JP2016082548A

JP2016082548A - 電子部品収納用パッケージ及びこれを用いる圧電発振器の製造方法

Info

Publication number: JP2016082548A
Application number: JP2014215554A
Authority: JP
Inventors: 清治阿野; Seiji Ano
Original assignee: NGK Electronics Devices Inc
Current assignee: NGK Electronics Devices Inc
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2016-05-16

Abstract

【課題】電気的信頼性、機械的信頼性、気密的信頼性に優れる電子部品収納用パッケージ及びこれを用いる圧電発振器の製造方法を提供する。
【解決手段】外周角部に切り欠き１４と、中央部に凹部１５を有し、この底面に半導体素子１２と、最上方棚部に圧電振動片１３が搭載される電子部品収納用パッケージ１０において、保持端子パッド１６と、検査端子パッド１７と、接続端子パッド１８を有し、その内の第１の接続端子パッド１８ａが直接保持端子パッド１６と電気的導通状態を有すると共に、第２の接続端子パッド１８ｂが外部接続端子パッド２１と電気的通電状態を有し、しかも、保持端子パッド１６、第１の接続端子パッド１８ａ、及び検査端子パッド１７がそれぞれの層の上面に保持端子パッド１６、第１の接続端子パッド１８ａのいずれか一方から延出し、他方からは延出しない配線導体を介して電気的導通状態を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子と圧電振動片の両方の電子部品を搭載させるためのパッケージ構造を改善する電子部品収納用パッケージ、及びこれを用いる圧電発振器の製造方法に関する。

近年、電子部品収納用パッケージは、これに半導体素子と圧電振動片の両方の電子部品を搭載させた後、蓋体で電子部品を気密に封止して圧電発振器としている。この圧電発振器は、例えば、パソコンや、携帯電話や、スマートフォン等の電子機器に電子部品収納用パッケージの裏面に設けられた外部接続端子パッドを介して接合して組み込み各種電子機器の中で規則正しい基準信号を作り出すのに用いられている。この電子部品収納用パッケージには、上面が開口した凹部に半導体素子が実装されると共に、その上方に圧電振動片が片持ち状態で支持固定される構造となっている。

また、半導体素子と圧電振動片の両方の電子部品を搭載させるための電子部品収納用パッケージは、圧電振動片の発振周波数を予め測定するための検査端子パッドを備えている。この検査端子パッドは、パッケージの辺部端面に設ける切り欠きの表面にメタライズ膜を設けて形成され、検査端子パッドと圧電振動片を接合させて保持させるための保持端子パッド間を配線導体で接続させ電気的導通状態としている。

電子部品収納用パッケージの凹部に半導体素子と圧電振動片の両方の電子部品を搭載して凹部を気密に封止した圧電発振器は、水晶振動子等の圧電振動片を用いることで安定して精度の高い発信周波数を維持することができる。また、圧電発振器は、水晶振動子等の圧電振動片を用いることで規則正しい基準信号を作り出すことができる。これによって、圧電発振器は、携帯電話や、スマートフォンで代表される携帯型の電子機器や、電子時計等に周波数や時間等の基準源や、パソコン等の演算回路におけるプロセス制御のための同期信号用として組み込まれている。また、半導体素子と圧電振動片の両方を封止する構成の圧電発振器は、発振用増幅器としてＣＭＯＳ等のインバータ増幅器を内蔵したワンチップからなる半導体素子の一般化によって、外付け部品を減らして簡単な構成となり、電子機器の低コスト化に寄与できる。

上記の圧電発振器は、近年の電子機器の小型化、高信頼性化等の要求に伴い、ますます小型化、高信頼性化等への対応が求められている。これに伴い、電子部品収納用パッケージも小型化、高信頼性化等への対応が求められている。電子部品収納用パッケージは、高信頼性化のために、気密信頼性の高いアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミック製からなる積層型のセラミック基体を用いている。また、この電子部品収納用パッケージには、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等のセラミックと同時焼成が可能な高融点金属からなるメタライズ膜を用いてパッケージ内の電気的導通を形成している。また、上記の電子部品収納用パッケージでは、パッケージの外表面に露出するそれぞれのメタライズ膜の上面にＮｉめっき被膜を設けている。そして、電子部品収納用パッケージでは、金属製枠体等の金属部品のろう付け接合が必要な場合にＮｉめっき被膜が施されたメタライズ膜の上面との間にＡｇＣｕろう等のろう材を介してろう付け接合している。更に、電子部品収納用パッケージでは、外部に露出する金属部分にＮｉ及びＡｕめっきからなるめっき被膜を形成して電子部品を収納するためのパッケージとしている。この電子部品収納用パッケージは、上面が開口した凹部底面に半導体素子を搭載すると共に、その上方に圧電振動片を片持ち状態で支持固定できるように凹部内に階段状の棚部を設ける構造となっている。このような電子部品収納用パッケージは、凹部内に半導体素子と圧電振動片を搭載し、パッケージの外周縁と凹部との間の土手に蓋体を接合させて電気的信頼性、機械的信頼性、気密的信頼性に優れた圧電発振器を形成することができる。

