JP2000077942A

JP2000077942A - 表面実装型水晶発振器

Info

Publication number: JP2000077942A
Application number: JP24427898A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Hatanaka; 英文畠中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2000-03-14
Anticipated expiration: 2018-08-31
Also published as: JP3406845B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水晶振動子が収容されている気密領域と制御回
路を実装したキャビティー部とがリークすることなく、
安定した発振特性が維持できる表面実装型水晶発振器を
提供する。【解決手段】複数のセラミック絶縁層1a〜1bを積層し
て成る多層基板8 の底面にキャビティー部10を形成する
枠状脚部9 を配置した容器体1 の表面に水晶振動子2 、
キャビティー部10内にＩＣチップ3 を収容するととも
に、前記多層基板8の内部にビアホール導体25、26と、
該ビアホール導体25、26と異なる位置で基板底面に導出
されるビアホール導体27、28と両ビアホール導体25、26
と２7 、28を導通する内部配線パターン29、30とによっ
て形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば移動体通信
機器等に用いられる表面実装型水晶発振器に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、水晶発振器は、水晶振動子と該水
晶振動子の温度周波数特性を補償する制御回路とを具備
して構成されている。

【０００３】また、近年、水晶発振器は、他の電子部品
素子装置とともに、プリント配線基板上にリフロー半田
接合するために、容器体の底面等に端子電極を形成し、
表面実装型水晶発振器としていた。従来は、通常、表面
実装可能な表面側にキャビティー部を有する容器体に、
キャビティー部の底面からＩＣチップを含む制御回路を
配置し、その上部に水晶振動子を配置して、キャビティ
ー部を気密封止可能な金属製蓋体で封止することによ
り、水晶振動子と制御回路とを同一収容領域内に収容し
ていた。

【０００４】しかし、水晶振動子はその表面に不純物の
付着などにより周波数特性が変動したりするため、水晶
振動子を単独の領域で気密封止することが望ましい。ま
た、ＩＣチップに不要な熱履歴が加わらないようなＩＣ
チップの配置構造が望ましい。

【０００５】このような要求に満たす表面実装型水晶発
振器としては、特開平１０−２８０２４号に示すような
水晶発振器が提案されていた。特開平１０−２８０２４
号には、単板状基板の表面に水晶振動子を、底面側に水
晶振動子と接続する制御回路を実装していた。

【０００６】図６〜８は、その従来の表面実装型水晶発
振器を示す図である。

【０００７】従来の表面実装型水晶発振器は、容器体5
1、矩形状の水晶振動子51、発振制御用回路を構成する
ＩＣチップ52及び金属製蓋体54とから主に構成されてい
る。

【０００８】この表面実装型水晶発振器では、単板状の
セラミック基板55に、単板状のセラミック基板55の底面
の周囲に形成した開口形状が矩形状の枠状脚部56を一体
的に形成した容器体51を用いていた。これにより、容器
体51の底面にキャビティー部57が形成される。尚、容器
体51の表面とキャビティー部57の底面を仕切る単板状の
セラミック基板55には、表面側とキャビティー部57とを
導通するビアホール導体58が形成されており、その表面
には金属製蓋体54を封止するための封止導体パターン59
が形成されている。また、キャビティー部57の底面に
は、ＩＣ電極パッドを含む所定配線パターン60が形成さ
れている。さらに、枠状脚部56の底面の例えば一対の長
辺側端辺に、夫々２つの外部端子電極61〜64が形成され
ており、一対の短辺の端面に複数の凹み部を形成し、こ
の凹み部の内壁面に温度補償データ書き込み端子電極65
〜68が形成されている。

【０００９】そして、この容器体1 の表面側に、水晶振
動子支持台69、70を介して短冊状の水晶振動子52が導電
性接着材71、72で導電的接合し、さらに、水晶振動子52
を気密的に封止するために封止用導体パターン59を用い
て概略皿状の金属製蓋体54を一体的に接合していた。

【００１０】また、キャビティー部57には、ＩＣチップ
53が実装されている。このＩＣチップ53は、ＩＣ電極パ
ッドとバンプまたはボンディングワイヤを介して接続さ
れている。さらに、キャビティー部57内には充填樹脂73
が充填・硬化されている。これにより、ＩＣチップ53が
完全に被覆され、耐湿性を向上させている。

【００１１】上述の構造において、容器体51の表面に実
装した水晶振動子52は、ビアホール導体58、58を介して
ＩＣチップ53と接続して、ＩＣチップ53は所定配線パタ
ーン60・・・を介して外部端子電極61〜64、温度補償デ
ータ書き込み端子電極65〜68に接続されている。尚、Ｉ
Ｃチップ53と温度補償データ書き込み端子電極65〜68は
単板状セラミック基板55の底面側の平面に延出する配線
パターン60によって、また、ＩＣチップ53と外部端子電
極61〜64は枠体状脚部56の内壁面を利用し、また、枠体
状脚部56の厚みを貫くビアホール導体によって接続され
ている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の水晶発
振器において、表面側主面に水晶振動子支持台69、70が
形成され、底面側主面にＩＣチップ53が接合される電極
パッドが形成された基板が、単板状セラミック基板55か
ら構成されている。

