JP2006074293A - 圧電部品容器及び圧電発振器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、シート状の容器基板の状態から個片に分割して得られた圧電発振器において、個片に分割後に温度補償データ等の書込が可能な圧電部品容器を提供することにある。
【解決手段】
シート状の容器基板５０を分割して小片化して成る容器１を用い、容器１の一面に圧電部品１２を搭載する容器基板５０の圧電部品１２搭載側と相対する他方の容器基板５０面に導通が取れる電極構造体５ａ、５ｂを有した圧電部品容器１において、
圧電部品１２を搭載する面と相対する面に、電極構造体５ａ、５ｂに複数の導通電極２７が形成されており、容器基板５０の少なくとも一辺に連続して電極構造体５ａが形成され、電極構造体５ａ、５ｂに囲まれるようにシート基板６０上に搭載する半導体部品２２を実装した構造を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる圧電発振器用の圧電部品容器に関するものである。

従来より、携帯用通信機器等の電子機器には圧電発振器が用いられている。かかる従来の圧電発振器１００としては、例えば、図６に図示するように下面に複数個の外部端子電極１０９が被着されている単独の電極構造体１０５の上面に圧電部品を搭載する容器１０１を取着させるとともに、前記容器１０１底面に前記圧電部品の振動に基づいて発振出力を制御する半導体部品やコンデンサ等のチップ型電子部品を配設した構造のものが知られている。（例えば、特許文献１参照）

尚、このような容器１０１や単独の電極構造体１０５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となるように形成されており、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。

また、前記半導体部品の内部には、圧電部品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圧電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、圧電発振器を組み立てた後、上述の温度補償データを半導体部品内のメモリに格納するために、単独の電極構造体１０５の下面や側面等に温度補償データ書込用の外部書込端子を設けておくのが一般的であった。
特開２０００―２９９６１１号公報 なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。

しかしながら、上述した従来の圧電発振器１００においては、その下面に複数個の外部端子電極１０９が被着されている単独の電極構造体１０５には、その構造上、単独の電極構造体１０５の側面に温度補償データ書込用の外部書込端子を配置するのが困難であった。また、そのため、圧電発振器をシート状基板の状態から個片に分割した後に、温度補償データの書込作業が困難となる問題があった。

本発明は、上述の問題点に鑑み創出されたもので、その目的は、シート状基板の状態から個片に分割した圧電発振器において、その個片分割後に温度補償データ等の書込が可能な圧電部品容器を提供することにある。

本発明の圧電部品容器は、シート状の容器基板を分割して小片化して成る容器を用い、該容器の一面に圧電部品を搭載する該容器基板の該圧電部品搭載側と相対する他方の該容器基板面に導通が取れる電極構造体を有した圧電部品容器において、
前記圧電部品を搭載する面と相対する面に、該電極構造体に複数の導通電極が形成されており、該容器基板の少なくとも一辺に連続して該電極構造体が形成され、前記電極構造体に囲まれるようにシート基板上に搭載する半導体部品を実装した構造を有することを特徴とする。

また、本発明の圧電部品容器の電極構造体は上記構成において、少なくともひとつが該容器基板の一辺に連続して構成され、少なくともひとつが単独の電極構造体であることを特徴とする。

また、本発明の圧電部品容器の製造方法は、 縦ｍ列×横ｎ行（ｍ，ｎは２以上の自然数）のマトリクス状に配列された複数個の凹状矩形状の開口部を有するシート状の容器基板に圧電振動子を実装する工程と、前記の各凹状の開口部と相反する面に長辺端面の一辺に連続して電極構造体と、前記連続して電極構造体を形成する面の対長辺角部に単独の電極構造体とがシート状の基板材料で形成する工程と、前記電極構造体端面にシート基板に半導体部品を搭載し実装する工程を含むことを特徴とする。

本発明の圧電部品容器によれば、シート状の容器基板を分割して小片化して成る容器を用い、該容器の一面に圧電部品を搭載する該容器基板の該圧電部品搭載側と相対する他方の該容器基板面に導通が取れる電極構造体を有した圧電部品容器において、
前記圧電部品を搭載する面と相対する面に、該電極構造体に複数の導通電極が形成されており、該容器基板の少なくとも一辺に連続して該電極構造体が形成され、前記電極構造体に囲まれるようにシート基板上に搭載する半導体部品を実装した構造を有することから、連続して形成された電極構造体の側面に書き込み端子等となる導通電極を配置することが可能となる。

また、このような圧電部品容器の場合、電極構造体は、少なくともひとつが容器基板の少なくとも一辺に連続して構成され、少なくともひとつが単独の電極構造体であることから、単独の電極構造体側に半導体部品等の搭載面積を広くとることが可能となる。

