JP2002198739A - 表面実装型圧電発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップ部品等の小型の回路部品上に圧電振動
素子の一端部を導電性接着剤によって支持する際に、未
硬化状態にあるために導電性接着剤による保持力が弱い
期間中に、圧電振動素子の自重によって接着部が剥離す
る不具合を解消する。 【解決手段】 底部に外部電極を有すると共に上部に該
外部電極と導通したＩＣ搭載用の導通パッド２１ｂを備
えたパッケージ本体２１と、該パッケージ本体の前記導
通パッド上に導通接続されるＩＣチップ２２と、該ＩＣ
チップ上部の上部電極２２ｃに対して導電性接着剤Ｂに
よって少なくとも一端縁を支持された圧電振動素子２３
と、該ＩＣチップ及び圧電振動素子を含むパッケージ本
体上面を気密封止する蓋部材２４と、を備え、ＩＣチッ
プは、圧電振動素子の一端縁から重心位置までの距離を
越える長さを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表面実装型圧電発振
器の改良に関し、特に圧電振動素子と、発振回路を構成
する回路部品を備えた圧電発振器の構成を簡略化して小
型化を達成した表面実装型圧電発振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話機等の移動体通信機器の普及に
伴う低価格化及び小型化の急激な進展により、これらの
通信機器において周波数制御デバイスとして使用される
水晶発振器等の圧電発振器に対しても、低価格化、小型
化、及び薄型化の要請が高まっている。このような要請
に対しては、水晶振動子の他に、周波数調整回路、周波
数温度補償回路等を含む発振回路を集積化、ＩＣ化した
回路部品を一つのパッケージ内に収納して、コンパクト
化を図っている。

【０００３】［第１の従来例］図５に示した従来の圧電
発振器は、凹陥部２と段差部３を備えたパッケージ本体
１の内底面にＩＣ化した回路部品４をフリップチップ方
式等によって実装すると共に、凹陥部２の内壁に設けた
段差３上の電極に圧電振動素子５の一端を導電性接着剤
Ｂにより片持ち支持し、更にパッケージ本体１の外枠上
面に金属蓋６を固定することによって凹陥部２を気密封
止した構成を備えている（例えば、特開平７−３３６１
７９号公報）。この圧電発振器は、同じ凹陥部２内の内
底面に回路部品４を実装すると共に、回路部品４の直上
位置に圧電振動素子５が位置するように段差３上に支持
することによりコンパクト化を図っている。しかし、こ
のタイプの圧電発振器にあっては、凹陥部内壁から段差
３が内側へ向けて突出する構造であり、且つ、凹陥部内
底面に回路部品４を搭載する際に段差３との接触を避け
る為、段差３と回路部品との間に十分なスペースを確保
しておく必要があるため、パッケージ全体の平面積の減
縮には限界がある。従って、圧電発振器に対して更なる
小型化が求められた場合には、対応し切れないという問
題があった。

【０００４】また、図６は特開平１０−１７３４７５号
公報に記載された圧電発振器の構成略図であり、凹陥部
１２を有したセラミックパッケージ本体１１の内底面に
実装したチップ部品（チップコンデンサ、或はチップ抵
抗）１３の上面に圧電振動素子１４の一端を導電性接着
剤Ｂ等によって電気的機械的に固定し、パッケージ本体
１１の外枠上面に金属蓋１５をシーム溶接等によって固
定した構成を有する。しかし、この従来例にあっては、
圧電振動素子１４の長手方向長に対して大幅に短い寸法
のチップ部品１３にて支持する構造である為、圧電振動
素子１４の一端部をチップ部品１３の上面に水平な姿勢
に位置決め載置した上で導電性接着剤Ｂによって接着固
定する際に、導電性接着剤Ｂが硬化するまでは治具等を
用いて圧電振動素子１４の一端部を押えて水平な姿勢に
維持し続ける必要がある。仮に、導電性接着剤Ｂの硬化
前に圧電振動素子を押える力を解除すると、圧電振動素
子の自重によって先端部が垂れ下がり、圧電振動素子の
前記一端部及びチップ部品１３の上面から導電性接着剤
が剥離して接着不良、或は圧電振動素子の脱落を起こす
虞れがある。このような不具合を解決する為には、接着
剤が硬化するまで圧電振動素子の一端部をチップ部品上
に押え続けなければならないという煩雑な手順が必要と
された。しかし、バッチ処理によって大量生産する工程
中において、全てのパッケージ内の圧電振動素子を押え
続ける作業を組み込むことは、生産性を低下させる原因
となっていた。また、この従来例にあっては、チップ部
品１３の中央部よりも右寄りの位置に圧電振動素子の一
端部が固定されている。換言すれば、圧電振動素子とチ
ップ部品１３がオーバーラップする幅Ｗ２が短いため、
チップ部品１３が圧電振動素子の一端部から左側に突出
する長さ分だけパッケージ本体１１として大型のものを
使用する必要があり、発振器の小型化を妨げる要因とな
っている。

