(57)【要約】【課題】圧電発振器の小型化、低背化に伴って、ＩＣをベース基板へ接着固定するための樹脂接着剤がＩＣ上面側に這い上がるのを抑制する。【解決手段】圧電振動板３を搭載する搭載台１３と、ＩＣ２を収納する第１の凹部１１を具備してなるベース基板１に蓋体４を被せて気密封止してなる圧電発振器であって、当該第１の凹部の底面には、前記収納されたＩＣの周縁部の少なくとも一部に沿って第２の凹部１１４が形成されてなり、当該第２の凹部に樹脂接着剤を介在させた状態で前記ＩＣをベース基板の収納部に固着されてなることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動板を搭載する搭載台と、ＩＣを収納する第１の凹部を具備してなる絶縁性ベース基板に蓋体を被せて気密封止してなる圧電発振器であって、当該第１の凹部の底面には、前記収納されたＩＣの周縁部の少なくとも一部に沿って第２の凹部が形成されてなり、当該第２の凹部に樹脂接着剤を介在させた状態で前記ＩＣをベース基板の収納部に固着されてなることを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
圧電振動板を搭載する搭載台と、ＩＣを収納する第１の凹部を具備してなる絶縁性ベース基板に蓋体を被せて気密封止してなる圧電発振器であって、当該第１の凹部の底面には、前記ＩＣ搭載部と、当該搭載部を囲み前記ＩＣの周縁部に沿った第２の凹部が形成されてなり、当該第２の凹部と前記搭載部に樹脂接着剤を介在させた状態で前記ＩＣをベース基板の収納部に固着されてなることを特徴とする圧電発振器。
【請求項３】
前記第１の凹部底面は、当該第１の凹部側壁と接続される主底面部、前記ＩＣの底面の幅寸法以下で形成された搭載部、当該搭載部を囲み前記ＩＣの周縁部に沿った第２の凹部、および前記主底面部と搭載部との連結部とが形成されてなることを特徴とする特許請求項２記載の圧電発振器。
【請求項４】
前記ＩＣはワイヤボンディングによりベース基板と電気的に接続され、当該ＩＣのボンディングパッド電極が形成された下方の領域に、前記第２の凹部が形成されてなることを特徴とする特許請求項１〜３いずれか１項記載の圧電発振器。
【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パッケージ構造に関するものであり、当該パッケージの回路素子の搭載構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧電発振器は、安定して精度の高い発振周波数を得ることができるため、携帯電話等の通信機器あるいは電子機器等に用いられる等、多種の分野で使用され、また近年はセラミックパッケージ等を用いた表面実装タイプが主流となっている。例えば表面実装用圧電発振器パッケージの内部には、圧電振動板と当該圧電振動板とともに発振回路を構成するＩＣあるいは圧電発振器の特性を調整する回路素子が収納されている。
【０００３】
このような圧電発振器では、従来、特許文献１に示すように、ベースの底面にＩＣが導電性樹脂接着剤、あるいは絶縁性樹脂接着剤等により接着固定し、パッケージに形成された電極端子に対してワイヤボンディング工法を用いて接続し、圧電振動板やパッケージの外部端子等と電気的に接続されたものが採用されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１６３６７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電子部品の小型化、低背化に伴い、パッケージ内部に収納される圧電振動板、ＩＣおよび回路素子も小型化、薄型化されることが求められており、特に、ＩＣの薄型化による、圧電発振器パッケージの低背化の貢献度は大きいものであった。
【０００６】
例えば、パッケージが小型化に対応して、従来のような厚肉のＩＣを採用すれば、ＩＣのボンディングワイヤと圧電振動板の励振電極とが近接するので、位相ノイズ特性が劣化するといった問題がある。このように、パッケージの小型化・低背化に伴って、圧電発振器の性能を低下させない為にもＩＣ自体の薄型化は必要不可欠のものとなっている。
【０００７】
