JP3391118B2 - 表面実装型圧電発振器の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は小型の表面実装型圧電発
振器に関し、特に低背化を考慮するとともに、製造時の
熱対策を考慮し、また製造バラツキの少ない表面実装型
圧電発振器およびこの表面実装型圧電発振器の製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の小型化に伴い、水晶振動子等
の圧電振動子を用いた圧電発振器はその全高が低くかつ
プリント配線基板上に高密度に実装されることが要求さ
れ、しかもその実装は自動機によって行うことが要求さ
れている。この要求に応えるべく電子部品を薄型でリー
ドレス化したチップタイプとする動きが急となってい
た。図８に示すようなチップタイプの表面実装型水晶発
振器９は、金属製のキャンを用いたハーメチックシール
した水晶振動子等の電子部品に較べて、全高を始めとす
る体積を小さくすることができる。図８において、表面
実装型水晶発振器９は、水晶振動板搭載部９ａとＩＣチ
ップ収納部９ｂを有するセラミック製のパッケージ９２
内に、励振電極形成されたＡＴカットの水晶振動板９１
と、ＩＣチップ等の回路部品９４を収納して構成され、
セラミック製のキャップ９３をこれら水晶振動板等に被
覆し、ガラス等の封止材で気密封止を行っていた。ＩＣ
チップには、水晶振動板以外の電子部品（インバータ、
コンデンサ、帰還抵抗等）がＩＣ化されており、最近に
おいては水晶振動板とＩＣチップのみで圧電発振回路を
構成している場合が多い。このような場合、図８に示す
ようにＩＣチップをパッケージに収納し、ボンディング
ワイヤーＷでパッケージに形成された引出電極と電気的
に接続していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のガラスを用いた
気密封止は、比較的気密性が高く、電極等に有害なガス
の発生が少ない等の利点を有している。しかしながらガ
ラス材は接合材として用いる温度が比較的高く、低融点
ガラスを用いたとしても４００゜Ｃで１〜２時間程度の
処理温度、時間が必要であった。一方、ＩＣチップはこ
のような環境での使用は想定していない場合が多く、高
温処理を行った場合、ＩＣチップに電気的特性の変化が
生じることがあった。また、ＩＣチップの例えばアルミ
ニウム電極と電気的に接続される金のボンディングワイ
ヤーの接続部分Ｃにおいて、高温の影響でアルミニウム
と金の合金層が形成されることがあり、このような合金
層が形成されると接続部分が機械的にもろくなることが
あり、接続の信頼性を低下させていた。また、樹脂によ
る封止、半田による封止においてもＩＣチップの電極に
有害なガスが発生することがあった。さらに、ボンディ
ングワイヤーの撓み部分が、水晶発振器の高さ方向に延
びているために、水晶振動板の励振電極との接触を避け
る目的で水晶振動板とＩＣチップ等との間隔をある程度
確保する必要があった。このような構成は低背化する際
の障害になっていた。

【０００４】このような問題点を解決するために、先に
同一出願人が図７に示すような表面実装型圧電発振器８
を提案した。すなわち、圧電振動板８１をキャップ８３
にて基台８２の上部に気密封止し、ＩＣ等の他の回路部
品８４は基台の下面に設けられた凹部に収納し、樹脂材
８５の充填により埋設される構成の表面実装型圧電発振
器である。このような構成の表面実装型圧電発振器は、
圧電振動板の室とＩＣ等の回路素子の室が空間的に分離
され、圧電振動板の気密封止と他の回路部品の搭載を別
個で行うことができる。よって、回路素子等の電気的特
性の悪化させず、あるいは素子との接続状態を悪化させ
にくくするとともに、低背化に適した表面実装型圧電発
振器を得ることができた。

【０００５】このような表面実装型圧電発振器の製造に
おいて、基台の凹部に発振回路を構成する回路素子を収
納し、必要な電気的接続を行う工程で、通常、図６に示
すようにキャリアテープＴ上に凹部が上方に向くように
設置され、これら製造が進められる。しかしながら、基
台８２とキャップ８３を接合するガラス等の接合材Ｓの
量、粘性が異なる等の原因により、接合材の接合時の厚
みが異なることがある。このような場合、図６中の高低
差ｈで示すように基台裏面の回路部品の搭載部分の高さ
が異なることがあり、自動機等を用いた製造において、
ワイヤーボンディングの接続不良等の製造不良の原因と
なることがあった。

