JP2004260598A

JP2004260598A - 表面実装型温度補償水晶発振器

Info

Publication number: JP2004260598A
Application number: JP2003049731A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Hatanaka; 英文畠中; Riyouma Sasagawa; 亮磨笹川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】ＩＣ素子の接合信頼性に優れ、全体構造の小型化にも対応することができる表面実装型温度補償水晶発振器を提供する。
【解決手段】内部に水晶振動素子５が収容された矩形状容器体１の下面に、前記水晶振動素子５の振動に基づいて発振出力を制御する矩形状のＩＣ素子７を配置した表面実装型温度補償水晶発振器である。このＩＣ素子７の配置領域には、少なくとも前記水晶振動素子に接続する複数の水晶電極パッド、表面実装用外部端子に接続する発振出力電極パッド、グランド電極パッド、電源電圧電極パッド、発振制御電極パッド及び複数の書き込み制御用電極パッドの各電極パッド１０が夫々縦横に配置され、前記ＩＣ素子７は、該各電極パッド１０に電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる表面実装型温度補償水晶発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯用通信機器等の電子機器に表面実装型温度補償水晶発振器が用いられている。
【０００３】
かかる従来の表面実装型温度補償水晶発振器としては、例えば図１０に示す如く、下面に複数個の外部端子２２が被着されている枠状基体２１の上面に、内部に水晶振動素子２４が収容されている容器体２３を取着させるとともに、前記枠状基体２１の内壁面と容器体２３の下面とで囲まれるキャビティ部２５に前記水晶振動素子２４の振動に基づいて発振出力を制御するＩＣ素子２６やコンデンサ等の電子部品素子２７を配設し、これらのＩＣ素子２６や電子部品素子２７を前記容器体２３の下面に搭載した構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
尚、前記容器体２３は、その内部に収容されている水晶振動素子を大気と遮断して気密封止するためのものであり、電気絶縁性材料から成る基板の上面にシールリングを、該シールリングの内側に水晶振動素子をそれぞれ取着させ、前記シールリングの上面に金属製の蓋体をシーム溶接（抵抗溶接）等で接合することによって水晶振動素子が収容されている空間を気密封止している。
【０００５】
また、このような容器体２３の基板や上述した枠状基体２１は、通常、ガラス−セラミック等のセラミック材料によって一体的に形成されており、その内部及び表面には配線導体が形成され、従来周知のセラミック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た特開２０００―１５１２８３号公報（図２、図５）。
【０００６】
また、ＩＣ素子２６の配置領域には、図１１に示すように、例えばＩＣ素子２６の各電極と接続する複数の電極パッド２８は、例えば特開２００１−２９１７４２号に記載されているように、例えば２列で、一方の列に５つの電極パッド、もう一．方の列に６つの電極パッドが配置されていた。なお、図１１中の矩形状の実線は、ＩＣ素子２６のＩＣ配置領域を示す。
【０００７】
［特許文献１］
特開２０００―１５１２８３号公報（図２、図５）
［特許文献２］
特開２００１―２９１７４２号公報（図１、図３、図４）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＣ素子２６は、複数個の接続パッドを有したフリップチップ型のＩＣ素子２６が用いられており、かかるフリップチップ型のＩＣ素子２６を容器体２３の下面に搭載する場合は、ＩＣ素子２６の配置領域の電極パッド２８に半田などの導電性接合材を介して、接続パッドに対応する電極パッドに当接させた上、半田等の導電性接合材を高温で加熱・溶融させることによってＩＣ素子２６を容器体２３に電気的・機械的に接続させていた。
【０００９】
しかし、上述した表面実装型温度補償水晶発振器において、その平面形状が７ｍｍ×５ｍｍ、５ｍｍ×３ｍｍ、さらに、３ｍｍ×２ｍｍと小型化され、それに伴いＩＣ素子２６の小型化が強く求められる。その結果、ＩＣ素子２６の配置領域が小さくなり、各電極パッド２８の間隔も狭くしなくてはならず、接合信頼性が低下して、さらに、電極パッド２８に接続する引き回し配線導体２９の自由度が制約を受けてしまうという問題があった。
【００１０】
