JP2014017704A - 水晶デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層セラミックからなる容器本体と水晶片とこの水晶片を用いる回路を集積したＩＣチップとを備え、容器本体に形成された第１の凹部内に水晶片を密閉封入し第２の凹部内にＩＣチップを収容した水晶デバイスにおいて、ＩＣチップを外部環境から確実に保護し、低背化や平面形状寸法の小型化を達成し、製造工程も簡素化する。
【解決手段】容器本体２の第２の凹部１０ｂの底面に弾性樹脂層２１を配置しこの弾性樹脂層２１上にＩＣチップ１を配置する。ＩＣチップ１の回路形成面に設けられたＩＣ端子に対応した回路端子１１を有する実装基板２０を用意し、異方性導電接着剤２２を使用して、実装基板２０へのＩＣチップの回路形成面の接合とその実装基板２０の容器本体２への接合とを同時に行い、異方性導電接着剤２２によって回路形成面を封止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水晶振動子とこの水晶振動子を用いる回路を含むＩＣ（集積回路）チップとを一体化させた表面実装型の水晶デバイスに関する。

水晶振動子とＩＣチップを一体化させた水晶デバイスの代表的なものとして、水晶振動子とこの水晶振動子を用いる発振回路を集積したＩＣチップとを一体化させた表面実装用の水晶発振器がある。表面実装用の水晶発振器は、小型・軽量であることから、特に携帯型の電子機器、例えば携帯電話機において、周波数や時間の基準源として広く内蔵されている。

このような表面実装用の水晶発振器の１つのタイプのものとして、両方の主面にそれぞれ凹部が形成された扁平な容器本体を使用し、一方の主面の凹部に水晶片を密閉封入して水晶振動子を構成するとともに、他方の主面の凹部にＩＣチップを格納した、いわゆる二室型のものがある（例えば、特許文献１）。二室型の表面実装用水晶発振器は、中央部での断面形状がＨ字型である容器本体を使用するので、Ｈ字型の表面実装用水晶発振器とも呼ばれる。図５は、そのような二室型の表面実装用水晶発振器の断面図であり、図６はここで用いられる水晶片を示す平面図であり、図７は、ＩＣチップを取り除いた状態での容器本体の底面図である。

図示される水晶発振器において、容器本体２は、回路基板あるいは配線基板に実装したときに上から見て短辺と長辺とを有する長方形に見える扁平な略直方体形状の外形を有し、その上面と下面にそれぞれ凹部が設けられており、その結果、Ｈ字型の断面形状を有している。容器本体２は、略長方形状の平板状の中央層２ａと、それぞれ開口部を有する上下の枠層２ｂ，２ｃとを有する積層セラミックからなっている。中央層２ａと枠層２ｂによって図示上側の第１の凹部１０ａが形成され、第１の凹部１０ａ内に水晶振動子として機能する水晶片３が格納されている。また、中央層２ａと枠層２ｃによって図示下側の第２の凹部１０ｂが形成され、第２の凹部１０ｂ内にＩＣチップ１が収容されている。ここで第１の凹部１０ａの底面、すなわち中央層２ａの表側の表面には、一対の水晶保持端子１２が設けられている。第２の凹部１０ｂの開口端面を囲む枠層２ｃの表面の４つの角部には、それぞれ、この水晶発振器を回路基板あるいは配線基板上に表面実装する際に用いられる実装端子４が設けられている。これら４個の実装端子４は、例えば、電源端子、接地端子、発振出力端子及びＡＦＣ（自動周波数制御）用入力端子である。しかしながら実装端子の数は４に限られるものではなく、さらに、必要に応じて、制御用端子などの実装端子を設ける場合もある。

