水晶発振器及びその組立方法
【課題】振動子の厚さに関係なく振動子の周波数特性を容易に測定でき、広い可変幅が実現可能であり、ＥＳＤに影響されることの少ない、コスト削減が可能な水晶発振器及びその組立方法を提供する。
【解決手段】水晶発振器はパッケージ５の底面に併置されたＩＣチップ２と、測定用基板７と、これに支持された水晶振動子１とを有する。測定用基板７には接続電極が形成され、この接続電極は、ボンディングパッド部と接続部とからなる。ワイヤ３１、３２はＩＣチップ２の接続電極２１、２２と接続電極のボンディングパッド部とを接続する。組立方法ではＩＣチップの接続電極と水晶振動子電極を直接ボンディングするので寄生容量を小さくできる。パッケージ実装前に行う水晶振動子テストは実装後に行う周波数調整幅を減らすので水晶振動子のパラメータ変化を少なくし、可変特性のばらつきを減らす。
【解決手段】水晶発振器はパッケージ５の底面に併置されたＩＣチップ２と、測定用基板７と、これに支持された水晶振動子１とを有する。測定用基板７には接続電極が形成され、この接続電極は、ボンディングパッド部と接続部とからなる。ワイヤ３１、３２はＩＣチップ２の接続電極２１、２２と接続電極のボンディングパッド部とを接続する。組立方法ではＩＣチップの接続電極と水晶振動子電極を直接ボンディングするので寄生容量を小さくできる。パッケージ実装前に行う水晶振動子テストは実装後に行う周波数調整幅を減らすので水晶振動子のパラメータ変化を少なくし、可変特性のばらつきを減らす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージに収納された水晶発振器及びその組立方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子などの圧電振動子を用いた発振器は、携帯電話などの通信機器や、コンピュータなどの電子機器の基準周波数発生源やフィルタなどに用いられる。この、例えば、水晶振動子をパッケージ内に集積回路（ＩＣチップ）と共に気密封止した水晶発振器は、セラミックなどのパッケージ本体の底部に配置し、その上に水晶振動子を収納し、開口部を金属蓋等で密封して構成されている。
図６は、従来の電圧制御型水晶発振器の断面図である。
【０００３】
図に示す表面実装発振器は、容器本体１０１にＩＣチップ１０２と水晶振動子１０３を収容し、カバー１０４を被せて密閉される。容器本体１０１は底壁１０１ａ、中間枠１０１ｂ及び上壁１０１ｃを有する積層セラミックからなり、両端側に内壁段部を有して凹状になっている。容器本体１０１の内底面には例えば第１水晶端子や電源、出力、アース、スタンバイ端子とする回路端子１０５を有している。
【０００４】
回路端子１０５のうちの第１水晶端子は、配線１１２を経て中間枠１０１が形成する内壁段部上の第２水晶端子１０６に接続し、これを除く他の回路端子１０５は、配線を介して容器本体１０１の底壁１０１ａが形成する外底面の外部端子１０７に接続する。ＩＣチップ１０２は、少なくとも発振回路を集積化し、回路機能面の図示しないＩＣ端子が、バンプ１０８を用いた超音波熱圧着によって凹部の内底面にフリップチップボンディングする。水晶振動子１０３は、両主面に励振電極を有し、引出電極の延出した一端部両側が導電性接着剤１１１によって容器本体１０１の一端側の内壁段部に固着される。水晶振動子１０３の他端部は、他端側の内壁段部の上方に位置して、衝撃時等における振幅の揺れ幅を小さくする。
【０００５】
従来の水晶発振器の組立方法は、図７に記載されている。まず、図６に示す多層配線及び接続電極が形成されたパッケージを用意する。多層配線の各配線は、積層された絶縁層上に電解メッキにより形成される。電解メッキを行うための電極１１２ａは、多層配線を構成する配線１１２の一部として形成され、その端部はパッケージ１０１の側面に露出している。配線形成後は、電解メッキ用電極１０２ａは不要であるが、そのまま製品出荷後も付けた儘にしている。次に、ＩＣチップ１０２をパッケージ１０１に搭載し、その後、水晶振動子１０２を搭載し密閉する。その後、製品テストを行って良品を出荷し、不良品を廃棄する。
【０００６】
特許文献１、特許文献２及び特許文献３は、従来の発振器の一例である。
特許文献１には、パッケージ本体内に気密封止していない状態の水晶振動素子と回路部品を共に収納した状態でパッケージ本体を金属蓋により気密封止した構造の圧電発振器において、パッケージ本体の低背化と、低コスト化を図りながら、水晶振動素子に対するアニーリング工程、洗浄工程、周波数微調整の為の金属膜蒸着工程を実施することを可能にした圧電発振器が開示されている。この圧電発振器は、上面に凹陥部を有したパッケージ本体と、該凹陥部内底面の配線パターン上に搭載した回路部品と、該凹陥部の内底面よりも高い位置に形成した段差上に搭載した内パッケージと、該内パッケージ上の凹陥部内に搭載した圧電振動子と、パッケージ本体の外枠上面に固着されて凹陥部を封止する金属蓋とを備えている。
【０００７】
特許文献２には、表面実装容器の無駄を排除して生産性を高め、耐衝撃性を良好とした面実装発振器及びその製造方法が開示されている。この発振器は、一対の引出電極が一端側に延出した水晶片の外周部を電気的・機械的に接続して特性検出端子を有する保持具一体化水晶片と、前記保持具一体化水晶片を収容する凹部を有して他端側に段部を有する表面実装用の容器本体とを具備し、前記保持具一体化水晶片の他端部は前記容器本体の段部に対面した構成となっている。また、製造方法は、保持具一体化水晶片の振動特性を測定した後、前記保持具一体化水晶片の他端部を前記容器本体の段部に対面して、前記保持具一体化水晶片を前記容器本体に収容してカバーを封止するようにしている。
