(57)【要約】【課題】水晶等の圧電デバイスと、発振回路等を有するドライバICを組み合わせてセラミックパッケージに収納する水晶発振器において、水晶振動子単体でも使用でき、かつ高信頼性なセラミックパッケージを提供する。【解決手段】セラミックパッケージに、圧電デバイスを封じるキャビティの他にドライバIC用の別のキャビティを設け、圧電デバイスを不活性ガス中で封じた後に、ドライバICを実装後、別に樹脂で封じる製造工程とすることにより解決される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶等の圧電デバイスと、発振回路等を有するドライバICを組み合わせてセラミックパ
ッケージに収納し、１つの部品として使用する水晶発振器において、圧電デバイスを封じ
るキャビティの他にドライバIC用の別のキャビティを設け、圧電デバイスを不活性ガス中
で封じた後に、ドライバICを実装し、別に樹脂で封じることを特徴とした水晶発振器の製
造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の水晶発振器において、ドライバICを圧電デバイスと別のキャビティに
収納することにより、ドライバICを実装しない状態でも水晶振動子として使用可能とし、
水晶発振器と水晶振動子どちらにも使用可能とすることが出来る共用パッケージ構造。
【請求項３】
請求項２に記載の共用パッケージ構造において、ドライバICを収納するキャビティに、
負荷容量を接続できる電極を儲けることにより、本部品を水晶振動子として使用する際に
は負荷容量を内蔵可能とした共用パッケージ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水晶等の圧電デバイスを使用した圧電発振器に係り、特に水晶発振器と水晶振
動子、両方で使用できる共用パッケージを提供することでコストの低減が可能になると共
に、信頼性の向上、実装面積の低減が可能な 水晶発振器のパッケージ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶発振器等の圧電発振器は、一定の周波数を得るためなどに電気回路等に広く利用さ
れている。
【０００３】
図４に一般的な面実装水晶発振器のセラミックパッケージの断面図、図５に一般的な面
実装水晶発振器のセラミックパッケージの蓋体を除いた状態の上視図を示す。
【０００４】
この水晶発振器は発振回路等を有するドライバIC２と、圧電物質である水晶片１とをセ
ラミックパッケージ３内の同一キャビティに実装したものである。
【０００５】
セラミックパッケージ３のキャビティ内壁は水晶片１とドライバIC２を実装するために
階段状に形成されており、この例ではセラミックシートが４層積層されている。
【０００６】
ドライバIC２はこのセラミックパッケージ３のキャビティ底部に、シリコン樹脂に銀フ
ィラーを含有させた導電性樹脂等を用いてダイボンディング１１で実装され、さらにワイ
ヤボンディング４でドライバIC２の回路とセラミックパッケージ３が接続される。
【０００７】
このセラミックパッケージ３の第２層上面にはドライバIC２からのワイヤボンディング
４接続のためのボンディングパッド９が形成されている。また、セラミックパッケージ３
の第３層上面には水晶片１を実装するための電極６が形成されている。
【０００８】
水晶片１の上下面には励振電極１４と連絡した接続電極が形成されており、導電性樹脂
等でセラミックパッケージ３の電極６と接続され、セラミックパッケージ３の内層電極１
２を介してドライバIC２と接続される。
【０００９】
このようにして形成された発振回路は、セラミックパッケージ３の内層電極１２を介し
て外部電極１０に接続され、一定の周波数を周辺デバイスに供給する。また、ドライバIC
２の電源は同様に外部電極１０から内層電極１２を介して供給される。
【００１０】
セラミックパッケージ３のキャビティ上辺には、蓋体７を溶接するための電極１５が設
けられており、窒素等の不活性ガス中でセラミックパッケージ３と蓋体７を溶接等でシー
リングすることにより、水晶片１とドライバIC２は同時に封じされる。
【００１１】
これにより、大気中に含まれる酸素による水晶片１の励振電極１４の酸化を防止し、出
力周波数の経年変化を小さくする。
