(57)【要約】      （修正有）【課題】  圧電振動子と立体構成の発振回路ＩＣ部に、アンダーフィルを充填するためのキャビティを確保できない構造においても、構造の複雑化、製造手数の増大を生じない表面実装型圧電発振器とその製造方法を提供する。【解決手段】  実装基板２上に搭載される圧電振動子２１及びＩＣ部品１０とを備え、配線パターン５上に小バンプ７によってフリップチップ実装されるＩＣ部品搭載工程と、ＩＣ部品を埋設しつつ樹脂層を被覆一体化する熱プレス工程と、樹脂層にレーザ光を照射して配線パターン露出開口を複数形成するレーザ照射工程と、各開口内に導電性材料を充填して導体ブロックを配線パターン上に接続形成する導体ブロック形成工程と、各導体ブロックの露出上面に接続用導体を介して圧電振動素子底部の電極を固定する圧電振動子搭載工程とにより基板上面から導体ブロック３１上面のレベルまで樹脂層４１によってＩＣ部品全体を被覆する構造を成す。【選択図】  図１
2007096372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板と、該実装基板上に搭載される圧電振動子及びＩＣ部品と、を備えた表面実装型圧電発振器であって、上記実装基板は、平板状の絶縁基板と、該絶縁基板底部に設けた実装電極と、該絶縁基板上面に設けた配線パターンと、を備え、上記ＩＣ部品は、上記絶縁基板上面の配線パターン上に小バンプによってフリップチップ実装され、上記圧電振動子は、上記絶縁基板上面の他の配線パターン上に固定した導体ブロック上面に接続用導体を介して実装され、上記絶縁基板上面から上記導体ブロック上面のレベルまでを被覆する樹脂層によって上記ＩＣ部品全体を樹脂被覆した表面実装型圧電発振器を製造する方法であって、
上記実装基板上の上記配線パターン上に上記ＩＣ部品を上記小バンプによってフリップチップ実装するＩＣ部品搭載工程と、
上記実装基板上面に、シート状樹脂を載置して加圧しながら加熱することにより上記ＩＣ部品を埋設しつつ樹脂層を被覆一体化する熱プレス工程と、
上記樹脂層にレーザ光を照射して上記他の配線パターンを露出させる開口を複数形成するレーザ照射工程と、
上記各開口内に導電性材料を充填して上記導体ブロックを上記他の配線パターン上に接続形成する導体ブロック形成工程と、
上記各導体ブロックの露出した各上面に接続用導体を介して上記圧電振動素子底部の電極を固定する圧電振動子搭載工程と、
から成ることを特徴とする表面実装型圧電発振器の製造方法。
【請求項２】
上記導体ブロック形成工程の後に、上記樹脂層上面適所に接着剤を塗布する接着剤塗布工程を実施することを特徴とする請求項１に記載の表面実装型圧電発振器の製造方法。
【請求項３】
請求項１、又は２に記載の製造方法によって製造したことを特徴とする表面実装型圧電発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型化の進展に伴って求められるアンダーフィルレス構造や、キャビティレス構造に対応できる表面実装型圧電発振器、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信市場においては、各種電装部品の実装性、保守・取扱性、装置間での部品の共通性等を考慮して、各機能毎に部品群のモジュール化を推進するメーカーが増えている。また、モジュール化に伴って、小型化、低コスト化も強く求められている。
特に、基準発振回路、ＰＬＬ回路、及びシンセサイザー回路等、機能及びハード構成が確立し、且つ高安定性、高性能化が要求される回路部品に関してモジュール化への傾向が強まっている。更に、これらの部品群をモジュールとしてパッケージ化することによりシールド構造を確立しやすくなるという利点がある。
複数の関連部品をモジュール化、パッケージ化することにより構築される表面実装用の電子デバイスとしては、例えば圧電振動子、圧電発振器、ＳＡＷデバイス等を例示することができる。
ところで、従来の表面実装型発振器にあっては、発振回路、温度補償回路を構成するトランジスタ、抵抗、コンデンサ等の回路素子を個々のチップ部品として実装基板に搭載して使用していたため、小型化に限界があった。そこで、最近では、圧電発振器を小型化する為に、発振回路、温度補償回路等を構成する回路素子を固有の集積回路に集積したワンチップのＩＣ部品が用いられている。
圧電発振器の機能を高く維持しつつ、更なる小型化を図るために、例えは図３に示した如き二階建て構造のモジュールが採用されている。
