JP3457895B2 - 電子部品 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、キャビティを有す
る容器内にフリップチップＩＣ素子を収容した電子部品
に属する。 【０００２】 【従来の技術】容器の底面に形成したキャビティにバン
プを介してフェイスボンディング方式でフリップチップ
ＩＣ素子が実装され、このフリップチップＩＣ素子と容
器底面との間隙に樹脂が充填された構造の電子部品が知
られている。 【０００３】例えば、水晶振動子の温度補償を行うため
のフリップチップＩＣ素子（以下、単に「ＩＣチップ」
という）が実装された温度補償型水晶発振器において
は、図５に示すように、セラミック層を多層に積層して
なる容器１１のキャビティ１２内に、金Ａｕバンプ１３
を形成したＩＣチップ１４を、Ａｕバンプ１３がキャビ
ティ１２の底面の電極パッド（図示省略）と接するよう
に収容する。そして、ＩＣチップ１４は、Ａｇペースト
による接着又は超音波による融着等の手段でＡｕバンプ
１３及び電極パッドを介して容器１１のキャビティ１２
の底面に接合される。このようにフェイスボンディング
方式で実装されるのは、近年の電子部品の小型化、薄型
化の要請による。ただし、Ａｇペーストによる接着や超
音波による融着などの接合手段だけでは１バンプ当たり
６ｇの重みで剥離してしまうほどに接合強度が乏しいの
で、接合後に、ＩＣチップ１４とキャビティ１２の底面
との間隙にアンダーフィル樹脂と称される収縮率の高い
熱硬化性樹脂が充填されて樹脂の硬化とともにＩＣチッ
プ１４がキャビティ１２の底面に固定されていた。 【０００４】尚、水晶振動子は、容器１１のキャビティ
１２が形成された面と反対側の面に搭載され、気密的に
封止されているが、図示を省略する。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかし、容器の薄型化
の要請は高まる一方、ＩＣチップを搭載する部分の裏側
に存在する構成要素、特に水晶振動子への影響を考慮す
ると、Ａｇペーストの塗布量や超音波のパワーを小さく
して接合することが必要になる。 【０００６】また、マザーボードなどの他のプリント配
線基板にキャビティ側をボード側に向けて実装する容器
であって、ＩＣチップが収容されるキャビティと同じキ
ャビティ内にコンデンサ等の他の回路素子が搭載される
ものの場合、コンデンサ電極とボードの配線パターンと
が短絡する可能性があった。 【０００７】それ故、本発明の目的は、ＩＣチップが容
器に強く接合された電子部品を提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】その目的を達成するため
に、本発明は、下面に導電性バンプを有するＩＣ素子
を、該ＩＣ素子を収容し、底面に電極パッドが形成され
たキャビティを有するセラミック製の容器に接合させる
とともに、該容器のキャビティが形成された面と反対側
の面に水晶振動子を搭載し、前記キャビティ内の残部空
間に熱硬化性樹脂を充填した後、硬化させてなり、前記
キャビティをマザーボード側に向けてマザーボードに実
装するようにした電子部品であって、前記熱硬化性樹脂
は、その表面がキャビティの開口端縁よりも低く、且つ
ＩＣ素子の上面より高くなるように充填されているとと
もに、前記ＩＣ素子とキャビティの壁面との距離が、Ｉ
Ｃ素子の厚みよりも小さく、且つＩＣ素子の上面と前記
熱硬化性樹脂の表面との距離が、ＩＣ素子とキャビティ
の底面との距離よりも小さいことを特徴とする。 【０００９】上記従来の電子部品においては、図６に示
すように、熱硬化性樹脂１５は矢印方向に収縮する。そ
の収縮に伴ってＩＣチップ１４をキャビティ１２の底面
側に引っ張られるように応力Ｆが発生し、これによりＩ
Ｃチップ１４が固定されていた。 【００１０】これに対して本発明の電子部品は、ＩＣチ
ップとキャビティの底面との間隙に充填される樹脂の収
縮力だけでなくＩＣチップの周囲や上面に充填される樹
脂の収縮力をも利用することができる。従って、ＩＣチ
ップを固定する応力Ｆは従来の電子部品より大きい。た
だし、熱硬化性樹脂の充填量がキャビティの開口端縁よ
りも高くなると、この面を実装面としてマザーボード等
に実装できず、またコストが高くなり、硬化に長時間を
要するし、更にまた薄型化の要請にも反するので、熱硬
化性樹脂の表面が開口端縁よりも低くなるようにするこ
とが重要である。 【００１１】本発明電子部品を製造する適切な方法は、
下面に導電性バンプを有するＩＣ素子と、ＩＣ素子を収
容するキャビティが形成された容器とを備える電子部品
前駆体から、前記ＩＣ素子を導電性バンプを介して前記
容器のキャビティ底面に接合させるとともに、キャビテ
