JP4055521B2 - 部品搭載構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電発振器の部品搭載工法に関し、特にシングルシール構造の圧電発振器において、発振回路等のチップ部品をセラミックパッケージのキャビティに搭載し接続固定する際の圧電発振器の部品搭載工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機等の移動体通信機の普及に伴う低価格化及び小型化の急激な進展により、これらの通信機器に使用される水晶発振器等の圧電発振器に対しても低価格化、小型化の要請が高まっている。
図６は、従来の圧電発振器の一例である電圧制御水晶発振器の断面図である。同図は、表面実装型のシングルシール構造として小型化を図ったものであり、電圧制御水晶発振器（以降、ＶＣＸＯと称す）１は、セラミックパッケージ２の内底部に二つのキャビティを設け、第一のキャビティ３にはＩＣチップ４を、第二のキャビティ５にはバラクタダイオード６を夫々搭載し導電性接着剤７を用いて接続固定した後、夫々の電極とセラミックパッケージ２に設けたパッド電極８間をワイヤーボンディング９にて接続する。
【０００３】
その後、ＶＣＸＯ１は、セラミックパッケージ２内部に設けた段差部１０のパッド電極１１に、導電性接着剤１２を用いて片持ち状態で水晶振動素子１３を前記ＩＣチップ４及びバラクタダイオード６を覆うように接続固定した後、セラミックパッケージ２の開口部にリッド１４を被せて完成する。図示していないが、セラミックパッケージ２内の配線を介して水晶振動素子１３とＩＣチップ４及びバラクタダイオード６は導通接続されており、セラミックパッケージ２の外底部には、外部接続端子１５を設けている。
【０００４】
ＶＣＸＯは、外部から印加する制御電圧を変化させることにより水晶発振器の周波数を調整するもので、バラクタダイオードとは、可変容量ダイオードのことであり、制御電圧の電圧値によりダイオードの容量が変化することで、水晶発振器の周波数を変化させることを可能とする。従って、様々な周波数可変特性の要求に対応するため、バラクタダイオードは独立して搭載している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の圧電発振器を更に小型化や薄型化を図る為には、ワイヤーボンディング工法ではワイヤーループ高さの確保や第二ボンドを行うための十分なスペースの確保等によって圧電発振器の小型化や薄型化には不向きであるため、チップ部品の接続手段であるワイヤーボンディング工法に置き換わる接続手段として、フリップチップ実装工法を採用することが必要不可欠となっている。
【０００６】
しかしながら、前述したようにチップ部品としてバラクタダイオードのような部品を搭載する必要がある場合は、バラクタダイオードが両面に電極を有する部品（上面及び裏面）であるためにフリップチップ実装が不可能である。又、バラクタダイオードをＩＣチップに含めてＩＣ化することは可能であるが、前述したように様々な周波数可変特性の要求に対応するためには、夫々の周波数可変特性に対応したバラクタダイオードを内蔵する多種のＩＣチップを準備する必要性があり、ＩＣチップの汎用化が損なわれ不経済である。
本発明は上述したような問題を解決するためになされたものであって、両面電極構造のチップ部品を搭載してフリップチップ実装を可能とする圧電発振器の部品搭載工法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係わる圧電発振器の部品搭載工法は、以下の構成をとる。
請求項１記載の発明は、パッケージの凹所内底部に第一のキャビティを形成し、前記第一のキャビティの内底部の所定の位置に第二のキャビティを形成して該第二のキャビティの内底部にパッド電極を設け、上面電極と底面電極とを有するチップ部品の前記底面電極を前記パッド電極に接続固定し、前記第一のキャビティに配置したＩＣチップと前記チップ部品の前記上面電極とをフリップチップ実装により固着したことを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載の発明は、パッケージ内に圧電振動子と発振回路を構成するＩＣ部品とチップ部品とを収容した圧電発振器の部品搭載構造において、前記パッケージの凹所内底部に第一のキャビティが形成され、該第一のキャビティの内底部に第二のキャビティが形成され、前記凹所内底部の上面には圧電振動子を搭載するためのパッド電極、第二のキャビティ内底部の上面には第一のパッド電極が夫々設けられており、