即ち、図４は二階建て構造型（Ｈ型）モジュールとしての表面実装型圧電デバイス（水晶発振器）の従来構成を示す縦断面略図であり、セラミック製の容器本体１０１と金属リッド１０２からなる容器の内部に水晶振動素子１０３を収容した水晶振動子１００と、水晶振動子１００の底面に接合される容器１０５の空所（キャビティ）１０５ａ内の天井面に発振回路、温度補償回路などを構成するベアチップとしてのＩＣ部品１０６をフリップチップ実装した底部構造体（ＩＣ部品ユニット）１０７と、を備えている。空所１０５ａ内に収納されたＩＣ部品１０６を保護するために、空所１０５ａ内に樹脂（アンダーフィル）１１０を充填してＩＣ部品全体を被覆している。
【０００３】
この水晶発振器をプリント基板上に実装する際には、容器１０５の底面に設けた実装端子１０５ｂを用いた半田付けが行われる（例えば、特許文献１）。
上記従来のパッケージ構造にあっては、容器１０５の空所１０５ａ内にアンダーフィル１１０を充填する必要があるが、発振器の小型化が進むに連れて、アンダーフィルを注入するスペースの確保が困難となってきており、アンダーフィルレス構造、或いはキャビティレス構造のパッケージが必要とされてきている。
特許文献２にはアンダーフィルレス構造、或いはキャビティレス構造の圧電発振器のパッケージ構造が開示されている。この従来例は発振回路基板上に回路素子（ＩＣ部品）を搭載してから、回路素子のみを樹脂にて被覆し、更に回路基板上の接続端子上に搭載した大径の導電体を介してパッケージ化された圧電振動子を搭載した構成を備えている。
しかし、この従来例には、回路素子を樹脂被覆するに際して近接位置にある接続端子上に樹脂が流入しないようにするための構成、製造方法が複雑化するという不具合がある。つまり、樹脂被覆する際に接続端子に樹脂が入り込まないようにダムを設けたりマスクを形成する必要があり、樹脂被覆以前の工程が複雑化して生産性が低下する。
【特許文献１】特開２０００−２７８０４７公報
【特許文献２】特開２００４−１８００１２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、実装基板上に、圧電振動子と、発振回路等を構成するワンチップＩＣ部品とを上下位置関係で並置した表面実装型圧電発振器において、小型化の要請によってアンダーフィルを充填するためのキャビティを確保できないことに対応してアンダーフィルレス構造、或いはキャビティレス構造を採用した場合においても、構造の複雑化、製造手数の増大といった不具合を生じることがない表面実装型圧電発振器、及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１の発明に係る製造方法は、実装基板と、該実装基板上に搭載される圧電振動子及びＩＣ部品と、を備えた表面実装型圧電発振器であって、上記実装基板は、平板状の絶縁基板と、該絶縁基板底部に設けた実装電極と、該絶縁基板上面に設けた配線パターンと、を備え、上記ＩＣ部品は、上記絶縁基板上面の配線パターン上に小バンプによってフリップチップ実装され、上記圧電振動子は、上記絶縁基板上面の他の配線パターン上に固定した導体ブロック上面に接続用導体を介して実装され、上記絶縁基板上面から上記導体ブロック上面のレベルまでを被覆する樹脂層によって上記ＩＣ部品全体を樹脂被覆した表面実装型圧電発振器を製造する方法であって、上記実装基板上の上記配線パターン上に上記ＩＣ部品を上記小バンプによってフリップチップ実装するＩＣ部品搭載工程と、上記実装基板上面に、シート状樹脂を載置して加圧しながら加熱することにより上記ＩＣ部品を埋設しつつ樹脂層を被覆一体化する熱プレス工程と、上記樹脂層にレーザ光を照射して上記他の配線パターンを露出させる開口を複数形成するレーザ照射工程と、上記各開口内に導電性材料を充填して上記導体ブロックを上記他の配線パターン上に接続形成する導体ブロック形成工程と、上記各導体ブロックの露出した各上面に接続用導体を介して上記圧電振動素子底部の電極を固定する圧電振動子搭載工程と、から成ることを特徴とする。
平板状の実装基板上の各配線パターン上にＩＣ部品と導体ブロックを搭載完了した後に樹脂被覆することが可能となるので、配線パターン上に樹脂が侵入することを防止するための構造を事前に形成する手間が省ける。従って、製造工数を簡略化し生産性を高め、製造コストを低減できる。大面積の実装基板母材を用いたバッチ処理にも適した発振器構造である。
請求項２の発明は、請求項１において、上記導体ブロック形成工程の後に、上記樹脂層上面適所に接着剤を塗布する接着剤塗布工程を実施することを特徴とする。
