JP4661383B2

JP4661383B2 - 圧電発振器の製造方法

Info

Publication number: JP4661383B2
Application number: JP2005175728A
Authority: JP
Inventors: 匡亨石川
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2025-06-15
Also published as: JP2006352487A

Description

本発明は、圧電発振器とその製造方法に係わり、特に圧電発振器の小型化を図るのに好適なものである。

携帯電話機等の移動体通信機器の小型化に伴い、これらの移動体通信機器に使用される表面実装型圧電発振器、例えばＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）等の小型化が進み、圧電振動子、ＩＣチップ、圧電振動子とＩＣチップを夫々支持するためのパッケージという最低限の部材から構成されるものが主流になってきている。
図４は、従来の表面実装型水晶発振器の構成を示した断面図である。
この図に示す水晶発振器５１は、セラミック製のパッケージ（枠体）５２の上面に設けた接続パッド（図示しない）上に導電性接着剤１２により水晶振動子１１が電気的、機械的に固定されている。この水晶振動子１１はパッケージ５２上に設けたシームリング５３と金属蓋６０により気密封止されている。
パッケージ５２の下面側には、表面実装用の外部電極５４、５４が形成されている。またパッケージ５２の下面側には凹陥部５５が形成されており、この凹陥部５５の内底面にＩＣチップ１１０が実装されている。
ＩＣチップ１１０は、発振回路と温度補償回路が構成されたベアチップであり、例えばシリコン基板の片面側に集積回路と、この集積回路に接続された電極とが露出配置されており、この電極が形成されている面をパッケージ５２の内底面に向けた状態、即ちフェイスダウン状態にして、図示しないバンプなどの接続部材を用いて凹陥部５５の内底面に設けられている内部パッド（図示しない）に接続した後、凹陥部５５の内底面を樹脂５６によりモールドするようにしている。

図５は上記したような従来の表面実装型水晶発振器の製造手順の一例を示した図である。
この場合、先ず、図示しない集積回路作製工程において、図５（ａ）に示すような集積回路が形成されたシリコンウェハ（ＩＣチップウェハ）１０１を用意する。このようなＩＣチップウェハ１０１は、水晶発振器に搭載されるＩＣチップ１１０が多数個連結した状態で形成されている。次に、カッターを用いてＩＣチップウェハ１０１を図５（ａ）に示すようなダイシングライン（切断ライン）１０２により切断して、ＩＣチップウェハ１０１から多数のＩＣチップ１１０、１１０・・を取り出す。このとき、ＩＣチップ１１０は、図５（ｂ）に示すように発振回路や温度補償回路をはじめとしたアナログ回路１１１、各種調整データをメモリするメモリ回路１１２、及びメモリ回路１１２を制御するためのロジック回路１１３とにより構成される。
この後、図５（ｃ）に示したようにパッケージ５２の下面側に形成されている凹陥部５５の内底面にＩＣチップ１１０を実装するようにしている。これによりＩＣチップ１１０は、パッケージ５２上の水晶振動子１１と電気的に接続される。
この後、図示していない調整工程において、例えば温度に対して安定した周波数が得られるように電気的特性の調整を行い、設定条件が決定するとＩＣチップ１１０のメモリ回路１１２に対してロジック回路１１３を利用して必要なデータを書き込むようにしていた。
しかしながら、上記のような構造の表面実装型水晶発振器の大きさは、ＩＣチップによりほぼ決定され、さらなる小型化を実現することは困難であった。
なお、圧電発振器の小型化を実現する技術としては例えば特許文献１が提案されている。
特許文献１には、温度補償回路を形成する半導体ウェハと圧電振動子とからなる圧電発振器を製造方法として、所望の温度補償調整用端子を半導体ウェハの端部に配置した基板を用い、所望の調整が終了し圧電発振器を構成した後、調整用端子を形成していた半導体ウェハ部分を切断することにより小型化を図るようにしたものである。
特開２００４−３０４４４７公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている圧電発振器の製造方法では、調整後に不要となる調整用端子部分を小さく個片化したＩＣチップの状態にて削除するため、精度良く作業を行うのが困難であると共に、ＩＣチップにストレスが加わり、水晶振動子が既にＩＣチップ上に搭載されてしまった段階にてＩＣチップが破損してしまい圧電振動子として不良品になってしまうという欠点があった。
更に、特許文献１に開示されている圧電発振器の製造方法では、圧電発振器が完成するまでにＩＣチップウェハの状態から個片のＩＣチップを切り出す為の切断工程と調整用端子部分を削除するための切断工程とが必要であり、切断工程が複数回必要となることで高い生産性が得られないという問題があった。
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、ＩＣチップにストレスを与えることなく、より一層の小型化を図ることができる圧電発振器とその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、少なくとも発振回路と、メモリ回路と、前記メモリ回路にデータを書き込むためのロジック回路とを含んで構成されるロジック回路付きＩＣチップの前記メモリ回路に対して前記データを書き込む書き込み工程と、前記発振回路及び前記メモリ回路と前記ロジック回路とを分離し、前記発振回路及び前記メモリ回路を備えたロジック回路削除済みＩＣチップを形成する分離工程と、前記ロジック回路削除済みＩＣチップと圧電振動子とを導通接続する導通接続工程と、を備えたことを特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧電発振器の製造方法において、
前記書き込み工程は、前記ロジック回路付きＩＣチップが複数形成されているＩＣチップウェハの状態において、前記各ロジック回路付きＩＣチップの前記各メモリ回路に対して前記データを書き込む工程であり、前記分離工程は、前記ＩＣチップウェハを切断して前記発振回路及び前記メモリ回路と前記ロジック回路とを分離し、前記ロジック回路削除済みＩＣチップの個片を取り出す工程であることを特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の圧電発振器の製造方法において、
前記分離工程は、前記ロジック回路上のダイシングラインに沿って前記ＩＣチップウェハを切断し、前記発振回路及び前記メモリ回路と前記ロジック回路とを分離して、前記ロジック回路削除済みＩＣチップの個片を取り出す工程であることを特徴とする。

