JP2006211408A - 圧電発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、取り扱いが簡便で、かつ、生産性にも優れた小型の圧電発振器を得ることができる圧電発振器を提供することにある。
【解決手段】
セラミックウエハー基板３０にマトリクス状に複数配置され、半導体部品７を収納する開口部１５を有する容器１０と、容器１０の開口部に搭載する密閉構造を持った圧電振動子１とによって構成され、半導体部品７を収納する容器１０の枠壁１３の一部に開放部９を有するとともに開放部９位置から容器１０内に収納する半導体部品７の実装部分に熱硬化性樹脂１４を注入する構造を持つ圧電発振器において、半導体部品７を収納する容器１０の枠壁１３の一部の少なくとも開放部９周辺の基板面に、枠壁１３に沿って溝部２０を形成した。
【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圧電発振器が用いられている。

かかる従来の圧電発振器としては、例えば図５に示す如く、内部に図中には示されていないが、圧電振動素子が収容されている第１の容器２３を、キャビティ部２５内に前記の圧電振動素子の振動に基づいて発振出力を制御する半導体部品２６やコンデンサ等の電子部品素子が収容されている第２の容器２１上に取着させた構造のものが知られており、かかる圧電発振器をマザーボード等の外部配線基板上に載置させた上、第２の容器２１の下面に設けられている外部端子を外部配線基板の配線に半田接合することにより外部配線基板上に実装される。

なお、第１の容器２３や第２の容器２１は、通常、セラミック材料によって形成されており、その内部や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り製作される。

また、前記半導体部品２６の内部には、圧電振動素子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周波数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２６のメモリ内に格納すべく、第２の容器２１の下面や外側面等には温度補償データ書込用の書込制御端子２７が設けられていた。この書込制御端子２７に温度補償データ書込装置のプローブ針を当てて半導体部品２６内のメモリに温度補償データを入力することにより、温度補償データが半導体部品２６のメモリ内に格納される。
特開２００４−１２９０９０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の半導体部品２６が第２の容器２１の凹状の開口部に配置させてある場合、圧電発振器が小型化するにつれ、第２の容器２１の凹状の開口部と半導体部品２６間の隙間が狭くなり、半導体部品２６の回路形成面（下面）と第２の容器の枠壁間に絶縁性の樹脂材を注入するのが困難となり、圧電発振器の生産性が著しく低下するという欠点を有していた。

本発明は上記欠点に鑑み考え出されたものであり、従ってその目的は、取り扱いが簡便で、かつ、生産性にも優れた小型の圧電発振器を得ることができる圧電発振器を提供することにある。

本発明の圧電発振器は、セラミックウエハー基板にマトリクス状に複数配置され、半導体部品を収納する開口部を有する容器と、前記容器の開口部に搭載する密閉構造を持った圧電振動子とによって構成され、前記半導体部品を収納する容器の枠壁の一部に開放部を有するとともに前記開放部位置から容器内に収納する半導体部品の実装部分に熱硬化性樹脂を注入する構造を持つ圧電発振器において、前記半導体部品を収納する容器の枠壁の一部の少なくとも開放部周辺の基板面に、前記枠壁に沿って溝部を形成したことを特徴とする。

また、本発明の圧電発振器は、上記構成において、セラミックウエハー基板にマトリクス状に複数配置された形態を有し、枠壁の一部の少なくとも開放部周辺箇所は、前記ウエハーの捨代領域であることを特徴とする。

