JP4730401B2

JP4730401B2 - 圧電発振器とその製造方法

Info

Publication number: JP4730401B2
Application number: JP2008162861A
Authority: JP
Inventors: 洋二永野; 敏幸平; 浩輝平野
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2023-04-16
Also published as: JP2008228356A

Description

本発明は小型化に対応するための圧電発振器とその製造方法に関する。

携帯電話機等の移動体通信機器の普及に伴う低価格化および小型化の急激な進展により
、これらの通信機器に使用される圧電振動子や圧電発振器に対しても低価格化、小型化の
要求が高まっている。

従来の圧電発振器としては、例えば特開２００２−１００９３２号公報で提案されたよ
うなものがあり、図５（ａ）はそのパッケージの構成を示す縦断面図、図５（ｂ）は充填
樹脂、ＩＣチップを省略した状態の下面、即ちＩＣチップ実装面図である。
同図に示すように、従来の圧電発振器１００は、上部キャビティー部１０５と下部キャ
ビティー部１０６とが隔壁１０８で隔てられた略直方体状の容器体１０１と、上部キャビ
ティー部１０４に収容される矩形状の圧電振動素子１０２と、下部キャビティー部１０５
に収容される発振回路を構成するＩＣチップ１０３と、金属製の蓋体１０６と、充填樹脂
１０７と、を備えている。
上部キャビティー部１０４の内底面に形成したパッド電極１１１に導電性接着剤１１０
を介して圧電振動素子１０２の一方端部で片持ち支持すると共に電気的な接続をした上で
上部キャビティー部１０４を蓋体１０６により気密封止すると共に、下部キャビティー部
１０５の内底面にＩＣチップ１０３をワイヤボンディングし該ＩＣチップ１０３を収容し
た下部キャビティー部１０５を充填樹脂１０７により封止する構造となっている。

前記圧電発振器１００の製造方法は、前記上部キャビティー部１０４の内底面に形成す
る前記パッド電極１１１に前記導電性接着剤１１０を介して圧電振動素子１０２を実装す
る。パッド電極１１１は前記容器体１０１が備える配線パターン（不図示）を介して下部
キャビティー部１０５の底面に形成するモニタ電極パッド１１２、１１３夫々と導通して
おり、該モニタ電極パッド１１２、１１３夫々に周波数測定装置の測定用端子（プローブ
）を接触し圧電振動素子１０２の周波数を測定する。その測定結果に基づいて、蒸着等に
より該圧電振動素子１０２の発振周波数の調整を行う。

以後は、前記圧電振動素子１０２を収容した前記上部キャビティー部１０４を前記蓋体
１０６により気密封止する。前記ＩＣチップ１０３を前記下部キャビティー部１０５の内
底面にワイヤボンディングする。ＩＣチップ１０３を収容した前記下部キャビティー部１
０５を前記充填樹脂１０７により封止する。
以上により前記圧電発振器１００の組立が完了し、その後は所定の電気試験を実施する
。

特開２００２−１００９３２号公報

前述する圧電発振器の更なる小型化の要求を満足させるために、前記容器体１０１の小
型化、即ち該容器体１０１が備える前記配線パターンの微細化及び配線パターン同志の間
隙の微細化が必要不可欠となる。
また、前記モニタ電極パッド１１２、１１３夫々の極小化も不可避であり、場合によっ
てはモニタ電極パッド１１２、１１３夫々が前記配線パターンと同一のパターン幅となる
、換言すれば、モニタ電極パッド１１２、１１３夫々を配設することが不可能となる。

一般的に測定用端子によって導通をとる方法はその繰返し精度等を考慮して、広い面積
を備える電極パッドを先端が針状の測定用端子でほぼ点接触する方法であって、極小化（
微細化）された前記モニタ電極パッド１１２、１１３夫々、即ち該モニタ電極パッド１１
２、１１３夫々が配設されていた位置に引き回された配線パターンと前記周波数測定装置
の測定用端子との接触が極めて困難となり接触不良、即ち周波数測定不良による前記圧電
振動素子１０２の発振周波数調整不良若しくは良品の（発振する）圧電振動素子１０２を
不良（発振しない）品と誤判断により歩留りが悪化する虞がある。

また、前述する前記容器体１０１の小型化、即ち前記隔壁１０８の薄型化も必要不可欠
となる。従来の先端が針状の測定用端子では前記モニタ電極パッド１１２、１１３夫々に
接触時（測定時）に加える荷重が１点に集中することにより隔壁１０８にヒビや破損を生
じる虞がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、小型化に対応する圧電発
振器を提供することを目的とする。

