(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極パッドが形成された基板と、
実装面の対向する一対の両端辺に沿って複数配列された端子電極からなる一対の端子電極列と、該一対の端子電極列間に配置された略長方形状の抵抗素子を有するＩＣチップとから成り、
前記複数の電極パッドと前記複数の端子電極とを接合して前記基板にＩＣチップを接合するとともに、少なくとも前記ＩＣチップと前記基板との間に樹脂層を充填した回路基板において、
前記抵抗素子の長辺方向と前記端子電極列方向とで成す内角が０度以上９０度未満となるように形成したことを特徴とする回路基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣチップを搭載するとともに、ＩＣチップを樹脂で被覆してなる回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からＩＣチップを搭載した回路基板が用いられる温度補償型水晶発振器１は図１に示すような構造をもつものが知られている。
すなわち、上下面に凹部３１を持ったセラミックパッケージ３０を有し、上側凹部３１の底面に水晶振動子２を実装して金属蓋４で溶接封止している。また、下側凹部３２の底面には発振回路と温度補償回路等を一体化したＩＣチップ５や、コンデンサ９などのディスクリート部品が電極パッド３ａ、３ｂにより実装されている。
【０００３】
ＩＣチップ５をセラミックパッケージ３０に実装する形態としては、近年の製品の多様化に伴い実装面積の縮小化が求められ、ＩＣチップ５をフリップチップ実装にして、より小型低背化した製品が増加している。このフリップチップ実装の際に、アンダーフィルと呼ばれる熱硬化製樹脂を接合面に注入して接合強度を高め、さらにＩＣチップ５全体に保護用樹脂のポッティングを行っていた。
【０００４】
図５にフリップチップ実装用に形成されたＩＣチップ５の回路レイアウトの一部を示す。ＩＣチップ５の回路形成面には、セラミックパッケージ３０の下側凹部３２（図７）の底面に形成した電極パッド３ａ、３ｂに、金バンプ６を形成した端子電極１５２１・・・、端子電極１５３１・・・（一列に整列した端子電極１５２１を併せて端子電極列ともいう。以下同様）を超音波圧接したり、導電性接着剤を塗布して接合する実装形態がとられていた。この端子電極列１５２１、端子電極列１５３１はＩＣチップ５の四角形状の平面に対して一対の両端辺近傍に形成されている。
【０００５】
また、図６に示すように複数の抵抗素子１５１１を有する回路部１５１０は端子電極列１５２１，１５３１間のほぼ中央に配置されている。この抵抗素子１５１１は長方形状であり、その長辺が互いに平行となるように整列形成している。そして、その長辺の方向は、端子電極列１５２１，１５３１の方向に直交するように配設されていた。
【０００６】
一方、ＩＣチップ５は、各端子電極列１５２１，１５３１にＡｕのボールバンプ（不図示）を形成してセラミックパッケージ３０の下側凹部３２の底面に形成した複数の電極パッド３ａ・・・３ｂ・・・に超音波圧接したり、導電性接着剤を塗布して接合される。そして接合後に、セラミックパッケージ３０の凹部にアンダーフィルやポッティング樹脂（以下、単に「樹脂」という）を注入してＩＣチップ５を保護する。この樹脂は室温放置ないし加熱することにより樹脂を硬化させていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように実装されたＩＣチップや樹脂に周囲温度の変化が加わると端子電極列１５２１，１５３１間に介在する樹脂の膨張収縮で、例えば、ＩＣチップ５の中央が押し上げられアーチ状の変形を受ける場合が発生する（図７参照）。これはＩＣチップ５とセラミックパッケージ３０、その間に介在する樹脂の熱膨張係数が異なることにより発生する。通常樹脂の熱膨張係数は１０〜２０×１０−６と大きく、ＩＣチップやセラミックパッケージの熱膨張係数５〜１０×１０−６との間に差がある。しかしＩＣチップ５の両辺は端子電極列によりセラミックパッケージ３０に固定されているため図のような変形が生じるのである。このＩＣの変形に伴って回路部１５１０の抵抗素子１５１１の夫々も変形し、内部ストレスを持った状態で固定されることになる。
【０００８】