【０００８】
特許文献３には、ワイヤーボンディングによるＩＣチップと水晶片と回路素子とを積層セラミックからなる凹状とした容器本体内に収容してなる表面実装用の水晶発振器において、前記容器本体は長手方向に沿う両辺側に対向した一対の内壁段部を有するとともに、前記一対の内壁段部は長手方向に沿って高さの異なる上段部と下段部とを有し、前記一対の内壁段部のうちの前記上段部の少なくとも一方には前記水晶片の長さ方向の一端部を保持して前記水晶片の長さ方向を前記容器本体の短手方向として、前記水晶片の少なくとも下面を含む前記容器本体の内底面には前記回路素子を配設し、前記一対の内壁段部のうちの前記下段部の間となる前記容器本体の内底面には前記ＩＣチップを配置して前記ＩＣチップからのボンディング線を前記下段部に接続した水晶発振器が開示されている。水晶片とＩＣチップとを並設し、水晶片と回路素子を上下に配置する。したがって、三者（水晶片、ＩＣチップ、回路素子）を並設した場合よりも、平面外形を小さくする。また、水晶片の下面に回路素子を配置するので、ワイヤーボンディングとしたＩＣチップを下面に配置した場合よりも高さ寸法を小さくできる。そして、水晶片の長さ方向を容器本体の短手方向とするので、容器本体の長手方向を小さくする。この発振器は、特許文献１及び特許文献２に記載された発振器とは異なり、ＩＣチップと水晶片とは並設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１３４０５８号公報
【特許文献２】特開２００１−１０２８６８号公報
【特許文献３】特許第４４４４７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の水晶などの圧電発振器は、特許文献１もしくは特許文献２に記載のものを含めて、ＩＣチップを実装し、その後水晶振動子を実装後特性の確認（製品テスト）を行っていた。したがって、発振器特性が不良の場合、振動子だけでなく、パッケージも捨てなければならなかった。また、振動子単体での測定は、振動子自身が薄いため割れるなどの問題が生じるためその実施は困難であった。更に、図６に示されているように、水晶発振器は、外部回路と内部とを電気的に接続する端子と、水晶振動子やＩＣチップとの間には多層配線などの配線が引き回されている。そして、特許文献３に記載されているように、ＩＣチップと水晶片との間には配線により電気的に接続されている。
この様な配線は、寄生容量を大きくするものであり、これにより発振器が広い可変幅を取ることは難しかった。また、図６において、多層配線の形成時に使用したメッキ用電極がパッケージの外部に露出しているのでＥＳＤによる内部回路に対する影響が大きかった。
本発明は、このような事情によりなされたものであり、振動子の厚さに関係なく振動子の周波数特性を容易に測定でき、広い可変幅が実現可能であり、ＥＳＤに影響されることの少ない、コスト削減が可能な水晶発振器及びその組立方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の水晶発振器は、パッケージと、前記パッケージの底面に固定された発振回路が形成されたＩＣチップと、前記パッケージの底面に前記ＩＣチップと併置された測定用基板と、前記測定用基板に支持され搭載された水晶振動子とを具備し、前記測定用基板は、一方の面は前記パッケージの底面に接合され、他面には一対の接続電極が形成され、前記測定用基板の接続電極は、それぞれ、ボンディングワイヤが接合されるボンディングパッド部と前記水晶振動子の電極の１つが接続される接続部とからなり、前記ボンディングワイヤは、前記ＩＣチップの接続電極と前記ボンディングパッド部とを接続することを特徴としている。前記測定用基板の接続電極を構成する前記ボンディングパッド部と前記接続部とは所定の間隔で対向する部分を有しており、前記ボンディングパッド部と前記接続部とは前記両者の対向する部分の一部においてのみ接続されているようにしても良い。
【００１２】
前記水晶発振器を製造する組立方法は、前記ＩＣチップの特性を測定して良品を前記パッケージに搭載する工程と、前記水晶振動子を前記測定用基板に取付ける工程と、前記測定用基板に取付けた前記水晶振動子の特性を測定する工程と、前記水晶振動子の特性を測定する工程により得られた結果に基づいて選んだ良品は、前記パッケージに搭載し、周波数特性などの特性を調整する必要のあるものは、所定の値に調整してから前記パッケージに搭載する工程と、前記ＩＣチップ及び前記水晶振動子を前記パッケージに搭載してからこのパッケージを密閉封止して前記水晶発振器を製品化する工程と、前記製品化された水晶発振器の特性を測定する工程と、前記水晶発振器の特性を測定する工程により得られた結果に基づいて選んだ良品は出荷し、周波数特性などの特性を調整する必要のあるものは、所定の値に調整してから出荷することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の水晶発振器は、水晶振動子が測定用基板により支持されているので、振動子の厚さに関係なく水晶振動子の周波数等の特性を容易に測定できる。