JP2014150332A - 表面実装水晶振動子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 カバーのガラス封止を行う場合に、低融点ガラスを印刷後に仮焼成を行っても、カバー搭載の位置を固定でき、位置決めを容易に行うことができる表面実装水晶振動子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 セラミックベース(基板)1上に形成された金属パターンの上に、水晶片5を持ち上げて保持する水晶支持部3bとセラミックカバー9を位置決めする位置決め部3aを同時に形成し、セラミックカバー9の基板1への接触面に低融点ガラス層8を形成し、水晶片5を搭載後に、セラミックカバー9を位置決め部3a内に納まるように設置し、加熱してガラス溶融してセラミックカバー9内を密閉する表面実装水晶振動子及びその製造方法である。
【選択図】 図1
【解決手段】 セラミックベース(基板)1上に形成された金属パターンの上に、水晶片5を持ち上げて保持する水晶支持部3bとセラミックカバー9を位置決めする位置決め部3aを同時に形成し、セラミックカバー9の基板1への接触面に低融点ガラス層8を形成し、水晶片5を搭載後に、セラミックカバー9を位置決め部3a内に納まるように設置し、加熱してガラス溶融してセラミックカバー9内を密閉する表面実装水晶振動子及びその製造方法である。
【選択図】 図1
Description
本発明は、表面実装用の水晶振動子に係り、特に、小型化でき、高気密性を実現でき、生産性と信頼性を向上させる表面実装水晶振動子及びその製造方法に関する。
[従来の技術]
表面実装水晶振動子は、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内蔵される。
従来の表面実装水晶振動子は、セラミック基板上に水晶片を搭載し、凹状のカバーを逆さまにして被せて密閉封入したものがある。
表面実装水晶振動子は、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内蔵される。
従来の表面実装水晶振動子は、セラミック基板上に水晶片を搭載し、凹状のカバーを逆さまにして被せて密閉封入したものがある。
[関連技術]
尚、関連する先行技術として、特開平07−115145号公報「半導体パッケージ」(日本電気株式会社)[特許文献1]、特開平09−130009号公報「混成集積回路装置とその製造方法」(三菱電機株式会社)[特許文献2]、特開2005−065056号公報「電子部品用パッケージ本体および圧電デバイス、圧電デバイスの製造方法ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器」(セイコーエプソン株式会社)[特許文献3]、特開2004−103629号公報「ガラス封止パッケージの構造」(東洋通信機株式会社)[特許文献4]がある。
尚、関連する先行技術として、特開平07−115145号公報「半導体パッケージ」(日本電気株式会社)[特許文献1]、特開平09−130009号公報「混成集積回路装置とその製造方法」(三菱電機株式会社)[特許文献2]、特開2005−065056号公報「電子部品用パッケージ本体および圧電デバイス、圧電デバイスの製造方法ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器」(セイコーエプソン株式会社)[特許文献3]、特開2004−103629号公報「ガラス封止パッケージの構造」(東洋通信機株式会社)[特許文献4]がある。
特許文献1には、半導体パッケージにおいて、パッケージの上部の四隅に凸状ガイドを配設し、キャップの形状を凸状ガイドの内側に嵌合可能な形状としたものが示されている。
特許文献2には、混成集積回路装置において、厚膜電極上に半田で凸部を形成し、それにより枠体の位置が決定され、枠体の位置ずれを防止することが示されている。
特許文献2には、混成集積回路装置において、厚膜電極上に半田で凸部を形成し、それにより枠体の位置が決定され、枠体の位置ずれを防止することが示されている。
特許文献3には、電子部品パッケージにおいて、パッケージ本体の開口周縁に位置する互いに対向する一辺に、突出する保護部を形成し、一対の保護部の間に蓋体を収納することが示されている。
特許文献4には、基台と蓋とをガラス溶融で気密封止するガラス封止パッケージにおいて、蓋に嵌合段差を設け、基台の内周の縁に接触させてガラス封止することが示されている。
特許文献4には、基台と蓋とをガラス溶融で気密封止するガラス封止パッケージにおいて、蓋に嵌合段差を設け、基台の内周の縁に接触させてガラス封止することが示されている。
しかしながら、従来の表面実装水晶振動子では、カバーを樹脂封止する場合に比べて、気密性を高め、信頼性を向上させるにはガラス封止が望ましいが、ガラス封止の場合、低融点ガラスを印刷後に仮焼成を行わないと、アウトガスにより振動子の特性を劣化させるおそれがあり、また、仮焼成を行うとタック(粘り)がなくなるため、セラミックシートのベースに個別にカバーを搭載する際に、カバー搭載の位置が固定できず、位置が決まらないという問題点があった。
