(57)【要約】      （修正有） 【課題】回路基板に半導体部品をフリップチップ実装し、半導体部品と回路基板の間に樹脂材料を注入する発振器構造において、樹脂材料と回路基板との熱応力差を緩和する樹脂材料の最適樹脂量を注入した樹脂充填構造の電子部品を提供する。【解決手段】フリップチップ実装される半導体部品３を収容するためのキャビティを有する容器に、半導体部品３をモールドすべくキャビティ内に、樹脂材料５を充填して成る電子部品において、キャビティの深さ（高さ）方向をＡとし、樹脂材料５の硬化後の高さをＢとしたときに、Ａ：Ｂ＝５：１の寸法関係とする。【選択図】図２
2007157785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリップチップ実装される半導体部品を収容するためのキャビティを有する容器に、前記半導体部品をモールドすべく前記キャビティ内に、樹脂材料を充填して成る電子部品において、
該キャビティの深さ（高さ）方向をAとし、前記樹脂材料の硬化後の高さをBとしたときに、Ａ：Ｂ＝５：１の寸法関係を特徴とする電子部品。
【請求項２】
請求項１記載の条件としては、セラミック材料の熱膨張係数が５．７ｐｐｍ／℃、前記樹脂材料の熱硬化条件（熱膨張係数：４４ｐｐｍ／℃、粘度：１９ｐａｓ）を持つエポキシ系熱硬化型樹脂を用いたことを特徴とする電子部品。
【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水晶発振器等に半導体部品をフリップチップ実装し、半導体部品と回路基板との間に樹脂材料を注入する電子部品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水晶発振器が用いられている。
【０００３】
かかる従来の水晶発振器としては、例えば図６に示す如く、回路基板３０の上下面にキャビティ１０、２０を有する容器１の上面に、水晶振動子２を実装して気密封止し、且つ前記キャビティ１０内に、水晶振動子２の温度補償を行なうため半導体部品３を収容してなる温度補償型の水晶発振器であって、キャビティ１０の内表面に、水晶振動子２に接続する正方形状のモニター電極パッド５１を形成した温度補償型の水晶発振器が開示してある。
【０００４】
上述の構造により、容器１の表面に水晶振動子２を実装し、底面側に半導体部品３を実装しているため、表面面積の小さい小型な温度補償型水晶発振器ができる。また、水晶振動子２と半導体部品３とを全く異なる領域に収容することができるため、水晶振動子２の発振動作を長期にわたり安定化させることができる。また、容器１の表面に水晶振動子２を実装した後に、半導体部品３を実装しているので、水晶振動子２の周波数安定化のために行なう熱処理が、半導体部品３に印加されず、半導体部品３の動作信頼性や接続信頼性を高めることができる。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２０００−１３８３２１号公報  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】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の水晶発振器のキャビティ１０に樹脂材料５を充填する構造の水晶発振器においては、リフロ炉等を用いた樹脂材料５の硬化工程において、樹脂材料５と回路基板３０との熱膨張係数の差による熱応力により、半導体部品３の回路基板３０との接合状態が剥離されるおそれがあった。
【０００６】
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、回路基板３０に半導体部品３をフリップチップ実装し、半導体部品３と回路基板３０の間に樹脂材料５を注入する発振器構造において、樹脂材料５と回路基板３０との熱応力差を緩和する樹脂材料５の最適樹脂量を注入した樹脂充填構造の電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電子部品において、フリップチップ実装される半導体部品を収容するためのキャビティを有する容器に、前記半導体部品をモールドすべく前記キャビティ内に、樹脂材料を充填して成る電子部品において、該キャビティの深さ（高さ）方向をAとし、前記樹脂材料の硬化後の高さをＢとしたときに、Ａ：Ｂ＝５：１の寸法関係を特徴とする。
【０００８】
本発明の電子部品においては、上記記載の条件としては、セラミック材料の熱膨張係数が５．７ｐｐｍ／℃、前記樹脂材料の熱硬化条件（熱膨張係数：４４ｐｐｍ／℃、粘度:１９ｐａｓ）を持つエポキシ系熱硬化型樹脂を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電子部品によれば、フリップチップ実装される半導体部品を収容するためのキャビティを有する容器のキャビティの深さ（高さ）方向をAとし、樹脂材料の硬化後の高さをＢとしたときに、Ａ：Ｂ＝５：１の寸法関係にすることで、リフロ炉等を用いた樹脂材料の硬化・加熱工程で、樹脂材料と回路基板との熱膨張係数の差による熱応力を緩和できるため、回路基板と樹脂材料の接着強度が強固となり、接続信頼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】
