WO2003085739A1 - Module de circuits et procede permettant de produire ce module - Google Patents

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WO2003085739A1
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Akiyoshi Moriyasu
Jun Harada
Hiroshi Takagi
Yuki Yamamoto
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Murata Manufacturing Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a circuit module comprising a substrate on which mounted components are mounted and constituting a predetermined electronic circuit as a whole and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a circuit module such as a piezoelectric vibrator or a crystal oscillator and a method of manufacturing the same.
  • This circuit module 60 is a temperature-compensated crystal oscillator, and as schematically shown in FIG. 6, a substrate 61, a crystal oscillator 62 mounted on the upper surface of the substrate 61, and a substrate 61 And mounting components 63 such as IC chips and capacitors mounted on the lower surface.
  • the cavity portions 64a and 64b are provided for mounting the crystal resonator 62 and the mounted components 63, respectively.
  • the cavity portion 64 a is composed of a space surrounded by an upper surface of the substrate 61, a seal ring 65 provided on a peripheral edge of the upper surface of the substrate 61.
  • the cavity portion 64 b is constituted by a space surrounded by a lower surface of the substrate 61 and a substrate side wall 61 a provided on a peripheral edge of the lower surface of the substrate 61. Further, the cavity portion 64 b is molded with a resin 66.
  • a terminal electrode 67 for external connection is formed on the surface of the substrate side wall 61a, and a via conductor 68 connected to the terminal electrode 67 is formed inside the substrate side wall 61a.
  • the width of the substrate side wall 61a is too small, the mechanical strength of the substrate side wall 61a may be impaired, and the connection with the outside may be uncertain. Also, it is necessary to reduce the area of the terminal electrode 67 in accordance with the width of the side wall 61a of the substrate, which causes a problem in that the wiring pattern of the mounting board connected to the terminal electrode 67 is restricted. There is.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a circuit module capable of realizing miniaturization in a planar direction and securing reliability and flexibility of external connection, and a method of manufacturing the same. I do. Disclosure of the invention
  • a circuit module includes: a substrate having a first main surface; a second main surface facing the first main surface; and a circuit module housed in a cavity provided on the first main surface of the substrate.
  • the first mounted component may be a piezoelectric vibrator, and the piezoelectric vibrator and the second mounted component may form a oscillating circuit.
  • the first mounted component may be a crystal oscillator, and the crystal oscillator and the second mounted component may form an oscillation circuit.
  • the first mounted component is a crystal resonator, and a part of the crystal resonator and the second mounted component forms a resonator circuit.
  • the temperature compensation circuit may be configured by another part of the mounted component of the second.
  • the substrate may be configured by a ceramic multilayer substrate formed by laminating a plurality of ceramic layers.
  • a method for manufacturing a circuit module according to the present invention includes: a first step of preparing a substrate having: a first main surface on which cavities are formed; and a second main surface facing the first main surface; Storing a first mounted component on the second main surface; a second step of providing a second mounted component on the second main surface; and mounting the second mounted component on the second main surface of the substrate so as to embed the second mounted component.
  • the third step includes a step of: A step of producing a pre-predesheet containing oil; a step of superimposing the pre-predesheet on the second main surface via the second mounting component; and Forming a resin layer for embedding the second mounted component on the second main surface.
  • the terminal electrode may be provided on a second main surface of the substrate via a via conductor penetrating the resin layer. It is preferable to include a step of connecting More specifically, a metal film is provided on one main surface side of the pre-preductor, a through-hole penetrating the pre-precipitate and the metal film is formed, and then a conductive resin serving as the via conductor is formed in the through-hole. And then press-bonding the prepreg sheet onto the second main surface of the substrate from the other main surface side of the pre-predesheet, and then patterning the metal film, whereby the second main It is preferable to form a terminal electrode connected to the electrode provided on the surface.
  • the uncured thermosetting resin is coated on the second main surface, and the second thermosetting resin is contained in the thermosetting resin. It is preferable that the method further includes a step of embedding a mounted component, and a step of heating the thermosetting resin to form a resin layer for embedding the second mounted component on the second main surface.
  • the terminal electrode may be provided on a second main surface of the substrate via a via conductor penetrating the resin layer. It is preferable to include a step of connecting More specifically, after forming a through-hole having a depth to reach an electrode provided on the second main surface of the substrate and penetrating the thermosetting resin, the through-hole is formed in the through-hole. A conductive resin serving as a via conductor is filled, and then a metal film is formed on the thermosetting resin surface so as to be connected to the conductive resin heat exposed from the through hole. It is preferable to form a terminal electrode connected to an electrode provided on the second main surface by patterning. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1A is a perspective view showing a temperature compensation type crystal oscillator 10 (circuit module) according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a sectional view taken along line A—A in FIG. 1A. It is sectional drawing along.
  • FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a circuit configuration of the temperature-compensated crystal oscillator 10 according to the first embodiment.
  • FIGS. 3A to 3E are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the temperature-compensated crystal oscillator 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a temperature-compensated crystal oscillator 10a according to the second embodiment.
  • 5A to 5E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the temperature-compensated crystal oscillator 10a according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional crystal oscillator. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a perspective view showing a temperature-compensated crystal oscillator as a circuit module according to the present invention
  • FIG. 1 (b) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1 (a).
  • the temperature-compensated crystal oscillator 10 is housed in a substrate 11 and in a cavity 12 provided on the first main surface 11a of the substrate 11.
  • Crystal resonator 13 surface mounted chip components 14 a to 14 c provided on the second main surface 11 b of the substrate 11, and chip components 14 a to 14 a resin layer 15 formed on the second main surface 11 b of the substrate 11 so as to embed c.
