(57)【要約】【課題】  製造が容易で、位相雑音を減少でき、小型化できる温度補償型水晶発振器及びその製造方法を提供する。【解決手段】  電圧制御水晶発振器が、シリコン基板の表面に配線及び回路素子が形成される半導体ＩＣ１と、圧電により振動する水晶片３とを有するものであり、半導体ＩＣ１は、シリコン基板の裏面にローパスフィルタ回路のコンデンサ２を収納する凹部１２が形成され、シリコン基板表面側と凹部１２とを貫通する貫通孔の凹部１２側にコンデンサ用電極パッド１３が形成され、凹部１２に収納されたコンデンサ２と電極パッド１３とが接続され、半導体ＩＣ１がケース５に収納されて、半導体ＩＣ１の上部に水晶片３を配置してカバー４で封止した温度補償型水晶発振器及びその製造方法である。【選択図】        図６
2008085420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度補償電圧発生回路と、ローパスフィルタ回路と、電圧制御水晶発振器とを有する温度補償型水晶発振器であって、
前記電圧制御水晶発振器は、シリコン基板の表面に配線及び回路素子が形成される半導体ＩＣと、圧電により振動する水晶片とを有するものであり、
前記半導体ＩＣは、前記シリコン基板の裏面に前記ローパスフィルタ回路のコンデンサを収納する凹部が形成され、前記シリコン基板表面側と前記凹部とを貫通する貫通孔の前記凹部側に前記コンデンサ用の電極が形成され、前記凹部に収納されたコンデンサと前記電極とが接続され、
前記半導体ＩＣがケースに収納されて、前記半導体ＩＣの上部に前記水晶片を配置したことを特徴とする温度補償型水晶発振器。
【請求項２】
凹部は、反応性イオンエッチングにより形成されたことを特徴とする請求項１記載の温度補償型水晶発振器。
【請求項３】
凹部の貫通孔に形成された電極とコンデンサとは、金属粒を用いた熱圧着又は導電性接着剤を用いた接着により接続されたことを特徴とする請求項１又は２記載の温度補償型水晶発振器。
【請求項４】
ケース底面に半導体ＩＣの表面を向けて金属粒を用いた熱圧着で前記半導体ＩＣ表面の配線を前記ケース底面の配線と接着し、前記半導体ＩＣの上部に水晶片を配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の温度補償型発振器。
【請求項５】
ケース底面に半導体ＩＣの裏面を向けてワイヤボンディングを用いて前記半導体ＩＣ表面の配線を前記ケース底面の配線と接続し、前記半導体ＩＣの上部に水晶片を配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の温度補償型発振器。
【請求項６】
温度補償電圧発生回路と、ローパスフィルタ回路と、電圧制御水晶発振器とを有する温度補償型水晶発振器の製造方法であって、
シリコン基板の表面に配線及び回路素子を形成し、
前記シリコン基板の表面から裏面に向けて深溝配線を形成し、
前記シリコン基板の裏面にローパスフィルタ回路のコンデンサを収納するための凹部を前記深溝配線が露出するまで形成し、
前記凹部の深溝配線の露出部に電極を形成し、
前記凹部にコンデンサを収納し、前記電極と前記コンデンサとを接続して半導体ＩＣを製造することを特徴とする温度補償型水晶発振器の製造方法。
【請求項７】
凹部を反応性イオンエッチングにより形成することを特徴とする請求項６記載の温度補償型水晶発振器の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載の温度補償型水晶発振器の製造方法で製造されたコンデンサを搭載する半導体ＩＣを、シリコン基板の表面がケース底面にバンプボンディングで接着し、前記半導体ＩＣの上部に水晶片を配置して、更に前記水晶片の上部にカバーを配置して封止することを特徴とする温度補償型水晶発振器の製造方法。
【請求項９】
請求項６又は７記載の温度補償型水晶発振器の製造方法で製造されたコンデンサを搭載する半導体ＩＣを、シリコン基板の裏面がケース底面に接触するよう配置し、前記シリコン基板表面の配線と前記ケース内に設けられた配線をワイヤボンディングで接続し、前記半導体ＩＣの上部に水晶片を配置して、更に前記水晶片の上部にカバーを配置して封止することを特徴とする温度補償型水晶発振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度補償型水晶発振器に係り、特に、小型化して位相雑音を減少できる温度補償型水晶発振器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発振素子に水晶素子を用いた温度補償型水晶発振器は、小型化及び低背化が進められている。
