JP2008148219A - Piezoelectric vibration device and its manufacturing method - Google Patents

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Yoshiyasu Momoo
嘉泰 桃尾
Shunsuke Shigematsu
俊輔 重松
Ryuji Matsuo
龍二 松尾
Original Assignee
Daishinku Corp
株式会社大真空
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric vibration device comprising a base to be used for various piezoelectric vibration chips regardless of a magnitude of parallel capacitance, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: In a crystal oscillator 1, a crystal vibration chip 4 and an IC chip 5 are arranged on a base 2 constituted of multilayered substrates 2a-2d with a plurality of electrode patterns 8 formed thereon. Furthermore, an electrode pattern 8 including an additional capacitance part 83 for varying capacitance of the relevant crystal oscillator 1 is formed on the substrate 2b. The additional capacitance part 83 is constituted of paired electrodes 83a, 83b formed while being opposed to both sides of the substrate 2b. The disposed method then includes the steps of: constituting the additional capacitance part 83 constituted of the paired electrode patterns 83a, 83b formed while being opposed to both the sides of the substrate 2b; and setting presence/absence of an electrical connection to the additional capacitance part 83 in accordance with the parallel capacitance of the crystal vibration chip 4, and the capacitance of the crystal oscillator 1 is varied. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電振動デバイスおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a piezoelectric vibration device and a manufacturing method thereof.
現在、OA機器、通信機器などの各種電子機器に使用される水晶発振器などの圧電振動デバイスの小型化が進められている。ここでいう圧電振動デバイスには、圧電振動片を含む複数の電子部品素子と、複数の電子部品素子を配置するベースと、ベースと接合してベースに配置した複数の電子部品素子を気密封止する蓋とが設けられている。そして、ベースと蓋との接合により圧電振動デバイスの本体筐体が成形される。また、圧電振動デバイスの本体筐体の内部には、複数の電子部品素子を配するためのキャビティが形成されている。具体的に、キャビティ内において、圧電振動片(水晶振動片)とICチップなどの電子部品素子とが配された圧電振動デバイスが従来の技術として開示されている(例えば、下記する特許文献1参照。)。
特開2004−297737号公報
At present, miniaturization of piezoelectric vibration devices such as crystal oscillators used in various electronic devices such as OA equipment and communication equipment is being promoted. The piezoelectric vibrating device here includes a plurality of electronic component elements including piezoelectric vibrating reeds, a base on which the plurality of electronic component elements are arranged, and a plurality of electronic component elements that are bonded to the base and arranged on the base. And a lid to be provided. And the main body housing | casing of a piezoelectric vibration device is shape | molded by joining of a base and a lid | cover. In addition, a cavity for arranging a plurality of electronic component elements is formed in the main body housing of the piezoelectric vibration device. Specifically, a piezoelectric vibrating device in which a piezoelectric vibrating piece (quartz vibrating piece) and an electronic component element such as an IC chip are arranged in a cavity is disclosed as a conventional technique (for example, see Patent Document 1 below). .)
JP 2004-297737 A
ところで、水晶発振器に設けられた水晶振動片では種類により並列容量が大きいものと小さいものとがあり、その並列容量(C0)が小さいときに異常発振(自励発振)を起こす可能性がある。   By the way, the quartz crystal resonator element provided in the crystal oscillator has a large parallel capacity and a small parallel capacity depending on the type, and abnormal oscillation (self-excited oscillation) may occur when the parallel capacity (C0) is small.
しかしながら、現在用いられているベースは、並列容量の大小に関係なく多種の水晶振動片に対して用いられており、並列容量が小さい水晶振動片を用いる場合、その異常発振を抑制するための対策が必要となる。   However, the currently used base is used for various types of crystal resonator elements regardless of the size of the parallel capacitance. When using a crystal resonator element with a small parallel capacitor, measures to suppress abnormal oscillation are used. Is required.
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、並列容量の大小に関係なく多種の圧電振動片に対して用いられるベースを設けた圧電振動デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, in order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrating device provided with a base used for various types of piezoelectric vibrating pieces regardless of the size of a parallel capacitor, and a method for manufacturing the same. .
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、少なくとも圧電振動片および集積回路素子を含む複数の電子部品を保持する複数の電極パターンが形成されたベースと、前記ベースに保持した前記複数の電子部品を気密封止するためにベースと接合する蓋とが設けられた圧電振動デバイスにおいて、前記ベースは、複数の電極パターンが形成された多層の基板からなり、前記多層の基板のうち任意の基板に、当該圧電振動デバイスの容量を可変させる付加容量部を含む電極パターンが形成され、前記付加容量部を含む電極パターンが切断されたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a piezoelectric vibration device according to the present invention includes a base on which a plurality of electrode patterns for holding a plurality of electronic components including at least a piezoelectric vibrating piece and an integrated circuit element are formed, and the base. In the piezoelectric vibration device provided with a lid that is bonded to a base for hermetically sealing the plurality of electronic components, the base includes a multilayer substrate on which a plurality of electrode patterns are formed. Of these, an electrode pattern including an additional capacitance portion that varies the capacitance of the piezoelectric vibration device is formed on an arbitrary substrate, and the electrode pattern including the additional capacitance portion is cut.
または、上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、少なくとも圧電振動片および集積回路素子を含む複数の電子部品を保持する複数の電極パターンが形成されたベースと、前記ベースに保持した前記複数の電子部品を気密封止するためにベースと接合する蓋とが設けられた圧電振動デバイスにおいて、前記ベースは、複数の電極パターンが形成された多層の基板からなり、前記多層の基板のうち任意の基板に、当該圧電振動デバイスの容量を付加させるための付加容量部を含む電極パターンが形成され、前記付加容量部を含む電極パターンに対する他の電極パターンへの電気的接続の有無により当該圧電振動デバイスの容量を可変させるように構成されたこと特徴とする。   Alternatively, in order to achieve the above object, a piezoelectric vibrating device according to the present invention includes a base on which a plurality of electrode patterns holding a plurality of electronic components including at least a piezoelectric vibrating piece and an integrated circuit element are formed. In the piezoelectric vibration device provided with a lid that is bonded to a base to hermetically seal the plurality of held electronic components, the base includes a multilayer substrate on which a plurality of electrode patterns are formed, and the multilayer An electrode pattern including an additional capacitor portion for adding capacitance of the piezoelectric vibration device is formed on an arbitrary substrate of the substrates, and whether or not the electrode pattern including the additional capacitor portion is electrically connected to another electrode pattern Thus, the capacity of the piezoelectric vibration device is made variable.
具体的に、上記構成において、前記付加容量部は、前記多層の基板のうちいずれかの前記基板の両面に対向して形成された電極パターン対からなってもよい。   Specifically, in the above configuration, the additional capacitor section may include an electrode pattern pair formed to face both surfaces of any one of the multilayer substrates.
上記した本発明によれば、並列容量の大小に関係なく多種の圧電振動片に対して用いることが可能となる。その結果、並列容量が小さい圧電振動片を用いた場合であっても異常発振(自励発振)を起こすのを抑制することが可能となる。特に本発明は高周波帯で使用される集積回路素子に好適である。また、本発明によれば、異常発振を抑制するために新たに専用の電子部品素子(コンデンサなどのチップ部材)を設ける必要がなく、その結果前記ベース上に異常発振を抑制するための電子部品素子(例えばコンデンサを構成するチップ部品)を配する領域を確保しなくてもよく、当該圧電振動デバイスの小型化を図ることが可能となる。また、前記ベースや前記蓋の材料などによって、前記ベースに保持した前記複数の電子部品の気密封止前もしくは後に、当該圧電振動デバイスのアセンブリ工程において周波数のシフト等によって生じる周波数のずれを、当該圧電振動デバイスの容量を変化させて調整することが難しい場合がある。しかしながら、本発明によれば、前記ベースや前記蓋の材料などに関係なく、当該圧電振動デバイスのアセンブリ工程における周波数のずれを、当該圧電振動デバイスの容量を変化させて調整することが可能となり、その結果、当該圧電振動デバイスのアセンブリ工程における歩留まりを良くすることが可能となる。   According to the above-described present invention, it can be used for various types of piezoelectric vibrating reeds regardless of the size of the parallel capacitance. As a result, even when a piezoelectric vibrating piece having a small parallel capacitance is used, it is possible to suppress abnormal oscillation (self-excited oscillation). In particular, the present invention is suitable for an integrated circuit element used in a high frequency band. Further, according to the present invention, it is not necessary to newly provide a dedicated electronic component element (a chip member such as a capacitor) in order to suppress abnormal oscillation, and as a result, an electronic component for suppressing abnormal oscillation on the base. It is not necessary to secure a region for disposing an element (for example, a chip component constituting a capacitor), and the piezoelectric vibration device can be downsized. Further, due to the material of the base or the lid, before or after hermetic sealing of the plurality of electronic components held on the base, a frequency shift caused by a frequency shift or the like in the assembly process of the piezoelectric vibration device It may be difficult to adjust by changing the capacitance of the piezoelectric vibration device. However, according to the present invention, it is possible to adjust the frequency shift in the assembly process of the piezoelectric vibration device by changing the capacitance of the piezoelectric vibration device regardless of the material of the base and the lid, As a result, it is possible to improve the yield in the assembly process of the piezoelectric vibration device.
上記構成において、前記電極パターンは前記ベースの外周面に引回され、外周面に引回された前記付加容量部を含む電極パターンが切断されてもよい。   In the above-described configuration, the electrode pattern may be routed on the outer peripheral surface of the base, and the electrode pattern including the additional capacitance portion routed on the outer peripheral surface may be cut.
この場合、当該圧電振動デバイスの成形後に容量調整を行うことが可能となり、当該圧電振動デバイスの成形後に異常発振を抑えることが可能となる。また、当該圧電振動デバイスの成形後に当該圧電振動デバイスの周波数調整を行うことも可能となる。   In this case, capacity adjustment can be performed after the piezoelectric vibration device is molded, and abnormal oscillation can be suppressed after the piezoelectric vibration device is molded. It is also possible to adjust the frequency of the piezoelectric vibration device after the piezoelectric vibration device is formed.
また、上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスの製造方法は、複数の電極パターンが形成された多層の基板からなるベース上に、少なくとも圧電振動片および集積回路素子を含む複数の電子部品を配置する圧電振動デバイスの製造方法において、前記多層の基板のうちいずれかの前記基板の両面に対向して形成された電極パターン対からなる付加容量部を構成する工程と、前記圧電振動片の並列容量に応じて、前記付加容量部に対する電気的接続の有無を設定する工程とを有し、圧電振動デバイスの容量を可変させること特徴とする。   In order to achieve the above object, a method for manufacturing a piezoelectric vibrating device according to the present invention includes a plurality of piezoelectric vibrating pieces and integrated circuit elements on a base composed of a multilayer substrate on which a plurality of electrode patterns are formed. In the method of manufacturing a piezoelectric vibration device in which the electronic component is disposed, a step of configuring an additional capacitor portion including a pair of electrode patterns formed to face both surfaces of any one of the multilayer substrates, and the piezoelectric A step of setting presence or absence of electrical connection to the additional capacitor portion according to the parallel capacitance of the resonator element, wherein the capacitance of the piezoelectric vibrating device is varied.
本発明によれば、並列容量の大小に関係なく多種の圧電振動片に対して用いることが可能となる。その結果、並列容量が小さい圧電振動片を用いた場合であっても異常発振(自励発振)を起こすのを抑制することが可能となる。特に本発明は高周波帯で使用される集積回路素子に好適である。また、本発明によれば、異常発振を抑制するために新たに専用の電子部品素子(コンデンサなどのチップ部材)を設ける必要がなく、その結果前記ベース上に異常発振を抑制するための電子部品素子(例えばコンデンサを構成するチップ部品)を配する領域を確保しなくてもよく、当該圧電振動デバイスの小型化を図ることが可能となる。また、本発明によれば、当該圧電振動デバイスの製造工程中に容易に当該圧電振動デバイスの容量を可変させることが可能となる。また、前記ベースや前記蓋の材料などによって、前記ベースに保持した前記複数の電子部品の気密封止前もしくは後に、当該圧電振動デバイスのアセンブリ工程において周波数のシフト等によって生じる周波数のずれを、当該圧電振動デバイスの容量を変化させて調整することが難しい場合がある。しかしながら、本発明によれば、前記ベースや前記蓋の材料などに関係なく、当該圧電振動デバイスのアセンブリ工程における周波数のずれを、当該圧電振動デバイスの容量を変化させて調整することが可能となり、その結果、当該圧電振動デバイスのアセンブリ工程における歩留まりを良くすることが可能となる。   According to the present invention, it can be used for various types of piezoelectric vibrating reeds regardless of the size of the parallel capacitance. As a result, even when a piezoelectric vibrating piece having a small parallel capacitance is used, it is possible to suppress abnormal oscillation (self-excited oscillation). In particular, the present invention is suitable for an integrated circuit element used in a high frequency band. Further, according to the present invention, it is not necessary to newly provide a dedicated electronic component element (a chip member such as a capacitor) in order to suppress abnormal oscillation, and as a result, an electronic component for suppressing abnormal oscillation on the base. It is not necessary to secure a region for disposing an element (for example, a chip component constituting a capacitor), and the piezoelectric vibration device can be downsized. Further, according to the present invention, it is possible to easily vary the capacitance of the piezoelectric vibration device during the manufacturing process of the piezoelectric vibration device. Further, due to the material of the base or the lid, before or after hermetic sealing of the plurality of electronic components held on the base, a frequency shift caused by a frequency shift or the like in the assembly process of the piezoelectric vibration device It may be difficult to adjust by changing the capacitance of the piezoelectric vibration device. However, according to the present invention, it is possible to adjust the frequency shift in the assembly process of the piezoelectric vibration device by changing the capacitance of the piezoelectric vibration device regardless of the material of the base and the lid, As a result, it is possible to improve the yield in the assembly process of the piezoelectric vibration device.
前記方法において、前記付加容量部に対する電気的接続の有無は、前記付加容量部を含む電極パターンを変更することで実施してもよい。   In the method, the presence / absence of an electrical connection to the additional capacitor unit may be implemented by changing an electrode pattern including the additional capacitor unit.
この場合、当該圧電振動デバイスの並列容量の増減を図ることが可能となる。   In this case, it is possible to increase or decrease the parallel capacitance of the piezoelectric vibration device.
前記方法において、前記付加容量部に対する電気的接続の有無は、前記付加容量部を含む電極パターンと他の電極パターンとを付加用ワイヤを用いて導通状態とするか、導通状態としないかにより実施してもよい。   In the above method, the presence or absence of electrical connection to the additional capacitor portion is performed depending on whether the electrode pattern including the additional capacitor portion and another electrode pattern are made conductive using an additional wire or not. May be.
この場合、当該圧電振動デバイスの並列容量を多くすることが可能となる。   In this case, the parallel capacitance of the piezoelectric vibration device can be increased.
前記方法において、前記圧電振動片と前記集積回路素子とを、前記ベース上の平面視重ならない位置に配してもよい。   In the method, the piezoelectric vibrating piece and the integrated circuit element may be arranged on the base so as not to overlap with each other in plan view.