ィ内の残部空間に熱硬化性樹脂を充填し硬化させること
により、電子部品を製造する方法において、前記熱硬化
性樹脂を、その表面がキャビティの開口端縁よりも低
く、且つＩＣ素子の上面より高くなるように充填した
後、雰囲気温度を一気に硬化温度まで昇温して表面を先
に硬化させ、次いで内部を硬化させることを特徴とす
る。 【００１２】このように樹脂充填後に雰囲気温度を一気
に硬化温度まで昇温して表面を先に硬化させると、樹脂
の収縮によって先に硬化した表面がキャビティ底面に引
っ張られる力が発生し、ＩＣチップも底面側に押さえら
れて強く固定されるからである。 【００１３】 【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面とともに
説明する。図１は実施形態の電子部品を示す断面図であ
る。 【００１４】電子部品１０は、各々配線パターンを有す
る３層のセラミック絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃを積層して
なる容器１と、ＩＣチップ４とを備える。枠状の絶縁層
１ａ、１ｂの内周と板状の絶縁層１ｃとで囲まれる空間
が、ＩＣチップ４を収容するキャビティ２となる。ＩＣ
チップ４の電極部には予めＡｕバンプ３が形成されてお
り、ＩＣチップ４は、このバンプ３が絶縁層１ｃ上の電
極パッド６にＡｇペーストによる接着又は超音波による
融着により接合されることにより、容器１の底面に形成
された電極パッド６と電気的に接続される。ＩＣチップ
４は、この接合によって機械的にも固定されるが、キャ
ビティ２の残部空間に熱硬化性の樹脂５を充填し硬化さ
せることにより強く固定される。 【００１５】樹脂５としては、例えばエポキシ系であっ
て、粘度３０００ｃｐｓ、線膨張係数３０ｐｐｍ、収縮
率１．７％のものが市販されている。樹脂５は、その表
面がＩＣチップ４の上面とキャビティ２の開口端縁との
間に位置する程度に隙間無く充填される。そして、充填
後、一気に樹脂の硬化温度まで昇温する。これにより表
面が先に硬化して収縮するとともに、その収縮力でＩＣ
チップ４が絶縁層１ｃ側に押さえられる。 【００１６】更に樹脂５の充填量としては、図２に示す
ように、前記ＩＣチップ４とキャビティ２の壁面との距
離をＢ、ＩＣチップ４の厚さをＴとするとき、ＢはＴ以
下であると好ましい。これは、ＩＣチップ４を押さえる
応力Ｆと距離Ｂとの関係を考えると、応力Ｆは図３のよ
うにＢが増すに連れて小さくなり、ＢがＴを超えると一
定になるからである。この理由は、図２の破線で囲まれ
るＴ×Ｂの長方形の面積Ｓ部分の形状がＴ＞Ｂのときは
縦長となり、縦方向の収縮力が大きくなるからである。
逆にＴ＜Ｂのときは面積Ｓ部分は横長となり、横方向の
収縮力が大きくなるだけで、ＩＣチップ４を押さえる応
力Ｆは弱くなる。ただし、Ｂは最低０．０５ｍｍは必要
である。これよりＢが小さいと、キャビティ２内にＩＣ
チップ４を収容する際に、ＩＣチップ４がキャビティ２
の壁面に接触してＩＣチップ４を安定して収容できず、
またＩＣチップ４が欠ける可能性があるからである。 【００１７】また、ＩＣチップ４の上面と前記樹脂５の
表面との距離をＣ、ＩＣチップ４とキャビティ２の底面
との距離をＡとするとき、応力Ｆは図４のようにＣが増
すに連れて大きくなり、ＣがＡと同等のとき最大とな
る。これは、ＣがＡより大きくなると、ＩＣチップ４の
上部にある樹脂の収縮力がＩＣチップ４の下部にある樹
脂の収縮力よりも大きくなるからである。 【００１８】キャビティ２内には、ＩＣチップ４の他に
コンデンサなどの回路素子が収容される場合がある。電
子部品が水晶発振器であって、ＩＣチップ４が水晶振動
子の温度補償に用いられるときは、ＩＣチップ４に集積
（ＩＣ）化された発振インバータに供給される電源電圧
に重畳する高周波ノイズをカットする必要がある。ま
た、発振インバータの出力信号に交流成分が重畳しない
ようにする必要もある。これらの目的を外部回路を複雑
化することなく達成するために上記キャビティ２内にコ
ンデンサも実装される。この場合、コンデンサの方がＩ
Ｃチップ４よりも薄ければ、樹脂５がＩＣチップ４を覆
うと同時にコンデンサをも覆うこととなる。逆にコンデ
ンサの方が厚い場合でもキャビティ２の開口端縁を超え
ない限り、コンデンサを覆う程度に樹脂５を充填すると
よい。本発明の場合、容器を仕切りとしてキャビティの
反対側に水晶振動子が搭載される関係上、キャビティを
マザーボード側に向けてマザーボードに実装されるた
め、樹脂５でコンデンサを覆うことによりコンデンサ電
極とボードの配線との短絡が防止されるからである。 【００１９】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、容器に
