JP2001028518A

JP2001028518A - 圧電発振器の製造方法

Info

Publication number: JP2001028518A
Application number: JP11200862A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sato; 健二佐藤
Original assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Current assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】表面実装用絶縁容器内に設けた台座上に導電
性接着剤により圧電振動素子を支持すると共に、圧電振
動素子の下方に位置する容器内底面にＩＣを搭載した構
造のＩＣ内蔵型の圧電発振器でありながら、その製造工
程中において、導電性接着剤を硬化させるための熱処理
時に加える熱によりＩＣが悪影響を受けることがない圧
電発振器の製造方法を提供する。【解決手段】台座を備えた枠体上に導電性接着剤によ
り圧電振動素子を接続支持する工程と、該枠体から圧電
振動素子を支持した台座を切断分離する工程と、部に固
定する台座取付け工程と、絶縁容器本体の凹陥部内底面
に設けた電極上にＩＣを接続するＩＣ接続工程と、から
成り、上記台座取付け工程と、ＩＣ接続工程を同時に実
施したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電発振器の製造
方法の改良に関し、特に表面実装用絶縁容器内に圧電振
動素子と、発振回路等を構成するＩＣとを収容した構造
の圧電発振器の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水晶によって代表される圧電振動素子を
用いた圧電振動子、圧電発振器等の圧電デバイスは、各
種電子機器、とりわけ通信機器においては不可欠の主要
パーツとして使用されている。パッケージ化された圧電
振動子を、発振回路等を構成するパッケージ化されたＩ
Ｃと組み合わせることにより圧電発振器を構成する場
合、コンパクト化を図る為に、図４に示すように絶縁容
器１内に配置された圧電振動素子２の下方の空所を利用
してＩＣ３を搭載することが多い。即ち、絶縁容器１
は、上面に凹陥部６を有したセラミック等から成る容器
本体５と、容器本体５の凹陥部６を閉止する金属蓋７
と、から成り、凹陥部６の内底面にはＩＣ搭載用の電極
８を有し、台座９上には圧電振動素子２を搭載する為の
パッド１０が形成されている。電極８、パッド１０は夫
々セラミック容器本体５内に埋設した図示しない導線を
介して図示しない外部電極と接続されている。圧電振動
素子２は、導電性接着剤１１を介して台座９上に固定さ
れている。パッケージ化されたＩＣ３は下面に電極を有
し、容器本体５の内底面上の電極８上に、ハンダリフロ
ー、或はフリップチップ等の方法により接続固定され
る。上記のごとき構成を備えたＩＣ内蔵型の圧電発振器
を製造する場合、容器本体５の内底面の電極８上に予め
ＩＣ３を搭載し、その後圧電振動素子２をパッド１０上
に搭載する手順が踏まれるが、導電性接着剤１１を硬化
させるために行う熱処理に際して加えられる熱がＩＣ３
に対して悪影響を与える。即ち、熱処理時の熱がＩＣ内
のＩＣチップ等に悪影響を及ぼしたり、或は電極８との
接続に使用したハンダが再溶融して接続不良が発生する
等の不具合がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のＩＣ
内蔵型の圧電発振器にあっては、ＩＣを容器内に先行し