更に、発振器の小型化に加え、位相雑音の特性改善も重要視されており、位相雑音を減少させるために、温度補償電圧を生成した後に、抵抗とコンデンサから成るローパスフィルタ回路を用いて位相雑音の低減が図られている。
【０００３】
従来のローパスフィルタ回路を用いた温度補償型水晶発振器について図８を参照しながら説明する。図８は、温度補償型水晶発振器の回路図である。
図８に示すように、温度補償電圧発生回路で発生させた入力電圧を、ローパスフィルタ回路を介して電圧制御水晶発振器に入力し、発振出力を得るようになっている。
【０００４】
このように、位相雑音を低減するために、ローパスフィルタ回路を設けているが、カットオフ周波数を低い値とするために、大容量のコンデンサが必要であった。
【０００５】
また、従来の温度補償電圧発生回路の構成について図９を参照しながら説明する。図９は、従来の温度補償電圧発生回路の構成断面説明図である。
従来の温度補償電圧発生回路は、図９に示すように、箱状のケース５内の底面に、半導体ＩＣ１がバンプボンディング６で接着され、同様にコンデンサ２も底面に固定され、半導体ＩＣ１の上部の空きスペースには水晶片３が配置され、更にその上をカバー４で封止されている。
【０００６】
図９に示すように、従来の温度補償電圧発生回路では、ケース５の底面には、半導体ＩＣ１とコンデンサ２を配置するスペースが必要となっており、小型化を阻害している。
【０００７】
尚、関連する先行技術として、特開２００２−２２２８９６号公報（特許文献１）、特開２００２−２９９８２９号公報（特許文献２）がある。
【０００８】
特許文献１には、半導体モジュールの配線部を封止するモールド樹脂の一部を非形成とし、他の搭載部品としてコンデンサ等を搭載することが示されている。
特許文献２には、複数の誘電体層を積層し、一部を凹部として、その凹部にコンデンサを搭載した複合電子部品が示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２２２８９６号公報
【特許文献２】特開２００２−２９９８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の温度補償型水晶発振器では、ローパスフィルタ回路の大容量のコンデンサを配置するとなると、小型化が難しいという問題点があった。
【００１１】
また、特許文献１では、モールド樹脂を非形成部に形成しないよう調整する必要があり、小型の電子部品になればなる程、製造が難しく、簡易に製造できないため量産に向いていないという問題点がある。
【００１２】
また、特許文献２では、積層前の誘電体層をパンチングで凹部を形成し、他の誘電体層と重ねてプレスするようになっているため、小型の電子部品に対して簡易に製造できないため量産に向いていないという問題点がある。
【００１３】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、製造が容易で、位相雑音を減少でき、小型化できる温度補償型水晶発振器及びそ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】
【００１４】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、温度補償電圧発生回路と、ローパスフィルタ回路と、電圧制御水晶発振器とを有する温度補償型水晶発振器であって、電圧制御水晶発振器が、シリコン基板の表面に配線及び回路素子が形成される半導体ＩＣと、圧電により振動する水晶片とを有するものであり、半導体ＩＣは、シリコン基板の裏面にローパスフィルタ回路のコンデンサを収納する凹部が形成され、シリコン基板表面側と凹部とを貫通する貫通孔の凹部側にコンデンサ用の電極が形成され、凹部に収納されたコンデンサと電極とが接続され、半導体ＩＣがケースに収納されて、半導体ＩＣの上部に水晶片を配置したことを特徴とする。
【００１５】
本発明は、上記温度補償型水晶発振器において、凹部が、反応性イオンエッチングにより形成されたことを特徴とする。
