(57)【要約】      （修正有）【課題】圧電発振器の超低背化構造と、安価で良品質な製造方法を提供する。【解決手段】配線基板１の上面に圧電振動片２と、少なくとも発振用増幅回路を構成したフェースダウンボンディングタイプの半導体チップのみを搭載し、前記配線基板１の下面に外部端子電極１２を設けた圧電発振器の構造であって、前記配線基板１が、平板状の絶縁基板の上面の一部に前記圧電振動片２を内部に収納する凹部を設け、該凹部を蓋により気密封止し、前記半導体チップを前記配線基板１上の前記凹部に隣接する位置に搭載し、前記半導体チップと前記圧電振動片２の励振電極、及び前記半導体チップと前記外部端子電極１２とを、前記配線基板１の内層又は表層に設けた配線により夫々導通しとする。【選択図】  図１
2004328505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板の上面に圧電振動片と、少なくとも発振用増幅回路を構成したフェースダウンボンディングタイプの半導体チップのみを搭載し、前記配線基板の下面に外部端子電極を設けた圧電発振器の構造であって、
前記配線基板が、平板状の絶縁基板の上面の一部に前記圧電振動片を内部に収納する凹部を設け、該凹部を蓋により気密封止し、
前記半導体チップを前記配線基板上の前記凹部に隣接する位置に搭載し、前記半導体チップと前記圧電振動片の励振電極、及び前記半導体チップと前記外部端子電極とを、前記配線基板の内層又は表層に設けた配線により夫々導通したことを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
平板状の絶縁基板からなる配線基板の上面に、圧電振動片を収納する為の凹状容器と、少なくとも発振用増幅回路を構成したフェースダウンボンディングタイプの半導体チップのみを搭載し、前記線基板の下面に外部端子電極を設けた圧電発振器の構造であって、
前記凹状容器は、前記圧電振動片の両主面に設けた励振電極から引出した二つの電極が、前記凹状容器に設けた配線により該凹状容器の開口部の端部に設けた二つの電極まで引出された構造であって、前記凹状容器の開口部を前記配線基板の上面の一部に、前記圧電振動片を気密に封止するよう接合搭載しており、
前記開口部の端部に設けた二つの電極は、前記配線基板に設けた二つのランドパターンと導通接続することにより、前記配線基板の内層又は表層に設けた配線に夫々導通しており、
前記半導体チップを前記配線基板上の前記凹状容器に隣接する位置に搭載し、前記半導体チップと前記圧電振動片の励振電極、及び前記半導体チップと前記外部端子電極とを、前記配線基板の内層又は表層に設けた配線により夫々導通したことを特徴とする圧電発振器。
【請求項３】
平板状のフレキシブル配線基板の上面に、圧電振動片を収納する為の凹状容器と、少なくとも発振用増幅回路を構成したフェースダウンボンディングタイプの半導体チップのみを搭載し、前記線基板の下面に外部端子電極を設けた圧電発振器の構造であって、
前記凹状容器は、前記圧電振動片の両主面に設けた励振電極から引出した二つの電極が、前記凹状容器に設けた配線により該凹状容器の開口部の端部に設けた二つの電極まで引出された構造であって、前記凹状容器の開口部を前記フレキシブル配線基板の上面の一部に、前記圧電振動片を気密に封止するよう接合搭載しており、開口部の少なくとも内側開口部分全面を塞ぐ前記フレキシブル配線基板の部分に金属箔を設け、
前記開口部の端部に設けた二つの電極は、前記フレキシブル配線基板に設けた二つのランドパターンと導通接続することにより、前記フレキシブル配線基板の内層又は表層に設けた配線に夫々導通しており、
前記半導体チップを前記フレキシブル配線基板上の前記凹状容器に隣接する位置に搭載し、前記半導体チップと前記圧電振動片の励振電極、及び前記半導体チップと前記外部端子電極とを、前記フレキシブル配線基板の内層又は表層に設けた配線により夫々導通したことを特徴とする圧電発振器。
【請求項４】
前記蓋、又は前記凹状容器の底板部が、前記半導体チップの上部位置まで延出したことを特徴とした、請求項１又は２又は３のいずれかに記載の圧電発振器。
【請求項５】
圧電発振器における製造方法であって、内層又は表層の配線により夫々の調整端子や外部端子を引出した構造をもつ多数の発振器を並べたシート状配線基板を使用し、夫々の発振器の調整後に個別の発振器に切断し完成する製造方法の中で、夫々の前記圧電振動片又は前記圧電振動片を内部に含む前記凹状容器を該シート状配線基板に搭載する工程の後に、該シート状配線基板より内層又は表層の配線により引出した任意の前記圧電振動片の両励振電極が、切り替えスイッチにより、基準となる発振回路とオーバードライブが可能な電源との間の接続切替えが可能な設備により、夫々の該圧電振動片のドライブレベル測定等の諸特性を測定し、前記圧電振動片のみの不適合品を検出する工程を経た後、前記発振用ＩＣチップを搭載する工程を有することを特徴とした、請求項１又は２又は３のいずれかに記載の圧電発振器の製造方法。
【請求項６】
フレキシブル配線基板を使用した発振器の製造方法であって、内層又は表層の配線により夫々の調整端子や外部端子を引出した構造をもつ多数の発振器を並べた、シート状配線基板を帯状にしたフレキシブル配線基板を用い、
