JP2009054775A - モールドパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】発振子に隙間を空けてキャップを被せ保護してなる発振部材と、発振子からの信号が供給されるＩＣチップと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、発振子を覆うキャップの被覆部の変形を抑えつつ、パッケージの体格の小型化を実現する。
【解決手段】キャップ１２における被覆部１２ａの外面をＩＣチップ３０に対向させるとともに当該被覆部１２ａの外面をＩＣチップ３０に接合した状態で、発振部材１０をＩＣチップ３０に搭載しており、発振部材１０における被覆部１２ａの外面とは反対側に位置する外面とＩＣチップ３０とをボンディングワイヤ５０により接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クロックを生成する発振子に隙間を空けてキャップを被せ保護してなる発振部材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、クロックを生成する高精度な発振子としては、水晶やセラミック発振子が一般に用いられている。これらの発振子は、クロックとして用いる周期的な信号を生成するものである。そして、これらの発振子は、たとえば、セラミック基板上に搭載され、当該発振子に金属などのキャップを被せてなる発振部材として構成される。

さらに、このような発振部材においては、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により、キャップと発振子との間に中空部を設けている。

そして、このような発振部材を、マイコンなどのＩＣチップが搭載された基材、たとえば回路基板に搭載し、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、発振部材とＩＣチップとは電気的に接続され、発振子からの信号がＩＣチップに供給されるようになっている。
特開平６−１２０７６６号公報

しかしながら、従来のものでは、発振子はキャップで被覆されているが、モールド成形するときに、発振子を被覆する被覆部の外面に樹脂応力が加わることにより、当該被覆部が変形する。

すると、当該被覆部の内面とキャップ内部の素子とが接触し、その結果、素子が破壊されたり、被覆部の素子への接触によって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。

また、従来では、回路基板などの基材上に、発振部材およびＩＣチップを搭載するため、発振部材をモールドパッケージ内へ配置しようとすると、基材として大きな搭載面積が必要となり、基材の大型化ひいてはモールドパッケージの大型化が懸念される。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、発振子に隙間を空けてキャップを被せ保護してなる発振部材と、発振子からの信号が供給されるＩＣチップと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、発振子を覆うキャップの被覆部の変形を抑えつつ、パッケージの体格の小型化を実現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）の外面をＩＣチップ（３０）に対向させるとともに当該被覆部（１２ａ）の外面をＩＣチップ（３０）に接合した状態で、発振部材（１０）をＩＣチップ（３０）に搭載したことを特徴とする。

それによれば、発振部材（１０）において、キャップ（１２）の被覆部（１２ａ）の外面がＩＣチップ（３０）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。また、発振部材（１０）をＩＣチップ（３０）上に搭載しているため、実装面積の低減ができる。よって、本発明によれば、発振子（１１）を覆うキャップ（１２）の被覆部（１２ａ）の変形を抑えつつ、パッケージの体格の小型化を実現することができる。

また、上記構成において、発振部材（１０）における被覆部（１２ａ）の外面とは反対側に位置する外面とＩＣチップ（３０）とをボンディングワイヤ（５０）により接続すれば、発振部材（１０）とＩＣチップ（３０）との電気的な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中の発振部材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、内部の発振子１１とは隙間を空けて当該発振子１１にキャップ１２を被せ保護してなる発振部材１０を有する。具体的に、発振部材１０においては、セラミックや水晶などの圧電素子などよりなる発振子１１がセラミックなどのベース１３に設けられている。

この発振子１１は、後述するＩＣチップ３０のクロックとして用いる周期的な信号を生成するものである。この発振子１１には金属などよりなるキャップ１２が被せられ、発振子１１は外部から保護されている。そして、キャップ１２における発振子１１を被覆する被覆部１２ａの内面と発振子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、その内部の発振子１１とは接触せずに離れた状態で発振子１１を被覆している。このような発振部材１０の構成は、従来のものと同様である。

また、モールドパッケージ１００は、この発振部材１０およびＩＣチップ３０を搭載するための基材として、配線基板２０を備えている。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。

