JP2007208016A - モールドパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】内部の素子とは隙間を空けて当該素子にキャップを被せてなる部品を、基材に搭載し、これらをモールド樹脂で封止してなるモールドパッケージにおいて、キャップにおける被覆部の外面にモールド樹脂による応力がかからないようにする。
【解決手段】モールドパッケージ１００においては、部品１０におけるキャップ１２の被覆部１２ａの外面を基材としての配線基板２０に接合した状態で、部品１０が配線基板２０に搭載されており、この状態で配線基板２０および部品１０がモールド樹脂７０にて封止されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部の素子とは隙間を空けて当該素子にキャップを被せ保護してなる部品を有するモールドパッケージに関し、たとえば、高精度なクロックを要する混成集積回路をモールド成型してなるパッケージに適用できる。

従来より、高精度な発振子として水晶やセラミック発振子が一般に用いられている。これらの部品は、たとえば、セラミック基板上に素子としての発振子を構成し、この発振子に金属などのキャップを被せてなるものである。

さらに、これらの部品においては、キャップ内部の発振子が振動できるように中空状態とする目的で、キャップにおける発振子を被覆する被覆部の内面と発振子とを離すことで、中空部を設けている。

そして、このような発振子を、マイコンなどが搭載された基材としての配線基板に搭載し、これらを金型に設置し、モールド樹脂で封止してなるモールドパッケージが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。このものでは、発振子をマイコンのクロック供給源として用いている。
特開平６−１２０７６６号公報

しかしながら、この種のモールドパッケージにおいて、上記発振子はプリント基板等に実装されて使うことを想定して作られているため、通常、キャップは、当該発振子をプリント基板に実装する際のハンドリングに耐えることができる程度の強度しか考慮されていない。

そのため、従来では、このように内部の素子とは隙間を空けて当該素子にキャップを被せ保護してなる部品を、モールド樹脂で封止する構成において、モールド成形時の樹脂応力がキャップにおける被覆部の外面にかかって当該被覆部が変形し、当該被覆部の内面とキャップ内部の素子とが接触する可能性があった。

その結果、素子が破壊されたり、キャップにおける被覆部が素子に接触することで、所望の素子特性が得られない、たとえば上記発振子の場合には所定の発振周波数が得られなかったりするなどの問題が生じる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、内部の素子とは隙間を空けて当該素子にキャップを被せてなる部品を、基材に搭載し、これらをモールド樹脂で封止してなるモールドパッケージにおいて、キャップにおける被覆部の外面にモールド樹脂による応力がかからないようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、キャップ（１２）における被覆部（１２ａ）の内面と内部の素子（１１）との間に中空部を有する部品（１０）を、キャップ（１２）の被覆部（１２ａ）の外面を基材（２０、２１）に接合した状態で、基材（２０、２１）に搭載し、この状態で基材（２０、２１）および部品（１０）をモールド樹脂（７０）にて封止したことを特徴とする。

それによれば、部品（１０）において、キャップ（１２）の被覆部（１２ａ）の外面が基材（２０、２１）に接合されているため、この被覆部（１２ａ）の外面にモールド樹脂（７０）による応力がかからないようにできる。

この場合、部品（１０）における被覆部（１２ａ）とは反対側の面と、基材（２０、２１）とを、ボンディングワイヤ（５０）により電気的に接続したり、これら両者にはんだ付けされたリード部材（５１）により電気的に接続したりすれば、部品（１０）と基材（２０、２１）との電気的接続を適切に行える。

また、このような構成において、モールド樹脂（７０）の内部にて、部品（１０）の周辺に、部品（１０）と外部とを電気的に接続するリードフレーム（６０）を設けた場合、部品（１０）における被覆部（１２ａ）とは反対側の面と、リードフレーム（６０）とを、ボンディングワイヤ（５０）やはんだ付けにより電気的に接続すれば、部品（１０）とリードフレーム（６０）との電気的接続を適切に行える。