該帯状のフレキシブル配線基板を、リール送り穴を有するリール状搬送媒体に貼り合わせた状態で製造ラインを搬送し、組立、調整することを特徴とした製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電発振器の構造の改良に関し、特に発振回路を構成する発振用ＩＣチップと圧電体とを有する圧電発振器のパッケージの小型化、低背化を目的とした改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、携帯電話機等の移動体通信機器の普及に伴う小型化の急激な進展により、これらの通信機器に使用される水晶発振器等の圧電発振器に対しても、小型化、低背化の要請が益々高まっている。このような要請に対しては、発振器を構成する水晶振動子以外の周波数調整回路や、周波数温度補償回路等を含む発振回路を集積化することで部品点数を削減し、（以下、この集積化した発振回路を発振用ＩＣチップと称す。）更にパッケージの構造としても様々な工夫を凝らし対応している。以下に二つの例を挙げて説明する。
【０００３】
まず第一の従来の圧電発振器の構造として、セラミック等からなるパッケージ本体の上面に形成された１つの凹陥部内に、圧電振動片と圧電振動子以外の発振回路部分を構成する発振用ＩＣチップとを共に収納した状態で、その凹陥部開口を金属蓋により気密封止した構成のものが知られている。
【０００４】
図１０はこのような従来の水晶発振器の構造を示す縦断面図である。この水晶発振器は、パッケージ本体である４層構造のセラミック配線基板１０１の上面に形成した凹陥部１０２内に、水晶振動片１０３と発振用ＩＣチップ１０４を収納した上で、その開口部を上端に設けたシールリング１０５と金属蓋１０６とを接合することで気密封止した構成を備えている。水晶振動片１０３は、凹陥部１０２内の段差１０７上に設けた搭載パッド１０８上に、導電性接着剤１０９によって一端を片持ち支持されている。そして搭載パッド１０８は内層配線１１０に導通している。
【０００５】
また、発振用ＩＣチップ１０４は各機能端子電極１１１とランドパターン１１２とを導通接続することで、内装配線１１０を通じて水晶振動片１０３の両主面に設けた図示しない励振電極に導通すると共に、内層配線を通じてセラミック配線基板１０１の下面に設けた外部端子１１３、すなわち接地端子、電源端子、外部制御端子、出力端子等にも夫々導通している。又発振用ＩＣチップ１０４はモールド樹脂剤１１４によりセラミック配線基板１０１に固着されている。
【０００６】
この様に凹陥部内に全ての構成部品を収納し一枚の蓋により封止した、所謂シングルシール構造タイプの発振器は、安価な点と、構成部品を上下位置関係に配置しているためにパッケージ本体の占有面積を小面積化できるという点とに利点を有する。
【０００７】
ところがこのシングルシール構造タイプ発振器の製造工程においては、金属蓋により気密封止した後パッケージ内部に残存していた異物が水晶振動片の表面上に付着し、この異物によって周波数変動等の発振不良が発生するというＤＬＤ不良が問題となる場合がある。例えば金属蓋をパッケージの外枠上面に溶接する際における微小な金属粉が、内部に飛散して水晶振動片の表面に付着すること等がＤＬＤ不良の原因の一つである。ＤＬＤ不良であるとみなされた発振器を改善する手法としては、水晶振動片の電極に大電流を流して水晶振動片を大きく振動させることにより、表面上の異物をはね飛ばすというオーバードライブ処理による方法が知られている。
【０００８】
しかし図１０に示した如く、水晶振動片と発振用ＩＣチップを同じ凹陥部内に収納した構造にあっては、両者を電気的に切り離すことが困難である為、オーバードライブ処理時に発振用ＩＣチップにも大電流が供給されてしまい発振用ＩＣチップが破損してしまう。従ってシングルシール構造タイプの発振器にあっては、ＤＬＤ不良品については破棄せざるを得なく、歩留率の低下に伴い発振器の低価格化には限界があった。
【０００９】
また経年時特性に優れた水晶発振器を得る場合には一般に、水晶振動片をパッケージ内に収納した後高温加熱処理（アニール）する。しかしこの場合にも水晶振動片と発振用ＩＣチップとが同一パッケージ内にあるので、発振用ＩＣチップも同時に加熱され破損しかねず、高温加熱処理を行うことは困難であった。仮に発振用ＩＣチップを破損せずに高温加熱処理を施せたとしても、発振用ＩＣチップを固定するポッティング剤等から発生するアウトガスが影響を与える。よってこのシングルシール構造タイプの水晶発振器にあっては、周波数等における高い安定度の経年時特性を実現することも困難であった。
【００１０】
一方、上記シングルシール構造タイプの欠点を解決した、第二の従来の圧電発振器のパッケージ構造としては図１１に示すようなものがある。これは特開２００２−３３５１２８号に開示されたものと同等の構造である。図１１（Ａ）は正面断面図であり、同図（Ｂ）は側面断面図である。ここで同図（Ａ）は同図（Ｂ）中の点線Ａ−Ａ′における断面を表し、同図（Ｂ）は同図（Ａ）中の点線Ｂ−Ｂ′における断面を表すものである。
【００１１】
同図に示す水晶発振器は、水晶振動片１２２と、水晶振動子以外の発振器回路部分を構成する発振用ＩＣチップ１２９と、これらを搭載するセラミック配線基板１２１とを備えた構造のものである。
そのセラミック配線基板１２１の上面には、水晶振動片１２２を内部に収納する第一の凹陥部１２３を設け、この第一の凹陥部１２３の上端に設けた環状メタライズ１２４（同図（Ｂ））を介して金属蓋１２５により気密封止されている。水晶振動片１２２は、導電性接着剤１２６により凹陥部部１２３底面部の搭載パッド１２７ａ  、１２７ｂ（同図（Ａ））に夫々導通接続されており、これにより水晶振動片１２２の両主面にある図示しない励振電極は、導電性接着剤１２６及び搭載パッド１２７を介して内層配線１２８（同図（Ｂ））に導通している。
【００１２】
