JP2005051370A

JP2005051370A - Manufacturing method for piezoelectric oscillator

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Publication number: JP2005051370A
Application number: JP2003204143A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Hatanaka; 英文畠中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2023-07-30
Also published as: JP4167557B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for a small-sized and easy-to-use temperature compensated crystal oscillator excellent in productivity. <P>SOLUTION: A mother board 15 is prepared, wherein cut-off margins B having a write control terminal 17 are arranged among a plurality of regions A each having a window 16. A package having a recessed part 1b is fitted to each region A of the mother board 15 from its major side in a manner of closing the window 16. A crystal vibrating element 5 is contained in the recessed part 1b of each package and a cover 4 seals the opening. Then an IC element 7 for controlling the oscillation output of the crystal vibrating element 5 is mounted on a lower face of the package 1 located at the inside of the window 16 from the other major side of the mother board 15. Compensation data to control the oscillation output depending on temperature are written in a memory in the IC element 7 via the write control terminal 17, the mother board 15 is cut off along the outer circumference of each region A, and each cut-off margin B is cut off from each board region A to mutually separate the respective regions A, thereby obtaining a plurality of the piezoelectric oscillators at the same time. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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温度補償型水晶発振器の製造方法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温度補償型水晶発振器が用いられている。
【０００３】
かかる従来の温度補償型水晶発振器としては、例えば図７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、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る。
【０００５】
また、前記ＩＣ素子２６の内部には、水晶振動素子２４の温度特性に応じて作成された温度補償データに基づいて水晶発振器の発振出力を補正するための温度補償回路が設けられており、温度補償型水晶発振器を組み立てた後、上述の温度補償データをＩＣ素子２６内のメモリに格納するために、枠状基体２１の下面や外側面等に温度補償データ書込用の書込制御端子（図示せず）を設けておくのが一般的であった。
【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、上述した従来の温度補償型水晶発振器においては、枠状基体２１の下面や外側面等に温度補償データを書き込むための書込制御端子が設けられており、これらの書込制御端子を配置させるための広いスペースが枠状基体２の表面に必要となることから、その分、枠状基体２１の面積が面方向もしくは厚み方向に大きくなり、全体構造の小型化に供しないという不都合があることに加え、温度補償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に両者の接合に用いられている導電性接合材の一部が書込制御端子に付着して温度補償型水晶発振器の外部端子との間でショートを招く恐れがあり、そのため、前記外部端子に対応したマザーボード側の電極形状に自由度がなくなる等、製品の取扱いが煩雑であるという不都合もあった。
【０００８】
また、上述の書込制御端子が枠状基体２１の外側面に配置させてある場合は、枠状基体２１の製作に用いられるセラミック製の母基板に貫通穴を開けて、その内面に電極パターンを被着させる等の複雑な加工プロセスが必要となり、それによって生産性の低下を招いてしまう上に、枠状基体２１の外側面に設けられている書込制御端子に書込装置のプローブ針を直接当てて書込作業を行うことが極めて困難であることから、個々の温度補償型水晶発振器を温度補償データ書込用のソケットに装着する等して温度補償データを書き込まなければならず、その場合、ソケット等の製造設備が別途、必要になるとともに、個々の温度補償型水晶発振器をソケットに装着する等の煩雑な工程が必要となり、製造プロセスが複雑化する欠点を有していた。
【０００９】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、取り扱いが簡便で、かつ、生産性にも優れた小型の温度補償型水晶発振器を得ることができる温度補償型水晶発振器の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の温度補償型水晶発振器の製造方法は、複数個の基板領域に区画されるとともに、該各基板領域に窓部を有した母基板を準備する工程Ａと、前記母基板の各基板領域に、その一主面側より、前記窓部を塞ぐようにして凹部を有した容器体を取着させる工程Ｂと、前記母基板に取着させた各容器体の凹部内に圧電振動素子を収容するとともに、前記凹部の開口部を蓋体で封止する工程Ｃと、前記窓部の内側に位置する前記容器体の下面に、前記母基板の他主面側より、前記圧電振動素子の発振出力を制御するＩＣ素子を搭載する工程Ｄと、前記母基板を各基板領域の外周に沿って切断し、個々の基板領域を相互に分離することにより複数個の圧電発振器を同時に得る工程Ｅと、を含むものである。
【００１１】
また、本発明の温度補償型水晶発振器の製造方法は、前記圧電振動素子として水晶振動素子が用いられるとともに、前記母基板の隣接する基板領域間に書込制御端子を有する捨代領域が配置されており、前記工程Ｄの後、前記水晶振動素子の発振出力を温度状態に応じて制御するための温度補償データを前記書込制御端子を介して前記ＩＣ素子内のメモリに書き込み、前記工程Ｅにおいて前記捨代領域を各基板領域より切り離すことを特徴とするものである。
【００１２】
更に、本発明の温度補償型水晶発振器の製造方法は、前記工程Ｂにおいて前記母基板の基板領域に前記容器体を取着させるとともに、前記工程Ｃにおいて容器体の下面に前記ＩＣ素子を搭載することによって、前記捨代領域の書込制御端子と前記ＩＣ素子とが容器体及び母基板の配線導体を介して電気的に接続されることを特徴とするものである。
【００１３】
また更に、本発明の温度補償型水晶発振器の製造方法は、前記母基板が樹脂材料から成り、前記容器体がセラミック材料から成ることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明によれば、容器体は、母基板に取着されて一体化しているので、圧電振動素子を、容器体の凹部内に精度良く収容することができるようになる。またこのとき、同時に、蓋体による封止についても、同様に精度良く行うことが可能となる。
【００１５】
一方、前記母基板はＩＣ素子を搭載した後で切断・分割されるようになっており、ＩＣ素子の搭載時、母基板自体がＩＣ素子搭載用のキャリアとして機能することとなる。従って、従来例の項で説明したようなＩＣ素子搭載用のキャリアは不要であり、母基板の分割によって得られた個々の子基板をキャリアに搭載するといった煩雑な作業も一切不要となる。これによっても、温度補償型水晶発振器の生産性が向上されるようになる。
【００１６】
また本発明によれば、温度補償データをＩＣ素子に書き込むのに使用される書込制御端子を母基板の捨代領域に設けておき、温度補償データの書き込みを完了した後に、各基板領域を切り離し分離するようにしたことから、実装用基体に書込制御端子を配置させるための広いスペースは不要となり、温度補償型水晶発振器の全体構造を小型化することができる。
【００１７】
しかもこの場合、温度補償型水晶発振器の製造プロセスは比較的簡素となる上に、個々の温度補償型水晶発振器に温度補償データを書き込むためのソケット等の設備は一切不要であり、これによって温度補償型水晶発振器の生産性を高く維持することもできる。
【００１８】
また本発明の製造方法によって得られる温度補償型水晶発振器には、上述した如く書込制御端子が存在していないことから、温度補償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、両者の接合に用いられている導電性接合材の一部が書込制御端子に付着してショートを起こすといった不都合を発生することはなく、製品の取扱いを簡便になすことができる。
