(57)【要約】      （修正有）【課題】水晶振動子を収容した水晶パッケージの蓋体に金属板を用いることなく当該水晶振動子を電磁シールドしてＩＣチップ基板と一体的かつ密封接合する。【解決手段】水晶発振器１の水晶振動子２４を収容した水晶パッケージ２の蓋体２３をガラス材あるいは水晶材等の絶縁材のみで構成し、水晶振動子２４の上側励振電極２４ａをＩＣチップ３３の発振回路の低インピーダンス側である出力側に接続する。これにより蓋体２３に金属板の貼り付けや金属膜の成膜を要することなく外界との電磁遮蔽効果を実現する。水晶パッケージ２とＩＣチップ基板３との電気的および機械的接合は半田粒子入り熱硬化樹脂４で接合する。【選択図】図１
2013207686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動子を収容した絶縁性容器からなる水晶パッケージと、
前記水晶振動子の振動信号を基に所定周波数の発振信号を生成するための発振回路を集積したＩＣチップを搭載したＩＣチップ基板を具備してなる水晶発振器であって、
前記水晶パッケージは、絶縁材料で形成した平板状の第１底壁層と、前記第１底壁層の端縁に設けて第１凹部を形成する第１枠壁層とで形成した第１容器と、前記第１凹部に前記第１底壁層の内面に沿って収容した水晶振動子と、前記第１枠壁層に固定して前記第１凹部を気密に封止する絶縁材料のみで形成した蓋体と、前記第１容器の前記第１底壁層の外底面に前記水晶振動子の振動信号を出力するための外部端子を備え、
前記水晶振動子は、水晶片と該水晶片の上下両面に上側励振電極と下側励振電極を有し、
前記ＩＣチップに集積された発振回路は、前記水晶パッケージの前記第１底壁層の外底面に設けられて前記外部端子から前記水晶振動子の前記下側励振電極をインピーダンスが高い入力側に接続し、前記上側励振電極をインピーダンスが低い出力側に接続して、当該上側励振電極を当該水晶振動子のシールド電極としたことを特徴とする水晶発振器。
【請求項２】
請求項１において、
前記水晶パッケージは、水晶板の加工により形成した枠体とこの枠体の内壁に連結部で連結してなる水晶片と、この水晶片の表裏に形成された前記上側励振電極と前記下側励振電極およびこれらの励振電極のそれぞれから前記連結部を渡って前記枠体の表裏に沿って引き回された引き出し電極とを有する水晶パッケージ枠壁層と、絶縁材料で形成されて前記水晶パッケージ枠壁層の前記ＩＣチップ基板側に接合した水晶パッケージの底壁層と、絶縁材料で形成されて前記水晶パッケージの前記ＩＣチップ基板と反対側の面に接合した蓋体とから構成されたことを特徴とする水晶発振器。
【請求項３】
請求項２において、
前記水晶パッケージの底壁層と前記蓋体を形成する絶縁材料は水晶材であることを特徴とする水晶発振器。
【請求項４】
請求項１において、
前記水晶パッケージは、絶縁材料で形成した平板状の第１底壁層と、前記第１底壁層の端縁に設けて第１凹部を形成する第１枠壁層とで形成した第１容器と、前記第１凹部に前記第１底壁層の内面に沿って収容した水晶振動子と、前記第１枠壁層に固定して前記第１凹部を気密に封止する絶縁材料のみで形成した蓋体と、前記第１容器の前記第１底壁層の外底面に前記水晶振動子の振動信号を出力するための外部端子を備え、
前記水晶振動子は、水晶片と該水晶片の上下両面に上側励振電極と下側励振電極を有し、
前記ＩＣチップに集積された発振回路は、前記水晶パッケージの前記第１底壁層の外底面に設けられて前記外部端子から前記水晶振動子の前記下側励振電極をインピーダンスが高い入力側に接続し、前記上側励振電極をインピーダンスが低い出力側に接続して、当該上側励振電極を当該水晶振動子のシールド電極としたことを特徴とする水晶発振器。
【請求項５】
請求項１において、
前記ＩＣチップ基板は、絶縁材料で形成した平板状の第２底壁層と、前記第２底壁層の端縁に設けて第２凹部を形成する第２枠壁層とで第２容器を形成し、当該第２凹部に前記第２底壁層の内面に沿って前記ＩＣチップが搭載され、
前記第２容器の前記第２凹部を構成する前記第２枠壁層の開口端面に前記外部端子と電気的に接続する接続端子を備えると共に、前記第２底壁層の外底面に実装機器に平面実装するための実装端子を備え、
前記水晶パッケージの外部端子と前記ＩＣチップ基板の接続端子とは、半田粒子入り熱硬化樹脂に分散された半田粒子の噛み込みによる金属接合で電気的に接続されていることを特徴とする水晶発振器。
【請求項６】
請求項５において、
前記水晶パッケージの前記第１容器の前記外底面と前記ＩＣチップ基板で構成された前記第２容器の前記第２枠壁層の開口端面との接合部分前記外部端子と前記接続端子を含めた全域が前記半田粒子入り熱硬化樹脂で密封接合されていることを特徴とする水晶発振器。
【請求項７】
請求項４において、
前記ＩＣチップ基板の主面に前記ＩＣチップが搭載され、当該ＩＣチップが搭載された主面の前記水晶パッケージの前記外部端子と対向する位置に接続電極を有し、
前記外部端子と前記接続電極の間に、前記水晶パッケージと前記ＩＣチップ基板との間の間隔を規定すると共に、前記外部端子と前記接続電極とを電気的に接続する金属ボールと前記半田粒子入り熱硬化樹脂を有し、
前記水晶パッケージと前記ＩＣチップ基板が前記半田粒子入り熱硬化樹脂で密閉して固着されていることを特徴とする水晶発振器。
【請求項８】
請求項７において、
前記半田粒子入り熱硬化樹脂が前記ＩＣチップの覆う如く前記水晶パッケージと前記ＩＣチップ基板との間に充填されていることを特徴とする水晶発振器。
【請求項９】
請求項１において、
前記水晶パッケージの前記第１容器を構成する前記外底壁にパッド電極と配線パターンを形成してなり、前記ＩＣチップのバンプを前記パッド電極に接続してなることを特徴とする水晶発振器。
【請求項１０】
請求項９において、
前記水晶パッケージの前記第１容器を構成する前記外底壁と前記ＩＣチップとの間に樹脂を充填して当該ＩＣチップを強固に固定してなることを特徴とする水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振器に係り、特に、水晶やガラス系の材料の容器に水晶振動子を収容した水晶パッケージと、水晶振動子と共に発振器を構成する電子回路部であるＩＣチップと一体化した表面実装用の水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面実装用の水晶発振器（以下、単に水晶発振器と称する）は小型・軽量であって、例えば温度補償型とした場合は外気の温度変化に対して周波数安定度が高いことから、特に携帯型の電子機器（例えば携帯電話）に周波数や時間の基準源として内蔵される。
【０００３】