また、本発明の圧電発振器は、上記構成において、溝部は、半導体部品を収納する容器内部の枠壁に密接して前記基板面に形成したことを特徴とする。

本発明の圧電発振器によれば、セラミックウエハー基板にマトリクス状に複数配置され、半導体部品を収納する開口部を有する容器と、前記容器の開口部に搭載する密閉構造を持った圧電振動子とによって構成され、前記半導体部品を収納する容器の枠壁の一部に開放部を有するともに前記開放部位置から容器内に収納する半導体部品の実装部分に熱硬化性樹脂を注入する構造を持つ圧電発振器において、前記半導体部品を収納する容器の枠壁の一部の少なくとも開放部周辺の基板面に、前記枠壁に沿って溝部を形成したことから、溝部が熱硬化性樹脂の通路となって、半導体部品の実装部分にスムーズに熱硬化性樹脂を注入することが可能となり、溝部周辺から先に熱硬化性樹脂が流入され半導体部品中心に向かって熱硬化性樹脂が流入されるので、熱硬化性樹脂の浸入経路が規則的になり、熱硬化性樹脂の硬化後の形状が個々の圧電発振器でほぼ同一形状とすることが可能となる。また、上述の理由により半導体部品の実装部分にスムーズに熱硬化性樹脂を注入することが可能となることから、熱硬化性樹脂の這い上がりが止まり、枠壁部の上部まで熱硬化性樹脂が達することを防止することが可能となる。

また、本発明の圧電発振器によれば、セラミックウエハー基板にマトリクス状に複数配置された形態を有し、枠壁の一部の少なくとも開放部周辺箇所は、前記ウエハーの捨代領域であることから、セラミックウエハー基板の状態で捨代領域の開放部周辺箇所に熱硬化性樹脂を注入することができるので、作業性、生産性の向上が可能となる。

図１は本発明の圧電発振器の図２に示すＸ−Ｘ’線断面図であり、図２は絶縁性のセラミックウエハー基板３０から切断された１個の基板領域Ａとその一端の捨代領域Ｂを示した開口部１５を有する容器１０の上面図である。また、図３はそのセラミックウエハー基板３０の上面図である。図１に示す圧電発振器は、半導体部品７を収容する開口部１５を有する容器１０の下面に外部接続電極端子１９が設けられ、半導体部品７を収容する開口部１５を有する容器１０の上面には半導体部品７、電子部品素子８が搭載されている。また、半導体部品７を収容する開口部１５を有する容器１０の開口部１５を囲う側面には枠壁１３、枠壁１３の外側面には複数個の書込制御端子１１が形成されている。また、本発明の圧電発振器においては枠壁１３の一部には開放部９が形成されており、更に枠壁１３の内周と開放部９と接する部分には連続した溝部２０が形成されている。また、図１に示すように枠壁１３の上面には、圧電振動素子５が収容されている圧電振動子１を載置して固定した構造を有している。また、半導体部品７を収容する開口部１５を有する容器１０とその上面に搭載された半導体部品７間には熱硬化性樹脂１４が充満されており、半導体部品７の回路形成面（下面）を保護している。

図１において前記圧電振動子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、基板２と同様のセラミック材料から成る側壁３、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る蓋体４とから成り、前記基板２の上面に側壁３を取着させ、その上面に蓋体４を載置して固定させることによって圧電振動子１が構成され、側壁３の内側に位置する基板２の上面に圧電振動素子５が実装されている。

また、図２、図４において半導体部品７を収容する開口部１５を有する容器１０の開放部９は捨代領域Ｂまで開口されており、捨代領域Ｂの開放部９は容器１０の開口部１５に配置された半導体部品７の回路形成面（下面）を保護するための熱硬化性樹脂１４を注入するための注入口とし利用される。

前記圧電振動子１は、その内部に、具体的には、基板２の上面と側壁３の内面と蓋体４の下面とで囲まれる空間部内に圧電振動素子５を収容して気密封止されており、基板２の上面には圧電振動素子５の振動電極に接続される一対の搭載パッド等が、基板２の下面には後述する容器１０上の枠壁１３に接続される複数個の接続用端子１７がそれぞれ設けられ、これらのパッドや端子は基板２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等を介して、対応するもの同士、相互に電気的に接続されている。

