JP2008278227A - Manufacturing method of piezoelectric oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器等に用いられる圧電発振器の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric oscillator used in an electronic device or the like.
従来、携帯用通信機器等の電子機器には、電子部品の一つである圧電発振器が搭載される。この圧電発振器は例えば基準信号発生源又はクロック信号発生源などとして用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a piezoelectric oscillator that is one of electronic components is mounted on an electronic device such as a portable communication device. This piezoelectric oscillator is used as a reference signal generation source or a clock signal generation source, for example.
例えば、図3に示すように従来の圧電発振器100は容器体101と、蓋体106と、圧電振動素子105と集積回路素子107と樹脂108とから主に構成されている。容器体101は、基板体104の両主面に枠体109を一体で形成し構成されており、基板体104と枠体109とで形成される一方の凹部を第一の凹部102とし、他方の凹部を第二の凹部103とする。
容器体101の第一の凹部102内には、圧電振動素子105が搭載され、蓋体106によって第一の凹部102が気密封止されている。
また、図4に示す容器体101の第二の凹部103内には、図3に示すように集積回路素子107が搭載され、集積回路素子107と基板体104との間に樹脂108が充填されている。
なお、集積回路素子107には、圧電振動素子105を励振させ出力信号を得る発振回路、及びこの出力信号を受信し信号に対し温度補償を行なうための温度補償回路等を備えている。
For example, as shown in FIG. 3, the conventional
A
Further, an
The
ここで従来の圧電発振器100においては、前記第二の凹部103内の基板体の表面に、圧電振動素子105に接続する正方形状のモニター電極パッド151が形成されている。また、モニター電極パッド151を取り囲むように円形状の複数の集積回路素子搭載パッド122が形成されている。
Here, in the conventional
このような構造により、従来の圧電発振器100は基板体104に圧電振動素子105と集積回路素子107とを実装した構造のため、マザーボード(図示せず)への実装面積を小さくすることができる。また、圧電振動素子105と集積回路素子107とを全く異なる領域に搭載した構造のため、圧電振動素子105の発振動作を長期にわたり安定させることができる。また、第一の凹部102に搭載される圧電振動素子105の発振特性を測定するモニター電極パッド151は第二の凹部103の基板体の表面に形成されるので集積回路素子107を搭載した後に樹脂108を充填すると外気にふれることがなくなる。
With such a structure, the conventional
このため、圧電振動素子105が外部と遮断されることから、外部要因による動作不良を防ぐことができる。また、従来の圧電発振器100はモニター電極パッド151を用いることにより、圧電振動素子105の単独の発振特性を、集積回路素子107の実装前に単独で測定することができる。従来の圧電発振器100は、圧電振動素子105の周波数調整や温度補償データの選択が非常に簡単になる。また、従来の圧電発振器100は圧電振動素子105の発振特性の不良を製造工程中に簡単に検出できるため、集積回路素子107の無駄に消費することがなく、無駄な製造工程を削除することができるので、安価な圧電発振器となる。また、従来の圧電発振器100は、基板体104の表面に圧電振動素子105を実装した後に、集積回路素子107を実装しているので、圧電振動素子105の周波数安定化のために行なう熱処理が、集積回路素子107に印加されず、集積回路素子107の動作信頼性や接続信頼性を高めることができる(例えば、特許文献1、2参照)。
For this reason, since the
しかしながら、上述した従来の圧電発振器のモニター電極パッド151を基板体104の底面側の第二の凹部103に形成する従来の圧電発振器100の場合、小型化が進むと圧電振動素子105の測定を容易に行うための面積となるモニター電極パッド151を設けるのが困難となる。つまり集積回路素子搭載パッド122とモニター電極パッド151とが密集し、さらに、それぞれの面積が小さくなっていくこととなる。そのため、圧電振動素子105を測定するのが困難になる。
However, in the case of the conventional
そこで本発明では、前記した問題を解決し、小型化しても圧電振動素子の測定を容易に行うことができる圧電発振器の製造方法を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a method for manufacturing a piezoelectric oscillator that can easily measure a piezoelectric vibration element even if it is downsized.