図１２は、従来の水晶発振器の一構成例を説明する模式図である。水晶発振器１は、水晶振動子２４を収容した平面視が略矩形の水晶パッケージ２と、水晶パッケージ２と平面視が略同サイズで、当該水晶パッケージと共に水晶発振器を構成するための電子回路を集積した回路部品であるＩＣチップ３３とで構成される。この構成では、ＩＣチップ３３はセラミックシート（グリーンシートとも称する）を好適とする絶縁材料で形成した容器の凹部にＩＣチップ３３を搭載したＩＣチップ基板３で構成されている。
【０００４】
水晶パッケージ２は、ＩＣチップ基板３と同様のセラミックシートを好適とする絶縁材料で形成した水晶パッケージの底壁層（以下、第１底壁層）２１と水晶パッケージの枠壁層（以下、第１枠壁層）２２とからなる平面視が矩形をなす容器本体２０の当該第１枠壁層２２で囲まれた凹部（水晶パッケージの凹部、以下、第１凹部）２８に水晶振動子２４が収容されている。通例、水晶パッケージ２とＩＣチップ基板３とは、上下に重ねて水晶発振器１として接合した状態では外側面を共有する形状とされる。
【０００５】
水晶振動子２４は水晶の薄片（水晶片、水晶ブランク）２４ｃの上下両面に励振電極２４ａ（ＩＣチップ３３とは反対側、以下、上側励振電極）、２４ｂ（ＩＣチップ３３に向いている側、以下、下側励振電極）が形成されている。これらの励振電極から水晶片２４ｃの一端縁に延びる引き出し電極（同じく、図示せず）を前記第１凹部２８の内底面（一主面）に設けられている一対の水晶保持端子２６（片方のみ図示）に導電性接着剤８を用いて固着されている。
【０００６】
水晶振動子２４を収納した第１凹部２８は通称、コバールと呼ばれる鉄合金を好適とする金属板の蓋体２３で密閉封止して水晶パッケージ２とされている。蓋体２３と第１枠壁層２２とは金属膜（例えば、タングステンメタライズ膜／ニッケルメッキ層／金メッキ層）を介してシーム溶接等で密閉封止される。第１底壁層２１の外底面（他主面）には、ＩＣチップ３３を搭載したＩＣチップ基板３の接続端子３６に半田層６を介して接続するための外部端子２７が設けられている。外部端子２７は第１底壁層２１を貫通するスルーホールあるいはビアホール２９aで水晶保持端子２６に接続する配線パターン２９と電気的に接続されている。
【０００７】
ＩＣチップ３３を搭載したＩＣチップ基板３は、セラミックシートを好適とする絶縁材で形成したＩＣチップ基板の底壁層（以下、第２底壁層）３１とＩＣチップ基板の枠壁層（以下、第２枠壁層）３２の積層基板で構成されている。なお、ＩＣチップ基板３を構成する第２底壁層や第２枠壁層を多層としたものもある。ＩＣチップ基板３の第２枠壁層３２で囲まれたＩＣチップ基板３の凹部（以下、第２凹部）３８の内底面である当該ＩＣチップ基板３の一主面（ＩＣチップ搭載面）には、配線パターンと複数の電極パッド３５が形成され、第２枠壁層３２の開口端面には水晶パッケージ２の外部端子２７に接続する接続端子３６が形成されている。また、ＩＣチップ基板３の他主面（第２底壁層３１の外底面、機器実装面）には、適用する電子機器の回路基板に表面実装するための実装端子３７が複数個（この例では４個）設けられている。
【０００８】
ＩＣチップ３３は、その実装バンプ（半田バンプ、或いは金バンプなど）３４を第２枠壁層３２の一主面（内底面）に形成されている電極パッド３５に超音波熱圧着等で固着される。さらに、ＩＣチップ基板３の一主面との間にエポキシ樹脂を好適としたアンダーフィルと称する樹脂を充填してデバイスとしての強度を向上したものもある。なお、ＩＣチップの搭載には、バンプと電極パッドによる接続に限らず、ワイヤーを用いた所謂ワイヤーボンディングによって接続したものもある。
【０００９】
ＩＣチップ３３を搭載したＩＣチップ基板３と水晶パッケージ２とは、ＩＣチップ基板３の第２枠壁層３２の開口端面（水晶パッケージの外底面に対面する面）に形成された接続端子３６と水晶パッケージ２の外部端子２７の間に配置した半田材料をリフロー処理で溶融し硬化させた半田層６で接合するのが一般的である。半田層６は金属材料である接続端子３６の上面のみに形成される。半田層６は水晶パッケージ２の外部端子２７に配置して、リフロー処理してもよい。また、ＩＣチップ３３を搭載したＩＣチップ基板３と水晶パッケージ２との接合に半田粒子を分散した熱硬化性樹脂を用いたものとして、特許文献１を挙げることができる。
【００１０】
図１３は、典型的な電圧制御型水晶発振回路の構成図である。図示の回路は良く知られたものなので、詳しい説明は省略する。水晶振動子２４はインバーター（反転増幅器）５と並列に接続されている。すなわち、水晶片２４ｃの表裏に設けた励振電極２４ａと２４ｂは、反転増幅器（インバーター）５の入出力端子に接続される。インバーター５の出力端子は出力バッファ回路４６（図１４で後述）に接続され、水晶発振器の出力端子（実装端子）に出力される。水晶振動子２４に接続されて容量Ｃ１、Ｃ２と共に負荷容量を構成するバリキャップＶＤ１、ＶＤ２には端子Ｖ０から高周波阻止抵抗Ｒ２、Ｒ３を介して発振周波制御電圧が印加され、発振周波数を所定値に制御する。この種の水晶発振回路に関連する従来技術を開示したものとしては、特許文献２を挙げることができる。
【００１１】
図１４は、温度補償型の水晶発振器のシステム構成例を説明する機能ブロック図である。水晶振動子２４とＩＣチップ３３は図１３で説明した同符号部分に相当する。この水晶発振器の水晶振動子２４を除く発振回路の回路部分はＩＣチップ３３に集積されている。ＩＣチップ３３の主要端子として、電源電圧（ＶＤＤ）入力端子Ｔ１、自動周波数制御電圧（ＡＦＣ）入力端子Ｔ２、発振出力（ＯＵＴ）端子Ｔ３、接地（ＧＮＤ）端子Ｔ４が設けられている。
【００１２】
ＩＣチップ３３に集積された電圧制御型水晶発振回路４０に水晶振動子２４が外付けされている。そして、電圧制御型水晶発振回路４０の入力側には、水晶振動子２４の振動出力のほかに、自動周波数制御入力調整回路４１の出力、温度補償回路４４の出力が接続されている。電圧制御型水晶発回路４０の出力には水晶振動子２４の振動入力のほかに出力バッファ回路４６が接続されている。
【００１３】
自動周波数制御入力調整回路４１は、端子Ｔ２に外部から入力する自動周波数制御電圧ＡＦＣに基づいて電圧制御型水晶発振回路４０の発振周波数を制御する。温度補償回路４４は、ダイオード等の温度センサを有する温度センサ回路４３の温度検出信号と不揮発メモリ４２に格納されている温度補償係数とを演算して得られた電圧を電圧制御型水晶発振回路４０の制御入力部に入力することで温度変化に起因する水晶振動子の振動周波数の変動を抑制する。
【００１４】
電圧制御型水晶発振回路４０の発振出力を受ける出力バッファ回路４６には、端子Ｔ１に印加される電源電圧（ＶＤＤ）を元にして定電圧回路４５で生成された所定の定電圧で駆動され、後段の発振信号利用回路に適合したレベルの信号として出力端子Ｔ３に供給する。なお、定電圧回路４５は、他の回路にも必要な電圧を供給する。
