【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圧電発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、携帯用通信機器等の電子機器に圧電発振器が用いられている。
【０００３】
かかる従来の圧電発振器としては、例えば図４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等の圧電振動素子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に前記圧電振動素子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圧電振動素子２４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圧電振動素子２４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圧電振動素子２４が収容され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、アルミナセラミックスやガラス−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。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００―１５１２８３号公報（図２、図５）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の表面実装型圧電発振器においては、容器体２３と枠状基体２１とがセラミック材料により一体成形されていることから、かかる一体成形物をセラミックグリーンシート積層法等によって製作する際、セラミックグリーンシートの積層数が多くなることに起因してセラミックグリーンシート同士の位置合わせに困難を要したり、焼成後に反りを生じるといった不都合があり、また上述の一体成形物は構造が複雑で取り扱いにくいことから、容器体２３の内部に圧電振動素子２４を搭載してこれを蓋体で塞いだり、枠状基体２１の内側にＩＣ素子２６を搭載する際には一体成形体の複雑な構造に対応した特殊な治具が必要となる上に、その作業性が悪く、生産性の向上に供しないという欠点も有していた。
【０００８】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、生産性に優れた表面実装型圧電発振器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面実装型圧電発振器は、内部に圧電振動素子が収容され、下面に複数個の電極パッド及び第１接合電極が被着されている容器体の下面に、前記電極パッドに接続される複数個の接続パッドを有し、前記圧電振動素子の振動に基づいて発振出力を制御するＩＣ素子と、上面に前記第１接合電極に接続される複数個の第２接合電極を、下面に外部端子を有する実装用基体とを異方性導電材を介して取着させるとともに、該異方性導電材によって前記第２接合電極を前記第１接合電極に、前記接続パッドを前記電極パッドに電気的に接続させてなることを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明の表面実装型圧電発振器は、前記容器体の基板がセラミック材料から成り、前記実装用基体が樹脂材料から成ることを特徴とするものである。
【００１１】
更に本発明の表面実装型圧電発振器は、前記異方性導電材がシート状もしくはペースト状の異方性導電材を硬化させることによって形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また更に本発明の表面実装型圧電発振器は、前記実装用基体が前記ＩＣ素子の両側に配された一対の脚部により構成されており、前記ＩＣ素子の４つの側面のうち２つの側面を前記脚部の側面に対向させて近接配置させるとともに、残りの２つの側面を前記脚部間の領域より露出させたことを特徴とするものである。
【００１３】
更にまた本発明の表面実装型圧電発振器は、前記ＩＣ素子の２個の露出側面が前記容器体の外周部に沿って配されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の表面実装型圧電発振器によれば、容器体と実装用基体とを別々に準備した後、両者を異方性導電材を介して接続させることによって表面実装型圧電発振器を組み立てるようにしている。従って、容器体の内部に圧電振動素子を搭載した後で実装用基体とＩＣ素子とを容器体に取着させることにより、組み立ての作業性は良好となり、特殊な製造設備等は一切不要となる上に、容器体をセラミックグリーンシート積層法等によって製作する場合であっても、その積層数は少なくて済むことから、セラミックグリーンシート同士の位置合わせは比較的簡単で、焼成後に反りを生じたりすることも殆どなく、これによって表面実装型圧電発振器の生産性が向上されるようになる。
【００１５】
また本発明の表面実装型圧電発振器によれば、実装用基体及びＩＣ素子は容器体の下面に対して異方性導電材を介して一括的に取着されていることから、その取着作業は極めて簡単であり、表面実装型圧電発振器の組立工程も大幅に簡略化されるようになる。これによっても表面実装型圧電発振器の生産性向上に供することができる。
【００１６】
更に本発明の表面実装型圧電発振器によれば、前記実装用基体をＩＣ素子の両側に配される２個の脚部によって構成し、かかる脚部の側面と対向するＩＣ素子の２個の側面を前記脚部の側面に近接配置させるとともに、前記ＩＣ素子の前記側面と直交する２個の側面を一対の脚部の端面間より露出させておくことにより、表面実装型圧電発振器の全体構造を小型化することができるようになる。
【００１７】
またこの場合、ＩＣ素子と容器体との接合部が直視できることから、製品の検査等に際してＩＣ素子の接合状態を目視等によって容易に確認することが可能となり、これによっても表面実装型圧電発振器の生産性向上に供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の表面実装型圧電発振器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、図２は図１の表面実装型水晶発振器の断面図、図３は図１の表面実装型水晶発振器を下方より見た平面図であり、これらの図に示す表面実装型水晶発振器は、内部に圧電振動素子としての水晶振動素子５を収容した容器体１の下面に、実装用基体６と、ＩＣ素子７とを取着させた構造を有している。
【００２０】
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、該シールリング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。
【００２１】
前記容器体１は、その内部、具体的には、基板２の上面とシールリング３の内面と蓋体４の下面とで囲まれる空間内に水晶振動素子５を収容して気密封止するためのものであり、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等が、基板２の下面には後述する脚部６ａ，６ｂの接合電極９ａに接続される複数個の接合電極８ｃ（以下、第１接合電極という。）やＩＣ素子７の接続パッド７ａに接続される複数個の電極パッド８ｂ等がそれぞれ設けられ、これらのパッドは基板表面の配線パターンや基板内部に埋設されているビアホール導体等によって、対応するパッド同士、相互に電気的に接続されている。