また、上記各構成において、基材（２０、２１）に、部品（１０）以外に他の電子部品（４０）を搭載した場合、部品（１０）における被覆部（１２ａ）とは反対側の面と、他の電子部品（４０）とを、ボンディングワイヤ（５０）により電気的に接続すれば、基材（２０、２１）上にて、部品（１０）と他の電子部品（４０）との電気的接続を適切に行える。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るモールドパッケージ１００の概略構成を示す斜視図である。この図１では、モールド樹脂７０を透過してモールド樹脂７０の内部に位置する各部の構成を示してある。また、図２は、図１中の部品１０の概略断面構成を示す図である。

本実施形態のモールドパッケージ１００は、限定するものではないが、１つのモールドパッケージ内にマイコンＩＣや電源、入出力バッファなどを有している混成集積回路に適用が可能である。

このような混成集積回路は、モータやソレノイド、ランプなどを駆動・制御するＥＣＵをアクチュエータと一体化するために、ＥＣＵ機能を１つのモールドパッケージへ納め小型化、搭載性の向上を実現したものである。

モールドパッケージ１００は、図２に示されるように、内部の素子１１とは隙間を空けて当該素子１１にキャップ１２を被せ保護してなる部品１０を有する。本例では、この部品１０は、セラミックや水晶などの発振子である。

具体的に、部品１０は、圧電素子などよりなる素子１１がセラミックなどのベース１３に設けられており、この素子１１には金属などよりなるキャップ１２が被せられ、素子１１は外部から保護されている。

そして、キャップ１２における素子１１を被覆する被覆部１２ａの内面と素子１１との間には、中空部が設けられている。つまり、キャップ１２における被覆部１２ａは、その内部の素子１１とは離れた状態で素子１１を被覆している。このような発振子に代表される部品１０の構成は、従来のものと同様である。

そして、図１、図２に示されるように、この部品１０は、基材としての配線基板２０の上に搭載されている。ここで、配線基板２０としては、配線基板として機能するものであれば、特に限定されるものではないが、セラミック配線基板やプリント基板などを採用することができる。

この配線基板２０に対して、部品１０は、キャップ１２における被覆部１２ａの外面にて配線基板２０に接合された状態となっている。本実施形態では、図２に示されるように、部品１０のキャップ１２における被覆部１２ａの外面と配線基板２０との間に、接着材３０が介在しており、この接着材３０を介して、これら部品１０と配線基板２０とが接着している。

この接着材３０としては、はんだや導電性接着剤などの導電性接合部材であってもよいし、非導電性の接着剤であってもよい。これらは場合に応じて使い分ければよい。

また、図１に示されるように、配線基板２０の上には、必要に応じて、部品１０以外に他の電子部品４０が搭載されている。この他の電子部品４０は、モールドパッケージ１００の機能を満足するものであれば、何でもよいが、ここでは、マイコン機能を有するＩＣチップ４０としており、このＩＣチップ４０は、図示しないダイマウント材を介して配線基板２０に接合されている。

そして、図１に示されるように、配線基板２０上の部品１０およびＩＣチップ４０は、配線基板２０に対してボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続されている。このワイヤ５０は、通常の金やアルミニウムなどを用いたワイヤボンディングにより形成されるものである。

ここで、部品１０においては、この部品１２における被覆部１２ａとは反対側の面と、配線基板２０とが、ボンディングワイヤ５０により電気的に接続されている。ここでは、部品１０において、被覆部１２ａの反対側に位置する端部となる上記ベース１３に設けられた電極に対してボンディングワイヤ５０が結線され、このワイヤ５０を介して部品１０と配線基板２０とが電気的に接続されている。

そして、これら部品１０、配線基板２０、ＩＣチップ４０、ワイヤ５０により、モールドパッケージ１００における回路が構成されている。たとえば、本例では、高精度なクロックを要するシステムが構成されており、部品１０としての発振子から、マイコン機能を持つＩＣチップ４０にクロックが供給され、ＩＣチップ４０は、このクロックに基づいて動作するものとなっている。

また、図１に示されるように、配線基板２０の周囲には、配線基板２０および配線基板２０上の部品１０、ＩＣチップ４０と外部とを電気的に接続するためのリードフレーム６０が設けられている。

このリードフレーム６０は、銅や４２アロイなどの通常のリードフレーム材料よりなる。そして、リードフレーム６０と配線基板２０とは、ワイヤ５０を介して結線され電気的に接続されている。