また、本発明の圧電部品容器の製造方法によれば、縦ｍ列×横ｎ行（ｍ，ｎは２以上の自然数）のマトリクス状に配列された複数個の凹状矩形状の開口部を有するシート状の容器基板に圧電振動子を実装する工程と、前記の各凹状の開口部と相反する面に長辺端面の一辺に連続して電極構造体と、前記連続して電極構造体を形成する面の対長辺角部に単独の電極構造体とがシート状の基板材料で形成する工程と、前記電極構造体端面にシート基板に半導体部品を搭載し実装する工程を含むことから、各圧電部品容器を切断（ダイシング）面に対して線対称に配置することが可能となり、それにより、単独の電極構造体は切断（ダイシング）面に対して連結して配置する構造となるため、半導体部品の搭載面のクリアランスを大きくとることができるので、半導体部品の搭載時の生産性の向上も可能となる。

以下に図面を参照しながら本発明の実施の一形態について説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。
図１は本発明の圧電部品容器を圧電発振器Ａに適用した場合に得られる本発明の実施形態における圧電発振器Ａの斜視図であり、図２はその断面図である。図２に図示する圧電発振器Ａは大略的に言って、容器１と、電極構造体５（５ａは連続して形成された電極構造体、５ｂは単独の電極構造体である。）、圧電部品１２、半導体部品２２、樹脂２８と配線基板３１とで構成されている。図２、図３に図示する圧電発振器Ａは、凹状の開口部１０に圧電部品１２を収容した容器１を容器１の底面に接続端子電極９a、９ｂが設けられた一対の電極構造体５ａ，５ｂを容器１の底面に載置し、かつ固定させるとともに、一対の電極構造体５ａ，５ｂ間に位置する容器１の下面に配線基板３１上に配置された半導体部品２２を搭載した構造を有している。
また、配線基板３１の下面には、接続端子電極６ａ、６ ｂと電気的に接続された外部端子電極９a、９ｂが形成されている。

前記容器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、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、シールリング３と同様の金属から成る蓋体４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を載置し固定させることによって容器１が構成され、シールリング３の内側に位置する基板２の上面に半田等の導電性接合剤１３を介して圧電部品１２が実装される。前記容器１はその内部に、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凹状の開口部１０内に圧電部品１２を収容して気密封止するためのものである。

一方、前記容器１の凹状の開口部１０に収容される圧電部品１２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。

また一方で上述した基板２の下面には図３に図示するように、一対の電極構造体５ａ，５ｂ上には複数個の接続端子電極６ａ、６ｂが被着・形成されており、これら、一対の電極構造体５ａ，５ｂ間に位置する配線基板３１の上面には、矩形状に形成されたフリップチップ型の半導体部品２２が搭載されており、半導体部品２２は半田等の導電性接合剤２３を介して配線基板３１に接続されており、また、樹脂２８でその表面が保護されている。ここで用いる樹脂２８には硬化した際に収縮率の比較的大きいエポキシ樹脂等が主に用いられる。

前記半導体部品２２はその回路形成面に、周囲の温度状態を検知する感温素子、圧電部品１２の温度特性を補償する温度補償データを有し、温度補償データに基づいて前記圧電部品１２の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、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おり、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。ここで圧電部品１２と半導体部品２２は図２に図示する基板２の内層に設けられた上部内層配線１５と下部内層配線２５により接続されている。また、図２に図示するように、圧電部品１２の温度特性を補償する温度補償データ書込用の導通電極２７が連続して形成された電極構造体５ａの側面に配置されている。

また、図４は本発明の実施形態である圧電発振器Ａのシート基板６０の上面図であり、図４においてはシート基板６０に半導体部品２２を搭載した状態のものを示している。また、図４において、６ａは連続して形成された電極構造体５aに形成された接続端子電極であり、６ｂは単独の電極構造体５ｂに形成された接続端子電極である。また、図４において、４０は捨て代領域、４５は外部書込端子であり、外部書込端子４５は捨て代領域４０内に形成されており、圧電発振器Ａを個片に切断した際に廃棄される。

