JP2007189581A - シート基材、およびこれを用いた圧電デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャビティ部を最大限利用して集積回路素子が収容できるキャビティ部に、効率よく保護樹脂を注入しアンダーフィルを形成することのできるシート基材およびこれを用いた圧電デバイスの製造方法を提供すること。
【解決手段】キャビティ部２０の側面６が開口部１１を有しているので、閉じたキャビティ部と比較して、より大きな集積回路素子５を収容できる。また、開口部１１の連通された部分から複数のキャビティ部２０にアンダーフィル１３形成用の保護樹脂１２の注入が可能なシート基材３０を得ることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、圧電素子とその駆動制御に用いられる集積回路素子とを収容する収容器用シート基材、およびこれを用いた圧電デバイスの製造方法に関する。

電子機器の小型化に伴い、圧電デバイスの小型化も急速に進んでいる。圧電デバイスでは、圧電素子とその駆動制御に用いられる集積回路素子とが、収容器の両面に設けられたキャビティ部にそれぞれ収容されている。また、収容器には外部接続端子が設けられている。
ここで、温度補償型の圧電デバイス用集積回路素子等では、アナログ回路、メモリー回路、デジタル回路等の複数の回路を素子に組み込む必要がある。したがって、圧電素子の小型化と比較して、集積回路素子の小型化は容易ではない。

また、集積回路素子をキャビティ部に収容後、集積回路面を保護するために保護樹脂をキャビティ部に注入および硬化して、いわゆるアンダーフィルを形成する必要がある。このとき、キャビティ部に収まる限度の大きな集積回路素子を収容すると、キャビティ部側面と集積回路素子との間隙が狭くなり、間隙からの保護樹脂の注入が難しくなる。

閉じたキャビティ部内に段差を設けることにより注入用の間隙を設け、この間隙から保護樹脂を注入し、アンダーフィルを形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−６１７１号公報（３項、図１）

しかしながら、側面が閉じたキャビティ部に注入用のスペースを設けているため、キャビティ部を最大限利用して大きな集積回路素子を収容するのが難しい。また、個々の収容器のキャビティ部ごとに保護樹脂を注入してアンダーフィルを形成するので、アンダーフィル注入作業の効率が低下する。
本発明の目的は、キャビティ部を最大限利用して集積回路素子が収容できるキャビティ部に、効率よく保護樹脂を注入してアンダーフィルを形成することのできるシート基材およびこれを用いた圧電デバイスの製造方法を提供することにある。

本発明のシート基材は、圧電デバイス用の複数の収容器部と、前記収容器部の面に、集積回路素子が収容されるキャビティ部とを備え、前記キャビティ部の側面の少なくとも一方向に開口部が形成され、隣り合う前記キャビティ部の前記開口部が連通されていることを特徴とする。

この発明によれば、キャビティ部の側面が開口部を有しているので、閉じたキャビティ部と比較して、より大きな集積回路素子が収容される。また、開口部の連通された部分から複数のキャビティ部にアンダーフィル形成用の保護樹脂の注入が可能なシート基材が得られる。

本発明では、前記キャビティ部の設けられた前記収容器部の面の外周は矩形状で、前記収容器部は、前記外周がそれぞれ接するように縦および横に配置され、前記開口部は、前記外周の互いに向かい合う２辺の中央部近傍に設けられているのが好ましい。

この発明では、収容器部が規則正しく配置され、開口部も連続して連通される。したがって、一度により多くの複数のキャビティ部に保護樹脂が注入され、注入効率を向上できるシート基材が得られる。

本発明の圧電デバイスの製造方法は、圧電デバイス用収容器部を複数備えた前述のシート基材を用いた圧電デバイスの製造方法であって、前記シート基材を形成する工程と、圧電素子を実装する工程と、集積回路素子を前記収容器部に設けられたキャビティ部に実装する工程と、前記集積回路素子と前記キャビティ部との間に、保護樹脂を注入する工程と、前記保護樹脂を硬化させアンダーフィルを形成する工程と、前記収容器部を個片化する工程とを含むことを特徴とする。