【００１９】
更に本発明によれば、容器体を加工性や封止性に優れたセラミック材料で形成し、母基板を切断時の作業性や取扱いの簡便性に優れた樹脂材料で形成しておくことにより、信頼性の高い温度補償型水晶発振器を極めて効率良く製作することができる。
【００２０】
【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。
【００２１】
図１は本発明の製造方法によって製作された温度補償型水晶発振器の斜視図、図２は図１の温度補償型水晶発振器の断面図、図３は図１の温度補償型水晶発振器を下方より見た平面図であり、これらの図に示す温度補償型水晶発振器は、内部に圧電振動素子としての水晶振動素子５を収容する容器体１の下面に、実装用基体（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。
【００２２】
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とから成り、基板２の上面とシールリング３の内側により凹部１ｂが形成される。
【００２３】
また容器体１は、その凹部１ｂと、蓋体４の下面とで囲まれる空間で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。
【００２４】
一方、容器体１の凹部１ｂ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。
【００２５】
ここで蓋体４を、容器体１や一対の脚部６ａ，６ｂ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、蓋体４は、容器体１や脚部６ａ，６ｂ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。
【００２６】
そして、上述した容器体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間に位置するようにして並設されている。
【００２７】
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−セラミック等の低温焼成基板材料（ＬＴＣＣ）や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。
【００２８】
また、これら脚部６ａ，６ｂの上面には容器体下面の対応する第１接合電極８ｃに電気的・機械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。
【００２９】
上述した４個の外部端子９ｂは、温度補償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（実装用基体）に隣接させて設けておくことが好ましい。
【００３０】
また一方、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、その回路形成面には、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。
【００３１】
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、ＩＣ素子７の側面と脚部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。
【００３２】
そして、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。
【００３３】
このように、ＩＣ素子７の露出側面と直交する方向に係る容器体１や、一対の脚部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、温度補償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。
【００３４】
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、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、これによって温度補償型水晶発振器の生産性を向上させることも可能となる。
【００３５】
更に上述した温度補償型水晶発振器は、平行に配されているＩＣ素子７の２個の側面を一対の脚部６ａ，６ｂの側面間より露出させるようにしたことで、ＩＣ素子７の搭載領域がその両端部で外部に開放された形となっている。このため、完成した温度補償型水晶発振器をマザーボード等の外部電気回路に搭載した後に行なわれる洗浄工程等においてＩＣ素子７の表面や容器体１の下面に対して洗浄液を接触させる場合であっても、一対の脚部６ａ，６ｂ間の領域への洗浄液の流入、及び流出は上述した搭載領域両側の開放端を介して極めてスムーズ、かつ良好になされるようになり、ＩＣ素子７の搭載領域に洗浄液が残留してしまうのを有効に防止して、上述の洗浄工程を効率良く行うことができる利点もある。
【００３６】
次に上述した温度補償型水晶発振器の製造方法について図４乃至図６を用いて説明する。
【００３７】
ここで、図４（ａ）〜（ｅ）は本発明の製造方法を説明するための断面図、図５（ａ）は本発明の製造方法に用いられる母基板を一主面側より見た斜視図、図５（ｂ）は母基板を他主面側より見た斜視図、図６（ａ）は母基板を一主面側より見た拡大平面図、図６（ｂ）は母基板を他主面側より見た拡大平面図である。尚、図４においては容器体１や一対の脚部６ａ，６ｂ等に設けられる配線導体を省略して示すものとする。
【００３８】
（工程Ａ）
まず、図４（ａ）に示す如く、窓部１６を有する基板領域Ａと、複数個の書込制御端子１７を有する捨代領域Ｂとを相互に隣接させて、これらをマトリックス状に配置した母基板１５を準備する（図５及び図６参照）。尚、図６（ａ）（ｂ）に示す斜線部が基板領域Ａである。
【００３９】
このような母基板１５は、上述した一対の脚部６ａ，６ｂと同じ材料、即ち、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、或いは、ガラス−セラミック等の低温焼成基板材料，アルミナセラミックス等のセラミック材料等によって形成されており、例えば、ガラス布基材エポキシ樹脂で形成する場合、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、その表面に銅箔等の金属箔を貼着し、これ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書込制御端子１７や第２接合電極９ａ，外部端子９ｂ等を含む所定の配線パターンが形成される。
【００４０】
また母基板１５の基板領域Ａに形成されている窓部１６は、矩形状をなし、かつ基板領域Ａを縦断するように形成されており、上述のようにして製作した母基板１５の各基板領域Ａをパンチング等で矩形状に打ち抜くことによって所定の窓部１６が穿設される。
【００４１】
更に母基板１５の一主面側には、基板領域Ａに複数個の第２接合電極９ａが設けられ、また他主面側には、基板領域Ａに複数個の外部端子９ｂが、捨代領域Ｂに複数個の書込制御端子１７がそれぞれ設けられている。
【００４２】
尚、本実施形態においては、個々の基板領域Ａ内に設けられる複数個の第２接合電極９ａを母基板１５の一主面側で間に窓部１６を挟んで２列状に並べて配設するとともに、４個の外部端子９ｂを母基板１５の他主面側で第２接合電極９ａと同様に間に窓部１６を挟んで２列状に並べて配設し、このような外部端子９ｂの配列に沿って捨代領域Ｂ内に設けられる複数個の書込制御端子１７を平行に配列させてある。
【００４３】
（工程Ｂ）
次に、図４（ｂ）に示す如く、母基板１５の各基板領域Ａに、凹部１ｂを有した容器体１を、窓部１６を塞ぐようにして取着させる。
【００４４】
前記容器体１は、先に述べたように、基板２とシールリング３とで構成されている。
【００４５】
例えば、基板２をセラミック材料により形成する場合は、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基板２を製作する。そして、基板２の上面に、シールリング３を載置・固定することにより凹部１ｂを有した容器体１が組み立てられる。
【００４６】
尚、シールリング３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るものであり、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することによって基板２に固定される。
【００４７】
このような容器体１は、その下面に複数個の第１接合電極８ｃと複数個の電極パッド８ｂとが設けられており、複数個の第１接合電極８ｃが母基板１５の対応する第２接合電極９ａに半田等の導電性接合材１１を介して当接され、かつ複数個の電極パッド８ｂを窓部１６の内側に位置させるようにして母基板１５の各基板領域Ａに一主面側より載置させ、しかる後、前記導電性接合材１１を熱の印加等によって溶融させ、第１接合電極８ｃ及び第２接合電極９ａを導電性接合材１１を介して接合することによって容器体１が母基板１５に取着・搭載される。
【００４８】
（工程Ｃ）
次に、図４（ｃ）に示す如く、母基板１５に取着させた各容器体１の凹部１ａ内に水晶振動素子５を搭載する。このとき、水晶振動素子５の振動電極と凹部１ａ内の搭載パッド８ａとは導電性接合材１０を介して電気的・機械的に接続される。そして、水晶振動素子５は、凹部１ａの開口部であるシールリング３と蓋体４とを抵抗溶接等で接合することによって、封止される。
【００４９】
この工程において、容器体１は、母基板１５に取着されて一体化しているので、水晶振動素子５を、容器体１の凹部１ｂ内に精度良く収容することができるようになる。またこのとき、同時に、蓋体４による封止についても、同様に精度良く行うことが可能となる。
【００５０】
尚、蓋体４は、シールリング３と同様の材料・加工方法によって製作される。また上述のように、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。
【００５１】
（工程Ｄ）
次に、図４（ｄ）に示す如く、母基板１５を上下に裏返し、窓部１６の内側に位置する容器体１の下面に、水晶振動素子５の発振出力を制御するＩＣ素子７を搭載する。
【００５２】
前記ＩＣ素子７としては、先に述べたように、容器体１と対向する面に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が用いられる。
