(57)【要約】 【課題】   本発明の目的は、圧電発振器の製造工程において、半導体部品と第１の容器との電気的接続のための金バンプと金電極パッドの超音波接合工程を不要とし、製造工程の簡略化が可能な圧電発振器の製造方法を提供することにある。【解決手段】  電極端子と成るはんだボール５（電極）と半導体部品３７を実装するためのはんだ部材３６とが圧電発振器を構成する位置関係で一体に成形したはんだ材料と、ジグ上に半導体部品３７を整列させ、半導体部品３７に合致する位置にはんだ材料のはんだ部材３６を配置する工程と、前記はんだ材料を介して半導体部品３７に密閉容器に収納された圧電振動子１２を搭載する工程と、はんだボール５とはんだ部材３６を加熱により同じ温度環境で溶融して接合する工程とから成る。【選択図】  図１
2007235483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極端子と成るはんだボール（電極）と半導体部品を実装するためのはんだ部材とが圧電発振器を構成する位置関係で一体に成形したはんだ材料と、ジグ上に半導体部品を整列させ、前記半導体部品に合致する位置に前記はんだ材料のはんだ部材を配置する工程と、前記はんだ材料を介して半導体部品に密閉容器に収納された圧電振動子を搭載する工程と、前記はんだボールとはんだ部材を加熱により同じ温度環境で溶融して接合する工程とから成る圧電発振器の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の圧電振動子は集合基板の形態を有し、複数個同時に圧電発振器を得る工程を有し、加熱後個々の圧電発振器をダイシング処理により分割し個片化する工程とから成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、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる圧電発振器等に半導体部品をフリップチップ実装する圧電発振器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯用通信機器等の電子機器に圧電発振器が用いられている。
【０００３】
かかる従来の圧電発振器としては、例えば図５に示す如く、内部に図中には示されていないが、圧電振動素子が収容されている圧電振動子２３を、キャビティー部１０内に前記の圧電振動素子の振動に基づいて発振出力を制御する半導体部品２７やコンデンサ等の電子部品素子が収容されている第１の容器２１上に取着させた構造のものが知られており、かかる圧電発振器をマザーボード等の外部配線基板上に載置させた上、第１の容器２１の下面に設けられている外部端子を外部配線基板の配線にハンダ接合することにより外部配線基板上に実装される。
【０００４】
なお、圧電振動子２３や第１の容器２１は、通常、セラミック材料によって形成されており、その内部や表面には配線導体が形成され、従来周知のセラミックグリーンシート積層法等を採用することにより製作される。
【０００５】
また、前記半導体部品２７の回路形成面（下面）には、圧電振動素子の温度特性に応じて作成された温度補償データに基づいて圧電発振器の発振周波数を補正するための温度補償回路が設けられており、半導体部品２７と第１の容器２１上の金電極パッド２９は金バンプ２６により、電気的かつ機械的に接続されておりその間には半導体部品２７の回路形成面を保護する目的で樹脂２８が被着されていた。
【特許文献１】特開２０００−１３８３２１号公報
【特許文献２】特開２００２−３２９８３９号公報
【０００６】
なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の圧電発振器のキャビティー部１０に半導体部品２７を搭載する構造の圧電発振器においては、圧電発振器の製造工程において、半導体部品２７と第１の容器２１との電気的接続に金バンプ２６が必要であり、従来の製法においては半導体部品２７の金バンプ２６と対応する第１の容器２１の上面の金電極パッド２９とを超音波接合により接続しており、製造工程が複雑であるとともに接続信頼性が劣る等の問題があった。
【０００８】
本発明は上記欠点に鑑み考え出されたものであり、従ってその目的は、圧電発振器の製造工程において、半導体部品２７と第１の容器２１との電気的接続のための金バンプ２６と金電極パッド２９の超音波接合工程を不要とし、製造工程の簡略化が可能な圧電発振器の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の圧電発振器の製造方法は、電極端子と成るはんだボール（電極）と半導体部品を実装するためのはんだ部材とが圧電発振器を構成する位置関係で一体に成形したはんだ材料と、ジグ上に半導体部品を整列させ、前記半導体部品に合致する位置に前記はんだ材料のはんだ部材を配置する工程と、前記はんだ材料を介して半導体部品に密閉容器に収納された圧電振動子を搭載する工程と、前記はんだボールとはんだ部材を加熱により同じ温度環境で溶融して接合する工程とから成ることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の圧電発振器の製造方法は、圧電振動子は集合基板の形態を有し、複数個同時に圧電発振器を得る工程を有し、加熱後個々の圧電発振器をダイシング処理により分割し個片化する工程とから成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の圧電発振器の製造方法によれば、はんだボールと半導体部品を同時に支持基体に搭載し、その後加熱処理（リフロ炉通過）によりはんだボールと半導体部品を支持基板に接続固着することから、集合基板の状態で前記一連の製造工程を行うことができるので、圧電発振器の作業性、生産性の向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。