【００１５】
このほかに、この種の水晶発振器に関する従来技術を開示したものとして、特許文献３、特許文献４、特許文献５などを挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許第４５９１３３０号
【特許文献２】特開２００１−２４４７４４号公報
【特許文献３】特開２００７−１４２９４７号公報
【特許文献４】特開２００９−１５２７１５号公報
【特許文献５】特開２０１０−１５３９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
水晶振動子とＩＣチップを一体化した水晶発振器の構造には、大きく分けて次のような構成としたものが知られている。なお、前記したように、現行の水晶パッケージは、セラミックシートを好適とする絶縁材で形成した容器内に水晶振動子を収容し、開口を金属製の蓋体で気密封止して構成されている。水晶パッケージの外底面には外部接続端子（以下、単に外部端子）が設けられる。
【００１８】
このような水晶パッケージの外底面に、同じくセラミックシートを好適とする絶縁材で凹部を形成した開口を有する容器内にＩＣチップを搭載し、ＩＣチップを収容した当該凹部に樹脂を充填して構成したＩＣチップ基板とし、その開口端面に設けた接続端子を半田層で水晶パッケージの外部端子に接合して一体化した水晶発振器とする。
【００１９】
セラミックシートを好適とする絶縁材の基板上にＩＣチップを搭載し、半田ボールなどの金属ボールを水晶パッケージとの間のスペーサと水晶パッケージの外部端子との電気的接続手段として用いて水晶パッケージの外底面に固着して一体化する。
【００２０】
水晶パッケージの外底面に凹部を設け、この凹部内にＩＣチップを搭載した後、当該ＩＣチップと水晶パッケージとの間隙に樹脂を流し込んで、所謂アンダーフィル層を設ける、あるいはこのアンダーフィル層に加えて、ＩＣチップ全体を覆って当該凹部に樹脂を充填し、ＩＣチップ全体をモールドして一体化する。
【００２１】
なお、水晶発振器の構造としては、上記のように、予め別個に製作した水晶パッケージとＩＣチップ基板とを接合して一体化するものに限らない。例えば、水晶パッケージの容器の一部に更にＩＣチップを搭載する凹部を設け、両者を収容した凹部を金属材料で形成した共通の蓋体で密閉する構造や、共通の基板の上に水晶振動子やＩＣチップ、その他の電子部品を並べて配置し、あるいは更に追加の基板を多段に積み重ねて金属製のキャップ状蓋体で覆う構造としたものなどが知られている。
【００２２】
上記した予めパッケージとして金属製の蓋体で密封した水晶パッケージにＩＣチップを機械的に接合するために、それらの端子（外部端子と接続端子）同士を半田接合するものでは、水晶パッケージとＩＣパッケージとはそれらの端子接合で一体化されており、その接合部分以外には隙間が残ってしまう。この隙間から塵埃が入り込み、あるいは外部雰囲気が直接的にＩＣチップに作用することになる。ＩＣチップを塵埃や振動などから保護するために、従来は前記したアンダーフィルや樹脂モールドが採用される。
【００２３】
また、半田を用いて接合する場合には、予め接続端子の表面に半田膜をプリコートしておく必要がある。このような構造では、リフロー工程の前処理として半田膜の塗布工程を必要とする。さらに、半田接続箇所以外にソルダーレジストを塗布する必要がある場合もでてきる。したがって、水晶発振器としての製造工程が多く、これがコスト削減の阻害要因の一つともなっている。
【００２４】
また、上記の何れの構造でも、水晶振動子を収容した水晶パッケージはセラミックシートで凹部を形成した容器を電磁遮蔽（電磁シールド）して密閉するために金属板の蓋体を溶接して用いている。金属製の蓋体は接地に接続され、外部電磁界から水晶振動子を遮蔽し、外来雑音の影響を低減する。
【００２５】
この種の水晶発振器を構成するパッケージの絶縁材料としては、前記したように、セラミックシート（グリーンシートとも称する）を用いるのが一般的である。しかしながら、近年の水晶発振器の小型化、特に、温度制御型水晶発振器などのような高機能化した水晶発振器にも同様に、小型化、低コスト化の要求がある。これらの水晶発振器に用いる水晶振動子も小型化され、その小型化に伴って、セラミックシートの精密加工はますます難しくなり、材料コストの削減にも限界がある。
【００２６】
低コスト化のため、水晶パッケージの構成材料に、セラミックシート以外の低価格かつ加工が容易な非金属材料、例えばガラス材等の絶縁材を用いることができる。しかしながら、例えばガラス材のみで水晶パッケージの蓋体まで含めて形成する場合には、当該ガラス材の蓋体の、少なくとも表裏何れかに金属板を貼り付けるか、あるいは金属膜を成膜して、これを接地に落とす構造として、外部雰囲気に対して水晶振動子を電磁遮蔽する必要がある。このような電磁遮蔽構造を設けることでは、低コスト化と製造工程の削減効果は共に著しく減殺されてしまう。また、水晶パッケージの容器に用いる非金属材料として、ガラス材に限らず、水晶材を用いることも考えられる。この場合も、ガラス材と同様に、金属蓋体に代わる遮蔽手段を設ける必要がある。
【００２７】
本発明の目的は、水晶発振器を構成する水晶パッケージをガラス材あるいは水晶材等の絶縁材のみで構成し、その蓋体に金属板の貼り付けや金属膜の成膜を要することなく外界との電磁遮蔽効果を奏する構成とし、かつ水晶パッケージとＩＣチップ基板との電気的、および機械的接合を確実にして両者の接合部の密閉を実現した水晶発振器等を提供することにある。
【００２８】
なお、本発明は、水晶発振器に限るものではなく、水晶を含めた圧電材料を用いた圧電発振器、あるいは圧電材料を構成要件とした電子部品の接合構造全般に適用できるものであるが、実施例を含めた本発明の説明では水晶発振器を典型例として説明する。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明に係る水晶発振器は、水晶振動子を収容して外部端子を備えたガラス材又は水晶材の板（以下、ガラス板等）で形成した絶縁性容器からなる水晶パッケージと、水晶発振器を構成するための回路を集積したＩＣチップを搭載して前記外部端子と接続する接続端子を備えた容器からなるＩＣチップ基板とを電気的、かつ機械的に強固に接合すると共に、従来の金属製の蓋体などの別部材を設けることなく、水晶片への電磁遮蔽効果を奏する構成とした。代表的構成は次のとおりである。
【００３０】
