(57)【要約】【課題】ＩＣ部品を収容したパッケージ上に圧電振動子を重ねて固定した表面実装型圧電発振器において、パッケージ凹所内の内部電極上にフリップチップ実装されるＩＣ部品の接続強度を高めるために凹所内に充填される絶縁樹脂の充填作業性を高めながら、バッチ処理による大量生産を実現できる。【解決手段】ＩＣ部品１１を搭載する内部電極３を備えた凹所４を上面に有すると共に、外底部に表面実装用の外部電極５を備え、且つ外壁６上部に上部電極７を備えた絶縁材料からなるパッケージ２と、内部電極３上にＩＣ部品と、凹所内壁とＩＣ部品との間の間隙に充填される絶縁樹脂１２と、上部電極に接続固定される底部電極２１を備えた圧電振動子２０と、を備えた表面実装型圧電発振器１において、パッケージの外壁の少なくとも一部に樹脂充填用に除去した外壁除去部６ａが設けられ、該外壁除去部には樹脂が充填されている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ部品を搭載する内部電極を備えた凹所を上面に有すると共に、外底部に表面実装用の外部電極を備え、且つ外壁上部に上部電極を備えた絶縁材料からなるパッケージと、該パッケージの内部電極上にフリップチップ実装される前記チップ部品と、該パッケージの凹所内壁とチップ部品との間の間隙に充填される絶縁樹脂と、パッケージの上部電極に接続固定される底部電極を備えた圧電振動子と、を備えた表面実装型圧電発振器において、
前記パッケージの外壁の少なくとも一部が切り欠かれた外壁除去部が設けられ、該外壁除去部には樹脂が充填されていることを特徴とする表面実装型圧電発振器。
【請求項２】
上面に形成した凹所、凹所内底面に形成した内部電極、外底部に形成した表面実装用外部電極、及び外壁上部に形成した上部電極を備えた絶縁パッケージ個片を複数個シート状に連結して成る大面積の絶縁パッケージ母材を用いて表面実装型圧電発振器を製造する方法であって、
前記絶縁パッケージ母材上面の複数の凹所内に設けた内部電極上に夫々チップ部品をフリップチップ実装する搭載工程と、
前記各凹所の内壁と各チップ部品との隙間に絶縁樹脂を充填する樹脂充填工程と、
パッケージを各個片に切断する切断工程と、
各パッケージの外壁上部の上部電極に対して、圧電振動子の底部電極を接続固定する接続工程と、から成り、
前記絶縁パッケージ母材は、その上面の複数の凹所のうちの少なくとも２個の凹所を一組として隣接配置すると共に、両凹所間に位置する外壁の一部を除去して連通させた構成を備え、
前記樹脂充填工程では、前記隣接する凹所間の外壁除去部から両凹所内に一括して樹脂充填を行うことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
【請求項３】
上面に形成した凹所、凹所内底面に形成した内部電極、外底部に形成した表面実装用外部電極、及び外壁上部に形成した上部電極を備えた絶縁パッケージ個片を複数個シート状に連結した絶縁パッケージ母材であって、
複数の絶縁パッケージ個片のうちの少なくとも２個を一組として隣接配置すると共に、両個片の凹所間に位置する外壁の一部を除去して連通させた構成を備えていることを特徴とする絶縁パッケージ母材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発振回路を構成するＩＣ等の電子部品を収容したパッケージ上に、パッケージ化された圧電振動子を接続一体化した２段構造の表面実装型圧電発振器、その製造方法、及び絶縁パッケージ母材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機等の移動体通信機器の普及に伴う低価格化、及び小型化の急激な進展により、これらの通信機器に使用される水晶発振器等の圧電発振器に対しても、低価格化、小型化の要請が高まっている。
このような要請に対応するために、従来からチップ部品としてのＩＣ部品とパッケージ化した圧電振動子を上下２段構造に連結一体化した表面実装型圧電発振器が種々提案されている。この種の表面実装型圧電発振器は、例えば図４に示すように、ＩＣ部品（半導体集積回路部品）１１１を収容した絶縁パッケージ１０１上にパッケージ化された圧電振動子１２０を接続固定したタイプが知られている。即ち、この発振器１００は、ＩＣ部品１１１を搭載する内部電極１０３を備えた凹所１０２を上面に有すると共に、外底部に表面実装用の外部電極１０４を備え、且つ外壁１０５の上部に上部電極１０６を備えた絶縁材料からなるパッケージ１０１と、パッケージの内部電極１０３上にバンプ１１０を介してフリップチップ実装されるＩＣ部品１１１と、パッケージの凹所内壁とＩＣ部品との間の間隙に充填される絶縁樹脂１１２と、パッケージの上部電極１０６に接続固定される底部電極１２１を備えた圧電振動子１２０と、を備えている。