【０００６】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、回路素子等の電気的特性の悪化させず、あ
るいは素子との接続状態を悪化させにくくするととも
に、低背化に適し、かつ製造バラツキの少ない表面実装
型圧電発振器およびこの表面実装型圧電発振器の製造方
法を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による表面実装型
圧電発振器は、セラミックスからなり、必要な電極配線
を施すとともに少なくとも下面には厚み方向に凹部を形
成した基台と、この基台の上部に電気的機械的に接続さ
れる励振電極形成された圧電振動板と、前記基台上部の
圧電振動板を被覆し、接合材により気密的に封止される
キャップと、前記基台の凹部に収納され必要な電気的接
続がなされた発振回路を構成する回路素子と、前記凹部
に充填された絶縁性の樹脂材とからなり、圧電振動板と
回路素子とを配置する室を異ならせた表面実装型圧電発
振器において、キャップの外周寸法より基台の外周寸法
を大きくすることにより、基台の外周部分にフランジ部
を設け、当該フランジ部により当該表面実装型圧電発振
器を支持した状態で、気密封止された圧電振動子の特性
に応じて前記凹部に回路素子を搭載することを特徴とす
る。また、基台外周上面の複数箇所あるいは全周にわた
って切り欠きが設けられ、前記フランジ部および前記切
り欠きにより当該表面実装型圧電発振器を支持した状態
で、気密封止された圧電振動子の特性に応じて前記凹部
に回路素子を搭載する構成としてもよい。

【０００８】また、このような表面実装型圧電発振器を
製造する方法は、セラミックスからなり、必要な電極配
線を施すとともに少なくとも下面には厚み方向に凹部を
形成した基台を用意し、この基台の上部に励振電極形成
された圧電振動板を電気的機械的に接続する工程と、前
記基台の上部に接合材により気密的にキャップを接合す
ることにより、圧電振動板等を気密的に封止する工程
と、前記キャップの外周形状に対応した複数の貫通孔を
有するキャリアテープに、基台の下面が上方に向くよう
前記キャップを貫通孔に設置し、前記フランジ部あるい
は切り欠きでこの基台を支持する工程と、その後前記基
台の下面の凹部に発振回路を構成する回路素子を収納
し、必要な電気的接続を行う工程と、前記回路素子を収
納した前記凹部に絶縁性の樹脂材を充填する工程とから
なることを特徴とする。

【０００９】

【作用】圧電振動板はキャップにて基台の上部に気密封
止され、ＩＣ等の他の回路部品は基台の下面に設けられ
た凹部に収納され、樹脂材の充填により埋設される構成
で、両者が配置される室が空間的に分離される。このよ
うな構成により、圧電振動板の気密封止と他の回路部品
の搭載を別個で行うことができるので、ＩＣ等の回路部
品を搭載する前に、例えば比較的高温を必要とするガラ
ス材を接合材として用いて圧電振動板の気密封止を行う
ことができる。ＩＣ等の回路部品の搭載は後で行うの
で、ＩＣ等の電気的特性の変化、接続部分の劣化の問題
がなくなる。また、気密封止された圧電振動板部分の電
気的特性を調べた後、ＩＣ等の回路部品を搭載すること
ができる。調べた電気的特性が所定の規格水準を満たし
ていないものについては、ＩＣ等の回路部品を搭載しな
いことにより、未然に不良品の発生を防ぐことができ
る。さらに、このような構成の表面実装型圧電発振器に
おいて、フランジ部を形成しているので、このフランジ
部をキャリアテープに形成された貫通孔の周囲に係止さ
せ、基台裏面の回路部品の搭載等を容易にするととも
に、キャリアテープでキャップを支持していないので、
キャップと基台との接合材の量、粘性が異なる等の原因
により、接合材の接合時の厚みが異なった場合でも、基
台裏面の回路部品の搭載部分の高さが異なることがな
い。

【００１０】また、請求項１項の発明によれば、基台の
上部に圧電振動板を電気的機械的に接続する工程、前記
基台の上部にガラス材にてキャップを接合することによ
り、圧電振動板等を気密的に封止する工程の後に、基台
の凹部に発振回路を構成する回路素子を収納し、必要な
電気的接続を行い、樹脂材にて埋設処理を行うので、高
温処理の必要なガラス材による気密封止時の熱の影響を
受けることがなくなる。また、前記キャップの外周形状
に対応した複数の貫通孔を有するキャリアテープに、基
台の下面が上方に向くよう前記キャップを貫通設置し、
前記フランジ部あるいは切り欠きでこの基台を支持する
ことにより、基台裏面の回路部品の搭載等を容易にする
とともに、キャリアテープでキャップを支持していない
ので、キャップと基台との接合材の量、粘性が異なる等
の原因により、接合材の接合時の厚みが異なった場合で
も、基台裏面の回路部品の搭載部分の高さが異なること
がない。