また、フェースダウンボンディングタイプの発振用ＩＣチップ１２９は、第一の凹陥部１２３に隣接する第二の凹陥部１３０内に収納されており、発振用ＩＣ１２９の各機能端子電極１３１とランドパターン１３２とを導通接続することで、内装配線１２８を通じて水晶振動片１２２と、またセラミック配線基板１２１の下面に設けた外部端子電極１３３、すなわち接地端子、電源端子、外部制御端子、出力端子電極とに導通されている。そして、発振用ＩＣ１２９をポッティング剤１３３により覆い、これにより発振用ＩＣチップ１２９を保護すると共に、セラミック配線基板１２１に固着されている。尚、ポッティング剤１３０の塗布時の流出は、第二の凹陥部１３０の側壁１３４により抑制される。
【００１３】
このように水晶振動片と発振用ＩＣチップとを、二つの領域に分離して設けられた凹陥部内に夫々配置することにより、水晶振動片を搭載した後で発振用ＩＣチップを組み込むことが可能となり、発振用ＩＣチップの搭載前にＤＬＤ処理及びアニール処理を夫々行うことが可能となる。又第一の凹陥部内にアウトガスの発生源となる樹脂物質の量が少ないので経年時特性も優れたものとなり、また当然のことながら発振用ＩＣと水晶振動片が立体的に重なることがないので低背化が可能となる。
【００１４】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記第２の従来例の構造は、例えば０．６ｍｍ以下という発振器の低背化の要求に対して、基板の厚みを０．２ｍｍ以下そして発振用ＩＣの高さを０．３ｍｍ以下とした場合、第二の凹陥部内の発振用ＩＣ上のポッティング剤は０．１ｍｍ以下の薄さで塗布することが必要となる。しかしポッティング剤の高さを高精度に制御することは量産性を考慮すると非常に困難である。その為第一の凹陥部の低背化、すなわち圧電振動片の実装技術が向上し圧電振動片の搭載後の高さをより低くすることが可能になったとしても、全体の高さは第二の凹陥部のポッティング剤の高さが支配的となり、更なる低背化においては大きな障害となっていた。
またこの構造は、第二の凹陥部にはポッティング剤の流出防止用の側壁があり、よって発振用ＩＣチップを搭載する際に側壁との接触による破損を避ける為に、発振用ＩＣチップと側壁との間には搭載精度に見合ったスペースを設ける必要がある。この側壁の厚みと搭載用のスペースとが、小面積化において大きな障害となっていた。
【００１５】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、第一の従来例であるシングルシール構造タイプの欠点を克服するように圧電振動片と発振用ＩＣとを異なった区画内に収納した上で、更に第二の従来例の構造における低背化及び小面積化の障害を克服した構造であり、その製造方法も簡略で特に低背化に適した圧電発振器のパッケージ構造とその製造方法とを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為に本発明に係わる請求項１に記載の発明は、配線基板の上面に圧電振動片と少なくとも発振用増幅回路を構成したフェースダウンボンディングタイプの半導体チップのみを搭載し、一方該配線基板の下面に外部端子電極を設けた圧電発振器の構造であって、前記配線基板の上面の一部には前記圧電振動片を内部に収納する凹部を設け、該凹部は蓋により気密封止されており、前記半導体チップは、前記配線基板上面の前記凹部に隣接する位置に搭載され、該半導体チップと前記圧電振動片の該励振電極、又該半導体チップと前記配線基板の下面に設けた外部端子電極とは、前記配線基板の内層又は表層に設けた配線により夫々導通していることを特徴としている。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、配線基板の上面に、内部に圧電振動片を収納した凹状容器と、少なくとも発振用増幅回路を構成したフェースダウンボンディングタイプの半導体チップのみを配置し、一方該配線基板の下面に外部端子電極を設けた圧電発振器の構造であって、前記凹状容器は、前記圧電振動片を気密封止するよう前記配線基板の上面の一部に開口部を接合搭載されており、前記圧電振動片の両主面に設けた励振電極から引出した二つの電極は、前記凹状容器に設けた配線により、該凹状容器の開口部の端部に設けた二つの電極まで引出されていて、更に前記二つの電極は、前記配線基板に設けた二つのランドパターンを通じて前記配線基板の内層又は表層に設けた配線に夫々導通しており、前記半導体チップは、前記配線基板上面の前記凹状容器に隣接する位置に搭載され、アンダーフィル剤により前記配線基板に固着されており、該半導体チップと前記圧電振動片の該励振電極、又該半導体チップと前記配線基板の下面に設けた外部端子電極とは、前記配線基板の内層又は表層に設けた配線により夫々導通していることを特徴とした圧電発振器。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、フレキシブル配線基板の上面に、内部に圧電振動片を収納した凹状容器と、少なくとも発振用増幅回路を構成したフェースダウンボンディングタイプの半導体チップのみを配置し、一方該フレキシブル配線基板の下面に外部端子電極を設けた圧電発振器の構造であって、前記凹状容器は、前記圧電振動片を気密封止するよう前記フレキシブル配線基板の上面の一部に開口部を接合搭載されており、該開口部の少なくとも内側開口部分全面を塞ぐ前記フレキシブル配線基板の部分に金属箔等を設け、前記凹状容器と前記フレキシブル配線基板との接合による密封性をより確実にした構造であって、前記圧電振動片の両主面に設けた励振電極から引出した二つの電極は、前記凹状容器に設けた配線により、該凹状容器の開口部の端部に設けた二つの電極まで引出されていて、更に前記二つの電極は、前記フレキシブル配線基板に設けた二つのランドパターンを通じて前記フレキシブル配線基板の内層又は表層に設けた配線に夫々導通しており、前記半導体チップは、前記フレキシブル配線基板上面の前記凹状容器に隣接する位置に搭載され、アンダーフィル剤により前記フレキシブル配線基板に固着されており、該半導体チップと前記圧電振動片の該励振電極、又該半導体チップと前記フレキシブル配線基板の下面に設けた外部端子電極とは、前記フレキシブル配線基板の内層又は表層に設けた配線により夫々導通していることを特徴とした圧電発振器。