本発明に係る圧電発振器の製造方法は、上記課題を解決するためになされたものであり、基板体の両主面に枠部を設けて第一の凹部と第二の凹部とが形成される容器体の前記第一の凹部内に圧電振動素子を搭載して蓋体で気密封止し、前記第二の凹部に集積回路素子を搭載して構成される圧電発振器の製造方法であって、前記基板体の一方の主面に前記圧電振動素子を搭載するための圧電振動素子搭載パッドと他方の主面に前記集積回路素子を搭載し前記圧電振動素子の測定に用いる2条平行に設けられる導体パターンとを有する前記容器体を製造する容器体製造工程と、前記第一の凹部に設けられた搭載パッドに圧電振動素子を搭載して蓋体で第一の凹部を気密封止して振動子部を形成する振動子部形成工程と、前記導体パターンと前記搭載パッドとが電気的に接続されており、前記導体パターンを用いて前記圧電振動素子の測定を行う圧電振動素子測定工程と、前記導体パターンを切断して前記集積回路素子を搭載するための集積回路素子搭載パッドを形成する集積回路素子搭載パッド形成工程と、前記集積回路素子搭載パッドに集積回路素子を搭載する集積回路素子搭載工程と、を含んで構成されることを特徴とする。 The method for manufacturing a piezoelectric oscillator according to the present invention is made to solve the above-mentioned problems, and a first recess and a second recess are formed by providing frame portions on both main surfaces of a substrate body. A piezoelectric oscillator manufacturing method in which a piezoelectric vibration element is mounted in the first recess of the container body and hermetically sealed with a lid, and an integrated circuit element is mounted in the second recess, A piezoelectric vibration element mounting pad for mounting the piezoelectric vibration element on one main surface of the substrate body and two integrated parallel lines used for measurement of the piezoelectric vibration element by mounting the integrated circuit element on the other main surface. A container body manufacturing process for manufacturing the container body having a conductor pattern, and a piezoelectric vibration element is mounted on a mounting pad provided in the first recess, and the first recess is hermetically sealed with a lid, and vibration is generated. A vibrator portion forming step for forming a child portion, the conductor pattern and the tower. A piezoelectric vibration element measuring step for measuring the piezoelectric vibration element using the conductor pattern, wherein the pad is electrically connected; and an integrated circuit for mounting the integrated circuit element by cutting the conductor pattern An integrated circuit element mounting pad forming step for forming an element mounting pad and an integrated circuit element mounting step for mounting an integrated circuit element on the integrated circuit element mounting pad are characterized in that it is configured.
また、前記製造方法において、前記容器体製造工程が、複数の前記容器体を配列した集合基板を製造する工程であり、前記集合基板を構成する各前記容器体に対して、前記振動子部形成工程と前記圧電振動素子測定工程と前記集積回路素子搭載パッド形成工程と前記集積回路素子搭載工程とを行い、それぞれの前記容器体ごとに個片化する個片化工程とを備えることを特徴とする。 Further, in the manufacturing method, the container body manufacturing process is a process of manufacturing a collective substrate in which a plurality of the container bodies are arranged, and the vibrator unit is formed for each of the container bodies constituting the collective substrate. Characterized in that it comprises a process, a piezoelectric vibration element measuring process, an integrated circuit element mounting pad forming process, and an integrated circuit element mounting process, and an individualization process for individualizing each container body. To do.
さらに、前記製造方法において、前記集積回路素子搭載パッド形成工程において、前記導体パターンの切断にレーザー光線を用いたことを特徴とする。 Furthermore, in the manufacturing method, a laser beam is used for cutting the conductor pattern in the integrated circuit element mounting pad forming step.
本発明に係る圧電発振器の製造方法によれば、2条平行に設けられる導体パターンを従来のモニター電極パッドとして用いるので面積が広い状態で測定を行うことができ、その後、導体パターンを切断して、集積回路素子搭載パッドとして用いるので、第二の凹部に設けられるパッド数を減らすことができる。よって、小型化が進んでも測定を容易に行うことができる。 According to the method for manufacturing a piezoelectric oscillator according to the present invention, since a conductor pattern provided in parallel with two strips is used as a conventional monitor electrode pad, measurement can be performed in a wide area, and then the conductor pattern is cut. Since it is used as an integrated circuit element mounting pad, the number of pads provided in the second recess can be reduced. Therefore, measurement can be easily performed even if miniaturization progresses.