対するＩＣチップの実質的な接合強度を高めることがで
きるので、電子部品の一層の薄型化を達成することがで
きる。
る容器内にフリップチップＩＣ素子を収容した電子部品
に属する。 【０００２】 【従来の技術】容器の底面に形成したキャビティにバン
プを介してフェイスボンディング方式でフリップチップ
ＩＣ素子が実装され、このフリップチップＩＣ素子と容
器底面との間隙に樹脂が充填された構造の電子部品が知
られている。 【０００３】例えば、水晶振動子の温度補償を行うため
のフリップチップＩＣ素子（以下、単に「ＩＣチップ」
という）が実装された温度補償型水晶発振器において
は、図５に示すように、セラミック層を多層に積層して
なる容器１１のキャビティ１２内に、金Ａｕバンプ１３
を形成したＩＣチップ１４を、Ａｕバンプ１３がキャビ
ティ１２の底面の電極パッド（図示省略）と接するよう
に収容する。そして、ＩＣチップ１４は、Ａｇペースト
による接着又は超音波による融着等の手段でＡｕバンプ
１３及び電極パッドを介して容器１１のキャビティ１２
の底面に接合される。このようにフェイスボンディング
方式で実装されるのは、近年の電子部品の小型化、薄型
化の要請による。ただし、Ａｇペーストによる接着や超
音波による融着などの接合手段だけでは１バンプ当たり
６ｇの重みで剥離してしまうほどに接合強度が乏しいの
で、接合後に、ＩＣチップ１４とキャビティ１２の底面
との間隙にアンダーフィル樹脂と称される収縮率の高い
熱硬化性樹脂が充填されて樹脂の硬化とともにＩＣチッ
プ１４がキャビティ１２の底面に固定されていた。 【０００４】尚、水晶振動子は、容器１１のキャビティ
１２が形成された面と反対側の面に搭載され、気密的に
封止されているが、図示を省略する。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかし、容器の薄型化
の要請は高まる一方、ＩＣチップを搭載する部分の裏側
に存在する構成要素、特に水晶振動子への影響を考慮す
ると、Ａｇペーストの塗布量や超音波のパワーを小さく
して接合することが必要になる。 【０００６】また、マザーボードなどの他のプリント配
線基板にキャビティ側をボード側に向けて実装する容器
であって、ＩＣチップが収容されるキャビティと同じキ
ャビティ内にコンデンサ等の他の回路素子が搭載される
ものの場合、コンデンサ電極とボードの配線パターンと
が短絡する可能性があった。 【０００７】それ故、本発明の目的は、ＩＣチップが容
器に強く接合された電子部品を提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】その目的を達成するため
に、本発明は、下面に導電性バンプを有するＩＣ素子
を、該ＩＣ素子を収容し、底面に電極パッドが形成され
たキャビティを有するセラミック製の容器に接合させる
とともに、該容器のキャビティが形成された面と反対側
の面に水晶振動子を搭載し、前記キャビティ内の残部空
間に熱硬化性樹脂を充填した後、硬化させてなり、前記
キャビティをマザーボード側に向けてマザーボードに実
装するようにした電子部品であって、前記熱硬化性樹脂
は、その表面がキャビティの開口端縁よりも低く、且つ
ＩＣ素子の上面より高くなるように充填されているとと
もに、前記ＩＣ素子とキャビティの壁面との距離が、Ｉ
Ｃ素子の厚みよりも小さく、且つＩＣ素子の上面と前記
熱硬化性樹脂の表面との距離が、ＩＣ素子とキャビティ
の底面との距離よりも小さいことを特徴とする。 【０００９】上記従来の電子部品においては、図６に示
すように、熱硬化性樹脂１５は矢印方向に収縮する。そ
の収縮に伴ってＩＣチップ１４をキャビティ１２の底面
側に引っ張られるように応力Ｆが発生し、これによりＩ
Ｃチップ１４が固定されていた。 【００１０】これに対して本発明の電子部品は、ＩＣチ
ップとキャビティの底面との間隙に充填される樹脂の収
縮力だけでなくＩＣチップの周囲や上面に充填される樹
脂の収縮力をも利用することができる。従って、ＩＣチ
ップを固定する応力Ｆは従来の電子部品より大きい。た
だし、熱硬化性樹脂の充填量がキャビティの開口端縁よ
りも高くなると、この面を実装面としてマザーボード等
に実装できず、またコストが高くなり、硬化に長時間を
要するし、更にまた薄型化の要請にも反するので、熱硬
化性樹脂の表面が開口端縁よりも低くなるようにするこ
とが重要である。 【００１１】本発明電子部品を製造する適切な方法は、
下面に導電性バンプを有するＩＣ素子と、ＩＣ素子を収
容するキャビティが形成された容器とを備える電子部品
前駆体から、前記ＩＣ素子を導電性バンプを介して前記
容器のキャビティ底面に接合させるとともに、キャビテ
ィ内の残部空間に熱硬化性樹脂を充填し硬化させること