【００２２】
尚、前記容器体１の基板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配線導体８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、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。この場合、セラミックグリーンシートの積層数はせいぜい２層程度と少ないため、セラミックグリーンシート同士の位置合わせは比較的簡単で、焼成後に反りを生じたりすることも殆どない。
【００２３】
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を導電性接着剤１０を用いて基板２の上面に実装・固定した後、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メッキ層等が被着される。
【００２４】
一方、前記容器体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、外部からの変動電圧が一対の振動電極を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっている。
【００２５】
前記水晶振動素子５は、一対の振動電極を導電性接着材１０を介して基板上面の対応する搭載パッド８ａに電気的に接続させることによって基板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。
【００２６】
ここで容器体１の金属製蓋体４を容器体１や実装用基体６の配線導体８，９を介して後述するグランド端子用の外部端子９ｂ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ることとなるため、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気的作用より良好に保護することができる。従って、容器体１の金属製蓋体４は容器体１や実装用基体６の配線導体８，９を介してグランド端子用の外部端子９ｂに接続させておくことが好ましい。
【００２７】
そして、上述した容器体１の下面に取着される実装用基体６は一対の脚部６ａ，６ｂによって構成されており、かかる一対の脚部６ａ，６ｂの間の領域にＩＣ素子７を配置させている。
【００２８】
ここで、一対の脚部６ａ，６ｂ及びＩＣ素子７の容器体１に対する取着には、エポキシ系樹脂等にニッケルや金等から成る導電性粒子を所定量、添加・分散させてなるシート状、もしくはペースト状の異方性導電材１２が用いられ、かかる異方性導電材１２は、圧力が印加された箇所でのみ厚み方向に選択的に導通させるとともに、その上下に配される部材同士を相互に接着させる作用、具体的には、異方性導電材１２を挟んで対向配置されているパッド同士（容器体１の接続パッド８ｂとＩＣ素子７の対応する電極パッド７ａ）、電極同士（容器体１の第１接合電極８ｃと脚部６ａ，６ｂの対応する第２接合電極９ａ）が電気的に接続され、同時にＩＣ素子７及び一対の脚部６ａ，６ｂの各上面が容器体１の下面に対して機械的に接続される。
【００２９】
前記異方性導電材１２はＩＣ素子７の取着領域から脚部６ａ，６ｂの取着領域にかけて単一の膜状をなすように連続的に介在されており、かかる異方性導電材１２を用いてＩＣ素子７及び一対の脚部６ａ，６ｂを容器体１の下面に一括的に取着させることにより、その取着作業を極めて簡単になすことができるとともに、表面実装型水晶発振器の組立工程が大幅に簡略化されるようになり、これによって表面実装型水晶発振器の生産性を向上させることが可能となる。
【００３０】
また、前記容器体１に異方性導電材１２を介して取着される一対の脚部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。
【００３１】
これら一対の脚部６ａ，６ｂは、その上面に容器体下面の対応する第１接合電極８ｃに異方性導電材１２を介して電気的に接続される複数個の接合電極９ａ（以下、第２接合電極という。）が、また下面には４つの外部端子９ｂ（電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子）が２個の脚部６ａ，６ｂに分かれて２個ずつ設けられており、これらの第２接合電極９ｂと外部端子９ａとは各脚部６ａ，６ｂの端面等に設けられ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。
【００３２】
上述した４個の外部端子９ｂは、表面実装型水晶発振器をマザーボード等の外部電気回路に搭載する際、外部電気回路の回路配線と電気的に接続されるようになっており、これら４個の外部端子９ｂのうち、グランド端子と発振出力端子を一方の脚部６ａに、電源電圧端子と発振制御端子を他方の脚部６ｂに設けておくようにすれば、発振出力端子がグランド電位に接続されるグランド端子に近接して配置されることから、発振出力端子より出力される発振信号にノイズが干渉するのを有効に防止することができる。従って、グランド端子と発振出力端子は共通の脚部に隣接させて設けておくことが好ましい。
【００３３】
尚、前記脚部６ａ，６ｂは、ガラス布基材エポキシ樹脂から成る場合、ガラス糸を編み込んで形成したガラス布基材にエポキシ樹脂の液状前駆体を含浸させるとともに、該前駆体を高温で重合させることによってベースが形成され、その表面に貼着される銅箔等の金属箔を従来周知のフォトエッチング等を採用し、所定パターンに加工することによって配線導体が形成される。そして、上述のようにして得た脚部６ａ，６ｂは、その上面に設けられた第２接合電極９ａを異方性導電材１２を介して容器体下面の対応する第１接合電極８ｃに対向配置させた上、これらを容器体１側へ押圧し、しかる後、前記異方性導電材１２に熱を印加して熱圧着させることにより容器体１の下面に取着される。
【００３４】
このように、本実施形態においては、容器体１と一対の脚部６ａ，６ｂとを別々に準備した後、両者を異方性導電材１２を介して接続させることによって表面実装型水晶発振器を組み立てるようにしており、しかも容器体単体の構造は極めて簡素であることから、水晶振動素子５を容器体１の内部に搭載したり、容器体１の下面にＩＣ素子７や脚部６ａ，６ｂを取り付けるにあたり容器体１を保持しておくための特殊な治具等は一切不要であり、またこのような組み立て工程における組立作業の作業性も極めて良好なものとなる。
【００３５】
尚、上述した一対の脚部６ａ，６ｂは、ガラス布基材エポキシ樹脂等の樹脂材料で形成しておくのが好ましく、かかる樹脂材料で脚部６ａ，６ｂを形成しておくことにより、外形切断加工等を容易に行うことができる。
【００３６】
一方、一対の脚部６ａ，６ｂ間に配置されるＩＣ素子７としては、上面に前記容器体１の電極パッド８ｂに接続される複数個の接続パッド７ａを有した矩形状のフリップチップ型ＩＣが用いられ、その上面には、周囲の温度状態を検知する感温素子（サーミスタ）、水晶振動素子５の温度特性を補償する温度補償データを有し、該温度補償データに基づいて前記水晶振動素子５の振動特性を温度変化に応じて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。このようなＩＣ素子７の発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、例えば、クロック信号等の基準信号として利用されることとなる。
【００３７】
