(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状のセラミック基板の一方主面に取着される略四角枠形状の封止用導体と、該封止用導体を含んで形成されるキャビティと、前記封止用導体内部の前記セラミック基板上に形成される複数の電極パッドと、前記キャビティに収容され、前記電極パッドに接続する電極を有する電子部品と、前記キャビティの開口部を封止する金属製蓋体とを有し、前記電子部品を駆動する回路部品を前記セラミック基板の他方主面に搭載してなる電子部品装置において、
前記封止用導体は、前記セラミック基板の一方主面外周の各辺中央寄り近傍に、前記封止用導体の各角部がくるように形成されると共に、前記封止用導体の一辺と前記セラミック基板外周の隣接する二辺で囲まれた各領域に前記表面実装用の半田を接続する複数の端子電極を形成するとともに、前記複数の端子電極のうち、少なくとも１つはアース電位に接続されるアース端子電極であり、かつアース端子電極と前記封止用導体とが接続されていることを特徴とする電子部品装置。
【請求項２】
前記電子部品は、圧電基板の両主面に前記電子部品の電極として励振電極が形成されている圧電振動子であり、前記回路部品は前記圧電振動子を駆動する発振回路部品であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電振動子やＩＣチップなどからなる電子部品を搭載した電子部品装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子部品装置の一例である水晶発振器は、特開平８−２０４４５２に示されているような構造が既に知られていた（図４〜図６）。
その構造としては、いわゆるＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）構造と呼ばれる構造であり、水晶発振器５１は、両面にキャビティを有するセラミックパッケージ（表面実装型電子部品収納用パッケージ）５２、水晶振動子（電子部品）５３、導電性接着部材５４、ＩＣチップ５７とから主に構成されている。
水晶振動子５３は、図５に示すように、短冊状の水晶基板５３ａの両主面に励振電極５３ｂが被着されている。また、水晶基板５３ａの一方の短辺側に、各励振電極から延出する引き出し電極５３ｃが被着されていた。
【０００３】
セラミックパッケージ５２はアルミナ等のセラミック絶縁板５２１ａ〜５２１ｃを積層して成り、その積層方向の一方主面側にキャビティ５２０ａを形成するためのシールリング５２３が形成され、積層方向の他方主面側にキャビティ５２０ｂを形成するためのリング状のセラミック絶縁板５２２が形成されている。一方のキャビティ５２０ａには底面に形成された電極パッド５２４に、引き出し電極５３ｃを載置するように水晶振動子５３が収容され、導電性接着部材５４により固定・接続接続されてキャビティ５２０ａがシールリング５２３に金属製蓋体５５がシーム溶接されて気密封止されている。
【０００４】
また、他方のキャビティ５２０ｂの底面にはフリップチップ工法やワイヤーボンディング工法にてＩＣチップ５７が搭載され接続されている。また、キャビティ５２０ｂ内部には、ＩＣチップ５７を被覆するように充填樹脂５８が充填される。
【０００５】
上述の水晶振動子５３及びＩＣチップ５７はセラミックパッケージ５２内部に形成された所定配線パターン５９により接続して発振回路を形成し、キャビティ５２０ｂ開口周囲に形成した外部端子電極５２５に延出されている。
【０００６】
なお、複数の外部端子電極５２５のうち、一つは水晶発振器５２におけるアース端子であり、そのアース端子は、セラミックパッケージ５２内部に形成された所定の配線パターン６０により、シールリング５２３、金属製蓋体５５と電気的に接続されている。これにより、金属製蓋体５５は、外部からくる電磁波から水晶振動子５３を保護するためのシールド効果を有するように構成している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来は、以下に示すような問題があった。