［適用例１］本適用例にかかる圧電発振器は、外周形状が四角であり、その外周の内側に上部凹陥部を形成する上部枠状部と、外周形状が四角であり、その外周の内側に下部凹陥部を形成する下部枠状部と、を隔壁にて隔てるよう前記隔壁の表裏に配置した外周形状が略直方体形状の容器体と、圧電振動素子と、発振回路を構成する電子回路素子と、蓋体と、を備え、前記上部凹陥部内に前記圧電振動素子を収容し、該上部凹陥部を前記蓋体により気密封止すると共に、前記下部凹陥部内に少なくとも前記電子回路素子を収容する構造を有する圧電発振器であって、前記容器体の４つの外周側面のうち対向する側面にそれぞれ一つの凹所を設け、前記凹所の内壁には、導体膜を配設し、該導体膜を前記圧電振動素子と電気的に導通接続し、前記凹所は、前記隔壁の側面と前記下部枠状部の側面とを切り欠いた構成であり、前記表裏を結ぶ線分の延びる方向を厚み方向としたとき、前記導体膜は、厚み方向における前記下部枠状部側に位置する端が前記容器体の厚み方向側に位置する端から離間した構成であることを特徴とする。

［適用例２］また本適用例にかかる圧電発振器の製造方法は、外周形状が四角であり、その外周の内側に上部凹陥部を形成する上部枠状部と、外周形状が四角であり、その外周の内側に下部凹陥部を形成する下部枠状部と、を隔壁にて隔てるよう前記隔壁の表裏に配置した外周形状が略直方体形状の容器体と、圧電振動素子と、発振回路を構成する電子回路素子と、蓋体と、を備え、前記上部凹陥部内に前記圧電振動素子を収容し、該上部凹陥部を前記蓋体により気密封止すると共に、前記下部凹陥部内に少なくとも前記電子回路素子を収容する構造を有し、前記容器体の４つの外周側面のうち対向する側面にそれぞれ一つの凹所を設け、前記凹所の内壁には、導体膜を配設し、該導体膜を前記圧電振動素子と電気的に導通接続した構成であって、前記凹所は、前記隔壁の側面と前記下部枠状部の側面とを切り欠いた構成であり、前記表裏を結ぶ線分の延びる方向を厚み方向としたとき、前記導体膜は、厚み方向における前記下部枠状部側に位置する端が前記容器体の厚み方向側に位置する端から離間した構成の圧電発振器の製造方法であって、前記上部凹陥部内に前記圧電振動素子を実装する工程と、前記上部凹陥部に実装した前記圧電振動素子の周波数を測定する工程と、前記測定工程の測定結果に基づいて前記圧電振動素子の周波数を調整する工程と、前記下部凹陥部内に前記電子回路素子を搭載する工程と、を少なくとも含み、前記周波数測定工程は、前記導体膜に測定用端子を接触し、前記圧電振動素子の周波数を測定するものであることを特徴とする。

［適用例３］前記周波数測定工程は、前記導体膜に弾性を有する導電材を導通固定した測定用端子を押し当てるものであることを特徴とする。
これらの圧電発振器によれば、小型化に対応する圧電発振器と該圧電発振器が備える電極に確実にコンタクト（接触）する製造装置とを用いる圧電発振器が得られるという効果を有する。

［適用例４］また更に上記適用例にかかる圧電発振器の製造方法は、前記測定用端子を構成する弾性を有する導電材が異方性導電シートであることを特徴とする。
この圧電発振器の製造方法によれば、耐摩耗性が向上し且つ確実にコンタクト（接触）する圧電発振器が得られるという効果を有する。

以下、図示した本発明の実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態の水晶発振器の構成図で、図１（ａ）はそのパッケージの縦
断面図、図１（ｂ）は充填樹脂、ＩＣチップを省略した状態の下面、即ちＩＣチップ実装
面図である。ただし、後述するボンディングパッド１４夫々と該ボンディングパッド１４
夫々から延在する後述する配線パターン１２、１３夫々及びその他の配線パターン（不指
示）とを明確にするため、図１（ａ）ではボンディングパッド１４を白抜きで配線パター
ン１２、１３夫々とその他の配線パターンとは塗り潰しで図示している。
同図に示すように、本発明実施形態の水晶発振器２０は、上部凹陥部４と下部凹陥部５
とが隔壁８で隔てて対向配置する略直方体状の容器体、即ちセラミックパッケージ１と、
上部凹陥部４に収容される矩形状の水晶振動素子２と、下部凹陥部５に収容される発振回
路を構成するＩＣチップ（電子回路素子）３と、金属製の蓋体６と、充填樹脂７と、を備
えている。
上部凹陥部４の内底面に形成したパッド電極１１に導電性接着剤１０を介して水晶振動
素子２の一方端部で片持ち支持すると共に電気的な接続をした上で上部凹陥部４を蓋体６
により気密封止すると共に、下部凹陥部５の内底面にＩＣチップ３をフリップチップボン
ディングし該ＩＣチップ３を収容した下部凹陥部５を充填樹脂７により封止する構造とな
っている。

