JP3876552B2 - Saw発振器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、SAW共振子と、このSAW共振子を駆動するICチップ(集積回路チップ)とからなり、小型ワイヤレス機器のような無線通信機器などに適用されるSAW発振器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のSAW発振器の一例としては、圧電基板上に櫛形電極などが設けられたSAW共振子と、このSAW共振子を駆動させる発振回路を集積回路化させたICチップとからなり、パッケージ内にSAW共振子とICチップとを個別に収納させたものが知られている。そして、SAW共振子とICチップとの電気的な接続や、ICチップの電極とパッケージの外部接続電極との電気的な接続は、金やアルミニウムなどのワイヤで接続するワイヤボンディングにより行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようにパッケージ内にSAW共振子およびICチップを独立して収納するとともに、SAW共振子とICチップの配線をワイヤボンディングにより行う場合には、以下のような問題がある。
【0004】
第1には、配線が長くなるのが一般的であり、この場合に浮遊インダクタンスや浮遊容量の影響により高周波特性が悪くなる。
【0005】
第2には、ワイヤボンディングの加工精度のばらつきにより、電気特性にばらつきが生じるおそれがある。
【0006】
第3には、SAW共振子とICチップとが相当に離れて実装されている場合には、SAW共振子とICチップの温度にばらつきが発生し、ICチップ上に温度センサを設けてその温度センサの検出温度によりSAW共振子の温度補償を行うような場合には好ましくない。
【0007】
本発明は、上述の点に鑑みなされたものであり、その目的は、高周波特性などの電気特性の向上、小型化、組み立て工数の削減、低コスト化、対衝撃性の向上を図るようにしたSAW発振器を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するために、請求項1から請求項4に記載の各発明は、以下のように構成した。
【0013】
また、請求項1に記載の発明は、圧電基板上に少なくとも櫛形電極を設けて形成されたSAW共振子と、このSAW共振子を駆動させる発振回路を集積回路化させたICチップとからなるSAW発振器において、前記圧電基板の前記櫛形電極が設けられた面の反対面を、前記ICチップを実装するICチップ実装領域とし、このICチップ実装領域内に前記ICチップを実装させたものである。
【0014】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のSAW発振器において、前記ICチップの実装は、フリップチップ実装としたものである。
【0015】
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のSAW発振器において、前記SAW共振子を形成させるとともに前記ICチップを実装させた前記圧電基板をパッケージ内に収納するとともに、前記圧電基板の前記パッケージ内への固定は、前記ICチップ実装領域に設けた外部入出力端子と前記パッケージ内に設けた外部入出力端子とを導電性接着剤によって接続するようにした。
【0016】
請求項4に記載の発明は、請求項1、請求項2、または請求項3に記載のSAW発振器において、前記ICチップは、前記発振回路の他に前記SAW共振子の温度を検出する温度センサと、この温度センサの検出温度により前記SAW共振子の温度補償を行う温度補償回路とを含むようにした。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0018】
図1は、本発明のSAW発振器の第1実施形態の全体の構成を示す斜視図である。図2は、図1のA−A線の断面図である。図3は、発振器本体の斜視図である。図4は、ICチップの実装状態を示す図である。
【0019】
この第1実施形態のSAW発振器は、図3に示すように、圧電基板1上にSAW共振子2を形成させるとともに、圧電基板1上にSAW共振子2を駆動するためのICチップ3を実装させた発振器本体4を備え、図1および図2に示すように、発振器本体4の表側を下向きにしてパッケージ5内に収納して固定し、パッケージ5の上部開口を蓋6により封止させたものである。
