(57)【要約】【課題】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得ることができる圧電発振器の製造方法を提供する。【解決手段】複数個の基板領域に区画されるとともに、該各基板領域に凹部を有した母基板を準備する工程Ａと、前記基板領域の各凹部内に、圧電振動素子と該圧電振動素子の発振出力を制御するＩＣ素子とを収容し、しかる後、前記凹部の開口部を蓋体で塞ぐ工程Ｂと、前記母基板を各基板領域の外周に沿って切断し、個々の基板領域を相互に分離することにより複数個の圧電発振器を同時に得る工程Ｃと、によって圧電発振器を製造する。【選択図】図４
2005051371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の基板領域に区画されるとともに、該各基板領域に凹部を有した母基板を準備する工程Ａと、
前記基板領域の各凹部内に、圧電振動素子と該圧電振動素子の発振出力を制御するＩＣ素子とを収容し、しかる後、前記凹部の開口部を蓋体で塞ぐ工程Ｂと、
前記母基板を各基板領域の外周に沿って切断し、個々の基板領域を相互に分離することにより複数個の圧電発振器を同時に得る工程Ｃと、を含む圧電発振器の製造方法。
【請求項２】
前記圧電振動素子として水晶振動素子が用いられるとともに、前記母基板の隣接する基板領域間に書込制御端子を有する捨代領域が配置されており、
前記工程Ｂの後、前記水晶振動素子の発振出力を温度状態に応じて制御するための温度補償データを前記書込制御端子を介して前記ＩＣ素子内のメモリに書き込み、前記工程Ｃにおいて前記捨代領域を各基板領域より切り離すことを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器の製造方法。
【請求項３】
前記母基板がガラス−セラミック材料から成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電発振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる圧電発振器の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、携帯用通信機器等の電子機器に温度補償型水晶発振器等の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４及び図５に示す如く、下面に複数個の外部端子２２を有し、上面に凹部を有した基体２１を備え、の上面に凹部２５を形成するとともに、該凹部２５内に水晶振動素子２４と該水晶振動素子２４の発振出力を制御するＩＣ素子２６とを収容し、前記凹部２５の開口部を蓋体２７で気密封止した構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
尚、このような圧電発振器の基体２１は、通常、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る大型基板を分割して複数個の基体２１を同時に得る“複数個取り”の手法を採用することにより形成されており、分割によって得られた個々の基体２１の凹部２５内にＩＣ素子２６と水晶振動素子２４とを順次、搭載・収容した上、基体２１の上面に凹部２５の開口部を塞ぐようにして蓋体２７を従来周知のシーム溶接等によって取着させることにより圧電発振器が製作されていた。
【０００５】
また、前記ＩＣ素子２６の内部には、水晶振動素子２４の温度特性に応じて作成された温度補償データに基づき圧電発振器の発振出力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ＩＣ素子２６内のメモリに格納するために、基体２１の側面等には温度補償データ書込用の書込制御端子２８が設けられていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−１０１３４８号公報（図１、図３、図５）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の製造方法においては、セラミック製の大型基板を個片（基体２１）に分割した後で各基体２１の凹部２５内に水晶振動素子２４及びＩＣ素子２６を搭載し、蓋体２７を取り付けるようになっており、この場合、水晶振動素子２４やＩＣ素子２６の搭載作業、蓋体２７の取付作業を精度良く行うために、これらの作業中、個々の基体２１をキャリアに保持して基体２１を確実に固定しておかなければならない。それ故、上述した従来の製造方法においては基体２１を固定するキャリア等の製造設備が別途、必要になり、また個々の基体２１をキャリアに装着する等の煩雑な工程が必要となって圧電発振器の生産性低下を招く欠点を有していた。