一方、前記圧電振動子１の内部に収容される圧電振動素子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・形成して成り、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。

ここで圧電振動子１の蓋体４を圧電振動子１の接続用端子１７や容器１０の接続用端子１８を介して後述するグランド端子用の外部接続電極端子１９に接続させておけば、その使用時に、金属から成る蓋体４が基準電位に接続されてシールド機能が付与されることと成るため、圧電振動素子５や半導体部品７を外部からの不要な電気的作用から良好に保護することができる。従って、圧電振動子１の蓋体４は圧電振動子１の接続用端子１７や容器１０の接続用端子１８を介してグランド端子用の外部接続電極端子１９に接続させておくことが好ましい。

そして、上述した圧電振動子１が取着される半導体部品７を収容する開口部１５を有する容器１０は概略矩形状を成しており、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平板状を成すように形成されている。

前記半導体部品７を収容する開口部１５を有する容器１０は、基板領域Ａの下面の四隅部に４つの外部接続電極端子１９（電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子）が形成され、上面の四隅部を囲む周縁には枠壁１３が、また上面の中央域にはフリップチップ型の半導体部品７が、更に四隅部間の枠壁１３の外側側面には書込制御端子１１が設けられている。

前記半導体部品７を収容する開口部１５を有する容器１０の下面に設けられている４つの外部接続電極端子１９は、圧電発振器をマザーボード等の外部配線基板に接続するための端子として機能するものであり、圧電発振器を外部配線基板上に搭載する際、外部配線基板の回路配線と半田等の導電性接合材を介して電気的に接続されるように成っている。

また、前記半導体部品７を収容する開口部１５を有する容器１０の上面に設けられる枠壁１３は、半導体部品７を収容する開口部１５を有する容器１０と圧電振動子１との間に、半導体部品７や電子部品素子８を配置させるのに必要な所定の間隔を確保しつつ、半導体部品７を収容する開口部１５を有する容器１０の接続用端子１８を圧電振動子１の接続用端子１７に接続するためのものである。

更に、上述した半導体部品７を収容する開口部１５を有する容器１０の中央域には、複数個の電極パッドが設けられており、これら電極パッドに半導体部品７の接続パッドをＡｕバンプや半田、異方性導電接着材等の導電性接合材を介して電気的、及び機械的に接続させることによって半導体部品７が開口部１５を有する容器１０上の所定位置に取着される。

前記の半導体部品７は、その回路形成面（下面）に、周囲の温度状態を検知するサーミスタといった感温素子、圧電振動素子５の温度特性を補償する温度補償データを格納するメモリ、メモリ内の温度補償データに基づいて圧電振動素子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、先の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、こ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。

なお、上述した半導体部品７と開口部１５を有する容器１０との間にはエポキシ樹脂等から成る熱硬化性樹脂１４が介在されており、この熱硬化性樹脂１４は半導体部品７の回路形成面（下面）と側面の一部を被覆するように被着されている。

これにより、半導体部品７を収容する開口部１５を有する容器１０に対する半導体部品７の取着強度が向上されるとともに、半導体部品７の回路形成面が熱硬化性樹脂１４によって良好に被覆され、回路形成面の電子回路が大気中の水分等によって腐食されるのを有効に防止することができる。

ここで、本発明の特徴部分は図１、図２に示すように、セラミックウエハー基板３０にマトリクス状に複数配置され、半導体部品７を収納する開口部１５を有する容器１０と、容器の開口部に搭載する密閉構造を持った圧電振動子１とによって構成され、半導体部品７を収納する容器２の枠壁１３の一部に開放部９を有するとともに開放部９位置から容器１０内に収納する半導体部品７の実装部分に熱硬化性樹脂１４を注入する構造を持つ圧電発振器において、半導体部品７を収納する容器１０の枠壁１３の一部の少なくとも開放部９周辺の基板面に、枠壁１３に沿って溝部２０を形成したことから、溝部２０が熱硬化性樹脂１４の通路となり、溝部２０周辺から先に熱硬化性樹脂１４が流入され半導体部品７中心に向かって熱硬化性樹脂１４が流入されるので、熱硬化性樹脂１４の浸入経路が規則的になり、熱硬化性樹脂１４の硬化後の形状が個々の圧電発振器でほぼ同一形状とすることが可能となる。また、上述の理由により半導体部品７の実装部分にスムーズに熱硬化性樹脂１４を注入することが可能となることから、熱硬化性樹脂の這い上がりが止まり、枠壁部の上部まで熱硬化性樹脂が達することを防止することが可能となる。

