JP2016054376A - Piezoelectric oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水晶発振器等の圧電発振器に関する。 The present invention relates to a piezoelectric oscillator such as a crystal oscillator.
水晶振動素子と、水晶振動素子に電圧を印加して発振信号を生成する発振回路(集積回路素子)とを有する水晶発振器として、例えば、第1主面に水晶振動素子が収容される第1凹部が形成され、その背面の第2主面に集積回路素子が収容される第2凹部が形成された、いわゆるH型のパッケージを有するものが知られている。この水晶発振器は、例えば、第2主面を回路基板に対向させて、第2主面の第2凹部の周囲に形成されたパッドと、回路基板のパッドとがバンプによって接合されることにより、回路基板に実装される。 As a crystal oscillator having a crystal resonator element and an oscillation circuit (integrated circuit element) that generates an oscillation signal by applying a voltage to the crystal resonator element, for example, a first recess in which the crystal resonator element is accommodated in a first main surface Is known, and has a so-called H-type package in which a second concave portion for accommodating an integrated circuit element is formed on a second main surface on the back surface thereof. In this crystal oscillator, for example, the second main surface is opposed to the circuit board, and the pad formed around the second concave portion of the second main surface and the pad of the circuit board are joined by the bump, Mounted on a circuit board.
なお、水晶振動素子と、水晶振動素子を収容するパッケージとを有し、発振回路(集積回路素子)を有さない、水晶振動子もよく知られている。このような水晶振動子は、集積回路素子が実装された配線基板に実装されることによって、集積回路素子と電気的に接続され、水晶発振器を構成し得る。 A crystal resonator that includes a crystal resonator element and a package that accommodates the crystal resonator element and does not include an oscillation circuit (integrated circuit element) is also well known. Such a crystal resonator can be electrically connected to the integrated circuit element by being mounted on a wiring board on which the integrated circuit element is mounted, thereby forming a crystal oscillator.
上述したH型のパッケージを有する水晶発振器は、例えば、集積回路素子が実装された配線基板に水晶振動子を実装した構成に比較して、パッケージが全体として一体化されていることから、小型化等において有利である。その一方で、例えば、水晶発振器と水晶発振器が実装される回路基板との接合部(パッド等)を変更するときに、パッケージ全体を設計変更する必要が生じる等の不都合も生じる。 The crystal oscillator having the H-type package described above is reduced in size because, for example, the package is integrated as a whole as compared with a configuration in which a crystal resonator is mounted on a wiring board on which an integrated circuit element is mounted. Etc. are advantageous. On the other hand, for example, when changing the joint (pad or the like) between the crystal oscillator and the circuit board on which the crystal oscillator is mounted, there arises a disadvantage that the design of the entire package needs to be changed.
従って、好適にパッケージングされた圧電発振器が提供されることが望まれる。 Accordingly, it is desirable to provide a suitably packaged piezoelectric oscillator.
本発明の一態様に係る圧電発振器は、第1主面、その背面の第2主面、及び、前記第1主面から前記第2主面へ貫通する開口部を有する配線基板と、前記第1主面に前記開口部を覆うように実装された圧電振動子と、前記開口部内に配置され、前記圧電振動子に実装された集積回路素子と、を有し、前記配線基板は、前記第1主面、前記第2主面及び前記開口部を有する絶縁基板と、前記第1主面に設けられ、前記圧電振動子が実装される振動子用パッドと、前記振動子用パッドを露出させつつ前記絶縁基板を覆うソルダーレジストと、を有し、前記開口部の内周面は、前記ソルダーレジストが非配置とされた第1非配置領域を有している。 A piezoelectric oscillator according to an aspect of the present invention includes a wiring board having a first main surface, a second main surface on the back surface thereof, and an opening penetrating from the first main surface to the second main surface; A piezoelectric vibrator mounted on one main surface so as to cover the opening, and an integrated circuit element disposed in the opening and mounted on the piezoelectric vibrator, and the wiring board includes: An insulating substrate having one main surface, the second main surface and the opening; a vibrator pad provided on the first main surface on which the piezoelectric vibrator is mounted; and the vibrator pad is exposed. However, a solder resist that covers the insulating substrate is provided, and an inner peripheral surface of the opening has a first non-arrangement region in which the solder resist is not arranged.
好適には、前記開口部内にて前記圧電振動子と前記集積回路素子との間に充填されたアンダーフィルを更に有し、前記圧電振動子は、前記第1主面との間に隙間が形成された状態で前記第1主面に実装されており、前記第1主面は、前記ソルダーレジストが非配置とされ、前記開口部と前記振動子用パッドとを結ぶ、第2非配置領域を有し、前記アンダーフィルが前記開口部から前記第2非配置領域を介して前記振動子用パッドに到達している。 Preferably, the opening further includes an underfill filled between the piezoelectric vibrator and the integrated circuit element, and the piezoelectric vibrator forms a gap between the first main surface and the underfill. Mounted on the first main surface in a state where the solder resist is not arranged on the first main surface, and a second non-arrangement region connecting the opening and the vibrator pad is formed on the first main surface. And the underfill reaches the vibrator pad from the opening through the second non-arrangement region.