上記発振器において、凹所内壁とＩＣ部品との間の間隙に樹脂（アンダーフィル剤）１１２を充填する理由は、バンプ１１０の接続強度を補うためである。即ち、ＩＣ部品１１１と絶縁パッケージとの固定がバンプ１１０による接続だけでは、衝撃などによって接続部が剥離し易いため、樹脂接着剤（樹脂１１２）によって凹所内壁とＩＣ部品とを接着して接続部を補強しているのである。
ところで、パッケージ１０１を図５（ａ）に示したように、凹所１０２の全周を外壁１０５にて包囲した形状にすると、ＩＣ部品１１１を凹所内に組み込んだ際には、ＩＣ部品外周と凹所内壁との間には僅かな隙間が形成される。小型化の要請に応じて凹所の面積が狭くなればなる程、隙間は更に狭くなる。この狭い隙間内にノズル１２５から樹脂１１２を充填しようとすれば、一つの凹所に対して注入位置を変えた注入作業を複数回繰り返す必要があるばかりか、充填された樹脂と凹所底部との間に空気が残留し易く、隙間全体に樹脂を行き渡らせることができない場合があった。このため、少しずつ複数回に分けて樹脂１１２を注入する等の対策が必要になり、製造工数の増大による生産性の非効率化が避けられない、という問題が生じる。
【０００３】
このような問題を改善するためには例えば図６（ａ）に示したようにパッケージ１０１の外壁１０５の一部を除去し、ノズル１２５を挿入することができる外壁除去部を備えたパッケージ１０１を用い、（ｂ）（ｃ）に示した如く外壁除去部から樹脂１１２を充填して隙間を埋める方法が考えられる。しかし、この方法の場合、外壁の除去部からの樹脂の流出を阻止する手段がないため、（ｄ）に示すように樹脂の一部がパッケージ外へはみ出し、凹所内全体に樹脂が充填されないという不具合が生じる。
このような樹脂の流出を防ぐためには、外壁除去部に遮蔽板を当接させながら樹脂の充填を行う必要があり、このような方法は生産工程の複雑化、生産性の低下を招くことから実用的ではなかった。
また、このようなパッケージに対する加工作業は、個片毎に行う訳ではなく、図７に示すように、パッケージ個片１０１を複数連結した構造の大面積のパッケージ母材１３０を用いたバッチ処理により行われる。即ち、図６に示した如き形状のパッケージ個片１０１を複数個シート状に連結したパッケージ母材１３０が用いられるので、遮蔽板を当接する必要はなくなるが、個々のパッケージ１０１毎にノズル１２５の挿入のためのスペースが必要であるので、一枚のパッケージ母材上に形成可能な個片数が限られ、量産性、及び低価格化に限界が生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、専有面積の縮小による小型化を図るために、チップ化したＩＣ部品を収容したパッケージ上に圧電振動子を重ねて固定した表面実装型圧電発振器において、パッケージの凹所内の内部電極上にフリップチップ実装されるＩＣ部品の接続強度を高めるために凹所内に充填される絶縁樹脂の充填作業性を高めながら、バッチ処理による大量生産を可能とすることができる表面実装型圧電発振器、その製造方法、及びパッケージ母材を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明に係る表面実装型圧電発振器は、チップ部品を搭載する内部電極を備えた凹所を上面に有すると共に、外底部に表面実装用の外部電極を備え、且つ外壁上部に上部電極を備えた絶縁材料からなるパッケージと、該パッケージの内部電極上にフリップチップ実装される前記チップ部品と、該パッケージの凹所内壁とチップ部品との間の間隙に充填される絶縁樹脂と、パッケージの上部電極に接続固定される底部電極を備えた圧電振動子と、を備えた表面実装型圧電発振器において、前記パッケージの外壁の少なくとも一部が切り欠かれた外壁除去部が設けられ、該外壁除去部には樹脂が充填されていることを特徴とする。