即ち、図６に示すように、従来の水晶発振器５１はセラミックパッケージ５２のＩＣチップ５７を収容した側のキャビティ５２０ｂ開口周囲部に外部端子電極５２５を形成していたが、水晶発振器５１全体として小型化しようとすると、ＩＣチップ５７等の発振用部品を搭載するエリアはあまり小さくできないため、キャビティ５２０ｂの開口周囲部の幅を狭くすることが必要になり、このような構成にしたときは外部端子電極５２５の面積も小さくなってしまうという問題点が生じる。この場合、水晶発振器５２を実装基板（不図示）上に搭載する際、外部端子電極５２５を実装基板上に半田付けしても、接続強度が充分得られないという問題が生じていた。
【０００８】
また、電気的な接続という面でも異常が起こりうる構造になってしまうことがあった。即ち、外部端子電極５２５の一つであるアース端子において、面積が小さくなる事によって、実装基板（不図示）のアース電位からとる導電性がより劣化し、接地による水晶発振器５２全体の接地シールド効果が弱まってしまうという問題点があった。
【０００９】
さらに、セラミックパッケージ２の他方主面に形成した外部端子電極５２５のアース端子から一方主面に形成したシールリング５２３までセラミック絶縁板５２１ａ〜５２１ｃの配線パターン６０が所定カ所を配回して接続しているのでアース電位からとる導電性がより劣化し、接地による水晶発振器５２全体の接地シールド効果も弱まるということもあった。
【００１０】
一方、上述の小型化に加えて水晶発振器５１の高機能化が要請されているが、高機能化に伴ってＩＣチップ５７に加えてバイパスコンデンサ等の発信用部品が付加される場合や、その他の発振用回路が複雑となり、従来のようなセラミックパッケージ５２のキャビティ５２０ｂに搭載する発信用部品の部品点数が多くなることがあった。
【００１１】
従って、小型化・高機能化の要請に伴って、小型の水晶振動子５３を用い、セラミックパッケージ５２を小さくして形成した場合は、セラミックパッケージ５２の小型化に伴ってＩＣチップ等が搭載される領域が小さくなり、高機能化した複雑な発振回路の部品を一度に搭載させることは困難となっていた。
【００１２】
本発明は、上述の問題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、電子部品装置の小型化したとしても端子電極と実装基板との接合強度が十分得ることができると共に、端子電極と実装基板からのアース電位の電気的接続が十分に得られる電子部品装置を提供する。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、収納する電子部品のシールド効果が十分得ることができる電子部品装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、電子部品装置を小型化して電子部品を駆動する回路の搭載領域が小さくなっても、高機能化した複雑な回路の部品を一度に搭載する領域を得ることができる電子部品装置を供給することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品装置は、矩形状のセラミック基板の一方主面に取着される略四角枠形状の封止用導体と、該封止用導体を含んで形成されるキャビティと、前記封止用導体内部の前記セラミック基板上に形成される複数の電極パッドと、前記キャビティに収容され、前記電極パッドに接続する電極を有する電子部品と、前記キャビティの開口部を封止する金属製蓋体とを有し、前記電子部品を駆動する回路部品を前記セラミック基板の他方主面に搭載してなる電子部品装置において、前記封止用導体は、前記セラミック基板の一方主面外周の各辺中央寄り近傍に、前記封止用導体の各角部がくるように形成されると共に、前記封止用導体の一辺と前記セラミック基板外周の隣接する二辺で囲まれた各領域に前記表面実装用の半田を接続する複数の端子電極を形成するとともに、前記複数の端子電極のうち、少なくとも１つはアース電位に接続されるアース端子電極であり、かつアース端子電極と前記封止用導体とが接続されていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の構成によれば、封止用導体は、前記セラミック基板の一方主面外周の各辺中央寄り近傍に、前記封止用導体の各角部がくるように形成することで、封止用導体の一辺とセラミック基板の一方主面外周の隣接する二辺で囲まれた略三角形状の領域が形成される。