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、カバーのガラス封止を行う場合に、低融点ガラスを印刷後に仮焼成を行っても、カバー搭載の位置を固定でき、位置決めを容易に行うことができる表面実装水晶振動子及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、矩形のセラミック基板上に水晶片が搭載される表面実装水晶振動子であって、水晶片を保持する第1及び第2の水晶支持部と、基板の角部に形成された貫通孔の壁面に形成されたスルー端子と、基板の表面には第1及び第2の水晶支持部の下層に形成される第1及び第2の水晶保持端子と、第1の水晶保持端子の端部と当該端部から最短の角部のスルー端子とを接続する第1の接続端子と、第2の水晶保持端子の端部と当該端部から最短の角部のスルー端子とを接続する第2の接続端子と、水晶片を覆い、基板との接触面にガラス層を設けたカバーと、基板の角部領域に凸形状に形成した位置決め部とを備え、カバーは、当該四隅の角部を切り取った形状とし、当該切り取った部分が位置決め部に近接するよう設置されることを特徴とする。
本発明は、上記表面実装水晶振動子において、ガラス層が、低融点ガラスであり、仮焼成されていることを特徴とする。
本発明は、上記表面実装水晶振動子において、位置決め部が、少なくとも基板の対角にある角部領域に設けられていることを特徴とする。
本発明は、上記表面実装水晶振動子において、位置決め部が、基板の全ての角部領域に設けられていることを特徴とする。
本発明は、上記表面実装水晶振動子において、カバーの角部の形状が、直角部分を斜めにカットした形状であることを特徴とする。
本発明は、上記表面実装水晶振動子において、第1及び第2の水晶支持部と位置決め部とを、銀の金属膜で形成したことを特徴とする。
本発明は、矩形のセラミック基板上に水晶片が搭載される表面実装水晶振動子の製造方法であって、基板の角部に形成された貫通孔の壁面にスルー端子を形成すると共に、基板の表面には水晶片を保持する第1及び第2の水晶支持部の下層に第1及び第2の水晶保持端子と、第1の水晶保持端子の端部と当該端部から最短の角部のスルー端子とを接続する第1の接続端子と、第2の水晶保持端子の端部と当該端部から最短の角部のスルー端子とを接続する第2の接続端子とを形成し、第1及び第2の水晶保持端子上に第1及び第2の水晶支持部を形成すると共に、基板の角部領域に凸形状の位置決め部を形成し、四隅の角部を切り取った形状とし、基板に接触する部分に低融点ガラスを仮焼成したガラス層を形成したカバーを、切り取った部分が位置決め部に近接するよう設けたことを特徴とする。
本発明は、上記表面実装水晶振動子の製造方法において、第1及び第2の水晶支持部と位置決め部とが、同じ工程で形成されることを特徴とする。
本発明は、上記表面実装水晶振動子の製造方法において、第1及び第2の水晶支持部と位置決め部とは、銀の金属膜で形成されることを特徴とする。
本発明によれば、水晶片を保持する第1及び第2の水晶支持部と、基板の角部に形成された貫通孔の壁面に形成されたスルー端子と、基板の表面には第1及び第2の水晶支持部の下層に形成される第1及び第2の水晶保持端子と、第1の水晶保持端子の端部と当該端部から最短の角部のスルー端子とを接続する第1の接続端子と、第2の水晶保持端子の端部と当該端部から最短の角部のスルー端子とを接続する第2の接続端子と、水晶片を覆い、基板との接触面にガラス層を設けたカバーと、基板の角部領域に凸形状に形成した位置決め部とを備え、カバーが、当該四隅の角部を切り取った形状とし、当該切り取った部分が位置決め部に近接するよう設置される表面実装水晶振動子としているので、カバー搭載の位置を固定でき、位置決めを容易に行うことができる効果がある。
本発明によれば、基板の角部に形成された貫通孔の壁面にスルー端子を形成すると共に、基板の表面には水晶片を保持する第1及び第2の水晶支持部の下層に第1及び第2の水晶保持端子と、第1の水晶保持端子の端部と当該端部から最短の角部のスルー端子とを接続する第1の接続端子と、第2の水晶保持端子の端部と当該端部から最短の角部のスルー端子とを接続する第2の接続端子とを形成し、第1及び第2の水晶保持端子上に第1及び第2の水晶支持部を形成すると共に、基板の角部領域に凸形状の位置決め部を形成し、四隅の角部を切り取った形状とし、基板に接触する部分に低融点ガラスを仮焼成したガラス層を形成したカバーを、切り取った部分が位置決め部に近接するよう設けた表面実装水晶振動子の製造方法としているので、低融点ガラスを印刷後に仮焼成を行っても、カバー搭載の位置を固定でき、位置決めを容易に行うことができる効果がある。
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
[実施の形態の概要]
