JP2009232336A - 圧電発振器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パッケージ10は、実装面と天井面との間に中間基板層11を有し、この中間基板層11の実装面側に設けられた凹部と実装面側リッド8とにより実装面側キャビティ51が形成され、中間基板層11の天井面側に設けられた二つの凹部と天井面側リッド9とにより第1の天井面側キャビティ52Aおよび第2の天井面側キャビティ52Bが形成されている。実装面側キャビティ51内には3次の温度特性を有するATカット水晶振動片30が接合されている。また、第1の天井面側キャビティ52A内には2次の温度特性を有する音叉型水晶振動片20が接合され、第2の天井面側キャビティ52B内にはICチップ40が接合されている。
【選択図】図1
Description
ところで、小型の情報用通信機器では、なお一層の小型化の要望が強くなっており、これに伴って、情報用通信機器内に搭載される圧電発振器においても、より小型化する要求が高まっている。このような要求に応える圧電発振器として、ATカット振動片と、音叉型振動片と、これらの振動片を発振させる半導体回路素子とを、一つのパッケージ内に収容した圧電発振器が提案されている(例えば特許文献1)。
したがって、小型で、外部の温度変化による周波数の変動が抑えられ安定した発振特性を有する圧電発振器を提供することができる。
図1および図2は、本実施形態の圧電発振器を説明するものであり、図1(a)は天井面側(上面)側からみた模式平面図、(b)は、(a)のA−A線断面を示す模式断面図であり、図2は、圧電発振器を実装面(外底面)側からみた模式平面図である。なお、図1(a)および図2において、圧電発振器の上部に配置されるリッドは、圧電発振器の内部の構成を説明する便宜上一部を切り取って図示している。また、図2のA−A断面線は、図1(a)のA−A線断面と同じ断面性を示す。
図1(b)に示すように、パッケージ10は、略矩形の平板状の中間基板層11と、その中間基板層11の実装面側に順次積層された略矩形フレーム状の実装面側第1層基板12および実装面側第2層基板13と、実装面側第2層基板13の枠内の実装面側第1層基板12上に積層されたシールリング18と、を有している。また、中間基板層11の天井面側には、二つの開口部が設けられた略矩形フレーム状の天井面側基板16と、その天井面側基板16の二つの開口部を囲む枠上に積層されたシールリング19とが設けられている。このような構成により、パッケージ10には、中間基板層11の実装面側を凹底部分として実装面の側に開口され、実装面側リッド8を接合することにより実装面側キャビティ51を形成する凹部と、中間基板層11の天井面側を凹底部分として天井面の側に開口され、天井面側リッド9を接合することにより第1の天井面側キャビティ52Aおよび第2の天井面側キャビティ52Bとを形成する二つの凹部が設けられている。
図1に示すように、パッケージ10の天井面側の二つのキャビティのうち、第1の天井面側キャビティ52A内には音叉型水晶振動片20が接合されている。音叉型水晶振動片20は、水晶基板を加工することにより形成された基部23と、この基部23の一端側(図1(a)において下端側)から二股に別れて互いに平行に延出する一対の振動腕21,22とを有する、所謂音叉状の外形にて形成されている。このような水晶基板の音叉状の外形は、水晶基板をフッ酸溶液などでウエットエッチングしたり、ドライエッチングすることにより精密に形成することができる。
なお、バンプ46は、金や半田などからなるバンプに限らず、樹脂コアの表面に導電膜が形成された樹脂コアバンプなどを用いてもよく、また、例えば、導電性接着剤などの別の接合部材を用いる構成としてもよい。
一方、図1(b)および図2に示すように、パッケージ10の実装面側キャビティ51内には、ATカット水晶振動片30が接合されている。ATカット水晶振動片30は、水晶基板をX軸に平行でZ軸から35度15分近辺の角度にて切り出した所謂ATカット水晶板31からなる。このATカット水晶板31の一方の主面には励振電極35が設けられ、ATカット水晶板31の一端部近傍に設けられた接続電極37aに接続されている。なお、図示はしないが、ATカット水晶板31の他方の主面には、励振電極35の対向電極としての励振電極が設けられていて、この励振電極が接続電極37aの近傍に設けられた接続電極37bと接続されている。
