CN1415431A - 压电振动装置及其制造方法、陶瓷封装体及实时时钟 - Google Patents
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Abstract
在IC芯片实装前，在形成于封装体的专用凹部内实装压电振动片，在使该凹部与外部气氛连通的状态下在凹部开口处实装盖片后，在真空下遮断外部联系，使该振动片实装凹部密闭，在上述压电振动片的适当性判别处理后，实装IC芯片。上述压电振动片设为音叉型振动片，上述盖片可以由玻璃构成。此外可以利用金基材料将通向上述外部气氛的连通孔封埋遮蔽，使之可捕捉由于上述压电振动片的频率调整而飞散的材料。由此获得不降低振动片实装部的真空度，具有优异的频率精度及时效特性的压电振动装置。
Description
技术领域
本发明主要涉及压电振动装置、其制造方法、陶瓷封装体以及实时时钟。
现有技术
陶瓷封装型水晶振荡器一般通过在形成于陶瓷封装体的凹部内实装IC芯片和水晶振子形成。具有收容这种实装部件的凹部构造的陶瓷封装体，通常用于实装AT截割振动片的装置，根据部件个数以3～5层层叠构造被构成。
然而，在装备音叉型压电振动片的装置中，由于有必要在真空中收容振动片，因而采用在通常使内部呈真空状态的圆筒内部固定了振动片的筒型振子。这样，作为与驱动该振子的IC芯片一同，将整体用树脂模塑后的压电振动装置被构成。它如图6所示。即在呈真空状态后的圆筒1内实装收容音叉型振动片2，对其按与IC芯片3邻接的原则配设，在从外侧部将电极端子5引出的状态下，用树脂模塑材料4将整体包围成型，制造成一个封装体。
作为与本申请发明相关的现有的技术文献，列举出专利文献1。
(专利文献1)
实开昭54-35870号公报
不过，比如，如果要使装备音叉型压电振动片的音叉型振动装置小型化，不能低于圆筒容器的厚度，此外，如果与IC芯片并列设置，由于圆筒尺寸的关系，平面上的面积仍然较大。因此与AT截割振子的场合同样，如果在形成于陶瓷封装体的中央的凹部与IC芯片一同实装音叉型振动片，将发生以下问题。
即，如果在陶瓷封装体内将音叉型振动片与IC芯片作为一体真空密封，被封闭在封装体内的气体将流入实装了振动片的真空腔内，真空度将降低。这样一来，音叉型振动片的特性将恶化。
此外，由于在音叉型振动片与IC芯片实装后进行真空密封，所以如果音叉型振动片不良，良好的IC芯片也将被废弃。这是因为在音叉型振动片实装之后真空密封之前，不实施音叉型振动片自身的良否判定。此外，还有一个由于IC芯片的影响，不能实施音叉型振动片的CI值等测定的问题。
此外，为进行后续的频率调整，如果采用透明玻璃作盖片，由于透明玻璃的原因，有必要按照使IC芯片表面不受光照的原则进行遮光处理。
此外，由于在IC芯片表面侧形成空间，因而散热性恶化，只有IC芯片背面发挥散热作用，因而散热效果下降，这也是一个问题。另外，从IC芯片背面，向为满足小型薄型化要求而具有位置靠近关系的压电振动片实装部传导的热量较多。
另外，在低融点玻璃密封中，由于IC芯片的温度达到比如350口以上，因而IC芯片的铝PAD与Au球的接触可靠性可能下降。因此，在采用Au线的场合下，要求在尽可能短的时间内而且在低温下进行低融点玻璃密封。在高温或长时间的低融点玻璃密封的场合下，采用铝线焊接。
本发明考虑到了上述现有的问题点，其目的是提供在尤其采用了音叉型振动片的装置的场合下，不降低振动片实装部的真空度，具有优异的频率精度及时效特性的压电振动装置、其制造方法、陶瓷封装体以及实时时钟。此外，另一个目的是可只在振动片实装后的良品上实装IC芯片，提高加工成品率。还有一个目的是提高散热效果，不使振子特性劣化。
发明内容
为达到上述目的，本发明涉及的压电振动装置的制造方法的特征在于：在IC芯片实装前，在形成于封装体的专用凹部内实装压电振动片，在使该凹部与外部气氛连通状态下在凹部开口处实装盖片后，在真空下遮断外部联系，使该振动片实装凹部密闭，在上述压电振动片的适当性判别处理后，实装IC芯片。
