JP2008167124A - Piezoelectric oscillator, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる電子部品の1つである圧電発振器のうち、少なくとも圧電振動素子を内部に搭載した圧電振動子部と集積回路素子とにより構成された圧電発振器及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric oscillator composed of at least a piezoelectric vibrator portion having an internal piezoelectric vibration element and an integrated circuit element among piezoelectric oscillators that are one of electronic components used in electronic devices such as portable communication devices. The present invention relates to an oscillator and a manufacturing method thereof.
以下に図10を用いて従来の圧電発振器を説明する。尚、図面において、その記載されている用紙上方を圧電発振器における「上」と仮定して説明する。かかる従来の圧電発振器は、内部に圧電振動素子101が収容され蓋体により圧電振動素子101が気密封止されている容器体100を、上面の中央域に開口部を有する凹部空間を、且つ下面に外部接続用電極端子が形成されている基体102の凹部空間を囲繞する側壁頂面上に取着させるとともに、前記容器体100の下面と前記基体102の凹部空間とで囲まれる空間領域内に、圧電振動素子101の励振に基づいて発振出力を制御するために、圧電振動素子101と電気的に接続した少なくとも発振用の集積回路素子103を収容させた構造の圧電発振器が知られている。(例えば、下記特許文献1を参照。)
Hereinafter, a conventional piezoelectric oscillator will be described with reference to FIG. In the drawings, description will be made on the assumption that the upper side of the described paper is “up” in the piezoelectric oscillator. Such a conventional piezoelectric oscillator includes a
尚、前記容器体100及び前記基体102は、通常、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成り、その内部及び表面には所定の配線パターンが形成され、従来周知のグリーンシート積層法等を採用することによって製作されている。そして、このような容器体101の基体102に対向する下面には基体接続用電極端子、基体102側壁の開口側頂面には容器体接続パッドがそれぞれ対向する箇所に設けられており、これらの基体接続用電極端子と容器体接続パッドを、導電性接着剤や半田等の導電性接合材を介して導通固着することにより、容器体100が基体102の上面に固定されていた。
The
上述のような形態の圧電発振器については、以下のような先行技術が開示されている。
尚、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以外を、本件出願時までに発見するに至らなかった。 In addition, other than the prior art documents specified by the prior art document information described above, other than the prior art documents related to the present invention have not been found by the time of filing of the present application.
上述した従来の圧電発振器としては、集積回路素子が搭載された基体の上面に、圧電振動素子が収容されている容器体(圧電振動子部)を接続することにより、圧電発振器を構成しているため、圧電発振器が高背化してしまう。したがってこのような集積回路素子が搭載された基体と圧電振動素子が搭載された容器体とにより構成される圧電発振器の構造では、更に低背化(薄型化)させることが困難であるという課題を有していた。 As the conventional piezoelectric oscillator described above, a piezoelectric oscillator is configured by connecting a container body (piezoelectric vibrator portion) containing a piezoelectric vibration element to the upper surface of a substrate on which an integrated circuit element is mounted. This increases the height of the piezoelectric oscillator. Therefore, in the structure of the piezoelectric oscillator composed of the base body on which such an integrated circuit element is mounted and the container body on which the piezoelectric vibration element is mounted, it is difficult to further reduce the height (thinner). Had.
また、上述した従来の圧電発振器における製造方法では、圧電振動素子を搭載した容器体(圧電振動子部)と、集積回路素子を搭載した基体とを電気的且つ機械的に接続する際に、接続に用いる個別の導電体を容器体の実装側主面の基体接続用電極端子上に個々に形成する作業が必要であることから、圧電発振器の生産効率が低下してしまうという課題を有していた。 Further, in the above-described manufacturing method of the conventional piezoelectric oscillator, when the container body (piezoelectric vibrator unit) on which the piezoelectric vibration element is mounted and the substrate on which the integrated circuit element is mounted are electrically and mechanically connected, Since it is necessary to individually form the individual conductors used for the substrate on the substrate connection electrode terminals on the mounting side main surface of the container body, the production efficiency of the piezoelectric oscillator is reduced. It was.
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、その目的は、取り扱いが簡便で、生産性にも優れ、更に低背化に対応可能な圧電発振器及びその圧電発振器の製造方法を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric oscillator that is easy to handle, has excellent productivity, and can cope with a low profile, and a method for manufacturing the piezoelectric oscillator. It is in.