【００１２】
水晶振動子を水晶発振器として流用する技術として、特開2006-128462号公報に示され
るように、あらかじめプリント基板上に実装されたドライバICの上に水晶振動子のパッケ
ージをかぶせるように追加実装する方式があるが、本方式ではプリント基板の製造工程が
複雑になり、また、プリント基板の浮遊容量のばらつきによって発振回路定数が変動する
ため、実装するプリント基板ごとに発振回路定数の検討が必要になるという問題がある。
【００１３】
【特許文献１】特開2006−128462号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の水晶発振器のパッケージ構造では、ドライバICのダイボンディング、ワイヤボン
ディング後に、水晶片を実装し、窒素等の不活性ガス中で一括で封じるため、封じ完了時
点で水晶発振器として完成しており、封じ後に水晶片のみを水晶振動子に流用する等の融
通は利かなかった。
【００１５】
また、封じ後、水晶片に形成された励振電極に内部接続用の導電性樹脂から発生するガ
ス成分等が付着することにより、周波数の経年変化が発生するが、従来のセラミックパッ
ケージでは水晶片とドライバICが同一キャビティ内に封じられているため、キャビティ内
により多くの導電性樹脂が存在し、発生するガス成分も多くなるため周波数精度の経年変
化を小さくすることは困難であった。
【００１６】
本発明の目的は水晶片封じ後のセラミックパッケージを水晶振動子としても兼用で使用
可能とすることによって、製造コストを抑えることができ、また、封じ内にドライバICが
存在しないため、経年変化を最小限に抑えることができる信頼性の高い水晶発振器のパッ
ケージ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明に係る水晶発振器は、セラミックパッケージに、水
晶片を収納するキャビティの他に、ドライバICを収納する第２のキャビティを設け、内層
電極によって接続する構造とした事を特徴とする。この際、後から実装するドライバICは
不活性ガスで封じる必要は無く、シリコン系樹脂等のある程度の耐湿性と機械的保護で十
分である。
【００１８】
製造工程において、あらかじめ水晶片実装、封じまで行った状態で量産/貯蔵しておき
、水晶発振子として使用する場合はそのまま使用する。
【００１９】
水晶発振器として使用する場合は、第２のキャビティにドライバICを実装し、ボンディ
ング接続語にシリコン樹脂等で保護して水晶発振器として機能させる事ができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、水晶発振器と水晶発振子のパッケージを共用化出来るため、量産効果
によって製造コストの低減を図ることができる。
【００２１】
また、水晶片を収納するキャビティ内にドライバICが存在しないため、接続用の導電性
樹脂から発生するガス成分を最小限に抑え、ガス成分が水晶片に形成された励振電極に付
着することによる経年変化を抑えることができ、信頼性の高い水晶発振器を提供すること
ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明に係る水晶発振器のパッケージ構造の一形態を説明する。
【実施例１】
【００２３】
本実施の形態では圧電デバイスの一例である水晶発振器について添付図面に基づいて説
明する。なお、以下に記載するものは本発明の一形態にすぎず、本発明はこれに限定され
るものではない。
【００２４】
図１に本実施形態に係る水晶発振器の縦断面図を示す。
【００２５】
水晶発振器はセラミックパッケージ３の上面キャビティに水晶片１を実装し、裏面のキ
ャビティにドライバIC２を実装する構成である。
【００２６】
セラミックパッケージ３の内部にはそれぞれ接続電極を形成するために階段状に凹陥部
が形成されており、本実施例ではセラミックシートを５層積層する構造となっている。
【００２７】
セラミックパッケージ３の第４層上面には水晶片１を実装するための電極６が形成され
ている。
【００２８】
水晶片１の上下面には励振電極１４と連絡した接続電極が形成されており、導電性樹脂
５でセラミックパッケージ３の電極６と接続される。
【００２９】
電極６は導電性樹脂との接続性を向上させるため、通常、タングステンのメタライズ上