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７ａを、前述した如く容器体下面の対応する電極パッド８ｂに異方性導電材１２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、これによってＩＣ素子７内の電子回路が容器体１の配線導体８や脚部６ａ，６ｂの配線導体９等を介して水晶振動素子５や脚部６ａ，６ｂの外部端子９ｂ等と電気的に接続される。
【００３８】
尚、前記ＩＣ素子７の温度補償回路に温度補償データを書き込むための書込制御端子（図示せず）は前記脚部６ａ，６ｂの側面等に設けられ、これらの書込制御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によって温度補償回路内に温度補償データが格納される。また、このような書込制御端子は、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く、そのようにして表面実装型水晶発振器を製造することにより、全体構造を小型化して、構成を簡素化することができる。
【００３９】
また更に上述したＩＣ素子７は、４個の側面のうち平行に配置されている２個の側面が、その全面にわたり、上述した脚部６ａ，６ｂの側面に対向して近接配置されるようになっており、この２個の側面と直交する残りの２個の側面を一対の脚部６ａ，６ｂの端面間より露出させている。ここで、前記ＩＣ素子７の側面と前記脚部６ａ，６ｂの側面との間にできる間隙の幅は、例えば１０μｍ〜５００μｍに設定される。
【００４０】
そして、前記ＩＣ素子７の２個の露出側面は、容器体１の外周部よりも若干内側、例えば、容器体１の外周より１μｍ〜５００μｍだけ内側に、容器体１の外周部に沿って配されている。
【００４１】
このように、前記ＩＣ素子７の露出側面と直交する方向に係る容器体１や脚部６ａ，６ｂの幅寸法はＩＣ素子７の一辺の長さと略等しくなるように設計され、またＩＣ素子７の露出側面と平行な方向に係る容器体１の幅寸法はＩＣ素子７の一辺の長さと脚部６ａ，６ｂの幅との和と略等しくなるように設計されているため、表面実装型水晶発振器の全体構造を縦・横いずれの方向にも小型に構成することができるようになる。
【００４２】
しかもこの場合、ＩＣ素子７の２個の露出側面は一対の脚部６ａ，６ｂに遮られることなく露出させてあり、ＩＣ素子７と容器体１との接合部が直視できるようになっているため、上述の異方性導電材１２を透光性を有した樹脂により形成しておけば、製品の検査等に際してＩＣ素子７の接合状態を目視等によって容易に確認することができ、これによって表面実装型水晶発振器の生産性を向上させることも可能となる。
【００４３】
このようなＩＣ素子７は、その電極パッド７ａを異方性導電材１２を介して容器体１の対応する接続パッド８ｂに対向配置させた上、ＩＣ素子７を容器体１側へ押圧しつつ異方性導電材１２に熱を印加することによって容器体１の下面に取着される。また、このようなＩＣ素子７の取着作業は先に述べた脚部６ａ，６ｂの取着作業と同時に行なうようにしても良く、その場合、表面実装型水晶発振器の製造プロセスが簡略化されることとなるため、生産性の更なる向上に供することができる。
【００４４】
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。
【００４５】
例えば、上述した実施形態においては、圧電振動素子として水晶振動素子を用いた表面実装型水晶発振器を例にとって説明したが、これに代えて、圧電振動素子としてＳＡＷフィルタ等の他の圧電振動素子を用いる場合にも本発明は適用可能である。
【００４６】
また上述した実施形態においては、実装用基体６として２個の脚部６ａ，６ｂを用いるようにしたが、これに代えて、ＩＣ素子７を取り囲む１個の枠状基体で実装用基体を構成しても良いし、或いは、上述の実施形態で用いた２個の脚部６ａ，６ｂをそれぞれ２個に分断して得た４個の脚部で実装用基体を構成したり、２個の脚部６ａ，６ｂのうち一方のみを２つに分断して得た３個の脚部で実装用基体を構成しても構わない。
【００４７】
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を介して基板２に接合させるようにしたが、これに代えて、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。
【００４８】
また更に上述した実施形態においては、容器体１の基板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、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。
【００４９】
更にまた上述した実施形態においては、脚部６ａ，６ｂの形状を矩形状となしたが、このような脚部６ａ，６ｂの内側面や外側面，角部等に切り欠きを設け、この切り欠きと接する脚部６ａ，６ｂの表面に導体パターンを被着させたり、或いは、切り欠きによってできたスペースにチップ状コンデンサ等の小さな電子部品素子を配置させるようにしても構わない。
【００５０】
また更に上述した実施形態において、ＩＣ素子７の側面と脚部６ａ，６ｂの側面との間にできる間隙に補強や封止等を目的として樹脂材等を充填するようにしても良いことは言うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の表面実装型圧電発振器によれば、容器体と実装用基体とを別々に準備した後、両者を異方性導電材を介して接続させることによって表面実装型圧電発振器を組み立てるようにしている。従って、容器体の内部に圧電振動素子を搭載した後で実装用基体とＩＣ素子とを容器体に取着させることにより、組み立ての作業性は良好となり、特殊な製造設備等は一切不要となる上に、容器体をセラミックグリーンシート積層法等によって製作する場合であっても、その積層数は少なくて済むことから、セラミックグリーンシート同士の位置合わせは比較的簡単で、焼成後に反りを生じたりすることも殆どなく、これによって表面実装型圧電発振器の生産性が向上されるようになる。
【００５２】
また本発明の表面実装型圧電発振器によれば、実装用基体及びＩＣ素子は容器体の下面に対して異方性導電材を介して一括的に取着されていることから、その取着作業は極めて簡単であり、表面実装型圧電発振器の組立工程も大幅に簡略化されるようになる。これによっても表面実装型圧電発振器の生産性向上に供することができる。
【００５３】
更に本発明の表面実装型圧電発振器によれば、前記実装用基体をＩＣ素子の両側に配される２個の脚部によって構成し、かかる脚部の側面と対向するＩＣ素子の２個の側面を前記脚部の側面に近接配置させるとともに、前記ＩＣ素子の前記側面と直交する２個の側面を一対の脚部の端面間より露出させておくことにより、表面実装型圧電発振器の全体構造を小型化することができるようになる。
【００５４】
またこの場合、ＩＣ素子と容器体との接合部が直視できることから、製品の検査等に際してＩＣ素子の接合状態を目視等によって容易に確認することが可能となり、これによっても表面実装型圧電発振器の生産性向上に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面実装型圧電発振器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下方より見た平面図である。
【図４】（ａ）は従来の表面実装型圧電発振器の断面図、（ｂ）は（ａ）の表面実装型圧電発振器を下方から見た平面図である。
【符号の説明】
１・・・容器体
２・・・基板
３・・・シールリング
４・・・蓋体
５・・・圧電振動素子（水晶振動素子）
６ａ，６ｂ・・・実装用基体（一対の脚部）