しかしながら、このような構造の圧電発振器は、凹部に搭載された半導体素子と圧電振動片の間の導体配線等を流れる交流や高周波の信号が発生する不用な輻射（輻射ノイズ）により圧電発振器の動作に悪影響を及ぼし易くなっている。

そこで、従来の表面実装型圧電発振器（以降、圧電発振器と称す）には、３層以上の積層セラミック基体からなる電子部品収納用パッケージと、半導体素子と、圧電振動片とを有するものがある。これに用いられる電子部品収納用パッケージは、３層以上の最下層の裏面に設ける外部接続端子パッドと、３層以上の上層側と下層側の内周形状差からなる段差を設ける凹部に設ける内部端子パッドを有している。そして、内部端子パッドのうち、所定の位置の半導体素子と電気的導通状態とするための接続用の端子パッドと、圧電振動片を片持ち状態で保持させるための端子パッドとは、それぞれが設けられる層の上面に配線導体を積層セラミック基体の角部の切り欠きまで延出させ、この切り欠きの積層セラミック基体の中間層に設ける配線導体を介して電気的導通状態を形成するのが開示されている（例えば、特許文献１参照）。これによると、小型化に対応させながら、輻射ノイズの悪影響を受けにくい電気的特性の優れたより信頼性の高い発振器を提供することができるとなっている。

ＷＯ２０１３／１９０７４９Ａ１号公報

しかしながら、前述したような電子部品収納用パッケージ及びこれを用いる圧電発振器の製造方法は、未だ解決すべき次のような問題がある。
（１）圧電振動片の発振周波数を予め測定するための検査端子パッドをパッケージの辺部端面に設ける切り欠きの表面にメタライズ膜を設けて形成する場合の電子部品収納用パッケージは、凹部の大きさが決められ、蓋体を接合させて凹部内の気密信頼性を維持するための切り欠きの幅を含まない最小限のシールパス幅が必要となっている。このような電子部品収納用パッケージは、小型化の要求に対して、辺部端面に設ける切り欠き幅によってシールパス幅を設けるためのセラミック基体の土手幅が大きくなりパッケージ自体の小型化の要求に限界が発生している。
（２）特許文献１で開示されるような電子部品収納用パッケージは、検査端子パッドがパッケージの外周角部に設ける切り欠きの表面にメタライズ膜を設けて形成されており、パッケージの小型化に対応できる形態となっている。しかしながら、この電子部品収納用パッケージは、圧電振動片を接合させる保持端子パッドと、半導体素子を接合させる接続端子パッドとを電気的導通状態とするための配線導体がパッケージの外周角部に設ける検査端子パッドを介して断面視してコ字状に設けられているので、配線導体が長く導通抵抗が高くなって電流が流れにくくなり通信障害を引き起こす原因となっている。また、この電子部品収納用パッケージは、上下の配線導体が多くの部分で重なるコ字形態の疑似コイル状によって磁束が変動する環境を形成しているので、この環境下に存在する導体配線に電位差を発生させる電磁誘導や、帯電した導体配線に近い側に帯電した導体配線とは逆の極性の電荷が引き寄せられる静電誘導により誘電障害を引き起こし、他の導体配線に電流が流れて通信障害を引き起こす原因となっている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、通信障害を引き起こさないで電気的信頼性に優れ、装置の小型化の要求に対応できる機械的信頼性、気密的信頼性に優れる電子部品収納用パッケージ及びこれを用いる圧電発振器の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る電子部品収納用パッケージは、少なくとも３層以上の積層セラミック基体からなり平面視四角形状の外周角部に切り欠きと、中央部にそれぞれの層での形状差からなる段差を設ける凹部を有し、凹部の底面に半導体素子と、段差の最上方の棚部に圧電振動片が搭載される電子部品収納用パッケージにおいて、棚部に圧電振動片を片持ち状態で接合させて保持するためのメタライズ膜からなる一対の保持端子パッドと、積層セラミック基体の最上層及び最下層を除く中間層の切り欠きの端面に保持端子パッドからそれぞれが独立的に延出して圧電振動片の発振周波数を予め測定するためのメタライズ膜からなる一対の検査端子パッドと、半導体素子を搭載し半導体素子に設ける複数の接続電極とそれぞれ電気的通電状態とするためのメタライズ膜からなる複数の接続端子パッドを有し、接続端子パッドの内の一対の第１の接続端子パッドがそれぞれ配線導体及び中間層に設けるビア導体を介して直接保持端子パッドと電気的導通状態を有すると共に、第１の接続端子パッド以外のそれぞれの第２の接続端子パッドが最下層の裏面に設けるメタライズ膜からなる外部接続端子パッドとそれぞれが電気的通電状態を有し、しかも、保持端子パッド、第１の接続端子パッド、及び検査端子パッドが保持端子パッドと接続端子パッドを設けるそれぞれの層の上面に保持端子パッド、第１の接続端子パッドのいずれか一方から延出し、他方からは延出しない配線導体を介して電気的導通状態を有する。