【００１３】従って、単板状セラミック基板55の厚み方
向に延びるビアホール導体58の両端は、水晶振動子2 を
収容している領域と、キャビティー部57の底面とに露出
することになる。

【００１４】即ち、セラミック基板55とビアホール導体
58との周囲、即ち、セラミック基板55の貫通孔の内壁と
ビアホール導体58の外周面とが、完全に密着されていれ
ばよいものの、物性的にセラミック基板55とビアホール
導体58との熱収縮係数の相違により、この周囲付近にク
ラックが発生していたり、また、完全に気密的に密着さ
れているとは限らない。仮に、水晶振動子52、ＩＣチッ
プ53を実装する前で気密的であっても、水晶振動子52の
実装時、水晶振動子2 の周波数安定化処理時、ＩＣチッ
プ53の実装時、充填樹脂73脂の充填硬化時など、複数回
の熱印加処理されるため、非常に気密信頼性が低下して
しまう。

【００１５】このため、水晶振動子52を収容している気
密領域が、ビアホール導体58の周囲のクラックなどを介
してキャビティー部57にリークしてしまい、その結果、
水晶振動子2 を取り巻く収容領域の環境が変動し、発振
特性が変化してしまうという問題があった。

【００１６】本発明は、上述の問題点に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、水晶振動子が収容されてい
る気密領域がキャビティー部側にリークしていまうこと
がなく、安定した発振特性を維持できる表面実装型水晶
発振器を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
セラミック絶縁層を積層して成る多層基板の下面にキャ
ビティー部を形成する枠状脚部を配置した容器体と、該
容器体の上面に実装された水晶振動子と、前記キャビテ
ィー部に収容された電子部品素子と前記水晶振動子を気
密封止する蓋体とを備えた表面実装型水晶発振器におい
て、前記多層基板は、上面及び下面に導出し、且つ基板
の厚み方向に折れ曲がった導電経路が形成されており、
該導電経路によって、前記水晶振動子と前記電子部品素
子とが接続されていることを特徴とする表面実装型水晶
発振器である。

【００１８】

【作用】本発明の容器体は、水晶振動子と、該水晶振動
子の発振を制御する回路を構成する電子部品素子とを、
夫々表裏に仕切る積層構造のセラミック多層基板を有し
ている。

【００１９】そして、多層基板の表面の水晶振動子と、
多層基板の底面側のキャビティー部に収容された電子部
品素子とが、水晶振動子に接続するために表面のみに導
出されたビアホール導体と、このビアホール導体と異な
る位置の底面のみに導出されたビアホール導体と、絶縁
層間に形成され、両ビアホール導体を接続する内部配線
パターンによって接続されている。

【００２０】従って、ビアホール導体の周囲のセラミッ
ク絶縁層で、クラックが発生したり、剥離が発生したと
しても、内部配線パターンが形成された領域で絶縁層ど
うしが気密的に接合されるため、ビアホール導体の周囲
を介して水晶振動子が収容されている気密領域が、キャ
ビティー部側にリークすることが一切なくなる。

【００２１】このため、水晶発振器全体の発振特性が大
きく変動することが一切なく、安定した動作が可能な水
晶発振器となる。

【００２２】また、絶縁層間の内部配線パターンの形状
次第で、表面側のみに導出されるビアホール導体と、こ
のビアホール導体と異なる位置のキャビティー部に導出
されるビアホール導体の形成位置を自由に設定できる。
即ち、表面側のみに導出されるビアホール導体を水晶振
動子が接合される電極パッドの直下に形成し、また、底
面側のみに導出するビアホール導体を電子部品素子の所
定電極パッドに直接導出させることもでき、キャビティ
ー部の底面に形成する制御回路パターンを簡素化するこ
とができる。

【００２３】しかも、上述の水晶振動子が接合される電
極パッドの直下及びその近傍にビアホール導体を形成す
れば、水晶振動子を収容する気密領域内に露出・存在す
る導電性部材の存在を最小限に抑えることができる。こ
れにより、導電性部材から発生する異物が原因となる水
晶振動子の著しい特性の変動を防止することもできる。

【００２４】また、多層基板の採用により、単板状セラ
ミック基板にビアホール導体や各種電極パッド、配線パ
ターンを形成する場合に比較して、基板の形成時、特に
焼成時の機械的に剛性に優れ、ソリの発生を有効に防止
でき、基板表面の平坦度を向上されることができる。こ
れは、基板表面に実装される水晶振動子を所定状態で安
定的に実装でき、水晶振動子の振動時に衝突するなどの
問題も解決でき、安定的に動作させることもできる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の表面実装型水晶発
振器を図面に基づいて詳説する。