水晶片３は、図６に示すように、例えば略長方形のＡＴカットの水晶片であり、その両方の主面にそれぞれ励振電極７ａが設けられるともに、これらの励振電極７ａからは、水晶片３の一端部の両側に向けて、それぞれ引出電極７ｂが延出されている。引出電極７ｂが延出された水晶片３の一端部両側を導電性接着剤１３などで固着することにより、水晶片３は、水晶保持端子１２に対して電気的・機械的に接続し、第１の凹部１０ａ内に保持されることになる。水晶片３の固着後、容器本体２の第１の凹部１０ａの開口面には、枠層２ｂの上面に設けられた金属リング１５に対して金属カバー９がシーム溶接などによって接合され、これによって、水晶片３が第１の凹部１０ａ内に密閉封入されるようになっている。なお、金属リング１５は、容器本体２に形成されたビアホールなどの不図示の導電路を介して、実装端子４のうちの接地用のものに電気的に接続しており、これにより、金属カバー９も接地することになる。

ＩＣチップ１は、略長方形の形状を有し、水晶片３を用いる発振回路を少なくとも含む電子回路を半導体基板に集積化したものである。ＩＣチップ１においては発振回路等の電子回路が半導体基板の一方の主面に通常の半導体装置製造プロセスによって形成されているので、半導体基板の一対の主面のうちこれらの電子回路が形成されている方の主面のことを、ＩＣチップの回路形成面と呼ぶことにする。回路形成面には、ＩＣチップ１を外部回路に接続するための複数のＩＣ端子も形成されている。ＩＣ端子には、電源端子、接地端子、発振出力端子、ＡＦＣ用入力端子、水晶振動子と接続するための一対の水晶接続端子などが含まれる。ＩＣ端子は、例えば、回路形成面の最表面に形成された導電膜によって構成される。

また第２の凹部１０ｂの底面、すなわち中央層２ａの第２の凹部１０ｂ側の露出底面には、図７に示すように、ＩＣ端子に対応する複数の回路端子１１が設けられている。ここでは８個の回路端子１１が、凹部１０ｂの底部の両方の長辺に沿うようにして、長辺ごとに４個ずつ等間隔に列をなして配置している。ＩＣ端子のうちの電源端子、接地端子、発振出力端子、ＡＦＣ用入力端子に対応する回路端子は、それぞれ、不図示の導電路を介して、実装端子４に電気的に接続している。ＩＣチップ１の１対の水晶接続端子に対応する回路端子は、中央層２ａに形成されたビアホールなどの不図示の導電路を介して、中央層２ａの第１の凹部１０ａ側の表面に形成された水晶保持端子１２に電気的に接続する。

ＩＣチップ１は、その回路形成面が第２の凹部１０ｂの底面に向かい合うようにして、バンプ６を用いる超音波熱圧着によりＩＣ端子を回路端子１１に電気的・機械的に接続することによって、第２の凹部１０ｂの底面に固着される。そして、ＩＣチップ１の回路形成面を保護するために、第２の凹部１０ｂ内には、中央層２ａと回路形成面との隙間を埋めるように、保護樹脂層１６がいわゆるアンダーフィルとして設けられている。

ところで、上述した表面実装型水晶発振器では、長期間の使用中に保護樹脂層１６が徐々に吸湿し、これによって保護樹脂層１６の誘電率が変化するので、ＩＣチップ１内に設けられた電子回路と、容器本体２に形成された導電路や回路端子１１との間に発生する浮遊容量の大きさも変化し、これによって水晶発振器における発振周波数が変化してしまう、という問題が生じる。また、水晶発振器の小型化に伴って、ＩＣチップと容器本体の凹部の側壁との間隔が狭くなる傾向にあり、ＩＣチップ１の回路形成面を保護するためにこの隙間に樹脂を注入・塗布して保護樹脂層１６を構成することが難しくなってきている。

上述の表面実装型水晶発振器では、第２の凹部１０ｂの開口端面を囲む枠層２ｃの表面に実装端子４が設けられているが、水晶発振器の小型化が進むと、第２の凹部２ｃを囲む壁部としての枠層２ｃの厚さが小さくなって、枠層２ｃの表面に形成できる実装端子の大きさが小さくなりすぎ、あるいは、隣接する実装端子間の十分な間隔を確保できなくなる。実装端子の大きさが小さすぎると、この水晶発振器を回路基板または配線基板に表面実装する際の作業性が低下する。隣接する実装端子４の間隔を十分確保できなくなることは、例えば、実装端子の数を４個から６個に増加させる際の障害ともなる。

