JP2008219206A - 圧電発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、圧電発振器容器の外形の大きさまでの寸法をとることが出来、集積回路素子が前記圧電発振器容器の蓋体の上に搭載された生産歩留まりが良く高い生産性を有する小型の圧電発振器の構造を提供すること。
【解決手段】凹形状容器の内側の凹形状空間部内の底面上に搭載された圧電振動素子と、該凹形状容器の外側底面の四つの隅部に形成された外部接続用端子と、該圧電振動素子と電気的に接続され、発振回路が組み込まれた集積回路素子と、該凹形状容器の開口上縁部に、該凹形状空間部を塞ぐ形で、内部に電気的接続経路が形成された表面が絶縁性部材の略矩形平板状の蓋体が載置されて気密封止される構造の圧電発振器であって、該集積回路素子が、該凹形状空間部と反対側のセラミックから成る蓋体を介した該蓋体表面上に搭載された構造を特徴として課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は携帯用通信機器等の電子機器に用いられる圧電発振器の構造に関する。

従来から、携帯用通信機器等の電子機器に圧電発振器が用いられている。従来の圧電発振器は、例えば図６に示す如く、凹形状容器６１と圧電振動素子６１１と蓋体６４と集積回路素子６３７とから主に構成されている。
圧電振動素子６１１は、凹形状容器６１の内部底面に搭載されている。また、集積回路素子６３７は蓋体６４の圧電振動素子６１１側を向く面に搭載されている。この集積回路素子６３７が搭載された蓋体６４を圧電振動素子６１１が搭載された凹形状容器６１に接合して、圧電振動素子６１１と集積回路素子６３７とを凹形状容器６１内に気密封止している（例えば、特許文献１参照）。
また、例えば、特許文献２では、前記蓋体６４に替えて、集積回路素子を蓋体とした構造の圧電発振器が開示されている。
これらのような構造の圧電発振器は、マザーボード等の外部配線基板上に搭載され、前記凹形状容器６１の下面に設けられている外部接続用端子を外部配線基板の配線と、例えば半田接合することで実装される。ここで、凹形状容器６１は、通常セラミック材料によって形成されており、その内部や表面には配線導体が形成され、従来から周知のセラミックグリーンシート積層法等が採用され形成されている。

また、前記集積回路素子６３７の内部には、圧電振動素子６１１の温度特性に応じて作成された温度補償データに基づいて、圧電発振器の発振周波数を補正する温度補償回路が設けられており、圧電発振器を組み立てた後に、前記の温度補償データを集積回路素子６３７のメモリ内に格納すべく前記凹形状容器６１の下面や外側面等には温度補償データ書込用の温度補償制御端子６８が設けられている。温度補償制御端子６８に温度補償データ書込装置のプローブ針を当て、集積回路素子２６内のメモリに温度補償データを入力することで、温度補償データが集積回路素子６３７のメモリ内に格納される。

特開２０００-１３４０３７号公報 特開２００３-３３２８４４号公報

しかしながら、集積回路素子を凹形状容器の内部に収容する構造の圧電発振器では、圧電発振器の外形寸法を更に小型化する場合、集積回路素子を収容できるだけの空間を確保する必要があるため、圧電発振器の強度を確保するために、凹形状容器の壁となる部分の厚さを確保しなくてはならず、小型化に限界があった。また、この壁となる部分の厚さを薄くしていくと、圧電発振器の強度が保てず、衝撃等で破損する恐れもある。

そこで本発明は、前記した問題を解決し、小型化に対応し、生産歩留まりが良く高い生産性を向上させた圧電発振器の提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、凹形状空間部が形成された凹形状容器と、該凹形状空間部内の底面上に搭載された圧電振動素子と、該底面の反対側の面であって該凹形状容器の四つの隅部に形成された外部接続用端子と、該圧電振動素子と電気的に接続され、発振回路が組み込まれた集積回路素子と、該凹形状空間部を気密封止する蓋体とを備え、該集積回路素子が該蓋体の該凹形状空間部とは反対側を向く主面に搭載され、該蓋体がセラミックからなり、内部に電気的接続経路が形成されていることを特徴とする。

また、本発明は、該凹形状空間部の開口する縁部に異方性導電性樹脂が設けられ、該異方性導電性樹脂が該凹形状容器と該蓋体の間に挟まれた状態で該凹形状空間部を該蓋体で気密封止されて構成しても良い。