また、表面実装型温度補償水晶発振器では、水晶振動素子２４の固有温度特性に応じて、ＩＣ素子２７の発振制御により発振出力を平坦化させるために、ＩＣ素子２６を配置する前に、予め水晶振動素子２４の固有の温度特性を測定しておく必要がある。この電極パッドの小型化によってこの測定を行うことも困難となり、生産性が大きく低下してしまう。
【００１１】
本発明は上述した課題に鑑み案出されたもので、その目的は、ＩＣ素子の接合信頼性を維持・向上させ、かつ発振器全体を小型化にすることができる表面実装型温度補償水晶発振器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面実装型温度補償水晶発振器によれば、水晶振動素子を気密封止した容器体と、
前記容器体の下面に接合され、且つ表面実装用外部端子が形成された脚部と、前記容器体の下面に配置され、且つ前記水晶振動素子の温度特性を補償する温度補償データに基づいて所定発振出力を制御するＩＣ素子とから含む表面実装型温度補償水晶発振器であって、
前記容器体の下面領域には、少なくとも前記水晶振動素子に接続する複数の水晶電極パッド、表面実装用外部端子に接続する発振出力電極パッド、グランド電極パッド、電源電圧電極パッド、発振制御電極パッド及び複数の書き込み制御用電極パッドが夫々縦横に配置され、前記ＩＣ素子は、該各電極パッドに電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、前記容器体の下面領域に縦横に配置された電極パッドは、ＩＣ素子に接続するダミー電極パッドを含むものである。
【００１４】
また、前記容器体の下面領域に配置される電極パッドは、該電極パッド形成位置を結ぶ縦横の仮想線の交点部分に位置するとともに、各交点部分の間隔は、同一方向で実質的に同一間隔に設定されている。
【００１５】
また、前記水晶振動素子を気密封止する容器体は、複数の絶縁層を積層した積層基板、シールリング、蓋体とから構成されるとともに、前記２つの絶縁層の間には配線導体が形成され、且つ前記電極パッドの形成領域内には前記配線パターンに接続するビアホール導体が形成されている。
【００１６】
また、前記配線導体にビアホール導体を介して接続する電極パッドは、縦横に配置された電極パッドのうち内周側領域に配置された電極パッドである。
【００１７】
また、前記脚部の上面には脚部側接合電極が、下面には表面実装用外部端子が夫々配置されており、前記脚部側接合電極と前記表面実装外部端子とは、脚部の厚み方向で互いに導通している。
【００１８】
また、前記脚部の上面には、前記表面実装用外部端子に導通しない脚部側接合電極が形成されている。
【００１９】
また、前記基板下面には、前記脚部側接合電極に対応して基板側接合電極が形成されている。
【００２０】
また、前記基板側接合電極と前記脚部側接合電極とが導電性接合部材を介して電気的に接続されている。
【００２１】
また、前記基板側接合電極は、前記発振出力電極パッド、発振制御電極パッド、グランド電極パッド及び電源電圧電極パッドに接続されている。
【００２２】
また、前記ＩＣ素子は、半導体素子と、該ＩＣ素子の各接続パッドを各電極パッド形成位置に対応させるための再配線層とが一体的に形成されている。
【００２３】
本発明の表面実装型温度補償水晶発振器によれば、容器体の下面領域には、少なくとも前記水晶振動素子に接続する複数、例えば２つの水晶電極パッド、表面実装用外部端子に接続する発振出力電極パッド、グランド電極パッド、電源電圧電極パッド、発振制御電極パッド及び少なくとも２つの書き込み制御用電極パッドが配置されている。即ち、少なくとも８つの電極パッドが形成され、しかも、これが縦横に、たとえば、それぞれ縦横にマトリックス状に形成されている。そして、ＩＣ素子の接続パッドは、該各電極パッドに対応して電気的に接続されている。従って、電極パッドは、３行３列以上の、３行４列などマトリックス状に均等に分散されるように配置されている。
【００２４】
これにより、電極パッドをＩＣ素子の配置領域の略全域を用いて形成できるため、ＩＣ素子が小型化しても、ＩＣ配置領域における電極パッドの占有率を高めることができ、容器体の無駄なスペース、ＩＣチップの配置領域内のデッドスペースを防止でき、表面実装型温度補償水晶発振器の小型化に大きく寄与できる。
【００２５】
また、ＩＣ素子を、導電性接合材を介して電極パッドに極接合するにあたり、ＩＣ素子の下面略全域に接合部分を分散させることができるため、ＩＣ素子の安定した接合が可能となる。
【００２６】
このような電極パッドに対応したＩＣ素子は、半導体素子の実装面に積層配線基板（再配線層）を一体的に設け、前記積層配線基板（再配線層）をエポキシ等の樹脂により保護された構造のものであり、この積層配線基板の実装面に、電極パッドの配置に対応するように接続パッドを形成する。このようなＩＣ素子を用いることにより、非常に簡単に上述の電極パッドにＩＣ素子を搭載し、電気的に接続することができる。
【００２７】