実装端子の大きく形成するための構成として、図８に示すように、図５に示す表面実装型水晶発振器の底面すなわち第２の凹部１０ｂ側に、第２の凹部１０ｂを覆って枠層２ｃに接合するような接続用基板１７を設け、この接続用基板１７上に実装端子４を設けることが考えられる。接続用基板１７は、板状の部材であり、水晶発振器の平面形状とほぼ同サイズとすることができる。したがって、枠層２ｃの表面に実装端子４を設ける場合に比べ、接続用基板１７上に設けることによって、実装端子４の形状を大きくすることができる。また、接続用基板１７を枠層２ｃに接合する際に、第２の凹部１０ｂ内に湿気が侵入しないような構造とすれば、保護樹脂層１６の吸湿に起因する問題点も解決することができる。しかしながら、図８に示した構成では、接続用基板１７がＩＣチップ１を押し付けるとＩＣチップ１を破損させる恐れがあり、そのため、第２の凹部１０ｂを深く形成してＩＣチップ１と接続用基板１７との間に十分な間隔が形成されるようにする必要があって、水晶発振器の低背化の妨げとなっている。

上述した各表面実装型水晶発振器では、容器本体２の第２の凹部１０ｂの底面に設けられる回路端子１１の数と配置とが、ＩＣチップ１でのＩＣ端子の数と配置とに完全に対応するものでなくてはならないから、ＩＣ端子の数や配置が異なるＩＣチップごとに専用の容器本体を用意しなければならない。しかしながら、ＩＣチップの種類ごと専用の容器本体を準備することは、そのような容器本体を試作するためのリードタイムやコストが増大するという課題を生じる。そこで本出願人は、既に、特許文献２において、図５に示したような表面実装型水晶発振器の改良として、プリント配線基板からなる実装基板を用意し、バンプを用いる超音波熱圧着によって実装基板の一方の主面に対してＩＣチップを接合し、その後、容器本体の第２の凹部内にＩＣチップが収容されるように、第２の凹部の開口端面に対して異方性導電樹脂を用いて実装基板を接合することによって構成される表面実装型水晶発振器を提案した。実装基板の他方の主面には、実装端子が設けられる。特許文献２に記載のものでは、ＩＣチップの種類ごとにプリント配線基板からなる実装基板を用意すれば、共通の容器本体を使用することができるので、多種多様のＩＣチップに対応できるようになる。

特開２００６−１６５７５９号公報 特開２００９−１０５６２８号公報 特開２００７−１４９８１５号公報

元木和行他、「異方性導電材料接続」、フジクラ技報、第９９号、第３２頁〜第３８頁、２０００年１０月

しかしながら、図８に示したように通常の二室型の表面実装型水晶発振器に対して接続用基板をさらに設け、実装端子の寸法を大きくできるようにした場合には、接続用基板とＩＣチップとの間の間隔を確保する必要があることから、水晶発振器の低背化が難しくなる、という課題が生じる。また、特許文献２に示した水晶発振器において、実装基板にＩＣチップを接合させたのちに、その実装基板を容器本体に異方性導電樹脂で接合するので、製造工程が煩雑になりがちである、という課題がある。このような課題は、表面実装型水晶発振器のみならず、一般的な水晶デバイスにおいて生ずるものである。

本発明の目的は、ＩＣチップを外部環境から確実に保護することができ、低背化や平面形状寸法の小型化を達成でき、製造工程も簡素化された水晶デバイスと、その製造方法とを提供することにある。

本発明の水晶デバイスは、一方の主面に形成された第１の凹部と他方の主面に形成された第２の凹部とを有する容器本体と、第１の凹部内に密閉封入された水晶片と、水晶片を用いる回路が集積化されたＩＣチップとを有する水晶デバイスであって、第２の凹部の底面に形成され弾性を有する弾性樹脂層と、第２の凹部を閉鎖するように、異方性導電接着剤により容器本体に接合した実装基板と、を有し、容器本体において第２の凹部の開口端面に、水晶片と電気的に接続し実装基板との電気的接続に用いられる複数の第１の接合端子が設けられ、ＩＣチップの回路形成面に複数のＩＣ端子が設けられ、実装基板の一方の主面に、複数のＩＣ端子に対応した複数の回路端子と、複数の第１の接合端子に対応し容器本体との電気的接続に用いられる複数の第２の接合端子と、が設けられ、実装基板の他方の主面に、水晶デバイスを表面実装する際に用いられる実装端子が設けられ、ＩＣチップは、回路形成面が異方性導電接着剤で封止され、かつ回路形成面でない方の主面が弾性樹脂層に接するようにして、第２の凹部内に収容され、異方性導電接着剤によって、各回路端子とその回路端子に対応するＩＣ端子との電気的接続が確立し、各第１の接合端子とその第２の接合端子に対応する第２の接合端子との電気的接続が確立している。

