JP4795602B2

JP4795602B2 - 発振器

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Publication number: JP4795602B2
Application number: JP2001557158A
Authority: JP
Inventors: 宏明赤川; 宏和小林
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2021-01-29
Also published as: CN1397105A; KR100506534B1; WO2001058007A1; EP1263127A4; EP1263127A1; US20020135429A1; CN1278485C; US6667664B2; KR20020077395A

Description

技術分野
【０００１】
本発明は、特に無線通信機器や携帯電話などの移動体通信分野に使用される温度補償発振器を小型にする圧電振動子を使った発振器に関する。
【０００２】
例えば水晶を圧電振動子（圧電部品）として用いた水晶発振器は、情報通信や情報処理などの分野で広く利用されている。特に、携帯電話などの携帯端末では、広い温度範囲での周波数の安定性や得られる周波数温度特性以上の安定性が要求される。
【０００３】
これに対し、水晶などの圧電振動子は、環境温度により周波数が変化する温度特性を有している。この一例として、ＡＴカットの水晶振動子では、中心周波数偏差が最も少ない２５℃近辺の温度に対し、高温側と低温側では周波数変動が大きくなるという特有の温度特性を持っていることが広く知られている。したがって、前述した要求特性が得られるように、水晶発振器は、温度補償回路を付加して安定した動作が得られるようにしているのが一般的である。
【０００４】
このような温度補償回路を付加した温度補償発振器には、特開平８−２０４５２号公報，特開平９−１６７９１８号公報などに示されているように、まず、発振回路を収容した容器と、水晶振動子などの圧電振動子を収容した容器とを、基板の表裏に一体に構成した容器構造を持つものがある。図１３ａに示すように、この温度補償機能を備える発振器１３０１は、圧電振動子１３０２の収容部１３０５ａと発振回路などを構成する電子部品１３０３の収容部１３０５ｂとが表裏一体に形成された容器１３０５を備えている。
【０００５】
容器１３０５の収容部１３０５ａの底面には、図示していないが所定の回路配線が形成され、この回路配線の所定箇所に、導電性接着剤などにより圧電振動子１３０２が固定されている。加えて、蓋１３０６ａにより、収容部１３０５ａ内が気密封止されている。
【０００６】
一方、容器１３０５の収容部１３０５ｂの底面にも、所定の回路配線（図示せず）が形成され、この回路配線の所定箇所に電子部品１３０３が実装されている。電子部品１３０３の収容部１３０５ｂにも、この領域を封止する蓋を設けるようにしてもよい。なお、収容部１３０５ｂ内には合成樹脂からなる充填材１３０３ａを充填し、電子部品１３０３を覆って保護する構成もある。また、特願平９−１６７９１８号公報に示されている温度補償型水晶発振器では、電子部品側の容器に蓋に電子部品の調整用穴を設け、水晶発振器を組み立てて完成した後でも、電子部品の調整ができるようにしている。
【０００７】
また、発振回路が形成された基板を搭載した容器と、圧電振動子を収容した容器とを重ね合わせた容器構造の温度補償発振器もある。図１４に示すように、この温度補償機能を備える発振器１３２１は、圧電振動子を収容した容器１３２２と、発振回路などを構成する電子部品１３２３が実装された容器１３２４とを重ね合わせている。容器１３２４は凹部を備え、この凹部底部に所定の回路配線が形成され、この回路配線の所定箇所に電子部品１３２３が実装される。回路配線は、容器１３２４の凹部を囲む土手上に端子を引き出し、容器１３２２内の圧電振動子との電気的な接続をとるようにしている。
【０００８】
ところが、前述したような携帯電話などの携帯端末では、広い温度範囲での周波数の安定性に加え、小型化や低価格化が要求される。これらの要求に対し、図１３の構成とした温度補償発振器では、圧電振動子を収容する容器と電子部品を収容する容器とを必要とするため、小型化がしにくいという問題があった。
【０００９】
また、温度補償発振器を一体構造としているため、圧電振動子もしくは電子部品のいずれか一方でも故障していると、温度補償発振器全体が不良となってしまう。このため、例えば電子部品に故障が無くても、圧電振動子が不良のため、正常な電子部品も不良として処理することになる。
【００１０】
