(57)【要約】【課題】発振器パッケージ構造とそのデバイス実装方法を提供する。【解決手段】  流体の毛管現象と表面張力の原理を利用して発振器の寸法を縮小すると同時に圧電デバイスを汚染から保護することができる発振器パッケージ構造とそのデバイス実装方法を提供する。発振器パッケージ構造は、上表面と下表面を具える基板構造物を有し、複数個の側辺を上表面の周囲から上向きにある高さ延伸して、上表面と共に上向きに開いた容器を形成して少なくとも一つの圧電デバイスを収納できるようにし、上フタで上向きに開いた容器を覆って密閉環境を形成し、プリント回路をした表面に分布させて少なくとも一つの電子デバイスと接続できるようにし、高さの等しい複数個の支柱をプリント回路上に分布させ、下フタをこれらの支柱に接合して下表面と共に一部が開いた環境を形成し、下フタには樹脂注入孔を具えて可塑性材料を樹脂注入孔から一部が開いた環境に充填する。【選択図】  図10
2005223873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振器パッケージ構造において、
基板構造物を具え、上表面、下表面を有し、
複数個の側辺を、該上表面の周囲から上向きにある高さ延伸して、該基板構造物の該上表面と共に上向きに開いた容器を形成し、少なくとも一つの圧電デバイスを収納できるようにし、
上フタで該上向きに開いた容器を覆って密閉環境を形成し、
内部回路を該下表面に分布させて少なくとも一つの電子デバイスと接合できるようにし、
高さの等しい複数個の支柱を該内部回路上に分布させ、
下フタを該支柱に接合して、該下表面と共に一部が開いた環境を形成し、その内、該下フタに樹脂注入孔を具え、そして可塑性材料を樹脂注入孔から該一部が開いた環境に充填してなることを特徴とする発振器パッケージ構造。
【請求項２】
該基板構造物は更に複数個の側面を含み、該側面上に複数個の導電電極を分布させて該内部回路を外部回路に電気的に接続できるようにして成ることを特徴とする請求項１記載の発振器パッケージ構造。
【請求項３】
該基板構造物の材料はセラミック材料とすることができることを特徴とする請求項1記載の発振器パッケージ構造。
【請求項４】
該複数個の側辺端部に更に複数個のボンディングパッドを有し、該ボンディングパッドを用いて該上フタを接合するようにして成ることを特徴とする請求項１記載の発振器パッケージ構造。
【請求項５】
該ボンディングパッドは特定の厚さを有する金属或いは金属メッキ膜とすることができることを特徴とする請求項４記載の発振器パッケージ構造。
【請求項６】
該圧電デバイスはＡＴ−ｃｕｔ石英結晶体とすることができることを特徴とする請求項１記載の発振器パッケージ構造。
【請求項７】
該少なくとも一つの電子デバイスは集積回路と複数個のキャパシタとすることができることを特徴とする請求項１記載の発振器パッケージ構造。
【請求項８】
該上フタは少なくとも一つの金属を含むようにして成ることを特徴とする請求項１記載の発振器パッケージ構造。
【請求項９】
該支柱は少なくとも一つの導電材料を含むようにして成ることを特徴とする請求項１記載の発振器パッケージ構造。
【請求項１０】
該下フタはセラミック材料或いは印刷回路基板材料で構成することができることを特徴とする請求項１記載の発振器パッケージ構造。
【請求項１１】
該下フタは更に上表面と下表面を有し、該下フタの該上表面と該下表面にそれぞれ複数個の金属ボンディングパッドを分布させ、該支柱を外部回路に電気的に接続することができるようにして成ることを特徴とする請求項１記載の発振器パッケージ構造。
【請求項１２】
該可塑性材料はエポキシ樹脂とすることができることを特徴とする請求項１記載の発振器パッケージ構造。
【請求項１３】
毛細管現象と表面張力を利用して該可塑性材料を、該下フタと該支柱と該下表面が共に形成する該一部が開いた環境の中に制限するようにして成ることを特徴とする請求項１記載の発振器パッケージ構造。
【請求項１４】
発振器パッケージのデバイス実装方法において、
パッケージ構造は上端が開いた容器と下表面を具え、
圧電デバイスを該上端が開いた容器内に接合して密封し、
複数個の電子デバイスを該パッケージ構造の下表面に接合し、
複数個の支柱を該パッケージ構造の下表面に作製し、
樹脂注入孔を有する下フタを該支柱に接合して、一部が開いた環境を形成し、
可塑性材料を該樹脂注入孔から該一部が開いた環境に充填し、
