JP2007300417A

JP2007300417A - 圧電発振器

Info

Publication number: JP2007300417A
Application number: JP2006126942A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Onda; 友治恩田
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2007-11-15

Abstract

【課題】
本発明の目的は、取り扱いが簡便で、かつ、生産性にも優れた小型の圧電発振器を提供することにある。
【解決手段】
圧電素板１１に励振用電極１２を形成した圧電振動子１４と、発振回路を形成した半導体集積部品３７とから構成する圧電発振器において、半導体集積部品３７の一部の機能配線３１は半導体集積部品３７の側面に沿って形成されており、半導体集積部品３７と圧電振動子１４を電気的な接続と固着がなされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる圧電発振器に関するものである。

従来より、携帯用通信機器等の電子機器に圧電発振器が用いられている。

かかる従来の圧電発振器としては、例えば図６に示す如く、内部に図中には示されていないが、圧電素板が収容されている第１の容器体２３を、キャビティー部２５内に前記の圧電素板の振動に基づいて発振出力を制御する半導体集積部品２６やコンデンサ等の電子部品素子が収容されている第２の容器体２１上に取着させた構造のものが知られており、かかる圧電発振器をマザーボード等の外部配線基板上に載置させた上、第２の容器体２１の下面に設けられている外部端子を外部配線基板の配線に半田接合することにより外部配線基板上に実装される。

なお、第１の容器体２３や第２の容器体２１は、通常、セラミック材料によって形成されており、その内部や表面には配線導体が形成され、従来周知のセラミックグリーンシート積層法等を採用することにより製作される。

また、前記半導体集積部品２６の内部には、圧電素板の温度特性に応じて作成された温度補償データに基づいて圧電発振器の発振周波数を補正するための温度補償回路が設けられており、圧電発振器を組み立てた後、上述の温度補償データを半導体集積部品２６のメモリ内に格納すべく、第２の容器体２１の下面や外側面等には温度補償データ書込用の温度補償制御端子２７が設けられていた。この温度補償制御端子２７に温度補償データ書込装置のプローブ針を当てて半導体集積部品２６内のメモリに温度補償データを入力することにより、温度補償データが半導体集積部品２６のメモリ内に格納される。
特開２００４−２２８８９５号公報なお出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。

しかしながら、圧電発振器が小型化されると第２の容器体２１内に収容される半導体集積部品２６も小型化も必要となるが半導体集積部品２６の小型化にも限界があった。よって、従来の第２の容器体２１の構造では半導体集積部品２６を収納するのが困難となり、圧電発振器の小型化の障害となっていた。

本発明は上記欠点に鑑み考え出されたものであり、従ってその目的は、取り扱いが簡便で、かつ、生産性にも優れた小型の圧電発振器を提供することにある。

本発明の圧電発振器は、圧電素板に励振用電極を形成した圧電素板と、発振回路を形成した半導体集積部品とから構成する圧電発振器において、前記半導体集積部品の一部の機能配線は前記半導体集積部品の側面に沿って形成されており、前記半導体集積部品と前記圧電振動子を電気的な接続と固着がなされていることを特徴とする。

また、本発明の圧電発振器は上記構成において、圧電振動子を実装する対面の前記半導体集積部品面に台座が配置されていることを特徴とする。

本発明の圧電発振器によれば、半導体集積部品の一部の機能配線は前記半導体集積部品の側面に沿って形成するとにより、圧電振動子と半導体集積部品との電気的接続機能と同時に、調整機能も有することで製造工程の簡略化を図ることができる。

また、本発明の圧電発振器によれば、圧電振動子を実装する対面の前記半導体集積部品面に台座が配置されていることから、前記台座により、半導体集積部品と実装基板側との接続を台座経由で行うことで、配線の自由度を持って結線することが可能となり、外部配線基板の電極配置に容易に対応することが可能となる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。

図１は本発明の実施形態にかかる圧電発振器の断面図である。図１に図示する圧電発振器は大略的に言って、容器体１と、圧電素板１１、半導体集積部品３７とで構成されている。図１に図示する圧電発振器は、キャビティー部１０に圧電素板１１を収容した容器体１に、容器体１の底面の四隅部に外部端子電極９が設けられている。外部端子電極９には容器体１の下面に半導体集積部品３７を搭載した構造を有している。また、半導体集積部品３７の底面にはマザーボード等の実装基板と電気的接続を行う金属バンプ電極５が半導体集積部品３７の四隅部と半導体集積部品３７の電極パッド３８と対応する位置に形成されている。