【０００８】
更に従来の圧電発振器においては、基体２１の側面等に温度補償データを書き込むための書込制御端子２８が設けられており、基体２の表面にはこれらの書込制御端子２８を配置させるための広いスペースを確保する必要があることから、その分、基体２１の面積が面方向もしくは厚み方向に大きくなり、全体構造の小型化に供しないという不都合があることに加え、圧電発振器をマザーボード等の外部電気回路に搭載する際に両者の接合に用いられている導電性接合材の一部が書込制御端子２８に付着して圧電発振器の外部端子との間でショートを招く恐れがあり、製品の取扱いが煩雑になるという不都合もあった。
【０００９】
特に、書込制御端子２８が基体２１の側面に配置されていると、基体２１の製作に用いられるセラミック製の大型基板に貫通穴を開けて、その内面に電極パターンを被着させる等の複雑な加工プロセスが必要となり、それによって生産性の低下を招いてしまう上に、基体側面の書込制御端子２８に書込装置のプローブ針を当てて書込作業を行うには困難を要することから、個々の圧電発振器を温度補償データ書込用のソケットに装着する等して温度補償データを書き込まなければならず、その場合、ソケット等の製造設備が別途、必要になるとともに、個々の圧電発振器をソケットに装着する等の煩雑な工程が必要となり、製造プロセスが複雑化する欠点を有していた。
【００１０】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、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得ることができる圧電発振器の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電発振器の製造方法は、複数個の基板領域に区画されるとともに、該各基板領域に凹部を有した母基板を準備する工程Ａと、前記基板領域の各凹部内に、圧電振動素子と該圧電振動素子の発振出力を制御するＩＣ素子とを収容し、しかる後、前記凹部の開口部を蓋体で塞ぐ工程Ｂと、前記母基板を各基板領域の外周に沿って切断し、個々の基板領域を相互に分離することにより複数個の圧電発振器を同時に得る工程Ｃと、を含むことを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の圧電発振器の製造方法は、前記圧電振動素子として水晶振動素子が用いられるとともに、前記母基板の隣接する基板領域間に書込制御端子を有する捨代領域が配置されており、前記工程Ｂの後、前記水晶振動素子の発振出力を温度状態に応じて制御するための温度補償データを前記書込制御端子を介して前記ＩＣ素子内のメモリに書き込み、前記工程Ｃにおいて前記捨代領域を各基板領域より切り離すことを特徴とするものである。
【００１３】
更に本発明の圧電発振器の製造方法は、前記母基板がガラス−セラミック材料から成ることを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】
本発明によれば、母基板の各基板領域に設けた凹部内にＩＣ素子と圧電振動素子とを搭載・収容し、凹部の開口部を蓋体で封止した後に母基板を分割して複数個の圧電発振器を得るようにしたことから、圧電発振器を組み立てる際、母基板自体がＩＣ素子搭載用のキャリア、圧電振動素子搭載用のキャリア、蓋体取付用のキャリアとして機能させることができるようになる。従って、個々の基体を固定するのに使用されるキャリア等の製造設備は不要になるとともに、母基板の分割によって得られた個片をキャリアに装着するといった煩雑な工程も不要となり、これによって圧電発振器の生産性を向上させることが可能となる。
【００１５】
また本発明によれば、温度補償データをＩＣ素子に書き込むのに使用される書込制御端子を母基板の捨代領域に設けておき、温度補償データの書き込みを完了した後で基板領域（基体）より切り離すようにすれば、基体の側面等に書込制御端子を配置させるための広いスペースは不要となり、圧電発振器の全体構造を小型化することができる。
【００１６】
しかもこの場合、圧電発振器の製造プロセスは比較的簡素となる上に、個々の圧電発振器に温度補償データを書き込むためのソケット等の設備は一切不要であり、これによって圧電発振器の生産性を高く維持することもできる。
【００１７】