により、電子部品を製造する方法において、前記熱硬化
性樹脂を、その表面がキャビティの開口端縁よりも低
く、且つＩＣ素子の上面より高くなるように充填した
後、雰囲気温度を一気に硬化温度まで昇温して表面を先
に硬化させ、次いで内部を硬化させることを特徴とす
る。 【００１２】このように樹脂充填後に雰囲気温度を一気
に硬化温度まで昇温して表面を先に硬化させると、樹脂
の収縮によって先に硬化した表面がキャビティ底面に引
っ張られる力が発生し、ＩＣチップも底面側に押さえら
れて強く固定されるからである。 【００１３】 【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面とともに
説明する。図１は実施形態の電子部品を示す断面図であ
る。 【００１４】電子部品１０は、各々配線パターンを有す
る３層のセラミック絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃを積層して
なる容器１と、ＩＣチップ４とを備える。枠状の絶縁層
１ａ、１ｂの内周と板状の絶縁層１ｃとで囲まれる空間
が、ＩＣチップ４を収容するキャビティ２となる。ＩＣ
チップ４の電極部には予めＡｕバンプ３が形成されてお
り、ＩＣチップ４は、このバンプ３が絶縁層１ｃ上の電
極パッド６にＡｇペーストによる接着又は超音波による
融着により接合されることにより、容器１の底面に形成
された電極パッド６と電気的に接続される。ＩＣチップ
４は、この接合によって機械的にも固定されるが、キャ
ビティ２の残部空間に熱硬化性の樹脂５を充填し硬化さ
せることにより強く固定される。 【００１５】樹脂５としては、例えばエポキシ系であっ
て、粘度３０００ｃｐｓ、線膨張係数３０ｐｐｍ、収縮
率１．７％のものが市販されている。樹脂５は、その表
面がＩＣチップ４の上面とキャビティ２の開口端縁との
間に位置する程度に隙間無く充填される。そして、充填
後、一気に樹脂の硬化温度まで昇温する。これにより表
面が先に硬化して収縮するとともに、その収縮力でＩＣ
チップ４が絶縁層１ｃ側に押さえられる。 【００１６】更に樹脂５の充填量としては、図２に示す
ように、前記ＩＣチップ４とキャビティ２の壁面との距
離をＢ、ＩＣチップ４の厚さをＴとするとき、ＢはＴ以
下であると好ましい。これは、ＩＣチップ４を押さえる
応力Ｆと距離Ｂとの関係を考えると、応力Ｆは図３のよ
うにＢが増すに連れて小さくなり、ＢがＴを超えると一
定になるからである。この理由は、図２の破線で囲まれ
るＴ×Ｂの長方形の面積Ｓ部分の形状がＴ＞Ｂのときは
縦長となり、縦方向の収縮力が大きくなるからである。
逆にＴ＜Ｂのときは面積Ｓ部分は横長となり、横方向の
収縮力が大きくなるだけで、ＩＣチップ４を押さえる応
力Ｆは弱くなる。ただし、Ｂは最低０．０５ｍｍは必要
である。これよりＢが小さいと、キャビティ２内にＩＣ
チップ４を収容する際に、ＩＣチップ４がキャビティ２
の壁面に接触してＩＣチップ４を安定して収容できず、
またＩＣチップ４が欠ける可能性があるからである。 【００１７】また、ＩＣチップ４の上面と前記樹脂５の
表面との距離をＣ、ＩＣチップ４とキャビティ２の底面
との距離をＡとするとき、応力Ｆは図４のようにＣが増
すに連れて大きくなり、ＣがＡと同等のとき最大とな
る。これは、ＣがＡより大きくなると、ＩＣチップ４の
上部にある樹脂の収縮力がＩＣチップ４の下部にある樹
脂の収縮力よりも大きくなるからである。 【００１８】キャビティ２内には、ＩＣチップ４の他に
コンデンサなどの回路素子が収容される場合がある。電
子部品が水晶発振器であって、ＩＣチップ４が水晶振動
子の温度補償に用いられるときは、ＩＣチップ４に集積
（ＩＣ）化された発振インバータに供給される電源電圧
に重畳する高周波ノイズをカットする必要がある。ま
た、発振インバータの出力信号に交流成分が重畳しない
ようにする必要もある。これらの目的を外部回路を複雑
化することなく達成するために上記キャビティ２内にコ
ンデンサも実装される。この場合、コンデンサの方がＩ
Ｃチップ４よりも薄ければ、樹脂５がＩＣチップ４を覆
うと同時にコンデンサをも覆うこととなる。逆にコンデ
ンサの方が厚い場合でもキャビティ２の開口端縁を超え
ない限り、コンデンサを覆う程度に樹脂５を充填すると
よい。本発明の場合、容器を仕切りとしてキャビティの
反対側に水晶振動子が搭載される関係上、キャビティを
マザーボード側に向けてマザーボードに実装されるた
め、樹脂５でコンデンサを覆うことによりコンデンサ電
極とボードの配線との短絡が防止されるからである。 【００１９】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、容器に
対するＩＣチップの実質的な接合強度を高めることがで