７・・・ＩＣ素子
７ａ・・・接続パッド
８・・・容器体の配線導体
８ａ・・・搭載パッド
８ｂ・・・電極パッド
８ｃ・・・第１接合電極
９・・・実装用基体の配線導体
９ａ・・・第２接合電極
９ｂ・・・外部端子
１０、１１・・・導電性接合材
１２・・・異方性導電接着材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface-mount type piezoelectric oscillator used for an electronic device such as a portable communication device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, piezoelectric oscillators have been used in electronic devices such as portable communication devices.
[0003]
As such a conventional piezoelectric oscillator, for example, as shown in FIG. 4, a piezoelectric vibrating element 24 such as a quartz vibrating element is housed inside an upper surface of a frame-shaped base 21 having a plurality of external terminals 22 attached to a lower surface. IC that attaches the container 23 and controls the oscillation output in the cavity 25 surrounded by the inner wall surface of the frame-shaped substrate 21 and the lower surface of the container 23 based on the vibration of the piezoelectric vibration element 24. An electronic component element 27 such as an element 26 and a capacitor is provided, and a structure in which the IC element 26 and the electronic component element 27 are mounted on the lower surface of the container 23 is known (for example, see Patent Document 1). .).
[0004]
The container body 23 is for hermetically sealing the piezoelectric vibrating element 24 housed therein by shutting off the piezoelectric vibrating element 24 from the atmosphere.A seal ring is provided on the upper surface of a substrate made of an electrically insulating material. The piezoelectric vibrating element 24 is attached to the inside of the seal ring, and a metal lid is joined to the upper surface of the seal ring by seam welding (resistance welding) or the like, so that the space in which the piezoelectric vibrating element 24 is housed is airtight. It is tightly sealed.
[0005]
The substrate of the container 23 and the frame-shaped base 21 described above are usually integrally formed of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramic, and a wiring conductor is formed inside and on the surface thereof. It has been manufactured by employing a conventionally known ceramic green sheet laminating method or the like.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-151283 (FIGS. 2 and 5)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional surface mount type piezoelectric oscillator, since the container body 23 and the frame-shaped base 21 are integrally formed of a ceramic material, such an integrally formed product is manufactured by a ceramic green sheet laminating method or the like. However, it is difficult to align the ceramic green sheets due to an increase in the number of stacked ceramic green sheets, and there is a disadvantage that warpage occurs after firing, and the above-described integrally molded article has a complicated structure. When the piezoelectric vibrating element 24 is mounted inside the container 23 and closed with a lid, or when the IC element 26 is mounted inside the frame-shaped base 21, the complicated structure of the integrally formed body is difficult because it is difficult to handle. In addition to the necessity of a special jig corresponding to the above, the workability is poor, and it has a drawback that it does not contribute to the improvement of productivity.