本発明の水晶デバイスの製造方法は、一方の主面に形成された第１の凹部と他方の主面に形成された第２の凹部とを有する容器本体と、第１の凹部内に密閉封入された水晶片と、水晶片を用いる回路が集積化されたＩＣチップとを有する水晶デバイスの製造方法であって、第２の凹部の底面に弾性を有する弾性樹脂層を形成する段階と、ＩＣチップにおける回路形成面でない方の主面が弾性樹脂層に接するように弾性樹脂層上にＩＣチップを配置する段階と、ＩＣチップの回路形成面に設けられているＩＣ端子に対応した回路端子を第１の主面に有する実装基板を使用し、第１の主面の全面に配置された異方性導電接着剤を介し、ＩＣチップが配置されている容器本体に対して第２の凹部を閉鎖するように実装基板を押し当てて異方性導電接着剤を硬化させる段階と、を有し、硬化した異方性導電接着剤によって、実装基板とＩＣチップとの接合及び実装基板と容器本体との接合を完成させ、ＩＣ端子と対応する回路端子との電気的接続を確立し、ＩＣチップの少なくとも回路形成面を封止する。

本発明では、容器本体の第１の凹部に水晶片を密閉封入し第２の凹部にＩＣチップを格納するいわゆる二室型の水晶デバイスにおいて、第２の凹部の底面にＩＣチップを固着させるのではなくて弾性樹脂層を配置しこの弾性樹脂層上にＩＣチップを配し、異方性導電接着剤を使用して、実装基板へのＩＣチップの接合とその実装基板の容器本体への接合とを同時に行えるようにする。これにより、ＩＣチップと実装基板の間、実装基板と容器本体の間での所望の電気的接続が確立するとともに、製造工程が簡素化され、異方性導電接着剤によってＩＣチップの回路形成面が確実に封止されるようになる。また、弾性樹脂層を設けていることにより、実装基板と容器本体との接合時にＩＣチップに加わる応力を緩和でき、水晶サイズの低背化を達成しつつＩＣチップの破損を防止することができる。さらに、ＩＣチップの種類に応じた実装基板を準備することで、ＩＣチップの変更に対して柔軟に対応できるようになる。

本発明の実施の一形態の表面実装用水晶発振器を示す断面図である。 実装基板及び異方性導電接着剤を取り除いた状態での図１に示す水晶発振器の底面図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ実装基板の平面図と底面図である。 （ａ），（ｂ）は図１に示す水晶発振器の組み立て工程を示す断面図である。 従来の二室型の表面実装用水晶発振器の断面図である。 水晶片を示す平面図である。 ＩＣチップが取り除かれた状態での図５に示す水晶発振器における容器本体の底面図である。 接続用基板を有する表面実装用水晶発振器の断面図である。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明の実施の一形態の水晶デバイスである表面実装型水晶発振器を示す図１において、図５〜図８に示したものと同一の構成要素には同一の参照符号が付与されており、それらについての重複する説明は省略または簡略化する。

図１に示した本実施形態の水晶発振器は、図５〜図７に示した二室型の表面実装型水晶発振器と同様のものであって、一方の主面に第１の凹部１０ａが形成され他方の主面に第２の凹部１０ｂが形成された積層セラミックからなる容器本体２を使用し、第１の凹部１０ａ内に水晶片３を密閉封入し、第２の凹部１０ｂ内にＩＣチップ１を収容したものである。しかしながら、実装端子４が形成されている実装基板２０を容器本体に接合させている点と、第２の凹部１０ｂへのＩＣチップ１の収容形態の点で、図１に示す水晶発振器は、図５〜図７に示した水晶発振器とは異なっている。ＩＣチップ１の構成、水晶片３の構成、及び水晶片３を第１の凹部１０ａ内に保持し封入する構成については、本実施形態の水晶発振器は、図５に示した従来のものと同じである。以下、本実施形態の水晶発振器について詳しく説明する。