上記の電子部品収納用パッケージを用いる圧電発振器の製造方法であって、電子部品収納用パッケージの凹部に圧電振動片の発振周波数を電気信号に変換させる発振回路を集積化した半導体素子と、その上方に上下面で一対となる励振電極を設ける圧電振動片を搭載する第１工程と、第１工程後に電子部品収納用パッケージの外周角部の切り欠きに設ける検査端子パッドを介して圧電振動片の発振周波数を測定しながら所望の発振周波数範囲になるように圧電振動片の励振電極を加工しながら調整して圧電振動片への発信周波数範囲を決定する第２工程と、第２工程後に凹部を金属製蓋体で接合して凹部内部の半導体素子及び圧電振動片を気密に封止する第３工程を有するのがよい。

上記の電子部品収納用パッケージは、積層セラミック基体からなり外周角部に切り欠きと、中央部に段差を設ける凹部を有し、凹部の底面に半導体素子と、段差の最上方の棚部に圧電振動片が搭載される電子部品収納用パッケージにおいて、棚部に圧電振動片を片持ち状態で接合させて保持するためのメタライズ膜からなる一対の保持端子パッドと、積層セラミック基体の最上層及び最下層を除く中間層の切り欠きの端面に保持端子パッドからそれぞれが独立的に延出して圧電振動片の発振周波数を予め測定するためのメタライズ膜からなる一対の検査端子パッドと、半導体素子を搭載し半導体素子に設ける複数の接続電極とそれぞれ電気的通電状態とするためのメタライズ膜からなる複数の接続端子パッドを有し、接続端子パッドの内の一対の第１の接続端子パッドがそれぞれ配線導体及び中間層に設けるビア導体を介して直接保持端子パッドと電気的導通状態を有すると共に、第１の接続端子パッド以外のそれぞれの第２の接続端子パッドが最下層の裏面に設けるメタライズ膜からなる外部接続端子パッドとそれぞれが電気的通電状態を有し、しかも、保持端子パッド、第１の接続端子パッド、及び検査端子パッドが保持端子パッドと接続端子パッドを設けるそれぞれの層の上面に保持端子パッド、第１の接続端子パッドのいずれか一方から延出し、他方からは延出しない配線導体を介して電気的導通状態を有するので、検査端子パッドを積層セラミック基体の角部に設けて装置の小型化の要求に対応できる機械的信頼性、気密的信頼性に優れるパッケージを提供することができる。また、この電子部品収納用パッケージは、配線導体の接続状態である疑似コイル状形態を解消して電磁誘導や、静電誘導による誘電障害の発生を防止して通信障害を防止する電気的信頼性に優れるパッケージを提供することができる。