そして、これら配線基板２０、配線基板２０上の部品１０およびＩＣチップ４０、リードフレーム６０、さらには、これらを接続するボンディングワイヤ５０は、モールド樹脂７０により封止されている。ここで、リードフレーム６０の一部は、外部との接続のためモールド樹脂７０からアウターリードとして突出している。

モールド樹脂７０は、エポキシ系樹脂など、この種のモールドパッケージの分野で用いられる通常のモールド材料であり、金型を用いたトランスファーモールド法などにより、成形されるものである。

なお、このようなモールドパッケージ１００は、配線基板２０上に部品１０およびＩＣチップ４０を搭載、固定するとともに、配線基板２０の周囲にリードフレーム６０を配置し、上記各部におけるワイヤボンディングを行った後、このものを、金型に入れ、モールド成形することにより製造される。

ところで、本実施形態によれば、内部の素子１１とは隙間を空けて当該素子１１にキャップ１２を被せ保護してなる部品１０において、キャップ１２の被覆部１２ａの外面を基材としての配線基板２０に接合している。

そのため、このキャップ１２の被覆部１２ａの外面と配線基板２０との間には、モールド樹脂６０が存在せず、当該被覆部１２ａの外面にはモールド樹脂６０による応力がかからないようにできる。

ちなみに、従来では、部品においてキャップにおける被覆部の外面を、基材とは反対側の方向に向けて、当該部品を基材上に搭載し、モールド樹脂による封止を行う。具体的に、本パッケージに沿って述べると、部品１０におけるベース１３側を配線基板２０に接合して当該部品１０を搭載する。この場合、キャップ１２の被覆部１２ａは、その内面が素子１１とは離れているため、モールド樹脂６０の応力が加わった場合、たとえば凹むなど、変形しやすい。

しかし、本実施形態では、外圧によって最も変形をおこしやすいキャップ１２の被覆部１２ａを従来とは逆さまにして基材２０に接合しているため、そのような被覆部１２ａの変形を抑制し、被覆部１２ａの内面とキャップ１２内部の素子１１との接触を防止できる。その結果、素子１１の破壊防止や、素子特性の確保などが容易になり、高精度な発振子をモールド樹脂７０に入れることが可能となる。

また、このような部品１０において、電極はキャップ１２の被覆部１２ａではなく、それとは反対側の面、本例ではベース１３に設けられる。本実施形態では、従来とは、逆さまに搭載した部品１０において、電極は配線基板２０から浮いた状態となる。しかし、この場合、図１に示されるように、ボンディングワイヤ５０を介して部品１０の電極と配線基板２０とを結線することで電気的な接続が行える。

また、本実施形態は、キャップ１２の変形を防ぐ目的で、上記した逆さまの搭載手法を採用したが、キャップ１２が金属でできている場合には、次に述べるようなさらなる効果も期待できる。

すなわち、ＧＮＤなどで電気的に固定した搭載ランドを用意した配線基板２０上に、はんだまたは導電性接着剤よりなる接着材３０などにより、金属製のキャップ１２を固定することにより、ノイズを防ぐシールド効果が期待できる。

これにより、部品１０である発振子において、外部からのノイズを遮断して安定した発振周波数を得ることが可能になったり、逆に当該発振子からの高周波クロックを外部へ撒き散らすのを防ぐことも可能になる。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係るモールドパッケージ２００の概略構成を示す斜視図である。この図３でも、モールド樹脂７０を透過してモールドパッケージ２００の内部構成を示してある。

上記第１実施形態では、部品１０と配線基板２０とをボンディングワイヤ５０にて電気的に接続していたが、本実施形態では、銅などの金属またはその他の導電性材料よりなるリード部材５１を用いて、部品１０と配線基板２０とを電気的に接続している。

図３に示されるように、リード部材５１の一端部は、部品１０における被覆部１２ａとは反対側の面に位置する電極に、はんだ５２により電気的に接続されており、リード部材５１の他端部は、配線基板２０に、はんだ５２により電気的に接続されている。そして、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

なお、この部品１０以外の電気的接続部は、上記第１実施形態と同様にボンディングワイヤにて行ってもよいが、本例では、ワイヤボンディングを廃止して、ＩＣチップ４０はバンプ５３により配線基板２０に電気的に接続され、配線基板２０とリードフレーム６０とは、はんだ５２を介して電気的に接続されている。

