JP5095319B2 - モニタ電極を備えた水晶デバイス - Google Patents

Description

本発明は、水晶振動子とこの水晶振動子を用いる回路を含むＩＣ（集積回路）チップとを一体化させた水晶デバイスに関し、特に、水晶振動子の特性を外部から検査するためのモニタ電極を備えた水晶デバイスに関する。

水晶振動子とＩＣチップを一体化させた水晶デバイスの代表的なものとして、水晶振動子とこの水晶振動子を用いる発振回路を集積したＩＣチップとを一体化させた表面実装用の水晶発振器がある。表面実装用の水晶発振器は、小型・軽量であることから、特に携帯型の電子機器、例えば携帯電話機において、周波数や時間の基準源として広く内蔵されている。

このような表面実装用の水晶発振器の１つのタイプとして、特許文献１に示されるように、ＩＣチップと水晶片とをそれぞれ別個の容器に収容し、その後、これらの容器を接合して一体のものとした接合型の表面実装用水晶発振器がある。図６（ａ）は従来の接合型の表面実装用水晶発振器の一例を示す側面図であり、図６（ｂ）はその組立断面図であり、図７（ａ），（ｂ）は、それぞれこの水晶発振器で用いられる実装基板２の上面図及び底面図であり、図８は水晶振動子の底面図である。

図示される水晶発振器は、ＩＣチップ１を収容した実装基板２と水晶片８を密閉封入した水晶振動子３とを備え、実装基板２が水晶振動子３に底面に接合されているものである。実装基板２は、平面形状が略長方形の平板状の部材であって、その一方の主面には、ＩＣチップ１を収容するための凹部が形成されている。

実装基板２は、略長方形の平板状の底壁層２ａと、底壁層２ａ上に枠状に設けられた枠壁層２ｂとからなる積層セラミックから構成されており、枠壁層２ｂによって実装基板２の凹部の側壁が形成されている。枠壁層２ｂの上面の４隅部、すなわち実装基板２の凹部を囲む開口端面の４隅部には、実装基板２を水晶振動子３の底面に電気的かつ機械的に接合するための接合端子５が形成されている。底壁層２ａの図示下面すなわち実装基板１の外底面の４隅部には、水晶発振器をセット基板上に表面実装する際に用いられる実装端子４が設けられている。

ＩＣチップ１は、略長方形の形状を有し、水晶振動子３を用いる発振回路を少なくとも含む電子回路を半導体基板に集積化したものである。ＩＣチップ１においては発振回路等の電子回路が半導体基板の一方の主面に通常の半導体装置製造プロセスによって形成されているので、半導体基板の一対の主面のうちこれらの電子回路が形成されている方の主面のことを、ＩＣチップの回路機能面と呼ぶことにする。回路機能面には、ＩＣチップ１を外部回路に接続するための複数のＩＣ端子も形成されている。ＩＣ端子には、電源端子、接地端子、発振出力端子、ＡＦＣ（自動周波数制御）端子、水晶振動子と接続するための一対の水晶接続端子などが含まれる。

実装基板２の凹部の底面、すなわち凹部による底壁層２ａの露出面には、ＩＣ端子に対応して回路端子１１が設けられている。ＩＣ端子のうちの電源端子、接地端子、発振出力端子、ＡＦＣ端子に対応する回路端子は、それぞれ、不図示の導電路を介して、実装端子４に電気的に接続している。ＩＣチップ２の１対の水晶接続端子に対応する回路端子は、不図示の導電路を介して、例えば実装基板２の１本の対角線の両端にある接合端子５（Ｘ）に電気的に接続している。残りの２個の接合端子５（ＧＮＤ）は、例えば、実装基板２に設けられたスルーホールを介して、実装端子４のうちの接地端子４（ＧＮＤ）と電気的に接続する。ＩＣチップ１は、その回路機能面が実装基板２の凹部の底面に向かい合うようにして、バンプ６を用いる超音波熱圧着によりＩＣ端子を回路端子１１に電気的・機械的に接続することによって、実装基板２の凹部底面に固着される。そして、ＩＣチップ１の回路機能面を保護するために、実装基板２の凹部内には、凹部の底面と回路形成面との隙間を埋めるように、保護樹脂層１６がいわゆるアンダーフィルとして設けられている。