  • an internal conductor 16 and a first via conductor 17 are formed inside the substrate 11.
  • a pad electrode 18 connected to the crystal unit 13 and a bump 19 for holding one end of the crystal unit 13 are formed on the second main surface 11b of the substrate 11.
  • a wiring conductor 20 connected to the chip components 14a to 14c is formed on the second main surface 11b of the substrate 11.
  • a side surface electrode 21 is formed on a side surface of the substrate 11.
  • the side electrode 21 is connected to the wiring conductor 20.
  • a shield 22 is disposed on the first main surface 11 a of the substrate 11, and the cavity 12 is closed by the shield 22. That is, the substrate 11 and the shield 22 form a so-called package.
  • the substrate 11 is composed of, for example, a ceramic multilayer substrate or a resin substrate. Further, in the present embodiment, the side wall portion of the substrate 11 and the flat plate portion of the substrate 11 are integrated, but they may be made of different materials.
  • the crystal unit 13 one having an appropriate oscillation frequency depending on the application is used. Further, in the present invention, the crystal oscillator 13 is housed in the cavity 12, but other mounted components may be housed. In particular, it is preferable that a mounted component, such as a piezoelectric element, which becomes difficult to function when embedded in the resin layer 15 is housed in the cavity 12.
  • metals such as Ag, Cu, Au, Ag—Pt, and Ag—Pd can be used.
  • bump 19 For example, Au bumps or solder bumps can be used.
  • the shield 22 for example, a metal material such as Kovar or 42 alloy can be used.
  • a terminal electrode 23 for external connection is formed on the surface of the resin layer 15, and a second via conductor 24 connected to the terminal electrode 23 and the wiring conductor 20 is formed inside the resin layer 15. Is formed. Note that a portion of the surface of the resin layer 15 where the terminal electrode 23 is not formed may be covered with a protective film made of an insulator.
  • the resin layer 15 is made of, for example, a mixture of an inorganic filler and a thermosetting resin.
  • the inorganic filler for example, it can be used as the A l 2 0 3, S i 0 2, T i 0 2. By using these inorganic fillers, heat dissipation can be improved, and the fluidity and filling of the resin layer 15 can be easily controlled.
  • the thermosetting resin for example, an epoxy resin, a phenol resin, a cyane resin, or the like can be used.
  • the terminal electrode 23 for example, metals such as Ag, Cu, Au, Ag-Pt, and Ag-Pd can be used.
  • the second via conductor 24 for example, a mixture of metal particles such as Au, Ag, Cu, and Ni, and a thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, and a cyanate resin is used.
  • a conductive resin composition can be used.
  • the chip components 14 a to 14 c play a part of the circuit of the temperature-compensated crystal oscillator 10.
  • an active element such as a transistor, an LC and an LSI
  • a passive element such as a capacitor, a resistor, and a thermistor can be used.
  • the terminal electrodes of the chip components 14a to 14c are not shown.
  • the integrated circuit component when an integrated circuit component such as an IC or an LSI is used for any of the chip components 14a to 14c, the integrated circuit component has a temperature frequency of the crystal oscillator 13 indicated by a cubic curve It functions to control the characteristics so as not to fluctuate due to the ambient temperature.
  • the integrated circuit component has a memory section that stores temperature compensation data necessary for flattening the temperature-frequency characteristics of an inverter element, a capacitor, a resistor, and a crystal oscillator ⁇ 3 that constitute an oscillation circuit.
  • a temperature sensor that senses the ambient temperature, a varicap diode, a DA converter that converts the voltage applied to the varicap diode based on the temperature compensation data, and a processor that controls these operations. I have.
  • the integrated circuit components include, for example, a Vcc terminal to which the power supply voltage is supplied, a GND terminal to be the ground potential, a crystal connection terminal to be connected to the crystal oscillator 13, a 0UT terminal to perform oscillation output, It has a Vc0nt terminal that can adjust the frequency of the data, a data write terminal used for writing the temperature compensation data, and the like.
  • the Vcc terminal, GND terminal, 0UT terminal, and Vc0nt terminal are connected to the external connection terminal via the second via conductor 24 formed inside the resin layer 15. It is electrically connected to electrodes 23.
  • the data write terminal is It is electrically connected to the side electrode 21 formed on the side surface of the substrate 11 via the wiring conductor 20.
  • Examples of a method for mounting an active element such as an integrated circuit component include a method in which gold or solder bumps are formed on the wiring conductor 20 and ultrasonic bonding is performed. Further, an underfill resin such as an epoxy resin may be filled between the integrated circuit component and the substrate 11 in order to improve the bonding strength of the integrated circuit component to the substrate 11.
  • the capacitor when a capacitor is used for any of the chip components 14a to 14c, the capacitor removes high-frequency noise parasitic to the power supply voltage and is included in the output signal from the temperature-compensated crystal oscillator 10. Performs the function of removing noise components.
  • a passive element such as a capacitor
  • bonding with a conductive adhesive or soldering can be used.
  • circuit configuration of circuit module (Circuit configuration of circuit module)
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of the temperature compensated crystal oscillator 10. As shown in FIG. 2, this circuit includes an oscillation circuit 30, a correction voltage generation circuit 40, and a buffer amplifier circuit 50.
  • the oscillation circuit 30 is composed of a crystal unit 13, a transistor 32 connected between the base and the emitter by a capacitor 31a, resistors 33a to 33e, capacitors 31b and 31c, etc. In addition, it is a Colpitts oscillator circuit with a collector grounded.