また、圧電発振器1の天井面側に第1の天井面側キャビティ52Aおよび第2の天井面側キャビティ52Bを設け、それぞれの内部に音叉型水晶振動片20およびICチップ40を設ける構成としているので、例えば、ICチップ40が動作中に発熱したときの熱が、2次の温度特性を有する音叉型水晶振動片20に伝わりにくくなるので、音叉型水晶振動片20の温度による周波数の変動をより抑える効果を奏する。
また、温度に対する周波数の変動が小さい3次の温度特性を有するATカット水晶振動片30を実装面側キャビティ51内に配置し、その上方の第1の天井面側キャビティ52A内に音叉型水晶振動片20を配置する縦配置となっているので、圧電発振器1の平面サイズの小型化が実現できる。
上記実施形態では、ICチップ40を、2次の温度特性を有する音叉型水晶振動片20とともに、パッケージ10の中間基板層11の天井面側に形成される第2の天井面側キャビティ52B内に設ける構成とした。これに限らず、ICチップ40は、パッケージの中間基板層の実装面側のキャビティ内に設ける構成としてもよい。
図3および図4は、パッケージの実装面側キャビティ内にICチップを設けた圧電発振器の変形例を説明するものであり、図3(a)は天井面側からみた模式平面図、(b)は模式断面図、図4は実装面側からみた模式平面図である。なお、図3(b)の断面図のうち、パッケージ110の中間基板層111より天井面側は、(a)のB−B線断面を示し、中間基板層111の実装面側は、図4のC−C線断面を示している。また、本変形例の圧電発振器の構成のうち、上記実施形態の圧電発振器と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
また、パッケージ10の実装面側において、実装面側キャビティ151を形成する凹部の凹底部分となる中間基板層111上には、ATカット水晶振動片30が接合される接続端子155a,155bと、ICチップの外周部分近傍に設けられた複数の電極パッド45と対応して配設されICチップ40が接合される複数の接続端子157とが設けられている。
さらに、パッケージ110の実装面となる実装面側第2層基板113上の長辺方向の両端部近傍には、複数の実装端子115a〜115dが設けられている。上記した各接続端子155a,155b,156a,156b,157や実装端子115a〜115dは、パッケージ10において一つの回路配線を形成するように、各基板に形成された図示しない配線パターンまたはスルーホールなどの層内配線パターンにより、それぞれ対応する端子が接続されている。
そして、パッケージ110の天井面側基板116上に、天井面側リッド109がシールリング119を介してシーム溶接され、天井面側キャビティ152内に接合された音叉型水晶振動片20が気密に封止されている。
ATカット水晶振動片30は、接続電極37a,37bが、実装面側キャビティ151の凹部の凹底部分に設けられた対応する接続端子155a,155bに位置合わせた状態で導電性接着剤36により接合され、励振電極35側が中間基板層111と接触しない状態で隙間を空けて片持ち支持されている。
また、ICチップ40は、複数の電極パッド45に予め設けられた金や半田などのバンプ46と、実装面側キャビティ151の凹部の凹底部分である中間基板層111の実装面側に設けられた対応する接続端子157とを位置合わせしてから、所定の温度および圧力にて加熱および押圧するフェースダウン接合により接合されている。
パッケージ110の実装面側第2層基板113上には、実装面側リッド108がシールリング118を介してシーム溶接され、実装面側キャビティ151内に接合されたATカット水晶振動片30およびICチップ40が気密に封止されている。
上記実施形態の圧電発振器1では、パッケージ10の実装面側に第1の天井面側キャビティ52Aおよび第2の天井面側キャビティ52Bを設け、それぞれに2次の温度特性を有する音叉型水晶振動片20およびICチップ40を接合して別々に封止する構成とした。これに限らず、音叉型水晶振動片20とICチップ40とを、一つの天井面側キャビティ内に接合して封止する構成としてもよい。
