CN102201796A - 封装件、电子装置、以及电子装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种封装件、使用该封装件而构成的电子装置、以及电子装置的制造方法。该封装件即使在适用于扁平化、且被小型化的情况下，也能够可靠地确保探针抵接面。封装件(11)具备，在水平方向上排列配置有用于安装振动片(110)的区域和用于安装IC芯片(114)的区域的底基板(12)，所述封装件(11)的特征在于，在底基板(12)的一个面上具有：振动片安装用衬垫(24)，其用于安装振动片(110)；振动片连接用第1衬垫(36)(振动片连接用第2衬垫(38))，其与振动片安装用衬垫(24)电连接；Vc衬垫(40)(Vdd衬垫(42))，其与被形成在底基板(12)的另一个面上的安装用端子电连接；切断用布线(66)(68)，其将振动片连接用第1衬垫(36)与Vc衬垫(40)电连接。

Description

封装件、电子装置、以及电子装置的制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于收纳振动片和半导体元件的封装件、使用该封装件而构成的电子装置、以及电子装置的制造方法，尤其涉及一种以扁平化作为目的，将振动片和半导体元件以横向排列的方式安装的这一类型的封装件、和使用了该封装件的电子装置、以及电子装置的制造方法。

背景技术

以水晶振荡器和SAW(表面声波)过滤器等为代表的电子装置，以形成振动的振子、和具有用于使该振子振动的振荡电路的半导体集成电路(半导体元件)为主要结构。

在具有这些结构的电子装置中，根据安装面积的小型化、扁平化等目的，而开发出各种使结构要素的配置方式不同的电子装置。例如，在以安装面积的小型化为主要目的的电子装置中，多数情况下采用在垂直方向上配置压电元件和半导体元件的方式。另一方面，在以扁平化为主要目的的电子装置中，多数情况下采用在水平方向上配置压电元件和半导体元件的方式。在这种电子装置中，无论采用哪一种配置方式，均要在进行振动片的安装、密封而构成振子之后，对该振子的共振频率和CI(crystal impedance：晶体阻抗)值等电气特性进行检测，并根据需要而进行调节。为了满足这种要求，在电子装置中设置有对振子的固有的振动特性进行检测的监控用电极端子。虽然这种监控用电极端子一直以来被配置在构成电子装置的封装件的侧面上，但是在封装件的侧面上配置端子的情况下，作为妨碍电子装置的小型化和扁平化的要素，而推行了各种技术的开发。

例如专利文献1中所公开的技术为，如图8所示，采用在垂直方向上配置振子和半导体元件的结构，且采用了所谓的H型结构的封装件基座的电子装置。在该电子装置1中，在安装有振动片3的中间基板2的背面一侧、即安装有半导体元件5的面上，形成有将振动片安装用衬垫4与用于安装电子装置1的外部端子7电连接的布线(未图示)。而且，采用了能够通过外部端子7来进行作为振子的振动特性的检测的结构。在振动特性的检测调节之后，切断对外部端子7和振动片安装用衬垫4进行电连接的布线，从而能够使外部端子7独立为具有固有功能的端子。

此外，专利文献2所公开的技术为，如图9所示，采用在水平方向上配置振子和半导体元件的结构的电子装置。并且，图9(A)为表示电子装置的剖面结构的图，图9(B)为表示电子装置的俯视结构的图。在专利文献2所公开的电子装置1a中，在被设置于振动片3a的安装空间的横向上的半导体元件5a的安装空间上，形成有与振动片安装用衬垫4a电连接的监控用电极端子8a。采用这种配置方式的监控用电极端子8a，通过在安装了半导体元件5a之后被树脂9a覆盖，从而不会被暴露于外部。

而且，在专利文献3中所公开的技术采用了如图10所示的方式。并且，图10(A)为电子装置的俯视形态的示意图，图10(B)为电子装置的背面形态示意图。具有这种形态的电子装置1b，在半导体元件的安装空间中形成有中继衬垫6b。而且，中继衬垫6b通过切断用布线6b1，而与电连接于振动片安装用衬垫4b上的半导体元件安装用衬垫5b相连接。而且，在设置有中继衬垫6b的底基板2b的背面上，除了外部端子7b之外，还形成有监控用电极端子8b。在具有这种形态的封装件的电子装置1b中，在构成了振子，并通过监控用电极端子8b对振子的振动特性进行了检测调节之后，通过将切断用布线6b1切断，从而电切断监控用电极端子8b，由此构成电子装置1b。