本発明の圧電発振器は、上記課題を解決するために成されたものであり、
一方の主面の辺縁部に端子部接続用電極端子が、及び端子部接続用電極端子の内側に集積回路素子搭載パッドが形成された容器体の内部に、圧電振動素子を気密に搭載してなる圧電振動子部と、
少なくとも前記圧電振動素子と電気的に接続する発振回路が内蔵された集積回路素子とが、
集積回路素子の一方の主面に形成された接続パッドと集積回路素子搭載パッドとを電気的且つ機械的に接続することにより一体に構成してあり、
端子部接続用電極端子側と、集積回路素子の高さ寸法よりも高い寸法の段差を有する段差部が圧電振動子部に向かう形態で形成された端子部とが、段差部を構成する中段平面と段差壁面によって形成された挿入部に、集積回路素子の一部が中段平面及び段差壁と対向するようにして挿入された形態で、端子部の段差部の上段平面に形成した導電性接合材により導通接合して固着されていることを特徴とするものである。
The piezoelectric oscillator of the present invention is made to solve the above problems,
A piezoelectric vibration element is airtightly mounted inside a container body in which an electrode terminal for connecting a terminal part is formed on the edge of one main surface and an integrated circuit element mounting pad is formed inside the electrode terminal for connecting a terminal part. A piezoelectric vibrator part,
An integrated circuit element including an oscillation circuit that is electrically connected to at least the piezoelectric vibration element;
The connection pad formed on one main surface of the integrated circuit element and the integrated circuit element mounting pad are electrically and mechanically connected to form an integrated structure,
The terminal plate connecting electrode terminal side and the terminal portion formed in a form in which the step portion having a step height higher than the height dimension of the integrated circuit element is directed to the piezoelectric vibrator portion constitutes the middle step plane constituting the step portion. The conductive bonding material formed on the upper flat surface of the stepped portion of the terminal portion in a form in which a part of the integrated circuit element is inserted into the insertion portion formed by the stepped wall surface so as to face the middle flat surface and the stepped wall. It is characterized in that it is conductively bonded and fixed.
本発明の圧電発振器の製造方法は、上記課題を解決するために成されたものであり、
圧電振動子部搭載方向に突出した集積回路素子の高さ寸法よりも高い寸法の段差を有する段差部が圧電振動子部に対向する矩形状の主面の一辺に沿って一体で形成されている端子部が、段差部が沿う一辺が面する一面を捨代部に接続した形態で、複数個直列に配列し、直列に配列した複数個の端子部が、捨代部と接続されている端子部の面とは反対側の段差壁面とを、集積回路素子の一部が挿入可能な間隔を空けることで形成された挿入部を設けた形態で向かい合わせに配置した構成で一体に形成された金属板を準備する工程と、
一方の主面の辺縁部に端子部接続用電極端子が、及び端子部接続用電極端子の内側に集積回路素子搭載パッドが形成された容器体の内部に、圧電振動素子を気密に搭載してなる圧電振動子部の集積回路素子搭載パッドに、各集積回路素子搭載パッドに決められた機能に対応する接続パッドを向かい合わせた形態で集積回路素子を搭載し、圧電振動素子及び端子部接続用電極端子と電気的に接続する集積回路素子搭載工程と、
金属板の前記各端子部に形成された前記段差部の中段平面と段差壁面によって形成された挿入部に、集積回路素子の表面が中段平面及び段差壁面と対向するようにして前記集積回路素子を挿入しつつ、圧電振動子部の端子部接続用電極端子と段差部の上段平面とを、導電性接合材により接合する端子部接合工程と、
金属板の捨代部と端子部との接続部分を切断することにより、各端子部を金属板より切り離したことにより複数個の圧電発振器を同時に得る切断分離工程と、
を具備することを特徴とするものである。
The method for manufacturing a piezoelectric oscillator of the present invention is made to solve the above problems,
A step portion having a step larger than the height of the integrated circuit element protruding in the piezoelectric vibrator portion mounting direction is integrally formed along one side of the rectangular main surface facing the piezoelectric vibrator portion. The terminal part is a terminal in which a plurality of terminals arranged in series are connected to the surrogate part in a form in which one side facing the step part is connected to the surrogate part. The stepped wall surface opposite to the surface of the part is integrally formed with a configuration in which the insertion part formed by providing a space where a part of the integrated circuit element can be inserted is provided facing each other. Preparing a metal plate;
A piezoelectric vibration element is airtightly mounted inside a container body in which an electrode terminal for connecting a terminal part is formed on the edge of one main surface and an integrated circuit element mounting pad is formed inside the electrode terminal for connecting a terminal part. The integrated circuit element is mounted in such a manner that the connection pad corresponding to the function determined for each integrated circuit element mounting pad is faced to the integrated circuit element mounting pad of the piezoelectric vibrator part, and the piezoelectric vibration element and the terminal part connection An integrated circuit element mounting process that is electrically connected to the electrode terminal;
The integrated circuit element is inserted into the insertion portion formed by the middle flat surface and the step wall surface of the stepped portion formed in each terminal portion of the metal plate so that the surface of the integrated circuit element faces the middle flat surface and the stepped wall surface. A terminal part joining step of joining the terminal part connection electrode terminal of the piezoelectric vibrator part and the upper flat surface of the step part with a conductive joining material while inserting,
A cutting and separating step of simultaneously obtaining a plurality of piezoelectric oscillators by cutting each terminal portion from the metal plate by cutting the connecting portion between the metal plate surplus portion and the terminal portion,
It is characterized by comprising.