【００２６】図１は本発明の表面実装型水晶発振器の断
面図であり、図２は側面図であり、図３は蓋体省略した
状態の上面図であり、図４は充填樹脂を省略した状態の
下面図である。図５は、配線パターンを示す概略平面図
である。図において、図１は、図３のＸ−Ｘ線断面を示
す。尚、実施例の表面実装型水晶発振器として、水晶振
動子の温度周波数特性を平坦化する温度補償を行う制御
回路を具備した水晶発振器を例に説明する。

【００２７】本発明の温度補償型水晶発振器は、上面
（以下、表面という）が平坦で且つ下面（以下、底面と
いう）側に凹部状キャビティー部が形成された概略直方
体状の容器体１、矩形状の水晶振動子２、制御回路を構
成するＩＣチップ６及び２つの電子部品素子４、５、金
属製蓋体６及び充填樹脂７とから主に構成されている。

【００２８】尚、本発明でいう電子部品素子とは、制御
回路を動作させるに必要なＩＣチップ3 やコンデンサな
どの電子部品を言い、以下、ＩＣチップ3 とコンデンサ
などの電子部品を符号4 、5 を付与して説明する。

【００２９】容器体１は、複数の略矩形状のセラミック
絶縁層１ａ、１ｂ、概略枠状セラミック絶縁層１ｃ、１
ｄが積層されて構成されている。即ち、容器体１は、セ
ラミック絶縁層１ａ、１ｂによって多層基板8 を構成
し、セラミック絶縁層１ｃ、１ｄによって枠状脚部9 を
構成し、両者が一体されている。そして、多層基板8 の
底面と枠状脚部9 の内壁とに囲まれる凹部状のキャビテ
ィー部10が構成されることになる。

【００３０】そして、容器体１の外表面には４つの外部
端子電極11〜14及び複数の書き込み制御端子電極15〜18
が形成されている。

【００３１】容器体１の表面、即ち、多層基板8 の表面
には、その外周を取り囲むように封止用導体パターン19
が形成されており、また、容器体１の長手方向の一端部
寄りに水晶振動子2 と接続するための水晶振動子用電極
パッド20、21が並設されている。また、上述の水晶振動
子用電極パッド20、21上には水晶振動子2 との接続バン
プ22、23が形成されている。また、容器体１の長手方向
の他端部寄りに、容器体１の表面と水晶振動子2 の下面
との間隙を確保するための保持用バンプ24が形成されて
いる。尚、容器体１の表面から接続用バンプ22、23の頂
点部分までの高さは、例えば２０〜５０μｍであり、保
持用バンプ24の頂点部分までの高さは、接続用バンプ24
よりも例えば１０〜３０μｍ程度低い値となっている。

【００３２】また、容器体１の表面側のセラミック絶縁
層１ａには、水晶振動子用電極パッド20、21と接続する
２つの第１のビアホール導体26、26が形成されている。

【００３３】容器体１を構成する多層基板８の底面、即
ち、キャビティー部４の底面には、制御回路を構成する
ＩＣチップ3 、コンデンサなどの電子部品4 、5 を搭載
し、また所定回路網を形成する各種配線パターン31が形
成されている。この各種配線パターン31は、ＩＣチップ
3 が接続される複数の電極パッド32、32・・・、電子部
品4 、5 が接合される電極パッド33、33・・・、ＩＣチ
ップ3 と外部端子電極11〜14や書き込み制御端子電極15
〜18と接続して制御回路の回路網の構成する。

【００３４】多層基板８の底面側セラミック絶縁層１ｂ
には、ＩＣチップ3 と接続する電極パッド32、32・・・
及びモニタ電極34、35と接続する２つの第２のビアホー
ル導体27、28が形成されている。

【００３５】また、多層基板８を構成するセラミック絶
縁層１ａとセラミック絶縁層１ｂとの層間には、第１の
ビアホール導体25と第２ビアホール導体26とを接続する
内部配線パターン29及び第１のビアホール導体26と第２
ビアホール導体28とを接続する内部配線パターン30が形
成されている。

【００３６】これにより、容器体1 の多層基板８には、
一方端が表面に、他端がキャビティー部10の底面に導出
されるビアホール導体25、内部配線パターン29、ビアホ
ール導体27及びビアホール導体26、内部配線パターン3
0、ビアホール導体28からなる導電経路が形成される。

【００３７】上述の外部端子電極11〜14は、図４に示す
ように、枠状脚部9 の底面及び枠状脚部9 の４つの外周
角部の１／４円形状切り欠け部の内壁面に渡って形成さ
れている。尚、枠状脚部9 上において、外部端子電極11
〜14は、４つのの外周角部の切り欠け部に連なるように
概略矩形状となっている。

【００３８】また、書き込み制御端子電極15〜18は、図
２に示すように、容器体１の一対の長辺側の側面に形成
されている。例えば、図２に現れる側面には、書き込み
制御端子電極15、16が形成されている。この書き込み制
御端子電極15〜18は、容器体１の多層基板８を構成する
矩形状セラミック絶縁層１ｂ及び容器体１の枠状脚部9
を構成する枠状セラミック絶縁層１ｃの長辺に形成され
た概略半円形状の切り込み部分の内壁面に形成されてい
る。従って、図３の上面図及び図４の下面図には、書き
込み制御端子電極15〜18が現れない。尚、ＩＣチップ3
と書き込み制御端子電極15〜18とは、上述の配線パター
ン31によって接続されている。