また、ＩＣチップの接続電極（パッド）と水晶振動子の電極を直接ボンディングするので、寄生容量を小さくすることができるので、広い可変幅が実現可能になった。また、不要な金属がパッケージ側面に露出することがないので、ＥＳＤに影響されることが減少する。さらに、本発明の水晶発振器の組立方法は、水晶振動子をパッケージ搭載前に特性測定するので、従来のように不良品の水晶振動子が搭載されていたパッケージを廃棄する必要はなく、省資源に資するものであり、コスト削減につながるものである。さらに、パッケージ実装前に行う水晶振動子テストは、パッケージ実装後に行う周波数調整幅を減らすことができ、水晶振動子のパラメータ変化を少なく出来、結果として可変特性のばらつきを減らす。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１に係る蓋を外した状態の水晶発振器の断面図及び平面図。
【図２】図１の水晶発振器の組立方法を説明する工程断面図。
【図３】図１の水晶発振器を製品出荷するまでの組立方法を説明するフロー図。
【図４】実施例２に係る水晶発振器の測定用基板に水晶振動子を取付ける工程を説明する断面図。
【図５】実施例２に係る水晶発振器の測定用基板に水晶振動子を取付ける工程を説明する断面図。
【図６】従来の水晶発振器の断面図。
【図７】従来の水晶発振器を製品出荷するまでの組立方法を説明するフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１乃至図３を参照して実施例１を説明する。
水晶発振器は、図１に示すように、セラミックからなるパッケージ５と、パッケージ５の底面に固定された発振回路が形成されたＩＣチップ２と、パッケージ５の底面にＩＣチップ２と併置された測定用基板７と、測定用基板７に支持され搭載された水晶振動子１とを備えている。測定用基板７は、一方の面はパッケージ５の底面に接合され、他面には一対の接続電極７３、７４が形成されている。測定用基板７の接続電極７３、７４は、それぞれ、ボンディングワイヤ３１、３２が接合されるボンディングパッド部と水晶振動子１の電極１１、１２がそれぞれ接続される接続部とからなる。ボンディングワイヤ３１は、ＩＣチップ２の接続電極２１と測定用基板７の接続電極７３のボンディングパッド部とを接続し、ボンディングワイヤ３２は、ＩＣチップ２の接続電極２２と測定用基板７の接続電極７４のボンディングパッド部とを接続する。パッケージ５の開口部は、例えば、金属蓋６などで覆い、シームリングなどを利用して密閉封止されている。パッケージ５の裏面には複数の発振器の端子８、９が形成されている。複数の端子８、９は、パッケージ５裏面に形成されたコンタクト（図示しない）を介して、ＩＣチップ２と測定用基板７の接続電極７３、７４とに電気的に接続されている。
【００１７】
水晶振動子１は、主面電極１１と裏面電極１２とを有し、主面電極１１は、主要部分が主面に形成され、一部の先端部分が主面を越え側面を介して裏面に形成される。この先端部分の裏面部が接続部分となる。裏面電極１２は、主要部分が裏面に形成され、一部の先端部分が裏面を越え側面を介して主面に形成される。この主要部分が接続部分となる。主面電極１１の裏面部は、導電性接着剤により測定用基板７の接続電極７３に接合され、裏面電極１２の裏面部は、導電性接着剤により測定用基板７の接続電極７４に接合されている。
この実施例では、水晶振動子が測定用基板により支持されているので、振動子の厚さに関係なく水晶振動子の周波数等の特性を容易に測定でき、水晶振動子の良品不良品の選別ができる。また、ＩＣチップの接続電極と水晶振動子の電極とを直接ボンディングするので、多層配線を介在させる必要はなく、寄生容量を小さくすることができる。したがって、周波数の広い可変幅が実現可能になった。また、多層配線を利用しないので、多層配線を形成するためのメッキ用電極が存在しないため不要な金属がパッケージ側面に露出することがなく、したがって、ＥＳＤに影響されることが減少する。
【００１８】
次に、図２及び図３を参照して、水晶発振器の組立方法を説明する。
（１）まず、水晶振動子１の電極１１、１２を測定用基板７の接続電極７３、７４にそれぞれ導電性接着剤４を用いて接合する。次に、測定用基板７に取付けた水晶振動子１をテスト（周波数測定）して良品を選別する。所定の周波数値にない不良品は、廃棄もしくは周波数調整を行って良品とする。また、（２）ＩＣチップ２をテストして所定の特性を持つ良品を用意する。（３）水晶振動子１を取付けた測定用基板７をパッケージ５に接着する（図２（ａ））。また、ＩＣチップ２をパッケージ５に接着する（図２（ｂ））。次に、ボンディングワイヤ（３２）を用いてＩＣチップ２の接続電極と測定用基板７の接続電極（７４）とを接続する（図２（ｃ））。次に、水晶発振器として必要とする周波数を得るように、周波数調整を行う（図２（ｄ））。次に、金属蓋６を用いてパッケージ５を封止する（図２（ｅ））。次に、（４）製品テストを行って良品を選別する。その後（５）良品を出荷する。
この実施例における水晶発振器の組立方法は、水晶振動子をパッケージ搭載前に特性測定するので、従来のように不良品の水晶振動子が搭載されていたパッケージを廃棄する必要はなく、省資源に資するものであり、且つコスト削減につながるものであり、可変特性のばらつきを減らすことができる。
【実施例２】
【００１９】
次に、図４を参照して実施例２を説明する。