上記の電子部品収納用パッケージを用いる圧電発振器の製造方法は、電子部品収納用パッケージの凹部に圧電振動片の発振周波数を電気信号に変換させる発振回路を集積化した半導体素子と、その上方に上下面で一対となる励振電極を設ける圧電振動片を搭載する第１工程と、第１工程後に電子部品収納用パッケージの外周角部の切り欠きに設ける検査端子パッドを介して圧電振動片の発振周波数を測定しながら所望の発振周波数範囲になるように圧電振動片の励振電極を加工しながら調整して圧電振動片への発信周波数範囲を決定する第２工程と、第２工程後に凹部を金属製蓋体で接合して凹部内部の半導体素子及び圧電振動片を気密に封止する第３工程を有するので、電子部品収納用パッケージに半導体素子と圧電振動片の両方を収納し圧電振動片の発振周波数を所望の発振周波数範囲の圧電振動片とし半導体素子を無駄にすることなく両方を生かすことができ安価な圧電発振器の製造方法を提供できると共に、圧電振動片からの発信周波数を半導体素子で通信障害を起こさない電気信号に変化させて送信できる電気的信頼性、機械的信頼性、気密的信頼性に優れる圧電発振器の製造方法を提供することができる。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る電子部品収納用パッケージの平面図、Ａ−Ａ’線縦断面図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同電子部品収納用パッケージの変形例の電子部品収納用パッケージの平面図、Ｂ−Ｂ’線縦断面図である。（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同電子部品収納用パッケージ、又は変形例の電子部品収納用パッケージを用いる圧電発振器の製造方法の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施するための形態について説明し、本発明の理解に供する。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る電子部品収納用パッケージ１０は、少なくとも３層以上の積層セラミック基体１１からなっている。この積層セラミック基体１１は、特に、これに用いるセラミックの材質を限定するものではないが、電子部品収納用パッケージ１０に半導体素子１２と、水晶振動子やセラミック発振子等の圧電振動片１３の両方の電子部品を収納させ、これを携帯電話や、パソコン等の小型化、高信頼性化等の要求に対応するために、機械的強度が高く、気密信頼性に優れるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等が用いられている。この電子部品収納用パッケージ１０は、積層セラミック基体１１の外周角部に平面視して略１／４円形の切り欠き１４と、積層セラミック基体１１の中央部にそれぞれの層での形状差からなる段差を設ける凹部１５を有している。そして、電子部品収納用パッケージ１０には、凹部１５の底面に、圧電振動片１３の発振周波数を電気信号に変換させる発振回路を集積化した半導体素子１２が搭載されるようになっている。また、電子部品収納用パッケージ１０には、凹部１５中の段差の最上方棚部に、上下面で一対となる励振電極から同一方向の外周部に延出する一対の引出電極を備える圧電振動片１３が引出電極で接合させて搭載されるようになっている。

電子部品収納用パッケージ１０は、積層セラミック基体１１の凹部１５の最上方棚部にタングステン（Ｗ）や、モリブデン(Ｍｏ)等の高融点金属のメタライズ膜からなる一対の保持端子パッド１６を有している。この保持端子パッド１６は、圧電振動片１３の引出電極を導電性接着剤等で片持ち状態で接合させて保持するために設けられている。また、電子部品収納用パッケージ１０は、積層セラミック基体１１の最上層及び最下層を除く中間層の切り欠き１４の端面に上記と同じ高融点金属のメタライズ膜からなる一対の検査端子パッド１７を有している。この検査端子パッド１７は、保持端子パッド１６からそれぞれが独立的に延出して接続しており、圧電振動片１３の発振周波数を予め測定するために設けられている。更に、電子部品収納用パッケージ１０は、積層セラミック基体１１の凹部１５に半導体素子１２を搭載し、この半導体素子１２に設ける複数の接続電極とそれぞれ電気的通電状態とするための上記と同じ高融点金属のメタライズ膜からなる複数の接続端子パッド１８を有している。なお、接続端子パッド１８は、凹部１５の底部に設けられる場合には、半導体素子１２がこれに設ける接続電極を下向きにしてフリップチップ方式で接合されるようになっている。あるいは、図示しないが、接続端子パッド１８は、凹部１５の底部に設けるのではなく、４層以上からなる積層セラミック基体１１の最下層から２層目以上の凹部１５の棚部に設けられる場合には、半導体素子１２をこれに設ける接続電極を上向きにして裏面を凹部１５の底部にダイボンディングし、上向きとなった半導体素子１２の接続電極とワイヤボンディング方式で接合されるようになっている。しかしながら、電子部品収納用パッケージ１０は、半導体素子１２をワイヤボンディング方式で接続する場合には、積層セラミック基体１１を４層以上とする必要があり、パッケージの厚みが大きくなってパッケージの小型化に逆行するので、半導体素子１２は、フリップチップ方式で接続できる形態とするのが好ましい。