本発明に用いる水晶パッケージの一構成例では、水晶板をエッチング加工し、枠部で囲まれた中央部分に水晶振動子を構成する水晶片を一体的に形成したものに励振電極を形成して水晶振動子とし、これを水晶材を好適とするガラス材等の底壁層および蓋体でサンドイッチした水晶パッケージを用いる。
【００３１】
また、本発明に用いる水晶パッケージの他の構成として、ガラス板等の底壁層と枠壁層とで形成した凹部に水晶振動子を収容した容器を有し、当該凹部を同じくガラス板等の蓋体で封止したものを用いる。
【００３２】
上記した何れの水晶パッケージも、底壁層の外底面には、後記するＩＣチップパッケージに電気的に接続する外部端子が設けられる。外部端子は水晶振動子の励振電極に接続している。
【００３３】
ＩＣチップ基板は、セラミックシートの底壁層と枠壁層とで形成した凹部を有する容器の当該凹部にＩＣチップを搭載してなる。なお、ＩＣチップ基板の材料を、水晶パッケージと同様のガラス板等の他の絶縁材で形成してもよいことは言うまでもない。
【００３４】
ＩＣチップ基板を構成する底壁層と枠壁層とで形成した容器の凹部の開口端面（枠壁層の表面）に、水晶パッケージの外部端子に対面して電気的に接続する接続端子が設けられる。接続端子はＩＣチップの回路に接続している。また、底壁層の外底面には、実装対象機器のプリント基板等に表面実装するための実装端子が形成され、これらの端子から動作電源の供給を受け、発振信号を実装基板の所要の機能回路に供給する。
【００３５】
水晶パッケージとＩＣチップ基板とは、それらの外部端子の形成面と接続端子の形成面との間に介在させた半田粒子入り熱硬化樹脂を加熱加圧することで接続する。半田粒子を熱硬化性樹脂に分散した半田粒子入り熱硬化樹脂をＩＣチップ基板の凹部開口端面（水晶パッケージの外底面と対向する面）の接続端子を含めた全面を周回して塗布する。これを加熱加圧することで、上記した外部端子と接続端子とを電気的に接続すると共に、水晶パッケージとＩＣチップ基板の間を気密に、かつ機械的に強固に密閉して固着する。なお、半田粒子入り熱硬化樹脂は水晶パッケージの外底面側に塗布するようにしてもよいし、ＩＣチップ基板の凹部開口端面と水晶パッケージの外底面の両者に塗布してもよい。
【００３６】
なお、半田粒子入り熱硬化樹脂は、半田の微粒子をエポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂に分散したものである。接続すべき電極を有する被接続部材間を半田粒子入り熱硬化樹脂で接続する場合、加熱加圧で電極間は半田粒子の噛み込で固着する金属接合で行われ、樹脂の溶融と硬化で電極間を含めて被接続部材間が接合される。
【発明の効果】
【００３７】
本発明では、水晶振動子の外部端子とＩＣチップ基板の接続端子は半田粒子入り熱硬化樹脂に分散された半田微粒子が両端子の間に噛み込まれて金属接合されることで電気的、機械的に接合される。外部端子と接続端子の無い両者の対向面では、加熱された熱硬化樹脂の軟化とその後の温度低下に伴う硬化によって水晶パッケージとＩＣチップ基板とが機械的に強固に密閉され固着がなされる。
【００３８】
水晶パッケージを構成する水晶振動子の振動信号入力及び振動信号出力はそれぞれ外部端子と接続端子を通してＩＣチップ基板に搭載されたＩＣチップに集積された発振回路の入力側と出力側に接続される。水晶振動子の上側（ＩＣチップとは反対側）に位置する励振電極（上側励振電極）はインピーダンスの低い出力側に接続されている。これにより、上側励振電極に作用する外部電磁界による電荷は発振回路の低いインピーダンスの出力端子側から発振回路の接地に流れ、発生する電圧レベルは微小となる。外部電磁界による電荷が水晶振動子に残留することがなく、その振動信号への影響（雑音発生）が抑制される。
【００３９】
なお、本発明は、特許請求の範囲に記載された技術思想の範囲を逸脱することなく、種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る水晶発振器の実施例１を説明する模式図である。
【図２】本発明に係る水晶発振器の実施例１に用いる水晶パッケージの構成を展開して説明する模式図である。
【図３】本発明に係る水晶発振器の実施例１に用いる水晶パッケージを構成する第１枠壁層の構成を説明する模式平面図である。
【図４】本発明に係る水晶発振器の実施例２を説明する模式図である。
【図５】図４の（ｂ）に示したＩＣチップ基板の構成をさらに説明する模式図である。
【図６】図５で説明したＩＣチップ基板の外底面図である。
【図７】本発明の水晶発振器に係る水晶パッケージに収納される水晶振動子２４の一構成を説明する模式図である。
【図８】本発明の水晶発振器に係る水晶振動子に用いる水晶片の他の形状を説明する３面図である。
【図９】本発明に係る水晶発振器の実施例３の説明図である。
【図１０】本発明に係る水晶発振器の実施例４の説明図である。
【図１１】本発明に係る水晶発振器の実施例５の説明図である。
【図１２】従来の水晶発振器の一構成例を説明する模式図である。
【図１３】典型的な水晶発振回路の構成図である。
【図１４】温度補償型の水晶発振器のシステム構成例を説明する機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態を実施例により詳細に説明する。なお、以下の実施例では、水晶パッケージを構成する材料としてガラス等の絶縁材のうちの水晶板を用いた構造を説明し、その後の実施例ではガラス板を用いた構造を説明する。また、ＩＣチップ基板を構成する材料としてはセラミックシートを用いたものとして説明するが、水晶パッケージと同様のガラス材等を用いることもできる。
【実施例１】
【００４２】
図１は、本発明に係る水晶発振器の実施例１の説明図であり、同図（ａ）は断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩＣチップ基板を水晶パッケージ側から見た平面図を示す。実施例１に係る水晶発振器１は、水晶パッケージ２とＩＣチップ基板３とで構成される。実施例１の水晶パッケージ２は、水晶板のエッチング加工で形成した水晶片２４ｃに上側励振電極２４ａと下側励振電極２４ｂ、およびこれらの電極から振動信号を取り出すための引き出し電極２４ｄ、２４ｅを有している。
【００４３】
水晶パッケージ２は、平面視が矩形の水晶板からなる枠部の内側から連結部９に支持された水晶片２４ｃが形成された枠壁層（第１枠壁層）２２を、同じく水晶板で形成した底壁層（第１底壁層）２１と蓋体２３でサンドイッチしてなる。この構造により、水晶振動子２４を収容する空間（第１凹部）２８が形成される。第１枠壁層２２と第１底壁層２１および蓋体２３は封止材（低融点ガラスなど）１０で密封し固着される。詳細は後述する。
【００４４】