この実施例は、測定用基板の構造に特徴を有するものである。測定用基板及び水晶振動子は、パッケージ搭載前に接合される（図３参照）。ＩＣチップと測定用基板とはパッケージに搭載後にボンディングされる（図２（ｃ）参照）。
測定用基板２７は、一方の面はパッケージの底面に接合されており、他面には一対の接続電極２５、２６が形成されている。接続電極２５は、水晶振動子の電極の１つが接続される接続部２５１とボンディングワイヤが接続されるボンディングパッド部２５２と両部を結合する結合部２５３とからなり、接続電極２６は、水晶振動子の電極の他の１つが接続される接続部２６１とボンディングワイヤが接続されるボンディングパッド部２６２と両部を結合する結合部２６３とからなる。接続電極２５、２６を構成する接続部２５１、２６１とボンディングパッド部２５２、２６２とは所定の間隔で対向する部分をそれぞれ有しており、ボンディングパッド部と接続部とは両者の対向する部分の一部（結合部２５３、２６３）においてのみ接続されている（図４（ａ））。
【００２０】
水晶振動子２８は、主面電極２８１と裏面電極２８２とを有し、主面電極２８１は、主要部分が主面に形成され、一部の先端部分が主面を越え側面を介して裏面に形成される。この先端部分の裏面部が測定用基板の接続電極との接続部分となる。裏面電極２８２は、主要部分が裏面に形成され、一部の先端部分が裏面を越え側面を介して主面に形成される。この主要部分が測定用基板の接続電極との接続部分となる（図４（ｃ））。
【００２１】
次に、水晶振動子を測定用基板に接合する組立工程を説明する。
まず、測定用基板２７の主面に接続電極２５、２６を形成する（図４（ａ））。次に、接続電極２５、２６の接続部２５１、２６１に導電性接着剤２３、２４を塗布し、その上に主面電極２８１及び裏面電極２８２を載せて水晶振動子２８と測定用基板２７とを接続する（図４（ｂ））。後工程において、接続電極２５、２６のボンディングパッド部２５２、２６２には、ＩＣチップに接続するボンディングワイヤがボンディングされる。その前工程において、水晶振動子のテストが行われる。テストにはボンディングパッド部２５２、２６２にプローブを当てて水晶振動子の周波数調整を行う（図３参照）。
以上、この実施例では、測定用基板の接続電極を接続部とボンディングパッド部とが所定の間隔で対向するように構成したので、導電性接着剤がボンディングパッド部に広がるのを抑えることができ、この部分を広く維持する事ができると共に、ボンディング及びテストが容易に行われる。また、実施例１と同じ作用効果を認める事ができる。なお、この実施例を実施例１の水晶発振器に適用することができる。
【実施例３】
【００２２】
次に、図５を参照して実施例３を説明する。
測定用基板３５の主面に接続電極を形成し、接続電極の接続部に導電性接着剤３３を塗布し水晶振動子３０の電極を載せて測定用基板３５に接続する。この時、導電性接着剤３３とは離れた位置にある測定用基板３５の主面上に突起３４を形成する。その素材は測定用基板３５と同じであっても、異なっていても良い。
この突起３４は、水晶振動子３０を接着する時の支えとして用いられる。接着後は取り外すことも可能である。また、実施例１と同じ作用効果を認める事ができる。なお、この実施例を実施例１、実施例２の水晶発振器に適用することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１、２８、３０・・・水晶発振器
２・・・ＩＣチップ
４、２３、２４、３３・・・導電性接着剤
５・・・パッケージ
６・・・金属蓋
７、２７、３５・・・測定用基板
８、９・・・端子
１１、１２、２８１、２８２・・・水晶振動子の電極
２１、２２・・・ＩＣチップの接続電極
２５、２６、７３、７４、・・・測定用基板の接続電極
３１、３２・・・ボンディングワイヤ
２５１、２６１・・・接続電極の接続部
２５２、２６２・・・接続電極のボンディングパッド部
２５３、２６３・・・接続電極の結合部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージに収納された水晶発振器及びその組立方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子などの圧電振動子を用いた発振器は、携帯電話などの通信機器や、コンピュータなどの電子機器の基準周波数発生源やフィルタなどに用いられる。この、例えば、水晶振動子をパッケージ内に集積回路（ＩＣチップ）と共に気密封止した水晶発振器は、セラミックなどのパッケージ本体の底部に配置し、その上に水晶振動子を収納し、開口部を金属蓋等で密封して構成されている。
図６は、従来の電圧制御型水晶発振器の断面図である。
【０００３】
図に示す表面実装発振器は、容器本体１０１にＩＣチップ１０２と水晶振動子１０３を収容し、カバー１０４を被せて密閉される。容器本体１０１は底壁１０１ａ、中間枠１０１ｂ及び上壁１０１ｃを有する積層セラミックからなり、両端側に内壁段部を有して凹状になっている。容器本体１０１の内底面には例えば第１水晶端子や電源、出力、アース、スタンバイ端子とする回路端子１０５を有している。
【０００４】
回路端子１０５のうちの第１水晶端子は、配線１１２を経て中間枠１０１が形成する内壁段部上の第２水晶端子１０６に接続し、これを除く他の回路端子１０５は、配線を介して容器本体１０１の底壁１０１ａが形成する外底面の外部端子１０７に接続する。ＩＣチップ１０２は、少なくとも発振回路を集積化し、回路機能面の図示しないＩＣ端子が、バンプ１０８を用いた超音波熱圧着によって凹部の内底面にフリップチップボンディングする。水晶振動子１０３は、両主面に励振電極を有し、引出電極の延出した一端部両側が導電性接着剤１１１によって容器本体１０１の一端側の内壁段部に固着される。水晶振動子１０３の他端部は、他端側の内壁段部の上方に位置して、衝撃時等における振幅の揺れ幅を小さくする。