また、容器体のＩＣ素子の配置領域に縦横に配置された電極パッドは、ＩＣ素子に接続するダミー電極パッドを含むものである。たとえば、上述のように、最低数である８つの電極パッドが必要など、ダミー電極パッドを１つ設けることにより、電極パッドを３×３の正規なマトリックス状に配列することができる。これより、このダミー電極は、ＩＣ素子の全く機能しない接続パッドに対応させることにより、ＩＣ素子の接合強度が向上し、従来、広く用いられていたＩＣ素子の接合強度を向上させるためのアンダーフィル樹脂が不要とすることも可能となる。
【００２８】
また、前記容器体の下面領域に配置される電極パッドは、該電極パッド形成位置を結ぶ縦横の仮想線の交点部分に位置するとともに、各交点部分の間隔は、同一方向で実質的に同一間隔に設定されている。これにより、ＩＣ素子の接合点で偏りがなくなり、ＩＣ素子の接合信頼性が向上するとともに、ＩＣ素子の再配線層の設計が非常に簡単となる。
【００２９】
また、前記水晶振動素子を気密封止する容器体は、複数の絶縁層を積層した積層基板、シールリング、蓋体とから構成されるとともに、前記２つの絶縁層の間には配線導体が形成され、且つ前記電極パッドの形成領域内には前記配線パターンに接続するビアホール導体が形成されている。即ち、電極パッドから容器体の下面に引き回す配線導体を排除することができるため、露出した配線導体に異物が付着することによるショートを防止でき、また、電極パッド領域から導電性接合部材の流れだしを防止できる。これによって、信頼性の高いＩＣ素子の接合が可能となる。
【００３０】
また、前記配線導体にビアホール導体を介して接続する電極パッドは、縦横に配置された電極パッドのうち内周側領域に配置された電極パッドである。これにより、マトリックス状に配置された電極パッドのうち、内部領域に位置する電極パッドから、容器体下面に引き回し配線導体を形成する必要がないため、電極パッド間のショートを防止することができる。
【００３１】
また、脚部の上面には脚部側接合電極が、下面には表面実装用外部端子が夫々配置されており、前記脚部側接合電極と前記表面実装外部端子とは、脚部の厚み方向で互いに導通している。
【００３２】
即ち、容器体のＩＣ素子の所定電極パッドに接続する配線導体と脚部側接合電極を導通させることにより、ＩＣ素子の所定接続パッドを外部に容易に引き出すことができる。
【００３３】
また、前記脚部の上面には、前記表面実装用外部端子に導通しない脚部側接合電極が形成され、前記基板下面には、前記脚部側接合電極に対応して基板側接合電極が形成され、前記基板側接合電極と前記脚部側接合電極とが導電性接合材を介して電気的に接続されている。これらの構造により、基板側の接合電極や脚部側接合電極に電気的な機能があっても、電気的な機能がなくとも、その間で機械的な接合が達成できるため、容器体と脚部の機械的接合強度を向上させることができる。
【００３４】
特に、前記基板側接合電極のうち、脚部側接合電極に電気的な機能をもって接合する基板側接合電極は、発振出力電極パッド、発振制御電極パッド、グランド電極パッド及び電源電圧電極パッドに接続されている。これにより、上述の機械的な接合とともに、電気的な接続が達成できることになる。
【００３５】
これらにより、本発明では、表面実装型温度補償水晶発振器の小型化に対応して、ＩＣ素子の小型化をおこなっても、ＩＣ素子の接合信頼性を維持向上させながら、発振器全体の小型化に大きく寄与できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の表面実装型温度補償水晶発振器を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
図１は本発明の表面実装型温度補償水晶発振器の実施形態を示す斜視図、図２は図１の表面実装型水晶発振器の断面図である。
【００３８】
これらの図に示す表面実装型水晶発振器は、内部に水晶振動素子５を収容した容器体１の下面に、一対の脚部６ａ，６ｂと、ＩＣ素子７とを取着させた構造を有している。
【００３９】
前記容器体１は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る積層基板２と、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成るシールリング３と、シールリング３と同様の金属から成る蓋体４とから成り、前記積層基板２の上面にシールリング３を取着させ、その上面に蓋体４を載置・固定させることによって容器体１が構成され、シールリング３の内側に位置する基板２の上面に水晶振動素子５が実装される。
【００４０】
前記容器体１は、積層基板２の上面、シールリング３の内面及び蓋体４の下面とで囲まれる空間を有し、この空間内に水晶振動素子５を収容して気密封止している。積層基板２の上面には水晶振動素子５の振動電極に接続される一対の搭載パッド８ａ、８ｂ（尚、８ｂは図には現れない）が形成されている。
【００４１】