この発明によれば、前述の効果を有する圧電デバイスの製造方法が得られる。

以下、本発明を具体化した実施形態および変形例を図面に基づいて説明する。なお、実施形態および変形例において、同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。

以下に、本発明の実施形態について説明する。
図１には、圧電デバイスとしての水晶発振器１００が示されている。
図１（ａ）は水晶発振器１００の概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線での概略断面図、同図（ｃ）は概略底面図である。
図１において、水晶発振器１００は、収容器としてのセラミックパッケージ１０と、圧電素子としての水晶振動片２と、水晶振動片２の駆動制御に用いられる集積回路素子５と、外部接続端子としての電極パッド４とを備えている。
セラミックパッケージ１０の上面および底面の外周の形状は長方形である。上面には水晶振動片２を収容するキャビティ部１４が、底面には集積回路素子５を収容するキャビティ部２０が設けられている。

キャビティ部２０は、底面側から見て側面６によって囲まれた部分である。そして、キャビティ部２０は、底面外周の互いに向かい合う２辺の中央部近傍にあたるセラミックパッケージ１０の側面１５に４ヵ所の開口部１１を有している。
また、正方形状の電極パッド４が、底面外周の４ヵ所の角部内側に形成されている。

キャビティ部２０には、正方形の面を持つ直方体の集積回路素子５が、その角部が開口部１１の位置にくるように収容されている。そして、バンプ９によって、集積回路素子５と水晶振動片２との導通が図示しないスルーホールを介してとられている。また、集積回路素子５とキャビティ部２０との間隙は、アンダーフィル１３によって埋められている。

一方、上面に設けられたキャビティ部１４には、水晶振動片２が導電性接着剤７で片側を固定された状態で収容されている。そして、キャビティ部１４は、蓋体３によって減圧密封されている。

図２には、シート基材３０を用いて水晶発振器１００を製造する、製造工程のフロー図が示されている。
図３には、シート基材３０が示されている。図３（ａ）は、概略部分底面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線での概略部分断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線での概略部分断面図、同図（ｄ）は同図（ａ）におけるＣ−Ｃ線での概略部分断面図を示している。
図２において、製造工程は、シート基材形成工程であるＳ１（ステップ１）と、水晶振動片実装工程であるＳ２（ステップ２）と、集積回路素子実装工程であるＳ３（ステップ３）と、保護樹脂注入工程であるＳ４（ステップ４）と、アンダーフィル形成工程であるＳ５（ステップ５）と、個片化工程であるＳ６（ステップ６）とを含んでいる。

Ｓ１は、複数のセラミックパッケージ部１６を備えたシート基材３０を形成する工程である。セラミックパッケージ部１６を個片化することにより、前述のセラミックパッケージ１０および水晶発振器１００が得られる。

図３（ａ）において、図中の二点鎖線で囲まれた矩形状の外周で区切られた最も面積の小さい部分に、一つのセラミックパッケージ部１６が対応している。そして、各セラミックパッケージ部１６は、それぞれの外周が接するように縦方向および横方向に配置されている。

シート基材３０は、セラミック部材３１と、第１セラミックシート基材３２と、第２セラミックシート基材３３とから形成されている。
セラミック部材３１は、底面側から見て正方形の部材の四隅が切り取られた八角形状に形成されている。そして、その中心が図中の二点鎖線の交点と一致するように、第１セラミックシート基材３２上に配置されている。
また、セラミック部材３１の間の領域がキャビティ部２０であり、セラミック部材３１の側面６がキャビティ部２０の側面６となっている。そして、キャビティ部２０の側面６には、開口部１１が形成され、隣り合うキャビティ部２０の開口部１１は連通されている。
電極パッド４は、セラミック部材３１上のセラミックパッケージ部１６の角部に相当する４ヵ所に形成されている。