[0008]
The present invention has been devised in view of the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide a surface-mount type piezoelectric oscillator excellent in productivity.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The surface mount type piezoelectric oscillator of the present invention has a piezoelectric vibrating element housed therein, and is connected to the electrode pads on a lower surface of a container body on which a plurality of electrode pads and a first bonding electrode are attached on the lower surface. An IC element having a plurality of connection pads and controlling an oscillation output based on the vibration of the piezoelectric vibration element; a plurality of second bonding electrodes connected to the first bonding electrode on an upper surface; A mounting base having terminals is attached via an anisotropic conductive material, and the anisotropic conductive material electrically connects the second bonding electrode to the first bonding electrode and the connection pad to the electrode pad. It is characterized by being connected to each other.
[0010]
Further, in the surface mount type piezoelectric oscillator according to the present invention, the substrate of the container body is made of a ceramic material, and the mounting base is made of a resin material.
[0011]
Further, the surface-mounted piezoelectric oscillator according to the present invention is characterized in that the anisotropic conductive material is formed by curing a sheet-like or paste-like anisotropic conductive material.
[0012]
Still further, in the surface-mount type piezoelectric oscillator according to the present invention, the mounting base is constituted by a pair of legs arranged on both sides of the IC element, and two of the four side faces of the IC element are It is characterized by being arranged so as to be opposed to the side surface of the leg portion, and exposing the remaining two side surfaces from the region between the leg portions.
[0013]
Still further, in the surface-mounted piezoelectric oscillator according to the present invention, two exposed side surfaces of the IC element are arranged along an outer peripheral portion of the container body.
[0014]
According to the surface-mounted piezoelectric oscillator of the present invention, after separately preparing the container body and the mounting substrate, the two are connected via an anisotropic conductive material to assemble the surface-mounted piezoelectric oscillator. I have. Therefore, by mounting the mounting substrate and the IC element to the container after the piezoelectric vibration element is mounted inside the container, the workability of assembly is improved, and no special manufacturing equipment is required. On the other hand, even when the container body is manufactured by the ceramic green sheet laminating method or the like, since the number of laminations is small, the alignment of the ceramic green sheets is relatively easy, and warping may occur after firing. This hardly causes the productivity of the surface mount type piezoelectric oscillator to be improved.
[0015]
Further, according to the surface mount type piezoelectric oscillator of the present invention, since the mounting base and the IC element are collectively attached to the lower surface of the container via the anisotropic conductive material, the attaching work is performed. Is extremely simple, and the assembly process of the surface mount type piezoelectric oscillator is greatly simplified. This can also contribute to improving the productivity of the surface mount type piezoelectric oscillator.
[0016]
Further, according to the surface-mount type piezoelectric oscillator of the present invention, the mounting base is constituted by two legs arranged on both sides of the IC element, and the two side faces of the IC element opposed to the side faces of the leg section. Are arranged close to the side surfaces of the leg portions, and two side surfaces orthogonal to the side surfaces of the IC element are exposed from between the end surfaces of the pair of leg portions, so that the entire structure of the surface mount type piezoelectric oscillator is reduced. The size can be reduced.
[0017]
Also, in this case, since the joint between the IC element and the container can be directly viewed, the joint state of the IC element can be easily checked visually or the like at the time of product inspection or the like. It can be used to improve productivity.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0019]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment in which the surface-mount type piezoelectric oscillator of the present invention is applied to a surface-mount type crystal oscillator, FIG. 2 is a cross-sectional view of the surface-mount type crystal oscillator of FIG. 1, and FIG. FIG. 1 is a plan view of a type crystal oscillator viewed from below. In the surface mount type crystal oscillator shown in these figures, a mounting base 6 is mounted on the lower surface of a container 1 in which a crystal vibration element 5 as a piezoelectric vibration element is housed. And the IC element 7 are attached.
[0020]
The container 1 is made of, for example, a substrate 2 made of a ceramic material such as glass-ceramic or alumina ceramic, a seal ring 3 made of a metal such as 42 alloy, Kovar, phosphor bronze, and a metal similar to the seal ring 3. The container 1 is constituted by attaching a seal ring 3 to the upper surface of the substrate 2 and mounting and fixing the lid 4 on the upper surface of the substrate 2. The crystal vibrating element 5 is mounted on the upper surface of the substrate 2 to be formed.
[0021]
The container 1 accommodates the quartz vibrating element 5 in a space surrounded by the inside thereof, specifically, the upper surface of the substrate 2, the inner surface of the seal ring 3, and the lower surface of the lid 4, and hermetically seals it. On the upper surface of the substrate 2, a pair of mounting pads 8a and the like connected to the vibrating electrode of the crystal vibrating element 5 are connected, and on the lower surface of the substrate 2, a bonding electrode 9a of leg portions 6a and 6b described later is connected. A plurality of bonding electrodes 8c (hereinafter, referred to as first bonding electrodes), a plurality of electrode pads 8b connected to the connection pads 7a of the IC element 7, and the like are provided. The corresponding pads are electrically connected to each other by a via-hole conductor or the like buried inside the substrate.