更に該発振器の周波を調整し該発振器の機能を測定することにより成ることを特徴とする発振器パッケージのデバイス実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は周波制御装置に関し、特に発振器構造とそのデバイス実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度補償水晶発振器（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ、ＴＣＸＯ）は電子製品中よく用いられる周波制御機器である。典型的な温度補償水晶発振器は、圧電デバイス（ピエゾ材料）を利用しており、通常は石英晶体であり、これと温度補償回路とで安定して信頼性の有る周波出力装置としている。特に、高周波を必要とし且つ温度変化環境下にある可動式電子製品、例えば携帯電話、ページャー、無線モデムなどに使用される。電子製品の寸法が軽薄短小化する中、温度補償水晶発振器のパッケージ構造もこの趨勢に適合する必要がある。
【０００３】
図１に公知技術の温度補償水晶発振器１００のパッケージ構造略図を示す。温度補償水晶発振器１００は、圧電デバイス１０１、温度補償集積回路１０２、複数個のキャパシタ１０３、入力／出力パッド（未表示）、フタ１０４とハウジング１０５で構成し、これらの電子デバイスをハウジング１０５に収容し、フタ１０４とで密封空間を形成する。
【０００４】
圧電デバイスの特性は、圧電デバイスに応力を加えた時にその表面に電荷を生じて電位差ができ、反対に圧電デバイスに外部電場を加えるとひずみを生じ、ひいては電波（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を生じることにある。
圧電デバイス１０１に電圧を加えると、圧電デバイスは共振周波を生じる。しかしハウジング内の温度が変わると、共振周波数はハウジング１０５内の温度変化により微小な偏移（Ｄｒｉｆｔ）が生じる。そのため、温度補償装置を一般に温度補償集積回路１０２に整合してハウジング１０５内に配置し、環境温度に関する補償データを提供する。
【０００５】
しかし、上述の温度補償水晶発振器１００の構造は、圧電デバイス１０１と温度補償集積回路１０２を同一密閉空間内に配置している。この構造は温度補償水晶発振器１００全体のパッケージ体積縮小に有利ではなく、また温度補償集積回路１０２の上を通常はエポキシ樹脂で覆って温度補償集積回路１０２とその他の電子部品を保護するが、エポキシ樹脂は圧電デバイス１０１の汚染を起こして、その共振周波数変化に影響を与えるという面もある。
【０００６】
そこで、改良を加えた温度補償水晶発振器の構造を図２と図３に示す。
温度補償水晶発振器２００の主な構造は、基板構造物２０１、複数個の側辺２０２を基板構造物２０１周辺から上向きに延伸してその終端を金属で構成する複数個の接触孔２１０として上向きにい開いた容器２０４を形成し、接触孔２１０は外部回路との接続に用いる。また、複数個の側辺２０３を基板構造物２０１の周囲から下向きに延伸して下向きに開いた容器２０５を形成する。上向きに開いた容器２０４内の基板構造物２０１の中央部に、温度補償集積回路２０６と複数個のキャパシタ２０７やその他電子デバイスを配置できる。下向きに開いた容器２０５内の基盤構造物２０１には圧電デバイス２０８を配置でき、フタ２０９と共に密封環境を形成する。温度補償水晶発振器２００の構造は、温度補償集積回路２０６と圧電デバイス２０８を基板構造物２０１の上下両側に分けて配置しており、これにより温度補償集積回路２０６をエポキシ樹脂で覆って保護しても、圧電デバイス２０８は下向きに開いた容器２０５内に密封されているため汚染されない。このため圧電デバイス２０８の共振周波の安定性と信頼性を維持できる。
【０００７】
しかし、温度補償水晶発振器構造の寸法と体積を縮小したい場合には、上述の構造では制限と困難がある。
図３に示す温度補償水晶発振器２００の俯瞰図で、温度補償水晶発振器２００の上側の側辺２０２上に金属で構成する複数個のボンディングパッド２１１を有して、ボンディングパッド２１１は温度補償水晶発振器２００を使用対象の電子製品のプリント基板やその他の基板上に接合するのに用いる。結合に用いるこれらのボンディングパッド２１１はある程度の大きさが必要なため、温度補償水晶発振器２００のサイズを縮小すると、基板構造物２０１上の表面で温度補償集積回路２０６とその他電子デバイスが使用できる面積も縮小し、そうすると温度補償集積回路２０６とその他電子デバイス実装の困難度が増し、ひいてはコスト増加、歩留まり低下などの問題を招く。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上から、公知技術で温度補償水晶発振器の寸法縮小と圧電デバイスの汚染回避を同時に克服できないという問題を解決するべく、本発明は発振器パッケージ構造とそのデバイス実装方法を提供して公知技術の温度補償水晶発振器で起こる問題と制限を解決し、更にその他の発振器パッケージや関連半導体デバイスパッケージに応用することができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は発振器パッケージ構造とそのデバイス実装方法を提供し、流体の毛細管現象と表面張力の原理を利用して、発振器の寸法を縮小すると同時に圧電デバイスを汚染から保護する。