【００１３】
図１は本発明の実施形態にかかる圧電発振器の断面図である。図１に図示する圧電発振器は大略的に言って、容器体１と、はんだボール５、圧電振動子１２、書込端子電極３１、半導体部品３７とで構成されている。図１に図示する圧電発振器は、キャビティー部１０に圧電振動子１２を収容した容器体１を支持基体２上に固定し、支持基体２の底面の四隅部に外部端子電極９が設けられている。外部端子電極９にははんだボール５が接続され、かつ固定させるとともに、圧電発振器の長辺側のはんだボール５間には、回路基板領域Aと捨代領域Ｂを跨って２個の書込端子電極３１が形成されている。
【００１４】
図２は集合基板３５から切断された１個の回路基板領域Ａを示したものである。また、図３は集合基板３５の下面図であり、図４は集合基板３５に半導体部品３７、はんだボール５を搭載した状態の下面図である。
【００１５】
容器体１は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る支持基体２、支持基体２と同様のセラミック材料から成る側壁３、４２アロイやコパール、リン青銅等から成る蓋体４から成り、支持基体２の上面に側壁３を取着させ、その上面に蓋体４を載置し固定させることによって容器体１が構成され、側壁３の内側に位置する支持基体２の上面に導電性接着剤１３を介して圧電振動子１２が実装される。容器体１はその内部に、具体的には、支持基体２の上面と側壁３の内面と蓋体４の下面とで囲まれるキャビティー部１０内に圧電振動子１２を収容して気密封止するためのものである。 
【００１６】
一方、容器体１のキャビティー部１０に収容される圧電振動子１２は、所定の結晶軸でカットした圧電片の両主面に一対の振動電極を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の振動電極を介して圧電片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。 
【００１７】
また一方で図１、図２に図示するように、上述した支持基体２の下面には、四隅部に形成された外部端子電極９にはんだボール５が接続・固定され、支持基体２の下面の長辺側には回路基板領域Aと捨代領域Ｂの境界面に２個の書込端子電極３１が形成されている。
また、これら四隅部のはんだボール５間に位置する支持基体２の下面には、矩形状に形成されたフリップチップ型の半導体部品３７が搭載されており、半導体部品３７ははんだ部材３６を介して支持基体２に接続されている。ここで、はんだボール５とはんだ部材３６とは融点の近いはんだ材料を用いることが好適である。
【００１８】
また、半導体部品３７はその回路形成面に、周囲の温度状態を検知する感温素子、圧電振動子１２の温度特性を補償する温度補償データを有し、温度補償データに基づいて前記圧電振動子１２の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられており、発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、例えばクロック信号等の基準信号として利用されることとなる。ここで圧電振動子１２と半導体部品３７は図１に図示する支持基体２の内層に設けられたメタライズ配線１５により接続されている。また、図１に図示するように、半導体部品３７とはんだボール５や書込端子電極３１は支持基体２の内層に設けられたメタライズ配線１５により接続されている。 
【００１９】
また、図３は本発明の実施形態である圧電発振器の集合基板３５の下面図であり、図４においては集合基板３５に、半導体部品３７、はんだボール５を搭載した状態を示している。また、図３においては、個々の回路基板領域Aにはその長辺側に各々２個の書込端子電極３１が捨代領域Ｂを跨ぐように形成されており、回路基板領域Ａの四隅部に外部端子電極９が形成されている。
【００２０】
次に上述した圧電発振器の製造方法について、本発明の実施形態である図２、図３を用いて説明する。 まず、図３に図示するように、縦ｍ列×横ｎ行（ｍ、ｎは２以上の自然数）のマトリクス状に配列された複数個のキャビティー部１０を有する集合基板３５を準備する。次に、図１に図示するように各キャビティー部１０に圧電振動子１２と圧電振動子１２を囲繞する側壁３とを搭載する。各キャビティー部１０には、その上面側に一対の接続パッドと接合用の導体層が被着・形成されている。また、各キャビティー部１０と相反する面の回路基板領域Ａの四隅部には、外部端子電極９が先の図１に図示するように被着して形成されている。 
【００２１】
このような集合基板３５は、例えば、アルミナセラミックス等から成るセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加し更に混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に、接続パッドや外部端子電極９等となる導体ペーストを所定のパターンに印刷して塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。 
【００２２】
なお、集合基板３５には、マトリクス状に配列された個々の圧電発振器の間に図３に図示するように所定の捨代領域Ｂが設けられている。この捨代領域Ｂには各圧電発振器の長辺側にそれぞれ２個の書込端子電極３１が回路基板領域Aを跨ぐように形成されている。そして、キャビティー部１０を有する集合基板３５に形成される側壁３の内側に圧電振動子１２を１個ずつ搭載する。圧電振動子１２はその振動電極と集合基板３５上面の対応する搭載パッドとを導電性接着剤１３を介して電気的・機械的に接続することによって集合基板３５上に搭載される。 