  • the DC component of the power supply voltage Vcc is applied to the collector of the transistor 32 by the resistor 33a and the capacitor 31c, and the emitter of the transistor 32 is connected via the resistor 33b. Connected to the ground, the power supply voltage Vcc is divided by the resistors 33c and 33d and applied to the base of the transistor 32.
  • a variable capacitance diode 34 is connected from the ground to the terminal electrode of the crystal unit 13, and the output voltage of the correction voltage generation circuit 40 is connected via a resistor 33 e. Input to crystal oscillator 13.
  • the compensation voltage circuit 40 stabilizes the frequency by changing the characteristics of the output voltage applied to the crystal unit 13 according to the ambient temperature change, thereby canceling the temperature-frequency characteristics of the crystal unit 13 It is composed of a resistor, an NTC thermistor (both not shown), etc.
  • the buffer amplifier circuit 50 includes a capacitor 51, a transistor 52, resistors 53a to 53d, and the like. In the buffer amplifier circuit 50, the power supply voltage Vcc is input to the collector of the transistor 52 through the resistor 53a, and the emitter of the transistor 52 is grounded through the resistor 53b and the capacitor 51. The power supply voltage V cc is divided by the resistors 53 c and 53 d and applied to the base of the transistor 52.
  • the crystal oscillator 13 is oscillated by the oscillation circuit 30, and the load capacity of the crystal oscillator 13 is controlled by the voltage applied to the variable capacitor diode 34, whereby the oscillation is achieved. It becomes possible to control the frequency.
  • the oscillation output is taken out by the emitter of the transistor 32, amplified by the buffer amplifier circuit 50, and output from the collector of the transistor 52. Further, the fluctuation of the output frequency due to the temperature is corrected by the correction voltage generation circuit 40.
  • the temperature-compensated crystal oscillator 10 shown in FIG. 1 is manufactured, for example, as follows. First, as shown in FIG. 3 (a), a substrate 11 in which a crystal unit 13 was housed in a cavity 12 was prepared, and was formed on a second main surface 11b of the substrate 11. On the wiring conductor 20 Mount the chip components 14a to 14c.
  • an epoxy resin pre-preductor 15a resin layer 15 before curing having copper foil 23a bonded to one main surface is prepared.
  • a through-hole 25 having a diameter of 150 m is formed in the epoxy resin pre-predecessor 15a, and the conductive resin 2 is formed inside the through-hole 25 by screen printing. 4a (the second via conductor 24 before hardening) is filled.
  • an epoxy resin pre-printed sheet 15 a is stacked on the second main surface 11 b of the substrate 11 via the chip components 14 a to 14 c.
  • the resin layer 15 is formed by thermocompression bonding with a vacuum press at 160 ° C. for 60 minutes to thermally cure the epoxy resin pre-predesheet 15 a.
  • unnecessary portions of the copper foil 23 a are removed by, for example, a photolithography method or an etching method to form a terminal electrode 23.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a temperature-compensated crystal oscillator as a circuit module according to the present invention.
  • the temperature-compensated crystal oscillator 10a is the same as the temperature-compensated crystal oscillator 10 shown in FIG. 1 except for the shape of the terminal electrode 23, and the other configuration is the same.
  • the second via conductor 24 does not penetrate the terminal electrode 23.
  • the temperature-compensated crystal oscillator 10a shown in FIG. 4 is manufactured, for example, as follows. First, as shown in FIG. 5 (a), a substrate 11 in which a crystal unit 13 is housed in a cavity 12 is prepared, and is formed on a second main surface 11b of the substrate 11. The chip components 14a to 14c are mounted on the wiring conductor 20.
  • the epoxy resin material 15b is recoated on the second main surface 11b of the substrate 11 using a coater.
  • heating is performed at 100 ° C. for about 10 minutes in a vacuum oven, and an epoxy resin is filled in a gap between the chip products 14 a to 14 c and the second main surface 11 b of the substrate.
  • Grease 15 g of fat material is kept in a semi-cured state.
  • an electrolytic copper foil 23a with one surface roughened is superimposed on the epoxy resin material 15b, and heated and pressed under vacuum at 160 ° C for 60 minutes.
  • the epoxy resin material 15b is cured.
  • the resin layer 15 is formed, and the conductive resin 24 a filled in the through hole 25 is hardened to form the second via conductor 24. Is formed.
  • unnecessary portions of the copper foil 23 a are removed by, for example, a photolithography method or an etching method to form a terminal electrode 23.
  • the circuit module of the present invention it is possible to mount the mounted components on one principal surface of the substrate and provide the same principal surface with an external connection function without providing the substrate side wall. Therefore, first, since there is no restriction on miniaturization due to the substrate side wall, miniaturization of the circuit module can be achieved.
  • the second via conductor connected to the external connection terminal electrode is formed inside the structurally stable resin layer, the reliability of the external connection is high.
  • the terminal electrodes for external connection are formed on the surface of the resin layer having a large area, it is easy to match the wiring pattern of the mounting board.
  • a circuit module can be easily manufactured by directly pressing a pre-prepared sheet on a substrate or directly coating a resin material on a substrate.
  • the circuit module of the present invention and the method of manufacturing the same are useful as a circuit module on which a mounted electronic component is mounted and which constitutes a predetermined electronic circuit, and in particular, a circuit module having a piezoelectric vibrator or a crystal vibrator. Are suitable.