(第一の実施形態)
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1(a)は、本発明の第一の実施形態に係る圧電発振器の一例を示した断面図であり、(b)は集積回路素子を搭載した状態の容器体の一例を示す図である。
なお、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。特に各図の厚み方向寸法は誇張して図示している。
(First embodiment)
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1A is a cross-sectional view showing an example of a piezoelectric oscillator according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a view showing an example of a container body in which an integrated circuit element is mounted. .
In each drawing, for clarity of explanation, a part of the structure is not shown, and some dimensions are exaggerated. In particular, the thickness dimension in each figure is exaggerated.
図1に示すように本発明の第一の実施形態に係る圧電発振器10は、基板体12と第一の枠部13と第二の枠部15から構成される容器体11、圧電振動素子14、集積回路素子16と蓋体20で主に構成されている。図1に示す圧電発振器10では、基板体12の一方の主面(以下、「上面」という)上に第一の枠部13を設けて形成した第一の凹部18内に圧電振動素子14を搭載し、蓋体20で第一の凹部18を気密封止し、基板体12の他方の主面(以下、「下面」という)に第二の枠部15を設けて形成した第二の凹部28内に集積回路素子16を搭載して構成される。また、基板体12の下面に設けられた第二の枠部15の四隅には、電子機器のマザーボード等の外部基板体へ電気的に接続するための外部接続用電極端子19が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
容器体11は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る基板体12、基板体12と同様のセラミック材料から成る第一の枠部13と第二の枠部15から構成されており、基板体12と第一の枠部13と第二の枠部15とが一体で形成されている。基板体12の上面に第一の枠部13を設けたことにより、基板体12の上面側に第一の凹部18が形成される。また同様に基板体12の下面側に第二の凹部28が形成される。また、第一の凹部18内の第一の凹部18の底面上つまり基板体12の上面には圧電振動素子搭載パッド24が設けられている。この圧電振動素子搭載パッド24に導電性接合材21を介して圧電振動素子14が実装される。
圧電振動素子14が内部に搭載された第一の凹部18は、第一の枠部13の環状の露出側の面上に第一の凹部18の開口部を被覆するように載置固着した、42アロイやコバール、リン青銅等から成る矩形平板状の蓋体20により気密封止されている。ここで、容器体11と、圧電振動素子14、蓋体20で構成される部分を振動子部と呼ぶ。
なお、容器体11は、例えば、シールリングからなる第一の枠部と第二の枠部とを基板体12に設けた構成としても良い。
The
The
In addition, the
なお、第一の凹部18内に搭載される圧電振動素子14は、矩形平板状の個片で形成されており、例えば、圧電材として水晶が用いられる。この圧電振動素子14は、人工水晶体より所定のカットアングルで切り出した水晶素板に外形加工を施し、所望の平板矩形状の水晶片を形成し、その水晶片の表裏両主面で対向する一対の励振用電極を被着形成することにより成る。この圧電振動素子14に外部からの変動電圧が一対の励振用電極を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で所定の振動モードの振動を起こす。
In addition, the
また、図1に示すように、基板体12の下面の第二の凹部28には、所定の位置に複数個の集積回路素子搭載パッド22が形成されている。その集積回路素子搭載パッド22の上には、導電性接着材、半田又は金などのバンプなどの導電性接合材23を介して集積回路素子16が配置されている。この集積回路素子16は例えば導電性接合材23により集積回路素子搭載パッド22に機械的及び電気的に接続固着されている。
なお、集積回路素子搭載パッド22は、2条平行、つまり、2本一対で平行に設けられた帯状の導体パターンを切断して形成されたものである。
Further, as shown in FIG. 1, a plurality of integrated circuit
The integrated circuit
また、集積回路素子16は、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14の温度特性を補償する温度補償データを収納したメモリを有し、温度補償データに基づいて圧電振動素子14の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられており、発振回路で生成された発振出力は、圧電発振器外部に出力された後、例えばクロック信号等の基準信号として利用されることとなる。
なお、集積回路素子搭載パッド22に集積回路素子16を搭載した後には、回路形成面を覆うように樹脂Jを第二の凹部28に充填しても良い。
Further, the
Note that after the
次に、本発明における圧電発振器の製造方法について説明する。図2(a)は導体パターンの一例を示す図であり、(b)は導体パターンを切断している状態を示す図であり、(c)は導体パターンを切断して集積回路素子搭載パッドとした状態で導電ペーストを設けた状態を示す図であり、(d)は集積回路素子搭載パッドに集積回路素子を搭載した状態を示す図である。 Next, a method for manufacturing a piezoelectric oscillator according to the present invention will be described. 2A is a view showing an example of a conductor pattern, FIG. 2B is a view showing a state in which the conductor pattern is cut, and FIG. 2C is a view showing the integrated circuit element mounting pad by cutting the conductor pattern. It is a figure which shows the state which provided the electrically conductive paste in the state which carried out, (d) is a figure which shows the state which mounted the integrated circuit element in the integrated circuit element mounting pad.