樹脂層上面とパッケージ化された圧電発振器底面との間の隙間に接着剤を充填することにより両者の接続強度を高めることが可能となる。
請求項３の発明に係る表面実装型圧電発振器は、請求項１、又は２に記載の製造方法によって製造したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ＩＣ部品とパッケージ化された圧電振動子を上下位置関係となるように実装基板上に搭載する際に、平板状の実装基板を使用することが可能となるためキャビティレス化による小型化を実現できる。また、実装基板母材を利用したバッチ処理において、配線パターンの一部に樹脂が流入することを防止するための堰き止め手段を設けるといった複雑な工程を経ることなく、ＩＣ部品を樹脂被覆することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る表面実装型圧電発振器の構成を示す外観斜視図、及び縦断面図であり、ここでは水晶発振器を一例として説明する。
この表面実装型圧電発振器１は、平板状の実装基板２と、実装基板２上に搭載されるＩＣ部品１０、及びパッケージ化された水晶振動子（圧電振動子）２１と、を備えている。
実装基板２は、平板状の絶縁基板３と、絶縁基板底部に設けた実装電極４と、絶縁基板上面に設けた配線パターン（ランド）５、６と、を備えている。
ＩＣ部品１０は、発振回路、温度補償回路等を構成する半導体ベアチップであり、絶縁基板３上面の配線パターン５上に高さの低い小バンプ７によってフリップチップ実装されている。
【０００８】
水晶振動子２１は、絶縁基板上面の他の配線パターン６上に固定した背高の導体ブロック３１上面に半田等の接続用導体３２を介して実装される。水晶振動子２１は、セラミック等から成る容器本体２２の凹所２２ａ内に設けた接続パッド２２ｂ上に導電性接着剤を用いて水晶振動素子２３を支持し、該凹所２２ａを金属蓋２４によって封止した構成を備える。容器本体２２の底部には外部電極２５を備え、この外部電極２５と上記接続用導体３２を接続することによって水晶振動子２１は導体ブロック３１上面に固定される。水晶振動素子２３は、水晶基板の両主面に導体パターン（励振電極、及び各励振電極から引き出されたリード電極）を形成した構成を備えている。
導体ブロック３１は、実装基板２上にフリップチップ実装されたＩＣ部品１０よりも背高となるように寸法設定される。つまり、搭載後のＩＣ部品１０の上面の高さ位置よりも、導体ブロック３１の平坦な上面の方が高い位置関係となるように設定する。導体ブロック３１の形成方法は、後述の製造方法において説明する。
更に、絶縁基板３の上面から導体ブロック上面のレベルまでを被覆する樹脂層４１によってＩＣ部品全体を樹脂被覆する。
【０００９】
なお、樹脂層４１の上面と水晶振動子２１下面との間隙に接着剤４５を充填して両者を一体化してもよい。このように樹脂層上面とパッケージ化された圧電発振器底面との間の隙間に接着剤を充填することにより両者の接続強度を高めることが可能となる。
本発明の発振器１は、ＩＣ部品１０のみならず、水晶振動子２１を実装基板上に搭載する導体ブロック３１も含めた基板上面を樹脂層４１によって被覆した構造が特徴的であり、このようにＩＣ部品１０以外の部分も樹脂被覆する構成とすることにより構成がシンプル化し、後述するように製造工程を簡略化することが可能となる。
従って、本発明によれば、パッケージ化された水晶振動子とワンチップＩＣ部品とを上下位置関係となるように実装基板上に搭載した表面実装型水晶発振器において、小型化の要請によってアンダーフィルを充填するためのキャビティを確保できないことに対応してアンダーフィルレス構造、或いはキャビティレス構造を採用した場合においても、構造の複雑化、製造手数の増大といった不具合を解消できる。
【００１０】
次に、上記表面実装型水晶発振器の製造方法を図２に示した工程図により説明する。
なお、以下の工程は、多数の実装基板を縦横にシート状に連結した実装基板母材を用いたバッチ処理によって実施されるが、ここでは発振器個片毎の製造手順を明確化するために個片の断面図を用いて説明する。
図２（ａ）はＩＣ部品搭載工程であり、実装基板２上の配線パターン５上にＩＣ部品１０を小バンプ７によってフリップチップ実装する。