【００５３】
前記ＩＣ素子７は、その一面に設けられている複数個の接続パッド７ａが、母基板１５の他主面側で窓部１６内に露出する容器体１の対応する電極パッド８ｂに半田等の導電性接合材１１を介して当接されるようにして容器体１上に載置され、しかる後、前記導電性接合材１１を熱の印加等によって溶融させ、接合パッド７ａ及び電極パッド８ｂを導電性接合材１１を介して接合することによってＩＣ素子７が容器体１上に搭載される。
【００５４】
かかる工程Ｄにおいては、母基板１５の基板領域Ａに容器体１を取着させるとともに、容器体１にＩＣ素子７を搭載することによって、ＩＣ素子７内の電子回路が、容器体１の配線導体８や母基板の配線導体等を介して水晶振動素子５や外部端子９ｂ等と電気的に接続され、また同時に、捨代領域Ｂの書込制御端子１７とＩＣ素子７とが、容器体１及び母基板１５の配線導体を介して電気的に接続されることとなる。
【００５５】
ここで、母基板１５と容器体１とは導電性接合材１１を介して接合されており、両者の非接合部には所定の隙間が存在しているため、ＩＣ素子７を半田等の導電性接合材１１を介して容器体１の下面に搭載する際、該接合に必要な熱を上述の隙間等から容器体１−ＩＣ素子７間の導電性接合材１１に対して良好に伝達させることができ、ＩＣ素子７を効率良く、確実に搭載することが可能となる。これにより、温度補償型水晶発振器の信頼性及び生産性を向上させることができる。
【００５６】
またこの工程において、図４（ｅ）に示す如く、母基板１５の捨代領域Ｂに設けた複数個の書込制御端子１７を介して各基板領域Ａ内のＩＣ素子７に温度補償データを入力し、ＩＣ素子７内のメモリに温度補償データを格納する。
【００５７】
このような温度補償データの書込作業は、温度補償データ書込装置のプローブ針２０を書込制御端子１７に当てて、水晶振動素子５の温度特性に応じて作成された温度補償データをＩＣ素子７の温度補償回路内に設けられているメモリに入力し、これを記憶させることによって行なわれる。尚、ここでＩＣ素子７に書き込まれる温度補償データは、水晶振動素子５毎の温度特性バラツキを補正するためのものであり、その温度補償型水晶発振器に使用される水晶振動素子５の温度特性を事前に測定しておくことにより得られるものである。
【００５８】
この場合、個々の温度補償型水晶発振器のＩＣ素子７に温度補償データを書き込むためのソケット等の設備は一切不要であり、これによっても温度補償型水晶発振器の生産性向上に供することができる。
【００５９】
（工程Ｅ）
そして最後に、図４（ｆ）に示す如く、母基板１５を各基板領域Ａの外周に沿って切断することにより、各基板領域Ａを捨代領域Ｂより切り離す。
【００６０】
母基板１５を切断するには、従来周知のダイシング等によって行なわれ、かかる切断工程を経て母基板１５が個々の基板領域毎に分割される。これにより、容器体１の下面に、基板領域Ａに対応した実装用基体（一対の脚部６ａ，６ｂ）とＩＣ素子７とを取着させてなる複数個の温度補償型水晶発振器が同時に得られる。
【００６１】
この場合、母基板１５はＩＣ素子７を搭載した後で分割されるようになっており、ＩＣ素子７の搭載時、母基板自体がＩＣ素子搭載用のキャリアとして機能することから、従来例の項で説明したようなＩＣ素子搭載用のキャリアは不要であり、母基板１５の分割によって得られた個々の子基板をキャリアに搭載するといった煩雑な作業も一切不要となる。これによっても、温度補償型水晶発振器の生産性が向上されるようになる。
【００６２】
そして、上述した製造工程においては、書込制御端子１７を母基板１５の捨代領域Ｂに設けておき、温度補償データの書き込みを完了した後で個々の一対の脚部６ａ，６ｂより切り離すようにしたことから、一対の脚部６ａ，６ｂに書込制御端子１７を配置させるための広いスペースは不要となり、温度補償型水晶発振器の全体構造を小型化することができる。
【００６３】
また、上述の工程Ａ〜Ｅを経て得られる温度補償型水晶発振器には、書込制御端子１７が存在していないことから、温度補償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、両者の接合に用いられている導電性接合材の一部が書込制御端子に付着してショートを起こすといった不都合を発生することもなく、製品の取扱いを簡便になすことができる。
【００６４】
更に本実施形態においては、容器体１を加工性や封止性に優れたセラミック材料で形成し、母基板１５を切断時の作業性や取扱いの簡便性に優れた樹脂材料で形成しておくことにより、信頼性の高い温度補償型水晶発振器を極めて効率良く製作することができる。従って、容器体１をセラミック材料で形成し、母基板１５を樹脂材料で形成しておくことが好ましい。
【００６５】
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。
【００６６】
例えば、上述した実施形態においては、捨代領域Ｂの書込制御端子１７を外部端子９ｂの形成面と同じ母基板１５の他主面に設けるようにしたが、これに代えて、書込制御端子１７を第２接合電極９ａの形成面と同じ母基板１５の一主面側に設けるようにしても構わない。
【００６７】
また上述した実施形態においては、図６（ｂ）に示す如く、捨代領域Ｂの書込制御端子１７を外部端子９ｂの配列に沿って平行に配置させるようにしたが、これに代えて、捨代領域Ｂの書込制御端子１７を外部端子９ｂの配列と直交する方向に配置させるようにしても構わない。
【００６８】
更に上述した実施形態においては、母基板１５より切り出される実装用基体として一対の脚部６ａ，６ｂを用いるようにしたが、これに代えて、実装用基体として１個の枠状基体を用いるようにしても良いし、各脚部６ａ，６ｂをそれぞれ２個に分断して得た４個の脚部を用いたり、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個の脚部を用いるようにしても良い。例えば、実装用基体として１個の枠状基体を用いる場合には、窓部１６が基板領域Ａを縦断するように母基板１５を孔明けするのではなく、窓部１６の外周が基板領域Ａの外周より内側に離間して配されるように母基板１５に孔明けをする。
【００６９】
また更に上述した実施形態においては、母基板１５と容器体１、容器体１とＩＣ素子７を異方性導電接着材を介して取着させるようにしても良く、この場合、母基板１５と容器体１との電気的接続及び機械的接続、容器体１とＩＣ素子７との電気的接続及び機械的接続が異方性導電接着材によって一括的になされることから、温度補償型水晶発振器の組み立て作業を大幅に簡略化することができる利点がある。
【００７０】
更にまた上述した実施形態において、容器体１とＩＣ素子７との間にできる隙間や母基板１５と容器体１との間にできる隙間に樹脂材を充填・形成し、該樹脂材で対向するパッド同士、電極同士を接合する導電性接合材を被覆するようになしておいても良く、その場合、ＩＣ素子の回路形成面を樹脂材でもって良好に保護することができるとともに、ＩＣ素子７や一対の脚部６ａ，６ｂの接合部が前記樹脂材でもって補強されるようになり、これによっても温度補償型水晶発振器の信頼性を向上させることができる。
【００７１】
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。
【００７２】
更にまた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。
【００７３】
また更に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。
【００７４】
更にまた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。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、容器体は、母基板に取着されて一体化しているので、圧電振動素子を、容器体の凹部内に精度良く収容することができるようになる。またこのとき、同時に、蓋体による封止についても、同様に精度良く行うことが可能となる。
【００７６】
一方、前記母基板はＩＣ素子を搭載した後で切断・分割されるようになっており、ＩＣ素子の搭載時、母基板自体がＩＣ素子搭載用のキャリアとして機能することとなる。従って、従来例の項で説明したようなＩＣ素子搭載用のキャリアは不要であり、母基板の分割によって得られた個々の子基板をキャリアに搭載するといった煩雑な作業も一切不要となる。これによっても、温度補償型水晶発振器の生産性が向上されるようになる。
【００７７】
また本発明によれば、温度補償データをＩＣ素子に書き込むのに使用される書込制御端子を母基板の捨代領域に設けておき、温度補償データの書き込みを完了した後に、各基板領域を切り離し分離するようにしたことから、実装用基体に書込制御端子を配置させるための広いスペースは不要となり、温度補償型水晶発振器の全体構造を小型化することができる。
【００７８】
しかもこの場合、温度補償型水晶発振器の製造プロセスは比較的簡素となる上に、個々の温度補償型水晶発振器に温度補償データを書き込むためのソケット等の設備は一切不要であり、これによって温度補償型水晶発振器の生産性を高く維持することもできる。
【００７９】
また本発明の製造方法によって得られる温度補償型水晶発振器には、上述した如く書込制御端子が存在していないことから、温度補償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、両者の接合に用いられている導電性接合材の一部が書込制御端子に付着してショートを起こすといった不都合を発生することはなく、製品の取扱いを簡便になすことができる。
【００８０】
更に本発明によれば、容器体を加工性や封止性に優れたセラミック材料で形成し、母基板を切断時の作業性や取扱いの簡便性に優れた樹脂材料で形成しておくことにより、信頼性の高い温度補償型水晶発振器を極めて効率良く製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法によって製作した温度補償型水晶発振器の斜視図である。
【図２】図１の温度補償型水晶発振器の断面図である。
【図３】図１の温度補償型水晶発振器を下方より見た平面図である。
【図４】（ａ）乃至（ｆ）は本発明の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の製造方法に用いられる母基板を一主面側より見た斜視図、（ｂ）は（ａ）の母基板を他主面側より見た斜視図である。