好適には、前記第1主面は、前記ソルダーレジストが非配置とされ、前記振動子用パッドに隣接するとともに振動子用パッドを囲む第3非配置領域を有し、前記アンダーフィルが前記第2非配置領域から前記第3非配置領域上に広がっている。 Preferably, the first main surface has a third non-arrangement region in which the solder resist is not arranged, is adjacent to the vibrator pad and surrounds the vibrator pad, and the underfill is the first fill. 2 extends from the non-arrangement region to the third non-arrangement region.
好適には、前記開口部内にて前記圧電振動子と前記集積回路素子との間に充填されたアンダーフィルを更に有し、前記圧電振動子は、前記第1主面との間に隙間が形成された状態で前記第1主面に実装されており、前記第1主面は、前記ソルダーレジストが非配置とされ、前記開口部に隣接するとともに前記開口部を囲む第4非配置領域を有し、前記アンダーフィルが前記開口部から前記第4非配置領域上に広がっている。 Preferably, the opening further includes an underfill filled between the piezoelectric vibrator and the integrated circuit element, and the piezoelectric vibrator forms a gap between the first main surface and the underfill. In this state, the first main surface is mounted on the first main surface, and the solder resist is not arranged on the first main surface, and has a fourth non-arrangement region adjacent to the opening and surrounding the opening. The underfill extends from the opening onto the fourth non-arrangement region.
上記の構成によれば、好適にパッケージングされた圧電発振器が実現される。 According to the above configuration, a suitably packaged piezoelectric oscillator is realized.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings used in the following description are schematic, and the dimensional ratios and the like on the drawings do not necessarily match the actual ones.
また、図面には、図面相互の関係を明確にする等の目的で、便宜的に直交座標系xyzを付すことがある。x軸、y軸及びz軸は、部材の形状等に基づいて便宜的に定義されており、圧電体(水晶)の電気軸、機械軸及び光軸を意味するものではない。 Further, for the purpose of clarifying the relationship between the drawings, the rectangular coordinate system xyz may be attached to the drawings for the sake of convenience. The x-axis, y-axis, and z-axis are defined for convenience based on the shape of the member and the like, and do not mean the electric axis, mechanical axis, and optical axis of the piezoelectric body (quartz).
(水晶発振器の構成)
図1は、本発明の実施形態に係る水晶発振器1(以下、「水晶」は省略)の概略構成を示す分解斜視図である。図2は、図1のII−II線における断面図である。
(Configuration of crystal oscillator)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a crystal oscillator 1 (hereinafter, “crystal” is omitted) according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
発振器1は、例えば、全体として、概略、薄型の直方体状とされる電子部品であり、その寸法は適宜に設定されてよい。例えば、比較的小さいものでは、長辺又は短辺の長さが1〜2mmであり、厚さが0.2〜0.4mmである。
The
発振器1は、例えば、水晶振動子3(以下、「水晶」は省略)と、振動子3に実装される集積回路素子5と、振動子3が実装される配線基板7とを有している。
The
振動子3は、交流電圧が印加されるとその内部で固有振動を生じる。集積回路素子5は、発振回路を含んで構成されており、振動子3に電圧を印加して、振動子3内の固有振動を利用して発振信号を生成する。配線基板7は、不図示の回路基板等に接続され、振動子3のパッケージを介して、回路基板と集積回路素子5との間において電気信号を仲介する。これらの具体的な構成は、例えば、以下のとおりである。
When an alternating voltage is applied, the
振動子3は、例えば、水晶振動素子9(以下、「水晶」は省略)と、振動素子9を収容する素子搭載部材11と、素子搭載部材11を密閉する蓋部材13とを有している。なお、素子搭載部材11及び蓋部材13によって、振動子3のパッケージが構成されている。
The
振動素子9は、例えば、水晶片15と、水晶片15に電圧を印加するための1対の励振電極17と、振動素子9を素子搭載部材11に実装するための1対の引出電極19とを有している。
The
