(57)【要約】 【課題】     本発明の目的は、低背化が可能で、かつ、生産性にも優れた小型の水晶発振器、及びその製造方法を提供することにある。【解決手段】     絶縁性基体６の表主面に凹形状の第１の空間部１５が設けられ、第１の空間部１５内の絶縁性基体６の表主面上には発振回路が組み込まれた略矩形状の集積回路素子７、及び電子部品素子が搭載されており、絶縁性基体６の第１の空間部１５上面には集積回路素子７、及び該電子部品素子と電気的に接続する水晶振動素子５が収容される凹形状の第２の空間部１６が設けられ、第２の空間部１６の開口上縁部に蓋体４を載置して気密封止して成る水晶発振器において、集積回路素子７の取り付けに用いられる第１のはんだバンプ１２と第１のバンプのよりも高い融点の第２のバンプ１７が交互に集積回路素子７の絶縁性基体６側の面の周辺に沿って配置されていることにより課題を解決する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基体の表主面に凹形状の第１の空間部が設けられ、該第１の空間部内の該絶縁性基体の表主面上には発振回路が組み込まれた略矩形状の集積回路素子、及び電子部品素子が搭載されており、該絶縁性基体の第１の空間部上面には該集積回路素子、及び該電子部品素子と電気的に接続する水晶振動素子が収容される凹形状の第２の空間部が設けられ、該第２の空間部の開口上縁部に蓋体を載置して気密封止して成る水晶発振器において、
該集積回路素子の取り付けに用いられる第１のはんだバンプと該第１のバンプのよりも高い融点の第２のバンプが交互に該集積回路素子の該絶縁性基体側の面の周辺に沿って配置されていることを特徴とする水晶発振器。
【請求項２】
該第２のバンプが金バンプであ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】
絶縁性基体の表主面に設けられた凹形状の第１の空間部部内の該絶縁性基体の表主面上に、発振回路が組み込まれた集積回路素子、及び電子部品素子を搭載し、該絶縁性基体の第１の空間部上面に形成された凹形状の第２の空間部内に該集積回路素子、及び該電子部品素子と電気的に接続する水晶振動素子を収容し、該第２の空間部の開口上縁部に蓋体を載置して気密封止する水晶発振器の製造方法において、
該集積回路素子の該絶縁性基体側の面の周辺に沿って、該絶縁性基体側の面上に交互に配置された第１のはんだバンプと、該第１のはんだバンプよりも高い融点の第２のバンプを該集積回路素子側に搭載し、この集積回路素子を該絶縁性基体上に搭載する水晶発振器の製造方法。
【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水晶発振器とその製造方法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水晶発振器が用いられている。
【０００３】
かかる従来の水晶発振器としては、例えば図４に示す如く、内部に図中には示されていないが、水晶振動素子が収容されている第２の容器体２３を、キャビティ部２５内に前記の水晶振動素子の振動に基づいて発振出力を制御する集積回路素子２６やコンデンサ等の電子部品素子が収容されている第１の容器体２１上に取着させた構造のものが知られており、かかる水晶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１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はんだ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２の容器体２３や第１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、前記集積回路素子２６の回路形成面（下面）には、水晶振動子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水晶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、集積回路素子２６と第１の容器体２１ははんだバンプ２７により、電気的かつ機械的に接続されておりその間には集積回路素子２６の回路形成面を保護する目的で樹脂２８が被着されていた。
【特許文献１】特開２００２−５０６５４号公報
【特許文献２】特開Ｈ１１−６７８２９号公報
【０００６】
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】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の水晶発振器の集積回路素子２６が第１の容器体２１のキャビティ部２５に搭載させてある場合、集積回路素子２６と第１の容器体２１とを接続するはんだバンプ２７の高さを均一の高さとするのが困難となり、その結果、製品の小型化に伴い、はんだバンプ２７の高さバラツキによりはんだバンプ２７間に入り込む樹脂量が一定にならず、集積回路素子２６下面部の樹脂２８と第１の容器体２１との接着強度が弱くなり、熱硬化の際の応力変動や機械的な強度により樹脂２８が剥離し、はんだバンプ２７の剥離へ進行する恐れがあった。
【０００８】