また、本発明は、該蓋体と該集積回路素子との間にアンダーフィルを設けても良い。

このような本発明の圧電発振器によれば、圧電発振器の凹形状容器の外形寸法の大きさより小さい集積回路素子を搭載することができる。

また、前記蓋体と、前記蓋体表面上に搭載された前記集積回路素子のあいだにアンダーフィルが充填されるので、不具合原因となる導電性の異物が前記隙間に入ることが無くなり、信頼性の高い圧電発振器を得ることが出来る。

また、本発明の圧電発振器によれば、蓋体と圧電振動素子と凹形状容器とで圧電振動子が構成され、集積回路とは別々に製造される為、圧電振動子を単独に気密試験することが出来、良品の振動子だけを使用して圧電発振器を構成出来、集積回路素子を無駄無く効率的に使用できる。つまり、生産歩留りの良い圧電発振器が得られる構造を得ることが出来る。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。

図１は本発明の圧電発振器１００の側面方向からみた概略の断面図である。図２は蓋体４の電気的接続経路の集積回路素子３７側の端部に金属バンプ電極３９を設けた状態を示す図である。図３は集積回路素子３７が搭載される側の蓋体４の概略の上面図であり、蓋体４の蓋体側電極パッド５が示されている。図４は凹形状容器１と異方性導電樹脂を介して接続される側の蓋体４の概略の底面図である。また、図５は凹形状容器１の開口上縁部にわたり異方性導電性樹脂１７が塗布された状態を示す凹形状容器１の概略の上面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る圧電発振器１００は大略的に、凹形状容器１と、蓋体４、圧電振動素子１１、集積回路素子３７から構成されている。この圧電発振器１００は、凹形状容器１と蓋体４とが接合されて、凹形状空間部１０内部に圧電振動素子１１を搭載した状態で気密封止した構造となっている。

凹形状容器１は凹形状空間部１０が形成されており、凹形状空間部１０の底面に圧電振動素子１１を搭載できるようになっている。また、凹形状容器１の下面、つまり、凹形状空間部１０の底面とは反対側の面であってその四隅部に外部接続用端子９が設けられている。なお、凹形状容器１の底面の長辺側には書込端子８が設けられている。
この凹形状容器１は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料からなる。また、凹形状空間部１０内の底面の接続パッド１６に導電性接着剤１３を介して圧電振動素子１１が実装される。さらに、凹形状容器１の開口上縁部には、後述する集積回路素子と導通を取るための側壁側接続端子が設けられている。

圧電振動素子１１は、凹形状容器１の凹形状空間部１０内に搭載される。
この圧電振動素子１１は、所定の結晶軸でカットした圧電板の両主面に一対の励振用電極１２を被着・形成されて出来ており、外部からの変動電圧が、前記一対の励振用電極１２を介して圧電振動素子１１に印加されると所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっている。

集積回路素子３７は、矩形状に形成されたフリップチップ型となっており、その表面の回路形成面に、周囲の温度状態を検知する感温素子、圧電振動素子１１の温度特性を補償する書込端子８を有し、書込端子８からの温度補償データに基づいて、前記圧電振動素子１１の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路と、この温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられており、発振回路で生成された発振出力は、圧電発振器１００の外部に出力された後、例えばクロック信号等の基準信号として利用される。ここで圧電振動素子１１と集積回路素子３７は図１に図示する凹形状容器１の内層に設けられた電気的接続経路１５と、蓋体４の内層に設けられた電気的接続経路１５を通して互いに接続されている。

蓋体４は、凹形状容器１と同様にセラミックから形成され、前記凹形状容器１の上面であって、凹形状空間部１０を塞ぐように接合される。この蓋体４の上面、つまり、凹形状空間部１０とは反対側の面に集積回路素子３７が搭載されるようになっており、その内層には、電気的接続経路１５が形成されている。この電気的接続経路１５の一方の端部は、集積回路素子３７の各電極の位置に対応した位置にあり、また、他方の端部は、凹形状容器１に設けられた電気的接続経路１５の位置と対応した位置にある。これにより、集積回路素子３７と圧電振動素子１１とは、電気的接続経路１５、及び後述する異方性導電性樹脂１７を介して電気的に導通されている。
なお、集積回路素子３７と蓋体４間は、アンダーフィル３６で充填された構造となっている。