【００３９】さらに、容器体１の表面の封止用導体パタ
ーン19は、絶縁層１ａ、１ｂ及び絶縁層１ｃ、１ｄを貫
くビアホール導体によって、枠状脚部9 の底面に形成し
たグランド電位の外部端子電極、例えば13に接続されて
いる。

【００４０】また、図２では、コンデンサなどの電子部
品4 、5 の一方の電極パッド33は、ビアホール導体、内
部配線パターン、絶縁層１ｂ、１ｃ、１ｄを貫くビアホ
ール導体によって、枠状脚部9 の底面に形成した電源電
位の外部端子電極、例えば11に接続されている。尚、こ
のコンデンサは、電源電位の外部端子電極11から供給さ
れる電流から、高周波ノイズ成分をカットするものであ
る。

【００４１】上述の容器体１は、絶縁層１ａ〜１ｄとな
るセラミックグリーンを用いて形成する。具体的には、
絶縁層１ａとなる矩形状セラミックグリーンにビアホー
ル導体25、26となる貫通孔を形成し、続いて、モリブデ
ンやタングステンなどの高融点金属ペーストで貫通孔を
充填するとともに、その表面に、ビアホール導体25、26
となる導体と直接導通する電極パッド20、21となる導体
膜、各バンプ22〜24となる導体及び封止用導体パターン
19となる導体膜を形成する。

【００４２】また、絶縁層１ｂとなる矩形状セラミック
グリーンにビアホール導体27、28などとなる貫通孔及び
書き込み制御端子電極15〜18が形成される切り欠け部を
形成し、高融点金属ペーストで該貫通孔を充填し、この
切り欠け部の表面に導体膜を形成する。続いて、このグ
リーンシートのキャビティー部4 の底面となる面に、複
数の電極パッド32、32・・・、33、33・・・、各種配線
パターン31となる導体膜を形成する。

【００４３】また、絶縁層１ａ又は絶縁層１ｂとなるグ
リーンシートの接合面には、ビアホール導体25と27とを
接続する内部配線パターン29となる導体膜、ビアホール
導体26と28とを接続する内部配線パターン30となる導体
膜など、さらに必要に応じてビアホール導体と内部配線
パターンとなる導体膜を、高融点金属ペーストの印刷に
より形成する。

【００４４】また、絶縁層１ｃとなる枠状セラミックグ
リーンにビアホール導体となる貫通孔、外部端子電極11
〜14及び書き込み制御端子電極15〜18が形成される切り
欠け部を形成し、高融点金属ペーストでこの貫通孔を充
填し、この切り欠け部の表面に導体膜を形成する。

【００４５】また、絶縁層１ｄとなる枠状セラミックグ
リーンにビアホール導体となる貫通孔及び外部端子電極
11〜14が形成される切り欠け部を形成し、高融点金属ペ
ーストで該貫通孔を充填し、この切り欠け部の表面に導
体膜を形成する。続いて、このグリーンシートの底面と
なる面に、複数の外部電極端子11〜14となる導体膜を形
成する。

【００４６】尚、図１ではGND 電位の外部端子電極13か
ら封止用導体パターン19との接続は、絶縁層１ａ〜１ｄ
の厚み方向にビアホール導体と内部配線パターンとで蛇
行した経路が形成されている。

【００４７】このようなグリーンシートを積層した後、
圧着を行う。圧着工程においては、容器体１の表面が平
坦面であるため、圧着を行う場合には、この表面を基準
面としてプレスを行う。キャビティー部4 の底面領域に
も均一な圧力でプレスを行うために、例えばキャビティ
ー部10内に充填などの補助充填部材を充填したり、ま
た、上パンチが凸状の治具でプレスを行ったり、絶縁層
１ａ、１ｂと絶縁層１ｃ、１ｄとを分けてプレスを行
い、その後両者をプレスにより圧着を行う。

【００４８】次に、上述の各グリーンシートを積層・圧
着した後、所定雰囲気で焼成処理する。

【００４９】次に、容器体１に表面に露出する外部端子
電極11〜14、書き込み制御端子電極15〜18、封止用導体
パターン19、水晶振動子用電極パッド20、21、電極パッ
ド３２〜３３、各種配線パターン31、バンプ22〜24上に
Ｎｉメッキ、フラッシュ金メッキなどを施して、容器体
１が達成される。

【００５０】尚、容器体1 の表面において、水晶振動子
用電極パッド20、21上に接続用バンプ22、23、他方端部
側に保持用バンプ24は、導電性ペーストの重ね印刷を行
って形成しているが、その他に銀導電性ペーストの印刷
焼付け、Ａｇ粉末を含む樹脂ペーストの塗布・硬化など
により形成してもよい。また、接続用バンプ22、23の高
さを所定以上にするために複数回の印刷・塗布を行えば
よい。好ましくは、容器体１の表面から接続用バンプ2
2、23の頂点部分までの高さは、例えば１５〜２０μｍ
であり、保持用バンプ24の頂点部分までの高さは、接続
用バンプ22、23よりも例えば５〜１０μｍ程度低い値と
なっている。