【０００５】
従来の水晶発振器の組立方法は、図７に記載されている。まず、図６に示す多層配線及び接続電極が形成されたパッケージを用意する。多層配線の各配線は、積層された絶縁層上に電解メッキにより形成される。電解メッキを行うための電極１１２ａは、多層配線を構成する配線１１２の一部として形成され、その端部はパッケージ１０１の側面に露出している。配線形成後は、電解メッキ用電極１０２ａは不要であるが、そのまま製品出荷後も付けた儘にしている。次に、ＩＣチップ１０２をパッケージ１０１に搭載し、その後、水晶振動子１０２を搭載し密閉する。その後、製品テストを行って良品を出荷し、不良品を廃棄する。
【０００６】
特許文献１、特許文献２及び特許文献３は、従来の発振器の一例である。
特許文献１には、パッケージ本体内に気密封止していない状態の水晶振動素子と回路部品を共に収納した状態でパッケージ本体を金属蓋により気密封止した構造の圧電発振器において、パッケージ本体の低背化と、低コスト化を図りながら、水晶振動素子に対するアニーリング工程、洗浄工程、周波数微調整の為の金属膜蒸着工程を実施することを可能にした圧電発振器が開示されている。この圧電発振器は、上面に凹陥部を有したパッケージ本体と、該凹陥部内底面の配線パターン上に搭載した回路部品と、該凹陥部の内底面よりも高い位置に形成した段差上に搭載した内パッケージと、該内パッケージ上の凹陥部内に搭載した圧電振動子と、パッケージ本体の外枠上面に固着されて凹陥部を封止する金属蓋とを備えている。
【０００７】
特許文献２には、表面実装容器の無駄を排除して生産性を高め、耐衝撃性を良好とした面実装発振器及びその製造方法が開示されている。この発振器は、一対の引出電極が一端側に延出した水晶片の外周部を電気的・機械的に接続して特性検出端子を有する保持具一体化水晶片と、前記保持具一体化水晶片を収容する凹部を有して他端側に段部を有する表面実装用の容器本体とを具備し、前記保持具一体化水晶片の他端部は前記容器本体の段部に対面した構成となっている。また、製造方法は、保持具一体化水晶片の振動特性を測定した後、前記保持具一体化水晶片の他端部を前記容器本体の段部に対面して、前記保持具一体化水晶片を前記容器本体に収容してカバーを封止するようにしている。
【０００８】
特許文献３には、ワイヤーボンディングによるＩＣチップと水晶片と回路素子とを積層セラミックからなる凹状とした容器本体内に収容してなる表面実装用の水晶発振器において、前記容器本体は長手方向に沿う両辺側に対向した一対の内壁段部を有するとともに、前記一対の内壁段部は長手方向に沿って高さの異なる上段部と下段部とを有し、前記一対の内壁段部のうちの前記上段部の少なくとも一方には前記水晶片の長さ方向の一端部を保持して前記水晶片の長さ方向を前記容器本体の短手方向として、前記水晶片の少なくとも下面を含む前記容器本体の内底面には前記回路素子を配設し、前記一対の内壁段部のうちの前記下段部の間となる前記容器本体の内底面には前記ＩＣチップを配置して前記ＩＣチップからのボンディング線を前記下段部に接続した水晶発振器が開示されている。水晶片とＩＣチップとを並設し、水晶片と回路素子を上下に配置する。したがって、三者（水晶片、ＩＣチップ、回路素子）を並設した場合よりも、平面外形を小さくする。また、水晶片の下面に回路素子を配置するので、ワイヤーボンディングとしたＩＣチップを下面に配置した場合よりも高さ寸法を小さくできる。そして、水晶片の長さ方向を容器本体の短手方向とするので、容器本体の長手方向を小さくする。この発振器は、特許文献１及び特許文献２に記載された発振器とは異なり、ＩＣチップと水晶片とは並設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１３４０５８号公報
【特許文献２】特開２００１−１０２８６８号公報
【特許文献３】特許第４４４４７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の水晶などの圧電発振器は、特許文献１もしくは特許文献２に記載のものを含めて、ＩＣチップを実装し、その後水晶振動子を実装後特性の確認（製品テスト）を行っていた。したがって、発振器特性が不良の場合、振動子だけでなく、パッケージも捨てなければならなかった。また、振動子単体での測定は、振動子自身が薄いため割れるなどの問題が生じるためその実施は困難であった。更に、図６に示されているように、水晶発振器は、外部回路と内部とを電気的に接続する端子と、水晶振動子やＩＣチップとの間には多層配線などの配線が引き回されている。そして、特許文献３に記載されているように、ＩＣチップと水晶片との間には配線により電気的に接続されている。
この様な配線は、寄生容量を大きくするものであり、これにより発振器が広い可変幅を取ることは難しかった。また、図６において、多層配線の形成時に使用したメッキ用電極がパッケージの外部に露出しているのでＥＳＤによる内部回路に対する影響が大きかった。