て接続してから、圧電振動素子を導電性接着剤により接
続固定する必要がある為、熱処理時にＩＣ内部がダメー
ジを受けたり、ＩＣと電極との接続部に接続不良が発生
するという不具合が頻発していたが、上記のごとき構成
の圧電発振器にあっては避けられない不具合とされ、こ
れまで改善されることがなかった。本発明は上記に鑑み
てなされたものであり、表面実装用絶縁容器内に設けた
台座上に導電性接着剤により圧電振動素子を支持すると
共に、圧電振動素子の下方に位置する容器内底面にＩＣ
を搭載した構造のＩＣ内蔵型の圧電発振器でありなが
ら、その製造工程中において、導電性接着剤を硬化させ
るための熱処理時に加える熱によりＩＣが悪影響を受け
ることがない圧電発振器の製造方法を提供することを目
的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、上面に凹陥部を有した表面実装
用絶縁容器の凹陥部内底面に設けた電極上にＩＣを搭載
して接続固定すると共に、凹陥部内底面に設けた台座上
に設けた電極パッド上に圧電振動素子を導電性接着剤に
より接続支持し、更に上記絶縁容器の外枠上面に金属蓋
を固定することにより絶縁容器の凹陥部内を気密封止し
た構造の圧電発振器を製造する方法であって、上記台座
を備えた枠体上に導電性接着剤により圧電振動素子を接
続支持する工程と、該枠体から圧電振動素子を支持した
台座を切断分離する工程と、該圧電振動素子を支持した
台座を、上記絶縁容器本体の凹陥部内の台座取付け部に
固定する台座取付け工程と、上記絶縁容器本体の凹陥部
内底面に設けた電極上にＩＣを接続するＩＣ接続工程
と、から成り、上記台座取付け工程と、ＩＣ接続工程を
同時に実施したことを特徴とする。請求項２の発明は、
少なくとも、上面に電極パッドを備えると共に下面に該
電極パッドと導通した接続導体を備えた台座と、該台座
に対して一体化された底板と、該底板の他端部に一体化
された枕部と、を有したことを特徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態により詳細に説明する。本発明は、図４に示した
ＩＣ内蔵型の圧電発振器を製造する方法に関するもので
ある。図１(a) (b) (c) 及び(d) はセラミック等の絶縁
材料から成る枠体の構成を示す斜視図、平面図、圧電振
動素子を搭載した状態の平面図、及びＡ−Ａ断面図であ
り、図２(a) (b) 及び(c) は圧電振動素子を支持した台
座を容器本体側に組み付ける手順を示す図である。本発
明では圧電振動素子２を直接絶縁容器１内に搭載するの
ではなく、格別に製造した枠体２０に設けた台座２１上
に圧電振動素子２を導電性接着剤にて固定した後で、枠
体２０から台座２１を分離し、分離された台座２１を容
器本体３０側の台座取付け部に固定することにより圧電
振動素子の容器内への組付けを完了する。このため、導
電性接着剤を硬化させるための熱処理による悪影響を容
器本体内のＩＣに与えるという不具合の発生が回避され
る。枠体２０は、セラミック等の絶縁材料から構成され
た上面が開放した箱形であり、その内底面の一端寄りに
は台座２１が一体的に突設されている。この台座２１の
上面にはパッド２２が露出し、パッド２２は導体２３ａ
を介して底面に設けた接続導体２３と接続されている。
台座２１は溝を介して２つに分割されているが、これは
２つのパッド２２上に塗布される導電性接着剤２４が相
互に回り込むことを防止するために有効である。なお、
枠体２０は、図１(a) に２点鎖線で示すように外枠２０
Ａを介して複数個連結した形で製造することが生産性を
高める上では好ましいが、以下においては説明の便宜
上、単体の枠体を例にして説明する。

