(57)【要約】【課題】パッケージ基板の側壁強度を低下させることなく、パッケージ基板と半導体素子との接続を補強する補強材を容易に注入することができ、しかも低背化を実現することができる圧電発振器を提供する。【解決手段】水晶振動素子１１と、発振回路を構成するＩＣチップ１３と、絶縁材料から成り上面側に水晶振動素子１１を搭載するための接続パッド９を有すると共に、下面側にＩＣチップ１３を搭載するための内部パッド７とを有するパッケージ基板２と、水晶振動素子１１を接続パッド９に電気的に接続した状態で水晶振動素子１１を含むパッケージ基板２の上面側の空間を気密封止する蓋部材１０と、パッケージ基板２の上下面を連通した貫通穴８と、ＩＣチップ１３とパッケージ基板２との固定を補強する補強材６とを備え、貫通穴８を介してＩＣチップ１３の上面とパッケージ基板２との間に補強材を充填するようにした。【選択図】図１
2007189281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動素子と、
発振回路を構成する半導体素子と、
絶縁材料から成り、上面側に前記圧電振動素子を搭載するための振動素子搭載用パッド
を有すると共に、下面側に前記半導体素子を搭載するための半導体素子搭載用パッドとを
有する絶縁基板と、
前記振動素子搭載用パッドに電気的に接続した前記圧電振動素子を含む前記絶縁基板の
上面側の空間を気密封止する蓋部材と、
前記絶縁基板の上下面を連通した貫通穴と、
前記半導体素子と前記絶縁基板とを固定する補強材と、を備え、
前記貫通穴を介して前記半導体素子の上面と前記絶縁基板との間に前記補強材を充填し
たことを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
圧電振動素子と、
発振回路を構成する半導体素子と、
上面側と下面側に夫々凹所を有し、上面側凹所内に前記圧電振動素子を搭載するための
振動素子搭載用パッドを有すると共に、下面側凹所内に前記半導体素子を搭載するための
半導体素子搭載用パッドとを有する絶縁基板と、
前記振動素子搭載用パッドに電気的に接続した状態で前記圧電振動素子を含む前記絶縁
基板の上面側凹所を気密封止する蓋部材と、
前記絶縁基板の上下面を連通した貫通穴と、
前記半導体素子と前記絶縁基板とを固定する補強材と、を備え、
前記貫通穴を介して前記半導体素子の上面と前記絶縁基板との間に前記補強材を充填し
たことを特徴とする圧電発振器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の圧電発振器において、前記補強材が低融点ガラスである
ことを特徴とする圧電発振器。
【請求項４】
貫通穴を有する絶縁基板の下面に設けられた半導体素子搭載用パッドに半導体素子を実
装する第１の工程と、前記絶縁基板の上面側から前記貫通穴を介して前記絶縁基板と前記
半導体素子との間に補強材を充填する第２の工程と、前記絶縁基板の上面に設けられた振
動素子搭載用パッドに圧電振動素子を搭載する第３の工程と、前記圧電振動素子を含む前
記絶縁基板の上面側の空間を蓋部材により気密封止する第４の工程と、を備えたことを特
徴とする圧電発振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電発振器と、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等の移動体通信機器の小型化に伴い、これらの移動体通信機器に使用される
表面実装型圧電発振器、例えばＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator
）やＶＣＸＯ（Voltage Controlled Crystal Oscillator）等においても小型化、低背化
の要請が高まり、圧電振動素子、ＩＣチップ、及びこれらを支持するためのパッケージと
いう最低限の部材から構成されるものが主流になってきている。
【０００３】
図５は、従来の表面実装型の水晶発振器の構成例を示した図である。
この図に示す水晶発振器５１は、Ｈ型構造と呼ばれる水晶発振器であり、セラミック製
のパッケージ５２の上面に設けた接続パッド５８上に導電性接着剤６２により水晶振動素
子６１が電気的、機械的に固定されている。
水晶振動素子６１はパッケージ５２上に設けたシームリング５３と金属蓋６０により気
密封止されている。パッケージ５２の下面側には、表面実装型の外部電極５４が複数形成
されている。またパッケージ５２の下面側には凹陥部５５が形成されており、この凹陥部
５５の内底面にＩＣチップ６３が実装されている。
ＩＣチップ６３は、集積回路や集積回路に接続された電極が形成されている面をパッケ
