説明

水晶発振器の製造方法

【課題】
本発明の目的は、集積回路素子と第1の容器との電気的接続が異方性導電樹脂塗布による、製造工程を簡略化した水晶発振器の製造方法を提供すること。
【解決手段】
上記目的を達成する為本発明は、複数個の第1の空間部をもつ第1のシート基板の載置工程と、異方性導電樹脂が第1の空間部内の絶縁性基体表主面を覆うその注入工程と、異方性導電樹脂が注入された第1の空間部内に上方から加圧、及び加熱しながらの集積回路素子収容工程と、第2の空間部をもつ第2のシート基板載置工程と、第2の空間部内の絶縁性基体表主面上への水晶振動素子の搭載工程と、第2のシート基板に形成された第2の空間部上縁部に個々に蓋体を固着し、第2の空間部の気密封止工程と、第2のシート基板を個割りした水晶振動子形成工程と、第1の空間部上縁部への搭載工程と、第1のシート基板を個割りする水晶発振器形成工程からなり課題を解決する。

【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集積回路素子をフリップチップ実装する水晶発振器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、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7に示す如く、内部に図中には示されていないが、水晶振動素子が収容されている水晶振動子23を、キャビティ部25内に前記の水晶振動素子の振動に基づいて発振出力を制御する集積回路素子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、かかる水晶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はんだ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、水晶振動子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、前記集積回路素子27の回路形成面(下面)には、水晶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水晶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、集積回路素子27と第1の容器21ははんだバンプ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集積回路素子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。
【0006】
【特許文献1】特開2000−138321号公報
【特許文献2】特開2002−329839号公報
【0007】
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】
【0008】
しかしながら、上述した従来の水晶発振器のキャビティ部25に集積回路素子27を搭載する構造の水晶発振器においては、水晶発振器の製造工程において、集積回路素子27と第1の容器21との電気的接続にはんだが必要であり、従来の製法においては集積回路素子27のはんだバンプと対応する第1の容器21の上面にはんだを1点ずつ塗布しており、製造工程が複雑であり、製造工数の削減が不可能であった。
【0009】
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、水晶発振器の製造工程において、集積回路素子27と第1の容器21との電気的接続のためのはんだ塗布工程を不要とし、製造工程の簡略化が可能な水晶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】
【0010】
本発明の水晶発振器の製造方法は、絶縁性基体の表主面に設けられた凹形状の第1の空間部内の該絶縁性基体の表主面上に、発振回路が組み込まれた集積回路素子、及び電子部品素子が搭載され、先の絶縁性基体の第1の空間部上面に形成された凹形状の第2の空間部内に先述の集積回路素子、及び電子部品素子と電気的に接続される水晶振動素子が収容され、第2の空間部の開口上縁部に蓋体が載置され気密封止される水晶発振器の製造方法において、複数個の該第1の空間部を有する第1のシート基板を載置する工程と、異方性導電樹脂を第1の空間部内の絶縁性基体の表主面を覆うように注入する工程と、
異方性導電樹脂が注入された第1の空間部内に上方から加圧、及び加熱しながら集積回路素子を収容する工程と、複数個の凹形状の該第2の空間部を有する第2のシート基板を載置する工程と、第2の空間部内の該絶縁性基体の表主面上に水晶振動素子を搭載する工程と、第2のシート基板に形成された第2の空間部の上縁部に個々に蓋体を固着し第2の空間部を気密封止する工程と、第2のシート基板を個割りして水晶振動子を形成する工程と、水晶振動子を第1の空間部の上縁部に搭載する工程と、第1のシート基板を個割りして水晶発振器を形成する工程とからなることを特徴とする。
【0011】
また、集積回路素子を第一の空間部に収容する際に、先の集積回路素子の上方から加える圧力が3.0MPa以上4.0MPa以下、また加熱温度を120 ℃以上180 ℃以下とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明の水晶発振器の製造方法によれば、第1の空間部の上面に集積回路素子を搭載し、前記第1の空間部の上縁部に水晶振動子を搭載して構成する水晶発振器の製造方法において、従来のはんだ接続構造の集積回路素子に代えて異方性導電樹脂を先の第1の空間部内の異方性導電樹脂を第1の空間部内の絶縁性基体の表主面を覆うように注入する工程により、集積回路素子と絶縁性基体との接続を異方性導電樹脂により行うことで、従来のはんだ塗布工程が不要となるとともに異方性導電樹脂が保護膜とし作用させることも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