Description

明細書 回路モジュールおよびその製造方法 技術分野
本願発明は、 実装部品が実装された基板からなり、 全体として所定の電子回路を構成す る回路モジュールおよびその製造方法、 詳しくは、 圧電振動器や水晶発振器などの回路モ ジュールおよびその製造方法に関する。 背景技術
近年、 携帯電話などの電子機器の小型化に伴い、 プリン卜基板などの実装基板上には、 個々の実装部品ではなく、 複数の実装部品が集積された回路モジュールが実装されるよう になっている。
このような回路モジュールとしては、 例えば、 特開 2 0 0 0— 1 5 1 2 8 3号に開示さ れたものが知られている。 この回路モジュール 6 0は温度補償型水晶発振器であり、 図 6 に模式的に示すように、 基板 6 1と、 基板 6 1の上面に実装された水晶振動子 6 2と、 基 板 6 1の下面に実装された I Cチップやコンデンサなどの実装部品 6 3と、 を備える。
この回路モジュール 6 0においては、 水晶振動素子 6 2および実装部品 6 3を実装する ため、 キヤビティ部 6 4 a， 6 4 bがそれぞれ設けられている。 キヤビティ部 6 4 aは、 基板 6 1の上面と、 基板 6 1の上面周縁に設けられたシールリング 6 5と、 に囲まれた空 間により構成される。 キヤビティ部 6 4 bは、 基板 6 1の下面と、 基板 6 1の下面周縁に 設けられた基板側壁 6 1 aと、 に囲まれた空間により構成される。 また、 キヤビティ部 6 4 bは、 樹脂 6 6によりモールドされている。 また、 基板側壁 6 1 aの表面には外部接続 用の端子電極 6 7が形成され、 基板側壁 6 1 aの内部には端子電極 6 7に接続されるビア 導体 6 8が形成されている。
ところで、 上記の回路モジュール 6 0をさらに小型化するためには、 平面方向における 回路モジュール 6 0の面積を小さくすることが考えられる。 このためには、 平面方向にお けるキヤビティ部 6 4 bの面積を小さくするか、 あるいは、 基板側壁 6 1 aの幅を小さく する必要がある。
しかし、平面方向におけるキヤビティ部 6 4 bの面積を小さくすることには限界がある。 なぜなら、 第一に、 実装部品 6 3をさらに小型化したり、 実装部品 6 3の点数を減らすこ とは困難だからである。 第二に、 実装技術の問題から、 キヤビティ部 6 4 bに実装部品 6 3を実装する際には、 基板側壁 6 1 aから一定の間隔をあけて実装部品 6 3を実装しなけ ればならないからである。
—方、 基板側壁 6 1 aの幅を小さくしすぎると、 基板側壁 6 1 aの機械的強度を損なう おそれがあり、 外部との接続が不確実となるおそれがある。 また、 基板側壁 6 1 aの幅に あわせて端子電極 6 7の面積も小さくする必要があリ、 端子電極 6 7と接続される実装基 板の配線バタ一ンに制約が生じてしまうという問題がある。
本願発明は、 上記実情に鑑みてなされたものであり、 平面方向における小型化を実現す るとともに、 外部接続の信頼性および自由度を確保できる回路モジュールおよびその製造 方法を提供することを目的とする。 発明の開示
本願発明に係る回路モジュールは、 第 1主面と、 前記第 1主面に対向する第 2主面と、 を有する基板と、 前記基板の第 1主面上に設けられたキヤビティ内に収納された第 1の実 装部品と、 前記基板の第 2主面上に設けられた第 2の実装部品と、 前記第 2の実装部品を 埋設するように前記基板の第 2主面上に形成された樹脂層と、 前記基板の第 2主面上に設 けられた配線導体と、 前記樹脂層の表面に設けられた外部接続用の端子電極と、 前記樹脂 層の内部に設けられ、 前記配線導体と前記端子電極とを接続するビア導体と、 を有するこ とを特徴とする。
また、本発明に係る回路モジュールにおいて、前記第 1の実装部品は圧電振動子でぁリ、 前記圧電振動子および前記第 2の実装部品によリ発振回路が構成されていてもよい。 また、本発明に係る回路モジュールにおいて、前記第 1の実装部品は水晶振動子であリ、 前記水晶振動子および前記第 2の実装部品によリ発振回路が構成されていてもよい。 また、 本発明に係る回路モジュールにおいて、 前記第 1の実装部品は水晶振動子であつ て、 前記水晶振動子および前記第 2実装部品の一部分によリ発振回路が構成されておリ、 前記第 2の実装部品の他の一部分により温度補償回路が構成されていてもよい。
また、 本発明に係る回路モジュールにおいて、 前記基板は、 複数のセラミック層を積層 してなるセラミック多層基板で構成されていてもよい。
本発明に係る回路モジュールの製造方法は、 キヤビティが形成された第 1主面と、 前記 第 1主面に対向する第 2主面と、 を有する基板を準備する第 1工程と、 前記キヤビティ内 に第 1の実装部品を収納する工程と、 前記第 2主面上に第 2の実装部品を設ける第 2工程 と、 前記第 2の実装部品を埋設するように前記基板の第 2主面上に樹脂層を形成する第 3 工程と、 前記樹脂層の表面に外部接続用の端子電極を設ける第 4工程と、 を有することを 特徴とする。
また、 本発明に係る回路モジュールの製造方法において、 前記第 3工程は、 熱硬化性樹 脂を含むプリプレダシー卜を作製する工程と、 前記第 2の実装部品を介して、 前記プリプ レダシー卜を前記第 2主面上に重ねる工程と、 前記プリプレダシ一卜を加熱 ·圧着して、 前記第 2の実装部品を埋設する樹脂層を前記第 2主面上に形成する工程と、 を有すること が好ましい。