容器体１の下面である積層基板２の下面は、図３に示すように、脚部６ａ，６ｂが接合する領域には、複数の基板側接合電極１２が形成されている。また、一対の脚部６ａ、６ｂの間の積層基板２の下面には、ＩＣ素子７の接続パッド７に接続される複数個の電極パッド１０が形成されている。また、積層基板２の内部には、第１のビアホール導体９ａ、配線導体９ｂ、第２及び第３のビアホール導体９ｃ、９ｄを有しており、積層基板２の表面の水晶搭載パッド８ａと所定電極パッド１０、例えば水晶電極パッド１０ｄ、１０ｆと、第１の接合電極１２と所定電極パッド１０に接続している。
【００４２】
尚、前記容器体１の積層基板２は、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る場合、例えば、セラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に搭載パッド８ａ、８ｂや配線導体９ｂとなる導体ペーストを所定パターンに印刷・塗布するとともに、第１乃至第３のビアホール導体９ａ、９ｃ、９ｄとなる導体が形成され、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。
【００４３】
また前記容器体１のシールリング３及び蓋体４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成形することによって製作され、得られたシールリング３を積層基板２の上面に予め被着させておいた導体層にロウ付けし、続いて水晶振動素子５を導電性接合部材１６を用いて積層基板２の上面に実装・固定した後、水晶振動素子５の初期周波数調整を行なった後、所定雰囲気にして上述の蓋体４を従来周知の抵抗溶接等によってシールリング３の上面に接合することによって容器体１が組み立てられるこのようにシールリング３と蓋体４とを抵抗溶接によって接合する場合、シールリング３や蓋体４の表面には予めＮｉメッキ層やＡｕメッキ層等を被着させておく。
【００４４】
また、容器体１の内部に収容される水晶振動素子５は、所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の振動電極を被着・形成してなり、所定の周波数で振動を起こす。水晶振動素子５は、一対の振動電極を導電性接合材１６を介して積層基板２上面の搭載パッド８ａ、８ｂ（図面では、８を付している）に電気的に接続させることによって積層基板２の上面に搭載され、これによって水晶振動素子５と容器体１との電気的接続及び機械的接続が同時になされる。
【００４５】
ここで容器体１の金属製蓋体４を容器体１の積層基板２や脚部６ａ、６ｂの各電極、配線導体を介して後述するグランド端子用の外部端子９ｄに接続させておけば、その使用時、蓋体４がアースされることによりシールド機能が付与され、水晶振動素子５や後述するＩＣ素子７を外部からの不要な電磁ノイズから保護することができる。
【００４６】
また、容器体１の下面に取着される一対の脚部６ａ，６ｂ及びＩＣ素子７は、ＩＣ素子７が一対の脚部６ａ，６ｂの間に位置するようにして並設されている。
【００４７】
前記一対の脚部６ａ，６ｂは、各々がガラス布基材エポキシ樹脂やポリカーボネイト，エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の樹脂材料やガラス−セラミック，アルミナセラミックス等のセラミック材料等によって矩形状をなすように形成されており、間にＩＣ素子７を挟んで平行に配置される。
【００４８】
前記一対の脚部６ａ、６ｂ間に配置されるＩＣ素子７が配置される領域には、図３に示すように、ＩＣ素子７の接続パッド１１に半田などの導電性接合材１７を介して接続する２つ水晶電極パッド１０ｄ、１０ｆ、発振出力電極パッド１０ａ、グランド電極パッド１０ｈ、電源電圧電極パッド１０ｃ、発振制御電極パッド１０ｉ及び少なくもと２以上の書き込み制御用電極パッド１０ｂ、１０ｅ、１０ｇ（全体で符号１０を付す）が、例えば３行３例となる縦横に配置されている。そして、ＩＣ素子７の接続パッド１１と該各電極パッド１０とが半田バンプで接続される場合には、接続パッド１１の電極形状が、それに対応する電極パッド１０を包含する形状、即ち、若干大きく形成しておくことが望ましい。このようにすると、接続パッド１１に半田ボールを形成しても、ボール落ちなどがなく、また、ＩＣ素子が若干位置ずれしても、隣接しあう導電性接合材１７との短絡を回避できる。
【００４９】
なお、上述の実施例のように、温度補償水晶発振の動作のために８つの電極パッドが必要とする場合、電極パッド全体を３×３の縦横に配列させるために、１つダミー電極パッドを設ける。また、書き込み制御用電極パッド１０の増加によって、電極パッド数の全体が増える場合、ダミー電極パッドを含めて，３×４の縦横に配列させたり、４×４の縦横に配列させたり、４×５の縦横に配列させる。