上記の電子部品収納用パッケージ１０は、積層セラミック基体１１の同一層上に設けられる複数の接続端子パッド１８の内の一対の第１の接続端子パッド１８ａが、これらが設けられる積層セラミック基体１１の同一層上にそれぞれ第１の接続端子パッド１８ａから延出する配線導体１９を設けている。更に、電子部品収納用パッケージ１０は、この配線導体１９が積層セラミック基体１１の中間層に設けるビア導体２０を介してその直上に設ける保持端子パッド１６と直接的に電気的導通状態を構成している。この配線導体１９は、上記と同じ高融点金属のメタライズ膜からなり、ビア導体２０は、中間層に設ける貫通孔に上記と同じ高融点金属を充填して形成されている。これと共に、電子部品収納用パッケージ１０は、積層セラミック基体１１層上の第１の接続端子パッド１８ａ以外のそれぞれの第２の接続端子パッド１８ｂが積層セラミック基体１１の最下層の裏面に設ける上記と同じ高融点金属のメタライズ膜からなる外部接続端子パッド２１と、配線導体（図示せず）及びビア導体（図示せず）等を介して電気的導通状態を有している。すなわち、この電子部品収納用パッケージ１０は、第１の接続端子パッド１８ａが外部接続端子パッド２１と直接電気的導通状態を形成していない形態となっている。なお、第１の接続端子パッド１８ａが設けられる位置は、図示した位置に必ずあるものではなく、設計によって図示する位置と異なる位置に設けられる場合がある。

しかも、この電子部品収納用パッケージ１０は、保持端子パッド１６、第１の接続端子パッド１８ａ、及び検査端子パッド１７が、保持端子パッド１６と接続端子パッド１８を設けるそれぞれの層の上面に保持端子パッド１６、第１の接続端子パッド１８ａのいずれか一方である保持端子パッド１６から延出する配線導体１９ａを有している。そして、電子部品収納用パッケージ１０は、この配線導体１９ａを介し、保持端子パッド１６、第１の接続端子パッド１８ａのいずれか他方である第１の接続端子パッド１８ａからは延出しないようにして検査端子パッド１７と電気的導通状態を有することで構成されている。すなわち、電子部品収納用パッケージ１０は、検査端子パッド１７が配線導体１９ａを介して保持端子パッド１６と直接的に電気的導通状態を有すると共に、検査端子パッド１７が配線導体１９ａ、ビア導体２０、及び配線導体１９を介して第１の接続端子パッド１８ａと間接的に電気的導通状態を有する形態となっている。

次に、図２（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、上記の電子部品収納用パッケージ１０の変形例の電子部品収納用パッケージを説明する。
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、変形例の電子部品収納用パッケージ１０ａは、電子部品収納用パッケージ１０と同様に、少なくとも３層以上の積層セラミック基体１１からなっている。この積層セラミック基体１１には、電子部品収納用パッケージ１０に用いる場合と同様のセラミック材質である、機械的強度が高く、気密信頼性に優れるアルミナや、窒化アルミニウム等が用いられている。また、電子部品収納用パッケージ１０ａは、電子部品収納用パッケージ１０と同様の積層セラミック基体１１の外周角部に切り欠き１４や、中央部に凹部１５を有している。そして、電子部品収納用パッケージ１０ａには、凹部１５の底面に、発振回路を集積化した半導体素子１２が搭載されるようになっている。また、電子部品収納用パッケージ１０ａには、凹部１５中の段差の最上方棚部に、圧電振動片１３が搭載されるようになっている。

電子部品収納用パッケージ１０ａは、電子部品収納用パッケージ１０と同様に、積層セラミック基体１１の凹部１５の最上方棚部に圧電振動片１３の引出電極を導電性接着剤等で片持ち状態で接合させて保持するための高融点金属のメタライズ膜からなる一対の保持端子パッド１６を有している。また、電子部品収納用パッケージ１０ａは、積層セラミック基体１１の最上層及び最下層を除く中間層の切り欠き１４の端面に保持端子パッド１６からそれぞれが独立的に延出して接続しており、圧電振動片１３の発振周波数を予め測定するためのメタライズ膜からなる一対の検査端子パッド１７を有している。更に、電子部品収納用パッケージ１０ａは、積層セラミック基体１１の凹部１５に半導体素子１２を搭載し、この半導体素子１２に設ける複数の接続電極とそれぞれ電気的通電状態とするためのメタライズ膜からなる複数の接続端子パッド１８を有している。この接続端子パッド１８は、電子部品収納用パッケージ１０と同様に、フリップチップ方式で接合するために積層セラミック基体１１の凹部１５の底部に設けたり、図示しないが、ワイヤボンディング方式で接合するために４層以上の最下層から２層目以上の凹部１５の棚部に設けたりしている。