一方、水晶振動子３は、凹部を有する積層セラミックからなる容器本体７内に水晶片８を収容し、凹部を取り囲む開口端面に対して金属カバー９を接合することによって、凹部内に水晶片８を密閉封入したものである。図示されたものでは、開口端面に設けられた金属厚膜あるいは金属リング１５に対して、シーム溶接やビーム溶接によって金属カバー９が接合されている。容器本体７の外底面の４隅部は、実装基板２の接合端子５に対応する外部端子１０が設けられている。容器本体７の凹部の底面には、水晶片８を保持するための１対の水晶保持端子１２が設けられている。

水晶片８は、例えば略長方形のＡＴカットの水晶片であり、その両方の主面にそれぞれ励振電極（不図示）が設けられるともに、これらの励振電極からは、水晶片８の一端部の両側に向けて、それぞれ引出電極（不図示）が延出されている。引出電極が延出された水晶片８の一端部両側を導電性接着剤１３などで固着することにより、水晶片８が水晶保持端子１２に対して電気的・機械的に接続し、水晶片８が容器本体７の凹部内に保持されている。

容器本体７において、１対の水晶保持端子１２は、容器本体７の外底面における一方の対角線上にある１対の外部端子１０（Ｘ）に対して、不図示の導電路を介して電気的に接続する。容器本体７の外底面における他方の対角線上にある外部端子１０（ＧＮＤ）は、容器本体７に設けられたビアホールなどを介して金属カバー９と電気的に接続する。

実装基板２の接合端子５と水晶振動子３の外部端子１０とを半田などを用いて接続することにより、実装基板２と水晶振動子３とが電気的かつ機械的に接続し、表面実装用水晶発振器として完成することになる。このとき、水晶振動子３における水晶保持端子１２は、外部端子１０（Ｘ）、接合端子５（Ｘ）及び回路端子１１を介してＩＣ端子に電気的に接続することになるから、水晶片８がＩＣチップ１内の発振回路と電気的に接続することになる。金属カバー９も同様に、実装端子４中の接地端子と電気的に接続する。

このような接合型の表面実装用水晶発振器は、ＩＣチップ１が搭載された実装基板２と、水晶振動子３とを独立して形成し、その後、両者を接合させることによって、最終的に組み立てられる。その際、実装基板２を水晶振動子３の底面に接合する前に、水晶振動子３の容器本体７の外底面に形成され水晶片８に電気的に接続する１対の外部端子１０（Ｘ）に対して測定器のプローブを当接させ、水晶片８の振動特性などを測定し、水晶振動子３の良否を判定する。振動特性としては、一般に、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）が測定される。ここで不良品と判定された場合には、その水晶振動子３を工程から排除し、良品の水晶振動子３のみに実装基板２が接合させるようにする。これにより、高価なＩＣチップを無駄にすることがなくなって、生産性を高めることができる。また、外部端子１０（Ｘ）は同一面内に形成されており、一方向からプローブを１対の外部端子１０（Ｘ）に当接させることができるから、振動特性の測定の作業効率が高いものとなっている。

表面実装用の水晶発振器の別のタイプのものとして、両方の主面にそれぞれ凹部が形成された容器本体を使用し、一方の主面の凹部に水晶片を密閉封入して水晶振動子を構成するとともに、他方の主面の凹部にＩＣチップを格納した、いわゆる二室型のものがある。二室型の表面実装用水晶発振器は、中央部での断面形状がＨ字型である容器本体を使用するので、Ｈ字型の表面実装用水晶発振器とも呼ばれる。図９（ａ）は、そのような２室型の表面実装用水晶発振器の側面図であり、図９（ｂ）はその断面図であり、図１０はＩＣチップを取り除いた状態での容器本体の底面図である。これらの図において、図６〜図８におけるものと同じ構成要素には同じ参照符号が付与されており、それらについての重複する説明は省略または簡略化する。