【００５０】
また、積層基板２の内部には、図４に示すように、配線導体９ｂと、配線導体９ｂに接続し、積層基板２の上方に延びる第１のビアホール導体９ａと、この配線導体９ｂから下方に延びる第２のビアホール導体９ｃ及び第３のビアホール導体９ｄが形成されている。これらの配線導体９ｂや第１乃至第３のビアホール導体９ａ、９ｃ、９ｄは、通常の積層基板２の製造方法によって形成される。
【００５１】
ここで、第１のビアホール導体９ａは、積層基板２の上面に位置する水晶振動素子５が接続される搭載パッド８と所定配線導体９ｂとを接続するものである。また、同様に、グランド電位となる配線導体９とシールリング３とを接続するものである。
【００５２】
第２のビアホール導体９ｃは、積層基板２の下面の各電極パッド１０と所定配線導体９ｂと接続するものである。
【００５３】
また、第３のビアホール導体９ｄは、積層基板２の下面の基板側接合電極１２と所定配線導体９ｂと接続するものである。
【００５４】
従って、水晶電極パッド１０ｄ、１０ｆは、図７の分解図のように、第２のビアホール導体９ｃ、配線導体９ｂ、第１のビアホール導体９ａを介して水晶振動素子５の搭載パッド８に接続している。また、この配線導体９ｂ、第３のビアホール導体９ｄを介して基板側接合電極１２に接続している。
【００５５】
また、発振出力電極パッド１０ａは、図８の分解図の右側のように、第２のビアホール導体９ｃ、配線導体９ｂ、第３のビアホール導体９ｄを介して基板側接合電極１２に接続している。
【００５６】
グランド電極パッド１０ｈは、図８の分解図の左側のように第２のビアホール導体９ｃ、配線導体９ｂ、第３のビアホール導体９ｄを介して基板側接合電極１２に接続している。同時に、この配線導体９ｂは、第１のビアホール導体９ａを介してシールリング３に接続している。
【００５７】
また、電源電圧電極パッド１０ｃ、発振制御電極パッド１０ｉは、発振出力電極パッド１０ａと同様に、第２のビアホール導体９ｃ、配線導体９ｂ、第３のビアホール導体９ｄを介して基板側接合電極１２に接続している。
【００５８】
さらに、書き込み制御用電極パッド１０ｂ、１０ｅ、１０ｇは、第２のビアホール導体９ｃ、配線導体９ｂ、第３のビアホール導体９ｃを介して基板側接合電極１２に接続している。
【００５９】
また、一対の脚部６ａ，６ｂは、図５の下面図に示すように、その上面には容器体下面の対応する基板側接合電極１２に電気的及びまたは機械的に接続される複数個の脚部側接合電極１３（図面では、点線で示す）が形成されている。また脚部６ａ，６ｂの下面には４つの外部端子１４ａ〜１４ｄ（発振出力端子１４ａ、グランド端子１４ｂ、電源電圧端子１４ｃ、発振制御端子１４ｄ）が１対の脚部６ａ，６ｂに分かれて２個ずつ設けられており、これらの接合電極１３と外部端子１４とは各脚部６ａ，６ｂの角部に形成した溝部内面の導体膜等を介して電気的に接続されている。また、外部端子１４と接合電極とが厚み方向に重なる場合には、ビアホール導体１５によって接続してもよい。
【００６０】
ここで、容器体１の下面の基板側接合電極１２と脚部６ａ、６ｂの脚部側接合電極１３は、一対一に対応して、その間に導電性接合材１８を介して強固に接合される。実施例では、１つの脚部６ａ、６ｂには５つの基板側接合電極１２と５つの脚部側接合電極１３が形成されている。これらの合計１０つの脚部側接合電極１３のうち、脚部６ａ、６ｂの下面に形成した外部端子１４に接続する脚部側接合電極１３は、上述のようにグランド電極パッド１０ｈに接続した脚部側接合電極１３、電源電圧電極パッドに接続した脚部側接合電極１３、発振制御電極パッドに接続した脚部側接合電極１３及び発振出力電極パッドに接続した脚部側接合電極１３のみであり、その他の水晶電極パッド及び書き込み電極パッドに接続する脚部側接合電極１３は、脚部６ａ、６ｂの下面に延出されていない。
【００６１】
水晶電極パッド（水晶振動素子５）に接続する基板側接合電極１２は、水晶振動素子５の気密封止状態の振動特性を測定する測定用パッドとして用いる。また、測定用パッドとしては、ＩＣ素子７を配置する前の水晶電極パッド１０ｄ、１０ｆを大きく形成して、これを用いて測定することもできる。
【００６２】
また、書き込み制御電極パッドに接続する基板側接合電極１３は、発振器の側面に設けた温度補償回路に温度補償データを書き込むための書込端子に接続している。例えば、図９に示すように、容器体１と脚部６ａ、６ｂとの接合部分の凹みを利用して、この凹部１ａ内に基板側接合電極１１の一部を露出させておき、これらの書込端子にデータ書込装置のプローブ針を当て、ＩＣ素子７の温度補償回路内に設けられているメモリに水晶振動素子５の温度特性に応じた温度補償データを書き込むことができる。この経路は、基板側接合電極１２または脚部側接合電極１３から第３のビアホール導体９ｄ、配線導体９ｂ、第２のビアホール導体９ｂを介して接続されることになる。また、このような書込端子は、脚部６ａ，６ｂ等と一体的に設けられる外部の捨代部に配置させておき、温度補償データの書き込みが終了した後でこの捨代部を脚部６ａ，６ｂ等から切り離すようにしても良い。
