JP5540846B2 - Piezoelectric oscillator - Google Patents
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Description
本発明は圧電発振器に係り、特に小型化に好適な圧電発振器に関する。 The present invention relates to a piezoelectric oscillator, and more particularly to a piezoelectric oscillator suitable for miniaturization.
圧電発振器は一定の周波数を得るために携帯用通信機器等の電子機器に広く利用されている。近年、電子機器の小型化が急速に進んでおり、これに伴い圧電発振器にも更なる小型化が要求されている。 Piezoelectric oscillators are widely used in electronic devices such as portable communication devices in order to obtain a constant frequency. In recent years, downsizing of electronic devices has been rapidly progressing, and accordingly, further downsizing of piezoelectric oscillators is required.
従来における圧電発振器としては、例えば図5に示す圧電発振器が存在する。同図に示す圧電発振器は、ポリイミド基板80上に半田ボール82及びIC等の電子部品84が接合されており、半田ボール82上に圧電振動子86が接合されている。圧電振動子86は、上面に凹部86bが形成されたパッケージ86aと、導電性接着剤86dで凹部86bに接合固着された圧電振動片86cと、凹部86bを密閉封止するためにパッケージ86aの上縁部に接合された蓋体86eとを備えている。圧電振動子86とポリイミド基板80との間にはモールド剤88が充填されている。このような圧電発振器においては、圧電振動片86cに比較して電子部品84の小型化が進んでおらず電子部品84の実装面積をある程度確保する必要があるが、半田ボール82がポリイミド基板80上のスペースを占有するため、圧電発振器を小型化した場合に電子部品84の実装面積を確保することが困難であった。電子部品84の実装面積を確保するために半田ボール82を小さくすると導通不良となる問題があった。また、モールド剤88が熱を持って熱が発散しにくくなり、圧電振動片86cへの悪影響が生じるという問題があった。
As a conventional piezoelectric oscillator, for example, there is a piezoelectric oscillator shown in FIG. In the piezoelectric oscillator shown in the figure, a solder ball 82 and an electronic component 84 such as an IC are joined on a polyimide substrate 80, and a piezoelectric vibrator 86 is joined on the solder ball 82. The piezoelectric vibrator 86 includes a
別の種類の圧電発振器として、特許文献1に記載の圧電発振器が存在する。特許文献1に記載の圧電発振器は、平面絶縁基板を挟んで圧電振動片と電子部品とが実装され、平面絶縁基板の両側に箱型の蓋体が接合されている。そして、下部蓋体の側面の少なくとも一面を開口することにより側面を構成する壁の厚さの分だけ電子部品を実装する空間を広くし、さらに下部蓋体と絶縁基板との接合部を樹脂モールドすることにより接合強度を強めている。
As another type of piezoelectric oscillator, there is a piezoelectric oscillator described in
特許文献1に記載されている圧電発振器は、側面を構成する壁の厚さの分だけ電子部品を実装する空間を広くすることができるものの、電子部品の下側が蓋体を構成する平面基板で覆われており、さらにモールド剤を用いているため、熱を効果的に発散することができないという問題点があった。
また別の種類の圧電発振器として、圧電振動子のパッケージの裏面に電子部品を実装し、モールド剤を用いていない圧電発振器が存在する(例えば、特許文献2〜5参照)。
Although the piezoelectric oscillator described in
As another type of piezoelectric oscillator, there is a piezoelectric oscillator in which an electronic component is mounted on the back surface of a piezoelectric vibrator package and no molding agent is used (for example, see Patent Documents 2 to 5).
特許文献2〜5に記載の圧電発振器はモールド剤を用いていないため放熱効果はあるものの、パッケージの下面に外部端子としての半田ボールや台座を設けているため、圧電発振器を小型化して外部端子の面積を従来と同じだけ確保しようとすると、半田ボールや台座がパッケージ下面のスペースを占有してしまい、電子部品の実装面積を確保することが困難であった。 Although the piezoelectric oscillators described in Patent Documents 2 to 5 do not use a molding agent and have a heat dissipation effect, solder balls and pedestals as external terminals are provided on the lower surface of the package. If it is attempted to secure the same area as before, the solder balls and pedestals occupy the space on the lower surface of the package, and it is difficult to secure the mounting area of the electronic component.