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２又は３のいずれかに記載の圧電発振器であって、前記蓋、又は前記凹状容器の底板部が、前記半導体チップの上部位置まで延出したことを特徴としている。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は２又は３のいずれかに記載の圧電発振器における製造方法であって、内層又は表層の配線により夫々の調整端子や外部端子を引出した構造をもつ多数の発振器を並べたシート状配線基板を使用し、夫々の発振器の調整後に個別の発振器に切断し完成する製造方法の中で、夫々の前記圧電振動片又は前記圧電振動片を内部に含む前記凹状容器を該シート状配線基板に搭載する工程の後に、該シート状配線基板より内層又は表層の配線により引出した任意の前記圧電振動片の両励振電極が、切り替えスイッチにより、基準となる発振回路とオーバードライブが可能な電源との間の接続切替えが可能な設備により、夫々の該圧電振動片のドライブレベル測定等の諸特性を測定し、前記圧電振動片のみの不適合品を検出する工程を経た後、前記発振用ＩＣチップを搭載する工程を有することを特徴としている。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、フレキシブル配線基板を使用した発振器の製造方法であって、内層又は表層の配線により夫々の調整端子や外部端子を引出した構造をもつ多数の発振器を並べた、シート状配線基板を帯状にしたフレキシブル配線基板を用い、該帯状のフレキシブル配線基板を、リール送り穴を有するリール状搬送媒体に貼り合わせた状態で製造ラインを搬送し、組立、調整することを特徴としている。
【００２２】
【本発明の実施の形態】
以下に本発明第一の実施例である水晶発振器について、図１〜図３を基に詳細に説明する。図１（Ａ）は正面断面図であり、同図（Ｂ）は側面断面図である。ここで同図（Ａ）は同図（Ｂ）中の点線Ａ−Ａ′における断面を表し、同図（Ｂ）は同図（Ａ）中の点線Ｂ−Ｂ′における断面を表すものである。
【００２３】
同図に示す水晶発振器は、水晶振動片２と、水晶振動子以外の発振回路部分を構成する発振用ＩＣチップ８と、これらを搭載するセラミック配線基板１と、を備えた構造のものである。
このセラミック配線基板１は二層配線基板の底板部と上面に設けた凹陥部３の側壁部とからなる三層セラミック配線基板であり、上面の凹陥部３には水晶振動片２を内部に収納し、この凹陥部３の上端に設けた環状メタライズ４（同図（Ｂ））を介して金属蓋５により気密封止されている。水晶振動片２は、導電性接着剤６により凹陥部部３の内底面部に設けた搭載パッド７ａ  、ｂ（同図（Ａ））に夫々導通接続されており、これにより水晶振動片２の両主面にある図示しない励振電極は、導電性接着６及び搭載パッド７を介して内層配線１１（同図（Ｂ））に導通されている。
【００２４】
また、発振回路を構成するフェースダウンボンディングタイプの発振用ＩＣチップ８が、凹陥部３に隣接する位置のセラミック配線基板１の上面に搭載されており、発振用ＩＣチップ８の各機能端子電極９がランドパターン１０に導通することで、内装配線１１を通じて水晶振動片２と、更にセラミック配線基板１の下面に設けた外部端子電極１２、すなわち接地端子、電源端子、外部制御端子、出力端子電極とに導通されている。
【００２５】
またここで、発振用ＩＣチップ８はアンダーフィル剤１３によりセラミック配線基板１に固着されているが、この固着性を強化するために発振用ＩＣチップ８の底面及び側面下方部分１４がアンダーフィル剤１３に接合している。このアンダーフィル剤による強固な固着形態を実現する製造方法について、その一例を図２、３を基に説明する。
【００２６】
図２は通常の固着形態であり、セラミック配線基板１上面に発振用ＩＣチップ８が搭載され、各端子電極９を介して導通すると共に、発振用ＩＣチップ８の下面のみがアンダーフィル剤１３によって固着されている。また図３（Ａ）は、発振用ＩＣチップ８と水晶振動子を収納した凹陥部３とで構成された発振器２１を、複数密接に並べたシート状セラミック配線基板２２を表し、同図（Ｂ）は同図（Ａ）中の点線Ｂ−Ｂ′における側面断面図である。そして同図（Ｃ）は前述の強固な固着形態を示す図である。
【００２７】
図３（Ａ）の様に、複数の発振器にまたがるアンダーフィル剤１３の流出防止用の側壁２３により囲まれた領域に、比較的粘度の低いアンダーフィル剤１３を多量に注入し固化させる。すると同図（Ｂ）の様に各発振用ＩＣ８は、側面下方部分１４までアンダーフィル剤１３と接合することが可能となる。そして図３（Ａ）又は（Ｂ）中のａ、ｂ、ｃ、ｄに示す部分をスライサー等により切断分離すれば、発振器単体において従来必要としていた流出防止用の側壁が無くても、図３（Ｃ）の様なアンダーフィル剤１３による強固な固着形態が実現する。
【００２８】
上述の様に、本発明第一の実施例は前記第二の従来例に比較して発振用ＩＣチップの固着用ポッティング剤の代わりにアンダーフィル剤を用いるので、ポッティング剤流出防止用の側壁を発振器内部に必要とせず、またポッティング剤の塗布量による高さ方向のバラツキを防止することができるので、より小面積化及び低背化が可能となる。