[0022]
When the substrate 2 of the container 1 is made of a ceramic material such as glass-ceramic, for example, a wiring conductor is formed on the surface of a ceramic green sheet obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent or the like to ceramic material powder. The conductive paste is printed and applied in a predetermined pattern, a plurality of the pastes are laminated, press-formed, and then fired at a high temperature. In this case, since the number of stacked ceramic green sheets is as small as at most about two, the alignment between the ceramic green sheets is relatively easy, and there is almost no warping after firing.
[0023]
The seal ring 3 and the lid 4 of the container body 1 are manufactured by molding a metal such as a 42 alloy into a predetermined shape by employing a conventionally known metal working method. After brazing to a conductor layer previously adhered to the upper surface, and then mounting and fixing the crystal resonator element 5 to the upper surface of the substrate 2 using a conductive adhesive 10, the above-described lid 4 is conventionally known. The container body 1 is assembled by joining the upper surface of the seal ring 3 by resistance welding or the like. When the seal ring 3 and the lid 4 are joined by resistance welding in this manner, a Ni plating layer, an Au plating layer, or the like is previously applied to the surfaces of the seal ring 3 and the lid 4.
[0024]
On the other hand, the crystal vibrating element 5 housed inside the container body 1 is formed by attaching and forming a pair of vibrating electrodes on both main surfaces of a crystal blank cut along a predetermined crystal axis, so that a fluctuating voltage from the outside is obtained. Is applied to the crystal piece via a pair of vibrating electrodes, so that thickness shear vibration occurs at a predetermined frequency.
[0025]
The crystal vibrating element 5 is mounted on the upper surface of the substrate 2 by electrically connecting a pair of vibrating electrodes to the corresponding mounting pads 8a on the upper surface of the substrate via the conductive adhesive material 10. The electrical connection and the mechanical connection with the container body 1 are made simultaneously.
[0026]
Here, if the metal lid 4 of the container 1 is connected to an external terminal 9 b for a ground terminal, which will be described later, via the wiring conductors 8 and 9 of the container 1 and the mounting base 6, the lid can be used at the time of use. Since the body 4 is grounded to provide a shielding function, the crystal vibrating element 5 and an IC element 7 described later can be better protected from unnecessary external electrical action. Therefore, it is preferable that the metal lid 4 of the container 1 is connected to the external terminal 9 b for the ground terminal via the wiring conductors 8 and 9 of the container 1 and the mounting base 6.
[0027]
The mounting base 6 attached to the lower surface of the container body 1 described above is constituted by a pair of legs 6a and 6b, and the IC element 7 is arranged in a region between the pair of legs 6a and 6b. Let me.
[0028]
Here, the attachment of the pair of legs 6a and 6b and the IC element 7 to the container 1 is performed by adding and dispersing a predetermined amount of conductive particles made of nickel, gold, or the like to an epoxy resin or the like. Alternatively, a paste-like anisotropic conductive material 12 is used, and the anisotropic conductive material 12 selectively conducts in the thickness direction only at a position where pressure is applied, and has members arranged above and below it. To be bonded to each other, specifically, the pads (the connection pads 8b of the container body 1 and the corresponding electrode pads 7a of the IC element 7) that are opposed to each other with the anisotropic conductive material 12 interposed therebetween, (The first bonding electrode 8c of the container 1 and the corresponding second bonding electrode 9a of the legs 6a, 6b) are electrically connected, and at the same time, the upper surface of the IC element 7 and the pair of legs 6a, 6b 1 is mechanically connected to the lower surface .
[0029]
The anisotropic conductive material 12 is interposed continuously from the attachment area of the IC element 7 to the attachment areas of the legs 6a and 6b so as to form a single film. By attaching the IC element 7 and the pair of legs 6a, 6b to the lower surface of the container body 1 collectively, the attaching work can be made extremely simple, and the surface mount type crystal oscillator can be mounted. The assembling process is greatly simplified, thereby improving the productivity of the surface mount type crystal oscillator.
[0030]
The pair of legs 6a and 6b attached to the container body 1 via the anisotropic conductive material 12 are made of a resin material such as a glass cloth base epoxy resin, polycarbonate, epoxy resin, polyimide resin, or the like. It is formed in a rectangular shape by a ceramic material such as glass-ceramic, alumina ceramic or the like, and is arranged in parallel with the IC element 7 interposed therebetween.
[0031]
The pair of legs 6a, 6b has a plurality of bonding electrodes 9a (hereinafter, referred to as a "first") electrically connected to the corresponding first bonding electrodes 8c on the lower surface of the container body via the anisotropic conductive material 12 on the upper surface thereof. And two external terminals 9b (a power supply voltage terminal, a ground terminal, an oscillation output terminal, and an oscillation control terminal) are provided on the lower surface, each of which is divided into two legs 6a and 6b. The second bonding electrodes 9b and the external terminals 9a are electrically connected to each other via conductor films on the inner surfaces of the grooves provided on the end surfaces of the legs 6a and 6b.
[0032]
The four external terminals 9b are electrically connected to the circuit wiring of the external electric circuit when the surface mount type crystal oscillator is mounted on an external electric circuit such as a motherboard. If the ground terminal and the oscillation output terminal of the external terminal 9b are provided on one leg 6a and the power supply voltage terminal and the oscillation control terminal are provided on the other leg 6b, the oscillation output terminal is connected to the ground potential. Since it is arranged close to the ground terminal to be provided, it is possible to effectively prevent noise from interfering with the oscillation signal output from the oscillation output terminal. Therefore, it is preferable that the ground terminal and the oscillation output terminal are provided adjacent to the common leg.