水晶片15は、例えば、概ね長方形の板状に形成されている。水晶片15は、例えば、ATカット水晶片からなる。1対の励振電極17は、例えば、水晶片15の両主面の中央側に層状に設けられている。1対の引出電極19は、例えば、1対の励振電極17から引き出されて水晶片15の長手方向の一端側部分に設けられている。1対の励振電極17及び1対の引出電極19は、例えば、振動素子9の両主面のいずれが実装側とされてもよいように、水晶片15の長手方向に延びる不図示の中心線に対して180°回転対称の形状に形成されている。
The
素子搭載部材11は、例えば、絶縁性の基体21と、基体21に設けられた各種の導体(例えば金属)とを有している。各種の導体は、例えば、振動素子9を素子搭載部材11に搭載するための1対の素子搭載パッド23、振動子3を配線基板7に実装するための複数(本実施形態では4つ)の振動子端子25、及び、集積回路素子5を振動子3に実装するための複数(本実施形態では6つ)のIC用パッド26(図2)である。
The
基体21は、例えば、セラミックからなり、振動素子9を収容する凹部21rを有している。基体21は、例えば、平板状の基板部21aと、基板部21aに重ねられた枠部21bとを有しており、これにより、凹部21rが構成されている。
The
1対の素子搭載パッド23は、例えば、凹部21rの底面(基板部21aの枠部21b側の主面)に層状に設けられている。複数の振動子端子25は、例えば、基板部21aの枠部21bとは反対側の主面の4隅に層状に設けられている(図3(b)参照)。複数のIC用パッド26は、例えば、基板部21aの枠部21bとは反対側の主面において、複数の振動子端子25に囲まれた領域内に2列で配列されている(図3(b)参照)。
For example, the pair of
振動素子9は、1対の引出電極19と1対の素子搭載パッド23とが1対のバンプ27(図2)によって接合されることによって、素子搭載部材11に片持ち梁のように固定されるとともに、素子搭載部材11に電気的に接続される。なお、バンプ27は、例えば、導電性接着剤からなる。
The
蓋部材13は、例えば、金属からなる。蓋部材13は、素子搭載部材11の枠部21bと接合され、これにより、凹部21rは密閉される。凹部21r内は、例えば、真空とされ、又は、適宜なガス(例えば窒素)が封入される。
The
蓋部材13及び素子搭載部材11の接合は適宜な方法によりなされてよい。例えば、枠部21bの蓋部材13側の面には、金属からなる枠状の第1接合用パターン29が形成される。一方、蓋部材13の枠部21b側の面には、金属からなる枠状の第2接合用パターン31が形成される。そして、両者がシーム溶接によって接合されることにより、蓋部材13及び素子搭載部材11は互いに接合される。
The
集積回路素子5は、例えば、概略薄型直方体状に形成されており、一方の主面に複数(本実施形態では6つ)のIC端子33を有している。IC端子33と、素子搭載部材11に設けられた既述のIC用パッド26とがバンプ35(図2)によって接合されることにより、集積回路素子5は、素子搭載部材11に固定されるとともに、素子搭載部材11に電気的に接続される。
The
IC端子33の数及び役割は、発振器1に要求される機能等に応じて適宜に設定されてよい。例えば、6つのIC端子33のうち、1つは基準電位を集積回路素子5に供給するためのものであり、1つは電源電圧(基準電位とは異なる電位)を集積回路素子5に供給するためのものであり、2つは集積回路素子5から振動素子9に電圧を印加するためのものであり、1つは発振信号の周波数を調整するための制御信号を集積回路素子5に入力するためのものであり、1つは集積回路素子5による発振信号の生成又は停止を指示するイネーブル・ディセーブル信号を集積回路素子5に入力するためのものである。
The number and role of the
既に述べたように、集積回路素子5は、発振回路を含んで構成されている。発振回路は、例えば、帰還型のものである。また、集積回路素子5は、温度センサ、及び、温度センサの検出した温度に基づいて発振信号の温度変化を補償する温度補償回路を含んでいてもよい。集積回路素子5は、パッケージングされたものであってもよいし、ベアチップであってもよい。
As already described, the
配線基板7は、例えば、リジッド式のプリント配線基板と同様の構成とされてよい。例えば、配線基板7は、絶縁基板37と、絶縁基板37に設けられた各種の導体(例えば金属)と、各種の導体の短絡を低減するためのソルダーレジスト39とを有している。各種の導体は、例えば、振動子3を配線基板7に実装するための複数(本実施形態では4つ)の振動子用パッド41、配線基板7を不図示の回路基板に実装するための複数(本実施形態では4つ)の外部端子43、及び、複数の振動子用パッド41と複数の外部端子43とを接続する複数(本実施形態では4つ)のスルーホール導体45(図1)である。
For example, the
絶縁基板37は、例えば、ガラスエポキシ材よりなる。絶縁基板37(配線基板7)は、第1主面37aと、その背面の第2主面37bと、第1主面37aから第2主面37bへ貫通する開口部37hとを有している。絶縁基板37及び開口部37hの平面形状は適宜に設定されてよい。例えば、絶縁基板37の外形は矩形である。また、例えば、開口部37hの形状は、角部が面取りされた矩形である。
The insulating
複数の振動子用パッド41は、例えば、第1主面37aの4隅側に層状に設けられており、開口部37hを囲んでいる。複数の外部端子43は、例えば、第2主面37bの4隅に層状に設けられており、開口部37hを囲んでいる。スルーホール導体45は、例えば、複数の振動子用パッド41よりも第1主面37aの4隅側に位置し、絶縁基板37を第1主面37aから第2主面37bへ貫通するスルーホールの内周面に層状に設けられている。
The plurality of
振動子用パッド41及び外部端子43の平面形状、並びに、これらとスルーホール導体45との接続導体の形状は適宜に設定されてよい。本実施形態では、振動子用パッド41及び外部端子43は矩形とされ、また、これらは、スルーホール周囲の円形のランドと直接的に接続されている。なお、複数の振動子用パッド41及び外部端子43の開口部37h側の部分(角部)は、開口部37hの角部が面取りされていることによって、開口部37hの角部が面取りされていない場合の仮想上の角部よりも開口部37h側へ位置している。
The planar shape of the
ソルダーレジスト39は、一般には、顔料等を含んだ熱硬化性樹脂(例えばエポキシ樹脂)からなる。ただし、本願においては、ソルダーレジストの用語は、広く、絶縁性樹脂からなる皮膜を指すものとし、例えば、顔料を含んでいなくてもよいものとする。ソルダーレジスト39は、例えば、複数の振動子用パッド41を露出させつつ、第1主面37aを覆っている。なお、ソルダーレジスト39は、外部端子43を露出させつつ第2主面37bを覆っていたり、絶縁基板37の側面を覆っていたりしてもよい。