在先技术文献

【专利文献1】日本特开2005-223640号公报

【专利文献2】日本特开2009-27465号公报

【专利文献3】日本特开2008-301196号公报

在上述专利文献所公开的技术中，分别对监控用电极端子的配置位置和利用方式进行了研究，从而采用了适用于小型化、扁平化等各种目的的结构。但是，在专利文献1中所公开的技术为，不适用于作为本发明对象的扁平化的结构。而且，在专利文献2中所公开的技术中，由于将监控用电极端子配置在安装有振子和半导体元件一侧的主面上，因而在调节振动特性时，无法使探针从底基板的背面一侧与监控用电极端子抵接。因此，当进行振动特性的调节时，需要具备端子的专用夹具。而且，在专利文献3所公开的技术中，由于采用将监控用电极端子设置在与安装用外部端子配置面相同的主面上的结构，从而在推行封装件的小型化时，无法确保用于使探针抵接所需的足够面积，从而可能无法进行应对。

发明内容

在本实施方式中，鉴于上述的问题，其目的在于，提供一种即使在适合于扁平化、且被小型化的情况下也能够可靠地确保探针抵接面的封装件，并提供一种使用了该封装件的电子装置、以及电子装置的制造方法。

本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，并能够作为以下的方式或者应用例而实现。

应用例1

一种封装件，其具备，在水平方向上排列配置有用于安装振动片的区域和用于安装半导体元件的区域的底基板，其特征在于，在所述底基板的一个面上，具有：用于安装所述振动片的振动片安装用衬垫；第1半导体元件连接用衬垫，其与所述振动片安装用衬垫电连接；第2半导体元件连接用衬垫，其与被形成在所述底基板的另一个面上的安装用端子电连接；切断用布线，其将所述第1半导体元件连接用衬垫与所述第2半导体元件连接用衬垫电连接。

通过具备这种的特征，能够实现适合于电子装置的扁平化的封装件。而且，由于将安装用端子(外部安装用端子)用作所谓的监控用电极端子，从而即使在封装件被小型化的情况下，也能够可靠地确保探针抵接面。

应用例2

一种电子装置，其在应用例1所述的封装件中安装有振动片和半导体元件，所述电子装置的特征在于，所述切断用布线是被切断的。

根据这种结构的电子装置，在封装件上的切断用布线被切断之后，从外部端子向振动片安装用衬垫直接进行连接的路径将消失，从而外部端子将承担固有的作用。

应用例3

如应用例2所述的电子装置，其特征在于，在底基板上的所述切断用布线的切断位置处具有凹陷部。

根据具有这种特征的电子装置，能够可靠地进行切断用布线的切断。

应用例4

一种电子装置的制造方法，其特征在于，具有：振动片安装工序，将振动片安装于应用例1所述的封装件的振动片安装用衬垫上；频率调节工序，通过所述安装用端子来进行所述振动片的振动和共振频率的调节；布线切断工序，在所述频率调节工序之后，切断所述切断用布线。