即ち、ＩＣチップ５の端子電極列１５２１，１５３１の方向は、直線上に狭いピッチで整列した複数の端子電極１５２１等が下側凹部３２底面に接続固定されるため、元からＩＣチップ５はセラミックパッケージに強固に固定されてほとんど変形しない。しかし、ＩＣチップ５の端子電極列間（例えば、端子電極１５２１〜端子電極１５３１までの間）では比較的距離があり、上述の端子電極１５２１のような下側凹部３２底面を強固に固定するものが無いので、端子電極列間に介在する樹脂が熱で硬化することにより応力がかかりアーチ状に変形するようになる。
【０００９】
従って、抵抗素子１５１１の長辺は、その方向が端子電極列１５２１，１５３１の方向に夫々に直交するように配置されているので、ＩＣチップ５自体が端子電極列間でアーチ状に変形するのに伴って、主に抵抗体パターンの長辺方向で変形し抵抗体パターン内部にストレス分布を発生させる。すなわち回路部１５１０の抵抗素子１５１１の中央付近と端子電極列１５２１，１５３１に近い部分の抵抗素子１５１１との間で内部ストレスの発生状況が異なり、複数の抵抗素子１５１１の抵抗値が場所により異なって、結果的に、回路部１５１０から出力される抵抗値が異なっていた。
【００１０】
本発明は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、樹脂で被覆されたＩＣチップの熱による変形でも抵抗素子の機械的変化を抑制することができ、抵抗値の変動を最小限にできる回路基板を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために本発明は、複数の電極パッドが形成された基板と、
実装面の対向する一対の両端辺に沿って複数配列された端子電極からなる一対の端子電極列と、該一対の端子電極列間に配置された略長方形状の抵抗素子を有するＩＣチップとから成り、
前記複数の電極パッドと前記複数の端子電極とを接合して前記基板にＩＣチップを接合するとともに、少なくとも前記ＩＣチップと前記基板との間に樹脂層を充填した回路基板において、
前記抵抗素子の長辺方向と前記端子電極列方向とで成す内角が０度以上９０度未満となるように形成したことを特徴とする回路基板を提供する。
【作用】
本発明の構成によれば、ＩＣチップと前記基板との間に充填した樹脂層が熱処理よって体積変化を起こしたり、また、ＩＣチップや基板と樹脂層の熱膨張係数の差によって、ＩＣチップを曲げようとする内部応力が発生する。特に、その応力は一対の端子電極列が基板に接合されているために、端子電極列間の中心線を頂点として湾曲する応力となる。
【００１２】
しかしながら、矩形状のＩＣチップの端子電極列間に形成された抵抗素子の長辺方向と端子電極列方向とで成す内角を０度以上９０度未満となるように形成しているため、それに伴って主に抵抗素子の短辺が変動しても、抵抗素子の長辺の変動量が少なくなり、これにより、抵抗素子全体として形状の変形を抑えることができ、抵抗値の変化を最小限に抑えることができるのである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のＩＣチップが搭載されている回路基板は例えば、温度補償型水晶発振器に利用されている。以下、温度補償型水晶発振器について図１〜図３に基づいて説明する。なお、従来技術で用いた番号が同じ部分については同じものを付与するものとする。
図１は本発明の温度補償型水晶発振器の断面図でもある。図２は温度補償型水晶発振器に使われフリップチップ実装用に形成されたＩＣチップの回路レイアウトの一部であり、図３はこのＩＣチップ上に抵抗素子が集合している回路構成を示す図である。
【００１４】
温度補償型水晶発振器１は図１に示すように、セラミックパッケージ３０（基板）の上側に上側凹部３１と下側に下側凹部３２が形成されている。この上側凹部３１の底面には水晶振動子２を実装して金属蓋４で溶接封止している。また、下側凹部３２の底面には発振回路と温度補償回路を一体化したＩＣチップ５や、コンデンサ９などのディスクリート部品が実装されている。
【００１５】
ＩＣチップ５は例えば、シリコン基板からなり、そのシリコン基板が矩形状に加工されている。また、図２に示すようにＩＣチップ５の回路形成面はその両端辺に入出力電極となる端子電極列５２１，５３１が形成されており、その略中央にＤＡＣ回路部５１０が配置されている。
【００１６】
ＤＡＣ回路部５１０は図３に示すようにＩＣチップ５の回路形成面上にＲ−２Ｒラダー型回路パターンが形成されている。即ち、複数個配置された略長方形状の抵抗素子５１１からなり、各電極素子５１１の各長辺同士が略平行になるように整列形成されている。また、各長辺の方向と端子電極列の方向とが略平行に形成している。なお長方形状の抵抗素子５１１の両端部には配線パターンがあるが詳細は省略する。
【００１７】