【図６】（ａ）は図５に示す母基板を一主面側より見た拡大平面図、（ｂ）は図５に示す母基板を他主面側より見た拡大平面図である。
【図７】（ａ）は従来の温度補償型水晶発振器の断面図、（ｂ）は（ａ）の温度補償型水晶発振器を下方より見た平面図である。
【符号の説明】
１・・・容器体
１ｂ・・・凹部
２・・・基板
３・・・シールリング
４・・・蓋体
５・・・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
１５・・・母基板
１６・・・窓部
２０・・・書込装置のプローブ針
Ａ・・・基板領域
Ｂ・・・捨代領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a temperature-compensated crystal oscillator used in an electronic device such as a portable communication device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, temperature compensated crystal oscillators have been used in electronic devices such as portable communication devices.
[0003]
As such a conventional temperature compensated crystal oscillator, for example, as shown in FIG. 7, a crystal resonator element 24 is accommodated in an upper surface of a frame-like substrate 21 having a plurality of external terminals 22 attached to the lower surface. The IC element 26 that attaches the container body 23 and controls the oscillation output to the cavity portion 25 surrounded by the inner wall surface of the frame-shaped substrate 21 and the lower surface of the container body 23 based on the vibration of the crystal resonator element 24. There is known a structure in which an electronic component element 27 such as a capacitor is disposed and the IC element 26 and the electronic component element 27 are mounted on the lower surface of the container body 23 (see, for example, Patent Document 1). .
[0004]
Note that the substrate of the container body 23 and the frame-shaped base 21 described above are usually integrally formed of a ceramic material such as glass-ceramic, and wiring conductors are formed inside and on the surface. It is manufactured by adopting a known ceramic green sheet lamination method or the like.
[0005]
The IC element 26 is provided with a temperature compensation circuit for correcting the oscillation output of the crystal oscillator based on the temperature compensation data created according to the temperature characteristic of the crystal resonator element 24. After the compensation type crystal oscillator is assembled, in order to store the above temperature compensation data in the memory in the IC element 26, a write control terminal for writing temperature compensation data ( In general, it was not provided.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-151283 A (FIGS. 2 and 5)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional temperature-compensated crystal oscillator, a write control terminal for writing temperature compensation data is provided on the lower surface, the outer surface, and the like of the frame-shaped substrate 21, and these write control terminals are arranged. Since a large space is required on the surface of the frame-shaped substrate 2, the area of the frame-shaped substrate 21 is increased in the surface direction or the thickness direction, and there is a disadvantage that the entire structure is not miniaturized. In addition, when a temperature-compensated crystal oscillator is mounted on an external electric circuit such as a mother board, a part of the conductive bonding material used for bonding between the two adheres to the write control terminal and the temperature-compensated crystal oscillator This may cause a short circuit with the external terminals, and therefore the handling of the product is complicated, for example, there is no degree of freedom in the shape of the motherboard-side electrode corresponding to the external terminals. If even there.
[0008]
Further, when the above-mentioned write control terminal is arranged on the outer surface of the frame-shaped substrate 21, a through hole is formed in a ceramic mother substrate used for manufacturing the frame-shaped substrate 21, and an electrode pattern is formed on the inner surface thereof. And a complicated machining process such as depositing is required, which leads to a decrease in productivity, and the probe needle of the writing device is connected to the writing control terminal provided on the outer surface of the frame-like base 21. Since it is extremely difficult to perform the writing operation by directly applying the temperature compensation data, it is necessary to write the temperature compensation data by attaching each temperature compensation crystal oscillator to the temperature compensation data writing socket, In that case, a manufacturing facility such as a socket is required separately, and complicated steps such as mounting individual temperature-compensated crystal oscillators on the socket are required, which has the disadvantage that the manufacturing process becomes complicated.