【００１６】
本発明は、上記温度補償型水晶発振器において、凹部の貫通孔に形成された電極とコンデンサとは、金属粒を用いた熱圧着又は導電性接着剤を用いた接着により接続されたことを特徴とする。
【００１７】
本発明は、上記温度補償型水晶発振器において、ケース底面に半導体ＩＣの表面を向けて金属粒を用いた熱圧着で半導体ＩＣ表面の配線をケース底面の配線と接着し、半導体ＩＣの上部に水晶片を配置したことを特徴とする。
【００１８】
本発明は、上記温度補償型水晶発振器において、ケース底面に半導体ＩＣの裏面を向けてワイヤボンディングを用いて半導体ＩＣ表面の配線をケース底面の配線と接続し、半導体ＩＣの上部に水晶片を配置したことを特徴とする。
【００１９】
本発明は、温度補償電圧発生回路と、ローパスフィルタ回路と、電圧制御水晶発振器とを有する温度補償型水晶発振器の製造方法において、シリコン基板の表面に配線及び回路素子を形成し、シリコン基板の表面から裏面に向けて深溝配線を形成し、シリコン基板の裏面にローパスフィルタ回路のコンデンサを収納するための凹部を深溝配線が露出するまで形成し、凹部の深溝配線の露出部に電極を形成し、凹部にコンデンサを収納し、電極とコンデンサとを接続して半導体ＩＣを製造することを特徴とする。
【００２０】
本発明は、上記温度補償型水晶発振器の製造方法において、凹部を反応性イオンエッチングにより形成することを特徴とする。
【００２１】
本発明は、温度補償型水晶発振器の製造方法において、上記製造されたコンデンサを搭載する半導体ＩＣを、シリコン基板の表面がケース底面にバンプボンディングで接着し、半導体ＩＣの上部に水晶片を配置して、更に水晶片の上部にカバーを配置して封止することを特徴とする。
【００２２】
本発明は、温度補償型水晶発振器の製造方法において、上記製造されたコンデンサを搭載する半導体ＩＣを、シリコン基板の裏面がケース底面に接触するよう配置し、シリコン基板表面の配線とケース内に設けられた配線をワイヤボンディングで接続し、半導体ＩＣの上部に水晶片を配置して、更に水晶片の上部にカバーを配置して封止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、温度補償電圧発生回路と、ローパスフィルタ回路と、電圧制御水晶発振器とを有する温度補償型水晶発振器であって、電圧制御水晶発振器が、シリコン基板の表面に配線及び回路素子が形成される半導体ＩＣと、圧電により振動する水晶片とを有するものであり、半導体ＩＣが、シリコン基板の裏面にローパスフィルタ回路のコンデンサを収納する凹部が形成され、シリコン基板表面側と凹部とを貫通する貫通孔の凹部側にコンデンサ用の電極が形成され、凹部に収納されたコンデンサと電極とが接続され、半導体ＩＣがケースに収納されて、半導体ＩＣの上部に水晶片を配置したものであり、コンデンサを半導体ＩＣの裏面に形成した凹部に収納するようにしているので、位相雑音を低減でき、回路を小型化できる効果がある。
【００２４】
本発明によれば、凹部が、反応性イオンエッチングにより形成された上記温度補償型水晶発振器としているので、凹部を容易に製造できる効果がある。
【００２５】
本発明によれば、凹部の貫通孔に形成された電極とコンデンサとは、金属粒を用いた熱圧着又は導電性接着剤を用いた接着により接続された上記温度補償型水晶発振器としているので、コンデンサと電極との接続を容易にできる効果がある。
【００２６】
本発明によれば、ケース底面に半導体ＩＣの表面を向けて金属粒を用いた熱圧着で半導体ＩＣ表面の配線をケース底面の配線と接着し、半導体ＩＣの上部に水晶片を配置した上記温度補償型水晶発振器としているので、回路を小型化できる効果がある。
【００２７】
本発明によれば、ケース底面に半導体ＩＣの裏面を向けてワイヤボンディングを用いて半導体ＩＣ表面の配線をケース底面の配線と接続し、半導体ＩＣの上部に水晶片を配置した上記温度補償型水晶発振器としているので、回路を小型化できる効果がある。
【００２８】
本発明によれば、温度補償電圧発生回路と、ローパスフィルタ回路と、電圧制御水晶発振器とを有する温度補償型水晶発振器の製造方法において、シリコン基板の表面に配線及び回路素子を形成し、シリコン基板の表面から裏面に向けて深溝配線を形成し、シリコン基板の裏面にローパスフィルタ回路のコンデンサを収納するための凹部を深溝配線が露出するまで形成し、凹部の深溝配線の露出部に電極を形成し、凹部にコンデンサを収納し、電極とコンデンサとを接続して半導体ＩＣを製造するものであり、位相雑音を低減でき、回路を小型化できると共に、製造工程を簡易にし、ウエハ上での加工が容易になるため、生産効率を向上させることができる効果がある。