この場合、当該圧電振動デバイスの低背化を行うのに好ましい。また、ワイヤを用いた前記集積回路の前記ベースへの電気的接続を、前記圧電振動片を前記ベースに電気的接続する前か否かを問わずに行うことが可能となる。その結果、前記圧電振動片の特性調整(周波数調整など)や前記集積回路素子を用いた当該圧電振動デバイスの特性調整(容量調整など)を各電子部品素子個別もしくは各電子部品素子に関連付けて行うことを選択することが可能となる。   In this case, it is preferable to reduce the height of the piezoelectric vibration device. In addition, it is possible to perform electrical connection to the base of the integrated circuit using a wire regardless of whether or not the piezoelectric vibrating piece is electrically connected to the base. As a result, characteristic adjustment (frequency adjustment, etc.) of the piezoelectric vibrating piece and characteristic adjustment (capacitance adjustment, etc.) of the piezoelectric vibration device using the integrated circuit element are performed individually or in association with each electronic component element. Can be selected.
前記方法において、前記付加容量部を形成した基板の厚みが、他の基板の厚みより薄くてもよい。特に、前記付加容量部を形成した基板の厚みが、当該基板に隣接する他の基板の厚みより薄いことが好適である。   In the method, the thickness of the substrate on which the additional capacitor portion is formed may be thinner than the thickness of other substrates. In particular, it is preferable that the thickness of the substrate on which the additional capacitor portion is formed is thinner than the thickness of another substrate adjacent to the substrate.
この場合、当該付加容量部の容量を多くするとともに、前記他の基板に形成された電極パターンによる電気的影響が前記付加容量部に及ぶのを抑制することが可能となる。   In this case, it is possible to increase the capacity of the additional capacity section and to suppress the electrical influence due to the electrode pattern formed on the other substrate from reaching the additional capacity section.
前記方法において、前記電極パターン対からなる付加容量部を構成する工程では、前記電極パターン対のみを前記ベースの平面視同一位置に形成してもよい。   In the method, in the step of forming the additional capacitor unit composed of the electrode pattern pair, only the electrode pattern pair may be formed at the same position in plan view of the base.
この場合、前記電極パターンのうち他の電極パターンによる電気的影響が前記付加容量部に及ぶのを抑制することが可能となる。   In this case, it is possible to suppress the electrical influence due to other electrode patterns from among the electrode patterns from reaching the additional capacitor portion.
前記方法において、前記圧電振動片を前記ベースに電気的に接続する接続工程と、前記接続工程の後に当該圧電振動デバイスの周波数調整を行う調整工程と、を有してもよい。   The method may include a connecting step of electrically connecting the piezoelectric vibrating piece to the base, and an adjusting step of adjusting the frequency of the piezoelectric vibrating device after the connecting step.
この場合、前記接続工程と前記調整工程とを有するので、当該圧電振動デバイスの異常発振(自励発振)を抑えるだけでなく、さらに、当該圧電振動デバイス(前記圧電振動片)の周波数調整を行うことも可能となる。   In this case, since the connection step and the adjustment step are included, not only abnormal oscillation (self-excited oscillation) of the piezoelectric vibration device is suppressed, but also the frequency adjustment of the piezoelectric vibration device (piezoelectric vibration piece) is performed. It is also possible.
本発明によれば、並列容量の大小に関係なく多種の水晶振動片に対して用いられるベースを設けた圧電振動デバイスおよびその製造方法を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the piezoelectric vibration device provided with the base used with respect to various crystal vibrating pieces regardless of the magnitude of parallel capacity, and its manufacturing method.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施例では、圧電振動デバイスとして表面実装型水晶発振器(以下、水晶発振器という)に本発明を適用した場合を示す。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the case where the present invention is applied to a surface-mount crystal oscillator (hereinafter referred to as a crystal oscillator) as a piezoelectric vibration device is shown.
本実施例にかかる水晶発振器1は、図1〜5に示すように、2つの電子部品素子と、これら電子部品素子を配置して保持するベース2と、ベース2と接合してベース2に配置保持した電子部品素子を気密封止するための蓋3とを、含む構成とする。なお、本実施例では、電子部品素子として、水晶振動片4(本発明でいう圧電振動片)と、ICチップ5(本発明でいう集積回路素子)とを用いる。   As shown in FIGS. 1 to 5, the crystal oscillator 1 according to this embodiment includes two electronic component elements, a base 2 that arranges and holds these electronic component elements, and a base 2 that is joined to the base 2. And a lid 3 for hermetically sealing the held electronic component element. In this embodiment, a quartz crystal vibrating piece 4 (piezoelectric vibrating piece referred to in the present invention) and an IC chip 5 (integrated circuit element referred to in the present invention) are used as electronic component elements.
この水晶発振器1では、ベース2と蓋3とが接合されて本体筐体11が成形され、本体筐体11の内部のベース2上に水晶振動片4とICチップ5とが配される。また、本体筐体11の内部とは、水晶振動片4とICチップ5とを配するための配置領域であるキャビティ12(内部空間)のことをいう。このキャビティ12は、蓋3とベース2により気密封止されたベース2の内部空間である。また、キャビティ12には、底面部13とこの底面部13より上層となる段部14が設けられ、水晶振動片4は段部14上に配され、ICチップ5は底面部13(実質は底面部13に形成された凹部内底面)上に配されている。   In this crystal oscillator 1, a base 2 and a lid 3 are joined to form a main body casing 11, and a crystal vibrating piece 4 and an IC chip 5 are arranged on the base 2 inside the main body casing 11. Further, the inside of the main body casing 11 refers to a cavity 12 (internal space) that is an arrangement area for arranging the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5. The cavity 12 is an internal space of the base 2 hermetically sealed by the lid 3 and the base 2. Further, the cavity 12 is provided with a bottom surface portion 13 and a step portion 14 which is an upper layer than the bottom surface portion 13, the crystal vibrating piece 4 is disposed on the step portion 14, and the IC chip 5 is provided with the bottom surface portion 13 (substantially the bottom surface). On the bottom surface of the recess formed in the portion 13.
次に、この水晶発振器1の各構成について説明する。   Next, each configuration of the crystal oscillator 1 will be described.
水晶振動片4は、図1に示すように、ATカットの水晶片40からなり、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形されている。この水晶振動片4の両主面41,42には、それぞれ励振電極43と、これらの励振電極43を外部電極(本実施例では図1,3に示す電極パッド81)と電気的に接続するために励振電極43から引き出された引出電極44とが形成されている。そして、水晶振動片4は、導電性接合材61を用いてベース2(キャビティ12の段部14)に形成された複数の電極パッド81に電気機械的に接合されている。なお、励振電極43および引出電極44は、真空蒸着法やスパッタリング法により形成され、例えば、水晶振動板側からクロム、金の順に、あるいはクロム、金、クロムの順に、あるいはクロム、銀、クロムの順に積層して形成されている。   As shown in FIG. 1, the crystal vibrating piece 4 includes an AT-cut crystal piece 40 and is formed into a single rectangular parallelepiped on a rectangular plan view. Excitation electrodes 43 and the excitation electrodes 43 are electrically connected to both main surfaces 41 and 42 of the crystal vibrating piece 4 and external electrodes (electrode pads 81 shown in FIGS. 1 and 3 in this embodiment). Therefore, an extraction electrode 44 extracted from the excitation electrode 43 is formed. The quartz crystal vibrating piece 4 is electromechanically bonded to a plurality of electrode pads 81 formed on the base 2 (the step portion 14 of the cavity 12) using a conductive bonding material 61. The excitation electrode 43 and the extraction electrode 44 are formed by a vacuum deposition method or a sputtering method. For example, from the quartz diaphragm side, in the order of chromium, gold, or in the order of chromium, gold, chromium, or chromium, silver, chromium. They are formed in order.
なお、本実施例では、導電性接合材61として導電性シリコーン系樹脂が用いられているが、しかしながら、導電性シリコーン系樹脂に限定されるものではなく、導電性ウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂などの他の樹脂であってもよい。また、導電性接合材61としては、前記導電性樹脂に限定されるものではなく、金などの金属バンプが用いられてもよい。この場合は水晶発振器1の小型化に適している。   In this embodiment, a conductive silicone resin is used as the conductive bonding material 61. However, the conductive silicone resin is not limited to the conductive silicone resin, and a conductive urethane resin, a polyimide resin, etc. Other resins may be used. Further, the conductive bonding material 61 is not limited to the conductive resin, and metal bumps such as gold may be used. In this case, the crystal oscillator 1 is suitable for downsizing.
ICチップ5は、図1に示すように、水晶振動片4とともに発振回路を構成する1チップ集積回路素子であり、接続端子51が複数形成されている。本実施例では、ICチップ5にベアチップを採用している。ICチップ5は、接合材(図示省略)によりベース2(キャビティ12)に機械的に接合される。なお、接合材としてポリイミド系樹脂や、エポキシ系樹脂(銀ペースト)、シリコン系樹脂を用いることができる。そして、ICチップ5の複数の接続端子51は、ワイヤ62を用いて電極パッド81に電気的に接続されている。また、複数のワイヤ62は、図1に示すように、キャビティ12内のベース2の平面視上において露出されている。   As shown in FIG. 1, the IC chip 5 is a one-chip integrated circuit element that forms an oscillation circuit together with the crystal vibrating piece 4, and a plurality of connection terminals 51 are formed. In this embodiment, a bare chip is adopted as the IC chip 5. The IC chip 5 is mechanically bonded to the base 2 (cavity 12) by a bonding material (not shown). Note that polyimide resin, epoxy resin (silver paste), or silicon resin can be used as the bonding material. The plurality of connection terminals 51 of the IC chip 5 are electrically connected to the electrode pads 81 using wires 62. Further, as shown in FIG. 1, the plurality of wires 62 are exposed in a plan view of the base 2 in the cavity 12.
ベース2は、アルミナ等のセラミックとタングステン等の導電材料を適宜積層した4層の基板2a〜2dからなる。このベース2は、図1〜5に示すように、箱状体に形成され、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板の基板2a上に、所定形状からなる中空を有するセラミック材料からなる3枚の基板2b〜2dを積層して断面視略凹状に一体的に焼成されている。また、中空を有するセラミック材料は、平面視矩形状の一枚板のセラミック材料の表面外周に沿って成形されている。この中空を有するセラミック材料の上面は、蓋3との接合領域21であり、この接合領域21には、蓋3と接合するためのメタライズ領域26(タングステンメタライズからなる領域であり、図1,3に示す金属リング63も含む領域)が設けられている。   The base 2 is composed of four layers of substrates 2a to 2d in which a ceramic such as alumina and a conductive material such as tungsten are appropriately laminated. As shown in FIGS. 1 to 5, the base 2 is formed in a box-like body, and is made of a ceramic material having a hollow having a predetermined shape on a single substrate 2 a having a rectangular shape in plan view made of a ceramic material. Three substrates 2b to 2d are laminated and integrally fired in a substantially concave shape in cross section. Moreover, the ceramic material which has a hollow is shape | molded along the outer periphery of the surface of the ceramic material of the single plate rectangular shape planar view. The upper surface of the ceramic material having the hollow is a joining region 21 with the lid 3, and the joining region 21 is a metallized region 26 (region made of tungsten metallized) for joining with the lid 3. The region including the metal ring 63 shown in FIG.
また、図1〜5に示すように、ベース2を構成する各層2a〜2dにはタングステンメタライズされた電極パターン8が形成されている。なお、図1,3に示すように、キャビティ12に露出する電極パターン8のうち、水晶振動片4と導電性接合材61を用いて接合する電極パッド81は、他の電極パッド81と比べて高く形成されている(図1,3に示すハッチング参照)。   As shown in FIGS. 1 to 5, an electrode pattern 8 made of tungsten metallization is formed on each of the layers 2 a to 2 d constituting the base 2. As shown in FIGS. 1 and 3, among the electrode patterns 8 exposed to the cavity 12, the electrode pad 81 bonded using the crystal vibrating piece 4 and the conductive bonding material 61 is compared with the other electrode pads 81. Highly formed (see hatching shown in FIGS. 1 and 3).
ところで、このベース2には、図4,5に示すように、水晶発振器1の容量を可変させる付加容量部83が形成されている。この付加容量部83は、基板2bの両面である表裏面(もしくは基板2aの表面と基板2bの表面)に対向して形成された電極パターン8の一部であり、図6(b)に示すように水晶発振器1の並列容量となる。この付加容量部83は、図4,5に示すように、2つの異なる面積からなる2つの電極パターン対(面積が大きい符号83a、および面積が小さい符号83b)がそれぞれ対向して形成され、その間をセラミックの基板2bが誘電体として介在してなる。また、表裏面に付加容量部83を形成した基板2bの厚みは、図2に示すように、他の基板の厚みより薄い。特に、基板2bの厚みは、基板2bの上下方向(積層方向)に隣接する他の基板2a,2cの厚みより薄く、具体的に基板2a,2cは基板2bに対して1.5倍以上の厚みを有する。また、図1〜5に示すように電極パターン8のうち付加容量部83のみがベース2の平面視同一位置に形成され、他の電極パターン8はベース2の平面視異なる位置に形成されている。   By the way, as shown in FIGS. 4 and 5, the base 2 is formed with an additional capacity portion 83 for varying the capacity of the crystal oscillator 1. The additional capacitor portion 83 is a part of the electrode pattern 8 formed so as to face the front and back surfaces (or the front surface of the substrate 2a and the front surface of the substrate 2b) which are both surfaces of the substrate 2b, as shown in FIG. Thus, the parallel capacitance of the crystal oscillator 1 is obtained. As shown in FIGS. 4 and 5, the additional capacitor portion 83 is formed by opposing two electrode pattern pairs having two different areas (a reference symbol 83 a having a large area and a reference symbol 83 b having a small area). The ceramic substrate 2b is interposed as a dielectric. Moreover, the thickness of the board | substrate 2b which formed the additional capacity | capacitance part 83 in the front and back is thinner than the thickness of another board | substrate, as shown in FIG. In particular, the thickness of the substrate 2b is thinner than the thickness of the other substrates 2a and 2c adjacent in the vertical direction (stacking direction) of the substrate 2b. Specifically, the substrates 2a and 2c are 1.5 times or more larger than the substrate 2b. It has a thickness. As shown in FIGS. 1 to 5, only the additional capacitor portion 83 of the electrode pattern 8 is formed at the same position in plan view of the base 2, and the other electrode patterns 8 are formed at different positions in plan view of the base 2. .
また、図1,3〜5に示すように、ベース2の平面視外周には、その一つの長辺22に3つのキャスタレーション7が形成され、その一つの短辺23に2つのキャスタレーション7が形成され、及びその四隅にキャスタレーション7が形成されている。また、本実施例では、ベース2の長辺22および短辺23に、それぞれキャスタレーション7がキャビティ12を挟んで対向して形成されている。また、キャスタレーション7は、ベース2の半円弧状の切り欠き(半円弧状の凹部)が本体筐体11の表面から裏面にかけて形成されている。なお、このキャスタレーション7には電極パターン8が形成されている。   As shown in FIGS. 1, 3 to 5, three castellations 7 are formed on one long side 22 on the outer periphery in plan view of the base 2, and two castellations 7 are formed on one short side 23. And castellations 7 are formed at the four corners. In this embodiment, the castellations 7 are formed on the long side 22 and the short side 23 of the base 2 so as to face each other with the cavity 12 interposed therebetween. Further, the castellation 7 is formed with a semicircular arc-shaped notch (a semicircular arc-shaped recess) of the base 2 from the front surface to the back surface of the main body housing 11. An electrode pattern 8 is formed on the castellation 7.