本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子は、セラミック基板(ベース)上に形成された金属パターンの上に、水晶片を持ち上げて保持する水晶支持部とセラミックカバーを位置決めする位置決め部を同時に形成し、セラミックカバーの基板への接触面に低融点ガラス層を形成し、水晶片を搭載後に、セラミックカバーを位置決め部内に納まるように設置し、加熱してガラス溶融してセラミックカバー内を密閉するものであり、表面実装水晶振動子において樹脂封止に比べて気密性の高いガラス封止を実現できる。
[実施の形態の概要]
本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子は、セラミック基板(ベース)上に形成された金属パターンの上に、水晶片を持ち上げて保持する水晶支持部とセラミックカバーを位置決めする位置決め部を同時に形成し、セラミックカバーの基板への接触面に低融点ガラス層を形成し、水晶片を搭載後に、セラミックカバーを位置決め部内に納まるように設置し、加熱してガラス溶融してセラミックカバー内を密閉するものであり、表面実装水晶振動子において樹脂封止に比べて気密性の高いガラス封止を実現できる。
[本振動子:図1]
本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子(本振動子)について図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子の概略断面説明図である。
本振動子は、図1に示すように、矩形のセラミックの基板(セラミックベース)1において、その角部に形成された貫通孔の壁面に基板1の表裏を接続するスルー端子6が形成され、基板1の表面で、水晶片5の電極に接続する引出端子2がスルー端子6に接続し、基板1の裏面で、実装端子7がスルー端子6に接続している。
本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子(本振動子)について図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る表面実装水晶振動子の概略断面説明図である。
本振動子は、図1に示すように、矩形のセラミックの基板(セラミックベース)1において、その角部に形成された貫通孔の壁面に基板1の表裏を接続するスルー端子6が形成され、基板1の表面で、水晶片5の電極に接続する引出端子2がスルー端子6に接続し、基板1の裏面で、実装端子7がスルー端子6に接続している。
本振動子は、基板1上に、スルー端子6に接続する引出端子2と、基板1の角部の領域に形成される位置決め部3aと、引き出し端子2の上に形成される水晶支持部3bと、水晶片5と、水晶支持部3bと水晶片5を接着する導電性接着剤4と、セラミックカバー9と、セラミックカバー9の基板1への接触面に形成される低融点ガラス層(ガラス層又はシールガラス)8とを基本的に有している。
[セラミックカバーとガラス層:図2]
セラミックカバー9とガラス層8について図2を参照しながら説明する。図2は、(a)がガラス層(シールガラス)の平面説明図であり、(b)がセラミックカバー等の断面説明図である。
セラミックカバー9は、図2(b)に示すように、凹形状で、基板1に接触する部分(縁部分)にはガラス層8が形成されている。セラミックカバー9は、この凹形状を逆さまにして基板1に搭載される。
ガラス層8は、縁部分に印刷されて仮焼成されて形成される。
セラミックカバー9とガラス層8について図2を参照しながら説明する。図2は、(a)がガラス層(シールガラス)の平面説明図であり、(b)がセラミックカバー等の断面説明図である。
セラミックカバー9は、図2(b)に示すように、凹形状で、基板1に接触する部分(縁部分)にはガラス層8が形成されている。セラミックカバー9は、この凹形状を逆さまにして基板1に搭載される。
ガラス層8は、縁部分に印刷されて仮焼成されて形成される。
また、セラミックカバー9は、図2(a)に示すように、特に、四辺の角部分が位置決め部3aに対応して角部を切り取った、つまり、斜め方向にカットされた形状となっている。
この直角部分を取り除いた角部分の形状(角部を切り取った形状)が、位置決め部3aに近接するようセラミックカバー9が配置される。これによって、セラミックカバー9が4つの位置決め部3aの内側に納まるようになり、セラミックカバー9の基板1上の位置が固定される。
この直角部分を取り除いた角部分の形状(角部を切り取った形状)が、位置決め部3aに近接するようセラミックカバー9が配置される。これによって、セラミックカバー9が4つの位置決め部3aの内側に納まるようになり、セラミックカバー9の基板1上の位置が固定される。
[引出端子:図3,4]
また、本振動子は、図3、図4に示すように、基板1上に水晶片5の両端を保持するための水晶保持端子2b及び水晶保持部3bが対向して形成され、水晶保持端子2bの端部から最短の基板1の角部に向けて引出端子2の接続部2aが引き出されて形成され、スルー端子6に接続されている。つまり、2つの引出端子2は、逆方向の角部のスルー端子6に接続している。