本発明が提供する発振器のパッケージ構造は、基板構造物を具えて上表面、下表面を有し、複数個の側辺を上表面の周囲から上向きにある高さ延伸して、基板構造物の上表面と共に上向きに開いた容器を形成し、少なくとも一つの圧電デバイスを収納できるようにし、上フタで上向きに開いた容器を覆って密閉環境を形成する。プリント回路を下表面に分布させて少なくとも一つの電子デバイスと接合できるようにし、高さの等しい複数個の支柱をプリント回路上に分布させ、下フタを該支柱に接合して、下表面と共に一部が開いた環境を形成する。下フタには樹脂注入孔を具え、可塑性材料を樹脂注入孔から一部が開いた環境に充填する。
【００１０】
本発明が提供する発振器パッケージ構造のデバイス実装方法は、パッケージ構造に上端が開いた容器と下表面を具え、圧電デバイスを上端が開いた容器内に接合して密封し、複数個の電子デバイスをパッケージ構造の下表面に接合し、複数個の支柱をパッケージ構造の下表面に作製し、樹脂注入孔を有する下フタを支柱に接合して、一部が開いた環境を形成し、可塑性材料を樹脂注入孔から一部が開いた環境に充填し、更に発振器の周波を調整し発振器の機能を測定する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明が提供する発振器パッケージ構造とそのデバイス実装方法により、実質上公知技術で起こる温度補償水晶発振器の寸法制限と圧電デバイスの汚染問題が解決され、本発明の発振器パッケージ構造により発振器の寸法が縮小できると共に、圧電デバイスを汚染から保護することができる。更に、その他の発振器パッケージや関連半導体デバイスのパッケージにも応用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図４から図９に本発明の第一実施例を示す。図４は本発明の第一実施例のデバイス分解上面見取り図である。図５に示すように、本発明の発振器３００パッケージ構造は主に基板構造物３０１、圧電デバイス３１０、集積回路３５０（図６参照）、上フタ３２０、複数個の支柱３３０及び下フタ３４０から成る。
【００１３】
基板構造物３０１はセラミック材料で構成することができ、上表面３０２と下表面３０７および複数個の側面３０５を具え、上表面３０２の周囲部分を上向きにある高さまで延伸して複数個の側辺３０３を形成する。側辺３０３の端部に複数個のボンディングパッド３０９を有し、ボンディングパッド３０９は特定の厚さを有する金属パッド或いは厚さが薄い金属メッキ膜とすることができる。図５では金属メッキ膜で示している。側辺３０３、ボンディングパッド３０９と基板構造物３０１の上表面３０２とで共に上向きに開いた容器を形成し、基板構造物３０１の上表面３０２の上向きに開いた容器内に複数個のボンディングパッド３０４を配置する。圧電デバイス３１０上に複数のボンディングパッド３１２と電極３１１を配置する。圧電デバイス３１０はＡＴ−ｃｕｔ水晶やその他相似構造物とすることができる。圧電デバイス３１０は基板構造物３１０の上表面３０２のボンディングパッド３０４と接合でき、これらのボンディングパッド３０４、３１２と電極３１１により、圧電デバイス３１０を基板構造物３０１の側面３０５上の複数個の導電電極３０６や内部回路３０８と電気的に接続することができる。
【００１４】
上フタ３２０で、基板構造物３０１と側辺３０３とで形成する上向きに開いた容器の上を覆う。上フタ３２０は金属を含むことができる。上フタ３２０と基板構造物３０１を共に高温環境を経た後、上フタ３２０は側辺３０３端部のボンディングパッド３０９と接合し、これにより上フタ３２０と上向きに開いた容器は共に密閉環境を形成し、この密閉環境に圧電デバイス３１０を完全に収納することができる。
【００１５】
図５に本発明の第一実施例のデバイス分解底面見取り図を示す。基板構造物３０１の下表面３０７に内部回路３０８を具え、内部回路３０８は複数個のキャパシタ３５１を配置でき、複数個の金属線３５２を通じて集積回路３５０と接続できる。集積回路３５０は、温度補償集積回路とすることができる。このほか、高さの同じ複数個の支柱３３０を下表面３０７の内部回路３０８上に配置し、支柱３３０は少なくともひとつの導電材料を含み、その高さは２００μｍから１０００μｍとする。
