JP3642688B2 - 電子部品 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャビティー部の内部にチップ状電子部品素子を実装してなる電子部品に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、同一のキャビティー内にＩＣチップ及びチップ状電子部品素子を実装してなる電子部品としは、温度補償型水晶発振器などが例示できる。
【０００３】
例えば、温度補償型水晶発振器は、従来、ガラスエポキシ樹脂基板上に、温度補償型水晶発振器を構成する各電子部品素子、例えば水晶振動子、トランジスタ、感温素子、コンデンサ素子、抵抗素子などを所定回路上に実装していた。また、表面に開口を有する筺体状の容器に、これらの水晶振動子、トランジスタ、感温素子、コンデンサ素子、抵抗素子などが収容して、１つの温度補償型水晶発振器としていた。
【０００４】
このような構造においては、容器体の１つのキャビティー内に、すべての部品を搭載するために、小型化に限界があった。
【０００５】
このため、近年、トランジスタや感応素子、抵抗素子などを集積化してＩＣチップとし、容器体の一方主面に開口したキャビティー部内に、ＩＣチップとチップコンデンサなどのチップ状電子部品素子を実装し、容器体の他方主面に水晶振動子を配置した構造の温度補償型水晶発振器が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかも、容器体の小型化を考慮して、チップ状電子部品素子は、少なくとも１００５サイズ（平面サイズ１ｍｍ×０．５ｍｍ）などを用いて、半田を介して接合することは非常に困難となる。
【０００７】
即ち、このチップ状電子部品素子は、ＩＣチップと同一のキャビティー部に収容されており、小型化のためにＩＣチップとチップ状電子部品素子とが非常に近接して配置されることになる。このため、チップ状電子部品素子を接合する半田に含まれるフラックスが、ＩＣチップの電極パッドに付着してＩＣチップとＩＣ電極パッドとの接合信頼性の低下や半田ボールによるショ一トなどが発生してしまう。
【０００８】
よって、半田接合の代替として、導電性接着剤が考えられる。導電性接着剤は、半田に比べると上述の悪影響が解消されるものの、半田の溶融時の表面張力に起因するセルフアライメントが充分に効かないことになり、その結果、キャビティー部の所定細部にチップ状電子部品素子を載置することが非常に困難となる。
【０００９】
また同時に、一対の電極部の間に導電性樹脂接着材が広がりやすく、その結果、一対の電極パッド間で短絡を発生したり、また、電極パッドの表面がメッキ面であると、半田に比べ接合強度が低下してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みて提案されたものであり、その目的は、導電性樹脂接着材を介してチップ状電子部品素子を搭載するにあたり、導電性接着材の流れ方向を規制することより、一対の電極部の間の短絡を防止するとともに、他の電子部品素子との間隔を充分に狭くすることができる電子部品素子を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品は、容器体の下面側にＩＣチップが収容されるキャビティー部を形成するとともに、前記容器体の上面に前記ＩＣチップと電気的に接続される水晶振動子を固定し、前記キャビティー部底面に、互いに対向しあう一対の電極部から成る部品搭載用電極パッドを、前記キャビティー部の内壁に沿って形成し、前記一対の電極部を跨ぐようにチップ状電子部品素子を搭載させた上、前記チップ状電子部品素子の端子電極を導電性樹脂接着材を介して一対の電極部に接続させて成る電子部品であって、前記一対の電極部に、前記キャビティー部の内壁側に向けて開口する切り欠き部を形成したことを特徴とするものである。
また本発明の電子部品は、前記容器体がセラミック材料から成るとともに、前記電極部の表面にAuメッキ処理が施されていることを特徴とするものである。
更に本発明の電子部品は、前記チップ部品が高周波ノイズ除去用のコンデンサであることを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】
本発明では、チップ状電子部品素子を導電性樹脂接着材によって接合される一対の電極部の各々に両電極部が対向する辺以外に切り欠き部が形成されている。
【００１３】
従って、この切り欠き部に、余剰の導電性樹脂接着材を互いに対向している側ではなく、それ以外の方向に逃がすことができる。
【００１４】
これは、電極表面に比較して、切り欠き部から露出する容器表面の方が荒いことに起因している。即ち、導電性樹脂接着材が切り欠き部の容器表面側に引きつけられることになることに起因する。
【００１５】
これにより、一対の端子電極部間の導電性樹脂接着材による短絡を有効に防止することができ、同時に、導電性樹脂接着材の流れ方向を考慮して、近接しあう他の電子部品素子との配置位置を考慮することができるため、キャビティー部内の電子部品素子の実装効率を高めることができる。
【００１６】
またチップ状電子部品素子の端子電極の下部には、電極パッドの厚み相当分の凹みが発生し、この樹脂だまりに樹脂のフィレットが形成され接合強度が強まり、同時に、耐衝撃や耐振動などの信頼性が向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子部品素子を図面に基づいて詳説する。
【００１８】
図１は本発明の電子部品素子、例えば、水晶発振器の外観斜視図であり、図２はその断面図である。図３は容器体の底面図であり、図４は、容器体のキャビティー部底面のパターンを示す図である。
【００１９】
図において、電子部品、例えば、温度補償型水晶発振器は、上面（以下、表面という）が平坦で且つ下面（以下、底面という）側に凹部状キャビティー部１０が形成された概略直方体状の容器体１、矩形状の水晶振動子２、制御回路を構成するＩＣチップ３及び２つのチップ状電子部品素子４、５、金属製蓋体６及び充填樹脂７とから主に構成されている。
【００２０】