The solder resist 39 is generally made of a thermosetting resin (for example, epoxy resin) containing a pigment or the like. However, in the present application, the term “solder resist” broadly refers to a film made of an insulating resin, and does not need to include, for example, a pigment. For example, the solder resist 39 covers the first
振動子3は、素子搭載部材11に設けられた既述の複数の振動子端子25と、振動子用パッド41とがバンプ47(図2)によって接合されることにより、配線基板7に対して固定されるとともに、電気的に接続される。振動子用パッド41は、開口部37hを囲むように配置されているから、振動子3は、開口部37hを第1主面37a側から覆うように配線基板7に実装される。なお、振動子3の面積は、例えば、開口部37hの面積よりも大きく、平面視において開口部37hは振動子3に収まる。
The
また、振動子3の振動子用パッド41に囲まれた領域に実装された集積回路素子5は、開口部37hに収容される。なお、図2では、集積回路素子5の天面(z方向負側の面)は、第2主面37bよりも内部側(z方向正側)に位置しているが、当該天面は、第2主面37bと概略面一とされてもよい。
The
図2に示すように、集積回路素子5と振動子3との間にはアンダーフィル49が充填されている。アンダーフィル49は、例えば、熱硬化性樹脂(例えばエポキシ樹脂)からなる。アンダーフィル49は、樹脂よりも熱膨張係数が低いフィラー(例えばSiO2からなる)を含んでいてもよい。アンダーフィル49は、集積回路素子5の側面を適宜な高さまで覆うように設けられてもよいし、集積回路素子5を側面だけでなく天面も覆うように設けられてもよい。
As shown in FIG. 2, an
素子搭載部材11(振動子3)の基体21は、振動子端子25、バンプ47及び振動子用パッド41の厚みに相当する隙間を介して配線基板7の絶縁基板37と対向している。アンダーフィル49は、開口部37h内から、基体21と絶縁基板37との隙間へも広がっている。
The
素子搭載部材11においては、6つのIC用パッド26のうちの2つと、1対の素子搭載パッド23とが接続されている。これにより、IC用パッド26に実装された集積回路素子5と、素子搭載パッド23に実装された振動素子9とが電気的に接続されている。ひいては、集積回路素子5により振動素子9に電圧を印加して発振信号を生成することが可能となっている。
In the
また、素子搭載部材11においては、6つのIC用パッド26のうち残りの4つと、4つの振動子端子25とが接続されている。これにより、IC用パッド26に実装された集積回路素子5と、振動子端子25が接合された振動子用パッド41を有する配線基板7とが電気的に接続されている。ひいては、振動子用パッド41とスルーホール導体45を介して接続された配線基板7の4つの外部端子43に対する電気信号の入出力によって、集積回路素子5に対して電気信号を入出力することが可能となっている。
In the
図3(a)及び図3(b)は、上記のような素子搭載部材11における接続の一例を説明するための図であり、図3(a)は、基板部21aを振動素子9から見た平面図であり、図3(b)は、基板部21aを集積回路素子5側から見た平面図である。
3A and 3B are diagrams for explaining an example of the connection in the
図3(a)に示すように、1対の素子搭載パッド23からは1対の第1接続パターン51が延び、1対の第1ビア導体53に接続されている。図3(b)に示すように、1対の第1ビア導体53は、基板部21aを厚み方向に貫通しており、1対の第2接続パターン55に接続されている。1対の第2接続パターン55は、2つのIC用パッド26に接続されている。また、図3(b)に示すように、残りの4つのIC用パッド26は、4つの第3接続パターン57を介して4つの振動子端子25に接続されている。
As shown in FIG. 3A, a pair of
第1接続パターン51、第2接続パターン55及び第3接続パターン57は、層状に形成されている。第1接続パターン51は、一部が枠部21bと重なっていてもよい。1対の第2接続パターン55の中途が幅広に形成されているのは、発振器1の製造過程において、振動素子9の特性を検査する検査装置のプローブを当接させるためである。第2ビア導体59は、基準電位が付与される振動子端子25と導体からなる蓋部材13とを接続するためのものであり、枠部21bも厚み方向に貫通している。
The
図4は、配線基板7の第1主面37a側の平面図である。
FIG. 4 is a plan view of the
図1及び図4に示すように、配線基板7には、振動子用パッド41の配置領域以外にも、ソルダーレジスト39の非配置領域が設けられている。具体的には、以下のとおりである。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
まず、開口部37hの内周面は、ソルダーレジスト39が配置されない第1非配置領域R1を有している。第1非配置領域R1は、例えば、開口部37hの内周面全体とされている。
First, the inner peripheral surface of the
また、第1主面37aは、ソルダーレジスト39が配置されない非配置領域として、開口部37hと振動子用パッド41を結ぶ第2非配置領域R2、振動子用パッド41に隣接し、振動子用パッド41を囲む第3非配置領域R3、及び、開口部37hに隣接し、開口部37hを囲む第4非配置領域R4を有している。
The first
第2非配置領域R2は、本実施形態では、第3非配置領域R3と第4非配置領域R4との交差部によって構成されている(第3非配置領域R3及び第4非配置領域R4に含まれている。)。 In the present embodiment, the second non-arrangement region R2 is configured by an intersection of the third non-arrangement region R3 and the fourth non-arrangement region R4 (in the third non-arrangement region R3 and the fourth non-arrangement region R4). include.).
