説明

圧電発振器

【課題】
本発明の目的は、取り扱いが簡便で、かつ、生産性にも優れた小型の圧電発振器を提供することにある。
【解決手段】
圧電素板11に励振用電極12を形成した圧電振動子14と、発振回路を形成した半導体集積部品37とから構成する圧電発振器において、半導体集積部品37の一部の機能配線31は半導体集積部品37の側面に沿って形成されており、半導体集積部品37と圧電振動子14を電気的な接続と固着がなされている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる圧電発振器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、携帯用通信機器等の電子機器に圧電発振器が用いられている。
【0003】
かかる従来の圧電発振器としては、例えば図6に示す如く、内部に図中には示されていないが、圧電素板が収容されている第1の容器体23を、キャビティー部25内に前記の圧電素板の振動に基づいて発振出力を制御する半導体集積部品26やコンデンサ等の電子部品素子が収容されている第2の容器体21上に取着させた構造のものが知られており、かかる圧電発振器をマザーボード等の外部配線基板上に載置させた上、第2の容器体21の下面に設けられている外部端子を外部配線基板の配線に半田接合することにより外部配線基板上に実装される。
【0004】
なお、第1の容器体23や第2の容器体21は、通常、セラミック材料によって形成されており、その内部や表面には配線導体が形成され、従来周知のセラミックグリーンシート積層法等を採用することにより製作される。
【0005】
また、前記半導体集積部品26の内部には、圧電素板の温度特性に応じて作成された温度補償データに基づいて圧電発振器の発振周波数を補正するための温度補償回路が設けられており、圧電発振器を組み立てた後、上述の温度補償データを半導体集積部品26のメモリ内に格納すべく、第2の容器体21の下面や外側面等には温度補償データ書込用の温度補償制御端子27が設けられていた。この温度補償制御端子27に温度補償データ書込装置のプローブ針を当てて半導体集積部品26内のメモリに温度補償データを入力することにより、温度補償データが半導体集積部品26のメモリ内に格納される。
【特許文献1】特開2004−228895号公報 なお出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、圧電発振器が小型化されると第2の容器体21内に収容される半導体集積部品26も小型化も必要となるが半導体集積部品26の小型化にも限界があった。よって、従来の第2の容器体21の構造では半導体集積部品26を収納するのが困難となり、圧電発振器の小型化の障害となっていた。
【0007】
本発明は上記欠点に鑑み考え出されたものであり、従ってその目的は、取り扱いが簡便で、かつ、生産性にも優れた小型の圧電発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の圧電発振器は、圧電素板に励振用電極を形成した圧電素板と、発振回路を形成した半導体集積部品とから構成する圧電発振器において、前記半導体集積部品の一部の機能配線は前記半導体集積部品の側面に沿って形成されており、前記半導体集積部品と前記圧電振動子を電気的な接続と固着がなされていることを特徴とする。
【0009】
また、本発明の圧電発振器は上記構成において、圧電振動子を実装する対面の前記半導体集積部品面に台座が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明の圧電発振器によれば、半導体集積部品の一部の機能配線は前記半導体集積部品の側面に沿って形成するとにより、圧電振動子と半導体集積部品との電気的接続機能と同時に、調整機能も有することで製造工程の簡略化を図ることができる。
【0011】
また、本発明の圧電発振器によれば、圧電振動子を実装する対面の前記半導体集積部品面に台座が配置されていることから、前記台座により、半導体集積部品と実装基板側との接続を台座経由で行うことで、配線の自由度を持って結線することが可能となり、外部配線基板の電極配置に容易に対応することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。
【0013】
図1は本発明の実施形態にかかる圧電発振器の断面図である。図1に図示する圧電発振器は大略的に言って、容器体1と、圧電素板11、半導体集積部品37とで構成されている。図1に図示する圧電発振器は、キャビティー部10に圧電素板11を収容した容器体1に、容器体1の底面の四隅部に外部端子電極9が設けられている。外部端子電極9には容器体1の下面に半導体集積部品37を搭載した構造を有している。また、半導体集積部品37の底面にはマザーボード等の実装基板と電気的接続を行う金属バンプ電極5が半導体集積部品37の四隅部と半導体集積部品37の電極パッド38と対応する位置に形成されている。
【0014】
図2はシート状基板35から切断された1個の圧電発振器の底面図を示したものである。また、図3はシート状基板35に半導体集積部品37を搭載する前の底面図であり、図4はシート状基板35に半導体集積部品37を搭載した状態を示す底面図である。
【0015】