また、金属板の端子部の一部をデータ書込端子とすると共に、データ書込端子を介して集積回路素子に温度補償データを入力し、集積回路素子内のメモリに温度補償データを格納する工程を切断分離工程後に具備することを特徴とする前段落記載の圧電デバイスの製造方法でもある。 Further, a part of the terminal portion of the metal plate is used as a data write terminal, temperature compensation data is input to the integrated circuit element through the data write terminal, and the temperature compensation data is stored in a memory in the integrated circuit element. It is also a method for manufacturing a piezoelectric device according to the preceding paragraph, characterized in that the step is provided after the cutting and separating step.
また、集積回路素子を絶縁性樹脂により覆う工程を端子部接合工程後に具備することを特徴とする段落(0010)記載の圧電デバイスの製造方法でもある。 The method for manufacturing a piezoelectric device according to paragraph (0010) is characterized in that a step of covering the integrated circuit element with an insulating resin is provided after the terminal portion bonding step.
また、金属板の端子部の一部をデータ書込端子としたときに、データ書込端子とした端子部の高さが他の端子部の高さより低いことを特徴とする段落(0011)記載の圧電デバイスの製造方法でもある Also, paragraph (0011) is characterized in that when a part of the terminal portion of the metal plate is used as a data write terminal, the height of the terminal portion used as the data write terminal is lower than the height of the other terminal portions. It is also a manufacturing method of the piezoelectric device
本発明の圧電発振器によれば、内部に圧電振動素子を気密に搭載してなる圧電振動子部に形成された端子部接続用電極端子に、圧電発振器に搭載する集積回路素子の厚み寸法よりも高さ寸法が高い段差部が形成された端子部が、段差部の中段平面と段差壁面によって形成された挿入部に集積回路素子の一部表面が中段平面及び段差壁面と対向するようにして集積回路素子を挿入しつつ、端子部の段差部の上段平面が導電性接合材により導通接合して固着されていることによって、集積回路素子を搭載する基体を用いることがなくなり、従来の圧電発振器に比べ低背化(薄型化)させることが可能である。
更に、段差部を形成した端子部により、集積回路素子の接続側主面とは反対側の主面上にも端子部の一部が延設した形態とすることができるので、圧電発振器の小型化が必要となった場合でも必要とされる端子部の外部との接続主面サイズを確保することが可能となる。
According to the piezoelectric oscillator of the present invention, the terminal portion connection electrode terminal formed on the piezoelectric vibrator portion in which the piezoelectric vibration element is hermetically mounted inside is connected to the thickness dimension of the integrated circuit element mounted on the piezoelectric oscillator. The terminal portion formed with the step portion having a high height is integrated in the insertion portion formed by the middle flat surface and the step wall surface of the step portion so that a part of the surface of the integrated circuit element faces the middle flat surface and the step wall surface. While the circuit element is inserted, the upper flat surface of the stepped portion of the terminal portion is conductively bonded and fixed by the conductive bonding material, thereby eliminating the need to use a substrate on which the integrated circuit element is mounted. In comparison, it is possible to reduce the height (thinner).
Furthermore, since the terminal portion formed with the stepped portion can be configured such that a part of the terminal portion extends on the main surface opposite to the connection-side main surface of the integrated circuit element. Even when it is necessary to make the connection, it is possible to secure the required size of the main connection surface with the outside of the terminal portion.
また、本発明における端子部接続用電極端子と端子部との接合に用いる導電性接合材は、金属板の上面に金属板に形成した端子部の段差部上段平面に対応する形状孔が複数個形成されているマスク治具を置き、印刷手段により複数の段差部上段平面に一括で導電性接合材を形成することが可能なので、従来のように個別の導電体を1つずつ容器体の実装側主面の基体接続用電極端子上に形成する作業が一切不要となるので、圧電発振器の生産性が向上されるようになる。 In addition, the conductive bonding material used for bonding the terminal portion connection electrode terminal and the terminal portion in the present invention has a plurality of shape holes corresponding to the upper surface of the step portion of the terminal portion formed on the metal plate on the upper surface of the metal plate. Since the formed mask jig is placed and the conductive bonding material can be collectively formed on the upper flat surface of the plurality of step portions by the printing means, the individual conductors can be mounted one by one as in the past. Since no work is required on the substrate connecting electrode terminal on the side main surface, the productivity of the piezoelectric oscillator is improved.