【００２３】
また、集合基板３５のキャビティー部１０と１対１に対応する複数個のカバー（蓋）領域を有する金属製の蓋体４を、圧電振動子１２が封止されるように側壁３上に載置・接合する。前記蓋体４としては、例えば、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る厚みが６０μｍ〜１００μｍの金属板が用いられ、このような蓋体４にも、先に述べた集合基板３５と同様に、各カバー領域間に所定の捨代領域が設けられている。 
【００２４】
この工程では、蓋体４を各カバー（蓋）領域の内側に対応するキャビティー部１０領域に圧電振動子１２が配されるようにして集合基板３５上面の側壁３上に載置させ、しかる後に両者を従来から周知の金すず封止等により接合することによって蓋体４が側壁３の上面に取着し固定される。なお、上述した一連の接合工程は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましく、これによって圧電振動子１２が収納される空間には不活性ガスが充満されるため、圧電振動子１２が酸素や大気中の水分等によって腐食して劣化するおそれを有効に防止することができる。 
【００２５】
次に図３に示すように集合基板３５下面の外部端子電極９上にはんだ材料から成るはんだボール５を一個ずつ搭載する。次に回路基板領域Aの中央部に半導体部品３７を１個ずつ搭載する。半導体部品３７は、その接続電極と集合基板３５下面の対応する搭載パッドとをはんだ部材３６を介して集合基板３５に搭載される。また、ここでは、はんだボール５と半導体部品３７の搭載には搭載部分のみ窓の空いたマスク等のジグを用いて行うのが好適である。その後、熱処理（リフロ炉通過）することで支持基板２とはんだボール５、半導体部品３７は電気的機械的に接続される。
【００２６】
そして、半導体部品３７は、その回路形成面に周囲の温度状態を検知する感温素子や圧電振動子１２の温度特性を補償する温度補償データを有し、温度補償データに基づいて圧電振動子１２の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路を有する半導体部品３７へ、圧電発振器の仕様を所望の数値となるように、書込端子電極３１よりビットデータを入力し温度補償データの書き込みを行う。また、本発明の実施形態においては、書込端子電極３１を集合基板３５の回路基板領域Ａと捨代領域Ｂを跨って形成したことから、半導体部品３７搭載面の省スペース化が可能となり、圧電発振器の更なる小型化が可能となる。
【００２７】
最後に、集合基板３５を各回路基板領域Aの外周に沿って一括的に分割・切断（ダイシング）し、これによって複数個の圧電発振器が同時に製造される。  また、集合基板３５の切断（ダイシング）は、例えば、ダイサー等を用いて、これらの部材を一括的に切断（ダイシング）することによって行われ、これによって複数個の圧電発振器が同時に得られる。 
【００２８】
ここで、本発明の圧電発振器の製造方法の特徴部分は図１、図２に図示するように、集合基板３５の状態ではんだボール５と半導体部品３７を同時に支持基体２に搭載し、その後加熱処理（リフロ炉通過）によりはんだボール５と半導体部品３７を支持基板２に接続固着することから、集合基板３５の状態で前記一連の製造工程を行うことができ、圧電発振器の作業性、生産性の向上が可能となる。
【００２９】
また、上述したように支持基板２と半導体部品３７の接合をはんだ部材３６による加熱処理（リフロ通過）に接続とすることで、従来の金バンプと金電極パッドとの超音波接合による接合よりも、接続信頼性を格段に向上させることも可能となる。
【００３０】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００３１】
例えば上述の実施形態においては、はんだボール５、半導体部品３７のはんだ部材３６は円球状のはんだボールを用いているが、楕円球状、または半球状または円柱状、角柱状としても構わない。この場合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態にかかる圧電発振器の概略の断面図である。
【図２】本発明の集合基板から切断された１個の回路基板領域の下面図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる圧電発振器に用いられる集合基板の概略の下面図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる圧電発振器に用いられる集合基板に、半導体部品、はんだボールを搭載した状態の概略の下面図である。
【図５】従来の圧電発振器の概略の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・容器体
２・・・支持基体
３・・・側壁
４・・・蓋体
５・・・はんだボール
９・・・外部端子電極
１０・・・キャビティー部
１２・・・圧電振動子
１３・・・導電性接着剤
１５・・・メタライズ配線
３１・・・書込端子電極
３５・・・集合基板
３６・・・はんだ部材
３７・・・半導体部品
Ａ・・・回路基板領域
Ｂ・・・捨代領域
【図１】
2007235483.tif 000003
【図２】
2007235483.tif 000004
【図３】
2007235483.tif 000005
【図４】
2007235483.tif 000006
【図５】
2007235483.tif 000007