接合したワイヤ６とが交差する虞がある。そしてワイヤ４，６が交差したときには、ワイヤ４，６同士が接触する虞があり、圧電デバイスから周波数信号を出力できなくなる虞がある。

また近年は、圧電デバイス（電子デバイス）の平面サイズが小型化されるとともに、薄型化されている。このため基板の面積に対するＩＣチップの面積の比率が大きくなっているので、ＩＣチップと基板側パッドの距離が近くなっている。ところが従来のワイヤボンディングは、ワイヤの一端をＩＣ側パッドに接合した後にワイヤを側方に引き出し、その後ワイヤを下ろしてこの他端を基板側パッドに接合する方法である。このためＩＣ側パッドと基板側パッドの距離が近くなると、またＩＣ側パッドがＩＣチップの内側に入るほどワイヤとＩＣチップが干渉しやすくなる問題があった。すなわちＩＣチップ上面の側辺（ＩＣチップの角部）とワイヤが接触してワイヤにストレスが加わり、ワイヤが断線する虞があった。

また従来では、基板に設けられる接続パターン同士が交差する場合があった。すなわちＩＣ側パッドが並べられた方向と基板側パッドが並べられた方向が同じになるようにＩＣチップが基板に搭載されていたので、ＩＣ側パッドに与えられた機能に応じてこれに隣接する基板側パッドにこの機能を割り当てた場合、基板側パッドと振動子用電極を導通させる接続パターンや、基板側パッドと実装端子を導通させる接続パターンが交差する場合があった。この場合には、基板を積層させて接続パターンを上下に配置しなければならないので基板が厚くなり、これに伴って圧電デバイスが厚くなっていた。

本発明は、低コストで製造される電子デバイスを提供することを目的とする。また本発明は、平面サイズの小型化をするとともに、薄型化した電子デバイスを提供することを目的とする。

本発明に係る電子デバイスは、基板側パッドを並べて基板上に配設し、ＩＣ側パッドが上面に並べて設けられたＩＣチップを、ＩＣ側パッドの並べられた方向と基板側パッドの並べられた方向とを交差させて基板上に設け、基板側パッドとＩＣ側パッドとをワイヤで接合した、ことを特徴としている。同一の機能を持つＩＣ側パッドと基板側パッドが離れた箇所にあったとしても、ワイヤ同士が交差すること無く、これらを導通させることができる。このため既存のＩＣチップや基板を用いることができるので、電子デバイスを低コストで製造することができる。

また前述したワイヤは、基板側パッドにワイヤの一端を接合し、このワイヤをＩＣチップよりも高く上方に引き出した後側方に引き出し、このワイヤの他端をＩＣ側パッドに接合する逆ボンディング法によって、ＩＣ側パッドと基板側パッドを導通したことを特徴としている。ＩＣ側パッドがＩＣチップの内側に設けられていたとしても、ワイヤとＩＣチップの干渉を防止できる。また基板側パッドをＩＣチップの近くに設けたとしても、ワイヤとＩＣチップの干渉を防止できる。したがって、電子デバイスの平面サイズを小型化することができる。さらに基板に設けられる接続パターンを交差させるために基板を積層する必要がないので、基板を薄く形成することができる。したがって、電子デバイスを薄型化することができる。

また本発明に係る電子デバイスは、ＩＣ側パッドの並べられた方向に沿うＩＣチップの側辺に隣接して電子部品を基板上に設け、複数の基板側パッドのうちの少なくとも一部と電子部品とが導通した、ことを特徴としている。電子部品とＩＣチップが平面方向に並べられて基板上に搭載されているので、電子部品とＩＣチップを積層方向に並べた場合に比べて、電子デバイスを薄型化することができる。

また前述した電子部品は圧電振動子であることを特徴としている。これにより圧電デバイスを形成することができる。この圧電デバイスは、ＩＣチップの機能を適宜設定することにより、圧電発振器や温度補償型圧電発振器、電圧制御型発振器、プログラマブル圧電発振器、ジャイロセンサ等を構成することができる。