【００１６】
図６に本発明の第一実施例のデバイス実装略図を示す。下フタ３４０はセラミック材料或いは印刷回路基板材料で構成することができる。下フタ３４０は樹脂注入孔３４１と複数個のボンディングパッド３４２を具える。ボンディングパッド３４２は下フタ３４０の上下表面に同数ずつ分布させて相互に電気的に接続させる。下フタ３４０をボンディングパッド３４２で支柱３３０に接合して、下フタ３４０と基板構造物３０１の下表面３０７とで一部が開いた環境を形成するとともに、ボンディングパッド３４２により、一部が開いた環境の中に収納した電子デバイスを外部回路に電気的に接続することができる。
【００１７】
図７に可塑性材料を下フタ３４０と基板構造物３０１の下表面とで形成する一部が開いた環境に充填する見取り図を示す。
図７に示すように、上フタ３２０と下フタ３４０を基板構造物３０１に装着後、注射器４００で下フタ３４０の樹脂注入孔３４１から可塑性材料４０１を、下フタ３４０と基板構造物３０１の下表面３０７とで形成する一部が開いた環境に充填する。可塑性材料４０１はエポキシ樹脂とすることができる。下フタ３４０と基板構造物３０１の下表面３０７の間の距離は支柱３３０の高さで決まり、２００μｍから１０００μｍとすることができる。可塑性材料４０１が一部が開いた環境に注射されると、流体自身の毛管現象により一部が開いた環境に拡散して充満し、更に、充填した可塑性材料４０１が一部が開いた環境の境界まで拡散すると、これもまた流体自身の表面張力で境界で止まる。可塑性材料４０１の充填量により、へこんだ構造４０２（図８）或いは盛り上がった構造４０３（図９）に形成することができる。この原理から、可塑性材料４０１の充填量は緩衝範囲があり、過量や不足の状況発生を低下させることができ、発振器３００の歩留まりを向上できる。
【００１８】
図１０に本発明の発振器パッケージ構造の略図を示す。可塑性材料４０１の充填完了後、加熱プロセスを経て中に含まれる溶剤を揮発させて固化させて、図１０に示す構造が得られる。最後に発振器３００の出力周波を調整し、機能をテストし、本発明の発振器３００パッケージ構造を完成する。
【００１９】
本発明が提供する発振器パッケージ構造とそのデバイス実装方法は、実質上において温度補償水晶発振器とその他発振器の領域、更には関連の半導体デバイスのパッケージに応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】公知技術の温度補償水晶発振器１００のパッケージ構造略図である。
【図２】改良を加えた温度補償水晶発振器２００の断面図である。
【図３】改良を加えた温度補償水晶発振器２００の俯瞰図である。
【図４】本発明の第一実施例のデバイスの上面見取り図である。
【図５】本発明の第一実施例のデバイスの底面見取り図である。
【図６】本発明の第一実施例のデバイス実装略図である。
【図７】本発明の可塑性材料４０１を下フタ３４０と基板構造物３０１の下表面３０７とで形成する一部が開いた環境に充填する見取り図である。
【図８】本発明の充填可塑性材料４０１の毛管現象と表面張力により生じる構造の略図である。
【図９】本発明の充填可塑性材料４０１の毛管現象と表面張力により生じる構造の略図である。
【図１０】本発明の発振器パッケージ構造の略図である。
【符号の説明】
【００２１】
１００ 温度補償水晶発振器
１０１ 圧電デバイス
１０２ 温度補償集積回路
１０３ キャパシタ
１０４ フタ
１０５ ハウジング
２００ 温度補償水晶発振器
２０１ 基板構造物
２０２ 側辺
２０３ 側辺
２０４ 上向きに開いた容器
２０５ 下向きに開いた容器
２０６ 温度補償集積回路
２０７ キャパシタ
２０８ 圧電デバイス
２０９ フタ
２１０ 接触孔
２１１ ボンディングパッド
３００ 発振器
３０１ 基板構造物
３０２ 上表面
３０３ 側辺
３０４ ボンディングパッド
３０５ 側面
３０６ 導電電極
３０７ 下表面
３０８ 内部回路
３０９ ボンディングパッド
３１０ 圧電デバイス
３１１ 電極
３１２ ボンディングパッド
３２０ 上フタ
３３０ 支柱
３４０ 下フタ
３４１ 樹脂注入孔
３４２ ボンディングパッド
３５０ 集積回路
３５１ キャパシタ
３５２ 金属線
４００ 注射器
４０１ 可塑性材料
４０２ へこんだ構造
４０３ 盛り上がった構造
【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】
2005223873.tif 000010
【図９】
2005223873.tif 000011
【図１０】
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