【００５１】さらに、封止用導体パターン19上に、概略
矩形状の金属枠体であるシールリング36を接合する。シ
ールリング36は42アロイ、コバール、リン青銅などから
なり封止用導体パターン19の形状に対応する構造となっ
ている。このシールリング35は封止用導体パターン19に
ろう付けによって接合されている。

【００５２】上述のような容器体1 の表面には、水晶振
動子2 が配置されている。水晶振動子2 は、所定カッ
ト、例えばＡＴカットされた矩形状の水晶板2aの両主面
に形成された振動電極2b、2c、該振動電極2b、2cから一
方他端部に延出された島状の引出電極部2d、2eとから構
成されている。尚、図３において下面側の振動電極2c及
び引出電極2eは点線で示す。この引出電極2d、2eは、水
晶振動子用電極パッド20、21と導電性接着材2f、2gを介
して接続するものである。この振動電極2a、2b及び引出
電極部2d、2eは、Ｃｒ、Ｎｉなどの下地層上にＡｇやＡ
ｕを薄膜技法により被着形成されている。

【００５３】容器体1 の表面側に実装された水晶振動子
2 は金属製蓋体6 によって気密的に封止されている。金
属製蓋体6 は、コバールや４２アロイなどの金属材料か
らなり、例えば０．１ｍｍの厚みであり、容器体１の表
面の封止用導体パターン19にろう付けされた枠状のシー
ムリング36と密接されて溶接・接合される。尚、金属製
蓋体6 の外表面側主面にはＮｉ、アルミニウム等を被着
する。これは、溶接時にろう材が融け表面側主面に回り
込まないようにして、安定かつ強固な溶接時が結成でき
るようにするものである。

【００５４】容器体1 のキャビティー部10の底面には、
制御回路を構成するＩＣチップ3 が実装されている。Ｉ
Ｃチップ3 は、例えば3 次の曲線で示される固有温度周
波数特性による水晶振動子2 の周波数変動を、常温を含
む広い温度範囲で平坦化するように制御するのである。
具体的には、シリコンチップに周知のＰＮドープによ
り、発振回路を構成する発振インバータ、負荷容量成
分、帰還抵抗に加え、水晶振動子2 の固有温度周波数特
性を平坦化するために必要な温度補償データを保持する
メモリ部、周囲の温度検知する感温センサ部、バリキャ
ップダイオード、所定温度補償データに基づいて所定電
圧に変換してバリーキャップダイオードに供給するＤＡ
変換手段、外部から書き込まれる信号をメモリー部に保
持するＡＤ変換手段、これらの動作を制御するプロセッ
サー部どから構成されている。

【００５５】手段、これらの動作を制御するプロセッサ
ー部どから構成されている。

【００５６】このようなＩＣチップ3 には、例えば、電
源電圧が供給されるＶＣＣ端子、グランド電位となるＧ
ＮＤ端子、水晶振動子2 と接続される水晶接続端子、発
振出力を行うＯＵＴ端子、外部から周波数の調整を可能
とするＶＣＯＮ端子、補償データ書き込みのために用い
る例えば４つのデータ書き込み制御端子とを有してい
る。

【００５７】ＩＣチップ3 のＶＣＣ端子( 電源部) は、
所定IC電極パッド32、所定配線パターン31を介して外部
端子電極11に導出されている。また、ＯＵＴ端子は、所
定IC電極パッド32、所定配線パターン31を介して外部端
子電極12に導出されている。

【００５８】また、ＧＮＤ端子( 一種の電源部) は、所
定IC電極パッド32、所定配線パターン31を介して外部端
子電極13に導出されている。ＶＣＯＮ端子は所定IC電極
パッド32、所定配線パターン31を介して外部端子電極14
に導出されている。また、２つの水晶接続端子は、所定
IC電極パッド32、所定配線パターン31やモニタ電極34(3
5)、導電経路を介して容器体1 の表面の電極パッド20、
21に各々導出されている。さらに、４つのデータ書き込
み制御端子は、所定IC電極パッド32、所定配線パターン
31を介して各々ＩＣ制御端子電極15〜18に導出されてい
る。

【００５９】これらの各端子は例えばＩＣチップ3 の実
装面上にアルミ電極として形成されている。尚、各アル
ミ電極上に金や半田などのバンプを形成しておき、上述
のＩＣ電極パッド32・・・に超音波ボンディングや導電
性フィラーを用いたボンディングなどによって接合及び
接続される。尚、ＩＣチップ3 の上面側に各アルミ電極
を形成し、例えばボンディングワイヤを介してＩＣ電極
パッド32・・・に接続しても構わないが、キャビティー
部10の形状が大きくならないよう留意する必要がある。