また、本実施の形態では各長辺方向と端子電極列の方向とが略平行に形成しているがこれに限定されず、長辺の方向と端子電極列の方向とで成す角（内角）が０度以上９０度未満となるのが好ましく、さらに好ましくは０度〜４５度とする。また、抵抗素子５１１は略長方形状に形成しているがこれに限定されず、長円形状でもよい。その場合、複数の抵抗素子５１１の長軸同士が平行に配列されるように形成すると共に、長軸の方向と端子電極列の方向との成す角（内角）が上述の値になるようにすると良い。
【００１８】
次に本発明の回路基板として用いられる温度補償型水晶発振器１の動きを説明するために図８にブロック図を示す。
【００１９】
温度補償型水晶発振器１は、デジタル温度補償回路方式が用いられ、温度が変化しても発振周波数を常に一定にできる高精度の温度補償を達成するようにしている。
このデジタル温度補償回路方式を以下に説明する。図に示すようにＩＣチップ５には、水晶振動子２の共振周波数の温度特性を予め測定し、その温度補償情報がデジタルデータで記憶されたＲＯＭ５１、水晶振動子２に接続されると共に発振信号が出力される発振回路５２、容量可変ダイオード５３、ＤＡＣ回路５４、温度制御回路５５を有している。また、温度制御回路５５は実際の温度を検出する温度検出回路５６と、温度に応じてＲＯＭ５１から温度情報を読みとり補正量を計算する補正量計算回路５７とから構成されている。
【００２０】
そして、温度検出回路５６で検出した電圧信号が変化したときは、対応する温度の補償データをＲＯＭ５１から読み込み、補正量計算回路５７で計算された所定のデジタル信号を出力する。このデジタル信号はＤＡＣ回路５４により所定の電圧値に変換して、水晶振動子２の固有の温度特性を補正できる容量値になるように容量可変ダイオード５３に所定電圧を入力して発振回路５２から出力される発振周波数が何れの温度でも一定になるようにしている。
次に、図７に示すように、はじめの状態では両側の端子電極列が固定された状態で下側凹部３２に注入したアンダーフィル７やオーバーコート樹脂８を加熱・硬化させると、図に示すようにＩＣチップ５は、中央部が下に凸になるアーチ状に変形する。これは両側の端子電極列５２１，５３１間に挟まれた領域のアンダーフィル７やオーバーコート樹脂８の熱膨張係数が、たとえば２０×１０−６程度であり、ＩＣチップ５のシリコン基板やセラミックパッケージ３０の熱膨張係数は５〜１０×１０−６と小さな値であり、両端が端子電極列５２１，５３１に形成されたバンプ６を介してセラミックパッケージ３０の実装面に形成した複数の電極パッド３ａ・・・、３ｂ・・・に接続固定されているために中央部に変形が発生し、応力を有した状態で硬化されることになる。
【００２１】
その後、不図示であるが、セラミックパッケージ３０の外部に形成した書き込み端子により各温度における実際の温度調整が行われる。実際は、各温度により実際に発振回路５２に印加する電圧値の情報をＲＯＭ（読み書き可能なＲＯＭ）により情報が書き換えられて温度補償型水晶発振器１の調整が終了する。
【００２２】
このような状態の温度補償型水晶発振器１をマザーボード（不図示）に実装する。実装についてはリフロー半田で接合される。しかし、このときのリフロー半田による熱で一旦硬化していたアンダーフィル７やオーバーコート樹脂８の硬度が変化し、ＩＣチップ５に加わっていた内部ストレスが緩和されて元に戻ろうとする。
【００２３】
そして、ＩＣチップ５が元に戻ることで生じる抵抗素子５１１に発生する変形は、抵抗素子５１１の短辺方向（端子電極列５２１，５３１間の方向）に生じる変形であり、抵抗素子５１１の長辺方向（端子電極列５２１・・・方向）には発生しない。従って、主に抵抗素子５１１の短辺が変動し、抵抗体パターンの長辺の変動量が少ないので、これにより、抵抗素子５１１全体として形状の変形を抑えることができ、その結果、抵抗値の変化を最小限に抑えることができるのである。
【００２４】
従って、図８に示すＤＡＣ回路５４の抵抗値の変動を抑えることができるため、ＤＡＣ回路５４から容量可変ダイオード５３に出力される電圧値が、最初に調整した時とマザーボード（不図示）にリフロー半田で実装した時と比べて略同じ電圧値を出力でき、これにより、出力する電圧値のズレを生じることがなく高精度の温度補償を達成できるものである。
【００２５】
本発明では温度補償型水晶発振器１で本発明の作用効果を説明したが、これ以外にも、ＩＣチップ５を搭載した回路基板について、複数の抵抗素子５１１を用い、一対の端子電極列５２１で実装したものについても抵抗素子の機械的変動を最小限に抑えて抵抗値の変動を小さくする回路基板のすべてが該当する。