(容器体製造工程)
容器体製造工程は、基板体12の一方の主面に圧電振動素子14を搭載するための圧電振動素子搭載パッド24と他方の主面に集積回路素子16を搭載し圧電振動素子14の測定に用いる2条平行に設けられる導体パターン25とを有する容器体11を製造する工程である。
この容器体製造工程では、
導体パターン25と圧電振動素子搭載パッド24とを電気的に接続するように容器体11を製造する。
(Container manufacturing process)
In the container body manufacturing process, the piezoelectric vibration
In this container body manufacturing process,
The
(振動子部形成工程)
振動子部形成工程は、第一の凹部18に設けられた圧電振動素子搭載パッド24に圧電振動素子14を搭載して蓋体20で第一の凹部18を気密封止して振動子部を形成する工程である。
この振動子部形成工程では、集積回路素子16を搭載せず、第二の凹部28が空いた状態となっている。
(Transducer part forming process)
In the vibrator part forming step, the
In this vibrator portion forming step, the
(圧電振動素子測定工程)
圧電振動素子測定工程は、導体パターン25と圧電振動素子搭載パッド24とが電気的に接続された状態で、導体パターン25を用いて圧電振動素子14の測定を行う工程である。この測定においては導体パターン25にプローブピン等の測定用ピン(図示せず)を接触させて、圧電振動素子14の電気特性を測定する(図2(a)参照)。
(Piezoelectric vibration element measurement process)
The piezoelectric vibration element measurement step is a step of measuring the
(集積回路素子搭載パッド形成工程)
集積回路素子搭載パッド形成工程は、導体パターン25を切断して集積回路素子16を搭載するための集積回路素子搭載パッド22を形成する工程である。導体パターン25の切断は切断部分にレーザー光線を照射して行う。導体パターン25を切断する幅は、例えば、50μm程度を目標とし、所望の切断幅となるまでレーザー光線を設定された切断ラインに沿って照射し続けて(図2(b)参照)集積回路素子搭載パッド22を形成する。
なお、導体パターン25切断後に、第二の凹部28の内部であって基板体12の表面にレーザー痕(図示せず)が残る場合がある。
また、図2に示す集積回路素子搭載パッド22は、例えば、平面視右側の上下段の2つが圧電振動素子14と繋がるパッド、左側上段が出力、左側下段がGND、中央上段がVcc、中央下段がVconとして用いても良い。この場合、容器体11は、導体パターン25を切断した後に集積回路素子搭載パッド22となることを考慮して、容器体11に各種内部配線(図示)を設けておくと良い。
(Integrated circuit element mounting pad formation process)
The integrated circuit element mounting pad forming step is a step of cutting the
In addition, after the
The integrated circuit
(集積回路素子搭載工程)
集積回路素子搭載工程は、集積回路素子搭載パッド22上に半田ペースト等の導電ペースト26を塗布し集積回路素子16を搭載する工程である。導電ペースト26の塗布は、印刷機やデイスペンサ等を用いて行う。また、集積回路素子16と集積回路素子搭載パッド22の機械的及び電気的接続はリフロー炉等の加熱炉を通過させ加熱溶融した後冷却固化することで行う(図2(c)、(d)参照)。また、集積回路素子16と集積回路素子搭載パッド22の機械的及び電気的接続は導電性接合材23と集積回路素子搭載パッド22とを超音波により圧接する超音波圧接法との接合法等も用いることも可能である。
(Integrated circuit element mounting process)
The integrated circuit element mounting step is a step of mounting the
(第二の実施形態)
本発明の第二の実施形態に係る圧電発振器の製造方法は容器体11を複数並べた集合基板を用いる点で第一の実施形態と異なる。このとき、容器体製造工程、容器体製造工程、振動子部形成工程、圧電振動素子測定工程、集積回路素子搭載パッド形成工程は容器体11が集合基板となった状態で行われる(図2(a)〜図2(d)参照)こととなる。
(Second embodiment)
The method for manufacturing a piezoelectric oscillator according to the second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in that a collective substrate in which a plurality of
(個片化工程)
個片化工程は、振動子部形成工程と個片化工程は圧電振動素子測定工程と集積回路素子搭載パッド形成工程と集積回路素子搭載工程とを行った後に、それぞれの容器体11ごとに個片化する工程である。これにより、多くの圧電発振器10を製造することができる。
(Individualization process)
In the individualizing process, the vibrator part forming process and the individualizing process are performed for each
また、本発明に係る圧電発振器の製造方法は、2条平行に設けられる導体パターン25を従来のモニター電極パッドとして用いるので、面積が広い状態で圧電振動素子14の測定を行うことができ、その後、導体パターン25を切断して、集積回路素子搭載パッド22として用いるので、第二の凹部28に設けるパッド数を減らすことができる。よって、小型化が進んでも測定を容易にすることができる。
以上により、従来の構造に比べ圧電発振器の小型化が可能となり、その結果、マザーボード等の外部基板体への実装面積を縮小することが可能となる。