[0033]
When the legs 6a and 6b are made of a glass cloth base epoxy resin, the glass cloth base formed by weaving glass threads is impregnated with a liquid epoxy resin precursor and the precursor is polymerized at a high temperature. By doing so, a base is formed, and a wiring conductor is formed by processing a metal foil such as a copper foil adhered on the surface into a predetermined pattern by using a conventionally known photoetching or the like. The legs 6a and 6b obtained as described above face the second bonding electrode 9a provided on the upper surface thereof to the corresponding first bonding electrode 8c on the lower surface of the container via the anisotropic conductive material 12. After being arranged, they are pressed to the container body 1 side, and thereafter, the anisotropic conductive material 12 is attached to the lower surface of the container body 1 by applying heat and thermocompression bonding.
[0034]
As described above, in the present embodiment, after separately preparing the container body 1 and the pair of leg portions 6a and 6b, and connecting the two via the anisotropic conductive material 12, the surface mount type crystal oscillator is provided. Since the structure of the container body itself is extremely simple, the crystal vibrating element 5 is mounted inside the container body 1 or the IC element 7 and the legs 6a, 6b are provided on the lower surface of the container body 1. No special jig or the like for holding the container body 1 is required at the time of mounting, and the workability of the assembling work in such an assembling process becomes extremely good.
[0035]
The pair of legs 6a and 6b described above are preferably formed of a resin material such as a glass cloth base epoxy resin, and the outer shape is formed by forming the legs 6a and 6b with such a resin material. Cutting and the like can be easily performed.
[0036]
On the other hand, as the IC element 7 disposed between the pair of legs 6a, 6b, a rectangular flip-chip type IC having a plurality of connection pads 7a connected to the electrode pads 8b of the container body 1 on the upper surface is used. On its upper surface, there is a temperature sensing element (thermistor) for detecting an ambient temperature state, and temperature compensation data for compensating for the temperature characteristics of the crystal vibrating element 5. Based on the temperature compensation data, A temperature compensation circuit for correcting the vibration characteristic of the element 5 according to a temperature change, an oscillation circuit connected to the temperature compensation circuit and generating a predetermined oscillation output are provided. The oscillation output generated by the oscillation circuit of the IC element 7 is output to the outside and then used as a reference signal such as a clock signal.
[0037]
Such an IC element 7 is formed by electrically connecting a plurality of connection pads 7a provided on the upper surface thereof to the corresponding electrode pads 8b on the lower surface of the container body via the anisotropic conductive material 12 as described above. The electronic circuit in the IC element 7 is attached to the lower surface of the body 1, whereby the crystal vibrating element 5 and the legs 6 a and 6 b are connected via the wiring conductor 8 of the container 1 and the wiring conductor 9 of the legs 6 a and 6 b. Are electrically connected to the external terminals 9b and the like.
[0038]
Note that write control terminals (not shown) for writing temperature compensation data to the temperature compensation circuit of the IC element 7 are provided on the side surfaces of the legs 6a, 6b and the like. The temperature compensation data is stored in the temperature compensation circuit by writing the temperature compensation data corresponding to the temperature characteristic of the crystal vibrating element 5 into the memory provided in the temperature compensation circuit of the IC element 7 by applying a probe needle of the mounting device. Is done. Further, such a write control terminal is arranged in an external discard portion provided integrally with the legs 6a, 6b, etc., and after the writing of the temperature compensation data is completed, the discard portion is connected to the leg. It may be separated from the parts 6a, 6b, etc., and by manufacturing the surface mount type crystal oscillator in this way, the overall structure can be reduced in size and the configuration can be simplified.
[0039]
Further, the above-mentioned IC element 7 is arranged such that two of the four side faces arranged in parallel are arranged in close proximity to the side faces of the leg portions 6a and 6b over the entire surface. The other two side surfaces orthogonal to the two side surfaces are exposed from between the end surfaces of the pair of leg portions 6a and 6b. Here, the width of the gap formed between the side surface of the IC element 7 and the side surfaces of the legs 6a and 6b is set to, for example, 10 μm to 500 μm.
[0040]
The two exposed side surfaces of the IC element 7 are arranged along the outer periphery of the container 1 slightly inside the outer periphery of the container 1, for example, 1 μm to 500 μm inside the outer periphery of the container 1. Have been.
[0041]
As described above, the width of the container 1 and the legs 6a and 6b in the direction orthogonal to the exposed side surface of the IC element 7 is designed to be substantially equal to the length of one side of the IC element 7. Is designed so that the width dimension of the container 1 in a direction parallel to the exposed side surface of the IC chip 7 is substantially equal to the sum of the length of one side of the IC element 7 and the widths of the legs 6a and 6b. The overall structure of the oscillator can be made compact in both the vertical and horizontal directions.
[0042]
Moreover, in this case, the two exposed side surfaces of the IC element 7 are exposed without being blocked by the pair of legs 6a and 6b, so that the joint between the IC element 7 and the container 1 can be directly viewed. Therefore, if the anisotropic conductive material 12 is formed of a translucent resin, the bonding state of the IC element 7 can be easily checked visually or the like at the time of product inspection or the like. It is also possible to improve the productivity of the surface mount type crystal oscillator.
