JP2010050533A - 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）として兼用す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Ａｕ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上下２部屋に区画し、一方の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）で各部屋を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チップ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、この種の一部屋構造の水晶発振器では、同じキャビティ内にＬＳＩチップ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、図５に示す、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Ａｕ（金）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上下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、Ｗ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）等の配線にＡｕめっきが施された封止パターン３ａが、また、セラミック基板２の上面内周縁には、ＷやＭｏ等の配線にＡｕめっきが施された、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、本発明の水晶発振器では、セラミックパッケージ２の上面に、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Ａｕめっきにて形成された封止パターン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とを配設する。そして、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）として兼用し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、ＬＳＩチップ５の端子面にＡｕめっきが施された回路接続用端子４ｂとセラミックパッケージ２の端子面にＡｕめっきが施された回路接続用端子４ａとをそれぞれ重ね合せ、同時に、重ね合せたそれぞれＡｕからなる封止パターン４ａ，４ｂとを超音波熱圧着させてＬＳＩチップ５とセラミックパッケージ２とを一括して同時に接合できるようにする。

ここで、セラミックパッケージ２の封止パターン３ａ及び回路接続用端子４ａに施したＡｕのめっき厚みは、０．３〜１．０μｍ程度、また、ＬＳＩチップ５の封止パターン３ｂ及び回路接続用端子４ｂに施したＡｕのめっき厚みは１０〜３０μｍ程度とする。また、めっき厚みの公差は±１μｍ程度である。超音波熱圧着後、封止材は、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、ＬＳＩチップをリッドとして兼用するので、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の大巾な削減が実現される。

また、本発明の水晶発振器では、セラミックパッケージとＬＳＩチップの封止材としてＡｕめっきを用いて両者を超音波熱圧着により接合するので、封止材の厚みを均一に形成し易くなり、接合性が一層向上する。さらに、封止材として半田や共晶金属を用いていないのでスプラッシュ等が発生することがなく、平滑な接合面が形成される。

さらに、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を貫通して形成し、貫通電極等を設けることができる。

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、とくに、ＩＤＴ電極の周囲に中空部を必要とする、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て示す縦断面図である。 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 封止用パターン（セラミックパッケージ側）
３ｂ 封止用パターン（ＬＳＩチップ側）
４ａ 回路接続用端子（セラミックパッケージ側）
４ｂ 回路接続用端子（ＬＳＩチップ側）
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Ａｕ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Ａｕめっきを施した配線にて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、表面にＡｕめっきが施された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、めっきによって形成されたＡｕ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. 前記セラミックパッケージ及び前記ＬＳＩチップとを超音波熱圧着により接合したことを特徴とする請求項１に記載の水晶発振器。
7. 表面にＡｕめっきが施された各前記回路接続用端子の端子面を超音波圧着により接合したことを特徴とする請求項４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請求項１から７のいずれか１項に記載の水晶発振器。

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