【0020】
発振器本体4は、図3に示すように、水晶、ランガサイト、LBO、サファイア、ダイアモンドなどからなる圧電基板1上に、SAW共振子2が形成されるSAW共振子形成領域1Aと、このSAW共振子形成領域1Aに隣接しICチップ3を実装するICチップ実装領域1Bとが設けられ、SAW共振子形成領域1AにはSAW共振子2が形成され、ICチップ実装領域1BにはICチップ3がフリップチップ実装されている。
【0021】
ここで、圧電基板1上にSAW共振子形成領域1Aの他にICチップ実装領域1Bを設けるようにしたのは、SAW共振子形成領域1Aに形成されるSAW共振子2により発生する表面弾性波の振動はSAW共振子形成領域1A内に限定され、その振動の影響が表面弾性波の搬送方向と直交するICチップ実装領域1Bには殆ど及ばないからである。
【0022】
SAW共振子形成領域1A内の表面上であって圧電基板1の幅方向には、フォトリソグラフ法により所定のライン幅とライン間隔を有するアルミニウムなどからなる一対の櫛形電極7、8と、一対の反射器9、10が設けられ、これによりSAW共振子2が形成されている。
【0023】
ICチップ3は、SAW共振子2を駆動する発振回路の他に、SAW共振子2の温度を測定する温度センサと、この温度センサの検出温度によりSAW共振子2の温度補償を行う温度補償回路とを備え、これらをワンチップ上に集積回路化したものである。ICチップ3は、図4に示すようにその下面側に取付け用の複数のバンプ(突起電極)17を有している。
【0024】
また、ICチップ領域1B内の表面上には、図3に示すように、ICチップ3と接続する導電パターン11〜14が設けられ、この導電パターン11〜14は、その表面上の端部に設けられた外部入出力端子11A〜14Aに接続されている。また、ICチップ領域1B内の表面上とSAW共振子形成領域1A内の表面上には、ICチップ3と櫛形電極7、8とを接続する導電パターン15、16がそれぞれ設けられている。そして、図4に示すように、ICチップ3の下面に設けられた各バンプ17は、対応する導電パターン11〜16の各一部と半田18によって接続され、これにより、ICチップ3はICチップ領域1B内にいわゆるフリップチップ実装されている。
【0025】
図1に示すように、パッケージ5内の長さ方向には、直方体状の一対の端子台25、26が所定間隔をおいてそれぞれ設けられ、その端子台25、26上には複数の外部入出力端子20〜23が設けられている。そして、発振器本体4をその表側を下に向けてパッケージ5内に収納させるとともに、圧電基板1に設けた外部入出力端子11A〜14Aと、これらに対向する外部入出力端子20〜23とを導電性接着剤24によって電気的に接続させ、これによりパッケージ5内に発振器本体4を支持固定させている。
【0026】
以上説明したように、この第1実施形態のSAW発振器では、圧電基板1上に、SAW共振子形成領域1Aの他に、ICチップ3を実装するICチップ実装領域1Bを設け、このICチップ実装領域BにICチップ3をフリップチップ実装するようにした。このため、SAW共振子2とICチップ3などの電気的な接続距離が短縮されるので、浮遊インダクタンスや浮遊容量を減少でき、高周波特性などの電気特性が向上する。
【0027】
また、この第1実施形態のSAW発振器では、ICチップ3に温度センサを設け、この温度センサとSAW共振子2とを接近させるようにしたので、温度センサによるSAW共振子2の検出精度が向上し、これにより温度補償回路によるSAW共振子2の温度補償がより適切なものとなる。
【0028】
さらに、この第1実施形態のSAW発振器では、ICチップ実装領域1BにICチップ3をフリップチップ実装するとともに、圧電基板1のパッケージ5内への実装に際して導電性接着剤を使用するようにしたので、組み立て工数の削減、制作費用の低減、耐衝撃性の向上などが図れる。
【0029】
次に、本発明のSAW発振器の第2実施形態について、図5を参照して説明する。
【0030】
この第2実施形態のSAW発振器は、図3に示す第1実施形態の発振器本体4を、図5に示すような発振器本体4Aに置き換えたものである。