本発明によれば、ＩＣチップのメモリ回路に調整データを書き込む作業をＩＣチップウェハの状態で行い、ＩＣチップウェハから圧電発振器に用いるＩＣチップを取り出す際には、不要になるロジック回路を削除することで、ＩＣチップ自体を小型化したことで、圧電発振器のさらなる小型化が可能になる。
また、チップサイズの微細化する工程をＩＣチップウェハからＩＣチップを取り出す工程において行うようにしているので、従来のように圧電発振器を構成した後に不要になる調整用端子部分を切断する場合に比べて、精度良く作業行うことができ、またＩＣチップにストレスを与えるといったこともない。
またＩＣチップ自体のサイズを小さくしたことで、例えば従来と同一サイズの圧電発振器を構成する場合には枠体への実装が容易になり、歩留まりが向上するという利点もある。

以下、図面を参照して本発明の圧電発振器の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では圧電発振器の一例として水晶発振器を例に挙げて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る表面実装型水晶発振器の概略構成を示した図であり、図１（ａ）は水晶発振器の斜視図、図１（ｂ）は（ａ）に示した水晶発振器を一点鎖線Ａ−Ａで切断した縦断面図、（ｃ）は水晶発振器の底面図が夫々示されている。
この図１に示す水晶発振器１は、セラミック製のパッケージ（枠体）２の上面側に収納部３が設けられており、この収納部３の底面に設けられている接続パッド（図示しない）上に導電性接着剤１２により水晶振動子１１が電気的、機械的に固定されている。この収納部３の開口面には金属蓋１０が取り付けられておりその内部を気密封止するようにしている。またパッケージ２の下面側には表面実装用の外部電極４、４が形成されている。またパッケージ２の下面側には凹陥部５が形成されており、この凹陥部５の内底面に本実施形態のＩＣチップ２０が実装されている。
ＩＣチップ２０は、発振回路と温度補償回路が構成されたベアチップであり、例えばシリコン基板の片面側に集積回路と、この集積回路に接続された電極とが露出配置されており、この電極が形成されている面をパッケージ２の内底面に向けた状態（フェイスダウン状態）にして、図示しないバンプなどの接続部材を用いて凹陥部５の内底面に設けられている内部パッド（図示しない）に接続した後、凹陥部５の内底面を樹脂６によりモールドするようにしている。
このように構成される水晶発振器１においては、ＩＣチップ２０のサイズを従来のＩＣチップより小さいため、それ分だけ水晶発振器自体を小型化することができる。