また、図１３ｂに示すように、従来では電子部品１３０３を固定するために充填する充填材１３０３ａが、収容部１３０５ｂの内壁に引き寄せられ、電子部品１３０３を完全に覆えない場合も発生していた。以上説明したように、従来の構成では、製造歩留りの低下を招き、製品コストの上昇を招いていた。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、発振器を、従来より小型化し、また、従来より低いコストで製造できるようにすることを目的とする。
発明の開示
【００１２】
本発明の圧電振動子を使った発振器は、基板の主表面上に外気と遮断された状態で配置された圧電振動子と、基板の裏面にフリップチップ実装された半導体部品と、基板の裏面に配置され、かつ半導体部品の高さより高くかつ各々離間した複数の電極構造体とを備え、基板の主表面には、圧電振動子とこれを支持する部品のみが外気と遮断された状態で配置され、電極構造体は、基板の隅に接して配置され、電極構造体の一部の側面と基板の一部の側面とが、実質的に１つの平面を構成している状態とされ、電極構造体は、導電性材料から構成され、圧電振動子と半導体部品と電極構造体とにより発振回路が構成され、基板の裏面に、３つの電極構造体が配置され、電極構造体は、基板裏面のいずれかの４隅に接して配置され、半導体部品は、電極構造体が配置されていない基板裏面の隅に接して配置されているものである。
【００１６】
以下、本発明の実施例について図を参照して説明する。
【００１７】
＜実施例１＞
図１ａは、本発明の第１の実施例における発振器の構成を示す部分断面図、図１ｂ，図１ｃはこの平面図である。この発振器は、例えばＡＴカットされた水晶振動子などの圧電部品である圧電振動子１０１を備えている。圧電振動子１０１は、基板１０４の上（基板１０４の表面）に、導電性を有する材料からなる固定部材１０４ａにより固定されている。
【００１８】
固定部材１０４ａは、例えばＡｕなどからなる複数の金属微粒子が分散された樹脂からなるものである。樹脂としては、エポキシ系の樹脂やシリコーン系の樹脂が用いられる。固定部材１０４ａは、硬化した樹脂により圧電振動子１０１を支持すると共に、分散している金属微粒子の存在により、圧電振動子１０１表面に形成されている電極１０１ａ，１０１ｂと電気的な接続が得られるようにしている。
【００１９】
また、圧電振動子１０１は、基板１０４上で、蓋１０５と枠体１０３と、例えば多層配線構造の基板１０４とからなる密閉された容器内に配置されている。基板１０４は、多層配線構造とすることで、回路配線部分を表面や裏面に露出せずに形成できるので、信号伝達経路における高い信頼性を備えている。なお、基板１０４は、例えば複雑な回路配線が必要ない場合などは多層配線構造とする必要はない。
【００２０】
枠体１０３，蓋１０５は、例えば、一般的に半導体部品のパッケージに用いられるセラミックや、また、鉄・ニッケル合金やコバールなどの金属材料など、加熱によりガスを発生しない材料より構成すればよい。一方、基板１０４は、例えば、セラミックなどの加熱によりガスを発生しない材料を基本として用いればよく、これに金属配線パターンを形成すればよい。
【００２１】
また、枠体１０３と基板１０４および枠体１０３と蓋１０５とは、気密が保たれる状態で封着されている。この封着には、例えば合成ゴム系の接着剤，ガラスフリット，ハンダ（ロウ付け），シームなどを用いればよい。ハンダ（ロウ付け）材としては、一般的に用いられる共晶ハンダや、Ａｕ−Ｓｎなどを用いればよい。また、固定部材１０４ａは、例えばハンダや導電性接着剤などで形成すればよい。
【００２２】
基板１０４の表面には、図示していない回路配線が形成され、この回路配線の所定箇所に固定部材１０４ａが形成され、圧電振動子１０１は、固定部材１０４ａを介して上記回路配線に接続されている。
【００２３】
一方、基板１０４の裏面にも、図示していない回路配線が形成され、この回路配線の所定箇所と半導体部品（電子部品）１０２の所定箇所とを接続して半導体部品１０２，電子部品１０２ａがフリップチップ実装されている。
【００２４】
フリップチップ実装は、ワイヤーボンディングを用いずにベア・チップＬＳＩの状態で、半導体部品１０２を基板１０４裏面に接続する技術であり、このことにより、パッケージを省いた分だけ実装面積を小さくするようにしている。
【００２５】
このように、パッケージに包まず裸の状態で半導体部品１０２は実装されているので、半導体部品１０２を構成しているシリコンなどの半導体基板裏面は、露出していることになる。したがって、この半導体基板の露出面を保護するために、例えば半導体部品１０２の露出面に、ポリイミドなどの絶縁性樹脂を塗布することで、保護膜を形成するようにしてもよい。
【００２６】
以上説明したように基板１０４の裏面にフリップチップ実装される半導体部品１０２は、温度補償回路や温度検知回路などが集積されている。また、電子部品１０２ａは、例えば、チップキャパシタやチップレジスタなどである。なお、基板１０４の裏面に他の集積回路チップが搭載されていてもよい。
【００２７】