[0009]
The present invention has been devised in view of the above disadvantages, and its purpose is to manufacture a temperature-compensated crystal oscillator that is easy to handle and can provide a small temperature-compensated crystal oscillator that is excellent in productivity. It is to provide a method.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The method for manufacturing a temperature-compensated crystal oscillator according to the present invention includes a step A of preparing a mother board that is partitioned into a plurality of substrate areas and having a window in each of the board areas, and each board area of the mother board. Further, from one main surface side, the step B of attaching the container body having the recess so as to close the window portion, and the piezoelectric vibration element in the recess of each container body attached to the mother substrate. The step of sealing the opening of the concave portion with a lid, and the lower surface of the container located inside the window portion, the other main surface side of the mother substrate from the other main surface side of the piezoelectric vibration element Step D for mounting an IC element for controlling the oscillation output, and Step E for simultaneously obtaining a plurality of piezoelectric oscillators by cutting the mother substrate along the outer periphery of each substrate region and separating the individual substrate regions from each other. And.
[0011]
Further, in the method of manufacturing a temperature compensated crystal oscillator according to the present invention, a crystal resonator element is used as the piezoelectric resonator element, and a spare region having a write control terminal is disposed between adjacent substrate regions of the mother substrate. After the step D, temperature compensation data for controlling the oscillation output of the crystal resonator element according to the temperature state is written to the memory in the IC element via the write control terminal, and the step E The separation area is separated from each substrate area.
[0012]
Further, in the method of manufacturing a temperature compensated crystal oscillator according to the present invention, the container body is attached to the substrate region of the mother substrate in the step B, and the IC element is mounted on the lower surface of the container body in the step C. Thus, the write control terminal in the abandoned area and the IC element are electrically connected via the container body and the wiring conductor of the mother board.
[0013]
Furthermore, the method for manufacturing a temperature-compensated crystal oscillator according to the present invention is characterized in that the mother substrate is made of a resin material and the container is made of a ceramic material.
[0014]
According to the present invention, since the container body is attached to and integrated with the mother board, the piezoelectric vibration element can be accurately accommodated in the concave portion of the container body. At the same time, the sealing with the lid can be performed with high accuracy as well.
[0015]
On the other hand, the mother board is cut and divided after the IC elements are mounted. When the IC elements are mounted, the mother board itself functions as a carrier for mounting the IC elements. Accordingly, a carrier for mounting an IC element as described in the section of the conventional example is unnecessary, and a complicated operation of mounting individual child boards obtained by dividing the mother board on the carrier is not required at all. This also improves the productivity of the temperature compensated crystal oscillator.
[0016]
According to the present invention, the write control terminal used for writing the temperature compensation data to the IC element is provided in the abandoned area of the mother board, and after completing the writing of the temperature compensation data, each board area is set. Since it is separated and separated, a large space for disposing the write control terminal on the mounting substrate is not necessary, and the entire structure of the temperature compensated crystal oscillator can be miniaturized.
[0017]
In this case, the temperature-compensated crystal oscillator manufacturing process is relatively simple, and there is no need for a socket or other equipment for writing temperature-compensated data in each temperature-compensated crystal oscillator. The productivity of the crystal oscillator can also be maintained high.
[0018]
In addition, since the temperature compensated crystal oscillator obtained by the manufacturing method of the present invention does not have a write control terminal as described above, when the temperature compensated crystal oscillator is mounted on an external electric circuit such as a mother board, both Therefore, there is no inconvenience that a part of the conductive bonding material used for bonding adheres to the write control terminal to cause a short circuit, and the product can be handled easily.
[0019]
Furthermore, according to the present invention, the container body is formed of a ceramic material excellent in workability and sealing performance, and the mother substrate is formed of a resin material excellent in workability during cutting and ease of handling. Therefore, a highly reliable temperature compensated crystal oscillator can be manufactured extremely efficiently.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0021]
FIG. 1 is a perspective view of a temperature compensated crystal oscillator manufactured by the manufacturing method of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the temperature compensated crystal oscillator of FIG. 1, and FIG. The temperature-compensated crystal oscillator shown in these figures has a mounting base (a pair of leg portions 6a, 6a) on a lower surface of a container body 1 that accommodates a crystal resonator element 5 as a piezoelectric resonator element. 6b) and the IC element 7 are attached.
[0022]
The container body 1 includes, for example, a substrate 2 made of a ceramic material such as glass-ceramic and alumina ceramic, and a seal ring 3 made of a metal such as 42 alloy, Kovar, phosphor bronze, etc. The upper surface of the substrate 2 and the seal ring 3 A recess 1b is formed by the inside.
[0023]
The container body 1 is for hermetically sealing in a space surrounded by the concave portion 1 b and the lower surface of the lid body 4, and a pair of upper surfaces of the substrate 2 connected to the vibration electrodes of the crystal resonator element 5. A plurality of bonding electrodes 8c (hereinafter referred to as first bonding electrodes) connected to bonding electrodes 9a of legs 6a and 6b (to be described later) and IC elements 7 are connected to the lower surface of the substrate 2. A plurality of electrode pads 8b connected to the pads 7a are provided, and these pads are electrically connected to each other by a wiring pattern on the substrate surface or via-hole conductors embedded in the substrate. It is connected.
[0024]
On the other hand, the crystal resonator element 5 accommodated in the concave portion 1b of the container body 1 is formed by attaching and forming a pair of vibration electrodes on both main surfaces of a crystal piece cut along a predetermined crystal axis, so that a variable voltage from the outside Is applied to the quartz piece via a pair of vibrating electrodes, thickness shear vibration is caused at a predetermined frequency.
[0025]
Here, if the lid body 4 is connected to the external terminal 9b for the ground terminal described later via the container body 1 and the wiring conductors 8 and 9 of the pair of leg portions 6a and 6b, the lid body 4 is used during the use. Since the shield function is imparted by grounding, the crystal resonator element 5 and the IC element 7 to be described later can be protected better than unnecessary electrical action from the outside. Therefore, the lid 4 is preferably connected to the external terminal 9b for the ground terminal via the container body 1 and the wiring conductors 8 and 9 of the legs 6a and 6b.
[0026]
And a pair of leg part 6a, 6b and IC element 7 attached to the lower surface of the container body 1 mentioned above are arranged in parallel so that IC element 7 may be located between a pair of leg part 6a, 6b. .
[0027]
Each of the legs 6a and 6b is made of a resin material such as glass cloth base epoxy resin, polycarbonate, epoxy resin or polyimide resin, low-temperature fired substrate material (LTCC) such as glass-ceramic, ceramic material such as alumina ceramic, or the like. It is formed so as to have a shape, and is arranged in parallel with the IC element 7 interposed therebetween.
[0028]
A plurality of joining electrodes 9a (hereinafter referred to as second joining electrodes) that are electrically and mechanically connected to the corresponding first joining electrodes 8c on the lower surface of the container body are provided on the upper surfaces of the legs 6a and 6b. On the lower surface, four external terminals 9b (power supply voltage terminal, ground terminal, oscillation output terminal, oscillation control terminal) are divided into two legs 6a and 6b, and two of these are provided. The bonding electrode 9b and the external terminal 9a are electrically connected via a conductor film or the like on the inner surface of the groove provided on the end surfaces of the leg portions 6a and 6b.
[0029]
The four external terminals 9b described above are electrically connected to the circuit wiring of the external electric circuit when the temperature-compensated crystal oscillator is mounted on an external electric circuit such as a mother board. Of the external terminals 9b, if the ground terminal and the oscillation output terminal 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. Therefore, it is possible to effectively prevent noise from interfering with the oscillation signal output from the oscillation output terminal. Therefore, the ground terminal and the oscillation output terminal are preferably provided adjacent to the common leg (mounting base).