また、本振動子は、図3、図4に示すように、基板1上に水晶片5の両端を保持するための水晶保持端子2b及び水晶保持部3bが対向して形成され、水晶保持端子2bの端部から最短の基板1の角部に向けて引出端子2の接続部2aが引き出されて形成され、スルー端子6に接続されている。つまり、2つの引出端子2は、逆方向の角部のスルー端子6に接続している。
水晶保持端子2bは、水晶片5の電極に接続する構成であって、Ag(銀)Pd(パラジウム)合金で形成される。また、水晶保持端子2bの端部から最短の基板1の角部へ引き出された接続部2aが形成され、接続部2aと水晶保持端子2bで引出端子2を構成している。
[位置決め部:図4]
位置決め部3aは、後述する水晶支持部3bと同じ工程で(同時に)、基板1の四隅領域で引出端子2の上にAgにより凸形状で形成される。
位置決め部3aは、セラミックカバー9の搭載位置を固定するためのものであり、セラミックカバー9の縁部分に形成されらガラス層8を仮焼成した場合に、粘りがなくなり、セラミックカバー9の搭載位置が決まらないという問題点を解決するものである。
位置決め部3aは、後述する水晶支持部3bと同じ工程で(同時に)、基板1の四隅領域で引出端子2の上にAgにより凸形状で形成される。
位置決め部3aは、セラミックカバー9の搭載位置を固定するためのものであり、セラミックカバー9の縁部分に形成されらガラス層8を仮焼成した場合に、粘りがなくなり、セラミックカバー9の搭載位置が決まらないという問題点を解決するものである。
図4では、基板1の四隅領域の全て(4箇所)に位置決め部3aを形成したが、対角にある四隅領域の2箇所に形成するものであってもよい。
また、位置決め部3aの平面的な形状は、六角形となっており、対向する2辺が他辺より長くなっている。その六角形の長辺の一方が基板1の中心側を向き、長辺の他方が最短のスルーホール側に向くように形成されている。この位置決め部3aの長辺の一方が、セラミックカバー9の斜め方向にカットされた辺と接触して、セラミックカバー9の位置が特定される。
従って、位置決め部3aは、立体的には六角柱の形状となっている。
尚、位置決め部3aの平面的形状は、六角形以外の四角形、その他の多角形、円形であってもよい。
また、位置決め部3aの平面的な形状は、六角形となっており、対向する2辺が他辺より長くなっている。その六角形の長辺の一方が基板1の中心側を向き、長辺の他方が最短のスルーホール側に向くように形成されている。この位置決め部3aの長辺の一方が、セラミックカバー9の斜め方向にカットされた辺と接触して、セラミックカバー9の位置が特定される。
従って、位置決め部3aは、立体的には六角柱の形状となっている。
尚、位置決め部3aの平面的形状は、六角形以外の四角形、その他の多角形、円形であってもよい。
[水晶支持部:図4]
水晶支持部3bは、図4に示すように、水晶保持端子2bの上に積層されて凸形状で形成され、水晶片5を持ち上げて保持する構成であって、Agで形成される。
水晶支持部3bは、Agを用いているため、粘度が高く、メタルマスクを用いて一度の塗布で厚みのある金属膜を形成できる。一度の塗布で形成される水晶支持部3bの厚さは、従来のAgPdを用いた金属膜(粘度が低い)の三層分に相当する。
水晶支持部3bは、図4に示すように、水晶保持端子2bの上に積層されて凸形状で形成され、水晶片5を持ち上げて保持する構成であって、Agで形成される。
水晶支持部3bは、Agを用いているため、粘度が高く、メタルマスクを用いて一度の塗布で厚みのある金属膜を形成できる。一度の塗布で形成される水晶支持部3bの厚さは、従来のAgPdを用いた金属膜(粘度が低い)の三層分に相当する。
つまり、同じ厚みの水晶支持部3bを形成するのに、本実施の形態ではAg膜を一度塗布すればよいが、従来のAgPd膜では三度塗布する必要があり、多くのPdを使用してコスト高であり、作業工程も複雑になっている。
また、水晶支持部3bは、粘度の高いAgを用いているため、だれて水晶保持端子2bからはみ出すことがない。
また、水晶支持部3bは、粘度の高いAgを用いているため、だれて水晶保持端子2bからはみ出すことがない。
[水晶片:図1]
そして、水晶片5と水晶支持部3bとは、引出端子2が引き出される水晶保持端子2bの端部側で導電性接着剤4により接続されている。
水晶片5の両端部で水晶保持端子2b及び水晶支持部3bが水晶片5を保持する構造であるため「両持ち」タイプと称される。
そして、水晶片5と水晶支持部3bとは、引出端子2が引き出される水晶保持端子2bの端部側で導電性接着剤4により接続されている。
水晶片5の両端部で水晶保持端子2b及び水晶支持部3bが水晶片5を保持する構造であるため「両持ち」タイプと称される。
水晶片5は、ATカットとし、対向した励振電極が両主面に形成されている。
また、水晶片5は、励振電極からは互いに反対方向の両端部に延出して幅方向の全幅にわたって折り返された引出電極が形成されている。
そして、引出電極の延出した一組の対角部(端部)が導電材としての導電性接着剤4によって水晶支持部3bに固着して、引出電極と水晶支持部3b及び水晶保持端子2bとを電気的・機械的に接続している。
また、水晶片5は、励振電極からは互いに反対方向の両端部に延出して幅方向の全幅にわたって折り返された引出電極が形成されている。