前記セラミックパッケージ１は、略矩形状のセラミック絶縁層１ａ（隔壁８）と該セラミック絶縁層１ａの下面に載置された略矩形状の枠状セラミック絶縁層１ｂ（下部枠状部）とが積層されたパッケージ本体と、セラミック絶縁層１ａ上面に銀ろう付けされたコバール合金から成る略矩形状の枠状体１ｃ（上部枠状部）と、枠状体１ｃの内側（上部凹陥部５）に露出するセラミック絶縁層１ａの上面に形成した前記水晶振動素子２実装用のパッド電極１１と、セラミック絶縁層１ｂの内側（下部凹陥部６）に露出するセラミック絶縁層１ａの下面に形成した前記ＩＣチップ３実装用のボンディングパッド１４と、該ボンディングパッド１４夫々から延在する配線パターン１２、１３とその他の配線パターン、例えば１５と、該セラミック絶縁層１ｂの下面に形成した外部端子電極と、を備え、配線パターン１２、１３夫々は内部パターン（不図示）を介してパッド電極１１と電気的接続する。

前記配線パターン、パッド電極、ボンディングパッド及び外部端子電極はタングステン
或いはモリブデンを焼成しその上にニッケルメッキを施しさらにこのニッケルメッキ上に
金めっきを施したものであって、前記配線パターン１２、１３夫々と該配線パターン１２
、１３夫々に導通するボンディングパッド夫々の厚み（焼成後のタングステン或いはモリ
ブデンの厚みとニッケルメッキ厚と金めっき厚とを合せた厚み）を、その他の配線パター
ン１５及び配線パターン１２、１３とは不通のボンディングパッドより厚く（高く）なっ
ている。なお、前記配線パターン１２、１３は互いに同じ厚みとした。

前記配線パターン１２、１３と該配線パターン１２、１３夫々に導通するボンディング
パッドとをその他のものより厚く（高く）する手段としては、公知技術であるセラミック
パッケージ（セラミック多層回路基板）の製造方法のグリーンシート積層法でのセラミッ
クパッケージを構成するセラミック絶縁層となるセラミックグリーンシートの表面に導体
ペーストで配線パターンをスクリーン印刷する工程において、配線パターン１２、１３と
該配線パターン１２、１３夫々に導通するボンディングパッドとを構成するための導体ペ
ースト（タングステン或いはモリブデン）を所望の厚みになるまで印刷を繰り返す若しく
は厚手のスクリーン印刷版での印刷を行う。

図２は本発明の実施の形態に係る測定用端子（プローブ）の先端の構造を示す断面図で
ある。
図２（ａ）に示すように本発明の実施の形態に係る測定用端子３０は、前記配線パター
ン１２、１３夫々のパターン幅より大きい直径を有する略円形の台座３１ａと、棒状の連
結部３１ｂとが一体となった本体部３１と、前記台座３１ａと大きさが略一致する接触部
３２と、を備え、台座３１ａと接触部３２とを導電性接着材により接着する構造を有する
。
台座３１ａと連結部３１ｂとは、ベリリウム銅にロジウムメッキ処理したもの又は硬質
燐青銅にロジウムメッキ処理したもの又はＳＫ−４にロジウムメッキ処理したもの又は銅
合金に金メッキ処理したもの等である。
接触部３２は弾性を有する導電材、例えば膜厚方向には導電性の、且つ、面方向には絶
縁性の電気的異方性を有する異方性導電シートであって、前記配線パターン１２、１３夫
々と接触部３２とを接触、荷重を加えることで該接触部３２、即ち異方性導電シート内に
混入された微小金属粒子を介して電気的に接続する。
前記測定用端子３０の先端のその他の構造として、図２（ｂ）に示すように接触部３２
に凹陥を形成し該凹陥に台座３１ａに配設した突起を嵌入する方法と、図２（ｃ）に示す
ように台座３１ａに凹陥を形成し該凹陥に接触部３２を嵌入する方法と、等があり、いず
れの方法でも構わない。