また、図1,3に示すように、ベース2の表面24(キャビティ12の底面部13)には、ICチップ5の接続端子51と、外部(外部部品や外部機器)の電極とを電気的に接続するための複数の電極パターン8が形成されている。また、ベース2の表面24(キャビティ12の段部14)には、水晶振動片4の引出電極44と、外部(外部部品や外部機器)の電極と電気的に接続するための複数の電極パターン8が形成されている。また、ベース2の裏面25には、外部(外部部品や外部機器)の電極との接続(接合)の外部端子となる複数の端子電極(図示省略)が形成されている。   As shown in FIGS. 1 and 3, the connection terminal 51 of the IC chip 5 and external (external parts or external equipment) electrodes are electrically connected to the surface 24 of the base 2 (the bottom surface portion 13 of the cavity 12). A plurality of electrode patterns 8 are formed for connection to. Further, on the surface 24 of the base 2 (the step portion 14 of the cavity 12), a plurality of electrode patterns for electrically connecting the extraction electrode 44 of the crystal vibrating piece 4 and an external (external component or external device) electrode. 8 is formed. A plurality of terminal electrodes (not shown) are formed on the back surface 25 of the base 2 and serve as external terminals for connection (bonding) with external (external parts or external devices) electrodes.
電極パターン8は、水晶振動片4およびICチップ5と少なくとも電気的に接続するための電極パッド81と、これら電極パッド81をそれぞれに対応したベース2の裏面25に形成される端子電極に引き出すための引回電極82と、上記した水晶発振器1の容量を可変させる付加容量部83とから構成されている。複数の電極パターン8は、キャビティ12内からキャスタレーション7を介してベース2の裏面25に引き出され、水晶振動片4およびICチップ5(主にICチップ5)は端子電極から外部(外部部品や外部機器)と接続(接合)される。なお、本実施例でいう電極パターン8には、少なくとも、Gnd用電極パターンと、出力用電極パターンと、OE(Output Enable)用電極パターンと、VDD用電極パターンと、水晶測定端子用電極パターン(水晶検査端子用電極パターンも含む)等があり、それぞれ対応した端子電極に接続されている。なお、端子電極のうち水晶測定端子についてはキャスタレーション7において外部機器(検査機器)と接続されるように設定してもよい。 The electrode pattern 8 is an electrode pad 81 for at least electrical connection with the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5, and the electrode pad 81 is drawn out to a terminal electrode formed on the corresponding back surface 25 of the base 2. The lead electrode 82 and the additional capacitor 83 that varies the capacitance of the crystal oscillator 1 described above. The plurality of electrode patterns 8 are drawn from the cavity 12 through the castellation 7 to the back surface 25 of the base 2, and the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 (mainly IC chip 5) are externally connected to the terminal electrodes (external parts and It is connected (joined) with an external device. The electrode pattern 8 in this embodiment includes at least a Gnd electrode pattern, an output electrode pattern, an OE (Output Enable) electrode pattern, a V DD electrode pattern, and a crystal measurement terminal electrode pattern. (Including an electrode pattern for a crystal inspection terminal) and the like, which are respectively connected to corresponding terminal electrodes. Note that the crystal measurement terminal of the terminal electrodes may be set to be connected to an external device (inspection device) in the castellation 7.
蓋3は、金属材料からなり、平面視矩形状の一枚板に成形されている。この蓋3は、下面にろう材(図示省略)が形成されており、直接的シーム溶接やビーム溶接等の手法によりコバールからなる金属リング63を介してベース2に接合されて、蓋3とベース2とによる水晶発振器1の本体筐体11が成形される。蓋3の平面視外形はベース2の外形に対して若干小さい構成となっている。   The lid 3 is made of a metal material and is formed into a single plate having a rectangular shape in plan view. The lid 3 is formed with a brazing material (not shown) on the lower surface, and is joined to the base 2 via a metal ring 63 made of Kovar by a technique such as direct seam welding or beam welding. 2 is formed. The plan view outer shape of the lid 3 is slightly smaller than the outer shape of the base 2.
上記した構成要件を含んだ水晶発振器1では、ベース2のキャビティ12にICチップ5および水晶振動片4を配してそれぞれ上記したように電気機械的に接合し、これらICチップ5および水晶振動片4を蓋3にて被覆し、ベース2のメタライズ層と蓋3の銀ろう層の一部とを金属リング63を介して接合させ、キャビティ12内のICチップ5および水晶振動片4の気密封止を行う。また、この水晶発振器1では、図1に示すように、キャビティ12内のベース2の平面視重ならない位置に、水晶振動片4とICチップ5とが並べて配されている。   In the crystal oscillator 1 including the above-described constituent elements, the IC chip 5 and the crystal vibrating piece 4 are arranged in the cavity 12 of the base 2 and are electromechanically joined as described above. 4 is covered with the lid 3, and the metallized layer of the base 2 and a part of the silver brazing layer of the lid 3 are joined through the metal ring 63, and the IC chip 5 and the quartz crystal vibrating piece 4 in the cavity 12 are hermetically sealed. Stop. Further, in this crystal oscillator 1, as shown in FIG. 1, the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are arranged side by side at a position where the base 2 in the cavity 12 does not overlap in plan view.
この水晶発振器1では、ベース2にICチップ5を接合材により機械的接合を行なっているので、ベース2の電極パッド81にICチップ5をより安定した状態でワイヤボンディングすることができる。   In this crystal oscillator 1, since the IC chip 5 is mechanically bonded to the base 2 with a bonding material, the IC chip 5 can be bonded to the electrode pad 81 of the base 2 in a more stable state.
また、本体筐体11の内部に水晶振動片4とICチップ5とを配するためのキャビティ12が形成され、キャビティ12には、底面部13とこの底面部13より上層となる段部14が設けられ、水晶振動片4は段部14上に配され、ICチップ5は底面部13上に配されるので、キャビティ12の同一高さの位置(例えば底面部13のみ)に水晶振動片4とICチップ5とが配された場合と比較して、水晶振動片4とICチップ5とはそれぞれ互いに他の位相ノイズ(輻射ノイズ)を考慮しないで電極パターン8の設計を行うことが可能となり、電極パターン8の設計の簡略化を図ることができる。   In addition, a cavity 12 for arranging the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 is formed inside the main body casing 11, and the cavity 12 has a bottom surface portion 13 and a step portion 14 that is an upper layer than the bottom surface portion 13. Since the crystal resonator element 4 is provided on the step portion 14 and the IC chip 5 is provided on the bottom surface portion 13, the crystal resonator element 4 is disposed at the same height position (for example, only the bottom surface portion 13) of the cavity 12. Compared with the case where the IC chip 5 and the IC chip 5 are arranged, the crystal resonator element 4 and the IC chip 5 can design the electrode pattern 8 without considering other phase noise (radiation noise). The design of the electrode pattern 8 can be simplified.
また、水晶振動片4とICチップ5とは、導電性接着材を介してベース2に電気機械的に接合、あるいはバンプを介してベース2に少なくとも機械的に接合されている。バンプを介した接続の場合、水晶振動片4およびICチップ5とベース2との接合領域を狭くすることができ、水晶発振器1の小型化に好適である
次に、上記した水晶発振器1の製造について、図1〜6を用いて説明する。
Further, the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are electromechanically joined to the base 2 via a conductive adhesive, or at least mechanically joined to the base 2 via bumps. In the case of connection via bumps, the bonding area between the crystal resonator element 4 and the IC chip 5 and the base 2 can be narrowed, which is suitable for miniaturization of the crystal oscillator 1. Will be described with reference to FIGS.
まず、4層の基板2a〜2dに、水晶振動片4とICチップ5との電気的接続を行うための電極パッド81を含む電極パターン8と、電極パッド81とともに水晶発振器1の容量を可変させるための付加容量部83を含む電極パターン8を形成し(形成工程)、これら4層の基板2a〜2dを一体的に焼成してベース2を成形する。なお、この工程では、基板2bの両面に対向して形成された電極パターン対83a,83bからなる付加容量部83を構成する。また、この工程段階では、図4〜6(a)に示すように、付加容量部83のうち電極パターン対83aは導通状態となり、電極パターン対83bは非導通状態となっている。そのため、この状態では図4に示す付加用ワイヤ64による電極パターン8の電気的接続はない。   First, the capacitance of the crystal oscillator 1 is varied along with the electrode pattern 8 including the electrode pad 81 for electrically connecting the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 to the four-layer substrates 2a to 2d. The electrode pattern 8 including the additional capacitor portion 83 is formed (formation step), and the four layers of the substrates 2a to 2d are integrally fired to form the base 2. In this step, the additional capacitor portion 83 including the electrode pattern pairs 83a and 83b formed to face both surfaces of the substrate 2b is formed. Further, in this process step, as shown in FIGS. 4 to 6A, in the additional capacitor portion 83, the electrode pattern pair 83a is in a conductive state and the electrode pattern pair 83b is in a non-conductive state. Therefore, in this state, there is no electrical connection of the electrode pattern 8 by the additional wire 64 shown in FIG.
ベース2を成形した後もしくは事前に、当該水晶発振器1に備える水晶振動片4の容量を測定する。そして、水晶振動片4の並列容量に応じて、付加容量部83における電気的接続(電極パターン対83a、83bの導通状態)の有無を設定し、この付加容量部83における電気的接続の有無により当該水晶発振器1の容量を可変させるか否かを選択する(選択工程)。   After the base 2 is molded or in advance, the capacity of the crystal vibrating piece 4 provided in the crystal oscillator 1 is measured. Then, according to the parallel capacitance of the crystal vibrating piece 4, the presence or absence of electrical connection (conducting state of the electrode pattern pair 83 a and 83 b) in the additional capacitance unit 83 is set. Whether to change the capacitance of the crystal oscillator 1 is selected (selection step).
選択工程において当該水晶発振器1の容量を可変させないと判断した場合、付加容量部83の導通状態を電極パターン対83aだけとし電極パターン対83bを非導通状態のままでベース2のキャビティ12内にICチップ5を配し、ICチップ5を接合材によりキャビティ12に機械的に接合する。この時の付加容量部83の概略回路は図6(a)に示す通りである。   If it is determined in the selection step that the capacitance of the crystal oscillator 1 is not variable, the additional capacitor portion 83 is in the conductive state only in the electrode pattern pair 83a, and the electrode pattern pair 83b remains in the non-conductive state, and the IC is placed in the cavity 12 of the base 2. The chip 5 is disposed, and the IC chip 5 is mechanically bonded to the cavity 12 with a bonding material. A schematic circuit of the additional capacitor 83 at this time is as shown in FIG.
また、選択工程において当該水晶発振器1の容量を可変させる場合、図4,6(b)に示すように、電極パターン対83bを導通状態とするために付加用ワイヤ64により電極パターン8を他の電極パターン8に電気的接続する(導通状態とする)。そして、ベース2のキャビティ12内にICチップ5を配し、ICチップ5を接合材によりキャビティ12に機械的に接合する。   Further, when the capacitance of the crystal oscillator 1 is varied in the selection process, as shown in FIGS. 4 and 6 (b), the electrode pattern 8 is moved to the other by the additional wire 64 in order to bring the electrode pattern pair 83b into a conductive state. Electrical connection is made to the electrode pattern 8 (conducting state). Then, the IC chip 5 is disposed in the cavity 12 of the base 2, and the IC chip 5 is mechanically bonded to the cavity 12 with a bonding material.
上記したように、選択工程における付加容量部83に対する電気的接続の有無は、付加容量部83を含む電極パターン8と他の電極パターン8とを付加用ワイヤ64を用いて導通状態とするか、導通状態としないかにより実施する。   As described above, whether or not there is an electrical connection to the additional capacitor portion 83 in the selection step is determined by bringing the electrode pattern 8 including the additional capacitor portion 83 and the other electrode pattern 8 into a conductive state using the additional wire 64, It is carried out depending on whether or not it is in a conductive state.
ICチップ5の機械的接合を終えた後に、ベース2のキャビティ12内の段部14上に水晶振動片4を配する。段部14に配した水晶振動片4を導電性接合材61を用いて段部14に形成された複数の電極パッド81に電気機械的に接合する(接続工程)。そして、ベース2の電極パッド81とICチップ5の接続端子51とをワイヤ62を用いて電気的に接続(ワイヤボンディングする)する。すなわち、ベース2の電極パッド81とICチップ5の接続端子51とをワイヤ62を用いて電気的に接続して導通状態とする。なお、ワイヤ62によるベース2の電極パッド81とICチップ5の接続端子51との接続は、水晶振動片4の前記段部14上への導電性接合材61による接合前に行ってもよい。   After the mechanical bonding of the IC chip 5 is finished, the crystal vibrating piece 4 is disposed on the step portion 14 in the cavity 12 of the base 2. The crystal vibrating piece 4 disposed on the step portion 14 is electromechanically bonded to the plurality of electrode pads 81 formed on the step portion 14 using the conductive bonding material 61 (connection process). Then, the electrode pad 81 of the base 2 and the connection terminal 51 of the IC chip 5 are electrically connected (wire bonded) using the wire 62. That is, the electrode pad 81 of the base 2 and the connection terminal 51 of the IC chip 5 are electrically connected using the wire 62 to make a conductive state. Note that the connection between the electrode pad 81 of the base 2 and the connection terminal 51 of the IC chip 5 by the wire 62 may be performed before the crystal vibrating piece 4 is bonded to the stepped portion 14 by the conductive bonding material 61.
水晶振動片4とICチップ5とのベース2のキャビティ12への電気機械的接合を終えた後に、水晶振動片4をミーリングして水晶振動片4の周波数調整を行う(調整工程)。   After the electromechanical joining of the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 to the cavity 12 of the base 2 is finished, the crystal vibrating piece 4 is milled to adjust the frequency of the crystal vibrating piece 4 (adjustment process).
水晶振動片4へのミーリングによる周波数調整を終えた後に、水晶振動片4をアニールして加熱成形による歪みを除去する。   After the frequency adjustment by milling to the crystal vibrating piece 4 is finished, the crystal vibrating piece 4 is annealed to remove distortion caused by heat forming.
水晶振動片4のアニールを終えた後に、ベース2の開口に蓋3を配して水晶振動片4とICチップ5とを蓋3にて被覆する。そして、金属リング63を用いてベース2と蓋3との接合を行い、キャビティ12内のICチップ5および水晶振動片4の気密封止を行う。   After the annealing of the crystal vibrating piece 4 is finished, the lid 3 is disposed in the opening of the base 2 to cover the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 with the lid 3. Then, the base 2 and the lid 3 are joined using the metal ring 63, and the IC chip 5 and the crystal vibrating piece 4 in the cavity 12 are hermetically sealed.