[0043]
In such an IC element 7, the electrode pad 7 a is disposed to face the corresponding connection pad 8 b of the container 1 via the anisotropic conductive material 12, and the IC element 7 is pressed toward the container 1. By applying heat to the anisotropic conductive material 12, it is attached to the lower surface of the container 1. Further, such an attaching operation of the IC element 7 may be performed simultaneously with the attaching operation of the legs 6a and 6b described above. In this case, the manufacturing process of the surface mount type crystal oscillator is simplified. Therefore, the productivity can be further improved.
[0044]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes, improvements, and the like can be made without departing from the gist of the present invention.
[0045]
For example, in the above-described embodiment, a surface-mounted crystal oscillator using a crystal vibration element as the piezoelectric vibration element has been described as an example. Alternatively, another piezoelectric vibration element such as a SAW filter may be used as the piezoelectric vibration element. The present invention is also applicable when used.
[0046]
Further, in the above-described embodiment, the two legs 6a and 6b are used as the mounting base 6, but instead, the mounting base is constituted by one frame-shaped base surrounding the IC element 7. Alternatively, the mounting base may be formed by four legs obtained by dividing the two legs 6a and 6b used in the above-described embodiment into two, or two legs. The mounting base may be constituted by three legs obtained by dividing only one of the legs 6a and 6b into two.
[0047]
Further, in the above-described embodiment, the lid 4 of the container body 1 is joined to the substrate 2 via the seal ring 3, but instead, a metallized pattern for joining is formed on the upper surface of the substrate 2. In addition, the lid 4 may be directly welded to the metallized pattern.
[0048]
Furthermore, in the above-described embodiment, the seal ring 3 is directly attached to the upper surface of the substrate of the container body 1. However, instead of this, the upper surface of the substrate 2 is made of the same material as the substrate 2 made of a ceramic material or the like. The frame may be integrally attached, and the seal ring 3 may be attached to the upper surface of the frame.
[0049]
Furthermore, in the above-described embodiment, the legs 6a, 6b are rectangular in shape. However, cutouts are provided in the inner and outer surfaces, corners, and the like of the legs 6a, 6b. A conductor pattern may be attached to the surfaces of the legs 6a and 6b that are in contact with the notch, or a small electronic component element such as a chip capacitor may be arranged in a space formed by the notch.
[0050]
Further, in the above-described embodiment, it is needless to say that the gap between the side surface of the IC element 7 and the side surfaces of the leg portions 6a and 6b may be filled with a resin material or the like for the purpose of reinforcement or sealing. No.
[0051]
【The invention's effect】
According to the surface-mounted piezoelectric oscillator of the present invention, after separately preparing the container body and the mounting substrate, the two are connected via an anisotropic conductive material to assemble the surface-mounted piezoelectric oscillator. I have. Therefore, by mounting the mounting substrate and the IC element to the container after the piezoelectric vibration element is mounted inside the container, the workability of assembly is improved, and no special manufacturing equipment is required. On the other hand, even when the container body is manufactured by the ceramic green sheet laminating method or the like, since the number of laminations is small, the alignment of the ceramic green sheets is relatively easy, and warping may occur after firing. This hardly causes the productivity of the surface mount type piezoelectric oscillator to be improved.
[0052]
Further, according to the surface mount type piezoelectric oscillator of the present invention, since the mounting base and the IC element are collectively attached to the lower surface of the container via the anisotropic conductive material, the attaching work is performed. Is extremely simple, and the assembly process of the surface mount type piezoelectric oscillator is greatly simplified. This can also contribute to improving the productivity of the surface mount type piezoelectric oscillator.
[0053]
Further, according to the surface-mount type piezoelectric oscillator of the present invention, the mounting base is constituted by two legs arranged on both sides of the IC element, and the two side faces of the IC element opposed to the side faces of the leg section. Are arranged close to the side surfaces of the leg portions, and two side surfaces orthogonal to the side surfaces of the IC element are exposed from between the end surfaces of the pair of leg portions, so that the entire structure of the surface mount type piezoelectric oscillator is reduced. The size can be reduced.
[0054]
Also, in this case, since the joint between the IC element and the container can be directly viewed, the joint state of the IC element can be easily checked visually or the like at the time of product inspection or the like. It can be used to improve productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment in which a surface-mount type piezoelectric oscillator of the present invention is applied to a surface-mount type crystal oscillator.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the surface-mounted crystal oscillator of FIG.
FIG. 3 is a plan view of the surface mounted crystal oscillator of FIG. 1 as viewed from below.
4A is a cross-sectional view of a conventional surface-mount type piezoelectric oscillator, and FIG. 4B is a plan view of the surface-mount type piezoelectric oscillator of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Container body 2 ... Substrate 3 ... Seal ring 4 ... Lid 5 ... Piezoelectric vibration element (quartz vibration element)
6a, 6b: mounting base (a pair of legs)
7 IC element 7a Connection pad 8 Wiring conductor 8a of container body Mounting pad 8b Electrode pad 8c First bonding electrode 9 Wiring of mounting base Conductor 9a: second bonding electrode 9b: external terminals 10, 11: conductive bonding material 12: anisotropic conductive adhesive
