JP2010141415A

JP2010141415A - 表面実装用の水晶発振器及びその製造方法

Info

Publication number: JP2010141415A
Application number: JP2008313410A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Okajima; 幸弘岡島
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2010-06-24

Abstract

【課題】予めＩＣチップと水晶片とを一体化した上で、水晶振動子の振動周波数の調整が容易であり、安価であって生産性が高い表面実装発振器及びその製造方法の提供。
【解決手段】凹部を有する容器本体１の内底面にバンプ１１を用いてＩＣチップ２を固着するとともに、外周部に引出電極を延出した水晶片３を容器本体１の内底面とＩＣチップ２との間に介在させた表面実装用の水晶発振器において、水晶片３の引出電極の延出した外周部をＩＣチップ２に形成された水晶端子に固着した構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は表面実装用の水晶発振器（以下、表面実装発振器とする）を産業上の技術分野とし、特に予めＩＣチップと水晶片とを一体化して、振動周波数の調整が容易な表面実装発振器に関する。

（発明の背景）
表面実装発振器は小型・軽量であることから特に携帯型の電子機器に周波数や時間の基準源として使用される。近年では、さらに高さ寸法を小さくして電子機器の薄型化に貢献する表面実装発振器が望まれている。

（従来技術の一例）
第３図及び第４図、第５図は一従来例（特許文献１参照）を説明する表面実装発振器の図で、第３図は外観斜視図、第４図（ａ）は第３図のＡ−Ａ断面図、第４図（ｂ）は容器本体の平面図で、第５図は金属カバー等を除く組立斜視図である。

表面実装発振器は容器本体１にＩＣチップ２と水晶片３とを収容し、容器本体１の開口端面に設けた金属リング４に金属カバー５を接合してなる。容器本体１は底壁１ａ及び枠壁１ｂからなり凹部を有する。これらは、多層構造としたセラミックの焼成によって形成される。容器本体１の凹部の内底面にはＩＣランド６（ａ〜ｆ）と一対の水晶ランド７が設けられる。ＩＣランド６は長さ方向に沿って両側に形成され、一対の水晶ランド７は一端側に形成される。

水晶片３は例えばＡＴカットからなり、両主面の励振電極８ａから例えば一端部両側に引出電極８ｂを延出する。そして、引出電極８ｂの延出した一端部両側が導電性接着剤９によって、底壁１ａに形成された水晶ランド７に接合される。ＩＣチップ２は発振回路を構成する増幅器等の各素子を集積し、水晶端子１０（ｂｅ）を含む各ＩＣ端子１０（ａ〜ｆ）を回路機能領域としての一主面に有する。そして、ＩＣ端子１０（ａ〜ｆ）は夫々対応するＩＣランド６（ａ〜ｆ）にバンプ１１によって接合して、水晶片３を容器本体１の内底面とＩＣチップ２との間に介在させる。

水晶端子１０（ｂｅ）が接合したＩＣランド６（ｂｅ）は導電路１２によって水晶ランド７に電気的に接続する。これにより、水晶片３の引出電極８ｂとＩＣチップ２の水晶端子１０（ｂｅ）とが電気的に接続する。ＩＣランド６（ａｃｄｆ）は、導電路１２及び容器本体１の４角部に設けられた電極貫通孔１３を経由して、容器本体１の外底面４角部に形成された実装端子１４に電気的に接続する。

これにより、容器本体１の内底面とＩＣチップ２との間に水晶片３を介在させるので、両者の（内底面とＩＣチップ２）の間隙を無駄なく利用する。したがって、容器本体１の高さ寸法を小さくできる。
特開２００４−２５４０２９号公報特開２００５−３１１７６９号公報

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の表面実装発振器では、水晶振動子（水晶片３）の振動周波数（発振周波数）を微調整することが困難であった。なぜなら、通常の場合、水晶片３とＩＣチップ２とを電気的に接続した状態で水晶振動子の振動周波数を測定しながら、例えばガスイオン等を照射して水晶片３に形成した励振電極８ａを削ることで水晶振動子の振動周波数を微調整する。しかし、上記構成の表面実装発振器では水晶片３の上部にＩＣチップ２が配置されているため、ガスイオン等で励振電極８ａを削ることができないからである。

さらに、底壁１ａに設けられた、ＩＣランド６（ｂｅ）と水晶ランド７とを接続する導電路１２が浮遊容量を発生させて、水晶振動子（水晶片３）の振動特性に影響を与えるという問題があった。

ここで、第６図に示すように、水晶ランド７を、水晶ランド７に近接するＩＣランド６（ａｆ）に導電路１２で接続することで、水晶ランド７とＩＣランド６とを接続する導電路１２を短くして前記の浮遊容量を小さくすることも考えられる。しかし、この場合、ＩＣランド６（ｂｅ）は導電路１２を経由して実装端子１４に接続することになるが、この導電路１２が浮遊容量を発生させることになる。なお、このときはＩＣ端子１０（ａｆ）が水晶端子となるＩＣチップ２を使用する。