金属リング63を用いたベース2と蓋3との接合により水晶振動片4とICチップ5との気密封止を行なった後に、当該水晶発振器1の特性を測定して水晶発振器1を製造する。   After the quartz crystal resonator element 4 and the IC chip 5 are hermetically sealed by joining the base 2 and the lid 3 using the metal ring 63, the characteristics of the crystal oscillator 1 are measured to manufacture the crystal oscillator 1.
上記した水晶発振器1の製造方法では、接合材を先に接合(硬化)させ、後工程で接合する導電性接合材61の温度もしくはベース2の電極パッド81に水晶振動片4を接合する際のキャビティ12内の接合雰囲気は、接合材の温度に対して略同じ温度以下の温度に設定されるので、本実施例にかかる水晶発振器1の製造において発生する不要なガスを極力抑えて水晶振動片4やICチップ5への不具合をなくすとともに、水晶振動片4の接合の信頼性を確保することができる。   In the manufacturing method of the crystal oscillator 1 described above, the bonding material is bonded (cured) first, and the temperature of the conductive bonding material 61 bonded in a later process or the crystal vibrating piece 4 is bonded to the electrode pad 81 of the base 2. Since the bonding atmosphere in the cavity 12 is set to a temperature that is substantially equal to or lower than the temperature of the bonding material, an unnecessary gas generated in the manufacture of the crystal oscillator 1 according to the present embodiment is suppressed as much as possible to suppress the crystal vibrating piece. 4 and the IC chip 5 can be eliminated, and the reliability of the bonding of the crystal vibrating piece 4 can be ensured.
上記したように、本実施例1にかかる水晶発振器1によれば、ベース2は、多層の基板2a〜2dからなり、多層の基板2a〜2dのうち任意の基板に、当該水晶発振器1の容量を可変させる付加容量部83を含む電極パターン8が形成され、付加容量部83を含む電極パターン8が切断されるので、並列容量の大小に関係なく多種の水晶振動片4に対して用いることができる。その結果、並列容量が小さい水晶振動片4を用いた場合であっても異常発振(自励発振)を起こすのを抑制することができる。特に本実施例は高周波帯で使用されるICチップ5に好適である。また、本実施例によれば、異常発振を抑制するために新たに専用の電子部品素子(コンデンサなどのチップ部材)を設ける必要がなく、その結果ベース2上に異常発振を抑制するための電子部品素子(例えばコンデンサを構成するチップ部品)を配する領域を確保しなくてもよく、当該水晶発振器1の小型化を図ることができる。   As described above, according to the crystal oscillator 1 according to the first embodiment, the base 2 includes the multilayer substrates 2a to 2d, and the capacitance of the crystal oscillator 1 is set on any of the multilayer substrates 2a to 2d. Since the electrode pattern 8 including the additional capacitance portion 83 that changes the capacitance is formed and the electrode pattern 8 including the additional capacitance portion 83 is cut, it can be used for various types of crystal vibrating pieces 4 regardless of the size of the parallel capacitance. it can. As a result, it is possible to suppress occurrence of abnormal oscillation (self-excited oscillation) even when the crystal vibrating piece 4 having a small parallel capacitance is used. In particular, this embodiment is suitable for the IC chip 5 used in the high frequency band. Further, according to the present embodiment, it is not necessary to newly provide a dedicated electronic component element (a chip member such as a capacitor) in order to suppress abnormal oscillation, and as a result, an electron for suppressing abnormal oscillation on the base 2. It is not necessary to secure a region for arranging component elements (for example, chip components constituting a capacitor), and the crystal oscillator 1 can be downsized.
また、電極パターン8はベース2の外周面に引回され、外周面(短辺23側)に引回された付加容量部83を含む電極パターン8が切断されるので、当該水晶発振器1の成形後に容量調整を行うことができ、当該水晶発振器1の成形後に異常発振を抑えることができる。また、当該水晶発振器1の成形後に当該水晶発振器1の周波数調整を行うこともできる。   In addition, since the electrode pattern 8 is drawn on the outer peripheral surface of the base 2 and the electrode pattern 8 including the additional capacitor portion 83 drawn on the outer peripheral surface (short side 23 side) is cut, the crystal oscillator 1 is molded. Capacity adjustment can be performed later, and abnormal oscillation can be suppressed after the crystal oscillator 1 is molded. Further, the frequency of the crystal oscillator 1 can be adjusted after the crystal oscillator 1 is molded.
また、上記したように、本実施例1にかかる水晶発振器1の製造方法によれば、並列容量の大小に関係なく多種の水晶振動片4に対して用いることができる。その結果、並列容量が小さい水晶振動片4を用いた場合であっても異常発振(自励発振)を起こすのを抑制することができる。特に本実施例は高周波帯で使用されるICチップ5に好適である。また、本実施例によれば、異常発振を抑制するために新たに専用の電子部品素子(コンデンサなどのチップ部材)を設ける必要がなく、その結果ベース2上に異常発振を抑制するための電子部品素子(例えばコンデンサを構成するチップ部品)を配する領域を確保しなくてもよく、当該水晶発振器1の小型化を図ることができる。また、本実施例1によれば、当該水晶発振器1の製造工程中に容易に当該水晶発振器1の容量を可変させることができる。   Further, as described above, according to the manufacturing method of the crystal oscillator 1 according to the first embodiment, it can be used for various types of crystal resonator elements 4 regardless of the size of the parallel capacitance. As a result, it is possible to suppress occurrence of abnormal oscillation (self-excited oscillation) even when the crystal vibrating piece 4 having a small parallel capacitance is used. In particular, this embodiment is suitable for the IC chip 5 used in the high frequency band. Further, according to the present embodiment, it is not necessary to newly provide a dedicated electronic component element (a chip member such as a capacitor) in order to suppress abnormal oscillation, and as a result, an electron for suppressing abnormal oscillation on the base 2. It is not necessary to secure a region for arranging component elements (for example, chip components constituting a capacitor), and the crystal oscillator 1 can be downsized. Further, according to the first embodiment, the capacity of the crystal oscillator 1 can be easily varied during the manufacturing process of the crystal oscillator 1.
また、ベース2や蓋3の材料などによって、水晶振動片4やICチップなどの電子部品の気密封止前もしくは後に、水晶発振器1のアセンブリ工程において周波数のシフト等によって生じる周波数のずれを、水晶発振器1の容量を変化させて調整することが難しい場合がある。しかしながら、本実施例1によれば、ベース2や蓋3の材料などに関係なく、水晶発振器1のアセンブリ工程における周波数のずれを、水晶発振器1の容量を変化させて調整することができ、その結果、水晶発振器1のアセンブリ工程における歩留まりを良くすることができる。   Further, depending on the material of the base 2 and the lid 3, the frequency shift caused by the frequency shift or the like in the assembly process of the crystal oscillator 1 before or after the hermetic sealing of the electronic components such as the crystal vibrating piece 4 and the IC chip is changed. It may be difficult to adjust by changing the capacity of the oscillator 1. However, according to the first embodiment, the frequency shift in the assembly process of the crystal oscillator 1 can be adjusted by changing the capacitance of the crystal oscillator 1 regardless of the material of the base 2 and the lid 3. As a result, the yield in the assembly process of the crystal oscillator 1 can be improved.
また、付加容量部83に対する電気的接続の有無は、付加容量部83を含む電極パターン8と他の電極パターン8とを付加用ワイヤ64を用いて導通状態とするか、導通状態としないかにより実施するので、当該水晶発振器1の並列容量を多くすることができる。   The presence or absence of electrical connection to the additional capacitor portion 83 depends on whether the electrode pattern 8 including the additional capacitor portion 83 and the other electrode pattern 8 are made conductive using the additional wire 64 or not. As a result, the parallel capacitance of the crystal oscillator 1 can be increased.
また、水晶振動片4とICチップ5とを、ベース2上の平面視重ならない位置に配するので、当該水晶発振器1の低背化を行うのに好ましい。また、ワイヤ62を用いたICチップ5のベース2への電気的接続を、水晶振動片4をベース2に電気的接続する前か否かを問わずに行うことができる。その結果、水晶振動片4の特性調整(周波数調整など)やICチップ5を用いた当該水晶発振器1の特性調整(容量調整など)を各電子部品素子個別もしくは各電子部品素子に関連付けて行うことを選択することができる。   Further, since the quartz crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are arranged at positions on the base 2 that do not overlap in plan view, it is preferable for reducing the height of the crystal oscillator 1. Further, the electrical connection of the IC chip 5 to the base 2 using the wire 62 can be performed regardless of whether or not the crystal vibrating piece 4 is electrically connected to the base 2. As a result, the characteristic adjustment (frequency adjustment, etc.) of the crystal resonator element 4 and the characteristic adjustment (capacitance adjustment, etc.) of the crystal oscillator 1 using the IC chip 5 are performed individually or in association with each electronic component element. Can be selected.
また、付加容量部83を形成した基板2bの厚みが、他の基板の厚みより薄い。具体的には、付加容量部83を形成した基板2a,2cの厚みが、基板2bに隣接する他の基板2a,2cの厚みより薄いので、付加容量部83の容量を多くするとともに、他の基板2a,2cに形成された電極パターン8による電気的影響が付加容量部83に及ぶのを抑制することができる。   Further, the thickness of the substrate 2b on which the additional capacitor portion 83 is formed is thinner than the thicknesses of the other substrates. Specifically, since the thicknesses of the substrates 2a and 2c on which the additional capacitor unit 83 is formed are thinner than the thicknesses of the other substrates 2a and 2c adjacent to the substrate 2b, the capacity of the additional capacitor unit 83 is increased, It is possible to suppress the electrical influence due to the electrode pattern 8 formed on the substrates 2 a and 2 c from reaching the additional capacitor 83.
また、電極パターン対83a,83bからなる付加容量部83を構成する工程では、電極パターン対3a,83bのみをベース2の平面視同一位置に形成するので、電極パターン8のうち他の電極パターン8による電気的影響が付加容量部83に及ぶのを抑制することができる。   In addition, in the step of configuring the additional capacitor portion 83 including the electrode pattern pairs 83a and 83b, only the electrode pattern pairs 3a and 83b are formed at the same position in the plan view of the base 2, so It is possible to suppress the electrical influence due to reaching the additional capacitor 83.
また、接続工程と調整工程とを有するので、当該水晶発振器1の異常発振(自励発振)を抑えるだけでなく、さらに、当該水晶発振器1(水晶振動片4)の周波数調整を行うこともできる。   In addition, since the connection process and the adjustment process are included, not only abnormal oscillation (self-excited oscillation) of the crystal oscillator 1 can be suppressed, but also the frequency of the crystal oscillator 1 (crystal oscillator piece 4) can be adjusted. .
なお、上記した本実施例では、圧電振動デバイスとして表面実装型水晶発振器1を用いたが、これに限定されるものではなく、水晶振動子や水晶振動片フィルタなどの他の圧電振動する他の圧電振動デバイスであってもよい。また、圧電材料の好適な例として水晶を用いているが、これに限定されるものではない。   In the above-described embodiment, the surface-mounted crystal oscillator 1 is used as the piezoelectric vibration device. However, the present invention is not limited to this, and other piezoelectric vibrations such as a crystal resonator and a crystal resonator element filter are used. A piezoelectric vibration device may be used. Further, although quartz is used as a suitable example of the piezoelectric material, it is not limited to this.
また、本実施例では、ベース2を4層の基板2a〜2dから構成しているが、これに限定されるものではなく、複数層(多層)であればベース2を任意の層の基板から構成してもよい。   In this embodiment, the base 2 is composed of four layers of the substrates 2a to 2d. However, the present invention is not limited to this. It may be configured.
また、本実施例では、封止用の金属リング63を用いてベース2と蓋3との接合を行っているが、これに限定されるものではない。例えば、封止用の金属リングを用いずに直接的シーム溶接による気密封止(直接的シーム封止)を行ってもよい。この場合、蓋3の長辺31と短辺32に沿ってシームローラ(図示省略)を走査させることで、蓋3に形成された銀ろう層の一部とベース2のメタライズ層を接合して水晶発振器1を製造する。   In this embodiment, the base 2 and the lid 3 are joined using the metal ring 63 for sealing. However, the present invention is not limited to this. For example, airtight sealing (direct seam sealing) by direct seam welding may be performed without using a metal ring for sealing. In this case, by scanning a seam roller (not shown) along the long side 31 and the short side 32 of the lid 3, a part of the silver brazing layer formed on the lid 3 and the metallized layer of the base 2 are joined. The oscillator 1 is manufactured.
また、上記した実施例では、水晶振動片4とICチップ5とのベース2のキャビティ12への電気機械的接合を終えた後に、水晶振動片4をミーリングして水晶振動片4の周波数調整を行なっているが、これに限定されるものではなく、水晶振動片4の周波数に基づいて他の周波数調整工程を行なってもよく、例えば水晶振動片4をパーシャル蒸着して水晶振動片4の周波数調整を行なってもよい。   In the embodiment described above, after the electromechanical joining of the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 to the cavity 12 of the base 2 is finished, the crystal vibrating piece 4 is milled to adjust the frequency of the crystal vibrating piece 4. However, the present invention is not limited to this, and other frequency adjustment processes may be performed based on the frequency of the quartz crystal vibrating piece 4. Adjustments may be made.
また、上記した本実施例では、2つの電子部品素子を用いているが、電子部品素子の数は限定されるものではなく任意に設定可能である。   In the above-described embodiment, two electronic component elements are used. However, the number of electronic component elements is not limited and can be arbitrarily set.
また、上記した本実施例では、水晶振動片4は、ベース2に片保持されているが、これに限定されるものではなく、ベース2に両保持する水晶振動片4を用いてもよい。そのため、本実施例にかかるベース2によれば、水晶振動片4の保持形態を限定せずに多種の水晶振動片に用いることができる。   In the above-described embodiment, the crystal vibrating piece 4 is held by the base 2, but the present invention is not limited to this, and the crystal vibrating piece 4 held by the base 2 may be used. Therefore, the base 2 according to the present embodiment can be used for various types of crystal vibrating pieces without limiting the holding form of the crystal vibrating piece 4.
また、本実施例にかかるベース2は、上記した構成に限定されるものではなく、ベース2の基板2bの上下層に絶縁材料からなる層を設けることで、他の基板2a,2cに形成された電極パターン8による電気的影響が付加容量部83に及ぶのを抑制することができる。   In addition, the base 2 according to the present embodiment is not limited to the above-described configuration, and is formed on the other substrates 2a and 2c by providing layers made of an insulating material on the upper and lower layers of the substrate 2b of the base 2. In addition, it is possible to suppress the electrical influence due to the electrode pattern 8 from reaching the additional capacitor 83.
また、上記したベース2と蓋3との接合に関して、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えばビーム封止する構成を採用することができる。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment with respect to the joining between the base 2 and the lid 3 described above. For example, a beam sealing configuration can be adopted.
