JPH11354587A - 発振器のフリップチップ実装方法 - Google Patents

発振器のフリップチップ実装方法

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JPH11354587A
JPH11354587A JP17543098A JP17543098A JPH11354587A JP H11354587 A JPH11354587 A JP H11354587A JP 17543098 A JP17543098 A JP 17543098A JP 17543098 A JP17543098 A JP 17543098A JP H11354587 A JPH11354587 A JP H11354587A
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JP
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package
flip
chip
conductive adhesive
pads
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JP17543098A
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English (en)
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Masabumi Harada
正文 原田
Tatsuya Anzai
達也 安齊
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector

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  • Wire Bonding (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発振回路を構成するICと、圧電振動子をパ
ッケージ内に気密封止した構造の発振器において、IC
をパッケージ内底面のパッド上にフリップチップ実装す
る際に種々の不利不便をもたらす導電性接着剤による実
装を行うことなく、確実な実装強度を得ることができる
ようにした発振器のフリップチップ実装方法を提供する
こと。 【解決手段】 パッケージ内にIC4と、圧電振動子5
を気密的に封止した発振器1であって、ICがパッケー
ジ内底面のランド上にフリップチップ実装されるものに
おいて、ICに設けたバンプ10をランド上に実装する
方法として、超音波を併用した熱圧着法を用いた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発振回路を構成す
るICと、圧電振動子をパッケージ内に気密封止した構
造の発振器の改良に関し、詳細にはICをパッケージ内
底面のパッド上にフリップチップ実装する際に種々の不
利不便をもたらす導電性接着剤による実装を行うことな
く、確実な実装強度を得ることができるようにした発振
器のフリップチップ実装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図2はパッケージ内にICと圧電振動子
を気密封止した構造の発振器を示しており、この発振器
1は、パッケージ本体2の凹所3の内部に発振回路等を
構成するIC4と、圧電振動子5を支持すると共に、凹
所3の開口を金属蓋6によって気密封止した構成を有す
る。IC4は、例えば半導体基板に形成した電極に金バ
ンプ10を備えたフリップチップタイプのベアチップで
あり、パッケージ内底面に位置するパッド11上にバン
プ10を載置した状態で導電性接着剤9により接着固定
される。パッド11はパッケージ外底面に露出した電極
12と電気的に接続されている。圧電振動子5は、パッ
ケージ本体2内の段差2a上に導電性接着剤13により
接合されている。圧電振動子5は、圧電素板上に励振電
極を形成した構成を有し、各励振電極は段差2a上に形
成したパッド14を介してパッケージ内底面に設けた前
記パッド11と接続されている。金属蓋6はパッケージ
本体2の外枠上面に設けた金属部分とシーム溶接により
接合される。ところで、上記バンプ10は金等から成る
直径90〜100μm程度の粒であり、このバンプをパ
ッド11上に接合する為に用いる導電性接着剤9の量は
極めて僅少である。このため、導電性接着剤9による接
合力は十分では無く、機械的衝撃や熱衝撃によってバン
プをパッドから剥離させる事態が発生する。また、IC
4をパッド11上に搭載する際には、予めパッド11上
に微量の導電性接着剤9を塗布した状態で搭載が行われ