引き出し電極２４ｄ、２４ｅは第１枠壁層２２の底面（ＩＣチップ基板と対向する面）に後述するキャステレーション電極１２を介して引き回されて外部端子２７となり、ＩＣチップ基板３の接続端子３６に半田粒子入り熱硬化樹脂４で固着される。外部端子２７と接続端子３６は、両者の間に噛み込まれた半田粒子の金属接合で固着される。
【００４５】
ＩＣチップ３３を搭載したＩＣチップ基板３は、セラミックシートで形成したＩＣチップ基板３の底壁層（第２底壁層）３１とＩＣチップ基板３の枠壁層（第２枠壁層）３２の積層基板で構成されている。なお、ＩＣチップ基板３を構成する第２底壁層３１や第２枠壁層３２の一方又は他方を多層シートで形成してもよいし、水晶パッケージと同様の水晶板、あるいはガラス板で形成することもできる。
【００４６】
ＩＣチップ基板３の第２枠壁層３２で囲まれたＩＣチップ基板の凹部（第２凹部）３８の内底面であるＩＣチップ基板の一主面（ＩＣチップ搭載面）には、配線パターンと複数の電極パッド３５が形成され、第２枠壁層３２の開口端面には水晶パッケージ２の外部端子２７に接続する接続端子３６が形成されている。また、ＩＣチップ基板３の他主面（第２底壁層３１の外底面、対象機器実装面）には、適用する電子機器の回路基板に表面実装するための実装端子３７が複数個（この例では４個）設けられている。
【００４７】
ＩＣチップ３３は、その実装バンプ３４（半田バンプ、或いは金バンプなど）を第２枠壁層３２の一主面（内底面）に形成されている電極パッド３５に超音波熱圧着等で固着される。図１の（ｂ）はＩＣチップ基板３を水晶パッケージ２側から見た平面図で、第２凹部３８にＩＣチップ３３が搭載された状態を示す。
【００４８】
図１の（ｂ）のＩＣチップ３３には、特に本発明に関係のある水晶発振回路の要部を模式的に図示してある。すなわち、前記図１３と図１４で説明した発振回路のうちの反転増幅器５と出力バッファ回路４６を抽出して示してある。
【００４９】
ＩＣチップ基板３を構成する第２底壁層３１と第２枠壁層３２とで形成した第２容器における第２凹部３８の開口端面（枠壁層３２の水晶パッケージ２の外部端子２７と対面する表面）に、水晶パッケージ２の外部端子２７に対面して電気的に接続する接続端子３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）が設けられる。接続端子３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）は第２容器に設けた適宜のスルーホールあるいはビアホールと第２凹部３８を構成する第２底壁層３１の内底面にパターニングされた配線（図示せず）を介してＩＣチップ３３の所定の回路端子に接続している。
【００５０】
接続端子３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）のうちの接続端子３６ａは水晶振動子２４の上側励振電極２４ｂ（ＩＣチップ３３とは反対側）に接続し、接続端子３６ｃは水晶振動子２４の下側励振電極２４ａ（ＩＣチップ３３と対面する側）に接続している。
【００５１】
水晶パッケージ２の水晶振動子２４の振動信号は外部端子２７とキャステレーション電極１２及び接続端子３６を通してＩＣチップ基板３に搭載されたＩＣチップ３３に集積された発振回路の入力側（Ｘ１）と出力側（Ｘ２）に接続される。このとき、水晶振動子の上側（ＩＣチップとは反対側）に位置する励振電極（上側励振電極）２４ａをインピーダンスの低い出力側（Ｘ２）に接続し、下側励振電極２４ｂをインピーダンスが高い側である入力側（Ｘ１）に接続する。
【００５２】
これにより、上側励振電極２４ａは水晶振動子２４の電磁シールドを構成することになり、上側励振電極に作用する外部電磁界による電荷は発振回路の低いインピーダンス側である発振回路の出力端子から接地に流れ、発生する電圧レベルが微小となるため水晶振動子に残留してその振動信号に影響を及ぼす電荷の蓄積を防止することができる。
【００５３】
図２は、本発明に係る水晶発振器の実施例１に用いる水晶パッケージの構成を展開して説明する模式図である。図中に示したＡ−Ａ線に沿った断面が図１（ａ）に相当する。水晶パッケージ２は、水晶板のエッチング加工で形成した水晶片２４ｃに上側励振電極２４ａと下側励振電極２４ｂ、およびこれらの電極から振動信号を取り出すための引き出し電極２４ｄ、２４ｅを有している。
【００５４】
図２に示した水晶パッケージは、平面視が矩形の水晶板からなる枠部１３の内側から連結部９に支持された水晶片２４ｃが形成された枠壁層（第１枠壁層）２２を、同じく水晶板で形成した底壁層（第１底壁層）２１と蓋体２３でサンドイッチしてパッケージとされる。水晶振動子２４は第１凹部２８に収容される。第１枠壁層２２と第１底壁層２１および蓋体２３は封止材１０で密封し固着される。水晶振動子２４は、枠部１３に連結部９で連結した水晶片２４の表裏に励振電極２４ａ（上側励振電極）、２４ｂ（下側励振電極）が形成され、それぞれの励振電極から引き出し電極２４ｄ、２４ｅが上側面と下側面に引き回され、上側の引き出し電極２４ｄは図示しない内壁表面やスルーホールあるいはビアホールを介して第１底壁層２１のキャステレーション電極１２に接続される。
【００５５】
この実施例では、第１底壁層２１にのみキャステレーション１１を設けているが、第１枠壁層２２にも、あるいは第１枠壁層２２と蓋体２３も含めてキャステレーション１１を設けることで、上記した内壁表面やスルーホールあるいはビアホール無しに引き出し電極２４ｄ、２４ｅを  外部端子２７に接続することができる。
【００５６】
図示されたように、第１底壁層２１の第１枠壁層２２側には下側凹部２８ｂが、蓋体２３の第１枠壁層２２側には上側凹部２８ａが形成されており、これら第１底壁層２１と蓋体２３を第１枠壁層２２に接合することで、水晶振動子２４を収容する第１凹部２８が形成される。
【００５７】
図３は、本発明に係る水晶発振器の実施例１に用いる水晶パッケージを構成する第１枠壁層の構成を説明する模式平面図である。この第１枠壁層２２は水晶板をエッチングで加工したものであり、枠部１３の内側に水晶片２４ｃが連結部９で保持されている。図１にも示されているように、水晶片の厚さは所定の振動特性に適合した厚みに薄くエッチングされている。また、連結部９の厚みも水晶片の振動特性を考慮すると共に、水晶片を機械的に十分に支持可能に薄くされている。
【００５８】
水晶片２４の表裏には、上励振電極２４ａと下励振電極２４ｂが蒸着、あるいはスパッタリングで形成されている。そして、これらの励振電極から引き出し電極２４ｄ、２４ｅが連結部９を渡って枠部１３の一対の隅まで引き回されている。上側励振電極２４ａの引き出し電極２４ｄは図１（ｂ）のインバーター５の出力端に接続され、下側励振電極２４ｂの引き出し電極２４ｅは図１（ｂ）のインバーター５の入力端に接続される。この第１枠壁層で構成された水晶振動子を前記したように、水晶パッケージに構成し、半田粒子入り熱硬化樹脂でＩＣチップ基板と接合して水晶発振器とする。