また、本実施例では、ベース2の形状を箱型形状(断面視凹状)とし、蓋3の形状を平面視矩形状の一枚板としているが、これに限定されるものではなく、例えば、ベース2の形状を平面視矩形状の一枚板とし、蓋3の形状を箱型形状(断面視凹状)としてもよい。この場合、蓋3の側面にキャスタレーション7が形成されてもよい。すなわち、本実施例では、キャスタレーション7は、本体筐体11の側面に形成されていればよい。   In the present embodiment, the shape of the base 2 is a box shape (concave shape in cross section), and the shape of the lid 3 is a single plate having a rectangular shape in plan view, but is not limited thereto. The shape of the base 2 may be a single plate having a rectangular shape in plan view, and the shape of the lid 3 may be a box shape (concave shape in sectional view). In this case, a castellation 7 may be formed on the side surface of the lid 3. That is, in the present embodiment, the castellation 7 only needs to be formed on the side surface of the main body casing 11.
また、本実施例では、図1に示すように、キャビティ12内のベース2の平面視上において、ワイヤ62を露出した状態で水晶振動片4とICチップ5とが並べて配されているが、キャビティ12内のベース2の平面視上においてワイヤ62を露出した状態で水晶振動片4とICチップ5とを重ね合わせた状態であれば本実施例の作用効果を有する。   Further, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are arranged side by side with the wire 62 exposed in a plan view of the base 2 in the cavity 12. If the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are superposed with the wire 62 exposed in a plan view of the base 2 in the cavity 12, the operation and effect of this embodiment are obtained.
また、本実施例では、当該水晶発振器1の容量を可変させるために、付加用ワイヤ64により付加容量部83の電極パターン8を他の電極パターン8に接続しているが、これに限定されるものではなく、付加容量部83を含む電極パターン8に対する他の電極パターン8への電気的接続の有無により当該水晶発振器1の並列容量を可変させるように構成されたものであればよく、例えばスイッチング回路であってもよい。または、以下に示す実施例2に示すような他の形態であってもよい。   In this embodiment, in order to vary the capacitance of the crystal oscillator 1, the electrode pattern 8 of the additional capacitor portion 83 is connected to the other electrode pattern 8 by the additional wire 64. However, the present invention is not limited to this. Any other configuration may be used as long as the parallel capacitance of the crystal oscillator 1 is variable depending on whether or not the electrode pattern 8 including the additional capacitance portion 83 is electrically connected to the other electrode pattern 8. It may be a circuit. Or other forms as shown in Example 2 shown below may be sufficient.
次に、本実施例2にかかる水晶発振器1を図面を用いて説明する。なお、本実施例2にかかる水晶発振器1は、上記した実施例1に対して、電極パターン8のパターン形状および選択工程が異なる。そこで、本実施例2では、上記した実施例1と異なる構成について説明し、同一の構成についての説明を省略する。そのため、同一構成による作用効果及び変形例は、上記した実施例1と同様の作用効果及び変形例を有する。   Next, the crystal oscillator 1 according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. The crystal oscillator 1 according to the second embodiment differs from the first embodiment in the pattern shape and selection process of the electrode pattern 8. Therefore, in the second embodiment, a configuration different from that of the first embodiment will be described, and a description of the same configuration will be omitted. Therefore, the operation effect and modification by the same structure have the same operation effect and modification as Example 1 mentioned above.
本実施例にかかる水晶発振器1は、図7〜11に示すように、ベース2と蓋3と水晶振動片4とICチップ5とを含む構成とし、水晶振動片4とベース2とのそれぞれ長手方向を同一向きになるように水晶振動片4がベース2に配されている。また、図7に示すように、ICチップ5をベース2に電気的接続するために用いたワイヤ62の一部が水晶振動片4によってベース2の平面視上覆われて配されている。   As shown in FIGS. 7 to 11, the crystal oscillator 1 according to the present embodiment includes a base 2, a lid 3, a crystal vibrating piece 4, and an IC chip 5, and each of the crystal vibrating piece 4 and the base 2 has a longitudinal length. The crystal vibrating piece 4 is arranged on the base 2 so that the directions are the same. Further, as shown in FIG. 7, a part of the wire 62 used for electrically connecting the IC chip 5 to the base 2 is disposed so as to be covered with the crystal vibrating piece 4 in plan view.
このベース2には、水晶発振器1の容量を可変させる付加容量部83が形成されている。この付加容量部83は、基板2bの両面である表裏面(もしくは基板2aの表面と基板2bの表面)に対向して形成された電極パターン8の一部であり、図13に示すように水晶発振器1の並列容量となる。この付加容量部83は、図10,11に示すように、3つの略同一面積からなる3つの電極パターン対83a〜83cがそれぞれ面を対向して形成され、その間をセラミックの基板2bが誘電体として介在してなる。また、表裏面に付加容量部83を形成した基板2bの厚みは、他の基板の厚みより薄い。特に、基板2bの厚みは、図8に示すように、基板2bの上下方向(積層方向)に隣接する他の基板2a,2cの厚みより薄く、具体的に基板2a,2cは基板2bに対して1.5倍以上の厚みを有する。また、図7〜11に示すように電極パターン8のうち付加容量部83のみがベース2の平面視同一位置に形成され、他の電極パターンはベース2の平面視異なる位置に形成されている。   The base 2 is formed with an additional capacity portion 83 for changing the capacity of the crystal oscillator 1. The additional capacitor portion 83 is a part of the electrode pattern 8 formed so as to face the front and back surfaces (or the front surface of the substrate 2a and the front surface of the substrate 2b) which are both surfaces of the substrate 2b. As shown in FIG. This is the parallel capacitance of the oscillator 1. As shown in FIGS. 10 and 11, the additional capacitor portion 83 is formed by three electrode pattern pairs 83a to 83c having substantially the same area, facing each other, and a ceramic substrate 2b between them is a dielectric. Intervening as. Moreover, the thickness of the board | substrate 2b which formed the additional capacity | capacitance part 83 in front and back is thinner than the thickness of another board | substrate. In particular, as shown in FIG. 8, the thickness of the substrate 2b is thinner than the thicknesses of the other substrates 2a and 2c adjacent in the vertical direction (stacking direction) of the substrate 2b. Specifically, the substrates 2a and 2c are smaller than the substrate 2b. And 1.5 times or more in thickness. 7 to 11, only the additional capacitor portion 83 of the electrode pattern 8 is formed at the same position in plan view of the base 2, and the other electrode patterns are formed at different positions in plan view of the base 2.
電極パターン8は、水晶振動片4およびICチップ5と少なくとも電気的に接続するための電極パッド81と、これら電極パッド81をそれぞれに対応したベース2の裏面25に形成される端子電極に引き出すための引回電極82と、上記した水晶発振器1の容量を可変させる付加容量部83とから構成されている。複数の電極パターン8は、キャビティ12内からキャスタレーション7を介してベース2の裏面25に引き出され、水晶振動片4およびICチップ5(主にICチップ5)は端子電極から外部(外部部品や外部機器)と接続(接合)される。   The electrode pattern 8 is an electrode pad 81 for at least electrical connection with the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5, and the electrode pad 81 is drawn out to a terminal electrode formed on the corresponding back surface 25 of the base 2. The lead electrode 82 and the additional capacitor 83 that varies the capacitance of the crystal oscillator 1 described above. The plurality of electrode patterns 8 are drawn from the cavity 12 through the castellation 7 to the back surface 25 of the base 2, and the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 (mainly IC chip 5) are externally connected to the terminal electrodes (external parts and It is connected (joined) with an external device.
上記した構成要件を含んだ水晶発振器1では、ベース2のキャビティ12にICチップ5および水晶振動片4を配してそれぞれ上記したように電気機械的に接合し、これらICチップ5および水晶振動片4を蓋3にて被覆し、ベース2のメタライズ層と蓋3の銀ろう層の一部とを金属リング63を介して接合させ、キャビティ12内のICチップ5および水晶振動片4の気密封止を行う。また、この水晶発振器1では、図7〜11に示すように、キャビティ12内のベース2の平面視重ならない位置に、水晶振動片4とICチップ5とが並べて配されている。   In the crystal oscillator 1 including the above-described constituent elements, the IC chip 5 and the crystal vibrating piece 4 are arranged in the cavity 12 of the base 2 and are electromechanically joined as described above. 4 is covered with the lid 3, and the metallized layer of the base 2 and a part of the silver brazing layer of the lid 3 are joined through the metal ring 63, and the IC chip 5 and the quartz crystal vibrating piece 4 in the cavity 12 are hermetically sealed. Stop. In the crystal oscillator 1, as shown in FIGS. 7 to 11, the crystal resonator element 4 and the IC chip 5 are arranged side by side at a position where the base 2 in the cavity 12 does not overlap in plan view.
次に、上記した水晶発振器1の製造について、図7〜13を用いて説明する。   Next, manufacture of the above-described crystal oscillator 1 will be described with reference to FIGS.
まず、4層の基板2a〜2dに、水晶振動片4とICチップ5との電気的接続を行うための電極パッド81を含む電極パターン8と、電極パッド81とともに水晶発振器1の容量を可変させるための付加容量部83を含む電極パターン8を形成し(形成工程)、これら4層の基板2a〜2dを一体的に焼成してベース2を成形する。なお、この工程では、基板2bの両面に対向して形成された電極パターン対83a〜83cからなる付加容量部83を構成する。また、この工程段階では、図10,11,12(a),13(a)に示すように、付加容量部83のうち電極パターン対83a〜83cは導通状態となっている。   First, the capacitance of the crystal oscillator 1 is varied along with the electrode pattern 8 including the electrode pad 81 for electrically connecting the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 to the four-layer substrates 2a to 2d. The electrode pattern 8 including the additional capacitor portion 83 is formed (formation step), and the four layers of the substrates 2a to 2d are integrally fired to form the base 2. In this step, the additional capacitor portion 83 including the electrode pattern pairs 83a to 83c formed to face both surfaces of the substrate 2b is formed. In this process step, as shown in FIGS. 10, 11, 12 (a), and 13 (a), the electrode pattern pairs 83 a to 83 c in the additional capacitor portion 83 are in a conductive state.
ベース2を成形した後もしくは事前に、当該水晶発振器1に備える水晶振動片4の容量を測定する。そして、水晶振動片4の並列容量に応じて、付加容量部83における電気的接続(電極パターン対83a、83bの導通状態)の有無を設定し、この付加容量部83における電気的接続の有無により当該水晶発振器1の容量を可変させるか否かを選択する(選択工程)。   After the base 2 is molded or in advance, the capacity of the crystal vibrating piece 4 provided in the crystal oscillator 1 is measured. Then, according to the parallel capacitance of the crystal vibrating piece 4, the presence or absence of electrical connection (conducting state of the electrode pattern pair 83 a and 83 b) in the additional capacitance unit 83 is set. Whether to change the capacitance of the crystal oscillator 1 is selected (selection step).
選択工程において当該水晶発振器1の容量を可変させないと判断した場合、付加容量部83の導通状態を電極パターン対83a〜83cとしたままでベース2のキャビティ12内にICチップ5を配し、ICチップ5を接合材によりキャビティ12に機械的に接合する。その後、ワイヤ62を用いてICチップ5の接続端子51と電極パッド81と電気的に接続する(ワイヤボンディングする)。すなわち、ベース2の電極パッド81とICチップ5の接続端子51とをワイヤ62を用いて電気的に接続して導通状態とする。この時の付加容量部83の概略回路は図13(a)に示す通りである。   If it is determined in the selection step that the capacitance of the crystal oscillator 1 is not variable, the IC chip 5 is disposed in the cavity 12 of the base 2 while the conductive state of the additional capacitor 83 remains the electrode pattern pairs 83a to 83c. The chip 5 is mechanically bonded to the cavity 12 with a bonding material. Thereafter, the connection terminal 51 of the IC chip 5 and the electrode pad 81 are electrically connected using the wire 62 (wire bonding). That is, the electrode pad 81 of the base 2 and the connection terminal 51 of the IC chip 5 are electrically connected using the wire 62 to make a conductive state. A schematic circuit of the additional capacitor 83 at this time is as shown in FIG.
また、選択工程において当該水晶発振器1の容量を可変させる場合、付加容量部83を含む電極パターン8を変更する。具体的に、図12(b)もしくは図12(c)に示すように、ベース2の短辺23に形成されたキャスタレーション7に引回された付加容量部83を含む電極パターン8をレーザエッチング法を用いて切断し、切断した付加容量部83を含む電極パターン8の非導通状態とする(図13(b),図13(c)参照)。そして、ベース2のキャビティ12内にICチップ5を配し、ICチップ5を接合材によりキャビティ12に機械的に接合する。その後、ワイヤ62を用いてICチップ5の接続端子51と電極パッド81と電気的に接続する(ワイヤボンディングする)。すなわち、ベース2の電極パッド81とICチップ5の接続端子51とをワイヤ62を用いて電気的に接続して導通状態とする。なお、レーザエッチング法による付加容量部83を含む電極パターンの切断は図13(b),図13(c)に示すような1ヶ所だけに限定されず、2箇所が切断されていてもよい。   Further, when the capacitance of the crystal oscillator 1 is varied in the selection process, the electrode pattern 8 including the additional capacitance portion 83 is changed. Specifically, as shown in FIG. 12B or FIG. 12C, the electrode pattern 8 including the additional capacitor portion 83 routed to the castellation 7 formed on the short side 23 of the base 2 is laser etched. The electrode pattern 8 including the cut additional capacitor portion 83 is cut off using the method, and the non-conducting state is set (see FIGS. 13B and 13C). Then, the IC chip 5 is disposed in the cavity 12 of the base 2, and the IC chip 5 is mechanically bonded to the cavity 12 with a bonding material. Thereafter, the connection terminal 51 of the IC chip 5 and the electrode pad 81 are electrically connected using the wire 62 (wire bonding). That is, the electrode pad 81 of the base 2 and the connection terminal 51 of the IC chip 5 are electrically connected using the wire 62 to make a conductive state. The cutting of the electrode pattern including the additional capacitor portion 83 by the laser etching method is not limited to one place as shown in FIGS. 13B and 13C, and two places may be cut.
上記したように、選択工程における付加容量部83に対する電気的接続の有無は、付加容量部83を含む電極パターンを変更することで実施する。   As described above, the presence / absence of electrical connection to the additional capacitance unit 83 in the selection step is performed by changing the electrode pattern including the additional capacitance unit 83.
ICチップ5の電気機械的接合を終えた後に、ベース2のキャビティ12内の段部14上に水晶振動片4を配する。段部14に配した水晶振動片4を導電性接合材61を用いて段部14に形成された複数の電極パッド81に電気機械的に接合する(接続工程)。   After the electromechanical joining of the IC chip 5 is finished, the crystal vibrating piece 4 is arranged on the step portion 14 in the cavity 12 of the base 2. The crystal vibrating piece 4 disposed on the step portion 14 is electromechanically bonded to the plurality of electrode pads 81 formed on the step portion 14 using the conductive bonding material 61 (connection process).
水晶振動片4とICチップ5とのベース2のキャビティ12への電気機械的接合を終えた後に、水晶振動片4をミーリングして水晶振動片4の周波数調整を行う(調整工程)。   After the electromechanical joining of the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 to the cavity 12 of the base 2 is finished, the crystal vibrating piece 4 is milled to adjust the frequency of the crystal vibrating piece 4 (adjustment process).