なお、シート状のセラミック配線基板２２に貫通スルーホールがあるとアンダーフィル剤が流出してしまう虞がある。よって例えばセラミック配線基板１の側面に外部端子電極１２と導通したいわゆる側面電極を設ける祭に、このシート状基板の夫々の単体発振器の間に位置する部分に分割スルーホール等を設ける場合は、上面の発振用ＩＣチップ搭載面まで貫通しないことが好ましい。
【００２９】
以下に本発明第二の実施例である水晶発振器について、図４を基に詳細に説明する。図４（Ａ）及び（Ｃ）は正面断面図であり、同図（Ｂ）及び（Ｄ）は側面断面図である。ここで、図４（Ａ）は同図（Ｂ）中の点線Ａ−Ａ′における断面を表し、図４（Ｃ）は同図（Ｂ）中の点線Ｃ−Ｃ′における断面を表す。また図４（Ｂ）は同図（Ａ）中の点線Ｂ−Ｂ′における断面を表し、図４（Ｄ）は同図（Ｃ）中の点線Ｄ−Ｄ′における断面を表す。
【００３０】
図４に示す水晶発振器は、凹状容器３１に収納された水晶振動片３２と、水晶振動子以外の発振回路部分を構成する発振用ＩＣチップ４５と、これらを搭載するセラミック配線基板３８とを備えた構造のものである。
同図（Ｂ）中の凹状容器３１は底部と側壁部とからなる二層セラミック配線基板であり、水晶振動片３２を収納している。そしてこの水晶振動片３２の両主面に設けた図示しない励振電極は、導電性接着剤３３ａ、３３ｂ（同図（Ａ））により凹状容器３１の内底面に設けた搭載パッド３４ａ、３４ｂに電気的、機械的に接合している。また搭載パッド３４ａ、３４ｂは凹状容器３１の外面角部に設けた導電４分の１スルーホール３５ａ、３５ｂ（同図（Ｄ））により凹状容器３１の開口部の端部に設けた二つの電極３６ａ、３６ｂ（同図（Ｃ、Ｄ））まで夫々引出されている。
【００３１】
この凹状容器３１の開口部の端部には、前記二つの電極３６ａ、３６ｂ、及び環状導電層３７を有しており（同図（Ｃ、Ｄ））、半田４０ａ、４０ｂ、及び４１（同図（Ｂ、Ｃ、Ｄ））によりセラミック配線基板３８の上面に設けた搭載パッド４２ａ、４２ｂ、及び環状パッド４３（同図（Ｄ））に夫々同時に接合されている。電極３６ａ、３６ｂは搭載パッド４２ａ、４２ｂ（同図（Ｄ））と夫々導通を目的とし、この搭載パッド４２ａ、４２ｂは夫々内装配線４４に導通している。一方環状導電層３７はセラミック配線基板３８との密封性の確保を目的としている。
【００３２】
また、発振回路を構成するフェースダウンボンディングタイプの発振用ＩＣチップ４５（同図（Ｂ））は、凹状容器３１に隣接する位置のセラミック配線基板３８の上面に搭載さており、発振用ＩＣチップ４５の各機能端子電極４６とランドパターン４７とを導通することで、内装配線４４を通じて水晶振動片３２の両主面に設けた図示しない励振電極と、またセラミック配線基板３８の下面に設けた外部端子電極４８、すなわち接地端子、電源端子、外部制御端子、出力端子電極とに夫々導通されている。
更にまた発振用ＩＣチップ４５は、アンダーフィル剤４９によりセラミック配線基板３８に固着されている。
また、アンダーフィル剤４９による固着性を増加させる必要があれば、第一の実施例で説明した方法と同様な方法で、発振用ＩＣチップ４５の底面と側面下方部分５０とをアンダーフィル剤４９にて固着させれば良い。
【００３３】
ここで、セラミック配線基板３８上の環状パッド４３と凹状容器３１の端部に形成した環状導電層３７との接合は、凹状容器３１の内部を真空又は不活性ガス等の密封状態に保つ為のものであり、半田や導電性接着剤等以外の、導電性を有しない接着剤等によっても可能である。また量産性の都合によって可能ならばシーム封止やガラス封止、或いは異方性導電性接着剤等であっても構わない。その際は当然、環状導電層３７及び環状パッド４３の必要性は夫々の場合によって異なっても良い。
【００３４】
よって前述の様に、凹状容器３１の開口部の端部の搭載パッド３６ａ、３６ｂも含む全面（同図（Ｃ））を、導電性を有しない方法で配線基板３８に接続し密封した場合、電極３６ａ、３６ｂと搭載パッド４２ａ、４２ｂとの電気的接合は、凹状容器３１の外面の導電４分の１スルーホール部によるフィレットのみであっても構わない。
【００３５】
また通常は、振動子の二つの励振電極をセラミック配線基板に夫々電気的に接続する導通体としては、凹状容器の側壁内部に導電スルーホールを設けるのが妥当である。しかしそれは凹状容器の小型化に伴う側壁部の薄型化により非常に困難となる為、今回の実施例では導電スルーホールを凹状容器の外面、更には角部に設けることにより、導電スルーホールを４分の１にカットした形態を例に挙げたのである。また更に発振器の中心側、つまり発振用ＩＣに隣接する面の二つの角部に導通４分の１スルーホールを設けた理由としては、発振器外部との接触等による導電４分の１スルーホール部の破損を回避する為と、発振器の外部電極を配線基板下面の４角に配置した場合において、発振器搭載時の半田等による凹状容器角部の４分の１スルーホール部と発振器搭載パッドとの接触不具合を避ける為に有利であるからである。
【００３６】
そもそも本発明第二の実施例は第一の実施例に比較して、凹状容器の搭載工程が増える為に発振器の製造工程が複雑化するが、振動子単体のＤＬＤ測定等の特性を事前に測定することが容易となり、高価な発振用ＩＣチップを守ることによる発振器の歩留りの向上というメリットがある。
【００３７】
以下に前記請求項３に記載の本発明第三の実施例である水晶発振器について、図５を基に詳細に説明するが、この第三の実施例の基本的な構造は第二の実施例と同様である為、異なる部分のみ説明する。