前記第二のキャビティに配置された前記チップ部品は少なくとも２つの端子を有し、２つの前記端子のうち一方の端子が前記第一のパッド電極に導通固定されており、第一のキャビティに配置されたＩＣ部品は前記チップ部品の２つの前記端子のうち他方の端子とフリップチップ実装により導通固定されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２において、前記第一のパッド電極と圧電振動子用の前記パッド電極とが配線用接続導体にて導通していることを特徴としている。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記チップ部品が、可変容量ダイオードであることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る圧電発振器の部品搭載工法について、第一の実施例を示す電圧制御水晶発振器の構造図であり、図１（ａ）は，表面実装型のシングルシール構造として小型化を図った電圧制御水晶発振器の断面図を示し、図１（ｂ）は、その一部の拡大図である。ＶＣＸＯ１６は、セラミックパッケージ１７の凹所内底部に第一のキャビティ１８を設け、第一のキャビティ１８にはＩＣチップ４が搭載され、更に第一のキャビティ１８の内底部に第二のキャビティ１９を設けてバラクタダイオード６が搭載されている。バラクタダイオード６の底面電極２０は、導電性接着剤７を用いて第二のキャビティ１９の底部に設けたパッド電極２１に接続固定され、一方、ＩＣチップ４は、第一のキャビティ１８の底部に設けたパッド電極２２とバラクタダイオード６の上面電極２３にフリップチップ実装により接続固定される。
【００１５】
その後、ＶＣＸＯ１６は、セラミックパッケージ１７凹所内底部に設けた段差部２４上面に設けたパッド電極２５に、導電性接着剤１２を用いて片持ち状態で水晶振動素子１３を前記ＩＣチップ４及びバラクタダイオード６を覆うように接続固定した後、セラミックパッケージ１７の開口部にリッド１４を被せて完成する。図示していないが、セラミックパッケージ１７内の配線用の接続導体を介して水晶振動素子１３用のパッド２５とバラクタダイオード６用のパッド２１は導通接続されており、セラミックパッケージ１７の外底部には、外部接続端子２６を有する。
【００１６】
次に第一の実施例に係わる部品搭載工法において、フリップチップ実装の手順例を説明する。先ず、第二のキャビティ１９の底面に設けたパッド電極２１に、バラクタダイオード６の底面に設けられた底面電極２０を、導電性接着剤７を用いて固定することによりバラクタダイオード６とセラミックパッケージ１７に設けたパッド電極２１とを導通させる。次に、ＩＣチップ４に設けられている電極に金、或いはハンダ等からなるバンプ２７を形成する。そこで、超音波振動子に取り付けた押さえ治具等によりＩＣチップ４を把持し、第一のキャビティ１８の底部に設けたパッド電極２２とバラクタダイオード６の上面電極に、バンプ２７が形成されているＩＣチップ４を押さえつけながら超音波振動子を動作させて超音波を印加し、ＩＣチップ４を前記パッド電極２２とバラクタダイオード６の上面電極に固着させる。
このような工法を採用することにより、バラクタダイオードのような両面電極を備えたチップ部品であっても、ワイヤーボンディングを行うこと無しに、フリップチップ実装を応用した部品搭載工法が対応可能である。
【００１７】
（参考例）
図２は、圧電発振器の部品搭載工法について、参考例を示す電圧制御水晶発振器の構造図であり、図２（ａ）は、表面実装型のシングルシール構造として小型化を図ったＶＣＸＯの断面図を示し、図２（ｂ）は、その一部の拡大図である。ＶＣＸＯ２８は、セラミックパッケージ２９の凹所内底部に第一のキャビティ３０と第二のキャビティ３１と第三のキャビティ３２とを設け、第三のキャビティ３２にはＩＣチップ４が搭載され、第二のキャビティ３１にはバラクタダイオード６が搭載されている。第三のキャビティ３２に搭載されているＩＣチップ４は、第三のキャビティ３２の底部に設けたパッド電極３３とフリップチップ実装により接続固定される。