水晶振動片4へのミーリングによる周波数調整を終えた後に、水晶振動片4をアニールして加熱成形による歪みを除去する。   After the frequency adjustment by milling to the crystal vibrating piece 4 is finished, the crystal vibrating piece 4 is annealed to remove distortion caused by heat forming.
水晶振動片4のアニールを終えた後に、ベース2の開口に蓋3を配して水晶振動片4とICチップ5とを蓋3にて被覆する。そして、金属リング63を用いてベース2と蓋3との接合を行い、キャビティ12内のICチップ5および水晶振動片4の気密封止を行う。   After the annealing of the crystal vibrating piece 4 is finished, the lid 3 is disposed in the opening of the base 2 to cover the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 with the lid 3. Then, the base 2 and the lid 3 are joined using the metal ring 63, and the IC chip 5 and the crystal vibrating piece 4 in the cavity 12 are hermetically sealed.
金属リング63を用いたベース2と蓋3との接合により水晶振動片4とICチップ5との気密封止を行なった後に、当該水晶発振器1の特性を測定して水晶発振器1を製造する。   After the quartz crystal resonator element 4 and the IC chip 5 are hermetically sealed by joining the base 2 and the lid 3 using the metal ring 63, the characteristics of the crystal oscillator 1 are measured to manufacture the crystal oscillator 1.
上記した本実施例2にかかる水晶発振器1およびその製造方法によれば、並列容量の大小に関係なく多種の水晶振動片4に対して用いることが可能となる。その結果、並列容量が小さい水晶振動片4を用いた場合であっても異常発振(自励発振)を起こすのを抑制することができる。特に本実施例は高周波帯で使用されるICチップ5に好適である。また、本実施例2によれば、異常発振を抑制するために新たに専用の電子部品素子(コンデンサなどのチップ部材)を設ける必要がなく、その結果ベース2上に異常発振を抑制するための電子部品素子(例えばコンデンサを構成するチップ部品)を配する領域を確保しなくてもよく、当該水晶発振器1の小型化を図ることができる。また、本実施例によれば、当該水晶発振器1の製造工程中に容易に当該水晶発振器1の容量を可変させることができる。   According to the crystal oscillator 1 and the manufacturing method thereof according to the second embodiment described above, it can be used for various types of crystal resonator elements 4 regardless of the size of the parallel capacitance. As a result, it is possible to suppress occurrence of abnormal oscillation (self-excited oscillation) even when the crystal vibrating piece 4 having a small parallel capacitance is used. In particular, this embodiment is suitable for the IC chip 5 used in the high frequency band. Further, according to the second embodiment, it is not necessary to newly provide a dedicated electronic component element (a chip member such as a capacitor) in order to suppress abnormal oscillation, and as a result, to suppress abnormal oscillation on the base 2. It is not necessary to secure a region for arranging electronic component elements (for example, chip components constituting a capacitor), and the crystal oscillator 1 can be downsized. Further, according to this embodiment, the capacity of the crystal oscillator 1 can be easily varied during the manufacturing process of the crystal oscillator 1.
また、ベース2や蓋3の材料などによって、水晶振動片4やICチップなどの電子部品の気密封止前もしくは後に、水晶発振器1のアセンブリ工程において周波数のシフト等によって生じる周波数のずれを、水晶発振器1の容量を変化させて調整することが難しい場合がある。しかしながら、本実施例1によれば、ベース2や蓋3の材料などに関係なく、水晶発振器1のアセンブリ工程における周波数のずれを、水晶発振器1の容量を変化させて調整することができ、その結果、水晶発振器1のアセンブリ工程における歩留まりを良くすることができる。   Further, depending on the material of the base 2 and the lid 3, the frequency shift caused by the frequency shift or the like in the assembly process of the crystal oscillator 1 before or after the hermetic sealing of the electronic components such as the crystal vibrating piece 4 and the IC chip is changed. It may be difficult to adjust by changing the capacity of the oscillator 1. However, according to the first embodiment, the frequency shift in the assembly process of the crystal oscillator 1 can be adjusted by changing the capacitance of the crystal oscillator 1 regardless of the material of the base 2 and the lid 3. As a result, the yield in the assembly process of the crystal oscillator 1 can be improved.
また、本実施例2によれば、上記した実施例1と同一構成に関して上記した実施例1及び変形例による作用効果を有する。   Further, according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment and the modification described above with respect to the same configuration as the first embodiment are provided.
また、付加容量部83に対する電気的接続の有無は、付加容量部83を含む電極パターン8を変更することで実施するので、当該水晶発振器1の並列容量の増減を図ることができる。   In addition, since the presence or absence of electrical connection to the additional capacitor portion 83 is implemented by changing the electrode pattern 8 including the additional capacitor portion 83, the parallel capacitance of the crystal oscillator 1 can be increased or decreased.
なお、本実施例では上記した実施例1と同様のサイズの水晶振動片4を用いているが、これに限定されるものではなく、キャビティ12の平面視サイズと同様のサイズの水晶振動片4を用いて、ベース2の平面視上ICチップ5が水晶振動片4によって覆われるように構成してもよい。すなわち、本実施例では、ベース2(キャビティ12)の平面視長手方向両端に配された水晶振動片4用の電極パッド81が設けられているので、様々な寸法の水晶振動片4を用いることができる。   In the present embodiment, the crystal vibrating piece 4 having the same size as that of the above-described first embodiment is used. However, the present invention is not limited to this, and the crystal vibrating piece 4 having the same size as the plan view size of the cavity 12 is used. The IC chip 5 may be configured to be covered with the crystal vibrating piece 4 in plan view of the base 2. That is, in this embodiment, since the electrode pads 81 for the crystal vibrating piece 4 disposed at both ends in the longitudinal direction of the base 2 (cavity 12) are provided, the crystal vibrating pieces 4 having various dimensions are used. Can do.
また、本実施例では、付加容量部83を含む電極パターン8の変更を接続工程の前に行っているが、これに限定されるものではなく、接続工程の後に行ってもよい。   In the present embodiment, the electrode pattern 8 including the additional capacitor portion 83 is changed before the connection step, but the present invention is not limited to this, and may be performed after the connection step.
具体的には周波数の調整をする為に付加容量部83を含む電極パターン8の変更を気密封止後(電気的特性検査前等)に行ってもよい。   Specifically, in order to adjust the frequency, the electrode pattern 8 including the additional capacitor portion 83 may be changed after hermetically sealing (before electrical characteristic inspection or the like).
また、本実施例では、付加容量部83を含む電極パターン8を変更するために、ベース2の短辺23に形成されたキャスタレーション7に引回された付加容量部83を含む電極パターン8をレーザエッチング法を用いて切断しているが、これは好適な例であり、これに限定されるものではなく、付加容量部83を含む電極パターン8の他の位置を切断してもよい。また、エッチングはレーザに限定されるものではなく他のエッチング法により行ってもよい。   Further, in this embodiment, in order to change the electrode pattern 8 including the additional capacitor portion 83, the electrode pattern 8 including the additional capacitor portion 83 routed to the castellation 7 formed on the short side 23 of the base 2 is used. Although the laser etching method is used for cutting, this is a preferable example, and the present invention is not limited to this, and other positions of the electrode pattern 8 including the additional capacitor portion 83 may be cut. Etching is not limited to laser, and may be performed by other etching methods.
また、上記した実施例1,2では、それぞれ異なる手段により当該水晶発振器1の容量を可変させているが、これに限定されるものではない。すなわち、これら実施例1,2の手段を併用した以下に示す実施例3に示すような他の形態であってもよい。   In the first and second embodiments, the capacitance of the crystal oscillator 1 is varied by different means. However, the present invention is not limited to this. That is, other forms as shown in a third embodiment shown below in which the means of the first and second embodiments are used together may be used.
次に、本実施例3にかかる水晶発振器1を図面を用いて説明する。なお、本実施例3にかかる水晶発振器1は、上記した実施例2に対して、電極パターン8のパターン形状および選択工程が異なる。そこで、本実施例3では、上記した実施例1,2と異なる構成について説明し、同一の構成についての説明を省略する。そのため、同一構成による作用効果及び変形例は、上記した実施例1,2と同様の作用効果及び変形例を有する。   Next, the crystal oscillator 1 according to the third embodiment will be described with reference to the drawings. The crystal oscillator 1 according to the third embodiment is different from the second embodiment in the pattern shape of the electrode pattern 8 and the selection process. Therefore, in the third embodiment, a configuration different from the first and second embodiments will be described, and a description of the same configuration will be omitted. Therefore, the operation effect and modification by the same structure have the same operation effect and modification as Example 1 and 2 mentioned above.
本実施例にかかる水晶発振器1は、図14〜18に示すように、ベース2と蓋3と水晶振動片4とICチップ5とを含む構成とする。   As shown in FIGS. 14 to 18, the crystal oscillator 1 according to the present embodiment includes a base 2, a lid 3, a crystal vibrating piece 4, and an IC chip 5.
このベース2には、水晶発振器1の容量を可変させる付加容量部83が形成されている。この付加容量部83は、基板2bの両面である表裏面(もしくは基板2aの表面と基板2bの表面)に対向して形成された電極パターン8の一部であり、図20に示すように水晶発振器1の並列容量となる。この付加容量部83は、図17,18に示すように、3つの略同一面積からなる3つの電極パターン対83a〜83cがそれぞれ面を対向して形成され、その間をセラミックの基板2bが誘電体として介在してなる。また、表裏面に付加容量部83を形成した基板2bの厚みは、他の基板の厚みより薄い。特に、基板2bの厚みは、基板2bの上下方向(積層方向)に隣接する他の基板2a,2cの厚みより薄く、具体的に基板2a,2cは基板2bに対して1.5倍以上の厚みを有する。また、図14〜18に示すように電極パターン8のうち付加容量部83のみがベース2の平面視同一位置に形成され、他の電極パターンはベース2の平面視異なる位置に形成されている。   The base 2 is formed with an additional capacity portion 83 for changing the capacity of the crystal oscillator 1. The additional capacitor portion 83 is a part of the electrode pattern 8 formed so as to face the front and back surfaces (or the front surface of the substrate 2a and the front surface of the substrate 2b) which are both surfaces of the substrate 2b. As shown in FIG. This is the parallel capacitance of the oscillator 1. As shown in FIGS. 17 and 18, the additional capacitor portion 83 includes three electrode pattern pairs 83 a to 83 c each having substantially the same area, facing each other, and a ceramic substrate 2 b between them is a dielectric. Intervening as. Moreover, the thickness of the board | substrate 2b which formed the additional capacity | capacitance part 83 in front and back is thinner than the thickness of another board | substrate. In particular, the thickness of the substrate 2b is thinner than the thickness of the other substrates 2a and 2c adjacent in the vertical direction (stacking direction) of the substrate 2b. Specifically, the substrates 2a and 2c are 1.5 times or more larger than the substrate 2b. It has a thickness. Further, as shown in FIGS. 14 to 18, only the additional capacitor portion 83 of the electrode pattern 8 is formed at the same position in plan view of the base 2, and the other electrode patterns are formed at different positions in plan view of the base 2.
電極パターン8は、水晶振動片4およびICチップ5と少なくとも電気的に接続するための電極パッド81と、これら電極パッド81をそれぞれに対応したベース2の裏面25に形成される端子電極に引き出すための引回電極82と、上記した水晶発振器1の容量を可変させる付加容量部83とから構成されている。複数の電極パターン8は、キャビティ12内からキャスタレーション7を介してベース2の裏面25に引き出され、水晶振動片4およびICチップ5(主にICチップ5)は端子電極から外部(外部部品や外部機器)と接続(接合)される。   The electrode pattern 8 is an electrode pad 81 for at least electrical connection with the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5, and the electrode pad 81 is drawn out to a terminal electrode formed on the corresponding back surface 25 of the base 2. The lead electrode 82 and the additional capacitor 83 that varies the capacitance of the crystal oscillator 1 described above. The plurality of electrode patterns 8 are drawn from the cavity 12 through the castellation 7 to the back surface 25 of the base 2, and the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 (mainly IC chip 5) are externally connected to the terminal electrodes (external parts and It is connected (joined) with an external device.
上記した構成要件を含んだ水晶発振器1では、ベース2のキャビティ12にICチップ5および水晶振動片4を配してそれぞれ上記したように電気機械的に接合し、これらICチップ5および水晶振動片4を蓋3にて被覆し、ベース2のメタライズ層と蓋3の銀ろう層の一部とを金属リング63を介して接合させ、キャビティ12内のICチップ5および水晶振動片4の気密封止を行う。また、この水晶発振器1では、図14〜18に示すように、キャビティ12内のベース2の平面視重ならない位置に、水晶振動片4とICチップ5とが並べて配されている。   In the crystal oscillator 1 including the above-described constituent elements, the IC chip 5 and the crystal vibrating piece 4 are arranged in the cavity 12 of the base 2 and are electromechanically joined as described above. 4 is covered with the lid 3, and the metallized layer of the base 2 and a part of the silver brazing layer of the lid 3 are joined through the metal ring 63, and the IC chip 5 and the quartz crystal vibrating piece 4 in the cavity 12 are hermetically sealed. Stop. Further, in this crystal oscillator 1, as shown in FIGS. 14 to 18, the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are arranged side by side at a position where the base 2 in the cavity 12 does not overlap in plan view.
次に、上記した水晶発振器1の製造について、図14〜20を用いて説明する。   Next, manufacture of the above-described crystal oscillator 1 will be described with reference to FIGS.
まず、4層の基板2a〜2dに、水晶振動片4とICチップ5との電気的接続を行うための電極パッド81を含む電極パターン8と、電極パッド81とともに水晶発振器1の容量を可変させるための付加容量部83を含む電極パターン8を形成し(形成工程)、これら4層の基板2a〜2dを一体的に焼成してベース2を成形する。なお、この工程では、基板2bの両面に対向して形成された電極パターン対83a〜83cからなる付加容量部83を構成する。また、この工程段階では、図14〜18,19(a),20(a)に示すように、付加容量部83のうち電極パターン対83a〜83bは導通状態となり、電極パターン対83cは非導通状態となっている。そのため、図17に示す付加用ワイヤ64による電極パターン8の電気的接続はない。   First, the capacitance of the crystal oscillator 1 is varied along with the electrode pattern 8 including the electrode pad 81 for electrically connecting the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 to the four-layer substrates 2a to 2d. The electrode pattern 8 including the additional capacitor portion 83 is formed (formation step), and the four layers of the substrates 2a to 2d are integrally fired to form the base 2. In this step, the additional capacitor portion 83 including the electrode pattern pairs 83a to 83c formed to face both surfaces of the substrate 2b is formed. Further, in this process step, as shown in FIGS. 14 to 18, 19 (a), and 20 (a), the electrode pattern pairs 83 a to 83 b in the additional capacitor 83 are in a conductive state, and the electrode pattern pair 83 c is in a non-conductive state. It is in a state. Therefore, there is no electrical connection of the electrode pattern 8 by the additional wire 64 shown in FIG.