[0030]
On the other hand, as the IC element 7 disposed between the pair of legs 6a and 6b, a rectangular flip chip IC having a plurality of connection pads 7a connected to the electrode pads 8b of the container body 1 on the upper surface. The circuit forming surface has a temperature sensing element (thermistor) for detecting the ambient temperature state, and temperature compensation data for compensating the temperature characteristics of the crystal resonator element 5, and based on the temperature compensation data, the crystal A temperature compensation circuit that corrects the vibration characteristics of the vibration element 5 according to a temperature change, an oscillation circuit that is connected to the temperature compensation circuit and generates a predetermined oscillation output, and the like 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.
[0031]
Further, in the IC element 7 described above, two side surfaces arranged in parallel among the four side surfaces are arranged in close proximity to the side surfaces of the leg portions 6a and 6b described above. The remaining two side surfaces orthogonal to the two side surfaces are exposed 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 10 μm to 500 μm, for example.
[0032]
The two exposed side surfaces of the IC element 7 are arranged along the outer periphery of the container body 1 slightly inside the outer periphery of the container body 1, for example, 1 μm to 500 μm inward from the outer periphery of the container body 1. ing.
[0033]
Thus, the width dimension of the container body 1 and the pair of leg portions 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, and Since the width dimension of the container body 1 in the direction parallel to the exposed side surface of the IC element 7 is designed to be substantially equal to the sum of the length of one side of the IC element 7 and the width of the legs 6a and 6b, The entire structure of the temperature compensated crystal oscillator can be made compact in both the vertical and horizontal directions.
[0034]
In addition, in this case, the two exposed side surfaces of the IC element 7 are exposed without being blocked by the pair of leg portions 6a and 6b, so that the joint between the IC element 7 and the container body 1 can be directly viewed. Therefore, it is possible to easily confirm the bonding state of the IC element 7 by visual inspection or the like when inspecting the product, thereby improving the productivity of the temperature compensated crystal oscillator.
[0035]
Further, the temperature compensated crystal oscillator described above is configured such that the two side surfaces of the IC element 7 arranged in parallel are exposed from between the side surfaces of the pair of leg portions 6a and 6b. Is open to the outside at both ends. Therefore, even when the cleaning liquid is brought into contact with the surface of the IC element 7 or the lower surface of the container body 1 in a cleaning process or the like performed after the completed temperature compensated crystal oscillator is mounted on an external electric circuit such as a motherboard. The inflow and outflow of the cleaning liquid to the region between the pair of legs 6a and 6b are made extremely smoothly and satisfactorily through the open ends on both sides of the mounting region described above. There is also an advantage that the cleaning liquid can be effectively prevented from remaining and the above-described cleaning process can be performed efficiently.
[0036]
Next, a manufacturing method of the above-described temperature compensated crystal oscillator will be described with reference to FIGS.
[0037]
Here, FIGS. 4A to 4E are cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the present invention, and FIG. 5A shows the mother substrate used in the manufacturing method of the present invention as viewed from one main surface side. FIG. 5B is a perspective view of the mother board viewed from the other main surface, FIG. 6A is an enlarged plan view of the mother board viewed from the one main surface, and FIG. 6B is the mother board. It is the enlarged plan view which looked at from the other main surface side. In FIG. 4, wiring conductors provided in the container body 1 and the pair of leg portions 6a, 6b are omitted.
[0038]
(Process A)
First, as shown in FIG. 4A, a substrate region A having a window portion 16 and an abandoned region B having a plurality of write control terminals 17 are adjacent to each other and arranged in a matrix. A mother board 15 is prepared (see FIGS. 5 and 6). The hatched portion shown in FIGS. 6A and 6B is the substrate region A.
[0039]
Such a mother substrate 15 is made of the same material as the pair of legs 6a and 6b described above, that is, a resin material such as glass cloth base epoxy resin, polycarbonate, epoxy resin, polyimide resin, or low temperature such as glass-ceramic. It is made of fired substrate material, ceramic materials such as alumina ceramics, etc. For example, when forming with glass cloth base epoxy resin, glass cloth base formed by weaving glass yarn is impregnated with liquid precursor of epoxy resin In addition, the base is formed by polymerizing the precursor at a high temperature, and a metal foil such as a copper foil is attached to the surface, and this is processed into a predetermined pattern by using a conventionally well-known photo-etching or the like. As a result, a predetermined wiring pattern including the write control terminal 17, the second bonding electrode 9a, the external terminal 9b, and the like is formed.
[0040]
Further, the window portion 16 formed in the substrate region A of the mother board 15 has a rectangular shape and is formed so as to cut through the substrate area A. Each substrate of the mother board 15 manufactured as described above. A predetermined window 16 is formed by punching the region A into a rectangular shape by punching or the like.
[0041]
Further, a plurality of second bonding electrodes 9a are provided in the substrate region A on one main surface side of the mother board 15, and a plurality of external terminals 9b are disposed in the substrate region A on the other main surface side. A plurality of write control terminals 17 are respectively provided in the region B.
[0042]
In the present embodiment, a plurality of second bonding electrodes 9a provided in each substrate region A are arranged in two rows on one main surface side of the mother substrate 15 with a window portion 16 therebetween. At the same time, the four external terminals 9b are arranged in two rows on the other main surface side of the mother board 15 in the same manner as the second bonding electrode 9a with the window portion 16 therebetween, and such external terminals 9b. A plurality of write control terminals 17 provided in the abandoned region B are arranged in parallel along this arrangement.
[0043]
(Process B)
Next, as shown in FIG. 4B, the container body 1 having the concave portion 1 b is attached to each substrate region A of the mother substrate 15 so as to close the window portion 16.
[0044]
As described above, the container body 1 includes the substrate 2 and the seal ring 3.
[0045]
For example, when the substrate 2 is formed of a ceramic material, a conductive paste to be the wiring conductor 8 is printed in a predetermined pattern on the surface of a ceramic green sheet obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent to the ceramic material powder. The substrate 2 is manufactured by applying a plurality of layers, press-molding a plurality of these layers, and then baking at a high temperature. And the container body 1 which has the recessed part 1b is assembled by mounting and fixing the seal ring 3 on the upper surface of the board | substrate 2. As shown in FIG.
[0046]
The seal ring 3 is manufactured by adopting a conventionally well-known metal processing method and molding a metal such as 42 alloy into a predetermined shape, and is a conductor previously deposited on the upper surface of the substrate 2. It is fixed to the substrate 2 by brazing the layer.
[0047]
The container body 1 has a plurality of first bonding electrodes 8 c and a plurality of electrode pads 8 b provided on the lower surface thereof, and the plurality of first bonding electrodes 8 c correspond to the second corresponding to the mother substrate 15. One main surface of each substrate region A of the mother substrate 15 is brought into contact with the bonding electrode 9a via a conductive bonding material 11 such as solder, and the plurality of electrode pads 8b are positioned inside the window portion 16. Then, the container body is formed by melting the conductive bonding material 11 by applying heat or the like, and bonding the first bonding electrode 8c and the second bonding electrode 9a via the conductive bonding material 11. 1 is attached and mounted on the mother board 15.