図１に示されるように、配線基板２０の上には、ＩＣチップ３０が搭載されている。このＩＣチップ３０は、発振子１１にて発生する上記信号がクロックとして供給されるものであれば、特に限定されないが、たとえばマイコン機能を有するＩＣチップ３０である。このＩＣチップ３０は、図示しないダイマウント材などにより配線基板２０に接合されている。

そして、このＩＣチップ３０に対して、図１、図２に示されるように、発振部材１０は、キャップ１２における被覆部１２ａの外面にて対向した状態で搭載されている。本実施形態では、図２に示されるように、発振部材１０のキャップ１２における被覆部１２ａの外面とＩＣチップ３０との間に、接着材４０が介在しており、この接着材４０を介して、これら発振部材１０とＩＣチップ３０とが接着している。

この接着材４０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、非導電性の樹脂などよりなる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。こうして、本実施形態では、発振部材１０は、その被覆部１２ａの外面をＩＣチップ３０に接合した状態で、ＩＣチップ３０に搭載されている。

そして、図１に示されるように、発振部材１０とＩＣチップ３０とは、ボンディングワイヤ５０を介して結線され電気的に接続されている。また、ＩＣチップ３０と配線基板２０も、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。これらボンディングワイヤ５０は、通常の金やアルミニウムなどの線材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、発振部材１０における被覆部１２ａとは反対側の外面とＩＣチップ３０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、発振部材１０において、被覆部１２ａの反対側に位置する外面を構成する上記ベース１３に設けられた電極に対してボンディングワイヤ５０が結線されており、このワイヤ５０を介して発振部材１０とＩＣチップ３０とが電気的に接続されている。

このベース１３には、図示しない導体パターンやスルーホールなどにより構成された配線が形成されており、キャップ１２の内部の発振子１１は、これら配線を通じてボンディングワイヤ５０と電気的に接続されている。それによって、発振子１１からの信号がワイヤ５０を介してＩＣチップ３０に出力されるようになっている。

そして、これら発振部材１０、配線基板２０、ＩＣチップ３０、ボンディングワイヤ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、発振部材１０の発振子１１から、マイコン機能を持つＩＣチップ３０にクロックが供給され、ＩＣチップ３０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上の発振部材１０、ＩＣチップ３０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、ボンディングワイヤ５１を介して結線され電気的に接続されている。このワイヤ５１も、通常の金やアルミニウムなどの線材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。

そして、これら配線基板２０、発振部材１０およびＩＣチップ３０、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、５１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ＩＣチップ３０および発振部材１０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を配置して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、本実施形態よれば、キャップ１２における被覆部１２ａの外面をＩＣチップ３０に対向させて、発振部材１０をＩＣチップ３０に搭載し、当該被覆部１２ａの外面をＩＣチップ３０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ＩＣチップ３０との間には、モールド樹脂７０が存在せず、当該被覆部１２ａの外面にはモールド樹脂７０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、発振部材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、当該発振部材を基材上に搭載し、モールド樹脂による封止を行っていた。

このことを、具体的に本パッケージに沿って述べると、従来では、発振部材１０におけるベース１３側を配線基板２０に接合して当該発振部材１０を配線基板２０に搭載する。この場合、キャップ１２の被覆部１２ａは、その内面が発振子１１とは離れているため、モールド樹脂７０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ＩＣチップ３０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内部の発振子１１との接触を防止できる。その結果、発振子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１１をモールド樹脂７０に入れることが可能となる。

また、従来では、基材上に発振部材とＩＣチップとを平面的に配置していたが、本実施形態では、基材である配線基板２０の上にＩＣチップ３０を搭載し、さらにそのＩＣチップ３０の上に発振部材１０を搭載するというスタック構成を採用している。

そのため、基材である配線基板２０における発振部材１０の搭載スペースの削減、および、発振部材１０とＩＣチップ３０とを接続するための配線長の短縮化が図られ、配線基板２０の面積を低減して配線基板２０の小型化が図れる。よって、本実施形態によれば、発振子１１を覆うキャップ１２の被覆部１２ａの変形を抑えつつ、体格の小型化を実現するモールドパッケージ１００を提供することができる。