【０００６】台座２１を設けた端部と反対側の端部には
枕部２５が突設されている。この枕部２５は、パッド２
２上に導電性接着剤２４を介して圧電振動素子２の一端
縁を接続する際に接着剤２４が硬化するまでの間、圧電
振動素子２の他端縁を一時的に受けるための突起であ
る。各台座２１上に圧電振動素子２を接続する際には、
圧電振動素子２の表裏両面に夫々形成した励振電極２ａ
から延びるリード電極２ｂの端部を各台座上のパッド２
２上に導電性接着剤２４を介して接続する作業が行わ
れ、この際圧電振動素子２の端縁をパッド２２上に加圧
して接着剤との接着面積を確保してから、図示しない加
熱炉等の加熱手段を用いて導電性接着剤２４を加熱硬化
させる。図１(c) (d) 中のＬで示す点線は、カットライ
ンであり、枠体２０から台座２１を分離分割する為の切
断線を示している。このカットラインＬに沿って予め溝
等を形成しておくことにより、圧電振動素子２を支持し
た台座２１だけを容易に分割することができる。各カッ
トラインＬに沿って切断された台座２１は、図１(d) に
も示すように枠体２０の底板２０Ｂの一部を含む構造で
ある。

【０００７】次に、図２は圧電振動素子２を支持した台
座１２を容器本体３０の台座取付け部に取り付ける手順
を示す図である。まず、容器本体３０は、上面が開放し
た箱形のセラミック容器であり、底板３１と、底板３１
の四辺から夫々上方に突設された側壁３２と、底板３１
の一端寄りの上面に設けられた台座取付け部３３と、底
板中央部上面に設けたＩＣ搭載用電極３４と、を有す
る。台座取付け部３３は平坦な底板上面に、台座２１の
底面に設けた接続導体２３とハンダにより接続される接
続電極３３ａを配置した構成を備え、接続電極３３ａは
導体３３ｂを介して外部電極３３ｃと接続されている。
台座２１を台座取付け部３３に固定する際には、予め底
板上のＩＣ搭載用電極３４上にクリームハンダを介して
ＩＣ３を載置しておく。その後、接続電極３３ａ上にク
リームハンダを介して台座２１を載置する。この状態
で、両接続部をリフロー方式によって２百数十度の熱に
より加熱し、その後冷却することによって、ＩＣ３と台
座２１を同時に底板上の所要位置に固定することができ
る。つまり、本発明では、圧電振動素子２を支持した台
座２１を、台座取付け部２３にリフロー接続する台座取
付け工程と、容器本体３０の凹陥部内底面に設けたＩＣ
搭載用電極３４上にＩＣをリフロー接続するＩＣ接続工
程とを、同時に実施するので、従来のように一旦リフロ
ー接続されたＩＣが導電性接着剤を硬化させるための加
熱によってハンダの融点を越える程の高温にさらされて
剥離する等といった不具合がなくなる。図２(c) のよう
にＩＣ３と、台座２１を容器本体３０の底板３１上にリ
フロー接続した後で、金属蓋４０を側壁３２の上面に気
密的に固定することにより発振器が完成する。

【０００８】なお、図１(a) に示したように枠体２０を
複数個連結した枠体群を用い、個々の枠体２０を構成す
る台座上に圧電振動素子を搭載してから、カットライン
に沿って切断分離することにより、圧電振動素子を支持
した多数の台座を効率的に製造することができ、圧電発
振器の製造効率を高めることができる。また、容器本体
３０側についても多数の容器本体を連結した構造の容器
本体群を使用することにより、製造効率を高めることが
できる。なお、上記実施の形態に示した台座２１は、枠
体２０からの分離切断後に略直方体の形状を呈してお
り、その長手方向両端面が水平面に対して垂直になって
いる。一方、対応する容器本体３０の台座取付け部３３
の周辺の側壁３２の内壁も底板上面から直立した面とし
て構成する必要があるばかりでなく、側壁３２の内壁に
よって台座２１を緊密に密着支持できるように寸法設定
されている。このため、対向し合う側壁３２間に台座２
１を差し込む作業が極めて困難化し、台座取付け部３３
に対して台座２１を着座させる際のはめ込み性が悪化す
る。はめ込み性を高める為に、台座の長手方向寸法を若
干短くする等の措置を講ずると、台座と側壁との間に余
裕がある分だけ、台座を台座取付け部に着座させた後に
位置ずれが発生し易くなる。