第２セラミックシート基材３３は、キャビティ部１４の部分が打ち抜かれた構造である。
また、セラミック部材３１と第１セラミックシート基材３２と第２セラミックシート基材３３とには、二点鎖線で示した位置にＶ字型の凹部が形成されている。
セラミック部材３１と、第１セラミックシート基材３２と、第２セラミックシート基材３３とが貼り合わせられた後、焼成されることによって一体化したシート基材３０が形成される。

Ｓ２は、水晶振動片２を実装する水晶振動片実装工程である。
Ｓ２において、水晶振動片２を、導電性接着剤７によってキャビティ部１４の底面に固定および電気的接続する。その後、蓋体３によって、キャビティ部１４を減圧密封する（図１参照）。

Ｓ３は、集積回路素子５を実装する工程である。
より具体的には、集積回路素子５の集積回路が形成された面をシート基材３０側に向けてコンタクトをとるフリップチップ実装を行う。コンタクトは、バンプ９によって行う。

Ｓ４は、アンダーフィル形成用の保護樹脂１２を注入する保護樹脂注入工程である。
図４には、Ｓ４を表した図が示されている。
図４（ａ）は、概略部分底面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線での概略部分断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線での概略部分断面図、同図（ｄ）は同図（ａ）におけるＣ−Ｃ線での概略部分断面図を示している。

Ｓ４では、ノズル４０によって保護樹脂１２を注入する。
図４（ａ）において、ノズル４０は二点鎖線の円形で示され、キャビティ部２０の開口部１１の連通された位置にある。また、図４（ｃ）において、ノズル４０は、底面から少しはなれた位置にある。
保護樹脂１２は注入されると、図４（ａ）中の矢印で示したように隣り合うキャビティ部２０に広がる。このとき、集積回路素子５とシート基材３０との図示しない間隙にも保護樹脂１２は侵入する。また、保護樹脂１２は、集積回路素子５の集積回路が形成されていない面の高さまで注入する。
なお、保護樹脂１２は、エポキシ系の樹脂を用いることができる。

Ｓ５は、保護樹脂１２を硬化して、アンダーフィル１３を形成する工程である。
硬化は、熱によって行うことができる。
Ｓ６は、各セラミックパッケージ部１６を個片化する工程である。
Ｓ６では、図４（ａ）に示した二点鎖線をなぞるように、Ｖ字型凹部の部分を切断し、水晶振動片２と集積回路素子５とが実装されたセラミックパッケージ部１６を個片化して水晶発振器１００を得る。
個片化は、ダイシングによって行ってもよいし、予め設けたＶ字型凹部で折ることにより個片化してもよい。

以下、実施形態の効果を記載する。
（１）キャビティ部２０の側面６が開口部１１を有しているので、閉じたキャビティ部と比較して、より大きな集積回路素子５を収容できる。また、開口部１１の連通された部分から複数のキャビティ部２０にアンダーフィル１３形成用の保護樹脂１２の注入が可能なシート基材３０を得ることができる。

（２）セラミックパッケージ部１６が規則正しく配置され、開口部１１も連続して連通できる。したがって、一度により多くの複数のキャビティ部２０に保護樹脂１２を注入でき、注入効率を向上できるシート基材を得ることができる。

（３）前述の効果を有する水晶発振器１００の製造方法を得ることができる。

（変形例）
図５には、変形例におけるシート基材３０が示されている。
図５（ａ）は、概略部分底面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線での概略部分断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線での概略部分断面図、同図（ｄ）は同図（ａ）におけるＣ−Ｃ線での概略部分断面図を示している。
シート基材３０は、セラミックシート部材３４と、第１セラミックシート基材３２と、第２セラミックシート基材３３とが貼り合わされて形成されている。
実施形態とは、セラミックシート部材３４が一方向で連結されている点が異なる。セラミックシート部材３４は、図示しない外周によって連結されており、一体化したセラミックシート部材３４となっている。