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、小型化、低背化が可能で、かつ、生産性にも優れた小型の水晶発振器と、その製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の水晶発振器は、絶縁性基体の表主面に凹形状の第１の空間部が設けられ、該第１の空間部内の該絶縁性基体の表主面上には発振回路が組み込まれた略矩形状の集積回路素子、及び電子部品素子が搭載されており、該絶縁性基体の第１の空間部上面には該集積回路素子、及び該電子部品素子と電気的に接続する水晶振動素子が収容される凹形状の第２の空間部が設けられ、該第２の空間部の開口上縁部に蓋体を載置して気密封止して成る水晶発振器において、該集積回路素子の取り付けに用いられる第１のはんだバンプと該第１のバンプのよりも高い融点の第２のバンプが交互に該集積回路素子の該絶縁性基体側の面の周辺に沿って配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の水晶発振器は、上記構成において該第２のバンプが金バンプであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の水晶発振器の製造方法は、絶縁性基体の表主面に設けられた凹形状の第１の空間部部内の該絶縁性基体の表主面上に、発振回路が組み込まれた集積回路素子、及び電子部品素子を搭載し、該絶縁性基体の第１の空間部上面に形成された凹形状の第２の空間部内に該集積回路素子、及び該電子部品素子と電気的に接続する水晶振動素子を収容し、該第２の空間部の開口上縁部に蓋体を載置して気密封止する水晶発振器の製造方法において、該集積回路素子の該絶縁性基体側の面の周辺に沿って、該絶縁性基体側の面上に交互に配置された第１のはんだバンプと、該第１のはんだバンプよりも高い融点の第２のバンプを該集積回路素子側に搭載し、この集積回路素子を絶縁性基体上に搭載することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、該集積回路素子の取り付けに用いられる第１のはんだバンプと該第１のバンプのよりも高い融点の第２のバンプが交互に該集積回路素子の該絶縁性基体側の面の周辺に沿って配置されていることから、第２のバンプ高さにより、該集積回路素子の固定高さを決定できるので、集積回路素子の高さを均一にすることが可能となる。
【００１３】
また、本発明によれば、該集積回路素子の該絶縁性基体側の面の周辺に沿って、該絶縁性基体側の面上に交互に配置された第１のはんだバンプと、該第１のはんだバンプよりも高い融点の第２のバンプを用いて、該集積回路素子を該絶縁性基体上に搭載することから、第１のはんだバンプと第２のバンプとも、集積回路素子側に搭載されているため、絶縁性基板側にははんだバンプと第２のバンプとも搭載する必要がなくなり、絶縁性基板側を母基板状の集合基板状態での加工が可能となり、水晶発振器の生産性、作業性の改善が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１は本発明の水晶発振器の断面図であり、図２は図１の水晶発振器の集積回路素子７及び、電子部品素子（不図示）搭載面の上面図である。また、図３は水晶発振器の製造方法を示した概略の断面図である。図１に示す水晶発振器は、下面に外部端子１０が設けられ、上面に複数個のスペーサ部材１３、集積回路素子７が取着され搭載されている絶縁性基体６上に、水晶振動素子５が収容されている容器体１を載置して固定した構造を有している。また、図２に示す水晶発振器の集積回路素子７及び、電子部品素子（不図示）搭載面の上面図では、４隅部にスペーサ部材１３、スペーサ部材１３の上面にはんだ１１が形成されている。また、スペーサ部材１３は外部端子１０にビアホール等で接続されている。
【００１６】
図１において前記容器体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と、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成るシールリング３と、シールリング３と同様の金属から成る蓋体４とから成り、前記基板２の上面にシールリング３を取着させ、その上面に蓋体４を載置して固定させることによって容器体１が構成され、シールリング３の内側に位置する基板２の上面に水晶振動素子５が実装される。
【００１７】
前記容器体１は、その内部に、具体的には基板２の上面とシールリング３の内面と蓋体４の下面とで囲まれる空間内に水晶振動素子５を収容して気密封止するためのものであり、基板２の上面には水晶振動素子５の振動電極に接続される一対の電極パッド等が、基板２の下面には後述する絶縁性基体６上のスペーサ部材１３に接続される複数個の接合電極がそれぞれ設けられ、これらのパッドや電極は基板表面の配線パターンや基板内部に埋設されているビアホール等を介して、対応するもの同士、相互に電気的に接続されている。
【００１８】
一方、前記容器体１の内部に収容される水晶振動素子５は、所定の結晶軸でカットした水晶片の両主面に一対の振動電極を被着・形成して成り、外部からの変動電圧が一対の振動電極を介して水晶片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。
【００１９】
ここで容器体１の蓋体４を容器体１の配線導体８や絶縁性基体６の配線導体９を介してグランド端子に接続させておけば、その使用時に、金属から成る蓋体４が基準電位に接続されてシールド機能が付与されることと成るため、水晶振動素子５や集積回路素子７を外部からの不要な電気的作用から良好に保護することができる。従って、容器体１の蓋体４は容器体１の配線導体８や絶縁性基体６の配線導体９を介してグランド端子に接続させておくことが好ましい。
【００２０】
そして、上述した容器体１が取着される絶縁性基体６は概略矩形状を成しており、ガラス布基材エポキシ樹脂やポリカーボネイト，エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の樹脂材料やガラス−セラミックアルミナセラミックス等のセラミック材料等によって平板状を成すように形成されている。