上面に凹所を有したパッケージ個片内にチップ部品を搭載して樹脂充填により固定し、このパッケージ個片上に圧電振動子を重ねて固定したタイプの表面実装型圧電発振器においては、凹所の外周全体を外壁が包囲する形状であったため、凹所内壁とチップ部品との隙間に補強用の樹脂を充填する作業が容易ではなかった。特に、発振器全体の占有面積を小さくするための小型化が進行すると、凹所の容積が小さくなって、必然的に搭載されるチップ部品との間の間隙が狭くなり、ノズルから樹脂を充填しようとしても隙間底部の残留空気が障害となって、樹脂を満たすことが困難となる。凹所を形成する際に、凹所は全周に渡って外壁により包囲するのが従来の常識であり、このような凹所の構造では、バッチ処理による量産においても、樹脂の充填作業の効率化、充填不良発生の防止を達成することは不可能であった。
これに対して本発明では、凹所を包囲する外壁の一部を除去し、この外壁除去部に樹脂充填ノズルを配置して、凹所内のチップ部品の側方から隙間内に樹脂を注入することが可能となり、樹脂を凹所底面に沿って横方向移動させ、その後上向きに上昇させて充填を完了することができるようになった。しかも、後述する製造方法、パッケージ母材構造を採用することにより、外壁除去部から外部に樹脂が漏れる虞もなくすることができる。
【０００６】
請求項２の発明方法は、上面に形成した凹所、凹所内底面に形成した内部電極、外底部に形成した表面実装用外部電極、及び外壁上部に形成した上部電極を備えた絶縁パッケージ個片を複数個シート状に連結して成る大面積の絶縁パッケージ母材を用いて表面実装型圧電発振器を製造する方法であって、前記絶縁パッケージ母材上面の複数の凹所内に設けた内部電極上に夫々チップ部品をフリップチップ実装する搭載工程と、前記各凹所の内壁と各チップ部品との隙間に絶縁樹脂を充填する樹脂充填工程と、パッケージを各個片に切断する切断工程と、各パッケージの外壁上部の上部電極に対して、圧電振動子の底部電極を接続固定する接続工程と、から成り、前記絶縁パッケージ母材は、その上面の複数の凹所のうちの少なくとも２個の凹所を一組として隣接配置すると共に、両凹所間に位置する外壁の一部を除去して連通させた構成を備え、前記樹脂充填工程では、前記隣接する凹所間の外壁除去部から両凹所内に一括して樹脂充填を行うことを特徴とする。
ここで使用する絶縁パッケージ母材は、隣接配置された各パッケージ個片の凹所間に位置する外壁を除去して凹所間を連通させた構成を有するので、外壁除去部から樹脂が洩れる心配がない。即ち、本発明では、凹所を包囲する外壁の一部を除去するだけでなく、パッケージ個片をシート状に連結したパッケージ母材を、隣接配置された個片間の外壁の一部を除去して凹所間を連通させる構造としたので、外壁除去部（凹所の連通部）にノズルを配して樹脂充填を行うことにより、各チップ部品の側面からの充填が可能となり、両凹所の隙間に対する充填を充填洩れなく完了できる。また、個々の凹所毎に個別に樹脂充填を行う方法と採るとしても、外壁除去部近傍にノズルを配置してチップ部品の側面から隙間内に横方向に向けて充填を行えるので、樹脂は凹所底面側から上向きに充填されることとなり、隙間内に空気が残留して充填漏れが発生する虞がなくなる。
【０００７】
請求項３の発明は、上面に形成した凹所、凹所内底面に形成した内部電極、外底部に形成した表面実装用外部電極、及び外壁上部に形成した上部電極を備えた絶縁パッケージ個片を複数個シート状に連結した絶縁パッケージ母材であって、複数の絶縁パッケージ個片のうちの少なくとも２個を一組として隣接配置すると共に、両個片の凹所間に位置する外壁の一部を除去して連通させた構成を備えていることを特徴とする。
このような絶縁パッケージ母材構造とすることにより、請求項２に記載の製造方法の実施が可能となり、また請求項１に記載の表面実装型圧電発振器を得ることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示した実施の形態にもとづいて詳細に説明する。
なお、以下の実施形態では表面実装型圧電発振器の一例として表面実装型水晶発振器を用いて説明する。
図１（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の一実施形態に係る表面実装型水晶発振器の斜視図、断面図、及び分解斜視図である。
