JP3928520B2 - Piezoelectric oscillator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動素子と、発振回路素子とを、金属容器と樹脂容器からなる複合パッケージに実装した圧電発振器に関するものであって、特にパッケージ構造に関わるものである。
【0002】
【従来の技術】
表面実装型の温度補償型水晶発振器は、移動体通信端末等の様々な電気機器に用いられている。近年、ダイオードやコンデンサなどの電子部品同様に、小型、薄型化と共に、生産性の向上が要求されている。
【0003】
これを解決する手段として、特開2001−7647号公報記載のものなどがある。図2(a)は従来の表面実装型の温度補償型水晶発振器の斜視図であり、図2(b)は組み立て完成図、図2(c)は図2(b)のY−Y線に沿った断面図である。101は鉄−ニッケル−コバルト合金(以下コバールと呼ぶ)や鉄−ニッケル合金などからなる金属板材で成形された蓋体、102は金属蒸着電極を持つ水晶片、103は水晶片収納用の積層セラミックからなる容器、104は温度補償回路を有するICチップ、105はICチップ収納用の積層セラミックからなる容器である。
【0004】
詳細な構成を下記に説明する。まず、水晶片収納用の積層セラミック容器103に水晶片102を収納する。このとき、水晶片102の電極と、セラミック容器103の収納用電極パッドは銀ペースト等を用いて電気的に接着される。さらに、水晶片102を収納した103の上面部に蓋体101を、気密に封着する。
【0005】
次に、ICチップ収納用の積層セラミック容器105に設けられた配線リード上に、温度補償回路を有するICチップ104をフリップチップボンディングにより収納する。水晶片102を収納し、蓋体101によって気密に封着されたセラミック容器103の下面電極と、ICチップ104を収納したセラミック容器105の上面電極を、電気的及び機械的に接着し、温度補償型IC付きの水晶発振器を形成している。この構造をとることによって、各収納部品の検査を別々に行うことができ、生産性の向上を図ることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の水晶発振器のパッケージ構造によれば、各々の部品を収納する容器にセラミックを使用していることから、外部応力に対する容器強度の維持を考慮すると、板厚を0.2mm以下にするのは困難であり、小型、薄型化を図る上で限界がある。また、セラミック容器の代わりに、樹脂容器だけで構成したパッケージの場合でも、外部応力に対する容器強度の維持を考慮すると、小型、薄型化を図る上で限界がある。
【0007】
すなわち、セラミックや樹脂からなる容器の小型、薄型化をすると、外部応力に対する容器強度が低下するという新たな問題が生じる。そのため、パッケージ全体の小型、薄型化に限界があるという問題があった。
【0008】
そこで本発明は、セラミック容器または、樹脂容器だけからなるパッケージよりも、小型、薄型化ができると共に、外部応力に対して丈夫な構造を有する圧電発振器を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電発振器は、上面が開口し、上面を蓋体によって密閉できる第1の容器内に振動素子を収納した振動ユニットと、振動ユニットに接合する第2の容器と、第2の容器の内部に収納されている発振回路素子及び温度補償機能を有する集積素子とからなり、第1の容器は、金属からなる容器で、金属製蓋体によって密閉され、第2の容器は、樹脂からなる容器で、リード電極を埋め込んでなり、第1の容器と第2の容器は、接続電極により電気的に接続されている。また、第1の容器底面に貫通孔を形成し、接合部材を用いて接続端子を気密貫通している。また、第2の容器の内壁側面に支持段部を形成し、この支持段部で第1の容器を支持している。また、第1の容器を第2の容器が内包するように接合したものである。
【0010】
本発明によると、金属容器と樹脂容器を組み合わせて用いることで、セラミック容器または、樹脂容器だけからなるパッケージよりも、小型、薄型化ができる。さらに、樹脂容器の内壁側面に、金属容器の底部を支える支持段部を形成することで、垂直方向からの外部応力によって、金属容器の底部がICチップに接触あるいは衝突して、ICチップを損傷させてしまうことを防ぐことができると共に、金属容器を樹脂容器が内包するように接合することで、金属容器が樹脂容器の内壁側から樹脂容器の側面を支えて補強する構造になるため、樹脂容器の板厚を薄くしても、水平方向に対する容器強度を維持することができる。
【0011】
したがって、この金属容器と樹脂容器からなる複合パッケージを用いることで、圧電発振器の小型、薄型化ができると共に、垂直方向及び水平方向からの外部応力に対して丈夫な構造を有することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図1を用いて詳しく説明する。図1(a)は本発明に係る複合パッケージを用いた温度補償型水晶発振器を示した斜視図であって、図1(b)は図1(a)に示した構成の温度補償型水晶発振器を組み立てた完成図を示したものである。
【0013】