そして、引出電極の延出した一組の対角部(端部)が導電材としての導電性接着剤4によって水晶支持部3bに固着して、引出電極と水晶支持部3b及び水晶保持端子2bとを電気的・機械的に接続している。
[スルー端子:図1]
スルー端子6は、基板1の四隅に形成されたスルーホール(貫通孔)の側壁に形成されるもので、引出端子2と同様のAgPd合金で形成される。
また、引出端子2は、基板1の四隅部分(角部)でスルー端子6に接続している。
但し、引出端子2は、基板1の対角線上に形成されているため、その対角線上の角部でスルー端子6に接続するが、他の対角線上の角部では、スルー端子6は引出端子2には接続していない。
スルー端子6は、基板1の四隅に形成されたスルーホール(貫通孔)の側壁に形成されるもので、引出端子2と同様のAgPd合金で形成される。
また、引出端子2は、基板1の四隅部分(角部)でスルー端子6に接続している。
但し、引出端子2は、基板1の対角線上に形成されているため、その対角線上の角部でスルー端子6に接続するが、他の対角線上の角部では、スルー端子6は引出端子2には接続していない。
[実装端子とスルー端子:図1]
基板1の裏面の四隅には実装端子7が形成され、基板1の角部でスルー端子6に接続している。
上述したように、スルー端子6には引出端子2に接続しているものと、接続していないものがあり、基板1の裏面において、引出端子2に接続するスルー端子6に接続している実装端子7同士を測定装置でコンタクトさせて励起させるテストを行い、後述する振動周波数の調整を行う。
基板1の裏面の四隅には実装端子7が形成され、基板1の角部でスルー端子6に接続している。
上述したように、スルー端子6には引出端子2に接続しているものと、接続していないものがあり、基板1の裏面において、引出端子2に接続するスルー端子6に接続している実装端子7同士を測定装置でコンタクトさせて励起させるテストを行い、後述する振動周波数の調整を行う。
スルーホール(貫通孔)は、基板1が分割される前のセラミックシートの状態で、ブレイクラインと同時に形成されるもので、分割される基板1の四隅部分(角部)で表面と裏面とを貫通するよう形成される。
[水晶保持端子のパターン]
水晶保持端子2bのパターンは、図3に示すように、基板1の中央に対向して形成され、接続部2aに接続していない端部が、従来の水晶保持端子に比べて特定の長さだけ短くなっている。
水晶保持端子2bのパターンは、図3に示すように、基板1の中央に対向して形成され、接続部2aに接続していない端部が、従来の水晶保持端子に比べて特定の長さだけ短くなっている。
つまり、本振動子において、一方の水晶保持端子2bにおける導電性接着剤4が形成されない側の端部は、他方の水晶保持端子2bにおける接続部2aが接続される端部より内側に短く形成され、他方の水晶保持端子2bにおける導電性接着剤4が形成されない側の端部は、一方の水晶保持端子2bにおける接続部2aが接続される端部より内側に短く形成されている。
また、水晶保持端子2bの上に形成される水晶支持部3bも同様に導電性接着剤4が形成されない側の端部を内側に短く形成している。
これにより、水晶保持端子2b及び水晶支持部3bを従来に比べて特定の長さだけ短くし、水晶片5の引出電極における長尺方向の端部より水晶保持端子2b及び水晶支持部3bの端部を内側に短くしている。
これにより、水晶保持端子2b及び水晶支持部3bを従来に比べて特定の長さだけ短くし、水晶片5の引出電極における長尺方向の端部より水晶保持端子2b及び水晶支持部3bの端部を内側に短くしている。
[本振動子の製造方法:図3〜5]
次に、本振動子の製造方法について図3〜5を参照しながら説明する。図3は、第2工程の平面説明図(1)であり、図4は、第3工程の平面説明図(2)であり、図5は、ガラス層が接触する部分を示す平面説明図(3)である。
尚、本振動子の製造方法では、第1工程(シート状セラミック生地焼成)、第2工程(回路パターン形成)、第3工程(位置決め部、水晶支持部形成)、第4工程(水晶片搭載)、第5工程(周波数調整)、第6工程(セラミックカバー接合)、第7工程(分割)がある。
次に、本振動子の製造方法について図3〜5を参照しながら説明する。図3は、第2工程の平面説明図(1)であり、図4は、第3工程の平面説明図(2)であり、図5は、ガラス層が接触する部分を示す平面説明図(3)である。
尚、本振動子の製造方法では、第1工程(シート状セラミック生地焼成)、第2工程(回路パターン形成)、第3工程(位置決め部、水晶支持部形成)、第4工程(水晶片搭載)、第5工程(周波数調整)、第6工程(セラミックカバー接合)、第7工程(分割)がある。
[第1工程/シート状セラミック生地焼成]
先ず、シート状セラミックベースの元となるシート状セラミック生地を形成する。
シート状セラミック生地には、個々のセラミックベース1に対応して隣接する領域同士区切るブレイクラインを形成すると共にその四隅部(角部)に貫通孔を形成する。
そして、貫通孔が形成されたシート状セラミック生地を焼成し、シート状セラミックベース(セラミックベースシート)を得る。
先ず、シート状セラミックベースの元となるシート状セラミック生地を形成する。