（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態に係るモールドパッケージ３００の概略構成を示す斜視図である。この図４でも、モールド樹脂７０を透過してモールドパッケージ３００の内部構成を示してある。

上記各実施形態では、部品１０とリードフレーム６０とは、直接接続されておらず、間に配線基板２０を介し、各部を上記したボンディングワイヤ５０またはリード部材５１によって接続することにより、部品１０とリードフレーム６０とを電気的に接続する構成を採用していた。

ここで、本実施形態のように、部品１０とリードフレーム６０とは、直接、ボンディングワイヤ５０により結線することで電気的に接続されていてもよい。

ここでは、モールド樹脂７０の内部にて、部品１０の周辺に配置されたリードフレーム６０と、部品１０における被覆部１２ａとは反対側の面に位置する電極とが、ボンディングワイヤ５０により電気的に接続されている。そして、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態に係るモールドパッケージ４００の概略構成を示す斜視図である。この図５でも、モールド樹脂７０を透過してモールドパッケージ４００の内部構成を示してある。

図５に示されるように、本実施形態では、部品１０とリードフレーム６０とは、直接、はんだ５２を介して電気的に接続されている。

ここでは、モールド樹脂７０の内部にて、端部が部品１０に重なるように配置されたリードフレーム６０と、部品１０における被覆部１２ａとは反対側の面に位置する電極とが、はんだ５２によって接合され電気的に接続されている。そして、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

（第５実施形態）
図６は、本発明の第５実施形態に係るモールドパッケージ５００の概略構成を示す斜視図である。この図６でも、モールド樹脂７０を透過してモールドパッケージ５００の内部構成を示してある。

上記各実施形態では、基材として配線基板２０を採用したが、本実施形態では、図６に示されるように、リードフレームのアイランド２１を採用している。

この場合、配線基板２０および部品１０、ＩＣチップ４０と外部とを電気的に接続するためのリードフレーム６０は、このアイランド２１を構成するリードフレームと別体のものでもよいが、通常は、これらアイランド２１およびリードフレーム６０は、もともとは同一のリードフレームに連結されており、モールド樹脂７０の封止後にカットされることで、それぞれ構成されるものである。

ここでは、このアイランド２１上に部品１０およびＩＣチップ４０が搭載され、部品１０とリードフレーム６０との間、および、ＩＣチップ４０とリードフレーム６０との間が、直接、ボンディングワイヤ５０により結線することで電気的に接続されている。そして、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

（第６実施形態）
図７は、本発明の第６実施形態に係るモールドパッケージ６００の概略構成を示す斜視図である。この図７でも、モールド樹脂７０を透過してモールドパッケージ６００の内部構成を示してある。

本実施形態も、上記図６に示されるものと同様に、基材としてリードフレームのアイランド２１を採用している。このアイランド２１およびリードフレーム６０については、上記図６のものと同様である。

ここでは、このアイランド２１上に部品１０およびＩＣチップ４０が搭載され、部品１０とＩＣチップ４０との間、および、ＩＣチップ４０とリードフレーム６０との間が、直接、ボンディングワイヤ５０により結線することで電気的に接続されている。

なお、本実施形態では、基材であるアイランド２１上において、部品１０における被覆部１２とは反対側の面に位置する電極と当該ＩＣチップ４０とが、ボンディングワイヤ５０により電気的に接続されているが、このような部品１０とＩＣチップ４０とのワイヤ接続構成は、上記の各実施形態においても採用可能である。そして、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

また、基材としてリードフレームのアイランド２１を用いた上記第５および第６実施形態において、アイランド２１と部品１０との間を、ボンディングワイヤ５０もしくは上記したリード部材５１のはんだ付けにより電気的に接続してもよい。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、部品１０は、キャップ１２における被覆部１２ａの外面と基材２０、２１との間に接着材３０を介在させて接着されていたが、場合によっては、当該被覆部１２ａの外面と基材２０、２１とは、単に接触して密着していてもよい。この場合でも、モールド樹脂７０の封止により、部品１０と基材２０、２１とは接合され固定されるものである。