容器本体２１は、セット基板に実装したときに上から見て短辺と長辺とを有する長方形に見える扁平な略直方体形状の外形を有し、その上面と下面にそれぞれ凹部が設けられており、その結果、Ｈ字型の断面形状を有している。容器本体２１は、略長方形状の平板状の中央層２１ａと、それぞれ開口部を有する上下の枠層２１ｂ、２１ｃとを有する積層セラミックからなっている。中央層２１ａと枠層２１ｂによって図示上側の第１の凹部２０ａが形成され、第１の凹部２０ａ内に水晶振動子として機能する水晶片８が格納されている。また、中央層２１ａと枠層２１ｃによって図示下側の第２の凹部２０ｂが形成され、第２の凹部２０ｂ内にＩＣチップ１が収容されている。

第１の凹部２０ａの底面、すなわち中央層２１ａの表側の表面には、一対の水晶保持端子１２が設けられ、水晶片８は、一対の引出電極が引き出されている位置でこれらの引出電極を例えば導電性接着剤１３になどによって水晶保持端子１２にそれぞれ固着させることによって、図６に示したものと同様に、第１の凹部２０ａ内に固着され保持されている。水晶片２の固着後、容器本体２１の第１の凹部２０ａの開口面は、枠層２１ｂの上面に設けられた金属リング１５に対して金属カバー９がシーム溶接などによって接合され、これによって、水晶片８が第１の凹部２０ａ内に密閉封入されるようになっている。

容器本体２１において、第２の凹部２０ｂを形成する枠層２１ｃの４つの角部には、それぞれ、この水晶発振器をセット基板上に表面実装する際に用いられる実装端子４が形成されている。また、第２の凹部２０ｂの底面、すなわち中央層２１ａの裏面には、図１０に示すように、中央層２１ａの両方の長辺に沿うようにして、複数個の回路端子１１が配置されている。上述の場合と同様に、回路端子１１は、ＩＣチップ１に設けられるＩＣ端子に対応して設けられるものである。図示したものでは、長辺ごとに、それぞれ４個の回路端子１１が列をなして設けられている。これらの回路端子１１のうちの４個は、例えば、それぞれＩＣ端子のうちの電源端子、接地端子、発振出力端子、ＡＦＣ端子に対応するものであって、中央層２１ａに形成された導電路（不図示）によって、対応する実装端子４に対して電気的に接続している。また、残りの回路端子１１のうちの２個は、水晶片８に電気的に接続する水晶回路端子１１ａである。水晶回路端子１１ａは、第１の凹部２０ａの底面に設けられている水晶保持端子１２に対し、容器本体２１の中央層２１ａ内に設けられたビアホールなどの導電路（不図示）によって、電気的に接続する。さらに、中央層２１ａの裏面には、一対の水晶検査端子Ｘ１、Ｘ２が設けられている。水晶検査端子Ｘ１，Ｘ２は、中央層２１ａの裏面に設けられた導電パターンによって、水晶回路端子１１ａと電気的に接続している。したがって、水晶検査端子Ｘ１，Ｘ２は、水晶片８に対して電気的に接続することになる。

ＩＣチップ１としては、上述と同様のものが使用される。ＩＣチップ１は、いわゆるフリップチップボンディングの手法により、ＩＣ端子を第２の凹部２０ｂの底面に設けられた回路端子１１，１１ａに対してバンプ６を用いた超音波熱圧着によって接合することによって、第２の凹部２０ｂの底面に固着される。

このような二室型の表面実装用水晶発振器を製造する場合には、まず、第１の凹部２０ａに水晶片８を密閉封入して水晶振動子を構成した後、第２の凹部２０ｂの底面すなわち中央層２１ａの裏面に設けられている一対の水晶検査端子Ｘ１，Ｘ２を用いて、これらの水晶検査端子Ｘ１，Ｘ２に対して測定用のプローブを当接させることにより、水晶片８の水晶振動子としての振動特性などを測定する。このとき、１対の水晶検査端子Ｘ１，Ｘ２に対して一方向からプローブを当接させることができ、振動特性などの測定の作業効率が高いものとなっている。振動特性などに異常があるものは不良品として廃棄し、良品としたものについて、次に、第２の凹部２０ｂの底面にＩＣチップ１を搭載し、さらにＩＣチップ１の回路機能面を保護するアンダーフィルとしての保護樹脂層１６を設けることにより、水晶発振器を完成させる。二室型の水晶発振器において、容器本体におけるＩＣチップが搭載される方の凹部の底面に水晶検査端子を配置し、水晶片の振動特性等の測定の後にこの凹部の底面にＩＣチップを固着させることは、例えば、特許文献２に記載されている。