上記の電子部品収納用パッケージ１０ａは、電子部品収納用パッケージ１０と同様に、複数の接続端子パッド１８が設けられる積層セラミック基体１１層上の第１の接続端子パッド１８ａの一部が同一層上に設けられるメタライズ膜からなる配線導体１９及び積層セラミック基体１１の中間層に設けられるビア導体２０を介して保持端子パッド１６と電気的導通状態を有している。これと共に、電子部品収納用パッケージ１０ａは、積層セラミック基体１１層上の第２の接続端子パッド１８ｂが積層セラミック基体１１の最下層の裏面に設けるメタライズ膜からなる外部接続端子パッド２１と配線導体（図示せず）及びビア導体（図示せず）を介して電気的導通状態を有している。

しかも、この電子部品収納用パッケージ１０ａは、保持端子パッド１６、第１の接続端子パッド１８ａ、及び検査端子パッド１７が、保持端子パッド１６と接続端子パッド１８を設けるそれぞれの層の上面に保持端子パッド１６、第１の接続端子パッド１８ａのいずれか一方である第１の接続端子パッド１８ａから延出する配線導体１９ｂを有している。そして、電子部品収納用パッケージ１０ａは、この配線導体１９ｂを介し、保持端子パッド１６、第１の接続端子パッド１８ａのいずれか他方である保持端子パッド１６からは延出しないようにして検査端子パッド１７と電気的導通状態を有することで構成されている。すなわち、電子部品収納用パッケージ１０ａは、検査端子パッド１７が配線導体１９ｂ及びビア導体２０を介して保持端子パッド１６と電気的導通状態を有すると共に、検査端子パッド１７が配線導体１９ｂ、配線導体１９の両方を介して第１の接続端子パッド１８ａと電気的導通状態を有する形態となっている。

上記の電子部品収納用パッケージ１０、１０ａは、第１の接続端子パッド１８ａと保持端子パッド１６間の電気的導通を検査端子パッド１７を介することなくできると共に、検査端子パッド１７と保持端子パッド１６間の電気的導通もできる形態となっている。これによって、電子部品収納用パッケージ１０、１０ａは、保持端子パッド１６に接合される圧電振動片１３の発振周波数の測定を行うことができる構造であると共に、第１の接続端子パッド１８ａに接続させた半導体素子１２と圧電振動片１３との間の配線長さを短くでき、この間の電気導通抵抗を低くすることができる。また、電子部品収納用パッケージ１０、１０ａは、第１の接続端子パッド１８ａと保持端子パッド１６が設けられる層の上、下面間における配線の重なりを少なくでき、静電容量の増大を抑えることができる。更に、電子部品収納用パッケージ１０、１０ａは、第１の接続端子パッド１８ａ、検査端子パッド１７、及び保持端子パッド１６との間の疑似コイル状形態を解消して電磁誘導や、静電誘導による誘電起電力の上昇を抑えることができる。従って、この電子部品収納用パッケージ１０、１０ａは、電気導通抵抗を低く、静電容量を小さく、及び誘電起電力を低くして、半導体素子１２と圧電振動片１３の電子部品を実装した後の通信障害を防止できる電気的信頼性に優れるパッケージとすることができる。更には、上記の電子部品収納用パッケージ１０、１０ａは、検査端子パッド１７を積層セラミック基体１１角部の切り欠き１４に設けることによって、蓋体を接合させて凹部１５内の気密信頼性を維持するための最小限のシールパス幅を確保しながらの小型化の要求に対応できる機械的信頼性、気密的信頼性に優れるパッケージとすることができる。

なお、上記の電子部品収納用パッケージ１０、１０ａは、積層セラミック基体１１の最上層上面に前記のタングステンや、モリブデン等の高融点金属と同じ高融点金属からなる枠状メタライズ膜２２を有している。あるいは、図示しないが、上記の電子部品収納用パッケージ１０、１０ａは、枠状メタライズ膜２２と、この上面にＮｉや、Ｎｉ−Ｃｏ等のＮｉめっき被膜が設けられたその上面にセラミックと熱膨張係数が近似するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金や、Ｆｅ−Ｎｉ系合金等からなる金属製枠体を銀銅ろう等でろう付け接合して有している。そして、電子部品収納用パッケージ１０、１０ａは、外部に露出する金属部分にＮｉや、Ｎｉ−Ｃｏ等のＮｉめっき被膜、及びＡｕめっき被膜を施している。この電子部品収納用パッケージ１０、１０ａは、凹部１５に半導体素子１２と圧電振動片１３を実装した後、枠状メタライズ膜２２、又は金属製枠体の上面に金属製蓋体２３が接合されて凹部１５内が気密に封止されるようになっている。