本実施形態で用いる容器本体２は、図５に示したものと同様のものであるが、第２の凹部１０ｂの底面に回路端子１１が形成されていない点と、実装端子４の代わりに接合端子５が設けられている点で、図５に示したものと異なっている。接合端子５は、図２に示すように、第２の凹部１０ｂの開口端面を囲む枠層２ｃの表面の４つの角部にそれぞれ設けられている。これら４個の接合端子５のうち、２個は接地用のものであって、容器本体２に形成されたビアホールなどの不図示の導電路を介して金属リング１５に電気的に接続し、残りの２個は、やはり容器本体２に形成されたビアホールなどの不図示の導電路を介して、第１の凹部１０ａの底面に形成されている一対の水晶保持端子１２に電気的に接続している。接合端子５は、例えば、平坦な導電膜（例えば、金（Ａｕ）膜など）として形成されるものである。

ＩＣチップ１は、回路形成面が第２の凹部１０ｂの底面に固着するのではなく、回路形成面とは反対側の主面が、シリコーン系樹脂などの弾力性を有する樹脂すなわち弾性樹脂層２１を介して、第２の凹部１０ｂの底面に固着している。この構成ではＩＣチップ１がその回路形成面ではない方の主面によって第２の凹部１０ｂにダイボンディングされていることになり、回路形成面は、図２に示すように、第２の凹部１０ｂによる開口部に露出することになる。ＩＣチップ１の回路形成面には、上述したように複数のＩＣ端子８が設けられている。本実施形態の水晶発振器では、枠層２ｃによる第２の凹部１０ｂの開口端面の位置にＩＣチップ１の回路形成面がほぼ一致するように、ＩＣチップ１の厚さや弾性樹脂層２１の厚さ、第２の凹部１０ｂの深さが設定されている。枠層２ｃの表面に形成された各接合端子５とＩＣチップ１の回路形成面に形成された各ＩＣ端子８とには、それぞれ、バンプ６が設けられている。バンプ６は、例えば金（Ａｕ）ワイヤからなる突起であったり、あるいは、金属製の突起の表面に金メッキを施したものであったり、あるいは、接合端子５やＩＣ端子８に対してメタライズ工程によって突起を形成したものであったりしてもよい。金バンプとしてバンプ６を設ける場合には、ボンディングによってバンプ６をＩＣ端子８に接合してもよい。

実装基板２０は、容器本体２と同一の平面外形寸法を有する略長方形の板状部材であって、例えば、ガラスエポキシ多層基板材料などから構成されたプリント配線基板として、あるいはセラミック製の基板として形成されている。実装基板２０の一方の主面には、図３（ａ）に示すように、ＩＣチップ１のＩＣ端子８にそれぞれ対応する複数の回路端子１１が設けられており、さらにこの一方の主面の４角部には、それぞれ、容器本体２の接合端子５に対応する接合端子１９が設けられている。実装基板２０の他方の主面の４つの角部のそれぞれには、図３（ｂ）に示すように、この水晶発振器を回路基板または配線基板上に実装する際に用いられる実装端子４が形成されている。実装端子４、回路端子１１及び接合端子１９は、例えば、実装基板２０の表面に形成された平坦な導電膜からなる。ＩＣ端子８のうちの電源端子、接地端子、発振出力端子、ＡＦＣ用入力端子に対応する回路端子１１は、実装基板２０に形成されたビアホール２３などの導電路を介して、実装端子４に電気的に接続している。接合端子１９のうち、容器本体２側の接地用の接合端子５に対応するものも、ＩＣ端子のうちの接地端子に対応する回路端子１１に電気的に接続している。また、接合端子１９のうち、容器本体２側の水晶保持端子に接続する接合端子５に対応するものは、ＩＣ端子８のうちの水晶接続端子に対応する回路端子１１に対して、実装基板２０上の配線パターンを介して接続している。