加えて、基板１０４の裏面には、導通用台座部となる電極（電極構造体）１０６が、基板１０４の裏面に形成された回路配線に接続して形成（配置）されている。本実施例では、発振器を搭載する回路基板に対し、電極１０６をハンダなどにより接続する。なお、基板１０４の表面の回路配線と裏面の回路配線とは、基板１０４を貫通するビアホール内に形成されたプラグにより、所定箇所が互いに接続されている。
【００２８】
ところで、図１ｂでは、４つの電極１０６を設けるようにしたが、これに限るものではない。図１ｃに示すように、発振器を駆動する電源端子と、２つの出力信号端子の合計３つの電極１０６があればよい。ただし、電圧可変周波数発振器の形態とするためには、制御電圧を加えるための電極も必要となり、合計４つの電極が必要となる。
【００２９】
電極１０６が３つの場合、これらを基板１０４裏面の３隅に接して配置し、残りの隅に接するように半導体部品１０２を配置すれば、発振器全体をより小さくすることが可能となる（図１ｄ）。
【００３０】
半導体部品１０２に集積されている温度検知回路は、環境温度を検知してこの温度情報を半導体部品１０２に集積されている温度補償回路に提供している。この温度情報により、上記温度補償回路は、環境温度の変化に応じて回路パラメータを適宜修正し、基板１０４に形成された回路配線を介して圧電振動子１０１から得られる発振出力の周波数変動を抑制し、これを電極１０６より出力する。
【００３１】
電極１０６は、基板１０４の裏面からの突出高さが、フリップチップ実装された半導体部品１０２の基板１０４の裏面からの突出高さより高くなるように形成されている。このように、電極１０６を突き出させて形成しておくことで、発振器を回路基板に搭載するとき、半導体部品１０２が回路基板に接触しないように防止している。
【００３２】
図２ａ，図２ｂは、図１の発振器のより詳細な構成を示す斜視図であり、図２ｃ，図２ｄは、これらの平面図である。なお、図２ｃは、圧電振動子１０１が配置された基板１０４および枠体１０３を上方から見た平面図である。枠体１０３の内側の圧電振動子１０１の収容領域の２隅には、圧電振動子に接続される電極パッド２０１が設けられている。圧電振動子１０１の２つの角が、２つの電極パッド２０１に固定部材１０４ａにより固定されている。また、例えば圧電振動子１０１の表面に形成された電極１０１ａの端子部が、固定部材１０４ａを介して電極パッド２０１に接続されている。
【００３３】
また、図２ｄは、半導体部品１０２を実装していない基板１０４を裏面より見た平面図である。基板１０４の裏面には、４つの電極１０６が形成され、また、１０個の端子２０２ａ〜２０２ｊを備えた回路配線２０２が形成された状態を示している。回路配線２０２の端子２０２ａ〜２０２ｊに、半導体部品１０２の各端子が接続固定される。また、基板１０４の側部には、最終調整用に用いられる調整端子２０３ａ〜２０３ｄが設けられ、各々端子２０２ｇ〜２０２ｊに接続している。
【００３４】
また、基板１０４には、圧電振動子が固定される側の電極パッド２０１から、回路配線２０２の所定端子に接続するプラグが貫通して形成され、回路配線２０２の端子２０２ｇ，２０２ｈに接続されている。
【００３５】
この回路配線２０２に半導体部品１０２がフリップチップ実装されて発振回路が形成された場合の等価回路は、図２ｅのようになる。この場合、基板１０４は、多層配線構造である必要はない。
【００３６】
図２ｅに示すように、半導体部品１０２は、端子２０２ｅ，２０２ｆを介して圧電振動子１０１に接続している。半導体部品１０２においては、３次関数発生回路１２１が、圧電振動子１０１の基本温度特性を反転した補正関数を内部で発生している。３次関数発生回路１２１では、温度センサ１２２で計測された環境温度に対応した信号を入力し、この信号の値に対応する補正関数値を基準補正値として出力する。
【００３７】
この基準補正値と基準電圧発生回路１２３から出力される基準電圧とを加算器１２４で加算し、加算して得られた電圧を可変ダイオード１２５ｂから構成される発振回路１２５に入力することで、圧電振動子１０１の環境温度による変動を抑制し、温度による変動が抑制された発振信号が、端子２０２ｄに接続される出力端子に出力される。この発振信号は、端子２０２ｄ，電子部品１０２ａを介し、電子部品１０２ａに接続する電極１０６から出力される。
【００３８】
ところが、圧電振動子１０１は、製造バラツキのために、微小ながら個体差を有している。この個体差による発振信号の変動は、書き換え可能な読み出し専用メモリである記憶部（ＥＥＰＲＯＭ）１２６に記憶されている調整データを元に抑制するようにしている。
【００３９】
