(57)【要約】【課題】小型に形成する電子デバイスにおいて実装先に対する導通不良を低減した電子デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】一方に開口する凹部３２、前記凹部３２の底面に配置される接続電極１６、および前記凹部３２の上面に配置される外部電極２８、を有するパッケージ１２を準備し、集積回路５０を前記接続電極１６に接続するとともに前記凹部３２に収容したのちに、前記集積回路５０の能動面５２と前記接続電極１６とを樹脂５８により封止する樹脂封止工程と、樹脂封止後に前記外部電極２８にプラズマの照射を行なうプラズマ照射工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方に開口する凹部、前記凹部の底面に配置される接続電極、および前記凹部の上面に配置される外部電極、を有するパッケージを準備し、集積回路を前記接続電極に接続するとともに前記凹部に収容したのちに、前記集積回路の能動面と前記接続電極とを樹脂により封止する樹脂封止工程と、
樹脂封止後に前記外部電極にプラズマの照射を行なうプラズマ照射工程と、を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記樹脂封止工程において、前記集積回路の前記能動面の反対側の面を樹脂から露出させるとともに、
前記プラズマ照射工程において、酸素を主成分としたプラズマを照射することを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記樹脂封止工程において、前記集積回路全体を樹脂封止することを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記樹脂封止工程と、前記プラズマ照射工程との間、または前記プラズマ照射工程ののちに、前記パッケージに電子素子を実装する第２の実装工程を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載に電子デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記電子素子が振動片であることを特徴とする請求項４に記載の電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイスの製造方法に関し、特に小型化に適した電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種情報機器や各種移動体通信機器において薄型化及び小型化が急速に進んでいる。このため、これらに用いられる発振器などの電子デバイスにも更なる小型化が要求される。小型化に対応した発振器の例としては、図１５に示すような発振器がある（特許文献１参照）。図１５に示すように、発振器３００は、セラミックスからなるパッケージ３０２の上面に振動片３２８を収容する凹部３０４が設けられている。また、パッケージ３０２の下面には、発振回路が内蔵された集積回路３１６を収容する凹部３０６が設けられている。
【０００３】
凹部３０６の底面には、集積回路３１６のパッド電極３２０に接続する接続電極３０８が設けられている。パッケージ３０２の凹部３０６の周縁は、集積回路３１６の厚み（高さ）よりも厚く（高く）形成された側壁部３１２となっており、側壁部３１２の下面には外部電極３１４が形成されている。外部電極３１４は、パッケージ３０２内部に形成された貫通電極（不図示）および再配置配線（不図示）等を経由して接続電極３０８に接続されている。
【０００４】
集積回路３１６は、その能動面３１８が凹部３０６の底面に対向するようにして接続電極３０８と金属のバンプ３２２を介して接合されている。さらに、パッド電極３２０と接続電極３０８との接合強度の信頼性の向上のため、凹部３０６には樹脂３２４が充填され、少なくとも、バンプ３２２により形成された集積回路３１６と凹部３０６の底面との間の隙間が樹脂封止される。なお、図１５の一点鎖線で囲まれた部分は、接続電極３０８、パッド電極３２０、バンプ３２２を樹脂３２４から露出させた態様で図示している。
【０００５】
一方、凹部３０４の底面には、接続電極３０８に電気的に接続され、導電性接着剤３２６を介して振動片３２８が接続される端子電極３１０が設けられている。そして、凹部３０４の開口部はリッド３３０により封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−３０９１０号公報
【発明の概要】
【０００７】