【００１７】
この領域に表面実装用の半田を接続する端子電極を形成したので、電子部品を収納する封止用導体が形成されていても、端子電極の形成エリアを極大化することができ、これにより、半田ボールを大きく形成できて、回路基板に実装したときに十分な機械的強度を得ることができるものである。
【００１８】
また、その封止用導体が接地されているので、実装基板のアース電位に金属製蓋体の距離を近づけて接地させることができるため、これにより、アース電位からとる導電性が劣化することなく、電子部品が金属製蓋体により十分シールドできるものである。
【００１９】
また、複数の端子電極のうち、少なくとも１つはアース電位に接続されるアース端子電極であり、かつアース端子電極と前記封止用導体とが接続されていることで、電子部品装置の小型化に伴い、端子電極を形成する領域が小さくなっても、アース端子電極は他の端子電極と比べて封止用導体との接触を気にせずに広い領域で設計することができ、これにより、アース端子電極を形成する領域を十分に大きくとることができる。この結果、アース端子電極に半田ボールを大きく形成することが可能となり確実に実装基板のアース電位に金属製蓋体を落とすことができる。
【００２０】
さらに、本発明の電子部品装置は、前記封止用導体内部の前記セラミック基板上に複数の電極パッドを形成すると共に、該電極パッドに電子部品の各電極が接続されて収容し、かつ前記セラミック基板の他方主面に前記電子部品を駆動する回路部品を搭載している。
【００２１】
上述の構成によれば、従来とは逆に圧電振動子等の電子部品を収納したセラミック基板の一方主面側が実装基板へ接続される実装面としているので、セラミック基板の他方主面は実装基板に実装するための端子電極を形成する必要がなく、これにより、電子部品を駆動する回路部品を容器の他方主面に多く搭載することが可能となり、電子部品装置を小型化したとしても電子部品装置の高機能化を達成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子部品装置を図面に基づいて詳説する。図１は本発明の電子部品装置の中央断面図を示し、図２はその平面図、図３はその底面図を示す。なお、以下の説明において、電子部品として水晶振動子を用いた水晶発振器としての電子部品装置を例に説明する。また、本発明の電子部品装置としては、水晶振動子の他の圧電セラミック基板、単結晶圧電基板を用いた圧電振動子等の電子部品を用いた電子部品装置を含むものである。
【００２３】
本発明の水晶発振器１は、セラミックパッケージ２とＩＣチップ７とから構成されている。
【００２４】
セラミックパッケージ２は、矩形状のセラミック基板２１ａ〜２１ｃが積層された積層体２００、シールリング２３、水晶振動子３、金属製蓋体５とから構成されている。
積層体２００を構成するセラミック基板２１ａ〜２１ｃの各層間には内部配線パターン２９が形成されており、この内部配線パターン２９により、後述のＩＣ接続用電極（図示しない）、電極パッド２４、２４及び端子電極９０、シームリング２３、金属製蓋体５に電気的に接続される。
また、シールリング２３はセラミックパッケージ２の一方主面（「セラミック基板２１ａの一方主面のこと。以下同じ）に概略矩形状に形成されており、その材質がＦｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏなどの金属からなる。また、シールリング２３は、セラミック基板２１ａの一方主面の内側に形成された封止用導体膜２１０ａ上にろう付けなどにより接続され、これにより、キャビティ２０を形成している。なお、キャビティ２０の厚みが足りない場合には、セラミック基板２１ａの周囲にリング状セラミック基板（不図示）を積層して、このリング状セラミック基板の表面にシールリング２３を取着することもできる。なお、封止用導体膜２１０ａは、モリブデン、タングステンなどの金属から構成され、セラミック基板２１ａの一方主面に導電性樹脂ペーストの焼き付けにより形成した後、その表面にＮｉ、Ａｕメッキ処理されて形成されている。