また、端子部の表面の一部を含む集積回路素子の周囲を絶縁性樹脂で充填することにより、端子部を金属板の捨代部から切断分離する際に、絶縁性樹脂が切断時に端子部に生じるストレスの緩衝材となるので、切断時のストレスによる端子部と端子部接続用電極端子との剥がれなどの不具合を更に低減することが可能となる。 In addition, by filling the periphery of the integrated circuit element including a part of the surface of the terminal portion with an insulating resin, when the terminal portion is cut and separated from the discarded portion of the metal plate, the insulating resin is disconnected at the time of cutting. Therefore, it is possible to further reduce problems such as peeling between the terminal portion and the terminal portion connection electrode terminal due to stress at the time of cutting.
また、金属板の端子部の一部をデータ書込端子とする際に、データ書込端子とした端子部の高さが他の端子部の高さより低くなるようにしたことから、圧電発振器をマザーボード等の外部の電気回路に搭載した場合でも、マザーボード表面に形成されている配線パターンとデータ書込端子が不要に接触することがなくなるため、安定した発振周波数を出力することが可能となる。 In addition, when a part of the terminal portion of the metal plate is used as the data write terminal, the height of the terminal portion used as the data write terminal is made lower than the height of the other terminal portions. Even when mounted on an external electric circuit such as a mother board, the wiring pattern formed on the mother board surface and the data writing terminal are not unnecessarily brought into contact with each other, so that a stable oscillation frequency can be output.
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る圧電発振器の一実施形態を、圧電振動素子を構成する圧電材料として水晶を用いた発振器(以下、水晶発振器という)を例に示した分解斜視図である。図2及び図3は、図1に記載の水晶発振器を組み立てた後の断面図を示したものである。図4(a)は、本発明の圧電発振器を構成する圧電振動子部を集積回路素子搭載側主面(一方の主面)よりみた斜視図である。図4(b)は、本発明の圧電発振器を実装側主面よりみた斜視図である。また、図5及び図6は、本発明に係る圧電発振器の他の実施形態の断面図である。
尚、図1及び図2、図3、図4、図5、図6では、説明上図面が記載されている用紙上方を水晶発振器の上方として説明する。また、各図では、同じ符号は、同じ部品を示し、説明を明りょうにするため説明に不必要な構造体の一部は図示していない。さらに図示した寸法も一部誇張して示している。
各図面に示す水晶発振器において、主面外形形状が矩形状の容器体10の内部に水晶振動素子20を収容された圧電振動子部を構成する容器体10の一方の主面には、集積回路素子50が接続されると共に、外部接続用電極端子41aやデータ書込端子41bとなる端子部41が接続されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a piezoelectric oscillator according to the present invention, taking as an example an oscillator using crystal as a piezoelectric material constituting a piezoelectric vibration element (hereinafter referred to as a crystal oscillator). 2 and 3 are cross-sectional views after the crystal oscillator shown in FIG. 1 is assembled. FIG. 4A is a perspective view of the piezoelectric vibrator portion constituting the piezoelectric oscillator of the present invention as viewed from the integrated circuit element mounting side main surface (one main surface). FIG. 4B is a perspective view of the piezoelectric oscillator of the present invention as viewed from the main surface on the mounting side. 5 and 6 are sectional views of other embodiments of the piezoelectric oscillator according to the present invention.
In FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, and 6, the upper side of the sheet on which the drawing is described is described as the upper side of the crystal oscillator. Moreover, in each figure, the same code | symbol shows the same components, and in order to clarify description, a part of structure unnecessary for description is not shown in figure. Further, the illustrated dimensions are partially exaggerated.