【０００５】［第２の従来例］次に、他の圧電発振器と
して、例えば特開２０００−１５１２８３公報には、上
下に凹陥部を有した縦断面形状がＨ型のセラミックパッ
ケージの上側の凹陥部内に圧電振動素子を収容して気密
封止する一方で、下側の凹陥部の天井面にＩＣ化した回
路部品を実装した構造が開示されている。更に、同公報
には、回路部品を実装したパッケージと圧電振動素子を
収容したパッケージを上下位置関係で結合させた２段重
ね構造の圧電発振器が開示されている。更に、図５に示
した如きパッケージ本体１の凹陥部２内に回路部品４を
収容する一方、段差３上に図示しないパッケージ化され
た圧電振動子を搭載し、更にパッケージ本体１の凹陥部
２を金属蓋６によって閉止したタイプの発振器も知られ
ている。上記各圧電発振器は、回路部品と圧電振動素子
をパッケージ内において上下位置関係に配列することに
よって圧電発振器全体の平面積を小型化している点で共
通している。更に、これらの発振器に共通する構造は、
パッケージの凹陥部の外壁部を構成する外枠の上面に対
して金属蓋をシーム溶接等によって固定して凹陥部を気
密封止している点である。しかし、パッケージ本体の外
形をいかに小型化したとしても、パッケージ本体の外壁
を構成する外枠上面と金属蓋との間の封止部の接合面積
の小面積化、換言すれば、外枠上面の幅方向寸法（図５
のＷ１）の減縮化には限界がある為、パッケージ本体の
平面積を小型化して凹陥部の容量を小さくする場合に
は、それに応じて圧電振動素子の面積を小型化する必要
がある。しかしながら、圧電振動素子の面積を小型化す
ると、圧電振動素子をパッケージ内に接続する際に使用
する導電性接着剤が励振電極に近接した状態となる為、
振動エネルギーを励振電極の部分に集中させることがで
きなくなり、発振器の特性に悪影響が生じる。更に、セ
ラミックパッケージと水晶等の圧電材料から成る圧電基
板を導電性接着剤によって接続するため、各材料の熱膨
張係数の違いによって圧電振動素子に対して熱歪みが発
生し、特性に悪影響を及ぽす。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に鑑みて
なされたものであり、第１の従来例に対応する第１の課
題は、チップ部品等の小型の回路部品上に圧電振動素子
の一端部を導電性接着剤によって支持する際に、未硬化
状態にあるために導電性接着剤による保持力が弱い期間
中に、圧電振動素子の自重によって接着部が剥離する不
具合を解消することにある。換言すれば、接着部の剥離
を防止する為に接着剤が硬化するまで治具等によって押
え続けるという煩雑な作業を不要として生産性を高める
ことを課題とする。また、チップ部品の一部が圧電振動
素子から横方向に突出することにより、その分だけパッ
ケージが大型化するという不具合を解消することを課題
とする。次に、第２の従来例に対応する第２の課題は、
回路部品と圧電振動素子を上下位置関係で配置してパッ
ケージ化した場合に、パッケージを更に小型化しようと
すると、圧電振動素子の面積を小型化する必要が発生
し、その結果圧電振動素子の特性に悪影響が発生すると
いう不具合を解決することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１は、底部に外部電極を有すると共
に上部に該外部電極と導通したＩＣ搭載用の導通パッド
を備えたパッケージ本体と、該パッケージ本体の前記導
通パッド上に導通接続されるＩＣチップと、該ＩＣチッ
プ上部の上部電極に対して導電性接着剤又は導体バンプ
によって少なくとも一端縁を支持された圧電振動素子
と、該ＩＣチップ及び圧電振動素子を含むパッケージ本
体上面を気密封止する蓋部材と、を備え、前記ＩＣチッ
プは、前記圧電振動素子の前記一端縁から重心位置まで
の距離を越える長さを有していることを特徴とする。請
求項２は、前記圧電振動素子は、超薄肉の振動部及び該
振動部の外周を一体的に保持する環状厚肉部を備えた圧
電基板と、該圧電基板の振動部に形成した励振電極と、
該環状厚肉部の下面に配置されて前記励振電極と導通す
るパッド電極と、を備え、前記環状厚肉部下面に設けた
前記パッド電極を前記ＩＣチップ上部の電極と電気的機
械的に接続したことを特徴とする。請求項３は、前記圧
電振動素子は、短冊状の圧電基板と、該圧電基板の振動
部に形成した励振電極と、該圧電基板の下面適所に配置
されて前記励振電極と導通するパッド電極と、を備え、
前記パッド電極を前記ＩＣチップ上部の上部電極と電気
的機械的に接続したことを特徴とする。請求項４は、前
記圧電振動素子は、前記ＩＣチップの全長をほぼ覆うよ
うに配置されていることを特徴とする。請求項５は、前
記圧電振動素子の一端縁を前記ＩＣチップ上部の電極に
接続することにより圧電振動素子の他端縁をＩＣチップ
端縁からオーバーハングさせた表面実装型圧電発振器に
おいて、前記パッケージ本体上に、前記圧電振動素子の
他端縁の直下に張り出した段差を配置し、該段差の高さ
を前記ＩＣチップの高さよりも高くしたことを特徴とす
る。請求項６は、発振回路を構成する回路素子を備えた
シリコン基板と、該シリコン基板の底部に設けた外部電
極と、該シリコン基板上面に配置されて該外部電極と導
通した上部電極と、を備えたＩＣチップと、前記シリコ
ン基板と整合又は、前記シリコン基板の内側に整合する
平面形状を有すると共に上下面に凹陥部を備え、凹陥部
内底面の振動部に励振電極を備え、更に前記上部電極と
対応する下面に励振電極と導通したパッド電極を備えた
圧電振動素子と、該圧電振動素子と整合する平面形状を
備えた蓋と、から成り、前記ＩＣチップ上に、前記圧電
振動素子と前記蓋を順次重ねて前記上部電極と上記パッ
ド電極とを接合し、更に圧電振動子上面に前記蓋を接合
したことを特徴とする。請求項７は、前記外部電極を除
いた前記圧電発振器の外面を絶縁膜によって被覆したこ
とを特徴とする。請求項８は、前記圧電振動素子の上面
を全面電極としたことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態により詳細に説明する。 ［第１の実施の形態］図１（ａ）は本発明の第１の実施
形態に係る表面実装型圧電発振器の縦断面図である。こ
の表面実装型圧電発振器は、例えば水晶発振器２０であ
り、この水晶発振器２０は、セラミック等から成るパッ
ケージ本体（プリント基板）２１上に、周波数調整回
路、周波数温度補償回路等を含む発振回路を構成する平
板状のＩＣチップ２２を搭載し、ＩＣチップ２２上面に
水晶振動素子２３を搭載し、更にＩＣチップ２２及び水
晶振動素子２３を含むプリント基板２１上面を蓋部材２
４により封止した構成を有する。セラミック板等から成
るパッケージ本体２１は、その下面に外部電極２１ａを
有すると共に、上面にＩＣ搭載用の導通パッド２１ｂを
有する。ＩＣチップ２２はベアチップであり、ＬＳＩ技
術によりシリコン基板２２ａ内に発振回路を構成する各
回路素子を形成し、且つ、そのシリコン基板２２ａの下
面に外部電極２２ｂを、上面に上部電極２２ｃを備えて
いる。水晶振動素子２３は、超薄肉の振動部２５ａ及び
振動部２５ａの外周縁を一体的に保持する厚肉の環状厚
肉部２５ｂから成る水晶基板２５と、水晶基板２５の振
動部２５ａの表裏面に夫々形成した励振電極２６と、各
励振電極２６から引き出されたリード電極２６ａと、各
リード電極２６ａを介して各励振電極２６と接続され環
状厚肉部２５ｂの下面に位置するパッド電極２６ｂと、
を備える。パッド電極２６ｂとＩＣチップ２２の上部電
極２２ｃとを一対一で対峙させて導電性接着剤、半田、
バンプ等の接続手段Ｂによって電気的機械的に接続す
る。蓋部材２４は金属製又はセラミック製であり、ＩＣ
チップ２２及び水晶振動素子２３を含むパッケージ本体
２１上の空間を気密封止するためにパッケージ本体２１
上のアース電極２１ｃ上に下端面を半田等の封止部材に
より気密状態を保つよう固定される。図示のように環状
厚肉部下面に設けたパッド電極２６ｂのうち、振動部２
５ａをはさんで対向する位置関係にある２つのパッド電
極をＩＣチップ２２上に固定する場合にはＩＣチップ２
２の横方向寸法を水晶振動素子２３とほぼ同等の長さに
設定する必要がある。この場合、ＩＣチップ２２の奥行
き寸法は水晶振動素子２３の奥行き寸法と同等かそれ以
上であってもよいが、水晶振動素子２３で傾かず搭載で
きれば狭くてもよい。これに対して、同図（ｂ）に示す
とおり、一方のパッド電極２６ｂのみをＩＣチップ２２
上に固定する片持ち支持構造を採用する場合には、ＩＣ
チップ２２の横方向寸法は図示のように水晶振動素子２
３の横方向寸法よりも大幅に短くてもよいし、水晶振動
素子２３とほぼ同等であってもよい。