【００６３】
上述の４個の外部端子１４は、表面実装型温度補償水晶発振器をマザーボードの所定回路配線と電気的に接続される。外部端子１４ｂのうち、グランド外部端子１４ｂと発振出力外部端子１４ａを一方の脚部６ａに、電源電圧外部端子１４ｃと発振制御外部端子１４ｄを他方の脚部６ｂに設けておくようにすれば、発振出力にノイズの干渉するのを有効に防止することができる。
【００６４】
前記容器体１の各電極パッド１０に接続されるＩＣ素子７は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、半導体素子７ａと再配線を施した再配線層７ｂとを有した矩形状のフリップチップ型ＩＣが用いられている。半導体素子７ａには、周囲の温度状態を検知する感温度素子、水晶振動素子５の温度特性を補償する温度補償データが書き込まれる記憶素子、周囲の温度に対応する所定温度補償データに基づいて前記水晶振動素子５の振動特性を補正する温度補償回路、該温度補償回路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ている。
【００６５】
また、半導体素子７ａの実装面側に内部接続電極７ｃが形成されている。この内部接続電極７ｂの配列は、半導体素子７ａに集積された各素子、各回路形成領域に避けて形成されることから全く規則性がない。
【００６６】
そこで、半導体素子７の実装面には、複数の絶縁層７ｄ、所定配線層（絶縁層の厚み方向のビアホール導体を含む）７ｅ及び接続パッド１１を有する再配線層７ｂが形成される。これにより、再配線層７ｂの実装面には、規則がなく形成された内部接続電極７ｃを電極パッド１０の形成位置に対応するように縦横に変換した接続パッドが１１形成されている。しかも、これらの接続パッド１１は、実装面に均一に分散して形成されることになり、電極パッド１０に接合されたときに、接合部分を均等に分散でき、接合強度の向上を図ることができる。
【００６７】
なお、ＩＣ素子７と電極パッド１０との接合強度を向上させるために、この接続パッド１１として、内部接続電極７ｃに接続しないダミー接続パッドを形成してもよい。
【００６８】
このようなＩＣ素子７は、その上面に設けた複数の接続パッド１１を、容器体下面の対応する電極パッド１０に半田や金バンプ等の導電性接合材１７を介して電気的に接続させることによって容器体１の下面に取着される。これによってＩＣ素子７内の所定素子、回路が、容器体１の積層基板２の配線導体９ｂや脚部６ａ，６ｂの配線導体等を介して水晶振動素子５や脚部６ａ，６ｂの外部端子１４等と電気的に接続される。
【００６９】
以上のように、本発明の表面実装型温度補償水晶発振器によれば、水晶電極パッド１０ｄ、１０ｆ、外部端子１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに接続する発振出力電極パッド１０ａ、グランド電極パッド１０ｈ、電源電圧電極パッド１０ｃ、発振制御電極パッド１０ｉ及び少なくとも２つの書き込み制御用電極パッド１０ｂ、１０ｅ、１０ｇが、それぞれ縦横にマトリックス状に形成されている。そして、ＩＣ素子７の接続パッド１１は、該各電極パッド１０に対応して形成されて、電気的に接続されている。従って、電極パッド１０をＩＣ素子７の配置領域の全域に、マトリックス状に均等に分散されるように配置されている。
【００７０】
これにより、ＩＣ素子７が小型化しても、ＩＣ素子７の配置領域内に電極パッド１０を効率よく形成でき、占有率を高めることができる。即ち、容器体１の無駄なスペースであるＩＣ素子７配置領域内におけるデッドスペースを削減でき、表面実装型温度補償水晶発振器の小型化に大きく寄与できる。
【００７１】
また、ＩＣ素子７が導電性接合材１７を介して電極パッド１０に極接合するにあたり、この接合部分をＩＣ素子７の配置領域内に均一に分散させることができるため、ＩＣ素子７の安定した接合が可能となる。
【００７２】
ＩＣ素子７は、半導体素子７ａの実装面に再配線層７ｂを一体的に設けた構造であり、接続パッド１１を簡単、確実に電極パッド１０に電気的に接続することができる。
【００７３】
また、電極パッド１０には、ＩＣ素子７に接続するダミー電極パッドを形成しても構わない。たとえば、電極パッド全体を３×３以上の正規なマトリックス状とすることができる。これより、このダミー電極は、ＩＣ素子７の全く機能しない接続パッド１１に対応させることにより、ＩＣ素子７の接合強度が向上し、従来、広く用いられていたＩＣ素子の接合強度を向上させるアンダーフィル樹脂が不要とすることも可能となる。
【００７４】