In the crystal oscillator shown in each drawing, an integrated circuit is formed on one main surface of the
容器体10は、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミックス等のセラミック材料から成り、容器体10の他方の主面(図1では上主面)には、その中央域に矩形状に開口する凹部空間14が形成されている。また凹部空間14の開口部を囲繞する側壁の開口部側頂面には、環状の封止用導体パターン11が形成され、容器体10の一方の主面(図1では下主面)には、集積回路素子50内に搭載した電子回路網との電気的接続を取ると共に集積回路素子本体を搭載保持するための集積回路素子搭載パッド15が設けられている。
また、容器体10に端子部41を取着固定する際は、端子部41に設けられた段差部44の上段平面44aと、容器体10の一方の主面に形成されている端子部接続用電極端子12とが、半田や導電性接着剤等の導電性接合材60によって機械的且つ電気的に接合させる。更に、容器体10はその他方の主面に開口する凹部空間14の内部に水晶振動素子20を収容するためのものであり、凹部空間14内の底面には、水晶振動素子20の表裏両主面に形成された励振用電極21と各個電気的に接続される圧電振動素子搭載パッド13が被着形成されている。
The
Further, when attaching and fixing the
また、容器体10の側壁部の凹部空間14開口部側頂面に形成された封止用導体パターン11は、例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、等から成る基層の表面にニッケル(Ni)層及び金(Au)層を順次、凹部空間14開口部を環状に囲繞する形態で被着させることによって、10μm〜25μmの厚みに形成されており、その封止用導体パターン11の内周側縁部は凹部空間14の内壁面に、外周側縁部は容器体10の外側面にそれぞれ露出されている。この封止用導体パターン11は、後述する蓋体30を、蓋体30に形成された封止部材31の濡れ性を良好とし、圧電振動素子搭載空間の気密信頼性及び生産性を向上させることができる。
In addition, the sealing
かかる容器体10の側壁部で囲繞された凹部空間14内底面に設けられている圧電振動素子搭載パッド13は、容器体10の一方の主面に設けられた端子部接続用電極端子12と容器体10を構成する各層表面の配線パターンや、各層を貫通するビア導体を介して電気的に接続されている。また圧電振動素子搭載パッド13は、その上面側で、後述する水晶振動素子20の励振用電極21に導電性接着剤70を介して電気的且つ機械的に接続されている。
The piezoelectric vibration
一方、容器体10の凹部空間14内に収容される水晶振動素子20は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施した概略平板状で主面形状が四角形の水晶素板を主構造体として、その水晶素板の表裏両主面に一対の励振用電極21を被着・形成してなり、外部からの交番電圧が励振用電極21を介して水晶素板に印加されると、所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。このような水晶振動素子20は、その両主面に被着されている励振用電極21から水晶素板の一方の短辺側に引き出した引き出し電極と、凹部空間14内底面の対応する圧電振動素子搭載パッド13とを導電性接着剤70を介して電気的・機械的に接続することによって容器体10の凹部空間14内底面に搭載される。
On the other hand, the
導電性接着剤70は、シリコン樹脂やポリイミド樹脂等から成る樹脂材料中にAg等から成る導電性粒子を所定量、添加、混合してなるものである。
The
また、容器体10上に配置される蓋体30は、従来周知の金属加工法を採用し、42アロイ等の金属を所定形状に整形することによって製作される。蓋体30の上面には、ニッケル(Ni)層が形成され、更にニッケル(Ni)層の上面に少なくとも封止用導体パターン11に相対する箇所に封止部材31である金錫(Au−Sn)層が形成される。金錫(Au−Sn)層の厚みは、10μm〜40μmである。例えば、成分比率が、金が80%、錫が20%のものが使用されている。また、このような封止部材31は、封止用導体パターン11表面の凹凸を緩和し、気密性の低下を防ぐことが可能となる。このような蓋体30を水晶振動素子20が内部に搭載された凹部空間14を囲繞する側壁部頂部に形成した封止用導体パターン11上に、凹部空間14の開口部を覆う形態で配置され、封止部材31と封止用導体パターン11とを溶融接合することにより、凹部空間14内を気密に封止し、圧電振動子部を構成している。
Further, the
端子部41は、銅やSUS等の金属材料により形成されており、前記金属材料を用いた一枚板を従来周知の打ち抜き加工法やエッチング加工法等により形成された、圧電振動子部搭載方向に突出した集積回路素子50の高さ寸法よりも高い寸法の段差を有する段差部44が圧電振動子部に対向する矩形状の主面の一辺に沿って一体で形成されている端子部41が、前記段差部44が沿う一辺が面する一面44dを捨代部42に接続した形態で、複数個直列に配列し、前記直列に配列した複数個の端子部41が、前記捨代部42と接続されている端子部の面44dとは反対側の段差壁面44cとを、集積回路素子50の幅サイズwが挿入可能な間隔を空けることで形成された挿入部45を設けた形態で向かい合わせに配置した構成で一体に形成された金属板43(図8に示す)から、端子部41を切り離して形成される。
又、端子部41には、エッチング加工法により、段差部44が設けられている。所定の端子部41に設けられた段差部44の上段平面44aと、容器体10の一方の主面側の端子部接続用電極端子12とは、半田や導電性接着剤等の導電性接合材60によって溶融接合する。
また、端子部41の容器体10の実装面側の端子部接続用電極端子12と接続する上段平面44a及びマザーボード等の外部の電子回路と接続する平面には、Niメッキ、Auメッキを施しておくにより導電性接合材60の接合性を良くすることができる。