実装基板２０には、以下に述べるように、異方性導電接着剤２２によってＩＣチップ１が接合しており、実装基板２０にＩＣチップ１を接合したときのＩＣチップ１の外周に対応する位置が、図３（ａ），（ｂ）において破線で示されている。各実装端子４は、実装基板２０での対応する角部の頂点の近傍の位置からＩＣチップ１の配置領域の一部にまで広がって形成されている。したがって本実施形態において実装端子４は、図５に示したように枠層２ｃの表面に設けられる実装端子に比べ、十分に大きな寸法で形成することができる。図３（ｂ）においては４個の実装端子４が示されているが、実装基板２０における各長辺の中央部付近には実装端子４が形成されていない領域があり、この領域の広さはさらに実装端子を設けるのには十分なものであるので、必要に応じてこの領域にさらになる実装端子４を設けることとして、本実施形態において実装基板２０において６個の実装端子を設けることは容易である。６個の実装端子を設けたとしても、各実装端子の面積は水晶発振器４の表面実装を行うのに際して十分な大きさとなり、また、実装端子間の間隔も十分なものとされる。

次に、実装基板２０に対するＩＣチップ１及び枠層２ｃに接合について説明する。

本実施形態の水晶発振器では、実装基板２０の一方の主面の全面に異方性導電接着剤２２の層が形成されており、この異方性導電接着剤２２によってＩＣチップ１が実装基板２０に接合するとともに、実装基板２０が枠層２ｃに接合し、容器本体２の第２の凹部１０ｂが実質的に閉じられる。この異方性導電接着剤２２は、ＩＣチップ１の回路形成面の全面を覆って回路形成面を封止する。異方性導電接着剤２２としては、以下に例示するような各種のものがあるが、その性質として、比較的薄い層として形成されたときに、その層の厚み方向へは電気的導通を可能にするが、層が形成する面内方向での絶縁性を示す。したがって、ＩＣチップ１の各ＩＣ端子８は、実装基板２０上のそれぞれ対応する回路端子１１と電気的に接続することになる。相互に対応しないＩＣ端子８と回路端子１１との間では電気絶縁状態が保たれる。同様に、実装基板２０上の各接合端子１９は、容器本体２の接合端子５のうちの対応するものだけに対して電気的に接続することになり、隣接する接合端子１９の相互間での電気的短絡は生じない。

次に、本実施形態の水晶発振器において用いられる異方性導電接着剤２２について説明する。異方性導電接着剤２２としては、例えば、非特許文献１に記載されているような異方性導電樹脂を使用することができる。この異方性導電樹脂は、加熱前には液状あるいは弾力性を有する固体であって、熱圧着を行った場合に、圧着部における厚み方向に対しては電気導通性を示し、その圧着面の面内方向に対しては電気絶縁性を示すようになる材料のことである。加熱前にシート状の形状を有するものも使用できる。このような異方性導電樹脂は、例えば熱硬化性あるいは熱可塑性の樹脂に導電粒子を分散させたものであって、対向する電極間でこのような異方性導電樹脂を押圧しかつ加熱した場合に、電極間が導電粒子によって電気的に導通し、かつ押圧と加熱を停止した後もそのような電気導通状態を維持するものである。特に、本実施形態の水晶発振器では、ＩＣ端子８及び接合端子５にはそれぞれバンプ６が設けられており、実装基板２０上でこれらのバンプ６に対向する回路端子１１や接合端子１９は平坦に設けられているので、導電粒子を混入した熱硬化型樹脂を異方性導電樹脂として使用し、加圧・加熱時にバンプ６と回路端子１１や接合端子１９との間に導電粒子を捕捉させて両者間を接合させ、樹脂の硬化によってバンプ６と回路端子１１や接合端子１９との間を電気的導通を確立するようにすることが好ましい。