また、 本発明に係る回路モジュールの製造方法において、 前記第 4工程は、 前記端子電 極を、 前記樹脂層を貫通するビア導体を介して、 前記基板の第 2主面上に設けられた電極 と接続する工程を含むことが好ましい。 より具体的には、 プリプレダシ一卜の一方主面側 に金属膜を設け、このプリプレダシ一卜および前記金属膜を貫通する貫通孔を形成した後、 前記貫通孔に前記ビア導体となる導電性樹脂を充填し、次いで、このプリプレダシ一卜を、 前記プリプレダシー卜の他方主面側から前記基板の第 2主面上に加熱■圧着した後、 前記 金属膜をパターニングする,ことによって、 前記第 2主面上に設けられた電極と接続する端 子電極を形成することが好ましい。
また、 本発明に係る回路モジュールの製造方法において、 前記第 3工程は、 未硬化の熱 硬化性樹脂を前記第 2主面上にコ一卜し、 前記熱硬化性樹脂中に前記第 2の実装部品を埋 める工程と、 前記熱硬化性樹脂を加熱して、 前記第 2の実装部品を埋設する樹脂層を前記 第 2主面上に形成する工程と、 を有することが好ましい。
また、 本発明に係る回路モジュールの製造方法において、 前記第 4工程は、 前記端子電 極を、 前記樹脂層を貫通するビア導体を介して、 前記基板の第 2主面上に設けられた電極 と接続する工程を含むことが好ましい。 より具体的には、 前記基板の第 2主面上に設けら れた電極に達する程度の深さを有し、 前記熱硬化性樹脂を貫通する貫通孔を形成した後、 前記貫通孔に前記ビア導体となる導電性樹脂を充填して、 次いで、 前記貫通孔から露出し た前記導電性樹脂熱と接続されるように、 前記熱硬化性樹脂表面に金属膜を形成し、 前記 金属膜をパターニングすることによって、 前記第 2主面上に設けられた電極と接続する端 子電極を形成することが好ましい。 図面の簡単な説明
図 1 ( a ) は、 実施形態 1における温度捕償型水晶発振器 1 0 (回路モジュール） を示 す斜視図であり、 図 1 ( b ) は、 図 1 ( a ) 中の A— A線に沿った断面図である。
図 2は、 実施形態 1における温度補償型水晶発振器 1 0の回路構成の一例を示す回路図 である。
図 3 ( a ) 〜 （e ) は、 実施形態 1における温度補償型水晶発振器 1 0の製造方法を示 す工程断面図である。
図 4は、 実施形態 2における温度補償型水晶発振器 1 0 aを示す断面図である。 図 5 (a) 〜 （e) は、 実施形態 2における温度補償型水晶発振器 1 0 aの製造方法を 示す工程断面図である。
図 6は、 従来の水晶発振器を示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、本願発明の実施の形態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。 <実施形態 1：>
(回路モジュールの構造）
図 1 ) は、 本発明に係る回路モジュールとしての温度補償型水晶発振器を示す斜視 図であり、 図 1 (b) は図 1 (a) 中の A— A線に沿った断面図である。
図 1 (a) ， （b) に示すように、 温度補償型水晶発振器 1 0は、 基板 1 1と、 基板 1 1の第 1主面 1 1 a上に設けられたキヤビティ 1 2内に収納された水晶振動子 1 3と、 基 板 1 1の第 2主面 1 1 b上に設けられた表面実装型のチップ部品 1 4 a〜1 4 cと、 チッ プ部品 1 4 a〜1 4 cを埋設するように基板 1 1の第 2主面 1 1 b上に形成された樹脂層 1 5と、 を備える。
基板 1 1の内部には、内部導体 1 6および第 1のビア導体 1 7が形成されている。また、 キヤビティ 1 2の底面には、 水晶振動子 1 3と接続されるパッド電極 1 8と、 水晶振動子 1 3の一端を保持するためのバンプ 1 9が形成されている。 また、 基板 1 1の第 2主面 1 1 b上には、 チップ部品 1 4 a~1 4 cに接続される配線導体 20が形成されている。 ま た、 図 1 (a) に示すように、 基板 1 1の側面には側面電極 2 1が形成されている。なお、 図示されていないが、 側面電極 2 1は配線導体 20に接続されている。 また、 基板 1 1の 第 1主面 1 1 a上にはシールド 22が配置され、 シールド 22によりキヤビティ 1 2が閉 じられている。 つまり、 基板 1 1およびシールド 22により、 いわゆるパッケージが構成 されている。
基板 1 1は、 例えば、 セラミック多層基板や樹脂基板により構成される。 また、 本実施 形態においては、基板 1 1の側壁部分と基板 1 1の平板部分とが一体化されているが、別々 の材質で構成されていても構わない。
水晶振動子 1 3としては、 用途に応じて適当な発振周波数のものが用いられる。 また、 本発明では、 キヤビティ 1 2内に水晶振動子 1 3が収納されているが、 その他の実装部品 が収納されていても構わない。 特に、 圧電素子など、 樹脂層 1 5に埋設されると 能しに くくなるような実装部品がキャビティ 1 2内に収納されることが好ましい。