図３は本発明実施形態に係る測定用端子の効果作用を示す説明図である。
図３（ａ）に示すように、前述するように前記配線パターン１２、１３（不図示）と該
配線パターン１２、１３と導通するボンディングパッド夫々（不図示）の厚みがその他の
配線パターン１５や配線パターン１２、１３とは不通のボンディングパッド（不図示）よ
り厚くなっているので、前記接触部３２が所定の配線パターン１２と配線パターン１５と
を同時に接触しても接触部３２、即ち異方性導電シートには該異方性導電シートと配線パ
ターン１２との接触面には荷重が加わり導通するのに対し、厚みの薄い配線パターン１５
には荷重が加わらないので非導通となる。つまり、配線パターンの極小化（微細化）に合
せて測定用端子の小面積化（尖鋭化）する必要がなく、むしろ本発明実施形態の測定用端
子の先端は細幅の配線パターン１２、１３よりも十分に大きいので精密な位置合わせをし
なくとも導通が確保できるのである。
前記セラミックパッケージ１の更なる小型化に伴い、前記セラミック絶縁層１ｂの内側
に露出するのがほぼボンディングパッド１４のみになると想定されるが、前述と同様に、
所定のボンディングパッドとその他のボンディングパッドとを同時に接触しても接触部３
２、即ち異方性導電シートには該異方性導電シートと所定のボンディングパッドとの接触
面のみに荷重が加わり導通するので、セラミックパッケージ１の更なる小型化に合せて測
定用端子３０を極小化する必要がない。
また、前記台座３１ａに前記接触部３２を配設しない、即ち前記配線パターン１２、１
３夫々と前記台座３１ａとが直接接触（導通）する場合、図３（ｂ）に示すように、経年
変化によって台座３１ａに配線パターン１２、１３（不図示）夫々の断面形状（略半円状
）略一致するような摩耗部３３が形成され、図３（ｃ）に示すように、配線パターン１２
、１３夫々と台座３１ａとの接触をさらに繰り返すと摩耗部３３が拡大し該摩耗部３３が
配線パターン１２を跨ぎ、即ち配線パターン１２とは接触せず該配線パターン１２近傍の
絶縁層（前記セラミック絶縁層１ａの下面）と摩耗部３３の終端部（台座３１ａの先端面
）とが接触することとなり測定が不可能となる。前記台座３１ａに前記接触部３２を配設
することは接触部３２が有する弾性変形によって経年変化による摩耗を回避すると共に安
定した接触（導通）が得られるという点でも有効である。

本発明実施形態の水晶発振器２０の製造方法は、前記上部凹陥部４の内底面に形成する
前記パッド電極１１に前記導電性接着剤１０を介して水晶振動素子２を実装する。パッド
電極１１は前記プリント配線基板１が備える配線パターンを介して下部凹陥部５の底面に
形成する配線パターン１２、１３夫々と導通しており該配線パターン１２、１３夫々に周
波数測定装置の測定用端子３０を接触し水晶振動素子２の周波数を測定する。その測定結
果に基づいて、蒸着等により水晶振動素子２の発振周波数の調整を行う。
以後の工程は、従来と同様である。

図４は本発明による水晶発振器のその他の構造を示す図である。
図４（ａ）に示すように、その他の本発明実施形態の水晶発振器４０として該水晶発振
器４０の対向する一対の側端面、例えば一方の短辺側端面に厚み方向に延びる溝状の側面
電極、即ち前記配線パターン１２（不図示）と導通するモニタ電極パッド４２と、他方の
短辺側端面に厚み方向に延びる溝状の側面電極、即ち前記配線パターン１３と導通するモ
ニタ電極パッド４３（不図示）と、を備える以外は前記水晶発振器２０と同一であって、
モニタ電極パッド４２、４３夫々は前記セラミック絶縁層１ａの短辺側端面の下部と前記
セラミック絶縁層１ｂの短辺側端面の上部との同位置に配設された切り欠きを組み合わせ
て溝の内側に設けられたものであって、セラミック絶縁層１ａ、１ｂの切り欠きの内壁面
に導体膜が被着されている。
図４（ｂ）に示すように、例えばモニタ電極パッド４２が有する溝に前記測定用端子３
０の接触部３２が有する弾性変形を利用して該接触部３２を嵌入し導通を得る。

本発明実施形態に係る測定用端子は前記水晶発振器２０、４０夫々のみならず、従来の
圧電発振器１００、即ち広い面積を有する前記モニタ電極パッド１１２、１１３であって
も構わない。

前記下部凹陥部５には前記ＩＣチップ３の他に該ＩＣチップに供給される電源電圧に重
畳される高周波ノイズを除去するためのコンデンサ等を収容しても構わない。

以上では水晶を用いて本発明を説明したが、本発明は水晶のみに限定するものではなく
ランガサイト、四方酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料に
適用できることは云うまでもない。