【００５９】
上記したように、実施例１の水晶発振器は、外部端子と接続端子とは半田粒子入り熱硬化樹脂に分散された半田微粒子が両端子の間に噛み込まれて金属接合されることで電気的に接続されると同時に両者は熱硬化樹脂の接合硬化で機械的に密閉されて一体化される。
【００６０】
実施例１の水晶パッケージは、その構成材の主要部（水晶振動子部分）又は全体を水晶材のエッチング加工で構成することで、設計仕様に沿った精密な水晶振動子を低コストで量産できる。さらに、小型化と低背化が容易で、水晶振動子のみのパッケージとして、あるいはＩＣチップ基板と接合した小型の水晶発振器の実現が可能となる。
【００６１】
また、水晶振動子の上側（ＩＣチップとは反対側）に位置する励振電極（上側励振電極）をインピーダンスの低い発振回路の出力側に接続することで、水晶振動子自身のシールドとして作用し、発生する電圧レベルが微小になるため外部電磁界による電荷が水晶振動子に残留することによる振動信号への影響が抑制され、安定した発振信号を得ることができる。
【実施例２】
【００６２】
図４は、本発明に係る水晶発振器の実施例２の説明図であり、同図（ａ）は断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩＣチップ基板を水晶パッケージ側から見た平面図を示す。実施例２に係る水晶発振器１も前記した実施例１と同様に、水晶振動子２４を収容した平面視が矩形の水晶パッケージ２とこの水晶パッケージと共に水晶発振器を構成するための電子回路を集積したＩＣチップ３３を搭載した回路部品であるＩＣチップ基板３とで構成される。
【００６３】
実施例２の水晶パッケージ２は、ガラス板を好適とする水晶パッケージの底壁層（第１底壁層）２１と水晶パッケージの枠壁層（第１枠壁層）２２、および蓋体２３とからなる。平面視が矩形をなす容器本体２０の当該第１枠壁層２２で囲まれた凹部（水晶パッケージの凹部、第１凹部）２８に水晶振動子２４が収容されている。通例、水晶パッケージ２とＩＣチップ基板３とは、上下に重ねて水晶発振器１として接合した状態では外側面を共有する形状とされる。
【００６４】
水晶振動子２４は水晶の薄片（水晶片）２４cの上下両面に一対の励振電極２４ａ、２４ｂが当該水晶片２４ｃをサンドイッチするように蒸着等の薄膜成膜法で形成されている。この一対の励振電極２４ａ、２４ｂから当該水晶片の一端縁に延びる引き出し電極（図示せず）を第１凹部２８の一側に設けた一対の水晶保持端子２６（片方のみ図示）に導電性接着剤８を用いて固着されている。
【００６５】
第１底壁層２１の外底面（他主面）には、ＩＣチップ３３を搭載したＩＣチップ基板３の接続端子３６に半田粒子入り熱硬化樹脂４を介して接続するための外部端子２７が設けられている。外部端子２７は第１底壁層２１を貫通するスルーホールあるいはビアホール２９ａで水晶保持端子２６に電気的に接続している。
【００６６】
ＩＣチップ３３を搭載したＩＣチップ基板３は、セラミックシートで形成したＩＣチップ基板３の底壁層（第２底壁層）３１とＩＣチップ基板３の枠壁層（第２枠壁層）３２の積層基板で構成されている。なお、ＩＣチップ基板３を構成する第２底壁層３１や第２枠壁層３２の一方又は他方を多層シートで形成してもよい。
【００６７】
ＩＣチップ基板３の第２枠壁層３２で囲まれたＩＣチップ基板の凹部（第２凹部）３８の内底面であるＩＣチップ基板の一主面（ＩＣチップ搭載面）には、配線パターンと複数の電極パッド３５が形成され、第２枠壁層３２の開口端面には水晶パッケージ２の外部端子２７に接続する接続端子３６が形成されている。また、ＩＣチップ基板３の他主面（第２底壁層３１の外底面、対象機器実装面）には、適用する電子機器の回路基板に表面実装するための実装端子３７が複数個（この例では４個）設けられている。
【００６８】
ＩＣチップ３３は、その実装バンプ３４（半田バンプ、或いは金バンプなど）を第２枠壁層３２の一主面（内底面）に形成されている電極パッド３５に超音波熱圧着等で固着される。図４の（ｂ）はＩＣチップ基板３を水晶パッケージ２側から見た平面図で、第２凹部３８にＩＣチップ３３が搭載された状態を示す。
【００６９】
図４の（ｂ）のＩＣチップ３３には、特に本発明に関係のある水晶発振回路の要部を模式的に図示してある。すなわち、前記図１３と図１４で説明した発振回路のうちの反転増幅器５と出力バッファ回路４６を抽出して示してある。
【００７０】
ＩＣチップ基板３を構成する第２底壁層３１と第２枠壁層３２とで形成した第２容器における第２凹部３８の開口端面（枠壁層３２の水晶パッケージ２の外部端子２７と対面する表面）に、水晶パッケージ２の外部端子２７に対面して電気的に接続する接続端子３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）が設けられる。接続端子３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）は第２容器に設けた適宜のスルーホールあるいはビアホールと第２凹部３８を構成する第２底壁層３１の内底面にパターニングされた配線（図示せず）を介してＩＣチップ３３の所定の回路端子に接続している。
【００７１】
接続端子３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）のうちの接続端子３６ａは水晶振動子２４の下側励振電極２４ｂ（ＩＣチップ３３と対面する側）に接続し、接続端子３６ｃは水晶振動子２４の上側励振電極２４ａ（ＩＣチップ３３とは反対側）に接続している。
【００７２】
水晶パッケージ２の水晶振動子２４の振動信号は外部端子２７と接続端子３６を通してＩＣチップ基板３に搭載されたＩＣチップ３３に集積された発振回路の入力側（Ｘ１）と出力側（Ｘ２）に接続される。このとき、水晶振動子の上側（ＩＣチップとは反対側）に位置する励振電極（上側励振電極）２４ａをインピーダンスの低い出力側（Ｘ２）に接続し、下側励振電極２４ｂをインピーダンスが高い側である入力側（Ｘ１）に接続する。
【００７３】
これにより、上側励振電極２４ａは水晶振動子２４の電磁シールドを構成することになり、上側励振電極に作用する外部電磁界による電荷は発振回路の低いインピーダンス側である発振回路の出力端子から接地に流れ、発生する電圧レベルが微小となるため水晶振動子に残留してその振動信号に影響を及ぼす電荷の蓄積を防止することができる。
【００７４】