容器体１は、複数の略矩形状のセラミック絶縁層１ａ、１ｂ、異形状の開口を有する概略枠状セラミック絶縁層１ｃ、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１ａ、１ｂは、水晶振動子２が収容される領域とＩＣチップ３、チップ状電子部品素子４、５が収容される領域を仕切る仕切部となり、また、セラミック絶縁層１ｃ、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ー部10が構成される。
【００２１】
そして、容器体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、容器体１の側面には、必要に応じて、ＩＣチップ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。
【００２２】
また、容器体1 の表面の水晶振動子の収容領域内には、水晶振動子用電極パッド20、21（21は図では現れない) が形成されており、容器体1 のキャビティー部10の内部には、ＩＣ接続用電極パッド30、一対の電極部40a 、40b から成る素子用電極パッド40、一対の電極部50a 、50b から成る素子用電極パッド50、さらに、これら電極パッド30、40、50と接続する配線パターンが形成されている。
【００２３】
また、容器体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、上述の電極パッド30、40、50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。
【００２４】
上述の容器体１は、セラミック絶縁層１ａ〜１ｄとなるセラミックグリーンを用いて形成する。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。
【００２５】
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。
【００２６】
次に、容器体１に表面に露出する各外部端子電極、各電極パッド、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体１が達成される。
【００２７】
即ち、容器体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メッキ皮膜されていることになる。
【００２８】
上述のような容器体1 の表面には、水晶振動子2 が導電性接着材2a、2b( 図では現れない) 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20、21とバンプ部材22、23を介して導電性接着材2a、2bを介して接続される。
【００２９】
容器体1 の表面側に実装された水晶振動子2 は金属製蓋体6 によって気密的に封止されている。金属製蓋体6 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の厚みであり、容器体１の表面の封止用導体パターンにろう付けされた枠状のシームリング61と密接されて溶接・接合される。
【００３０】
電子部品素子４、５は、例えばコンデンサが例示できる。そして、電子部品素子4 は、図3 に示すように一対の電極部40a 、40b からなる素子用電極パッド40に、また、電子部品素子５は、一対の電極部50a 、50b からなる素子用電極パッド50に、Ａｇ粉末を含む導電性樹脂接着材41、41を介して接合される。尚、導電性樹脂接着材41、51は、例えばＡｇ粉末、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などからなる導電性樹脂ペーストを供給塗布し、約１５０℃程度の熱硬化によって、硬化・接合する。
【００３１】
ＩＣチップ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。
【００３２】
このようなＩＣチップ3 は、例えばＩＣチップ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接続用電極パッド30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ボンディングによって接合される。また、ＩＣチップ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。
【００３３】
電子部品素子4 であるコンデンサは、例えば、ＩＣチップ３とOUT 外部端子電極12との間で、一方がグランド電位となるように接続される。これは、出力信号中にノイズとなる直流成分を除去するものである。
【００３４】
また、電子部品素子5 であるコンデンサは、ＩＣチップ3 とVCC 外部端子電極11との間に接続され、VCC 外部端子電極11に供給される電源電圧に重畳する高周波ノイズを除去するものである。
【００３５】
そして、これら電子部品素子４、５と、ＩＣチップ3 は、容器体1 の矩形状の底面に対して概略十字形状のキャビティー部10が形成されることによって発生する容器体1 の４つの隅部の領域に外部端子電極11〜14が配置されている。
【００３６】
これにより、電子部品素子4 、ＩＣチップ3 、電子部品素子5 の配置及び外部端子電極11〜14との配置関係により、容器体1 を非常にコンパクトなものとしている。
【００３７】
また、キャビティー部10には、上述のＩＣチップ3 、電子部品素子4 、5 を強固に接合させ、また、耐湿信頼性を向上させるために、充填樹脂7 が充填形成されている。充填樹脂7 は、例えば、少なくとも２種類の充填樹脂から成り、例えばキャビティー部10底面側に主に充填・硬化される樹脂層と、該樹脂層上に充填・硬化される樹脂層である。具体的に、キャビティー部10の底面側に充填・硬化される収縮率が比較的大きい樹脂材料で構成される。一般にアンダーフィル樹脂と言われるエポキシ樹脂などの樹脂成分が多い材料である。この樹脂層は、少なくともＩＣチップ3 の上面を完全に被覆する程度に充填・硬化されている。
【００３８】
即ち、ＩＣチップ3 、電子部品素子4 、5 とキャビティー部４の底面との間に充填された樹脂層の収縮によって発生する応力によって、両者の接合強度が向上する。しかも、ＩＣチップ3 を完全に覆うように形成された樹脂層の収縮によって発生する応力が、ＩＣチップ3 に向かって発生する。これにより、応力がＩＣチップ3 の上面側側からキャビティー部10の底面側に押しつけるように働き、キャビティー部10の底面に接合したＩＣチップ3 の接合強度が向上する。