きるので、電子部品の一層の薄型化を達成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の電子部品を示す断面図である。
【図２】実施形態の電子部品に働く応力図である。
【図３】ＩＣチップとキャビティの壁面との距離Ｂと、
ＩＣチップに働く応力Ｆとの関係を示すグラフである。 【図４】ＩＣチップとキャビティの底面との距離Ａと、
ＩＣチップに働く応力Ｆとの関係を示すグラフである。 【図５】従来の電子部品を示す断面図である。 【図６】従来の電子部品に働く応力図である。 【符号の説明】 １，１１ 容器 ２，１２ キャビティ ３，１３ バンプ ４，１４ ＩＣチップ ５，１５ 樹脂 １０ 電子部品
ＩＣチップに働く応力Ｆとの関係を示すグラフである。 【図４】ＩＣチップとキャビティの底面との距離Ａと、
ＩＣチップに働く応力Ｆとの関係を示すグラフである。 【図５】従来の電子部品を示す断面図である。 【図６】従来の電子部品に働く応力図である。 【符号の説明】 １，１１ 容器 ２，１２ キャビティ ３，１３ バンプ ４，１４ ＩＣチップ ５，１５ 樹脂 １０ 電子部品
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】下面に導電性バンプを有するＩＣ素子を、
該ＩＣ素子を収容し、底面に電極パッドが形成されたキ
ャビティを有するセラミック製の容器に接合させるとと
もに、該容器のキャビティが形成された面と反対側の面
に水晶振動子を搭載し、前記キャビティ内の残部空間に
熱硬化性樹脂を充填した後、硬化させてなり、前記キャ
ビティをマザーボード側に向けてマザーボードに実装す
るようにした電子部品であって、 前記熱硬化性樹脂は、その表面がキャビティの開口端縁
よりも低く、且つＩＣ素子の上面より高くなるように充
填されているとともに、前記ＩＣ素子とキャビティの壁
面との距離が、ＩＣ素子の厚みよりも小さく、且つＩＣ
素子の上面と前記熱硬化性樹脂の表面との距離が、ＩＣ
素子とキャビティの底面との距離よりも小さいことを特
徴とする電子部品。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30966298A JP3457895B2 (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 電子部品 |
| US09/387,216 US6229249B1 (en) | 1998-08-31 | 1999-08-31 | Surface-mount type crystal oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30966298A JP3457895B2 (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 電子部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000138321A JP2000138321A (ja) | 2000-05-16 |
| JP3457895B2 true JP3457895B2 (ja) | 2003-10-20 |
Family
ID=17995763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30966298A Expired - Fee Related JP3457895B2 (ja) | 1998-08-31 | 1998-10-30 | 電子部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3457895B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002270638A (ja) * | 2001-03-06 | 2002-09-20 | Nec Corp | 半導体装置および樹脂封止方法および樹脂封止装置 |
| JP5025616B2 (ja) * | 2008-10-22 | 2012-09-12 | 京セラ株式会社 | 電子部品 |
-
1998
- 1998-10-30 JP JP30966298A patent/JP3457895B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000138321A (ja) | 2000-05-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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