図5は、本変形例の圧電発振器を説明するものであり、(a)は、天井面側からみた模式平面図、(b)は、(a)のD−D線断面を示す模式断面図である。なお、本変形例は、一つの天井面側キャビティ内に音叉型水晶振動片とICチップとを接合すること以外は、上記実施形態の圧電発振器1の構成と同じであるため、本変形例の圧電発振器の構成のうち、上記実施形態の圧電発振器と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
また、パッケージ210の実装面側において、実装面側キャビティ51を形成する凹部の凹底部分となる中間基板層11上には、ATカット水晶振動片30が接合される接続端子55aが設けられている。
音叉型水晶振動片20は、その基部23に設けられた接続電極27a,27bが、天井面側キャビティ252の凹部の凹底部分である中間基板層11上に設けられた対応する接続端子256a,256bに位置合わせた状態で導電性接着剤26により接合され、振動腕21,22側が中間基板層11と接触しないように隙間を空けた状態で片持ち支持されている。
また、ICチップ40は、複数の電極パッド45に予め設けられた金や半田などのバンプ46と、天井面側キャビティ252の凹部の凹底部分である中間基板層11の実装面側に設けられた対応する接続端子257とを位置合わせしてから、所定の温度および圧力にて加熱および押圧するフェースダウン接合により接合されている。
そして、パッケージ210の天井面側基板216上に、リッド209がシールリング219を介してシーム溶接され、天井面側キャビティ252内に接合された音叉型水晶振動片20およびICチップ40が気密に封止されている。
パッケージ210の実装面側第2層基板13上には、実装面側リッド8がシールリング18を介してシーム溶接され、実装面側キャビティ51内に接合されたATカット水晶振動片30が気密に封止されている。
また、パッケージは、上記実施形態および変形例で説明した積層構造を有するものでなく、初めから一体化した形のものを成形するようにしてもよい。
また、上記実施形態および変形例のように、ICチップ40をパッケージ10,110,210に直接接合する方法に限らず、別途用意した配線基板に実装したICチップ実装基板をパッケージ10,110,210に接合する構成としてもよく、この場合、その実装基板に、適宜にコンデンサなどの回路素子を含む構成とすることもできる。
Claims (3)
- 2次の温度特性を有する圧電振動片と、
3次の温度特性を有する圧電振動片と、
前記2次の温度特性を有する圧電振動片および前記3次の温度特性を有する圧電振動片を発振させる半導体回路素子と、がパッケージに収容され、
少なくとも前記2次の温度特性を有する圧電振動片と前記3次の温度特性を有する圧電振動片とが前記パッケージにおいて縦配置にて配置されている圧電発振器であって、
前記パッケージは、
中間基板層と、
前記中間基板層の実装面の側を凹底部分として設けられた凹部の開口部側に実装面側リッドが接合されることにより形成される実装面側キャビティと、
前記中間基板層の前記実装面側キャビティとは反対側となる天井面側を凹底部分として設けられた凹部の開口部側に天井面側リッドが接合されることにより形成される天井面側キャビティと、を有し、
前記実装面側キャビティ内に前記3次の温度特性を有する圧電振動片が接合され、
前記天井面側キャビティ内に前記2次の温度特性を有する圧電振動片が接合されていることを特徴とする圧電発振器。 - 請求項1に記載の圧電発振器において、
前記半導体回路素子が前記天井面側キャビティ内に接合されていることを特徴とする圧電発振器。 - 請求項2に記載の圧電発振器において、
前記半導体回路素子は温度センサ素子を含み、
前記2次の温度特性を有する圧電振動片と前記半導体回路素子とが一つの前記天井面側キャビティ内に接合されていることを特徴とする圧電発振器。
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