上記の電子部品収納用パッケージ１０、１０ａの作製には、アルミナや、窒化アルミニウム等のセラミック粉末に樹脂や、溶剤や、可塑剤等を混合させてペースト状にした後、ドクターブレード法等でシート状にした大型のセラミックグリーンシートを用いている。そして、この複数枚の大型のセラミックグリーンシートのそれぞれには、個片体の凹部１５用や、個片体の外周角部となる位置に切り欠き１４用や、ビア導体２０用等の貫通孔を打ち抜きプレスや、パンチングマシーン等で設けている。次に、複数枚の大型のセラミックグリーンシートのそれぞれには、それぞれの個片体の上面にメタライズ膜用のパターン印刷や、切り欠き１４に検査端子パッド１７用のスルーホール印刷や、ビア導体２０用の孔埋め印刷等をメタライズペーストのスクリーン印刷で設けている。次に、これらの複数枚の大型のセラミックグリーンシートは、重ね合わせて上下から温度と圧力をかけて大型の積層体を形成している。更に、この大型の積層体には、個片体にするための押圧溝を設けた後、還元性雰囲気中の１６００℃程度の高温で焼成して個片体が分割溝を介して複数個配列する大型の焼成体にしている。そして、焼成体は、金属製枠体が必要でない場合には、外部に露出するメタライズ膜にＮｉや、Ｎｉ−Ｃｏ等のＮｉめっき被膜と、Ａｕめっき被膜を被覆させた後、分割溝で分割することで個片体の電子部品収納用パッケージ１０、１０ａを形成している。あるいは、焼成体は、金属製枠体が必要な場合には、外部に露出するメタライズ膜にＮｉや、Ｎｉ−Ｃｏ等のＮｉめっき被膜を被覆させて金属製枠体を接合させ、外部に露出する金属部分にＮｉめっき被膜と、Ａｕめっき被膜を被覆させた後、分割溝で分割することで個片体の電子部品収納用パッケージ１０、１０ａを形成している。

次に、図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、上記の電子部品収納用パッケージ１０、１０ａを用いる圧電発振器３０の製造方法を説明する。
図３（Ａ）に示すように、圧電発振器３０の製造方法では、電子部品収納用パッケージ１０、１０ａの凹部１５に半導体素子１２をフリップチップ方式等で実装する第１工程を有している。この半導体素子１２は、圧電振動片１３の発振周波数を電気信号に変換させることができる発振回路を集積化している。なお、図示しないが、半導体素子１２は、フリップチップ方式以外に、積層セラミック基体１１を少なくとも４層以上とする凹部１５にワイヤボンディング方式で実装することもできる。

また、第１工程では、上記の半導体素子１２の上方に圧電振動片１３を片持ち状態に搭載する工程を有している。この圧電振動片１３は、上、下面で一対となる励振電極３１、３１ａと、それぞれの励振電極３１、３１ａから延出する引出電極３２、３２ａを有している。そして、圧電振動片１３は、それぞれの引出電極３２、３２ａを積層セラミック基体１１に設ける保持端子パッド１６にそれぞれ導電性接着材３３等で接合させている。この圧電振動片１３は、両方の励振電極３１、３１ａに電圧を印加することで発生する固有振動の発振周波数が出るようになっている。

図３（Ｂ）に示すように、圧電振動片１３の発振周波数は、上記の第１工程の後に電子部品収納用パッケージ１０、１０ａの外周角部の切り欠き１４に設ける検査端子パッド１７に検査器の測定端子３４（矢印で表示）を当接させ、検査端子パッド１７を介して測定ができるようになっている。圧電発振器３０の製造方法では、検査端子パッド１７を介して圧電振動片１３の発振周波数を測定しながら所望の発振周波数範囲になるように圧電振動片１３の上表面に設けられている励振電極３１をレーザートリミング等の切削加工や、蒸着等の追加膜付け加工等をしながら調整して圧電振動片１３への発振周波数範囲を決定する第２工程を有している。