更に本発明の製造方法によって得られる圧電発振器には、上述した如く書込制御端子が存在していないことから、圧電発振器をマザーボード等の外部電気回路に搭載する際、両者の接合に用いられている導電性接合材の一部が書込制御端子に付着してショートを起こすといった不都合を発生することはなく、製品の取扱いを簡便になすこともできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の製造方法によって製作された圧電発振器の斜視図、図２は図１の圧電発振器の断面図であり、これらの図に示す圧電発振器は、基体１の上面に、圧電振動素子としての水晶振動素子５とＩＣ素子６とを収容する凹部１１が設けられているとともに、該凹部１１の開口部を蓋体４で塞いだ構造を有している。
【００２０】
前記基体１は、例えば、ガラス−セラミック等のセラミック材料によって概略直方体状をなすように形成されており、その上面に設けられている凹部１１の内部には水晶振動素子５とＩＣ素子６とが配設され、下面にはグランド端子、電源電圧端子、発振出力端子、発振制御端子等の外部端子９が設けられている。これらの外部端子９は、圧電発振器をマザーボード等の外部電気回路に搭載する際、外部電気回路の回路配線と電気的に接続されるようになっている。
【００２１】
また前記凹部１１の内面には、その所定位置に、水晶振動素子５の振動電極に接続される一対の搭載パッドやＩＣ素子６の接続パッドに接続される複数個の電極パッド等が設けられており、対応するパッド（電極）同士を半田等の導電性接着剤を介して電気的・機械的に接続することによって水晶振動素子５やＩＣ素子６が凹部１１内の所定位置に搭載されている。
【００２２】
このような凹部１１内に配置されている水晶振動素子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・形成してなり、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。
【００２３】
一方、上述した水晶振動素子５と共に凹部１１内に配置されているＩＣ素子６としては、例えばフリップチップ型ＩＣが用いられ、その回路形成面には、周囲の温度状態を検知する感温素子（サーミスタ）、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有し、該温度補償データに基づいて前記水晶振動素子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、該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いる。このようなＩＣ素子６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こととなる。
【００２４】
尚、凹部１１内に設けられている上述の搭載パッドや電極パッドは、基体表面や基体内部の配線パターン７、ビアホール導体等の配線導体７を介して、対応するパッド同士、相互に電気的に接続されている。
【００２５】
一方、前記基体１の上面に取着されている蓋体４は、例えば、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成り、その外周部を凹部１１の開口部よりも外側まで延在させて該延在部を基体上面に溶接させることによって凹部１１の内面と蓋体４の下面とで囲まれる領域を気密封止している。
【００２６】
ここで蓋体４を基体１の配線導体７等を介して基体１の下面に設けられるグランド端子用の外部端子９に接続させておけば、その使用時、蓋体４がアースされることによりシールド機能が付与されることとなるため、水晶振動素子５やＩＣ素子６を外部からの不要な電気的作用より良好に保護することができる。従って、蓋体４を基体１の配線導体７等を介して基体１の下面に設けられるグランド端子用の外部端子９に接続させておくことが好ましい。
【００２７】
そして、このような圧電発振器には、ＩＣ素子６内のメモリに温度補償データを書き込むのに使用される書込制御端子は存在していない。これは、後述する製造プロセスの工程Ｃにおいて書込制御端子１２が設けられている捨代領域Ｂを基体１となる基板領域Ａより切り離して分離するようにしたからであり、これによって基体１の側面等に書込制御端子を配置させるための余分なスペースは不要となるため、その分、圧電発振器の全体構造が小型化されることとなる。
【００２８】
次に上述した圧電発振器の製造方法について図３を用いて説明する。
【００２９】
（工程Ａ）
まず、凹部１１を有する基板領域Ａと複数個の書込制御端子１２を有する捨代領域Ｂとを相互に隣接させて、これらをマトリックス状に配置した母基板１０を準備する。
【００３０】