【0031】
すなわち、この発振器本体4Aは、図5に示すように、圧電基板1のSAW共振子形成領域1A内の表面上であって圧電基板1の長さ方向に、一対の櫛形電極7、8と、一対の反射器9、10とを設けるようにしたものである。そして、櫛形電極7、8とICチップ3とを接続する導電パターンパターン27、28を、圧電基板1上にその長さ方向に対して左右対称に設けるとともに、その導電パターンパターン27、28の各長さを同一にし、第1実施形態と比べて高周波特性の向上を図るようにしたものである。
【0032】
なお、この第2実施形態の他の部分の構成は、第1実施形態と同様であるのでその説明は省略するとともに、図5では図3と同一部分には同一符号を付している。
【0033】
次に、本発明のSAW発振器の第3実施形態について、図6から図9を参照して説明する。
【0034】
図6は、本発明のSAW発振器の第3実施形態の全体の構成を示す斜視図である。図7は、図6のB−B線の断面図である。図8は、発振器本体の表側の斜視図である。図9は、同発振器本体の裏側の斜視図である。
【0035】
この第3実施形態のSAW発振器は、図6および図7に示すように、水晶、ランガサイト、LBO、サファイア、ダイアモンドなどからなる圧電基板31の表面側にSAW共振子32を形成する一方、圧電基板31の裏面側にSAW共振子32を駆動するためのICチップ33を実装させた発振器本体34を備え、この発振器本体34はその裏側を下向きにしてパッケージ35内に収納して固定し、パッケージ35の上部開口を蓋36により封止させたものである。
【0036】
ここで、圧電基板31の裏面側にICチップ33を実装するようにしたのは、圧電基板31の表面上に形成されるSAW共振子32により発生する表面弾性波の振動はその表面上に限定され、その振動の影響が圧電基板31の裏面上(裏面側)には殆ど及ばないからである。
【0037】
圧電基板31の表面上であってその長さ方向には、図8に示すように、フォトリソグラフ法により所定のライン幅とライン間隔を有するアルミニウムからなる一対の櫛形電極37、38と、一対の反射器39、40が設けられ、これによりSAW共振子32が形成されている。
【0038】
圧電基板31の裏面上の右半部には、図9に示すように、ICチップ33と接続する導電パターン41〜44が設けられ、この導電パターン41〜44は、その裏面上の幅方向の両端部に設けられた外部入出力端子41A〜44Aと接続されている。さらに、図8および図9に示すように、圧電基板31の表面上、その対向する側面上、およびその裏面上には、櫛形電極37、38とICチップ33とを電気的に最短距離で接続する導電パターン45、46がそれぞれ設けられている。
【0039】
そして、ICチップ33の下面に設けたバンプは、対応する導電パターン41〜46の各一部と半田によって接続され、これにより、ICチップ33は圧電基板31の裏面側にいわゆるフリップチップ実装されている。この実装は、図4に示すICチップ3の圧電基板1上への実装と同様である。
【0040】
ICチップ33は、SAW共振子32を駆動する発振回路の他に、SAW共振子32の温度を測定する温度センサと、この温度センサの検出温度によりSAW共振子32の温度補償を行う温度補償回路とを備え、これらをワンチップ上に集積回路化したものである。
【0041】
図6に示すように、パッケージ35内の長さ方向には、直方体状の一対の端子台51、52が所定の間隔をおいて設けられ、その端子台51、52上には複数の外部入出力端子53〜56が設けられている。そして、発振器本体34をその裏側を下に向けてパッケージ35内に収納させるとともに、圧電基板31の裏面上に設けた外部入出力端子41A〜44Aと、これらに対向する外部入出力端子53〜56とを導電性接着剤57によって電気的に接続させ、これによりパッケージ35内に発振器本体34を支持固定させている(図7参照)。
【0042】
以上説明したように、この第3実施形態のSAW発振器では、圧電基板31の表面側にSAW共振子32を形成する一方、圧電基板31の裏面側にICチップ33をフリップチップ実装するようにした。このため、SAW共振子32とICチップ33などの電気的な接続距離が短縮されるので、浮遊インダクタンスや浮遊容量を減少でき、高周波特性などの電気特性が向上する。