また、このような発振部材１０においては、電極はキャップ１２の被覆部１２ａではなく、それとは反対側の外面、本例ではベース１３に設けられる。そして、本実施形態では、従来とは逆さまに搭載した発振部材１０において、電極はＩＣチップ３０から浮いた状態となるが、図１に示されるように、ボンディングワイヤ５０を介した結線を行うことで電気的な接続が可能である。

（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。

このモールドパッケージ２００も、上記第１実施形態のものと同様に、発振子１１に隙間を空けてキャップ１２を被せ保護してなる発振部材１０と、発振子１１からの信号が供給されるＩＣチップ３０とをモールド樹脂７０で封止してなるものである。

ここで、本実施形態と上記第１実施形態との相違点を述べると、上記第１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３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、発振部材１０およびＩＣチップ３０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ＩＣチップ３０が搭載され、その上に発振部材１０が搭載されている。そして、ＩＣチップ３０とリードフレーム６０との間を、直接、ボンディングワイヤ５０により結線することで、ＩＣチップ３０とリードフレーム６０とが電気的に接続されている。

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、発振子１１を覆うキャップ１２の被覆部１２ａの変形を抑えつつ、体格の小型化を実現するモールドパッケージ２００を提供することができる。また、本実施形態では、ＩＣチップ３０を搭載する基材としてアイランド２１を採用しているため、上記配線基板２０の場合に比べて、パッケージ全体の小型化が図れる。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態のモールドパッケージ１００、２００においては、基材２０、２１上にはＩＣチップ３０以外に、他のＩＣチップ、チップコンデンサや抵抗などの実装部品が搭載されていてもよい。

また、上記各実施形態では、発振部材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４０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るだけでもよい。この場合でも、モールド樹脂７０の封止により、発振部材１０と基材２０、２１とは固定されるものである。

また、上記各実施形態においては、発振部材１０とＩＣチップ３０との電気的な接続は、上記ボンディングワイヤ５０によるもの以外にも、たとえば、発振部材１０のベース１３の上記電極とＩＣチップ３０とを金属製のリード部材で接続するものであってもよい。この場合、リード部材は、はんだなどにより接合すればよい。

さらに、発振部材１０における被覆部１２ａの外面にて、発振部材１０とＩＣチップ３０とを電気的に接続するようにしてもよい。図示しないが、たとえば、キャップ１２に金属箔や金属ペーストなどによって被覆部１２ａの外面まで引き回された配線パターンを形成し、この配線パターンとＩＣチップ３０とを、はんだなどにより接続する方法などが考えられる。

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、ＩＣチップ３０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中の発振部材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。

符号の説明

１０…発振部材、１１…発振子、１２…キャップ、１２ａ…キャップの被覆部、
３０…ＩＣチップ、５０…ボンディングワイヤ、７０…モールド樹脂。

Claims (2)

1. クロックとして用いる周期的な信号を生成する発振子（１１）にキャップ（１２）を被せてなるとともに、前記キャップ（１２）における前記発振子（１１）を被覆する被覆部（１２ａ）の内面と前記発振子（１１）との間に中空部を有する発振部材（１０）と、
   前記発振部材（１０）と電気的に接続され前記発振子（１１）からの前記信号が供給されるＩＣチップ（３０）と、
   前記発振部材（１０）および前記ＩＣチップ（３０）を封止するモールド樹脂（７０）とを備えるモールドパッケージにおいて、
   前記発振部材（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ＩＣチップ（３０）に対向させるとともに当該被覆部（１２ａ）の外面を前記ＩＣチップ（３０）に接合した状態で、前記ＩＣチップ（３０）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. 前記発振部材（１０）と前記ＩＣチップ（３０）との電気的な接続は、前記発振部材（１０）における前記被覆部（１２ａ）の外面とは反対側に位置する外面と前記ＩＣチップ（３０）とをボンディングワイヤ（５０）により接続することによって、な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。

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