此外本发明可采用以下构成，在形成于封装体的第1凹部内实装压电振动片，同时在使上述第1凹部与外部气氛连通状态下安装盖片后，使被设置在上述第1凹部的至外部气氛的连通在真空下遮蔽密闭，在上述压电振动片的适当性判别处理后，在形成于封装体的第2凹部内实装驱动用IC芯片。此外，上述压电振动片可以是音叉型振动片。
上述盖片可以是玻璃。
另外，如果利用金基材料将通向上述外部气氛的连通孔封埋遮蔽，使之可以通过上述压电振动片的频率调整捕捉飞散材料则更好。
本发明可构成为经过下列工序制造：在单面上形成了凹部的封装体实装了压电振动片后，在使凹部与外部连通的状态下，在开口处实装盖片封闭凹部，在真空下将外部连通孔封闭，实施上述压电振动片的特性检查，其后，在另外形成的不同于上述凹部的凹部内实装压电振动片驱动用IC芯片，在将该IC芯片用树脂封闭之前或用树脂封闭之后，实施产品特性检查。
本发明涉及的压电振动装置的特征是，在封装体本体形成各自单独形成的压电振动片实装用凹部和驱动用IC芯片实装用凹部，在上述压电振动片实装用凹部形成用于真空下的后期封埋的外部连通孔，在各凹部内单独实装压电振动片和驱动用IC芯片。
上述振动片实装用凹部的开口部和IC芯片实装用凹部的开口部可以在封装体的正反面上被单独形成，上述封装体本体通过将形成了压电振动片实装用空间的板片和形成了振动片驱动用IC芯片实装用空间的板片层叠而形成，在两个板片上形成实装用凹部。
或者，可构成为上述封装体本体由形成了压电振动片实装用凹部和振动片驱动用IC芯片实装用贯通空间的板片和在该板片上被层叠、堵塞上述压电振动片实装用凹部的开口形成上述压电振动片收容用密闭空间的盖片组成，由堵塞该实装凹部的开口的盖片堵塞上述振动片驱动用IC芯片实装用空间的一方，以此形成IC芯片实装用凹部，在上述盖片内面实装IC芯片。
此外，上述外部联系通孔可以在紧靠上述压电振动片的频率调整部位的下方被形成。
本发明涉及的陶瓷封装体是一种压电振动装置用的陶瓷封装体，其特征是，具有在封装体本体的正反面各自独立形成的凹部，在一方的凹部内，与被由盖片密闭的开口同时形成真空下的后期封埋用的外部联系通孔。
此外本发明涉及的实时时钟的特征在于：配有在封装体本体形成各自单独形成的音叉型振动片实装用凹部和驱动用IC芯片实装用凹部，在上述音叉型振动片实装用凹部内实装振动片，然后将开口部封闭的玻璃盖片，具有在上述音叉型振动片实装用凹部内预先形成、在真空下埋入遮蔽的后期封埋用的外部连通孔，搭载有实装了在其它凹部内被单独实装的音叉型振动片驱动用IC芯片的压电振动装置。
附图说明
图1是本发明实施方式涉及的压电振动装置的制造工序图。
图2是表示本发明涉及的压电振动装置的第1实施方式，(1)是断面图，(2)是平面图，(3)是底面图。
图3是表示本发明涉及的压电振动装置的第2实施方式，(1)是断面图，(2)是平面图，(3)是底面图。
图4是本发明涉及的压电振动装置的第3实施方式断面图。
图5是相同实时时钟的电路构成图。
图6是现有音叉型压电振动装置的断面图。
符号说明
10 压电振动装置
12 封装体本体
14 音叉型振动片
16 第1凹部
18 IC芯片
20 第2凹部
22 通孔
24 盖片
26 密封材料
28 模塑树脂
30 外部电极
实施方式
以下参照附图，对本发明涉及的压电振动装置制造方法、压电振动装置和陶瓷封装体、以及实时时钟的具体实施方式作以详细说明。