本発明は、上記従来の問題点に着目してなされたものであり、圧電発振器を小型化した場合にも、電子部品の実装面積を確保するとともに放熱効果を高めることのできる圧電発振器を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned conventional problems, and provides a piezoelectric oscillator capable of securing a mounting area of electronic components and enhancing a heat dissipation effect even when the piezoelectric oscillator is downsized. For the purpose.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
[適用例1]圧電振動片をパッケージに収容した圧電振動子と、前記パッケージの下面外周に立設された導通性の脚部と、前記パッケージの下面に実装された電子部品とを備えたことを特徴とする圧電発振器。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[Application Example 1] A piezoelectric vibrator in which a piezoelectric vibrating piece is housed in a package, conductive legs standing on the outer periphery of the lower surface of the package, and an electronic component mounted on the lower surface of the package A piezoelectric oscillator characterized by the following.
上記構成とすることにより、パッケージの下面は、脚部が立設された箇所を除いて電子部品を実装するスペースとして使用できるため、圧電発振器を小型化した場合にも電子部品の実装面積を確保することができる。また、電子部品が壁で囲まれておらず、モールド剤も用いられておらず、電子部品の下側は平面基板で覆われておらず開放されているため、放熱効果を高めることができる。また、電子部品の下側に平面基板が設けられていないため、平面基板の厚さ分だけ圧電発振器を小型化することができる。 By adopting the above configuration, the lower surface of the package can be used as a space for mounting electronic components except where the legs are erected. Therefore, even when the piezoelectric oscillator is downsized, the mounting area of the electronic components is secured. can do. In addition, since the electronic component is not surrounded by a wall, no molding agent is used, and the lower side of the electronic component is not covered with the flat substrate and is open, the heat dissipation effect can be enhanced. Further, since the flat substrate is not provided under the electronic component, the piezoelectric oscillator can be reduced in size by the thickness of the flat substrate.
[適用例2]適用例1に記載の圧電発振器において、前記パッケージの下面外周には穴部が設けられており、前記穴部に前記脚部が挿入されていることを特徴とする圧電発振器。
上記構成とすることにより、脚部を穴部に挿入することでパッケージに脚部を容易に立設することができるとともに、連結強度及び安定性を高めることができる。
[Application Example 2] The piezoelectric oscillator according to Application Example 1, wherein a hole is provided in the outer periphery of the lower surface of the package, and the leg is inserted into the hole.
By setting it as the said structure, while being able to stand a leg part easily in a package by inserting a leg part into a hole part, connection strength and stability can be improved.
[適用例3]適用例1又は2に記載の圧電発振器において、前記脚部の底面には、マザー基板と導通するための外部端子が設けられていることを特徴とする圧電発振器。
上記構成とすることで、外部端子の面積は脚部の底面の形状によって調整することができるため、圧電発振器を小型化した場合にも外部端子の面積を確保することができる。
[Application Example 3] The piezoelectric oscillator according to Application Example 1 or 2, wherein an external terminal for electrical connection with the mother substrate is provided on the bottom surface of the leg portion.
With the above configuration, the area of the external terminal can be adjusted by the shape of the bottom surface of the leg portion, so that the area of the external terminal can be ensured even when the piezoelectric oscillator is downsized.
[適用例4]適用例1から3の何れか1項に記載の圧電発振器において、前記脚部は、その下端部から前記パッケージの内側方向に向けて突出する突出部を有するL字型の柱状部材であることを特徴とする圧電発振器。
上記構成とすることにより、脚部を安定させることができるとともに、脚部の底面に外部端子を設ける場合には圧電発振器を小型化した場合にも外部端子の面積を十分確保することができる。
Application Example 4 In the piezoelectric oscillator according to any one of Application Examples 1 to 3, the leg portion has an L-shaped column shape having a protruding portion that protrudes from the lower end portion toward the inside of the package. A piezoelectric oscillator characterized by being a member.
With the above configuration, the leg portion can be stabilized, and when the external terminal is provided on the bottom surface of the leg portion, the area of the external terminal can be sufficiently secured even when the piezoelectric oscillator is downsized.
[適用例5]適用例1から3の何れか1項に記載の圧電発振器において、前記脚部は、前記パッケージ側に近づくに従って横断面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする圧電発振器。
上記構成とすることで、脚部がパッケージの下面を占有する面積を小さくすることができるため、電子部品の実装面積を十分確保することができるとともに、脚部の底面に外部端子を設ける場合には外部端子の面積を十分確保することができる。
[Application Example 5] The piezoelectric oscillator according to any one of Application Examples 1 to 3, wherein the leg portion is formed so that a cross-sectional area decreases as it approaches the package side. Oscillator.
