JP2013207686A5 - - Google Patents

Description

図１２は、従来の水晶発振器の一構成例を説明する模式図である。水晶発振器１は、水晶振動子２４を収容した平面視が略矩形の水晶パッケージ２と、水晶パッケージ２と平面視が略同サイズで、当該水晶パッケージと共に水晶発振器を構成するための電子回路を集積したＩＣチップ３３を搭載した回路部品であるＩＣチップ基板３とで構成される。この構成では、ＩＣチップ基板３はセラミックシート（グリーンシートとも称する）を好適とする絶縁材料で形成した容器の凹部にＩＣチップ３３を搭載して、構成されている。

ＩＣチップ３３に集積された電圧制御型水晶発振回路４０に水晶振動子２４が外付けされている。そして、電圧制御型水晶発振回路４０の入力側には、水晶振動子２４の振動出力のほかに、自動周波数制御入力調整回路４１の出力、温度補償回路４４の出力が接続されている。電圧制御型水晶発振回路４０の出力には水晶振動子２４の振動入力のほかに出力バッファ回路４６が接続されている。

上記した何れの水晶パッケージも、底壁層の外底面には、後記するＩＣチップ基板に電気的に接続する外部端子が設けられる。外部端子は水晶振動子の励振電極に接続している。

ＩＣチップ基板３を構成する第２底壁層３１と第２枠壁層３２とで形成した第２容器における第２凹部３８の開口端面（第２枠壁層３２の水晶パッケージ２の外部端子２７と対面する表面）に、水晶パッケージ２の外部端子２７に対面して電気的に接続する接続端子３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）が設けられる。接続端子３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）は第２容器に設けた適宜のスルーホールあるいはビアホールと第２凹部３８を構成する第２底壁層３１の内底面にパターニングされた配線（図示せず）を介してＩＣチップ３３の所定の回路端子に接続している。

接続端子３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）のうちの接続端子３６ａは水晶振動子２４の上側励振電極２４ａ（ＩＣチップ３３とは反対側）に接続し、接続端子３６ｃは水晶振動子２４の下側励振電極２４ｂ（ＩＣチップ３３と対面する側）に接続している。

図２に示した水晶パッケージは、平面視が矩形の水晶板からなる枠部１３の内側から連結部９に支持された水晶片２４ｃが形成された枠壁層（第１枠壁層）２２を、同じく水晶板で形成した底壁層（第１底壁層）２１と蓋体２３でサンドイッチしてパッケージとされる。水晶振動子２４は第１凹部２８に収容される。第１枠壁層２２と第１底壁層２１および蓋体２３は封止材１０で密封し固着される。水晶振動子２４は、枠部１３に連結部９で連結した水晶片２４ｃの表裏に励振電極２４ａ（上側励振電極）、２４ｂ（下側励振電極）が形成され、それぞれの励振電極から引き出し電極２４ｄ、２４ｅが上側面と下側面に引き回され、上側の引き出し電極２４ｄは図示しない内壁表面やスルーホールあるいはビアホールを介して第１底壁層２１のキャステレーション電極１２に接続される。

水晶片２４ｃの表裏には、上側励振電極２４ａと下側励振電極２４ｂが蒸着、あるいはスパッタリングで形成されている。そして、これらの励振電極から引き出し電極２４ｄ、２４ｅが連結部９を渡って枠部１３の一対の隅まで引き回されている。上側励振電極２４ａの引き出し電極２４ｄは図１（ｂ）のインバーター５の出力端に接続され、下側励振電極２４ｂの引き出し電極２４ｅは図１（ｂ）のインバーター５の入力端に接続される。この第１枠壁層で構成された水晶振動子を前記したように、水晶パッケージに構成し、半田粒子入り熱硬化樹脂でＩＣチップ基板と接合して水晶発振器とする。