この母基板１０は、例えば、ガラス−セラミック等のセラミック材料によって形成されており、母基板１０がガラス−セラミックから成る場合、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ガラス粉末、有機溶剤、有機バインダ等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートを複数枚積層してプレス成形することによってセラミックグリーンシートの積層体を形成し、これを高温で焼成することによって製作される。
【００３１】
尚、前記凹部１１は、前記積層体の上部に配されるセラミックグリーンシートの所定位置、具体的には、各基板領域Ａの中央域に略矩形状の貫通孔を形成しておくことによって形成される。
【００３２】
また、このような母基板１０の他主面側には、基板領域Ａに複数個の外部端子９が、捨代領域Ｂに複数個の書込制御端子１２がそれぞれ設けられている。
【００３３】
これらの書込制御端子１２や外部端子９を含む母基板１０内の配線導体７は、積層体を構成するセラミックグリーンシートの一主面等に従来周知のスクリーン印刷法等によって導体ペーストを所定パターンに印刷・塗布し、先に述べた積層体の焼成時に同時焼成することによって形成される。
【００３４】
（工程Ｂ）
次に、上述した母基板１０の基板領域Ａの各凹部１１内に、ＩＣ素子６と水晶振動素子５とを収容し、しかる後、凹部１１の開口部を蓋体４で塞ぐ。
【００３５】
前記凹部１１は２段階状をなすように形成されており、その下段部にはＩＣ素子６が、上段部には水晶振動子５が配置されている。
【００３６】
前記ＩＣ素子６は、フリップチップタイプの場合、従来周知のフェースダウンボンディングを採用すること、即ち、ＩＣ素子６の下面に設けられている複数個の接続パッドを凹部底面の対応する電極パッドに半田等の導電性接合材を介して当接されるようにして載置させた上、導電性接合材を接続パッド、電極パッドの双方に接合させることによって凹部１１の底面に搭載され、また水晶振動素子５は、その一端に設けられている振動電極を凹部１１の中段に設けられている搭載パッドに導電性接合材を介して電気的・機械的に接続させることによって搭載される。
【００３７】
そして、前記蓋体４は、４２アロイ等の金属を従来周知の金属加工法によって所定形状に成形することによって製作され、このような蓋体４の母基板１０への取り付けは、従来周知のシーム溶接（抵抗溶接）等を採用し、母基板１０の一主面に凹部１１の開口部を囲繞するようにして予め環状に設けておいた溶接用の金属パターンに蓋体４の外周部を接合させることによって行なわれる。尚、蓋体４の表面には上述したシーム溶接のために予めＮｉメッキ層やＡｕメッキ層等が被着される。
【００３８】
かかる工程Ｂにおいては、ＩＣ素子６内の電子回路が母基板１０の配線導体７等を介して水晶振動素子５や外部端子９等と電気的に接続され、また同時に、捨代領域Ｂの書込制御端子１２とＩＣ素子６とが母基板１０の配線導体７等を介して電気的に接続されることとなる。
【００３９】
ここで、母基板１０は、ＩＣ素子６を搭載する際はＩＣ素子搭載用のキャリアとして、水晶振動素子５を搭載する際は水晶振動素子用のキャリアとして、更に蓋体４を母基板１０の基板領域Ａに取り付ける際は蓋体取付用のキャリアとして機能するようになっている。従って、従来例のように、個々の基体を固定するのに使用されるキャリア等の製造設備は不要であり、母基板の分割によって得られた個片をキャリアに装着するといった煩雑な工程も不要となる。これにより、圧電発振器の生産性を向上させることが可能となる。
【００４０】
（工程Ｃ）
次に、母基板１０の捨代領域Ｂに設けた複数個の書込制御端子１２を介して各基板領域Ａ内のＩＣ素子６に温度補償データを入力することによりＩＣ素子６内のメモリに温度補償データを格納し、最後に母基板１０を各基板領域Ａの外周に沿って切断することにより、各基板領域Ａを捨代領域Ｂより切り離す。
【００４１】
このような温度補償データの書込作業は、温度補償データ書込装置のプローブ針１３を書込制御端子１２に当てて、水晶振動素子５の温度特性に応じて作成された温度補償データをＩＣ素子６の温度補償回路内に設けられているメモリに入力し、これを記憶させることによって行なわれる。尚、ここでＩＣ素子６に書き込まれる温度補償データは、水晶振動素子毎の温度特性バラツキを補正するためのものであり、その圧電発振器に使用される水晶振動素子５の温度特性を事前に測定しておくことにより得られるものである。
【００４２】
この場合、個々の圧電発振器のＩＣ素子６に温度補償データを書き込むためのソケット等の設備は一切不要であり、これによっても圧電発振器の生産性向上に供することができる。
【００４３】
そして母基板１０の分割・切断は従来周知のダイシング等によって行なわれ、これによって母基板１０が個々の基板領域に対応した複数個の基体１に分割される。