図２ｅに示すように、基準電圧発生回路１２３より出力される基準電圧は、０次調整部１２７ａにより調整され、３次関数発生回路１２１より出力される基準補正値は、３次ゲイン調整部１２７ｂにより調整（振幅増減補正）される。これら調整された基準電圧および基準補正値と、温度センサ１２２から出力されて１次ゲイン調整部１２７ｃで調整（傾き回転の補正）された調整信号とを、加算器１２４により加算し、加算して得られた電圧を発振回路１２５に入力することで、個体差による変動も抑制された発振信号が、端子２０２ｃに接続される出力端子に出力される。
【００４０】
記憶部１２６に記憶されている調整データは、調整端子２０３ａ〜２０３ｄを用いて入力かつ調整するようにしている。
【００４１】
調整端子２０３ｂには、端子２０２ｈを介して記憶部１２６のチップセレクタ（ＣＳ）端子が接続され、調整端子２０３ｃには、端子２０２ｉを介して記憶部１２６のシステムクロック（ＳＫ）端子が接続され、調整端子２０３ｄには、端子２０２ｊを介して記憶部１２６の入出力（Ｉ／Ｏ）端子が接続されている。
【００４２】
これら調整端子２０３ｂ〜２０３ｄより、記憶部１２６に前述した調整データを入力する。また、０次調整部１２７ａ，１次ゲイン調整部１２７ｃ，３次ゲイン調整部１２７ｂから出力される信号を、スイッチ（ＳＷ）１２８で切り換えながらモニター端子、すなわち端子２０２ｇよりモニターすることで、入力した調整データの整合性を確認する。なお、発振信号は、バッファ１２９を介して出力される。
【００４３】
また、端子２０２ｄを介してゲイン調整部１３０にゲイン調整信号を入力することで、発振信号の周波数を変化させる電圧可変周波数発振器の形態とすることができる。発振周波数を可変とする場合、ゲイン調整信号を入力するための電極が必要となり、発振器には、図１ｂに示したように、４つの電極１０６が必要となる。しかし、発振周波数が固定でよい場合は、ゲイン調整信号を入力するための電極は必要なく、図１ｃに示したように、３つの電極があればよい。この場合、半導体部品１０２内に、ゲイン調整部１３０を用意する必要はない。
【００４４】
つぎに、本実施例における発振器の製造方法に関して説明する。
【００４５】
まず、図１ａに示したように、基板１０４の上に圧電振動子１０１を固定部材１０４ａで固定し、基板１０４の上に枠体１０３を固定し、これらでなる容器を蓋１０５で封止することで、図３ａに示す、圧電振動子部１１１を用意する。
【００４６】
また、圧電振動子部１１１においては、基板１０４の裏面に形成されている回路配線の電極接続箇所に、Ａｇ−Ｐｄハンダ材や銅などの導電性部材からなるパッド３０１を形成しておく。なお、図３ａには示していないが、容器内において、基板１０４の上面には、圧電振動子に固定部材を介して接続する回路配線が形成されている。
【００４７】
つぎに、図３ｂに示すように、電極形成領域に開口部３０２ａを備えた位置決め板３０２を用意する。
【００４８】
つぎに、図３ｃに示すように、圧電振動子部１１１の下面、すなわち基板１０４の裏面の所定箇所に位置決め板３０２を当接させて固定する。このとき、開口部３０２ａの底面には、基板１０４の裏面に形成したパッド３０１の表面が見えた状態となっている。
【００４９】
次いで、図３ｄに示すように、開口部３０２ａ内に電極１０６を嵌合し、電極１０６が露出するパッド３０１の表面に接触した状態とし、これらを例えば２８０℃に加熱し、上記電極接続箇所に電極１０６をハンダ付けする。
【００５０】
つぎに、基板１０４より位置決め板３０２を取り外せば、図３ｅに示すように、圧電振動子部１１１の基板１０４の裏面に、電極１０６が形成された状態が得られる。この後、基板裏面の回路配線の所定箇所に、半導体部品をフリップチップ実装することで、図１ａに示した発振器が得られる。
【００５１】
また、本実施例における発振器は、つぎに示すことにより製造してもよい。
【００５２】
まず、図１ａに示したように、基板１０４の上に圧電振動子１０１を固定部材１０４ａで固定し、基板１０４の上に枠体１０３を固定し、これらでなる容器を蓋１０５で封止することで、図４ａに示す、圧電振動子部１１１を用意する。これは、図３ａ〜図３ｅに示した製造方法と同様である。
【００５３】
つぎに、スクリーン印刷法により、圧電振動子部１１１における基板１０４の裏面に形成されている回路配線の電極接続箇所に、導電性ペーストからなるパターン４０１を形成する。なお、図４ａ〜図４ｃには示していないが、スクリーン印刷においては、枠に張った紗（スクリーン）にマスクパターンを形成し、これを基板１０４の裏面に載置し、マスクパターンの開口部に露出しているスクリーンの目開きより、インクとなる導電性ペーストを通過させてパターン４０１を形成している。
【００５４】
このスクリーン印刷におけるインクとなる導電性ペーストは、例えば、Ａｇ−Ｐｄハンダ材などの金属粒子を有機樹脂からなるバインダー中に分散した印刷用のペーストである。
【００５５】
つぎに、パターン４０１を加熱して焼成することなどにより、パターン４０１中の有機成分を除去すれば、パターン４０１中の金属成分のみが残り、図４ｃに示すように、基板１０４の裏面に金属材料からなる電極１０６が形成された状態が得られる。