首先，本发明的第1实施方式涉及的压电振动装置如图2所示，同图(1)是装置的断面图，同图(2)是盖片侧平面图，同图(3)表示底面图。如上述附图所示，第1实施方式涉及的压电振动装置10，具有将在陶瓷绝缘基片上形成的3层板片层叠而成的封装体本体12，设有在其各前后面的左右位置错开形成的音叉型振动片14的实装用第1凹部16、配有振荡电路的IC芯片18的实装用第2凹部20。由于形成了上述凹部16、20，因而封装体本体12通过将形成了压电振动片实装用空间的第1板片12a、形成了振动片驱动用IC芯片实装用空间的第2板片12b层叠的同时，将在第2板片12b侧形成树脂模塑空间的第3板片12c层叠而形成。通过该层叠构造，在封装体本体12的两面各自形成实装用凹部16、20。
在上述封装体本体12上，如后所述，在IC芯片18实装前，在形成于该封装体本体12内的专用第1凹部16内实装音叉型振动片14，在保持通过通孔22使该第1凹部16与外部气氛连通的状态下，按照覆盖第1凹部16开口的原则实装盖片24后，通过由Au-Sn合金或Au-Ge合金等组成的密封材料26后期埋置在真空下密封遮断用于与外部联系的通孔22，使该振动片实装用第1凹部16真空密闭。这样，在上述音叉型振动片14的适当性判别处理后，把IC芯片18实装到第2凹部20上，在第2凹部20内充填模塑树脂28。
盖片24由在封装体本体12的整个上面被层叠粘接的玻璃组成，如图2(2)所示，边角部分按照无棱角的原则被全部倒角，以防止裂纹。音叉型振动片14由于是较小的小片，因而被实装在形成于横向较长的封装体本体12的单侧上的第1凹部16的内部，玻璃盖片24按照在与大于第1凹部16的面积的封装体本体12的结合面部分上被层叠粘接的原则形成。这样，即使在盖片24中采用极薄的玻璃也可防止产生裂纹。另一方面，在封装体本体12的对面侧被形成的第2凹部20上，虽然实装IC芯片18，但在实装IC芯片18后，实施丝焊。在第2板片12b上，通过W(钨)或Mo(钼)等金属形成金属层，形成镀有Ni+Au的输入输出用电极(图中未示出)，该电极与上述IC芯片18的丝焊焊磐通过Au焊丝29被实施电连接。
此外，在上述装置10中，在封装体本体12的侧缘部分设有通过通孔形成的外部端子30。这尤其指从在第2板片12b上形成的电路引出的端子，通过该外部端子实施各种信号的输入输出。
以下参照图1，对制造这种压电振动装置10的工序作以说明。首先在陶瓷封装体本体12中形成的第1凹部16的内部利用银膏实装音叉型振动片14后，使其干燥(同图(1))。在粘接部干燥后，把由玻璃组成的盖片24层叠到封装体本体12的表面上，按照封闭第1凹部14的开口的原则进行覆盖(同图(2))。在实装该盖片24时，粘接温度为320口左右，通过该加热处理，虽有气体从封装体本体12和粘接剂内逸出，但由于第1凹部16内通过通孔22与外部连通，因而逸出的气体将排向外部。这样，气体便不会滞留在第1凹部16内，可防止对音叉型振动片14的气体附着而引起的特性变化。
在该盖片24实装后，预先对封装体本体12加热处理，使内部含有的水分等散发，然后，将封装体本体12置于真空下，如图1(3)所示，把由Au-Ge球构成的孔密封材料26安装到通孔22内，通过激光照射遮蔽密封。这样，可在安装音叉型振动片14的第1凹部16内保持真空。在将该音叉型振动片14实装并完全密封后，进行振动片的特性检查(同图(4))，实施振动片是否处于频率可调整范围内的适当性判别处理，判定振动片是良品，还是不良品。通过该处理，在IC芯片18实装前剔除废品，可防止对IC芯片18的无谓的废弃处理。
只有实装了通过特性检查判定为适当的音叉型振动片14的封装体本体12才能进入下一工序，把封装体本体12翻转过来，在第2凹部20的内部利用银膏使IC芯片18密接附着，进行粘接固定，在规定温度下干燥后，利用Au线进行丝焊，固定实装(图1(6))。