図５は、図４の（ｂ）に示したＩＣチップ基板の構成をさらに説明する模式図である。図５（ａ）は図４（ａ）の水晶パッケージ２側から見たＩＣチップ基板３の第２凹部の部分を説明する平面図、図５（ｂ）は長辺側の側面図、図５（ｃ）は短辺側の側面を示し、図４の（ｂ）に示したＩＣチップを搭載する前の状態である。第２凹部３８の内底面にはＩＣチップのバンプ３４を接続するパッド３５と所要の配線３５ａが形成されている。
【００７５】
図６は、図５で説明したＩＣチップ基板の外底面図である。ＩＣチップ基板３の外底面には複数（ここでは４個）の表面実装用の実装端子３７（３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）が設けられている。実装端子３７ａは電源電圧（ＶＣＣ）の入力端子Ｔ１に、実装端子３７ｂは自動周波数制御（ＡＦＣ）電圧入力端子Ｔ２に、実装端子３７ｃは接地（ＧＮＤ）端子Ｔ３に、実装端子３７ｄは発振出力（ＯＵＴ）端子Ｔ４に、それぞれ対応する。各端子はスルーホールあるいはビアホール３９ａで配線パターンに接続されている。
【００７６】
図７は、本発明の水晶発振器に係る水晶パッケージに収納される水晶振動子２４の一構成を説明する模式図である。図７（ａ）は、図４（ａ）に示した水晶振動子２４を蓋体２３側から見た平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＸ−Ｘ’線に沿った断面図、図７（ｃ）は同じく図７（ａ）のＹ−Ｙ’線に沿った断面図である。水晶振動子２４は、平板状の水晶片２４ｃの表裏両面に励振電極２４ａ、２４ｂがそれぞれ蒸着等で形成されている。この励振電極２４ａ、２４ｂは水晶片２４ｃの周縁を残してその中央領域に形成されている。励振電極２４ａ、２４ｂのそれぞれからは、引き出し電極２４ｄ、２４ｅが水晶片２４ｃの短辺の一方に形成され、それぞれの端部が水晶片の端縁を回り込んで反対側の面の一部にまで形成されている。引き出し電極の端部をこのように構成することで、導電性接着剤８による水晶保持端子２６への電気的接続を確実にしている。
【００７７】
図８は、本発明の水晶発振器に係る水晶振動子に用いる水晶片の他の形状を説明する３面図で、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は長辺側の側面図、図８（ｃ）は短辺側の側面図である。前記図７で説明した水晶振動子は、平板状の水晶片に励振電極を蒸着等で形成したものである。図８に示した水晶片２４ｃは、その周縁に傾斜を設けて振動エネルギーを中央領域に多く閉じ込めるようにしたもので、励振電極は前記した図７と同様の形状に形成する。この水晶片を用いることで、効率のよい水晶振動が得られる。
【００７８】
実施例２により、外部端子と接続端子とは、半田粒子入り熱硬化樹脂に分散された半田微粒子が両端子の間に噛み込まれて金属接合されることで電気的に接続されると同時に両者は熱硬化樹脂の接合硬化で機械的に密閉されて一体化される。
【００７９】
また、水晶振動子の上側（ＩＣチップとは反対側）に位置する励振電極（上側励振電極）をインピーダンスの低い発振回路の出力側に接続することで、水晶振動子自身のシールドとして作用し、発生する電圧レベルが微小になるため外部電磁界による電荷が水晶振動子に残留することによる振動信号への影響が抑制され、安定した発振信号を得ることができる。
【実施例３】
【００８０】
図９は、本発明に係る水晶発振器の実施例３の説明図であり、同図（ａ）は断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩＣチップ基板の外底面の平面図を示す。実施例３に係る水晶発振器１は、図４で説明したものと同様の水晶振動子２４を収容した平面視が矩形の水晶パッケージ２と、この水晶パッケージと共に水晶発振器を構成するための電子回路を集積したＩＣチップ３３を搭載した回路部品であるＩＣチップ基板３とで構成される。
【００８１】
水晶パッケージ２は、ガラス板を好適とする水晶パッケージの底壁層（第１底壁層）２１と水晶パッケージの枠壁層（第１枠壁層）２２、および蓋体２３とからなる。平面視が矩形をなす容器本体２０の当該第１枠壁層２２で囲まれた凹部（水晶パッケージの凹部、第１凹部）２８に水晶振動子２４が収容されている。詳しい構成は実施例１と同一構成なので、繰り返しの説明は省略する。実施例２は、ＩＣチップ基板３の構成と、このＩＣチップ基板３を水晶パッケージに接合する構造が実施例１と異なる。
【００８２】
ＩＣチップ基板３はセラミックシートで形成した基板３０の主面（水晶パッケージと対向する面）にＩＣチップ３３を搭載するための電極パッド３５および所要の配線パターン３９が形成されている。また、配線パターン３９に接続してＩＣチップ基板３の前記水晶パッケージに有する外部端子２７と対向する位置には接続端子３６ａが形成されている。ＩＣチップ３３は基板３の主面に前記実施例１と同様にして搭載される。
【００８３】
このＩＣチップ基板３に水晶パッケージを接合する工程の一例を示すと、次のとおりである。すなわち、ＩＣチップ基板３の接続端子３６ａが形成されている面に半田粒子入り熱硬化樹脂４を周回して塗布し、ＩＣチップ基板３の接続端子３６ａと水晶パッケージ２の外部端子２７との間に、両者の接合間隔を規定する大きさの金属ボール７を配置する。金属ボール７は外部端子２７と接続端子３６ａとの接合間隔を規定すると共に両者の間の電気的接続を行う部材である。この金属ボール７としては、ニッケル、金、銅、半田、その他の電気良導体が使用できるが、本実施例では、半田粒子入り熱硬化樹脂４の半田粒子よりも溶融温度が高い半田材料からなる半田ボールを用いる。
【００８４】
半田粒子入り熱硬化樹脂４は、ＩＣチップ３３の上面と側面も満たすように塗布するのが望ましい。半田粒子入り熱硬化樹脂４を塗布し、金属ボール７を所定位置に供給した後、加熱加圧処理を施す。水晶パッケージ２とＩＣチップ基板３を加熱し加圧して、半田粒子入り熱硬化樹脂４中の半田粒子が金属ボール７と接続端子３６ａとの間、金属ボール７と外部端子２７との間に噛み込まれて金属接合がなされ，接続端子３６ａと外部端子２７が電気的に接続される。これにより、水晶パッケージ２とＩＣチップ基板３をさらに強固に固着され、かつ水晶パッケージ２とＩＣチップ基板３との間に空間が残らず、ＩＣチップ３３への塵埃の付着が防止され、ＩＣチップを外部環境から隔離することができる。
【００８５】
また、ＩＣチップ基板３の外底面には、図６に示したものと同様の複数（ここでは４個）の表面実装用の実装端子３７（３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）が設けられている。
【００８６】