また、上記各実施形態では、基材２０、２１の上には、部品１０以外に他の電子部品４０が搭載されていたが、この他の電子部品４０は必要に応じて搭載されればよく、基材２０、２１に部品１０のみが搭載されたものであってもよい。

また、基材２０、２１、部品１０、他の電子部品４０およびリードフレーム６０の各部間の電気的接続方法として、上記したボンディングワイヤやリード部材による形態を示したが、これらの形態は、可能な範囲で種々組み合わせて採用してもよい。また、当該電気的接続方法は、これらボンディングワイヤやリード部材以外の接続部材を用いて行ってもよい。

また、部品１０としては、上記した水晶発振子やセラミック発振子以外にも、素子にキャップを被せてなるとともに当該キャップにおける素子を被覆する被覆部の内面と素子との間に中空部を有する部品であればよい。

たとえば、素子として可動部を有する加速度センサや角速度センサなどを用いることも可能である。この場合でも、可動部の可動特性を確保するために、これらセンサとキャップの被覆部の内面とを離して中空部を持たせる必要がある。

また、基材としては、上記した配線基板２０やリードフレームのアイランド２１に限定されるものではなく、部品１０を上記実施形態に示したような形で搭載できうるものであるならば、種々のものが適用可能である。

本発明の第１実施形態に係るモールドパッケージの概略斜視図である。 図１中の部品の概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係るモールドパッケージの概略斜視図である。 本発明の第３実施形態に係るモールドパッケージの概略斜視図である。 本発明の第４実施形態に係るモールドパッケージの概略斜視図である。 本発明の第５実施形態に係るモールドパッケージの概略斜視図である。 本発明の第６実施形態に係るモールドパッケージの概略斜視図である。

符号の説明

１０…部品、１１…素子、１２…キャップ、１２ａ…被覆部、
２０…基材としての配線基板、２１…基材としてのリードフレームのアイランド、
４０…他の電子部品としてのＩＣチップ、５０…ボンディングワイヤ、
６０…リードフレーム、７０…モールド樹脂。

Claims (6)

1. 素子（１１）にキャップ（１２）を被せてなるとともに、前記キャップ（１２）における前記素子（１１）を被覆する被覆部（１２ａ）の内面と前記素子（１１）との間に中空部を有する部品（１０）が備えられており、
   前記部品（１０）を基材（２０、２１）に搭載し、前記部品（１０）および前記基材（２０、２１）をモールド樹脂（７０）により封止してなるモールドパッケージにおいて、
   前記部品（１０）は、前記キャップ（１２）における前記被覆部（１２ａ）の外面を前記基材（２０、２１）に接合した状態で、前記基材（２０、２１）に搭載されていることを特徴とするモールドパッケージ。
2. 前記部品（１０）における前記被覆部（１２ａ）とは反対側の面と、前記基材（２０、２１）とは、ボンディングワイヤ（５０）により電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のモールドパッケージ。
3. 前記部品（１０）における前記被覆部（１２ａ）とは反対側の面と、前記基材（２０、２１）とは、これら両者にはんだ付けされたリード部材（５１）により電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のモールドパッケージ。
4. 前記モールド樹脂（７０）の内部にて、前記部品（１０）の周辺には、前記部品（１０）と外部とを電気的に接続するリードフレーム（６０）が設けられており、
   前記部品（１０）における前記被覆部（１２ａ）とは反対側の面と、前記リードフレーム（６０）とは、ボンディングワイヤ（５０）により電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1つに記載のモールドパッケージ。
5. 前記モールド樹脂（７０）の内部にて、前記部品（１０）の周辺には、前記部品（１０）と外部とを電気的に接続するリードフレーム（６０）が設けられており、
   前記部品（１０）における前記被覆部（１２ａ）とは反対側の面と、前記リードフレーム（６０）とは、はんだ付けにより電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1つに記載のモールドパッケージ。
6. 前記基材（２０、２１）には、前記部品（１０）以外に他の電子部品（４０）が搭載されており、
   前記部品（１０）における前記被覆部（１２ａ）とは反対側の面と、前記他の電子部品（４０）とは、ボンディングワイヤ（５０）により電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか1つに記載のモールドパッケージ。

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