ところで、上述の発振器３００のような電子デバイスを小型化しようとすると、凹部３０６を小さく形成する必要があり、これにより側壁部３１２の高さも低くする必要がある。このとき、凹部３０６に樹脂３２４を流し込むと、樹脂３２４に含まれる低分子成分が毛細管現象により凹部３０６の壁面を伝って側壁部３１２の下面に流れ出し、外部電極３１４を覆ってしまう場合があることが本願発明者により見出された。したがって、電子デバイスを小型化しようとすると樹脂３２４の低分子成分が外部電極３１４を覆う割合が多くなり、実装先に対して導通不良となる電子デバイスが多く製造されてしまう。この場合、導通不良となった電子デバイスを検査により摘出し、導通状態が良好な電子デバイスのみを出荷することになるので、作業負担が増大するとともに製造歩留が低下し、コストが増大するといった問題があった。
そこで、本発明は、上記問題点に着目し、小型に形成する電子デバイスにおいて実装先に対する導通不良を低減した電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態もしくは適用例として実現することが可能である。
［適用例１］一方に開口する凹部、前記凹部の底面に配置される接続電極、および前記凹部の上面に配置される外部電極、を有するパッケージを準備し、集積回路を前記接続電極に接続するとともに前記凹部に収容したのちに、前記集積回路の能動面と前記接続電極とを樹脂により封止する樹脂封止工程と、樹脂封止後に前記外部電極にプラズマの照射を行なうプラズマ照射工程と、を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【０００９】
上記方法により、樹脂の低分子成分が毛細管現象により凹部から漏れ出て外部電極を覆ったとしても、低分子成分をプラズマ照射により除去することができるので、外部電極における導通不良を回避することができる。したがって、小型化に伴い増大する導通不良に係る歩留の低下を抑制することができる。
【００１０】
［適用例２］前記樹脂封止工程において、前記集積回路の前記能動面の反対側の面を樹脂から露出させるとともに、前記プラズマ照射工程において、酸素を主成分としたプラズマを照射することを特徴とする適用例１に記載の電子デバイスの製造方法。
上記方法により、酸素を主成分としたプラズマを用いるので集積回路にダメージを与えることなく外部電極を覆う樹脂の低分子成分を除去することができる。
【００１１】
［適用例３］前記樹脂封止工程において、前記集積回路全体を樹脂封止することを特徴とする適用例１に記載の電子デバイスの製造方法。
上記方法により、集積回路が樹脂に完全に封止されるので、プラズマに用いるガスの選択の自由度を高めることができる。
【００１２】
［適用例４］前記樹脂封止工程と、前記プラズマ照射工程との間、または前記プラズマ照射工程ののちに、前記パッケージに電子素子を実装する第２の実装工程を有することを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載に電子デバイスの製造方法。
上記方法により、電子素子を備えた電子デバイスを、小型化に伴い増大する導通不良に係る歩留の低下を抑制して製造することができる。
【００１３】
［適用例５］前記電子素子が振動片であることを特徴とする適用例４に記載の電子デバイスの製造方法。
上記方法により、振動片を備えた電子デバイスを、小型化に伴い増大する導通不良に係る歩留の低下を抑制して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の電子デバイスの断面図である。
【図２】第１実施形態の電子デバイスの底面図である。
【図３】第１実施形態の電子デバイスの製造工程（１回目のプラズマ照射工程）を示す断面図である。
【図４】第１実施形態の電子デバイスの製造工程（集積回路実装工程）を示す断面図である。
【図５】第１実施形態の電子デバイスの製造工程（樹脂封止工程）を示す断面図である。
【図６】第１実施形態の電子デバイスの製造工程（樹脂封止工程）を示す平面図である。
【図７】第１実施形態の電子デバイスの製造工程（電子素子実装工程）を示す断面図である。
【図８】第１実施形態の電子デバイスの製造工程（２回目のプラズマ照射工程）を示す断面図である。
【図９】第１実施形態の電子デバイスの変形例の断面図である。
【図１０】第２実施形態の電子デバイスの断面図である。
【図１１】第２実施形態の電子デバイスの製造工程（樹脂封止工程）を示す断面図である。
【図１２】第２実施形態の電子デバイスの製造工程（プラズマ照射工程）を示す断面図である。
【図１３】本実施形態の電子デバイスを搭載した電子機器の模式図である。
【図１４】本実施形態の電子デバイスを搭載した移動体の模式図である。
【図１５】従来技術の発振器の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１６】
（第１実施形態）
図１に、第１実施形態の電子デバイスの断面図、図２に、第１実施形態の電子デバイスの底面図を示す。本実施形態の電子デバイス１０は、電子素子（振動片４４）を発振源とする発振器となっており、上部に振動片４４を収容する凹部４２と、下部に集積回路５０を収容する凹部３２を有するパッケージ１２により全体の外形が形成されている。