[0048]
(Process C)
Next, as shown in FIG. 4 (c), the crystal resonator element 5 is mounted in the recess 1 a of each container body 1 attached to the mother substrate 15. At this time, the vibration electrode of the crystal resonator element 5 and the mounting pad 8 a in the recess 1 a are electrically and mechanically connected via the conductive bonding material 10. The quartz resonator element 5 is sealed by joining the seal ring 3 that is the opening of the recess 1a and the lid 4 by resistance welding or the like.
[0049]
In this step, since the container body 1 is attached to and integrated with the mother board 15, the crystal resonator element 5 can be accurately accommodated in the recess 1b of the container body 1. At the same time, the sealing with the lid 4 can be performed with high accuracy in the same manner.
[0050]
The lid 4 is manufactured by the same material and processing method as the seal ring 3. Further, as described above, when the seal ring 3 and the lid 4 are joined by resistance welding, a Ni plating layer, an Au plating layer, or the like is previously deposited on the surfaces of the seal ring 3 and the lid 4.
[0051]
(Process D)
Next, as shown in FIG. 4D, the mother board 15 is turned upside down, and the IC element 7 for controlling the oscillation output of the crystal vibrating element 5 is mounted on the lower surface of the container body 1 located inside the window portion 16. To do.
[0052]
As the IC element 7, as described above, a rectangular flip chip IC having a plurality of connection pads 7 a on the surface facing the container body 1 is used.
[0053]
The IC element 7 has a plurality of connection pads 7a provided on one surface thereof, which are exposed to the corresponding electrode pads 8b of the container body 1 exposed in the window portion 16 on the other main surface side of the mother substrate 15, such as solder. The conductive bonding material 11 is placed on the container body 1 so as to be in contact with the conductive bonding material 11, and then the conductive bonding material 11 is melted by application of heat or the like, so that the bonding pad 7a and the electrode pad 8b are formed. The IC element 7 is mounted on the container body 1 by bonding through the conductive bonding material 11.
[0054]
In the process D, the container body 1 is attached to the substrate region A of the mother board 15 and the IC element 7 is mounted on the container body 1, so that the electronic circuit in the IC element 7 is connected to the wiring of the container body 1. The crystal resonator element 5 and the external terminal 9b are electrically connected via the conductor 8 and the wiring conductor of the mother board, etc., and at the same time, the write control terminal 17 and the IC element 7 in the separation area B are connected to the container body. 1 and the wiring conductor of the mother board 15 are electrically connected.
[0055]
Here, since the mother board 15 and the container body 1 are bonded via the conductive bonding material 11 and there is a predetermined gap in the non-bonded portion between them, the IC element 7 is electrically conductive such as solder. When mounting on the lower surface of the container body 1 via the conductive bonding material 11, the heat necessary for the bonding is satisfactorily transmitted to the conductive bonding material 11 between the container body 1 and the IC element 7 through the gaps described above. Therefore, the IC element 7 can be mounted efficiently and reliably. Thereby, the reliability and productivity of the temperature compensated crystal oscillator can be improved.
[0056]
Further, in this step, as shown in FIG. 4E, temperature compensation data is sent to the IC elements 7 in each substrate region A via a plurality of write control terminals 17 provided in the discarded region B of the mother substrate 15. The temperature compensation data is input and stored in the memory in the IC element 7.
[0057]
Such temperature compensation data writing operation is performed by placing the probe needle 20 of the temperature compensation data writing device against the write control terminal 17 and using the temperature compensation data created according to the temperature characteristics of the crystal resonator element 5 as IC. This is performed by inputting to a memory provided in the temperature compensation circuit of the element 7 and storing it. Here, the temperature compensation data written in the IC element 7 is for correcting the temperature characteristic variation for each crystal oscillation element 5, and the temperature characteristics of the crystal oscillation element 5 used in the temperature compensation type crystal oscillator. Can be obtained by measuring in advance.
[0058]
In this case, there is no need for any equipment such as a socket for writing temperature compensation data in the IC element 7 of each temperature compensation crystal oscillator, which can also be used to improve the productivity of the temperature compensation crystal oscillator.
[0059]
(Process E)
Finally, as shown in FIG. 4 (f), each substrate region A is separated from the surplus region B by cutting the mother substrate 15 along the outer periphery of each substrate region A.
[0060]
The mother substrate 15 is cut by conventionally known dicing or the like, and the mother substrate 15 is divided into individual substrate regions through such a cutting process. As a result, a plurality of temperature-compensated crystal oscillators in which the mounting base (a pair of legs 6a and 6b) corresponding to the substrate region A and the IC element 7 are attached to the lower surface of the container body 1 are obtained at the same time. It is done.
[0061]
In this case, the mother board 15 is divided after the IC element 7 is mounted. When the IC element 7 is mounted, the mother board itself functions as a carrier for mounting the IC element. The carrier for mounting an IC element as described in the above section is not necessary, and any complicated work of mounting individual child boards obtained by dividing the mother board 15 on the carrier is not required at all. This also improves the productivity of the temperature compensated crystal oscillator.
[0062]
In the manufacturing process described above, the write control terminal 17 is provided in the abandoned region B of the mother board 15, and after the temperature compensation data has been written, the write control terminal 17 is separated from the pair of legs 6a and 6b. As a result, a large space for disposing the write control terminal 17 on the pair of legs 6a and 6b is not necessary, and the entire structure of the temperature compensated crystal oscillator can be reduced in size.
[0063]
In addition, since the temperature compensated crystal oscillator obtained through the above-described steps A to E does not have the write control terminal 17, when the temperature compensated crystal oscillator is mounted on an external electric circuit such as a motherboard, A part of the conductive bonding material used for bonding the two adheres to the write control terminal and causes a short circuit, so that the product can be handled easily.
[0064]
Furthermore, in the present embodiment, the container body 1 is formed of a ceramic material excellent in workability and sealing performance, and the mother substrate 15 is formed of a resin material excellent in workability during cutting and easy handling. As a result, a highly reliable temperature compensated crystal oscillator can be manufactured extremely efficiently. Therefore, it is preferable that the container body 1 is formed of a ceramic material and the mother board 15 is formed of a resin material.
[0065]
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
[0066]
For example, in the above-described embodiment, the write control terminal 17 in the abandoned area B is provided on the other main surface of the mother board 15 that is the same as the surface on which the external terminal 9b is formed. The terminal 17 may be provided on one main surface side of the mother substrate 15 that is the same as the surface on which the second bonding electrode 9a is formed.
[0067]
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 6B, the write control terminals 17 in the discarded area B are arranged in parallel along the arrangement of the external terminals 9b. The write control terminals 17 in the abandoned area B may be arranged in a direction orthogonal to the arrangement of the external terminals 9b.