第3非配置領域R3は、例えば、概略一定の幅で振動子用パッド41の縁部に沿って延びる形状(溝状)とされている。第3非配置領域R3は、例えば、振動子用パッド41のスルーホール導体45との接続部を除いて振動子用パッド41を囲んでいる。なお、ここでいう「囲む」は、例えば、第3非配置領域R3が振動子用パッド41の縁部の半分以上に亘っていればよいものとする。
The third non-arrangement region R3 has, for example, a shape (groove shape) extending along the edge of the
第4非配置領域R4は、例えば、概略一定の幅で開口部37hの縁部に沿って延びる形状(溝状)とされている。なお、当該延びる形状は、点線のように離散的なものであってもよい。第4非配置領域R4は、例えば、開口部37hの全体を囲んでいる。なお、ここでいう「囲む」は、例えば、一又は複数の第4非配置領域R4が開口部37hの縁部の半分以上に亘っているか、開口部37hの縁部を120°以下の中心角で3等分以上に分割した各区間の少なくとも一部に第4非配置領域R4が位置していればよいものとする。
For example, the fourth non-arrangement region R4 has a shape (groove shape) extending along the edge of the
第2非配置領域R2〜第4非配置領域R4の幅は適宜に設定されてよい。例えば、これらの幅は、30μm以上200μm以下である。これらの幅は、ソルダーレジスト39の厚みよりも小さくてもよいし、大きくてもよい。 The widths of the second non-arrangement region R2 to the fourth non-arrangement region R4 may be set as appropriate. For example, these widths are 30 μm or more and 200 μm or less. These widths may be smaller or larger than the thickness of the solder resist 39.
図5(a)は、図2の領域Vの拡大図である。 FIG. 5A is an enlarged view of a region V in FIG.
ソルダーレジスト39は、例えば、振動子用パッド41(及びその他の第1主面37a上の導電層)よりも厚く形成されている。例えば、振動子用パッド41の厚さが10μm以上40μm以下であるのに対して、ソルダーレジスト39の厚さは、これよりも5μm以上厚く、15μm以上100μm以下である。
For example, the solder resist 39 is formed thicker than the vibrator pad 41 (and the conductive layer on the other first
上述のようにアンダーフィル49は、開口部37h内から、素子搭載部材11の基体21と配線基板7の絶縁基板37との隙間へも広がっている。より具体的には、アンダーフィル49は、第2非配置領域R2〜第4非配置領域R4において、基体21と絶縁基板37との間に広がり、これらの部材に密着している。さらには、アンダーフィル49は、振動子用パッド41、バンプ47及び振動子端子25にも密着している。なお、特に図示しないが、アンダーフィル49は、ソルダーレジスト39と基体21との間に広がってこれらの部材に密着していてもよい。
As described above, the
(水晶発振器の製造方法)
以上の構成を有する水晶発振器の製造方法を説明する。
(Manufacturing method of crystal oscillator)
A method of manufacturing a crystal oscillator having the above configuration will be described.
まず、図1の分解斜視図に示した各部材、すなわち、配線基板7、集積回路素子5、素子搭載部材11、振動素子9及び蓋部材13が準備される。これらの各部材の製造方法は、具体的な形状等を除けば、公知の方法と同様でよい。
First, each member shown in the exploded perspective view of FIG. 1, that is, the
次に、各部材が接合される。すなわち、振動素子9の素子搭載部材11に対する接合、蓋部材13の素子搭載部材11に対する接合、集積回路素子5の素子搭載部材11に対する接合、及び、素子搭載部材11の配線基板7に対する接合が行われる。
Next, each member is joined. That is, the
これらの接合順は、蓋部材13の素子搭載部材11に対する接合が振動素子9の素子搭載部材11に対する接合よりも後である限り、どのような接合順も可能である。また、第2接続パターン55の一部を拡幅して形成した測定パッド(本実施形態では集積回路素子5が重なる)を介して振動素子9の特性を検査し、これに応じて励振電極17の重さを調整する場合においては、集積回路素子5の素子搭載部材11に対する接合は、振動素子9の素子搭載部材11に対する接合よりも後、且つ、蓋部材13の素子搭載部材11に対する接合よりも前である。
As long as the joining of the
次に、未硬化状態のアンダーフィル49が開口部37hを介して集積回路素子5と振動子3との間に充填される。充填は、例えば、ディスペンサによって行われる。
Next,
この際、未硬化状態のアンダーフィル49は、絶縁基板37(第1主面37a)に対する濡れ性がソルダーレジスト39に対する濡れ性よりも高い。及び/又は、ソルダーレジスト39の非配置領域において、第1主面37aとソルダーレジスト39の側面とがなす角部、若しくは、第1主面37aとソルダーレジスト39の2側面とが構成する溝においては、ソルダーレジスト39を引き込む毛管現象が生じる。その結果、アンダーフィル49は、ソルダーレジスト39上よりも第2非配置領域R2〜第4非配置領域R4上に優先的に広がる。
At this time, the
その後、常温の雰囲気によって、又は、リフロー炉等による加熱によって、アンダーフィル49は硬化される。
Thereafter, the
(変形例)
図5(b)は変形例を示す図5(a)に相当する断面図である。
(Modification)
FIG. 5B is a cross-sectional view corresponding to FIG.