図1(a)、図1(b)において、1はコバール或いは鉄−ニッケル合金などからなる板材によって形成された金属製蓋体、2は各周波数に合わせて加工され、表面に励振用の電極を有する水晶片、3は水晶片の表面に、金属蒸着膜によって形成された励振電極、4はコバール或いは鉄−ニッケル合金などからなる板材をプレス成形によって形成されており、その形状は上面が開口した箱型に形成された金属容器、5は金属容器の底部に形成された貫通孔に、ガラス材を介して気密に封着され、外部と水晶片を電気的に接続するためのリード端子、6は発振回路素子と温度補償回路を有する集積素子からなるICチップ、7は樹脂と金属製リードフレームによって形成されており、その形状は上面が開口した箱型に形成され、内壁側面に支持段部11を有するICチップ収納用の樹脂容器、8はICチップ6のピン配置に合わせて加工された金属のリードフレーム、9は樹脂容器に設けられた、ICチップとの配線リードと、水晶片との電気的接続に用いられる電極である。
【0014】
この複合パッケージを用いた水晶発振器の構成は次のとおりである。金属容器4に設けられたリード端子5上に、水晶片2の励振電極3を銀ペースト等の導電性接着剤を用いて接着し、その上面にAu/Sn封止等で金属製蓋体1を気密に封止することで、水晶片2を金属容器4内に、気密に収納している。
【0015】
次に、モールド成形された樹脂容器7内に設けられた、ICチップ6のピン配置に合わせて加工されたリードフレーム8上に、ICチップ6をフリップチップボンディングし、樹脂容器7内にICチップ6を収納する。水晶片2を金属容器4に、ICチップ6を樹脂容器7に収納した後、金属容器4内に設けられたリード端子5と、樹脂容器7に設けられた電極9を、導電性ペースト等を用いて電気的に接着し、さらに、金属容器4を樹脂容器7内に納まるように組み立て、間を接着剤等で固定することで、図1(b)に示すような水晶片2とICチップ6を各々の容器に収納した、温度補償型水晶発振器を形成している。
【0016】
このように、水晶片2とICチップ6を、セラミック容器を用いずに、金属容器4と樹脂容器7に収納している点が、従来例と異なる。すなわち、セラミック容器を用いないことで、セラミック板厚に束縛されることなく、パッケージ全体の小型、薄型化ができる。
【0017】
また、金属容器4と樹脂容器7を組み合わせたパッケージとすることで、金属容器4が樹脂容器7の内壁側から樹脂容器7の側面を支えて補強する構造になるため、樹脂容器だけで構成されるパッケージよりも、パッケージの強度を向上させることができる。
【0018】
このとき、樹脂容器7の板厚は、金属製のリードフレーム8が内部に形成されることから、0.1mm程度まで薄くすることが可能である。
【0019】
図1(c)は、図1(b)のX−X線に沿った断面図であり、図1(d)は金属容器4と樹脂容器7を組み合わせたパッケージの底面部である。図1(c)、図1(d)において、10は金属容器の外周部に設けられたフランジ部、11は樹脂容器7の内壁側面に形成された、金属容器4支持用の支持段部、12はICチップ6の各ピンが搭載されたリードフレーム8を、樹脂容器7の外部底面に曲げ加工で引き回して形成された外部電極である。
【0020】
図1(c)に示すように、水晶片2を収納した金属容器4と、ICチップ6を収納した樹脂容器7は、接着剤等により接着することで組み立てられる。また、金属容器4に設けられたリード端子5と、樹脂容器7に設けられた電極9を、銀ペースト等の導電性ペーストを用いて接着することによって、水晶片2とICチップ6を電気的に接続している。さらに、ICチップ6を、ICチップに設けられた、VCやGND、プログラム書き込み用等のピン配置に合わせて加工されたリードフレーム8上に、バンプ等を用いてフリップチップボンディングしている。ICチップ6をボンディングする位置は、水晶片2を収納している金属容器4のリード端子5の突出範囲に掛からない位置とする。
【0021】
また、図1(d)に示すように、リードフレーム8を、ピン搭載部分から底面の外部電極12まで引き回すことで、ICチップ6と外部のコンタクトを可能にしている。
【0022】
このように、金属容器4が樹脂容器7に内包されるように接合することによって、パッケージのさらなる低背化が可能であると共に、金属容器4が樹脂容器7の内壁側から樹脂容器7の側面を支えて補強する構造になるため、樹脂容器7の板厚が薄くても、外部応力に対する容器強度を維持することができる。また、樹脂容器7の内壁側面に、金属容器4を支える支持段部11を設けることによって、外部応力により金属容器4の底部がICチップ6に接触あるいは衝突して、ICチップ6を損傷させてしまうことを防ぐことができる。さらに、ICチップ6を金属容器4のリード端子5が設けられた範囲から外し、フリップチップボンディングすることでも低背化ができる。
【0023】
なお、以上の説明では金属容器4に設けられたリード端子5の配置を、図1に示したような片側に2つで構成されたものを示したが、対向2電極形状についても同様に実施可能である。
【0024】
【発明の効果】