図1において容器体1は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る基板2、基板2と同様のセラミック材料から成る側壁3、42アロイやコパール、リン青銅等から成る蓋体4から成り、前記基板2の上面に側壁3を取着させ、その上面に蓋体4を載置し固定させることによって容器体1が構成され、側壁3の内側に位置する基板2の上面に導電性接着剤13を介して圧電素板11が実装される。容器体1はその内部に、具体的には、基板2の上面と側壁3の内面と蓋体4の下面とで囲まれるキャビティー部10内に圧電素板11を収容して気密封止するためのものである。
【0016】
一方、前記容器体1のキャビティー部10に収容される圧電素板11は、所定の結晶軸でカットした圧電素板11の両主面に一対の励振用電極12を被着・形成してなり、外部からの変動電圧が一対の励振用電極12を介して圧電素板11に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。
【0017】
また一方で図1、図2に図示するように、上述した基板2の下面には、四隅部に外部端子電極9が形成されている。これら四隅部の外部端子電極9に対応する位置には、矩形状に形成されたフリップチップ型の半導体集積部品37の機能配線31が形成されており、半導体集積部品37の機能配線31と基板2の外部端子電極9とは導電性接着剤36を介して接続されている。ここで半導体集積部品37の表面(回路形成面)の配線は半導体集積部品37の側面の機能配線31を経由して半導体集積部品37の裏面に対応する電極同士が電気的に接続されている。また、図1、図2に示すように半導体集積部品37の側面には温度補償制御端子32が形成されている。なお、ここで言う機能配線31については、主に温度補償型圧電発振器の、温度補償データの書込み端子として利用するものである。
【0018】
ここで半導体集積部品37はその回路形成面(表面)に、周囲の温度状態を検知する感温素子、圧電素板11の温度特性を補償する温度補償制御端子32を有し、温度補償制御端子32からの温度補償データに基づいて前記圧電素板11の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられており、発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、例えばクロック信号等の基準信号として利用されることとなる。ここで圧電素板11と半導体集積部品37は図1に図示する基板2の内層に設けられたメタライズ配線15により接続されている。
【0019】
また、図3は本発明の実施形態である圧電振動子14のシート状基板35状態の底面図であり、また、図4はシート状基板35に、半導体集積部品37を搭載した状態を示している。
【0020】
次に上述した圧電発振器の製造方法について、本発明の実施形態である図2〜図4を用いて説明する。 まず、図3に図示するように、縦m列×横n行(m、nは2以上の自然数)のマトリクス状に配列された複数個のキャビティー部10を有するシート状基板35を準備する。次に、図1に図示するように各キャビティー部10に圧電素板11と圧電素板11を囲繞する側壁3とを搭載する。各キャビティー部10には、その上面側に一対の接続パッド16と接合用の導体層が被着・形成されている。また、各キャビティー部10と相反する面の基板領域Aの四隅部には、外部端子電極9が図3に図示するように被着して形成されている。
【0021】
このようなシート状基板35は、例えば、アルミナセラミックス等から成るセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加し更に混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に、接続パッド16や外部端子電極9等となる導体ペーストを所定のパターンに印刷して塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。
【0022】
なお、シート状基板35には、マトリクス状に配列された個々の圧電発振器の間に図3に図示するように所定の捨代領域Bが設けられている。この捨代領域Bには図4に示すように各圧電発振器の温度補償制御端子32と接続される書込端子電極33を形成しても良い。そして、キャビティー部10を有するシート状基板35に形成される側壁3の内側に圧電素板11を1個ずつ搭載する。圧電素板11はその励振用電極12と基板2上面の対応する接続パッド16とを導電性接着剤13を介して電気的・機械的に接続することによってシート状基板35上に搭載される。
【0023】
また、シート状基板35のキャビティー部10と1対1に対応する複数個のカバー(蓋)領域を有する金属製の蓋体4を、圧電素板11が封止されるように側壁3上に載置・接合する。前記蓋体4としては、例えば、42アロイやコバール,リン青銅等の金属から成る厚みが60μm〜100μmの金属板が用いられる。このような蓋体4にも、先に述べたシート状基板35と同様に、各カバー領域間に所定の捨代領域が設けられた集合状態の蓋体4を用いても良い。
【0024】
この工程では、蓋体4を各カバー(蓋)領域の内側に対応するキャビティー部10領域に圧電素板11が配されるようにしてシート状基板35上面の側壁3上に載置させ、しかる後に両者を従来から周知の金すず封止等により接合することによって蓋体4が側壁3の上面に取着し固定される。なお、上述した一連の接合工程は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましく、これによって圧電素板11が収納される空間には不活性ガスが充満されるため、圧電素板11が酸素や大気中の水分等によって腐食して劣化するおそれを有効に防止することができる。