パッド電極 1 8、 配線導体 20、 および側面電極 2 1としては、 例えば、 Ag, C u， A u, Ag— P t， A g— Pdなどの金属を用いることができる。 バンプ 1 9としては、 例えば、 A uバンプや半田バンプを用いることができる。シールド 2 2としては、例えば、 コバール、 4 2ァロイなどの金属材料を用いることができる。
樹脂層 1 5の表面には外部接続用の端子電極 2 3が形成され、 樹脂層 1 5の内部には端 子電極 2 3および配線導体 2 0に接続される第 2のビア導体 2 4が形成されている。なお、 樹脂層 1 5の表面において端子電極 2 3が形成されていない部分が、 絶縁体からなる保護 膜にょリ覆われていてもよい。
樹脂層 1 5は、 例えば、 無機フィラーと熱硬化性樹脂とを混合したものからなる。 無機 フィラーとしては、 例えば、 A l 203， S i 0 2， T i 0 2などを用いることができる。 こ れらの無機フイラ一を用いることにより、 放熱性を向上させるとともに、 樹脂層 1 5の流 動性、 充填製を制御しやすくなる。 また、 熱硬化性樹脂としては、 例えば、 エポキシ樹脂、 フエノール樹脂、 シァネ一卜樹脂などを用いることができる。 端子電極 2 3としては、 例 えば、 A g , C u， A u , A g - P t , A g— P dなどの金属を用いることができる。 第 2のビア導体 2 4としては、 例えば、 A u， A g , C u， N iなどの金属粒子と、 ェポキ シ樹脂、 フエノール樹脂、 シァネー卜樹脂などの熱硬化性樹脂と、 を混合した導電性樹脂 組成物を用いることができる。
チップ部品 1 4 a〜1 4 cは、 温度補償型水晶発振器 1 0の回路の一部を担う。 チップ 部品 1 4 a〜1 4 cとしては、 例えば、 トランジスタ、 L C、 L S Iなどの能動素子や、 コンデンサ、 抵抗、 サーミスタなどの受動素子を用いることができる。 なお、 チップ部品 1 4 a〜1 4 cの端子電極については図示を省略している。
本実施形態において、 チップ部品 1 4 a ~ 1 4 cのいずれかに I Cや L S Iなどめ集積 回路部品を用いる場合、 集積回路部品は、 3次曲線で示される水晶振動子 1 3の温度周波 数特性が周囲温度によつて変動しないように制御する機能を果たす。
具体的には、 集積回路部品は、 発振回路を構成するインバー夕素子、 容量、 抵抗、 水晶 振動子〗 3の温度周波数特性を平坦化するために必要な温度補償データが記憶されたメモ リ部、 周囲の温度を感知する温感センサー部、 バリキャップダイオード、 温度補償データ に基づいてバリキャップダイオードに印加する電圧を変換する D A変換手段、 これらの動 作を制御するプロセッサ一部などを備えている。
また、 集積回路部品は、 例えば、 電源電圧が供給される V c c端子、 グランド電位とな る G N D端子、 水晶振動子 1 3と接続される水晶接続端子、 発振出力を行う 0 U T端子、 外部からの周波数の調整を可能とする V c 0 n t端子、 温度補償データ書き込みのために 用いるデータ書き込み端子などを備えている。 これらのうち、 V c c端子、 G N D端子、 0 U T端子、 V c 0 n t端乎は、 樹脂層 1 5の内部に形成された第 2のビア導体 2 4を介 して、 外部接続用の端子電極 2 3と電気的に接続される。 また、 データ書き込み端子は、 配線導体 2 0を介して基板 1 1の側面に形成された側面電極 2 1と電気的に接続されてい る。
また、 集積回路部品などの能動素子を実装する方法としては、 例えば、 配線導体 2 0上 に金や半田のバンプを形成し、 超音波ボンディングを行う方法などが挙げられる。 また、 集積回路部品の基板 1 1に対する接合強度を向上させるために、 集積回路部品と基板 1 1 との間にエポキシ樹脂などのァンダーフィル樹脂を充填してもよい。
一方、チップ部品 1 4 a ~ 1 4 cのいずれかにコンデンサを用いる場合、コンデンサは、 電源電圧に寄生する高周波ノイズを除去したり、 温度補償型水晶発振器 1 0からの出力信 号に含まれるノイズ成分を除去する機能を果たす。
また、 コンデンサなどの受動素子を実装する方法としては、 例えば、 導電性接着剤によ る接着や半田付けなどが挙げられる。
(回路モジュールの回路構成）
図 2は、 温度補償型水晶発振器 1 0の回路構成の一例を示す回路図である。 図 2に示す ように、 この回路は、 発振回路 3 0、 補正電圧発生回路 4 0、 および緩衝増幅回路 5 0か らなる。
発振回路 3 0は、 水晶振動子 1 3、 ベース—ェミッタ間をコンデンサ 3 1 aでつながれ たトランジスタ 3 2、 抵抗 3 3 a ~ 3 3 e、 コンデンサ 3 1 b , 3 1 cなどにより構成さ れた、 コレクタ接地のコルピッツ型発振回路である。
発振回路 3 0では、 抵抗 3 3 aおよびコンデンサ 3 1 cによつて電源電圧 V c cの直流 成分がトランジスタ 3 2のコレクタに印加され、 卜ランジス夕 3 2のェミッタが抵抗 3 3 bを介してグランドに接続され、抵抗 3 3 c， 3 3 dによって電源電圧 V c cが分圧され、 卜ランジス夕 3 2のベースに印加されている。