また、図３の点線に示すように、電極パッドの形成位置を結ぶ縦横の仮想線の交点部分を含むように実際の電極パッド１０を配置する。しかも、その各交点部分の間隔は、同一方向で実質的に同一間隔に設定すれば、ＩＣ素子７の接合点に偏りがなくなり、ＩＣ素子７の接合信頼性が向上するとともに、ＩＣ素子７の再配線層７ｂの設計が非常に簡単となる。
【００７５】
また、積層基板２の内部の第２のビアホール導体９ｃが、電極パッド１０にそのまま接続しているため、電極パッド１０から容器体の下面に引き回す配線導体を減少させることができ、配線導体に異物の付着によるショートの発生を低減できるとともに、引き回し配線導体の設計自由度が向上する。なお、すべての電極パッドを第２のビアホール導体９ｃで接続する必要はない。これは、積層基板２の強度を考慮してのことであり例えば、縦横に配列された電極パッド１０のうち、最外周に配置した電極パッド、例えば、水晶電極パッド１０ｄ、１０ｆについては、容器体１の下面を引き回しても構わない。このようにすれば、実質的に水晶電極パッド１０ｄ、１０ｆの形状を大きくできるため、水晶振動素子５の初期特性を測定するためのパッドとして好都合である。
【００７６】
また、配線導体９ｂに第２のビアホール導体９ｃを介して接続する電極パッド１０は、縦横に配置された電極パッドのうち内周側領域に配置された電極パッド１０ｅである。これによりマトリックス状に配置された電極パッドのうち、内部領域に位置する電極パッドから、容器体下面に引き回し配線導体を形成する必要がないため、電極パッド間のショートを防止することができる。
【００７７】
また、脚部６ａ、６ｂの上面には、脚部側接合電極１３、下面には表面実装用外部端子１４が夫々配置されており、前記脚部側接合電極１３と前記表面実装外部端子１４とは、脚部６ａ、６ｂの厚み方向で互いに導通している。即ち、ＩＣ素子７の電源電圧、グランド電位、発振制御用信号及び発振出力を、容器体１の積層基板２の内部の第２のビアホール導体９ｃ、配線導体９ｂ、第３のビアホール導体９ｃを介して、基板側接合電極１２、脚部側接合電極１３、外部端子１４に容易に導出することができる。
【００７８】
また、脚部６ａ、６ｂの上面には、前記外部端子１４に導通しない脚部側接合電極１３が形成され、前記積層基板２下面には、前記脚部側接合電極１３に対応して基板側接合電極１２が形成され、前記基板側接合電極１２と前記脚部側接合電極１３とが導電性接合部材１８を介して接合されている。これらの構造により、脚部側接合電極１３に電気的な機能があっても、なくとも、その間で機械的な接合が達成できるため、容器体１と脚部６ａ、６ｂとの機械的な接合強度を向上させることができる。
【００７９】
これらにより、本発明では、表面実装型温度補償水晶発振器の小型化に対応して、ＩＣ素子７の小型化をしても、ＩＣ素子７の接合信頼性を維持、向上させながら、発振器全体の小型化に充分に対応できる。
【００８０】
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。
【００８１】
また更に上述した実施形態においては、容器体１の蓋体４をシールリング３を介して積層基板２に接合させるようにしたが、これに代えて、積層基板２の上面に接合用のメタライズパターンを形成しておき、このメタライズパターンに対して蓋体４をダイレクトに溶接するようにしても構わない。
【００８２】
更に、また上述した実施形態においては、容器体１の積層基板２上面に直接シールリング３を取着させるようにしたが、これに代えて、積層基板２の上面に基板２と同材質のセラミック材料等から成る枠体を一体的に取着させた上、該枠体の上面にシールリング３を取着させるようにしても構わない。
【００８３】
また更に上述した実施形態においては、容器体１の下面に一対の脚部６ａ，６ｂを取着させるようにしたが、これに代えて、各脚部６ａ，６ｂをそれぞれ２個に分断して得た４個の脚部を容器体１の下面に取着させるようにしたり、或いは、脚部６ａ，６ｂのうち一方のみを２つに分断して得た３個の脚部を容器体１の下面に取着させるようにしても良い。
【００８４】
更にまた上述した実施形態においては、脚部６ａ，６ｂの間には、ＩＣ素子７のみを配置しているが、電源電圧の配線導体とグランド電位との間や、発振出力の配線導体とグランド電位との間に接続されるコンデンサなどの電子部品素子を配置させるようにしても構わない。
【００８５】
【発明の効果】
本発明の表面実装型温度補償水晶発振器によれば、ＩＣ素子が配置される領域に、少なくとも８つ以上の電極パッドを縦横にマトリックス状に配置したため、ＩＣ素子の配置領域における電極パッドの占有率が向上する。このため、ＩＣ素子の小型化に寄与でき、発振器全体の小型化が可能となる。
【００８６】
ＩＣ素子の接続パッドと電極パッドとの接続部分がＩＣ素子の配置領域内に均等に分散されるため、ＩＣ素子の強固な接続が可能となる。
【００８７】