しかしながら、薄型のＩＣをパッケージに搭載し、前述のように樹脂接着剤により接着固定すると、当該樹脂接着剤がＩＣ側端面からＩＣ上面側にあるワイヤボンディングの領域まで這い上がり、樹脂接着剤に含まれる溶剤の影響で、ＩＣのボンディングパッド電極が汚染され、ボンディングの接合強度を極端に低下させることがあった。樹脂接着剤が導電性の場合は、短絡の問題も生じていた。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、圧電発振器の小型化、低背化に伴って、ＩＣをベース基板へ接着固定するための樹脂接着剤がＩＣ上面側に這い上がることによって電気的特性に悪影響を与えないより信頼性の高い圧電発振器を得ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による圧電発振器は請求項１に示すように、圧電振動板を搭載する搭載台と、ＩＣを収納する第１の凹部を具備してなる絶縁性ベース基板に蓋体を被せて気密封止してなる圧電発振器であって、当該第１の凹部の底面には、前記収納されたＩＣの周縁部の少なくとも一部に沿って第２の凹部が形成されてなり、当該第２の凹部に樹脂接着剤を介在させた状態で前記ＩＣをベース基板の収納部に固着されてなることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に示すように、圧電振動板を搭載する搭載台と、ＩＣを収納する第１の凹部を具備してなる絶縁性ベース基板に蓋体を被せて気密封止してなる圧電発振器であって、当該第１の凹部の底面には、前記ＩＣ搭載部と、当該搭載部を囲み前記ＩＣの周縁部に沿った第２の凹部が形成されてなり、当該第２の凹部と前記搭載部に樹脂接着剤を介在させた状態で前記ＩＣをベース基板の収納部に固着されてなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に示すように、前記第１の凹部底面は、当該第１の凹部側壁と接続される主底面部、前記ＩＣの底面の幅寸法以下で形成された搭載部、当該搭載部を囲み前記ＩＣの周縁部に沿った第２の凹部、および前記主底面部と搭載部との連結部とが形成されてなることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に示すように、前記ＩＣはワイヤボンディングによりベース基板と電気的に接続され、当該ＩＣのボンディングパッド電極が形成された下方の領域に、前記第２の凹部が形成されてなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の特許請求項１によれば、圧電発振器のパッケージに収納されたＩＣの周縁部の少なくとも一部の下側には、第２の凹部が形成されているので、この領域ではＩＣの周縁部とベース基板の底面とを一定の間隔で隔離することができる。この隔離された部分に樹脂接着剤をためて、ＩＣとベース基板との固着強度を向上させる。
【００１４】
また、第２の凹部が存在する領域では、樹脂接着剤の余分が当該第２の凹部に収納されるので、ＩＣ底面の樹脂接着剤の付着量をコントロールすることができ、樹脂接着剤がＩＣ上面側に這い上がることが抑制される。従って、ＩＣの薄型化が容易に実現でき、圧電発振器の小型化、低背化が行え、電気的特性に悪影響を与えないより信頼性の高い圧電発振器を得ることができる。
【００１５】
本発明の特許請求項２によれば、ＩＣ搭載部を囲み、ＩＣの周縁部に沿った第２の凹部が形成されるので、ＩＣの周縁部とベース基板の底面とを一定の間隔で周状に隔離することができる。この隔離された部分に樹脂接着剤をためて、ＩＣとベース基板との固着強度をより向上させる。
【００１６】
また、ＩＣ搭載部を囲み、ＩＣの周縁部に沿った第２の凹部が形成されるので、ＩＣの周縁部では、樹脂接着剤の余分が当該第２の凹部に収納されるので、ＩＣ底面の樹脂接着剤の付着量をコントロールすることができ、樹脂接着剤がＩＣ上面側に這い上がることがさらに抑制される。従って、ＩＣの薄型化が容易に実現でき、圧電発振器の小型化、低背化が行え、電気的特性に悪影響を与えないより信頼性の高い圧電発振器を得ることができる。
【００１７】
本発明の特許請求項３により、上述の作用効果に加え、ＩＣの底面の幅寸法以下で搭載部が形成されているので、ＩＣ底面と搭載部上面に介在する樹脂接着剤の余分が第２の凹部へ流れ込みやすくなるので、ＩＣ底面の樹脂接着剤の付着量をより一層コントロールすることができ、樹脂接着剤がＩＣ上面側に這い上がることがなくなった。また、前記収納されたＩＣの周縁部を横切る主底面部と搭載部との連結部が形成されているので、ＩＣがベース基板の搭載部への傾きなど生じることなく安定して搭載できる。また、ベース基板をセラミック多層基板で作成する場合、主底面部、搭載部、第２の凹部、および連結部を一体的に容易に作成できる。
【００１８】
本発明の特許請求項４により、上述の作用効果に加え、ＩＣのボンディングパッド電極が形成された下方の領域に第２の凹部を形成することで、樹脂接着剤がＩＣ上面側のボンディングパッド電極に這い上がることによる悪影響をなくすことができる。つまり、樹脂接着剤に含まれる溶剤の影響によってＩＣのボンディングパッド電極が汚染され、ボンディングの接合強度を極端に低下させたり、短絡するといった問題が一切なくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態につき、水晶発振器を例にとり模式図面とともに説明する。図１は本発明の第１の実施形態にかかる水晶発振器の分解斜視図であり、図２は、図１の各構成部材を組立た状態のＡ−Ａ線（セラミック多層基板の長辺）に沿った断面図であり、図３は第１の実施形態のセラミック多層基板の上面図である。