By adopting the above configuration, the area that the leg portion occupies the lower surface of the package can be reduced, so that a sufficient mounting area for the electronic component can be secured and an external terminal is provided on the bottom surface of the leg portion. Can secure a sufficient area of the external terminals.
[適用例6]適用例5に記載の圧電発振器において、前記脚部は直角三角柱で形成されており、前記直角三角柱の斜面を内向きに配置したことを特徴とする圧電発振器。
上記構成とすることで、脚部がパッケージの下面を占有する面積を小さくすることができるため、電子部品の実装面積を十分確保することができるとともに、脚部が外側に拡がらないため圧電発振器を小さくすることができる。また、脚部の底面に外部端子を設ける場合には外部端子の面積を十分確保することができる。
Application Example 6 In the piezoelectric oscillator according to Application Example 5, the leg portion is formed of a right triangular prism, and the inclined surface of the right triangular prism is arranged inward.
By adopting the above-described configuration, the area where the leg portion occupies the lower surface of the package can be reduced, so that the mounting area of the electronic component can be sufficiently secured, and the leg portion does not spread outward, so the piezoelectric oscillator Can be reduced. Further, when the external terminal is provided on the bottom surface of the leg portion, a sufficient area of the external terminal can be secured.
[適用例7]適用例5に記載の圧電発振器において、前記脚部は角錐台形状であることを特徴とする圧電発振器。
上記構成とすることで、脚部の強度及び脚部とパッケージとの接合強度を向上させることができる。また、脚部がパッケージの下面を占有する面積を小さくすることができるため、電子部品の実装面積を十分確保することができる。また、脚部の底面に外部端子を設ける場合には外部端子の面積を十分確保することができる。
Application Example 7 In the piezoelectric oscillator according to Application Example 5, the leg portion has a truncated pyramid shape.
By setting it as the said structure, the intensity | strength of a leg part and the joint strength of a leg part and a package can be improved. Moreover, since the area which a leg part occupies the lower surface of a package can be made small, the mounting area of an electronic component can fully be ensured. Further, when the external terminal is provided on the bottom surface of the leg portion, a sufficient area of the external terminal can be ensured.
以下、本発明に係る実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図1(a)は本発明の実施形態に係る圧電発振器1の中央縦断面図であり、図1(b)は圧電発振器1の底面図であり、図1(c)は脚部を取り付ける前の圧電発振器1の底面図である。
Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1A is a central longitudinal sectional view of a
これらの図に示すように、圧電発振器1は、圧電振動子2と、圧電振動子2の下面に立設された脚部4と、圧電振動子2の下面に実装された電子部品6とを備えている。電子部品6はICやコンデンサである。
圧電振動子2は、略直方体形状のパッケージ22と、パッケージ22に収納された圧電振動片26と、パッケージ22を気密封止する蓋体28とを備えている。圧電振動片26は水晶で形成されている。パッケージ22はセラミックで形成され、上面に凹部24が設けられている。凹部24の底面にはマウント電極(不図示)が形成され、当該マウント電極に圧電振動片26が導電性接着剤27を介して固着されている。圧電振動片26の表裏面には、励振電極、接続電極等の電極パターン(不図示)が形成されている。
As shown in these drawings, the
The piezoelectric vibrator 2 includes a substantially rectangular
パッケージ22下面(以下「裏面」ともいう)には、電子部品6がFCB(フリップチップボンディング)により実装されている。パッケージ22下面と電子部品6との間には、ショートを防止するためのアンダーフィル8が塗布されている。
The