本発明の実施の形態としての水晶発振器の構成図であり、（ａ）は、縦断面図、（ｂ）は、下面図。本発明の実施の形態に係る測定用端子の先端構造を示す縦断面図。本発明実施形態に係る測定用端子の効果作用を示す説明図。その他の本発明実施形態としての水晶発振器の構成図であり、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、横断面図。従来の水晶発振器の構成図であり、（ａ）は、縦断面図、（ｂ）は、下面図。

符号の説明

１…セラミックパッケージ、２…水晶振動素子、３…ＩＣチップ、４…上部凹陥部、５
…下部凹陥部、６…蓋体、７…充填樹脂、８…隔壁、１０…導電性接着剤、１１…パッド
電極、１２、１３、１５…配線パターン、１４…ボンディングパッド、２０、４０…水晶
発振器、３０…測定用端子、３１ａ…台座、３１ｂ…連結部、３２…接触部、３３…摩耗
部、４２、４３、１１２、１１３…モニタ電極パッド、１００…圧電発振器、１０１…容
器体、１０２…圧電振動素子、１０３…ＩＣチップ、１０４…上部キャビティー部、１０
５…下部キャビティー部、１０６…蓋体、１０７…充填樹脂、１０８…隔壁、１１０…導
電性接着剤、１１１…パッド電極。

Claims

外周形状が四角であり、その外周の内側に上部凹陥部を形成する上部枠状部と、
外周形状が四角であり、その外周の内側に下部凹陥部を形成する下部枠状部と、を隔壁にて隔てるよう前記隔壁の表裏に配置した外周形状が略直方体形状の容器体と、
圧電振動素子と、
発振回路を構成する電子回路素子と、
蓋体と、を備え、
前記上部凹陥部内に前記圧電振動素子を収容し、該上部凹陥部を前記蓋体により気密封止すると共に、前記下部凹陥部内に少なくとも前記電子回路素子を収容する構造を有する圧電発振器であって、
前記容器体の４つの外周側面のうち対向する側面にそれぞれ一つの凹所を設け、
前記凹所の内壁には、導体膜を配設し、
該導体膜を前記圧電振動素子と電気的に導通接続し、
前記凹所は、前記隔壁の側面と前記下部枠状部の側面とを切り欠いた構成であり、
前記表裏を結ぶ線分の延びる方向を厚み方向としたとき、前記導体膜は、厚み方向における前記下部枠状部側に位置する端が前記容器体の厚み方向側に位置する端から離間した構成であることを特徴とする圧電発振器。
外周形状が四角であり、その外周の内側に上部凹陥部を形成する上部枠状部と、
外周形状が四角であり、その外周の内側に下部凹陥部を形成する下部枠状部と、を隔壁にて隔てるよう前記隔壁の表裏に配置した外周形状が略直方体形状の容器体と、
圧電振動素子と、
発振回路を構成する電子回路素子と、
蓋体と、を備え、
前記上部凹陥部内に前記圧電振動素子を収容し、該上部凹陥部を前記蓋体により気密封止すると共に、前記下部凹陥部内に少なくとも前記電子回路素子を収容する構造を有し、
前記容器体の４つの外周側面のうち対向する側面にそれぞれ一つの凹所を設け、
前記凹所の内壁には、導体膜を配設し、
該導体膜を前記圧電振動素子と電気的に導通接続した構成であって、
前記凹所は、前記隔壁の側面と前記下部枠状部の側面とを切り欠いた構成であり、
前記表裏を結ぶ線分の延びる方向を厚み方向としたとき、前記導体膜は、厚み方向における前記下部枠状部側に位置する端が前記容器体の厚み方向側に位置する端から離間した構成の圧電発振器の製造方法であって、
前記上部凹陥部内に前記圧電振動素子を実装する工程と、
前記上部凹陥部に実装した前記圧電振動素子の周波数を測定する工程と、
前記測定工程の測定結果に基づいて前記圧電振動素子の周波数を調整する工程と、
前記下部凹陥部内に前記電子回路素子を搭載する工程と、
を少なくとも含み、
前記周波数測定工程は、前記導体膜に測定用端子を接触し、前記圧電振動素子の周波数を測定するものであることを特徴とする圧電発振器の製造方法。
前記周波数測定工程は、前記導体膜に弾性を有する導電材を導通固定した測定用端子を押し当てるものであることを特徴とする請求項２に記載の圧電発振器の製造方法。
前記測定用端子を構成する弾性を有する導電材が異方性導電シートであることを特徴とする請求項３に記載の圧電発振器の製造方法。