【００３９】
また、表面に充填する樹脂層は、ＩＣチップ3 や電子部品素子4 、5 を被覆する樹脂層だけでは耐湿性などが充分に得られないことを懸念して充填・硬化されるものである。これにより、キャビティー部10内に実装したＩＣチップ3 や電子部品素子4 、5 の接合強度及び耐湿性信頼性が向上する。尚、充填樹脂は、キャビティー部10の開口面から突出させないようにすることが重要である。これは、表面実装型水晶発振器を安定してプリント配線基板に配置するためである。
【００４０】
本発明は、図３及び図４に示すように、電子部品素子４を配置する部品搭載用電極パッド40を構成する一対の電極部40a 、40b 及び電子部品素子５を配置する部品搭載用電極パッド50を構成する一対の電極部50a 、50b の外方側辺に、電極部４０ａ、40b 及び50a 、50b 内部に向かって切り欠き部42(42a、42b)、52(52a、52b)が形成されている。
【００４１】
具体的には、例えば電子部品素子４が載置される一対の電極部40a 、40b は、電子部品素子４の一対の外部電極間の距離を考慮して、応じて互い所定間隔ｘを有して互いに対向するように配置されている。尚、対向しあう一辺を内方側辺といい、１つの電極部、例えば、４0aで内方側辺と対向する辺を図4 では外方側辺としている。
【００４２】
例えば、電極部40a は、配線パターンとの接続より完全な矩形状ではないが、全体として概略矩形状となっている。そして、この電極部40a の外方側辺には、概略矩形状の切り欠き部42a が形成されている。例えば、矩形状の切り欠き部42a の形状の幅方向の寸法は、電極部40a の外方側辺の長さに比較して短い寸法であり、矩形状の切り欠き部42a の形状の切り込みの寸法は、電極部40a の対向方向の寸法に比較して短い寸法であり、電極部40a の外方側辺の中心線と切り欠き部42a の形状の幅方向の中心線が略同一となっている。
【００４３】
このような電極部40a 、40b 及び50a 、50b に、電子部品素子4 、5 を導電性導電性樹脂接着剤41,51 となる導電性樹脂ペーストを供給・硬化して実装される。
【００４４】
上述の構成により、例えば、電極部40a 、40b に供給した導電性樹脂ペーストが、切り欠き部42a 、42b 側に引き寄せされて、互いの間隔ｘ側に導電性樹脂ペーストが広がることを規制できる。
【００４５】
これにより、電極部40a 、40b 上に導電性樹脂ペーストを供給し、さらにその上に電子部品素子4 をに載置しても、導電性樹脂ペーストが広がっても、電子部品素子4 の外部端子電極間を短絡させるようなことはない。
【００４６】
上述の導電性樹脂ペーストが切り欠き部42a 、42b 側に引き寄せされるのは、電極部40a 、40b の表面がＡｕメッキが施されており、切り欠き部42a 、42b から露出するキャビティー部10の底面はセラミック材料が露出しているためである。従って、電極部40a 、40b の表面に比較して、キャビティー部10の底面の表面状態が荒いため、導電性樹脂ペーストが流れ易い環境になっているためである。
【００４７】
これにより、電極部40a 、40b の表面に供給した導電性樹脂ペーストの広がり方向を規制することができることになる。
【００４８】
上述の構造の電極部40a 、40b に導電性接着材41を用いて電子部品素子4 を実装する構造に関しては、キャビティー部の底面のように、効率的な半田の塗布が困難な場合、即ち、半田を印刷手法で供給できない場合や、キャビティー部のように洗浄が困難な構造である場合、キャビティー部内に２００℃前後の熱の印加を嫌う素子、例えばＩＣチップ3 と並設する構造の場合などで特に有用であり、導電性接着剤の流れ方向を規制することができるため、キャビティー部１０のＩＣチップ3 や電子部品素子４、５の配置設計次第で、導電性接着材による短絡のない、効率的な配置設計が可能である。
【００４９】
また、電極部40a 、40b の外方側辺に形成した切り欠き部42a 、42b は、電極部の厚み相当分のへこみが形成されることになる。
【００５０】
従って、導電性樹脂ペーストを塗布し、電子部品素子4 を搭載すると、電子部品素子4 の端子電極部分の底面または側面にフレットが形成されることになり、接合強度を向上させることもできる。同時に、耐衝撃や耐振動などの信頼性が向上させることができる。
【００５１】
次に、例えば、切り欠き部42ａ、42ｂを有する電極部40a、40bまた、従来の切り欠き部を有さない電極部100a、100bとにおける電子部品素子4の接合について、図５、図６に用いて説明する。尚、図５は、本発明の電極部40a、40bに関し、(a)、(c)、(e)、(g)は平面図を示し、(b)、(d)、(f)、(h)はその側面図を示す。図６は、切り欠き部を有さないの電極部100a、100bに関し、(a)、(c)、(e)、(g)は平面図を示し、(b)、(d)、(f)、(h)はその側面図を示す。
【００５２】
図５（ａ）（ｂ）において、電極部４０ａ、４０ｂ上に導電性樹脂ペースト41a 、41b を供給する。その供給方法は、例えばディスペンサを利用して供給する。
【００５３】
図５（ｃ）、（ｄ）において、供給した導電性樹脂ペースト41a 、41b は、切り欠き部42a 、42b を伝って外方側に流れでる。これは、電極部４０ａ、40b の表面（Ａｕメッキ）に比較してキャビティー部１０の底面の方が表面状態が荒いためである。
【００５４】
次に、図５（ｅ）（ｆ）において、電子部品素子４（図５（ｅ）では点線で示す）を載置する。これにより、電子部品素子４の端子電極が下向きに押圧することにより、導電性樹脂ペースト41a 、41b の一部が電子部品素子４を伝って中央部側に流れ込むが、同時に外側へ引っ張られているため、中央部側に流れ込む量が少なくなる。
【００５５】
この状態で図５（ｇ）（ｈ）において、導電性樹脂ペースト41a 、41b を、例えば１５０℃の温度を与えて熱硬化して、導電性樹脂接着材41、41とする。これにより、電子部品素子４の端子電極間の導電性樹脂接着剤41、41は、充分な距離でもって維持されることになり、導電性樹脂接着剤どうしの短絡を有効に抑えた実装が可能となる。