図２及び図３は、図１に示した本実施形態の水晶発振器の製造手順を示した図である。なお、図５と同一部位には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
これら図２、図３に示すように本実施形態の水晶発振器の製造手順としては、先ず、工程Ｓ１として、図示しない集積回路作製工程において図３（ａ）に示すような集積回路が形成されたＩＣチップウェハ（シリコンウェハ）１０１を用意する。このようなＩＣチップウェハ１０１は、ＩＣチップ１１０が多数個連結した状態で形成されている。次に工程Ｓ２として、ＩＣチップウェハ１０１の状態でＩＣチップ１１０を構成しているメモリ回路１１２に対してロジック回路１１３を利用して、例えば、メモリ回路１１２に水晶振動子１１の温度特性情報等の必要な調整データの書き込みを行うようにする。
次に、工程Ｓ３として、カッターを用いてＩＣチップウェハ１０１をダイシングラインにより切断することでＩＣチップウェハ１０１をチップ化して取り出すことになるが、本実施形態では、図３（ａ）に示すようにダイシングライン１０２による切断に加えてダイシングライン３０により切断することで、アナログ回路１１１とメモリ回路１１２だけを取り出してＩＣチップ化するようにしている。

これは、メモリ回路１１２への書き込み作業が完了してしまえば、メモリ回路１１２を制御するためのロジック回路１１３は不要になるため、本実施形態ではＩＣチップウェハ１０１のダイシングを行う工程Ｓ３において、ロジック回路１１３を削除するようにしている。つまり、ＩＣチップウェハ１０１から水晶発振器１の通常動作に必要なアナログ回路１１１とメモリ回路１１２とからなるＩＣチップ２０を取り出すようにしている。なお、ダインシングライン３０はロジック回路１１３上にすることも可能であり、その場合はＩＣチップウェハ１０１にダイシングライン３０の領域を設ける必要がないため、１枚のＩＣチップウェハ１０１から取れるＩＣチップの数が減少するといったこともなく、カッターによりロジック回路１１３が切除された幅の分だけＩＣチップ２０の小型化が図られ、また例えば、カッターによる切断幅が略ロジック回路１１３の幅に等しくなるカッターを使用すればダイシングライン３０に沿った切断によりロジック回路１１３が削除されるので、より小型のＩＣチップ２０を得ることができる。
尚、ＩＣチップウェハ１０１を切断する際には切断されたＩＣチップ２０が不用意にバラバラに散らばらないようＩＣチップウェハ１０１を例えばダイシングテープに貼り付けた後にダイシングテープ貼り付け面とは逆のＩＣチップウェハ面にカッターを当ててＩＣチップウェハ１０１を切断、且つダイシングテープを厚みに対してハーフカットする。
そして、次の工程Ｓ４において、取り出したＩＣチップ２０を水晶発振器のパッケージ２にマウントし、水晶振動子１１と結線するようにしている。この後、図示しないが凹陥部５の内底面を樹脂６によりモールドするようにしている。