【００５６】
また、本実施例における発振器は、つぎに示すことにより製造してもよい。
【００５７】
まず、図１ａに示したように、基板１０４の上に圧電振動子１０１を固定部材１０４ａで固定し、基板１０４の上に枠体１０３を固定し、これらでなる容器を蓋１０５で封止することで、図４ａに示したように、圧電振動子部１１１を用意する。次いで、図５ａに示すように、基板１０４の裏面に開口部５０１ａを備えたマスクパターン５０１を形成する。開口部５０１ａは、基板１０４の裏面に形成されている回路配線の電極形成箇所が露出するように形成する。マスクパターン５０１は、例えば、感光性を有するレジストを塗布し、これを公知のフォトリソグラフィ技術により加工することで形成できる。
【００５８】
次いで、図５ｂに示すように、マスクパターン５０１の開口部５０１ａ内に露出した電極生成部に、例えばメッキ法などにより選択的に金属膜５０２を形成する。この後、図５ｃに示すように、マスクパターン５０１を除去すれば、基板１０４の裏面に金属材料からなる電極１０６が形成された状態が得られる。
【００５９】
また、本実施例における発振器の特に基板１０４，枠体１０３，電極（電極構造体）１０６からなる部分は、つぎに示すことにより製造してもよい。
【００６０】
まず、図６ａに示すように、枠体１０３の高さに等しい厚さを有するセラミック板６０３に、複数の開口部６０３ａを所定間隔のマトリクス配置で形成する。開口部６０３ａは、平面視で長方形の状態とする。このセラミック板６０３は、開口部６０３ａの形成間隔と等しい間隔で縦方向および横方向に配置された複数の断裁領域６０１に沿って切断分離することで、枠体１０３となる。
【００６１】
また、図６ｂに示すように、基板１０４の厚さに等しいセラミック板６０４を用意する。このセラミック板６０４には、例えば図２ｃ，図２ｄに示したような構造，電極パッド，および回路配線を、開口部６０３ａの形成間隔と等しい間隔のマトリクス配置であらかじめ形成しておく。
【００６２】
加えて、図６ｃに示すように、電極１０６の高さに等しい厚さを有する板６０６を用意し、これに複数の開口部６０６ａを開口部６０３ａと同じ間隔のマトリクス配置で形成する。開口部６０６ａは、長方形の４隅を折り返したような形状とする。板６０６は、開口部６０６ａの形成間隔と等しい間隔で縦方向および横方向に配置された複数の断裁領域６０１に沿って切断分離することで、複数の電極１０６となる。板６０６は、例えばセラミック板でもよく、この場合、開口部６０３ａを形成した後で表面をメタライズし、表面に金属膜を形成しておけば、電極として機能させることができる。
【００６３】
ここで、セラミック板６０３，６０４および板６０６各々において、縦横各々の方向に同一の間隔で断裁領域６０１を配置している。したがって、セラミック板６０３，６０４を、各々断裁領域６０１に沿って切断分離した枠状の部分と板状の部分は、平面的に見たときの外形寸法が一致する。
【００６４】
以上のセラミック板６０３，６０４および板６０６を、互いに位置合わせした状態で貼り合わせ、この貼り合わせた板を断裁領域６０１に沿って切断分離することで、図６ｄに示す容器の構造が得られる。
【００６５】
以上説明したように、本実施例における発振器は、基板１０４の一方の面に圧電振動子１０１を固定し、他方の面に温度補償を行うための半導体部品１０２を直接搭載したものである。また、圧電振動子１０１は、基板１０４の一方の面において、枠体１０３と蓋１０５とによる密閉容器で覆い、外気から保護された状態とした。加えて、基板１０４の裏面で露出する半導体部品１０２が、本発振器を実装する搭載回路基板に触れないように、電極１０６により基板１０４と搭載回路基板との間に空間が形成されるようにした。
【００６６】
この結果、本実施例では、半導体部品１０２が搭載される側は、圧電振動子１０１が搭載される側のように容器構造をとらず、壁を持たない構造となっている。したがって、基板１０４の広さは、おおよそ、半導体部品１０２の搭載面積に電極１０６を形成する面積を加えたものとなっていればよく、従来に比較して大幅に小さくすることができる。例えば、図７に示すように、基板の縦寸法Ｙと横寸法Ｘによる面積（Ｘ×Ｙ）と、半導体部品の縦寸法ｙと横寸法ｘによる面積（ｘ×ｙ）の関係は、各々の面積の比（（ｘ×ｙ）／（Ｘ×Ｙ））を４０％より大きくすることも可能である。
【００６７】
また、例えば、蓋１０５による封止を行う前に、基板１０４表面の枠体１０３内に圧電振動子１０１を搭載して所望の周波数特性が得られるように調整した後、蓋１０５を枠体１０３の上に固定して封止し、この後、基板１０４の裏面に半導体部品１０２を搭載することもできる。このようにすることで、圧電振動子と半導体部品１０２とを各々製造し、これらのなかで良品のみを組み合わせて１つの発振器とすることができるので、発振器の製造コストを大幅に抑制できるようになる。