【００５６】
これに対して、矩形状の電極部100 を有する電子部品素子4 の実装メカニズムは図６（ａ）〜図６（ｈ）のとおりである。
【００５７】
図６（ａ）（ｂ）において、電極部100a、100b上に導電性樹脂ペースト101a、101bを供給する。
【００５８】
図６（ｃ）（ｄ）において、供給した導電性樹脂ペースト101a、101bは、電極部100a、100b上に平面的に等位方向に広がる。
【００５９】
図６（ｅ）（ｆ）において、広がった導電性樹脂ペースト101a、101b上に電子部品素子４を搭載した状態である。この状態においては、導電性樹脂ペースト101a、101bは電子部品素子４の端子電極を伝って中央側に流れ込む。この時、導電性樹脂ペースト101a、101bは外方側辺に引き寄せられないため、中央部側にも導電性樹脂ペースト101a、101bがはみでてしまう。
【００６０】
図６（ｆ）（ｈ）において、この導電性樹脂ペースト101a、101bを熱硬化し、導電性樹脂接着材101 となる。この時、電子部品素子４の端子電極間での短絡が発生しやすい状態となってしまう。
【００６１】
以上のように、本発明では、電極部40a 、40b 、50a 、50b に形成された切り欠き部42a 、42b 、52a 、52b が導電性樹脂ペースト41a 、41b の流れ出し方向を決定することになるため、この切り欠き部42a 、42b 、52a 、52b を電極部40a 、40b 、50a 、50b の外方側辺に形成することにより、電極部40a と40b 及び50a と50b との間の短絡を有効に防止することができる。
【００６２】
尚、上述の実施例では、例えば、電極部40a 、40b が互いに対向しあう内方側辺と対をなす外方側辺に切り欠き部42a 、42b を形成しているが、電極部40a 、40b 以外の辺に切り欠き部を形成してもよい。
【００６３】
これは、切り欠き部42a 、42b の形成によって、導電性樹脂ペースト41a 、41b の流れ方向を規制することができることから、近接しあう他の電子部品素子、例えば、ＩＣチップ3 の配置方向によって、電極部40a 、40b の内方側辺を除く他の辺に形成しても構わない。
【００６４】
尚、上述のように、供給した導電性樹脂ペーストが、電極部の外方側に引き寄せられるその他の電極部の構造としては、図７〜図９の電極部４０ａ、４０ｂの構造とすることができる。
【００６５】
図７は、電極部40a 、40b の外方側辺よりと同等の径を有する概略半円形状の切り欠き部44a 、44b を形成した例を示している。
【００６６】
図８は、電極部40a 、40b の外方側辺よりも短い径を有する概略半円形状の切り欠き部45a 、45b を形成した例を示している。これは、図７に比較して電極部40a 、40b の面積を大きくすることができる。
【００６７】
図９は、電極部40a 、40b の外方側辺に台形状の切り欠き部46a 、46b を形成した例を示している。尚、図示されていないが、楕円状であっても、また、多角形状でであっても構わない。
【００６８】
また、外方側辺とは、対を成す電極部40a、40bの互いに対向しあう内方側辺以外の3つの辺のうち、キャビティー部の内壁に沿う辺を指す。
【００６９】
尚、上述の実施例では、容器体１のキャビティー部10にＩＣチップ3 、電子部品素子４、５を実装した水晶発振器で説明したが、水晶発振器に限らず、容器体のキャビティー部底面に、電子部品素子など実装した電子部品全般に適用することができる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明では、容器体のキャビティー部内に、導電性樹脂接着材を介してチップ状電子部品素子を搭載するにあたり、導電性樹脂接着材の流れ方向を規制できるため、一対の電極部の間の短絡を有効に防止でき、接合強度を向上させ、さらに、近接しあう電子部品素子との距離を短く設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品、例えば水晶発振器の外観斜視図である。
【図２】本発明の電子部品、例えば水晶発振器の断面図である。
【図３】本発明の電子部品、例えば水晶発振器の樹脂を省略した状態の底面図である。
【図４】本発明の電子部品、キャビティー部底面となる平面における配線パターンを説明する概略平面図である。
【図５】電極部への電子部品素子の実装工程を説明する図であり、（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）は部分平面図であり、（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）は部分側面図である。
【図６】従来の実装工程を説明する図であり、（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）は部分平面図であり、（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）は部分側面図である。
【図７】本発明にかかる他の電極部の構造を示す平面図である。
【図８】本発明にかかる他の電極部の構造を示す平面図である。
【図９】本発明にかかる他の電極部の構造を示す平面図である。
【符号の説明】
１・・容器体
２・・水晶振動子
３・・ＩＣチップ
４、５・・電子部品素子
６・・・金属製蓋体
４０、５０・・・部品搭載用電極パッド
４０ａ、４０ｂ、５０ａ、５０ｂ・・・・電極部
41a 、41b 、44a 、44b 、45a 、45b 、46a 、46b ・・切り欠き部
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャビティー部の内部にチップ状電子部品素子を実装してなる電子部品に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、同一のキャビティー内にＩＣチップ及びチップ状電子部品素子を実装してなる電子部品としは、温度補償型水晶発振器などが例示できる。
【０００３】