図２はシート状基板３５から切断された１個の圧電発振器の底面図を示したものである。また、図３はシート状基板３５に半導体集積部品３７を搭載する前の底面図であり、図４はシート状基板３５に半導体集積部品３７を搭載した状態を示す底面図である。

図１において容器体１は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る基板２、基板２と同様のセラミック材料から成る側壁３、４２アロイやコパール、リン青銅等から成る蓋体４から成り、前記基板２の上面に側壁３を取着させ、その上面に蓋体４を載置し固定させることによって容器体１が構成され、側壁３の内側に位置する基板２の上面に導電性接着剤１３を介して圧電素板１１が実装される。容器体１はその内部に、具体的には、基板２の上面と側壁３の内面と蓋体４の下面とで囲まれるキャビティー部１０内に圧電素板１１を収容して気密封止するためのものである。

一方、前記容器体１のキャビティー部１０に収容される圧電素板１１は、所定の結晶軸でカットした圧電素板１１の両主面に一対の励振用電極１２を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の励振用電極１２を介して圧電素板１１に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。

また一方で図１、図２に図示するように、上述した基板２の下面には、四隅部に外部端子電極９が形成されている。これら四隅部の外部端子電極９に対応する位置には、矩形状に形成されたフリップチップ型の半導体集積部品３７の機能配線３１が形成されており、半導体集積部品３７の機能配線３１と基板２の外部端子電極９とは導電性接着剤３６を介して接続されている。ここで半導体集積部品３７の表面（回路形成面）の配線は半導体集積部品３７の側面の機能配線３１を経由して半導体集積部品３７の裏面に対応する電極同士が電気的に接続されている。また、図１、図２に示すように半導体集積部品３７の側面には温度補償制御端子３２が形成されている。なお、ここで言う機能配線３１については、主に温度補償型圧電発振器の、温度補償データの書込み端子として利用するものである。

ここで半導体集積部品３７はその回路形成面（表面）に、周囲の温度状態を検知する感温素子、圧電素板１１の温度特性を補償する温度補償制御端子３２を有し、温度補償制御端子３２からの温度補償データに基づいて前記圧電素板１１の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられており、発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、例えばクロック信号等の基準信号として利用されることとなる。ここで圧電素板１１と半導体集積部品３７は図１に図示する基板２の内層に設けられたメタライズ配線１５により接続されている。

また、図３は本発明の実施形態である圧電振動子１４のシート状基板３５状態の底面図であり、また、図４はシート状基板３５に、半導体集積部品３７を搭載した状態を示している。

次に上述した圧電発振器の製造方法について、本発明の実施形態である図２〜図４を用いて説明する。まず、図３に図示するように、縦ｍ列×横ｎ行（ｍ、ｎは２以上の自然数）のマトリクス状に配列された複数個のキャビティー部１０を有するシート状基板３５を準備する。次に、図１に図示するように各キャビティー部１０に圧電素板１１と圧電素板１１を囲繞する側壁３とを搭載する。各キャビティー部１０には、その上面側に一対の接続パッド１６と接合用の導体層が被着・形成されている。また、各キャビティー部１０と相反する面の基板領域Ａの四隅部には、外部端子電極９が図３に図示するように被着して形成されている。

このようなシート状基板３５は、例えば、アルミナセラミックス等から成るセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加し更に混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に、接続パッド１６や外部端子電極９等となる導体ペーストを所定のパターンに印刷して塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。

なお、シート状基板３５には、マトリクス状に配列された個々の圧電発振器の間に図３に図示するように所定の捨代領域Ｂが設けられている。この捨代領域Ｂには図４に示すように各圧電発振器の温度補償制御端子３２と接続される書込端子電極３３を形成しても良い。そして、キャビティー部１０を有するシート状基板３５に形成される側壁３の内側に圧電素板１１を１個ずつ搭載する。圧電素板１１はその励振用電極１２と基板２上面の対応する接続パッド１６とを導電性接着剤１３を介して電気的・機械的に接続することによってシート状基板３５上に搭載される。

また、シート状基板３５のキャビティー部１０と１対１に対応する複数個のカバー（蓋）領域を有する金属製の蓋体４を、圧電素板１１が封止されるように側壁３上に載置・接合する。前記蓋体４としては、例えば、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る厚みが６０μｍ〜１００μｍの金属板が用いられる。このような蓋体４にも、先に述べたシート状基板３５と同様に、各カバー領域間に所定の捨代領域が設けられた集合状態の蓋体４を用いても良い。