【００２６】
図４に本発明の他の実施の形態を示す。上述のように、第１の実施の形態では抵抗素子５１１の長辺の方向と端子電極列５２１の方向が平行に形成していたが、本実施の形態では長辺の方向と端子電極列の方向とで成す鋭角を４５度とした抵抗体パターン５１２を示す。この端子電極列の方向と長辺の方向との成す鋭角が０度〜４５度であるならば、端子電極列５２１間の方向でＩＣチップの形が変動しても、受ける抵抗体パターンの主に短辺方向の変位が支配的であるため、複数の抵抗素子５１１の抵抗値変動で、殆ど差が無いものにできるのである。
【００２７】
【実施例】
図９〜図１２に本発明の効果を裏付ける実施例を示す。図９、図１０はＤＡＣ回路部５１０の抵抗素子５１１の長辺方向と端子電極列の列方向が平行になるように配置されたもので、図９は初期状態、図１０は温度補償型水晶発振器にリフロー温度試験を行った後の温度特性を各１０個のデータを重ね合わせたものである。
【００２８】
一方、図１１、図１２は比較例に対するもので、ＤＡＣ回路の抵抗体パターンの長辺が端子電極列に対し直交する方向に配置されたもので、図１１は初期状態、図１２は温度補償型水晶発振器にリフロー温度試験を行った後の温度特性を各１０個のデータを重ね合わせたものである。なお、横軸が温度で縦軸が周波数変化量である。比較例によると、温度補償型水晶発振器はリフローを通すと、低温（−５°〜−３０°）と高温（５０°〜８５°）で負の周波数変化が発生しているのが分かる。
【００２９】
これに対し実施例の図９、図１０は何れの温度においても顕著な変化を発生していないことが分かる。すなわち温度補正が正常に機能していることがわかる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の構成によれば、矩形状のＩＣチップの端子電極列間に形成された抵抗素子の長辺方向と端子電極列方向とで成す内角を０度以上９０度未満となるように形成しているため、それに伴って主に抵抗素子の短辺が変動しても、抵抗素子の長辺の変動量が少なくなり、これにより、抵抗素子全体として形状の変形を抑えることができ、抵抗値の変化を最小限に抑えることができた回路基板を提供することができる。
【００３１】
特にｐｐｍオーダーの高精度の制御を行える温度補償型水晶発振器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】温度補償型水晶発振器の断面構造図である。
【図２】温度補償型水晶発振器に使われフリップチップ実装用に形成されたＩＣチップの回路レイアウトの一部である。
【図３】本発明のＩＣチップに形成されたＤＡＣ回路の抵抗素子である。
【図４】本発明の他の実施の形態におけるＩＣチップに形成されたＤＡＣ回路の抵抗素子である。
【図５】従来の温度補償型水晶発振器に使われフリップチップ実装用に形成されたＩＣチップの回路レイアウトの一部である。
【図６】従来のＩＣに形成されたＤＡＣ回路の抵抗素子である。
【図７】温度補償型水晶発振器内に実装された温度補償型水晶発振器用のＩＣチップが温度変化を受けたときの変形状況を説明する図である。
【図８】温度補償型水晶発振器用のＩＣチップの回路構成を説明するブロック図である。
【図９】本発明の温度補償型水晶発振器の温度特性で、リフロー試験前の結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の温度補償型水晶発振器の温度特性で、リフロー試験後の結果を示すグラフである。
【図１１】比較例の温度補償型水晶発振器の温度特性で、リフロー試験前の結果を示すグラフである。
【図１２】比較例の温度補償型水晶発振器の温度特性で、リフロー試験後の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１：温度補償型水晶発振器
２：水晶振動子
３：セラミックパッケージ
４：金属蓋
５：ＩＣ
５１０：ＤＡＣ回路部
５２１，５２２，・・・、５３１，５３２，・・・：端子電極列
５１１、５１２：抵抗体パターン
６：バンプ
７：アンダーフィル樹脂
８：オーバーコート樹脂
９：コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003610322.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0003610322.tif 000012
【図１２】
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