また、半導体部品７を収容する開口部１５を有する容器１０の開口部１５を囲う枠壁１３の一部には、枠壁１３頂部より開口部１５底面に至る開放部９が形成されていることから、基板領域Ａ内の開口部９にコンデンサ等の電子部品素子８を搭載することで、半導体部品７を収容する開口部１５を有効に利用可能となり、圧電発振器の小型化が可能となる。

また、本発明の圧電発振器によれば、セラミックウエハー基板３０にマトリクス状に複数配置された形態を有し、枠壁１３の一部の少なくとも開放部９周辺箇所は、セラミックウエハー基板３０の捨代領域Ｂであることから、セラミックウエハー基板３０の状態で捨代領域Ｂの開放部９周辺箇所に熱硬化性樹脂１４を注入することができるので、圧電発振器の製造において作業性、生産性の向上が可能となる。

なお、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。

例えば、上述の実施形態においては、図２に示すように枠壁１３の内周と開放部９と接する部分には連続した溝部２０が形成されているが、図４に示すように開放部９と接する枠壁１３のみに溝部２０を設けても構わない。この場合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。

本発明の実施形態にかかる圧電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の絶縁性のセラミックウエハー基板から切断された１個の基板領域とその一端の捨代領域を示した開口部を有する容器の上面図である。 本発明の実施形態にかかる圧電発振器に用いられるセラミックウエハー基板の上面図である。 本発明の実施形態にかかる圧電発振器の変形例の１例を示す絶縁性のセラミックウエハー基板から切断された１個の基板領域とその一端の捨代領域を示した開口部を有する容器の上面図である。 従来の圧電発振器の概略の斜視図である。

符号の説明

１・・・圧電振動子
２・・・基板
３・・・側壁
４・・・蓋体
５・・・圧電振動素子
７・・・半導体部品
８・・・電子部品素子
９・・・開放部
１０・・・容器
１１・・・書込制御端子
１３・・・枠壁
１４・・・熱硬化性樹脂
１５・・・開口部
１７・・・圧電振動子の接続用端子
１８・・・容器の接続用端子
２０・・・溝部
３０・・・セラミックウエハー基板
Ａ・・・基板領域
Ｂ・・・捨代領域

Claims (3)

1. セラミックウエハー基板にマトリクス状に複数配置され、半導体部品を収納する開口部を有する容器と、前記容器の開口部に搭載する密閉構造を持った圧電振動子とによって構成され、前記半導体部品を収納する容器の枠壁の一部に開放部を有するとともに前記開放部位置から容器内に収納する半導体部品の実装部分に熱硬化性樹脂を注入する構造を持つ圧電発振器において、
   前記半導体部品を収納する容器の枠壁の一部の少なくとも開放部周辺の基板面に、前記枠壁に沿って溝部を形成したことを特徴とする圧電発振器。
2. 請求項１に記載の圧電発振器は、セラミックウエハー基板にマトリクス状に複数配置された形態を有し、枠壁の一部の少なくとも開放部周辺箇所は、前記ウエハーの捨代領域であることを特徴とする圧電発振器。
3. 請求項１記載の溝部は、半導体部品を収納する容器内部の枠壁に密接して前記基板面に形成したことを特徴とする圧電発振器。

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