【００２９】
本発明によれば、凹部を反応性イオンエッチングにより形成する上記温度補償型水晶発振器の製造方法としているので、凹部を容易に製造できる効果がある。
【００３０】
本発明によれば、上記製造されたコンデンサを搭載する半導体ＩＣを、シリコン基板の表面がケース底面にバンプボンディングで接着し、半導体ＩＣの上部に水晶片を配置して、更に水晶片の上部にカバーを配置して封止する温度補償型水晶発振器の製造方法としているので、回路を小型化できると共に、製造工程を簡易にし、ウエハ上での加工が容易になるため、生産効率を向上させることができる効果がある。
【００３１】
本発明によれば、上記製造されたコンデンサを搭載する半導体ＩＣを、シリコン基板の裏面がケース底面に接触するよう配置し、シリコン基板表面の配線とケース内に設けられた配線をワイヤボンディングで接続し、半導体ＩＣの上部に水晶片を配置して、更に水晶片の上部にカバーを配置して封止する温度補償型水晶発振器の製造方法としているので、回路を小型化できると共に、製造工程を簡易にし、ウエハ上での加工が容易になるため、生産効率を向上させることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係る温度補償型水晶発振器は、半導体ＩＣの電子回路が形成される表面に対向する裏面にコンデンサ配置用の凹部を形成し、当該凹部にコンデンサを配置して貫通孔を介してコンデンサと表面の電子回路とを接続したものであり、製造が容易で、位相雑音を減少でき、小型化できるものである。
【００３３】
また、本発明の実施の形態に係る温度補償型水晶発振器の製造方法は、半導体ＩＣにおけるシリコン基板の表面に配線及び回路素子を形成し、シリコン基板の表面から裏面に向けて深溝配線を形成し、シリコン基板の裏面にローパスフィルタ回路のコンデンサを収納するための凹部を深溝配線が露出するまで形成し、凹部の深溝配線の露出部に電極を形成し、凹部にコンデンサを収納し、電極とコンデンサとを接続して半導体ＩＣを製造するものであり、位相雑音を低減でき、回路を小型化できると共に、製造工程を簡易にできる。
【００３４】
本発明の実施の形態に係る温度補償型水晶発振器の製造方法について図１〜図６を参照しながら説明する。図１は、半導体ＩＣ表面に回路素子を作成し、配線パターニングの工程を示し、（ａ）が断面説明図、（ｂ）が斜視図であり、図２は、深溝配線作成の工程を示す断面説明図であり、図３は、半導体ＩＣ裏面に凹状の掘り込み作成する工程を示し、（ａ）が断面説明図、（ｂ）斜視図であり、図４は、半導体ＩＣ裏面に貫通孔露出部にコンデンサ用電極パッドを作成する工程を示し、（ａ）が断面説明図、（ｂ）が斜視図であり、図５は、コンデンサをパッドに接合、接着する工程を示し、（ａ）が断面説明図、（ｂ）が斜視図であり、図６は、本発明の実施の形態に係る温度補償型水晶発振器の断面説明図である。
【００３５】
本発明の実施の形態に係る温度補償型水晶発振器（本発振器）の製造方法を具体的に説明する。
半導体ＩＣ１は、図１に示すように、シリコン基板の表面に拡散工程等により回路素子を作成し、回路パターンと外部電極をパターニングで形成する。
【００３６】
具体的には、半導体ＩＣ１は、シリコン基板にＰ及びＮチャンネルによるＦＥＴ素子（電界効果トランジスタ）及び抵抗、容量等の各素子を集積化してなる。そして、表面には、酸化膜を形成してアルミ膜により各素子を結線すると共に、電源、出力、アース等の取り出し電極となる回路端子を形成する。
【００３７】
次に、図２に示すように、半導体ＩＣ１の表面から深溝配線領域を形成する。
具体的には、半導体ＩＣ１のシリコン基板の表面から深い窪みを設けて酸化させ、更に低抵抗の物質、例えば、低抵抗の多結晶シリコンを埋設する。
【００３８】
そして、図３に示すように、半導体ＩＣ１の裏面に、コンデンサ２を配置する空間を生成するために、エッチング等によって凹状の掘り込み部（凹部）を作成する。
エッチングは、例えば、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いる。