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。
【0014】
図1は、本発明の水晶発振器の製造工程図であり、図2は本発明の水晶発振器の概略の断面図であり、図3は図2の水晶発振器の集積回路素子7搭載面の第1の容器20の絶縁性基体6上に異方性導電樹脂11を塗布した状態を示す概略の上面図である。また、図4は本発明の製造方法を示した概略の断面図である。図2に示す水晶発振器は、下面に外部端子10が設けられ、上面に枠壁部13、集積回路素子7が取着され搭載されている第1の容器20上に、水晶振動素子5が収容されている水晶振動子1を載置して固定した構造を有している。また、図2に示す水晶発振器の集積回路素子7搭載面の上面図では、絶縁性基体6の周囲に樹脂注入口30が形成された枠壁部13、枠壁部13の上面にはんだ19が形成されている。また、枠壁部13は外部端子10にビアホール等で接続されている。
【0015】
図2において水晶振動子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絶縁性基体2と、42アロイやコバール,リン青銅等の金属から成るシールリング3と、シールリング3と同様の金属から成る蓋体4とから成り、絶縁性基体2の上面にシールリング3を取着させ、その上面に蓋体4を載置して固定させることによって水晶振動子1が構成され、シールリング3の内側に位置する絶縁性基体2の上面に水晶振動素子5が実装される。
【0016】
また、水晶振動子1は、その内部に、具体的には絶縁性基体2の上面とシールリング3の内面と蓋体4の下面とで囲まれる空間内に水晶振動素子5を収容して気密封止するためのものであり、絶縁性基体2の上面には水晶振動素子5の振動電極に接続される一対の電極パッド等が、絶縁性基体2の下面には後述する絶縁性基体6上の枠壁部13に接続される複数個の接合電極18がそれぞれ設けられ、これらのパッドや電極は基板表面の配線パターンや基板内部に埋設されているビアホール等を介して、対応するもの同士、相互に電気的に接続されている。
【0017】
一方、水晶振動子1の内部に収容される水晶振動素子5は、所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の振動電極を被着・形成して成り、外部からの変動電圧が一対の振動電極を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。
【0018】
ここで水晶振動子1の蓋体4を水晶振動子1の配線導体8や絶縁性基体6の配線導体9を介してグランド端子に接続させておけば、その使用時に、金属から成る蓋体4が基準電位に接続されてシールド機能が付与されることと成るため、水晶振動素子5や集積回路素子7を外部からの不要な電気的作用から良好に保護することができる。従って、水晶振動子1の蓋体4は水晶振動子1の配線導体8や絶縁性基体6の配線導体9を介してグランド端子に接続させておくことが好ましい。
【0019】
そして、上述した水晶振動子1が取着される第1の容器20は概略矩形状を成しており、水晶振動子1と同様の基板材料からなり、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絶縁性基体6と、絶縁性基板6と同様の材料からなる枠壁部13が絶縁性基体6の上面周囲に形成されている。また、上述のように枠壁部13の一部は樹脂注入口30のために開放された構造となっている。
【0020】
また、図2、図3に示すように絶縁性基体6には、絶縁性基体6の下面の四隅部に4つの外部端子10が形成され、絶縁性基体6の上面の枠壁部13の四隅部の接合電極18の上面にははんだ19が設けられている。
【0021】
絶縁性基体6の下面に設けられている4つの外部端子10は、水晶発振器をマザーボード等の外部配線基板に接続するための端子として機能するものであり、水晶発振器を外部配線基板上に搭載する際、外部配線基板の回路配線とはんだ等の導電性接合材を介して電気的に接続されるように成っている。
【0022】
また、前記絶縁性基体6の上面周囲に設けられる枠壁部13は、絶縁性基体6と水晶振動子1との間に、集積回路素子7を配置させるのに必要な所定の間隔を確保しつつ、絶縁性基体6の配線導体9を水晶振動子1の配線導体8に接続するためのものである。
【0023】
更に、図示してはいないが枠壁部13には、枠壁部13の側面に設けられる複数個の書込制御端子が形成されており、書込制御端子は絶縁性基体6の配線導体9を介して集積回路素子7の電極パッド(不図示)と電気的に接続されている。
【0024】
更に、上述した絶縁性基体6の中央域には、複数個の電極パッド17が設けられており、これら電極パッド17は異方性導電性樹脂11を介して集積回路素子7の集積回路素子側電極パッド12に電気的かつ機械的に接続させることによって集積回路素子7が絶縁性基体6上の所定位置に取り付けられる。
【0025】
前記の集積回路素子7は、その回路形成面(下面)に、周囲の温度状態を検知する感温素子、水晶振動素子5の温度特性を補償する温度補償データを格納するメモリ、メモリ内の温度補償データに基づいて水晶振動素子5の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、先の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、この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。
【0026】