また前述したＩＣチップ、電子部品およびワイヤは、モールド樹脂等の封止材により封止されていることを特徴としている。この封止材を設けることによって、ワイヤの切断を防止できるとともに、ＩＣチップや圧電振動子の破損を防止できる。これにより電子デバイスの信頼性を向上させることができる。

以下に、本発明に係る電子デバイスの最良の実施形態について説明する。なお本実施形態では、電子デバイスの一例として圧電デバイスを用いた形態について説明する。図１は圧電デバイスの断面図である。図２は圧電デバイスの概略平面図である。この図２では、封止材の記載を省略している。図３は基板の平面図である。圧電デバイス１０は、基板２０の上にＩＣチップ１２や圧電振動子（電子部品）１６を搭載した構成である。このＩＣチップ１２や圧電振動子１６、基板２０は、機能や性能等が同じならば、既存のものを使用することができる。

図３に示される基板２０は、圧電振動子１６を搭載するための電極（振動子用電極２２）を有するとともに、ワイヤ３２が接合される基板側パッド２４を有している。また基板２０の裏面には、実装端子２６が設けられている。そして基板側パッド２４は、２列に並べられて複数設けられている。なお、これらの列の間は、ＩＣチップ１２が搭載される分だけ開けられている。また振動子用電極２２のうちの一部と基板側パッド２４のうちの一部が接続パターン２８によって導通している。この基板側パッド２４には、圧電振動子１６に電気信号を供給する機能、圧電振動子１６から出力された周波数信号を入力する機能、実装端子２６から電源電圧を入力する機能、実装端子２６に周波数信号を出力する機能、ＩＣチップ１２にデータを書き込むための信号を入力する機能等が割り当てられている。また振動子用電極２２と導通しているものを除いた基板側パッド２４のうちの一部は、基板２０に設けられた接続パターン２８およびビアホール２９を介して実装端子２６と導通している。

そして基板２０の上面は、基板側パッド２４および振動子用電極２２を除いて、絶縁膜３０に被われていればよい（図１参照）。これにより接続パターン２８は外部に露出することがないので、接続パターン２８の上に導電性を有する異物が落下したり、接続パターン２８上にＩＣチップ１２等の部品を搭載したりしても、接続パターン２８同士の導通や部品と接続パターン２８との導通が発生しない。

またＩＣチップ１２は、少なくとも圧電振動子１６（圧電振動片）を発振させる回路を有している。このＩＣチップ１２の上面には、図２に示されるように、複数のＩＣ側パッド１４が設けられている。これらのＩＣ側パッド１４は、２列に並べて設けられている。そして、この２列のうち一方は、ＩＣチップ１２の上面を形成する辺のうちのある１つの辺（一方の辺）に沿って設けられている。また、この２列のうちの他方は、前記一方の辺と対向する辺（他方の辺）に沿って設けられている。このようなＩＣチップ１２は、ＩＣ側パッド１４が並べられている方向と基板側パッド２４が並べられている方向を交差（直交）させて、基板側パッド２４が２列に並べられているその間に搭載されている。

そしてＩＣ側パッド１４に与えられた機能と基板側パッド２４に与えられた機能が一致するように、ＩＣ側パッド１４と基板側パッド２４にワイヤ３２が接合されている。一例としては、圧電振動子１６のゲート側に接続するための機能が割り当てられたＩＣ側パッド１４と、圧電振動子１６のゲート側に導通している基板側パッド２４とがワイヤ３２によって導通されている。

また圧電振動子１６は、図１に示されるように、パッケージ１９の内部に前記圧電振動片（不図示）を搭載しており、前記圧電振動片に導通した外部端子１８を裏面に備えている。なお前記圧電振動片は、ＡＴカット等された圧電振動片や音叉型圧電振動片、弾性表面波共振片等であればよい。この圧電振動子１６は、外部端子１８を介して前記圧電振動片に電気信号が入力されると、前記圧電振動片がある周波数で発振し、外部端子１８を介してこの周波数信号を出力する構成である。そして圧電振動子１６は、外部端子１８と振動子用電極２２を導電性の接合材３６によって接合させることにより、基板２０上に搭載される。なお圧電振動子１６は、ＩＣ側パッド１４の整列方向に沿ったＩＣチップ１２の辺（側面）に隣接して搭載されている。
そして、このように基板２０上に搭載されたＩＣチップ１２やワイヤ３２、圧電振動子１６は、樹脂等の封止材３４によって覆われている。