通过具备这种特征，能够使探针从底基板的另一个面一侧进行抵接而检测振动特性，且从一个面一侧进行频率调节。

应用例5

如应用例4所述的电子装置的制造方法，其特征在于，在所述布线切断工序中，留有使所述封装件的底基板的表面凹陷的切断痕。

通过使用这种方法而对切断用布线进行切断，从而能够可靠地进行切断用布线的切断。

附图说明

图1为表示本实施方式所涉及的电子装置的结构的图。

图2为表示第2基板以及第3基板的结构的分解立体图。

图3为表示电子装置的制造工序的流程图。

图4为表示电子装置的振动特性检测和共振频率的调节状态的图。

图5为表示切断用布线的切断痕的形态的剖视图。

图6为表示实施方式所涉及的电子装置的第1应用方式的图。

图7为表示实施方式所涉及的电子装置的第2应用方式的图。

图8为表示现有的电子装置中，利用了具有H型截面的封装件时的形态的图。

图9为表示现有的电子装置中，监控用端子被配置在一个主面一侧时的形态的图。

图10为表示现有的电子装置中，具备切断用布线时的形态的图。

符号说明

10…电子装置；11…封装件；12…底基板；14…第1基板；16…第2基板；18…第3基板；20…第1凹部；22…第2凹部；24…振动片安装用衬垫；26…第1振动片安装用衬垫；28…第2振动片安装用衬垫；30…IC芯片安装衬垫；32…GND衬垫；34…fout衬垫；36…振动片连接用第1衬垫；38…振动片连接用第2衬垫；40…Vc衬垫；42…Vdd衬垫；44…第1贯穿孔；46…第2贯穿孔；48…第3贯穿孔；50…第4贯穿孔；52…第5贯穿孔；54…第6贯穿孔；56、58、60、61、62、64…连接布线；66、68…切断用布线；70…第1贯穿孔对应衬垫；72…第2贯穿孔对应衬垫；74…第3贯穿孔对应衬垫；76…第4贯穿孔对应衬垫；78…第5贯穿孔对应衬垫；80…第6贯穿孔对应衬垫；82…第1凹形结构；84…第2凹形结构；86…第3凹形结构；88…第4凹形结构；90、92、94、96、98…连接布线；100…Vdd端子；102…fout端子；104…GND端子；106…Vc端子。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的封装件、电子装置、以及电子装置的制造方法的实施方式进行详细的说明。图1(A)为，表示电子装置的俯视结构的图，图1(B)为，表示沿该图(A)中的A-A线的截面的图，图1(C)为，表示电子装置的背面结构的图。

本实施方式所涉及的电子装置10以振动片110、作为半导体元件的IC芯片114、以及封装件11为基本结构而构成。

振动片110能够使用AT切割水晶振动片等的水晶振动片。另外，振动片110除此之外还可以为，在水晶基板的切割角度或主振动方式上存在不同的音叉型水晶振动片、弹性表面波水晶振动片等。而且，作为振动片的材料，除了水晶之外也可以使用钽酸锂、铌酸锂等。而且，还能够使用压电振动片以外的各种振动片以代替水晶振动片，例如，在使用对硅基板进行加工而形成的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微型机电系统)振动片等的情况下，也能够构成本实施方式所涉及的电子装置10。

作为IC芯片114，能够采用由半导体元件构成的集成电路等，其中，所述半导体元件具有使振子(作为振动片110而安装有压电基板时为压电振子)振动的电路结构。在IC芯片114上设置有多个电极衬垫(未图示)。

封装件11以底基板12、和用于将安装在该底基板12上的振动片110密封而构成振子的盖体112为基本结构而构成。本实施方式所涉及的底基板12通过层叠第1基板14、第2基板16、以及第3基板18而构成。作为各个基板的构成材料，由氧化铝陶瓷、玻璃陶瓷等的陶瓷材料构成，并通过印刷电路基板法而层叠并烧结，从而一体化。在第2基板16以及第3基板18上形成有金属布线。因此，在图2中，为了使被形成在第2基板16和第3基板18上的金属布线的结构明确，从而图示了第2基板16以及第3基板18的分解立体图。

第1基板14为，构成底基板12的基板中的最上层，并为形成有用于包围振动片110和IC芯片114的外周的第1凹部20以及第2凹部22的框体。第1凹部20在其内部形成有用于收纳振动片110的内部空间。第2凹部22在其内部形成有用于收纳IC芯片114的空间。另外，第1基板14的厚度形成为，至少厚于振动片110的厚度。这是为了能够在将振动片110收纳在第1凹部20中之后，通过将要在后文详细叙述的盖体112来对第1凹部20进行密封。