実施例３も実施例２と同様に、水晶振動子の上側（ＩＣチップとは反対側）に位置する励振電極（上側励振電極）をインピーダンスの低い発振回路の出力側に接続することで、水晶振動子自身のシールドとして作用し、発生する電圧レベルが微小になるため外部電磁界による電荷が水晶振動子に残留することによる振動信号への影響が抑制され、安定した発振信号を得ることができる。
【実施例４】
【００８７】
図１０は、本発明に係る水晶発振器の実施例４の説明図であり、同図（ａ）は断面図を、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩＣチップ３３を搭載した水晶パッケージの外底面の平面図を示す。実施例３に係る水晶発振器１は、図４、図９で説明したものと同様の水晶振動子２４を収容した平面視が矩形の水晶パッケージ２と、この水晶パッケージと共に水晶発振器を構成するための電子回路を集積したＩＣチップ３３とで構成される。
【００８８】
水晶パッケージ２は、ガラス板を好適とする水晶パッケージの底壁層（第１底壁層）２１と水晶パッケージの枠壁層（第１枠壁層）２２、および蓋体２３とからなる。平面視が矩形をなす容器本体２０の当該第１枠壁層２２で囲まれた凹部（水晶パッケージの凹部、第１凹部）２８に水晶振動子２４が収容されている。詳しい構成は実施例１と同一構成なので、繰り返しの説明は省略する。実施例３は、ＩＣチップ３３の搭載構造において実施例１および実施例２と異なる。なお、底壁層２１の外底面にはＩＣチップ３３を搭載するためのパッド３５と所要の配線パターン３９が形成されている。そして、この外底面の短辺両端にそれぞれ堤状部３２ａ設けられ、この堤状部３２ａの端面（水晶パッケージとは反対側の面）に表面実装用の実装端子３７（３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）が設けられている。
【００８９】
実施例４では、水晶パッケージを構成する底壁層２１とＩＣチップ３３の底面（底壁層２１側）の間にアンダーフィルとなる樹脂（熱硬化性エポキシ系樹脂など）を充填し、両側の堤状部３２ａの内側で水晶パッケージを構成する底壁層２１の外底面に形成したパッド３４にバンプ３５を超音波熱圧着等で接続してＩＣチップ３３を搭載する。その後、熱処理して樹脂を効果させ、アンダーフィル１０とする。なお、アンダーフィル用の樹脂をＩＣチップ３３の全体を覆って塗布して、ＩＣチップ３３の搭載部分を、所謂モールド処理してもよい。
【００９０】
実施例４によっても、水晶振動子の上側（ＩＣチップとは反対側）に位置する励振電極（上側励振電極）をインピーダンスの低い発振回路の出力側に接続することで、水晶振動子自身のシールドとして作用し、発生する電圧レベルが微小となるため外部電磁界による電荷が水晶振動子に残留することによる振動信号への影響が抑制され、安定した発振信号を得ることができる。
【実施例５】
【００９１】
図１１は、本発明に係る水晶発振器の実施例５の説明図である。実施例５は、共通基板の同一面に水晶パッケージとＩＣチップを配置して究極の低背化を図ったものである。図１１において、この水晶発振器の容器は、基板９１と蓋体９３で構成される。基板９１はセラミックシートで形成され、基板９１上の周囲端部を周回して同じくセラミックシートの外周側壁９２を設けたものである。
【００９２】
図示の構成例では、基板９１の上に、水晶振動子２４を収容する凹部とＩＣチップを搭載する凹部とを設けている。この二つの凹部を仕切り壁９４で区画してあるが、この仕切り壁９４は必須のものでなない。蓋体９３をガラス板としたため、水晶発振器のサイズによって、蓋体の湾曲防止や補強を行う必要がある場合に、この仕切り壁９４を設ける。水晶振動子２４の固着、ＩＣチップ３３の搭載は前記した実施例の何れかと同一の手段を用いる。なお、基板９１、側壁９２、仕切り壁９４を蓋体９３と同様にガラス材で形成することもできる。その場合は、両者をフリットガラスで接合する。
【００９３】
実施例５でも、水晶振動子の上側（ＩＣチップの実装バンプとは反対側）に位置する励振電極（上側励振電極）をインピーダンスの低い発振回路の出力側に接続することで、水晶振動子自身のシールドとして作用し、発生する電圧レベルが微小となるため外部電磁界による電荷が水晶振動子に残留することによる振動信号への影響が抑制され、安定した発振信号を得ることができる。
【００９４】
なお、上記では、水晶発振器を個別に製造する如く説明したが、水晶パッケージ、ＩＣチップ基板共、複数の水晶発振器の母材となる大サイズのガラス板、あるいはセラミックシート上に複数のデバイスを形成し、水晶パッケージ側とＩＣ基板側とを接合後、個別に分離するものにも同様に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、水晶発振器に限るものではなく、圧電材料を用いた振動発生素子、フィルター等と、発振回路等の回路を構成するＩＣチップとの電気的接続と気密かつ強固な機械的接合を必要とする２以上のデバイス部品の接合にも同様に適用可能である。
【００９６】
また、上記した水晶パッケージのみを独立の電子部品として用いることもできる。特に、低背化を第１の目的とする電子機器、あるいは上記したＩＣチップ基板と異なる他の電子部品と関連する実装方式の電子機器等については、水晶パッケージのみとして用いることができる。
【符号の説明】
【００９７】
１・・・水晶発振器、２・・・水晶パッケージ、６・・・半田層、８・・・導電性接着剤、９・・・連結部、１０・・・封止材、１１・・・キャステレーション、１２キャステレーション電極、１３・・・枠部、２０・・・容器本体、２１・・・水晶パッケージの底壁層（第１底壁層）、２２・・・水晶パッケージの枠壁層（第１枠壁層）、２３・・・蓋体、２４・・・水晶振動子、２４ａ・・・上側励振電極、２４ｂ・・・下側励振電極、２４ｃ・・・水晶片、２４ｄ，２４e・・・引き出し電極、２６・・・水晶保持端子、２７・・・外部端子、２８・・・第１凹部、３・・・ＩＣチップ基板、３１・・・第２底壁層、３２・・・第２枠壁層、３３・・・ＩＣチップ、３４・・・実装バンプ、３６・・・接続端子、３７・・・実装端子、３８・・・第２凹部、４・・・半田粒子入り熱硬化樹脂、４ａ・・・半田粒子、４０・・・水晶発振回路、４１・・・自動周波数制御入力調整回路、４２・・・不揮発性メモリ、４３・・・温度センサ回路、４４・・・温度補償回路、４５・・・定電圧回路、４６・・・出力バッファ回路、９１・・・基板、９２・・・外周側壁、９３・・・蓋体。
【図１】
2013207686.tif 000003
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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