【０００９】そこで、本発明では、台座２１の長手方向
両端面の下部（下端縁）にだけテーパー状の面取り部を
設けて、対向し合う側壁３２間に台座を差込み易くする
一方で、面取り部以外の端面は両側壁３２の内壁に対し
て密着して面接触するように構成することを提案する。
つまり、台座２１の長手方向寸法に関しては、対向し合
う２つの側壁３２の内壁に対して台座の両端面が密着し
得るように寸法設定する一方で、台座の長手方向両端面
の下端縁についてはテーパー状の面取り部を形成するこ
とにより、側壁間に差し込み易くしている。また、この
構成によれば、台座を差し込んだ後に、側壁との間に弛
みが生じないので、底板上の接続電極３３ａに対する台
座の位置決めを確実に行うことができる。次に、図１に
示した枠体２０は、台座２１の他に、環状の外枠２０Ａ
を備えている為、台座を枠体から切断分離する際に複数
のカットラインに沿って切断する作業が必要となるばか
りか、切断分離によって廃棄すべき材料が多く発生す
る。

【００１０】図３(a) (b) 及び(c) は夫々台座の切断分
離作業を容易化し、廃棄材料を少なくした枠体の構成例
を示している。図３(a) に示した枠体２０はセラミック
から成り、台座２１と枕部２５との間を底板２０Ｂにて
接続一体化した構成を備えている。台座２１の構造は、
上記実施例の場合と同様に、上面に電極パッド２２を備
えると共に、下面に電極パッド２２と接続された接続導
体２３（図示せず）を備えたものである。底板２０Ｂ
は、台座の一方の側面の下部から延びる薄板であり、底
板２０Ｂの他端縁には枕部２５の下端部が一体化されて
いる。底板２０Ｂの肉厚は、台座２１との接合部が容易
に分断し得るように薄く構成される。この枠体２０の電
極パッド２２に対して、図１に示した如き圧電振動素子
２を導電性接着剤２４により接続固定する作業を行った
後で、底板２０Ｂを台座２１から切断分離し、容器本体
３０の台座取付け部３３に組み込み、台座下面の接続導
体２３と容器本体底板３１上の接続電極３３ａとの間を
ハンダリフロー接続する。この際、容器本体の底板上の
ＩＣ搭載用電極３４上にＩＣをリフロー接続する作業を
同時に実施することは言うまでもない。なお、枠体２０
を鎖線で示すように、枕部２５を共有する形で複数個連
結した構造としておくことにより、バッチ処理によって
効率的に台座に対する圧電振動素子の取付け作業、分割
作業を実施することができる。

【００１１】次に、図３(b) は図３(a) の実施の形態の
変形例であり、枠体２０を構成する底板２０Ｂの幅を台
座２１の長手方向長よりも短く構成し、幅の狭い底板２
０Ｂを台座２１及び枕部２５の長手方向中央部に連結一
体化したものである。この枠体２０に対する圧電振動素
子の取付け手順は図２(a) の実施形態の場合と同様であ
る。この実施形態の枠体にあっては、底板２０Ｂと台座
２１との連結部の面積が狭い為、底板から台座を分離す
る作業が更に容易化すると共に、廃棄する材料が更に減
量するというメリットがある。この例では、枕部２５を
共有する２つの台座２１を示したが、更に縦横方向へ、
台座、底板、枕部を連結して大面積の枠体母材を形成
し、バッチ処理による効率的な、圧電振動素子の取付
け、台座の分割作業に適するように構成してもよい。次
に、図３(c) は他の変形例であり、この実施形態に係る
台座２１が上記各実施形態と異なる点は、台座２１の下
面側にも溝２１Ａを設けた点にある。この溝２１Ａの存
在により、台座２１の下面に配置された２つの接続導体
２３間がハンダによって短絡することが防止される。即
ち、接続導体２３は、各台座上面の各電極パッド２２に
対応して台座下面に２つ設けられており、上記各実施形
態では、台座の平坦な下面に所定の間隔を隔てて２つの
接続導体２３が配置されている。この２つの接続導体２
３は、台座２１を台座取付け部３３に着座させる際に、
ハンダを介して接続電極３３ａ上に接続されるが、台座
２１を台座取付け部３３上に押し付けた時に各ハンダが
加圧されて相互に展開し、接続導体同士を短絡させる虞
れがある。そこで、本実施形態では、台座下面に溝２３
Ａを設けることにより、加圧されて展開しようとするハ
ンダの流動を規制して、短絡の発生を防止するようにし
た。