【００２１】
また、図１、図２に示すように絶縁性基体６には、絶縁性基体６の下面の四隅部に４つの外部端子１０が形成され、絶縁性基体６の上面の四隅部には誘電体部材等から成る４つのスペーサ部材１３が、またスペーサ部材１３の上面にははんだ１１が設けられている。
【００２２】
絶縁性基体６の下面に設けられている４つの外部端子１０は、水晶発振器をマザーボード等の外部配線基板に接続するための端子として機能するものであり、水晶発振器を外部配線基板上に搭載する際、外部配線基板の回路配線とはんだ等の導電性接合材を介して電気的に接続されるように成っている。
【００２３】
また、前記絶縁性基体６の上面に設けられる複数個のスペーサ部材１３は、絶縁性基体６と容器体１との間に、集積回路素子７を配置させるのに必要な所定の間隔を確保しつつ、絶縁性基体６の配線導体９を容器体１の配線導体８に接続するためのものである。
【００２４】
更に、図示していないが前記絶縁性基板６には、絶縁性基板６の側面または下面に設けられる複数個の書込制御端子が形成されており、書込制御端子は絶縁性基体６の配線導体９を介して集積回路素子７の電極パッド（不図示）と電気的に接続されている。
【００２５】
更に、上述した絶縁性基体６の中央域には、複数個の電極パッド（不図示）が設けられており、これら電極パッド（不図示）に集積回路素子７の電極パッド（不図示）とはんだバンプ１２を介して電気的かつ機械的に接続させることによって集積回路素子７が絶縁性基体６上の所定位置に取り付けられる。また、はんだバンプ１２と交互に配置された第２のバンプ１７は集積回路素子７の搭載高さを一定にするためのものであり、集積回路素子７のダミー電極パッド（不図示）と接続されており、絶縁性基板上のダミー電極パッド（不図示）とは点接触している。
【００２６】
前記の集積回路素子７は、その回路形成面（下面）に、周囲の温度状態を検知する感温素子、水晶振動素子５の温度特性を補償する温度補償データを格納するメモリ、メモリ内の温度補償データに基づいて水晶振動素子５の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、先の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、この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。
【００２７】
なお、上述した集積回路素子７と絶縁性基体６との間にはエポキシ樹脂等から成る樹脂１４が介在されており、この樹脂１４は集積回路素子７の全下面と側面の一部を被覆するように被着されている。
【００２８】
ここで、本発明の水晶発振器の特徴部分は図２、及び図３に示すように集積回路素子７の下面に形成されたはんだバンプ１２間に、はんだバンプ１２よりも高い融点の第２のバンプ１７を配置した点にある。即ち、本発明における水晶発振器おいては集積回路素子７下面に形成された第２のバンプ１７としてはんだバンプ１２よりも高い融点の金属材料を用いている。これにより、リフロー炉の昇温温度の頂点を第２のバンプ１７の融点より低温側に設定することにより、集積回路素子７と絶縁性基板６を接合するためにリフロー炉を通した際に、第２のバンプ１７は溶融せず、第２のバンプ１７のバンプ高さにより、集積回路素子７の搭載高さを決定することが可能となる。ここで、集積回路素子７下面に形成された第２のバンプ１７として用いられる高い融点の金属バンプ材料としては、金バンプ等が主に用いられる。
【００２９】
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。
【００３０】
例えば、上述の実施形態においては、第２のバンプ１７として金バンプ等の高い融点の金属バンプ材料を用いているが、これに限定されず、第２のパンプ１７として、第１のバンプ同様に、はんだ同士の組み合わせで融点の異なる低融点はんだと高融点はんだ等の組み合わせを用いても良い。この場合において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。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態にかかる水晶発振器の概略の側面方向からみた断面図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる水晶発振器を構成する絶縁性基板に集積回路素子とはんだバンプ、第２のバンプを搭載した状態を示す概略の上面図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる水晶発振器の製造方法を示す概略の側面方向からみた断面図である。
【図４】従来の水晶発振器の概略の側面断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・容器体
２・・・基板
３・・・シールリング
４・・・蓋体
５・・・水晶振動素子
６・・・絶縁性基体
７・・・集積回路素子
８・・・容器体の配線導体
９・・・絶縁性基体の配線導体
１０・・・外部端子
１１・・・はんだ
１２・・・はんだバンプ
１３・・・スペーサ部材
１４・・・樹脂
１５・・・第１の空間部
１６・・・第２の空間部
１７・・・第２のバンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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