(57)【要約】【課題】水晶片の電気的特性の測定を当該水晶振動子のみで行うことで正確な特性結果を得ると共に、低背化を可能とした一部屋構造の水晶発振器を提供する。【解決手段】水晶片２とＩＣチップ７を容器１に設けた一つの凹部２０に収納する一部屋構造であり、当該水晶片２の電気的特性を測定し、その後に水晶片の上方にＩＣチップ７を搭載して金属カバー１０で気密に封止し、低背な発振器とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に水晶片とＩＣチップを搭載した容器からなる一部屋構造の表面実装型水晶発振器であって、
前記容器は、底壁と中間枠壁及び上枠壁の積層構造からなり、前記中間枠壁及び上枠壁で囲まれる中央部分に凹部及び段部を有し、
前記水晶片は、前記の容器の前記中央部分に形成された凹部の底面に形成した水晶保持端子に励振電極を固着して搭載され、
前記ＩＣチップは、前記凹部の上方で前記段部に形成した配線パターンのパッドにバンプを固着して搭載されてなり、
前記を凹部及び前記段部を気密に封止して前記上枠壁に固着された金属カバーと、
前記底壁の外表面に設けた表面実装用の複数の実装端子とを備えたことを特徴とする表面実装型水晶発振器。
【請求項２】
請求項１において、
前記底壁の外表面に設けた表面実装用の複数の実装端子の内の一対は、前記水晶振動子の検査における検査端子に共用されるものであり、
前記容器の側面に、前記水晶保持端子と前記水晶振動子の検査における検査端子に共用される実装端子とを電気的に接続し、当該検査後に切断される導電路接続パターンを設けたこと特徴とする表面実装型水晶発振器。
【請求項３】
請求項１において、
前記底壁の外表面に、前記容器の基板内配線を介して前記水晶保持端子と接続した水晶検査端子を備えたことを特徴とする表面実装型水晶発振器。
【請求項４】
請求項３において、
前記水晶検査端子を設ける部分の前記底壁の外表面に凹陥部を有し、前記水晶検査端子の外表面が前記実装端子の外表面から後退した位置にあることを特徴とする表面実装型水晶発振器。
【請求項５】
中央部に水晶発振子とＩＣチップを搭載した容器からなる一部屋構造の表面実装型水晶発振器の製造方法であって、
底壁と中間枠壁及び上枠壁の積層構造からなり、前記底壁の外表面に複数の外部端子を有すると共に、前記中間枠壁と前記上枠壁で囲まれる段部と凹部とを有する容器の前記凹部の内底面に形成された水晶保持端子に固着する水晶片の搭載工程と、
外部端子に検査装置のプローブを接触させてその電気的特性を測定する水晶振動子検査工程と、
検査工程後、前記段部表面に形成されたパッドにバンプを固着してＩＣチップを搭載するＩＣチップ搭載工程と、
前記上枠壁の開放端に金属カバーを固着して前記容器の凹部および段部を気密に封止する密閉工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする表面実装型水晶発振器の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記水晶振動子の検査において前記プローブを接触させる前記外部端子は、当該水晶発振器を実装機器に実装するための実装端子の一部を兼用するものであることを特徴とする表面実装型水晶発振器の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記密閉工程の後段に、前記水晶振動子の水晶保持端子と前記検査に用いた実装端子と兼用の外部端子とを切断する切断工程を有することを特徴とする表面実装型水晶発振器の製造方法。
【請求項８】
請求項５において、
前記水晶振動子の検査において前記プローブを接触させる前記外部端子は、当該水晶発振器を実装機器に実装するための実装端子とは別個に前記底壁の外表面に設けた検査端子であることを特徴とする表面実装型水晶発振器の製造方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記検査端子を設ける前記底壁の外表面に凹陥部を有し、前記凹陥部に前記検査端子を形成する際に、当該検査端子の外表面を前記実装端子の外表面から後退させて形成することを特徴とする表面実装型水晶発振器の製造方法。
【請求項１０】
請求項５において、
前記水晶振動子の検査において前記プローブを接触させる検査端子を、前記底壁の外表面に代えて前記容器の側面に設けたことを特徴とする表面実装型水晶発振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子とＩＣチップを容器の同じ空間に搭載した一部屋構造の水晶発振器に係り、その電気的特性を測定可能とした低背な表面実装型水晶発振器とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面実装型水晶発振器は小型・軽量であることから、特に携帯電話に代表される小型情報端末における周波数及び時間の基準源として広く用いられている。このような表面実装型水晶発振器の一つに、水晶振動子とＩＣチップとを容器に収容して気密封止し、水晶検査端子を含めた外部端子を容器の外表面に設けた一部屋構造の表面実装型水晶発振器がある。