【００１８】
一方、バラクタダイオード６は、底面電極２０が導電性接着剤７を用いて第二のキャビティ３１の底部に設けたパッド電極３４に接続固定されている。又、バラクタダイオード６の上面電極２３は、第一のキャビティ３０の内底部であって第二のキャビティの周縁部に設けた所定のパッド電極３５と導通させるため、上面電極２３とパッド電極３５は導電性接着剤３７を用いて平板３６が接着固定され、前記上面電極２３と前記パッド電極３５とは平板３６を介して電気的に接続固定している。平板３６は、金属などの導体からなり、その外観図を図３に示す。
尚、本参考例においては、平板を金属からなる導体と記載したが、バラクタダイオード６の上面電極２３と所定のパッド電極３４間を導通接続可能な媒体であれば、何れの媒体であっても適応可能である。
【００１９】
次に、ＶＣＸＯ２８は、セラミックパッケージ２９内部に設けた段差部３８のパッド電極３９に、導電性接着剤１２を用いて片持ち状態で水晶振動素子１３を前記ＩＣチップ４及びバラクタダイオード６を覆うように接続固定した後、セラミックパッケージ２９の開口部にリッド１４を被せて完成する。図示していないが、セラミックパッケージ２９内の配線用の接続導体を介して水晶振動素子１３用のパッド３９とバラクタダイオード６用のパッド電極３４とは導通接続されており、セラミックパッケージ２９の外底部には、外部接続端子３９を有する。
【００２０】
図４は、圧電発振器の部品搭載工法について、参考例を示す電圧制御水晶発振器の水晶振動素子搭載前の上面図である。同図に示す如く、第三のキャビティ３２にはＩＣチップ４が搭載され、第二のキャビティ３１にはバラクタダイオード６が搭載されており、ＩＣチップ４は第三のキャビティ３２の底部に設けたパッド電極３３にフリップチップ実装され、バラクタダイオード６の上面電極２３は、第二のキャビティ３１の周縁部に設けた所定のパッド電極に平板３６を介して接続されている。
【００２１】
次に、ＩＣチップ４とバラクタダイオード６とをセラミックパッケージに搭載する際の工法を説明する。
ＩＣチップ４については、ＩＣチップ４に設けられている電極に金、或いはハンダ等からなるバンプ２７を形成し、第一の実施例において説明したように、セラミックパッケージ２９の第三のキャビティ３２に設けたパッド電極３３にＩＣチップ４に超音波を印加してフリップチップ実装する。
バラクタダイオード６については、セラミックパッケージ２９の第二のキャビティ３１に設けたパッド電極３４に、底面電極２０を導電性接着剤７を用いて接続固定した後、両端に導電性接着剤３７を塗布した平板３６を、バラクタダイオード６の上面電極２３とセラミックパッケージ２９に設けたパッド電極３５間に戴置し、接続固定する。
【００２２】
次に上述したバラクタダイオード６の搭載工法の変形例を説明する。
図５は、圧電発振器の部品搭載工法について、バラクタダイオードをセラミックパッケージに接続固定する際の実施例である。同図は、セラミックパッケージ２９の第二のキャビティ３１の底部に設けたパッド電極３４に、バラクタダイオード６の底面電極２０を接続固定する工法を示し、導電性接着剤７を用いてバラクタダイオード６を搭載後、更にアンダーフィル剤４１を導電性接着剤７の表面に塗布したものである。
【００２３】
従って、導電性接着剤７はアンダーフィル剤４１により絶縁保護され、本工法によりバラクタダイオード６の上面電極２３に、導電性接着剤３７を塗布した平板３６を接続固定する際に、平板３６に塗布されている導電性接着剤３７が流出し、バラクタダイオード６の底面電極２０を接続固定した導電性接着剤７と接触してバラクタダイオード６の上面電極２３と底面電極２０間を短絡することを防止せしめた。アンダーフィル材４１は樹脂で出来ており、前述を省いたが、ＩＣチップをフリップチップ実装した際に、接合面に充填し接合強度の補強に使用されており、ＩＣチップにアンダーフィル剤４１を充填する際に、アンダーフィル材４１を、バラクタダイオード６の底面電極２０を接続固定している導電性接着剤７の表面に塗布すれば良い。
従って、参考例によればバラクタダイオードのような両面電極を備えたチップ部品であっても、ワイヤーボンディングを行うこと無しに、平板を使用した部品搭載工法が対応可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