【0043】
また、この第3実施形態のSAW発振器では、ICチップ33上に温度センサを設け、温度センサとSAW共振子32とを接近させるようにしたので、温度センサによるSAW共振子32の検出精度が向上し、これにより温度補償回路によるSAW共振子32の温度補償がより適切なものとなる。
【0044】
さらに、この第3実施形態のSAW発振器では、圧電基板31の裏面側にICチップ33をフリップチップ実装するとともに、圧電基板31のパッケージ35内への実装に際して導電性接着剤を使用するようにしたので、組み立て工数の削減、制作費用の低減、耐衝撃性の向上などが図れる。
【0045】
また、この第3実施形態のSAW発振器では、SAW共振子32を形成する圧電基板31の裏面側を利用してICチップ33を実装するようにしたので、小型化が可能となる。
【0046】
次に、本発明のSAW発振器の第4実施形態について、図10〜図12を参照して説明する。
【0047】
この第4実施形態のSAW発振器は、図6および図7に示す第3実施形態の発振器本体34を、図10および図11に示すような発振器本体34Aに置き換え、この発振器本体34Aはその裏側を下向きにしてパッケージ35内に収納して固定し、パッケージ35の上部開口を蓋36により封止させたものである。
【0048】
発振器本体34Aは、図8および図9に示す第3実施形態の発振器本体34と基本的に同一の構成であるが、圧電基板31の裏面側の構成のみが図12に示すように異なるものである。すなわち、図12に示すように、圧電基板31の裏面上にはICチップ33と接続する導電パターン61〜64が設けられ、この導電パターン61〜64は、その裏面上の長さ方向の両端部に設けられた外部入出力端子61A〜64Aに接続されている。
【0049】
なお、発振器本体34Aの裏側の他の部分の構成は図9と同一であるので、図12ではその同一部分には同一符号を付してその説明を省略するとともに、その表側の構成は図8と同一であるので図面および説明を省略する。
【0050】
また、この第4実施形態では、図10に示すように、パッケージ35内の幅方向に直方体状の一対の端子台65、66が所定の間隔をおいて設けられ、その端子台65、66上には複数の外部入出力端子67〜70が設けられている。そして、発振器本体34Aをその裏側を下に向けてパッケージ35内に収納させるとともに、圧電基板31の裏面上に設けた外部入出力端子61A〜64Aと、これらに対向する外部入出力端子67〜70とを導電性接着剤57によって電気的に接続させ、これによりパッケージ35内に発振器本体34Aを支持固定させている(図11参照)。
【0051】
この第4の実施形態によれば、発振器本体34Aの両側部分の4ヶ所(61A〜64A)にて、導電性接着剤57によってパッケージ35内に固定されるので、耐衝撃性という点から見ると、非常に安定して固定することが可能である。
【0052】
次に、本発明のSAW発振器の第5実施形態について、図13を参照して説明する。
【0053】
この第5実施形態のSAW発振器は、図12に示す第4実施形態にかかる発振器本体34Aを、図13に示すような発振器本体34Bに置き換えたものである。すなわち、この発振器本体34Bは、図12に示すように、圧電基板31の裏面上の長さ方向の一方の端部のみに外部入出力端子71A〜74Aを設け、この外部入出力端子71A〜74Aは、ICチップ33と接続するためにその裏面上に設けた導電パターン71〜74と接続されている。
【0054】
このように構成される発振器本体34Bは、図10に示す発振器本体34Aと同様にパッケージ35内に収納されるが、この場合には、端子台66にのみ4つの外部入出力端子が設けられ、発振器本体34Bの外部入出力端子71A〜74Aと、これらに対向する4つの外部入出力端子とを導電性接着剤によって電気的に接続させ、これによりパッケージ35内に発振器本体34Bを支持固定させることになる。
【0055】
次に、本発明のSAW発振器の第6実施形態について、図14および図15を参照して説明する。
【0056】
この第6実施形態のSAW発振器は、図8および図9に示す第3実施形態にかかる発振器本体34を、図14および図15に示すような発振器本体34Cに置き換え、この発振器本体34Cを図6に示すパッケージ35内に収納するようにしたものである。