例えば、温度補償型水晶発振器は、従来、ガラスエポキシ樹脂基板上に、温度補償型水晶発振器を構成する各電子部品素子、例えば水晶振動子、トランジスタ、感温素子、コンデンサ素子、抵抗素子などを所定回路上に実装していた。また、表面に開口を有する筺体状の容器に、これらの水晶振動子、トランジスタ、感温素子、コンデンサ素子、抵抗素子などが収容して、１つの温度補償型水晶発振器としていた。
【０００４】
このような構造においては、容器体の１つのキャビティー内に、すべての部品を搭載するために、小型化に限界があった。
【０００５】
このため、近年、トランジスタや感応素子、抵抗素子などを集積化してＩＣチップとし、容器体の一方主面に開口したキャビティー部内に、ＩＣチップとチップコンデンサなどのチップ状電子部品素子を実装し、容器体の他方主面に水晶振動子を配置した構造の温度補償型水晶発振器が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかも、容器体の小型化を考慮して、チップ状電子部品素子は、少なくとも１００５サイズ（平面サイズ１ｍｍ×０．５ｍｍ）などを用いて、半田を介して接合することは非常に困難となる。
【０００７】
即ち、このチップ状電子部品素子は、ＩＣチップと同一のキャビティー部に収容されており、小型化のためにＩＣチップとチップ状電子部品素子とが非常に近接して配置されることになる。このため、チップ状電子部品素子を接合する半田に含まれるフラックスが、ＩＣチップの電極パッドに付着してＩＣチップとＩＣ電極パッドとの接合信頼性の低下や半田ボールによるショ一トなどが発生してしまう。
【０００８】
よって、半田接合の代替として、導電性接着剤が考えられる。導電性接着剤は、半田に比べると上述の悪影響が解消されるものの、半田の溶融時の表面張力に起因するセルフアライメントが充分に効かないことになり、その結果、キャビティー部の所定細部にチップ状電子部品素子を載置することが非常に困難となる。
【０００９】
また同時に、一対の電極部の間に導電性樹脂接着材が広がりやすく、その結果、一対の電極パッド間で短絡を発生したり、また、電極パッドの表面がメッキ面であると、半田に比べ接合強度が低下してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みて提案されたものであり、その目的は、導電性樹脂接着材を介してチップ状電子部品素子を搭載するにあたり、導電性接着材の流れ方向を規制することより、一対の電極部の間の短絡を防止するとともに、他の電子部品素子との間隔を充分に狭くすることができる電子部品素子を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品は、容器体の下面側にＩＣチップが収容されるキャビティー部を形成するとともに、前記容器体の上面に前記ＩＣチップと電気的に接続される水晶振動子を固定し、前記キャビティー部底面に、互いに対向しあう一対の電極部から成る部品搭載用電極パッドを、前記キャビティー部の内壁に沿って形成し、前記一対の電極部を跨ぐようにチップ状電子部品素子を搭載させた上、前記チップ状電子部品素子の端子電極を導電性樹脂接着材を介して一対の電極部に接続させて成る電子部品であって、前記一対の電極部に、前記キャビティー部の内壁側に向けて開口する切り欠き部を形成したことを特徴とするものである。
また本発明の電子部品は、前記容器体がセラミック材料から成るとともに、前記電極部の表面にAuメッキ処理が施されていることを特徴とするものである。
更に本発明の電子部品は、前記チップ部品が高周波ノイズ除去用のコンデンサであることを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】
本発明では、チップ状電子部品素子を導電性樹脂接着材によって接合される一対の電極部の各々に両電極部が対向する辺以外に切り欠き部が形成されている。
【００１３】
従って、この切り欠き部に、余剰の導電性樹脂接着材を互いに対向している側ではなく、それ以外の方向に逃がすことができる。
【００１４】
これは、電極表面に比較して、切り欠き部から露出する容器表面の方が荒いことに起因している。即ち、導電性樹脂接着材が切り欠き部の容器表面側に引きつけられることになることに起因する。
【００１５】
これにより、一対の端子電極部間の導電性樹脂接着材による短絡を有効に防止することができ、同時に、導電性樹脂接着材の流れ方向を考慮して、近接しあう他の電子部品素子との配置位置を考慮することができるため、キャビティー部内の電子部品素子の実装効率を高めることができる。
【００１６】
またチップ状電子部品素子の端子電極の下部には、電極パッドの厚み相当分の凹みが発生し、この樹脂だまりに樹脂のフィレットが形成され接合強度が強まり、同時に、耐衝撃や耐振動などの信頼性が向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子部品素子を図面に基づいて詳説する。
【００１８】
図１は本発明の電子部品素子、例えば、水晶発振器の外観斜視図であり、図２はその断面図である。図３は容器体の底面図であり、図４は、容器体のキャビティー部底面のパターンを示す図である。
【００１９】
図において、電子部品、例えば、温度補償型水晶発振器は、上面（以下、表面という）が平坦で且つ下面（以下、底面という）側に凹部状キャビティー部１０が形成された概略直方体状の容器体１、矩形状の水晶振動子２、制御回路を構成するＩＣチップ３及び２つのチップ状電子部品素子４、５、金属製蓋体６及び充填樹脂７とから主に構成されている。
【００２０】
容器体１は、複数の略矩形状のセラミック絶縁層１ａ、１ｂ、異形状の開口を有する概略枠状セラミック絶縁層１ｃ、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１ａ、１ｂは、水晶振動子２が収容される領域とＩＣチップ３、チップ状電子部品素子４、５が収容される領域を仕切る仕切部となり、また、セラミック絶縁層１ｃ、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ー部10が構成される。
【００２１】
そして、容器体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、容器体１の側面には、必要に応じて、ＩＣチップ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。