図２（ｂ）の熱プレス工程では、実装基板２の上面に、ＩＣ部品１０を埋設させるために十分な厚みを有した均一厚のシート状樹脂４１を載置して熱ローラ４５によって加圧しながら加熱（熱プレス）することにより、シート状樹脂４１を軟化させてＩＣ部品１０を埋設しつつ樹脂層４１により実装基板２とＩＣ部品１０を被覆一体化する。実装基板２上に上面が平坦化するまで加圧された樹脂層４１の上面高さは、当然ながらＩＣ部品１０の上面を越えた位置となる。熱プレスは、真空中で行っても良いし、待機中で実施してもよい。
シート状の樹脂４１の代表例としては、エポキシ樹脂に熱可塑性樹脂を配合してシート状にしたものや、Ｂステージ状のもの、或いはドライフィルムレジスト等を例示できる。
多数の実装基板を縦横にシート状に連結した実装基板母材を用いたバッチ処理によって発振器を量産する場合には、この熱プレス工程は、実装基板母材外周を枠体状の堰き止め部材により包囲した状態で、該堰き止め部材の内側に大面積のシート状樹脂を載置した上で熱ローラ４５により加圧しながら加熱することによって実施される。つまり、この工程においては、実装基板個片上の特定部分に樹脂が侵入しないようにするための堤防やマスクを設ける等の煩雑な手法を採ることなく、単純にシート状樹脂を載置して加圧、加熱してから固化させればよく、生産性を大幅に高めることができる。
なお、樹脂被覆前に任意の箇所にアンダーフィルを充填しておいてもよい。
【００１１】
図２（ｃ）のレーザ照射工程では、樹脂層４１にレーザ光を照射して他の配線パターン６を露出させる開口４１ａを複数形成する。レーザ光の照射位置の制御は、樹脂層４１の上面に図示しないマスクを添設する等して実施する。
図２（ｄ）の導体ブロック形成工程では、各開口４１ａ内に半田、Ａｇペースト等の導電性材料３１を充填して硬化させることにより導体ブロック３１を他の配線パターン６上に接続形成する。この結果、実装基板２上の各配線パターン６上に導体ブロック３１が搭載された状態となる。導体ブロック３１の最上部の高さ位置は、実装基板２上に搭載したＩＣ部品の上面よりも背高となる。
図２（ｅ）の水晶振動子搭載工程では、各導体ブロック３１の露出した各上面に接続用導体３２を介して水晶振動素子底部の電極２５を固定する。この搭載工程では、各導体ブロックの露出した各上面３１ａに接続用導体３２を介して水晶振動素子底部の電極２５を半田等によって固定する。
なお、必要に応じて、熱プレス工程（図２（ｂ））の後に、平坦化した樹脂層上面適所に接着剤４５を塗布する接着剤塗布工程を実施してもよい。
最後に個片間の境界線に沿ってダイシングすることによって個々の発振器を得る。
このように本発明の製造方法によれば、実装基板母材を用いたシンプルな工程によって生産性よく、超小型且つアンダーフィルレスタイプ、キャビティレスタイプの表面実装型水晶発振器を量産することができる。
【００１２】
次に、図３は本発明の他の実施形態に係る表面実装型水晶発振器の構成を示す断面図であり、この実施形態では水晶振動子２１底部の外部電極２５に予め固定してあったバンプ２６を導体ブロック３１の上面から埋め込むようにして固定している。
この実施形態においては、樹脂層４１に形成した開口４１ａ内に充填した半田、Ａｇペースト等の導電性材料３１が硬化する前に、水晶振動子２１を樹脂層４１上に載置してバンプ２６を導電性材料３１内に埋め込み、埋め込み後に導電性材料３１を硬化させることで、水晶振動子２１を樹脂層４１上に固定完了する。
なお、上記実施形態では、水晶発振器の代表例として水晶発振器を例示したが、本発明は圧電材料から成る圧電振動素子を使用した発振器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る表面実装型圧電発振器の構成を示す外観斜視図、及び縦断面図。
【図２】（ａ）乃至（ｅ）は、本発明の表面実装型圧電発振器の製造方法の工程図。
【図３】本発明の他の実施形態に係る表面実装型圧電発振器の一部断面構成説明図。
【図４】従来の圧電発振器の構成説明図。
【符号の説明】
【００１４】
１…表面実装型圧電発振器、２…実装基板、３…絶縁基板、４…実装電極、５…配線パターン、６…配線パターン、７…小バンプ、１０…ＩＣ部品、２１…水晶振動子（圧電振動子）、２２…容器本体、２２ａ…凹所、２２ｂ…接続パッド、２３…水晶振動素子、２４…金属蓋、２５…外部電極、３１…導体ブロック、３１ａ…上面、３２…接続用導体、４１…樹脂層、４１ａ…開口、４５…熱ローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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