図1(c)に示すように、パッケージ22下面の4隅には、パッケージ22内側まで貫通していない穴部10が設けられている。4つの穴部10それぞれには4本の脚部4がそれぞれ挿入され、銀ペースト等により穴部10と脚部4とが接着されている。脚部4は金属材料等の導電性を有する材料で形成されている。あるいは、脚部4は導電性を有する材料を表面に成膜したセラミック、樹脂等で形成されていてもよい。
As shown in FIG. 1C, holes 10 that do not penetrate to the inside of the
脚部4はその下端部からパッケージ22の内側方向に向けて突出する突出部41を有するL字型の柱状部材である。脚部4の上端部はパッケージ22の穴部10に挿入され、穴部10を介して圧電振動片26と導通する。脚部4の底面は、圧電発振器1が実装されている電子機器のマザー基板と半田、導電性樹脂等で接合されており、外部端子としてマザー基板と導通する。また、当該外部端子は、脚部4、電子部品6及びパッケージ22に設けられた電極(不図示)を介して圧電振動片26と導通する。
The
なお、本実施形態では脚部4をパッケージ22下面の4隅に4本立設したが、これに限定されることはなく、パッケージ22下面の形状に関わらず、パッケージ22下面外周の任意の位置に任意の数だけ立設することができる。
次に、図2を参照して、圧電発振器1の製造方法について説明する。
In the present embodiment, the four
Next, a method for manufacturing the
まず、圧電振動子2を組み立てる(S1)。具体的には、セラミックを積層することにより、上面に凹部24が設けられ裏面の4隅に穴部10が設けられたパッケージ22を形成する。そして、当該パッケージ22の凹部24にマウント電極を形成し、当該マウント電極に圧電振動片26の接続電極を導電性接着剤27で接合固着することにより、パッケージ22に圧電振動片26をマウントする。その後、圧電振動片26にレーザ等を照射して圧電振動片26の発振周波数の調整を行った後、パッケージ22上面に蓋体28を接合して気密封止する。
First, the piezoelectric vibrator 2 is assembled (S1). Specifically, by laminating ceramics, the
次に、バンプボンディングを行い(S2)、パッケージ22の裏面に金属バンプを形成する。次に、FCBによりパッケージ22の裏面に電子部品6を実装する(S3)。次に、パッケージ22裏面と電子部品6との隙間にアンダーフィルを塗布して(S4)、乾燥させる(S5)。
Next, bump bonding is performed (S2), and metal bumps are formed on the back surface of the
次に、圧電振動子2の裏面に設けられた穴部10に銀ペーストを塗布した後(S6)、当該穴部10に脚部4を挿入して(S7)、乾燥させる(S8)。
次に、温度特性を検査し(S9)、電気特性を検査した後(S10)、捺印し、テーピングする(S11)。
なお、FCBに限らず、接着剤で電子部品6をパッケージ22に固定してもよい。この場合はワイヤーボンディングを行う。
Next, after silver paste is applied to the
Next, the temperature characteristics are inspected (S9), the electrical characteristics are inspected (S10), and then stamped and taped (S11).
The
以上説明したように、パッケージ22の下面は、四隅の脚部4が設けられた領域を除いて電子部品6を実装するスペースとして使用できるため、圧電発振器1を小型化した場合にも電子部品6の実装面積を確保することができる。また、電子部品6が壁で囲まれておらず、モールド剤も用いられておらず、さらに電子部品の下側には平面基板等が設けられておらず開放されているため、放熱効果を高めることができ、圧電振動片26への熱の影響を防ぐことができる。また、電子部品の下側に平面基板等が設けられていないため、平面基板の厚さ分だけ圧電発振器を小型化することができる。また、脚部4を穴部10に嵌合させることで、パッケージ22に脚部4を容易に連結することができるとともに、パッケージ22と脚部4との連結強度を高めることができる。また、脚部4をL字型に形成することにより、脚部4を安定させることができるとともに、マザー基板と導通する外部端子としての面積を十分確保することができる。
As described above, since the lower surface of the
また、圧電発振器1の製造工程において、電子部品6をパッケージ22の下面に実装した後に脚部4をパッケージ22の穴部10に挿入するため、電子部品6の実装時に脚部4の下端部に設けられた突出部41が邪魔になることがなく、大きい電子部品6を実装することが可能となる。
Further, in the manufacturing process of the
次に、脚部の変形例について説明する。上述した実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図3(a)は、第1の変形例に係る圧電発振器1aの中央縦断面図であり、図3(b)は圧電発振器1aの底面図である。本変形例に係る圧電発振器1aの脚部4aは、図3(a)に示すように、パッケージ22側から遠ざかるに従って内側に向かって斜面が傾斜する直角三角柱形状を有している。
Next, a modification of the leg portion will be described. The same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
FIG. 3A is a central longitudinal sectional view of the piezoelectric oscillator 1a according to the first modification, and FIG. 3B is a bottom view of the piezoelectric oscillator 1a. As shown in FIG. 3A, the