その異なる点とは、前記第二の実施例におけるセラミック配線基板にフレキシブル配線基板を用いていることと、フレキシブル配線基板上面において凹状容器の開口部に当たる部分の全面をフレキシブル配線基板上に設けた導体層で覆っていることである。
【００３８】
図５（Ａ）正面断面図であり、同図（Ｂ）及び（Ｃ）は側面断面図である。ここで、図５（Ａ）は同図（Ｂ、Ｃ）中の点線Ａ−Ａ′における断面を表し、図５（Ｂ）は同図（Ａ）中の点線Ｂ−Ｂ′、同図（Ｃ）は同図（Ａ）中の点線Ｃ−Ｃ′における断面を表す。
図５（Ａ）中のフレキシブル配線基板６１は前記第二の実施例と同様に上面には発振用ＩＣチップ６２と水晶振動片を収納した凹状容器６３とを搭載し、下面には外部端子６４を設けていて、前述の本発明第二の実施例と同様に内層又は表層の配線にて夫々導通されている。
同図（Ａ）中の凹状容器６３は、開口部の端部に形成した環状導体６５により前記フレキシブル配線基板６１上面に設けた導体層６６（同図（Ｂ））上に半田６７（同図（Ｃ））により気密封止されている。凹状容器６３の端部６５と導電層６６との接合は、凹状容器６３の内部を真空又は不活性ガス等の密封状態を保つ為のものである為、その封止方法については前記第二の実施例で説明した内容と同様である。
【００３９】
ここで前記フレキシブル配線基板についてであるが、その材料としてはポリイミド樹脂がもっとも有力な材料となる。このポリイミド樹脂は有機物の中で優れた耐熱性を有する特殊樹脂であり、例えば鉛フリーの半田づけ温度の２６０℃に迄耐えられる材料であるからでもある。更にまた有機高分子である為に非常に加工しやすいという特徴もある。
【００４０】
ここで、この発振器の構造においてポリイミド樹脂からなるフレキシブル配線基板を用いて更なる低背化を行った場合、ポリイミド樹脂は高分子材料である為に多数の空孔を有し密封性の確保が困難となる。そこで前記凹状容器６３の密封性を確実にする為に、前記開口部に当たる部分を導体層６６で覆った構造としたものである。この基本的考えは、同出願者による特開２０００−１００９８２号の請求項３に開示された内容に基づいている。
【００４１】
以下に本発明第四の実施例である水晶発振器について、図６を基に詳細に説明する。同図（Ａ）は前記本発明第一の実施例における応用例にあたり、同図（Ｂ）は前記本発明第二、第三の実施例における応用例にあたる。
【００４２】
図６（Ａ）において、セラミック配線基板７１上に設けた凹陥部７２は、金属蓋７３により内部を真空又は不活性ガス等により密封されていて、金属蓋７２は凹陥部７２に隣接する位置に搭載された発振用ＩＣチップ７４の上部を覆う位置まで延出されている。
【００４３】
また同図（Ｂ）において、セラミック又はフレキシブル等の配線基板７５上には、内部７７を真空又は不活性ガス等により密封する様に凹状容器７６が搭載されていて、凹状容器７６の底面部は、発振用ＩＣチップ７８上部を覆う位置まで延出されている。
【００４４】
これは発振用ＩＣチップの上部位置を保護することにより、発振器の搭載ピックアップ時の上面の吸着有効面積を広げる効果があり、また発振用ＩＣチップの上方向からの機械的保護性の向上にもつながる。
【００４５】
ここで、前述の本発明第一乃至第四の実施例で説明した構造の圧電発振器の製造方法は、量産性の観点から多数の発振器の配線基板を並べたシート状配線基板を、夫々の発振器の調整後に個別の発振器に切断するという方法を採用する。その際に、発振器の組立完成後に不具合品を検出し廃棄するという方法では、振動片の良品率に全体の良品率が左右されてしまうであろう。そこで夫々の振動片のドライブレベル等の諸特性を測定し不適合品を廃棄した後で、発振用ＩＣチップと組み合わせ完成するという方法について説明する。
【００４６】
以下に本発明第五の実施例である前記圧電発振器の製造方法を図７、図８を基に詳細に説明する。これは、前記第一の実施例に記載の発振器の場合は、シート状配線基板に夫々の振動片を内部に搭載し蓋により封止した後の工程であって、また第二、第三の実施例に記載の発振器の場合は、内部に振動片を搭載した凹状容器をシート状配線基板に搭載した後の工程に、振動片のみの諸特性を測定し検査する工程を持ち、その後発振用ＩＣチップを搭載するという製造方法である。
【００４７】
これは外部制御型水晶発振器の例であり、図７は複数の発振器を含むシート状配線基板における調整用配線構成図を示すものである。同図中の８１は発振器の一つ分の領域を示し、水晶振動片の搭載領域８２と発振用ＩＣチップの搭載領域８３とを含む。また裏面に設けた夫々の外部端子は、電源端子（Ｖｃｃ）８４、外部制御端子（Ｖｃｏｎｔ）８５、接地端子（ＧＮＤ）８６、出力端子（ＯＵＴ）８７とする。
【００４８】
各発振器における前述のＶｃｃ、Ｖｃｏｎｔ、ＧＮＤはこのシート状配線基板の内層又は表層配線により夫々の共通端子に引出されていて、夫々の発振器を共通に各電圧の印加や接地を行う。ここで、ＯＵＴ端子のみは夫々の発振器の出力を個別に検出しながら調整する必要がある為、個別配線により夫々ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、・・・、と内層又は表層配線により引出されている。またここで、発振器の調整時に電源や外部制御の値を発振器毎に個別に変動させて調整する必要があれば、Ｖｃｃ、Ｖｃｏｎｔ端子も個別配線により引出しても良い。
【００４９】
また各発振用ＩＣチップ８３は調整端子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４をもち、前述と同様に内層又は表層配線により夫々の共通端子に引出されていて、ここではＳ４のみが個別な信号を入力し調整する必要がある端子と仮定し、Ｓ４−１、Ｓ４−２・・・、と夫々個別配線により引出されている。また前述と同様に他の端子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が個別な信号入出力による調整が必要な端子であれば夫々個別配線により引出せば良い。