ＩＣチップ基板３を構成する第２底壁層３１と第２枠壁層３２とで形成した第２容器における第２凹部３８の開口端面（第２枠壁層３２の水晶パッケージ２の外部端子２７と対面する表面）に、水晶パッケージ２の外部端子２７に対面して電気的に接続する接続端子３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）が設けられる。接続端子３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）は第２容器に設けた適宜のスルーホールあるいはビアホールと第２凹部３８を構成する第２底壁層３１の内底面にパターニングされた配線（図示せず）を介してＩＣチップ３３の所定の回路端子に接続している。

ＩＣチップ基板３はセラミックシートで形成した基板３０の主面（水晶パッケージと対向する面）にＩＣチップ３３を搭載するための電極パッド３５および所要の配線パターン３９が形成されている。また、配線パターン３９に接続してＩＣチップ基板３の前記水晶パッケージに有する外部端子２７と対向する位置には接続端子３６ａが形成されている。ＩＣチップ３３はＩＣチップ基板３の主面に前記実施例１と同様にして搭載される。

図１０は、本発明に係る水晶発振器の実施例４の説明図であり、同図（ａ）は断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩＣチップ３３を搭載した水晶パッケージの外底面の平面図を示す。実施例４に係る水晶発振器１は、図４、図９で説明したものと同様の水晶振動子２４を収容した平面視が矩形の水晶パッケージ２と、この水晶パッケージと共に水晶発振器を構成するための電子回路を集積したＩＣチップ３３とで構成される。

実施例４では、水晶パッケージを構成する底壁層２１とＩＣチップ３３の底面（底壁層２１側）の間にアンダーフィルとなる樹脂（熱硬化性エポキシ系樹脂など）を充填し、両側の堤状部３２ａの内側で水晶パッケージを構成する底壁層２１の外底面に形成したパッド３５にバンプ３４を超音波熱圧着等で接続してＩＣチップ３３を搭載する。その後、熱処理して樹脂を硬化させ、アンダーフィル１０とする。なお、アンダーフィル用の樹脂をＩＣチップ３３の全体を覆って塗布して、ＩＣチップ３３の搭載部分を、所謂モールド処理してもよい。

Claims (10)