また、キャビティ２０は、図３に示すように四角形状のセラミック基板２１ａ主面外周２１０ａの各辺中央寄り近傍に、キャビティ２０開口部の各角部２０ａが夫々くるように形成されている。図ではセラミック基板２１ａの主面外周２１０ａの一辺とキャビティ２０開口部の一辺とが平行になるように形成した位置を基準とした場合に、セラミック基板２１ａの主面に対して略４５度傾斜させて形成されているが、これに限定されることはなく０度〜９０度（０度、９０度を除く）の範囲で傾斜が可能である。なお、従来の図５に記載したセラミックパッケージ２の一方主面の面積が同じとした場合、図３のようにキャビティ２０をセラミックパッケージ２の一方主面に対して傾斜させると、必然的にキャビティの大きさが従来に比べて小さくなるが、水晶振動子３は単純な構成であるので、通常、水晶振動子３自体の小型化はＩＣチップの小型化に比べて比較的容易に構成することができる。
【００２５】
また、キャビティ２０開口部の一辺とセラミック基板２１ａの一方主面外周２１０ａの隣接する二辺で囲まれた４つの各領域９ａは略三角形状に形成されており、その領域は実装基板（不図示）に実装するための半田領域となっている。この領域９ａの中央部分には四角形状の端子電極９０が形成されており、端子電極９０の１つはアース端子、２つは入出力端子、１つは周波数の微調整をするための制御端子から構成されている。なお、端子電極９０の１つのアース端子は、他の３つの端子よりも大きく構成されており、セラミック基板２１ａの一方主面上にて封止用導体膜２１０ａ、シールリング２３、金属製蓋体５と電気的導通がなされている。
【００２６】
また、シールリング２３とセラミック基板２１ａの領域９ａに形成された端子電極９０、半田ボール９とショートしないように距離をおいて載置されるのだが、小型化を進めようとするとシールリング２３と端子電極９０、半田ボール９との距離が短くなり、ショートしてしまう危険が出てくる。そのため、図3に示すシールリング２３の外周面側面中央部にエポキシ等の絶縁性樹脂２３ａがシールリング２３の厚み方向全面に形成されている。
また、図示しないが、シールリング２３の外周面に前記のように樹脂を形成する代わりに、シールリング２３外周の領域９ａ上に、端子電極９０、半田ボール９とのショートを物理的に抑制するセラミックからなる絶縁性の板体を形成してもよい。これによっても、端子電極９０を極大化させることができる。
【００２７】
９は半田ボールであり、端子電極９０上に形成されており、半田ボール９の直径は、水晶発振器１を実装基板（不図示）に実装し、半田ボール９がつぶれた場合でも水晶振動子３を気密封止する金属製蓋体５が実装した実装基板に接触しないように形成する。例えば、セラミック基板２１ａの表面から金属製蓋体５上面までの高さを約０．３ｍｍとすると、半田ボールの直径は約０．５ｍｍ以上が適当である。
【００２８】
一方、キャビティ２０の底面、即ちセラミック基板２１ａの主面で、かつ、キャビティ２０の一方寄りの短辺方向両端には後述の水晶振動子３と電気的な接続を行う一対の電極パッド２４、２４が形成されている。この電極パッド２４、２４は、モリブデン、タングステンなどの金属から構成される。
【００２９】
水晶振動子３は所定結晶軸でカット（ＡＴカット）された短冊状の水晶基板３０と、水晶基板３０の両主面に形成される一対の励振電極３１、３１と、励振電極３１、３１から水晶基板３０の一方の端部に延びる引き出し電極３２とからなる。このような励振電極３１及び引き出し電極３２は、水晶基板３０の上面及び下面に、所定形状のマスクを配置して蒸着やスパッタ等の手段を用いてＡｕ、Ａｇ、Ｃｒなどにより形成されている。