本変形例に係る脚部4aは、パッケージ22側に近づくに従って横方向の厚みが薄くなり横断面積が小さくなるため、パッケージ22下面における脚部4aが占める面積を、上述した実施形態に係る脚部4よりも小さくすることができ、電子部品6の実装面積をより大きく確保することができる。一方、脚部4aの底面は十分な面積を確保することができるため、マザー基板と導通する外部端子としての機能を確保することができる。また、脚部4aがパッケージ22の外側方向に拡がらないため、圧電発振器1aを小さくすることができる。
Since the
図4(a)は、第2の変形例に係る圧電発振器1bの中央縦断面図であり、図4(b)は圧電発振器1bの底面図である。これらの図に示すように、本変形例に係る圧電発振器1bの脚部4bは、四角錐台の形状を有している。
本変形例に係る脚部4bは、パッケージ22側に近づくに従って横断面積が小さくなるため、パッケージ22の下面における脚部4bの占める面積を小さくすることができ、電子部品6を実装する面積を大きくとることができる。一方、脚部4aの底面は十分な面積を確保することができるため、マザー基板と導通する外部端子としての機能を確保することができる。また、四角錐台形状の脚部4bの方が、直角三角柱形状の脚部4aよりもパッケージ22との接合を安定させ接合強度を向上させることができる。
FIG. 4A is a central longitudinal sectional view of a
The
なお、脚部4bの形状は、四角錐台に限らず任意の角錐台の形状とすることができる。また、円錐台の形状であってもよい。
また、上述した変形例で説明した形状以外にも、脚部をパッケージ22に近づくに従って横断面積が小さくなる形状とすることで、パッケージ22の下面における電子部品6の実装面積を十分確保することができるとともに、脚部の底面における外部端子としての面積を確保することが可能となり、放熱効果も高めることができる。
Note that the shape of the
In addition to the shape described in the above-described modification, the mounting area of the
1、1a、1b………圧電発振器、2………圧電振動子、4、4a、4b………脚部、6………電子部品、8………アンダーフィル、10………穴部、22………パッケージ、24………凹部、26………圧電振動片、27………導電性接着剤、28………蓋体、41………突出部。 1, 1a, 1b ......... Piezoelectric oscillator, 2 ......... Piezoelectric vibrator, 4, 4a, 4b ......... Legs, 6 ......... Electronic components, 8 ......... Underfill, 10 ......... Hole , 22 ...... Package, 24 ...... Recess, 26 ...... Piezoelectric vibrating piece, 27 ...... Conductive adhesive, 28 ...... Lid, 41 ... Projection.
Claims (7)
導電性の脚部と、
前記パッケージの下面に実装された電子部品と
を備え、
前記脚部は、一方の端部が、前記電子部品が配置されている領域よりも外側の前記パッケージの下面に接続されているとともに、他方の端部が、平面視で、前記一方の端部よりも前記パッケージの内側方向に突出する突出部を有する柱状部材であることを特徴とする圧電発振器。 A piezoelectric vibrator containing a piezoelectric vibrating piece in a package;
Conductive legs,
An electronic component mounted on the lower surface of the package ,
One end of the leg is connected to the lower surface of the package outside the region where the electronic component is disposed, and the other end is the one end in plan view. A piezoelectric oscillator characterized by being a columnar member having a protruding portion protruding inward of the package .
導電性の脚部と、
前記パッケージの下面に実装された電子部品と
を備え、
前記脚部は、一方の端部が、前記電子部品が配置されている領域よりも外側の前記パッケージの下面に接続されているとともに、前記パッケージ側に近づくに従って横断面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする圧電発振器。 A piezoelectric vibrator containing a piezoelectric vibrating piece in a package;
Conductive legs,
An electronic component mounted on the lower surface of the package;
With
The leg portion is formed such that one end portion is connected to the lower surface of the package outside the region where the electronic component is disposed, and the cross-sectional area decreases as it approaches the package side. and pressure electrostatic oscillator characterized by that.
前記直角三角柱の斜面を内向きに配置したことを特徴とする請求項4又は5に記載の圧電発振器。 The leg is formed of a right triangular prism,
6. The piezoelectric oscillator according to claim 4, wherein the inclined surface of the right triangular prism is arranged inward.
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