【００１７】
（パッケージ）
パッケージ１２は、集積回路５０が実装される下部ベース基板１４と、下部ベース基板１４の下面の周縁に接合され、矩形のリング形状の下部側壁部２６と、下部ベース基板１４上に積層され振動片４４が実装される上部ベース基板３４と、上部ベース基板３４上の周縁に接合され矩形のリング形状の上部側壁部４０と、を有する。よって、下部ベース基板１４と下部側壁部２６により集積回路５０を収容する凹部３２が形成され、上部ベース基板３４と上部側壁部４０により振動片４４を収容する凹部４２が形成される。ここで、凹部３２の深さ（下部側壁部２６の高さ）は、集積回路５０の厚みと後述のバンプ５６の高さを合わせた高さよりも深くなるように形成されている。
【００１８】
なお、下部ベース基板１４と下部側壁部２６からなる一体物は、下部ベース基板１４及び下部側壁部２６の外形を一体的に有する基板に凹部３２を形成することによっても実現可能であり、同様に、上部ベース基板３４と上部側壁部４０からなる一体物は、上部ベース基板３４及び上部側壁部４０の外形を一体的に有する基板に凹部４２を形成することによっても実現可能である。
【００１９】
下部ベース基板１４の下面、即ち凹部３２の底面には、集積回路５０が実装される接続電極１６が複数配置されている。また、下部側壁部２６の端面（下面）には外部電極２８が複数配置されている。複数の接続電極１６のうちのいくつかと外部電極２８とは、下部ベース基板１４に形成された貫通電極１８、下部側壁部２６に形成された貫通電極３０、及び下部ベース基板１４の上面（または上部ベース基板３４の下面）に形成された再配置配線２２を介して電気的に互いに接続されている。
【００２０】
上部ベース基板３４の上面、即ち凹部４２の底面には、振動片４４に電気的に接続する端子電極３６が配置され、端子電極３６と残りの接続電極１６とは、上部ベース基板３４に形成された貫通電極３８、下部ベース基板１４に形成された貫通電極２０、及び下部ベース基板１４の上面（または上部ベース基板３４の下面）に形成された再配置配線２４を介して電気的に互いに接続されている。図１において、端子電極３６は１つのみ図示されているが、実際には２つ（Ｘ１，Ｘ２）あるものとする。
【００２１】
（集積回路）
集積回路５０は、その能動面５２が下部ベース基板１４の下面に対向し、能動面５２に形成された複数のパッド電極５４と前述の複数の接続電極１６とが互いに対向している。そして、パッド電極５４と接続電極１６とは、Ａｕ等で形成されたバンプ５６を介して電気的に互いに接続され、これにより集積回路５０が接続電極１６に実装される（フェイスダウンボンディング）。本実施形態において、集積回路５０には、振動片４４を発振源とする発振回路のほかに、例えば振動片４４の共振周波数の温度特性に対応して発振回路の発振周波数の温度補償を行う温度補償回路や、温度を測定するサーミスタ等が内蔵されている。パッド電極５４は、例えば、振動片４４に接続するパッド電極５４（Ｘ１、Ｘ２）、電源に接続するパッド電極５４（Ｖｄｄ）、グランドに接続するパッド電極５４（ＧＮＤ）、発振信号を出力するパッド電極５４（ＯＵＴ）、発振周波数を調整するための電圧が入力されるパッド電極５４（Ｖｃ）などがある。
【００２２】
（振動片）
振動片４４（電子素子）は、水晶等の圧電材料に形成され。例えば音叉型振動片、ＡＴカット振動片として形成されたものである。振動片４４には、振動片４４を振動させる励振電極（不図示）と、励振電極（不図示）から延出した引き出し電極（不図示）が配置されている。引き出し電極（不図示）は、振動片４４の下面に延出し、端子電極３６（Ｘ１，Ｘ２）と導電性接着剤４６を介して接続される。これにより、振動片４４は、例えば片持ち支持状態で上部ベース基板３４に支持されることになる。凹部４２に形成された開口部は、リッド４８により封止され、これにより振動片４４は気密封止される。なお、本実施形態では、電子素子として振動片４４のほか、半導体素子等を適用することができる。
【００２３】
（樹脂）
接続電極１６及びパッド電極５４の接合強度の信頼性向上のため、凹部３２には樹脂５８が充填される。樹脂５８は、少なくとも接続電極１６と集積回路５０の能動面５２（パッド電極５４）を封止するように、バンプ５６により形成された下部ベース基板１４の下面と能動面５２との間の隙間に充填される。したがって、接続電極１６、パッド電極５４、バンプ５６が樹脂５８により封止される。なお、図１（図９も同様）の一点鎖線で囲まれた部分は、接続電極１６、パッド電極５４、バンプ５６を樹脂５８から露出させた態様で図示している。
【００２４】
樹脂５８としてはエポキシ樹脂が好適であるが、エポキシ樹脂は、エポキシ成分とエポキシ成分の低分子成分６０（図５、図６参照）とに分離する場合がある。この低分子成分６０は、特に凹部３２を小さく設計した場合、毛細管現象により凹部３２の内壁を伝って下部側壁部２６の端面（下面）に漏洩し、外部電極２８を覆う場合がある。