【０００９】即ち、図１（ｂ）は水晶振動素子を片持ち
支持する場合の変形実施形態を示しており、この場合、
ＩＣチップ２２の長さＬ１は、水晶振動素子２３の左側
端縁から重心位置に相当する長さまで短くすることがで
きる。即ち、水晶振動素子２３の長さ寸法Ｌ２の１／２
程度、或は一端部（左端部）を導電性接着剤により支持
した状態での水晶振動素子２３の重心位置まで、ＩＣチ
ップ２２の長さを短くすることにより、導電性接着剤が
硬化する前の段階で水晶振動素子２３をＩＣチップ上か
らずれ落ちることなく安定して載置しつつパッド電極２
６ｂ（水晶振動素子の左端部にのみ配置）の接着固定を
実施することが可能となる。従って、バッチ処理により
量産する際にも、全てのＩＣチップ２２上に水晶振動素
子２３の接着部を押え続けながら接着剤の硬化を待つと
いう煩雑な工程を省略することができ、量産性を高める
ことができる。また、使用するＩＣチップとしても、横
方向寸法が種々異なるタイプを使用することが可能とな
り、必ずしも水晶振動素子と同等の面積を有したＩＣチ
ップの使用を強制されることがなく、設計の自由度が高
まる。なお、この実施形態ではパッケージ本体２１とし
て平板状のプリント基板を使用しているが、上面に凹陥
部を有した箱形のパッケージ本体を用いてもよいことは
勿論である。この場合には、パッケージ本体上面を平板
状の金属蓋により閉止することとなろう。また、水晶振
動素子２３を導体バンプにてＩＣチップ２２上に固定す
る際には、導電性接着剤のように硬化時間を要しないの
で、上述した重心位置を考慮する必要はないが、重心を
ＩＣチップ上に位置させた方がＩＣチップ２２とパッケ
ージ本体２１との接続点に加わる自重が均一となるので
好ましく、また、水晶振動素子２３の左端を可能な限り
ＩＣチップ２２の左端の位置に寄せることにより、全体
の小型化が図れる。