【0057】
発振器本体34Cは、図14に示すに示すように、圧電基板31の表面側に設けられる一対の櫛形電極37、38と、一対の反射器39、40とを、圧電基板31の幅方向に設けるようにしたものである。さらに、圧電基板31の表面側の櫛形電極37、38とその裏面側に実装するICチップ33とを接続する導電パターン81、82を、図14および図15に示すように、圧電基板31の表面上、その前面上、およびその裏面上に一連にそれぞれ設けるようにした。
【0058】
なお、この第6実施形態の他の部分の構成は、第3実施形態と同様であるのでその説明は省略するとともに、図15では図9と同一部分には同一符号を付すようにした。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧電基板の圧電基板のICチップ実装領域、または圧電基板のSAW共振子を形成しない反対面に対してICチップをフリップチップ実装するとともに、圧電基板のパッケージ内への実装に際して導電性接着剤を使用するようにしたので、組み立て工数の削減、制作費用の低減、耐衝撃性の向上などが図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のSAW発振器の第1実施形態の全体の構成を示す斜視図である。
【図2】 図1のA−A線の断面図である。
【図3】 第1実施形態における発振器本体の斜視図である。
【図4】 第1実施形態におけるICチップの実装状態を示す図である。
【図5】 本発明の第2実施形態における発振器本体の斜視図である。
【図6】 本発明の第3実施形態の全体の構成を示す斜視図である。
【図7】 図6のB−B線の断面図である。
【図8】 第3実施形態における発振器本体の表側の斜視図である。
【図9】 同発振器本体の裏側の斜視図である。
【図10】 本発明の第4実施形態の全体の構成を示す斜視図である。
【図11】 図10のC−C線の断面図である。
【図12】 第4実施形態における発振器本体の裏側の斜視図である。
【図13】 本発明の第5実施形態における発振器本体の裏側の斜視図である。
【図14】 本発明の第6実施形態における発振器本体の表側の斜視図である。
【図15】 同発振器本体の裏側の斜視図である。
【符号の説明】
1、31 圧電基板
1A ICチップ実装領域
1B SAW共振子形成領域
2、32 SAW共振子
3、33 ICチップ
4、34 発振器本体
5、35 パッケージ
6、36 蓋
7、8、37、38 櫛形電極(すだれ電極)
9、10、39、40 反射器
11〜16、41〜46 導電パターン
11A〜16A、41A〜46A 外部入出力端子
17 バンプ(突起電極)
20〜23 外部入出力端子
24 導電性接着剤
25、26 端子台
Claims (4)
- 圧電基板上に少なくとも櫛形電極を設けて形成されたSAW共振子と、このSAW共振子を駆動させる発振回路を集積回路化させたICチップとからなるSAW発振器において、
前記圧電基板の前記櫛形電極が設けられた面の反対面を、前記ICチップを実装するICチップ実装領域とし、このICチップ実装領域内に前記ICチップを実装するようにしたことを特徴とするSAW発振器。 - 前記ICチップの実装は、フリップチップ実装であることを特徴とする請求項1に記載のSAW発振器。
- 前記SAW共振子を形成させるとともに前記ICチップを実装させた前記圧電基板をパッケージ内に収納するとともに、前記圧電基板の前記パッケージ内への固定は、前記ICチップ実装領域に設けた外部入出力端子と前記パッケージ内に設けた外部入出力端子とを導電性接着剤によって接続することにより行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のSAW発振器。
- 前記ICチップは、前記発振回路の他に前記SAW共振子の温度を検出する温度センサと、この温度センサの検出温度により前記SAW共振子の温度補償を行う温度補償回路とを含むことを特徴とする請求項1、請求項2、または請求項3に記載のSAW発振器。
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