ここで、本発明の水晶発振器の特徴的な製造工程を説明する。図4は本発明の概略の製造工程を示す水晶発振器の側面方向からみた概略の断面図であり、図5は異方性導電樹脂11の塗布工程(塗布〜接続)の詳細な工程を示した第1の容器20の側面方向からみた概略の断面図である。ここで本発明の水晶発振器の製造方法は、凹状の開口部を持つ第1の容器20に集積回路素子7を搭載し、第1の容器20の上に密閉容器の水晶振動子5を搭載して構成する水晶発振器の製造方法において、図4に示すように、複数個の第1の空間部15を有する第1のシート基板31を載置する工程(記号丸1)即ち、図1のS101と、異方性導電樹脂11を第1の空間部15内の絶縁性基体6の表主面を覆うように注入する工程(記号丸2)即ち、図1のS102と、異方性導電樹脂11が注入された第1の空間部15内に上方から加圧(3〜4MPa程度)、及び加熱(120℃〜180℃)しながら集積回路素子7を収容する工程(記号丸3)即ち、図1のS103と、図5には図示しないが別工程で作成される複数個の凹形状の該第2の空間部16を有する第2のシート基板(不図示)、を載置する工程、即ち図1のS104と、第2の空間部内の絶縁性基体2の表主面上に水晶振動素子12を搭載する工程(図1のS105)と、第2のシート基板(不図示)に形成された第2の空間部の上縁部に個々に蓋体4を固着し第2の空間部16を気密封止する工程、即ち図1のS106と、第2のシート基板(不図示)を個割りして水晶振動子1を形成する工程(図1のS107)と、水晶振動子1を第1の空間部15の上縁部に搭載する工程(図3の記号丸2)(図1のS108)と、第1のシート基板31を個割りして水晶発振器を形成する工程、即ち図1のS109とからなることから、異方性導電樹脂11は集積回路素子7を搭載するパッド領域14全体に一括して塗布することが可能となり、水晶発振器の製造工数の削減が可能となる。
【0027】
また、本発明の水晶発振器の製造方法においては、集積回路素子7を搭載するパッド領域14全面に異方性導電樹脂11を塗布してから集積回路素子7を搭載すること工程となることから、異方性導電樹脂11と集積回路素子17間にボイドの発生がなく接続信頼性の高い水晶発振器を得ることが可能となる。
【0028】
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。
【0029】
例えば、上述の実施形態においては、集積回路素子7と絶縁性基体6との間には異方性導電樹脂11を介在されているが異方性導電性樹脂11に換えてシート状の異方性導電樹脂シートを用いても構わない。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】
【0030】
【図1】本発明の水晶発振器の製造工程図である。
【図2】本発明の実施形態にかかる水晶発振器を側面方向からみた概略の断面図である。
【図3】本発明の実施形態にかかる水晶発振器を構成する第1の容器に異方性導電性樹脂を塗布した状態を示す上方向からみた概略の上面図である。
【図4】本発明の実施形態にかかる水晶発振器の概略の製造方法を示した側面方向からみた概略の断面図である。
【図5】本発明の実施形態にかかる異方性導電樹脂の塗布方法(塗布〜接続)を示した第1の容器の側面方向からみた概略の断面図である。
【図6】本発明の実施形態にかかる第1のシート基板の概略の上面図である。
【図7】従来の水晶発振器を側面方向からみた概略の断面図である。
【符号の説明】
【0031】
1・・・水晶振動子
2・・・絶縁性基体
3・・・シールリング
4・・・蓋体
5・・・水晶振動素子
6・・・絶縁性基体
7・・・集積回路素子
8・・・水晶振動子の配線導体
9・・・絶縁性基体の配線導体
10・・・外部端子
11・・・異方性導電樹脂
12・・・集積回路素子側電極パッド
13・・・枠壁部
14・・・パッド領域
15・・・第1の空間部
16・・・第2の空間部
17・・・電極パッド
18・・・接合電極
19・・・はんだ
20・・・第1の容器
30・・・樹脂注入口
31・・・第1のシート基板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁性基体の表主面に設けられた凹形状の第1の空間部内の該絶縁性基体の表主面上に、発振回路が組み込まれた集積回路素子、及び電子部品素子が搭載され、該絶縁性基体の該第1の空間部上面に形成された凹形状の第2の空間部内に該集積回路素子、及び該電子部品素子と電気的に接続される水晶振動素子が収容され、該第2の空間部の開口上縁部に蓋体が載置され気密封止される水晶発振器の製造方法において、
複数個の該第1の空間部を有する第1のシート基板を載置する工程と、
異方性導電樹脂を該第1の空間部内の該絶縁性基体の表主面を覆うように注入する工程と、
該異方性導電樹脂が注入された該第1の空間部内に上方から加圧、及び加熱しながら該集積回路素子を収容する工程と、
複数個の凹形状の該第2の空間部を有する第2のシート基板を載置する工程と、
該第2の空間部内の該絶縁性基体の表主面上に該水晶振動素子を搭載する工程と、
該第2のシート基板に形成された該第2の空間部の上縁部に個々に蓋体を固着し該第2の空間部を気密封止する工程と、
該第2のシート基板を個割りして水晶振動子を形成する工程と、
該水晶振動子を該第1の空間部の上縁部に搭載する工程と、
該第1のシート基板を個割りして水晶発振器を形成する工程と、
からなる水晶発振器の製造方法。
【請求項2】
該集積回路素子を該第一の空間部に収容する際に、該集積回路素子の上方から加える圧力が3.0MPa以上4.0MPa以下、また加熱温度を120 ℃以上180 ℃以下とする請求項1に記載の水晶発振器の製造方法。

【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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