第2基板16为，构成底基板12的基板中的中间层，在作为与上述第1基板14之间的接合面的第1主面上具有：金属布线、和使被形成在第1主面上的金属布线贯穿至作为第1主面的背面一侧的第2主面的贯穿孔。在被形成于第1主面上的金属布线上存在有：用于安装振动片110的振动片安装用衬垫24、用于安装IC芯片114的IC芯片安装衬垫30、以及将这些金属布线和贯穿孔电连接的连接布线56、58、60、61、62、64。在本实施方式所涉及的第2基板16上，作为振动片安装用衬垫24而存在有第1振动片安装用衬垫26和第2振动片安装用衬垫28。而且，作为IC芯片安装衬垫30，具有GND衬垫32、fout衬垫34、振动片连接用第1衬垫36(第1半导体元件连接用衬垫)、振动片连接用第2衬垫38(第1半导体元件连接用衬垫)、Vc衬垫40(第2半导体元件连接用衬垫)、以及Vdd衬垫42(第2半导体元件连接用衬垫)等。

此外，作为贯穿孔，具有第1贯穿孔44至第6贯穿孔54。贯穿孔中，第1贯穿孔44被设置在第1振动片安装用衬垫26的正下方。此外，第2贯穿孔46被设置在GND衬垫32和振动片连接用第1衬垫36之间，并通过连接布线58而与GND衬垫32相连接。此外，第3贯穿孔48被设置在fout衬垫34和与该fout衬垫34最近的角部之间，并通过连接布线60而与fout衬垫34相连接。此外，第4贯穿孔50被设置在，从振动片连接用第1衬垫36起向振动片安装位置一侧延伸设置的连接布线61的前端位置上。此外，第5贯穿孔52被设置在，以Vc衬垫40为基点而与振动片连接用第1衬垫36呈点对称的位置上，并通过连接布线62而与Vc衬垫40相连接。此外，第6贯穿孔54被设置在，以Vdd衬垫42为基点而与振动片连接用第2衬垫38呈点对称的位置上，并通过连接布线64而与Vdd衬垫42相连接。

此外，在构成本实施方式所涉及的电子装置10的封装件11的第2基板16中，具有对振动片连接用第1衬垫36和Vc衬垫40、以及振动片连接用第2衬垫38和Vdd衬垫42分别进行电连接的切断用布线66、68。

第3基板18为，构成底基板12的基板中的最下层，并具有：与第2基板16相接合的第1主面、和暴露于封装件的外部的第2主面。而且，在第3基板18的四个角上形成有切口，从而形成了第1～第4凹形结构82～88。在第3基板18上的第1主面上形成有，与第2基板16上的贯穿孔的贯穿位置对应的贯穿孔对应衬垫、以及连接布线。在贯穿孔对应衬垫中，存在第1贯穿孔对应衬垫70～第6贯穿孔对应衬垫80，且分别被配置并形成在第1贯穿孔44～第6贯穿孔54的对应位置处。

第1贯穿孔对应衬垫70与第4贯穿孔对应衬垫76通过连接布线90而被连接在一起。由此，第1振动片安装用衬垫26与振动片连接用第1衬垫36电连接。此外，第2贯穿孔对应衬垫72经由连接布线92而与第3凹形结构86相连接。此外，第3贯穿孔对应衬垫74经由连接布线94而与第2凹形结构84相连接。此外，第5贯穿孔对应衬垫78经由连接布线96而与第4凹形结构88相连接。此外，第6贯穿孔对应衬垫80经由连接布线98而与第1凹形结构82相连接。

在第3基板18中的第2主面上，形成有四个外部安装用端子。四个外部安装用端子分别与被形成在第3基板18的四个角上的第1～第4凹形结构82～88中的某一个相连接，从而根据通过凹形结构以及连接电极而电连接的衬垫(GND衬垫32、fout衬垫34、Vc衬垫40、Vdd衬垫42)的属性，而分别构成GND端子104、fout端子102、Vc端子106、Vdd端子100。

盖体112为，覆盖第1基板14上的第1凹部20的上部开口部的部件。盖体112能够采用平板状或者沿着第1凹部20的外周的帽状、即以凸状覆盖第1凹部20的形状。在本实施方式中，作为盖体112的一个示例，采用板状的金属环。另外，关于盖体112与第1基板14的接合，能够使用未图示的接缝圈等的金属钎焊材料、低熔点玻璃等的钎焊材料等。