【００４４】
以上のような本発明の製造方法によれば、書込制御端子１２を母基板１０の捨代領域Ｂに設けておき、この捨代領域Ｂを温度補償データの書き込み後に基板領域Ａより切り離すようにしたことから、基体１の側面等に書込制御端子１２を配置させるための広いスペースは不要となり、圧電発振器の全体構造を小型化することができる。
【００４５】
また、上述した工程Ａ〜工程Ｃによって得られる圧電発振器には、書込制御端子が存在していないことから、圧電発振器をマザーボード等の外部電気回路に搭載する際、両者の接合に用いられている導電性接合材の一部が書込制御端子に付着してショートを起こすといった不都合を発生することもなく、製品の取扱いを簡便になすことができる。
【００４６】
尚、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。
【００４７】
例えば、上述した実施形態においては、ＩＣ素子６を凹部１１内の下段部に、水晶振動素子５を凹部１１の上段部に配置させるようにしたが、これに代えて、水晶振動素子５を凹部１１内の下段部に、ＩＣ素子６を凹部１１の上段部に配置させるようにしても良い。
【００４８】
また上述した実施形態においては、捨代領域Ｂの書込制御端子１２を外部端子９の形成面と同じ母基板１０の他主面に設けるようにしたが、これに代えて、書込制御端子１２を外部端子９の形成面とは反対側の面に設けるようにしても構わない。
【００４９】
更に上述した実施形態において、蓋体４を該蓋体４と同様の金属材料から成るシールリングを介して基体１に接合させるようにしても構わない。
【００５０】
また更に上述した実施形態においては、圧電振動素子として水晶振動素子を用いるようにしたが、他の圧電振動素子、例えばＳＡＷ（弾性表面波）素子等を用いて圧電発振器を構成する場合にも本発明は適用可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、母基板の各基板領域に設けた凹部内にＩＣ素子と圧電振動素子とを搭載・収容し、凹部の開口部を蓋体で封止した後に母基板を分割して複数個の圧電発振器を得るようにしたことから、圧電発振器を組み立てる際、母基板自体がＩＣ素子搭載用のキャリア、圧電振動素子搭載用のキャリア、蓋体取付用のキャリアとして機能させることができるようになる。従って、個々の基体を固定するのに使用されるキャリア等の製造設備は不要になるとともに、母基板の分割によって得られた個片をキャリアに装着するといった煩雑な工程も不要となり、これによって圧電発振器の生産性を向上させることが可能となる。
【００５２】
また本発明によれば、温度補償データをＩＣ素子に書き込むのに使用される書込制御端子を母基板の捨代領域に設けておき、温度補償データの書き込みを完了した後で基板領域（基体）より切り離すようにすれば、基体の側面等に書込制御端子を配置させるための広いスペースは不要となり、圧電発振器の全体構造を小型化することができる。
【００５３】
しかもこの場合、圧電発振器の製造プロセスは比較的簡素となる上に、個々の圧電発振器に温度補償データを書き込むためのソケット等の設備は一切不要であり、これによって圧電発振器の生産性を高く維持することもできる。
【００５４】
更に本発明の製造方法によって得られる圧電発振器には、上述した如く書込制御端子が存在していないことから、圧電発振器をマザーボード等の外部電気回路に搭載する際、両者の接合に用いられている導電性接合材の一部が書込制御端子に付着してショートを起こすといった不都合を発生することはなく、製品の取扱いを簡便になすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法によって製作した圧電発振器の斜視図である。
【図２】図１の圧電発振器の断面図である。
【図３】（ａ）乃至（ｅ）は本発明の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】従来の圧電発振器の外観斜視図である。
【図５】図４に示す圧電発振器の断面図である。
【符号の説明】
１・・・基体
４・・・蓋体
５・・・水晶振動素子（圧電振動素子）
６・・・ＩＣ素子
７・・・基体の配線導体
９・・・外部端子
１０・・・母基板
１１・・・凹部
１２・・・書込制御端子
１３・・・書込装置のプローブ針
Ａ・・・基板領域
Ｂ・・・捨代領域
【図１】
2005051371.tif 000003
【図２】
2005051371.tif 000004
【図３】
2005051371.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005051371.tif 000007