シート状セラミック生地には、個々のセラミックベース1に対応して隣接する領域同士区切るブレイクラインを形成すると共にその四隅部(角部)に貫通孔を形成する。
そして、貫通孔が形成されたシート状セラミック生地を焼成し、シート状セラミックベース(セラミックベースシート)を得る。
[第2工程/回路パターン形成:図3]
次に、シート状セラミックベースの回路パターンに対応した領域に、AgPd合金の金属ペーストを厚み約10μm程度で、スクリーンマスクを用いた印刷によって形成する。
回路パターンは、一主面(表面)では、図3に示すように、接続部2a、水晶保持端子2bを含む引出端子2の金属パターンが形成され、他主面(裏面)では、実装端子7のパターンが形成され、更に、貫通孔の壁面にはスルー端子6が形成される。
次に、シート状セラミックベースの回路パターンに対応した領域に、AgPd合金の金属ペーストを厚み約10μm程度で、スクリーンマスクを用いた印刷によって形成する。
回路パターンは、一主面(表面)では、図3に示すように、接続部2a、水晶保持端子2bを含む引出端子2の金属パターンが形成され、他主面(裏面)では、実装端子7のパターンが形成され、更に、貫通孔の壁面にはスルー端子6が形成される。
そして、AgPd合金とした金属ペーストを約850℃で焼成し、金属ペースト中のバインダを蒸発させると共にAgPd合金を溶融して固体化し、金属パターンの形成されたシート状セラミックベースを得る。
尚、セラミックの焼成温度は約1500〜1600℃、AgPd合金はこれ以下の850℃となることから、セラミックの焼成後にAgPd合金ペーストを塗布して、セラミックとともにAgPd合金ペーストを焼成する。
これは、セラミック生地にAgPd合金ペーストを塗布してセラミックの焼成温度で焼成すると、AgPd合金ペーストは高温過ぎて塊粒になって回路パターンを形成できないことに起因する。
尚、セラミックの焼成温度は約1500〜1600℃、AgPd合金はこれ以下の850℃となることから、セラミックの焼成後にAgPd合金ペーストを塗布して、セラミックとともにAgPd合金ペーストを焼成する。
これは、セラミック生地にAgPd合金ペーストを塗布してセラミックの焼成温度で焼成すると、AgPd合金ペーストは高温過ぎて塊粒になって回路パターンを形成できないことに起因する。
[第3工程/位置決め部3a、水晶支持部3b形成:図4]
次に、位置決め部3aと水晶支持部3bの形成について説明する。
位置決め部3aと水晶支持部3bが、図4に示すように、同じ工程によって形成される。具体的には、ニッケル(Ni)のメタルマスクを用いて印刷により、50〜70μm程度のAgの金属膜が、位置決め部3aと水晶支持部3bとして形成される。
次に、位置決め部3aと水晶支持部3bの形成について説明する。
位置決め部3aと水晶支持部3bが、図4に示すように、同じ工程によって形成される。具体的には、ニッケル(Ni)のメタルマスクを用いて印刷により、50〜70μm程度のAgの金属膜が、位置決め部3aと水晶支持部3bとして形成される。
位置決め部3aは、AgPdの引出端子2の上で基板1の四隅領域に形成され、水晶支持部3bは、AgPdの水晶保持端子2bの上に形成される。
位置決め部3a及び水晶支持部3bは、Agの金属膜であるため、粘度が高く、一度の成膜で厚みのある膜を形成することができる。従って、位置決め部3a及び水晶支持部3bは、だれて引出端子2や水晶保持端子2bからはみ出すことがない。
位置決め部3a及び水晶支持部3bは、Agの金属膜であるため、粘度が高く、一度の成膜で厚みのある膜を形成することができる。従って、位置決め部3a及び水晶支持部3bは、だれて引出端子2や水晶保持端子2bからはみ出すことがない。
[第4工程/水晶片搭載]
次に、金属パターン等の形成されたシート状セラミックベースの各水晶支持部3bに、水晶片5を導電性接着剤4によって固着して搭載し、電気的・機械的に接続する。
具体的には、水晶片5の励振電極から引出電極を延出させ、当該引出電極が導電性接着剤7を介して水晶支持部3bに接続している。
次に、金属パターン等の形成されたシート状セラミックベースの各水晶支持部3bに、水晶片5を導電性接着剤4によって固着して搭載し、電気的・機械的に接続する。
具体的には、水晶片5の励振電極から引出電極を延出させ、当該引出電極が導電性接着剤7を介して水晶支持部3bに接続している。
[第5工程/周波数調整]
次に、シート状セラミックベースに搭載(固着)された水晶振動子としての各水晶片5の振動周波数を質量負荷効果によって調整する。
具体的には、シート状セラミックベースの裏面において、各水晶片5と電気的に接続した実装端子7に測定器からの測定端子(プローブ)を接触させる。そして、板面が露出した水晶片5の表面側の励振電極にガスイオンを照射して表面を削り取り、励振電極の質量を減じて振動周波数を低い方から高い方に調整する。
但し、例えば、蒸着やスパッタによって励振電極上に金属膜を付加して、振動周波数を高い方から低い方に調整することもできる。
次に、シート状セラミックベースに搭載(固着)された水晶振動子としての各水晶片5の振動周波数を質量負荷効果によって調整する。