【００６０】電子部品4 、5 は、例えばチップ状コンデ
ンサである。例えば、電子部品4 、5 は、一対の素子電
極パッド33、33間に、Ａｇ粉末を含む導電性樹脂接着材
を介して接合される。

【００６１】電子部品4 であるコンデンサは、ＩＣチッ
プ3 とOUT 外部端子電極12との間で、一方がグランド電
位となるように接続される。これは、出力信号中にノイ
ズとなる直流成分を除去するものである。

【００６２】また、電子部品5 であるコンデンサは、Ｉ
Ｃチップ3 とVCC 外部端子電極11との間に接続され、VC
C 外部端子電極11に供給される電源電圧に重畳する高周
波ノイズを除去するものである。

【００６３】そして、キャビティー部10内には、このＩ
Ｃチップ3 と２つ電子部品4 、5 とがキャビティー部10
の形状に応じて、最も実装スペースを最小にするように
並設されている。

【００６４】また、キャビティー部10には、上述のＩＣ
チップ3 、電子部品4 、5 を強固に接合させ、また、耐
湿信頼性を向上させるために、充填樹脂7 が形成されて
いる。充填樹脂7 は、例えば、少なくとも２種類の充填
樹脂から成り、例えばキャビティー部10底面側に主に充
填・硬化される樹脂層7aと、該樹脂層7a上に充填・硬化
される樹脂層7bである。具体的に、キャビティー部10の
底面側に充填・硬化される収縮率が比較的大きい樹脂材
料で構成される。一般にアンダーフィル樹脂と言われる
エポキシ樹脂などの樹脂成分が多い材料である。この樹
脂層7aは、少なくともＩＣチップ3 の上面を完全に被覆
する程度に充填・硬化されている。即ち、ＩＣチップ3
、電子部品4 、5 とキャビティー部４の底面との間に
充填された樹脂層7aの収縮によって発生する応力によっ
て、両者の接合強度が向上する。しかも、ＩＣチップ3
を完全に覆うように形成された樹脂層7aの収縮によって
発生する応力が、ＩＣチップ3 に向かって発生する。こ
れにより、応力がＩＣチップ3 の上面側側からキャビテ
ィー部10の底面側に押しつけるように働き、キャビティ
ー部10の底面に接合したＩＣチップ3 の接合強度が向上
する。

【００６５】また、樹脂層7bは、収縮応力の大きい樹脂
層7aによって、ＩＣチップ3 や電子部品4 、5 を被覆す
る樹脂層7aの膜厚が薄くなってしまい、その結果、耐湿
性などが充分に得られないという問題を解消するために
充填・硬化されるものである。これにより、キャビティ
ー部10内に実装したＩＣチップ3 や電子部品4 、5 の接
合強度が向上し、また、耐湿性信頼性が向上する。

【００６６】尚、充填樹脂7 は、キャビティー部10の開
口面から突出させないようにする。

【００６７】これは、表面実装型水晶発振器を安定して
プリント配線基板に配置するためである。

【００６８】次に、上述の表面実装型水晶発振器の製造
方法を説明する。

【００６９】まず、上述した容器体１、水晶振動子2 、
ＩＣチップ3 、コンデンサなどの電子部品4 、5 及び金
属製蓋体6 を用意する。尚、容器体１の表面には、シー
ムリング36がろう付けなどにより周設されており、ま
た、ＩＣチップ3 の実装面のアルミ電極上に、金バンプ
を形成しておく。

【００７０】次に、水晶振動子2 の実装を行う。具体的
には、容器体１の表面の水晶振動子用電極パッド20、21
上に形成した接続用バンプ22、23と、水晶振動子2 の島
状の引出電極部2d、2eとが合致するように位置決め載置
し、引出電極部2d、2eと電極パッド20、21とをＡｇ等の
導電性接着材2f、2gを用いて両者を接合する。尚、水晶
振動子2 の他端側の下面は、保持用バンプ24上に載置さ
れて、この接合が行われる。尚、Ａｇ等の導電性接着
材2f、2gの硬化（熱硬化や紫外線硬化）によって発生す
る収縮によって、水晶振動子2 の他端側先端が持ち上が
り、少なくとも水晶振動子2 と容器体1 の表面との間
に、接続用バンプ22、23まで高さに相当する間隙が形成
されることになる。

【００７１】これにより、水晶振動子2 の振動電極2b、
2cは、電極パッド22、23、第１のビアホール導体25、2
6、内部配線パターン29、30及び第２ビアホール導体2
7、28を介して、キャビティー部10の底面に形成したＩ
Ｃチップ3 のＸｔａｌ端子が接続する２つのモニタ電極
34、35に接続する。

【００７２】次に、水晶振動子2 の周波数調整を行う。
具体的には、このキャビティー部10の底面にＩＣチップ
3 のＸｔａｌ端子が接続する２つのモニタ電極34、35に
周波数測定装置の測定用端子（プローブ）を接触させ、
水晶振動子2 を所定発振させさて、その周波数を測定す
る。その結果に基づいて、容器体１に接合された水晶振
動子2 の上面側の振動電極2b上に、Ａｇなどの金属の蒸
着を行い、実質的に振動電極2bに重みづけを行いながら
発振周波数を所定値に調整する。