次に、圧電デバイス１０の製造方法について説明する。図４は圧電デバイスの製造フローである。まずＩＣチップ１２や圧電振動子１６が搭載される基板２０が形成される（Ｓ１００）。このときの基板２０は帯状に形成されており、同時に複数の圧電デバイス１０を形成できるようになっている。なお基板２０は絶縁性を有する必要があるので、例えばガラスエポキシやセラミック、ポリイミド等の材料で形成されていればよい。

次に、この基板２０の上に基板側パッド２４や振動子用電極２２、接続パターン２８（電極等）が形成される（Ｓ１１０）。これらの基板側パッド２４や振動子用電極２２、接続パターン２８は、銅箔等の導電性材料を基板２０上に設けることにより形成される。そして基板側パッド２４や振動子用電極２２を除いて、基板２０の上に絶縁膜３０を形成する（Ｓ１２０）。この絶縁膜３０は、例えば基板２０の上面すべてにレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術を利用した後、基板側パッド２４や振動子用電極２２の上のレジストを除去して形成すればよい。

そして、この基板２０の上に圧電振動子１６が搭載される（Ｓ１３０）。このとき圧電振動子１６の裏面に形成された外部端子１８と振動子用電極２２とは、導電性を有する接合材３６を介して導通している。またＩＣチップ１２が基板２０の上に搭載される（Ｓ１４０）。このときＩＣチップ１２は、ＩＣ側パッド１４の列と基板側パッド２４の列が交差（直交）するように搭載されている。

この後、逆ボンディング法を用いてワイヤ３２をＩＣ側パッド１４と基板側パッド２４に接合し、ＩＣ側パッド１４と基板側パッド２４を導通させる（Ｓ１５０）。逆ボンディングの方法は、次のようになっている。まずＩＣチップ１２に形成されたＩＣ側パッド１４の上にバンプを形成する。このバンプは、ワイヤボンディングを行うワイヤボンダを用いて形成することができる。そしてバンプは、ワイヤ３２と同じ材料であればよい。次に、ワイヤボンダを用いてワイヤ３２の一端を基板側パッド２４に接合する。そしてＩＣチップ１２よりも高くなるようにワイヤ３２を上方に持ち上げた後、ワイヤ３２を側方に導いてＩＣ側パッド１４に形成されたバンプの上に接合し、このワイヤ３２を切断する。このような逆ボンディングを用いてワイヤ３２をＩＣ側パッド１４と基板側パッド２４とに接合することで、ワイヤ３２とＩＣチップ１２の干渉がなくなる。

この後、基板２０に搭載された圧電振動子１６やＩＣチップ１２、ワイヤ３２をモールド樹脂等の封止材３４により封止（モールド）する（Ｓ１６０）。そして最後に、帯状の基板２０を切断して、１つ１つの圧電デバイス１０に分割する（Ｓ１７０）。

このような圧電デバイス１０によれば、ＩＣチップ１２を基板２０に搭載するときに、ＩＣ側パッド１４の整列方向と基板側パッド２４の整列方向とが交差しているので、ワイヤ３２同士が交差することを無くすことができる。すなわちＩＣ側パッド１４が並べられた２列のうち、一方の列に属するＩＣ側パッド１４に接合されたワイヤ３２が他方の列を飛び越えて、この他方の列に隣接して基板２０に設けられた基板側パッド２４に接合することを無くすことができる。そして既存のＩＣチップ１２や基板２０、圧電振動子１６を用いることにより、例えばＩＣチップ１２の上面に設けられたあるＩＣ側パッド１４の機能と、このＩＣ側パッド１４に隣接している基板側パッド２４の機能とが異なっていたとしても、同じ機能を有するＩＣ側パッド１４と基板側パッド２４をワイヤ３２で導通できる。