表面実装用の水晶発振器としては、内壁に段部が形成された１つの凹部を有する容器本体を使用し、この凹部の底面にＩＣチップを固着させ、水晶片の引出電極が延出された一端部両側を凹部の段部に固着させることによってＩＣチップの上方を覆うように水晶片を配置した一室型のものもある。一室型の水晶発振器では、凹部の底面にＩＣチップを搭載させた後に水晶片を固着させることとなるため、水晶片の振動特性の測定後にＩＣチップを搭載することはできず、ＩＣチップを搭載し水晶片を固着させてから水晶片の振動特性を測定することとなる。特許文献３には、一室型の水晶発振器において、水晶片の振動特性の測定のために用いられる端子すなわち水晶検査端子を容器本体の外面に形成することを開示している。
特開２００４−８８５３３号公報 特許第３４５１０１８号公報 特開２００３−２９８０００号公報

上述した接合型の表面実装用の水晶発振器においては、実装基板を水晶振動子に接合させた後は、水晶片８に電気的に接続する外部端子１０（Ｘ）が外部に露出しないので、水晶片８の振動特性を単独では測定することができない。同様に、二室型の表面実装用の水晶発振器においても、ＩＣチップの搭載後は、水晶検査端子Ｘ１，Ｘ２がＩＣチップで隠されるため、水晶片８の振動特性を単独では測定できない。しかしながら、水晶発振器の信頼性を高め、また高機能化の要請に応えるためは、ＩＣチップ１が搭載された実装基板２を水晶振動子３の底面に接合した後であっても（接合型の場合）、あるいは、容器本体２１の凹部底面にＩＣチップ１を搭載した後であっても（二室型の場合）、水晶片８の振動特性を測定できるようにすることが求められる。具体的には、水晶発振器の完成後、出荷前に製品の良否を最終的に判定したり、水晶発振器の使用中に故障が発生した場合にその故障の原因の探求のための不良解析を行う際に、ＩＣチップを介することなく水晶片の振動特性を測定できることが求められる。

本発明の目的は、製造工程における水晶片の振動特性の測定の作業効率を損なうことなく、かつ、組み立て後においても水晶片の振動特性を測定することが可能である、水晶デバイスを提供することにある。

本発明の水晶デバイスは、製造工程において水晶片の振動特性を測定するために用いられる外部端子あるいは水晶検査端子とは別個のものとして、水晶片に電気的に接続する水晶モニタ端子を外側面に備えることを特徴とするものである。

接合型のものとして構成された本発明の水晶デバイスは、水晶片を密閉封入した容器を有し、水晶片に電気的に接続する外部端子を該容器の外底面に備える水晶振動子と、一方の主面に外部端子に対応する接合端子を備え、他方の主面に実装端子を備え、水晶片を用いる回路が集積化されたＩＣチップを収容する実装基板と、を有し、外部端子と接合端子とを接合することによって水晶振動子に実装基板が接合されて一体化し、接合端子に電気的に接続する水晶モニタ端子を実装基板の外側面に備え、水晶振動子と実装端子とが一体化した状態においても水晶モニタ端子を用いることによって水晶片の振動特性が測定可能であり、水晶振動子の外側面にも水晶モニタ端子が延在していることを特徴とする。この接合型の水晶デバイスでは、実装基板の外側面に形成された窪み部内に水晶モニタ端子が形成してもよく、また、複数層のセラミックシートを積層して構成された積層セラミックによって実装基板を構成し、実装基板の第２の主面側に最も近接する層を除く各セラミックシートの側面に水晶モニタ端子を形成するようにしてもよい。