【００６８】
なお、上記実施例では、矩形の電極１０６を用いるようにしたが、これに限るものではなく、図８に示すように、金属などの導電性材料からなる半球状に盛り上がる形状のバンプ７０６を、電極１０６の代わりとしてもよい。バンプ７０６の高さは、例えば、０．２〜０．７ｍｍ程度あればよい。
【００６９】
また、上述では、基板１０４の裏面に半導体部品１０２をフリップチップ実装するようにしたが、このとき、図９，図１０に示すように、半導体部品１０２の周囲を合成樹脂からなる充填材１０７で覆うようにしてもよい。
【００７０】
図１３ａ，図１３ｂに示した従来の構成では、発振器１３０１を搭載回路基板に搭載する際のハンダ付けの熱が、容器１３０５，充填材１３０３ａを介して電子部品１３０３に伝導しやすく、充填材１３０３ａや電子部品１３０３を破壊する虞れがあった。これに対し、本実施例によれば、ハンダ付けの熱は、電極１０６から基板１０４を介して半導体部品１０２に伝導することになる（図１ａ）。このため、ハンダ付けの熱は、半導体部品１０２に伝導しにくく、半導体部品１０２の破壊を大幅に抑制できるようになる。また、図９，図１０に示すように充填材１０７で半導体部品１０２を覆うようにしても、電極１０６，バンプ７０６をハンダ付けする際の熱は、半導体部品１０２に伝導しにくい。また、周囲が開放されているので、熱が滞ることなく発散しやすい状態となっている。
【００７１】
＜実施例２＞
つぎに、本発明の他の形態について説明する。
【００７２】
本実施例では、図１１に示すように、圧電振動子１０１は、蓋１０５と枠体１０３と基板１１０４とからなる密閉された容器内において、基板１１０４の上に導電性を有する材料からなる固定部材１１０４ａにより固定されているようにし、これらで振動子ユニット１１０１を構成するようにした。枠体１０３と基板１１０４および枠体１０３と蓋１０５とは、例えば合成ゴム系の接着剤，ガラスフリット，ハンダ，シームなどを用いた接着方法により封着されている。また、固定部材１１０４ａは、例えばハンダや導電性接着剤などより形成すればよい。
【００７３】
基板１１０４には、図示していない回路配線が形成され、この回路配線の所定箇所に固定部材１１０４ａが形成され、圧電振動子１０１は、固定部材１１０４ａを介して上記回路配線に接続されている。また、基板１１０４の裏面には、上記回路配線に基板１１０４中を貫通して接続する端子１１０６が形成されている。
【００７４】
また、本実施例では、新たに基板１１１４を設け、基板１１１４の表面に形成された図示していない回路配線に、半導体部品１０２をフリップチップ実装し、この回路配線の所定箇所に電極１０６を設け、これらで半導体部品ユニット１１０２を構成するようにした。なお、基板１１１４の他方の面には、基板１１１４を貫通して回路配線に接続する端子１１１６を設けてある。
【００７５】
以上の構成とすることで、本実施例では、端子１１０６と端子１１１６とを接触させて接続させ、振動子ユニット１１０１と半導体部品ユニット１１０２とを組み合わせ、発振器を構成するようにした。このようにすることで、振動子ユニット１１０１と半導体部品ユニット１１０２とを各々製造し、これらのなかで良品のみを組み合わせて１つの発振器とすることができるので、発振器の製造コストを大幅に抑制できるようになる。
【００７６】
ところで、上述では、半導体部品１０２が、発振器を実装する搭載回路基板の表面と向かい合わせの状態となるが、図１２に示すようにすることで、半導体部品１０２が、搭載回路基板の表面と向かい合わない状態とすることもできる。図１２では、振動子ユニット１１０１は、図１１と全く同様である。
【００７７】
図１２の構成では、基板１１１４ａの半導体部品１０２実装面に、この半導体部品１０２の表面より高くなるように、端子１１１６ａを形成し、端子１１０６と端子１１１６ａとを接続することで、発振器を構成するようにしたものである。なお、搭載回路基板に実装するための電極１０６ａは、基板１１１４ａの裏面に形成することになり、この場合、電極１０６のように厚く形成する必要はない。
【００７８】
＜実施例３＞
つぎに、本発明の第３の実施例について説明する。
【００７９】
従来では、図１３ａに示したように、２つの収容部１３０５ａ，１３０５ｂが、表裏一体に形成された容器１３０５を、温度補償機能を備える発振器に用いるようにしていた。このような容器は、板部材（基板）の表面裏面に、各々枠体を固定することで形成していた。また、これら各部材は、セラミックから構成するようにしていた。
【００８０】
例えば、まず、酸化アルミニウムなどの金属酸化物の粉体を、適当なバインダーが溶解した溶媒に分散させて粘土状とする。この粘土状に練り固めた生地を所望の形状に加工し、図１５ａ〜図１５ｃに示すように、枠体１５０２，１５０３，１５０４を各々形成する。この状態では、枠体は、まだセラミックとはなっていない。
【００８１】
