JP2002198739A - 表面実装型圧電発振器 - Google Patents
表面実装型圧電発振器Info
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
態の縦断面図、(b)は図1(b)の変形実施形態の縦
断面図。
面図。
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。
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。
Claims (8)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
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