【００７３】次に、水晶振動子2 の周波数を安定化させ
る。具体的には、水晶振動子2 を接合した容器体１全体
を、１５０〜２５０℃で熱処理を行う。この熱処理を一
般に熱エージングという。この熱エージングにより、振
動電極2b上に被着した周波数調整用蒸着物を安定的接合
させ、また、導電性接着材2f、2gなどに含まれている有
機溶剤などの不純物を揮発させる。

【００７４】次に、金属製蓋体6 の封止をおこなう。具
体的には、シールリング８１上に、金属製蓋体6 を載置
し、金属製蓋体6 の周囲をシーム溶接用のローラー電極
（図示せず）で、溶接電流を印加しながら接触移動させ
て両者を溶接する。

【００７５】次に、ＩＣチップ3 や電子部品4 、5 をキ
ャビティー部4 内に実装を行う。具体的には、ＩＣチッ
プ3 の実装は、ＩＣチップ3 の実装面に形成したＡｕバ
ンプとIC電極パッド32、32・・・とが合致するように位
置決め載置し、その後、ＩＣチップ3 に超音波などを印
加して互いに融着させて行う。

【００７６】また、電子部品4 、5 の接合は、素子電極
パッド33、33・・・にＡｇ粉末などが含有して導電性樹
脂ペーストを塗布し、電子部品4 、5 を載置して、キュ
アー処理して行う。尚、ＩＣチップ3 と電子部品4 、5
との接合順を、先に電子部品4 、5 を実装し、次いでＩ
Ｃチップ3 を実装してもよい。また、電子部品4 、5を
不要とする制御回路においては、これを省略することが
できる。

【００７７】尚、ＩＣチップ3 の実装方法に関しては、
上述のフェースボンディング方法以外に、従来周知のワ
イヤボンディングワイヤによって接続しても構わない。
この場合、ワイヤボンディングに必要なエリアが増加す
るため、内部配線パターン31などの設計に際して小型化
に努めなくてはならない。

【００７８】次に、ＩＣチップ3 、電子部品4 、5 を充
填樹脂９で被覆する。具体的には、キャビティー部10内
に配置されたＩＣチップ3 や電子部品4 、5 を、一般に
アンダーフィルと言われる樹脂で隠蔽するように充填・
硬化して樹脂層7aを形成し、さらに樹脂層7a上に耐湿性
の高い樹脂で樹脂層7bを形成する。

【００７９】次に、水晶振動子2 の固有温度周波数特性
による周波数変動を、常温を含む広い温度範囲で平坦化
するための温度補償データを、書き込み制御端子電極15
〜18にロムライタなどの出力端子を接続させて、所定デ
ータを書き込む。具体的には、予め周波数調整工程によ
って求められた水晶振動子2 の３次の温度周波数特性に
基づいて、ＩＣチップ3 のメモリー部に、３次の温度周
波数特性を常温を含む広い温度範囲で平坦化するための
温度補償データを入力する。尚、必要に応じて、書き込
んだ補償データによって、所望の温度特性が得られるか
を確認し、再度修正の補償データを書き込んでも構わな
い。

【００８０】この温度補償動作は、所定温度における水
晶振動子の発振周波数が、基準周波数から変位量を、バ
リキャップダイオードの容量の制御によって補正するも
のであり、温度補償データは、バリキャップダイオード
の容量を制御する電圧を適正化するためのデータとな
る。

【００８１】これにより、水晶振動子2 が有する固有の
温度周波数特性は、常温を含む広い温度範囲で平坦化さ
れることができる。

【００８２】上述の表面実装型水晶発振器では、水晶振
動子2 と制御回路を構成するＩＣチップ3 や電子部品4
、5 とを、仕切る基板が、セラミック絶縁層１ａ、１
ｂから成る多層基板８で構成されている。

【００８３】そして、水晶振動子2 と制御回路を構成す
るＩＣチップ3 や電子部品4 、5 とを電気的に接続する
導電経路は、水晶振動子用電極パッド20、21の直下に形
成された第１のビアホール導体 25 、26、内部配線パタ
ーン29、30及び第２ビアホール導体27、28によって達成
されている。しかも、絶縁層１ａを貫く第１のビアホー
ル導体25、26と絶縁層１ｂを貫く第２のビアホール導体
27、28とが互いに平面的に変位し、互いに重なり合うこ
とが一切ない。そして、この互いに変位されている部位
を内部配線パターン29、30によって接続されている。

【００８４】従って、セラミック絶縁層１ａとビアホー
ル導体25、26との界面付近やセラミック絶縁層１ｂとビ
アホール導体27、28との界面付近でクラックが発生した
り、両者の剥離が発生したとしても、セラミック絶縁層
１ａ、１ｂとが基板8 の厚み方向に互いに密着されてい
る。このため、ビアホール導体25〜28の周囲にクラック
や剥離の有無に係わらず、水晶振動子2 が収容されてい
る収容領域と、キャビティー部10とのリークは発生しな
い。