一方で、多層配線構造としたセラミック基体からなる多層基板１５０１を用意する。
【００８２】
この後、多層基板１５０１の表面および裏面に、多層基板１５０１の各端面と枠体の各側面とでほぼ１つの平面が形成されるように、枠体１５０２，１５０３を配置し、また、枠体１５０２上に枠体１５０４を配置し、これらを高温で焼成することで、セラミックからなる容器が形成できる。
【００８３】
この容器は、多層基板１５０１と枠体１５０２，１５０４で形成される凹部空間に、圧電振動子が収容され、多層基板１５０１と枠体１５０３で形成される凹部空間に半導体部品が配置される。なお、図１５ａ，図１５ｃ，図１５ｄは平面図、図１５ｂは断面図であり、図１５ａは上方から見た状態を示し、図１５ｃ，図１５ｄは下方から見た状態を示している。
【００８４】
ところが、図１５ｄに示すように、多層基板１５０１と生地の状態の枠体１５０３との配置関係がずれ、枠体１５０３側面が基板端部よりずれた位置に配置されると、枠体１５０３と多層基板１５０１との接触面の状態が、基板を中心として不均一な状態となる。
【００８５】
例えば、枠体１５０３の一方の辺の部分における多層基板１５０１と枠体１５０３の接触面積と、対向する辺の部分における多層基板１５０１と枠体１５０３の接触面積とが異なることになる。
【００８６】
図１５ｄに示す状態では、左部および上部では、枠体１５０３の底面全域が多層基板１５０１と接触した状態となっている。これに対し、右部および下部では、枠体１５０３の底面一部が多層基板１５０１端部より右方向および下方向にはみ出しており、枠体１５０３の底面全域が多層基板１５０１と接触した状態とはなっていない。
【００８７】
このように、不均一な状態では、焼成によりセラミックの一体構造体とする段階で、各部分に対して不均一な応力が発生し、容器の形成精度が不均一になる虞れがある。また、基板に対して不均一な応力がかかると、基板が平坦に形成されない場合が発生する。
【００８８】
特に、容器の長手方向の寸法が４ｍｍ程度と小さい場合、図１５ｄにおけるＡ’／ＡおよびＢ’／Ｂが、０．６より小さくなると、圧電振動子を収容する容器としては適さない状態となる。例えば、容器の長手寸法が４ｍｍ程度の場合、枠体の幅は０．５ｍｍ程度となる。この場合、Ａ’／ＡおよびＢ’／Ｂが、０．６より小さくなると、枠体の幅方向に枠体と基板との接触している長さが０．３ｍｍより小さくなり、非常に狭い状態となる。
【００８９】
このように、容器が小さな場合、枠体の幅方向に枠体と基板とが０．２ｍｍ程度ずれただけでも、全体としては、４０％もずれた状態となり、焼成するときに発生する応力による影響は無視できないものとなる。例えば、焼成の時に発生した応力により、枠体と基板とが密着しない領域が発生し、容器の気密性は保てなくなる場合がある。
【００９０】
従来では、図１５ｂに示すように積層するいくつもの基板の特に凹部内壁に位置する縦と横の寸法が同一線上に存在しないことから、加圧と加熱とによる成型時の力の掛かり具合による形成ずれなどの発生が考えられる。これを解消するためは、凹部内壁の縦，横寸法に合致する箇所が、積層容器を構成するすべての基板について同一線上に位置し、また、成型後の凹部内壁の縦，横寸法の各層の寸法のずれを０．２ｍｍ以内とすればよい。凹部内壁の縦寸法とは、図１５ｃの「Ｙ」の字を付した矢印の置かれている箇所の寸法である、また、凹部内壁の横寸法とは、図１５ｃの「Ｘ」の字を付した矢印の置かれている箇所の寸法である。
【００９１】
したがって、図１５ｄに示すＡ’／ＡおよびＢ’／Ｂは、０．６以上となっていた方がよい。言い換えると、枠体の幅方向への基板と枠体のずれ量が、枠体の幅の４０％未満となっていればよい。また、枠体の幅方向に、枠体が基板よりはみ出す長さは、０．２ｍｍ以内とした方がよい。
【００９２】
上述したことは、図１６ａ〜図１６ｃに示す構成の容器においても同様である。図１６ａ〜図１６ｃに示す容器は、つぎのようにして製造する。まず、前述したセラミックとなる生地を加工して枠体１６０２および台座部１６０５を形成する。この状態では、枠体１６０２および台座部１６０５は、セラミックとなっていない。一方で、多層配線構造としたセラミック基体からなる多層基板１６０１を用意する。
【００９３】
この後、多層基板１６０１の表面に枠体１６０２を配置し、多層基板１６０１の裏面４隅に台座部１６０５を配置する。この後、これらを高温で焼成することで、図１６ａ〜図１６ｃに示すような、４つの台座部１６０５を備えた容器構造が得られる。
【００９４】
この容器では、多層基板１６０１と枠体１６０２とで形成される凹部空間に、圧電振動子が収容され、多層基板１６０１裏面の４つの台座部１６０５で囲まれた空間に、半導体部品が配置される。なお、図１６ａ，図１６ｃ，図１６ｄは平面図、図１６ｂは断面図であり、図１６ａは上方から見た状態を示し、図１６ｃ，図１６ｄは下方から見た状態を示している。
【００９５】