【００１０】
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。
【００１１】
図１は本発明の実施形態にかかる水晶発振器の断面図である。 図１において、温度補償型の水晶発振器は、上面（以下、表面という）及び下面（以下、底面という）側に凹部状キャビティ１０、２０が形成された概略直方体状の容器１、矩形状の水晶振動子２、制御回路を構成する半導体部品３、金属製蓋体４及び樹脂材料５とから主に構成されている。 
【００１２】
容器１は、複数の略矩形状のセラミック絶縁層１ｂ、１ｃ、略矩形状の開口を有する概略枠状セラミック絶縁層１ａ、１ｄが一体的に積層されて構成されている。そして、セラミック絶縁層１ｂ、１ｃは、水晶振動子２が収容される領域と半導体部品３が収容される領域を仕切る仕切部とからなり、また、セラミック絶縁層１ａは水晶振動子２を搭載する面の側壁となり、これにより、仕切部の表面と、該表面と側壁とに囲まれた凹部状のキャビティ２０が構成され、また１ｄは枠状となる脚部となり、これにより、仕切部の底面と、該底面と枠状脚部とに囲まれた凹部状のキャビティ１０が構成される。
そして、容器１の底面の４つの隅部には、各々外部端子電極１１〜１４が形成されている。また、容器１の側面には、必要に応じて、半導体部品３の動作制御を行うための端子電極１５〜１８が形成されている。
【００１３】
また、容器１の表面の水晶振動子２の収容領域内には、水晶振動子用電極パッド２１が形成されており、容器１のキャビティ１０の内部には、ＩＣ接続用導通パッド３２、さらに、導通パッド３２と接続する配線パターンが形成されている。
また、容器１を構成するセラミック層１ａ〜１ｄの層間又はセラミック層１ａ〜１ｄの厚み方向には、上述の導通パッド３２と外部端子電極１１〜１４、端子電極１５〜１８とを接続する配線パターンが形成されている。上述の容器１は、セラミック絶縁層１ａ〜１ｄとなるセラミックグリーンシートを用いて形成する。具体的には、絶縁層１ａ〜１ｄとなるセラミックグリーンシートを所定形状に成型し、また、配線パターンに応じて貫通孔を形成し、モリブデンやタングステンなどの高融点金属ペーストで貫通孔を充填すると同時に、表面に各種電極パッドや端子電極、配線パターンとなる導体膜を高融点金属ペーストの印刷により形成する。次に、このようなグリーンシートを積層・圧着した後、焼成処理を行う。 次に、容器１の表面に露出する各外部端子電極１１〜１４、各端子電極１５〜１８、電極パッド２１、導通パッド３２、及び各種配線パターンにＮiメッキ、フラッシュ金メッキなどを施して容器１が完成する。即ち、容器１の表面に露出する各種電極パッド、配線パターン、端子電極は、Ａｕメッキが皮膜されていることになる。
【００１４】
上述のような容器１の表面には、水晶振動子２が導電性接着材を介して配置されている。水晶振動子２は、所定カット、例えばＡＴカットされた矩形状の水晶板の両主面に形成された振動電極、該振動電極から一方他端部に延出された島状の引出電極部とから構成されている。そして、水晶振動子２は、水晶振動子用電極パッド２１、とバンプ部材２２を介して導電性接着材により接続される。 
【００１５】
容器１の表面側に実装された水晶振動子２は金属製蓋体４によって気密的に封止されている。金属製蓋体４は、コバールや４２アロイなどの金属材料からなり、例えば０．１ｍｍの厚みである。 半導体部品３は、例えば発振器の制御を行うものであり、例えば、増幅手段、温度補償手段、感応手段を具備している。増幅手段としては増幅用インバータなどが例示でき、温度補償手段は、演算手段、温度補償データの記憶手段、バリキャップダイオード、負荷容量、抵抗手段などを具備している。このような半導体部品３は、例えば半導体部品３の表面または底面の電極にバンプ部材を形成し、このバンプ部材とＩＣ接続用導通パッド３２との間に、超音波ボンディングや導電性接着剤を介したフェースダウンボンディングによって接合される。また、半導体部品３をダイ接続して、ワイヤでボンディングしても構わない。そして、半導体部品３は、容器１の矩形状の底面に設けられたキャビティ１０に収容されており、このキャビティ１０によって区画された容器下面の４隅部に４個の外部端子電極１１〜１４を配置させている。
【００１６】
図２は１個の回路基板３０に形成されたキャビティ１０を底面側から見た場合の上面図であり、図２においては回路基板３０に半導体部品３を搭載し、樹脂材料５を塗布した状態を示している。
図２において、１１〜１４は外部端子電極、１５〜１８は容器１の側面に形成された端子電極を示している。また、図２においては半導体部品３のバンプ形成面の反対面は樹脂材料５から露出した構造となっている。
【００１７】