In addition, since the piezoelectric oscillator manufacturing method according to the present invention uses the
As described above, the piezoelectric oscillator can be reduced in size as compared with the conventional structure, and as a result, the mounting area on an external substrate body such as a mother board can be reduced.
なお、上述したもの以外にも、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、本実施例に示した圧電発振器の製造方法では、導体パターン25の切断にレーザー光線を用いて行っているが、リューター等の切断装置を用いても構わない。
In addition to the above, various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the method for manufacturing a piezoelectric oscillator shown in the present embodiment, a laser beam is used for cutting the
10・・・圧電発振器
11・・・容器体
12・・・基板体
13・・・第一の枠部
14・・・圧電振動素子
15・・・第二の枠部
16・・・集積回路素子
18・・・第一の凹部
19・・・外部接続用電極端子
20・・・蓋体
21・・・導電性接合材
22・・・集積回路素子搭載パッド
23・・・導電性接合材
24・・・圧電振動素子搭載パッド
25・・・導体パターン
26・・・導電ペースト
28・・・第二の凹部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記基板体の一方の主面に前記圧電振動素子を搭載するための圧電振動素子搭載パッドと他方の主面に前記集積回路素子を搭載し前記圧電振動素子の測定に用いる2条平行に設けられる導体パターンとを有する前記容器体を製造する容器体製造工程と、
前記第一の凹部に設けられた搭載パッドに圧電振動素子を搭載して蓋体で第一の凹部を気密封止して振動子部を形成する振動子部形成工程と、
前記導体パターンと前記搭載パッドとが電気的に接続されており、前記導体パターンを用いて前記圧電振動素子の測定を行う圧電振動素子測定工程と、
前記導体パターンを切断して前記集積回路素子を搭載するための集積回路素子搭載パッドを形成する集積回路素子搭載パッド形成工程と、
前記集積回路素子搭載パッドに集積回路素子を搭載する集積回路素子搭載工程と、
を含んで構成されることを特徴とする圧電発振器の製造方法。 Frame portions are provided on both main surfaces of the substrate body, and a piezoelectric vibration element is mounted in the first recess of the container body in which the first recess and the second recess are formed, and hermetically sealed with a lid. A method of manufacturing a piezoelectric oscillator comprising an integrated circuit element mounted on the second recess,
A piezoelectric vibration element mounting pad for mounting the piezoelectric vibration element on one main surface of the substrate body and two integrated parallel lines used for measurement of the piezoelectric vibration element by mounting the integrated circuit element on the other main surface. A container body manufacturing process for manufacturing the container body having a conductor pattern;
A vibrator part forming step of mounting a piezoelectric vibration element on a mounting pad provided in the first concave part and hermetically sealing the first concave part with a lid to form a vibrator part;
A piezoelectric vibration element measuring step in which the conductor pattern and the mounting pad are electrically connected, and the piezoelectric vibration element is measured using the conductor pattern;
An integrated circuit element mounting pad forming step of forming an integrated circuit element mounting pad for cutting the conductor pattern and mounting the integrated circuit element;
An integrated circuit element mounting step of mounting an integrated circuit element on the integrated circuit element mounting pad;
A method for manufacturing a piezoelectric oscillator, comprising:
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