二室型のものとして構成された本発明の水晶デバイスは、一方の主面に形成された第１の凹部と他方の主面に形成された第２の凹部とを有する容器本体と、第１の凹部内に密閉封入された水晶片と、第２の凹部の底面に形成されて、水晶片に電気的に接続する一対の水晶回路端子を含む複数の回路端子と、水晶片を用いる回路が集積化されてその回路に接続する複数のＩＣ端子を備え、ＩＣ端子をそれぞれ対応する回路端子に接合することによって第２の凹部の底面に固着されて第２の凹部内に収容されたＩＣチップと、第２の凹部の底面においてＩＣチップに覆われる位置に設けられ、一対の水晶回路端子に電気的に接続して水晶片に電気的に接続する一対の水晶検査端子と、容器本体の外側面に設けられ、水晶片に電気的に接続する水晶モニタ端子と、を備え、一対の水晶検査端子はＩＣチップが第２の凹部の底面に固着されていない状態において測定用のプローブが当接できるように構成され、ＩＣチップが第２の凹部の底面に固着されている状態においても水晶モニタ端子を用いることによって水晶片の振動特性が測定可能であることを特徴とする。この二室型の水晶デバイスでは、容器本体の外側面に形成された窪み部内に水晶モニタ端子が形成されるようにしてもよく、また、複数層のセラミックシートを積層して構成された積層セラミックによって容器本体を構成してもよい。

本発明は、ＩＣチップを収容した実装基板を水晶振動子に接合した後であっても（接合型の場合）、あるいは、容器本体の凹部の底面にＩＣチップを固着させた後であっても（二室型の場合）、実装基板あるいは容器本体の外側面に設けられた水晶モニタ端子を用いることによって、水晶片の振動特性を直接測定することができる、という効果を有する。したがって本発明によれば、水晶発振器の完成後、出荷前に製品の良否を最終的に判定したり、水晶発振器の使用中に故障が発生した場合にその故障の原因の探求のための不良解析を行う際に、ＩＣチップを介することなく水晶片の振動特性を測定できることができるようになる。

［第１の実施形態］
図１（ａ），（ｂ）は、それぞれ、本発明の第１の実施形態の水晶デバイスである表面実装用水晶発振器の側面図と組立断面図であり、図２（ａ），（ｂ）は、それぞれ第１の実施形態の水晶発振器で用いられる実装基板の上面図と底面図である。これらの図において、図６〜図１０に示したものと同一の構成要素には同一の参照符号が付与されており、それらについての重複する説明は省略または簡略化する。

第１の実施形態の表面実装用水晶発振器は、図６及び図７に示した従来の接合型の表面実装用水晶発振器と同様のものであるが、実装基板２の外側面に水晶モニタ端子２２が設けられている点で従来のものと相違する。

平面形状が略長方形である実装基板２の４つの外側面のうち、実装基板２の長辺に沿うとともに相互に対向する１対の外側面の中央部には、実装基板２の底面と上面とを結ぶように断面が鍋底状の窪み部２３が形成されている。この窪み部２３は、実装基板２の底面側から見ると、図２（ｂ）に示されるように、底面の辺の両端部にそれぞれ設けられている実装端子４によって挟まれた領域に形成されている。このような窪み部２３において、枠壁層２ｂの側面となる位置に水晶モニタ端子２２が形成されている。底壁層２ａの側面となる位置には、水晶モニタ端子２２は形成されていない。これは、底壁層２ａの側面に当たる位置にまで水晶モニタ端子２２を形成すると、セット基板上に水晶発振器を実装した際に、水晶モニタ端子２２とセット基板上の回路パターンとが予期せずに電気的に接触するおそれが生じるからである。積層セラミックで構成される実装基板２において、底壁層２ａ自体も複数層のセラミックシートで構成される場合には、実装基板２の最底面となるセラミックシートを除く各層のセラミックシートの側面にも水晶モニタ端子２２が形成されるようにして、窪み部２３において、枠壁層２ｂの側面から底壁層２ａの側面に向けて水晶モニタ端子２２が延長して形成され、水晶モニタ端子２２の電極面積が大きくなるようにしてもよい。セット基板上の回路パターンとの電気的接触のおそれなどの問題が生じない場合には、底壁層２ａの最下層部の側面にまで水晶モニタ端子２２を形成してもよい。

このような窪み部２３及び水晶モニタ端子２２は、底壁層２ａ及び枠壁層２ｂに相当するセラミック生地シートを積層し焼成して実装基板２を形成する際に、スルーホール加工及びその加工面へのスルーホールメッキ処理を行うことによって形成される。