【００１１】また、請求項２項の発明によれば、この基
台外周上面の複数箇所あるいは全周にわたって切り欠き
を設けた構成であるので、この切り欠き部分をキャリア
テープに形成された貫通孔の周囲に係止させ、基台裏面
の回路部品の搭載等を容易にするとともに、この切り欠
き部分には基台とキャップを接合するガラス材の余分が
流れにくい。

【００１２】

【実施例】次に、本発明について表面実装型の水晶発振
器を例にとり、図面を参照して説明する。 第１の実施例 図１は本発明による第１の実施例を示す表面実装型水晶
発振器の内部断面図であり、図２は図１の構成の表面実
装型水晶発振器をキャリアテープに搭載する状態を示す
斜視図であり、図３は図２のキャリアテープ搭載状態を
示す断面図である。圧電板である水晶振動板１はＡＴカ
ット水晶板を矩形状に形成してなり、厚みすべり振動を
行わしめるようその表裏面の中央部分に励振電極（図示
せず）が形成されている。これら励振電極からは、水晶
振動板１の長手方向一方端に引出電極（図示せず）が導
出されている。水晶振動板１をその上部に搭載する基台
２はセラミックスを積層形成してなり、その内部に必要
な電極配線が施され、その一部が後述する電極パッドと
して露出している。この基台の上部には水晶振動板１を
搭載する電極パッド２１，２２が形成され、電極パッド
２１，２２を通じて、水晶振動板１に電気信号が入力さ
れる。また、この基台の側面には一部切り欠かれた電極
導出部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが設けられ、ここに外部
導出電極が引き出されている。基台の底面には板厚方向
への凹部２４が設けられ、電極パッド２４ａ，２４ｂ，
２４ｃ，２４ｄが形成された凹部２４と、この凹部２４
の中央部分にさらに深いＩＣチップ搭載用の凹部２５が
設けられている。ＩＣチップ４はこの凹部２５に収納さ
れ、ＩＣチップ４の電極パッドと前記電極パッド２４
ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄとをボンディングワイヤー
Ｗで接続された後、樹脂材５がこれら凹部に充填され、
ＩＣチップ等が埋設処理される。なお、キャップはセラ
ミックスからなり、振動空間を確保する逆凹部３１を有
する構成となっており、その外周寸法は基台の外周寸法
より小さく設定されおり、これにより基台の外周部分に
はフランジ部２０が形成されている。

【００１３】この表面実装型水晶発振器を製造するに
は、励振電極が形成された水晶振動板１を基台に設けら
れた前記電極パッド２１，２２に搭載し、導電接合（導
電性接合材の図示は省略している）を行った後、基台上
部の外周近傍に低融点ガラスＧを配置し、この低融点ガ
ラスＧ上にキャップ３をその端部が位置するように設置
し、窒素ガス雰囲気中で４００゜Ｃで約２時間加熱し溶
融接合を行う。これにより水晶振動板は基台上部にキャ
ップ３にて気密的に封止される。基台下面の凹部２５に
ＩＣチップ等の回路素子を搭載するには、基台をその下
面が上方に向くように裏返してキャリアテープＴに搭載
する。キャリアテープＴには前記キャップの外周形状に
対応した複数の貫通孔Ｔ１，Ｔ２が形成されており、こ
のキャリアテープＴに、基台の下面が上方に向くよう前
記キャップを貫通設置し、前記フランジ部２０でこの基
台を支持する。そして、基台下面の凹部２５にＩＣチッ
プを設置し、ＩＣチップの電極パッドと前記電極パッド
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄとをボンディングワイ
ヤーＷで電気的に接続する。その後、エポキシ樹脂から
なる絶縁性の樹脂材５をこれら凹部２４，２５に充填
し、ＩＣチップ等を埋設する。