然后，在IC实装空间内浇注环氧树脂等模塑树脂28(同图(7))，结束干燥固化下的树脂密封(同图(8))。对结束该树脂密封后的产品进行频率调整(同图(9))。其方法是，探测利用IC芯片18驱动音叉型振动片14所得到的输出频率，通过玻璃盖片24照射激光，从音叉上除去相当于频率调整部分的配重。此时，最好把通往上述外部气氛的连通孔22配置到紧靠除去区域的下方，与埋入的Au-Ge球等金基材料的表面相对，在此捕捉由于上述音叉型振动片14的频率调整而飞散的金属制配重材料。在产品状态实施上述频率调整后，打上标记便成为成品(同图(10))。
根据有关上述构成下的压电振动装置10及其制造方法的实施方式，在陶瓷封装体本体12中，实施音叉型振动片14的实装的第1凹部16的开口部被设置在封装体表面的横向位置上，此外，用于真空密封的与外部贯通的连通孔22被设置在开口部上。这样，由于用于实施IC芯片18的实装的第2凹部20的开口部被设置在封装体本体12中的背面的音叉型振动片实装部的的横向上，因而实装厚度极薄，同时体积也可以较小，因而可实现小容积小面积的压电振动装置。通过在压电振动片的振动腕部设置沟槽和长孔，形成激励电极，可构成极有效率的压电振动片。通过采用这种压电振动片，平面实装面积也可以极小。
振动片的实装结构的构造是，用Ag膏(硅系列)粘接音叉，此外，开口部上的盖片由透明玻璃片形成，缩小空间接合面积，避免破损的危险性。此外，虽然用低融点玻璃粘接封装体与玻璃，但由粘合剂发生的气体的影响极小波及到振动片14上。同时使真空度下降的影响也较小。由于盖片24的尺寸几乎可覆盖整个封装体本体12，固体接合面积大于第1凹部16的覆盖面积，因而强度较高。
尤其在本实施方式下，由于用于使振动片实装内部达到真空的密封是在真空中通过使Au-Sn及Au-Ge球等密封材料26在激光下溶化密封，因而把由振动片14的粘接剂及玻璃盖片24的粘接剂产生的气体向外部放出后可进行真空处理。因此，对振动片14的气体附着所引起的劣化的防止效果较高。
此外，由于在IC芯片18实装前进行振动片14的特性检查，因而可在此探测出不良的水晶振动片，在搭载IC芯片18后，没有必要对振动片14及IC芯片18等进行无谓的废弃处理。有关IC芯片18的实装，IC芯片18可利用Au线线焊、Al线侧边焊及FCB等，具有不选择IC实装方法的优点。此外，由于用树脂进行IC芯片18的密封，因而光遮蔽较可靠，此外，通过玻璃盖片24由激光消除音叉前端的配重可容易地进行频率调整。由于该频率调整可在产品装配后在监视振荡频率的同时实施，因而可实现具有与IC电容偏差无关的高精度振荡频率的产品。此外，由于几乎没有来自频率调整加工的热及冲击的影响，因而可以把频率变化抑制到可以忽略的程度。
图3表示第2实施方式涉及的压电振动装置。该第2实施方式与图2所示的第1实施方式的不同点是，IC芯片18的实装面处于盖片24的内面。其它构成与第1实施方式相同。
此外，图4表示第3实施方式涉及的装置，它的第1凹部16的开孔部分由玻璃盖片24覆盖，第2凹部20的底部不利用盖片24，而通过陶瓷板片12d形成，按与玻璃盖片24处于同一平面上的原则设定。
利用上述第2、第3实施方式涉及的装置也可以得到与第1实施方式相同的作用效果。尤其是在上述第2、第3实施方式的场合下，其可制成薄型结构的效果具有更大的优点。
此外，可以搭载上述压电振动装置，构成实时时钟。电路构成如图5所示。在实时时钟场合下，如从图2(3)、图3(3)及图5可理解的那样，它与一般的振荡器不同，外部连接端子较多。通过把这种装置作为实时时钟32使用，可以实现小型薄体结构。本申请尽管是小型薄体结构，但也是可以设置多个外部端子的构造。因此，虽然发明的实施方式通过实时时钟作说明，但本申请也适用于多输出压电振动装置及各种高功能压电振动装置。
此外，在上述实施方式下，虽然用音叉型振动片作为压电振动片示例进行说明，但也可以采用AT截割振动片。在该场合下，第1凹部16内虽没有必要成为真空，但可以采用在抽成真空后，利用通口22把氮气封入里面的结构。此外，盖片24也可以不是玻璃，而采用金属盖片。