また、電極パッドは積層基板の内部の配線導体に、ビアホール導体を介して接続され、ＩＣ素子の配置内を横断する引き回し導体が存在しないため、電極パッド間の短絡を有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を表面実装型水晶発振器に適用した実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の表面実装型水晶発振器の断面図である。
【図３】図１の表面実装型水晶発振器を構成する容器体を下方より見た平面図である。
【図４】容器体を構成する積層基板の内部の配線導体及びビアホール導体を示す平面図である。
【図５】図１の表面実装型水晶発振器を構成する脚部を下方より見た透視状態の平面図である。
【図６】図１の表面実装型水晶発振器に用いるＩＣ素子の断面図であり、（ｂ）は下方からみた平面図である。
【図７】本発明の表面実装型温度補償水晶発振器の分解断面図であり、水晶電極パッドの接続構造を示す。
【図８】本発明の表面実装型温度補償水晶発振器の別の分解断面図であり、電極パッドから外部端子まで接続構造を示す。
【図９】本発明の表面実装型温度補償水晶発振器の別の分解断面図であり、書き込み制御電極パッドの導出構造を示す。
【図１０】（ａ）は従来の表面実装型温度補償水晶発振器の断面図、（ｂ）は（ａ）の表面実装型温度補償水晶発振器を下方から見た平面図である。
【図１１】従来の表面実装型温度補償水晶発振器におけるＩＣ素子の配置領域を示す平面図である。
【符号の説明】
１・・・容器体
２・・・積層基板
３・・・シールリング
４・・・蓋体
５・・・圧電振動子（水晶振動子）
６ａ，６ｂ・・・一対の脚部
７・・・ＩＣ素子
１１・・・接続パッド
９ａ・・・第１のビアホール導体
９ｂ・・・積層基板の配線導体
９ｃ・・・第２のビアホール導体
９ｄ・・・第３のビアホール導体
８・・・搭載パッド
１０・・・電極パッド
１１・・・接続パッド
１２・・・基板側接合電極
１３・・・脚部側接合電極
１４・・・外部端子

Claims

水晶振動素子を気密封止した容器体と、
前記容器体の下面に接合され、且つ表面実装用外部端子が形成された脚部と、前記容器体の下面に配置され、且つ前記水晶振動素子の温度特性を補償する温度補償データに基づいて所定発振出力を制御するＩＣ素子とから含む表面実装型温度補償水晶発振器であって、
前記容器体の下面領域には、少なくとも前記水晶振動素子に接続する複数の水晶電極パッド、表面実装用外部端子に接続する発振出力電極パッド、グランド電極パッド、電源電圧電極パッド、発振制御電極パッド及び複数の書き込み制御用電極パッドが夫々縦横に配置され、前記ＩＣ素子は、該各電極パッドに電気的に接続されていることを特徴とする表面実装型温度補償水晶発振器。
前記容器体の下面領域に縦横に配置された電極パッドは、ＩＣ素子に接続するダミー電極パッドを含むことを特徴とする請求項１記載の表面実装型温度補償水晶発振器。
前記容器体の下面領域に配置される電極パッドは、該電極パッド形成位置を結ぶ縦横の仮想線の交点部分に位置するとともに、各交点部分の間隔は、同一方向で実質的に同一間隔に設定されていることを特徴とする請求項１記載の表面実装型温度補償水晶発振器。
前記水晶振動素子を気密封止する容器体は、複数の絶縁層を積層した積層基板、シールリング、蓋体とから構成されるとともに、前記２つの絶縁層の間には配線導体が形成され、且つ前記電極パッドの形成領域内には前記配線パターンに接続するビアホール導体が形成されていることを特徴とする請求項１記載の表面実装型温度補償水晶発振器。
前記配線導体にビアホール導体を介して接続する電極パッドは、縦横に配置された電極パッドのうち内周側領域に配置された電極パッドであることを特徴とする請求項４記載の表面実装型温度補償水晶発振器。
前記脚部の上面には脚部側接合電極が、下面には表面実装用外部端子が夫々配置されており、前記脚部側接合電極と前記表面実装外部端子とは、脚部の厚み方向で互いに導通していることを特徴とする請求項１記載の表面実装型温度補償水晶発振器。
前記脚部の上面には、前記表面実装用外部端子に導通しない脚部側接合電極が形成されていることを特徴とすることを特徴とする請求項６記載の表面実装型温度補償水晶発振器。
前記基板下面には、前記脚部側接合電極に対応して基板側接合電極が形成されていることを特徴とする請求項６記載の表面実装型温度補償水晶発振器。
前記基板側接合電極と前記脚部側接合電極とが導電性接合部材を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項８記載の表面実装型温度補償水晶発振器。
前記基板側接合電極は、前記発振出力電極パッド、発振制御電極パッド、グランド電極パッド及び電源電圧電極パッドに接続されていることを特徴とする請求項８記載の表面実装型温度補償水晶発振器。
前記ＩＣ素子は、半導体素子と、該ＩＣ素子の接続パッドを電極パッド形成位置に対応させるための再配線層とが一体的に形成されていることを特徴とする請求項１記載の表面実装型温度補償水晶発振器。