【００２５】
（製造工程）
図３乃至図８に本実施形態の電子デバイスの製造工程を示す。次に、本実施形態の電子デバイス１０の製造工程について説明する。図３に示すように、下部ベース基板１４に形成した貫通孔１７に金属材料を充填して貫通電極１８，２０を形成するとともに、めっき等を用いて接続電極１６、再配置配線２２，２４（図３では不図示、図７参照）を形成する。また、下部側壁部２６に上述同様に貫通電極３０、外部電極２８を形成し、下部ベース基板１４に下部側壁部２６を接合して凹部３２を形成する。これにより、複数の接続電極１６のうちのいくつかが、貫通電極１８、再配置配線２２（図７参照）、貫通電極１８、貫通電極３０を介して外部電極２８に電気的に接続される。そして、凹部３２の開口部側から、アルゴンを主成分としたプラズマ照射を行なう。このプラズマ照射により接続電極１６の表面（及び外部電極２８の表面）のコンタミネーションが除去される。
【００２６】
図４に示すように、集積回路５０を凹部３２に収容するとともに、バンプ５６を用いてパッド電極５４と接続電極１６とを接合して集積回路５０を接続電極１６に実装する。このバンプ５６により、集積回路５０の能動面５２と凹部３２の底面（下部ベース基板１４の下面）との間には隙間が形成される。
【００２７】
図５に示すように、凹部３２に樹脂５８を充填する。樹脂５８の充填の際は、液状の樹脂５８が封入されたシリンジ（注射器状の容器）から、樹脂５８を前述の隙間に向けて吐出させる。このとき、樹脂５８は、少なくとも集積回路５０の能動面５２と凹部３２の底面との間の隙間を樹脂封止する程度充填させる。その後恒温槽（不図示）などで加熱して樹脂５８を熱硬化させる。しかし、図５、図６に示すように、樹脂５８（エポキシ樹脂）を充填すると、毛細管現象により樹脂５８の低分子成分６０が凹部３２の壁面を伝って下部側壁部２６の端面（下面）に漏洩して外部電極２８を覆ってしまう場合がある。しかし、後述のように外部電極２８を覆う低分子成分６０を除去する。なお、パッド電極５４と接続電極１６とを、半田等により接合してもよく、また能動面５２と下部ベース基板１４の下面との間に隙間が形成されなくてもよい。この場合、樹脂５８が、集積回路５０の側面の能動面５２側の部分を覆うことにより、能動面５２（パッド電極５４）及び接続電極１６を樹脂封止することになる。
【００２８】
図７に示すように、上述同様に各種電極を予め形成した上部ベース基板３４を下部ベース基板１４上に積層するとともに、上部側壁部４０を上部ベース基板３４上に積層する。これにより、接続電極１６の残りが、貫通電極２０、再配置配線２４、貫通電極３８を介して端子電極３６に電気的に接続される。そして、導電性接着剤４６を用いて振動片４４を端子電極３６に接続し、上部側壁部４０の開口部をリッド４８で封止する。なお、本実施形態では、上部ベース基板３４と下部ベース基板１４を別々に形成した後に積層することでパッケージ１２を形成しているが、これに限らず、上部ベース基板３４と下部ベース基板１４を共通化して、共通化したベース基板の上下面に上部側壁部４０と下部側壁部２６を形成することでパッケージ１２を形成してもよい。
【００２９】
図８に示すように、下部側壁部２６の端面（下面）方向からプラズマを照射する。このプラズマ照射の際は酸素を主成分とするプラズマを照射する。これにより、酸素プラズマが低分子成分６０と化学反応を起こし、低分子成分６０が二酸化炭素等のガスに変化して外部電極２８の表面から離脱する。これにより、外部電極２８の表面に覆われていた低分子成分６０が除去される。以上の工程により、本実施形態の電子デバイス１０が構築される。なお、低分子成分６０は、凹部３２に壁面に残留する場合もあるが、外部電極２８及び集積回路５０に対して特に影響することはない。
【００３０】
図８に示す２回目のプラズマ照射工程では、酸素を主成分とし、アルゴンの含有率を低くしているので、アルゴンのプラズマによる集積回路５０表面のダメージを抑制することができる。また、２回目のプラズマ照射を行なう際には、プラズマ照射時間を設定し、プラズマ照射を行なう装置（不図示）において、その時間内で確実に低分子成分６０を除去可能な装置付属のＲＦ出力の最適値（最小値）、装置のチャンバーに導入する酸素流量の最適値（最小値）を予め実験等により定めておく必要がある。なお、２回目のプラズマ照射は、図７に示す工程の前に行っても良い。
【００３１】
図９に、第１実施形態の電子デバイスの変形例の断面図を示す。図９に示すように、樹脂５８により集積回路５０全体を封止してもよい。もちろん、この場合でも樹脂５８の低分子成分６０が外部電極２８を覆うことがある。しかし、集積回路５０にプラズマが照射されることがないので、２回目のプラズマ照射でも例えばアルゴンを主成分とするプラズマを用いることができ、プラズマに用いるガスの選択の自由度を高め、効率的に低分子成分６０を除去することができる。なお、この変形例は次の第２実施形態にも適用できる。