【００１０】図１（ａ）（ｂ）に夫々示した実施形態に
係る水晶発振器によれば、パッケージ本体上に搭載した
ＩＣチップ上に直接水晶振動素子を搭載するので、従来
のようにパッケージ本体内壁に水晶振動素子を支持する
為の段差を突設する必要がなくなり、また段差間に回路
部品を組み込むためのスペースを確保する必要もなくな
るので、パッケージの平面形状を小型化することが可能
となる。また、ＩＣチップ２２の長さＬ１は、圧電振動
素子２３の一端縁（図中左端縁）から重心位置までの距
離を越える長さを有する程度に小型であってもよいの
で、使用するＩＣチップの選択の範囲が広がり、設計の
自由度が高くなる。また、圧電振動素子２３の端縁から
ＩＣチップ２２が突出する量をできるだけ少なくし、圧
電振動素子２３がＩＣチップ２２の長さ全長をほぼ覆う
ように組み付けることにより、ＩＣチップが圧電振動素
子２３の寸法を越えて横方向に突出する量が減少し、パ
ッケージの平面積を狭くすることができる。なお、水晶
振動素子２３の一端縁をＩＣチップ上に導電性接着剤に
より固定して片持ち支持した場合、接着時には水晶振動
素子２３がＩＣチップ上面と平行な水平姿勢に保持され
ていたとしても、接着剤の硬化中に接着剤内に発生する
上向きの応力により非接着側の一端縁が少しく上向きに
傾斜した状態で固定される。このため、図１（ａ）
（ｂ）のいずれの場合においても接着剤の硬化後には水
晶振動素子２３の環状厚肉部２３ｂの左端縁を除いた下
面はＩＣチップ２２の上面から離間した状態で保持され
る。従って、ＩＣチップの上面と環状厚肉部下面が広い
範囲で接触することにより振動部の自由振動が妨げられ
るという不具合はなくなる。