ベース2を成形した後もしくは事前に、当該水晶発振器1に備える水晶振動片4の容量を測定する。そして、水晶振動片4の並列容量に応じて、付加容量部83における電気的接続(電極パターン対83a、83bの導通状態)の有無を設定し、この付加容量部83における電気的接続の有無により当該水晶発振器1の容量を可変させるか否かを選択する(選択工程)。   After the base 2 is molded or in advance, the capacity of the crystal vibrating piece 4 provided in the crystal oscillator 1 is measured. Then, according to the parallel capacitance of the crystal vibrating piece 4, the presence or absence of electrical connection (conducting state of the electrode pattern pair 83 a and 83 b) in the additional capacitance unit 83 is set. Whether to change the capacitance of the crystal oscillator 1 is selected (selection step).
選択工程において当該水晶発振器1の容量を可変させないと判断した場合、付加容量部83の導通状態を電極パターン対83a,83bだけとし電極パターン対83cを非導通状態のままでベース2のキャビティ12内にICチップ5を配し、ICチップ5を接合材によりキャビティ12に機械的に接合する。この時の付加容量部83の概略回路は図20(a)に示す通りである。その後、ワイヤ62を用いてICチップ5の接続端子51と電極パッド81と電気的に接続する(ワイヤボンディングする)。すなわち、ベース2の電極パッド81とICチップ5の接続端子51とをワイヤ62を用いて電気的に接続して導通状態とする。   When it is determined that the capacitance of the crystal oscillator 1 is not changed in the selection step, the conduction state of the additional capacitor portion 83 is only the electrode pattern pair 83a and 83b, and the electrode pattern pair 83c remains in the non-conduction state and is in the cavity 12 of the base 2. The IC chip 5 is disposed on the substrate, and the IC chip 5 is mechanically bonded to the cavity 12 with a bonding material. A schematic circuit of the additional capacitor 83 at this time is as shown in FIG. Thereafter, the connection terminal 51 of the IC chip 5 and the electrode pad 81 are electrically connected using the wire 62 (wire bonding). That is, the electrode pad 81 of the base 2 and the connection terminal 51 of the IC chip 5 are electrically connected using the wire 62 to make a conductive state.
また、選択工程において当該水晶発振器1の容量を可変させる場合、以下の3つの工程の少なくとも1つを選択する。   Further, when changing the capacitance of the crystal oscillator 1 in the selection step, at least one of the following three steps is selected.
1つ目の工程では、付加容量部83を含む電極パターン8を変更する。具体的に、図19(b),19(c)に示すように、ベース2の短辺23に形成されたキャスタレーション7に引回された付加容量部83を含む電極パターン8をレーザエッチング法を用いて切断し、切断した付加容量部83を含む電極パターン8を非導通状態とする(図20(c)参照)。   In the first step, the electrode pattern 8 including the additional capacitor portion 83 is changed. Specifically, as shown in FIGS. 19B and 19C, the electrode pattern 8 including the additional capacitor portion 83 routed to the castellation 7 formed on the short side 23 of the base 2 is formed by a laser etching method. And the electrode pattern 8 including the cut additional capacitor portion 83 is turned off (see FIG. 20C).
2つ目の工程では、図17,20(b)に示すように、電極パターン対83cを導通状態とするために付加用ワイヤ64により電極パターン8を他の電極パターン対83bを含む電極パターン8に電気的接続する(導通状態とする)。   In the second step, as shown in FIGS. 17 and 20 (b), in order to bring the electrode pattern pair 83c into a conducting state, the electrode pattern 8 is replaced with the electrode pattern 8 including the other electrode pattern pair 83b by the additional wire 64. Electrically connected to (becomes conductive).
3つ目の工程では、上記した2つの工程を併用する。すなわち、図17,19(b),19(c),20(d)に示すように、ベース2の短辺23に形成されたキャスタレーション7に引回された付加容量部83を含む電極パターン8をレーザエッチング法を用いて切断し、切断した付加容量部83を含む電極パターン8を非導通状態とするとともに、電極パターン対83cを導通状態とするために付加用ワイヤ64により電極パターン8を他の電極パターン対83bを含む電極パターン8に電気的接続する(導通状態とする)。   In the third step, the above two steps are used in combination. That is, as shown in FIGS. 17, 19 (b), 19 (c), and 20 (d), an electrode pattern including an additional capacitor portion 83 routed to a castellation 7 formed on the short side 23 of the base 2. 8 is cut using a laser etching method, and the electrode pattern 8 including the cut additional capacitor portion 83 is set in a non-conductive state, and the electrode pattern 8 is formed by an additional wire 64 in order to set the electrode pattern pair 83c in a conductive state. Electrical connection is made to the electrode pattern 8 including the other electrode pattern pair 83b (conducted).
上記したように、選択工程における付加容量部83に対する電気的接続の有無は、上記した実施例1,2それぞれに示す工程を単独もしくは併用する。   As described above, the presence / absence of electrical connection to the additional capacitor portion 83 in the selection step uses the steps shown in the first and second embodiments individually or in combination.
上記した3つの当該水晶発振器1の容量を可変させる工程の後に、ベース2のキャビティ12内にICチップ5を配し、ICチップ5を接合材によりキャビティ12に機械的に接合する。その後、ワイヤ62を用いてICチップ5の接続端子51と電極パッド81と電気的に接続する(ワイヤボンディングする)。すなわち、ベース2の電極パッド81とICチップ5の接続端子51とをワイヤ62を用いて電気的に接続して導通状態とする。   After the step of varying the capacity of the three crystal oscillators 1 described above, the IC chip 5 is disposed in the cavity 12 of the base 2 and the IC chip 5 is mechanically bonded to the cavity 12 by a bonding material. Thereafter, the connection terminal 51 of the IC chip 5 and the electrode pad 81 are electrically connected using the wire 62 (wire bonding). That is, the electrode pad 81 of the base 2 and the connection terminal 51 of the IC chip 5 are electrically connected using the wire 62 to make a conductive state.
ICチップ5の電気機械的接合を終えた後に、ベース2のキャビティ12内の段部14上に水晶振動片4を配する。段部14に配した水晶振動片4を導電性接合材61を用いて段部14に形成された複数の電極パッド81に電気機械的に接合する(接続工程)。   After the electromechanical joining of the IC chip 5 is finished, the crystal vibrating piece 4 is arranged on the step portion 14 in the cavity 12 of the base 2. The crystal vibrating piece 4 disposed on the step portion 14 is electromechanically bonded to the plurality of electrode pads 81 formed on the step portion 14 using the conductive bonding material 61 (connection process).
水晶振動片4とICチップ5とのベース2のキャビティ12への電気機械的接合を終えた後に、水晶振動片4をミーリングして水晶振動片4の周波数調整を行う(調整工程)。   After the electromechanical joining of the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 to the cavity 12 of the base 2 is finished, the crystal vibrating piece 4 is milled to adjust the frequency of the crystal vibrating piece 4 (adjustment process).
水晶振動片4へのミーリングによる周波数調整を終えた後に、水晶振動片4をアニールして加熱成形による歪みを除去する。   After the frequency adjustment by milling to the crystal vibrating piece 4 is finished, the crystal vibrating piece 4 is annealed to remove distortion caused by heat forming.
水晶振動片4のアニールを終えた後に、ベース2の開口に蓋3を配して水晶振動片4とICチップ5とを蓋3にて被覆する。そして、金属リング63を用いてベース2と蓋3との接合を行い、キャビティ12内のICチップ5および水晶振動片4の気密封止を行う。   After the annealing of the crystal vibrating piece 4 is finished, the lid 3 is disposed in the opening of the base 2 to cover the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 with the lid 3. Then, the base 2 and the lid 3 are joined using the metal ring 63, and the IC chip 5 and the crystal vibrating piece 4 in the cavity 12 are hermetically sealed.
金属リング63を用いたベース2と蓋3との接合により水晶振動片4とICチップ5との気密封止を行なった後に、当該水晶発振器1の特性を測定して水晶発振器1を製造する。   After the quartz crystal resonator element 4 and the IC chip 5 are hermetically sealed by joining the base 2 and the lid 3 using the metal ring 63, the characteristics of the crystal oscillator 1 are measured to manufacture the crystal oscillator 1.
本実施例3にかかる水晶発振器1およびその製造方法によれば、上記した実施例1,2の手段を併用しているので、上記した実施例1,2及びこれらの変形例による作用効果を有する。   According to the crystal oscillator 1 and the manufacturing method thereof according to the third embodiment, since the means of the first and second embodiments are used in combination, the effects of the first and second embodiments and their modifications are obtained. .
また、上記した本実施例1〜3では、上記した実施例1で述べたように、水晶振動片4はベース2に片保持されているが、これに限定されるものではない。すなわち、ベース2に両保持する水晶振動片4を用いてもよく、その実施形態を以下の実施例4に示す。   In the first to third embodiments, as described in the first embodiment, the quartz crystal vibrating piece 4 is held by the base 2, but the present invention is not limited to this. That is, the crystal vibrating piece 4 held on the base 2 may be used, and an embodiment thereof is shown in Example 4 below.
次に、本実施例4にかかる水晶発振器1を図面を用いて説明する。なお、本実施例4にかかる水晶発振器1は、上記した実施例1に対して、電極パターン8のパターン形状が異なる。そこで、本実施例4では、上記した実施例1〜3と異なる構成について説明し、同一の構成についての説明を省略する。また、上記した実施例1〜3と同一構成による作用効果及び変形例は、上記した実施例1〜3と同様の作用効果及び変形例を有する。なお、本実施例4の水晶発振器1の製造方法は上記した実施例1〜3の製造方法を適用するものであり、この実施例4の製造方法の記載を省略する。   Next, a crystal oscillator 1 according to a fourth embodiment will be described with reference to the drawings. The crystal oscillator 1 according to the fourth embodiment is different from the first embodiment in the pattern shape of the electrode pattern 8. Therefore, in the fourth embodiment, a configuration different from the above first to third embodiments will be described, and the description of the same configuration will be omitted. Moreover, the effect and modification by the same structure as above-mentioned Examples 1-3 have the same effect and modification as above-mentioned Examples 1-3. Note that the manufacturing method of the crystal oscillator 1 of the fourth embodiment applies the manufacturing method of the first to third embodiments, and the description of the manufacturing method of the fourth embodiment is omitted.
本実施例にかかる水晶発振器4にかかるベース2には、図21〜23に示すように、水晶発振器1の容量を可変させる付加容量部83が形成されている。この付加容量部83は、基板2bの両面である表裏面(もしくは基板2aの表面と基板2bの表面)に対向して形成された電極パターン8の一部であり、水晶発振器1の並列容量となる。この付加容量部83は、図22,23に示すように、2つの異なる面積からなる2つの電極パターン対(面積が大きい符号83a、および面積が小さい符号83b)がそれぞれ対向して形成され、その間をセラミックの基板2bが誘電体として介在してなる。また、図21〜23に示すように電極パターン8のうち付加容量部83のみがベース2の平面視同一位置に形成され、他の電極パターン8はベース2の平面視異なる位置に形成されている。   As shown in FIGS. 21 to 23, an additional capacitor unit 83 that varies the capacitance of the crystal oscillator 1 is formed on the base 2 of the crystal oscillator 4 according to the present embodiment. The additional capacitor portion 83 is a part of the electrode pattern 8 formed to face the front and back surfaces (or the front surface of the substrate 2a and the front surface of the substrate 2b) which are both surfaces of the substrate 2b. Become. As shown in FIGS. 22 and 23, the additional capacitor 83 is formed by opposing two electrode pattern pairs having two different areas (a reference symbol 83a having a large area and a reference symbol 83b having a small area). The ceramic substrate 2b is interposed as a dielectric. Further, as shown in FIGS. 21 to 23, only the additional capacitor portion 83 of the electrode pattern 8 is formed at the same position in plan view of the base 2, and the other electrode patterns 8 are formed at different positions in plan view of the base 2. .
電極パターン8は、水晶振動片4およびICチップ5と少なくとも電気的に接続するための電極パッド81(81a,81bを含む)と、これら電極パッド81をそれぞれに対応したベース2の裏面25に形成される端子電極に引き出すための引回電極82と、上記した水晶発振器1の容量を可変させる付加容量部83とから構成されている。複数の電極パターン8は、キャビティ12内からキャスタレーション7を介してベース2の裏面25に引き出され、水晶振動片4およびICチップ5(主にICチップ5)は端子電極から外部(外部部品や外部機器)と接続(接合)される。なお、本実施例4では、図21に示すように、水晶振動片4用に電極パッド81a,81bが合計4つ形成されている。そして、図21の下方側に形成された2つの電極パッド81aを用いることで付加容量83を用いた容量可変を行うことができる。また、図21の上方側に形成された2つの電極パッド81bを用いることで付加容量83を用いない容量可変を行なわない構成とすることができる。そのため、水晶振動片4のベース2への搭載方向によっても付加容量83を用いるか否かを選択することができる。   The electrode pattern 8 is formed on an electrode pad 81 (including 81a and 81b) for at least electrical connection with the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5, and the electrode pad 81 is formed on the back surface 25 of the base 2 corresponding thereto. The lead-out electrode 82 for drawing out to the terminal electrode, and the additional capacitor 83 for changing the capacitance of the crystal oscillator 1 described above. The plurality of electrode patterns 8 are drawn from the cavity 12 through the castellation 7 to the back surface 25 of the base 2, and the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 (mainly IC chip 5) are externally connected to the terminal electrodes (external parts and It is connected (joined) with an external device. In the fourth embodiment, a total of four electrode pads 81a and 81b are formed for the crystal vibrating piece 4 as shown in FIG. Then, by using the two electrode pads 81a formed on the lower side of FIG. 21, the capacitance can be varied using the additional capacitor 83. Further, by using the two electrode pads 81b formed on the upper side of FIG. 21, it is possible to adopt a configuration in which the capacitance is not varied without using the additional capacitor 83. Therefore, whether or not to use the additional capacitor 83 can be selected depending on the mounting direction of the crystal vibrating piece 4 on the base 2.
上記した構成要件を含んだ水晶発振器1では、ベース2のキャビティ12にICチップ5および水晶振動片4を配してそれぞれ上記したように電気機械的に接合し、これらICチップ5および水晶振動片4を蓋3にて被覆し、ベース2のメタライズ層と蓋3の銀ろう層の一部とを金属リング63を介して接合させ、キャビティ12内のICチップ5および水晶振動片4の気密封止を行う。また、この水晶発振器1では、図21〜23に示すように、キャビティ12内のベース2の平面視重ならない位置に、水晶振動片4とICチップ5とが並べて配されるように設計されている。   In the crystal oscillator 1 including the above-described constituent elements, the IC chip 5 and the crystal vibrating piece 4 are arranged in the cavity 12 of the base 2 and are electromechanically joined as described above. 4 is covered with the lid 3, and the metallized layer of the base 2 and a part of the silver brazing layer of the lid 3 are joined through the metal ring 63, and the IC chip 5 and the quartz crystal vibrating piece 4 in the cavity 12 are hermetically sealed. Stop. Further, in this crystal oscillator 1, as shown in FIGS. 21 to 23, the crystal vibrating piece 4 and the IC chip 5 are designed to be arranged side by side at a position where the base 2 in the cavity 12 does not overlap in plan view. Yes.