本発明は、このような事情によりなされたものであり、振動子の厚さに関係なく振動子の周波数特性を容易に測定でき、広い可変幅が実現可能であり、ＥＳＤに影響されることの少ない、コスト削減が可能な水晶発振器及びその組立方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の水晶発振器は、パッケージと、前記パッケージの底面に固定された発振回路が形成されたＩＣチップと、前記パッケージの底面に前記ＩＣチップと併置された測定用基板と、前記測定用基板に支持され搭載された水晶振動子とを具備し、前記測定用基板は、一方の面は前記パッケージの底面に接合され、他面には一対の接続電極が形成され、前記測定用基板の接続電極は、それぞれ、ボンディングワイヤが接合されるボンディングパッド部と前記水晶振動子の電極の１つが接続される接続部とからなり、前記ボンディングワイヤは、前記ＩＣチップの接続電極と前記ボンディングパッド部とを接続することを特徴としている。前記測定用基板の接続電極を構成する前記ボンディングパッド部と前記接続部とは所定の間隔で対向する部分を有しており、前記ボンディングパッド部と前記接続部とは前記両者の対向する部分の一部においてのみ接続されているようにしても良い。
【００１２】
前記水晶発振器を製造する組立方法は、前記ＩＣチップの特性を測定して良品を前記パッケージに搭載する工程と、前記水晶振動子を前記測定用基板に取付ける工程と、前記測定用基板に取付けた前記水晶振動子の特性を測定する工程と、前記水晶振動子の特性を測定する工程により得られた結果に基づいて選んだ良品は、前記パッケージに搭載し、周波数特性などの特性を調整する必要のあるものは、所定の値に調整してから前記パッケージに搭載する工程と、前記ＩＣチップ及び前記水晶振動子を前記パッケージに搭載してからこのパッケージを密閉封止して前記水晶発振器を製品化する工程と、前記製品化された水晶発振器の特性を測定する工程と、前記水晶発振器の特性を測定する工程により得られた結果に基づいて選んだ良品は出荷し、周波数特性などの特性を調整する必要のあるものは、所定の値に調整してから出荷することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の水晶発振器は、水晶振動子が測定用基板により支持されているので、振動子の厚さに関係なく水晶振動子の周波数等の特性を容易に測定できる。また、ＩＣチップの接続電極（パッド）と水晶振動子の電極を直接ボンディングするので、寄生容量を小さくすることができるので、広い可変幅が実現可能になった。また、不要な金属がパッケージ側面に露出することがないので、ＥＳＤに影響されることが減少する。さらに、本発明の水晶発振器の組立方法は、水晶振動子をパッケージ搭載前に特性測定するので、従来のように不良品の水晶振動子が搭載されていたパッケージを廃棄する必要はなく、省資源に資するものであり、コスト削減につながるものである。さらに、パッケージ実装前に行う水晶振動子テストは、パッケージ実装後に行う周波数調整幅を減らすことができ、水晶振動子のパラメータ変化を少なく出来、結果として可変特性のばらつきを減らす。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１に係る蓋を外した状態の水晶発振器の断面図及び平面図。
【図２】図１の水晶発振器の組立方法を説明する工程断面図。
【図３】図１の水晶発振器を製品出荷するまでの組立方法を説明するフロー図。
【図４】実施例２に係る水晶発振器の測定用基板に水晶振動子を取付ける工程を説明する断面図。
【図５】実施例２に係る水晶発振器の測定用基板に水晶振動子を取付ける工程を説明する断面図。
【図６】従来の水晶発振器の断面図。
【図７】従来の水晶発振器を製品出荷するまでの組立方法を説明するフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１乃至図３を参照して実施例１を説明する。
水晶発振器は、図１に示すように、セラミックからなるパッケージ５と、パッケージ５の底面に固定された発振回路が形成されたＩＣチップ２と、パッケージ５の底面にＩＣチップ２と併置された測定用基板７と、測定用基板７に支持され搭載された水晶振動子１とを備えている。測定用基板７は、一方の面はパッケージ５の底面に接合され、他面には一対の接続電極７３、７４が形成されている。測定用基板７の接続電極７３、７４は、それぞれ、ボンディングワイヤ３１、３２が接合されるボンディングパッド部と水晶振動子１の電極１１、１２がそれぞれ接続される接続部とからなる。ボンディングワイヤ３１は、ＩＣチップ２の接続電極２１と測定用基板７の接続電極７３のボンディングパッド部とを接続し、ボンディングワイヤ３２は、ＩＣチップ２の接続電極２２と測定用基板７の接続電極７４のボンディングパッド部とを接続する。パッケージ５の開口部は、例えば、金属蓋６などで覆い、シームリングなどを利用して密閉封止されている。パッケージ５の裏面には複数の発振器の端子８、９が形成されている。複数の端子８、９は、パッケージ５裏面に形成されたコンタクト（図示しない）を介して、ＩＣチップ２と測定用基板７の接続電極７３、７４とに電気的に接続されている。
【００１７】
水晶振動子１は、主面電極１１と裏面電極１２とを有し、主面電極１１は、主要部分が主面に形成され、一部の先端部分が主面を越え側面を介して裏面に形成される。この先端部分の裏面部が接続部分となる。裏面電極１２は、主要部分が裏面に形成され、一部の先端部分が裏面を越え側面を介して主面に形成される。この主要部分が接続部分となる。主面電極１１の裏面部は、導電性接着剤により測定用基板７の接続電極７３に接合され、裏面電極１２の裏面部は、導電性接着剤により測定用基板７の接続電極７４に接合されている。