るが、導電性接着剤を硬化させるためには炉内において
百数十度にて加熱して硬化させる必要がある。従って、
ICを搭載したパッケージを炉内に入れるための移送の
段階でICの位置がずれる虞れがある。
【0003】また、パッケージ内にICと圧電振動子を
収容して金属蓋により気密封止した後に、熱歪みを解消
させたり、導電性接着剤からガスを放出させて早期に安
定した状態に移行させる(加速エージングする)ため
に、アニール工程が実施され、このアニール工程におい
ては例えば200℃以上での加熱が行われる。導電性接
着剤は、硬化の為に炉内で百数十度に加熱され、冷却に
よる収縮時に接着剤中に含まれる微小粒状の銀フィラー
同士が接触して溶融し導通状態になるが、その後のアニ
ール工程で二百数十度で再度加熱されると接着剤が過大
に膨張するので一旦導通状態になった銀成分が部分的に
接点不良を起こし、導通がなくなる虞れがある。また、
IC4がベアチップである場合に、ICチップを構成す
るシリコンとパッケージを構成する材料の熱膨張係数が
異なる場合には、導電性接着剤を硬化させるための加熱
工程や、アニールのための加熱工程において、熱膨張係
数の差に起因してICチップに熱歪みが加わり、バンプ
の位置ずれ、剥離、ICチップの破損、回路の損傷等、
種々の不具合をもたらす。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、発振回路を構成するICと、圧電振動子を
パッケージ内に気密封止した構造の発振器において、I
Cをパッケージ内底面のパッド上にフリップチップ実装
する際に種々の不利不便をもたらす導電性接着剤による
実装を行うことなく、確実な実装強度を得ることができ
るようにした発振器のフリップチップ実装方法を提供す
ることにある。即ち、導電性接着剤によりICをフリッ
プチップ実装した場合には、接合強度の低下、IC側の
バンプとパッケージ側のパッドとの位置ずれ、アニール
工程における導電性接着剤による接続状態の悪化、パッ
ケージ材料とIC材料との間の熱膨張係数差に起因した
バンプの位置ずれ、剥離、ICチップのダメージ発生等
という不具合が発生するが、本発明では導電性接着剤を
用いることなく、超音波を併用した熱圧着によりフリッ
プチップ実装を行うので、上記不具合を全て解消するこ
とができる。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、請求項1の発明は、パッケージ内にICと、圧電振
動子を気密的に封止した発振器であって、上記ICがパ
ッケージ内底面のランド上にフリップチップ実装される
ものにおいて、上記ICに設けたバンプを上記ランド上
に実装する方法として、超音波を併用した熱圧着法を用
いたことを特徴とする。請求項2の発明は、上記パッケ
ージの材質として、上記ICを構成するチップの基板の
熱膨張係数に近似した熱膨張係数を有した材質を用いた
ことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した形態
例により詳細に説明する。図1は本発明を適用する発振
器の構成を示す断面図であり、この発振器が図2のもの
と異なる点は、ベアチップから成るICをパッケージ内
底面のパッド上にフリップチップ実装する際に、導電性
接着剤を用いる代わりに、超音波を併用した熱圧着法を
用いるようにした点にある。即ち、図1(a) に示すよう
にパッケージ本体2の内底面に形成した金パッド11上
に実装するIC4は、シリコン基板から成るベアチップ
上の電極に金バンプ10を固定したものであり、(b) に
示すように各金バンプ10を各パッド11に対応させて
載置してから治具20にて加圧しつつ熱と、超音波を加
えて熱圧着を行う。この熱圧着によって金バンプ10が
溶融して金パッド11と融着する。
【0007】IC4のフリップチップ実装後に、圧電振
動子5を段差2a上に導電性接着剤13を用いて固定
し、更にパッケージ本体2の外枠上面に金属蓋6を固着
してパッケージを気密封止する。このような手順で製造
された発振器にあっては、IC4の実装工程を超音波を
併用した熱圧着により行うので、導電性接着剤を用いた
従来方法のように未硬化状態にある導電性接着剤によっ
てICをパッド上に載置した状態での移送を行う必要が
ないので、位置ずれの虞れが皆無となる。また、本発明
方法により接合されたバンプ10とパッド11との間の
接合強度は十分に強力なものとなり、機械的衝撃や熱衝
撃によって剥離する虞れがなくなる。また、導電性接着
剤を用いた場合に、アニール工程において導電性接着剤
が再加熱される時に導通を失うという不具合もなくな
る。なお、超音波を併用しない単なる熱圧着法を用いた
場合には、十分な接合強度を得ることができにくく、十