図２に図示するように本発明の特徴部分は、フリップチップ実装される半導体部品３を収容するためのキャビティ１０を有する容器１に、半導体部品３をモールドすべくキャビティ１０内に、樹脂材料５を充填して成る電子部品において、キャビティ１０の深さ（高さ）方向をAとし、樹脂材料５の硬化後の高さをＢとしたときに、Ａ：B＝５：１の寸法関係にあることを特徴とする。これにより、リフロ炉等を用いた樹脂材料５の硬化・加熱工程において、樹脂材料５と回路基板３０との熱膨張係数の差による熱応力を緩和できるため、回路基板３０と樹脂材料５の接着強度が強固となり、接続信頼性の向上が可能となる。なお、実験的検証する上では上記に示す、Ａ：Ｂ＝５：１の寸法関係は、Ａ：Ｂ＝８：１までの範囲で利用することができる。
【００１８】
また、上述のような構造とした場合の加熱温度を２５５℃から２５℃、−４０℃に温度を下げていった場合の回路基板３０の部分毎の熱応力分布のシミュレーション結果を図４，図５に示す。本シミュレーションに用いたセラミック材料（回路基板）３０と樹脂材料５の材料定数はセラミック材料の熱膨張係数が５．７ｐｐｍ／℃、樹脂材料５の熱膨張係数：４４ｐｐｍ／℃、粘度：１９ｐａｓのエポキシ系熱硬化型樹脂を用いている。
ここで図４は加熱温度を２５５℃から２５℃へ変化させた場合の熱応力分布であり、図５は加熱温度を２５５℃から−４０℃へ変化せた場合の熱応力分布である。比較のために、キャビティ１０内に樹脂材料５を満杯（Ａ＝Ｂの場合）にした従来構造の場合の同様の熱応力分布を図７、図８に示す。図７が従来の構造の加熱温度を２５５℃から２５℃へ変化させた場合の熱応力分布であり、図８は従来の構造の加熱温度を２５５℃から−４０℃へ変化させた場合の熱応力分布である。
上記図７、図８に示す従来の構造の熱応力分布の関係から、熱応力の大きい部分はキャビティ１０の側面近傍（２５℃：７３．６Ｍｐａ、−４０℃：９６．０Ｍｐａ）であり、熱応力の小さい部分はキャビティ１０のセンター付近の半導体部品３の下面（２５℃：１７．８Ｍｐａ、−４０℃：５６．０Ｍｐａ）であることがわかった。これより、従来例では、キャビティ１０の側面近傍の熱応力が大きく、この近傍から半導体部品３の回路基板３０との接合状態が剥離されるおそれがあることがわかる。
【００１９】
また、本発明における図４、図５の熱応力分布はキャビティ１０の側面近傍（２５℃：２０．９Ｍｐａ、−４０℃：３９．２Ｍｐａ）であり、キャビティ１０のセンター付近の半導体部品３の下面（２５℃：２９．２Ｍｐａ、−４０℃：３５．５Ｍｐａ）であり、キャビティ１０のセンター付近の熱応力がキャビティ１０の側面近傍の熱応力より若干大きくなっているのがわかる。
以上のシミュレーション結果より、従来例では室温（２５℃）でキャビティ１０側面近傍とキャビティ１０のセンター付近の半導体部品３の下面の熱応力差（７５．３−１７．８＝５７．５Ｍｐａ）と大きいのに対し、本発明の構造では熱応力差（２０．９−２９．２＝−８．３Ｍｐａ）と小さくなっており、樹脂材料５と回路基板３０との熱膨張係数の差による熱応力を緩和できるため、回路基板３０と樹脂材料５の接着強度が強固となり、接続信頼性の向上が可能となることが推測できる。
【００２０】
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。
【００２１】
例えば、図１においては、半導体部品３と水晶振動子２とを回路基板３０の上下面に配置した構造（所謂Ｈ型構造）としていたが、半導体部品３と水晶振動子２を別々の回路基板３０に形成し、上下に積み重ねた構造（所謂親亀子亀構造）にしても構わない。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無い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態にかかる水晶発振器の概略の断面図である。
【図２】本発明のキャビティの深さ（高さ）方向をAとし、樹脂材料の硬化後の高さBを示す要部拡大図である。
【図３】本発明の電子部品を底面側の半導体部品搭載面から見た場合の上面図であり、回路基板に半導体部品を搭載し、樹脂材料を塗布した状態を示す上面図である。
【図４】本発明の電子部品を加熱温度２５５℃から２５℃へ変化させた場合の熱応力分布である。
【図５】本発明の電子部品を加熱温度２５５℃から−４０℃へ変化せた場合の熱応力分布である。
【図６】従来の電子部品を底面側の半導体部品搭載面から見た場合の上面図である。
【図７】従来の電子部品を加熱温度２５５℃から２５℃へ変化させた場合の熱応力分布である。
【図８】従来の電子部品を加熱温度２５５℃から−４０℃へ変化させた場合の熱応力分布である。
【符号の説明】
【００２３】
１・・・容器
１ａ〜１ｄ・・・セラミック層
２・・・水晶振動子
３・・・半導体部品
４・・・金属製蓋体
５・・・樹脂材料
１０・・・キャビティ
１１〜１４・・・外部端子電極
１５〜１８・・・端子電極
２０・・・キャビティ
２１・・・水晶振動子用電極パッド
２２・・・バンプ部材
３０・・・回路基板
３２・・・導通パッド
【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】
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