JP2009278211A - 水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＬＳＩチップをセラミックパッケージの蓋体（リッド）として用いることによる水晶発振器の小型化、低背化の促進である。
【解決手段】 本発明の水晶発振器では、前記課題を解決するため、水晶振動子１をセラミックパッケージ２のキャビティ２ａ内に実装した水晶発振器において、該セラミックパッケージ２の上面にＬＳＩチップ５の下面（回路形成面）を共晶金属３ａ，３ｂを封止材として用いて接合して封止したことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、水晶発振器、とくに表面実装型水晶発振器に関し、ＬＳＩチップをセラミックパッケージの封止に用いて水晶発振器の低背化、小型化を図るとともに、その製造原価の低減を図った水晶発振器に関する。

従来、ＯＡ機器、通信機器等の各種電子機器に使用される表面実装型水晶発振器は、セラミック基板の回路基板上を２部屋に区画し、一部屋に水晶振動片を、他方の部屋にＩＣチップ等の電子部品を載置し、蓋体（リッド）で封止してパッケージを構成していた。

また、従来の一部屋構造の水晶発振器では、キャビティを有するセラミックパッケージと、そのキャビティ内にＬＳＩ及び水晶片を格納し、蓋体（リッド）を用いてセラミックパッケージを封止していた。

しかしながら、この種の水晶発振器では、同じキャビティ内にＬＳＩ及び水晶片の両方を格納する必要があったため、その構造上、水晶発振器の小型化、特に低背化が極めて困難であった。

例えば、図５に示すように、従来の２部屋構造の表面実装型水晶発振器では、セラミック基板２１の下面側に水晶振動子２２を実装し、この水晶振動子２２の外周にシーム溶接のための金属枠２３を設け、この金属枠２３の下面開口部に金属製のカバー２４をシーム溶接し、水晶振動子２２をセラミック基板２１の下面側に気密封止して実装していた。

また、セラミック基板２１の上面側には、制御素子２５が実装され、この制御素子２５は、ボンディングワイヤー２６、セラミック基板２１に設けられた導電体２７、導電路７ａを介して水晶振動子２２に接続されて、水晶振動子２２の温度補償をこの制御素子２５が行うように構成されている。そして、制御素子２５の上面側にカバー２８を被せて、封止を行っていた。

そのため、水晶発振器の小型化、低背化が極めて困難であるとする問題点があった。
特開平１０−６５４８６号公報

本発明が解決しようとする課題は、水晶発振器の小型化、低背化の促進である。

前記した課題を解決するため、本発明は、水晶振動子をセラミックパッケージのキャビティ内に実装した水晶発振器において、該セラミックパッケージの上面にＬＳＩチップの下面を共晶金属を封止材として用いて接合して封止し、水晶振動子の封止ならびにＬＳＩとセラミックパッケージとの接合を一括して行うことを特徴とする。

以下、本発明の水晶発振器を、表面実装型水晶発振器の実施例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例である水晶発振器をＬＳＩチップ部分とセラミックパッケージ部分とに分離して示す縦断面図、図２は図１に示す矢視Ａ方向からＬＳＩチップ部分を見た平面図、図３はセラミックパッケージ部分にＬＳＩ部分を被せて水晶片を封止した水晶発振器の縦断面図、図４は図１に示す矢視Ｂ方向からセラミックパッケージ部分を見た平面図、を示す。

添付した図１から図４に示すように、とくに図１に示すように、本発明の実施例の表面実装型水晶発振器は、セラミックパッケージ（セラミック基板）２と、このセラミックパッケージ２の中央部に形成したキャビティ２ａと、このキャビティ２ａ内に導電性ペースト１ａにより実装された水晶片１とからなるセラミックパッケージ部分からなる。

ここで、セラミック基板２の上面外周縁には、図４に示すように、半田、Ａｕ−ＳｎあるいはＡｕ−Ｓｉ等の共晶金属からなる封止パターン３ａが、また、セラミック基板２の上面内周縁には、半田、Ａｕ等からなる、例えば６個の、回路接続用端子４ａが配設されている。

さらに、セラミックパッケージ２の上面には、図３に示すように、回路形成面を内（下）側にしたＬＳＩ（大規模集積回路）チップ５が配設され、このＬＳＩチップ５の底面の外周縁に形成された半田、Ａｕ−ＳｎあるいはＡｕ−Ｓｉ等の共晶金属からなる封止パターン３ｂと、ＬＳＩチップ５の底面内周部に設けられ、上述した回路接続用端子４ａと接合する、例えば６個の、回路接続用端子４ｂとからなり、上述したセラミックパッケージ２の上面に、封止パターン３ａ，３ｂ、回路接続用端子４ａ，４ｂを介してＬＳＩチップ５をリッド（蓋体）として用いて密着接合させて封止し、空間Ｓをもつ一部屋構造の水晶発振器を構成する。