ージ５２の内底面に向けた状態、即ちフェイスダウン状態にして、バンプ５７などの接続
部材を用いて凹陥部５５の内底面に設けられている内部パッド５９に接続されている。こ
の場合、ＩＣチップ６３とパッケージ５２との接続補強と、凹陥部５５の内部パッドに接
続されたＩＣチップ６３の回路面を保護するために、パッケージ５２の凹陥部５５内をア
ンダーフィル材などの樹脂５６によりモールドするようにしていた。
【０００４】
ところで、上記したような従来のＨ型構造の水晶発振器においては、凹陥部５５内にＩ
Ｃチップ６３をフェイスダウン状態で実装した後、凹陥部５５の壁面とＩＣチップ６３と
の間から樹脂５６を注入していた。しかしながら、近年、表面実装型水晶発振器の小型化
に伴い、凹陥部５５内の面積とＩＣチップ６３の外形面積とがほぼ同じになり、凹陥部５
５の壁面とＩＣチップ６３との間に樹脂５６を注入するノズルを挿入できないという問題
点があった。
そこで、このような問題点を解決するため、特許文献１には、樹脂の注入スペースとし
てパッケージ底面の側壁部分に切り欠きを設けた水晶発振器が開示されている。また特許
文献２にはＩＣチップを収容したＩＣ容器の上に、水晶振動素子を収容した水晶振動部を
搭載した２階建て構造の水晶発振器において、ＩＣチップを収容した容器の底面に樹脂を
注入するための注入部を設けた水晶発振器が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２６４４２９公報
【特許文献２】特開２００３−１１０３６３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている水晶発振器は切り欠き部分の側壁の厚
みが薄くなるため、パッケージの強度が弱くなり、パッケージの側壁にクラック等が発生
するという問題点があった。特に、水晶発振器の更なる小型化を図る場合にはパッケージ
の側壁部分に切り欠き部を形成することは非常に困難であった。
また上記特許文献２に開示されている水晶発振器は、ＩＣチップを収容する容器の側壁
部分に切り欠き部を設ける必要がないため、パッケージ強度を維持できるもののＩＣチッ
プを収容したＩＣ容器上に水晶振動素子を収容した水晶振動部を搭載する必要があるため
低背化を図るのが困難であるという問題点があった。
本発明は、このような点を鑑みてなされたもので、パッケージ基板の側壁強度を低下さ
せることなく、パッケージ基板と半導体素子との接続を補強する補強材を容易に注入する
ことができ、しかも低背化を実現することができる圧電発振器と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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、圧電振動素子と、発振回路を構成する半導体素子
と、絶縁材料から成り、上面側に圧電振動素子を搭載するための振動素子搭載用パッドを
有すると共に、下面側に半導体素子を搭載するための半導体素子搭載用パッドとを有する
絶縁基板と、振動素子搭載用パッドに電気的に接続した圧電振動素子を含む絶縁基板の上
面側の空間を気密封止する蓋部材と、絶縁基板の上下面を連通した貫通穴と、半導体素子
と絶縁基板とを固定する補強材と、を備え、貫通穴を介して半導体素子の上面と絶縁基板
との間に補強材を充填するようにした。このように構成すると絶縁基板の側壁に切り欠き
部を形成することなく、絶縁基板と半導体素子との間に補強材を注入することが可能にな
る。この結果、絶縁基板の側壁部分の強度が向上して側壁にクラック等が発生するのを防
止することができる。また、絶縁基板の側壁部分に切り欠き部を形成する必要がないので
圧電発振器をより小型化することが可能になる。
【０００７】
また本発明は、圧電振動素子と、発振回路を構成する半導体素子と、上面側と下面側に
夫々凹所を有し、上面側凹所内に前記圧電振動素子を搭載するための振動素子搭載用パッ
ドを有すると共に、下面側凹所内に前記半導体素子を搭載するための半導体素子搭載用パ
ッドとを有する絶縁基板と、振動素子搭載用パッドに電気的に接続した状態で前記圧電振
動素子を含む前記絶縁基板の上面側凹所を気密封止する蓋部材と、絶縁基板の上下面を連
通した貫通穴と、半導体素子と絶縁基板とを固定する補強材と、を備え、貫通穴を介して
半導体素子の上面と絶縁基板との間に補強材を充填した。このように構成すると絶縁基板
の側壁に切り欠き部を形成することなく、絶縁基板と半導体素子との間に補強材を注入す
ることが可能になる。この結果、絶縁基板の側壁部分の強度が向上して側壁にクラック等
が発生するのを防止することができる。また、絶縁基板の側壁部分に切り欠き部を形成す