【００５０】
各振動片の両励振電極パッド８８、及び８９は、個別発振器の基板領域内を通じる図示しない内層又は表層配線によって、発振用ＩＣチップの図示しない振動子の入出力電極に導通している。また、この各励振電極は、夫々同図中に点線で示す内層又は表層配線により外部に引出されていて、１つの発振器に対する１組の両励振電極はＸｔａｌ＋１、Ｘｔａｌ−１とし、以下夫々をＸｔａｌ＋２、Ｘｔａｌ−２、Ｘｔａｌ＋３、Ｘｔａｌ−３、・・・、と示している。
【００５１】
図８は振動子のドライブレベル特性等の諸特性の測定原理図である。同図中Ｘｔａｌ＋Ｘ、Ｘｔａｌ−Ｘは前記図７中の任意の振動片Ｘから引出した両励振電極を表しており、スイッチ９０により基準発振回路側端子９１と高電圧電源側端子９２とに接続切り替えが可能である。また基準発振回路には、少なくとも電源Ｖｃｃ、外部制御Ｖｃｏｎｔ、接地ＧＮＤと、周波数記録装置に接続された周波数カウンターとに接続されている。
【００５２】
まず任意の振動素子のオーバードライブ測定についてであるが、図７において振動素子部分のみを搭載した後に、図８に示す様に、任意の振動素子の両励振電極Ｘｔａｌ＋Ｘ、Ｘｔａｌ−Ｘは切替スイッチ９０により基準発振回路側の端子８５に接続され、発振周波数ｆ１を測定し記録する。次に高電圧電源側端子９２にスイッチ９０により切り替え、オーバードライブ電圧を印加する。その後、再び基準発振回路側端子９１にスイッチ９０を切り替える事により、ｆ２を測定し記録し、ｆ１とｆ２との周波数差によりドライブレベル不適合品を検出する。
【００５３】
この試験の結果不適合品とされた振動片又は振動片を収納した凹状容器は、適合品と交換し再実装するか又はバッドマーク等を付加することで、最も高価であろう発振用ＩＣチップの無駄な搭載を防ぎ、良品率の向上に伴うローコスト化を実現することが出来る。
その後高温加熱処理工程を経て、良品とされた振動片の搭載された発振器基板のみに発振用ＩＣチップを搭載して各発振器を調整し、スライサー等により個々の発振器より引出した内層又は表層の配線ごと切断分離して完成する。
【００５４】
ここで、図８中の基準発振回路はインピーダンスアナライザーやスペクトラムアナライザー等の測定装置類に接続し、振動素子のみの不適合品検出に必要なＣＩ値や容量比等の諸特性を測定することも可能となる。また各振動素子を搭載したシート状配線基板を恒温槽等に投入した状態で周波数を測定すれば、夫々の振動素子の周波数温度特性を測定することが可能で、その夫々の温度特性に適合する、例えばランク分けされた発振用ＩＣチップを搭載するということも可能となる。
【００５５】
前記従来技術の問題点でも説明したが、そもそも振動素子のドライブレベル特性測定を行う際に発振用ＩＣチップを搭載しない理由としては、水晶振動片のオーバードライブ測定の際の高電圧から、又高温加熱処理工程から発振用ＩＣチップを保護する為でもある。
【００５６】
以下に圧電発振器の製造方法における本発明第六の実施例を図９、図１０を基に詳細に説明する。これはフレキシブル配線基板を使用した発振器の製造方法であって、前記本発明第五の実施例における製造方法を含む一例として説明する。
【００５７】
図９は、発振用ＩＣチップと振動素子部からなる圧電発振器９３を多数一列に並べた帯状フレキシブル配線基板９４を、リール状搬送媒体９５に並べて張り合わせた端部の上面拡大図である。リール状搬送媒体９５は両側に送り穴９６を有している。
【００５８】
この帯状フレキシブル配線基板９４の夫々の発振器を構成する部分の周辺には、図示しない内層又は表層の配線により、調整端子及び各発振器の外部端子が引出された電極が設けられている。一方、各発振器に個別の信号を入出力する必要がある端子、例えば各発振器の出力端子や、圧電振動片より引出した両励振電極、及び個別の信号入出力が必要な調整端子等は、各発振器に両脇の個別端子電極９７に引出されている。他方、例えば電源や接地端子の様に共通化が可能な端子は帯状フレキシブル配線基板９４の両端部分に設けた共通端子電極９８に引出されている。
またこの帯状フレキシブル配線基板９４には、前記本発明第一の実施例で説明したアンダーフィル剤の流出防止用の側壁９９が設けられている。
【００５９】
さて、多数の帯状のフレキシブル配線基板９４を、チップ部品等の梱包によく使用される紙テープや樹脂材料によるエンボステープからなるリール状搬送媒体９５に、各発振器の基板となる部分以外の周囲部分に接着剤等を塗布して並べて貼り合わせる。ここで電極表面の酸化防止や保護用に、図示しない透明ビニールテープ等を剥離が容易に可能な様に被せても良い。そしてリール状に巻いた状態で保存し管理する。
【００６０】
次にインライン形態の調整ラインにリール毎に投入し、搬送送り穴を用いて搬送しながら、圧電振動片又は圧電振動片を収納した凹状容器を順に搭載接合し密封する。その後前記本発明第五の実施例で説明した様な方法にて圧電振動素子のみの不適合品を検出する。そこで不適合となった発振器の配線基板部分にはバッドマーク等を記すと共に、その位置情報を記録する。その後高温加熱処理工程を経た後、再度各圧電振動子の諸特性の検査を行い、前述同様にその不適合品の配線基板部分にバッドマーク等を記すと共に、その位置情報を記録する。その後適合品が搭載された各発振器基板にのみ発振用ＩＣチップを搭載し、アンダーフィル剤を塗布し固着させて発振器の組立を完了させる。またその後、ある単位の数量毎に発振器の調整を完了させ、最後に発振器外部に引出した内層又は表層の配線ごと切断分離して完成となる。