この工程では、蓋体４を各カバー（蓋）領域の内側に対応するキャビティー部１０領域に圧電素板１１が配されるようにしてシート状基板３５上面の側壁３上に載置させ、しかる後に両者を従来から周知の金すず封止等により接合することによって蓋体４が側壁３の上面に取着し固定される。なお、上述した一連の接合工程は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましく、これによって圧電素板１１が収納される空間には不活性ガスが充満されるため、圧電素板１１が酸素や大気中の水分等によって腐食して劣化するおそれを有効に防止することができる。

次に図４に示すようにシート状基板３５下面の外部端子電極９で囲まれる領域に半導体集積部品３７を１個ずつ搭載する。半導体集積部品３７は、その機能配線３１とシート状基板３５下面の対応する外部端子電極９とを導電性接着剤３６を介して電気的・機械的に接続することによってシート状基板３５に搭載される。

そして、半導体集積部品３７は、その回路形成面に周囲の温度状態を検知する感温素子や圧電素板１１の温度特性を補償する温度補償データを有し、温度補償データに基づいて圧電素板１１の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路を有する半導体集積部品３７へ、圧電発振器の仕様を所望の数値となるように、温度補償制御端子３２よりビットデータを入力し温度補償データの書き込みを行う。また、図４に示すように本発明の実施形態においては、温度補償制御端子３２と接続される書込端子電極３３をシート状基板３５の捨代領域Ｂに形成することが可能となることから、半導体集積部品３７搭載面の省スペース化が可能となり、圧電発振器の更なる小型化に対応可能となる。

最後に、シート状基板３５を各基板領域Ａの外周に沿って一括的に分割・切断（ダイシング）し、これによって複数個の圧電発振器が同時に製作される。また、シート状基板３５の切断（ダイシング）は、例えば、ダイサー等を用いて、これらの部材を一括的に切断（ダイシング）することによって行われ、これによって複数個の圧電発振器が同時に得られる。

ここで、本発明の特徴部分は図１に図示するように、圧電振動子１４に直接半導体集積部品３７を搭載した所にある。これにより、圧電発振器の更なる小型化が進展し、圧電振動子１４と半導体集積部品３７が該同サイズになったとしても、小型の圧電発振器を製作可能となる。

また、上述したように、シート状基板３５の状態で圧電発振器の一連の組み立て作業を完了できるので圧電発振器の生産性の向上が可能となる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

例えば上述の実施形態においては、半導体集積部品３７の回路形成面を金属バンプ電極５により実装基板側に接続する構造となっているが、これに変えて、金属バンプ電極５を図５に示すように台座６を介して実装基板側に接続する構造としても構わない。この場合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。また、本実施例では容器体に収納した圧電振動子と半導体集積部品との組合せで説明しているが、半導体集積部品に直接振動子を実装した形態の場合でも同様の効果を奏することは言うまでも無い。

本発明の実施形態にかかる圧電発振器の概略の断面図である。本発明のシート状基板から切断された１個の圧電発振器の底面図である。本発明の実施形態にかかる圧電振動子に用いられるシート状基板の概略の底面図である。本発明の実施形態にかかる圧電振動子に用いられるシート状基板に半導体集積部品を搭載した状態の概略の底面図である。本発明の他の実施形態にかかる圧電発振器の概略の断面図である。従来の圧電発振器の概略の斜視図である。

符号の説明

１・・・容器体
２・・・基板
３・・・側壁
４・・・蓋体
５・・・金属バンプ電極
６・・・台座
９・・・外部端子電極
１０・・・キャビティー部
１１・・・圧電素板
１２・・・励振用電極
１３・・・導電性接着剤
１４・・・圧電振動子
１５・・・メタライズ配線
１６・・・接続パッド
３１・・・機能配線
３２・・・温度補償制御端子
３３・・・書込端子電極
３５・・・シート状基板
３６・・・導電性接着剤
３７・・・半導体集積部品
３８・・・電極パッド
Ａ・・・基板領域
Ｂ・・・捨代領域

Claims

圧電素板に励振用電極を形成した圧電振動子と、発振回路を形成した半導体集積部品とから構成する圧電発振器において、
前記半導体集積部品の一部の機能配線は前記半導体集積部品の側面に沿って形成されており、前記半導体集積部品と前記圧電振動子を電気的な接続と固着がなされていることを特徴とする圧電発振器。
前記圧電振動子を実装する対面の前記半導体集積部品面に台座が配置されていることを特徴とする請求項１記載の圧電発振器。