【００１４】第２の実施例 図４は本発明による第２の実施例を示す斜視図であり、
図５は図４の表面実装型圧電発振器の製造時に用いるキ
ャリアテープの一部斜視図である。第１の実施例と同じ
構成部分は、一部説明は省略するとともに、同番号を用
いて説明する。基台６のフランジ部６０には細長い切り
欠き６１，６２，６３，６４（６４については図示せ
ず）が４辺に設けられている。キャリアテープＴには複
数の貫通孔Ｔ３，Ｔ４が形成されており、これら各貫通
孔には前記基台の切り欠き６１，６２，６３，６４に対
応した支え部７１，７２，７３，７４が突出している。
基台下面の凹部６５にＩＣチップ等の回路素子を搭載す
るには、基台下面が上方に向くように裏返して、前記切
り欠き６１，６２，６３，６４を前記キャリアテープＴ
の支え部７１，７２，７３，７４に係止させキャリアテ
ープに固定する。そして、基台下面の凹部６５にＩＣチ
ップを設置し、ＩＣチップの電極パッドと前記電極パッ
ドとをボンディングワイヤーで電気的に接続する。な
お、２ｅ・・・２ｅは圧電振動板の電極あるいはＩＣチ
ップ等の電極を外部に導出する外部導出電極である。

【００１５】この実施例によれば、この基台外周上面の
複数箇所に切り欠きを設けた構成であるので、この切り
欠き部分をキャリアテープに形成された貫通孔の周囲に
係止させ、基台裏面の回路部品の搭載等を容易にすると
ともに、この切り欠き部分には基台とキャップを接合す
るガラス材の余分が流れにくい。よって、キャリアテー
プに支持される基台部分に接合材の余分が付着すること
がなく、安定した製造を行うことができる。なお、この
切り欠きは上述のように基台外周上面の複数箇所設けた
構成でもよく、また全周にわたって設けた構成でもよ
い。

【００１６】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、他の複雑な回路構成による発振器（例えば温度
補償型の水晶発振器）の場合等にも適用することができ
る。また、使用する樹脂材もエポキシ系樹脂のみなら
ず、シリコン系、ウレタン系樹脂を用いてもよい。さら
に、基台のフランジ部に基台とキャップを接合する接合
材の流出を防止する溝を設ける等の工夫を行ってもよ
い。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、圧電振動板はキャップ
にて基台の上部に気密封止され、ＩＣ等の他の回路部品
は基台の下面に設けられた凹部に収納され、樹脂材の充
填により埋設される構成で、両者が配置される室が空間
的に分離される。このような構成により、圧電振動板の
気密封止と他の回路部品の搭載を別個で行うことができ
るので、ＩＣ等の回路部品を搭載する前に、例えば比較
的高温を必要とするガラス材を接合材として用いて圧電
振動板の気密封止を行うことができる。ＩＣ等の回路部
品の搭載は後で行うので、ＩＣ等の電気的特性の変化、
接続部分の劣化の問題がなくなる。また、気密封止され
た圧電振動板部分の電気的特性を調べた後、ＩＣ等の回
路部品を搭載することができる。調べた電気的特性が所
定の規格水準を満たしていないものについては、ＩＣ等
の回路部品を搭載しないことにより、未然に不良品の発
生を防ぐことができる。さらに、このような構成の表面
実装型圧電発振器において、フランジ部を形成している
ので、このフランジ部をキャリアテープに形成された貫
通孔の周囲に係止させ、基台裏面の回路部品の搭載等を
容易にするとともに、キャリアテープでキャップを支持
していないので、キャップと基台との接合材の量、粘性
が異なる等の原因により、接合材の接合時の厚みが異な
った場合でも、基台裏面の回路部品の搭載部分の高さが
異なることがない。よって、製造バラツキが少なく、信
頼性の高い表面実装型圧電発振器を得ることができる。

【００１８】また、請求項１項の発明によれば、基台の
上部に圧電振動板を電気的機械的に接続する工程、前記
基台の上部にガラス材にてキャップを接合することによ
り、圧電振動板等を気密的に封止する工程の後に、基台
の凹部に発振回路を構成する回路素子を収納し、必要な
電気的接続を行い、樹脂材にて埋設処理を行うので、高
温処理の必要なガラス材による気密封止時の熱の影響を
受けることがなくなる。また、前記キャップの外周形状
に対応した複数の貫通孔を有するキャリアテープに、基
台の下面が上方に向くよう前記キャップを貫通設置し、
前記フランジ部あるいは切り欠きでこの基台を支持する
ことにより、基台裏面の回路部品の搭載等を容易にする
とともに、キャリアテープでキャップを支持していない
ので、キャップと基台との接合材の量、粘性が異なる等
の原因により、接合材の接合時の厚みが異なった場合で
も、基台裏面の回路部品の搭載部分の高さが異なること
がない。よって、製造バラツキが少なく、信頼性の高い
表面実装型圧電発振器の製造方法を得ることができる。