図３（Ｃ）に示すように、圧電発振器３０の製造方法では、第２工程の後に電子部品収納用パッケージ１０、１０ａの凹部１５を金属製蓋体２３で接合して凹部１５内部の半導体素子１２及び圧電振動片１３を気密に封止する第３工程を有している。なお、この金属製蓋体２３の接合は、シーム溶接機による加熱圧着や、低融点ろう材でのろう付け接合によって、半導体素子１２及び圧電振動片１３の電子部品にダメージを与えること接合できるようになっている。

上記の電子部品収納用パッケージ１０、１０ａを用いる圧電発振器３０の製造方法は、圧電振動片１３の発振周波数を所望の発振周波数範囲に調整できるので、高価な半導体素子１２を無駄にすることなく安価な圧電発振器３０を容易に作製することができる。

本発明の電子部品収納用パッケージ及びこれを用いる圧電発振器の製造方法は、半導体素子や、圧電振動片等の電子部品を実装させることができ、小型で、高信頼性が要求される、例えば、携帯電話や、ノートブック型のパソコン等の電子装置に組み込まれて用いることができる圧電発振器の製造方法を提供できる。

１０、１０ａ：電子部品収納用パッケージ、１１：積層セラミック基体、１２：半導体素子、１３：圧電振動片、１４：切り欠き、１５：凹部、１６：保持端子パッド、１７：検査端子パッド、１８：接続端子パッド、１８ａ：第１の接続端子パッド、１８ｂ：第２の接続端子パッド、１９、１９ａ、１９ｂ：配線導体、２０：ビア導体、２１：外部接続端子パッド、２２：枠状メタライズ膜、２３：金属製蓋体、３０：圧電発振器、３１、３１ａ：励振電極、３２、３２ａ：引出電極、３３：導電性接着材、３４：測定端子

Claims

少なくとも３層以上の積層セラミック基体からなり平面視四角形状の外周角部に切り欠きと、中央部にそれぞれの層での形状差からなる段差を設ける凹部を有し、該凹部の底面に半導体素子と、前記段差の最上方の棚部に圧電振動片が搭載される電子部品収納用パッケージにおいて、
前記棚部に前記圧電振動片を片持ち状態で接合させて保持するためのメタライズ膜からなる一対の保持端子パッドと、前記積層セラミック基体の最上層及び最下層を除く中間層の前記切り欠きの端面に前記保持端子パッドからそれぞれが独立的に延出して前記圧電振動片の発振周波数を予め測定するための前記メタライズ膜からなる一対の検査端子パッドと、前記半導体素子を搭載し該半導体素子に設ける複数の接続電極とそれぞれ電気的通電状態とするための前記メタライズ膜からなる複数の接続端子パッドを有し、
前記接続端子パッドの内の一対の第１の接続端子パッドがそれぞれ配線導体及び前記中間層に設けるビア導体を介して直接前記保持端子パッドと電気的導通状態を有すると共に、前記第１の接続端子パッド以外のそれぞれの第２の接続端子パッドが前記最下層の裏面に設ける前記メタライズ膜からなる外部接続端子パッドとそれぞれが電気的通電状態を有し、しかも、前記保持端子パッド、前記第１の接続端子パッド、及び前記検査端子パッドが前記保持端子パッドと前記接続端子パッドを設けるそれぞれの前記層の上面に前記保持端子パッド、前記第１の接続端子パッドのいずれか一方から延出し、他方からは延出しない前記配線導体を介して電気的導通状態を有することを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
請求項１記載の電子部品収納用パッケージを用いる圧電発振器の製造方法であって、前記電子部品収納用パッケージの前記凹部に前記圧電振動片の発振周波数を電気信号に変換させる発振回路を集積化した前記半導体素子と、その上方に上下面で一対となる励振電極を設ける前記圧電振動片を搭載する第１工程と、該第１工程後に前記電子部品収納用パッケージの外周角部の前記切り欠きに設ける前記検査端子パッドを介して前記圧電振動片の発振周波数を測定しながら所望の該発振周波数範囲になるように前記圧電振動片の前記励振電極を加工しながら調整して前記圧電振動片への前記発信周波数範囲を決定する第２工程と、該第２工程後に前記凹部を金属製蓋体で接合して前記凹部内部の前記半導体素子及び前記圧電振動片を気密に封止する第３工程を有することを特徴とする圧電発振器の製造方法。