【0025】
次に図4に示すようにシート状基板35下面の外部端子電極9で囲まれる領域に半導体集積部品37を1個ずつ搭載する。半導体集積部品37は、その機能配線31とシート状基板35下面の対応する外部端子電極9とを導電性接着剤36を介して電気的・機械的に接続することによってシート状基板35に搭載される。
【0026】
そして、半導体集積部品37は、その回路形成面に周囲の温度状態を検知する感温素子や圧電素板11の温度特性を補償する温度補償データを有し、温度補償データに基づいて圧電素板11の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路を有する半導体集積部品37へ、圧電発振器の仕様を所望の数値となるように、温度補償制御端子32よりビットデータを入力し温度補償データの書き込みを行う。また、図4に示すように本発明の実施形態においては、温度補償制御端子32と接続される書込端子電極33をシート状基板35の捨代領域Bに形成することが可能となることから、半導体集積部品37搭載面の省スペース化が可能となり、圧電発振器の更なる小型化に対応可能となる。
【0027】
最後に、シート状基板35を各基板領域Aの外周に沿って一括的に分割・切断(ダイシング)し、これによって複数個の圧電発振器が同時に製作される。 また、シート状基板35の切断(ダイシング)は、例えば、ダイサー等を用いて、これらの部材を一括的に切断(ダイシング)することによって行われ、これによって複数個の圧電発振器が同時に得られる。
【0028】
ここで、本発明の特徴部分は図1に図示するように、圧電振動子14に直接半導体集積部品37を搭載した所にある。これにより、圧電発振器の更なる小型化が進展し、圧電振動子14と半導体集積部品37が該同サイズになったとしても、小型の圧電発振器を製作可能となる。
【0029】
また、上述したように、シート状基板35の状態で圧電発振器の一連の組み立て作業を完了できるので圧電発振器の生産性の向上が可能となる。
【0030】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【0031】
例えば上述の実施形態においては、半導体集積部品37の回路形成面を金属バンプ電極5により実装基板側に接続する構造となっているが、これに変えて、金属バンプ電極5を図5に示すように台座6を介して実装基板側に接続する構造としても構わない。この場合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。また、本実施例では容器体に収納した圧電振動子と半導体集積部品との組合せで説明しているが、半導体集積部品に直接振動子を実装した形態の場合でも同様の効果を奏することは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明の実施形態にかかる圧電発振器の概略の断面図である。
【図2】本発明のシート状基板から切断された1個の圧電発振器の底面図である。
【図3】本発明の実施形態にかかる圧電振動子に用いられるシート状基板の概略の底面図である。
【図4】本発明の実施形態にかかる圧電振動子に用いられるシート状基板に半導体集積部品を搭載した状態の概略の底面図である。
【図5】本発明の他の実施形態にかかる圧電発振器の概略の断面図である。
【図6】従来の圧電発振器の概略の斜視図である。
【符号の説明】
【0033】
1・・・容器体
2・・・基板
3・・・側壁
4・・・蓋体
5・・・金属バンプ電極
6・・・台座
9・・・外部端子電極
10・・・キャビティー部
11・・・圧電素板
12・・・励振用電極
13・・・導電性接着剤
14・・・圧電振動子
15・・・メタライズ配線
16・・・接続パッド
31・・・機能配線
32・・・温度補償制御端子
33・・・書込端子電極
35・・・シート状基板
36・・・導電性接着剤
37・・・半導体集積部品
38・・・電極パッド
A・・・基板領域
B・・・捨代領域

【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧電素板に励振用電極を形成した圧電振動子と、発振回路を形成した半導体集積部品とから構成する圧電発振器において、
前記半導体集積部品の一部の機能配線は前記半導体集積部品の側面に沿って形成されており、前記半導体集積部品と前記圧電振動子を電気的な接続と固着がなされていることを特徴とする圧電発振器。
【請求項2】
前記圧電振動子を実装する対面の前記半導体集積部品面に台座が配置されていることを特徴とする請求項1記載の圧電発振器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2007−300417(P2007−300417A)
【公開日】平成19年11月15日(2007.11.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−126942(P2006−126942)
【出願日】平成18年4月28日(2006.4.28)
【出願人】(000104722)京セラキンセキ株式会社 (870)
【Fターム(参考)】