る必要がないので圧電発振器をより小型化することが可能になる。
【０００８】
また本発明は、補強材として低融点ガラスを用いることで貫通穴を密閉することができ
るので、水晶振動素子を収容した絶縁基板の上面側の気密性が損なわれることがないので
圧電発振器の低背化が可能になる。
また本発明は、貫通穴を有する絶縁基板の下面に設けられた半導体素子搭載用パッドに
半導体素子を実装する第１の工程と、絶縁基板の上面側から貫通穴を介して絶縁基板と半
導体素子との間に補強材を充填する第２の工程と、絶縁基板の上面に設けられた振動素子
搭載用パッドに圧電振動素子を搭載する第３の工程と、圧電振動素子を含む前記絶縁基板
の上面側の空間を蓋部材により気密封止する第４の工程と、を備えるようにした。このよ
うな工程により圧電発振器を作製すれば、絶縁基板を小型化した場合でも、半導体素子を
実装する下面側の側壁厚を十分確保しつつ、半導体素子の実装面積を確保することができ
る。これにより、圧電発振器の歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の圧電発振器の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施
形態では圧電発振器の一例としてＴＣＸＯやＶＣＸＯ等の表面実装型水晶発振器（以下、
単に「水晶発振器」という）を例に挙げて説明する。
図１は本発明の実施形態としての水晶発振器の概略構成を示した図であり、図１（ａ）
は斜視図、図１（ｂ）は（ａ）に示した一点鎖線Ａ−Ａで切断した縦断面図、（ｃ）は底
面図である。
この図１に示す水晶発振器１は、セラミック等の絶縁材料からなる絶縁基板（以下、「
パッケージ基板」という）２の上面に設けた振動素子搭載用の接続パッド９上に導電性接
着剤１２により水晶振動素子１１が電気的、機械的に固定されている。水晶振動素子１１
はパッケージ基板２上に設けたシームリング３と金属製の蓋部材１０により形成される空
間内に気密封止されている。パッケージ基板２の下面端縁に沿って突設した外壁５の底面
には、表面実装型の外部電極４が複数形成されている。またパッケージ基板２の下面に半
導体素子（以下、「ＩＣチップ」という）１３がフェイスダウン状態で実装されている。
【００１０】
ＩＣチップ１３は、発振回路と温度補償回路が構成されたベアチップであり、例えばシ
リコン基板の片面側に集積回路と、集積回路に接続された電極とが露出配置されており、
この電極が形成されている面をパッケージ基板の下面に向けた状態、即ちフェイスダウン
状態にして、バンプ１４などの接続部材を用いてパッケージ基板２の下面に設けた半導体
素子搭載用パッドである内部パッド７に接続されている。
なお、外部電極４、内部パッド７及び接続パッド９との間に図示しない内部導体により
水晶発振回路を構成するための所定の配線が施されている。
バンプ１４と内部パッド７とにより接続されたＩＣチップ１３とパッケージ基板２との
間には、補強材６が充填されており、この補強材６によりＩＣチップ１３とパッケージ基
板２との接続を補強している。また同時にＩＣチップ１３の回路面を保護するようにして
いる。
【００１１】
そして、本実施形態の水晶発振器１においては、ＩＣチップ１３とパッケージ基板２と
の間に補強材６を注入するための貫通穴８をパッケージ基板２に上下面を挿通するように
形成し、この貫通穴８を介して補強材６を注入するようにした点に特徴がある。
ここで、補強材６としては、樹脂製のアンダーフィル材等を用いることが考えられる。
但し、アンダーフィル材を用いた場合は貫通穴８を充分に密閉することできず、貫通穴８
を介して水晶振動素子１１を収容したパッケージ基板２の上面側の気密性が損なわれたり
、或いは樹脂から発生するガスにより水晶振動素子１１が汚染されたりする虞がある。こ
のため、補強材６としては貫通穴８を密閉することができる材料、例えば低融点ガラス等
を用いることが好ましい。
また補強材６として樹脂と低融点ガラスの両方を用意しておき、樹脂を注入した後に貫
通穴８を低融点ガラス等により密閉して水晶振動素子１１を収容したパッケージ基板２の
上面側の気密性を確保することも考えられる。
【００１２】
このように本実施形態の水晶発振器１においては、パッケージ基板２に上下面を挿通す
る貫通穴８を形成し、この貫通穴８を介してパッケージ基板２の上面側からパッケージ基
板２とＩＣチップ１３との間に補強材６を注入するようにしたことで、従来のようにパッ
ケージ基板の側壁に切り欠きを形成することなくパッケージ基板２とＩＣチップ１３との
間に補強材６を注入することが可能になる。この結果、パッケージ基板２の側壁部分の強