に、ニッケル下地メッキとＡｇメッキを施し形成される。
【００３０】
その後、窒素等の不活性ガス中で蓋体７を溶接等でシーリングすることにより、キャビ
ティ内に不活性ガスを封じ込め、水晶片１の励振電極表面の酸化を抑える。
【００３１】
水晶片１のみをセラミックパッケージ３に実装した状態の縦断面図を図２に示す。ここ
までの組み立てで水晶片１の励振電極は外部電極と接続されており、水晶振動子として使
用することが可能である。
【００３２】
セラミックパッケージ３の第２層にはドライバIC２からボンディング接続するためのボ
ンディングパッド９が形成されている。
【００３３】
ドライバIC２はこのセラミックパッケージ３のキャビティ第３層底部に、シリコン樹脂
に銀フィラーを含有させた導電性樹脂等を用いてダイボンディング１１で実装され、さら
にワイヤボンディング４でボンディングパッド９に接続される。
【００３４】
これにより、ドライバIC２の回路と水晶片１がセラミックパッケージ３の内層電極１２
を介して接続され、水晶発振回路を形成する。
【００３５】
ドライバIC２とボンディングワイヤ４は耐湿性向上と機械的保護のため、シリコン等の
樹脂でカバーする。
【００３６】
図２にセラミックパッケージ３に水晶片１のみを実装し、水晶振動子として使用する状
態の縦断面図を示す。
【００３７】
通常、水晶振動子として使用する場合、水晶片１の励振電極は外部電極と接続されてお
り、外部に発振回路と負荷容量を接続して使用する。
【００３８】
発振回路は、接続される後段のＬＳｉやICに内蔵されているものを使用するが、多くの
場合、別に、負荷容量を基板上に追加で実装して接続しなければならず、実装面積が増え
てしまう。
【００３９】
本発明によれば、ボンディングワイヤ４の接続用ボンディングパッド９の間隔をあらか
じめ負荷容量に使用する積層セラミックコンデンサの電極間隔に合わせて設計しておくこ
とで、水晶振動子として使用する場合はドライバIC２の代わりに、負荷容量の積層セラミ
ックコンデンサをドライバIC２用の裏面キャビティ内に内蔵する事も可能となる。
【００４０】
ドライバIC２の代わりに負荷容量１６を内蔵した場合の縦断面図を図６に示す。
【００４１】
図３に本発明による他の実施例の縦断面図を示す。
【００４２】
本実施例の場合、ドライバIC用の別のキャビティを裏面ではなく、上面に並べて形成し
ている。
【００４３】
本実施例ではセラミックシートの積層枚数は３層であり、第一の実施例に比べ、低背化
に有利である。
【００４４】
以上のように本発明によれば、水晶発振器と水晶発振子のパッケージを共用化出来るた
め、量産効果によって製造コストの低減を図ることができる。
【００４５】
また、水晶片を収納するキャビティ内にドライバICが存在しないため、キャビティ内で
、接続用の導電性樹脂から発生するガス成分を最小限に抑え、ガス成分が水晶片に形成さ
れた励振電極に付着することによる経年変化を抑えることができ、信頼性の高い水晶発振
器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による一実施形態に係る水晶発振器の縦断面図。
【図２】本発明による一実施形態に係る水晶振動子として使用する場合の縦断面図。
【図３】本発明による他の実施形態に係る水晶発振器の縦断面図。
【図４】従来技術による一般的な水晶発振器の縦断面図。
【図５】従来技術による一般的な水晶発振器の蓋体を取り外した状態を示す上視図。
【図６】本発明による一実施形態に係る負荷容量内蔵時の縦断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１…水晶片、２…ドライバＩＣ、３…セラミックパッケージ、４…ワイヤボンディング、
５…導電性樹脂、６…水晶片接続用電極、７…蓋体、８…蓋体溶接部、９…ボンディング
パッド、１０…外部電極、１１…ダイボンディング、１２…内部電極、１３…シリコン系
樹脂、１４…励振電極、１５…蓋体溶接用電極、１６…積層セラミックコンデンサ（負荷
容量）。
【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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