この水晶発振器１は、発振回路及び温度補償回路を構成するチップ部品としてのＩＣ部品（半導体集積回路部品）１１を収容した絶縁パッケージ２上に、パッケージ化された水晶振動子２０を接続固定したタイプである。即ち、この水晶発振器１は、ＩＣ部品１１を搭載する内部電極３を備えた凹所４を上面に有すると共に、外底部に表面実装用の外部電極５を備え、且つ外壁６の上部に上部電極７を備えた絶縁材料からなるパッケージ２と、パッケージ２の内部電極３上にバンプ１０を介して実装されるＩＣ部品１１と、パッケージの凹所内壁とＩＣ部品との間の間隙に充填される絶縁樹脂１２と、パッケージの上部電極７に接続固定される底部電極２１を備えた圧電振動子２０と、を備えている。
パッケージ２に設けられた内部電極３，外部電極５，及び上部電極７間には、必要な電気的配線が施されている。
この水晶発振器１の特徴的な構成は、パッケージ２の凹所４を包囲する外壁６の少なくとも一側面に、外壁を除去した外壁除去部６ａを設け、この外壁除去部６ａを樹脂１２を充填する際の注入箇所として利用するようにした点にある。従って、図１（ａ）に示した如き完成品としての水晶発振器１のパッケージ２の側壁にある外壁除去部６ａ内には、充填された樹脂１２の一部が露出した構造となる。
そして、更に水晶発振器１の製造方法の特徴は、後述するように大面積のパッケージ母材を利用したバッチ処理により生産する場合に、パッケージ母材上に隣接配置した各パッケージ個片間の境界に位置する外壁を除去して凹所間を連通させた構成とすることにより、樹脂充填回数を減らして作業を効率化することができ、生産性を高めた点にある。しかも、樹脂１２の充填に際しては、単に連通し合う複数の凹所内に樹脂１２を所定量充填するだけでよく、格別の遮蔽手段等を用いて樹脂１２の漏れを防止する必要がないため、作業性が著しく向上する。
なお、水晶振動子２０は、周知のように、絶縁材料から成る容器２２の内部電極２３上に水晶振動素子２４（水晶基板上に励振電極を形成したもの）をマウントし、容器２２の上部開口を金属蓋２５によって気密封止した構成を有する。
【０００９】
次に、図２、図３に基づき上記水晶発振器の製造方法について説明する。
まず、図２は本発明の製造方法において使用するパッケージ母材の要部構成図である。このパッケージ母材３０は、図１に示した個片としてのパッケージ２を複数連結した構成を備えており、この例では２個のパッケージ２を長手方向に沿って隣接配置すると共に、２個のパッケージ２の境界に位置する外壁６の一部を除去することにより、両パッケージ２の凹所４を連通状態にしている。各凹所４の内底面には内部電極３が形成され、各パッケージ２の外底面には外部電極５が形成されている。外壁６の上面には上部電極７が形成されている。
次に、パッケージ母材３０を用いて行う表面実装型水晶発振器の製造方法について、図３に基づいて説明する。
図３（ａ）（ｂ）に示すように、まず、大面積の絶縁パッケージ母材３０の上面に形成した複数の凹所４内に設けた内部電極３上に夫々ＩＣ部品１１を搭載する搭載工程を実施する。この工程では、バンプ１０を用いてＩＣ部品１１をフリップチップ実装する。
次いで、（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、樹脂注入用ノズル３５を、外壁を除去した外壁除去部６ａ（凹所間の連通部）に配置して、絶縁樹脂１２を充填する樹脂充填工程を実施する。この樹脂充填工程では、連通し合う２つの凹所の中間に位置する外壁除去部６ａから樹脂を注入することにより、両凹所の内壁とＩＣ部品との間の間隙に樹脂１２を同時且つ完全に充填することができる。
（ｄ）に示すように充填が完了し、樹脂１２が硬化した後で、切断線Ｌに沿ってパッケージ個片毎にダイシングする切断工程を行う。
次いで、図１（ｃ）に示した如く、パッケージ個片２の外壁上部の上部電極７に対して、圧電振動子２０の底部電極２１を接続固定する接続工程を実施する。
以上の工程によって、図１（ａ）に示した如き水晶発振器が完成する。
【００１０】
この製造方法の特徴的な構成は、上面に形成した複数の凹所４のうちの少なくとも２個の凹所４を一組として隣接配置すると共に、両凹所間に位置する外壁６の一部を除去した構造の絶縁パッケージ母材３０を用いた点にあり、複数の凹所に対する樹脂充填作業の一括処理が可能となるという利点を備える。更に、一つの外壁除去部６ａを複数のパッケージ２が共用するので、パッケージ２の個数に対し必要とされる外壁除去部６ａの数が少なくて済み、これに伴い一枚のパッケージ母材３０から得られるパッケージ２の数を増やすことができる。また、３個以上のパッケージ個片２を外壁除去部を介して配列することにより、各凹所内に対する樹脂の充填作業を更に効率化することができる。