The
Further, the
Also, Ni plating and Au plating are applied to the upper
また、各端子部41は、外部接続用電極端子41a(電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子)の他にデータ書込端子41bとしても用いられる場合がある。外部接続用電極端子41aは、水晶発振器をマザーボード等の外部電気回路に搭載する際、半田付け等によって外部電気回路の回路配線と電気的に接続されることとなる。また、温度補償機能を有する水晶発振器の場合、データ書込端子41bが設けられ、温度補償データ書込装置のプローブ針を当て、水晶振動素子20の温度特性に応じた温度補償データを書き込むことによって集積回路素子50のメモリ内に温度補償データが格納される。尚、それぞれの電極端子として使用される端子部41は、その電極端子の用途によって外形形状に差異が設けられている。
図5に示すように、端子部41の一部をデータ書込端子41bとして形成する際に、データ書込端子41bの高さh1が他の外部接続用電極端子41aの高さh2より低くなるようにしたことから、マザーボード等の外部電気回路に搭載しても、マザーボードに形成されている配線パターンとデータ書込端子41bが接触することがなくなるため、安定した発振周波数を出力することが可能となる。
Each
As shown in FIG. 5, when a part of the
ここで、4つの外部接続用電極端子41aのうち、グランド端子と発振出力端子を近接させて配置するようにすれば、発振出力端子より出力される発振信号にノイズが干渉するのを有効に防止することができる。従って、グランド端子と発振出力端子は近接させて配置することが好ましい。
Here, if the ground terminal and the oscillation output terminal are arranged close to each other among the four external
集積回路素子50は、例えば容器体10の一方の主面側の集積回路素子搭載パッド15と1対1に対応する複数個の接続パッドを一方の主面に有した矩形状のフリップチップ型集積回路素子等が用いられ、その回路形成面には水晶振動素子20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、この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。
The
又、集積回路素子50は、その一方の主面に設けた接続パッドを集積回路素子搭載パッド15に導電性接合材を介して個々に接合させることによって集積回路素子50が容器体10に取着され、これによって集積回路素子50内の電子回路が水晶振動素子20や外部接続用電極端子41aとなる端子部41等に電気的に接続される。
Further, the
次に上述した圧電発振器(水晶発振器)の製造方法について図7、図8及び図9を用いて説明する。
ここで、図7(a)〜(d)は本発明の製造方法を説明するための水晶発振器の断面図で図示した説明図であり、図8は、本発明の製造方法で用いられる、金属板及び圧電振動子部を示した外観斜視図である。また、図9は、本発明の製造方法を説明するための図7(c)における形態を容器体上方から見た平面図である。
まず、図7(a)及び図8に示す如く、圧電振動子部搭載方向に突出した集積回路素子50の高さ寸法よりも高い寸法の段差を有する段差部44が圧電振動子部に対向する矩形状の主面の一辺に沿って一体で形成されている端子部41が、前記段差部44が沿う一辺が面する一面44dを捨代部42に接続した形態で、複数個直列に配列し、前記直列に配列した複数個の端子部41が、前記捨代部42と接続されている端子部の面44dとは反対側の段差壁面44cとを、集積回路素子50の幅サイズw(図3に示す)が挿入可能な間隔を空けることで形成された挿入部45を設けた形態で向かい合わせに配置した構成で一体に形成された金属板43を準備する。
尚、図7(a)に示した金属板43の断面図の断面箇所は、図8に記載の仮想切断線A−A’で切断した場合の断面図である。
このような金属板43は、銅、SUS等の金属材料に形成されており、この金属材料によりなる一枚板を従来周知のフォトエッチング加工を採用し、所定パターンに加工することによって形成される。
また、前記端子部41の容器体10の実装面側の端子部接続用電極端子12と接続する段差部44の上段平面44a及びマザーボード等の外部の電子回路と接続する主面には、Niメッキ、Auメッキを施しておくにより、導電性接合材60の接合性を良くすることができる。
また、この実施形態においては、金属板43は、後述する工程で、端子部41と捨代部42とを切断することになる。
Next, a manufacturing method of the above-described piezoelectric oscillator (crystal oscillator) will be described with reference to FIGS.
Here, FIGS. 7A to 7D are explanatory views illustrating the crystal oscillator for explaining the manufacturing method of the present invention, and FIG. 8 is a metal used in the manufacturing method of the present invention. It is the external appearance perspective view which showed the board and the piezoelectric vibrator part. Moreover, FIG. 9 is the top view which looked at the form in FIG.7 (c) for demonstrating the manufacturing method of this invention from the container body upper direction.