また、 発振回路 3 0では、 グランドから水晶振動子 1 3の端子電極に向けて可変容量ダ ィオード 3 4を接続しており、 抵抗 3 3 eを介して補正電圧発生回路 4 0の出力電圧を水 晶振動子 1 3へ入力させている。
補正電圧回路 4 0は、 周囲の温度変化に応じて水晶振動子 1 3に印加する出力電圧の特 性を変化させることにより、 水晶振動子 1 3の温度周波数特性を打ち消して周波数を安定 させるものであり、抵抗、 N T Cサーミスタ （いずれも図示せず）などで構成されている。 緩衝増幅回路 5 0は、 コンデンサ 5 1、 トランジスタ 5 2、 抵抗 5 3 a ~ 5 3 dなどに より構成されている。 緩衝増幅回路 5 0では、 抵抗 5 3 aを介して電源電圧 V c cがトラ ンジス夕 5 2のコレクタに入力され、 抵抗 5 3 bおよびコンデンサ 5 1を介して卜ランジ スタ 5 2のェミッタがグランドに接続され、 抵抗 5 3 c， 5 3 dによって電源電圧 V c c が分圧され、 トランジスタ 5 2のベースに印加されている„ この回路においては、 発振回路 3 0で水晶振動子 1 3を発振させ、 水晶振動子 1 3の負 荷容量を可変容量ダイ才ード 3 4に印加する電圧で制御することによリ、 発振周波数を制 御することが可能になる。 発振出力は、 トランジスタ 3 2のェミッタにより取り出され、 緩衝増幅回路 5 0で増幅されてトランジスタ 5 2のコレクタから出力される。 また、 出力 周波数の温度による変動は、 補正電圧発生回路 4 0によリ補正される。
(回路モジュールの製造方法）
図 1に示した温度補償型水晶発振器 1 0は、例えば以下のようにして作製される。まず、 図 3 ( a ) に示すように、 キヤビティ 1 2内に水晶振動子 1 3が収納された基板 1 1を準 鳎し、 基板 1 1の第 2主面 1 1 b上に形成された配線導体 2 0上 チップ部品 1 4 a ~ 1 4 cを実装する。
一方、 図 3 ( b ) に示すように、 一方主面に銅箔 2 3 aが接合されたエポキシ樹脂プリ プレダシ一卜 1 5 a (硬化前の樹脂層 1 5 ) を準備する。
次に、 図 3 ( c ) に示すように、 エポキシ樹脂プリプレダシ一卜 1 5 aに、 直径 1 5 0 mの貫通孔 2 5を形成し、スクリーン印刷により貫通孔 2 5内部に導電性樹脂 2 4 a (硬 化前の第 2のビア導体 2 4 ) を充填する。
次に、 図 3 ( d ) に示すように、 チップ部品 1 4 a〜1 4 cを介して、 エポキシ樹脂プ リプレダシー卜 1 5 aを基板 1 1の第 2主面 1 1 b上に重ねて、 真空プレスにより、 1 6 0 °C、 6 0分の条件で圧着し、 エポキシ樹脂プリプレダシー卜 1 5 aを熱硬化させて、 樹 脂層 1 5を形成する。
次に、 図 3 ( e ) に示すように、 銅箔 2 3 aの不要部分を、 例えば、 フォトリソグラフ ィ一法やエッチング法により除去し、 端子電極 2 3を形成する。
<実施形態 2 >
図 4は、 本発明に係る回路モジュールとしての温度補償型水晶発振器を示す断面図であ る。 この温度補償型水晶発振器 1 0 aは、 図 1に示した温度補償型水晶発振器 1 0と端子 電極 2 3の形状が異なるだけで、 その他の構成は同じである。 温度補償型水晶発振器 1 0 aにおいて、 第 2のビア導体 2 4は端子電極 2 3を貫通していない。
図 4に示した温度補償型水晶発振器 1 0 aは、 例えば以下のようにして作製される。 ま ず、 図 5 ( a ) に示すように、 キヤビティ 1 2内に水晶振動子 1 3が収納された基板 1 1 を準備し、 基板 1 1の第 2主面 1 1 b上に形成された配線導体 2 0上に、 チップ部品 1 4 a〜l 4 cを実装する。
次に、 図 5 ( b ) に示すように、 基板 1 1の第 2主面 1 1 b上を、 コーターを用いてェ ポキシ樹脂材料 1 5 bによリコー卜する。 次に、 真空オーブン中にて 1 0 0 °Cで 1 0分程 度加熱し、 チップ品 1 4 a ~ 1 4 cと基板の第 2主面 1 1 bとの間の空隙に、 エポキシ樹 脂材料 1 5 bを回リ込ませる。 なお、 このとき、 エポキシ樹脂材料 1 5 bは半硬化の状態 にとどめておく。
次に、 エポキシ樹脂材料 1 5 bがコートされた基板 1 1を真空オープンから取り出し、 図 5 ( c ) に示すように、 エポキシ樹脂材料 1 5 bに、 直径 1 5 0 x mでちようど配線導 体 2 0に達する深さの貫通孔 2 5を形成し、 スクリーン印刷により貫通孔 2 5内部に導電 性樹脂 2 4 a (硬化前の第 2のビア導体 2 4 ) を充填する。
次に、 エポキシ樹脂材料 1 5 bに、 片面が粗面化処理された電解銅箔 2 3 aを重ね、 真 空プレスにょリ 1 6 0 °C、 6 0分間の条件で加熱、 圧着して、 エポキシ樹脂材料 1 5 bを 硬化させる。 これにより、 図 5 ( d ) に示すように、 樹脂層 1 5が形成されるとともに、 貫通孔 2 5内部に充填された導電性樹脂 2 4 aが硬化して、 第 2のビア導体 2 4が形成さ れる。
次に、 図 5 ( e ) に示すように、 銅箔 2 3 aの不要部分を、 例えば、 フォトリソグラフ ィ一法やエッチング法により除去し、 端子電極 2 3を形成する。