1. 水晶振動子を収容した絶縁性容器からなる水晶パッケージと、
   前記水晶振動子の振動信号を基に所定周波数の発振信号を生成するための発振回路を集積したＩＣチップを搭載したＩＣチップ基板を具備してなる水晶発振器であって、
   前記水晶パッケージは、絶縁材料で形成した平板状の第１底壁層と、前記第１底壁層の端縁に設けて第１凹部を形成する第１枠壁層とで形成した第１容器と、前記第１凹部に前記第１底壁層の内面に沿って収容した水晶振動子と、前記第１枠壁層に固定して前記第１凹部を気密に封止する絶縁材料のみで形成した蓋体と、前記第１容器の前記第１底壁層の外底面に前記水晶振動子の振動信号を出力するための外部端子を備え、
   前記水晶振動子は、水晶片と該水晶片の上下両面に上側励振電極と下側励振電極を有し、 前記ＩＣチップに集積された発振回路は、前記水晶パッケージの前記第１底壁層の外底面に設けられて前記外部端子から前記水晶振動子の前記下側励振電極をインピーダンスが高い入力側に接続し、前記上側励振電極をインピーダンスが低い出力側に接続して、当該上側励振電極を当該水晶振動子のシールド電極としたことを特徴とする水晶発振器。
2. 請求項１において、
   前記水晶パッケージは、水晶板の加工により形成した枠体とこの枠体の内壁に連結部で連結してなる水晶片と、この水晶片の表裏に形成された前記上側励振電極と前記下側励振電極およびこれらの励振電極のそれぞれから前記連結部を渡って前記枠体の表裏に沿って引き回された引き出し電極とを有する水晶パッケージ枠壁層と、絶縁材料で形成されて前記水晶パッケージ枠壁層の前記ＩＣチップ基板側に接合した水晶パッケージの底壁層と、
   絶縁材料で形成されて前記水晶パッケージの前記ＩＣチップ基板と反対側の面に接合した蓋体とから構成されたことを特徴とする水晶発振器。
3. 請求項２において、
   前記水晶パッケージの底壁層と前記蓋体を形成する絶縁材料は水晶材であることを特徴とする水晶発振器。
4. 請求項１において、
   前記水晶パッケージは、絶縁材料で形成した平板状の第１底壁層と、前記第１底壁層の端縁に設けて第１凹部を形成する第１枠壁層とで形成した第１容器と、前記第１凹部に前記第１底壁層の内面に沿って収容した水晶振動子と、前記第１枠壁層に固定して前記第１凹部を気密に封止する絶縁材料のみで形成した蓋体と、前記第１容器の前記第１底壁層の外底面に前記水晶振動子の振動信号を出力するための外部端子を備え、
   前記水晶振動子は、水晶片と該水晶片の上下両面に上側励振電極と下側励振電極を有し、
   前記ＩＣチップに集積された発振回路は、前記水晶パッケージの前記第１底壁層の外底面に設けられて前記外部端子から前記水晶振動子の前記下側励振電極をインピーダンスが高い入力側に接続し、前記上側励振電極をインピーダンスが低い出力側に接続して、当該上側励振電極を当該水晶振動子のシールド電極としたことを特徴とする水晶発振器。
5. 請求項１において、
   前記ＩＣチップ基板は、絶縁材料で形成した平板状の第２底壁層と、前記第２底壁層の端縁に設けて第２凹部を形成する第２枠壁層とで第２容器を形成し、当該第２凹部に前記第２底壁層の内面に沿って前記ＩＣチップが搭載され、
   前記第２容器の前記第２凹部を構成する前記第２枠壁層の開口端面に前記外部端子と電気的に接続する接続端子を備えると共に、前記第２底壁層の外底面に実装機器に平面実装するための実装端子を備え、
   前記水晶パッケージの外部端子と前記ＩＣチップ基板の接続端子とは、半田粒子入り熱硬化樹脂に分散された半田粒子の噛み込みによる金属接合で電気的に接続されていることを特徴とする水晶発振器。
6. 請求項５において、
   前記水晶パッケージの前記第１容器の前記外底面と前記ＩＣチップ基板で構成された前記第２容器の前記第２枠壁層の開口端面との接合部分前記外部端子と前記接続端子を含めた全域が前記半田粒子入り熱硬化樹脂で密封接合されていることを特徴とする水晶発振器。
7. 請求項４において、
   前記ＩＣチップ基板の主面に前記ＩＣチップが搭載され、当該ＩＣチップが搭載された主面の前記水晶パッケージの前記外部端子と対向する位置に接続端子を有し、
   前記外部端子と前記接続端子の間に、前記水晶パッケージと前記ＩＣチップ基板との間の間隔を規定すると共に、前記外部端子と前記接続端子とを電気的に接続する金属ボールと前記半田粒子入り熱硬化樹脂を有し、
   前記水晶パッケージと前記ＩＣチップ基板が前記半田粒子入り熱硬化樹脂で密閉して固着されていることを特徴とする水晶発振器。
8. 請求項７において、
   前記半田粒子入り熱硬化樹脂が前記ＩＣチップの覆う如く前記水晶パッケージと前記ＩＣチップ基板との間に充填されていることを特徴とする水晶発振器。
9. 請求項１において、
   前記水晶パッケージの前記第１容器を構成する前記外底壁にパッド電極と配線パターンを形成してなり、前記ＩＣチップのバンプを前記パッド電極に接続してなることを特徴とする水晶発振器。
10. 請求項９において、
    前記水晶パッケージの前記第１容器を構成する前記外底壁と前記ＩＣチップとの間に樹脂を充填して当該ＩＣチップを強固に固定してなることを特徴とする水晶発振器。