また、第７図に示すように、バンプ１１を用いた超音波熱圧着によって容器本体１の底面にＩＣチップ２の下面を固着して、ＩＣチップ２の上面に水晶片３を搭載してなる表面実装用の水晶発振器において、ＩＣチップ２の下面側を非回路機能領域とし、ＩＣチップ２の上面側を発振回路の集積化された回路機能領域として、ＩＣチップ２の上面に発振回路の少なくともアース端子１０ｂ、電源端子１０ｃ、出力端子１０ｅ及び一対の水晶端子１０（ａｄ）を形成し、アース端子１０ｂ、電源端子１０ｃ、出力端子１０ｅを貫通電極１５によってＩＣチップ２の下面に導出した表面実装用の水晶発振器が提案されている（特許文献２）。

これにより、ＩＣチップ２の水晶端子１０（ａｄ）と水晶片３とが、導電路を経由せずに直接電気的・機械的に固着するため、前記の浮遊容量の問題が発生しない。しかし、貫通電極１５を有するＩＣチップ２は一般的でなく、貫通電極１５を有さないＩＣチップ２と比較して高価である。したがって、本従来例の表面実装発振器は高価になるという問題があった。

（発明の目的）
本発明は、予めＩＣチップと水晶片とを一体化した上で、水晶振動子の振動周波数の調整が容易であり、安価で生産性が高い表面実装発振器及びその製造方法の提供を目的とする。

（第１解決手段）
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、凹部を有する容器本体の内底面にバンプを用いてＩＣチップを固着するとともに、外周部に引出電極を延出した水晶片を前記容器本体の内底面と前記ＩＣチップとの間に介在させた表面実装用の水晶発振器において、前記水晶片の前記引出電極の延出した外周部を前記ＩＣチップに形成された水晶端子に固着した構成とする。

（第２解決手段）
本発明の特許請求の範囲（請求項２）に示したように、凹部を有する容器本体の内底面にバンプを用いてＩＣチップを固着するとともに、外周部に引出電極を延出した水晶片を前記容器本体の内底面と前記ＩＣチップとの間に介在させた表面実装用の水晶発振器の製造方法において、前記水晶片の前記引出電極の延出した外周部を前記ＩＣチップに形成された水晶端子に固着する工程と、前記引出電極が前記水晶端子に固着した前記水晶片の振動周波数を調整する工程と、前記ＩＣチップと前記水晶片とを前記容器本体に密閉封入する工程とからなる製造方法とする。

（第１解決手段による効果）
このような構成であれば、ＩＣチップと水晶片とを電気的に接続した後に、例えばガスイオンを照射して水晶振動子（水晶片）の振動周波数を微調整してから、容器本体の内底面に配置することができる。したがって、水晶振動子の振動周波数を微調整することが容易である。また、貫通電極を設けたＩＣチップではなく従来どおりのＩＣチップを用いることができることから、安価な表面実装発振器の提供が可能である。

（第２解決手段による効果）
このような構成（製造方法）であれば、予め一体化した水晶片及びＩＣチップを用いて振動周波数の調整を行うため、振動周波数の調整に失敗した場合は一体化した水晶片及びＩＣチップのみを廃棄すればよく、容器本体を廃棄する必要はない。したがって、生産性が高まる。

第１図及び第２図は本発明の実施形態を説明する表面実装発振器の図で、第１図（ａ）は前述した第３図におけるＡ−Ａ断面図、第１図（ｂ）は容器本体の平面図で、第２図は金属カバー等を除く組立斜視図である。なお、従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

表面実装発振器は容器本体１にＩＣチップ２と水晶片３とを収容し、容器本体１の開口端面に設けた金属リング４に金属カバー５を接合してなる。ＩＣチップ２は水晶端子１０（ｅｆ）を含む各ＩＣ端子１０（ａ〜ｆ）を回路機能領域としての一主面に有する。ＩＣ端子１０（ａ〜ｄ）は回路機能面の４角部に形成され、水晶端子１０（ｅｆ）は一主面における一端部の中央に形成される。

そして、ＩＣ端子１０（ａ〜ｄ）をバンプ１１によって夫々対応するＩＣランド６（ａ〜ｄ）に電気的・機械的に接続する。また、水晶片３は底壁１ａとＩＣチップ２との間に介在させる。そして、水晶片３に設けられた一対の引出電極８ｂを導電性接着剤９によって水晶端子１０（ｅｆ）に接合して、水晶片３とＩＣチップ２とを直接電気的・機械的に接続する。