【００８５】このため、温度補償用データによって、周
囲温度に応じて固有の周波数温度特性を補償して平坦化
しているが、この固有周波数温度特性以外の要因で、水
晶振動子2 の発振周波数が一切変動するが一切なく、安
定した温度補償動作が維持できる。例えば、従来のよう
に水晶振動子52が収容されている収容領域と、キャビテ
ィー部57とがリークしてしまうと、当然、水晶振動子52
の収容領域の環境が変動してしまい、その結果、上述の
温度補償を行ったとしても、結果としては、所望な周波
数の発振出力が得られない。

【００８６】また、セラミック絶縁層１ａ、１ｂ間の内
部配線パターン29、30のパターン次第で、第１のビアホ
ール導体25、26と、第２のビアホール導体27、28の形成
位置を任意に設定することができる。即ち、図１に示す
ように、第１のビアホール導体25、26を水晶振動子用電
極パッド20、21の直下に形成、また、第２のビアホール
導体27、28をモニタ電極34、35やＩＣチップ3 のＸｔａ
ｌ端子の配置位置に直接または近傍位置に形成すること
ができ、キャビティー部10の各種配線パターン31を簡素
化及び小型化することができる。

【００８７】また、水晶振動子2 が実装されている容器
体１表面で、水晶振動子用電極パッド20、21と第１のビ
アホール導体25、26とを接続する引回し導体パターンも
不要、または最小距離になる。これにより、収容領域
は、気密的に封止した雰囲気を変質させるような異物の
発生が原因を、極小化できるため、水晶振動子2 の著し
い特性の低下を長期にわたり防止することができる。

【００８８】また、容器体１に多層基板８の採用によ
り、従来の単板状セラミック基板に比較して、焼成時の
機械的に剛性が高く、ソリの発生を有効に抑えられ、水
晶振動子2 を配置する容器体１の表面の平坦度を向上さ
せ、水晶振動子2 の振動時における衝突などが回避でき
る。

【００８９】尚、上述の実施例では、多層基板８が２層
構造で説明したが、少なくとも２層以上であればよい。
例えば、３層構造の場合、各層にビアホール導体を夫々
異なる位置に形成し、その変位に各層間に形成した内部
配線パターンで接続してもよい。また、例えば１層目と
２層目のセラミック絶縁層に同一位置にビアホール導体
を形成し、３層目に異なる位置にビアホール導体を形成
し、この変位に２層目と３層目の層間に形成した内部配
線パターンで接続してもよい。

【００９０】

【発明の効果】本発明では、水晶振動子が実装された表
面側の収容領域と、制御回路を構成する電子部品素子が
実装された底面側のキャビティー部とが、多層基板によ
って仕切られ、しかも、水晶振動子と電子部品素子とを
接続する導電経路が、各セラミック絶縁層の異なる位置
に形成されたビアホール導体及びこれを接続する内部配
線パターンによって行われる。

【００９１】これにより、ビアホール導体の周囲で亀裂
などが発生しても、全体の導電経路として何等影響がな
く、表面側の収容領域と、制御回路を構成する電子部品
素子を実装する底面側のキャビティー部とが一切リーク
することがない。これにより、経時的な変化によって、
水晶振動子が収容されている収容領域の環境が変動する
ことがなく、安定した発振特性が維持できる表面実装型
水晶発振器となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明は表面実装型水晶発振器の断面図であ
る。

【図２】本発明は表面実装型水晶発振器の側面図であ
る。

【図３】本発明は表面実装型水晶発振器の蓋体省略した
状態の上面図である。

【図４】本発明は表面実装型水晶発振器の充填樹脂を省
略した下面図である。

【図５】本発明の内部配線パターンを示す概略平面図で
ある。

【図６】従来の表面実装型水晶発振器の断面図である。

【図７】従来の表面実装型水晶発振器の省略した上面図
である。

【図８】従来の表面実装型水晶発振器の下面図である。

【符号の説明】

１・・容器体２・・水晶振動子３・・ＩＣチップ４、５・・電子部品６・・・金属製蓋体７・・・充填樹脂８・・・多層基板９・・・枠状脚部１０・・・キャビティー部 25、26・・・ビアホール導体 27、28・・・ビアホール導体 29、30・・・内部配線パターン 11〜14・・・外部端子電極 15〜18・・・書き込み制御端子電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のセラミック絶縁層を積層して成る
多層基板の下面にキャビティー部を形成する枠状脚部を
配置した容器体と、該容器体の上面に実装された水晶振動子と、前記キャビティー部に収容された電子部品素子と前記水
晶振動子を気密封止する蓋体とを備えた表面実装型水晶
発振器において、前記多層基板は、上面及び下面に導出し、且つ基板の厚
み方向に折れ曲がった導電経路が形成されており、該導
電経路によって、前記水晶振動子と前記電子部品素子と
が接続されていることを特徴とする表面実装型水晶発振
器。