この変形例では、第2非配置領域R2〜第4非配置領域R4が形成されていない。この場合、未硬化状態のアンダーフィル49が開口部37hに供給されると、開口部37h側に位置するソルダーレジスト39が、アンダーフィル49の第1主面37aを伝う流れに対する堰として機能する。その結果、アンダーフィル49は、振動子用パッド41に到達しない。
In this modification, the second non-arrangement region R2 to the fourth non-arrangement region R4 are not formed. In this case, when the
以上のとおり、本実施形態では、発振器1は、第1主面37aから第2主面37bへ貫通する開口部37hを有する配線基板7と、第1主面37aに開口部37hを覆うように実装された振動子3と、開口部37h内に配置され、振動子3に実装された集積回路素子5と、を有している。配線基板7は、第1主面37a、第2主面37b及び開口部37hを有する絶縁基板37と、第1主面37aに設けられ、振動子3が実装される振動子用パッド41と、振動子用パッド41を露出させつつ絶縁基板37を覆うソルダーレジスト39と、を有している。開口部37hの内周面は、ソルダーレジスト39が非配置とされた第1非配置領域R1を有している。
As described above, in this embodiment, the
従って、例えば、振動子3のパッケージ(素子搭載部材11及び蓋部材13)と、配線基板7との組み合わせによって、発振器1のパッケージを構成することができる。その結果、例えば、配線基板7の変更乃至は交換によって簡便に外部端子43の配置及び大きさを変更することができる。また、例えば、振動子及び集積回路素子の双方を配線基板に実装して発振器を構成する場合に比較して、開口部37hに集積回路素子5が収容されるので、小型化が図られる。
Therefore, for example, the package of the
さらに、開口部37hの内周面においてソルダーレジスト39が非配置とされていることから、ソルダーレジスト39の厚みの2倍だけ開口部37hの内径を大きくすることができ、その分開口部37hの面積を大きくすることができる。その結果、配線基板7の小型化又は大きな集積回路素子5の搭載が可能となる。
Further, since the solder resist 39 is not disposed on the inner peripheral surface of the
また、本実施形態では、発振器1は、開口部37h内にて振動子3と集積回路素子5との間に充填されたアンダーフィル49を更に有している。振動子3は、第1主面37aとの間に隙間が形成された状態で第1主面37aに実装されている。第1主面37aは、ソルダーレジスト39が非配置とされ、開口部37hと振動子用パッド41とを結ぶ、第2非配置領域R2を有している。アンダーフィル49は開口部37hから第2非配置領域R2を介して振動子用パッド41に到達している。
In the present embodiment, the
従って、例えば、集積回路素子5の封止のためのアンダーフィル49によって、絶縁基板37と振動子3とを接合し、両者の接合強度を向上させることができる。接合強度の向上が振動子用パッド41へ延びる第2非配置領域R2においてなされることから、振動子用パッド41と振動子端子25との電気的接続の信頼性を向上させることができる。その結果、例えば、安価且つ小型に発振器1の信頼性を向上させることができる。図5(b)の変形例との比較から理解されるように、第2非配置領域R2が形成されていることにより、より確実にアンダーフィル49を振動子用パッド41へ到達させることができる。
Therefore, for example, the insulating
また、本実施形態では、第1主面37aは、上記の第2非配置領域R2に加え、ソルダーレジスト39が非配置とされ、振動子用パッド41に隣接するとともに振動子用パッド41を囲む第3非配置領域R3を有している。アンダーフィル49は第2非配置領域R2から第3非配置領域R3上に広がっている。
In the present embodiment, in addition to the second non-arrangement region R2, the first
従って、例えば、アンダーフィル49による絶縁基板37と振動子3との接合強度の向上が振動子用パッド41の周囲においてなされる。その結果、上述した振動子用パッド41と振動子端子25との電気的接続の信頼性をより向上させることができる。
Accordingly, for example, the bonding strength between the insulating
また、本実施形態では、第1主面37aは、ソルダーレジスト39が非配置とされ、開口部37hに隣接するとともに開口部37hを囲む第4非配置領域R4を有している。アンダーフィル49は、開口部37hから第4非配置領域R4上に広がっている。
Further, in the present embodiment, the first
従って、例えば、集積回路素子5に密着したアンダーフィル49が配線基板7に対して第1主面37a側から第2主面37b側へ係合する。その結果、例えば、集積回路素子5のIC端子33を振動子3のIC用パッド26から引き離すような力がIC端子33に加えられることが抑制される。すなわち、第4非配置領域R4を形成するだけで、発振器1の電気的接続の信頼性を向上させることができる。
Therefore, for example, the
なお、以上の実施形態において、水晶発振器1は圧電発振器の一例であり、水晶振動子3は圧電振動子の一例である。
In the above embodiment, the
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various aspects.