また、上記実施形態では、各パッケージ個片２を長手方向に沿って隣接配置した場合に、各個片間の外壁を除去した構成例を示したが、短手方向に隣接配置した個片間の外壁を除去した構成としてもよい。更に、長手方向及び短手方向に沿って隣接配置された３個以上の個片間の外壁を除去して各凹所間を連通させた構成としてもよい。これらの場合には、個々の個片の凹所を包囲する外壁の内の２以上の外壁に外壁除去部が形成されることとなるが、樹脂充填固化後に全ての外壁除去部には樹脂が充填された状態となるため発振器の性能上の問題は生じない。
このように３個以上のパッケージ個片の凹所を連通させた状態とした場合には、各個片間の外壁除去部に充填用ノズルを配置して樹脂を充填すればよく、個々の個片毎に充填を行う従来例に比して格段に作業効率がアップする。
なお、上記実施形態では表面実装型の水晶発振器を例として説明したが、本発明は水晶以外の圧電素材を用いた圧電発振器に適用できることはいうまでもない。
【００１１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、各種通信機器、電子機器の小型化に対応して小型化を図るために、チップ化したＩＣ部品を収容したパッケージ上に圧電振動子を重ねて固定した表面実装型圧電発振器において、パッケージ凹所内の内部電極上にフリップチップ実装されるＩＣ部品の接続強度を高めるために凹所内に充填される絶縁樹脂の充填作業性を高めながら、バッチ処理による大量生産を実現できる。
即ち、請求項１の発明によれば、パッケージの外壁の少なくとも一部に樹脂充填用に除去した外壁除去部が設けられ、該外壁除去部には樹脂が充填されている構成としたので、外壁除去部に樹脂充填ノズルを配置して、凹所内のＩＣ部品の側方から隙間内に樹脂を注入することが可能となり、樹脂を凹所底面に沿って横方向移動させ、その後上向きに上昇させて充填を完了することができるようになった。しかも、外壁除去部から外部に樹脂が漏れる虞もなくすることができる。
請求項２の発明方法は、隣接配置された各パッケージ個片の凹所間に位置する外壁を除去して凹所間を連通させたパッケージ母材を用いて実施されるので、外壁除去部から樹脂が洩れたり、充填不良が起きることなく、効率のよい樹脂充填を行うことができる。
請求項３の発明に係るパッケージ母材構造を採用することにより、請求項２に記載の製造方法の実施が可能となり、また請求項１に記載の表面実装型圧電発振器を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の一実施形態に係る表面実装型水晶発振器の斜視図、断面図、及び分解斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に係る絶縁パッケージ母材の要部構成図。
【図３】（ａ）乃至（ｄ）は本発明の一実施形態に係る製造方法を説明するための工程図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は従来の表面実装型圧電発振器の外観斜視図、及び断面図。
【図５】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は従来の製造方法の欠点を説明するための図。
【図６】（ａ）乃至（ｄ）は本発明者により創案されたパッケージ構造及び樹脂充填方法の欠点を説明するための図。
【図７】パッケージ母材を用いた従来の製造方法における欠点を示す図。
【符号の説明】
１　水晶発振器、２　絶縁パッケージ、３　内部電極、４　凹所、５　外部電極、６　外壁、６ａ　外壁除去部、７　上部電極、１０　バンプ、１１　ＩＣ部品、１２　絶縁樹脂、２０　圧電振動子、２１　底部電極、３０　パッケージ母材。
【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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