(57)【要約】【課題】従来の水晶発振器では、基板に凹部を設け、その中に圧電振動子や半導体装置などを実装し、カバーにより密封するといった複雑な構造とすることで形成されていた。その場合、基板の構造が複雑になるほどコストがかかり、完成した水晶発振器は非常に高価なものとなってしまっていた。【解決手段】本発明の水晶発振器は、周波数および時間の基準源として、通信機器を含む各種の電子機器に広く使われている水晶発信器であって、励振電極を有する圧電振動子と、励振電極と接続材料を用いて電気的に接続する配線電極を有する基板と、圧電振動子の励振部分を密封するためのカバーと、圧電振動子およびカバーそれぞれの外周部を封止するための封止材とを有することを特徴としており、この構造とすることにより、非常に小型な水晶発振器が容易に得られ、省スペース化、低コスト化などが実現できる。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励振電極を有する圧電振動子と、前記励振電極と接続材料とを用いて電気的に接続する配線電極を有する基板と、前記圧電振動子を密封するためのカバーと、前記圧電振動子および前記カバーそれぞれの外周部を封止するための封止材とを有する水晶発振器。
【請求項２】
前記圧電振動子を密封するためのカバーが半導体装置であることを特徴とする請求項１に記載の水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数および時間の基準源として通信機器を含む各種の電子機器に広く使われている水晶発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶発振器は周波数および時間の基準源として、通信機器を含む各種の電子機器に広く使われている。近年では水晶発振器の小型化および低コスト化が求められている。
【０００３】
従来の水晶発振器を図１１に基づいて説明する。図１１は従来の水晶発振器の断面構造を示している。水晶発振器はセラミックスベース２１にチップ状の半導体装置９と圧電振動子１を収容してなる。セラミックスベース２１は底壁２１ａおよび第１側壁２１ｃ、第２側壁２１ｄを積層してなり、一面側に凹部および段部を形成する。そして、凹部底面に半導体装置９を面実装し、圧電振動子１を段部に保持する。
【０００４】
セラミックスベース２１における凹部の底面に半導体装置９を面実装によって固着し、引出電極の延出した圧電振動子１の一端部両側を段部に支持してなる。そして、セラミックスベース２１の底面に半導体装置９の端子電極２３に対応して穴２２を形成する。例えば底壁を上下二層とし、上底壁２１ｂに貫通穴を設けて形成する。そして、半導体装置９の端子電極２３と接続する回路端子２４を露出する。
【０００５】
このようなものでは、セラミックスベース２１に設けた穴２２に例えば熱硬化型とした導電性接着剤などの接続材料５を埋設する。そして、半導体装置９のバンプ１０を挿入して接続材料５を硬化する。
【０００６】
このような構成であれば、半導体装置９の端子電極２３とセラミックスベース２１の回路端子２４とは、接続材料５によって電気的に接続する。そして、接続材料５が穴２２内に充填され面的な広がりを抑制し、端子電極２３同士や回路端子２４同士の電気的短絡を防止し、バンプ１０の外表面を覆うことができる。したがって、接続材料の位置と量を制御できて固着強度が高められる。そして、簡易な設備で固着できるので、経済的に有利となる。
【０００７】
なお、圧電振動子１は例えば樹脂やガラスなどのカバー７の封止やシーム溶接によって密閉封入される（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１７７０５５号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した水晶発振器には以下に記載するような問題点がある。
【０００９】
従来の水晶発振器では、基板に凹部を設け、その中に圧電振動子やＩＣなどを実装し、カバーにより密封するといった複雑な構造とすることで形成されていた。その場合、基板の構造が複雑になるほどコストがかかり、完成した水晶発振器は非常に高価なものとなってしまっていた。
【００１０】
また、セラミックベースを積層する構造となっており水晶発振器自体の大きさも薄型化もしくは小型化することは困難であった。
【００１１】
本発明は、周波数および時間の基準源として、通信機器を含む各種の電子機器に広く使われている水晶発信器であって、非常に簡便かつ小型で低コストな構造の水晶発振器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明における水晶発振器は、下記記載の構成を採用する。
【００１３】
本発明の水晶発振器は、励振電極を有する圧電振動子と、励振電極と接続材料を用いて電気的に接続する配線電極を有する基板と、圧電振動子を密封するためのカバーと、圧電振動子およびカバーそれぞれの外周部を封止するための封止材とを有することを特徴としている。
【００１４】
本発明の水晶発振器は、励振電極を有する圧電振動子と、励振電極と接続材料を用いて電気的に接続する配線電極を有する基板と、圧電振動子を密封するための半導体材料と、圧電振動子および半導体材料それぞれの外周部を封止するための封止材とを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の水晶発振器は、周波数および時間の基準源として、通信機器を含む各種の電子機器に広く使われている水晶発振器であって、電極パターンを有する圧電振動子と、電極パターンと接続材料を用いて電気的に接続する配線電極を有する基板と、圧電振動子の励振部分を密封するためのカバーと、圧電振動子およびカバー外周部を封止するための封止材とを有することを特徴としており、この構造とすることにより、従来技術のような複雑な構造の基板などを用意する必要が無く、非常に簡便で小型な水晶発振器が容易に得られ、省スペース化、低コスト化などが実現できる。
【００１６】
さらに圧電振動子を保護するためのカバーとして、温度変化による周波数の変動を補正するためのＩＣを用いることで、非常に小形な温度補償型水晶発振器を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下図面を用いて本発明の最適な実施形態における水晶発振器について説明する。図１は、本発明の実施形態における水晶発振器を示す断面図、図２は圧電振動子１の断面図、図３は圧電振動子１の斜視図、図４〜図７は、圧電振動子１を実装する基板３と、圧電振動子１を基板３へ実装した状態を示す断面図、図８は電子部品パッケージとしてハンダボールを配置した断面図である。図９はカバー７の代わりに半導体装置９を用いる場合の圧電振動子１に形成する電極パターンを示す斜視図であり、図１０はカバー７の代わりに半導体装置９を用いた場合の水晶発振器を示す断面図である。