あるいは、特許文献３に記載されるように、半田（ここでいう半田には鉛フリー半田なども含まれる）を混入した熱硬化性樹脂を異方性導電接着剤２２として使用できる。この場合、異方性導電接着剤２２を実装基板２０に塗布した状態で、実装基板２０を容器本体２側に押圧し、加熱すると、バンプ６と対応する回路端子１１や接合端子１９との間に半田粒子が捕捉され、その半田粒子が溶融し、バンプ６と回路端子１１や接合端子１９との間に半田による金属接合が形成される。そのまま放置して冷却すると、樹脂部分は硬化し、半田もそのままの形状で凝固するので、バンプ６と回路端子１１や接合端子１９との間に堅固な電気的接合部が形成され、かつ、熱硬化性樹脂による確実な封止が行われる。本実施形態の水晶発振器では、このような半田を混入した熱硬化性樹脂を異方性導電接着剤２２として使用することが特に好ましい。

本実施形態の水晶発振器では、ＩＣチップ１の回路形成面は異方性導電接着剤２２で封止され、かつ容器本体２と実装基板２０との間の隙間も異方性導電接着剤２２によって封じられることになるので、ＩＣチップ１の回路形成面は外気から遮断されることになり、回路形成面を確実に保護することができ、また回路形成面と実装基板２０との間に存在する樹脂の吸湿も起こらないので、水晶発振器の発振周波数も安定する。さらに、この水晶発振器では、ＩＣチップ１におけるＩＣ端子の数や配置を変更する場合には、例えばプリント配線基板作成技術などによって形成される実装基板２０において、その実装基板２０における回路端子１１の配置や配線パターンの形状を変更するだけでよい。したがってこの水晶発振器は、ＩＣチップ１におけるＩＣ端子の数や配置の変更に容易に対応できる。

次に、本実施形態の水晶発振器の製造工程について、ＩＣチップ１の実装と実装基板２０の接合の工程を中心に、図４を用いて説明する。

まず、第１の凹部１０ａ内に既に水晶片３が保持されて封入されている容器本体２を用意する。容器本体２の枠層２ｃの表面には、接合端子５（図４には不図示）と、接合端子５に設けられたバンプ６も形成されている。ここで図４（ａ）に示すように、第２の凹部１０ｂの底面に弾性樹脂層２１を形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、ＩＣチップ１を、回路形成面ではない方の主面（ＩＣチップ１の背面）が弾性樹脂層２１に接するように、弾性樹脂層２１の表面にＩＣチップ１を固着させる。ＩＣチップ１の回路形成面のＩＣ端子には、バンプ６が予め設けられている。この状態で、一方の主面（回路端子１１や接合端子１９が設けられている方の主面）の全面に未硬化状態の異方性導電接着剤２２の層が形成されている実装基板２０に対し、第２の凹部１０ｂ側が接するように、容器本体２を押し付け、かつ加熱する。その結果、上述したように、ＩＣチップ１が実装基板２０に接合し、実装基板２０が容器本体２に接合し、ＩＣ端子と容器本体２側の接合端子とが、それぞれ、回路端子１１と接合端子１９とに電気的に接続し、ＩＣチップ１の少なくとも回路形成面が異方性導電接着剤２２によって封止されることになり、水晶発振器が完成する。このとき、ＩＣチップ１の背面側には弾性樹脂層２１が設けられているので、容器本体２と実装基板２０との間での押圧力がＩＣチップ１に加わったとしても、押圧力による応力は弾性樹脂層２１によって緩和され、ＩＣチップ１の破損等が防止される。ＩＣチップ１の破損が防止されるので、その分、図８に示したものなどに比べ、第２の凹部２０ｂの深さを小さくすることができ、水晶発振器の低背化を達成できる。また、容器本体２への実装基板２０の接合と、ＩＣチップ１の実装基板２０への接合とを同時に行うことができるので、水晶発振器の製造工程を簡素化することができる。

１…ＩＣチップ、２…容器本体、２ａ…中央層、２ｂ，２ｃ…枠層、３…水晶片、４…実装端子、５，１９…接合端子、６…バンプ、７ａ…励振電極、７ｂ…引出電極、８…ＩＣ端子、９…金属カバー、１０ａ，１０ｂ…凹部、１１…回路端子、１２…水晶保持端子、１３…導電性接着剤、１５…金属リング、１６…保護樹脂層、１７…接続用基板、２０…実装基板、２１…弾性樹脂層、２２…異方性導電接着剤、２３…ビアホール。