当該エッチング等によって、凹部底面に深溝配線領域の深溝配線が露出するまでエッチングを行う。これにより、貫通孔露出部１１ａが形成される。
【００３９】
次に、図４に示すように、凹部底面における貫通孔露出部１１ａにコンデンサ用電極パッド１３を生成する。
具体的には、多結晶シリコンの凹部底面の貫通孔露出部１１ａにアルミ膜を設けてコンデンサ用電極パッド１３を形成する。
【００４０】
そして、図５に示すように、コンデンサ２を凹部に収納されるよう、電極パッド１３に接合、接着する。
コンデンサ２の電極パッド１３への接着は、金属粒（バンプ）を用いた熱圧着（バンプ接着）又は導電性接着剤による接着で行う。
【００４１】
更に、図６に示すように、コンデンサ２を収納した半導体ＩＣ１をケース５にバンプボンディング６で接着固定（バンプ接着）し、水晶片３を半導体ＩＣ１の上部に配置してシリコン系の接着剤で固定し、更にシリコン又はパイレックス（登録商標）ガラス等の耐熱ガラスのカバー４を上面から固定して封止する。
水晶片３と半導体ＩＣ１は、バンプボンディング６を介してケース内に形成された配線によって接続されるようになっている。
尚、バンプを用いた熱圧着の代わりに、導電性接着剤を接合剤として用いてもよい。
【００４２】
また、別の実施の形態に係る温度補償型水晶発振器（別の発振器）について図７を参照しながら説明する。図７は、別の実施の形態に係る温度補償型水晶発振器の構成断面説明図である。
別の発振器は、図７に示すように、半導体ＩＣ１の回路素子が形成された表面を上にしてケース５内に配置し、半導体ＩＣ１の電極をワイヤボンディングでケース５内の配線に接続したものである。
【００４３】
本発振器及び別の発振器によれば、位相雑音を低減できる構成とすることができ、図１〜図４又は図５までの工程をウエハ上で製造することができるため、ウエハ上での加工を容易にして製造工程を簡易にし、均一な回路を大量生産可能にして生産効率を向上させることができる効果がある。
【００４４】
更に、その後、ウエハから個々の半導体ＩＣ１に切り出して、ケース５に収納して水晶片３を固定し、カバー４を封止する作業も簡易に行うことができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、製造が容易で、位相雑音を減少でき、小型化できる温度補償型水晶発振器に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】半導体ＩＣ表面に回路素子を作成し、配線パターニングの工程を示し、（ａ）が断面説明図、（ｂ）が斜視図である。
【図２】深溝配線作成の工程を示す断面説明図である。
【図３】半導体ＩＣ裏面に凹状の掘り込み作成する工程を示し、（ａ）が断面説明図、（ｂ）斜視図である。
【図４】半導体ＩＣ裏面に貫通孔露出部にコンデンサ用電極パッドを作成する工程を示し、（ａ）が断面説明図、（ｂ）が斜視図である。
【図５】コンデンサをパッドに接合、接着する工程を示し、（ａ）が断面説明図、（ｂ）が斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る温度補償型水晶発振器の断面説明図である。
【図７】別の実施の形態に係る温度補償型水晶発振器の構成断面説明図である。
【図８】温度補償型水晶発振器の回路図である。
【図９】従来の温度補償電圧発生回路の構成断面説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…半導体ＩＣ、  ２…コンデンサ、  ３…水晶片、  ４…カバー、  ５…ケース、  ６…バンプボンディング、  ７…ワイヤボンディング、  １０…回路素子、  １１…深溝配線領域、  １１ａ…配線露出部、  １２…凹部、  １３…コンデンサ用電極パッド
【図１】
2008085420.tif 000003
【図２】
2008085420.tif 000004
【図３】
2008085420.tif 000005
【図４】
2008085420.tif 000006
【図５】
2008085420.tif 000007
【図６】
2008085420.tif 000008
【図７】
2008085420.tif 000009
【図８】
2008085420.tif 000010
【図９】
2008085420.tif 000011