【００２２】
また、容器体1 の表面の水晶振動子の収容領域内には、水晶振動子用電極パッド20、21（21は図では現れない) が形成されており、容器体1 のキャビティー部10の内部には、ＩＣ接続用電極パッド30、一対の電極部40a 、40b から成る素子用電極パッド40、一対の電極部50a 、50b から成る素子用電極パッド50、さらに、これら電極パッド30、40、50と接続する配線パターンが形成されている。
【００２３】
また、容器体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、上述の電極パッド30、40、50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。
【００２４】
上述の容器体１は、セラミック絶縁層１ａ〜１ｄとなるセラミックグリーンを用いて形成する。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。
【００２５】
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。
【００２６】
次に、容器体１に表面に露出する各外部端子電極、各電極パッド、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体１が達成される。
【００２７】
即ち、容器体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メッキ皮膜されていることになる。
【００２８】
上述のような容器体1 の表面には、水晶振動子2 が導電性接着材2a、2b( 図では現れない) 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20、21とバンプ部材22、23を介して導電性接着材2a、2bを介して接続される。
【００２９】
容器体1 の表面側に実装された水晶振動子2 は金属製蓋体6 によって気密的に封止されている。金属製蓋体6 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の厚みであり、容器体１の表面の封止用導体パターンにろう付けされた枠状のシームリング61と密接されて溶接・接合される。
【００３０】
電子部品素子４、５は、例えばコンデンサが例示できる。そして、電子部品素子4 は、図3 に示すように一対の電極部40a 、40b からなる素子用電極パッド40に、また、電子部品素子５は、一対の電極部50a 、50b からなる素子用電極パッド50に、Ａｇ粉末を含む導電性樹脂接着材41、41を介して接合される。尚、導電性樹脂接着材41、51は、例えばＡｇ粉末、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などからなる導電性樹脂ペーストを供給塗布し、約１５０℃程度の熱硬化によって、硬化・接合する。
【００３１】
ＩＣチップ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。
【００３２】
このようなＩＣチップ3 は、例えばＩＣチップ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接続用電極パッド30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ボンディングによって接合される。また、ＩＣチップ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。
【００３３】
電子部品素子4 であるコンデンサは、例えば、ＩＣチップ３とOUT 外部端子電極12との間で、一方がグランド電位となるように接続される。これは、出力信号中にノイズとなる直流成分を除去するものである。
【００３４】
また、電子部品素子5 であるコンデンサは、ＩＣチップ3 とVCC 外部端子電極11との間に接続され、VCC 外部端子電極11に供給される電源電圧に重畳する高周波ノイズを除去するものである。
【００３５】
そして、これら電子部品素子４、５と、ＩＣチップ3 は、容器体1 の矩形状の底面に対して概略十字形状のキャビティー部10が形成されることによって発生する容器体1 の４つの隅部の領域に外部端子電極11〜14が配置されている。
【００３６】
これにより、電子部品素子4 、ＩＣチップ3 、電子部品素子5 の配置及び外部端子電極11〜14との配置関係により、容器体1 を非常にコンパクトなものとしている。
【００３７】
また、キャビティー部10には、上述のＩＣチップ3 、電子部品素子4 、5 を強固に接合させ、また、耐湿信頼性を向上させるために、充填樹脂7 が充填形成されている。充填樹脂7 は、例えば、少なくとも２種類の充填樹脂から成り、例えばキャビティー部10底面側に主に充填・硬化される樹脂層と、該樹脂層上に充填・硬化される樹脂層である。具体的に、キャビティー部10の底面側に充填・硬化される収縮率が比較的大きい樹脂材料で構成される。一般にアンダーフィル樹脂と言われるエポキシ樹脂などの樹脂成分が多い材料である。この樹脂層は、少なくともＩＣチップ3 の上面を完全に被覆する程度に充填・硬化されている。
【００３８】
即ち、ＩＣチップ3 、電子部品素子4 、5 とキャビティー部４の底面との間に充填された樹脂層の収縮によって発生する応力によって、両者の接合強度が向上する。しかも、ＩＣチップ3 を完全に覆うように形成された樹脂層の収縮によって発生する応力が、ＩＣチップ3 に向かって発生する。これにより、応力がＩＣチップ3 の上面側側からキャビティー部10の底面側に押しつけるように働き、キャビティー部10の底面に接合したＩＣチップ3 の接合強度が向上する。
【００３９】
また、表面に充填する樹脂層は、ＩＣチップ3 や電子部品素子4 、5 を被覆する樹脂層だけでは耐湿性などが充分に得られないことを懸念して充填・硬化されるものである。これにより、キャビティー部10内に実装したＩＣチップ3 や電子部品素子4 、5 の接合強度及び耐湿性信頼性が向上する。尚、充填樹脂は、キャビティー部10の開口面から突出させないようにすることが重要である。これは、表面実装型水晶発振器を安定してプリント配線基板に配置するためである。