Claims (7)

1. 一方の主面に形成された第１の凹部と他方の主面に形成された第２の凹部とを有する容器本体と、前記第１の凹部内に密閉封入された水晶片と、前記水晶片を用いる回路が集積化されたＩＣチップとを有する水晶デバイスであって、
   前記第２の凹部の底面に形成され弾性を有する弾性樹脂層と、
   前記第２の凹部を閉鎖するように、異方性導電接着剤により前記容器本体に接合した実装基板と、
   を有し、
   前記容器本体において前記第２の凹部の開口端面に、前記水晶片と電気的に接続し前記実装基板との電気的接続に用いられる複数の第１の接合端子が設けられ、
   前記ＩＣチップの回路形成面に複数のＩＣ端子が設けられ、
   前記実装基板の一方の主面に、前記複数のＩＣ端子に対応した複数の回路端子と、前記複数の第１の接合端子に対応し前記容器本体との電気的接続に用いられる複数の第２の接合端子と、が設けられ、
   前記実装基板の他方の主面に、前記水晶デバイスを表面実装する際に用いられる実装端子が設けられ、
   前記ＩＣチップは、前記回路形成面が前記異方性導電接着剤で封止され、かつ前記回路形成面でない方の主面が前記弾性樹脂層に接するようにして、前記第２の凹部内に収容され、
   前記異方性導電接着剤によって、前記各回路端子と当該回路端子に対応する前記ＩＣ端子との電気的接続が確立し、前記各第１の接合端子と当該第２の接合端子に対応する前記第２の接合端子との電気的接続が確立している、水晶デバイス。
2. 前記各第１の接合端子及び前記各ＩＣ端子にバンプを備える、請求項１に記載の水晶デバイス。
3. 前記異方性導電性接着剤は、半田粒子を混入した熱硬化性樹脂からなる、請求項１または２に記載の水晶デバイス。
4. 前記容器本体は複数層のセラミックシートを積層して構成された積層セラミックからなり、前記実装基板はプリント配線基板またはセラミックからなる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水晶デバイス。
5. 前記回路は前記水晶片を用いる発振回路であり、表面実装用の水晶発振器として構成された請求項１乃至５のいずれか１項に記載の水晶デバイス。
6. 一方の主面に形成された第１の凹部と他方の主面に形成された第２の凹部とを有する容器本体と、前記第１の凹部内に密閉封入された水晶片と、前記水晶片を用いる回路が集積化されたＩＣチップとを有する水晶デバイスの製造方法であって、
   前記第２の凹部の底面に弾性を有する弾性樹脂層を形成する段階と、
   前記ＩＣチップにおける回路形成面ではない方の主面が前記弾性樹脂層に接するように前記弾性樹脂層上に前記ＩＣチップを配置する段階と、
   前記ＩＣチップの前記回路形成面に設けられているＩＣ端子に対応した回路端子を第１の主面に有する実装基板を使用し、前記第１の主面の全面に配置された異方性導電接着剤を介し、前記ＩＣチップが配置されている容器本体に対して前記第２の凹部を閉鎖するように前記実装基板を押し当てて前記異方性導電接着剤を硬化させる段階と、
   を有し、
   硬化した前記異方性導電接着剤によって、前記実装基板と前記ＩＣチップとの接合及び前記実装基板と前記前記容器本体との接合を完成させ、前記ＩＣ端子と前記対応する回路端子との電気的接続を確立し、前記ＩＣチップの少なくとも前記回路形成面を封止する、水晶デバイスの製造方法。
7. 前記容器本体において第２の凹部の開口端面に、前記水晶片と電気的に接続し前記実装基板との電気的接続に用いられる複数の第１の接合端子が設けられ、
   前記実装基板の一方の主面において、前記複数の第１の接合端子に対応する位置に、前記容器本体との電気的接続に用いられる複数の第２の接合端子が設けられ、
   前記硬化した異方性導電接着剤によって前記第１の接合端子と対応する前記第２の接合端子との電気的接続を確立する、請求項６に記載の水晶デバイスの製造方法。

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