【００１２】なお、図４に示した如き構造の発振器につ
いての周波数の調整は、金属蓋７を閉止する前に、圧電
振動素子２の上面の励振電極上に同一金属材料から成る
膜を蒸着形成することにより実施可能であるが、圧電振
動素子２の下方にＩＣ３が配置されているため、蒸着時
に金属粉等がＩＣ側に落下して非導通箇所間を導通させ
てしまう虞れがある。そこで、ＩＣ３側に設けたトリマ
ーを操作することにより周波数調整を行うようにＩＣ３
を設計することも可能である。しかし、この場合にはト
リマーを操作することにより大幅な周波数調整が可能と
なるようにＩＣ側の発振回路を設計する必要があり、そ
の結果ＩＣの回路設計に大きな制約が発生し、またＩＣ
のコストも高くなる。できれば、低コストの一般的な発
振回路を備えたＩＣを使用したいという要請が強い。本
発明によれば、容器本体３０に組み込む前の台座２１上
に圧電振動素子２を固定した状態で、金属蒸着によって
圧電振動素子２の周波数を調整することができるので、
容器本体内のＩＣに悪影響が及ぶ虞れが皆無となる。し
かも、予め周波数調整が行われた圧電振動素子２が容器
本体に組み込まれることとなるので、ＩＣ３のトリマー
を操作することによる周波数の調整は微調整の範囲にと
どまることとなり、通常の低コストのＩＣを使用するこ
とが可能となる。なお、金属を蒸着することによる圧電
振動素子２に対する周波数の調整は、枠体２０に組み込
まれた状態、即ち台座を分割する前に行われるので、周
波数調整の条件が、容器本体３０内に収容された状態で
の周波数調整とほぼ同等となり、枠体２０に組み込まれ
た状態での周波数調整結果を容器本体内での周波数調整
結果と同等のものと評価することができ、容器本体内へ
の組み込み後のトリマーによる周波数調整が不要、或は
容易となる。

【００１３】このように本発明方法は、図４に示した如
きＩＣ内蔵型圧電発振器の製造工程において従来発生し
ていた種々の不具合を一挙に解決するものである。即
ち、本発明方法は、上面に凹陥部を有した表面実装用絶
縁容器３０の凹陥部内底面に設けた電極３４上にＩＣパ
ッケージ３を搭載して接続固定すると共に、凹陥部内底
面に設けた台座２１上に設けた電極パッド２２上に圧電
振動素子２２に設けた電極を導電性接着剤２４により接
続支持し、更に上記絶縁容器３０の外枠上面に金属蓋４
０を固定することにより絶縁容器の凹陥部内を気密封止
した構造の圧電発振器を製造する方法であって、上記台
座２１を備えた枠体２０上に導電性接着剤２４により圧
電振動素子２を接続支持する工程と、該枠体２０から圧
電振動素子２を支持した台座２１を切断分離する工程
と、該圧電振動素子を支持した台座２１を、上面に凹陥
部を有した容器本体の台座取付け部３３に固定する台座
取付け工程と、容器本体の凹陥部内底面に設けた電極３
４上にＩＣ３を接続するＩＣ接続工程と、から成り、上
記台座取付け工程と、ＩＣ接続工程を同時に実施した。
このため、台座上に圧電振動素子を接続する導電性接着
剤を硬化させるための熱処理工程を容器本体内部以外の
場所で行うことができ、熱処理による悪影響を容器本体
内のＩＣに及ぶことがなくなる。ＩＣと容器本体の底板
上にリフロー接続する作業と、台座を容器本体の底板上
にリフロー接続する作業を同時に行うことができるの
で、作業性の低下が防止でき、ＩＣと底板上の電極との
間の接続力を強固に維持することができる。また、枠体
上に圧電振動素子を取り付けた状態で蒸着による周波数
調整を行うことができるので、周波数調整済みの圧電振
動素子を支持した台座を容器本体内に組み込んだ後で
の、ＩＣを用いた周波数調整を不要、或は容易化するこ
とができ、生産効率を高めることができる。また、本発
明の枠体は、容器本体側に圧電振動素子を支持した場合
とほぼ同一の条件にて、周波数調整を行うことができる
ので、容器本体に圧電振動素子を組み込んだ後の周波数
調整が更に不要、或は容易となる。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、表面実装
用絶縁容器内に設けた台座上に導電性接着剤により圧電
振動素子を支持すると共に、圧電振動素子の下方に位置
する容器内底面にＩＣを搭載した構造のＩＣ内蔵型の圧
電発振器でありながら、その製造工程中において、導電
性接着剤を硬化させるための熱処理時に加える熱により
ＩＣが悪影響を受けることがない圧電発振器の製造方法
を提供することができる。また、枠体上に圧電振動素子
を取り付けた状態で蒸着による周波数調整を行うことが
できるので、周波数調整済みの圧電振動素子を支持した
台座を容器本体内に組み込んだ後での、ＩＣを用いた周
波数調整を不要、或は容易化することができ、生産効率
を高めることができる。また、容器本体とは格別の枠体
を利用して製造工程を実施することにより、容器本体側
に圧電振動素子を支持した場合とほぼ同一の条件にて、
周波数調整を行うことができるので、容器本体に圧電振
動素子を組み込んだ後の周波数調整が更に不要、或は容
易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は本発明において使用する枠体の一例の斜
視図、(b) はその平面図、(c)は圧電振動素子を搭載し
た状態を示す平面図、(d) はそのＡ−Ａ断面図。