上述のセラミックパッケージ２と水晶振動子３０の電気的・機械的な接続は、硬化されて導電性接着部材４となる導電性樹脂ペーストにより行われている。ここで、水晶振動子３の接続は導電性接着部材４に限らずボンディングワイヤーを用いてもよい。
【００３０】
金属製蓋体５は、例えばＦｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）などからなる金属板であり、金属製蓋体５はキャビティ２０内に窒素ガス等を注入したり真空でシールリング２３とともにシーム溶接することで気密的に封止する。
【００３１】
また、その後、金属製蓋体５の上面に絶縁性の樹脂（不図示）を塗布して硬化させても良い。この絶縁性樹脂５ａは半田ボール９が溶融し、セット基板上の電極に接続され、硬化される際に金属製蓋体５と短絡してしまうことを防ぐために形成されるが、材料としては半田ボール９の融点よりも高い熱硬化性であるアルミナの球形フィラーの含有率が４０〜７０％の酸無水物系又はアミン系のエポキシ樹脂が用いられる。
【００３２】
ＩＣチップ７は水晶振動子３を励振させるための回路が集積された回路部品であり、セラミックパッケージ２の他方主面（「セラミック基板２１ｃの他方主面をいう。以下同じ）の平面部にフリップチップなどの工法にて電気的に接続されるＩＣ接続用電極（図示しない）を形成してＡｕバンプ７ａを介して接続されている。また、図１においては、セラミック基板２１ｃの他方主面にＩＣチップ７のみが載置されているが、従来の構成の図４〜図６に比べてセラミック基板５２１ｂの他方主面のように本発明のセラミック基板２１ｃは実装面とならないので、従来のような端子電極５２５、キャビティ５２０ｂも形成していないのでＩＣチップ７以外に不図示であるがチップコンデンサやチップ抵抗などの電子部品素子を載置しても良い。
ＩＣチップ７の接続は、Ａｕバンプ７ａとなるＡｇペーストを接着または超音波による融着して接合される。また、図１、２に示すようにＩＣチップ７を覆う熱硬化製樹脂２８を形成しても良く、セラミック基板２１ｃの他方主面とＩＣチップ裏面との間に少なくとも熱硬化性樹脂２８を充填しても良い。この熱硬化性樹脂２８が加熱硬化することでＩＣチップ７とセラミックパッケージ２との接合強度の面で補強される。熱硬化製樹脂２８としてはアルミナの球形フィラー含有率が４０〜７０％の酸無水物系又はアミン系のエポキシ樹脂が用いられる。
【００３３】
以上に示すように、セラミック基板２１ｃのＩＣチップ７を搭載する面は実装基板への実装面とならないのでキャビティや端子電極を設けられておらず、ＩＣチップ７の搭載領域の安全公差を含んだとしてもセラミックパッケージ２の全体面積を小さくすることができる。
上述の水晶発振器１は以下のようにして製造される。
【００３４】
まず、短冊状の水晶基板３を準備する。次に、水晶基板３０の両主面に励振電極３１を形成し、水晶基板３０の両面に励振電極３１から導出された引き出し電極３２を形成し、水晶振動子３を作製する。同時に、セラミックパッケージ２の底面、即ち、セラミック基板２１ａの一方主面に一対の電極パッド２４、２４を電解メッキ処理により形成し、さらに、セラミック基板２１ａの一方主面内側に電極パッド２４、２４を囲むように枠状の封止用導体膜２１０ａが被着形成され、その後、封止用導体膜２１０ａ上にろう等でシールリング２３を接続してセラミックパッケージ２を形成する。
【００３５】
次に、電極パッド２４、２４に、例えば、硬化して導電性接着部材４となる導電性樹脂ペーストをディスペンサーなどで供給・塗布する。この時、供給された導電性樹脂ペーストは、概略半球状に全体盛り上がった形状となる。
【００３６】
そして、水晶振動子３の引き出し電極３２、３２が当接するように導電性樹脂ペーストに載置する。次に、導電性樹脂ペーストを硬化して、セラミックパッケージ２と水晶振動子３とを熱により硬化させて接合固定する。
【００３７】