上述したように請求項１記載の発明は、両面電極チップ部品をＩＣチップの下部に配置することにより、両面電極チップ部品の上部電極とＩＣチップの電極とを直接接合することが出来るので、圧電発振器の小型化に大きな効果を発揮すると共に、ＩＣチップと両面電極チップ部品を直接接合したため、ワイヤーボンディング工法の際に生ずるストレーが回避できるので、圧電発振器の性能を向上させる上で大きな効果を発揮する。
一方、請求項２及び３記載の発明は、両面電極チップ部品とセラミックパッケージの所定のパッド電極間を、平板を用いて接合したことにより、両面電極チップ部品を小スペースで搭載可能となり、圧電発振器の小型化に大きな効果を発揮する
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧電発振器の部品搭載工法について、第一の実施例を示す電圧制御水晶発振器の構造図である。
【図２】圧電発振器の部品搭載工法について、参考例を示す電圧制御水晶発振器の構造図である。
【図３】圧電発振器の部品搭載工法について、平板の構造例を示す。
【図４】圧電発振器の部品搭載工法について、参考例を示す電圧制御水晶発振器の水晶振動素子搭載前の上面図である。
【図５】本発明に係わる圧電発振器の部品搭載工法について、バラクタダイオードをセラミックパッケージに接続固定する際の実施例である。
【図６】従来の圧電発振器の一例である電圧制御水晶発振器の断面図である。
【符号の説明】
１・・圧電発振器、 ２・・セラミックパッケージ、
３・・第一のキャビティ、 ４・・ＩＣチップ、
５・・第二のキャビティ、 ６・・バラクタダイオード、
７・・導電性接着剤、 ８・・パッド電極、
９・・ワイヤーボンディング、 １０・・段差部、
１１・・パッド電極、 １２・・導電性接着剤、
１３・・水晶振動素子、 １４・・リッド、
１５・・外部接続端子、 １６・・圧電発振器、
１７・・セラミックパッケージ、 １８・・第一のキャビティ、
１９・・第二のキャビティ、 ２０・・底面電極、
２１・・パッド電極、 ２２・・パッド電極、
２３・・上部電極、 ２４・・段差部、
２５・・パッド電極、 ２６・・外部接続端子、
２７・・バンプ、 ２８・・圧電発振器、
２９・・セラミックパッケージ、 ３０・・第一のキャビティ、
３１・・第二のキャビティ、 ３２・・第三のキャビティ、
３３・・パッド電極、 ３４・・パッド電極、
３５・・パッド電極、 ３６・・平板、
３７・・導電性接着剤、 ３８・・段差部、
３９・・パッド電極、 ４１・・アンダーフィル材

Claims (4)

1. パッケージの凹所内底部に第一のキャビティを形成し、前記第一のキャビティの内底部の所定の位置に第二のキャビティを形成して該第二のキャビティの内底部にパッド電極を設け、上面電極と底面電極とを有するチップ部品の前記底面電極を前記パッド電極に接続固定し、前記第一のキャビティに配置したＩＣチップと前記チップ部品の前記上面電極とをフリップチップ実装により固着したことを特徴とする部品搭載構造。
2. パッケージ内に圧電振動子と発振回路を構成するＩＣ部品とチップ部品とを収容した圧電発振器の部品搭載構造において、
   前記パッケージの凹所内底部に第一のキャビティが形成され、
   該第一のキャビティの内底部に第二のキャビティが形成され、
   前記凹所内底部の上面には圧電振動子を搭載するためのパッド電極、第二のキャビティ内底部の上面には第一のパッド電極が夫々設けられており、
   前記第二のキャビティに配置された前記チップ部品は少なくとも２つの端子を有し、２つの前記端子のうち一方の端子が前記第一のパッド電極に導通固定されており、
   第一のキャビティに配置されたＩＣ部品は前記チップ部品の２つの前記端子のうち他方の端子とフリップチップ実装により導通固定されていることを特徴とする圧電発振器の部品搭載構造。
3. 前記第一のパッド電極と圧電振動子用の前記パッド電極とが配線用接続導体にて導通していることを特徴とする請求項２記載の圧電発振器の部品搭載構造。
4. 前記チップ部品が、可変容量ダイオードであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電発振器の部品搭載構造。

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