この実施例では、水晶振動子が測定用基板により支持されているので、振動子の厚さに関係なく水晶振動子の周波数等の特性を容易に測定でき、水晶振動子の良品不良品の選別ができる。また、ＩＣチップの接続電極と水晶振動子の電極とを直接ボンディングするので、多層配線を介在させる必要はなく、寄生容量を小さくすることができる。したがって、周波数の広い可変幅が実現可能になった。また、多層配線を利用しないので、多層配線を形成するためのメッキ用電極が存在しないため不要な金属がパッケージ側面に露出することがなく、したがって、ＥＳＤに影響されることが減少する。
【００１８】
次に、図２及び図３を参照して、水晶発振器の組立方法を説明する。
（１）まず、水晶振動子１の電極１１、１２を測定用基板７の接続電極７３、７４にそれぞれ導電性接着剤４を用いて接合する。次に、測定用基板７に取付けた水晶振動子１をテスト（周波数測定）して良品を選別する。所定の周波数値にない不良品は、廃棄もしくは周波数調整を行って良品とする。また、（２）ＩＣチップ２をテストして所定の特性を持つ良品を用意する。（３）水晶振動子１を取付けた測定用基板７をパッケージ５に接着する（図２（ａ））。また、ＩＣチップ２をパッケージ５に接着する（図２（ｂ））。次に、ボンディングワイヤ（３２）を用いてＩＣチップ２の接続電極と測定用基板７の接続電極（７４）とを接続する（図２（ｃ））。次に、水晶発振器として必要とする周波数を得るように、周波数調整を行う（図２（ｄ））。次に、金属蓋６を用いてパッケージ５を封止する（図２（ｅ））。次に、（４）製品テストを行って良品を選別する。その後（５）良品を出荷する。
この実施例における水晶発振器の組立方法は、水晶振動子をパッケージ搭載前に特性測定するので、従来のように不良品の水晶振動子が搭載されていたパッケージを廃棄する必要はなく、省資源に資するものであり、且つコスト削減につながるものであり、可変特性のばらつきを減らすことができる。
【実施例２】
【００１９】
次に、図４を参照して実施例２を説明する。
この実施例は、測定用基板の構造に特徴を有するものである。測定用基板及び水晶振動子は、パッケージ搭載前に接合される（図３参照）。ＩＣチップと測定用基板とはパッケージに搭載後にボンディングされる（図２（ｃ）参照）。
測定用基板２７は、一方の面はパッケージの底面に接合されており、他面には一対の接続電極２５、２６が形成されている。接続電極２５は、水晶振動子の電極の１つが接続される接続部２５１とボンディングワイヤが接続されるボンディングパッド部２５２と両部を結合する結合部２５３とからなり、接続電極２６は、水晶振動子の電極の他の１つが接続される接続部２６１とボンディングワイヤが接続されるボンディングパッド部２６２と両部を結合する結合部２６３とからなる。接続電極２５、２６を構成する接続部２５１、２６１とボンディングパッド部２５２、２６２とは所定の間隔で対向する部分をそれぞれ有しており、ボンディングパッド部と接続部とは両者の対向する部分の一部（結合部２５３、２６３）においてのみ接続されている（図４（ａ））。
【００２０】
水晶振動子２８は、主面電極２８１と裏面電極２８２とを有し、主面電極２８１は、主要部分が主面に形成され、一部の先端部分が主面を越え側面を介して裏面に形成される。この先端部分の裏面部が測定用基板の接続電極との接続部分となる。裏面電極２８２は、主要部分が裏面に形成され、一部の先端部分が裏面を越え側面を介して主面に形成される。この主要部分が測定用基板の接続電極との接続部分となる（図４（ｃ））。
【００２１】
次に、水晶振動子を測定用基板に接合する組立工程を説明する。
まず、測定用基板２７の主面に接続電極２５、２６を形成する（図４（ａ））。次に、接続電極２５、２６の接続部２５１、２６１に導電性接着剤２３、２４を塗布し、その上に主面電極２８１及び裏面電極２８２を載せて水晶振動子２８と測定用基板２７とを接続する（図４（ｂ））。後工程において、接続電極２５、２６のボンディングパッド部２５２、２６２には、ＩＣチップに接続するボンディングワイヤがボンディングされる。その前工程において、水晶振動子のテストが行われる。テストにはボンディングパッド部２５２、２６２にプローブを当てて水晶振動子の周波数調整を行う（図３参照）。
以上、この実施例では、測定用基板の接続電極を接続部とボンディングパッド部とが所定の間隔で対向するように構成したので、導電性接着剤がボンディングパッド部に広がるのを抑えることができ、この部分を広く維持する事ができると共に、ボンディング及びテストが容易に行われる。また、実施例１と同じ作用効果を認める事ができる。なお、この実施例を実施例１の水晶発振器に適用することができる。
【実施例３】
【００２２】
次に、図５を参照して実施例３を説明する。
測定用基板３５の主面に接続電極を形成し、接続電極の接続部に導電性接着剤３３を塗布し水晶振動子３０の電極を載せて測定用基板３５に接続する。この時、導電性接着剤３３とは離れた位置にある測定用基板３５の主面上に突起３４を形成する。その素材は測定用基板３５と同じであっても、異なっていても良い。