度が向上し、パッケージ基板２の側壁にクラック等が発生するのを防止することができる
。また、パッケージ基板２の側壁部分に切り欠き部を形成する必要がないので、水晶発振
器などの圧電デバイスをより一層小型化することが可能になる。
また補強材６として低融点ガラスを用いることで貫通穴８を密閉することができるので
、水晶発振器の低背化を実現するために、パッケージ基板２の上面に水晶振動素子１１を
気密封止した場合でも水晶振動素子１１の気密性が損なわれるのを防止することができる
。
【００１３】
図２は、図１に示した水晶発振器の製造手順の一例を示した図である。
なお、ここでは図示しないパッケージ作製工程において、予め底面に貫通穴８を有する
パッケージ基板２が作製されているものとする。
先ず、第１の工程として、図２（ａ）に示すようにバンプ１４を用いてパッケージ基板
２の内部パッド７にＩＣチップ１３をフェイスダウン状態で実装する。
次に、第２の工程として、図２（ｂ）に示すように、パッケージ基板２の上面側から貫
通穴８を介してＩＣチップ１３とパッケージ基板２との隙間に補強材６を注入する。
【００１４】
次に、第３の工程として、補強材６が乾燥した後、図２（ｃ）に示すように、導電性接
着剤１２等を用いて、パッケージ基板２の上面に設けられた接続パッド９に水晶振動素子
１１を接続する。次いで、第４の工程として、図２（ｄ）に示すように、水晶振動素子１
１の周波数調整を行い、第５の工程として、図２（ｅ）に示すようにパッケージ基板２上
のシームリング３に蓋部材１０を接合して水晶振動素子１１を気密封止する。これにより
本実施形態の水晶発振器１を作製することができる。
このように水晶発振器１を作製すると、パッケージ基板２をさらに小型化した場合でも
、ＩＣチップ１３を実装するパッケージ基板２の下面側の側壁厚を十分確保しつつ、ＩＣ
チップ１３の実装面積を確保することができ、製造時の歩留まりを向上させることができ
る。
また、これまで説明した水晶発振器１では補強材６を注入する貫通穴８をパッケージ基
板２の底面の中央に１つ形成した場合を例にあげたが、貫通穴８は必ずしもパッケージ基
板２の中央に設ける必要はない。
【００１５】
図３及び図４は本実施形態の水晶発振器の他の構成例を示した図であり、（ａ）は夫々
縦断面図、（ｂ）は夫々底面図であり、例えば図３に示すように貫通穴８をパッケージ基
板２の底面中央からずらした位置に形成してもよい。また図４に示すようにパッケージ基
板２の底面に複数の貫通穴８ａ、８ｂを形成しても良い。
【００１６】
なお、本実施形態においては圧電発振器の一例として、水晶発振器を例に挙げて説明し
たが、これはあくまでも一例であり、本発明は水晶以外の圧電材料からなる圧電振動素子
を用いた圧電デバイスに適用可能である。例えば圧電振動素子として弾性表面波素子（Ｓ
ＡＷ）を用いたＳＡＷ発振器等にも本発明を適用することが可能である。
また、本実施形態では、パッケージ基板２の上面に設けたシームリング３に平板状の蓋
部材１０を接合して水晶振動素子１１を気密封止するようにしているが、パッケージ基板
の構造はあくまでも一例であり、例えば上面がフラットなパッケージ基板２の上面に設け
た振動素子搭載用パッド上に圧電振動素子を搭載し、逆椀状（逆凹状）の蓋部材を接合し
て気密封止する場合にも適用可能である。
また、例えば上面側と下面側に夫々凹所を有し、上面側凹所内の振動素子搭載用パッド
に圧電振動素子を電気的に接続した状態で、圧電振動素子を含むパッケージ基板の上面側
の空間を気密封止すると共に、下面側凹所内の半導体素子搭載用パッドに半導体素子を搭
載できるパッケージ基板を用いて圧電発振器を構成するようにして良い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態としての表面実装型水晶発振器の構成を示した図。
【図２】本実施形態の表面実装型水晶発振器の製造手順を示した図。
【図３】本実施形態の表面実装型水晶発振器の他の構成例を示した図。
【図４】本実施形態の表面実装型水晶発振器の他の構成例を示した図。
【図５】従来の表面実装型水晶発振器の構成を示した図。
【符号の説明】
【００１８】
１…水晶発振器、２…パッケージ基板、３…シームリング、４…外部電極、５…外壁、
６…補強材、７…内部パッド、８、８ａ、８ｂ…貫通穴、９…接続パッド、１０…蓋部材
、１１…水晶振動素子、１２…導電性接着剤、１３…ＩＣチップ、１４…バンプ
【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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