【０００３】
図１１は、従来の表面実装型水晶発振器の典型例を一部破断して内部構成を説明する側面図で、特許文献１に記載された水晶発振器に対応する。特許文献１に記載されたこの形式の表面実装型水晶発振器（以下では、単に発振器と表記する場合もある）は、容器１にＩＣチップ７と水晶片２を収容し、金属板を好適とするカバー１０を接合して気密に封止して構成される。容器１は底壁１ａ、中間枠壁１ｂ及び上枠壁１ｃの積層からなり、中央部分に凹部及び段部を有する。この容器１は、多層構造としたセラミックシ−トの焼成によって形成される。ＩＣチップ７は発振回路を構成する増幅器等の各素子を集積したものである。容器１の底壁１ａの外表面（背面：実装面）には、水晶検査端子を一時的に兼用する端子を含む実装端子５ａ,５ｂ,５ｃ，５ｄを備えている。
【０００４】
容器１の凹部内底面に、水晶振動子と共に発振回路を構成するＩＣチップ７の一主面側が例えばバンプ８を用いた超音波熱圧着によって固着して搭載される。ＩＣチップ７の入出力端子（例えば、電源端子、接地端子、出力端子、ＡＦＣ端子など）は容器１の外底面の４隅に形成された実装端子５にスルーホールあるいはビアホールを経て電気的に接続されている。実装端子５ｂ、５ｃは、水晶振動子に形成された二つの励振電極の延長部に接続する水晶保持端子４（二個）と一時的に接続される。この接続は図示しない基板内印刷配線と容器側面に設けた導電路１１a,１１ｂを通して電気的に接続されている。なお、実装端子に加えて、水晶振動子や発振回路の検査用の端子を設けたものもある。これらの端子を総称して外部端子と称する。
【０００５】
この水晶発振器は、容器１の凹部内底面にＩＣチップ７を固着した後に水晶片２を取り付け、金属カバー１０で封止する。金属カバー１０はコバールなどの金属板であり、容器１の上枠壁１ｃの開放端に形成した金属膜（メタライズ膜）９にシーム溶接などの固着手段で固定される。しかる後に、水晶片２の実装端子５ｂ、５ｃに検査装置のプローブを当ててその発振周波数などの電気的特性を測定する。測定結果（良品/規格外の識別データ）は測定装置の記憶手段に格納される。
【０００６】
この測定作業を終了後、個々の発振器に分離する。このとき、前記測定で規格外と判定された発振器は上記記憶手段の格納データに基づいて排除され、良品についてその導電路１１a、１１ｂをレーザ等の手段で切断する。なお、規格外として排除されたものについての再生処理は本発明の範囲に含まれないので、説明は省略する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１０３７５４号公報
【特許文献２】特開２００４−１１２２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記した一部屋構造の発振器の構造では、容器の中央部分に形成された凹部に、先ずＩＣチップを搭載し、その後に水晶片を搭載している。水晶片にＩＣチップが接続された状態での当該水晶振動子の電気的特性測定は、水晶振動子のみでの測定結果とは若干異なることになる。水晶片のサイズが小さいためにＣＩ（クリスタルインピーダンス：殆ど抵抗値）が大きく、水晶片が十分に励振しないために所要の測定ができなくなる場合がある。
【０００９】
なお、特許文献２に記載の発明では、水晶片を容器の下面に向けて形成した凹部に密封して水晶振動子とし、この水晶振動子の動作チェック後に、容器の上面（凹部とは反対側の面）にＩＣチップを装着している。しかし、このような構造では、発振器の高さサイズが大きく、低背化は困難である。
【００１０】
本発明の目的は、水晶振動子の電気的特性の測定を当該水晶振動子のみで行うことで正確な特性結果を得ると共に、低背化を可能とした一部屋構造の表面実装型の水晶発振器とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、水晶片とＩＣチップを容器に設けた一つの凹部に収納する一部屋構造の発振器において、容器の中央部に形成された凹部の底面に水晶片のみを搭載した状態で当該振動子の電気的特性を測定し、その後に水晶片の上方にＩＣチップを搭載して金属カバーで気密に封止し、低背な表面実装型の水晶発振器とした。
【発明の効果】
【００１２】
水晶発振子にＩＣチップが接続されていない状態でその電気的特性を測定できるため、発振周波数や抵抗値（ＣＩ）などの正確な結果を得ることができる。そして、一部屋構造の凹部に水晶片とＩＣチップを搭載することで低背な表面実装型の発振器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る表面実装型の水晶発振器の実施例１を説明する内部構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る表面実装型の水晶発振器の容器を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る表面実装型の水晶発振器の容器に水晶振動子を固着した状態を説明する断面図である。