在本实施方式所涉及的采用了这种结构的封装件11中，在切断用布线66、68未被切断的状态下，Vc端子106与第1振动片安装用衬垫26、Vdd端子100与第2振动片安装用衬垫28分别被电连接，从而Vc端子106与Vdd端子100承担作为监控用电极端子的作用。另一方面，由于在切断用布线66、68被切断之后，振动片连接用第1衬垫36与Vc衬垫40、振动片连接用第2衬垫38与Vdd衬垫42分别电分离，因而Vc端子106与Vdd端子100成为分别承担固有作用的端子，从而无法再从封装件11的外部(外部安装用端子形成面一侧)对振动片110的振动特性直接进行检测。

振动片110通过导电性粘合剂等而被安装于第1振动片安装用衬垫26、以及第2振动片安装用衬垫28上。由此，振动片连接用第1衬垫36以及振动片连接用第2衬垫38与振动片110上的、未图示的激励电极电连接。这里，当以弹性表面波水晶振动片等为振动片110时，只需采用引线搭接等的方法来代替通过导电性结合剂而安装的方式即可。

IC芯片114通过经由金属凸点等的倒装式接合，而被安装于设置在第2凹部22上的IC芯片安装衬垫30(GND衬垫32、fout衬垫34、振动片连接用第1衬垫36、振动片连接用第2衬垫38、Vc衬垫40、以及Vdd衬垫42)上。由此，振动片连接用第1衬垫36和振动片连接用第2衬垫38、fout衬垫34和Vdd衬垫42，通过IC衬垫114而被连接在一起，从而振动片110根据被存储在IC芯片114中的动作条件而进行振动。

在IC芯片114的外周且安装有IC芯片114的第2凹部22的内部区域中，填充有树脂部件116。通过填充树脂部件116，从而能够防止由于水分附着在IC芯片114的安装面上而导致的振动特性的恶化、和由于灰尘的附着而导致的短路等。因此，树脂部件116设定为绝缘性，作为一个示例，能够采用普通的模制树脂。

接下来，参照附图3对如上结构的电子装置的制造方法进行说明。

首先，对底基板12的被形成为各个基板形状的第1基板14、第2基板16、以及第3基板18中的、第2基板16和第3基板18，进行金属布线的形成。金属布线的形成通过丝网印刷等的方法而进行，并且，第2、第3基板16、18通过与第1基板14一起被烧成从而被一体化(底基板制造工序：S100)。而且，在烧成之后，对金属布线实施镀膜处理，从而形成镍层以及金层。

对被设置在所形成的底基板12的第1凹部20上的、第1振动片安装用衬垫26和第2振动片安装用衬垫28，进行导电性粘合剂的涂布。通过将振动片110搭载于涂布有导电性粘合剂的第1振动片安装用衬垫26和第2振动片安装用衬垫28上，从而进行振动片110的安装(振动片安装工序：S110)。

将安装有振动片110的底基板12设置在如图4所示的夹具150上。在夹具150上形成有于底面具有开口部152的凹部154，且底基板12以可从该开口部152观察到振动片110的激励电极(未图示)的方式，被设置于夹具150上。使网络分析器等的特性试验装置160的探针162抵接于，以该种方式而被设置的底基板12的Vc端子106和Vdd端子100上。这里，作为特性试验装置160，只要是能够对被安装在底基板12上的振动片110的共振频率和CI(晶体阻抗)值、电感、电容等的等效参数进行测定的装置即可。

使特性试验装置160的探针162抵接于Vc端子106和Vdd端子100上，从而对振动片110的共振频率等的特性进行检测，并经由夹具150的开口部152而对振动片110的激励电极照射激光，从而进行共振频率的调节(频率调节工序：S120)。

在频率调节工序结束之后，用盖体112密封第1凹部20的上部开口部。盖体112的接合能够采用使用了未图示的接缝圈的缝焊、使用了金属类钎焊材料的液相扩散接合法等。通过用盖体112密封第1凹部20，从而构成振子。通过在后文详细叙述的布线切断工序之前对第1凹部20进行密封，从而能够防止由于切断用布线66、68的切断而产生的灰尘附着在振动片110上，进而导致振动特性恶化的现象(密封工序：S130)。