本発明によれば、金属容器と樹脂容器を組み合わせて用いることで、セラミック容器または、樹脂容器だけからなるパッケージよりも、小型、薄型化ができる。また、樹脂容器の内壁側面に、金属容器を支える支持段部を形成することで、垂直方向からの外部応力により金属容器の底部がICチップに接触あるいは衝突して、ICチップを損傷させてしまうことを防ぐことができる。さらに、金属容器を樹脂容器が内包するように接合することで、金属容器が樹脂容器の内壁側から樹脂容器の側面を支えて補強する構造になるため、樹脂容器の板厚を薄くしても、水平方向からの容器強度を維持することができる。したがって、この複合パッケージを用いることで、圧電発振器の小型、薄型化ができると共に、垂直方向及び水平方向からの外部応力に対して丈夫な構造を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】複合パッケージを用いた水晶発振器を示した構成図、組み立て図、断面図、底面図
【図2】従来の積層セラミックを用いた水晶発振器の構成図と組み立て図、断面図
【符号の説明】
1 金属製蓋体
2 水晶片
3 励振電極
4 金属容器
5 リード端子
6 ICチップ
7 樹脂容器
8 リードフレーム
9 電極
10 フランジ部
11 支持段部
12 外部電極
101 蓋体
102 水晶片
103 水晶片収納用セラミック容器
104 ICチップ
105 ICチップ収納用セラミック容器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric oscillator in which a vibration element and an oscillation circuit element are mounted in a composite package composed of a metal container and a resin container, and particularly relates to a package structure.
[0002]
[Prior art]
Surface mount type temperature compensated crystal oscillators are used in various electrical devices such as mobile communication terminals. In recent years, as with electronic components such as diodes and capacitors, there has been a demand for improved productivity as well as reduction in size and thickness.
[0003]
As means for solving this, there is one described in JP-A-2001-7647. 2A is a perspective view of a conventional surface mount type temperature compensated crystal oscillator, FIG. 2B is an assembled view, and FIG. 2C is a YY line in FIG. 2B. FIG. 101 is a lid formed of a metal plate made of iron-nickel-cobalt alloy (hereinafter referred to as Kovar) or iron-nickel alloy, 102 is a crystal piece having a metal vapor-deposited electrode, and 103 is a laminated ceramic for housing the crystal piece.
[0004]
A detailed configuration will be described below. First, the
[0005]
Next, the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
According to the package structure of the conventional crystal oscillator as described above, since the ceramic is used for the container for storing each component, the plate thickness is 0.2 mm or less considering the maintenance of the container strength against the external stress. It is difficult to achieve this, and there is a limit in reducing the size and thickness. Further, even in the case of a package constituted only by a resin container instead of a ceramic container, there is a limit in achieving a reduction in size and thickness in consideration of maintaining the container strength against external stress.