図６は、変形例の注入工程を表した図である。
図６（ａ）は、概略部分底面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線での概略部分断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線での概略部分断面図、同図（ｄ）は同図（ａ）におけるＣ−Ｃ線での概略部分断面図を示している。
実施形態と同様にノズル４０によって保護樹脂１２を注入する。注入場所も実施形態と同様である。保護樹脂１２は、図中の矢印で示したように隣り合うキャビティ部２０に広がって注入される。このとき、実施形態と異なり、開口部１１は、一方向のみで連結されているので、保護樹脂１２は一方向の隣り合うキャビティ部２０に広がる。
その他の工程は、実施形態と同様に行う。

このような変形例によれば、以下の効果がある。
（４）セラミックシート部材３４が一体で形成されているので、第１セラミックシート基材３２との位置合わせが行いやすく、シート基材３０が容易に形成できる。

また、本発明を実施するための最良の方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、使用する材料、形状その他の詳細な事項において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した材料、形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの材料、形状などの限定の一部もしくは全部の限定を外した記載は、本発明に含まれるものである。

（ａ）は本発明の実施形態にかかる水晶発振器の概略部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での概略断面図、（ｃ）は概略底面図。 本発明の実施形態にかかる製造工程のフロー図。 （ａ）は本発明の実施形態にかかるシート基材の概略部分底面図、（ｂ）はＡ−Ａ線での概略部分断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線での概略部分平面図、（ｄ）はＣ−Ｃ線での概略部分断面図。 （ａ）は本発明の実施形態にかかる注入工程を示す概略部分底面図、（ｂ）はＡ−Ａ線での概略部分断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線での概略部分平面図、（ｄ）はＣ−Ｃ線での概略部分断面図。 （ａ）は本発明の変形例にかかるシート基材の概略部分底面図、（ｂ）はＡ−Ａ線での概略部分断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線での概略部分平面図、（ｄ）はＣ−Ｃ線での概略部分断面図。 （ａ）は本発明の変形例にかかる注入工程を示す概略部分底面図、（ｂ）はＡ−Ａ線での概略部分断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線での概略部分平面図、（ｄ）はＣ−Ｃ線での概略部分断面図。

符号の説明

５…集積回路素子、６…キャビティ部の側面、１４，２０…キャビティ部、１１…開口部、１２…保護樹脂、１３…アンダーフィル、１６…収容器部としてのセラミックパッケージ部、３０…シート基材、１００…圧電デバイスとしての水晶発振器。

Claims (3)

1. 圧電デバイス用の複数の収容器部と、
   前記収容器部の面に、集積回路素子が収容されるキャビティ部とを備え、
   前記キャビティ部の側面の少なくとも一方向に開口部が形成され、
   隣り合う前記キャビティ部の前記開口部が連通されている
   ことを特徴とするシート基材。
2. 請求項１に記載のシート基材において、
   前記キャビティ部の設けられた前記収容器部の面の外周は矩形状で、
   前記収容器部は、前記外周がそれぞれ接するように縦および横に配置され、
   前記開口部は、前記外周の互いに向かい合う２辺の中央部近傍に設けられている
   ことを特徴とするシート基材。
3. 請求項１または請求項２に記載の圧電デバイス用収容器部を複数備えたシート基材を用いた圧電デバイスの製造方法であって、
   前記シート基材を形成する工程と、
   圧電素子を実装する工程と、
   集積回路素子を前記収容器部に設けられたキャビティ部に実装する工程と、
   前記集積回路素子と前記キャビティ部との間に、保護樹脂を注入する工程と、
   前記保護樹脂を硬化させアンダーフィルを形成する工程と、
   前記収容器部を個片化する工程とを含む
   ことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
   
   

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