在结束了频率调节工序之后，将安装了振动片110的底基板12从夹具150上取下，并进行切断用布线66、68的切断。切断用布线66、68的切断，能够通过照射Nd-YAG激光或Nd-YVO4激光等的激光而进行。如图5所示，通过激光而被切断的切断用布线66、68上的切断痕16a，处于以挖掉底基板12中的第2基板16的一个主面、即表面的方式而凹陷的状态。

激光的照射可以是1次，也可以是多次。在多次照射激光时，通过沿着切断用布线66、68的布线方向错开照射位置，从而能够扩大切断部的宽度。另外，在多次进行激光的照射时，优选为一边抽吸并去除由于激光的照射而产生的灰尘一边进行照射。这是由于，在留有被激光切断的切断痕16a的位置处，会附着由于多次激光照射而产生的包括金属布线在内的灰尘，从而有可能会妨碍切断用布线66、68的电切断(布线切断工序：S140)。

在布线切断工序之后，将IC芯片114安装于第2凹部22中。IC芯片114通过利用了金属凸点等的倒装式接合而被安装(IC芯片安装工序：S150)。在安装了IC芯片114之后，在第2凹部22的间隙部分填充树脂部件116并使其固化(树脂填充工序：S160)。

根据以此种方式而形成的电子装置10，可以说实现了沿水平方向配置了振动片110和IC芯片114的、适合于扁平化的结构。另外，在进行振动片110的振动特性的检测、调节时，通过将外部安装端子作为监控用电极端子而利用，从而即使在小型化的情况下也能够可靠地确保用于使探针162抵接的面积。并且，由于将外部安装端子作为监控用电极端子而利用，因此能够在将安装有振动片110的底基板12设置在夹具150上的状态下，使探针162从背面一侧抵接于监控用电极端子上。因此，能够在检测振动特性等的同时，进行共振频率的调节。

在上述实施方式中，以切断用布线66、68的布线宽度，与其他金属布线的布线宽度相等的方式而进行了图示。但是，如图6所示，也可以使切断用布线66、68的布线宽度窄于其他金属布线的布线宽度。通过采用此种结构，能够使切断用布线66、68的切断变得容易，从而使切断的可靠性提高。

另外，如图7所示，在上述实施方式所涉及的电子装置中，也可以将切断用布线66(或者切断用布线68)连接于GND衬垫32上。在采用此种结构时，GND衬垫32将承担作为第2半导体元件连接用衬垫的作用，且在频率调节工序中，GND端子104和Vdd端子100承担作为监控用端子的作用。如上所述，在本实施方式所涉及的封装件11中，通过采用将外部安装端子作为监控用端子而使用的结构，从而能够改变切断用布线66、68的连接位置的组合，由此能够缓和金属布线在设计方面的限制。

另外，为了使说明易于理解，图1所示的电子装置10图示了切断用布线66、68未被切断时的状态，但是在实际上所构成的电子装置10中，切断用布线66、68是处于切断状态的。

Claims (5)

1.一种封装件，其具备，在水平方向上排列配置有用于安装振动片的区域和用于安装半导体元件的区域的底基板，

所述封装件的特征在于，在所述底基板的一个面上，具有：

用于安装所述振动片的振动片安装用衬垫；

第1半导体元件连接用衬垫，其与所述振动片安装用衬垫电连接；

第2半导体元件连接用衬垫，其与被形成在所述底基板的另一个面上的安装用端子电连接；

切断用布线，其将所述第1半导体元件连接用衬垫与所述第2半导体元件连接用衬垫电连接。

2.一种电子装置，其在权利要求1所述的封装件内安装有振动片和半导体元件，

所述电子装置的特征在于，所述切断用布线是被切断的。

3.如权利要求2所述的电子装置，其特征在于，

在底基板上的所述切断用布线的切断位置处具有凹陷部。

4.一种电子装置的制造方法，其特征在于，具有：

振动片安装工序，将振动片安装于权利要求1所述的封装件的振动片安装用衬垫上；

频率调节工序，通过所述安装用端子来进行所述振动片的振动和共振频率的调节；

布线切断工序，在所述频率调节工序之后，切断所述切断用布线。

5.如权利要求4所述的电子装置的制造方法，其特征在于，

在所述布线切断工序中，留有使所述封装件的底基板的表面凹陷的切断痕。

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