[0007]
That is, when a container made of ceramic or resin is reduced in size and thickness, a new problem arises in that the container strength against external stress decreases. For this reason, there is a problem that there is a limit to reducing the size and thickness of the entire package.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric oscillator that can be made smaller and thinner than a ceramic container or a package made only of a resin container and has a structure that is strong against external stress.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The piezoelectric oscillator according to the present invention includes a vibration unit in which a vibration element is housed in a first container that has an upper surface open and can be sealed with a lid, a second container that is joined to the vibration unit, and a second container It consists of an oscillation circuit element housed inside and an integrated element having a temperature compensation function. The first container is a metal container and is hermetically sealed with a metal lid, and the second container is made of a resin. A lead electrode is embedded in the container, and the first container and the second container are electrically connected by the connection electrode. Further, a through hole is formed in the bottom surface of the first container, and the connection terminal is hermetically penetrated using a joining member. Also, a support step is formed on the inner wall side surface of the second container, and the first container is supported by this support step. Moreover, it joins so that a 2nd container may contain a 1st container.
[0010]
According to the present invention, by using a combination of a metal container and a resin container, it can be made smaller and thinner than a ceramic container or a package made only of a resin container. Furthermore, by forming a support step that supports the bottom of the metal container on the side of the inner wall of the resin container, the bottom of the metal container contacts or collides with the IC chip due to external stress from the vertical direction, damaging the IC chip. Since the metal container has a structure that supports and reinforces the side surface of the resin container from the inner wall side of the resin container by joining the metal container so that the resin container encloses the resin container. Even if the plate thickness of the container is reduced, the container strength in the horizontal direction can be maintained.
[0011]
Therefore, by using the composite package including the metal container and the resin container, the piezoelectric oscillator can be reduced in size and thickness, and can have a structure strong against external stress from the vertical direction and the horizontal direction.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1A is a perspective view showing a temperature compensated crystal oscillator using a composite package according to the present invention, and FIG. 1B is a temperature compensated crystal oscillator having the configuration shown in FIG. The completed figure which assembled was shown.
[0013]
1 (a) and 1 (b), 1 is a metal lid formed of a plate made of Kovar or iron-nickel alloy or the like, 2 is processed according to each frequency, and the surface is an excitation electrode. 3 is formed on the surface of the crystal piece by an excitation electrode formed by a metal vapor deposition film, and 4 is formed by press-molding a plate material made of Kovar or iron-nickel alloy. The
[0014]
The structure of the crystal oscillator using this composite package is as follows. The
[0015]
Next, the
[0016]
As described above, the crystal piece 2 and the
[0017]
Moreover, since the metal container 4 has a structure in which the metal container 4 supports and reinforces the side surface of the resin container 7 from the inner wall side of the resin container 7 by forming a package in which the metal container 4 and the resin container 7 are combined. The strength of the package can be improved as compared with the package.
[0018]
At this time, the plate thickness of the resin container 7 can be reduced to about 0.1 mm because the metal lead frame 8 is formed inside.
[0019]
1C is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 1B, and FIG. 1D is a bottom surface portion of a package in which the metal container 4 and the resin container 7 are combined. 1 (c) and 1 (d), 10 is a flange provided on the outer periphery of the metal container, 11 is a support step for supporting the metal container 4 formed on the side of the inner wall of the resin container 7,
[0020]
As shown in FIG. 1C, the metal container 4 housing the crystal piece 2 and the resin container 7 housing the
[0021]
Further, as shown in FIG. 1D, the lead frame 8 is routed from the pin mounting portion to the
[0022]
Thus, by joining so that the metal container 4 is included in the resin container 7, the package can be further reduced in height, and the metal container 4 can be moved from the inner wall side of the resin container 7 to the side surface of the resin container 7. Therefore, even when the resin container 7 is thin, the container strength against external stress can be maintained. Further, by providing the
[0023]
In the above description, the arrangement of the
[0024]
【The invention's effect】
According to the present invention, by using a combination of a metal container and a resin container, the size and thickness can be reduced as compared with a ceramic container or a package made of only a resin container. Further, by forming a support step for supporting the metal container on the inner wall side surface of the resin container, the bottom of the metal container contacts or collides with the IC chip due to external stress from the vertical direction, and the IC chip is damaged. Can be prevented. Furthermore, by joining the metal container so that the resin container is contained, the metal container has a structure that supports and reinforces the side surface of the resin container from the inner wall side of the resin container. The container strength from the horizontal direction can be maintained. Therefore, by using this composite package, the piezoelectric oscillator can be reduced in size and thickness, and can have a structure strong against external stress from the vertical direction and the horizontal direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram, assembly diagram, sectional view, and bottom view showing a crystal oscillator using a composite package. FIG. 2 is a configuration diagram, assembly diagram, and sectional view of a conventional crystal oscillator using a multilayer ceramic. Explanation】
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal cover body 2
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