【図４】図３に示した容器を凹部上面から見た平面図である。
【図５】本発明の実施例１に係る表面実装型の水晶発振器の容器に水晶振動子を固着した状態を説明する一部断面で示す斜視図である。
【図６】本発明の実施例１に係る水晶発振器の容器を背面から見た平面図である。
【図７】本発明の実施例１に係る表面実装型の水晶発振器の容器に固着した水晶振動子の電気的特性の測定状態を説明する断面図である。
【図８】本発明の実施例１に係る表面実装型の水晶発振器の容器にＩＣチップを搭載した状態を示す断面図である。
【図９】個別に分離した本発明の実施例１に係る表面実装型の水晶発振器の側面図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る表面実装型の水晶発振器の容器を背面から見た平面図である。
【図１１】従来の表面実装型水晶発振器の典型例を一部破断して内部構成を説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明に係る表面実装型の水晶発振器の実施例１を説明する内部構造を示す断面図である。図１の発振器を構成する容器１は、底壁１ａ、中間枠壁１ｂ及び上枠壁１ｃの積層構造で、中央部分に凹部２０及び段部２１を有する。この容器１は、多層構造としたセラミックシ−トの焼成によって形成される。水晶片２は表裏のそれぞれに励振電極（図示せず）を有し、この励振電極から一方の端縁に延在した接続部を容器１の内底部に設けた一対の水晶保持端子４（４ａ,４ｂ）に導電性接着剤３（３ａ,３ｂ）で固着されている。なお、この水晶発振器は、複数の水晶発振器をマトリクス状に配列した状態で水晶片、ＩＣチップ、金属カバーによる気密封止の組み立てが行われ、最終的に個々の水晶発振器に分離されるが、ここでは、一個の水晶発振器のみを図示して説明する。
【００１５】
この水晶発振器は、水晶片２の上方、かつ凹部２０の内周に形成された段部２１に、バンプ８a,８ｂ,・・・でＩＣチップ７が搭載されている。ＩＣチップ７は水晶片２と共に発振回路を構成する増幅器等の各素子を集積したものである。容器１の底壁１ａの外表面には、水晶検査端子を一時的に兼用する端子を含む実装端子５（５ａ,５ｂ,５ｃ，５ｄ）を備える。
【００１６】
ＩＣチップ７の各端子（例えば、電源、アース、出力、ＡＦＣ端子）は容器１の外底面の４隅に形成された実装端子５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）と電気的に接続される。実装端子５b、５cは、水晶振動子の二つの励振電極の延長部に接続する水晶保持端子４（４a,４b）と一時的に接続される。本実施例では、この接続は、図示しない基板内印刷配線と容器側面に設けた導電路(後述)を通して、前記図１１に示した従来例と同様に、電気的に接続されている。
【００１７】
この水晶発振器は、容器１の凹部内底面に水晶片２を取り付けた状態で水晶片２の水晶保持端子に接続する実装端子５ｂ、５ｃに検査装置のプローブを当ててその発振周波数などの電気的特性を測定する。
【００１８】
以下、図２以降を参照して本発明による水晶発振器の構造を製造工程を含めて詳細に説明する。図２は、本実施例に係る水晶発振器の容器を説明する断面図である。なお、図２を含めて、図３、図７、図８は切断面のみを示してある。容器１は、底壁１ａ、中間枠壁１ｂ及び上枠壁１ｃの積層構造である。その中央部分に凹部２０及び段部２１を有する。この容器１は、多層構造としたセラミックシ−トの焼成によって形成される。容器１は、前記底壁の外表面に複数の外部端子を有する。外部端子は実装端子、水晶検査端子を含むが、図２−図９では検査端子は実装端子を兼用するため、実装端子のみ有するものとしてある。そして、これら底壁１ａ、中間枠壁１ｂ及び上枠壁１ｃの境界層あるいは内層には所要の回路・配線パターンが形成されている。
【００１９】
図３は、本実施例に係る水晶発振器の容器に水晶片を固着した状態を説明する断面図である。また、図４は、図３に示した容器を凹部上面から見た平面図である。そして、図５は、本実施例に係る水晶発振器の容器に水晶片を固着した状態を説明する一部断面で示す斜視図である。また、図６は、本実施例に係る水晶発振器の容器を背面から見た平面図である。なお、底壁１ａの外表面には、実装機器に実装するための端子を含む外部端子が設けられている。外部端子が実装用のみの場合は、実装端子と称する。
【００２０】