圧電発振器は、水晶を用いるものに限定されず、例えば、セラミックを用いるものであってもよい。圧電発振器の用途乃至は機能は適宜に設定されてよい。例えば、圧電発振器は、クロック用発振器であってもよいし、電圧制御型発振器(例えばVCXO)であってもよいし、温度補償型発振器(例えばTCXO)であってもよいし、恒温槽付発振器(例えばOCXO)の恒温槽内の発振器であってもよい。外部端子、振動子用パッド、振動子端子、IC用パッド及びIC端子の数及びその配置は、圧電発振器に要求される機能に応じて適宜に設定されてよい。 The piezoelectric oscillator is not limited to one using crystal, and may be one using ceramic, for example. The use or function of the piezoelectric oscillator may be set as appropriate. For example, the piezoelectric oscillator may be a clock oscillator, a voltage controlled oscillator (for example, VCXO), a temperature compensated oscillator (for example, TCXO), or a thermostatic oscillator. It may be an oscillator in a constant temperature bath (for example, OCXO). The number and arrangement of external terminals, vibrator pads, vibrator terminals, IC pads, and IC terminals may be appropriately set according to functions required for the piezoelectric oscillator.
圧電振動子の具体的構成は、適宜に変更されてよい。例えば、圧電振動素子は、2本の振動腕を有する音叉型のものであってもよいし、矩形の平板状の対角線上に1対の引出電極が形成されるものであってもよい。また、例えば、素子搭載部材は、枠部が金属によって構成されるものであってもよい。 The specific configuration of the piezoelectric vibrator may be changed as appropriate. For example, the piezoelectric vibrating element may be of a tuning fork type having two vibrating arms, or a pair of extraction electrodes formed on a rectangular flat plate diagonal. For example, the element mounting member may have a frame portion made of metal.
配線基板の具体的構成は、適宜に変更されてよい。例えば、振動子用パッドと外部端子とは、層状のスルーホール導体ではなく、絶縁基板を貫通するビアに充填されたビア導体によって接続されてもよい。また、例えば、配線基板は、主面だけでなく、内部に主面に平行な導体層を有していてもよい。また、例えば、配線基板は、第1主面及び/又は第2主面に層状の配線等を有し、その配線等を覆うようにソルダーレジストを有していてもよい。 The specific configuration of the wiring board may be changed as appropriate. For example, the vibrator pad and the external terminal may be connected not by a layered through-hole conductor but by a via conductor filled in a via penetrating the insulating substrate. Further, for example, the wiring board may have not only the main surface but also a conductor layer parallel to the main surface inside. For example, the wiring board may have a layered wiring or the like on the first main surface and / or the second main surface, and may have a solder resist so as to cover the wiring or the like.
配線基板は、平面視において振動子と概略同等の大きさの絶縁基板と、第2主面に設けられた層状の外部端子とを有する構成のものに限定されない。すなわち、配線基板は、振動子のパッケージとで、いわゆるH型のパッケージのような形状を構成するものに限定されない。例えば、配線基板は、比較的広い面積を有し、第1主面に振動子と並列に適宜な電子部品が実装されるものであってもよい。また、例えば、配線基板は、開口部を覆うように第2主面にヒータ等の電子部品が実装されるものであってもよい。また、例えば、配線基板は、第2主面に層状の外部端子が設けられるのではなく、スルーホール導体(45)にピン状の外部端子が挿通されて固定されるものであってもよい。 The wiring substrate is not limited to a configuration having an insulating substrate having a size substantially equal to that of the vibrator in plan view and a layered external terminal provided on the second main surface. In other words, the wiring board is not limited to one that forms a shape like a so-called H-type package with the vibrator package. For example, the wiring board may have a relatively large area, and an appropriate electronic component may be mounted on the first main surface in parallel with the vibrator. For example, the wiring board may be one in which an electronic component such as a heater is mounted on the second main surface so as to cover the opening. Further, for example, the wiring board may be one in which a pin-like external terminal is inserted into and fixed to the through-hole conductor (45) instead of providing a layered external terminal on the second main surface.
配線基板は、第1非配置領域〜第4非配置領域の全てが形成されなくてもよい。例えば、第1非配置領域〜第4非配置領域のひとつのみ、いずれか2つのみ、又は、いずれか3つのみが形成されてもよい。ただし、未硬化状態のアンダーフィルの、絶縁基板を伝う流れを考慮すると、第2非配置領域〜第4非配置領域は、第1非配置領域と組み合わされることが好ましく、また、第3非配置領域は、第2非配置領域と組み合わされることが好ましい。 The wiring board does not have to be formed in all of the first non-arrangement region to the fourth non-arrangement region. For example, only one of the first non-arranged region to the fourth non-arranged region, any two, or only three may be formed. However, in consideration of the flow of uncured underfill through the insulating substrate, the second non-arranged region to the fourth non-arranged region are preferably combined with the first non-arranged region, and the third non-arranged region The region is preferably combined with the second non-arranged region.