【００１１】次に、図２（ａ）は図１（ａ）の水晶発振
器の変形実施形態の縦断面図であり、ＩＣチップ２２上
に搭載する水晶振動素子２３として、短冊状（平板状）
の水晶基板から成るものを用いた点が図１（ａ）のもの
と相違している。即ち、この実施形態に係る水晶発振器
に使用する水晶振動素子２３は、平板状の水晶基板２７
と、水晶基板２７の表裏に夫々形成した励振電極２７ａ
と、各励振電極２７ａから両端縁に向けて引き出された
リード電極２７ｂと、各リード電極２７ｂと接続される
と共に水晶基板２７の下面に配置されたパッド電極２７
ｃと、を有する。この実施形態では、水晶振動素子２３
の対向する２つの端縁に夫々配置したパッド電極２７ｃ
をＩＣチップ上面に接着固定する場合を示したが、２つ
のパッド電極２７ｃを一端縁に沿って配置し、該一端縁
に配置した各パッド電極２７ｃを導電性接着剤によりＩ
Ｃチップ上面に接着固定することによって片持ち支持す
るように構成してもよい。この場合、接着作業時には水
晶振動素子２３の自由端部下面をＩＣチップ上面に接触
させて一端縁に設けた各パッド電極２７ｃを導電性接着
剤により上部電極２２ｃに固定するが、導電性接着剤が
硬化する過程で接着剤内部に発生する上向きの応力によ
り、水晶振動素子の自由端部が上向きに持ち上げられＩ
Ｃチップ２２と非接触の状態で固定されるため、水晶振
動素子２３の自由振動がＩＣチップ２２によって妨げら
れることがない。その他の構成上の特徴、効果等につい
ては、図１（ａ）について述べたことがそのまま当ては
まる。

【００１２】次に、図２（ｂ）は図１（ｂ）の変形実施
形態であり、平板状の水晶振動素子２３の全長Ｌ２より
も大幅に短い寸法Ｌ１を有したＩＣチップ２２を用いて
水晶振動素子２３を片持ち支持した構成が特徴的であ
る。即ち、図２（ｂ）は短冊状の水晶振動素子２３を片
持ち支持する場合の変形実施形態を示しており、この場
合、ＩＣチップ２２の長さＬ１は、水晶振動素子２３の
左端縁から重心位置までの距離に相当する長さまで短く
することができる。即ち、水晶振動素子２３の長さ寸法
Ｌ２の１／２程度、或は一端部（左端部）を導電性接着
剤により支持した状態での水晶振動素子２３の重心位置
まで、ＩＣチップ２２の長さを短くすることにより、水
晶振動素子２３をＩＣチップ上に安定して載置しつつ導
電性接着剤によるパッド電極２６ｂ（水晶振動素子の左
端部にのみ配置）の接着固定を実施することが可能とな
る。つまり、この場合には、水晶振動素子２３の下面
は、ＩＣチップ２２の右端縁から図面右方へ突出した部
分を除き、ＩＣチップ２２の図中右端上面に接して載置
した際、重心位置がＩＣチップ上にあるので、導電性接
着剤が硬化する前の段階で、格別の治具等によって水晶
振動素子２３をＩＣチップ２２上面に押え込まなくて
も、ＩＣチップ２２上から水晶振動素子２３がずれ落ち
ることがなく、接着部が剥離する虞れが一切なくなる。
従って、バッチ処理により量産する際にも、全てのＩＣ
チップ２２上に水晶振動素子２３の接着部を押え続けな
がら接着剤の硬化を待つという煩雑な工程を省略するこ
とができ、量産性を高めることができる。また、使用す
るＩＣチップとしても、横方向寸法が種々異なるタイプ
を使用することが可能となり、必ずしも水晶振動素子と
同等の面積を有したＩＣチップの使用を強制されること
がなく、設計の自由度が高まる。なお、この実施形態で
はパッケージ本体２１として平板状のプリント基板を使
用しているが、上面に凹陥部を有した箱形のパッケージ
本体を用いてもよいことは勿論である。この場合には、
パッケージ本体上面を平板状の金属蓋により閉止するこ
ととなろう。