【００３２】
（第２実施形態）
図１０に、第２実施形態の電子デバイスの断面図を示す。なお、本実施形態においては、前述の実施形態と共通の構成要素については同一番号を付し、必要な場合を除いて、その説明を省略する。第２実施形態の電子デバイス１０ａでは、パッケージ１２が、下部ベース基板１４、下部側壁部２６、上部ベース基板３４、上部側壁部４０の順に積層されている。そして、下部ベース基板１４の下面に外部電極２８が配置され、下部側壁部２６の端面（上面）には上面電極６２が配置されている。下部ベース基板１４は２層構造となっており、複数の接続電極１６のうちのいくつかが、貫通電極１８及び再配置配線２２を介して外部電極２８に電気的に接続され、残りの接続電極１６が貫通電極２０及び再配置配線２４、そして下部側壁部２６に形成された貫通電極３０を介して上面電極６２に電気的に接続されている。
【００３３】
上部ベース基板３４の下面の上面電極６２に対向する位置には下面電極６４が配置されている。そして、上部ベース基板３４も２層構造となっており、端子電極３６が貫通電極３８及び再配置配線６６を介して下面電極６４に電気的に接続されている。よって、本実施形態の電子デバイス１０ａは、下面電極６４と上面電極６２とを半田等を用いて接合することにより形成される。
【００３４】
図１１、図１２に第２実施形態の電子デバイスの製造工程を示す。本実施形態の電子デバイス１０ａの製造工程は、第１実施形態と共通するので、詳細な説明は省略するが、図１０に示すように、下面電極６４と上面電極６２とを接合する前は、図１１に示すように、凹部３２に充填した樹脂５８の低分子成分６０が毛細管現象により下部側壁部２６の端面（上面）に漏洩し、上面電極６２（第１実施形態の外部電極２８に対応する）の表面を覆う場合がある（図６参照）。よって、図１２に示すように、下部側壁部２６の端面（上面）方向からプラズマ照射をして低分子成分６０を上面電極６２の表面から除去し、その後に図１０に示すように、下面電極６４と上面電極６２を接合すればよい。この実施形態においても集積回路５０が樹脂５８から露出している場合には、酸素を主成分としたプラズマを用い、集積回路５０が樹脂５８に完全に封止されている場合には、アルゴン等を主成分とするプラズマを用いることができる。
【００３５】
（電子機器、移動体）
図１３に、本実施形態の電子デバイスを搭載した電子機器（高機能携帯）の模式図、図１４に、本実施形態の電子デバイス１０等を搭載した移動体（自動車）の模式図である。図１３に示すように、高機能携帯１００には、例えば、高機能携帯１００の姿勢を検知する角速度センサー（不図示）が内蔵されているが、この角速度センサーの制御機構を動かすためのクロック源として本実施形態の電子デバイス１０等を用いることができる。本実施形態の電子デバイス１０等は、このほかにも、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、携帯型ゲーム機、ゲームコントローラー、カーナビゲーションシステム、ポインティングデバイス、ヘッドマウンティングディスプレイ、タブレットパソコン等の電子機器のクロック源として利用することができる。図１４に示すように、自動車２００には、例えば、車体の姿勢を安定化させるための制御機構（不図示）を有するが、この制御機構を動かすためのクロック源として本実施形態の電子デバイス１０等を利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０………電子デバイス、１２………パッケージ、１４………下部ベース基板、１６………接続電極、１８………貫通電極、２０………貫通電極、２２………再配置配線、２４………再配置配線、２６………下部側壁部、２８………外部電極、３０………貫通電極、３２………凹部、３４………上部ベース基板、３６………端子電極、３８………貫通電極、４０………上部側壁部、４２………凹部、４４………振動片、４６………導電性接着剤、４８………リッド、５０………集積回路、５２………能動面、５４………パッド電極。５６………バンプ、５８………樹脂、６０………低分子成分、６２………上面電極、６４………下面電極、６６………再配置配線、１００………高機能携帯、２００………自動車、３００………発振器、３０２………パッケージ、３０４………凹部、３０６………凹部、３０８………接続電極、３１０………端子電極、３１２………側壁部、３１４………外部電極、３１６………集積回路、３１８………能動面、３２０………パッド電極、３２２………バンプ、３２４………樹脂、３２６………導電性接着剤、３２８………振動片、３３０………リッド。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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