次に上述した圧電発振器Ａの製造方法について、本発明の実施形態である図２〜図５を用いて説明する。 まず、図５に図示するように、縦ｍ列×横ｎ行（ｍ、ｎは２以上の自然数）のマトリクス状に配列された複数個の凹状の開口部１０を有するシート状の容器基板５０を準備する。図５において４０は図４のシート基板６０と同様に捨て代領域４０である。また、容器基板５０には、図２に図示するように各凹状の開口部１０に圧電部品１２と圧電部品１２を囲繞するシールリング３が形成されており、各凹状の開口部１０には、その上面側に一対の接続パッドと接合用の導体層が被着・形成されている。また、各凹状の開口部１０と相反する面の長辺端面の一辺には連続して形成された電極構造体５aが形成され、連続して形成された電極構造体５aを形成する面の対長辺角部には単独の電極構造体５ｂが複数個形成されている。連続して形成された電極構造体５ａ及び単独の電極構造体５ｂの４隅部には入出力端子やグランド端子等への接続端子電極６ａ、６bが被着して形成されている。

このような容器基板５０は、例えば、アルミナセラミックス等から成るセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加し更に混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に、接続パッドや接続端子電極６a、６b等となる導体ペーストを所定のパターンに印刷して塗布するとともに、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。

なお、容器基板５０には、マトリクス状に配列された個々の圧電発振器の間に図５に図示するように所定の捨て代領域４０が設けられている。そして、凹状の開口部１０を有する容器基板５０に形成される４２アロイ等から成るシールリング３を、容器基板５０の各接合領域にＡｕ−Ｎｉ等の接合材を介して載置させた上、接合材を高温で加熱して溶融させることによってシールリング３の下面を容器基板５０上面の導体層に接合させ、しかる後に各シールリング３の内側に圧電部品１２を１個ずつ搭載する。圧電部品１２はその振動電極と容器基板５０上面の対応する搭載パッドとを半田等の導電性接合剤１３を介して電気的・機械的に接続することによって容器基板５０上に搭載される。

次に容器基板５０の凹状の開口部１０と１対１に対応する複数個のカバー（蓋）領域を有する金属製の蓋体４を、圧電部品１２が封止されるようにシールリング３上に載置・接合する。前記蓋体４としては、例えば、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る厚みが６０μｍ〜１００μｍの金属板が用いられ、このような蓋体４にも、先に述べた容器基板５０と同様に、各カバー領域間に所定の捨て代領域が設けられている。

この工程では、蓋体４を各カバー（蓋）領域の内側に対応する凹状の開口部１０領域に圧電部品１２が配されるようにして容器基板５０上面のシールリング３上に載置させ、しかる後に両者を従来から周知の金すず等で接合することによって蓋体４がシールリング３の上面に取着し固定される。なお、ここでは容器基板５０の上面にシールリング３を載置しているがシールリング３に替えて金属メッキ層を形成しても構わない。それにより、低背化、低コスト化が可能となる。また、上述した一連の接合工程は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましく、これによって圧電部品１２が収納される空間には不活性ガスが充満されるため、圧電部品１２が酸素や大気中の水分等によって腐食して劣化するおそれを有効に防止することができる。

次にシート基板６０の上面の電極構造体（５ａ、５ｂ）領域で囲まれる領域に半導体部品２２を１個ずつ搭載する。半導体部品２２は、その接続電極（図示せず）とシート基板６０上面の対応する搭載パッドとを半田等の導電性接合剤２３を介して電気的・機械的に接続することによってシート基板６０に搭載される。また、半導体部品２２はその表面を保護するために、樹脂２８が半導体部品２２の電極パターン形成面とシート基板６０間を覆うように塗布されている。

そして、上述の工程で製作された容器基板５０と上面に半導体部品２２と樹脂２８が形成されたシート基板６０とを、半田等の導電性接合剤により接合する。ここで半導体部品２２は、その回路形成面に周囲の温度状態を検知する感温素子や圧電部品１２の温度特性を補償する温度補償データを有し、温度補償データに基づいて圧電部品１２の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路を有する半導体部品２２へ、圧電発振器Ａの仕様を所望の数値となるように、外部書込端子４５よりビットデータを入力し温度補償データの書き込みを行う。また、本発明の実施形態においては、外部書込端子４５は捨て代領域４０にあることから、半導体部品２２へのデータ書き込み終了後は外部書込端子４５を廃棄することが出来るので、圧電発振器Ａの更なる小型化が可能となる。

最後に、シート状の容器基板５０とシート基板６０とが接合された状態で、各基板領域の外周に沿って一括的に分割・切断（ダイシング）し、これによって複数個の圧電発振器Ａが同時に製作される。 また、シート状の容器基板５０の切断（ダイシング）は、例えば、ダイサー等を用いて、これらの部材を一括的に切断（ダイシング）することによって行われ、これによって複数個の圧電発振器Ａが同時に得られる。