本実施例4にかかる水晶発振器1およびその製造方法によれば、上記した実施例1〜3の手段を併用しているので、上記した実施例1〜3及びこれらの変形例による作用効果を有する。   According to the crystal oscillator 1 and the manufacturing method thereof according to the fourth embodiment, since the means of the first to third embodiments are used in combination, the effects of the first to third embodiments and the modifications thereof are obtained. .
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。   It should be noted that the present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit, gist, or main features. For this reason, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明は、圧電振動デバイスのうち特に圧電発振器に好適であるが、他に圧電振動子であっても適用できる。   The present invention is particularly suitable for a piezoelectric oscillator among piezoelectric vibrating devices, but can also be applied to other piezoelectric vibrators.
図1は、本実施例1にかかる水晶発振器の図2に示すA−A線から見た概略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view of the crystal oscillator according to the first embodiment viewed from the line AA shown in FIG. 図2は、本実施例1にかかるベースの図1に示すB−B線概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of the base according to the first embodiment, taken along line BB in FIG. 図3は、本実施例1にかかるベースの図2に示すA−A線から見た概略平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view of the base according to the first embodiment viewed from the line AA shown in FIG. 図4は、本実施例1にかかるベースの図2に示すC−C線から見た概略平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view of the base according to the first embodiment when viewed from the CC line shown in FIG. 2. 図5は、本実施例1にかかるベースの図2に示すD−D線から見た概略平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view of the base according to the first embodiment when viewed from the DD line shown in FIG. 2. 図6は、本実施例1にかかる付加容量部の概略回路図である。図6(a)は、付加用ワイヤによる電極パターンの電気的接続を行っていない時の概略回路図である。図6(b)は、付加用ワイヤによる電極パターンの電気的接続を行った時の概略回路図である。FIG. 6 is a schematic circuit diagram of the additional capacitance section according to the first embodiment. FIG. 6A is a schematic circuit diagram when the electrode pattern is not electrically connected by the additional wire. FIG. 6B is a schematic circuit diagram when the electrode pattern is electrically connected by the additional wire. 図7は、本実施例2にかかる水晶発振器の図8に示すA’−A’線から見た概略平面図である。FIG. 7 is a schematic plan view of the crystal oscillator according to the second embodiment viewed from the line A′-A ′ shown in FIG. 8. 図8は、本実施例2にかかるベースの図7に示すB’−B’線概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the base according to the second embodiment, taken along line B′-B ′ shown in FIG. 7. 図9は、本実施例2にかかるベースの図8に示すA’−A’線から見た概略平面図である。FIG. 9 is a schematic plan view of the base according to the second embodiment when viewed from the line A′-A ′ shown in FIG. 8. 図10は、本実施例2にかかるベースの図8に示すC’−C’線から見た概略平面図である。FIG. 10 is a schematic plan view of the base according to the second embodiment viewed from the line C′-C ′ shown in FIG. 8. 図11は、本実施例2にかかるベースの図8に示すD’−D’線から見た概略平面図である。FIG. 11 is a schematic plan view of the base according to the second embodiment when viewed from the line D′-D ′ shown in FIG. 8. 図12は、図7に示すベースの短辺側側面の概略側面図である。図12(a)は、レーザエッチング法による電極エッチングを行っていない時の概略側面図である。図12(b),12(c)は、レーザエッチング法による電極エッチングを行った時の概略側面図である。12 is a schematic side view of the short side surface of the base shown in FIG. FIG. 12A is a schematic side view when electrode etching by the laser etching method is not performed. 12 (b) and 12 (c) are schematic side views when electrode etching is performed by a laser etching method. 図13は、本実施例2にかかる付加容量部の概略回路図である。図13(a)は、レーザエッチング法による電極エッチングを行っていない時の概略回路図である。図13(b),13(c)は、レーザエッチング法による電極エッチングを行った時の概略回路図である。なお、これら図13(a)は図12(a)に、図13(b)は図12(b)に、図13(c)は図12(c)に、図13(d)は図12(d)にそれぞれ対応している。FIG. 13 is a schematic circuit diagram of the additional capacitance section according to the second embodiment. FIG. 13A is a schematic circuit diagram when electrode etching by the laser etching method is not performed. FIGS. 13B and 13C are schematic circuit diagrams when electrode etching is performed by a laser etching method. 13 (a) is shown in FIG. 12 (a), FIG. 13 (b) is shown in FIG. 12 (b), FIG. 13 (c) is shown in FIG. 12 (c), and FIG. Each corresponds to (d). 図14は、本実施例3にかかる水晶発振器の図15に示すA’’−A’’線から見た概略平面図である。FIG. 14 is a schematic plan view of the crystal oscillator according to the third embodiment viewed from the line A ″ -A ″ shown in FIG. 15. 図15は、本実施例3にかかるベースの図14に示すB’’−B’’線概略断面図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view taken along the line B ″ -B ″ shown in FIG. 14 of the base according to the third embodiment. 図16は、本実施例3にかかるベースの図15に示すA’’−A’’線から見た概略平面図である。FIG. 16 is a schematic plan view of the base according to the third embodiment when viewed from the line A ″ -A ″ shown in FIG. 15. 図17は、本実施例3にかかるベースの図15に示すC’’−C’’線から見た概略平面図である。FIG. 17 is a schematic plan view of the base according to the third embodiment viewed from the line C ″ -C ″ shown in FIG. 15. 図18は、本実施例3にかかるベースの図15に示すD’’−D’’線から見た概略平面図である。FIG. 18 is a schematic plan view of the base according to the third embodiment as viewed from the line D ″ -D ″ shown in FIG. 15. 図19は、図14に示すベースの短辺側側面の概略側面図である。図19(a)は、レーザエッチング法による電極エッチングを行っていない時の概略側面図である。図19(b),19(c)は、レーザエッチング法による電極エッチングを行った時の概略側面図である。FIG. 19 is a schematic side view of the short side surface of the base shown in FIG. FIG. 19A is a schematic side view when electrode etching by the laser etching method is not performed. 19 (b) and 19 (c) are schematic side views when electrode etching is performed by a laser etching method. 図20は、本実施例3にかかる付加容量部の概略回路図である。図20(a)は、レーザエッチング法による電極エッチングを行わないとともに、付加用ワイヤによる電極パターンの電気的接続を行っていない時の概略回路図である。図20(b)は、レーザエッチング法による電極エッチングを行わないとともに、付加用ワイヤによる電極パターンの電気的接続を行った時の概略回路図である。図20(c)は、レーザエッチング法による電極エッチングを行うとともに、付加用ワイヤによる電極パターンの電気的接続を行っていない時の概略回路図である。図20(d)は、レーザエッチング法による電極エッチングを行うとともに、付加用ワイヤによる電極パターンの電気的接続を行った時の概略回路図である。FIG. 20 is a schematic circuit diagram of the additional capacitance section according to the third embodiment. FIG. 20A is a schematic circuit diagram when the electrode etching by the laser etching method is not performed and the electrode pattern is not electrically connected by the additional wire. FIG. 20B is a schematic circuit diagram when the electrode etching by the laser etching method is not performed and the electrode pattern is electrically connected by the additional wire. FIG. 20C is a schematic circuit diagram when the electrode etching is performed by the laser etching method and the electrode pattern is not electrically connected by the additional wire. FIG. 20D is a schematic circuit diagram when the electrode etching is performed by the laser etching method and the electrode pattern is electrically connected by the additional wire. 図21は、本実施例4にかかるベースの基板2dの概略平面図である。FIG. 21 is a schematic plan view of the base substrate 2d according to the fourth embodiment. 図22は、本実施例4にかかるベースの基板2bの概略平面図である。FIG. 22 is a schematic plan view of the base substrate 2b according to the fourth embodiment. 図23は、本実施例4にかかるベースの基板2aの概略平面図である。FIG. 23 is a schematic plan view of the base substrate 2a according to the fourth embodiment.
符号の説明Explanation of symbols
1 水晶発振器(圧電振動デバイス)
2 ベース
2a〜2d 基板
3 蓋
4 水晶振動片(圧電振動片)
5 ICチップ(集積回路素子)
64 付加用ワイヤ
8 電極パターン
83 付加容量部
83a〜83c 電極パターン対
1 Crystal oscillator (piezoelectric vibration device)
2 Bases 2a to 2d Substrate 3 Lid 4 Crystal vibrating piece (piezoelectric vibrating piece)
5 IC chip (integrated circuit element)
64 Additional Wire 8 Electrode Pattern 83 Additional Capacitors 83a to 83c Electrode Pattern Pair

Claims (11)

  1. 少なくとも圧電振動片および集積回路素子を含む複数の電子部品を保持する複数の電極パターンが形成されたベースと、前記ベースに保持した前記複数の電子部品を気密封止するためにベースと接合する蓋とが設けられた圧電振動デバイスにおいて、
    前記ベースは、複数の電極パターンが形成された多層の基板からなり、前記多層の基板のうち任意の基板に、当該圧電振動デバイスの容量を可変させる付加容量部を含む電極パターンが形成され、
    前記付加容量部を含む電極パターンが切断されたことを特徴とする圧電振動デバイス。
    A base on which a plurality of electrode patterns for holding a plurality of electronic components including at least a piezoelectric vibrating piece and an integrated circuit element are formed, and a lid joined to the base for hermetically sealing the plurality of electronic components held on the base In the piezoelectric vibration device provided with
    The base is composed of a multilayer substrate on which a plurality of electrode patterns are formed, and an electrode pattern including an additional capacitance unit that varies the capacitance of the piezoelectric vibration device is formed on any of the multilayer substrates.
    A piezoelectric vibration device, wherein an electrode pattern including the additional capacitor is cut.
  2. 少なくとも圧電振動片および集積回路素子を含む複数の電子部品を保持する複数の電極パターンが形成されたベースと、前記ベースに保持した前記複数の電子部品を気密封止するためにベースと接合する蓋とが設けられた圧電振動デバイスにおいて、
    前記ベースは、複数の電極パターンが形成された多層の基板からなり、前記多層の基板のうち任意の基板に、当該圧電振動デバイスの容量を付加させるための付加容量部を含む電極パターンが形成され、
    前記付加容量部を含む電極パターンに対する他の電極パターンへの電気的接続の有無により当該圧電振動デバイスの容量を可変させるように構成されたこと特徴とする圧電振動デバイス。
    A base on which a plurality of electrode patterns for holding a plurality of electronic components including at least a piezoelectric vibrating piece and an integrated circuit element are formed, and a lid joined to the base for hermetically sealing the plurality of electronic components held on the base In the piezoelectric vibration device provided with
    The base is composed of a multilayer substrate on which a plurality of electrode patterns are formed, and an electrode pattern including an additional capacitance portion for adding a capacitance of the piezoelectric vibration device to any substrate of the multilayer substrates is formed. ,
    A piezoelectric vibrating device configured to vary the capacitance of the piezoelectric vibrating device depending on whether or not the electrode pattern including the additional capacitor portion is electrically connected to another electrode pattern.
  3. 前記付加容量部は、前記多層の基板のうちいずれかの前記基板の両面に対向して形成された電極パターン対からなることを特徴とする請求項1または2に記載の圧電振動デバイス。   3. The piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein the additional capacitor portion includes an electrode pattern pair formed to face both surfaces of any one of the multilayer substrates.
  4. 複数の電極パターンが形成された多層の基板からなるベース上に、少なくとも圧電振動片および集積回路素子を含む複数の電子部品を配置する圧電振動デバイスの製造方法において、
    前記多層の基板のうちいずれかの前記基板の両面に対向して形成された電極パターン対からなる付加容量部を構成する工程と、
    前記圧電振動片の並列容量に応じて、前記付加容量部に対する電気的接続の有無を設定する工程とを有し、圧電振動デバイスの容量を可変させること特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。
    In a method for manufacturing a piezoelectric vibrating device, a plurality of electronic components including at least a piezoelectric vibrating piece and an integrated circuit element are arranged on a base composed of a multilayer substrate on which a plurality of electrode patterns are formed.
    A step of configuring an additional capacitor portion composed of an electrode pattern pair formed to face both surfaces of any one of the multilayer substrates;
    And a step of setting presence / absence of an electrical connection to the additional capacitor according to the parallel capacitance of the piezoelectric vibrating reed, and varying the capacitance of the piezoelectric vibrating device.
  5. 前記付加容量部に対する電気的接続の有無は、前記付加容量部を含む電極パターンを変更することで実施することを特徴とする請求項4に記載の圧電振動デバイスの製造方法。   5. The method of manufacturing a piezoelectric vibration device according to claim 4, wherein presence / absence of electrical connection to the additional capacitance portion is performed by changing an electrode pattern including the additional capacitance portion.
  6. 前記付加容量部に対する電気的接続の有無は、前記付加容量部を含む電極パターンと他の電極パターンとを付加用ワイヤを用いて導通状態とするか、導通状態としないかにより実施することを特徴とする請求項4または5に記載の圧電振動デバイスの製造方法。   The presence / absence of electrical connection to the additional capacitor portion is performed depending on whether or not the electrode pattern including the additional capacitor portion and another electrode pattern are made conductive using an additional wire. A method for manufacturing a piezoelectric vibration device according to claim 4 or 5.
  7. 前記圧電振動片と前記集積回路素子とを、前記ベース上の平面視重ならない位置に配することを特徴とする請求項4乃至6のうちいずれか1つに記載の圧電振動デバイスの製造方法。   The method of manufacturing a piezoelectric vibrating device according to claim 4, wherein the piezoelectric vibrating piece and the integrated circuit element are arranged on the base so as not to overlap each other in plan view.
  8. 前記付加容量部を形成した基板の厚みが、他の基板の厚みより薄いことを特徴とする請求項4乃至7のうちいずれか1つに記載の圧電振動デバイスの製造方法。   The method of manufacturing a piezoelectric vibration device according to claim 4, wherein a thickness of a substrate on which the additional capacitance portion is formed is thinner than a thickness of another substrate.
  9. 前記付加容量部を形成した基板の厚みが、当該基板に隣接する他の基板の厚みより薄いことを特徴とする請求項4乃至7のうちいずれか1つに記載の圧電振動デバイスの製造方法。   8. The method of manufacturing a piezoelectric vibration device according to claim 4, wherein a thickness of a substrate on which the additional capacitor portion is formed is thinner than a thickness of another substrate adjacent to the substrate.
  10. 前記電極パターン対からなる付加容量部を構成する工程では、前記電極パターン対のみを前記ベースの平面視同一位置に形成することを特徴とする請求項4乃至9のうちいずれか1つに記載の圧電振動デバイスの製造方法。   10. The method according to claim 4, wherein, in the step of configuring the additional capacitor unit including the electrode pattern pair, only the electrode pattern pair is formed at the same position in plan view of the base. A method for manufacturing a piezoelectric vibration device.
  11. 前記圧電振動片を前記ベースに電気的に接続する接続工程と、
    前記接続工程の後に当該圧電振動デバイスの周波数調整を行う調整工程と、を有することを特徴とする請求項4乃至10のうちいずれか1つに記載の圧電振動デバイスの製造方法。
    A connecting step of electrically connecting the piezoelectric vibrating piece to the base;
    The method of manufacturing a piezoelectric vibrating device according to claim 4, further comprising an adjusting step of adjusting a frequency of the piezoelectric vibrating device after the connecting step.
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