具体的には、シート状セラミックベースの裏面において、各水晶片5と電気的に接続した実装端子7に測定器からの測定端子(プローブ)を接触させる。そして、板面が露出した水晶片5の表面側の励振電極にガスイオンを照射して表面を削り取り、励振電極の質量を減じて振動周波数を低い方から高い方に調整する。
但し、例えば、蒸着やスパッタによって励振電極上に金属膜を付加して、振動周波数を高い方から低い方に調整することもできる。
[第6工程/セラミックカバー接合(密閉封入):図5]
次に、水晶片5が搭載されたシート状セラミックベースの個々の基板1に対応した矩形状領域内に、凹状としたセラミックカバー9の開口端面を接合する。
ここでは、セラミックカバー9の開口端面に予め印刷によりガラス層8を形成して仮焼成しておき、ガラス層8を封止材とし、加熱溶融して接合する。
尚、図5にセラミックカバー9の開口端面に形成されたガラス層8の接触部分8´を帯状の破線で示している。当該接触部分8´が分かり易くするために、水晶片5等は省略している。
これにより、個々の水晶片5を密閉封入して集合化されたシート状の水晶振動子を形成する。
次に、水晶片5が搭載されたシート状セラミックベースの個々の基板1に対応した矩形状領域内に、凹状としたセラミックカバー9の開口端面を接合する。
ここでは、セラミックカバー9の開口端面に予め印刷によりガラス層8を形成して仮焼成しておき、ガラス層8を封止材とし、加熱溶融して接合する。
尚、図5にセラミックカバー9の開口端面に形成されたガラス層8の接触部分8´を帯状の破線で示している。当該接触部分8´が分かり易くするために、水晶片5等は省略している。
これにより、個々の水晶片5を密閉封入して集合化されたシート状の水晶振動子を形成する。
[第7工程/分割]
最後に、水晶振動子が集合化されたシート状セラミックベースをブレイクラインに従って縦横に分割して、個々の表面実装水晶振動子を得る。
最後に、水晶振動子が集合化されたシート状セラミックベースをブレイクラインに従って縦横に分割して、個々の表面実装水晶振動子を得る。
また、ここでは、金属パターン等の形成されたシート状セラミックベースの状態で、水晶片5の搭載(第4工程)、周波数調整(第5工程)及びセラミックカバー9の接合(第6工程)の工程を連続的に行えるので、生産性を向上させることができる効果がある。
更に、本実施形態では、セラミックベース1の裏面の実装端子7は、それぞれが電気的に独立した4端子とする。一方、シート状セラミックベースの状態では、隣接する矩形状領域の4つの角部における各実装端子7(4個)はスルー端子6を経て電気的に共通接続する。
従って、4つの角部の各実装端子7が共通接続された状態でも、各セラミックベース1の水晶支持部3bに接続する一組の対角部の実装端子7に測定端子を接触させて、水晶片5毎に振動周波数を調整できる効果がある。
従って、4つの角部の各実装端子7が共通接続された状態でも、各セラミックベース1の水晶支持部3bに接続する一組の対角部の実装端子7に測定端子を接触させて、水晶片5毎に振動周波数を調整できる効果がある。
そして、金属パターンは、AgPd合金としたが、セラミックに対する付着力が比較的良好なAgを主とした例えばAgPt(銀・白金)合金でもよく、Ag系厚膜材料であれば適用できる。
[実施の形態の効果]
本振動子によれば、セラミックカバー9が搭載される位置部分(ガラス層8の接触面)の角部分に相当する引出端子2の角部領域に凸状の位置決め部3aを形成し、位置決め部3aの内側にセラミックカバー9が設置されるようになるので、セラミックカバー9を基板1に搭載した場合にずれることがなく、ガラス封止を実現でき、樹脂封止に比べて高気密性を実現できる効果がある。
本振動子によれば、セラミックカバー9が搭載される位置部分(ガラス層8の接触面)の角部分に相当する引出端子2の角部領域に凸状の位置決め部3aを形成し、位置決め部3aの内側にセラミックカバー9が設置されるようになるので、セラミックカバー9を基板1に搭載した場合にずれることがなく、ガラス封止を実現でき、樹脂封止に比べて高気密性を実現できる効果がある。
また、本振動子によれば、位置決め部3aと水晶支持部3bを同じ印刷工程で形成するようにしているので、生産性を高め、製造原価を低減できる効果がある。
本発明は、カバーのガラス封止を行う場合に、低融点ガラスを印刷後に仮焼成を行っても、カバー搭載の位置を固定でき、位置決めを容易に行うことができる表面実装水晶振動子及びその製造方法に好適である。
1...基板(セラミックベース)、 2...引出端子、 2a...接続部、 2b...水晶保持端子、 3a...位置決め部、 3b...水晶支持部、 4...導電性接着剤、 5...水晶片、 6...スルー端子、 7...実装端子、 8...ガラス層、 9...セラミックカバー
Claims (9)
- 矩形のセラミック基板上に水晶片が搭載される表面実装水晶振動子であって、
前記水晶片を保持する第1及び第2の水晶支持部と、
前記基板の角部に形成された貫通孔の壁面に形成されたスルー端子と、