以上のような工程で製造される圧電発振器Ａに用いられる圧電部品容器１においては、図４、図５に図示するように、各圧電部品容器１を切断（ダイシング）面に対して線対称に配置することで、線対称に配置された圧電部品容器１同士を同時に樹脂２８を塗布することができるので生産効率の改善が可能となる。また、圧電発振器Ａを切断（ダイシング）面に対して線対称に配置することで、単独の電極構造体５ｂは切断（ダイシング）面に対して連結して配置される構造となるため、半導体部品２２の搭載面のクリアランスを大きくとることができるので、半導体部品２２の搭載時の生産性の向上も可能となる。

また、以上より本発明の圧電部品容器１によれば、シート状の容器基板５０を分割して小片化して成る圧電部品容器１を用い、圧電部品容器１の一面に圧電部品１２を搭載する容器基板５０の圧電部品１２搭載側と相対する他方の容器基板５０面に導通が取れる電極構造体（５ａ、５ｂ）を有した圧電部品容器１において、電極構造体５に複数もの導通電極２７が形成されており、容器基板５０の少なくとも一辺に連続して形成された電極構造体５aが形成されていることから、連続して形成された電極構造体５aの側面に書き込み端子等となる導通電極２７を配置することが可能となる。

また、このような圧電基板容器１の場合、電極構造体（５ａ、５ｂ）は、少なくともひとつが容器基板５０の少なくとも一辺に連続して構成された電極構造体５ａであり、少なくともひとつが単独の電極構造体５ｂであることから、単独の電極構造体５ｂ側に半導体部品２２等の搭載面積を広くとることが可能となる。
また、本実施形態においては、電極構造体（５ａ、５ｂ）を圧電発振器Ａの長辺側に形成しているが、電極構造体（５ａ、５ｂ）を圧電発振器Ａの短辺側に形成しても構わない。この場合においても本発明の技術的範囲に含まれることはいうまでもない。

本発明の実施形態にかかる圧電発振器（水晶発振器）の概略の斜視図である。 本発明の実施形態にかかる圧電発振器（水晶発振器）の概略の断面図である。 本発明の実施形態にかかる圧電発振器（水晶発振器）の半導体部品搭載面側の上面図である。 本発明の実施形態にかかる圧電発振器（水晶発振器）のシート基板の半導体部品搭載面側の上面図である。 本発明の実施形態にかかる圧電発振器（水晶発振器）のシート状の容器基板の上面図である。 従来の圧電発振器（水晶発振器）の概略の斜視図である。

符号の説明

Ａ・・・圧電発振器（水晶発振器）
１・・・容器（圧電部品容器）
２・・・基板
３・・・シールリング
４・・・蓋体
５ａ・・・連続して形成された電極構造体
５b・・・単独の電極構造体
６ａ、６ｂ・・・接続端子電極
９ａ、９b・・・外部端子電極
１０・・・凹状の開口部
１２・・・圧電部品（水晶振動子）
１３・・・導電性接合剤
１５・・・上部内層配線
２２・・・半導体部品
２３・・・導電性接合剤
２５・・・下部内層配線
２７・・・導通電極
２８・・・樹脂
３１・・・配線基板
４０・・・捨て代領域
４５・・・外部書込端子
５０・・・容器基板
６０・・・シート基板
１００・・・圧電発振器
１０１・・・容器
１０５・・・電極構造体
１０９・・・外部端子電極

Claims (3)

1. シート状の容器基板を分割して小片化して成る容器を用い、該容器の一面に圧電部品を搭載する該容器基板の該圧電部品搭載側と相対する他方の該容器基板面に導通が取れる電極構造体を有した圧電部品容器において、
   前記圧電部品を搭載する面と相対する面に、該電極構造体に複数の導通電極が形成されており、該容器基板の少なくとも一辺に連続して該電極構造体が形成され、前記電極構造体に囲まれるようにシート基板上に搭載する半導体部品を実装した構造を有することを特徴とする圧電部品容器。
2. 請求項１に記載の電極構造体は、少なくともひとつが該容器基板の一辺に連続して構成され、少なくともひとつが単独の電極構造体であることを特徴とする圧電部品容器。
3. 縦ｍ列×横ｎ行（ｍ，ｎは２以上の自然数）のマトリクス状に配列された複数個の凹状矩形状の開口部を有するシート状の容器基板に圧電振動子を実装する工程と、前記の各凹状の開口部と相反する面に長辺端面の一辺に連続して電極構造体と、前記連続して電極構造体を形成する面の対長辺角部に単独の電極構造体とがシート状の基板材料で形成する工程と、前記電極構造体端面にシート基板に半導体部品を搭載し実装する工程を含む圧電発振器の製造方法。
   

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