此外，在上述实施方式下，虽然用音叉型振动片作为压电振动片示例进行说明，但对于具有需要真空气氛下的振动的支腕的压电振动片也是十分适用的。
发明效果
如上所述，根据本发明，可以获得不能产生振动片实装部的真空度下降及振动片特性劣化，频率精度及时效特性优异的压电振动装置、其制造方法、陶瓷封装体、以及实时时钟。此外，可以只在振动片实装后的良品上实装IC芯片，因而还可以提高加工成品率，提高散热效果，使振子精度不劣化。
Claims (13)
1.一种压电振动装置制造方法，其特征在于：
在IC芯片实装前，在形成于封装体的专用凹部内实装压电振动片，在使该凹部与外部气氛连通状态下在凹部开口处实装盖片后，在真空下遮断外部联系，使该振动片实装凹部密闭，在上述压电振动片的适当性判别处理后，实装IC芯片。
2.一种压电振动装置制造方法，其特征在于：
在形成于封装体的第1凹部内实装压电振动片，同时在使上述第1凹部与外部气氛连通状态下安装盖片后，使被设置在上述第1凹部的至外部气氛的连通在真空下遮蔽密闭，在上述压电振动片的适当性判别处理后，在形成于封装体的第2凹部内实装驱动用IC芯片。
3.权利要求1或2中记载的压电振动装置制造方法，其特征在于：
上述压电振动片是音叉型振动片。
4.权利要求1至3之一中记载的压电振动装置制造方法，其特征在于：
上述盖片是玻璃。
5.权利要求1至4之一中记载的压电振动装置制造方法，其特征在于：
利用金基材料将通向上述外部气氛的连通孔封埋遮蔽，使之可以通过上述压电振动片的频率调整捕捉飞散材料。
6.一种压电振动装置制造方法，其特征在于经过下列工序进行制造：
在单面上形成了凹部的封装体实装了压电振动片后，在使凹部与外部连通的状态下，在开口处实装盖片封闭凹部，在真空下将外部连通孔封闭，实施上述压电振动片的特性检查，其后，在另外形成的不同于上述凹部的凹部内实装压电振动片驱动用IC芯片，在将该IC芯片用树脂封闭之前或用树脂封闭之后，实施产品特性检查。
7.一种压电振动装置，其特征在于：
在封装体本体形成各自单独形成的压电振动片实装用凹部和驱动用IC芯片实装用凹部，在上述压电振动片实装用凹部形成用于真空下的后期封埋的外部连通孔，在各凹部内单独实装压电振动片和驱动用IC芯片。
8.权利要求7中记载的压电振动装置，其特征在于：
上述振动片实装用凹部的开口部和IC芯片实装用凹部的开口部在封装体的正反面上被单独形成。
9.权利要求8中记载的压电振动装置，其特征在于：
上述封装体本体通过将形成了压电振动片实装用空间的板片和形成了振动片驱动用IC芯片实装用空间的板片层叠而形成，在两个板片上形成实装用凹部。
10.权利要求8中记载的压电振动装置，其特征在于：
上述封装体本体由形成了压电振动片实装用凹部和振动片驱动用IC芯片实装用贯通空间的板片和在该板片上被层叠、堵塞上述压电振动片实装用凹部的开口形成上述压电振动片收容用密闭空间的盖片组成，由堵塞该实装凹部的开口的盖片堵塞上述振动片驱动用IC芯片实装用空间的一方，以此形成IC芯片实装用凹部，在上述盖片内面实装IC芯片。
11.权利要求8中记载的压电振动装置，其特征在于：
上述外部联系通孔在紧靠上述压电振动片的频率调整部位的下方被形成。
12.一种压电振动装置用陶瓷封装体，其特征在于：
具有在封装体本体的正反面各自独立形成的凹部，在一方的凹部内，形成由盖片密闭的开口和在真空下后期封埋用的外部联系通孔。
13.一种实时时钟，其特征在于：
配有在封装体本体形成各自单独形成的音叉型振动片实装用凹部和驱动用IC芯片实装用凹部，在上述音叉型振动片实装用凹部内实装振动片，然后将开口部封闭的玻璃盖片，具有在上述音叉型振动片实装用凹部内预先形成、在真空下埋入遮蔽的后期封埋用的外部连通孔，搭载有实装了在其它凹部内被单独实装的音叉型振动片驱动用IC芯片的压电振动装置。
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