実装基板２の対向する１対の外側面に形成された水晶モニタ端子２２は、図２（ｂ）において破線で示されるように、枠壁層２ｂと底壁層２ａとの積層面に形成された導電路２４を介して、実装基板２の凹部の底面（すなわち底壁層２ａの上面）に形成されている回路端子１１のうちのＩＣチップ１の水晶接続端子に対応する１対の回路端子１１ａにそれぞれ電気的に接続する。この回路端子１１ａは枠壁層２ｂの上面の４隅部に形成された接合端子５（Ｘ）にも接続しているから、その結果、１対の水晶モニタ端子２２は１対の接合端子５（Ｘ）に電気的に接続することになる。

本実施形態によるこのような接合型の表面実装用水晶発振器は、ＩＣチップ１が搭載された実装基板２と、水晶振動子３とを独立して形成し、その後、両者を接合させることによって、最終的に組み立てられる。その際、実装基板２を水晶振動子３の底面に接合する前に、水晶振動子３の容器本体７の外底面に形成された１対の外部端子１０（Ｘ）に対して測定器のプローブを当接させ、水晶片８の振動特性などを測定し、水晶振動子の良否を判定し、その後、良品の水晶振動子３のみに実装基板２を接合させて水晶発振器を完成させる。

この水晶発振器では、その完成後においては、水晶片８に電気的に接続する外部端子１０（Ｘ）に対して外部からアクセスすることができなくなるが、その代わり、水晶モニタ端子２２が水晶片８に対して電気的に直接接続するので、水晶モニタ端子２２に対して測定用のプローブを当接することにより、水晶片８の振動特性を測定することが可能になる。したがって、この表面実装用水晶発振器では、出荷前に製品の良否を最終的に判定したり、水晶発振器の使用中に故障が発生した場合にその故障の原因の探求のための不良解析を行う際に、ＩＣチップを介することなく水晶片の振動特性を測定できることになる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態の水晶デバイスである表面実装用の水晶発振器について説明する。上述した第１の実施形態では、接合型の表面実装用の水晶発振器において、ＩＣチップ１を収容する実装基板２の外側面のみに水晶モニタ端子２２を設けているが、水晶モニタ端子２２の面積を広げてプローブを当接しやすくするために、水晶振動子３の外側面にも水晶モニタ端子２２を形成するようにすることもできる。図３に示す第２の実施形態の水晶発振器は、第１の実施形態の水晶発振器において、そのように水晶振動子３の外側面にも水晶モニタ端子２２を配置したものである。図３において、図１及び図２におけるものと同一の構成要素には同一の参照符号が付与されており、それらについての重複する説明は省略または簡略化する。

第２の実施形態では、実装基板２側の窪み部２３がそのまま延長するように、水晶振動子３の外側面にも窪み部２３が形成されており、水晶振動子３側の領域においても窪み部２３に水晶モニタ端子２２が設けられている。水晶振動子３における水晶モニタ端子２２は、水晶振動子３の外部端子５（Ｘ）に対して、例えば水晶振動子３の底面に形成された導電路（不図示）により電気的に接続する。水晶振動子３の容器本体７は積層セラミックで形成されており、窪み部２３は、容器本体７の上面と底面との間を結ぶように形成されている。水晶モニタ端子２２は、容器本体７の窪み部２３において、金属カバー９との電気的な接触を避けるために、容器本体７を構成する複数層のセラミックシートのうちの最上層（容器本体７の上面に最も近い層）を除いた各層の側面に形成されている。水晶振動子３側の窪み部２３及び水晶モニタ端子２２は、実装基板２における場合と同様に、セラミックシートを積層し焼成して容器本体７を形成する際に、スルーホール加工及びスルーホールメッキを行うことによって形成される。