【００１３】次に、図３は図１又は図２に示した実施形
態の変形例であり、この表面実装型圧電発振器は、底部
に外部電極２１ａを有し、上面に凹陥部２１Ａを備えた
パッケージ本体２１と、凹陥部２１Ａの内底面に設けた
導通パッド２１ｂ上に搭載したＩＣチップ２２と、ＩＣ
チップ２２上の上部電極２２ｃに導電接着剤Ｂ（或は、
バンプ）を用いて一端縁を片持ち支持された水晶振動素
子２３と、パッケージ本体２１の外枠上面に固定されて
凹陥部２１Ａを気密封止する蓋部材２４と、を有する。
水晶振動素子２３は、図１に示した薄肉振動部を環状厚
肉部により支持したタイプと、図２に示した短冊状のタ
イプいずれであってもよい。この実施形態に係る発振器
の特徴的な構成は、パッケージ本体２１の凹陥部２１Ａ
の一方の内壁に段差２１Ｂを配置し、ＩＣチップ２２の
端縁からオーバーハングした水晶振動素子２３の他端縁
の直下位置に段差２１Ｂの上面が位置するように構成し
た点である。この段差２１Ｂの高さＨ２は、凹陥部内底
面に搭載されたＩＣチップ２２の高さＨ１よりも少しく
高くなるように設定する。このように構成することによ
り、水晶振動素子２３をＩＣチップ２２上にマウントす
る際に、オーバーハングした他端縁の下面を段差２１Ｂ
上に載置した状態で、一端縁を上部電極２２ｃに接着す
る作業を行うことができる。このため、水晶振動素子２
３の下面に成膜された剥離し易い励振電極２６ａ、２７
ａがＩＣチップ上面と擦れて損傷、剥離する等の不具合
をなくすることができる。なお、導電性接着剤Ｂが硬化
した状態では、導電性接着剤内に発生する上向きの応力
によって水晶振動素子の他端部は上向きに付勢されるの
で、硬化後においては水晶振動素子は全体として上向き
傾斜姿勢で固定され、その他端部は段差２１Ｂの上面か
ら十分に離間した状態に保持される。

【００１４】［第２の実施の形態］図４（ａ）（ｂ）及
び（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係る表面実装型圧
電発振器の斜視図、分解斜視図、及びＡ−Ａ断面図であ
る。この表面実装型圧電発振器は、例えば水晶発振器３
１であり、この水晶発振器３１は、周波数調整回路、周
波数温度補償回路等を含む発振回路を構成する平板状の
ＩＣチップ３２上に水晶振動素子３３、水晶板から成る
蓋３４を順次積層して一体化した構成を備える。ＩＣチ
ップ３２はベアチップであり、ＬＳＩ技術によりシリコ
ン基板４０上に発振回路を構成する各回路素子を形成
し、且つ、そのシリコン基板４０の下面に外部電極４１
を、上面に上部電極４２を備えている。水晶振動素子３
３は、超薄肉の振動部４５の周縁部を厚肉の環状厚肉部
４６によって一体的に支持した構成を備え、振動部４５
の表裏中央部には励振電極４７、４８を形成し、更に各
励振電極４７、４８から引き出されたリード端子４７
ａ、４８ａの終端部にはパッド電極４７ｂ、４８ｂが配
置されている。各パッド電極４７ｂ、４８ｂは、環状厚
肉部（厚肉部）４６の下面に位置する。水晶振動素子３
３は、ＩＣチップ３２の上面に対して整合状態で密着整
合し得るように寸法、形状を設定されると共に、環状厚
肉部４６の下面に設けたパッド電極４７ｂ、４８ｂは、
ＩＣチップ３２上の各上部電極４２と一対一で対応し合
うように配置される。水晶板又はガラスからなる蓋３４
は、水晶振動素子３３の上面に対して密着して整合する
ように寸法、及び形状を設定されている。ＩＣチップ３
２を構成するシリコン基板４０と、水晶振動素子３３
と、水晶板から成る蓋３４は、いずれも熱膨張率が同等
の材料である。この水晶発振器３１は、ＩＣチップ３２
上に水晶振動素子３３と蓋３４を順次重ねて、上部電極
３２とパッド電極４７ｂ、４８ｂ間を導電性接着剤、半
田等のバインダや、金バンプ等によって接合し、更に蓋
３４を環状厚肉部４６の上面に接着又はバンプ固定する
ことにより完成される。バッチ処理により、大面積のＩ
Ｃチップ母材、水晶振動素子母材、及び蓋の母材を用い
て製造する場合には、各母材を重ねて所要箇所を接着し
た後で、各個片毎に切断することにより個々の水晶発振
器２１を得る。