ここで、ＬＳＩチップ５とセラミックパッケージ２とを密着接合させるには、両者を重ねて熱結合により、ＬＳＩチップ５の回路接続用端子４ｂとセラミックパッケージ２の回路接続用端子４ａとを接合し、さらに、図示しない加熱手段により３２０℃以下の融点で加熱し、重ね合せた封止パターン４ａ，４ｂとを加熱圧着させると、封止パターン４ａ，４ｂとが金と錫とがＡｕ−Ｓｎ共晶合金となって溶融し、このＡｕ−Ｓｎ共晶合金によってＬＳＩチップ５とセラミックパッケージ２とを接合できるようになる。

また、ここで、封止パターン４ａ，４ｂの厚みは、密着する前は、それぞれ１０μｍ程度の厚みであるが、加熱圧着後は、図３に示すように、押圧されて幾分その厚みが薄くなる。

本発明のＬＳＩチップを蓋体として兼用した水晶発振器によれば、水晶振動子を格納するキャビティ２ａの深さを従来のものより浅くできるので、従来の２．５×２．０ｍｍサイズの一部屋構造のＴＣＸＯ（温度補償水晶発振器）の製品厚みが０．７ｍｍであったものが、本発明の水晶発振器では、ベース厚み：０．３９ｍｍ、ＬＳＩチップ厚み：０．１４ｍｍ、接続部の厚み：０．００３ｍｍとし、製品全体の厚みが、約０．５５ｍｍとすることが可能となる。

このように、本発明の水晶発振器によれば、上述したように、従来のものに比べて、約２０％の低背化が達成されて小型化が促進されるとともに、別途リッド（蓋体）を使用せず、かつ水晶振動子のセラミックパッケージ内への封止と、ＬＳＩチップのＩＣとセラミックパッケージとの接続とが同時に一括してなされるので、製品全体の製造コスト削減が実現される。

また、ＬＳＩチップ５の上面には、回路等が形成されておらず、露出しているので、ビアーホール等をその上面からＬＳＩチップ５に貫通して形成し、貫通電極等を設けることができる。

さらに、本発明の水晶発振器は、その構造上、ＳＡＷフィルターへも利用できる。

本発明の水晶発振器は、小型化、低背化が不可欠な表面実装型水晶発振器、ＳＡＷフィルター等に広範に利用できる。

本発明の水晶発振器の実施例である表面実装型水晶発振器をＬＳＩチップ部分とセラミックパッケージ部分とに分離した縦断面図である。 図１に示す矢視Ａ方向からＬＳＩチップ部分を見た平面図である。 セラミックパッケージ部分にＬＳＩチップ部分を被せて水晶片を封止した本発明の水晶発振器の縦断面図である。 図１に示す矢視Ｂ方向からセラミックパッケージ部分を見た平面図である。 従来の表面実装型水晶発振器の縦断面図である。

符号の説明

１ 水晶片
２ セラミックパッケージ
３ａ，３ｂ 封止パターン
４ａ，４ｂ 回路接続用端子
５ ＬＳＩチップ

Claims (8)

1. 水晶振動子をセラミックパッケージのキャビティ内に実装した水晶発振器において、該セラミックパッケージの上面にＬＳＩチップの回路形成面側を共晶金属を封止材として用いて接合して前記セラミックパッケージを封止したことを特徴とする水晶発振器。
2. 前記封止材が、前記セラミックパッケージの上面外周縁に環状封止パターンとして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の水晶発振器。
3. 前記封止材が、前記ＬＳＩチップの下面外周縁に環状封止パターンとして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の水晶発振器。
4. 前記セラミックパッケージ及び前記ＬＳＩチップにそれぞれ形成した前記封止材の内側に回路接続用端子を配設したことを特徴とする請求項１に記載の水晶発振器。
5. 前記封止材が、半田であることを特徴とする請求項１に記載の水晶発振器。
6. 前記封止材が、Ａｕ−Ｓｎ共晶金属であることを特徴とする請求項１に記載の水晶発振器。
7. 前記封止材が、Ａｕ−Ｓｉ共晶金属であることを特徴とする請求項１に記載の水晶発振器。
8. 前記水晶発振器が、表面実装型水晶発振器であることを特徴とする水晶発振器。

Images