【００４０】
本発明は、図３及び図４に示すように、電子部品素子４を配置する部品搭載用電極パッド40を構成する一対の電極部40a 、40b 及び電子部品素子５を配置する部品搭載用電極パッド50を構成する一対の電極部50a 、50b の外方側辺に、電極部４０ａ、40b 及び50a 、50b 内部に向かって切り欠き部42(42a、42b)、52(52a、52b)が形成されている。
【００４１】
具体的には、例えば電子部品素子４が載置される一対の電極部40a 、40b は、電子部品素子４の一対の外部電極間の距離を考慮して、応じて互い所定間隔ｘを有して互いに対向するように配置されている。尚、対向しあう一辺を内方側辺といい、１つの電極部、例えば、４0aで内方側辺と対向する辺を図4 では外方側辺としている。
【００４２】
例えば、電極部40a は、配線パターンとの接続より完全な矩形状ではないが、全体として概略矩形状となっている。そして、この電極部40a の外方側辺には、概略矩形状の切り欠き部42a が形成されている。例えば、矩形状の切り欠き部42a の形状の幅方向の寸法は、電極部40a の外方側辺の長さに比較して短い寸法であり、矩形状の切り欠き部42a の形状の切り込みの寸法は、電極部40a の対向方向の寸法に比較して短い寸法であり、電極部40a の外方側辺の中心線と切り欠き部42a の形状の幅方向の中心線が略同一となっている。
【００４３】
このような電極部40a 、40b 及び50a 、50b に、電子部品素子4 、5 を導電性導電性樹脂接着剤41,51 となる導電性樹脂ペーストを供給・硬化して実装される。
【００４４】
上述の構成により、例えば、電極部40a 、40b に供給した導電性樹脂ペーストが、切り欠き部42a 、42b 側に引き寄せされて、互いの間隔ｘ側に導電性樹脂ペーストが広がることを規制できる。
【００４５】
これにより、電極部40a 、40b 上に導電性樹脂ペーストを供給し、さらにその上に電子部品素子4 をに載置しても、導電性樹脂ペーストが広がっても、電子部品素子4 の外部端子電極間を短絡させるようなことはない。
【００４６】
上述の導電性樹脂ペーストが切り欠き部42a 、42b 側に引き寄せされるのは、電極部40a 、40b の表面がＡｕメッキが施されており、切り欠き部42a 、42b から露出するキャビティー部10の底面はセラミック材料が露出しているためである。従って、電極部40a 、40b の表面に比較して、キャビティー部10の底面の表面状態が荒いため、導電性樹脂ペーストが流れ易い環境になっているためである。
【００４７】
これにより、電極部40a 、40b の表面に供給した導電性樹脂ペーストの広がり方向を規制することができることになる。
【００４８】
上述の構造の電極部40a 、40b に導電性接着材41を用いて電子部品素子4 を実装する構造に関しては、キャビティー部の底面のように、効率的な半田の塗布が困難な場合、即ち、半田を印刷手法で供給できない場合や、キャビティー部のように洗浄が困難な構造である場合、キャビティー部内に２００℃前後の熱の印加を嫌う素子、例えばＩＣチップ3 と並設する構造の場合などで特に有用であり、導電性接着剤の流れ方向を規制することができるため、キャビティー部１０のＩＣチップ3 や電子部品素子４、５の配置設計次第で、導電性接着材による短絡のない、効率的な配置設計が可能である。
【００４９】
また、電極部40a 、40b の外方側辺に形成した切り欠き部42a 、42b は、電極部の厚み相当分のへこみが形成されることになる。
【００５０】
従って、導電性樹脂ペーストを塗布し、電子部品素子4 を搭載すると、電子部品素子4 の端子電極部分の底面または側面にフレットが形成されることになり、接合強度を向上させることもできる。同時に、耐衝撃や耐振動などの信頼性が向上させることができる。
【００５１】
次に、例えば、切り欠き部42ａ、42ｂを有する電極部40a、40bまた、従来の切り欠き部を有さない電極部100a、100bとにおける電子部品素子4の接合について、図５、図６に用いて説明する。尚、図５は、本発明の電極部40a、40bに関し、(a)、(c)、(e)、(g)は平面図を示し、(b)、(d)、(f)、(h)はその側面図を示す。図６は、切り欠き部を有さないの電極部100a、100bに関し、(a)、(c)、(e)、(g)は平面図を示し、(b)、(d)、(f)、(h)はその側面図を示す。
【００５２】
図５（ａ）（ｂ）において、電極部４０ａ、４０ｂ上に導電性樹脂ペースト41a 、41b を供給する。その供給方法は、例えばディスペンサを利用して供給する。
【００５３】
図５（ｃ）、（ｄ）において、供給した導電性樹脂ペースト41a 、41b は、切り欠き部42a 、42b を伝って外方側に流れでる。これは、電極部４０ａ、40b の表面（Ａｕメッキ）に比較してキャビティー部１０の底面の方が表面状態が荒いためである。
【００５４】
次に、図５（ｅ）（ｆ）において、電子部品素子４（図５（ｅ）では点線で示す）を載置する。これにより、電子部品素子４の端子電極が下向きに押圧することにより、導電性樹脂ペースト41a 、41b の一部が電子部品素子４を伝って中央部側に流れ込むが、同時に外側へ引っ張られているため、中央部側に流れ込む量が少なくなる。
【００５５】
この状態で図５（ｇ）（ｈ）において、導電性樹脂ペースト41a 、41b を、例えば１５０℃の温度を与えて熱硬化して、導電性樹脂接着材41、41とする。これにより、電子部品素子４の端子電極間の導電性樹脂接着剤41、41は、充分な距離でもって維持されることになり、導電性樹脂接着剤どうしの短絡を有効に抑えた実装が可能となる。
【００５６】
これに対して、矩形状の電極部100 を有する電子部品素子4 の実装メカニズムは図６（ａ）〜図６（ｈ）のとおりである。
【００５７】
図６（ａ）（ｂ）において、電極部100a、100b上に導電性樹脂ペースト101a、101bを供給する。
【００５８】
図６（ｃ）（ｄ）において、供給した導電性樹脂ペースト101a、101bは、電極部100a、100b上に平面的に等位方向に広がる。
【００５９】