【００１５】なお、上記のようにＩＣチップ３２、水晶
振動子３３及び蓋３４間を接着等により接合した場合、
各部材間に微細な空隙が発生し、水晶振動素子３３の上
下の凹所内の気密化が不十分となる虞れがある。そのた
め、完成した水晶発振器の外面全体（ＩＣチップ３２の
外部電極４１を除く）にＳｉＯ₂等のシリコン（Ｓｉ）
系の薄膜（絶縁膜）を蒸着、スパッタリング等の手法に
より均一に成膜して各所に散在する微細な空隙を封止し
内部の気密性を保持する。また、外部電極４１を除いた
導体が外面に露出している部分をシリコン系の薄膜によ
り被覆して絶縁する上でも有効である。そしてこのよう
な構成は、ＩＣチップ、水晶振動素子、蓋、及び蒸着膜
がシリコン系材料であり、それぞれの熱膨張係数がほぼ
等しいので、加熱等の温度変化によって蒸着膜に亀裂が
発生し、気密性が低下するということが起きない。或
は、ＩＣチップ３２の外部電極４１を除いた発振器外面
全体に絶縁樹脂膜（絶縁膜）をモールド被覆して微細な
空隙を封止し、且つ露出した導体部分を絶縁被覆するよ
うにしてもよい。また、モールド被覆することにより、
各部材間の結合強度を高めることができる。さらに、図
４（ｄ）のように水晶振動素子の一方の面を全面電極４
７Ａとしてもよいし、図４（ｅ）のように蓋と水晶振動
素子をいずれも片面に凹陥を有する構造としてもよい。
又、ＩＣチップと水晶振動素子の大きさは必ずしも一致
している必要はないことは言うまでもない。

【００１６】以上の構成を備えた本発明の発振器によれ
ば、図５に示した如き凹陥部を有したパッケージ本体の
外枠上面に金属蓋を溶接により固着する構成を採用しな
い為、少なくともパッケージ本体外枠の幅の合計に相当
する面積を小さくし、発振器全体の平面積を小型化する
ことができる。しかも、本発明における発振器の小型化
は、水晶振動素子の面積の減縮を伴わない為、従来例に
て説明した如き導電性接着剤が励振電極に干渉して振動
エネルギーの集中を妨げて発振器の特性を劣化させると
いう不具合がなくなる。また、ＩＣチップ３２、水晶振
動素子３３、及び蓋３４はいずれもシリコン系の材質、
即ち、シリコン、水晶、ガラス等からなる為、熱膨張係
数がほぼ同等であり、導電性接着剤、半田等によって部
材間を接合した時に導電性接着剤等が冷却する際の熱歪
みによって水晶振動素子の共振周波数に変動が生じるこ
とがない。また、図示のごとくＩＣチップ３２、水晶振
動素子３３、及び蓋３４を重ね合わせて要所を接合した
だけの単純な構造である為、バッチ処理による量産に適
している。即ち、大面積のＩＣチップ母材と、大面積の
水晶振動素子母材と、大面積の蓋母材を、各母材に含ま
れる個々の個片の位置関係を整合させた状態で積み重ね
て所要箇所を接合してから個片毎に分割し、その後個々
の発振器の外面に所要の薄膜形成、モールド樹脂の被覆
等を施すことにより、発振器が完成する。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、チップ部
品等の小型の回路部品上に圧電振動素子の一端部を導電
性接着剤によって支持する際に、未硬化状態にあるため
に導電性接着剤による保持力が弱い期間中に、圧電振動
素子の自重によって接着部が剥離する不具合を解消する
ことができる。換言すれば、接着部の剥離を防止する為
に接着剤が硬化するまで治具等によって押え続けるとい
う煩雑な作業を不要として生産性を高めることができ
る。また、チップ部品の一部が圧電振動素子から横方向
に突出することにより、その分だけパッケージが大型化
するという不具合を解消することができる。また、回路
部品と圧電振動素子を上下位置関係で配置してパッケー
ジ化した場合に、パッケージを更に小型化しようとする
と、圧電振動素子の面積を小型化する必要が発生し、そ
の結果圧電振動素子の特性に悪影響が発生するという不
具合を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る表面実
装型圧電発振器の縦断面図、（ｂ）は水晶振動素子を片
持ち支持する場合の変形実施形態を示す図。

【図２】（ａ）は図１（ａ）の水晶発振器の変形実施形
態の縦断面図、（ｂ）は図１（ｂ）の変形実施形態の縦
断面図。

【図３】図１又は図２に示した実施形態の変形例の縦断
面図。

【図４】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る表面実
装型圧電発振器の斜視図、（ｂ）は分解斜視図、（ｃ）
はＡ−Ａ断面図、（ｄ）（ｅ）は変形実施形態の断面
図。