また逆ボンディング法を用いてＩＣ側パッド１４と基板側パッド２４にワイヤ３２を接合させたので、基板側パッド２４と、この基板側パッド２４が設けられている箇所と反対側にあるＩＣ側パッド１４や、ＩＣチップ１２の内部にあるＩＣ側パッド１４とをワイヤ３２で導通させた場合であっても、ワイヤ３２とＩＣチップ１２が干渉するのを防止できる。よって、既存の基板２０やＩＣチップ１２、圧電振動子１６を用いたとしても所望の性能や特性を有する圧電デバイス１０を製造することができ、これを確実に動作させることができる。また圧電デバイス１０を低コストで製造することができる。さらに新たに圧電デバイス１０を製造するのに伴って基板２０やＩＣチップ１２、圧電振動子１６を新たに設計・生産する必要が無いので、これらの部品の在庫管理や製造用部品の作製・管理が必要無くなる。

また逆ボンディングを利用しているので、ＩＣチップ１２の上面内側にあるＩＣ側パッド１４と基板側パッド２４をワイヤ３２で導通させることができ、ワイヤ３２とＩＣチップ１２が接触することがない。同様に、ＩＣチップ１２の両側に並べられている基板側パッド２４の各列のうち、一方の列に属する基板側パッド２４に隣接しているＩＣ側パッド１４と他方の列に属する基板側パッド２４とをワイヤ３２で導通させることができ、ワイヤ３２とＩＣチップ１２が接触することがない。したがってＩＣチップ１２と基板側パッド２４の距離を近づけることができるので、圧電デバイス１０の平面サイズを小型化することができる。

また圧電デバイス１０は、圧電振動子１６の側方にＩＣチップ１２を配設した構成なので、薄型化することができる。また前述したように、ＩＣ側パッド１４が並べられた方向と基板側パッド２４が並べられた方向に応じてＩＣチップ１２の向きが規定されるので、ワイヤ３２同士が交差することがなくなる。このため基板２０を積層させて接続パターン２８を上下に配置し、接続パターン２８を交差させる必要が無いので、本実施形態に用いられる基板２０は１層構造であればよい。したがって圧電デバイス１０を薄型化することができる。

またＩＣチップ１２やワイヤ３２、圧電振動子１６の周囲は封止材３４で覆われているので、ワイヤ３２の切断や、ＩＣチップ１２や圧電振動子１６の破損が生じることがなくなり、圧電デバイス１０の信頼性を向上させることができる。

圧電デバイスの断面図である。 圧電デバイスの平面図である。 基板の平面図である。 圧電デバイスの製造フローである。 従来技術に係るＩＣチップと基板側パッドの平面図である。

符号の説明

１０………圧電デバイス、１２………ＩＣチップ、１４………ＩＣ側パッド、１６………圧電振動子、２０………基板、２４………基板側パッド、３２………ワイヤ、３４………封止材。

Claims (5)

1. 基板側パッドを並べて基板上に配設し、
   ＩＣ側パッドが上面に並べて設けられたＩＣチップを、前記ＩＣ側パッドの並べられた方向と前記基板側パッドの並べられた方向とを交差させて前記基板上に設け、
   前記基板側パッドと前記ＩＣ側パッドとをワイヤで接合した、
   ことを特徴とする電子デバイス。
2. 前記ワイヤは、逆ボンディングにより施されて、前記ＩＣ側パッドと前記基板側パッドを導通したことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記ＩＣ側パッドの並べられた方向に沿う前記ＩＣチップの側辺に隣接して電子部品を前記基板上に設け、
   複数の前記基板側パッドのうちの少なくとも一部と前記電子部品とが導通した、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電子デバイス。
4. 前記電子部品は前記圧電振動子であることを特徴とする請求項３に記載の電子デバイス。
5. 前記ＩＣチップ、前記電子部品および前記ワイヤは、封止材により封止されていることを特徴とする請求項３または４に記載の電子デバイス。

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