【００２０】
水晶発振器は、セラミック多層基板１（絶縁性ベース基板）と、当該セラミック多層基板内に格納されるＩＣ２、水晶振動板（圧電振動子）３と、セラミック多層基板を気密封止する金属蓋体４とからなる。
【００２１】
セラミック多層基板１はアルミナ等のセラミックスからなり、平面方形状であり上方に開口した構成であり、２段の凹部が形成されている。下側の凹部１１は、ＩＣ２の収納部（第１の凹部）であり、その内部には、水晶振動板３を収納する上側の凹部１２と、水晶振動板３を搭載する搭載台１３とが形成されており、凹部１１，１２、および搭載台１３の周囲には、側壁１４が形成されている。
【００２２】
前記凹部１１の短辺側の側壁には、ＩＣ２とワイヤボンディングにて接続される電極端子１５、１５、・・・が形成された端子台１１１、１１１が形成されるとともに、凹部の底面には、前記端子台の形成された側壁と接続される主底面部１１２、前記ＩＣの搭載部１１３、当該搭載部１１３を囲み、ＩＣの周縁部に沿った第２の凹部１１４、および前記主底面部と搭載部との連結部１１５とが形成されている。このとき、前記搭載部１１３の表面の幅寸法は、ＩＣ２底面の幅寸法とほぼ同一か若干小さいものが好ましい（１００％〜８０％ぐらいが好ましい）。前記搭載部の表面の幅寸法がＩＣ底面の幅寸法とほぼ同一であれば、ＩＣを前記搭載部に搭載する場合に前記搭載部とＩＣ周縁部とを位置決めしやすい。また、前記搭載部の表面の幅寸法がＩＣ底面の幅寸法より若干小さければ、ＩＣの周縁部での後述する余分な樹脂接着剤が全て第２の凹部に収納されるので、樹脂接着剤がＩＣ上面側に這い上がることが一切なくなる。しかしながら、搭載部の表面の幅寸法がＩＣ底面の幅寸法に対して８０％より小さくなると、後述する樹脂接着剤が硬化する際の縮み応力の影響を受けやすくなり、ＩＣに曲げ応力が加わるので、回路動作のしきい値が変わり、回路設計値が変わると言った悪影響が発生する。なお、この搭載部の幅寸法を決定する場合、後述するＩＣ上面にワイヤボンディングすることを考慮して、ＩＣのボンディングパッド電極の真下の領域に少なくとも搭載部が存在するように設計する必要がある。
【００２３】
また、本発明の第１の実施形態では、後述するＩＣのボンディングパッド電極パッド２１、２１、・・・が形成された下方の主底面領域に第２の凹部を形成し、前記連結部１１５をＩＣのボンディングパッド電極パッド２１、２１、・・・が形成されない領域に形成することで、樹脂接着剤がＩＣ上面側に這い上がることによる影響をなくしている。すなわち、本形態では、ＩＣのボンディングパッド電極パッド２１、２１、・・・をセラミック多層基板の短辺方向に配置し、ＩＣの周縁部を前記第２の凹部によりほぼ囲み、連結部１１５を、セラミック多層基板の長辺方向に一部形成している。
【００２４】
前記搭載台１３の上面には、水晶振動板３と電気的に接続される２つの電極端子１６、１６が形成されている。前記各電極端子は、図示しないビア等によりセラミック多層基板の底面側へ導出され、必要な接続がなされている。
【００２５】
また、前記セラミック多層基板の側壁１４の上部には、封止用の金属膜１８が形成されるとともに、セラミック多層基板の側面には複数のキャスタレーション（図示せず）が設けられ、キャスタレーション内部並びにセラミック多層基板底面には各々の外部電極端子１９（一部のみ図示）が形成され、セラミック多層基板内部の水晶振動子とＩＣで構成される水晶発振回路の出力端子、電源端子、アース端子が対応して引き出されている。
【００２６】
このような凹部、搭載台、側壁、電極端子、ビア、金属膜、およびキャスタレーション等はセラミック多層技術により容易に作成できる。
【００２７】
前記電極端子、金属膜、外部電極端子は、タングステン等からなるメタライズ層と、メタライズ層上に形成される金属層からなる。金属層は例えばニッケルメッキ、その上部に極薄の金メッキからなる。なお、ワイヤボンディングにて接続される電極端子１５、１５、・・・については、メタライズ層上に金属層として、例えばニッケルメッキ、その上部に極薄の金メッキが施される。
【００２８】