このようなものでは、先ず、セラミックからなる底壁１ａにＩＣランド６（ａ〜ｄ）、導電路１２及び実装端子１４の下地電極・下地導電路を例えばタングステンの印刷によって形成する。そして、底壁１ａ、枠壁１ｂを積層・焼成して容器本体１を形成する。その後、電解メッキ又は無電解メッキによって外表面に露出した下地電極・下地導電路に例えばＮｉ及びＡｕ膜を順次に形成して、ＩＣランド６（ａ〜ｄ）、導電路１２及び実装端子１４を設ける。

次にＩＣチップ２の水晶端子１０（ｅｆ）に導電性接着剤９を用いて水晶片３の引出電極８ｂを接合する。これにより、ＩＣチップ２と水晶片３とが電気的・機械的に接続する。そして、水晶片３の励振電極８ａに例えばガスイオンを照射して削ることで、水晶振動子（水晶片３）の振動周波数を微調整する。

次に、バンプ１１を用いた超音波熱圧着によってＩＣ端子１０（ａ〜ｄ）及びこれに対応するＩＣランド６（ａ〜ｄ）を接合して、水晶片３が接合したＩＣチップ２を容器本体１の底壁１ａに固着する。これにより、水晶片３がＩＣチップ２と容器本体１の内底面との間に介在することになる。最後に、容器本体１の開口端面となる枠壁１ｂ上面に設けられた金属リング４に金属カバー５をシーム溶接で接合して、水晶片３及びＩＣチップ２を密閉封入する。

このような構成であれば、発明の効果の欄でも記載したように、ＩＣチップ２と水晶片３とを電気的に接続した後に、水晶振動子（水晶片３）の振動周波数を測定しながら例えばガスイオンを照射して水晶振動子の振動周波数を微調整した上で、容器本体１の内底面に配置することができる。したがって、水晶振動子の振動周波数を微調整することが容易である。

そして、一主面にのみＩＣ端子１０（ａ〜ｆ）を有する一般的なＩＣチップ２を用いるため、表面実装発振器が高価になることはない。さらに、予め一体化した水晶片３及びＩＣチップ２を用いて振動周波数の調整を行うため、振動周波数の調整に失敗した場合は一体化した水晶片３及びＩＣチップ２のみを廃棄すればよく、容器本体１を廃棄する必要はない。したがって、表面実装発振器の生産性が高まる。

（他の事項）
上記実施例では、水晶片３の一端部両側をＩＣチップ２に固着したが、水晶片３の両端部に引出電極８ｂを延出して両端保持としても良い。また、導電性接着剤９によって水晶片３を固着したが、共晶合金などによって接合してもよくこれらは任意に選択できる。

本発明の実施形態を説明する表面実装発振器の図で、第１図（ａ）は第３図におけるＡ−Ａ断面図、第１図（ｂ）は容器本体の平面図である。本発明の実施形態を説明する表面実装発振器の金属カバー等を除く組立斜視図である。一従来例を説明する表面実装発振器の外観斜視図である。一従来例を説明する表面実装発振器の図で第４図（ａ）は第３図のＡ−Ａ断面図、第４図（ｂ）は容器本体の平面図である。一従来例を説明する表面実装発振器の金属カバー等を除く組立斜視図である。一従来例において、導電路の配置を変更した容器本体の平面図である。他の従来例を説明する表面実装発振器の図で第７図（ａ）は第３図のＡ−Ａ断面図、第７図（ｂ）はＩＣチップにおける回路機能領域を有する一主面の平面図である。

符号の説明

１容器本体、２ＩＣチップ、３水晶片、４金属リング、５金属カバー、６ＩＣランド、７水晶ランド、８ａ励振電極、８ｂ引出電極、９導電性接着剤、１０ＩＣ端子、１１バンプ、１２導電路、１３電極貫通孔、１４実装端子、１５貫通電極。

Claims

凹部を有する容器本体の内底面にバンプを用いてＩＣチップを固着するとともに、外周部に引出電極を延出した水晶片を前記容器本体の内底面と前記ＩＣチップとの間に介在させた表面実装用の水晶発振器において、前記水晶片の前記引出電極の延出した外周部を前記ＩＣチップに形成された水晶端子に固着したことを特徴とする表面実装用の水晶発振器。
凹部を有する容器本体の内底面にバンプを用いてＩＣチップを固着するとともに、外周部に引出電極を延出した水晶片を前記容器本体の内底面と前記ＩＣチップとの間に介在させた表面実装用の水晶発振器の製造方法において、前記水晶片の前記引出電極の延出した外周部を前記ＩＣチップに形成された水晶端子に固着する工程と、前記引出電極が前記水晶端子に固着した前記水晶片の振動周波数を調整する工程と、前記ＩＣチップと前記水晶片とを前記容器本体に密閉封入する工程とからなることを特徴とする表面実装用の水晶発振器の製造方法。