前記基板の表面には前記第1及び前記第2の水晶支持部の下層に形成される第1及び第2の水晶保持端子と、
前記第1の水晶保持端子の端部と当該端部から最短の角部のスルー端子とを接続する第1の接続端子と、
前記第2の水晶保持端子の端部と当該端部から最短の角部のスルー端子とを接続する第2の接続端子と、
前記水晶片を覆い、前記基板との接触面にガラス層を設けたカバーと、
前記基板の角部領域に凸形状に形成した位置決め部とを備え、
前記カバーは、当該四隅の角部を切り取った形状とし、当該切り取った部分が前記位置決め部に近接するよう設置されることを特徴とする表面実装水晶振動子。 - ガラス層は、低融点ガラスであり、仮焼成されていることを特徴とする請求項1記載の表面実装水晶振動子。
- 位置決め部は、少なくとも基板の対角にある角部領域に設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の表面実装水晶振動子。
- 位置決め部は、基板の全ての角部領域に設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の表面実装水晶振動子。
- カバーの角部の形状は、直角部分を斜めにカットした形状であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の表面実装水晶振動子。
- 第1及び第2の水晶支持部と位置決め部とを、銀の金属膜で形成したことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか記載の表面実装水晶振動子。
- 矩形のセラミック基板上に水晶片が搭載される表面実装水晶振動子の製造方法であって、
前記基板の角部に形成された貫通孔の壁面にスルー端子を形成すると共に、
前記基板の表面には前記水晶片を保持する第1及び第2の水晶支持部の下層に第1及び第2の水晶保持端子と、前記第1の水晶保持端子の端部と当該端部から最短の角部のスルー端子とを接続する第1の接続端子と、前記第2の水晶保持端子の端部と当該端部から最短の角部のスルー端子とを接続する第2の接続端子とを形成し、
前記第1及び第2の水晶保持端子上に前記第1及び第2の水晶支持部を形成すると共に、前記基板の角部領域に凸形状の位置決め部を形成し、
四隅の角部を切り取った形状とし、前記基板に接触する部分に低融点ガラスを仮焼成したガラス層を形成したカバーを、前記切り取った部分が前記位置決め部に近接するよう設けたことを特徴とする表面実装水晶振動子の製造方法。 - 第1及び第2の水晶支持部と位置決め部とは、同じ工程で形成されることを特徴とする請求項7記載の表面実装水晶振動子の製造方法。
- 第1及び第2の水晶支持部と位置決め部とは、銀の金属膜で形成されることを特徴とする請求項7又は8記載の表面実装水晶振動子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013016808A JP2014150332A (ja) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | 表面実装水晶振動子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2014150332A true JP2014150332A (ja) | 2014-08-21 |
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ID=51573011
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JP2013016808A Pending JP2014150332A (ja) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | 表面実装水晶振動子及びその製造方法 |
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JP (1) | JP2014150332A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112702039A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-23 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种晶体振荡器上架点胶工艺方法和处理器 |
CN112787617A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-11 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种用于超小型表贴晶体振荡器的基座夹持承载夹具 |
-
2013
- 2013-01-31 JP JP2013016808A patent/JP2014150332A/ja active Pending
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