第２の実施形態においても、ＩＣチップ１が搭載された実装基板２を水晶振動子３の底面に接合する前に、水晶振動子３の容器本体７の外底面に形成された１対の外部端子１０（Ｘ）に対して測定器のプローブを当接させ、水晶片８の振動特性などを測定し、水晶振動子の良否を判定し、その後、良品の水晶振動子３のみに実装基板２を接合させて水晶発振器を完成させる。その際、水晶振動子３の外側面にも既に水晶モニタ端子２２が形成されているので、この水晶モニタ端子を用いて水晶片８の振動特性を測定することも可能であるが、１対の水晶モニタ端子２２に対しては相対する２方向から挟みつけるようにしてプローブを当接させなければならないので、１対の外部端子１０（Ｘ）に対して一方向からプローブを当接させる場合に比べ、作業性が悪くなる。

第２の実施形態の表面実装用の水晶発振器は、第１の実施形態のものと同様に、出荷前に製品の良否を最終的に判定したり、水晶発振器の使用中に故障が発生した場合にその故障の原因の探求のための不良解析を行う際に、ＩＣチップを介することなく水晶片の振動特性を測定できることになるという効果を有する。さらに、第２の実施形態の水晶発振器は、水晶振動子３の外側面にも水晶モニタ端子２２が形成されているため、第１の実施形態のものに比べて水晶モニタ端子２２にプローブを当接させやすくなるという効果を有する。なお、水晶振動子３に実装基板２を接合した際に両者間に約５０μｍ程度の隙間ができ、各水晶モニタ端子２２にもこれと同程度の隙間が形成されるが、この程度の隙間はプローブの先端の大きさに比べて十分に小さいため、振動特性の測定に対する障害となるものではない。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態の水晶デバイスである表面実装用の水晶発振器について説明する。第１及び第２の実施形態は接合型の表面実装用の水晶発振器に本発明を適用したものであったが、本発明は、二室型の表面実装用水晶発振器にも適用することができる。第３の実施形態は、本発明を二室型の表面実装用水晶発振器に適用した例である。図４は、第３の実施形態の表面実装用水晶発振器を示す側面図であり、図５は、ＩＣチップが取り除かれた状態でのこの水晶発振器における容器本体の底面図である。これらの図において、図９及び図１０に示したものと同一の構成要素には同一の参照符号が付与されており、それらについての重複する説明は省略または簡略化する。

第３の実施形態の表面実装用水晶発振器は、図９及び図１０に示した従来の二室型の表面実装用水晶発振器と同様のものであるが、容器本体２１の外側面に水晶モニタ端子２２が設けられている点で従来のものと相違する。

図９及び図１０に示したものと同様に、平面形状が略長方形である容器本体２１は、中央層２１ａの上下面にそれぞれ枠層２１ｂ，２１ｃを積層した積層セラミックによって構成されている。容器本体２１の４つの外側面のうち、容器本体２１の長辺に沿うとともに相互に対向する１対の外側面の中央部には、それぞれ、容器本体２１の上端面と底面とを結ぶように、断面が鍋底状の窪み部２３が形成されている。そして窪み部２３内には、第１及び第２の実施形態と同様に、水晶モニタ端子２２が設けられている。水晶モニタ端子２２は、複数層のセラミックシートを積層し焼成して構成された容器本体２１において、最底面（セット基板に接する面）となるセラミックシートと、最上面となるセラミックシートとを除く各層のセラミックシートの側面に当たる位置に形成されている。そして水晶モニタ端子２２は、水晶回路端子１１ａに対し、中央層２１ａと枠層２１ｃとの積層面に形成された導電路２４（図示破線）を介して電気的に接続する。水晶回路端子１１ａは、水晶片８にも電気的に接続しているから、水晶モニタ端子２２は、水晶片８に電気的に接続することになる。

本実施形態の二室型の表面実装用水晶発振器を製造する場合には、まず、第１の凹部２０ａに水晶片８を密閉封入して水晶振動子を構成した後、第２の凹部２０ｂの底面に設けられている一対の水晶検査端子Ｘ１，Ｘ２に対して測定用のプローブを当接させることにより、水晶片８の水晶振動子としての振動特性などを測定し、水晶振動子の良否を判定する。良品としたものについて、次に、第２の凹部２０ｂの底面にＩＣチップ１を搭載することにより、水晶発振器を完成させる。水晶発振器が完成した後に水晶片８の振動特性を測定する必要が生じた場合には、水晶検査端子Ｘ１，Ｘ２ではなく、水晶モニタ端子２２にプローブを当接させることにより、水晶片８の振動特性を直接測定することが可能になる。