上述のように、 本発明の回路モジュールにおいては、 基板側壁を設けなくても、 基板の 一方主面に実装部品を実装するとともに同一主面側に外部接続機能を持たせることができ る。 したがって、 まず、 基板側壁に起因する小型化の制約を受けないため、 回路モジユー ルの小型化を図ることができる。 また、 外部接続用の端子電極と接続される第 2のビア導 体は、 構造的に安定した樹脂層の内部に形成されるため、 外部接続の信頼性も高い。 さら に、 外部接続用の端子電極は、 面積の広い樹脂層表面に形成されるため、 実装基板の配線 パターンに合わせやすい。
また、 本発明の回路モジュールの製造方法によれば、 基板上にプリプレダシートを直接 圧着する、 あるいは、 基板上に樹脂材料を直接コーティングすることにより、 容易に回路 モジュールを製造することができる。 産業上の利用可能性
以上のように、 本願発明の回路モジュールおよびその製造方法は、 実装部品を搭載し、 所定の電子回路を構成する回路モジュールとして有用であり、 特に、 圧電振動子や水晶発 振子を有する回路モジュールに適している。

Claims

請求の範囲
1 . 第〗主面と、 前記第 1主面に対向する第 2主面と、 を有する基板と、
前記基板の第 1主面上に設けられたキヤビティ内に収納された第 1の実装部品と、 前記基板の第 2主面上に設けられた第 2の実装部品と、
前記第 2の実装部品を埋設するように前記基板の第 2主面上に形成された樹脂層と、 前記基板の第 2主面上に設けられた配線導体と、
前記樹脂層の表面に設けられた外部接続用の端子電極と、
前記樹脂層の内部に設けられ、 前記配線導体と前記端子電極とを接続するビア導体と、 を有する、 回路モジュール。
2 . 前記第 1の実装部品は圧電振動子であリ、 前記圧電振動子および前記第 2の実装部 品により発振回路が構成されている、 請求の範囲第 1項に記載の回路モジュール。
3 . 前記第 1の実装部品は水晶振動子であリ、 前記水晶振動子および前記第 2の実装部 品により発振回路が構成されている、 請求の範囲第 1項に記載の回路モジュール。
4 . 前記第 1の実装部品は水晶振動子であつて、 前記水晶振動子および前記第 2実装部 品の一部分によリ発振回路が構成されておリ、 前記第 2の実装部品の他の一部分により温 度補償回路が構成されている、 請求の範囲第 1項に記載の回路モジュール。
5 . 前記基板は、 複数のセラミック層を積層してなるセラミック多層基板で構成されて いる、 請求の範囲第 1項に記載の回路モジュール。
6 . キヤビティが形成された第 1主面と、 前記第 1主面に対向する第 2主面と、 を有す る基板を準備する第 1工程と、
前記キヤビティ内に第 1の実装部品を収納する工程と、
前記第 2主面上に第 2の実装部品を設ける第 2工程と、
前記第 2の実装部品を埋設するように前記基板の第 2主面上に ¾ί脂層を形成する第 3ェ 程と、
前記樹脂層の表面に外部接続用の端子電極を設ける第 4工程と、
を有する、 回路モジュールの製造方法。
7 . 前記第 3工程は、 熱硬化性樹脂を含むプリプレダシ一卜を作製する工程と、 前記第 2の実装部品を介して、前記プリプレダシートを前記第 2主面上に重ねる工程と、 前記プリプレダシ一卜を加熱 ·圧着して、 前記第 2の実装部品を埋設する樹脂層を前記
¾ 2主面上に形成する工程と、
を有する、 請求の範囲第 6項に記載の回路モジュールの製造方法。
8 . 前記第 4工程は、 前記端子電極を、 前記樹脂層を貫通するビア導体を介して、 前記 基板の第 2主面上に設けられた電極と接続する工程を含む、 請求の範囲第 7項に記載の回 路モジュールの製造方法。
9 . プリプレダシ一卜の一方主面側に金属膜を設け、 このプリプレダシ一卜および前記 金属膜を貫通する貫通孔を形成した後、 前記貫通孔に前記ビア導体となる導電性樹脂を充 填し、 次いで、 このプリプレダシートを、 前記プリプレダシートの他方主面側から前記基 板の第 2主面上に加熱，圧着した後、 前記金属膜をパターニングすることによって、 前記 第 2主面上に設けられた電極と接続する端子電極を形成する、 請求の範囲第 8項に記載の 回路モジュールの製造方法。
1 0 . 前記第 3工程は、 未硬化の熱硬化性樹脂を前記第 2主面上にコー卜し、 前記熱硬 化性樹脂中に前記第 2の実装部品を埋める工程と、
前記熱硬化性樹脂を加熱して、 前記第 2の実装部品を埋設する樹脂層を前記第 2主面上 に形成する工程と、
を有する、 請求の範囲第 6項に記載の回路モジュールの製造方法。
1 1 . 前記第 4工程は、 前記端子電極を、 前記樹脂層を貫通するビア導体を介して、 前 記基板の第 2主面上に設けられた電極と接続する工程を含む、 請求の範囲第 1 0項に記載 の回路モジュールの製造方法。 、
1 2 . 前記基板の第 2主面上に設けられた電極に達する程度の深さを有し、 前記熱硬化 性樹脂を貫通する貫通孔を形成した後、 前記貫通孔に前記ビア導体となる導電性樹脂を充 填して、 次いで、 前記貫通孔から露出した前記導電性樹脂熱と接続されるように、 前記熱 硬化性樹脂表面に金属膜を形成し、 前記金属膜をパターニングすることによって、 前記第
2主面上に設けられた電極と接続する端子電極を形成する、 請求項 1 1に記載の回路モジ ユールの製造方法。
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