【００６１】
この形態は、従来のソケット等に格納する治具による組立、調整ライン内の搬送に比べ、発振器がより小型化することによりハンドリング工程が困難となる場合には最適な方法と言える。
またこの形態によれば温度特性の調整にも有利な点がある。従来の温度特性調整方法の一つに、熱容量が大きな治具へ装着し恒温槽ライン内を通して、ある設定温度の気体雰囲気中に一定時間放置することにより発振器の温度を一定に保ちながら調整するという方法がある。しかしこの形態によれば、リール状搬送媒体は非常に薄く熱伝導率が良くまた熱容量が小さいものの製作が可能であり、更に恒温槽ライン上に加熱プレート又は冷却プレート等を製作し、その上を当接しながら搬送する様に構築すれば、より効果的に発振器を所望の温度に一定に保ちながらの調整が可能となる。
【００６２】
また最後に切断分離する際は発振器の外形形状が比較的大きい場合は回転刃によるスライサーや切断金型の使用も可能であるが、より小型化した発振器の微細な切断となる場合は、レーザーカット等を用いると良い。
【００６３】
図１０に前記帯状フレキシブル配線基板中の各発振器基板の間隔を広げた形態を示す。この様にすれば製造ラインの最終工程で発振器をレーザーカットにより切断分離した後、剥離可能なビニール等の保護テープにより封止することにより、そのままリール梱包による出荷形態とすることも可能となる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明請求項１に記載の発振器の構造は、前記第一の従来例、つまりシングルシール構造に比較して、発振用ＩＣチップと圧電振動片とを分離して配置したので、発振用ＩＣチップの搭載前にＤＬＤ処理及びアニール処理を夫々行うことが可能となり、高価な発振用ＩＣチップを守ることによる発振器の歩留りの向上という効果がある。又圧電振動片を気密封止した領域にアウトガスの発生源となる樹脂物質の量が少ないので経年時特性も優れたものとなる。また当然のことながら発振用ＩＣと圧電振動片が立体的に重なることがないので低背化が可能となる。また前記第二の従来例に比べて、発振用ＩＣチップの固着用ポッティング剤を用いないので、ポッティング剤流出防止用の側壁を発振器内部に必要とせず、またポッティング剤の塗布量による高さ方向のバラツキを防止することができるので、より小面積化及び低背化が可能となる。
本発明請求項２に記載の発振器の構造は、前記請求項１に比べて、発振用ＩＣチップと圧電振動片とを分離して配置するだけでなく、凹状容器に圧電振動片を収納することにより、製作工程をも容易に分離することが可能となるので、例えば本発明第五の実施例よる製造方法においては、ＤＬＤ測定やアニール工程以外の、常温周波数、ＣＩ値、容量比といった基本特性のみ凹状容器に収納した半製品の状態で事前に評価し、良否判定をすることも可能となる。またこの事前に評価した値によってランク毎分けてシート状配線基板に搭載することも可能となる。
本発明請求項３に記載の発振器の構造は、密封性の確保をクリアしたフレキシブル基板を採用することにより、前記請求項２の構造による効果と共に更なる低背化を実現した。
本発明請求項４に記載の発振器の構造は、発振用ＩＣチップの上部位置まで蓋又は凹状容器の底板を延出したことにより、発振用ＩＣチップの保護、及び発振器の搭載ピックアップ時の上面の吸着有効面積を広げるという効果がある。
本発明請求項５に記載の発振器の製造方法は、請求項１及び、請求項２又は３における構造において、発振用ＩＣを搭載する前に、振動片単体のＤＬＤ測定を行う方法を、現在容易に可能な方法として提案している。
本発明請求項６に記載の発振器の製造方法は、請求項３による構造の発振器において、請求項５による方法を用いることが可能な、具体的製造方法を提案している。これは、低背化、小型化するにあたって最大の問題となるハンドリングの問題をクリアーすると共に、製造コストの低価格化を実現した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例
【図２】本発明の第一の実施例の補足説明図
【図３】本発明の第一の実施例の補足説明図
【図４】本発明の第二の実施例
【図５】本発明の第三の実施例
【図６】本発明の第四の実施例
【図７】本発明の第五の実施例
【図８】本発明の第五の実施例の補足説明図
【図９】本発明の第六の実施例
【図１０】第一の従来例
【図１１】第二の従来例
【符号の説明】
１、３８、６１、１０１、１２１：配線基板、２、３２、１０３、１２２：水晶振動片、３：凹陥部、４：環状メタライズ、５：金属蓋、８、４５、６２、１０４、１２９：発振用ＩＣチップ、１３、４９：アンダーフィル剤、２３、９９：アンダーフィル剤流出防止用側壁、３１、６３：凹状容器、１２、４８、６４、１１３：外部端子電極、９４：フレキシブル配線基板、９５：リール状搬送媒体、９６：送り穴
【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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【図７】
2004328505.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004328505.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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