（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態の表面実装用水晶発振器を示す側面図及び組立断面図である。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ図１に示す水晶発振器における実装基板の上面図と底面図である。 本発明の第２の実施形態の表面実装用水晶発振器を示す側面図である。 本発明の第３の実施形態の表面実装用水晶発振器を示す側面図である。 ＩＣチップが取り除かれた状態での図４に示す水晶発振器における容器本体の底面図である。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ従来の接合型の表面実装用水晶発振器の側面図及び組立断面図である。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ図７に示す水晶発振器における実装基板の上面図及び底面図である。 図６に示す水晶発振器における水晶振動子の底面図である。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ従来の二室型の表面実装用水晶発振器の側面図及び断面図である。 ＩＣチップが取り除かれた状態での図９に示す水晶発振器における容器本体の底面図である。

符号の説明

１…ＩＣチップ、２…実装基板、３…水晶振動子、４…実装端子、５…接合端子、６…バンプ、７…容器本体、８…水晶片、１０…外部端子、１１…回路端子、２１…容器本体、２２…水晶モニタ端子、２３…窪み部。

Claims (7)

1. 水晶片を密閉封入した容器を有し、前記水晶片に電気的に接続する外部端子を該容器の外底面に備える水晶振動子と、
   一方の主面に前記外部端子に対応する接合端子を備え、他方の主面に実装端子を備え、前記水晶片を用いる回路が集積化されたＩＣチップを収容する実装基板と、
   を有し、
   前記外部端子と前記接合端子とを接合することによって前記水晶振動子に前記実装基板が接合されて一体化し、
   前記接合端子に電気的に接続する水晶モニタ端子を前記実装基板の外側面に備え、前記水晶振動子と前記実装端子とが一体化した状態においても前記水晶モニタ端子を用いることによって前記水晶片の振動特性が測定可能であり、前記水晶振動子の外側面にも前記水晶モニタ端子が延在している、水晶デバイス。
2. 前記実装基板の外側面に形成された窪み部内に前記水晶モニタ端子が形成されている、請求項１に記載の水晶デバイス。
3. 前記実装基板は複数層のセラミックシートを積層して構成された積層セラミックからなり、前記水晶モニタ端子は、前記実装基板の前記他方の主面側に最も近接する層を除く各セラミックシートの側面に形成されている、請求項１または２に記載の水晶デバイス。
4. 一方の主面に形成された第１の凹部と他方の主面に形成された第２の凹部とを有する容器本体と、
   前記第１の凹部内に密閉封入された水晶片と、
   前記第２の凹部の底面に形成されて、前記水晶片に電気的に接続する一対の水晶回路端子を含む複数の回路端子と、
   前記水晶片を用いる回路が集積化されて該回路に接続する複数のＩＣ端子を備え、前記ＩＣ端子をそれぞれ対応する前記回路端子に接合することによって前記第２の凹部の底面に固着されて前記第２の凹部内に収容されたＩＣチップと、
   前記第２の凹部の底面において前記ＩＣチップに覆われる位置に設けられ、前記一対の水晶回路端子に電気的に接続して前記水晶片に電気的に接続する一対の水晶検査端子と、
   前記容器本体の外側面に設けられ、前記水晶片に電気的に接続する水晶モニタ端子と、
   を備え、
   前記一対の水晶検査端子は前記ＩＣチップが前記第２の凹部の底面に固着されていない状態において測定用のプローブが当接できるように構成され、
   前記ＩＣチップが前記第２の凹部の底面に固着されている状態においても前記水晶モニタ端子を用いることによって前記水晶片の振動特性が測定可能である、水晶デバイス。
5. 前記容器本体の外側面に形成された窪み部内に前記水晶モニタ端子が形成されている、請求項４に記載の水晶デバイス。
6. 前記容器本体は複数層のセラミックシートを積層して構成された積層セラミックからなる、請求項４または５に記載の水晶デバイス。
7. 前記回路は前記水晶片を用いる発振回路であり、表面実装用の水晶発振器として構成された請求項１乃至６のいずれか１項に記載の水晶デバイス。

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