【図２】(a) は台座を容器本体に組み込む手順を説明す
る分解斜視図、(b) は組み込み手順を説明する縦断面
図、(c) は台座を組み込んだ状態を示す縦断面図。

【図３】(a) (b) 及び(c) は夫々他の実施形態に係る枠
体の構成を示す斜視図。

【図４】ＩＣ内蔵型圧電発振器の縦断面図。

【符号の説明】

１絶縁容器、２圧電振動素子、３ＩＣ、５容器
本体、６凹陥部、７金属蓋、８電極、９台座、１
０パッド、１１導電性接着剤、２０枠体、２１
台座、２１Ａ溝、２２電極パッド、２３接続導
体、２４導電性接着剤、２５枕部、３０容器本
体、３１底板、３２側壁、３３台座取付け部、３
４ＩＣ搭載用電極、４０金属蓋。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面に凹陥部を有した表面実装用絶縁容
器の凹陥部内底面に設けた電極上にＩＣを搭載して接続
固定すると共に、凹陥部内底面に設けた台座上に設けた
電極パッド上に圧電振動素子を導電性接着剤により接続
支持し、更に上記絶縁容器の外枠上面に金属蓋を固定す
ることにより絶縁容器の凹陥部内を気密封止した構造の
圧電発振器を製造する方法であって、上記台座を備えた枠体上に導電性接着剤により圧電振動
素子を接続支持する工程と、該枠体から圧電振動素子を支持した台座を切断分離する
工程と、該圧電振動素子を支持した台座を、上記絶縁容器本体の
凹陥部内の台座取付け部に固定する台座取付け工程と、上記絶縁容器本体の凹陥部内底面に設けた電極上にＩＣ
を接続するＩＣ接続工程と、から成り、上記台座取付け工程と、ＩＣ接続工程を同時に実施した
ことを特徴とする圧電発振器の製造方法。
【請求項２】前記枠体は、少なくとも、上面に電極パ
ッドを備えると共に下面に該電極パッドと導通した接続
導体を備えた台座と、該台座に対して一体化された底板
と、該底板の他端部に一体化された枕部と、を有したも
のであることを特徴とする請求項１記載の圧電発振器の
製造方法。