このようにして水晶発振器を製造すれば、ＩＣチップ２０のメモリ回路１１２に調整データを書き込む作業をＩＣチップウェハ１０１の状態で行い、シリコンチップウェハ１０１から水晶発振器に用いるＩＣチップ２０を取り出す際には、不要なロジック回路１１３を削除するようにしているので、ＩＣチップ２０を従来のＩＣチップ１１０よりロジック回路１１３分だけ小型化することができるので水晶発振器のさらなる小型化が可能になる。
また、ＩＣチップを微細化するための工程をＩＣチップウェハ１０１からＩＣチップ２０を取り出す工程Ｓ３において行うようにしているので、従来のように水晶発振器を構成した後に不要になる調整用端子部分を切断する場合に比べて、精度良く作業を行うことができ、またＩＣチップにストレスを与えるといったこともない。
またＩＣチップ自体のサイズを小さくしたことで、例えば従来と同一サイズの水晶発振器を構成する場合は、パッケージ２の凹陥部５の壁面とＩＣチップ２０との間隙が、従来に比べて広くなるのでＩＣチップの実装が容易になり歩留まりが向上するという利点もある。
なお、本実施の形態において説明した水晶発振器の構造は、あくまでも一例であり、パッケージに対してＩＣチップを直接実装するような構造の圧電発振器であれば適用可能であることは言うまでもない。

また、圧電振動子とＩＣチップとをパッケージを介して導通接続した構成を用いて本発明を説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、特開２００４−３０４４０７公報に開示された圧電発振器の如くＩＣチップ上に圧電振動子を例えば導電バンプ等を介して搭載して圧電振動子とＩＣチップとを導通接合した構成を有する圧電発振器に適用してもよい。
即ち、ＩＣチップそのものをパッケージの一部とした圧電発振器の場合、小型化が図れる一方、複数の部品が組み立てられた後のＩＣチップの形状を切断加工することは、複数のＩＣチップを一度に切断加工する為にカッターが走る切断ラインに沿ってＩＣチップを整列配置する工程が必要であり、また、個々に切断する場合には、小型化されたＩＣチップの方向性を固体毎整える工程が必要となるので製造工程が複雑になり工程量産に不向きであるが、本発明に基づく圧電発振器の製造方法であれば、一度ＩＣチップウェハを切断加工すればその後、小型のＩＣチップを切断加工する必要が無いのでＩＣチップそのものをパッケージの一部とした超小型圧電発振器を効率良く組立・製造するのに有利である。

本発明の実施形態としての表面実装型水晶発振器の概略図である。本実施形態の表面実装型水晶発振器の製造手順を示したフロー図である。本実施形態の表面実装型水晶発振器の製造手順を示した図である。従来の表面実装型水晶発振器の構成を示した図である。従来の表面実装型水晶発振器の製造手順の一例を示した図である。

符号の説明

１…水晶発振器、２…パッケージ（枠体）、３…収納部、４…外部電極、５…凹陥部、６…樹脂、１０…金属蓋、１１…水晶振動子、１２…導電性接着剤、２０、１１０…ＩＣチップ、３０、１０２…ダイシングライン、１０１…ＩＣチップウェハ、１１１…アナログ回路、１１２…メモリ回路、１１３…ロジック回路

Claims

少なくとも発振回路と、メモリ回路と、前記メモリ回路にデータを書き込むためのロジック回路とを含んで構成されるロジック回路付きＩＣチップの前記メモリ回路に対して前記データを書き込む書き込み工程と、
前記発振回路及び前記メモリ回路と前記ロジック回路とを分離し、前記発振回路及び前記メモリ回路を備えたロジック回路削除済みＩＣチップを形成する分離工程と、
前記ロジック回路削除済みＩＣチップと圧電振動子とを導通接続する導通接続工程と、
を備えたことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
請求項１に記載の圧電発振器の製造方法において、
前記書き込み工程は、前記ロジック回路付きＩＣチップが複数形成されているＩＣチップウェハの状態において、前記各ロジック回路付きＩＣチップの前記各メモリ回路に対して前記データを書き込む工程であり、
前記分離工程は、前記ＩＣチップウェハを切断して前記発振回路及び前記メモリ回路と前記ロジック回路とを分離し、前記ロジック回路削除済みＩＣチップの個片を取り出す工程であることを特徴とする圧電発振器の製造方法。
請求項２に記載の圧電発振器の製造方法において、
前記分離工程は、前記ロジック回路上のダイシングラインに沿って前記ＩＣチップウェハを切断し、前記発振回路及び前記メモリ回路と前記ロジック回路とを分離して、前記ロジック回路削除済みＩＣチップの個片を取り出す工程であることを特徴とする圧電発振器の製造方法。