水晶片２は、その表裏両面に励振電極２a,２ｂを形成してなり、各励振電極２a,２bの一部は水晶片の一端部まで延在しており、この延在部を内底面に形成されている水晶保持端子４a,４ｂに導電性接着剤３（３a,３b）で固着されている。水晶保持端子４a,４ｂは、図４に示したように、底壁１ａに有する印刷配線パターン１２a,１２ｂと導電路接続パターン１１（１１a,１１ｂ）を通して実装端子５（５ｂ,5ｃ）に接続される。
【００２１】
図７は、本実施例に係る水晶発振器の容器に固着した水晶振動子の電気的特性の測定状態を説明する断面図である。容器１に水晶片２を搭載した状態で、実装端子５ｂ、５ｃに測定装置のプローブ６（６a、６b）を接触させる。プローブ６aと６bは、分かり易いようにずらして示してある。このプローブ６（６a、６b）に測定用の信号を印加して周波数特性、インピーダンスなどの電気的特性を測定する。
【００２２】
図８は、本実施例に係る水晶発振器の容器にＩＣチップを搭載した状態を示す断面図である。ＩＣチップ７は、容器の段部２１に形成された配線に接続するパッド（図示せず）にバンプ８（８a，８ｂ，８ｃ，・・・）を超音波熱圧着等により固着される。これにより、ＩＣチップ７は、水晶片２と共に発振回路を構成する。その後、前記した図１に示したように、容器１の凹部および段部の開口を金属カバー１０で封止する。金属カバー１０はコバールなどの金属板であり、容器１の上枠壁１ｃの開放端に形成した金属膜（メタライズ膜）９にシーム溶接などの固着手段で固定し、水晶片とＩＣチップを搭載した凹部と段部の空間を密閉する。その後、個々の水晶発振器に分離される。
【００２３】
図９は、個別に分離した本実施例に係る水晶発振器の側面図である。分離した水晶発振器のうち、前記測定で良品と判定された発振器の導電路１１（１１a、１１ｂ）をレーザ、あるいはガスイオン照射等の手段で切断する。図９において、符号１４は切断部分を示す。この切断で実装端子５ｂ,５ｃは検査端子としての機能を喪失する。
【００２４】
このように構成した本実施例によれば、水晶発振子にＩＣチップが接続されていない状態でその電気的特性を測定できるため、発振周波数や抵抗値（ＣＩ）などの正確な結果を得ることができる。そして、一部屋構造の凹部に水晶片とＩＣチップを搭載することで低背な発振器を提供できる。
【実施例２】
【００２５】
図１０は、本発明の実施例２に係る水晶発振器の容器を背面から見た平面図である。実施例２は水晶検査端子の構成で実施例１と異なる。前記した実施例１では、水晶検査端子を実装端子に兼用させている。そのため、組み立て後に導電路１１（１１a、１１ｂ）を切断する工程を必要としている。
【００２６】
実施例２では、図１０に示したように、水晶発振器の背面に設ける実装端子５（５a,５ｂ,５ｃ,５ｄ）とは独立した水晶検査端子１５（１５a,１５ｂ）を設けたものである。水晶片２とこの水晶検査端子１５（１５a,１５ｂ）とは容器の基板内配線パターンとスルーホール又はビアホールを通して電気的に接続されている。水晶振動子の検査工程では、この水晶検査端子１５（１５a,１５b）に検査装置のプローブを接触させて水晶振動子の測定等を行う。
【００２７】
水晶検査端子１５（１５a,１５ｂ）は、実装機器の回路あるいは配線パターンとのショートを回避するため、容器１の背面（外表面）に凹陥部１６を設け、この中に端子層を埋設する。埋設した水晶検査端子１５a,１５ｂの外表面は実装端子５（５a,５ｂ,５ｃ,５ｄ）の外表面から後退した位置になるように端子層を設けるのが好適である。しかし、このようなショートを考慮する必要がないものでは、実装端子と同じ面一となるようにしてもよい。
【００２８】
実施例２によれば、実施例１と同様の作用効果に加えて、実施例１において必須の導電路１１（１１a、１１ｂ）の切断工程が不要となり、製造プロセスを簡略化できる。
【実施例３】
【００２９】
実施例２では、水晶検査端子を底壁の外表面に設けたが、本発明はこれに限るものではなく、水晶発振器の側面に設けてもよいものである。実施例３は、検査端子を水晶発振器の側面に設けたもので、特に図示による説明は省略する。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・容器、２・・・水晶片、３・・・導電性接着剤、４・・・水晶保持端子、５・・・実装端子、６・・・プローブ、７・・・ＩＣチップ、８・・・バンプ、９・・・金属膜、１０・・・金属カバー、１１・・・導電路、１２・・・導電路接続パターン、１４・・・切断部分、１５・・・水晶検査端子、１６・・・凹陥部、２０・・・凹部、２１・・・段部。
【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】
2013197694.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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