各非配置領域の形状は適宜に設定されてよい。例えば、第1非配置領域は、開口部の内周面の全面ではなく、周方向の一部及び/又は貫通方向の一部にのみ形成されてもよい。また、例えば、第2非配置領域は、開口部から振動子用パッドに延びる線状であってもよい。また、例えば、第2非配置領域(及び第3非配置領域)は、振動子用パッドと同等の幅で開口部から振動子用パッドに延びる形状であってもよい。また、例えば、第3非配置領域は、振動子用パッドの縁部に沿って延びているとは言えない程度に、比較的広い幅で振動子用パッドを囲む形状であってもよい。また、例えば、第4非配置領域は、開口部の全周に亘っておらず、開口部の縁部の複数位置に分散して設けられてもよい。 The shape of each non-arrangement region may be set as appropriate. For example, the first non-arrangement region may be formed not only on the entire inner peripheral surface of the opening but only on a part in the circumferential direction and / or a part in the penetration direction. Further, for example, the second non-arrangement region may have a linear shape extending from the opening to the vibrator pad. Further, for example, the second non-arrangement region (and the third non-arrangement region) may have a shape that extends from the opening to the transducer pad with the same width as the transducer pad. Further, for example, the third non-arrangement region may have a shape that surrounds the vibrator pad with a relatively wide width to the extent that it cannot be said that the third non-arrangement region extends along the edge of the vibrator pad. Further, for example, the fourth non-arrangement region may be provided in a distributed manner at a plurality of positions on the edge of the opening, not over the entire circumference of the opening.
なお、複数の振動子用パッドの間には、ソルダーレジストが位置し、ソルダーレジストによって振動子用パッド同士の短絡が抑制されていることが好ましい。 In addition, it is preferable that a solder resist is located between the plurality of vibrator pads, and the short circuit between the vibrator pads is suppressed by the solder resist.
1…水晶発振器(圧電発振器)、3…水晶振動子(圧電振動子)、5…集積回路素子、7…配線基板、37…絶縁基板、37a…第1主面、37b…第2主面、37h…開口部、39…ソルダーレジスト、41…振動子用パッド、R1…第1非配置領域。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1主面に前記開口部を覆うように実装された圧電振動子と、
前記開口部内に配置され、前記圧電振動子に実装された集積回路素子と、
を有し、
前記配線基板は、
前記第1主面、前記第2主面及び前記開口部を有する絶縁基板と、
前記第1主面に設けられ、前記圧電振動子が実装される振動子用パッドと、
前記振動子用パッドを露出させつつ前記絶縁基板を覆うソルダーレジストと、を有し、
前記開口部の内周面は、前記ソルダーレジストが非配置とされた第1非配置領域を有している
圧電発振器。 A wiring board having a first main surface, a second main surface on the back surface thereof, and an opening penetrating from the first main surface to the second main surface;
A piezoelectric vibrator mounted on the first main surface so as to cover the opening;
An integrated circuit element disposed in the opening and mounted on the piezoelectric vibrator;
Have
The wiring board is
An insulating substrate having the first main surface, the second main surface and the opening;
A vibrator pad provided on the first main surface on which the piezoelectric vibrator is mounted;
A solder resist that covers the insulating substrate while exposing the vibrator pad, and
An inner peripheral surface of the opening has a first non-arrangement region in which the solder resist is not arranged. Piezoelectric oscillator.
前記圧電振動子は、前記第1主面との間に隙間が形成された状態で前記第1主面に実装されており、
前記第1主面は、前記ソルダーレジストが非配置とされ、前記開口部と前記振動子用パッドとを結ぶ、第2非配置領域を有し、
前記アンダーフィルが前記開口部から前記第2非配置領域を介して前記振動子用パッドに到達している
請求項1に記載の圧電発振器。 An underfill filled between the piezoelectric vibrator and the integrated circuit element in the opening;
The piezoelectric vibrator is mounted on the first main surface in a state where a gap is formed between the piezoelectric vibrator and the first main surface.
The first main surface has a second non-arrangement region in which the solder resist is non-arranged and connects the opening and the vibrator pad,
The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the underfill reaches the vibrator pad from the opening through the second non-arrangement region.
前記アンダーフィルが前記第2非配置領域から前記第3非配置領域上に広がっている
請求項2に記載の圧電発振器。 The first main surface has a third non-arrangement region in which the solder resist is not arranged, is adjacent to the vibrator pad and surrounds the vibrator pad,
The piezoelectric oscillator according to claim 2, wherein the underfill extends from the second non-arrangement region to the third non-arrangement region.
前記圧電振動子は、前記第1主面との間に隙間が形成された状態で前記第1主面に実装されており、
前記第1主面は、前記ソルダーレジストが非配置とされ、前記開口部に隣接するとともに前記開口部を囲む第4非配置領域を有し、
前記アンダーフィルが前記開口部から前記第4非配置領域上に広がっている
請求項1に記載の圧電発振器。 An underfill filled between the piezoelectric vibrator and the integrated circuit element in the opening;
The piezoelectric vibrator is mounted on the first main surface in a state where a gap is formed between the piezoelectric vibrator and the first main surface.
The first main surface has a fourth non-arrangement region in which the solder resist is not arranged and is adjacent to the opening and surrounds the opening.
The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the underfill extends from the opening to the fourth non-arranged region.
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