First, as shown in FIGS. 7A and 8, the stepped
In addition, the cross-sectional location of the cross-sectional view of the
Such a
Further, Ni plating is applied to the
Moreover, in this embodiment, the
次に、図7(b)に示すように、一方の主面に端子部接続用電極端子14または、集積回路素子搭載パッド15が形成された容器体10の内部に、圧電振動素子20を気密に搭載してなる圧電振動子部の前記集積回路素子搭載パッド15に、前記各集積回路素子搭載パッド15に決められた機能に対応する接続パッドを向かい合わせた形態で集積回路素子50を搭載し、電気的且つ機械的に接続する。
Next, as shown in FIG. 7B, the
集積回路素子50としては、接合面に複数個の接続パッドを有した矩形状のフリップチップ型集積回路素子が用いられる。前記集積回路素子50は、その接合面に設けられている複数個の接続パッドが、容器体10の各集積回路素子搭載パッド15に導電性接合材を介して当接されるようにして載置され、しかる後、この導電性接合材を熱の印加によって溶融した後冷却固化し、接続パッドと集積回路素子搭載パッド15とを導電性接合材を介して接合することによって集積回路素子50が容器体10に取着搭載される。
As the
次に、図7(c)及び図9に示す如く、水晶振動素子20が収容され、集積回路素子50が取着搭載された圧電振動子部を構成する容器体10を、金属板43の収容部45と各端子部41に形成された段差部44の中段平面44bと段差壁44cによって形成された挿入部45に集積回路素子50が中段平面44bと対向するようにして挿入し、圧電振動部の端子部接続用電極端子12とその段差部44の上段平面44aとを各端子部41の上面に印刷手段により一括で形成した半田や導電性接着剤等の導電性接合材60により接合することにより、金属板43の端子部41に搭載する。
Next, as shown in FIGS. 7C and 9, the
その後、図7(d)及び図9に示す如く、金属板43の各捨代部42と端子部41との接続部分(二点鎖線部分)を切断することにより、各端子部41を金属板43より切り離し、複数個の圧電発振器を同時に得る。金属板43の切断は、ダイサーを用いたダイシング等によって行なわれ、かかる切断工程を経て、端子部41が外部接続用電極端子41aやデータ書込端子41bの各種機能をなす形態の複数個の圧電発振器が同時に得られる。
Thereafter, as shown in FIG. 7D and FIG. 9, each
最後に、圧電発振器に温度補償機能が有する場合は、捨代部42より切断分離した端子部41のうちのデータ書込端子41bを介して集積回路素子50に温度補償データを入力し、集積回路素子50内のメモリに温度補償データを格納する。このような温度補償データの書込作業は、温度補償データ書込装置のプローブ針をデータ書込端子41bに当てて、水晶振動素子20の温度特性に応じて作成された温度補償データを集積回路素子50の温度補償回路内に設けられているメモリに入力し、これを記憶させることによって行なわれる。尚、ここで集積回路素子50に書き込まれる温度補償データは、水晶振動素子20毎の温度特性バラツキを補正するためのものであり、その温度補償型水晶発振器に使用される水晶振動素子20の温度特性を事前に測定しておくことにより得られるものである。
Finally, when the piezoelectric oscillator has a temperature compensation function, temperature compensation data is input to the
尚、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。
図6には、集積回路素子50の周囲が絶縁性樹脂80により覆われている形態の圧電発振器を開示している。
絶縁性樹脂80は、エポキシやポリイミドなどが多く用いられ、加熱により軟化あるいは、溶融することで流動する熱可塑性樹脂により構成されている。
このように絶縁性樹脂80により集積回路素子50の周囲を被覆保護されることになるので、異物等の影響により周波数が変動することを防止することが可能となる。
また、端子部41を金属板43の捨代部42から切断分離する際に集積回路素子50の周囲を絶縁性樹脂80で覆うようにしたことから、絶縁性樹脂80が切断時に端子部41に生じるストレスの緩衝材となるので、切断時のストレスによる端子部41と端子部接続用電極端子12との剥がれなどの不具合を更に低減することが可能となる。
尚、上述した本実施例では、圧電振動素子を構成する圧電素材として水晶を用いた水晶振動素子で説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電振動素子でも構わない。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
FIG. 6 discloses a piezoelectric oscillator in which the periphery of the
The insulating
As described above, since the periphery of the
In addition, since the periphery of the
In the above-described embodiment, the description has been given of the crystal vibrating element using quartz as the piezoelectric material constituting the piezoelectric vibrating element. However, as other piezoelectric materials, lithium niobate, lithium tantalate, or piezoelectric ceramics is used as the piezoelectric material. The piezoelectric vibration element used as the above may be used.