この突起３４は、水晶振動子３０を接着する時の支えとして用いられる。接着後は取り外すことも可能である。また、実施例１と同じ作用効果を認める事ができる。なお、この実施例を実施例１、実施例２の水晶発振器に適用することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１、２８、３０・・・水晶発振器
２・・・ＩＣチップ
４、２３、２４、３３・・・導電性接着剤
５・・・パッケージ
６・・・金属蓋
７、２７、３５・・・測定用基板
８、９・・・端子
１１、１２、２８１、２８２・・・水晶振動子の電極
２１、２２・・・ＩＣチップの接続電極
２５、２６、７３、７４、・・・測定用基板の接続電極
３１、３２・・・ボンディングワイヤ
２５１、２６１・・・接続電極の接続部
２５２、２６２・・・接続電極のボンディングパッド部
２５３、２６３・・・接続電極の結合部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージと、前記パッケージの底面に固定された発振回路が形成されたＩＣチップと、前記パッケージの底面に前記ＩＣチップと併置された測定用基板と、前記測定用基板に支持され、搭載された水晶振動子とを具備し、前記測定用基板は、一方の面は前記パッケージの底面に接合され、他面には一対の接続電極が形成され、前記測定用基板の接続電極は、それぞれ、ボンディングワイヤが接合されるボンディングパッド部と前記水晶振動子の電極の１つが接続される接続部とを有し、前記ボンディングワイヤは、前記ＩＣチップの接続電極と前記ボンディングパッド部とを接続することを特徴とする水晶発振器。
【請求項２】
前記測定用基板の接続電極を構成する前記ボンディングパッド部と前記接続部とは所定の間隔で対向する部分を有しており、前記ボンディングパッド部と前記接続部とは前記両者の対向する部分の一部においてのみ接続されていることを特徴とする請求項１に記載の水晶発振器。
【請求項３】
請求項１に記載された水晶発振器を組み立てる方法において、前記ＩＣチップの特性を測定して良品を前記パッケージに搭載する工程と、前記水晶振動子を前記測定用基板に取付ける工程と、前記測定用基板に取付けた前記水晶振動子の特性を測定する工程と、前記水晶振動子の特性を測定する工程により得られた結果に基づいて選んだ良品は、前記パッケージに搭載し、周波数特性などの特性を調整する必要のあるものは、所定の値に調整してから前記パッケージに搭載する工程と、前記ＩＣチップ及び前記水晶振動子を前記パッケージに搭載してからこのパッケージを密閉封止して前記水晶発振器を製品化する工程と、前記製品化された水晶発振器の特性を測定する工程と、前記水晶発振器の特性を測定する工程により得られた結果に基づいて選んだ良品は出荷し、周波数特性などの特性を調整する必要のあるものは、所定の値に調整してから出荷することを特徴とする水晶発振器の組立方法。
【請求項１】
パッケージと、前記パッケージの底面に固定された発振回路が形成されたＩＣチップと、前記パッケージの底面に前記ＩＣチップと併置された測定用基板と、前記測定用基板に支持され、搭載された水晶振動子とを具備し、前記測定用基板は、一方の面は前記パッケージの底面に接合され、他面には一対の接続電極が形成され、前記測定用基板の接続電極は、それぞれ、ボンディングワイヤが接合されるボンディングパッド部と前記水晶振動子の電極の１つが接続される接続部とを有し、前記ボンディングワイヤは、前記ＩＣチップの接続電極と前記ボンディングパッド部とを接続することを特徴とする水晶発振器。
【請求項２】
前記測定用基板の接続電極を構成する前記ボンディングパッド部と前記接続部とは所定の間隔で対向する部分を有しており、前記ボンディングパッド部と前記接続部とは前記両者の対向する部分の一部においてのみ接続されていることを特徴とする請求項１に記載の水晶発振器。
【請求項３】
請求項１に記載された水晶発振器を組み立てる方法において、前記ＩＣチップの特性を測定して良品を前記パッケージに搭載する工程と、前記水晶振動子を前記測定用基板に取付ける工程と、前記測定用基板に取付けた前記水晶振動子の特性を測定する工程と、前記水晶振動子の特性を測定する工程により得られた結果に基づいて選んだ良品は、前記パッケージに搭載し、周波数特性などの特性を調整する必要のあるものは、所定の値に調整してから前記パッケージに搭載する工程と、前記ＩＣチップ及び前記水晶振動子を前記パッケージに搭載してからこのパッケージを密閉封止して前記水晶発振器を製品化する工程と、前記製品化された水晶発振器の特性を測定する工程と、前記水晶発振器の特性を測定する工程により得られた結果に基づいて選んだ良品は出荷し、周波数特性などの特性を調整する必要のあるものは、所定の値に調整してから出荷することを特徴とする水晶発振器の組立方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２３５２０３（Ｐ２０１２−２３５２０３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１００８７４（Ｐ２０１１−１００８７４）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（３９０００９６６７）セイコーＮＰＣ株式会社 (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（３９０００９６６７）セイコーＮＰＣ株式会社 (161)
【Ｆターム（参考）】
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