異方性導電性樹脂１７は、凹形状容器１の開口上縁部と蓋体４との間に設けられている。この異方性導電性樹脂１７は、蓋体４と凹形状容器１との接続に用いられ、図１に図示するように異方性導電性樹脂１７を介して、凹形状容器１が蓋体４によって気密封止され、かつ集積回路素子３７と圧電振動素子１１との電気的導通が同時に行われた構造となっている。
このような異方性導電性樹脂１７は、図４に示すように凹形状容器１の開口上縁部にわたり全面に塗布されており、蓋体４側の蓋体側接続端子６と凹形状容器１側の凹形状容器１側接続端子７とを対面させ、これらの間に異方性導電性樹脂１７が挟み込まれて加熱および加圧され硬化されることで蓋体４と凹形状容器１側接続端子７が接合された構造となっている。
したがって、異方性導電性樹脂１７の性質により、隣接する接続端子との間では導電性をもたず、加圧方向の接続端子で挟み込まれた方向の部分のみに導電性を有する。また、異方性導電性樹脂１７の性質を利用して同時に前記の気密封止と電気的導通が実現される。
ここで用いられる異方性導電性樹脂１７の物性は、電気絶縁樹脂に導電フィラーが分散させたものが知られており、硬化前は粘性をもった液体状である。

このような本発明の実施形態に係る圧電発振器１００の特徴部分は図１に図示するように、集積回路素子３７が、凹形状空間部１０を塞ぐように載置された蓋体４の凹形状空間部１０の反対側の表面上に搭載された構造であり、この構造により圧電発振器１００の凹形状容器１の大きさまで、集積回路素子が凹形状容器１の蓋体４の表面上に搭載された圧電発振器１００の構造を得ることが出来る。
即ち、本発明の圧電発振器１００の構造により、凹形状容器１内部底面大きさで決められる外形寸法の集積回路素子３７の大きさに制限されることが無く、また、壁厚が薄くされて凹形状容器１の壁の機械的強度が弱まるおそれの無い圧電発振器１００の構造が得られる。また、本発明の圧電発振器１００の蓋体４は平板状のセラミックから出来ている為に、蓋体４が薄く厚みが小さくとも、確実に電気的接続経路１５が蓋体４内部に形成され、かつ気密封止がなされる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものでは無く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、集積回路素子３７と蓋体４間にアンダーフィル３６が塗布充填された構造とされているが、アンダーフィル３６が塗布充填されず、集積回路素子３７と蓋体４の隙間の周辺部分だけにわたってアンダーフィル３６が塗布された構造としても構わない。

本発明の圧電発振器の側面方向からみた概略の断面図である。 蓋体４の電気的接続経路の集積回路素子３７側の端部に金属バンプ電極を設けた状態を示す図である。 本発明の、集積回路素子が搭載される側の蓋体の概略の上面図である。 本発明の凹形状容器と異方性導電樹脂を介して接続される側の蓋体の概略の底面図である。 本発明の凹形状容器の凹形状容器の開口上縁部にわたり異方性導電性樹脂が塗布された状態を示す凹形状容器の概略の上面図である。 従来の圧電発振器を示す斜め上方からみた概略の斜視図である。

符号の説明

１００・・・圧電発振器
１・・・凹形状容器
４・・・蓋体
５・・・蓋体側電極パッド
６・・・蓋体側接続端子
７・・・凹形状容器側接続端子
８・・・書込端子
９・・・外部接続用端子
１０・・・凹形状空間部
１１・・・圧電振動素子
１２・・・励振用電極
１３・・・導電性接着剤
１５・・・電気的接続経路
１６・・・接続パッド
１７・・・異方性導電性樹脂
３６・・・アンダーフィル
３７・・・集積回路素子
３８・・・集積回路素子側電極パッド
３９・・・金属バンプ電極

Claims (3)

1. 凹形状空間部が形成された凹形状容器と、
   該凹形状空間部内の底面上に搭載された圧電振動素子と、
   該底面の反対側の面であって該凹形状容器の四つの隅部に形成された外部接続用端子と、
   該圧電振動素子と電気的に接続され、発振回路が組み込まれた集積回路素子と、
   該凹形状空間部を気密封止する蓋体とを備え、
   該集積回路素子が該蓋体の該凹形状空間部とは反対側を向く主面に搭載され、
   該蓋体がセラミックからなり、内部に電気的接続経路が形成されていることを特徴とする圧電発振器。
2. 該凹形状空間部の開口する縁部に異方性導電性樹脂が設けられ、
   該異方性導電性樹脂が該凹形状容器と該蓋体の間に挟まれた状態で該凹形状空間部を該蓋体で気密封止されて構成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器。
3. 該蓋体と該集積回路素子との間にアンダーフィルを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電発振器。

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