ＩＣ２はワイヤボンディング対応のものであり、上面に複数のボンディングパッド電極２１、２１、・・・が形成されている。このＩＣ２を前記凹部の搭載部１１３と第２の凹部１１４の間に例えばエポキシ系、あるいはイミド系の樹脂接着剤Ｓを介在させた状態でベース基板の収納部に固着し、前記ＩＣの複数のボンディングパッド電極２１、２１、・・・と、前記セラミック多層基板の複数の電極端子１５、１５・・・とが、例えば金等のワイヤバンプＷを介して電気的に接続される。このとき、搭載部１１３に塗布された樹脂接着剤Ｓの余分は、前記第２の凹部に収納されるので、ＩＣ底面の樹脂接着剤Ｓの付着量をコントロールすることができ、樹脂接着剤ＳがＩＣ上面側に這い上がることが一切なくなる。
【００２９】
水晶振動板３は矩形状のＡＴカット水晶板からなり、図示しないが表裏面に励振電極並びに各引出電極が真空蒸着法、スパッタリング法等の薄膜形成手段にて形成され、前記２つの電極端子１６、１６に対して、例えばシリコン系の導電性樹脂接着剤Ｄを介して電気的に接続され、前記セラミック多層基板の搭載台１３の上部で、かつ凹部１２の内部に搭載される。
【００３０】
金属蓋体４はコバール等の金属板の表裏にニッケルメッキされた構成であり、セラミック多層基板の開口周囲部分の金属膜１８と例えばシーム溶接等の手段にて接合され、前記セラミック多層基板内を気密封止する。なお、前記金属膜１８は前記アース端子に電気的接続されており、電磁シールド構成となっている。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は本発明の第２の実施形態にかかる水晶発振器の断面図であり、図５は第２の実施形態のセラミック多層基板の上面図である。なお、上記実施形態と同様の部分には同番号を付して説明を割愛するとともに、相違点を中心に説明する。
【００３２】
水晶発振器は、セラミック多層基板１と、当該セラミック多層基板内に格納されるＩＣ２、水晶振動板（圧電振動子）３と、セラミック多層基板を気密封止する金属蓋体４とからなる。
【００３３】
セラミック多層基板１はアルミナ等のセラミックスからなり、平面方形状であり上方に開口した構成であり、２段の凹部が形成されている。下側の凹部１１は、ＩＣ２の収納部であり、その上部に水晶振動板３を収納する上側の凹部１２と、水晶振動板３を搭載する搭載台１３、１３とが形成されており、凹部１１，１２、および搭載台１３、１３の周囲には、側壁１４が形成されている。
【００３４】
前記凹部１１の長辺側の側壁には、ＩＣ２とワイヤボンディングにて接続される電極端子１５、１５、・・・が形成された端子台１１１、１１１が形成されるとともに、凹部の底面には、ＩＣの搭載部１１３、前記収納されたＩＣの周縁部の一部に沿った第２の凹部１１４が形成されている。本発明の第２の実施形態では、ＩＣのボンディングパッド電極パッド２１、２１、・・・が形成された下方の主底面領域のみに第２の凹部を形成することで、樹脂接着剤がＩＣ上面側に這い上がることによる影響をなくしているとともに、第２の凹部の形成領域がＩＣ２形状や幅寸法に制限されることないので、より汎用性の高いセラミック多層基板となっている。さらに、搭載部１１３の短辺側の幅寸法がＩＣの幅寸法より十分広くなるのでＩＣ搭載の安定性が高まる。前記搭載台１３、１３の各上面には、水晶振動板３と電気的に接続される２つの電極端子１６、１６がそれぞれ形成されている。前記各電極端子は、図示しないビア等によりセラミック多層基板の底面側へ導出され、必要な接続がなされている。
【００３５】
上記実施形態では、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、第２の凹部として、溝をあげているが、小孔を連続して形成した構造であっても同様の効果がある。また、封止構成として金属膜上に直接金属蓋をシーム封止するダイレクトシームに限らず、コバールリングを介してシーム封止したものでもよく、さらに、シーム封止に限らず、ビーム封止（レーザビーム、電子ビーム）やガラス封止等であってもよい。また、圧電振動子は水晶振動子のみならず圧電セラミックスやＬｉＮｂＯ３等の圧電単結晶材料を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す水晶発振器の分解斜視図。
【図２】図１を組立状態のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】第１の実施形態のセラミック多層基板の上面図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す水晶発振器の断面図。
【図５】第２の実施形態のセラミック多層基板の上面図。
【符号の説明】
１  セラミック多層基板
２  ＩＣ
３  水晶振動板
４  金属蓋体
Ｓ  樹脂接着剤
Ｄ  導電性樹脂接着剤
Ｗ  金ワイヤーボンディング
【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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