[0068]
Further, in the above-described embodiment, the pair of leg portions 6a and 6b is used as the mounting base cut out from the mother board 15. However, instead of this, one frame base is used as the mounting base. Alternatively, four legs obtained by dividing each of the legs 6a and 6b into two parts may be used, or only one of the legs 6a and 6b may be divided into two. Only three legs may be used. For example, when a single frame-shaped substrate is used as the mounting substrate, the outer periphery of the window portion 16 is not formed in the substrate region A, rather than perforating the mother substrate 15 so that the window portion 16 cuts the substrate region A vertically. The mother board 15 is perforated so as to be spaced apart from the outer periphery of the mother board 15.
[0069]
Furthermore, in the above-described embodiment, the mother board 15 and the container body 1, and the container body 1 and the IC element 7 may be attached via an anisotropic conductive adhesive. Since the electrical connection and mechanical connection between the container body 1 and the electrical connection and mechanical connection between the container body 1 and the IC element 7 are collectively made by an anisotropic conductive adhesive, the temperature compensated crystal oscillator There is an advantage that the assembling work can be greatly simplified.
[0070]
Furthermore, in the above-described embodiment, a resin material is filled and formed in a gap formed between the container body 1 and the IC element 7 or a gap formed between the mother substrate 15 and the container body 1 and is opposed to the resin material. A conductive bonding material for bonding pads and electrodes may be covered. In that case, the circuit forming surface of the IC element can be well protected with a resin material, and the IC element 7 can be protected. In addition, the joint portion of the pair of leg portions 6a and 6b is reinforced with the resin material, and this also improves the reliability of the temperature compensated crystal oscillator.
[0071]
Furthermore, in the embodiment described above, the lid 4 of the container body 1 is bonded to the substrate 2 via the seal ring 3. Instead, a metallized pattern for bonding is formed on the upper surface of the substrate 2. Alternatively, the lid 4 may be welded directly to the metallized pattern.
[0072]
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, but instead of this, the upper surface of the substrate 2 is made of the same ceramic material as the substrate 2. The frame body may be attached integrally, and the seal ring 3 may be attached to the upper surface of the frame body.
[0073]
Furthermore, in the embodiment described above, the leg portions 6a, 6b have a rectangular shape. However, the leg portions 6a, 6b are provided with notches on the inner side surface, the outer side surface, the corner portion, etc. You may make it adhere | attach a conductor pattern on the surface of the leg parts 6a and 6b which contact | connect a notch, or may arrange | position small electronic component elements, such as a chip-shaped capacitor, in the space formed by the notch.
[0074]
Furthermore, in the embodiment described above, it goes without saying that the gap formed 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. Yes.
[0075]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the container body is attached to and integrated with the mother board, the piezoelectric vibration element can be accurately accommodated in the concave portion of the container body. At the same time, the sealing with the lid can be performed with high accuracy as well.
[0076]
On the other hand, the mother board is cut and divided after the IC elements are mounted. When the IC elements are mounted, the mother board itself functions as a carrier for mounting the IC elements. Accordingly, a carrier for mounting an IC element as described in the section of the conventional example is unnecessary, and a complicated operation of mounting individual child boards obtained by dividing the mother board on the carrier is not required at all. This also improves the productivity of the temperature compensated crystal oscillator.
[0077]
According to the present invention, the write control terminal used for writing the temperature compensation data to the IC element is provided in the abandoned area of the mother board, and after completing the writing of the temperature compensation data, each board area is set. Since it is separated and separated, a large space for disposing the write control terminal on the mounting substrate is not necessary, and the entire structure of the temperature compensated crystal oscillator can be miniaturized.
[0078]
In this case, the temperature-compensated crystal oscillator manufacturing process is relatively simple, and there is no need for a socket or other equipment for writing temperature-compensated data in each temperature-compensated crystal oscillator. The productivity of the crystal oscillator can also be maintained high.
[0079]
In addition, since the temperature compensated crystal oscillator obtained by the manufacturing method of the present invention does not have a write control terminal as described above, when the temperature compensated crystal oscillator is mounted on an external electric circuit such as a mother board, both Therefore, there is no inconvenience that a part of the conductive bonding material used for bonding adheres to the write control terminal to cause a short circuit, and the product can be handled easily.
[0080]
Furthermore, according to the present invention, the container body is formed of a ceramic material excellent in workability and sealing performance, and the mother substrate is formed of a resin material excellent in workability during cutting and ease of handling. Therefore, a highly reliable temperature compensated crystal oscillator can be manufactured extremely efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a temperature compensated crystal oscillator manufactured by a manufacturing method of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the temperature compensated crystal oscillator of FIG. 1. FIG.
3 is a plan view of the temperature-compensated crystal oscillator of FIG. 1 viewed from below. FIG.
4A to 4F are cross-sectional views for explaining a manufacturing method of the present invention.
5A is a perspective view of a mother board used in the manufacturing method of the present invention when viewed from one main surface side, and FIG. 5B is a perspective view of the mother substrate of FIG. is there.
6A is an enlarged plan view of the mother board shown in FIG. 5 viewed from one main surface side, and FIG. 6B is an enlarged plan view of the mother board shown in FIG. 5 viewed from the other main surface side.
7A is a cross-sectional view of a conventional temperature compensated crystal oscillator, and FIG. 7B is a plan view of the temperature compensated crystal oscillator of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Container body 1b ... Recessed part 2 ... Board | substrate 3 ... Seal ring 4 ... Lid body 5 ... Crystal vibrating element 6a, 6b ... Base for mounting (a pair of leg part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 ... IC element 7a ... Connection pad 8 ... Wiring conductor 8a of container body ... Mounting pad 8b ... Electrode pad 8c ... First joining electrode 9 ... Wiring of mounting substrate Conductor 9a ... second bonding electrode 9b ... external terminals 10, 11 ... conductive bonding material 15 ... mother substrate 16 ... window 20 ... probe needle A of writing apparatus ...・ Substrate area B ... Disposal area

Claims

Step A for preparing a mother board having a window section in each of the substrate areas, and being partitioned into a plurality of board areas;
A process B for attaching a container body having a recess so as to close the window portion from one main surface side to each substrate region of the mother substrate;
A step C of accommodating the piezoelectric vibration element in the recess of each container attached to the mother substrate, and sealing the opening of the recess with a lid;
Step D of mounting an IC element for controlling the oscillation output of the piezoelectric vibration element from the other main surface side of the mother board on the lower surface of the container body located inside the window portion;
And a step E of simultaneously obtaining a plurality of piezoelectric oscillators by cutting the mother substrate along the outer periphery of each substrate region and separating the individual substrate regions from each other.

A crystal resonator element is used as the piezoelectric resonator element, and an abandon region having a write control terminal is disposed between adjacent substrate regions of the mother substrate,
After the step D, temperature compensation data for controlling the oscillation output of the crystal resonator element according to the temperature state is written to the memory in the IC element via the write control terminal, and the discarding is performed in the step E. The method for manufacturing a piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the substitute region is separated from each substrate region.

In the step B, the container body is attached to the substrate region of the mother substrate, and the IC element is mounted on the lower surface of the container body in the step C. The method for manufacturing a piezoelectric oscillator according to claim 2, wherein the element is electrically connected to the container body and a wiring conductor of the mother board.

4. The method for manufacturing a piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the mother substrate is made of a resin material, and the container body is made of a ceramic material.