図６（ｅ）（ｆ）において、広がった導電性樹脂ペースト101a、101b上に電子部品素子４を搭載した状態である。この状態においては、導電性樹脂ペースト101a、101bは電子部品素子４の端子電極を伝って中央側に流れ込む。この時、導電性樹脂ペースト101a、101bは外方側辺に引き寄せられないため、中央部側にも導電性樹脂ペースト101a、101bがはみでてしまう。
【００６０】
図６（ｆ）（ｈ）において、この導電性樹脂ペースト101a、101bを熱硬化し、導電性樹脂接着材101 となる。この時、電子部品素子４の端子電極間での短絡が発生しやすい状態となってしまう。
【００６１】
以上のように、本発明では、電極部40a 、40b 、50a 、50b に形成された切り欠き部42a 、42b 、52a 、52b が導電性樹脂ペースト41a 、41b の流れ出し方向を決定することになるため、この切り欠き部42a 、42b 、52a 、52b を電極部40a 、40b 、50a 、50b の外方側辺に形成することにより、電極部40a と40b 及び50a と50b との間の短絡を有効に防止することができる。
【００６２】
尚、上述の実施例では、例えば、電極部40a 、40b が互いに対向しあう内方側辺と対をなす外方側辺に切り欠き部42a 、42b を形成しているが、電極部40a 、40b 以外の辺に切り欠き部を形成してもよい。
【００６３】
これは、切り欠き部42a 、42b の形成によって、導電性樹脂ペースト41a 、41b の流れ方向を規制することができることから、近接しあう他の電子部品素子、例えば、ＩＣチップ3 の配置方向によって、電極部40a 、40b の内方側辺を除く他の辺に形成しても構わない。
【００６４】
尚、上述のように、供給した導電性樹脂ペーストが、電極部の外方側に引き寄せられるその他の電極部の構造としては、図７〜図９の電極部４０ａ、４０ｂの構造とすることができる。
【００６５】
図７は、電極部40a 、40b の外方側辺よりと同等の径を有する概略半円形状の切り欠き部44a 、44b を形成した例を示している。
【００６６】
図８は、電極部40a 、40b の外方側辺よりも短い径を有する概略半円形状の切り欠き部45a 、45b を形成した例を示している。これは、図７に比較して電極部40a 、40b の面積を大きくすることができる。
【００６７】
図９は、電極部40a 、40b の外方側辺に台形状の切り欠き部46a 、46b を形成した例を示している。尚、図示されていないが、楕円状であっても、また、多角形状でであっても構わない。
【００６８】
また、外方側辺とは、対を成す電極部40a、40bの互いに対向しあう内方側辺以外の3つの辺のうち、キャビティー部の内壁に沿う辺を指す。
【００６９】
尚、上述の実施例では、容器体１のキャビティー部10にＩＣチップ3 、電子部品素子４、５を実装した水晶発振器で説明したが、水晶発振器に限らず、容器体のキャビティー部底面に、電子部品素子など実装した電子部品全般に適用することができる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明では、容器体のキャビティー部内に、導電性樹脂接着材を介してチップ状電子部品素子を搭載するにあたり、導電性樹脂接着材の流れ方向を規制できるため、一対の電極部の間の短絡を有効に防止でき、接合強度を向上させ、さらに、近接しあう電子部品素子との距離を短く設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品、例えば水晶発振器の外観斜視図である。
【図２】本発明の電子部品、例えば水晶発振器の断面図である。
【図３】本発明の電子部品、例えば水晶発振器の樹脂を省略した状態の底面図である。
【図４】本発明の電子部品、キャビティー部底面となる平面における配線パターンを説明する概略平面図である。
【図５】電極部への電子部品素子の実装工程を説明する図であり、（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）は部分平面図であり、（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）は部分側面図である。
【図６】従来の実装工程を説明する図であり、（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）は部分平面図であり、（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）は部分側面図である。
【図７】本発明にかかる他の電極部の構造を示す平面図である。
【図８】本発明にかかる他の電極部の構造を示す平面図である。
【図９】本発明にかかる他の電極部の構造を示す平面図である。
【符号の説明】
１・・容器体
２・・水晶振動子
３・・ＩＣチップ
４、５・・電子部品素子
６・・・金属製蓋体
４０、５０・・・部品搭載用電極パッド
４０ａ、４０ｂ、５０ａ、５０ｂ・・・・電極部
41a 、41b 、44a 、44b 、45a 、45b 、46a 、46b ・・切り欠き部
Claims (3)
- 容器体の下面側にＩＣチップが収容されるキャビティー部を形成するとともに、前記容器体の上面に前記ＩＣチップと電気的に接続される水晶振動子を固定し、前記キャビティー部底面に、互いに対向しあう一対の電極部から成る部品搭載用電極パッドを、前記キャビティー部の内壁に沿って形成し、前記一対の電極部を跨ぐようにチップ状電子部品素子を搭載させた上、前記チップ状電子部品素子の端子電極を導電性樹脂接着材を介して一対の電極部に接続させて成る電子部品であって、
前記一対の電極部に、前記キャビティー部の内壁側に向けて開口する切り欠き部を形成したことを特徴とする電子部品。 - 前記容器体がセラミック材料から成るとともに、前記電極部の表面にAuメッキ処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
- 前記チップ部品が高周波ノイズ除去用のコンデンサであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品。
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