次に、水晶振動子３の周波数調整を行う。具体的には、セラミックパッケージ２の裏面に発振周波数測定用の電極パッド（図示しない）を形成しておき、電源電圧、グラウンド及び周波数測定用プローブを接続し、水晶振動子３を発振させた状態で、水晶振動子３の励振電極上にＡｇ蒸着やイオンガンなどにより励振電極の質量の増減を行うことにより、発振周波数の調整を行う。
次に、Ｎ２やＨｅなどの所定雰囲気中でシールリング２３上に金属製蓋体１５を載置し、両者をシーム溶接にて封止する。
【００３８】
次に、セラミックパッケージ２の他方主面にＩＣチップ７の実装を行う。具体的には、まずＩＣチップ７に形成したＡｕバンプ７ａとセラミック基板２ｃの他方主面上に形成した電極パッド（図示しない）とが対応する位置に位置決めして載置する。その後、ＩＣチップ７にＡｇペーストによる接着や超音波による融着などにより互いに接合させる。
【００３９】
次に、ＩＣチップ７を覆うようにエポキシ系の熱硬化性の樹脂２８を充填し、加熱・硬化させる。最後にセラミックパッケージ２のキャビティ２０が形成されたセラミック基板２１ａの角部に形成した端子電極９０上に半田ボール９を形成することで水晶発振器１が形成される。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、封止用導体は、前記セラミック基板の一方主面外周の各辺中央寄り近傍に、前記封止用導体の各角部がくるように形成することで、封止用導体の一辺とセラミック基板の一方主面外周の隣接する二辺で囲まれた略三角形状の領域が形成される。この領域に表面実装用の半田を接続する端子電極を形成したので、電子部品を収納する封止用導体が形成されていても、端子電極の形成エリアを極大化することができ、これにより、半田ボールを大きく形成できて、回路基板に実装したときに十分な機械的強度を得ることができるものである。
【００４１】
また、その封止用導体が接地されているので、実装基板のアース電位に金属製蓋体の距離を近づけて接地させることができるため、これにより、アース電位からとる導電性が劣化することなく、電子部品が金属製蓋体により十分シールドできるものである。
【００４２】
また、複数の端子電極のうち、少なくとも１つはアース電位に接続されるアース端子電極であり、かつアース端子電極と前記封止用導体とが接続されていることで、電子部品装置の小型化に伴い、端子電極を形成する領域が小さくなっても、アース端子電極は他の端子電極と比べて封止用導体との接触を気にせずに設計することができ、これにより、アース端子電極を形成する領域を十分に大きくとることができる。この結果、半田ボールを大きく形成することが可能となり確実に実装基板のアース電位に金属製蓋体を落とすことができる。
【００４３】
さらに、従来とは逆に圧電振動子等の電子部品を収納したキャビティ側の一方主面が実装基板への実装面としているので、容器の他方主面は実装基板に実装するための端子電極を形成する領域は不要となり、これにより、電子部品を駆動する回路部品を容器の他方主面に多く搭載することが可能となり、電子部品装置を小型化したとしても電子部品装置の高機能化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水晶振動子を用いた本発明の電子部品装置の中央断面図（図３のＡ−Ａ線断面図）である。
【図２】本発明の電子部品装置の平面図である。
【図３】本発明の電子部品装置の底面図である。
【図４】水晶振動子を用いた従来の電子部品装置の中央断面図である。
【図５】従来の電子部品装置の平面図である。
【図６】従来の電子部品装置の底面図である。
【符号の説明】
１・・・水晶発振器
２・・・セラミックパッケージ
２０・・・キャビティ部
２１、２１ａ、２１ｂ・・・セラミック基板
２３・・・シールリング
３・・水晶振動子
４・・・導電性接着部材
５・・・金属製蓋体
７・・・ＩＣチップ
【図１】
0003645810.tif 000002
【図２】
0003645810.tif 000003
【図３】
0003645810.tif 000004
【図４】
0003645810.tif 000005
【図５】
0003645810.tif 000006
【図６】
0003645810.tif 000007