分な接合強度を得ようとすれば大きな荷重と熱量を加え
る必要があるので、バンプがつぶれたり、IC基板や基
板上の回路が破損される虞れがある。上記形態例では、
ベアチップから成るIC4をパッケージ本体内にフリッ
プチップ実装する場合を例示したが、通常のパッケージ
化されたICをフリップチップ実装する場合にも本発明
の実装方法を適用することができる。
【0008】次に、パッケージ本体2を構成する材料と
して、IC4を構成する基板材料と同等の熱膨張係数を
有したものを使用することにより、アニール工程等にお
いて、パッケージ本体2とIC基板の構成材料との熱膨
張係数差に起因した機械的歪みがIC基板に加わって、
基板や基板上の回路にダメージをもたらしたり、バンプ
の位置ずれ、剥離、離脱をもたらすという不具合を解消
することができる。例えば、IC4の基板材料としてシ
リコンを用いた場合には、パッケージ本体2の材料とし
ては、セラミックス、例えば、アルミナ(Al22
や、ガラスセラミックス等を用いることが有効である。
なお、IC4のサイズが大きい場合には、ICチップと
パッケージ本体の熱膨張係数差に起因したバンプの位置
ずれ、基板や回路に対するダメージ発生を懸念する必要
が大きいが、発振器中に収容されるIC4はそのサイズ
が極めて小型(例えば、縦:1.3mm,横:0.8m
m,厚さ:0.22mm)であるため、アニール工程に
おいて加えられる熱によって発生する膨張差がバンプ位
置や、ICチップに与える影響は極めて少ないものとな
る。
【0009】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、発振回路
を構成するICと、圧電振動子をパッケージ内に気密封
止した構造の発振器において、ICをパッケージ内底面
のパッド上にフリップチップ実装する際に種々の不利不
便をもたらす導電性接着剤による実装を行うことなく、
超音波を併用した熱圧着方法を用いることにより確実な
実装強度を得ることができる。即ち、導電性接着剤によ
りICをフリップチップ実装した場合には、接合強度の
低下、IC側のバンプとパッケージ側のパッドとの位置
ずれ、アニール工程における導電性接着剤による接続状
態の悪化、パッケージ材料とIC材料との間の熱膨張係
数差に起因したバンプの位置ずれ、剥離や、ICチップ
のダメージ発生等という不具合が発生するが、本発明で
は導電性接着剤を用いることなく、超音波を併用した熱
圧着によりフリップチップ実装を行うので、上記不具合
を全て解消することができる。また、導電性接着剤にあ
っては、バンプとパッドとの間に塗布しただけでは、接
着力が生じないので、炉内に搬送して炉内で百数十度に
て加熱する必要があり、炉内への移送時にバンプが位置
ずれを起こすことが多かったが、本発明では導電性接着
剤を用いる代わりに、ICのバンプをパッド上に搭載す
ると同時に超音波を併用した熱圧着を実施するので、移
送時に位置ずれが発生する余地がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a) (b) 及び(c) は本発明の発振器のフリップ
チップ実装方法におけるICチップの実装方法を説明す
るための図である。
【図2】従来の発振器のフリップチップ実装方法を説明
する為の断面図。
【符号の説明】
1 発振器、2 パッケージ本体、2a 段差、3 凹
所、4 IC、5 圧電振動子、6 金属蓋、10 金
バンプ、11 パッド、12 電極、13 導電性接着
剤、14 パッド、20 治具。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H03B 5/32 H01L 23/12 F

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パッケージ内にICと、圧電振動子を気
    密的に封止した発振器であって、上記ICがパッケージ
    内底面のランド上にフリップチップ実装されるものにお
    いて、 上記ICに設けたバンプを上記ランド上に実装する方法
    として、超音波を併用した熱圧着法を用いたことを特徴
    とする発振器のフリップチップ実装方法。
  2. 【請求項2】 上記パッケージの材質として、上記IC
    を構成するチップの基板の熱膨張係数に近似した熱膨張
    係数を有した材質を用いたことを特徴とする請求項1記
    載の発振器のフリップチップ実装方法。
JP17543098A 1998-06-08 1998-06-08 発振器のフリップチップ実装方法 Pending JPH11354587A (ja)

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