10・・・容器体
11・・・封止用導体パターン
12・・・端子部接続用電極端子
13・・・圧電振動素子搭載パッド
14・・・凹部空間
15・・・集積回路素子搭載パッド
16・・・モニタ用電極端子
20・・・圧電振動素子
21・・・励振用電極
30・・・蓋体
31・・・封止部材
41・・・端子部
41a・・・外部接続用電極端子
41b・・・データ書込端子
42・・・捨代部
43・・・金属板
44・・・段差部
44a・・・上段平面
44b・・・中段平面
44c・・・段差壁面
44d・・・捨代部接続面
45・・・挿入部
50・・・集積回路素子
60・・・導電性接合材
70・・・導電性接着剤
80・・・絶縁性樹脂
DESCRIPTION OF
Claims (5)
少なくとも前記圧電振動素子と電気的に接続する発振回路が内蔵された集積回路素子とが、
前記集積回路素子の一方の主面に形成された接続パッドと前記集積回路素子搭載パッドとを電気的且つ機械的に接続することにより一体に構成してあり、
前記端子部接続用電極端子側と、前記集積回路素子の高さ寸法よりも高い寸法の段差を有する段差部が圧電振動子部に向かう形態で形成された端子部とが、前記段差部を構成する中段平面と段差壁によって形成された挿入部に、前記集積回路素子の一部が中段平面及び段差壁面と対向するようにして挿入された形態で、前記端子部の前記段差部の上段平面に形成した導電性接合材により導通接合して固着されていることを特徴とする圧電発振器。 A piezoelectric vibration element is airtightly mounted inside a container body in which an electrode terminal for connecting a terminal portion is formed on the edge of one main surface and an integrated circuit element mounting pad is formed inside the electrode terminal for connecting a terminal portion. A piezoelectric vibrator portion formed by
An integrated circuit element including an oscillation circuit that is electrically connected to at least the piezoelectric vibration element;
The connection pad formed on one main surface of the integrated circuit element and the integrated circuit element mounting pad are integrally formed by electrically and mechanically connecting,
The terminal part connection electrode terminal side and the terminal part formed in a form in which a step part having a step height higher than the height dimension of the integrated circuit element faces the piezoelectric vibrator part constitutes the step part. In the form formed by inserting a part of the integrated circuit element into the insertion portion formed by the middle step plane and the step wall so as to face the middle step plane and the step wall surface, A piezoelectric oscillator characterized in that it is conductively bonded and fixed by a formed conductive bonding material.
一方の主面の辺縁部に端子部接続用電極端子が、及び前記端子部接続用電極端子の内側に集積回路素子搭載パッドが形成された容器体の内部に、圧電振動素子を気密に搭載してなる圧電振動子部の前記集積回路素子搭載パッドに、前記各集積回路素子搭載パッドに決められた機能に対応する接続パッドを向かい合わせた形態で集積回路素子を搭載し、圧電振動素子及び端子部接続用電極端子と電気的に接続する集積回路素子搭載工程と、
前記金属板の前記各端子部に形成された前記段差部の中段平面と段差壁面によって形成された前記挿入部に、前記集積回路素子の表面が中段平面及び段差壁面と対向するようにして前記集積回路素子を挿入しつつ、前記圧電振動部の前記端子部接続用電極端子と前記段差部の上段平面とを、導電性接合材により接合する端子部接合工程と、
前記金属板の前記捨代部と前記端子部との接続部分を切断することにより、前記各端子部を前記金属板より切り離したことにより複数個の圧電発振器を同時に得る切断分離工程と、
を具備することを特徴とする圧電発振器の製造方法。 A step portion having a step larger than the height of the integrated circuit element protruding in the piezoelectric vibrator portion mounting direction is integrally formed along one side of the rectangular main surface facing the piezoelectric vibrator portion. The terminal portion is arranged in series in a form in which one side facing the side along the stepped portion is connected to the surrogate portion, and the plurality of terminal portions arranged in series are connected to the surrogate portion. The stepped wall surface opposite to the surface of the terminal portion is integrated with a configuration in which the insertion portion formed by providing a space where a part of the integrated circuit element can be inserted is provided facing each other. Preparing the formed metal plate;
A piezoelectric vibration element is airtightly mounted inside a container body in which an electrode terminal for connecting a terminal portion is formed on the edge of one main surface and an integrated circuit element mounting pad is formed inside the electrode terminal for connecting a terminal portion. An integrated circuit element is mounted in such a manner that a connection pad corresponding to a function determined for each of the integrated circuit element mounting pads is opposed to the integrated circuit element mounting pad of the piezoelectric vibrator portion formed as described above, An integrated circuit element mounting step for electrically connecting to the terminal portion connection electrode terminal;
In the insertion portion formed by the middle flat surface and the step wall surface of the stepped portion formed in each terminal portion of the metal plate, the integrated circuit element has a surface facing the middle flat surface and the step wall surface. A terminal part joining step for joining the terminal part connection electrode terminal of the piezoelectric vibration part and the upper flat surface of the step part with a conductive joining material while inserting a circuit element;
A cutting and separating step of simultaneously obtaining a plurality of piezoelectric oscillators by cutting each terminal portion from the metal plate by cutting a connecting portion between the disposal portion and the terminal portion of the metal plate,
A method for manufacturing a piezoelectric oscillator, comprising:
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