図１６ａ〜図１６ｃの容器構造においても、図１６ｄに示すように、多層基板１６０１と生地の状態の枠体１６０２との配置関係がずれ、枠体１６０２が基板端部よりずれた位置に配置されると、枠体１６０２と基板１６０１との接触面の状態が、基板を中心として不均一な状態となる。この状態では、前述したように、容器の形成精度が保てなくなる。
【００９６】
したがって、図１６ａ〜図１６ｃの容器構造においても、図１６ｄに示すＡ’／ＡおよびＢ’／Ｂは、０．６以上となっていた方がよい。言い換えると、枠体の幅方向への基板と枠体のずれ量が、枠体の幅の４０％未満となっていればよい。また、枠体の幅方向に、枠体が基板よりはみ出す長さは、０．２ｍｍ以内とした方がよい。
【００９７】
一方、多層基板１６０１の裏面における４つの台座部１６０５の内側に接する長方形状の領域が、枠体１６０２の内側の領域と、位置関係および面積が大きく異なると、やはり焼成時の応力発生の原因となる。また、台座部１６０５が、多層基板１６０１の４隅から離れて内側に配置されると、半導体部品が配置できる領域が狭くなる。
【００９８】
したがって、図１６ａ〜１６ｃの容器においては、まず、４つの台座部１６０５に内接する長方形状の領域が、枠体１６０２の内側の領域に、位置関係および面積がほぼ同様の状態に形成されていた方がよい。言い換えると、４つの台座部１６０５に内接する長方形状の４つの辺の位置が、枠体１６０２の内側の４つの辺を、多層基板１６０１方向に投影した状態、もしくは投影した位置からのずれ量が２ｍｍ以内に収まっている状態となっていればよい。
【００９９】
このようにすることで、枠体１６０２内壁の４つの角の縦横寸法と、多層基板１６０１の裏面に配置された台座部１６０５の各角部の内側寸法が、同一線上に位置する状態となる。
【０１００】
また、台座部１６０５は、多層基板１６０１の裏面において、なるべく４隅に接して配置されていた方がよい。
産業上の利用可能性
【０１０１】
以上説明したように、本発明によれば、温度補償回路や温度検知回路などが集積された半導体部品が、容器内に納められることなく実装されているようにしたので、発振器を、従来より小型化し、また、従来より低いコストで製造しようとするものに適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施の形態における発振回路用容器により構成された発振器の構成を示す部分断面図および平面図である。
図２は、本発明の実施の形態における発振回路用容器により構成された発振器の構成を示す斜視図，平面図および等価回路である。
図３は、本発明の実施の形態における発振器の製造過程を示す工程図である。
図４は、本発明の実施の形態における発振器の製造過程の他の形態を示す工程図である。
図５は、本発明の実施の形態における発振器の製造過程の他の形態を示す工程図である。
図６は、本発明の実施の形態における発振器の製造過程の他の形態を示す工程図である。
図７は、本発明の実施の形態における発振回路用容器の構成を示す平面図である。
図８は、本発明の他の形態における発振回路用容器により構成された発振器の構成を示す部分断面図である。
図９は、本発明の他の形態における発振回路用容器により構成された発振器の構成を示す部分断面図である。
図１０は、本発明の他の形態における発振回路用容器により構成された発振器の構成を示す部分断面図である。
図１１は、本発明の他の形態における発振回路用容器により構成された発振器の構成を示す部分断面図である。
図１２は、本発明の他の形態における発振回路用容器により構成された発振器の構成を示す部分断面図である。
図１３は、従来よりある発振器の構成を示す部分断面図である。
図１４は、従来よりある発振器の構成を示す斜視図である。
図１５は、本発明の他の形態における発振回路用の容器の構成を示す平面図および断面図である。
図１６は、本発明の他の形態における発振回路用の容器の構成を示す平面図および断面図である。

Claims

基板の主表面上に外気と遮断された状態で配置された圧電振動子と、
前記基板の裏面にフリップチップ実装された半導体部品と、
前記基板の裏面に配置され、かつ前記半導体部品の高さより高くかつ各々離間した複数の電極構造体と
を備え、前記基板の主表面には、前記圧電振動子とこれを支持する部品のみが外気と遮断された状態で配置され、
前記電極構造体は、前記基板の隅に接して配置され、
前記電極構造体の一部の側面と前記基板の一部の側面とが、実質的に１つの平面を構成している状態とされ、
前記電極構造体は、導電性材料から構成され、
前記圧電振動子と前記半導体部品と前記電極構造体とにより発振回路が構成され、
前記基板の裏面に、３つの前記電極構造体が配置され、
前記電極構造体は、前記基板裏面のいずれかの４隅に接して配置され、
前記半導体部品は、前記電極構造体が配置されていない前記基板裏面の隅に接して配置されていることを特徴とする発振器。