【００１８】
まず、本実施形態の水晶発振器について説明する。図１に示すように、励振電極２ａ、２ｂを有する圧電振動子１と、励振電極２ａ、２ｂと接続材料５を用いて電気的に接続する配線電極４ａ、４ｂを有する基板３と、圧電振動子１の励振部分を密封するためのカバー７と、圧電振動子１およびカバー７それぞれの外周部を封止するための封止材６とを有する構造となっている。
【００１９】
次に、本実施形態における水晶発振器の製造工程について図２から図１０を用いて説明する。まず、図２に示すように水晶板からなる圧電振動子１をエッチングやダイシングなどの方法により任意の大きさに形成し、メタルマスクを用いてスパッタリング法や真空蒸着法により水晶板上に金属薄膜を形成することにより、圧電振動子１上に励振電極２ａ、
２ｂを形成する。
【００２０】
図３は圧電振動子１の斜視図であるが、点線は裏面の励振電極２ａの状態を表している。励振電極２ｂは、後述の図４に示した基板３上に設けた配線電極４ｂと電気的な接続を行うため、その接続配線が励振電極２ａと同一の面になるように、圧電振動子１の側面を回り込むように形成されている。
【００２１】
本実施形態では圧電振動子１としてＡＴ水晶板を用い、大きさが５ｍｍ角で厚みが５０μｍのものを使用し、励振用の励振電極２ａ、２ｂが３ｍｍ角となるような金パターンを０．２μｍの厚みで形成した。
【００２２】
次に図４に示すように、圧電振動子１を実装する基板３には、ガラス繊維とエポキシ樹脂で形成したガラスエポキシ基板を使用している。基板３の一方の面には配線４ａ、４ｂが形成されており、スルーホールを介して裏面側の配線と接続している。本実施形態では厚みが０．５ｍｍの基板３を使用し、配線電極４ａ、４ｂとスルーホールは銅、ニッケル、金の三層構造となっている。
【００２３】
基板３の材質は特に制限されるものではなく、セラミックス、ガラスなどを用いても問題ない。
【００２４】
次に図５に示すように、圧電振動子１を基板３上に配置した際の圧電振動子１上に設けた励振電極２ａ、２ｂと基板３上に設けた配線電極４ａ、４ｂとの接続部分には導電接着剤を塗布し、圧電振動子１の外周部に当たる部分には封止材を塗布する。
【００２５】
本実施形態では接続材料５として、シリコーン接着剤中に銀やパラジウムなどの導電粒子を含有した導電接着剤を使用し、封止材６として硬化後に柔らかく、圧電振動子１を変形させるような応力を発生させない熱硬化型のシリコーン接着剤を封止材６として使用した。
【００２６】
上記接続材料５および封止材６をディスペンサで基板３上に塗布した後、図６に示すように圧電振動子１の励振電極２ａ、２ｂと配線電極４ａ、４ｂとの位置あわせを行い配置し、熱処理により導電接着剤５と封止材６を同時に硬化させて電気的接続と封止を行った。
【００２７】
図７に示すように封止材６を圧電振動子１上の外周部分にディスペンサにより配置し、図１に示すようにカバー７を圧電振動子１上に配置し、封止材６を熱硬化させることで圧電振動子１が密封された構造を得ることができる。
【００２８】
本実施形態では封止材６として硬化後に柔らかく、圧電振動子１を変形させるような応力を発生させない熱硬化型のシリコーン接着剤を封止材６として使用し、カバーとして厚さ０．２ｍｍのガラス板を使用した。
【００２９】
温度による周波数の変動を補正するための半導体装置９をカバー７の代わりにフリップチップ実装してもかまわない。その場合、圧電振動子１に図９に示す斜線部分のように半導体装置９の入出力端子と基板３の配線電極４ａ、４ｂとを導通させるための電極パターン１１を圧電振動子１の側面を回り込むように形成しておく。
【００３０】
図１０に示すように圧電振動子１上に接続材料５と封止材６をディスペンサにより塗布した後、入出力端子にバンプ１０をメッキ法などで設けた半導体装置９を配置し、熱処理により接続材料５と封止材６の硬化を行う。これにより非常に簡便で小型の水晶発振器の構造を得ることができる。
【００３１】
また、図８に示すように基板３の圧電振動子１を実装した反対の面の配線４ａ、４ｂ上にハンダボール８などを配置しておくことで電子部品としてマザーボードに容易に実装が可能となる。
【００３２】
本実施形態の構造とすることにより、非常に小型な水晶発振器が容易に得られ、省スペース化、低コスト化などが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態における水晶発振器の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態における圧電振動子を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態における圧電振動子を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態における基板を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態における基板を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態における圧電振動子と基板を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態における圧電振動子と基板を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態における水晶発振器の構造を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態における圧電振動子を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態における水晶発振器の構造を示す断面図である。
【図１１】従来例における水晶発振器の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  圧電振動子
２ａ、２ｂ  励振電極
３  基板
４ａ、４ｂ  配線電極
５  接続材料
６  封止材
７  カバー
８  ハンダボール
９  半導体装置
１０  バンプ
１１  電極パターン
２１  セラミックベース
２２  穴
２３  端子電極
２４  回路端子
【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】
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【図８】
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【図９】
2007235388.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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