【図５】従来例の発振器の縦断面図。

【図６】他の従来例の発振器の縦断面図。

【符号の説明】

２０ 水晶発振器、２１ パッケージ本体（プリント基
板）、２１ａ 外部電極、２１ｂ 導通パッド、２２
ＩＣチップ、２２ａ シリコン基板、２２ｂ 外部電
極、２２ｃ 上部電極、２３ 水晶振動素子、２４ 蓋
部材、２５ 水晶基板、２５ａ 振動部、２５ｂ 環状
厚肉部、２６ 励振電極、２６ａ リード電極、２６ｂ
パッド電極、２７ 水晶基板、２７ａ 励振電極、２
７ｂ リード電極、２７ｃ パッド電極、３１ 水晶発
振器、３２ ＩＣチップ、３３ 水晶振動素子、３４
蓋、４０ シリコン基板、４１ 外部電極、４２ 上部
電極、４５ 振動部、４６ 環状厚肉部、４７ 励振電
極。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J079 AA03 BA43 BA44 FA01 HA07 HA16 5J108 BB02 CC04 EE03 EE07 EE18 FF01 GG03 GG08 GG14 GG15 GG16 JJ04 KK03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底部に外部電極を有すると共に上部に該
   外部電極と導通したＩＣ搭載用の導通パッドを備えたパ
   ッケージ本体と、該パッケージ本体の前記導通パッド上
   に導通接続されるＩＣチップと、該ＩＣチップ上部の上
   部電極に対して導電性接着剤又は導体バンプによって少
   なくとも一端縁を支持された圧電振動素子と、該ＩＣチ
   ップ及び圧電振動素子を含むパッケージ本体上面を気密
   封止する蓋部材と、を備え、 前記ＩＣチップは、前記圧電振動素子の前記一端縁から
   重心位置までの距離を越える長さを有していることを特
   徴とする表面実装型圧電発振器。
2. 【請求項２】 前記圧電振動素子は、超薄肉の振動部及
   び該振動部の外周を一体的に保持する環状厚肉部を備え
   た圧電基板と、該圧電基板の振動部に形成した励振電極
   と、該環状厚肉部の下面に配置されて前記励振電極と導
   通するパッド電極と、を備え、 前記環状厚肉部下面に設けた前記パッド電極を前記ＩＣ
   チップ上部の電極と電気的機械的に接続したことを特徴
   とする請求項１記載の表面実装型圧電発振器。
3. 【請求項３】 前記圧電振動素子は、短冊状の圧電基板
   と、該圧電基板の振動部に形成した励振電極と、該圧電
   基板の下面適所に配置されて前記励振電極と導通するパ
   ッド電極と、を備え、 前記パッド電極を前記ＩＣチップ上部の上部電極と電気
   的機械的に接続したことを特徴とする請求項１記載の表
   面実装型圧電発振器。
4. 【請求項４】 前記圧電振動素子は、前記ＩＣチップの
   全長をほぼ覆うように配置されていることを特徴とする
   請求項１、２、又は３記載の表面実装型圧電発振器。
5. 【請求項５】 前記圧電振動素子の一端縁を前記ＩＣチ
   ップ上部の電極に接続することにより圧電振動素子の他
   端縁をＩＣチップ端縁からオーバーハングさせた表面実
   装型圧電発振器において、 前記パッケージ本体上に、前記圧電振動素子の他端縁の
   直下に張り出した段差を配置し、該段差の高さを前記Ｉ
   Ｃチップの高さよりも高くしたことを特徴とする請求項
   １、２、３又は４記載の表面実装型圧電発振器。
6. 【請求項６】 発振回路を構成する回路素子を備えたシ
   リコン基板と、該シリコン基板の底部に設けた外部電極
   と、該シリコン基板上面に配置されて該外部電極と導通
   した上部電極と、を備えたＩＣチップと、 前記シリコン基板と整合又は、前記シリコン基板の内側
   に整合する平面形状を有すると共に上下面に凹陥部を備
   え、凹陥部内底面の振動部に励振電極を備え、更に前記
   上部電極と対応する下面に励振電極と導通したパッド電
   極を備えた圧電振動素子と、 該圧電振動素子と整合する平面形状を備えた蓋と、から
   成り、 前記ＩＣチップ上に、前記圧電振動素子と前記蓋を順次
   重ねて前記上部電極と上記パッド電極とを接合し、更に
   圧電振動子上面に前記蓋を接合したことを特徴とする表
   面実装型圧電発振器。
7. 【請求項７】 前記外部電極を除いた前記圧電発振器の
   外面を絶縁膜によって被覆したことを特徴とする請求項
   ６記載の表面実装型圧電発振器。
8. 【請求項８】 前記圧電振動素子の上面を全面電極とし
   たことを特徴とする請求項５又は６記載の表面実装型圧
   電発振器。