【００１９】また、請求項２項の発明によれば、この基
台外周上面の複数箇所あるいは全周にわたって切り欠き
を設けた構成であるので、この切り欠き部分をキャリア
テープに形成された貫通孔の周囲に係止させ、基台裏面
の回路部品の搭載等を容易にする。よって、製造バラツ
キが少なく、信頼性の高い表面実装型圧電発振器を得る
ことができる。また、この切り欠き部分には基台とキャ
ップを接合するガラス材の余分が流れにくく、キャリア
テープに支持される基台部分に接合材の余分が付着する
ことがなく、安定した製造を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による表面実装型圧電発振器の第１の実
施例を示す内部断面図。

【図２】図１の構成の表面実装型水晶発振器をキャリア
テープに搭載する状態を示す斜視図。

【図３】図２のキャリアテープ搭載状態を示す断面図で
ある。

【図４】第２の実施例を示す斜視図。

【図５】図４の構成の表面実装型水晶発振器をキャリア
テープに搭載する状態を示す斜視図。

【図６】従来例を示す図。

【図７】従来例を示す図。

【図８】従来例を示す図。

【符号の説明】

１，８１ 圧電振動板（水晶振動板） ２，９ 基台 ２４，２５，７１，７２，７３ 凹部 ３，９１ キャップ ４，８２ ＩＣチップ ５ 樹脂材

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックスからなり、必要な電極配線
   を施すとともに少なくとも下面には厚み方向に凹部を形
   成した基台と、この基台の上部に電気的機械的に接続さ
   れる励振電極形成された圧電振動板と、前記基台上部の
   圧電振動板を被覆し、接合材により気密的に封止される
   キャップと、前記基台の凹部に収納され必要な電気的接
   続がなされた発振回路を構成する回路素子と、前記凹部
   に充填された絶縁性の樹脂材とからなる表面実装型圧電
   発振器において、キャップの外周寸法より基台の外周寸
   法を大きくすることにより、基台の外周部分にフランジ
   部を設けた表面実装型圧電発振器を製造する方法であっ
   て、 セラミックスからなり、必要な電極配線を施すとともに
   少なくとも下面には厚み方向に凹部を形成した基台を用
   意し、この基台の上部に励振電極形成された圧電振動板
   を電気的機械的に接続する工程と、前記基台の上部に接
   合材により気密的にキャップを接合することにより、圧
   電振動板等を気密的に封止する工程と、前記キャップの
   外周形状に対応した複数の貫通孔を有するキャリアテー
   プに、基台の下面が上方に向くよう前記キャップを貫通
   孔に設置し、前記フランジ部でこの基台を支持する工程
   と、その後前記基台の下面の凹部に発振回路を構成する
   回路素子を収納し、必要な電気的接続を行う工程と、前
   記回路素子を収納した前記凹部に絶縁性の樹脂材を充填
   する工程とからなる表面実装型圧電発振器の製造方法。
2. 【請求項２】 セラミックスからなり、必要な電極配線
   を施すとともに少なくとも下面には厚み方向に凹部を形
   成した基台と、この基台の上部に電気的機械的に接続さ
   れる励振電極形成された圧電振動板と、前記基台上部の
   圧電振動板を被覆し、接合材により気密的に封止される
   キャップと、前記基台の凹部に収納され必要な電気的接
   続がなされた発振回路を構成する回路素子と、前記凹部
   に充填された絶縁性の樹脂材とからなる表面実装型圧電
   発振器において、キャップの外周寸法より基台の外周寸
   法を大きくすることにより、基台の外周部分にフランジ
   部を設けるとともに、基台外周上面の複数箇所あるいは
   全周にわたって切り欠きが設けられた表面実装型圧電発
   振器を製造する方法であって、 セラミックスからなり、必要な電極配線を施すとともに
   少なくとも下面には厚 み方向に凹部を形成した基台を用
   意し、この基台の上部に励振電極形成された圧電振動板
   を電気的機械的に接続する工程と、前記基台の上部に接
   合材により気密的にキャップを接合することにより、圧
   電振動板等を気密的に封止する工程と、前記キャップの
   外周形状に対応した複数の貫通孔を有するキャリアテー
   プに、基台の下面が上方に向くよう前記キャップを貫通
   孔に設置し、前記フランジ部あるいは切り欠きでこの基
   台を支持する工程と、その後前記基台の下面の凹部に発
   振回路を構成する回路素子を収納し、必要な電気的接続
   を行う工程と、前記回路素子を収納した前記凹部に絶縁
   性の樹脂材を充填する工程とからなる表面実装型圧電発
   振器の製造方法。